KR20070008171A - 하이브리드 인덕션 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축의 역회전을 방지하고 효율성을 높이기 위하여 기구적인 역회전 방지장치 및 상기 역회전 방지장치의 충격을 완화시키는 완화 수단이 구비된 구비된 단상용 하이브리드 인덕션 모터에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 고정자에 고정자 코일이 권선되어 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자가 소정 방향으로 기동하여 회전하고, 상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여, 상기 영구자석 회전자의 회전 방향에 따라 회전자와 일체로 회전하는 회전축의 역회전을 선택적으로 방지하는 역회전 방지장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터에 있어서, 상기 역회전 방지장치는, 영구자석 프레임 상부면에 상기 회전축 반경 방향으로 이동 가능하게 구비되는 래치와; 상기 래치의 상기 회전축의 반경 방향으로 이동된 위치에 따라 선택적으로 상기 래치와 접하는 스토퍼; 및 상기 래치의 회전을 일시적으로 지연시켜 상기 래치와 상기 스토퍼가 접할 때 충격을 완화시키는 완충수단을 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터를 제공한다.

HIM, 하이브리드 인덕션 모터, 역회전 방지장치, 래치

Description

하이브리드 인덕션 모터{hybrid induction motor}

도 1은 종래의 세이딩 코일형 하이브리드 인덕션 모터의 측단면도.

도 2는 도 1의 A-A' 부분의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 역회전 방지장치 및 완충수단을 도시한 사시도.

도 5a는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 정회전 기동시 역회전 방지장치의 상태를 도시한 평면도.

도 5b는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 정회전이 계속되기 직전의 완충수단에 의해 완충된 역회전 방지장치의 상태를 도시한 평면도.

도 5c 내지 도 5e는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 시간 경과에 따라 정회전이 계속되는 상태를 도시한 평면도.

도 5f는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 역회전 기동시 역회전 방지장치의 상태를 도시한 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

132 : 영구자석 프레임 133 : 베어링 안착부

135 : 결합돌기 151 : 스토퍼

160 : 래치 161 : 결합공

162 : 래치 돌기 163 : 복귀 수단

165 : 내경홈

본 발명은 하이브리드 인덕션 모터(hybrid induction motor)(이하 'HIM' 이라 한다)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성 및 효율을 높인 단상용 하이브리드 인덕션 모터에 관한 것이다.

일반적으로 단상(single phase)용 인덕션 모터는 고정자에 메인 코일과 서브 코일을 서로 공간적으로 90°벗어난 곳에 권선하고, 전원 전압은 메인 코일에 직접 가하고 서브 코일에는 콘덴서와 스위치를 통하여 가한다. 그 이유는 메인 코일만으로는 전압을 가해도 기동되지 않는 성질이 있기 때문이다. 따라서, 상기 서브 코일은 고정자에서 타원형 회전자계를 발생시켜 회전자가 기동할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

이러한 단상용 인덕션 모터의 예로 세이딩 코일형 단상 유도 모터가 있으며, 이는 고정자에서 회전자계를 발생시켜 회전자의 기동 및 회전이 가능하도록 한 모터이다. 여기서, 상기 고정자에는 한 상(phase)의 고정자 코일이 권선되고, 상기 고정자 코일과 공간적으로 소정의 각도를 두고 다른 한 상의 역할을 하는 세이딩 코일이 권선된다.

상기 고정자에 고정자 코일만 권선된 경우에는 상기 고정자에서 교번자계만이 발생되어 회전자의 기동이 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 고정자에 세이딩 코일을 권선하여 타원형의 회전자계를 발생시키고, 상기 타원형의 회전자계에 의해서 상기 회전자가 일정한 방향으로 기동되어 회전하게 된다.

물론, 3상 유도 모터의 경우에는 메인 코일만 고정자에 권선되는 경우에도 회전자계가 발생하기 때문에 전술한 세이딩 코일 내지 보조 코일이 고정자에 권선될 필요가 없다.

