KR20060120725A - 영구자석을 이용한 고효율 직류모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효율이 향상된 직류 모터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부의 고정자를 영구자석으로 배치하는데 있어서 다수개의 자석을 이용하여 구성하여 다수개의 자석이 단극으로 배열되도록 구성함으로서 회전력 및 전력소모를 줄인 고효율 직류모터에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 고정자의 자극을 전체면적에 고르게 분포하도록 영구자석을 배치함에 있어서 고정자를 구성하는 자화철심의 두께와 간격 그리고, 자기의 세기가 매우 중요한 관련이 있으므로 다수개의 영구자석이 하나의 영구자석처럼 자성을 유지시키고자 한다. 또한, 자장의 파장이 장파가 되도록 하기 위하여 고정자를 비철금속으로 구성함에 있어서, 늑골 형상의 다수개의 다공을 통해 영구자석을 결속시킴으로서 자속의 극대화를 가져오도록 하였으며, 다른 한편으로는 비철금속에 다수개의 규칙적인 공극을 구성하여 다수개의 영구자석을 1개 조로하여 양극이 대칭을 이룰 수 있도록 하였다.

영구자석, 직류모터, 자화철심

Description

영구자석을 이용한 고효율 직류모터{The high efficient D·C motor for use of magnet}

도 1은 본 발명의 고정자의 구성을 도시한 부분 단면 사시도.

도 2는 도 1의 단면도

도 3은 늑골(肋骨) 형태를 지닌 영구자석과의 결속을 보이기 위한 비철금속의 고정자 사시도.

도 4는 늑골형(肋骨型) 영구자석을 보인 사시도.

도 5는 본 발명의 도 3을 중첩하여 결합하는 것을 설명하기 위한 결합 부분단면 사시도.

도 6은 다공(多孔)형 비철금속 고정자와 영구자석의 결합을 보인 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10∼15 : 영구자석

20 : 흡자(吸磁) 외부 케이스

30 : 고정자 S극 자화철심

31 : 고정자 N극 자화철심

32 : 고정자 비철금속

33 : 고정자 비철금속

34 : 영구자석 고정 홈

본 발명은 효율이 향상된 직류 모터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부의 고정자를 영구자석으로 배치하는데 있어서 다수개의 자석을 이용하여 구성하여 다수개의 자석이 단극으로 배열되도록 구성함으로서 회전력 및 전력소모를 줄인 고효율 직류모터에 관한 것이다.

기존의 직류모터는 소형을 제외하고 일정 크기 이상이 되면 유도자기에 의한 직류모터를 사용 할 수밖에 없었다. 이것은 영구자석이 가지고 있는 약점으로 자석의 크기가 커지면 커질수록 영구자석의 중심은 공극 현상이 발생하여 자극은 영구자석의 가장자리로 자성을 집중하게 되는 현상이다. 따라서 영구자석을 이용하여 모터를 제작하면 중심부의 자성이 약하거나 자성이 미미하여 회전자와의 반발력이 작아져 모터의 효율을 저하시켜왔다.

본 발명의 목적은 고정자의 자극을 전체면적에 고르게 분포하도록 영구자석을 배치함에 있어서, 고정자를 구성하는 자화철심의 두께와 간격 그리고, 자기의 세기가 매우 중요한 관련이 있으므로 다수개의 영구자석이 하나의 영구자석처럼 자성을 유지시키고자 한다. 또한, 자장의 파장이 장파가 되도록 하기 위하여 고정자를 비철금속으로 구성함에 있어서, 늑골 형상의 다수개의 다공을 통해 영구자석을 결속시킴으로서 자속의 극대화를 가져오도록 하였으며, 다른 한편으로는 비철금속에 다수개의 규칙적인 공극을 구성하여 다수개의 영구자석을 1개 조로하여 양극이 대칭을 이룰 수 있도록 하였다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명을 도면에 의해 설명하면, 코일이 감겨 있어 전기가 공급되면 자극을 띠는 회전자의 외측에 영구자석이 2극 또는 4극 등 극수에 맞도록 배분된 자화철심에 영구자석을 삽입하여 장착하면 다수개의 영구자석은 적당한 거리를 이격하여 삽입된 동일한 영구자석과 균일하게 자성이 분포하고 다음번 홈에 삽입된 영구자석은 좌우측의 영구자석과 균일하게 자성을 분포하는 과정으로 하나의 영구자석처럼 극성을 유지하게 할 수 있는 것이다.

