KR20100106531A - 빌딩 내 셔터 또는 태양광 차단 요소 작동용 전기 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌딩의 셔터 또는 태양광 차단 요소를 작동시키기 위한 전기 모터(100)로서, 적어도 두 개의 상(10; 20, 30; 50, 60)과, 모든 상에 대한 공통의 자화 회전자(16; 40; 70)를 구비하고, 각각의 상은 회전자축 방향으로 회전자부(41, 42; 71; 72)에 대하여 놓여 있고, 두 개의 권선(14, 15)을 구비하고, 각각의 상은 두 개의 권선이 형성되어 있고, 권선을 분리하는 중앙부(131)를 가지고, 상기 중앙부는 상을 통하여 통과하는 회전자부를 둘러쌀 수 있는 제 1 관통 홈(134)을 구비한 전기 모터를 개시한다.

Description

빌딩 내 셔터 또는 태양광 차단 요소 작동용 전기 모터{ELECTRIC MOTOR FOR OPERATING A SHUTTER ELEMENT OR SOLAR PROTECTION ELEMENT IN A BUILDING}

본 발명은 빌딩에서 셔터 또는 태양광 차단 요소를 구동하도록 의도된 저전력 전기 스위칭 장치를 가진 동기 전기 모터 분야에 관한 것이다.

이러한 모터는, 예를 들면 베니션 블라인드 레일과 같은 실제적으로 사각형 섹션의 박스 내에 결합될 수 있는 작은 크기로서 높은 토크를 제공할 필요가 있다.

이들의 특별한 치수는 길다란 모터가 생산되어야 한다는 것을 의미하고 모터의 길이는 작은 섹션 내에서 셔터 또는 태양광 차단 요소를 구동하는 데 필요한 동력을 얻기 위하여 보상되어야 한다는 것을 의미한다.

방적 산업에 있어서, 길다란 모터가 US 6,105,630호 또는 US 6,237,213호에 개시된 바와 같은 것이 공지되어 있다. 각 상(Phase)에 대한 권선(winding)을 위한 커다란 공간이 구비되어 있으며, 회전자는 길다란 실린더이며, 제 1 상 및 제 2 상에 의해 축방향으로 덮혀져 있다. 유사한 장치가 특허출원 JP 61-167360호에 개시되어 있다. 이러한 장치는 자화 회전자를 가진 통상의 장치와 매우 다르며 각 상은 회전자의 하나의 각도 위치만을 커버한다. 상기한 경우에 있어서, 회전자는 두 개의 자화 분절: 제 1 자화 분절은 제 1 상에 의해 덮혀 있는 원통형 부분 내에 배열되어 있고, 제 2 자화 분절은 제 2 상에 의해 덮혀진 원통형 부분 내에 배열되어 있다. 두 개의 자화 부분은 서로 직각이다. 모터가 3상을 가진 것이라면 이들은 120도의 각도로 오프셋되어 있다.

그러나, 이들의 단점은 US 6,237,213호에 도시된 바와 같이, 이들은 전적으로 편심 모터를 가져야 하므로 제조하기 곤란하다는 것이고, 이를 본 발명에 적용하기에 적절하지 않다.

특허 출원 JP 9-247911호는 하나의 회전자와 동일 회전자를 따라 여러 개의 연속적인 상을 가진 모듈러 구조를 개시한다. 이러한 구조는 센터링하는 데 장점을 가진다. 그러나, 모터는 가변 레럭턴스 모터이며, 따라서 고정자의 자극은 회전자의 직경에 비하여 매우 작은 치수를 가진다. 이 결과는 회전자의 상이 내부 공간을 매우 크게 사용할 수 있게 하는 결과가 되고, 예를 들면 하나의 상과 동일 상에 대하여 두 개의 권선을 분리 삽입할 수 있게 해주며, 각각의 권선은 분리된 요크 프레임을 제조할 수 있게 해주며, 이는 자화 모터의 직경이 작을 경우에는 불가능하다.

