KR20000024065A - 모터의 회전자 보조 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 대향하여 배치되는 영구자석의 상호 자성 작용에 의하여 모터의 회전자를 보조적으로 구동할 수 있도록 함으로써, 모터의 동력소비를 절감하고 소형화시킬 수 있도록 하기 위하여,

모터의 하우징에 고정 설치되는 구동 장치에 의하여 구동되어 외부의 부착물(attachment)을 회전시키는 모터의 회전자에 있어서,

상기 회전자의 일측에 형성되는 다수개의 제1영구자석으로 이루어진 제1자성부와; 상기 제1자성부와의 상호 자성 작용에 의하여 상기 모터용 회전자를 순방향으로 회전시킬 수 있도록 상기 제1자성부에 대향하여 배치되는 다수개의 제2영구자석으로 이루어지는 제2자성부;를 포함하여 이루어지는 모터의 회전자 보조 구동 장치를 제공한다.

Description

모터의 회전자 보조 구동 장치{A SUBSIDIARY ACTUATING APPARATUS OF MOTOR ROTOR}

본 발명은 모터의 회전자 보조 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 대향하여 배치되는 영구자석의 상호 자성 작용에 의하여 모터의 회전자를 보조적으로 구동할 수 있도록 함으로써, 모터의 동력소비를 절감하고 소형화시킬 수 있는 모터의 회전자 보조 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 공, 유압에 의한 압축 에너지나 전자코일과 자석에 의한 전자기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 액츄에이터로서, 공유압모터와 전기모터 등 다양한 종류가 연구 개발되고 있으며, 이 중에서 공유압모터는 주로 대형, 중량의 일반 산업기계에 널리 이용되고 있고, 전기모터는 소형, 경량화를 요구하는 분야에 널리 이용되어 있다.

이와 같은 모터는 일반적으로 그 하우징의 중공부에 외부장치를 회전시키기 위한 회전자가 설치되어 있고, 하우징의 측벽으로는 이 회전자를 회전시키기 위한 구동 장치가 설치되어 있다.

상기 구동 장치로는 다양한 장치가 이용되고 있는 바, 공유압모터에서는 피스톤, 기어 또는 터빈 장치 등에 의하여 회전자가 회전되며, 전기모터에서는 고정자에 교류 전압을 인가하여 회전자계를 발생시키고, 이 회전자계로부터 유도되는 전류 사이에 작용하는 상호 전자기력에 의하여 회전자가 회전되어진다.

그런데 상기와 같이 이루어지는 모터용 회전자에 있어서, 이 회전자를 회전시키는 구동원이 되는 구동장치는 외부의 동력원에만 의존하고 있으므로 동력이 과다하게 소비되는 문제점이 있었다.

특히, 내장 배터리에 의하여 구동되는 DC모터의 경우에는 배터리에만 의존하여 회전자를 구동시키게 되므로 배터리의 수명이 조기에 소진되어지고, 이에 따라 보다 대용량의 배터리를 요구하게 되어 모터의 소형화 및 경량화에 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 대향하여 배치되는 영구자석의 상호 자성 작용에 의하여 모터의 회전자를 보조적으로 구동할 수 있도록 함으로써, 모터의 동력소비를 절감하고 소형화시킬 수 있는 모터의 회전자 보조 구동 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 모터의 회전자 보조 구동 장치를 장착한 모터의 개략 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 보조 구동 장치의 자성부의 사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 보조 구동 장치의 요부 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 보조 구동 장치의 요부 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 모터 14 : 전원

