KR20140119233A - Motor Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터에 관한 것으로 특히, 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하도록 한 모터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and particularly to a motor in which a magnet is disposed on the outer periphery of a disc-shaped or wheel-shaped rotor, and a stator is provided in a direction perpendicular to the radial direction of the rotor or a rotor surface. And a motor device capable of increasing the output by using a difference in angular velocity between the rotor and the motor shaft.
전동기 또는 발전기는 전기를 동력으로 이용하거나 전기를 생산하는 매우 중요한 장치이며, 다양한 분야에서 필수적인 장치로 오랫동안 이용되고 있다. 전동기는 재료, 구조, 역학 관련 기술의 발전, 사용 용도의 확대 등의 이유로 여전히 지속적으로 개량 및 개발이 이루어지고 있다.Electric motors or generators are very important devices that use electric power or produce electricity, and they have long been used as essential devices in various fields. Electric motors are still being improved and developed due to the development of materials, structure, and mechanics related technology, and expansion of applications.
이와 같은 개량 및 개발의 방향은 전력을 동력으로 변환하는 변환효율, 사용목적에 맞는 형태, 소형화 및 고출력화에 맞춰지고 있다.Such improvement and development directions are directed to conversion efficiency to convert power to power, shape suitable for the purpose of use, miniaturization and high power output.
이를 위해 종래의 전동기는 전동기의 축방향 길이와 단면적을 일부 증가시켜 전자기장의 면적이 증대되도록 하거나, 회전자 및 고정자가 하나의 모터에 복수로 구성되는 형태의 모터를 이용하는 등의 방법을 이용하였다. 또는 감속기와 같은 장치를 모터의 축에 결합시키고 모터를 고회전형으로 제조하여 큰 토크 및 출력을 얻도록 하는 방법이 이용되었다.For this purpose, a conventional motor uses a method in which the area of the electromagnetic field is increased by partially increasing the axial length and cross-sectional area of the motor, or using a motor in which the rotor and the stator are constituted by a plurality of motors. Or a speed reducer is attached to the shaft of the motor and the motor is made in a high rotation type so as to obtain a large torque and an output.
그러나 이와 같은 종래의 전동기는 축방향 길이가 길어지거나, 감속기와 같은 부가장치의 결합으로 인해 설치 면적을 많이 차지하여, 협소한 공간에 설치가 어렵고 전동기의 중량이 증가하는 문제점이 있었다. However, such a conventional motor has a problem that it is difficult to install the motor in a narrow space and the weight of the motor increases because the axial length of the motor increases, or the installation area such as a speed reducer is combined.
특히, 최근에는 전기자동차, 전기자전거와 같은 장치에 이용하거나 협소한 공간에서 사용 가능한 형태의 전동기에 대한 요구 수요가 크게 증가하고 있으나, 종래의 전동기는 이러한 요구를 충족시키기 곤란한 문제점이 있다. Particularly, in recent years, a demand for an electric motor, an electric bicycle, or an electric motor of a type that can be used in a narrow space has been greatly increased, but the conventional motor has a problem that it is difficult to meet such a demand.
따라서, 본 발명은 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하도록 한 모터 장치를 제공하는 것이다.Therefore, according to the present invention, a magnet can be disposed on the outer periphery of a disc-shaped or wheel-shaped rotor, and a stator can be provided in a direction perpendicular to the radial direction of the rotor or the rotor surface, And an output of the motor is increased by using a difference in angular velocity between the motor shaft and the motor shaft.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터 장치는 축; 상기 축이 관통 결합되고, 원형 판상 또는 스포크와 림을 포함하는 차륜형으로 형성되는 회전자체; 복수로 구성되고, 상기 회전자체의 외주연 또는 원주면에 방사상으로 이격되어 결합되며 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 나란한 판 형태로 형성되는 회전자자석; 및 복수로 구성되고 상기 회전자체의 원주 방향 연장선 상에 방사상으로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor device comprising: a shaft; The rotation itself being formed in a wheel-like shape through which the shaft is penetrated and which is in the form of a circular plate or a wheel including spokes and rims; And a pair of front and rear magnetic pole surfaces are formed in a plate shape parallel to the rotation self-surface, the rotor magnet being formed of a plurality of rotor magnets, the rotor magnet being radially spaced apart from the outer circumferential surface or the circumferential surface of the rotation self- And a stator having a plurality of stator pieces disposed radially spaced apart from each other on a circumferential extension line of the rotation itself and extending from the stator itself and the stator itself and having a pair of stator pieces facing each of the pair of stator surfaces; .
상기 회전자 자석 및 상기 회전자 자석과 마주대하는 고정자편의 면은 만곡된다.The surface of the stator that faces the rotor magnet and the rotor magnet is curved.