동일한 것이 특허출원 JP 9-247913호에도 적용되며, 이는 자기 회로의 외측으로 권선이 연장되는 결점이 있으며, 이에 따라 모터의 부피가 증가하게 된다.

다른 문제점은 상 권선 내에 전류를 스위칭하기 위하여 회전자의 위치를 정밀하게 결정하기 위하여 센서의 위치에 반응하는 자화 회전자와 전기 스위칭을 가진 모터를 제조하는 데 발생 된다.

센서가 자장에 센시티브하다면 이러한 센서는 자화 회전자의 바로 근처에 설치하는 것이 논리적이다. 그러나, 이러한 장치는 센서가 자기 아마추어 반응에 또한 센시티브하고, 즉 권선에 의해 자장이 생성된다. 그러므로 전기 스위칭을 가진 기계는 특허 출원 JP 60121955호 또는 FR 2 685 355호에 개시된 바와 같이, 센서가 자기 실드되어야 할 필요가 있고, 이에 따라 기계가 복잡해진다. 외부 자화 회전자를 가진 모터에 대하여 US 4,549,104호에 이러한 실드가 개시되어 있다. US 4,115,715호에 개시된 바와 같이, 센서에 대항 회전자 플럭스를 집중시키는 분리된 자기 회로가 제공될 수도 있다. 이들 모든 솔루션은 복잡하다. 다른 공지의 솔루션은, 예를 들면 US 6,105,630호에서와 같은 광학 센서를 사용하여 기계의 활성부분의 외부에 회전자 위치 감지 기능을 원격 위치하게 한 것이다. 이는 또한 모터의 길이를 증가시키게 되고 부피를 차지하게 된다.

본 발명의 목적은 종래 기술에서 공지된 모터를 개선하여 상기한 결점을 해소한 전기 모터를 제공하는 데 있다. 특히, 본 발명에 따른 전기 모터는 주어진 용량에 대하여 커다란 동력을 얻을 수 있고, 모터의 구조에서 회전자가 중심에 위치하게 할 수 있고, 회전자 위치 센서가 권선에 의해 생성된 자장에 크게 센시티브하지 않게 할 수 있다.

본 발명에 따른 전기 모터는 청구항 1에 규정되어 있다.

다른 실시예는 종속청구항 2 내지 12에 규정되어 있다.

첨부된 도면은 본 발명에 따른 모터의 하나의 실시예를 예증의 방법으로 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 하나의 상을 사시도로 도시한 도면이다.
도 2는 회전자의 축에 수직인 중간 평면(P1)을 단면으로 회전자와 모터의 상을 도시한 도면이다.
도 3은 하나의 방향과 동일한 방향으로 배열된 두 개의 상을 가진 모터의 제 1 실시예를 도시한다.
도 4는 두 개의 상이 수직인 방향으로 배향된 모터의 제 2 실시예를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 상(10)을 부분적으로 도시한 도면이다. 상(10)은 도 2의 회전자 축에 수직인 중간 평면(P1)에서의 단면을 도시한다. 상은 제 1 모듈(11)과 제 2 모듈(12)의 조합에 의해 형성된 자기 회로를 구비한다. 각각의 두 개의 E자 형상 모듈은 세 개의 브랜치: 중앙 브랜치(111, 121)와 두 개의 측면 브랜치(112-113, 122-123)를 가진다. 두 개의 모듈은 서로 대향하도록 배열되어 있고, 중앙 브랜치는 서로 대향되어 있으며 각각 고정자 극을 형성한다.

도 2를 명료하게 도시하기 위하여, 제 1 모듈(11)과 회전자(16)는 도시하지 않았다.