16 : 하우징 18 : 전자코일

20 : 회전자 22 : 제1자성부

24 : 제1영구자석 26 : 제2자성부

28 : 제2영구자석 30 : 제1디스크 플레이트

32a,32b : 리테이너 34 : 고정물

36 : 제2디스크 플레이트 38 : 제3영구자석

40 : 제2영구자석 42 : 철편

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

모터의 하우징에 고정 설치되는 구동 장치에 의하여 구동되어 외부의 부착물(attachment)을 회전시키는 모터의 회전자에 있어서,

상기 회전자의 일측에 형성되는 다수개의 제1영구자석으로 이루어진 제1자성부와; 상기 제1자성부와의 상호 자성 작용에 의하여 상기 모터용 회전자를 순방향으로 회전시킬 수 있도록 상기 제1자성부에 대향하여 배치되는 다수개의 제2영구자석으로 이루어지는 제2자성부;를 포함하여 이루어지는 모터의 회전자 보조 구동 장치를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

<제1실시예>

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 모터의 회전자 보조 구동 장치를 도시한 것으로서, 도 1의 부호 12는 본 발명이 적용되는 모터 전체를 가리킨다.

상기 모터(12)는 상술한 바와 같이 공, 유압에 의한 압축 에너지나 전자코일과 자석에 의한 전자기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 액츄에이터의 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서는 전자기적으로 구동되는 DC모터를 예로 들기로 한다.

여기서 상기 DC모터(12)는 외부의 DC전원(14)으로부터 하우징(16) 내부에 고정 설치된 구동 장치, 즉 전자코일(18)로 전류가 공급됨에 따라서 하우징(16)내의 중공부에 배치된 회전자(20)가 회전되는 구성을 갖추고 있으며, 이 회전자(20)의 일측에는 각종 부착물(attachment; 21), 예컨대 풀리, 기어 등의 전동요소가 장착되어 회전자(20)와 일체로 회전되도록 이루어져 있다.

상기와 같은 DC모터(12)에 있어서, 본 발명은 상기 전자코일(18)에 의하여 구동되는 회전자(20)를 전자코일(18)에 의한 구동과는 별도로 영구자석의 자성을 이용하여 보조적으로 회전시킬 수 있는 보조 구동 장치에 관계한다.

즉, 본 발명은 상기 회전자(20)의 일측에 제1영구자석(24)으로 이루어진 제1자성부(22)를 형성하고, 이 제1자성부(22)에 대향해서는 상기 제1영구자석(24)과의 상호 자성 작용을 발생시킬 수 있는 제2영구자석(28)으로 이루어진 제2자성부(26)를 배치하여, 이 제1, 2자성부(22,26)에 설치된 제1, 2영구자석(24,28)간의 인력 및 척력의 작용에 의하여 전자코일(18)에 의한 회전자(20)의 회전을 보조적으로 증가시킬 수 있게 한다.

상기에서 제1자성부(22)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전자(20)의 축을 따라서 상기 부착물(21)이 장착되는 일단과 반대되는 단부에 제1디스크 플레이트(30)를 설치하고, 이 제1디스크 플레이트(30)의 상면에 약 45°정도로 비스듬히 다수개의 제1영구자석(24)을 설치한다.

이 때, 제1영구자석(24)은 제1디스크 플레이트(30)의 크기에 따라 적당한 개수로 선정되며, 그 자성은 동일한 방향, 즉 제1디스크 플레이트(30)에 가까운 측에는 N극을 배치하고, 이와 반대되는 측에는 S극을 배치하도록 한다.

또한, 이 제1영구자석의 보다 견고한 고정을 위해서 고정용 리테이너(32a)를 제1디스크 플레이트(30)상에 접선방향으로 일정한 개소에 설치하여 이 리테이너(32a)에 영구자석을 삽입하여 고정하거나 또는 접착제 등으로 접착하여 고정될 수 있도록 한다. 여기서, 리테이너(32a)는 영구자석이 그 양면 모두 자성을 발휘할 수 있도록 자력이 투과할 수 있는 플라스틱 재질 등으로 이루어진다.

상기 제1자성부(22)에 대향하여 배치되는 제2자성부(26)는 모터의 회전자와는 별개로서 다른 고정물(34)에 고정 배치되며, 제2영구자석(28)의 장착을 위하여 고정물(34)에 제2디스크 플레이트(36)를 설치하여 이 제2디스크 플레이트(36)에 다수개의 제2영구자석(28)을 상기 제1영구자석(24)의 설치 각도와 동일한 각도, 즉 45°의 각도로서 비스듬히 설치한다.