복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고, 상기 고정자편은 상기 고정자편과 상기 자극면이 일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지며, 상기 고정자편과 상기 자극면이 불일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 상반된 극성을 가지도록 극성이 조절된다.Wherein the plurality of rotor magnets are arranged such that the polarities of the pole faces between adjacent rotor magnets are inverted, and the stator pole has the same polarity as the pole face of the stator pole when the stator pole faces the pole face And the polarity is adjusted so as to have a polarity opposite to the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face mismatch.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 장치는 축; 상기 축이 관통 결합되고, 원형판 또는 림과 스포크를 포함하는 차륜형상으로 형성되는 회전자체; 복수고 구성되고, 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면의 가장자리 또는 상기 림의 전후면에 결합되며, 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 직교하는 회전자 자석; 및 복수로 구성되고 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면 또는 상기 림의 전후면과 대면하여 방사상으로 서로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor device comprising: a shaft; The rotation itself being formed in a wheel shape such that the shaft is penetratingly connected and comprising a circular plate or a rim and a spoke; A rotor magnet coupled to an edge of the front and rear surfaces of the circular plate of the rotation itself or to the front and rear surfaces of the rim and having a pair of front and rear pole faces orthogonal to the rotation inner face; And a plurality of permanent magnets which are arranged radially spaced from each other on the front and back surfaces of the circular plate of the rotation itself or on the front and rear surfaces of the rim and which are elongated from the fixation itself and the fixation itself, And a stator having a pair of stator pieces.
상기 회전자 자석 또는 상기 고정자는 상기 회전자체를 사이에 두고 상기 전후면에 결합되는 상기 회전자 자석 또는 상기 고정자 자석 간의 위치가 서로 어긋나게 배치된다.The rotor magnet or the stator is disposed such that the positions of the rotor magnet or the stator magnet coupled to the front and rear surfaces are shifted from each other with the rotation itself interposed therebetween.
복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고, 상기 고정자편은 상기 고정자편과 상기 자극면이 일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지며, 상기 고정자편과 상기 자극면이 불일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 상반된 극성을 가지도록 극성이 조절된다.Wherein the plurality of rotor magnets are arranged such that the polarities of the pole faces between adjacent rotor magnets are inverted, and the stator pole has the same polarity as the pole face of the stator pole when the stator pole faces the pole face And the polarity is adjusted so as to have a polarity opposite to the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face mismatch.
본 발명에 따른 모터 장치는 원판형 또는 차륜형 회전자의 외주연에 자석을 배치하고, 회전자의 지름 방향 연장선 또는 회전자면의 수직인 방향에 고정자를 설치함으로써 원형 디스크 형상으로 제조가 가능하고, 회전자와 전동기 축의 각속도 차이를 이용하여 출력의 증대가 가능하다.The motor device according to the present invention can be manufactured in the form of a circular disk by disposing magnets on the outer periphery of a disk-shaped or wheel-shaped rotor and providing a stator in the direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor, The output can be increased by using the difference in angular velocity between the rotor and the motor shaft.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 사시 개념도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 평면 개념도.
도 3은 회전자의 평면개념도와 측면도를 도시한 예시도.
도 4는 제1실시예에 다른 회전자와 고정자의 측면 형태를 도시한 예시도.
도 5는 고정자의 측면 및 배면도와 회전자의 측면 및 배면도.
도 6은 회전자의 회전을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 모터 장치의 구동회로를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치를 도시한 예시도.
도 9는 제2실시예에 따른 고정자 및 회전자를 상세하게 도시한 예시도.
도 10은 제3실시예에 따른 모터 장치의 평면도와 측면 개념도.
도 11은 회전자의 평면도와 측면 개념도.
도 12는 고정자를 좀 더 상세히 도시한 예시도.1 is a perspective view of a motor device according to a first embodiment of the present invention;
2 is a schematic plan view of a motor device according to a first embodiment of the present invention;
3 is an exemplary view showing a plan view and a side view of a rotor;
Fig. 4 is an exemplary view showing the side shapes of the rotor and the stator according to the first embodiment; Fig.
5 is a side view and a rear view of the stator and a side view and a rear view of the rotor.
6 is an exemplary view for explaining the rotation of the rotor;
7 is an exemplary view showing a drive circuit of a motor device.
8 is an exemplary view showing a motor device according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 9 is an exemplary view showing in detail the stator and the rotor according to the second embodiment; Fig.
10 is a plan view and side elevational view of the motor device according to the third embodiment;
11 is a plan view and side elevational view of the rotor.
