KR20130121291A - Linear electric machine structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electric machine structure having a mover structure which reduces the volume than a traditional magnetic flux turned type electric machine by applying a structure in which a wire is wired on two mover iron core and reducing magnetic flux path and applies an effective cooling structure by reducing imbalance of load counter electro-motive force and performs a relative motion such as straight line motion, a curved line motion, or a rotation motion which is faced with a stator.

Description

선형 전기기기 구조{Linear Electric Machine Structure}Linear Electric Machine Structure

본 발명은 전기기기의 구조에 관한 것으로, 두 개의 이동자철심에 권선이 권취되는 구조를 적용하여 자속경로를 단축하여 종래 자속역전식 전기기기보다 체적을 줄이는 것이 가능하고 부하역기전력의 불평형을 저감하며 효과적인 냉각 구조가 적용될 수 있는, 고정자에 대향한 직선이나 곡선 운동 또는 회전 운동 등 상대 운동이 가능한 이동자 구조를 갖는 전기기기 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of an electric device, and by applying a structure in which a winding is wound around two moving magnetic cores, it is possible to shorten the magnetic flux path and to reduce the volume compared to the conventional magnetic flux reversing electric device, and to reduce the unbalance of the load back EMF and to effectively The present invention relates to a structure of an electric machine having a mover structure capable of relative movement, such as a straight line, a curved motion, or a rotational motion opposite to a stator, to which a cooling structure can be applied.

종래의 선형 전기기기는 영구자석 선형동기전동기(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)로 대표되며 정밀위치제어용으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 종래 영구자석 선형동기전동기는 고정자에 영구자석이 위치하는 형태를 취하고 있어서, 이동 거리가 길어짐에 따라 영구자석 사용량이 증가하여 비용의 증가가 불가피하며, 이동자의 입구와 출구의 단부에서 발생하는 단부효과로 인해 추력 및 수직력의 맥동을 발생시키는 단점이 있다. 아울러 고정자에 부착된 영구자석의 누설자속이 주변에 미치는 영향으로 인해 일부 응용에서는 적용이 제한되기도 한다. 저속 고토크 직접구동용 회전형전동기의 경우 많은 극수를 사용하게 되는데 이러한 경우 종래 전기기기의 구조적인 이유로 인해 극수를 증가시키는데 어려움이 있으며, 토크 맥동의 저감을 위해 스큐(skew)를 적용하는 것도 용이하지 않은 구조이다.Conventional linear electric equipment is represented by a permanent magnet linear synchronous motor (Permanent Magnet Linear Synchronous Motor) and is widely used for precise position control. However, the conventional permanent magnet linear synchronous motor has a form in which permanent magnets are located in the stator. As the moving distance increases, the use of permanent magnets increases and the cost is inevitably increased. Due to the end effect, there is a disadvantage of generating pulsations of thrust and vertical forces. In addition, the application of the magnetic flux to the surroundings of the permanent magnets attached to the stator may limit its application in some applications. In the case of a low speed high torque direct drive rotary motor, many poles are used. In this case, it is difficult to increase the pole number for structural reasons of the conventional electric equipment, and it is also easy to apply a skew to reduce torque pulsation. It is not structured.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고정자에 영구자석을 사용하지 않고 영구자석이 이동자철심에 부착되는 형태를 취하고 있어서 영구자석 재료비 절감이 가능한 전기기기를 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to take the form that the permanent magnet is attached to the moving magnetic core without using the permanent magnet in the stator to provide an electric device capable of reducing the permanent magnet material cost There is.

또한, 두 개의 이동자철심에 권선이 권취되는 구조를 적용하여 자속경로를 단축하여 전체적인 부피를 저감할 수 있어서 단위 체적당 추력을 향상시킬 수 있는 전기기기를 제공하는 데 있다.In addition, by applying a structure in which the winding is wound around the two moving magnetic core to shorten the magnetic flux path to reduce the overall volume to provide an electrical device that can improve the thrust per unit volume.

또한, 두 개의 이동자철심에 권선이 권취되는 구조가 각 이동자에서 자속의 흐름이 대칭되도록 하여 부하역기전력 불평형을 저감할 수 있고, 아울러 이러한 이동자 구조에 회전이 가능한 힌지(hinge) 구조를 적용할 경우 직선과 곡선 운동이 가능한 선형 전기기기의 구성도 가능하여 다양한 응용시스템에 적용하는 것이 가능하다.In addition, the structure in which the winding is wound around the two moving magnetic cores allows the flow of magnetic flux to be symmetrical in each mover, thereby reducing the load back EMF unbalance, and when applying a hinge structure that can rotate in such a mover structure, It is also possible to construct linear electric devices capable of over and curved movements, which can be applied to various application systems.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 고정자에 대향하여 회전자나 이동자가 상대운동하는 전기기기에 있어서, 상기 고정자의 철심 치형들에 대향하여 운동하는 적어도 2개의 이동자들을 포함하되, 상기 이동자들 각각은 'n'형상의 2개의 철심 치형들의 각 단부에, 일렬로 배치된 영구자석들을 구비하며, 전기적 위상 발생을 위한 하나의 권선이 상기 2개의 이동자들의 상기 철심 치형들 사이의 공간들을 가로지르도록 권취된 것을 특징으로 한다.First, to summarize the features of the present invention, in accordance with an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention, the iron core teeth of the stator in the electric machine in which the rotor or mover relative to the stator At least two movers that move in opposition to the mover, each of which has permanent magnets arranged in line at each end of the two iron core teeth of the 'n' shape, one winding for electrical phase generation Characterized in that it is wound so as to traverse the spaces between the iron core teeth of the two movers.