한편, 최근에는 종래의 인덕션 모터에 비하여 효율이 개선되고 구동력이 균일하게 발생되는 하이브리드 인덕션 모터(이하 'HIM' 이라 한다)가 제공되고 있다. 이러한 HIM은 일반적으로 고정자에 의해서 발생되는 자속과 영구자석에 의해서 발생되는 자속에 의해서 회전자가 회전하게 되어 매우 효율이 높은 모터를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 고정자에 의한 자속과 영구자석에 의한 자속이 복합적으로 회전자의 회전력에 영향을 미치는 유도 모터를 HIM라 하는 것이다.

도 1은 종래의 세이딩 코일형 HIM(shading coil type hybrid induction motor의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 부분의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 세이딩 코일형 HIM(1)은 고정자, 회전자, 영구자석 회전자, 회전축 및 브라켓으로 구성되어 있다.

상기 고정자(10)는, 내부가 중공이며, 내주면을 따라 소정 각도 간격으로 배치되어 반경 방향 내측으로 돌출되는 복수개의 티스(11) 및 1차 전류 인가시 N극 또는 S극의 극성을 갖도록 상기 티스(11) 각각에 권선되는 고정자 코일(12)을 포함 하여 이루어진다.

또한, 상기 고정자(10)는 상기 고정자 코일(12)과 공간적으로 소정 각도를 두고 감겨 2차 전류 인가시 타원형의 회전자계를 형성하도록 상기 티스의 회전 방향 측에 형성된 홈(13)에 권선되는 세이딩 코일(14)을 포함하여 이루어진다.

상기 회전자(20)는, 일반적으로 농형(籠形) 회전자(squirrel cage rotor )가 많이 사용되며, 도 1 및 도 2에는 상기 농형 회전자가 도시된 것이다.

이러한 회전자(20)는 보통 중심에서 소정 반경의 외주를 따라 소정 각도로 배치된 복수개의 슬롯(21)이 형성된 강판을 적층하여 형성한다. 그리고, 상기 회전자는 상기 회전자 코어의 슬롯(21) 내에 삽입되는 봉 형상의 도체바(22)를 포함하며, 이러한 봉 형상의 도체바는 보통 구리 또는 알루미늄 봉이 사용된다.

그리고, 상기 농형 회전자 코어의 양단부는 상기 도체바를 통한 전기적 단락을 이루기 위하여 앤드링(23)으로 연결되며, 일반적으로 이는 알루미늄 다이캐스팅으로 형성된다.

한편, 상기 회전자(20)는 중심부에 축공(24)이 형성된다. 상기 축공에는 상기 회전자의 회전력을 외부로 전달하는 회전축(40)이 압입되어 상기 회전자와 상기 회전축은 일체로 회전하게 된다.

상기 영구자석 회전자(30)는 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 소정 간격을 두고 회전 가능한 영구자석(31)과 상기 영구자석을 상기 회전축에 회전 가능하게 지지하는 영구자석 프레임(32)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 영구자석 프레임은 회전 중심에 베어링부(33)가 형성되어 상기 베어링부에 예를 들어 볼 베어 링(34)이 압입되어 상기 영구자석 회전자가 상기 회전축(40)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 또한, 상기 영구자석(31) 영구자석 프레임(32)은 예를 들어 접착제를 통하여 서로 결합된다.

그리고, 일반적인 HIM은 내측에 상기 고정자(10)가 고정 결합되어 상기 HIM의 외관을 형성하고 내부에 수용되는 여러 가지 구성들을 보호하는 브라켓(50)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 브라켓(50)은 하부 브라켓과 상기 하부 브라켓과 결합되는 상부 브라켓으로 이루어져 전체적인 HIM의 외관이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회전축(40)은 상기 상부 브라켓 및 하부 브라켓을 관통하고, 상기 회전축은 상기 브라켓들에 대하여 예를 들어 베어링(51)에 의해서 회전 가능하게 지지된다.

또한, 최근에는 HIM의 조립성을 높이고, 감전 등의 위험을 낮춰 보다 안정성을 높이기 위하여 상기 고정자를 단일 사출 어셈블리로 형성하기도 한다. 즉, 상기 고정자 코어 및 고정자 코일 등을 일체로 BMC(bulk mold compound) 몰딩을 통하여 일체로 형성하는 것이다. 여기서, 상기 BMC 몰딩은 상기 하부 브라켓과 일체로 형성될 수도 있다.

그러나, 종래의 세이딩 코일형 HIM을 포함한 단상 HIM에서는 회전자를 일정한 방향으로 기동시키기 위하여 고정자에 고정자 코일 및 세이딩 코일이 권선되거나, 고정자에 메인 코일 및 서브 코일이 권선되었다. 여기서 상기 세이딩 코일 또는 보조 코일은 상기 회전자의 기동시에만 일정 방향으로 회전하도록 상기 회전자에 영향을 주고, 상기 회전자가 일단 회전한 후에는 상기 회전자의 회전에 영향을 주지 않는다.

따라서, 상기 세이딩 코일 또는 보조 코일이나 콘덴서 등 불필요한 구성을 배제하여 제조원가를 낮추는 한편, 불필요한 전력 낭비를 방지하여 효율성을 높인 HIM이 요청되었다.

그러나, 상기 세이딩 코일 또는 보조 코일 등을 제거하는 경우에는, 단상 상용전원이 공급되면 상기 공급된 전원의 위상에 따라 초기 영구자석 회전자가 정회전 또는 역회전으로 기동되어 결국 회전자를 통한 회전축의 회전 방향이 경우에 따라 달라지는 문제점이 발생하였다.

그러므로 상기 회전축의 역회전을 방지하고 효율성을 높이기 위하여 전기적 구성이 아닌 기구적인 회전자 역회전 방지장치가 구비된 HIM이 요청되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전축의 역회전을 방지하고 효율성을 높이기 위하여 기구적인 역회전 방지장치가 구비된 단상용 HIM을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자에 고정자 코일이 권선되어 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자가 소정 방향으로 기동하여 회전하고, 상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여, 상기 영구자석 회전자의 회전 방향에 따라 회전자와 일체로 회전하는 회전축의 역회전을 선택적으로 방지하는 역회전 방지장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터에 있어 서, 상기 역회전 방지장치는, 영구자석 프레임 상부면에 상기 회전축 반경 방향으로 이동 가능하게 구비되는 래치와; 상기 래치의 상기 회전축의 반경 방향으로 이동된 위치에 따라 선택적으로 상기 래치와 접하는 스토퍼; 및 상기 래치의 회전을 일시적으로 지연시켜 상기 래치와 상기 스토퍼가 접할 때 충격을 완화시키는 완충수단을 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터를 제공한다.

여기서, 상기 래치는 상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여 상기 영구자석 프레임 상부면에서 상기 회전축 반경 방향으로 미끄럼 이동 가능하고, 상기 영구자석 회전자와 일체로 회전함이 바람직하다.

그리고, 상기 래치는 중심부에 결합공이 구비되고, 상기 회전축이 관통하는 상기 영구자석 프레임 상부면의 베어링부 둘레에는 상기 결합공에 삽입되어 결합되는 결합돌기가 구비될 수 있고, 상기 완충수단은 상기 결합돌기가 상기 래치에 대해서 소정 각도까지 상대적인 회전을 할 수 있도록 상기 래치의 결합공에 형성된 내경홈인 것이 바람직하다.

또한, 상기 역회전 방지장치는 상기 회전축의 회전이 정지할 때 상기 래치를 초기 위치로 복귀시키는 복귀 수단을 더 포함하여 이루어짐이 바람직하고, 이러한 복귀 수단은 상기 래치와 상기 영구자석 프레임에 구비되는 한 쌍의 자석일 수 있다. 그리고, 상기 한 쌍의 자석은 상기 결합돌기의 상기 래치에 대한 상대적인 회전시 상기 회전을 억제하는 방향으로 자기력을 형성하여 상기 래치와 상기 스토퍼가 접할 때 충격을 더욱 완화시키도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 결합공은 서로 평행하게 형성된 두 쌍의 직선면을 포함하여 이 루어짐이 바람직하고, 상기 내경홈(165)은 상기 두 쌍의 직선면 중 어느 한 쌍의 직선면을 포함하여 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 래치는 상기 결합돌기에 대해서 상기 직선면들을 따라 상기 회전축의 반경 방향으로 미끄럼 이동함이 바람직하다.