12 is an exemplary view showing the stator in more detail;
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분양의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 이해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be noted that the drawings denoted by the same reference numerals in the drawings denote the same reference numerals whenever possible, in other drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. And certain features shown in the drawings are intended to be illustrative, not limiting, or reduced, or simplified, and the drawings and elements thereof are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치를 설명하기 위한 예시도들로서, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 사시 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 평면 개념도이며, 도 3은 회전자의 평면개념도와 측면도를 도시한 예시도이다. 그리고, 도 4는 제1실시예에 다른 회전자와 고정자의 측면 형태를 도시한 예시도이고, 도 5는 고정자의 측면 및 배면도와 회전자의 측면 및 배면도이다. 또한, 도 6은 회전자의 회전을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 모터 장치의 구동회로를 도시한 예시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a motor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a motor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a motor of the motor according to the first embodiment, and FIG. 3 is an exemplary view showing a plan view and a side view of the rotor. 4 is an exemplary view showing the side surfaces of the rotor and stator according to the first embodiment, and FIG. 5 is a side view and a rear view of the stator, and a side view and a rear view of the rotor, respectively. Fig. 6 is an exemplary diagram for explaining the rotation of the rotor, and Fig. 7 is an exemplary diagram showing a drive circuit of the motor device.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 회전자(10)와 고정자(60)를 포함하여 구성된다.1 to 7, a
회전자(10)는 축(30), 회전자체(11) 및 회전자자석(12)을 포함하여 구성된다. 특히 회전자체(11)는 축(30)에 결합되고, 축(30)으로부터 회전자 자석(12)을 축(30)의 원주방향(여기서, 원주방향은 축(30)의 단면 중심에서 단면 가장자리인 원주 상의 한 점을 잇는 가상선의 연장선 방향을 의미한다.)으로 일정거리 이격시켜 고정하는 역할을 하며, 이를 위해 원판, 또는 림과 스포크를 가지는 차륜형태로 구성될 수 있다. 여기서, 도 1 내지 도 7에서는 회전자체(11)가 원판형으로 형성된 예가 도시되어 있으나 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 축(30)으로부터 회전자자석(12)을 일정거리 이격시켜 고정하는 형태이면 다양한 형태로 회전자체(11)의 변형이 가능하다. 다만, 하기에서는 설명의 편의를 위한 원형 판상의 회전자체(11)를 위주로 본 발명을 설명하기로 한다.The rotor (10) comprises a shaft (30), a rotor (11) and a rotor magnet (12). The rotation itself 11 is coupled to the
이러한 회전자(10)는 회전자체(11)의 원주방향에 복수의 회전자 자석이 일정한 간격으로 이격되어 고정된다. 구체적으로 이러한 회전자 자석은 도 4에 도시된 바와 같이 회전자(10)는 축(30)에 회전자보스(14)가 결합되고, 회전자보스(14)에 회전자체(11)가 결합된다. 그리고 회전자체(11)의 원주면(15)에 회전자자석(12)이 결합된다. 도 3 및 도 4에서는 회전자체(11)의 원주면(15) 부근 즉, 회전자체(11)의 가장자리가 다른 부분에 비해 두께가 얇아지는 것으로 도시되어 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 한편, 회전자자석(12)은 전자석 또는 영구자석 중 어느 것이든 이용할 수 있으며, 어느 한 종류의 자석으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 다만, 회전자자석(12)으로 영구자석을 이용하는 것이 모터 장치의 구조를 단순화할 수 있으며, 용이한 제어, 저전력에 의한 고출력 구동이 가능한 점에서 유리하다.In this