전원의 상의 수(N) 이상의 상기 이동자들의 복수 쌍이 배치되는 경우에, 각 쌍 간의 이격거리는 위상각 τp/N(여기서, τp는 영구자석의 폭인 극간격에 해당) 차이가 나도록 배치된다.When a plurality of pairs of the movers equal to or greater than the number N of power sources are arranged, the separation distances between the pairs are arranged so as to be different from the phase angle τ p / N (where τ p corresponds to the pole spacing, which is the width of the permanent magnet).

상기 고정자가 상기 이동자의 곡선 운동 경로를 위한 철심 치형들을 구비하는 경우에, 상기 이동자들의 상부면에 각각 테이블을 결합하고, 각 테이블에 형성한 힌지 결합 수단을 통해 힌지로 테이블들을 서로 결합하여 상기 이동자들의 진행 방향의 상하 또는 좌우 방향의 곡선 운동을 보조할 수 있다.When the stator has iron core teeth for the curved movement path of the mover, the table is coupled to the upper surface of the movers, respectively, and the tables are joined to each other with hinges through hinge coupling means formed on each table. It can assist the movement of the curve in the vertical direction or the left and right direction of the direction.

상기 이동자들 사이의 공간 또는 상기 이동자들의 양끝 옆의 공간에 유체 통로를 설치하여 냉각하는 구조를 포함할 수 있다.It may include a structure for cooling by installing a fluid passage in the space between the movers or the space next to both ends of the movers.

상기 영구자석들은 상기 이동자들 중 어느 하나와 상기 고정자 간의 자속의 흐름이 상기 이동자들 중 다른 하나와 상기 고정자 간의 자속의 흐름과 대칭이 되도록 상기 영구자석들의 극성이 정해져 배치된다.The permanent magnets are arranged with polarities of the permanent magnets so that the flow of magnetic flux between one of the movers and the stator is symmetrical with the flow of magnetic flux between the other one of the movers and the stator.

상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가, 상기 극간격만큼 이격될 수 있고, 상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가 상기 극간격의 2배만큼 이격될 수도 있으며, 상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가 이격 없이 밀착되도록 형성될 수도 있다.The ends of the iron core teeth of each of the movers may be spaced apart by the pole spacing, and the ends of the iron core teeth of each of the movers may be spaced by twice the pole spacing, The ends may be formed to be in close contact without being spaced apart.

상기 영구자석들은, 매입형, 표면 부착형, 자성 물질을 부착후 착자하는 형태, 또는 consequent pole 형태로 구비될 수 있다.The permanent magnets may be provided in a buried type, surface attached type, magnetized after attaching a magnetic material, or in the form of a consequent pole.

상기 고정자에 대향하여 상기 이동자들의 구조를 갖는 적어도 하나 이상의 이동자들 쌍이 운동하고, 상기 운동의 진행방향에 수직한 방향으로 상기 고정자와 인접하여 배치된 제2고정자에 대향하여 상기 이동자들의 구조를 갖는 적어도 하나 이상의 다른 이동자들 쌍이 운동하며, 전기적으로 180도 위상 차이가 나도록, 상기 고정자 철심 치형의 돌출부와 상기 제2고정자 철심 치형의 함몰부가 치형 주기로 접하도록 하고, 전기적으로 180도 위상 차이가 나도록, 상기 고정자에 대향하여 운동하는 이동자들 쌍의 철심 치형들의 각 단부에 배치된 영구자석들의 극성이, 이에 대응되는 상기 제2고정자에 대향하여 운동하는 이동자들 쌍의 해당 영구자석들의 극성과 반대로 배치될 수 있다.At least one pair of movers having the structure of the movers against the stator moves, and at least has the structure of the movers against a second stator disposed adjacent to the stator in a direction perpendicular to the direction of travel of the movement The one or more pairs of other movers move, and the protrusions of the stator core teeth and the depressions of the second stator core teeth contact with the tooth period so that they are electrically 180 degrees out of phase, and electrically 180 degrees out of phase. The polarities of the permanent magnets disposed at each end of the iron core teeth of the mover pair moving against the stator may be arranged opposite to the polarities of the corresponding permanent magnets of the mover pair moving against the corresponding second stator. have.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 고정자에 대향하여 회전자나 이동자가 상대운동하는 전기기기에 있어서, 상기 고정자의 철심 치형들에 대향하여 운동하는 적어도 2개의 이동자들을 포함하되, 상기 이동자들 각각은 'n'형상의 2개의 철심 치형들의 각 단부에, 영구자석과 상기 단부에서 철심 치형이 연장되어 돌출되도록 형성된 돌출 치형의 반복 구조를 구비하며, 전기적 위상 발생을 위한 하나의 권선이 상기 2개의 이동자들의 상기 철심 치형들 사이의 공간들을 가로지르도록 권취된 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the present invention, in an electrical apparatus in which a rotor or a mover is relatively opposed to a stator, the electrical device includes at least two movers that are opposed to iron core teeth of the stator. At each end of two 'n' shaped iron core teeth, a permanent magnet and a protruding tooth repetitive structure formed to extend and protrude from the iron core teeth are provided, and one winding for generating an electrical phase includes the two movers. It is characterized in that it is wound to cross the spaces between the iron core teeth of the.