이 때, 제2영구자석(28)은 상기 제1영구자석(24)의 사이마다 배열될 수 있도록 소정의 개소에 배치되며, 그 자성은 상기 제1영구자석(24)과 상호 자성 작용에 의한 회전력이 전자코일(18)에 의한 회전자(20)의 회전방향과 동일한 방향으로 작용할 수 있도록 그 자성이 배치되는 바, 제2디스크 플레이트(36)에 가까운 측에는 S극을 배치하고, 이와 반대되는 측에는 N극을 배치하도록 한다.

또한, 이 제2영구자석(28)의 보다 견고한 고정을 위해서 상기 제1영구자석(24)과 동일하게 고정용 리테이너(32b)를 제2디스크 플레이트(36)상에 접선방향으로 일정한 개소에 설치하여 이 리테이너(32b)에 영구자석을 삽입하여 고정하거나 또는 접착제 등으로 접착하여 고정될 수 있도록 한다. 여기서, 리테이너(32b)는 영구자석이 그 양면 모두 자성을 발휘할 수 있도록 자력이 투과할 수 있는 플라스틱 재질 등으로 이루어진다.

상기에서 제1영구자석(24)과 제2영구자석(28)의 45°의 경사 배치는 이 각도에서 각 영구자석의 인력 및 척력 작용이 가장 효과적으로 나타날 수 있기 때문이다.

이에 따라, 외부의 전원장치(14)로부터 전류가 전자코일(18)로 공급되면, 이 전자코일(18)에 의하여 회전자(20)가 회전하게 되며, 이 때, 본 발명에 의한 제1자성부(22)와 제2자성부(26)는 각각의 영구자석(24,28)의 상호 자성 작용에 의하여 회전자(20)의 회전력을 보다 증가시키게 된다. 즉, 회전자(20)가 회전을 시작하면 제1영구자석(24)의 S극과 제2영구자석(28)의 N극은 상호 인력 작용에 의하여 제2디스크 플레이트(36)가 제1디스크 플레이트(30)를 당기면서 회전자(20)를 보다 많이 회전시키게 되며, 제1영구자석(24)이 제2영구자석(28)을 지나쳐가는 순간에는 제1영구자석(24)의 S극과 제2영구자석(28)의 S극의 상호 척력 작용에 의하여 제2디스크 플레이트(36)가 제1디스크 플레이트(30)를 밀면서 회전자(20)를 보다 많이 회전시키게 되는 것이다. 한편, 전자코일(18)로 공급되는 전원이 차단되게 되면, 모터의 회전자(20)에 작용하는 전자기력은 사라지며, 또한, 제1영구자석(24)과 제2영구자석(28)간에도 인력과 척력간에 평형이 이루어져서 결국 모터의 회전자(20)는 정지하게 된다.

<제2실시예>

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 모터의 회전자 보조 구동 장치를 도시한 것으로서, 이는 회전력을 보다 증가시키기 위하여 상기 제1, 2영구자석에 결합되는 제3, 4영구자석(38,40)을 더 포함한다. 상기 보조 구동 장치를 제외한 모터의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다. 따라서, 동일한 부재는 동일한 부호에 "A"를 부기하여 표기한다.

상기 제3영구자석(38)은 제1디스크 플레이트(30A)상에 상기 제1영구자석(24A)의 배치방향의 반대방향으로 배치되며, 그 자성은 제1영구자석(24A)과 반대 방향으로 배치된다. 즉, 제3영구자석(38)에서 제1디스크 플레이트(30A)에 가까운 측에는 S극을 배치하고, 이와 반대되는 측에는 N극을 배치하도록 한다.