고정자(60)는 복수로 구성되며 회전자(10)의 회전자체(11) 외주연을 따라 환상(또는 링 또는 원형) 등간격으로 배치되며, 모터 장치의 케이스(미도시)에 결합된다. 이 고정자(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 단면 형상이 'ㄷ'자로 형성된다. 구체적으로 고정자(60)는 고정자체(61)와 고정자체(61)로부터 신장되어 형성되고 서로 이격되어 사이에 회전자 자석(12)의 이동을 위한 슬릿을 형성하는 한쌍의 고정자편(62 : 62a, 62b)로 구성된다. 또한, 고정자편(62) 각각에는 전자계의 형성을 위한 코일(70)이 각각 권취된다. 한편, 고정자편(62a,62b) 간의 간격은 최소한의 간격이 되도록 슬릿의 간격이 결정된다. 고정자편(62a, 62b)과 회전자 자석(12)의 간격이 커지면 토크, 출력이 저하됨으로써 기계적 간섭이 발생하지 않는 최소거리가 되도록 고정자편(62)과 회전자 자석(12) 간의 간격이 결정된다. The
이러한 고정자편(62)은 고정자편(62a, 62b)에 권취된 코일에 흐르는 전류에 의해 각각 상반된 극의 자성을 가지게 되고 이를 통해 고정자편(62a, 62b) 사이에 자장을 형성하여 회전자 자석(12)에 대해 인력 또는 척력을 제공함으로써 회전자(10)를 회전시키게 된다.The
한편, 이러한 고정자편(62)은 도 5에 도시된 바와 같이 코일(70)이 권취되는 부분의 두께만 다른 부분에 비해 얇게 형성될 수 있다. 즉, 도 4에서 점선으로 처리된 것과 같이 코일(70)이 권취되지 않은 부분이 권취된 부분에 비해 두껍게 형성되어 고정자(60)의 하부 즉, 회전자체(11) 면과 나란한 방향에서 고정자(60)를 봤을 때, 코일(70)의 일부가 고정자편(62)에 의해 가려질 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 5, the
한편, 축(30)에는 디텍터(40)가 결합될 수 있다. 이 디텍터(40)는 회전자(10)의 회전을 검출하고, 이를 전기신호로 변환하여 모터장치(100)의 제어부(90)에 전달한다. 제어부(90)는 디텍터(40)로부터의 신호를 이용하여 고정자편(62)의 극성을 전환하고, 이를 통해 회전자 자석(12)에 대해 인력과 척력을 교번하여 제공함으로써 회전자(10)를 회전시키게 된다. 여기서, 회전자 자석(12)이 전자석으로 구성되는 경우 디텍터(40)는 디텍터(40)로부터 검출된 신호를 이용하여 회전자 자석(12)의 극성을 변환할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.On the other hand, a
이러한 디텍터(40)는 포토커플러와 같은 광센서(43)와 회전자(10)의 회전에 따라 광센서(43)의 광을 단속하는 핀휠(42)을 포함하여 구성된다. 구체적으로 광센서는 핀휠(42)의 일측에 배치되고, 축(30)의 회전에 따라 핀휠(42)의 블레이드가 광센서(43)에 형성되는 광출력 단자(미도시)와 광입력 단자(미도시) 사이를 지나가게 된다. 이때, 블레이드가 광출력 단자로부터 광입력 단자로 방출되는 광을 단속하고, 광센서(43)는 이를 감지하여 전기 신호로 생성하게 되며, 이를 통해 회전자(10)의 회전자 자석(12) 위치를 제어부(90)가 인지할 수 있게 된다. 그리고, 이를 통해 제어부(90)의 회전자 자석(12)과 고정자(60)간의 위치에 따라 고정자(60)의 극성을 반전하여 회전자(10)를 회전시키게 된다.The
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 장치의 회전을 위한 제어 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 도 6 및 도 7을 전술한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 제1실시예에 따른 모터 장치(100)의 특징을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a control procedure for rotation of the motor device according to the first embodiment of the present invention. 6 and 7, the features of the
제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 도 1, 도 3 및 도 4를 통해 확인할 수 있듯이 종래 모터에 비해 얇은 두께(축(30)의 길이 방향, 또는 회전자체(11)의 면에 수직인 방향)의 모터장치를 구현하는 것이 가능하다.1, 3 and 4, the
특히, 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 축(30)으로부터 회전자체(11)의 직경만큼 이격되어 회전자 자석(12)이 배치된다. 이를 통해 제1실시예에 따른 모터 장치(100)는 회전자 자석(12)을 축(30)으로부터 종래의 모터에 비해 이격시켜 배치함으로써 회전자 자석(12)의 회전력을 이용하여 출력을 증대시킬 수 있게 된다. 구체적으로 본 발명의 모터 장치는 각운동량 보존 법칙 및 구심력과 같은 원리에 의해 회전자(10)의 원운동은 축(30)에 대한 힘으로 변환된다. 즉 회전자체(11)의 직경을 크게 하면 축(30)의 두께를 증가시키지 않고도 높은 출력의 모터 장치를 구현하는 것이 가능하다. 특히, 회전자 자석(12)으로 보자력 및 잔류자기가 큰 영구자석을 이용하고, 고정자(60)에 전자석을 이용하는 경우 저회전 고출력 모터장치를 구현하는 것이 가능해진다.Particularly, the