본 발명에 따른 전기기기에 따르면, 고정자에 영구자석을 사용하지 않고 이동자에 영구자석이 부착되는 형태이므로 영구자석의 사용량을 줄여 제조비용을 절감할 수 있으며, 두 개의 이동자철심에 권선이 권취되는 구조를 적용하여 체적을 줄이고 부하역기전력의 불평형을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시하는 구조를 회전형전기기기로 확장하면 전기기기의 극수를 증가시키는 것이 용이하다.According to the electric machine according to the present invention, since the permanent magnet is attached to the mover without using the permanent magnet in the stator, the use of the permanent magnet can be reduced to reduce the manufacturing cost, and the winding is wound around the two moving magnetic cores. By applying, we can reduce the volume and reduce the unbalance of load back EMF. In addition, it is easy to increase the number of poles of the electric device by extending the structure proposed in the present invention to the rotary electric device.

또한, 본 발명에서 제시하는 선형 또는 회전형 전기기기의 경우 고정자 및 이동자(또는 회전자)가 모두 적층철심으로 구성이 가능하여 스큐를 적용하기가 용이한 구조이며, 이를 통한 힘의 맥동 저감이 가능하여 저소음/저진동, 고정밀 위치제어 운전이 가능하게 된다.In addition, in the case of the linear or rotary electric machine proposed in the present invention, both the stator and the mover (or the rotor) can be composed of laminated iron cores, and thus it is easy to apply skew, thereby reducing the pulsation of force. Low noise / low vibration and high precision position control operation are possible.

또한, 이동자를 구성함에 있어서 이동자의 적절한 공간에 유체 통로를 마련한 냉각 구조를 포함하여 응용시스템의 필요에 따라 냉각성능을 향상시키는 것이 가능하다. In addition, it is possible to improve the cooling performance in accordance with the needs of the application system, including a cooling structure provided with a fluid passage in the appropriate space of the mover in configuring the mover.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이동자들간 이격 거리가 극간격인 경우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1의 이동자들간 이격 거리가 극간격의 2배인 경우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 이동자들이 이격없이 밀착된 경우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 전기기기의 구조에 냉각 구조를 적용한 경우를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 맥동 저감을 위해 도 1의 이동자들 구조를 병렬 구성한 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view for explaining an electrical apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for describing a case in which the separation distances between the movers of FIG. 1 are pole intervals.
FIG. 3 is a cross-sectional view for describing a case in which a separation distance between the movers of FIG. 1 is twice the pole spacing.
4 is a cross-sectional view illustrating a case in which the movers of FIG. 1 are closely contacted without being spaced apart from each other.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a case where a cooling structure is applied to the structure of the electric device of FIGS. 2 to 4.
6A and 6B are views for explaining a structure in which the movers structure of FIG. 1 is configured in parallel to reduce pulsation.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기를 설명하기 위한 사시도이다. 1 is a perspective view for explaining an electrical apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기는, 고정자(10), 고정자(10)에 대향하여 상대운동하는 이동자들(21, 22)을 포함하며, 권선(30)은 이동자들(21, 22)의 치형들 사이의 공간을 가로지르도록 권취된다. Referring to FIG. 1, an electric machine according to an embodiment of the present invention includes a stator 10 and movers 21 and 22 that move relative to the stator 10, and the winding 30 includes the mover. It is wound to cross the space between the teeth of the fields 21, 22.

여기서 도 1과 같이 고정자(10)에 대향하여 이동자들(21, 22)이 직선 운동 또는 곡선 운동하는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 언급되는 이동자들(이하 이동자는 직선 또는 곡선 운동하는 이동자 또는 회전 운동하는 회전자를 의미함)은, 고정자(10)를 원통형 고정자 등으로 개념을 확장하는 경우에 그 고정자에 대향하여 그 안에서 회전하는 회전자를 의미할 수 있다. 즉, 당업자라면 하기하는 바와 같은 고정자(10)와 이동자들(21, 22)을 회전형 전기기기의 원통형 고정자와 그 안에서 회전하는 회전자의 구조로 확장하여 유사하게 적용할 수 있음을 밝혀둔다.Here, as illustrated in FIG. 1, the movers 21 and 22 are linearly or curvedly opposed to the stator 10 by way of example, but the present invention is not limited thereto. The linear or curved movement of the mover or the rotating movement of the rotor) may mean a rotor that rotates therein in the case of extending the concept of the stator 10 to a cylindrical stator or the like. That is, those skilled in the art will find that the stator 10 and the movers 21 and 22 as described below can be similarly applied to the structure of the cylindrical stator of the rotary electric machine and the rotor rotating therein.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기는, 직접구동 분야나, 발전기, 압축기, 가공기, 전기자동차, 산업용 전기기기 등 회전 또는 선형 운동이 요구되는 전동기를 포함하는 다양한 응용기기를 의미하는 것으로서, 이동자들(21, 22)이 결합되도록 권취되는 권선(30)에서의 전기적 위상 발생과 이동자들(21, 22)의 철심 치형들의 각 단부에 배치되는 영구자석들 간의 작용으로 발생하는 역기전력으로, 고정자(10)에 대향된 이동자들(21, 22)이 직선, 곡선, 또는 회전 등 상대 운동될 수 있다.Such an electric device according to an embodiment of the present invention refers to various application devices including an electric motor requiring rotation or linear motion, such as a direct drive field, a generator, a compressor, a processor, an electric vehicle, an industrial electric device, and the like. , A counter electromotive force generated by the action between the electrical phase generation in the windings 30 wound around the movers 21, 22 and the permanent magnets disposed at each end of the iron core teeth of the movers 21, 22, The movers 21 and 22 opposed to the stator 10 may be relatively moved, such as a straight line, a curve, or a rotation.