한편, 상기 래치는 상기 회전축을 기준으로 편심된 무게중심을 갖고, 상기 편심된 무게중심은 상기 래치의 상기 회전축에 대한 반경 방향의 이동 경로에 위치함이 바람직하다. 그리고 무게 중심이 위치하지 아니한 상기 래치의 일단에는 상기 스토퍼와 선택적으로 접하는 래치 돌기가 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 래치 돌기의 단부는, 상기 회전축이 정회전하는 방향으로 형성된 경사면; 및 상기 회전축이 역회전하는 방향으로 형성된 수직면을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스토퍼는 브라켓 내측에 구비되며, 상기 브라켓 중심에서 반경 방향으로 소정 각도 간격을 두고 복수개 배치될 수도 있다. 여기서, 상기 스토퍼는 원통형 돌기임이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 HIM의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하며, 전술한 바와 중복되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 한편, 본 명세서에서 정회전이라 함은 시계방향 회전을 의미하며, 상기 정회전을 반시계방향으로 변경하는 것은 자명한 사항이다.

도 3은 본 발명에 따른 HIM의 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 HIM은 고정자(110), 회전자(120), 영구자석 회전자(130), 회전축(140), 브 라켓(150)을 포함하여 이루어져 있다. 여기서, 상기 구성요소에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략하며, 미설명 부호는 베어링들이다.

여기서, 본 발명에 따른 HIM은 종래의 HIM과 달리 서브 코일 내지 세이딩 코일이 권선되어 있지 않으므로, 상기 고정자(110)에 권선된 고정자 코일(미도시)에 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자(130)가 임의의 방향으로 기동하여 회전하게 된다. 즉, 초기 회전자(120)의 기동시 어떠한 방향으로 상기 회전축(140)이 회전할지 예상할 수 없게 된다. 그러므로, 상기 회전축이 회전 방향이 항상 일정하도록 하는 것이 요청된다.

따라서, 본 발명은 초기 기동시 회전축이 역회전 또는 정회전을 임의로 할 수 있는 HIM에 있어서, 전기 또는 전자적인 구성에 의하지 않고 기구적인 장치에 의하여 상기 회전축을 정회전 하도록 하는 것이다. 여기서, 상기 회전축의 역회전을 방지하는 것은 상기 영구자석 회전자(130)의 원심력을 이용한 역회전 방지장치를 통하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 역회전 방지장치를 기구적으로 구성하는 경우 발생할 수 있는 충격을 완충시킬 수 있는 완충수단을 더 구비하는 것이 바람직할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 역회전 방지장치 및 완충수단을 도시한 사시도를 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 역회전 방지장치 및 완충수단을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 HIM의 역회전 방지장치는 래치(160) 및 스토퍼(151)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 래치(160)는 영구자석 프레임(132) 상부면에 상기 회전축(140) 반경 방향으로 이동 가능하게 구비됨이 바람직하며, 상기 스토퍼(151)는 브라켓(150) 내측에 구비되어 상기 래치의 상기 회전축의 반경 방향으로 이동된 위치에 따라 선택적으로 상기 래치와 접하도록 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼(151)는 브라켓 중심을 기준으로 반경 방향으로 소정 각도 간격으로 복수개 배치됨이 바람직하며, 상기 스토퍼는 원통형 돌기임이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 영구자석 회전자의 역회전이 기동된 직후에는 토크가 매우 작다. 따라서 상기 영구자석 회전자의 역회전이 기동된 직후에 상기 역회전을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 스토퍼는 복수개 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기 래치(160)는 상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여 상기 영구자석 프레임 상부면에서 상기 회전축 반경 방향으로 미끄럼 이동 가능함이 바람직하다. 즉, 상기 래치의 저면과 상기 영구자석 프레임의 상부면 사이에는 상기 래치의 미끄럼 이동이 가능하도록 마찰력이 작은 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 미끄럼 이동이 아니고 상기 래치의 저면이 상기 영구자석 프레임 상부면에 대하여 구름 이동을 하는 것도 가능할 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 래치는 중심부에 결합공(161)이 구비되고, 상기 회전축이 관통하는 상기 영구자석 프레임 상부면의 베어링부(135) 둘레에는 상기 결합공(161)에 삽입되어 결합되는 결합돌기(135)가 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 결합공(161)과 상기 결합돌기(135)는 상기 래치의 상기 회전축의 반경 방향으로 이동된 위치에 따라 결합면 수가 달라짐이 바람직하며, 상기 결합공(161)과 상기 결합돌기(135)는 적어도 평행한 두개의 직선면으로 결합면이 이 루어짐이 바람직하다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 완충수단으로서 상기 래치(160)의 결합공(161)에는 내경홈(165)이 형성됨이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 상태에서 상기 결합돌기(135)는 상기 결합공(161) 내부에서 상기 내형홈(165)만큼 회전이 가능하다. 여기서, 상기 상부와 하부에 각각 형성된 홈(165)은 각각 곡면 및 직선면으로 이루어지며, 상기 직선면들은 서로 평행하게 형성된다.