더불어, 본 발명의 모터 장치(100)는 회전자 자석(12)과 고정자(60)의 자극의 서로 마주 대하는 면의 넓이를 같게 형성하고, 회전자 자석(12)과 고정자(60)의 자극 간격을 최소로 유지한다. 이를 통해 회전자 자석(12)에 가해지는 자기장의 세기를 최대화함으로써 같은 전력에 의해 발생하는 자기장을 최대로 이용하고, 이를 통해 모터 장치(100)의 출력을 향상시키게 된다.In addition, the
이러한 본 발명의 제1실시예에 다른 모터 장치(100)는 회전자(10)의 회전에 따라 고정자(60)의 자극을 반전시켜 회전자 자석(12)에 인력과 척력을 교대로 가하여 회전자의 회전력을 발생시킨다.The
이를 위해, 본 발명의 제1실시예 및 하기에서 설명할 제2 및 제3실시예에의 회전자 자석(12)은 서로 이웃하는 회전자 자석(12)의 극이 반전되도록 회전자체(11)에 배치된다. 구체적으로 회전자체(11)의 일면 예를 들어 디텍터(40)와 마주 대하는 면을 전면, 회전자체(11)의 타면을 후면이라 가정하면, 서로 이웃하는 회전자 자석(12) 중 어느 하나는 N극과 S극 중 어느 한 극이 전면을 향하도록 배치되고, 이웃하는 다른 자석은 N극과 S극 중 나머지 한 극이 전면을 향하도록 배치된다.To this end, the
구체적으로 도 6에서 a1, a2, a3는 회전자 자석(12)을 의미하며, a1과 a3는 a2와 이웃하는 회전자 자석(12)이다. 이러한 회전자 자석(12)이 회전자체(11)의 외주연에 배치될 때 a1은 S극(a1-)이 전면(도 6에는 회전자(10)를 전면 방향에서 바라본 평면도가 도시되어 있다.)을 향하도록 배치되고, a2는 N극(a2+)이 전면을 향하도록 배치되며, a3는 S극(a3-1)이 전면을 향하도록 배치된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 서로 이웃하는 회전자 자석(12)은 동일한 방향을 향하는 면의 극성이 반전되도록 배치된다.Specifically, a1, a2 and a3 in Fig. 6 represent
이와 같이 배치되는 회전자 자석(12)을 가지는 회전자(10)를 회전시키기 위해서는 본 발명의 모터 장치는 회전자 자석(12)에 척력과 인력을 교번하여 제공하게 된다. 구체적으로 도 6에서 (a)와 같이 회전자 자석(12)이 고정자(60)와 일치된 상태에서 각 고정자(60) 특히, 각 고정자편(61)에는 마주대하는 회전자 자석(12)의 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지도록 하여 고정자(60)에 의해 회전자 자석(12)에 척력을 발생시키게 된다. 반면 (b)에서와 같이 회전자 자석(12)이 고정자(60)와 불일치 된 상태 즉, 고정자(60)와 고정자(60) 사이에 위치하는 경우에는 회전에 의해 중첩될 회전자 자석(12)의 극성과 고정자편(61)의 극성이 반대가 되도록 조정되어 회전자 자석(12)에 대해 인력을 발생시키게 된다.In order to rotate the
좀 더 구체적으로 설명하면, 도 6에는 세 개의 고정자(b1, b2, b3) 각각의 고정자편(b1±, b2±, b3±)와 세 개의 회전자 자석(a1, a2, a3)이 도시되어 있다. 그리고, 도 6에서는 왼쪽 및 반시계 방향이 회전자 자석(a1, a2, a3)의 이동 방향이 된다. 또한 도 6에서 고정자편(b1±, b2±, b3±) 및 회전자 자석(a1, a2, a3)가 수평 배열된 위쪽 도면에서 아래쪽 고정자편((a)의 b1-, b2+, b3-, (b)의 b1-, b2-, b3+) 쪽이 전면 반대쪽 고정자편이 후면측 고정자편이 된다. 아울러, 회전자 자석(하기에선 제1 내지 제3회전자석으로 지칭함, a1, a2, a3) 중 제1회전자자석(a1) 및 제3회전자자석(a3)은 전면 방향이 S극(a1-, a3-), 후면 방향이 N극(a1+, a3+)이고 제2회전자자석(a2)은 전면 방향이 N극(a2+) 후면 방향이 S극(a2-)이 되어 회전자 자석(12) 간의 극성이 교번하여 배치된다.6, stator pieces (b1 ±, b2 ±, b3 ±) and three rotor magnets (a1, a2, a3) of the three stator b1, b2 and b3 are shown have. In Fig. 6, the left and counterclockwise directions are the moving directions of the rotor magnets a1, a2 and a3. 6, b1-, b2 +, b3-, b3-, and b3- in the upper diagram in which the stator pieces (b1 占 b2 占 b3 占 and rotor magnets a1, a2, (b1-, b2-, b3 +) in Fig. 3 (b) becomes the stator side on the opposite side of the front side and the stator side on the rear side. The first rotor magnet a1 and the third rotor magnet a3 among the rotor magnets (hereinafter referred to as first to third rotary magnets a1, a2 and a3) (a2 +) in the front direction and S pole (a2-) in the rear direction of the second rotor magnet a2, so that the rotor magnet 12 ) Are arranged alternately.