도 1과 같이, 고정자(10)는 철심의 함몰부와 돌출부의 폭이 극간격(τp)(하기하는 영구 자석들의 극 간격에 해당)으로 형성된 철심 치형들(예, 스큐(skew) 적용이 용이한 철심 적층형 치형들)을 가지며, 직선 운동 경로를 위한 철심 치형들이 형성된 것으로 예시하였으며, 이는 예시적일 뿐 고정자(10)는 이동자들(21, 22)의 운동 방향 또는 진행 방향의 상하 또는 좌우 방향의 곡선 운동 경로를 형성하도록 철심 치형들이 연장되어 형성될 수 있으며, 또는 이동자들(21, 22)이 회전자에 해당하는 경우에는 고정자(10)가 원통형의 회전 경로를 형성하도록 철심 치형들이 연장되어 형성될 수도 있다. As shown in FIG. 1, the stator 10 has iron core teeth (for example, skew application) formed in the width of the depressions and protrusions of the iron core with the pole spacing τ p (corresponding to the pole spacing of the permanent magnets described below). Easy iron core stacked teeth), which are illustrated as iron core teeth for a linear movement path, which is exemplary only, and the stator 10 is moved up or down or left and right in the direction of movement or direction of movement of the movers 21, 22. The iron core teeth may be extended to form a curved path of movement of the core, or when the movers 21 and 22 correspond to the rotor, the iron core teeth may be extended so that the stator 10 forms a cylindrical rotation path. It may be formed.

도 1에서 이동자들(21, 22)은 한쌍 만을 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기에서 이동자들(21, 22)의 쌍은 전원의 상의 수(N) 이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 전원의 상의 수(N=자연수)는 단상, 3상, 4상 등일 수 있으며, 전원의 상의 수(N)*자연수의 개수로 이동자들(21, 22)의 쌍이 배치될 수 있다. In FIG. 1, the movers 21 and 22 illustrate only one pair, but for convenience of description, the pair of movers 21 and 22 in the electric device according to an embodiment of the present invention is the number of phases of the power source ( N) can be arranged more. For example, the number of phases of the power source (N = natural number) may be single phase, three phase, four phase, or the like, and the pair of movers 21 and 22 may be arranged in the number of phases N * of natural power source. .

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전기기기는, 고정자(10)의 철심 치형들 상에서 상대 운동하는 적어도 2개의 이동자들(21, 22)을 포함하며, 이동자들(21, 22)은 각각 'n'형상의 2개의 철심 치형들(예, 스큐 적용이 용이한 철심 적층형 치형들)의 각 단부에, 일렬로 배치된 영구자석들(23/24)을 구비할 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 5와 같이 영구자석들(23/24)은 각 이동자(21/22)의 철심 치형들의 각 단부에서, 일정 극간격(τp)의 폭을 갖는 N극과 S극의 영구 자석을 서로 번갈아 배치될 수 있다. 또는, 도면에는 도시하지 않았지만, 각 이동자(21/22)의 철심 치형들의 각 단부에는 영구자석과 돌출 치형의 반복 구조(예, consequent pole형)가 되도록 할 수도 있다. 즉, 각 이동자(21/22)에서 도 1의 23의 위치에는 영구자석을, 도 1의 24의 위치에는 이동자의 철심 치형이 연장되어 돌출되도록 돌출 치형을 형성하는 방법으로, 1회 이상 영구자석과 돌출 치형을 반복한 구조로 할 수 있다. 반대로 23의 위치에는 돌출 치형을 형성하고 24의 위치에는 영구자석을 배치하는 것도 가능하다. 위와 같은 영구 자석(23/24)은 매입형, 표면 부착형, 또는 자성 물질을 부착후 착자하는 형태 등으로 배치될 수 있다. As such, the electrical device according to the embodiment of the present invention includes at least two movers 21 and 22 that move relative to the iron core teeth of the stator 10, and the movers 21 and 22 each represent a ' Permanent magnets 23/24 arranged in a row may be provided at each end of two n'-shaped iron core teeth (e.g., iron core stacked teeth for easy skew application). That is, as shown in FIGS. 2 to 5, the permanent magnets 23/24 are formed at the ends of the iron core teeth of each mover 21/22 of the N pole and the S pole having a width of a predetermined gap τ p . Permanent magnets can be arranged alternately with each other. Alternatively, although not shown in the drawing, each end of the iron core teeth of each mover 21/22 may have a repeating structure (eg, consequent pole type) of a permanent magnet and a protruding tooth. That is, in each mover 21/22, a permanent magnet is formed at the position 23 in FIG. 1, and a protruding tooth is formed so that the iron core tooth of the mover extends and protrudes at the position in FIG. 1, at least one permanent magnet. And a protruding tooth can be repeated. Conversely, it is possible to form a protruding tooth at the 23rd position and to place the permanent magnet at the 24th position. Permanent magnets 23/24 as described above may be disposed in the form of a buried, surface-attached, or magnetized after attaching the magnetic material.

도 1과 같이, 이동자들(21, 22)이 하나의 권선(30)에 의해 결합됨과 동시에, 이동자들(21, 22)의 철심 치형들 사이의 공간들을 가로지르도록 권선(30)이 권취된다. As shown in FIG. 1, the windings 30 are wound so that the movers 21, 22 are joined by one winding 30, while crossing the spaces between the iron core teeth of the movers 21, 22. .