상은 또한 절연 재료로 제조된 변형되지 않는 단일 부품 형식의 요크 프레임(13)을 구비한다. "변형되지 않는"이라는 용어는 권선이 육안으로 봐서 변형없이 제조"된다는 것으로 이해하여야 한다. 요크 프레임은 제 1 권선(14)과 제 2 권선(15)에 대한 지지체로서 기능을 하고 그 권수는 회전자(16)의 축에 평행한 평균 평면에 위치되고 중간 평면에 수직이다. 하나의 상과 동일 상의 두 개의 권선은 동일한 것이 바람직하고 하나의 전류와 동일 전류가 통하는 것이 바람직하고 이는 권선이 직렬로 연결되었다는 것으로 이해하고, 또한 하나의 공급 전압에 평행하게 접속되는 것이 바람직하다. 자기 기전력(복수의 암페어-권수)을 가지도록 하기 위하여 회전자를 포함하는 영역에서 강력한 자기 유도를 생성하기에 충분한 것이 바람직하고, 권선의 두께(또는 적어도 평균 두께)는 적어도 회전자의 직경과 동일한 것이 바람직하다.

요크 프레임(13)은 중앙부(131)와, 제 1 측방향 적층부(132)와, 제 1 측방향 단부 적층부(133)를 구비한다. 중앙부와 각각의 단부 적층부는 각각의 권선에 대한 코어로서 작용하는 요크 프레임부(참조번호 없음)에 의해 연결된다.

중앙부는 바람직하게는 원통형인 제 1 관통 홈(134)이 구비되고 이는 상을 통하여 통과하는 회전자부를 포함할 수 있다.

실제적으로 원통형인 것을 제외하고, 제 1 홈은 모듈의 중앙 브랜치(111, 121)와 회전자에 수직으로 제 1 홈의 한 쪽면에 배열되어 있는 제 1 보족부(135)와 제 2 보족부(136)를 포함하는 것이 바람직하다.

각각의 보족부는 긴 사각 치수와 동일한 기초부를 갖는 사다리꼴과 사각형을 적층하여 형성된 다각형 형상이다. 단순한 삼각형, 사다리꼴, 다각형 형상이 또한 적절하다.

도 2는 회전자(16)를 단면으로 도시한다. 회전자는 회전자의 강성을 보장하는 비자기 튜브(17)를 구비한다. 각 상의 활성부에 있어서, 자기 회로의 모듈의 중앙 브랜치와 적어도 대향하고, 특히 중간 평면에서 회전자는 또한 예를 들면 니오디뮴-철-붕소 합금과 같은 자화 재료를 또한 포함한다. 비자기 튜브는 스텐레스강 또는 황동으로 제조된다. 이는 유도되는 전류를 제한하도록 홈을 가질 수도 있다.

중간 평면에 있어서, 요크 프레임은, 예를 들면 유도 권선 또는 홀효과 센서를 위한 자기 센서(19)를 또한 지지한다. 이러한 센서는 중심 홈의 보족부들 중의 하나에 공급되는 것이 바람직하고; 센서의 치수는 이들 보족부를 형성하는 것이 바람직하다. 다른 두 종류의 자기 센서를 사용하기 위하여, 보족부(135, 136)는 다른 부분을 가질 수 있다.

센서(19)는 센서(이 경우에, 긴 치수의 사각형에 의해 형성되고 중간 평면에 수직)에 직각인 유속 성분에 의해 센시티브하다. 하나의 고정자극으로부터 다른 고정자극으로의 자장은 도 1의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 중간 평면(P1)(센서의 평면에 수직인 평면에 대하여)에 대하여 장치가 완전히 대칭이기 때문에 직각 방향에 대하여 양방향으로 센서가 통과한다. 그 결과로, 센서는 고정자에 의해 생성된 자장에 센시티브하고, 그러므로 회전자에 의해 생성된 자장만이 병진운동한다. 그러므로, 이러한 구조는 종래 기술의 기술들을 사용할 필요없이 회전자의 위치 정보를 상당히 용이하게 검지하는 것이 가능하다. 센서는 장치가 완벽하게 대칭이라면 중간 평면의 최적의 위치를 규정함에도 불구하고, 중간 평면에 대하여 약간 오프셋 될 수 있다.

도 1은 중간 평면(P1)과, 측방향 브랜치(123) 만을 볼 수 있는 제 2 모듈(12) 상의 중간 평면(12)의 소구획(점선)을 도시한다. 중간 평면의 소구획은 제 1 측방향 단부 적층체(132) 상에서 또한 볼 수 있다. 더욱 정밀하게는, 상의 중간 평면(P1)은 권선을 형성하는 권수의 평균적인 평면에 모두 수직이고 회전자의 축에 수직이다.