즉, 상기 내경홈(165)가 형성되지 않은 경우에는 항상 상기 래치는 상기 결합돌기와 일체로만 회전하게 되지만, 상기 내경홈으로 인하여 일시적으로 상기 결합돌기에 대하여 상기 래치가 회전하지 않게 된다. 다시 말하면, 상기 래치가 상기 결합돌기에 대하여 일시적으로 소정 각도 회전하게 되며, 이 경우 상기 래치의 하부면과 상기 영구자석 프레임(132)의 상부면 사이에 마찰력이 발생하게 된다.

따라서, 상기 내경홈(165)으로 인하여 상기 역회전 방지장치의 충격을 완충시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 즉 상기 래치의 결합공(161)과 상기 영구자석 프레임(132) 상부면의 베어링부(135) 둘레에 형성된 결합돌기(135)간에 한 쌍의 평행한 직선면을 통한 결합으로 인하여 상기 영구자석 회전자(130)와 상기 래치(160)는 일체로 회전하게 된다.

한편, 상기 래치의 상기 회전축에 대한 반경 반향으로의 이동은 상기 영구자석 회전자의 회전시 발생하는 원심력에 의한 것이다. 즉, 이를 위하여 상기 래치는 상기 회전축에 대해서 편심된 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 래치의 결합공과 상기 결합돌기 간에 한 쌍의 평행한 직선면이 구비되어 있다. 즉, 상기 한 쌍의 평행한 직선면을 통하여 상기 래치는 반경 방향으로 미끄럼 이동을 할 수 있는 것이다. 그리고, 마찬가지로 상기 상부 및 하부의 내경홈(165)을 형성하는 다른 한 쌍의 직선면이 구비되어 상기 다른 한 쌍의 직선면을 통하여 상기 래치가 반경 방향으로 미끄럼 이동을 할 수도 있다.

여기서, 상기 반경 반향 이동의 범위는 상기 결합공(161)의 폭을 상기 결합돌기(135) 폭보다 크게 형성하여 설정함이 바람직하다. 즉, 상기 래치의 길이 방향으로의 상기 결합공의 폭이 더 넓도록 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 래치가 반경 방향으로 최대로 이동한 위치일 때 또는 상기 래치의 초기 위치일 때에는 상기 래치의 결합공과 상기 결합돌기 간의 결합면은 곡면으로 이루어짐이 바람직하다. 왜냐하면 상기 래치(160)가 반경 방향으로 이동하여 상기 결합공(161)과 상기 결합돌기(135)가 충돌하는 충격을 최소한으로 줄일 수 있기 때문이다.