위에서도 기술한 바와 같이 이동자들(21, 22)의 쌍은 전원의 상의 수(N) 이상 배치될 수 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만, 이동자들(21, 22)의 복수 쌍이 배치되는 경우에, 각 쌍 간의 이격거리는 전기적으로 위상각 τp/N 차이가 나도록 배치됨으로써, 전원의 상의 수(N) 이상의 이동자들(21, 22) 쌍에 각각 권취되는 권선(30)에 해당 상들에 대한 AC 전원을 인가하여 동작시킬 때 부하역기전력의 불평형을 저감할 수 있다. 예를 들어, 3상의 경우에, 위와 같은 이동자들(21, 22) 구조를 갖는 쌍이 3개 구비될 수 있고, 이때, 각 쌍 간의 이격거리는 τp/3 차이가 나도록 배치될 수 있다. As described above, the pair of movers 21 and 22 may be arranged more than the number N of power phases, and although not shown in the drawing, when a plurality of pairs of movers 21 and 22 are arranged, The separation distance between the pairs is electrically arranged so as to have a phase angle τ p / N difference, thereby providing AC power for the phases to the windings 30 respectively wound on the pairs of movers 21 and 22 above the number N of power sources. When applied and operated, the unbalance of load back EMF can be reduced. For example, in the three-phase case, three pairs having the above-described movers 21 and 22 may be provided, and the separation distances between the pairs may be arranged to have a τ p / 3 difference.

한편, 도 1과 같이, 경우에 따라 이동자들(21, 22)의 상부면에는 각각 그 위에 이송 대상 물건을 올려 놓기 위한 테이블(41, 42)이 결합될 수 있으며, 이때 테이블(41, 42)에 구비된 힌지(hinge) 결합 수단(51, 52)(예, 구멍)에 소정의 힌지를 결합하여 테이블(41, 42)을 서로 결합시키는 힌지가 유동적으로 움직이도록 함으로써 곡선 운동을 보조하도록 할 수 있다. 도 1과 같이 테이블(41, 42) 위에서 수직 방향으로 형성한 구멍과 같은 결합 수단(51, 52)에 소정의 힌지를 결합하여, 고정자(10)가 이동자(21, 22)의 곡선 운동 경로를 위한 철심 치형들을 갖도록 연장된 해당 곡선 운동 경로에서 y 방향, 즉, 이동자들(21, 22) 진행 방향의 상하 방향의 곡선 운동이 원활이 이루어지도록 보조할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 고정자(10)의 곡선 운동 경로가 z 방향, 즉, 이동자들(21, 22) 진행 방향의 좌우 방향으로 연장된 경우에, 결합 수단(51, 52)(예, 구멍)을 다른 위치(예, 상부면이 아닌 앞쪽면이나 뒤쪽면 위치)에 결합 수단(51, 52)(예, 구멍)을 마련하고 소정의 힌지를 결합하여, 이동자들(21, 22) 진행 방향의 좌우 방향의 곡선 운동이 원활이 이루어지도록 보조할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, in some cases, the upper surfaces of the movers 21 and 22 may be combined with the tables 41 and 42 for placing the objects to be transported thereon, respectively. By engaging a predetermined hinge to the hinge coupling means 51, 52 (e.g., holes) provided in the hinge, the hinges for coupling the tables 41, 42 to each other can be flexibly moved to assist the curved motion. have. As shown in FIG. 1, a predetermined hinge is coupled to a coupling means 51, 52 such as a hole formed in the vertical direction on the tables 41, 42, so that the stator 10 may move the curved movement path of the movers 21, 22. In the corresponding curved motion path extending to have iron core teeth for the curved direction, the curved motion in the y direction, that is, the vertical motion in the moving direction of the movers 21 and 22 may be smoothly performed. In addition, similarly, when the curved movement path of the stator 10 extends in the z direction, that is, in the left and right directions in the moving directions of the movers 21 and 22, the engaging means 51 and 52 (for example, holes) are different. Coupling means 51, 52 (e.g., holes) are provided at a position (e.g., front or rear position, not the top surface), and a predetermined hinge is engaged to move the left and right directions in the moving direction of the movers 21, 22. It can assist the smooth movement of the curve.

도 2 내지 도 5와 같이, 영구자석들(23, 24)은 이동자들(21, 22) 철심 치형들 각 단부에서 일정 극간격(τp)으로 N극과 S극이 서로 번갈아 배치될 수 있으며, 특히, 권선(30)에 전기를 인가할 때 이동자들(21, 22) 중 어느 하나와 고정자(10) 간의 자속의 흐름이, 이동자들(21, 22) 중 다른 하나와 고정자(10) 간의 자속의 흐름과 소정의 중심선을 기준으로 반대의 자속흐름이 되도록 대칭되게 영구자석들의 극성이 정해져 배치된다. 2 to 5, the permanent magnets 23 and 24 may be alternately arranged with the north pole and the south pole at predetermined pole spacing τ p at each end of the iron core teeth of the movers 21 and 22. In particular, the flow of magnetic flux between one of the movers 21, 22 and the stator 10 when applying electricity to the windings 30, between the other one of the movers 21, 22 and the stator 10. The polarities of the permanent magnets are arranged in a symmetrical manner so as to be opposite magnetic flux flows based on the flow of the magnetic flux and the predetermined center line.

도 2에서는, 이동자들(21, 22) 각각의 철심 치형들의 단부가 서로 극간격(τp)만큼 이격된 경우를 나타내며, 도시된 바와 같이, 이동자들(21, 22) 철심 치형들 각 단부에서 영구자석들의 극성이 서로 번갈아 배치되되, 22의 이동자의 좌측 치형의 영구자석들 중 자속이 아래로 흐르는 자석들로부터 22의 이동자의 우측 치형의 영구자석들 중 자속이 위로 흐르는 자석들로 자속이 흐르는 형태가 되며, 21의 이동자에서 자속의 흐름은 이와 대칭된다. In FIG. 2, the end portions of the iron core teeth of each of the movers 21 and 22 are spaced apart from each other by a polar interval τ p , and as shown, at each end of the iron core teeth of the movers 21 and 22. The polarities of the permanent magnets are alternately arranged, and the magnetic flux flows from the magnets in which the magnetic flux flows downward among the permanent magnets of the left tooth of the 22 mover, and the magnetic flux flows upward in the permanent magnets of the right tooth of the 22 mover. Form, and the flux of magnetic flux in the mover of 21 is symmetrical to it.