요크 프레임(13)은 대응하는 모듈의 중앙 브랜치를 내장하기 위하여 사용되는 사각형 단면의 제 2 관통 홈(130)을 구비한다.

자기 회로의 모듈은 단일편(예를 들면, 소결 자철광 분말을 사용하는)으로 각각 제조할 수 있다.

도 1은 일편 생산의 경우에 해당한다.

모터의 상 내에는 3개의 에어 갭이 있다: 각각의 모듈의 중앙 브랜치를 분리하는 중앙 에어 갭과, 두 개의 모듈의 측방향 브랜치를 분리하는 AG1, AG2로 지시된 2 개의 에어 갭을 가진다. 에어 갭(AG1, AG2)의 존재는 이들의 두께가 중심 에어 갭과 비교하여 두께가 얇은 한은 모터의 성능을 감소시키지 않는다.

모듈은 중간 평면(P1)의 어느 측면에 각각 형성된 적층 적층부(E)에 의해 또한 제조될 수 있다. 이는 적층부의 작층 방향을 변경하는 데 유리하고 이 때문에 이들은 측방향 브랜치 내에서 끼워지거나 겹쳐진다. 겹침은 적층부의 측방향 브랜치 각각에 다른 길이가 주어지기 때문에 하프 요크 프레임을 정밀하게 덮기 위해 요구되는 길이보다 하나는 길고 하나는 짧게 된다.

적층부가 겹쳐지기 때문에, 측방향 브랜치의 모든 에어 갭은 하나의 평면과 동일 평면에 위치하는 적층부들 사이에 개별적인 에어 갭(AG1, AG2)이 남아 있을지라도 겹쳐진 영역에 의해 합선이 되어 사라진다.

이 때문에, 오직 중앙 에어 갭이 남아 있을 때, 모든 일이 일어난다.

이러한 개재 배열은 모터(상기한 바와 같이, 측방향 에어 갭의 역할은 무시할 정도이다)의 성능에 조금은 기여하나 전체적으로 양호한 기계적 응집력을 나타내고, 기생 진동을 감소시켜준다.

도 3은 두 개의 평행한 기준상(20, 30)과 원통형 회전자(40)를 구비한 제 1 모터(100)를 도시한다. 전체는 회전자를 안내하는 자기 모듈과 지지 베어링과 구름 베어링을 고정하는 데 사용되는 도시하지 않은 평행 사변형 케이싱 내에 내장되어 있다. 도 1에서와 같이, 제 2 홈을 매스킹하는 모듈은 도시되어 있지 않다. 회전자(40)는 자화가 요구되는 영역을 인식하도록 하우징으로부터 또한 뽑아지고 제 1 홈 내에 있는 것이 도시되어 있다.

종래 기술에서 기술한 바와 같이, 적어도 하나의 제 1 자화 영역(41)과 하나의 제 2 자화 영역(42)이 상 부분에 대응하는 곳에 있다. 바람직하게는, 각각의 상에 대한 자화 영역은 고정자극에 대향하는 회전자의 부분에 대응한다. 두 개의 상(20, 30)은 정렬되어 있으며, 이 때문에 두 개의 영역(41, 42)의 자화 방향(F1, F2)은 서로 수직이어야만 한다.

요크 프레임(13)은 다른 요크 프레임에 부착 수단에 의해 구비된다. 이들 부착 수단은, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙부(131) 내에 형성되고 회전자의 축에 평행한 구멍(137, 138)을 구비한다. 도 3은 또한 두 개의 상에 대한 상호 부착 수단을 또한 도시하고 관통 구멍(337, 338)에 의해 심볼화되어 있다. 도시되지 않은 나사와 너트 장치는 두 개의 상을 함께 고정하기 위하여 이들 구멍 내에 고정되어 있다.