한편, 전술한 바와 같이 상기 영구자석 회전자(130)에 의한 원심력에 의하여 상기 래치(160)가 자동적으로 반경 방향으로 이동할 수 있기 위해서는 상기 래치의 중심이 편심되어야 하며, 상기 래치의 편심된 무게 중심은 상기 반경 방향 이동 경로상에 일치되게 위치되는 것이 바람직하다. 즉, 작은 회전에 의해서도 상기 래치가 반경 방향으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다.

전술한 래치의 바람직한 래치의 형상은 도 5a 내지 도 5f에 도시된 바와 같 이 다음과 같다. 즉, 무게 중심이 위치하지 아니한 상기 래치의 일단에는 상기 스토퍼(151)와 선택적으로 접하는 래치 돌기(162)가 구비되고, 상기 래치(160)의 타단에는 무게 중심이 위치하도록 넓은 면이 형성되어 있음이 바람직하다.

여기서, 상기 래치 돌기(162)의 단부는, 상기 회전축이 정회전하는 방향으로 형성된 경사면 및 상기 회전축이 역회전하는 방향으로 형성된 수직면을 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 즉, 상기 회전축이 정회전할 때 상기 래치 돌기의 경사면과 상기 스토퍼가 접촉하는 면이 경사면이 되므로, 상기 래치가 회전하려는 힘과 상기 래치가 반경 방향으로 이동하는 힘이 복합적으로 작동하여 상기 회전축이 계속 정회전하고 상기 래치는 반경 방향으로 계속 이동하게 된다.

한편, 상기 회전축이 역회전할 때 상기 래치 돌기의 수직면과 상기 스토퍼가 접촉하는 면이 수직면이 되므로, 상기 래치가 회전하려는 힘이 완전히 차단되고 이에 따라 상기 래치가 반경 방향으로 이동할 수 없게 된다.

전술한 역회전 방지장치는, 상기 회전축의 회전이 정지할 때 상기 래치를 초기 위치로 복귀시키는 복귀 수단(163)을 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 즉, 이러한 역회전 방지장치는 일회 사용되는 것이 아니고, 상기 HIM이 작동을 시작할 때마다 회전축의 역회전을 방지하여야 하기 때문이다.

즉, 상기 회전축이 정회전하여 상기 래치가 반경 방향으로 완전히 이동되어 있는 상태에서 상기 회전축이 정지하였을 경우 상기 래치가 초기 위치로 이동하지 않는 경우에는 상기 래치(160)와 상기 스토퍼(151)와의 접촉이 일어나지 않으므로 상기 래치를 초기 위치로 복귀시킬 필요가 있는 것이다.

본 발명에 따른 HIM의 복귀 수단은 한 쌍의 자석으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 복귀 수단은 상기 회전축의 회전이 정지할 때 상기 래치를 초기 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다.

이러한 복귀 수단(163)으로서 상기 한 쌍의 자석이 각각, 상기 래치와 상기 영구자석 프레임에 구비될 수 있다. 더 상세하게는, 상기 한 쌍의 자석은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 래치의 무게 중심이 형성된 부분과 이에 대응하는 상기 영구자석 프레임의 상부면에 구비될 수 있다.

여기서, 상기 한 쌍의 자석에 의해서 상기 래치가 초기 상태로 복귀하도록 하기 위해서는 상기 영구자석 프레임과 상기 래치는 비자성체임이 바람직하다.

한편, 상기 복귀 수단(163)으로서의 한 쌍의 자석은 완충수단으로서의 기능도 수행한다. 즉, 상기 결합돌기(135)가 회전하여 상기 내경홈(165)에 삽입될 때, 다시 말하면 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼가 접할 때, 상기 한 쌍의 자석 사이에서 상기 결합돌기의 회전이 억제되는 방향으로 인장 자기력이 발생된다. 이러한 자기력에 의해서 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼가 접할 때의 충격이 완충된다.

이하에서는 도 5a 내지 도 5f을 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 역회전 방지장치 및 완충수단의 작동에 대하여 설명한다.

회전축(140)의 작동 정지시에 래치(160)의 위치는 5a 또는 도 5f에 도시된 바와 같을 수 있으며, 도시되지는 않았지만 이웃하는 스토퍼(151) 사이에 상기 래치의 래치 돌기(162)가 위치될 수 있으며, 이는 상기 스토퍼가 하나인 경우에도 마찬가지이다.

먼저, 전원이 인가되었을 때 상기 영구자석 회전자(130)가 정회전으로 기동한다면 영구자석 프레임(132)이 정회전하게 되고, 이에 따라 회전축(140)도 정회전하게 된다.

이때, 상기 래치는 도 5a에 도시된 바와 같이 래치 돌기(162)와 스토퍼(151)가 상기 래치 돌기의 경사면과 접하게 되며, 이 경우 상기 래치가 회전하려는 힘과 상기 래치가 반경 방향으로 이동하는 힘이 복합적으로 작동하며, 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼가 접할 때 충격이 발생된다.

여기서, 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼가 접하는 순간 도 5b에 도시된 바와 같이 일시적으로 상기 래치와 상기 결합돌기가 일체로 회전하지 않고 상기 결합돌기는 래치의 결합공에 형성된 내공홈(165)에 일시적으로 회전하여 삽입된다.

즉, 이러한 래치의 회전 지연에 의해서 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼가 접할 때 충격이 완충되며, 이 때 상기 한 쌍의 자석 사이에 발생되는 인장 자기력도 상기 충격을 완충하는 기능을 한다.

이 후, 상기 회전축이 계속 정회전하고 상기 래치는 상기 내경홈(165)에 형성된 직선면을 통하여 반경 방향으로 계속 이동하게 되며 이러한 상태는 도 5c에 도시되었고, 도 5d에 도시된 바와 같이 상기 래치가 반경 방향으로 이동하여 더 이상 상기 래치 돌기와 상기 스토퍼 사이의 접촉이 발생되지 않게 된다.

그리고, 정회전이 정상적으로 계속 될 때 상기 래치는 도 5d에 도시된 상태에서 도 5e로 최종적으로 이동하게 된다. 왜냐하면, 상기 영구자석 회전자의 회전 구동에 의해서 상기 래치가 종동되고, 상기 래치의 편심에 의해서 계속 원심력이 발생되어 가장 안정한 상태로 상기 래치의 결합공과 상기 결합돌기의 결합이 이루어지기 때문이다.

이 경우 상기 한 쌍의 자석에 의한 인장 자기력은 상기 래치를 초기 위치로 복귀시키려고 하지만, 한편으로는 상기 래치의 회전에 따른 원심력이 더 크기 때문에 정회전이 정상적으로 계속 될 때 상기 래치는 도 5e에 도시된 상태로 유지되는 것이다.

한편, 상기 래치의 회전이 멈추게 될 때 상기 원심력은 소멸하므로 상기 한 쌍의 자석에 의한 인장 자기력에 의해 상기 래치는 초기 위치로 복귀하게 된다.

다음으로, 전원이 인가되었을 때 상기 영구자석 회전자(130)가 역회전으로 기동한다면 영구자석 프레임(132)이 역회전하게 되고, 이에 따라 회전축(140)도 역회전하게 된다.

그러나, 도 5e에 도시된 바와 같이 상기 래치 돌기(162)의 수직면과 상기 스토퍼(151)가 접하게 되어 상기 래치는 더이상 역회전할 수 없게 되며, 따라서 상기 래치(160)가 반경 방향으로 이동하는 것도 방지된다.

한편, 이 경우에는 상기 래치와 상기 결합돌기 간의 상대적인 회전이 발생하지 않는다. 왜냐하면 상기 내경홈은 정회전시에만 상대적인 회전이 가능하도록 구비되었기 때문이다.