또한, 도 3에서는, 이동자들(21, 22) 각각의 철심 치형들의 단부가 서로 극간격(τp)의 2배만큼 이격된 경우를 나타내며, 도시된 바와 같이, 이동자들(21, 22) 철심 치형들 각 단부에서 영구자석들의 극성이 서로 번갈아 배치되되, 22의 이동자의 우측 치형의 영구자석들의 극성과 21의 이동자의 좌측 치형의 영구자석들의 극성이 도 2와는 반대로 구성한 구조이다. 여기서도 22의 이동자와 고정자(10) 간의 자속의 흐름이, 21 이동자와 고정자(10) 간의 자속의 흐름과 대칭이 된다.In addition, in FIG. 3, the ends of the iron core teeth of each of the movers 21 and 22 are spaced apart from each other by twice the pole spacing τ p . As illustrated, the iron cores of the movers 21 and 22 are illustrated. The polarities of the permanent magnets are alternately arranged at each end of the teeth, and the polarities of the permanent magnets of the right tooth of the mover of 22 and the polarity of the permanent magnets of the left tooth of the mover of 21 are configured opposite to FIG. 2. Here, the flow of magnetic flux between the mover and the stator 10 in FIG. 22 is symmetrical with the flow of the magnetic flux between the 21 mover and the stator 10.

또한, 도 4에서는, 이동자들(21, 22) 각각의 철심 치형들의 단부가 이격 없이 밀착되도록 형성된 경우를 나타내며, 도시된 바와 같이, 이동자들(21, 22) 철심 치형들 각 단부에서 영구자석들의 극성이 서로 번갈아 배치되되, 여기서도 22의 이동자의 우측 치형의 영구자석들의 극성과 21의 이동자의 좌측 치형의 영구자석들의 극성이 도 2와는 반대로 구성한 구조이다.In addition, FIG. 4 shows a case where the ends of the iron core teeth of each of the movers 21 and 22 are formed to be in close contact with each other without being spaced apart, and as shown, the permanent magnets at each end of the iron core teeth of the movers 21 and 22 are shown. The polarities are alternately arranged, wherein the polarities of the permanent magnets of the right tooth of the mover of FIG. 22 and the polarities of the permanent magnets of the left tooth of the mover of 21 are constructed opposite to FIG. 2.

또한, 도 4와 같이 이동자들(21, 22) 각각의 철심 치형들은 중간(71) 좌우에서 서로 대칭되는 치형들을 각각 분할 제작하여 서로 조립하는 형태로 이동자들(21, 22)이 제작될 수 있다. 도 1내지 도 3과 같은 구조에서도 위와 같이 이동자들(21, 22) 각각의 철심 치형들이 분할 제작되어 조립되는 형태가 될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 4, the iron core teeth of each of the movers 21 and 22 may be manufactured in the form of assembling each of the teeth that are symmetrical to each other from the left and right of the middle 71 and assembling each other. . 1 to 3, the iron core teeth of each of the movers 21 and 22 may be dividedly manufactured and assembled as described above.

도 5는 도 2 내지 도 4의 전기기기의 구조에 냉각 구조를 적용한 경우를 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a case where a cooling structure is applied to the structure of the electric device of FIGS. 2 to 4.

도 5와 같이, 이동자들(21, 22) 사이의 공간에 유체 통로(61)를 갖는 구조물(60)을 설치하여, 외부의 공기, 냉각기체, 물, 윤활유와 같은 냉각유 등의 유체가 유체 통로(61)를 통해 유출 또는 유입되도록 함으로써 고정자(10) 또는 이동자들(21, 22)에 대한 냉각 효과를 높일 수 있다. 이외에도 이동자들(21, 22)의 양끝 옆의 공간(A 또는 B 등)에 유체 통로를 갖는 구조물을 더 설치하여, 외부에서 공기, 냉각기체, 물, 윤활유 등의 유체가 해당 유체 통로를 통해 고정자(10) 또는 이동자들(21, 22) 주변으로 유출입되도록 함으로써 냉각 효과를 더욱 높일 수 있다. 이와 같은 냉각 구조는 도 1의 테이블(41, 42)이 없는 상태에서 적용할 수 있지만, 테이블(41, 42)이 있는 상태에서도 그 위에 구조물(60)을 설치하여 적용할 수도 있다. As shown in FIG. 5, a structure 60 having a fluid passage 61 is installed in a space between the movers 21 and 22, so that fluid such as external air, cooling gas, water, cooling oil such as lubricating oil, and the like are fluid. By letting out or inflow through the passage 61, the cooling effect on the stator 10 or the movers 21, 22 can be enhanced. In addition, by installing a structure having a fluid passage in the space (A or B, etc.) at both ends of the movers (21, 22), the fluid such as air, cooling gas, water, lubricant, etc. from the outside through the fluid passage The cooling effect can be further enhanced by allowing the inflow and outflow around the 10 or the movers 21 and 22. Such a cooling structure can be applied in the absence of the tables 41 and 42 of FIG. 1, but can also be applied by installing the structure 60 thereon even in the presence of the tables 41 and 42.