상기 제4영구자석(40)은 제2디스크 플레이트(36A)상에 상기 제2영구자석(28A)의 배치방향의 반대방향으로 배치되며, 그 자성은 제2영구자석(28A)과 동일 방향으로 배치된다. 즉, 제4영구자석(40)에서 제2디스크 플레이트(36A)에 가까운 측에는 S극을 배치하고, 이와 반대되는 측에는 N극을 배치하도록 한다.

상기에서, 제3영구자석(38)은 상기 제1디스크 플레이트(30A)상에 약 45°정도의 각도(C)로 비스듬히 설치되며, 제4영구자석(40)은 상기 제2디스크 플레이트(36A)상에 약 50°내지 약 70°정도의 각도(D)로서 비스듬히 설치하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 제4영구자석(40)을 45°보다 큰 각도로서 배치시킨 것은 제1영구자석(24A)과의 간섭 작용을 가능한 한 감소시킬 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 제1, 3영구자석(24A,38)의 결합 부위와 제2, 4영구자석(28A,40)의 결합 부위에 철편(42)을 설치해두면, 이 철편(42)이 자성을 적당히 흡수하므로, 제1디스크 플레이트(30A)의 회전을 보다 용이하게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 모터의 회전자 보조 구동 장치는, 모터의 회전자를 주 구동장치의 회전력 뿐만 아니라 상호 대향하여 배치되는 영구자석에 의하여 추가적으로 제공되는 회전력에 의해서도 회전시키게 되므로 그만큼 주 구동장치의 동력소비량이 절감된다.

특히, 내장된 배터리에 의하여 구동되는 DC모터의 경우에는 배터리의 수명을 보다 연장시킬 수 있으며, 소용량의 배터리를 사용할 수 있으므로 모터의 소형화 및 경량화가 보다 용이해진다.

Claims (5)

1. 모터의 하우징에 고정 설치되는 구동 장치에 의하여 구동되어 외부의 부착물(attachment)을 회전시키는 모터의 회전자에 있어서,

   상기 회전자의 일측에 형성되는 다수개의 제1영구자석으로 이루어진 제1자성부와;

   상기 제1자성부와의 상호 자성 작용에 의하여 상기 모터용 회전자를 순방향으로 회전시킬 수 있도록 상기 제1자성부에 대향하여 배치되는 다수개의 제2영구자석으로 이루어지는 제2자성부;

   를 포함하여 이루어지는 모터의 회전자 보조 구동 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1자성부의 다수개의 제1영구자석은 상기 회전자의 일측에 고정된 제1디스크 플레이트의 상면에 약 45°정도로 비스듬히 설치되고, 그 자성은 동일한 방향으로 배치되며,

   상기 제2자성부의 다수개의 제2영구자석은 상기 제1디스크 플레이트와 대향하여 배치되는 제2디스크 플레이트에 상기 제1영구자석의 설치 각도와 동일한 각도로서 비스듬히 설치되고, 그 자성은 상기 제1영구자석과의 상호 자성 작용에 의하여 모터의 회전자를 순방향으로 회전시킬 수 있는 방향으로 그 자성이 배치되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자 보조 구동 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 제1, 2자성부에는 상기 제1,2영구자석에 그 배치 방향에 반대방향으로 배치되어 결합되는 제3,4영구자석이 각각 설치되며,

   상기 제3영구자석은 상기 제1영구자석의 자성 배치 방향과 반대 방향으로 자성이 배치되고,

   상기 제4영구자석은 상기 제2영구자석의 자성 배치 방향과 동일 방향으로 자성이 배치되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자 보조 구동 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제3영구자석은 상기 제1디스크 플레이트상에 약 45° 정도의 각도로서 비스듬히 설치되며,

   상기 제4영구자석은 상기 제2디스크 플레이트상에 약 50° 내지 약 70° 정도의 각도로서 비스듬히 설치되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자 보조 구동 장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1,3영구자석의 결합부와 상기 제2,4영구자석의 결합부에는 각각 철편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자 보조 구동 장치.