이러한 회전자 자석(a1 내지 a3)가 왼쪽(또는 반시계 방향)으로 회전할 때 (a)와 같이 회전자 자석(a1 내지 a3)와 고정자(b1, b2, b3)가 일치되면, 각 고정자(b1, b2, b3)의 고정자편(b1±, b2±, b3±)은 마주대하는 회전자 자석(a1 내지 a3)의 자석면과 동일한 극성을 가지도록 극성이 결정된다. 구체적으로 제1회전자자석(a1)과 마주대하는 제1고정자편(b1±)의 전면 고정자편(b1-)은 제1회전자자석(a1)의 전면과 같은 극성인 S극을, 제1회전자자석(a1)의 후면과 마주대하는 후면 고정자편(b1+)은 N극이 되도록 극성이 조정된다. 마찬가지로 제2고정자편(b2±) 및 제3고정자편(b3±)도 이와 같이 일치된 회전자(a2, a3)의 전면 및 후면 극성과 동일한 극성을 가지도록 제어된다. 이를 통해 회전자자석(a1 내지 a3)와 고정자편±, b2±, b3±) 사이에는 척력이 발생하고, 이를 통해 회전자자석(a1 내지 a3)이 회전력을 얻게 된다.When the rotor magnets a1 to a3 and the stator b1, b2 and b3 coincide with each other when the rotor magnets a1 to a3 rotate left (or counterclockwise) the polarity of the stator pieces b1 ±, b2 ±, b3 ± of the rotor magnets a1 to a3 is determined such that the stator pieces b1 ±, b2 ±, b3 ± have the same polarity as the magnet faces of the facing rotor magnets a1 to a3. Specifically, the front stator piece b1- of the first stator piece b1- facing the first electromagnet a1 has an S pole of the same polarity as the front surface of the first rotor magnet a1, The polarity of the rear stator piece b1 + facing the rear surface of the rotor magnet a1 is adjusted so as to become the N pole. Similarly, the second stator piece b2 占 and the third stator piece b3 占 are also controlled so as to have the same polarity as the front and rear polarities of the coincident rotors a2 and a3. Thereby, a repulsive force is generated between the rotor magnets a1 to a3 and the stator pieces ±, b2 ±, b3 ±, whereby the rotor magnets a1 to a3 obtain rotational power.
반면,(b)와 같이 회전자자석(a1 내지 a3)과 고정자편(b1±, b2±, b3±)이 불일치 되는 경우 마주대하는 회전자자석(a1 내지 a3)의 자석편과 고정자편(b1±, b2±, b3±)은 서로 다른 극성이 되도록 고정자편(b1±, b2±, b3±)의 극성이 조절되고 이를 통해 고정자편(b1±, b2±, b3±)이 회전자자석(a1 내지 a3)에 대해 인력을 제공하여 회전 중인 회전자 자석(a1 내지 a3)이 고정자편(b1±, b2±, b3±)에 끌려오게 됨으로써 회전이 이루어지게 된다.On the other hand, when the rotor magnets a1 to a3 and the stator pieces b1 ±, b2 ±, b3 ± are not coincident with each other, the magnet pieces of the rotor magnets a1 to a3 and the stator pieces b1 (B1 ±, b2 ±, b3 ±) are controlled so that the polarities of the stator pieces (b1 ±, b2 ±, b3 ±) are different from each other so that the stator pieces a1 to a3 are provided so that the rotating rotor magnets a1 to a3 are attracted to the stator pieces b1 ±, b2 ±, b3 ± to rotate.
아울러, 제어부(90)는 디텍터(40)에 의해 회전자(10)의 회전을 감지하고 이를 통해 고정자편(b1±, b2±, b3±)의 자극을 회전자(10)의 회전이 이루어지는 동안 계속해서 변경함으로써 회전자(10)의 회전을 유지, 가속 또는 감속 시키게 된다.The controller 90 detects the rotation of the
한편, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치(200)를 도시한 예시도이고, 도 9는 제2실시예에 따른 고정자 및 회전자를 상세하게 도시한 예시도이다. 제2실시예의 모터 장치(200)는 전술한 제1실시예와 회전자 자석(212)의 형태 및 이에 대응되는 고정자편(262)의 형태만 달라진 것으로, 동일한 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 8 is an exemplary view showing a motor device 200 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an exemplary view showing details of a stator and a rotor according to the second embodiment. The motor device 200 of the second embodiment differs from that of the first embodiment only in the shape of the
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 장치(200)의 회전자 자석(212)은 도 8에 도시된 바와 같이 만곡되어 활 형상으로 형성된다. 이러한 형상은 회전자 자석을 회전자체(11)의 원주방향의 연장선으로 절취했을 때 또는 모터 장치를 측면에서 바라 봤을 때의 형상이다. 즉, 전면이나 후면 중 어느 한 방향으로 돌출되고, 나머지 한 방향으로 움푹 들어간 형태로 형성된다. Referring to FIGS. 8 and 9, the