또 다른 실시예로서, 도 6a와 도 6b는 맥동 저감을 위해 도 1의 이동자들 구조를 병렬 구성한 구조를 설명하기 위한 도면이다.6A and 6B illustrate a structure in which the movers structure of FIG. 1 is configured in parallel to reduce pulsation.

도 6a와 같이, 위와 같은 고정자(10) 이외에 제2고정자(80)가 더 포함될 수 있으며, 고정자(10)에 대향하여 위와 같은 적어도 하나 이상의 이동자들(21, 22) 쌍이 상대 운동하도록 하고, 제2고정자(80)에 대향하여 위와 같은 이동자들(21, 22) 구조를 갖는 적어도 하나 이상의 이동자들(91, 92) 쌍이 상대 운동하도록 할 수 있다. 제2고정자(80)는 고정자(10)와 유사하게 제작될 수 있고, 이동자 운동의 진행방향에 수직한 방향으로 고정자(10)와 인접하여 배치된다. As shown in FIG. 6A, a second stator 80 may be further included in addition to the stator 10 as described above, and the pair of at least one mover 21 and 22 as described above may be relatively opposed to the stator 10. The pair of at least one mover (91, 92) having the above mover (21, 22) structure against the two stator (80) can be relative movement. The second stator 80 may be manufactured similarly to the stator 10 and disposed adjacent to the stator 10 in a direction perpendicular to the moving direction of the mover motion.

다만, 철심 적층 방향의 맥동의 저감을 위하여, 도 6b와 같이, 고정자(10) 철심 치형과 제2고정자(80) 철심 치형이 전기적으로 180도 위상 차이가 나도록 구성되며, 또한, 고정자(10)에 대향하여 운동하는 이동자들(21, 22) 쌍의 영구자석들의 극성이, 이에 대응되는 제2고정자(80)에 대향하여 운동하는 이동자들(91, 92) 쌍의 해당 영구자석들과 극성과 반대로 배치됨으로써 전기적으로 180도 위상 차이가 나도록 구성된다. However, in order to reduce the pulsation in the iron core stacking direction, as shown in FIG. 6B, the iron core tooth of the stator 10 and the iron core tooth of the second stator 80 are electrically configured to be 180 degrees out of phase. The polarities of the permanent magnets of the pair of movers 21 and 22 that move in opposition to the polarity of the permanent magnets of the pair of the movers 91 and 92 that move against the corresponding second stator 80 They are arranged so that they are electrically 180 degrees out of phase.

즉, 고정자(10) 철심 치형의 돌출부와 제2고정자(80) 철심 치형의 함몰부가 치형 주기로 주기적으로 접하도록 각 철심 치형이 연장되어 있다. 또한, 고정자(10)에 대향하여 운동하는 이동자들(21, 22) 쌍의 철심 치형들의 각 단부에 배치된 영구자석들의 극성이, 이에 대응되는 상기 제2고정자(80)에 대향하여 운동하는 이동자들(91, 92) 쌍의 해당 영구자석들의 극성과 반대로 배치된다. 예를 들어, 22 이동자의 영구자석들의 극성, N-S-N-S와 N-S-N-S이, 92 이동자의 영구자석들의 극성, S-N-S-N와 S-N-S-N과 반대가 된다. 또한, 21 이동자의 영구자석들의 극성도 이에 대응되는 91 이동자의 영구자석들의 각 극성과 반대가 된다. 이에 따라 고정자와 이동자간 흡인력을 상쇄시키고 철심 적층 방향의 맥동을 저감시킬 수 있다.That is, each iron core tooth is extended so that the protrusion of the iron core tooth of the stator 10 and the depression of the iron core tooth of the second stator 80 are periodically in contact with the tooth cycle. In addition, the polarizer of the permanent magnets disposed at each end of the iron core teeth of the pair of movers (21, 22) to move against the stator 10, the mover to move against the second stator 80 corresponding thereto Are arranged opposite to the polarity of the corresponding permanent magnets of the pairs (91, 92). For example, the polarities of permanent magnets of 22 movers, N-S-N-S and N-S-N-S, are reversed from the polarities of permanent magnets of 92 movers, S-N-S-N and S-N-S-N. In addition, the polarities of the permanent magnets of the 21 mover are also opposite to the polarities of the permanent magnets of the 91 mover. This can cancel the suction force between the stator and the mover and reduce the pulsation in the iron core stacking direction.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

고정자(10)
이동자들(21, 22)
권선(30)
테이블(41, 42)
힌지 결합 수단(51, 52)
냉각 구조물(60)
유체 통로(61)Stator (10)
Movers (21, 22)
Winding (30)
Table (41, 42)
Hinge coupling means (51, 52)
Cooling Structure (60)
Fluid passageway (61)

Claims (11)