첨부 도면에 의하여 보다 더 상술하면 다음과 같다. 먼저 도1은 고정자 부분을 (회전자 부분은 공지된 것으로 통상적으로 쉽게 알 수 있으므로 도면에서는 생략하기로 하였다.) 도시한 것으로 서로의 결합 구성 상태를 보인 부분 단면 사시도이다.

도2에서 영구자석(10),(11)은 2극을 갖는 모터를 예시한 것으로 상단부 S극 자화철심(30)과 하단부 N극 자화철심(31)이 대칭을 이루어 극성을 갖도록 구성하였다.

도3에서 보인 바와 같이 일부 자화철심(30)에 고정자 자화철심 홈의 구조를 갖도록 구성하고 자화철심 홈에 영구자석(10)을 이루고자하는 극성에 맞도록 도2에서 보인 바와 같이 영구자석(10)을 구성하여 장착하면 자화철심(30),(31)의 내측에 는 한 개의 영구자석이 있는 것처럼 극성을 갖게 되는데 자화철심 홈의 간격과 숫자는 영구자석의 크기, 두께, 세기에 따라 결정하게 된다. 전술한 바와 같이 구성을 하여 고정자 외측에 영구자석의 자성을 강화시킴과 동시에 외부로 자성이 노출되지 않도록 철로 이루어지고 적당한 두께를 갖는 흡자 외부 케이스(20)을 이용하여 고정자 전체를 조립 고정한다. 한편, 자화철심(30),(31)을 대체하여 사용한 것으로 도 3 및 도6에 보인 바와 같이 비철금속(32),(33)에 늑골형 또는 직선형의 다수개의 공극을 구성하여 다수개의 영구자석(12),(13),(14),(15)을 삽입하여 구성하여도 가능하다. 이때 영구자석의 간격은 전술한 자화철심의 간격보다 좀더 이격하여 구성하여야 한다.

도 5는 비철금속(33)으로 이뤄진 늑골형상의 고정자에 다수개의 영구자석(12),(13)을 결합한 후 다수개의 고정자(A,B)를 중첩하여 결합할 수 있음을 보인 예라 할 것이다.

본 발명에서 설명한 고효율의 직류 모터와 종래의 직류모터를 비교하여 실험한 실시 예를 보면 본 발명의 효율을 알 수 있다. 비교 실험은 5HP 직류모터로 하였다.

＜실시 예＞

본 발명에 의하여 고효율의 직류모터를 사용함으로서 전기를 절약할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 고정자로써 자화철심이 2극, 4극 등 극수에 따라 원형상으로 분배되고 일편의 자화철심은 다수개의 홈을 가지며 홈과 홈과의 간격은 영구자석의 크기, 두께, 세기에 따라 그 간격을 조밀하게하고 자화철심 홈에 영구자석을 삽입하여 내측의 표면에 일정한 세기의 자장을 구성하도록 하며, 다수개의 영구자석을 감싸도록 구성한 흡자 외부 케이스, 고정자의 내측에는 회전자로 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고효율 직류모터.
2. 고정자를 비철금속으로 구성하고 다수개의 공극을 가지며 늑골형상의 다공의 비철금속에 다수개의 영구자석을 삽입하여 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고효율 직류모터.
3. 제2항에 있어서, 고정자를 비철금속으로 구성하고 다수개의 공극을 가지며 직선형상의 다공의 비철금속에 다수개의 영구자석을 삽입하여 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고효율 직류모터.
4. 제2항에 있어서 늑골형상의 고정자를 중첩하여 구성하고 중첩한 고정자를 하나의 흡자 외부 케이스로 결합하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 고효율 직류모터.

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