아울러, 고정자편(262)도 이에 대응되는 형상으로 형성되어, 고정자편(262) 중 어느 하나는 회전자 자석(212)의 볼록한 부분에 대응되게 오목하게 형성되고, 나머지 하나는 회전자 자석(212)의 오목한 부분에 대응되게 볼록하게 형성된다. 이를 통해 회전자 자석(212)이 만곡된 활 형상으로 형성되더라도, 회전자 자석(212)의 면과 고정자편(262)의 면이 이루는 간격은 균일해진다.One of the
특히, 본 발명의 제2실시예에 따른 회전자 자석(212)은 활 형상으로 형성되어 기계적 강성이 전술한 제1실시예에 비해 향상된다. 또한, 만곡된 형태로 형성되어 자석면의 넓이 및 이에 대응되는 고정자편(262)의 넓이가 넓어지게 되어 자속의 증가 및 이에 의한 출력 증가를 기대할 수 있다.In particular, the
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모터 장치(300)를 도시한 예시도들로서 도 10은 제3실시예에 따른 모터 장치의 평면도와 측면 개념도이고, 도 11은 회전자의 평면도와 측면 개념도이며, 도 12는 고정자를 좀 더 상세히 도시한 예시도이다.10 to 12 are illustrations showing a motor device 300 according to a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a plan view and a side elevational view of the motor device according to the third embodiment, FIG. 12 is an exemplary view showing the stator in more detail. FIG.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 다른 모터 장치(300)는 전술한 실시예와 회전자 자석(310) 및 고정자(360)의 배치 및 형태가 상이한 것을 제외하곤 전술한 제1 및 제2실시예와 동일하다. 하기에서 제3실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 및 제2실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.10 to 12, the motor device 300 according to the third embodiment of the present invention is different from the above-described embodiment in that the arrangement and shape of the
제3실시예에 따른 모터장치(300)의 회전자(310)는 회전자체(311)의 가장 자리 전면과 후면에 회전자체(311) 면과 수직인 방향으로 기립되어 회전자자석(312)이 결합된다. 이러한 회전자 자석(312)의 결합 형태가 도 11에 도시되어 있다. 회전자 자석(312)은 회전자체(311) 전면 및 후면에 각각 설치되며, 동일한 면에 형성된 회전자 자석은 일정한 거리로 이격되어 회전자체(311)에 결합된다. 그리고, 전면의 회전자 자석(312a)와 후면의 회전자 자석(312b)는 서로 엇갈려, 도 11의 하단에 도시된 도면과 같이 지그재그로 배치된다.The
아울러, 고정자(360)도 이러한 회전자자석(312)의 배치에 대응되어 배치된다. 구체적으로 고정자(360)도 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)로 구분된다. 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b) 각각은 회전자체(311) 전면 및 후면 가장 자리를 따라 회전자체(311)와 일정거리 이격되어 배치된다. 이러한 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)는 도 10의 하단에 도시된 바와 같이 회전자체(311)를 사이에 두고 대를 이루어 고정자쌍을 이루도록 배치될 수도 있고, 회전자 자석(312)와 같이 전면 고정자(360a)와 후면 고정자(360b)가 지그재그로 배치될 수도 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In addition, the
특히, 제3실시예의 고정자(360)는 회전자 자석(312)이 통과하는 슬릿 즉, 고정자편(362a, 362b) 사이의 간극이 회전자체(311) 면에 수직인 방향에 배치된다. 전술한 제1 및 제2실시예의 경우 고정자편(62, 262) 사이의 간극이 회전자체(11, 211)의 원주방향 연장선 상에 배치되는 반면, 제3실시예에서는 전술한 실시예들과는 달리 회전자체(311) 면에 수직인 방향에 배치된다. 즉, 제3실시예의 고정자(360)는 고정자체(361)로부터 회전자체(311)를 향해 한쌍의 고정자편(362 : 362a, 362b)이 신장되어 형성되고, 마주보는 한쌍의 고정자편(362a, 362b) 사이에 형성되는 간극 즉, 슬릿은 회전자체(311)의 원주면과 동심원인 가상의 타원 상에 배치된다. 도 12에는 이러한 고정자(360)의 형태가 도시되어 있으며, 중간 도면은 고정자(360)의 배면도이고, 제일 하단의 도면은 측 단면도이다. 도 12를 참조하면, 제1고정자편(362a)과 제2고정자편(362b)은 고정자체(361)로부터 신장되어 형성되고 서로 이격되어 사이에 회전자자석(312)이 통과할 수 있는 슬릿을 형성한다. 특히, 고정자편(362)은 도시된 바와 같이 만곡된 형태로 형성되어 고정자편(362)의 사이로 회전자 자석(312)이 용이하게 통과할 수 있게 한다. 또한, 회전자 자석(312)도 이와 같이 만곡된 형태로 형성되며, 회전에 의해 고정자편(362) 사이를 통과하는 경우에도 회전자 자석(312)과 고정자편(362) 사이의 간극을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 특히, 회전자 자석(312)과 고정자편(362) 사이의 간극을 매우 긴밀하게 유지할 수 있게 됨으로써 자력의 손실을 방지하고, 이를 통해 출력을 향상시키는 것이 가능해진다.Particularly, in the
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, . ≪ / RTI > Accordingly, such modifications are deemed to be within the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the following claims.