도 4는 같은 방식으로 두 개의 교차하는 기준 상(50, 60)과 원통형 회전자(70)를 구비한 것을 도시한다. 이때, 회전자의 두 개의 자화 영역(71, 72)은 서로 평행한 방향(F3, F4)으로 자화된다.

상들을 위한 상호 부착 수단은 상기한 경우와 다르다. 보유 노치(201, 202)는 다른 상의 측방향 플랜지 및/또는 상호 스냅 결합 수단(203, 204) 내에 각각의 중앙부를 로크하는 데 사용된다.

이러한 스냅 결합 수단은 도 3의 경우에서도 또한 사용된다.

이는 구멍이 견고하고 과도하게 주조되도록 허용하는 도구 상에 배열하여 두 개의 상(또는 그들의 교차된 위치결정)의 정렬을 보장하는 것이 또한 가능하다.

회전자(40, 70)의 변형예에 있어서, 자화 재료는 연속적으로 회전자의 전체 튜브를 점유 또는 적어도 상으로 들어가는 튜브의 전체부분을 점유하고, 자화 작업이 자화 영역에서 원하는 방향(F1-F2 또는 F3-F4)으로 이루어진다.

Claims (12)

1. 빌딩의 셔터 또는 태양광 차단 요소를 작동시키기 위한 전기 모터(100)에 있어서,
   적어도 두 개의 상(10; 20, 30; 50, 60)과, 모든 상에 공통의 자화 회전자(16; 40; 70)를 구비하고, 각각의 상은 회전자축 방향으로 회전자부(41, 42; 71; 72)에 대하여 놓여 있고, 두 개의 권선(14, 15)을 구비하고, 각각의 상은 두 개의 권선이 형성되어 있고 권선들을 분리하는 중앙부(131)를 가지고, 상기 중앙부는 상을 통하여 통과하는 회전자부를 둘러쌀 수 있는 제 1 관통 홈(134)을 구비한, 전기 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   각 상은 상기 요크 프레임 상에 차례로 대향하여 배열된 제 1 모듈(11)과 제 2 모듈(12)을 가진 자기 회로를 구비하고, 각각의 모듈은 3개의 브랜치를 가진 E 자 형상이고, 모듈의 중앙 브랜치는 고정자극을 형성하고 상기 회전자의 직경은 상기 중앙부의 길이보다 짧은, 전기 모터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   모듈의 각각의 측방향 브랜치(112, 113; 122, 123)는 하나의 동일한 권선을 적어도 부분적으로 덮고, 상기 중앙 브랜치(111; 121)는 상기 제1 홈에 수직인 요크 프레임에서 제 2 홈(139) 내에 결합되어 있는, 전기 모터.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   각각의 모듈은 단일편이고 일단 조립 되면 두 개의 모듈 사이에 3개의 에어 갭이 남아 있는, 전기 모터.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   각각의 모듈은 교호적인 적층에 의해 형성되고, 단일 에어 갭은 일단 조립되면 모듈들 사이에 남아 있고, 상기 적층은 상기 두 개의 모듈의 측방향 브랜치가 겹쳐진 두 영역 사이에 끼이는, 전기 모터.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 제 2 홈은 실제적으로 사각형 단면인, 전기 모터.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   각각의 상은 상기 회전자에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 자기 센서(19)를 구비하고, 상기 센서는 상기 상의 중간 평면에 위치되고, 이들 둘은 권선을 형성하는 권수의 평균 평면에 수직이고, 회전자축에 수직인, 전기 모터.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제 1 홈은 상기 자기 센서를 내장할 수 있는 다각형 단면을 구비한, 전기 모터.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 요크 프레임은 상호 부착 수단(337, 338)을 구비한, 전기 모터.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자는 상에 의해 둘러싸이도록 의도된 회전자의 적어도 일부분에 자화 재료(18)를 내장하는 비자성 원통형 튜브(17)를 구비한, 전기 모터.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상의 권선의 평균 두께는 회전자의 직경과 적어도 동일한, 전기 모터.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상의 권선들은 동일하며 하나의 동일한 전류가 통하는, 전기 모터.
    

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