이후, 상기 인가된 전원의 위상이 바뀌어 상기 영구자석 회전자가 정회전을 하면 결국 상기 회전자는 정회전을 하게 되므로, 어느 경우에 있어서도 상기 회전축이 역회전하지 않고 정회전을 할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상술한 본 발명에 따르면,

첫째, 세이딩 코일 또는 보조 코일이나 콘덴서 등 불필요한 구성을 배제하여 제조원가를 낮추고 불필요한 전력 낭비를 방지하여 효율성을 높인 하이브리드 인덕션 모터를 제공할 수 있다.

둘째, 전기적 구성이 아닌 기구적으로 회전축의 역회전을 방지한 하이브리드 인덕션 모터를 제공할 수 있다.

셋째, 역회전 방지장치에 완충수단을 더 구비하여 내구성 및 안정성을 증진시킨 하이브리드 인덕션 모터를 제공할 수 있다.

Claims (18)

1. 고정자에 고정자 코일이 권선되어 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자가 소정 방향으로 기동하여 회전하고,

   상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여, 상기 영구자석 회전자의 회전 방향에 따라 회전자와 일체로 회전하는 회전축의 역회전을 선택적으로 방지하는 역회전 방지장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터에 있어서,

   상기 역회전 방지장치는,

   영구자석 프레임 상부면에 상기 회전축 반경 방향으로 이동 가능하게 구비되는 래치;

   상기 래치의 상기 회전축의 반경 방향으로 이동된 위치에 따라 선택적으로 상기 래치와 접하는 스토퍼; 및

   상기 래치의 회전을 일시적으로 지연시켜 상기 래치와 상기 스토퍼가 접할 때 충격을 완화시키는 완충수단을 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 래치는 상기 영구자석 회전자의 원심력에 의하여 상기 영구자석 프레임 상부면에서 상기 회전축 반경 방향으로 미끄럼 이동 가능함을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 래치는 상기 영구자석 회전자와 일체로 회전함을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,

   상기 래치는 중심부에 결합공이 구비되고,

   상기 회전축이 관통하는 상기 영구자석 프레임 상부면의 베어링부 둘레에는 상기 결합공에 삽입되어 결합되는 결합돌기가 구비됨을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 완충수단은 상기 결합돌기가 상기 래치에 대해서 소정 각도까지 상대적인 회전을 할 수 있도록 상기 래치의 결합공에 형성된 내경홈인 것을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 역회전 방지장치는,

   상기 회전축의 회전이 정지할 때 상기 래치를 초기 위치로 복귀시키는 복귀 수단을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 복귀 수단은 상기 래치와 상기 영구자석 프레임에 구비되는 한 쌍의 자석임을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 한 쌍의 자석은,

   상기 결합돌기의 상기 래치에 대한 상대적인 회전시 상기 회전을 억제하는 방향으로 자기력을 형성함을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터
9. 제 8항에 있어서,

   상기 결합공은 서로 평행하게 형성된 두 쌍의 직선면을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 내경홈은 상기 두 쌍의 직선면 중 어느 한 쌍의 직선면을 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 래치는 상기 결합돌기에 대해서 상기 직선면들을 따라 상기 회전축의 반경 방향으로 미끄럼 이동함을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
12. 제 5항에 있어서,

    상기 래치는 상기 회전축을 기준으로 편심된 무게중심을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 편심된 무게중심은 상기 래치의 상기 회전축에 대한 반경 방향의 이동 경로에 위치함을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터
14. 제 13항에 있어서,

    무게 중심이 위치하지 아니한 상기 래치의 일단에는 상기 스토퍼와 선택적으로 접하는 래치 돌기가 구비됨을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 래치 돌기의 단부는,

    상기 회전축이 정회전하는 방향으로 형성된 경사면; 및

    상기 회전축이 역회전하는 방향으로 형성된 수직면을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 스토퍼는 브라켓 내측에 구비됨을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 스토퍼는 브라켓 중심에서 반경 방향으로 소정 각도 간격을 두고 복수개 배치됨을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 스토퍼는 원통형 돌기임을 특징으로 하는 하이브리드 인덕션 모터.

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