고정자에 대향하여 회전자나 이동자가 상대운동하는 전기기기에 있어서,
상기 고정자의 철심 치형들에 대향하여 운동하는 적어도 2개의 이동자들을 포함하되, 상기 이동자들 각각은 'n'형상의 2개의 철심 치형들의 각 단부에, 일렬로 배치된 영구자석들을 구비하며,
전기적 위상 발생을 위한 하나의 권선이 상기 2개의 이동자들의 상기 철심 치형들 사이의 공간들을 가로지르도록 권취된 것을 특징으로 하는 전기기기.In an electric device in which the rotor or the mover relative movement to the stator,
And at least two movers moving against the iron core teeth of the stator, each of the movers having permanent magnets arranged in a line at each end of the two iron core teeth of the 'n' shape,
Wherein one winding for electrical phase generation is wound to traverse the spaces between the iron core teeth of the two movers. 제1항에 있어서,
전원의 상의 수(N) 이상의 상기 이동자들의 복수 쌍이 배치되는 경우에, 각 쌍 간의 이격거리는 위상각 τp/N(여기서, τp는 영구자석의 폭인 극간격에 해당) 차이가 나도록 배치된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 1,
When a plurality of pairs of the movers more than the number (N) of the power source are arranged, the separation distance between the pairs is arranged so as to be different from the phase angle τ p / N (where τ p corresponds to the pole spacing, which is the width of the permanent magnet). Characterized by electrical equipment. 제1항에 있어서,
상기 고정자가 상기 이동자의 곡선 운동 경로를 위한 철심 치형들을 구비하는 경우에,
상기 이동자들의 상부면에 각각 테이블을 결합하고, 각 테이블에 형성한 힌지 결합 수단을 통해 힌지로 테이블들을 서로 결합하여 상기 이동자들의 진행 방향의 상하 또는 좌우 방향의 곡선 운동을 보조하는 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 1,
If the stator has iron core teeth for the curved path of movement of the mover,
The table is coupled to the upper surface of the movers, respectively, and the hinge coupling means formed on each table to combine the tables with each other by the hinge to assist the curved movement of the up and down or left and right directions of the movers device. 제1항에 있어서,
상기 이동자들 사이의 공간 또는 상기 이동자들의 양끝 옆의 공간에 유체 통로를 설치하여 냉각하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 1,
And a structure in which a fluid passage is installed in a space between the movers or spaces adjacent to both ends of the movers to cool the space. 제1항에 있어서,
상기 영구자석들은, 상기 이동자들 중 어느 하나와 상기 고정자 간의 자속의 흐름이 상기 이동자들 중 다른 하나와 상기 고정자 간의 자속의 흐름과 대칭이 되도록 상기 영구자석들의 극성이 정해져 배치된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 1,
The permanent magnets are characterized in that the polarity of the permanent magnets are arranged so that the flow of magnetic flux between any one of the movers and the stator is symmetric with the flow of magnetic flux between the other one of the movers and the stator device. 제5항에 있어서,
상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가 상기 극간격만큼 이격된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 5,
And the ends of the iron core teeth of each of the movers are spaced apart by the gap. 제5항에 있어서,
상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가 상기 극간격의 2배만큼 이격된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 5,
And the ends of the iron core teeth of each of the movers are spaced by twice the pole spacing. 제5항에 있어서,
상기 이동자들 각각의 철심 치형들의 단부가 이격 없이 밀착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 5,
And end portions of the iron core teeth of each of the movers to be in close contact with each other without being spaced apart. 제5항에 있어서,
상기 영구자석들은, 매입형, 표면 부착형, 자성 물질을 부착후 착자하는 형태, 또는 consequent pole 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 5,
The permanent magnets, embedded, surface-attached, the magnetic material is attached to the form of magnetism, characterized in that provided in the form of a consequent pole. 제1항에 있어서,
상기 고정자에 대향하여 상기 이동자들의 구조를 갖는 적어도 하나 이상의 이동자들 쌍이 운동하고, 상기 운동의 진행방향에 수직한 방향으로 상기 고정자와 인접하여 배치된 제2고정자에 대향하여 상기 이동자들의 구조를 갖는 적어도 하나 이상의 다른 이동자들 쌍이 운동하며,
전기적으로 180도 위상 차이가 나도록, 상기 고정자 철심 치형의 돌출부와 상기 제2고정자 철심 치형의 함몰부가 치형 주기로 접하도록 하고,
전기적으로 180도 위상 차이가 나도록, 상기 고정자에 대향하여 운동하는 이동자들 쌍의 철심 치형들의 각 단부에 배치된 영구자석들의 극성이, 이에 대응되는 상기 제2고정자에 대향하여 운동하는 이동자들 쌍의 해당 영구자석들의 극성과 반대로 배치된 것을 특징으로 하는 전기기기.The method of claim 1,
At least one pair of movers having the structure of the movers against the stator moves, and at least has the structure of the movers against a second stator disposed adjacent to the stator in a direction perpendicular to the direction of travel of the movement One or more pairs of different movers,
The electrical projections of the stator core teeth and the depressions of the second stator core teeth are in contact with tooth periods so as to be 180 degrees out of phase.
The polarity of the permanent magnets disposed at each end of the iron core teeth of the pair of movers moving against the stator so that there is an electrical phase difference of 180 degrees, the polarity of the pair of movers moving against the corresponding second stator The electric device, characterized in that arranged opposite to the polarity of the permanent magnets. 고정자에 대향하여 회전자나 이동자가 상대운동하는 전기기기에 있어서,
상기 고정자의 철심 치형들에 대향하여 운동하는 적어도 2개의 이동자들을 포함하되, 상기 이동자들 각각은 'n'형상의 2개의 철심 치형들의 각 단부에, 영구자석과 상기 단부에서 철심 치형이 연장되어 돌출되도록 형성된 돌출 치형의 반복 구조를 구비하며,
전기적 위상 발생을 위한 하나의 권선이 상기 2개의 이동자들의 상기 철심 치형들 사이의 공간들을 가로지르도록 권취된 것을 특징으로 하는 전기기기.
In an electric device in which the rotor or the mover relative movement to the stator,
And at least two movers moving against the iron core teeth of the stator, each of the movers protruding from each end of the two iron core teeth of the 'n' shape with a permanent magnet extending from the end and the iron core teeth. It has a repeating structure of the protruding teeth formed to be,
Wherein one winding for electrical phase generation is wound to traverse the spaces between the iron core teeth of the two movers.
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