10, 310 : 회전자 11, 311 : 회전자체
12, 212, 312 : 회전자자석 14 : 회전자보스
15 : 원주면 30 : 축
40 : 티텍터 42 : 핀휠
43 : 광센서 60, 360 : 고정자
61 : 고정자체 62, 262 : 고정자편
70 : 코일 90 : 제어부10, 310:
12, 212, 312: rotor magnet 14: rotor boss
15: circumference 30: axis
40: Te tector 42: Pinwheel
43:
61: fixed
70: coil 90:
Claims (6)
상기 축이 관통 결합되고, 원형 판상 또는 스포크와 림을 포함하는 차륜형으로 형성되는 회전자체;
복수로 구성되고, 상기 회전자체의 외주연 또는 원주면에 방사상으로 이격되어 결합되며 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 나란한 판 형태로 형성되는 회전자자석; 및
복수로 구성되고 상기 회전자체의 원주 방향 연장선 상에 방사상으로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.shaft;
The rotation itself being formed in a wheel-like shape through which the shaft is penetrated and which is in the form of a circular plate or a wheel including spokes and rims;
And a pair of front and rear magnetic pole surfaces are formed in a plate shape parallel to the rotation self-surface, the rotor magnet being formed of a plurality of rotor magnets, the rotor magnet being radially spaced apart from the outer circumferential surface or the circumferential surface of the rotation self- And
A stator having a plurality of stator teeth arranged radially apart from each other on the circumferential extension line of the rotation itself and having a fixed body and a pair of stator pieces extending from the fixed body and facing each of the pair of magnetic pole faces; And a motor for driving the motor.
상기 회전자 자석 및 상기 회전자 자석과 마주대하는 고정자편의 면은 만곡되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.The method according to claim 1,
Wherein a surface of the stator that faces the rotor magnet and the rotor magnet is curved.
복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고,
상기 고정자편은
상기 고정자편과 상기 자극면이 일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지며,
상기 고정자편과 상기 자극면이 불일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 상반된 극성을 가지도록 극성이 조절되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the rotor magnets are arranged so that the polarities of the pole faces between the neighboring rotor magnets are reversed,
The stator piece
And has the same polarity as the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face coincide with each other,
And the polarity is controlled so as to have a polarity opposite to the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face are not mismatched.
상기 축이 관통 결합되고, 원형판 또는 림과 스포크를 포함하는 차륜형상으로 형성되는 회전자체;
복수고 구성되고, 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면의 가장자리 또는 상기 림의 전후면에 결합되며, 전후 한쌍의 자극면이 상기 회전자체 면과 직교하는 회전자 자석; 및
복수로 구성되고 상기 회전자체의 상기 원형판의 전후면 또는 상기 림의 전후면과 대면하여 방사상으로 서로 이격되어 배치되고, 고정자체와 상기 고정자체로부터 신장되어 형성되며 한쌍의 상기 자극면 각각과 대면하는 한쌍의 고정자편을 구비하는 고정자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.shaft;
The rotation itself being formed in a wheel shape such that the shaft is penetratingly connected and comprising a circular plate or a rim and a spoke;
A rotor magnet coupled to an edge of the front and rear surfaces of the circular plate of the rotation itself or to the front and rear surfaces of the rim and having a pair of front and rear pole faces orthogonal to the rotation inner face; And
A plurality of permanent magnets arranged on the front and rear faces of the circular plate of the rotation itself or facing the front and rear faces of the rim and radially spaced from each other and extending from the fixation itself and the fixation itself and facing each of the pair of pole faces And a stator having a pair of stator pieces.
상기 회전자 자석 또는 상기 고정자는
상기 회전자체를 사이에 두고 상기 전후면에 결합되는 상기 회전자 자석 또는 상기 고정자 자석 간의 위치가 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.5. The method of claim 4,
The rotor magnet or the stator
And the position of the rotor magnet or the stator magnet coupled to the front and rear surfaces with the rotation itself interposed therebetween are arranged to be shifted from each other.
복수의 상기 회전자 자석은 이웃하는 상기 회전자 자석 간의 상기 자극면의 극성이 반전되도록 배치되고,
상기 고정자편은
상기 고정자편과 상기 자극면이 일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 동일한 극성을 가지며,
상기 고정자편과 상기 자극면이 불일치되는 경우 상기 자극면의 극성과 상반된 극성을 가지도록 극성이 조절되는 것을 특징으로 하는 모터 장치.5. The method of claim 4,
Wherein a plurality of the rotor magnets are arranged so that the polarities of the pole faces between the neighboring rotor magnets are reversed,
The stator piece
And has the same polarity as the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face coincide with each other,
And the polarity is controlled so as to have a polarity opposite to the polarity of the pole face when the stator pole and the pole face are not mismatched.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |