KR20160004410A - 복합 자속을 이용한 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반경 방향 자속 및 축 방향 자속을 함께 이용하여 동일한 체적에서 보다 큰 토크를 발생시키거나, 반경 방향 자속, 축 방향 자속 및 사선 방향 자속을 함께 이용하여 동일한 체적에서 보다 큰 토크를 발생시킬 수 있는 복합 자속을 이용한 모터를 제공하며, 복합 자속을 이용한 모터는 제1 철편들을 축 방향으로 배치하여 형성되며 외측면으로부터 등 간격으로 제1 코어 홈들이 형성된 제1 코어 및 상기 제1 코어 상에 배치되며 제2 철편들을 상기 회전축과 평행한 방향으로 배치하여 형성되고 상면으로부터 상기 제1 코어 홈들과 대응하는 제2 코어 홈들이 형성된 제2 코어를 포함하는 고정자; 상기 제1 코어 홈에 상기 회전축과 평행하게 배치된 제1 코일부 및 상기 제2 코어 홈에 상기 회전축과 수직한 방향으로 배치된 제2 코일부를 포함하는 코일; 상판 및 측면판을 갖는 하우징 케이스, 상기 하우징 케이스의 측면판의 내측면에 상기 제1 코어와 마주하게 배치된 제1 영구 자석들 및 상기 상판의 하면에 상기 제2 코어와 마주하게 배치된 제2 영구 자석들을 포함하는 회전자; 및 상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함한다.

Description

복합 자속을 이용한 모터{MOTOR USING COMPLEX FLUX}
본 발명은 복합 자속을 이용한 모터에 관한 것으로 특히, 반경 방향 자속, 축 방향 자속 또는 반경 방향 자속, 축 방향 자속 및 사선 방향 자속을 이용한 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 영구 자석으로부터 발생하는 자기장과 도선에 흐르는 전류의 방향이 수직인 경우 자속 및 전류에 대하여 수직 방향으로 힘이 발생되는 원리를 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 변환하는 장치로서 정의된다.
종래 모터는 코일이 권선된 고정자, 고정자의 주위에 배치되며 영구 자석이 배치된 회전자, 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함한다.
모터는 영구 자석으로부터 나오는 자속의 방향을 기준으로 반경 방향 자속 모터 및 축 방향 자속 모터로 구분된다.
반경 방향 자속 모터는 반경 방향으로만 자기장이 발생되는 영구 자석을 포함하기 때문에 축 방향 자기력이 작은 한계가 있고 이로 인해 회전하는 회전자의 축 방향 지지를 위해 베어링에는 축 방향 예압이 필요하다.
반면 축 방향 자속 모터의 경우, 축 방향으로 장착된 영구 자석으로 인해 필요 이상의 축 방향 자기력이 발생된다.
이와 같은 반경 방향 자속 모터 및 축 방향 자속 모터의 단점을 극복하기 위하여 대한민국 특허 출원 제2013-0029899호 "일체형 권선을 활용한 반경 방향 및 축 방향 자속 일체형 모터"에서는 축 방향 및 반경 방향 자속을 함께 발생시키는 일체형 권선을 이용하는 모터가 개시되어 있다.
그러나, 상기 일체형 권선을 활용한 반경 방향 및 축 방향 자속 일체형 모터는 일체형 권선의 권선수에 한계가 있어 회전력의 세기를 결정하는 토크가 작고, 토크를 증가시키기 위해서는 전체 부피가 증가되는 문제점을 갖는다.
대한민국 특허 출원 제2013-0029899호 "일체형 권선을 활용한 반경 방향 및 축 방향 자속 일체형 모터" (2013.03.20)
본 발명은 반경 방향 자속 및 축 방향 자속을 함께 이용하여 동일한 체적에서 보다 큰 토크를 발생시키거나, 반경 방향 자속, 축 방향 자속 및 사선 방향 자속을 함께 이용하여 동일한 체적에서 보다 큰 토크를 발생시킬 수 있는 복합 자속을 이용한 모터를 제공한다.
일실시예로서, 복합 자속을 이용한 모터는 제1 철편들을 축 방향으로 배치하여 형성되며 외측면으로부터 등 간격으로 제1 코어 홈들이 형성된 제1 코어 및 상기 제1 코어 상에 배치되며 제2 철편들을 상기 회전축과 평행한 방향으로 배치하여 형성되고 상면으로부터 상기 제1 코어 홈들과 대응하는 제2 코어 홈들이 형성된 제2 코어를 포함하는 고정자; 상기 제1 코어 홈에 상기 회전축과 평행하게 배치된 제1 코일부 및 상기 제2 코어 홈에 상기 회전축과 수직한 방향으로 배치된 제2 코일부를 포함하는 코일; 상판 및 측면판을 갖는 하우징 케이스, 상기 하우징 케이스의 측면판의 내측면에 상기 제1 코어와 마주하게 배치된 제1 영구 자석들 및 상기 상판의 하면에 상기 제2 코어와 마주하게 배치된 제2 영구 자석들을 포함하는 회전자; 및 상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함한다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 제2 코어 홈들은 상기 제2 코어의 중심으로부터 방사상으로 형성된다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 제1 영구 자석들의 높이는 상기 제1 코어의 높이와 동일한 높이로 형성되고, 상기 제2 영구 자석의 평면적은 상기 제2 코어의 평면적과 동일한 면적으로 형성된다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 제1 및 제2 영구 자석들은 N극 및 S극이 교대로 형성된다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 제1 코어는 링 형상으로 형성되고 상기 제1 코어의 외측면은 제1 직경으로 형성되며, 상기 제2 코어는 중앙부에 개구가 형성되며 상기 제2 코어의 외측면은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다.
일실시예로서, 복합 자속을 이용한 모터는 제1 철편들을 축 방향으로 배치하여 형성되며 외측면으로부터 등 간격으로 제1 코어 홈들이 형성된 제1 코어 및 상기 제1 코어 상에 배치되며 제2 철편들을 상기 회전축과 평행한 방향으로 배치하여 형성되고 상면으로부터 상기 제1 코어 홈들과 대응하는 제2 코어 홈들이 형성된 제2 코어 및 상기 제1 코어의 상면 상에 상기 제2 코어와 함께 배치되는 인서트 코어 포함하는 고정자; 상기 제1 코어 홈에 상기 회전축과 평행하게 배치된 제1 코일부 및 상기 제2 코어 홈에 상기 회전축과 수직한 방향으로 배치된 제2 코일부를 포함하는 코일; 상판 및 측면판을 갖는 하우징 케이스, 상기 하우징 케이스의 측면판의 내측면에 상기 제1 코어의 측면 및 상기 인서트 코어의 측면과 마주하게 배치된 제1 영구 자석들 및 상기 상판의 하면에 상기 제2 코어의 상면 및 상기 인서트 코어의 상면과 마주하게 배치된 제2 영구 자석들을 포함하는 회전자; 및 상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함한다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 인서트 코어는 상기 제1 및 제2 영구 자석들이 인접하게 배치된 모서리 부분에서 발생된 사선 방향 자속을 통과시켜 자속을 집중하기 위한 자성 코어를 포함한다.
복합 자속을 이용한 모터의 상기 자성 코어는 SMC(Soft Magnetic Compsoite) 타입 코어를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 자속을 이용한 모터는 고정자의 코어를 2단으로 형성하고 회전자의 영구 자석의 구조를 개선하여 축 방향 자속, 반경 방향 자속 또는 사선 방향 자속을 적극적으로 이용하여 모터의 무게 및 부피를 보다 감소시키면서 토크는 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 자속을 이용한 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 고정자를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 고정자의 제1 코어를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 고정자의 제2 코어를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 코일을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 고정자 및 코일을 결합한 것을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 회전자를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1의 복합자속을 이용한 모터의 자속 밀도 벡터도를 도시한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 역기전압을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 자속을 이용한 모터를 도시한 단면도이다.
도 11은 도 10의 고정자, 코일 및 인서트 코어를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 10의 회전자를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 10의 복합자속을 이용한 모터의 자속 밀도 벡터도를 도시한 도면이다.
도 14는 도 10에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 역기전압을 도시한 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 자속을 이용한 모터의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 복합 자속을 이용한 모터(500)는 고정자(100), 코일(200), 회전자(300) 및 축(400)을 포함한다.
도 2는 도 1의 고정자를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 고정자의 제1 코어를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 2의 고정자의 제2 코어를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 고정자(100)는 제1 코어(120) 및 제2 코어(140)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 코어(120)의 상면에는 제2 코어(140)가 배치되며, 제1 및 제2 코어(120,140)들은 상호 견고하게 결합된다.
제1 코어(120)는 제1 직경을 갖는 내경 및 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 외경을 갖는 링(ring) 형상으로 형성된다.
링 형상으로 형성된 제1 코어(120)는 얇은 두께를 갖는 복수매의 제1 철편(122)들을 축 방향(axial direction, AD)으로 적층(또는 배치)하여 형성된다. 각 제1 철편(122)들은, 예를 들어, 규소 강판일 수 있다.
링 형상을 갖는 제1 철편(122)들의 외측면에는 외측면으로부터 제1 코어(120)의 중심을 향하는 방향으로 복수개의 제1 코어 홈(124)들이 형성된다.
제1 코어 홈(124)들은 제1 철편(122)의 중심으로부터 방사상으로 형성되며, 복수개의 제1 코어 홈(124)들은 각각 제1 철편(122)의 외주면을 따라 동일한 간격으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 코어(120)에 형성된 제1 코어 홈(124)들은 후술 될 코일(200)이 삽입되는 공간을 제공하여 복합 자속을 이용한 모터(500)의 전체적인 사이즈를 보다 콤팩트하게 형성 및 코일(200)을 지정된 위치에 고정하는 역할을 하며, 코일(200)로부터 반경 방향 자속이 발생될 수 있도록 한다.
비록 본 발명의 일실시예에서는 제1 코어 홈(124)들이 형성된 제1 철편(122)들을 축 방향(AD)으로 적층하여 제1 코어(120)를 형성하는 것이 도시 및 설명되고 있지만 이와 다르게 링 형상을 갖는 제1 철편들을 축 방향(AD)으로 적층하여 제1 코어(120)를 형성한 후 제1 코어(120)의 외주면을 공작 기계 등을 통하여 가공하여 제1 코어 홈(124)을 형성하여도 무방하다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 코어(140)는 내경 및 외경을 갖는 링 형상으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 링 형상을 갖는 제2 코어(140)의 외경은 제1 코어(120)의 내경 보다는 크고 제1 코어(120)의 외경보다는 작게 형성되며, 제2 코어(140)는 제1 코어(120)의 상면에 배치된다.
링 형상으로 형성된 제2 코어(140)는 제2 철편(142)들을 축방향(AD)과 수직한 반경 방향(radial direction, RD)으로 적층(또는 배치)하여 형성된다. 각 제2 철편(142)들은, 예를 들어, 규소 강판일 수 있다.
제2 코어(140)의 상면에는 제2 코어(140)의 상기 상면과 대향하는 하면을 향하는 방향으로 복수개의 제2 코어 홈(144)들이 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제2 코어 홈(144)들은 제1 코어(120)의 제1 코어 홈(124)들과 대응하는 위치에 형성되며, 제1 코어(120)의 제1 코어 홈(124)들 및 제2 코어(140)의 제2 코어 홈(144)들은, 예를 들어, 동일한 사이즈로 형성된다.
제2 코어(140)의 제2 코어 홈(144)들이, 예를 들어, 제1 코어(120)의 제1 코어 홈(124)들과 동일한 위치에 동일한 사이즈로 형성될 경우, 제2 코어 홈(144)들은 제1 코어 홈(124)들과 마찬가지로 제2 코어(140)의 중심으로부터 방사상으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제2 코어(140)에 형성된 제2 코어 홈(144)들은 후술 될 코일(200)이 삽입되는 공간을 제공하여 복합 자속을 이용한 모터(500)의 전체적인 사이즈를 보다 콤팩트하게 형성 및 코일(200)을 지정된 위치에 고정하는 역할을 하며, 코일(200)로부터 축 방향 자속을 발생시킬 수 있도록 한다.
비록 본 발명의 일실시예에서는 제2 코어 홈(144)들이 형성된 제2 철편(142)들을 반경 방향(RD)으로 적층하여 제2 코어(140)를 형성하는 것이 도시 및 설명되고 있지만 이와 다르게 규소 강판을 태엽 형상으로 감은 후 상면에 공작 기계 등을 통하여 제2 코어 홈(144)을 형성하여도 무방하다.
도 5는 도 1의 코일을 도시한 사시도이다. 도 6은 도 1의 고정자 및 코일을 결합한 것을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 코일(200)은 제1 코일부(210a,210b) 및 제2 코일부(220a,220b)를 포함한다.
제1 코일부(210a,210b)는 제1 코어(120)의 제1 코일 홈(124)에 삽입되며, 제1 코일부(210a,210b)는 축 방향(AD)과 평행한 방향으로 배치되고 이로 인해 제1 코일부(210a,201b)에는 축 방향(AD)과 평행한 전류가 흐르며, 제1 코일부(210a,210b)로부터는 반경 방향(RD)을 향하는 자기장이 발생된다.
제2 코일부(220a,220b)는 제2 코어(140)의 제2 코일 홈(144)에 삽입되며, 제2 코일부(220a,220b)는 반경 방향(RD)과 평행한 방향으로 배치되고 이로 인해 제2 코일부(220a,220b)에는 반경 방향(RD)과 평행한 방향으로 전류가 흐르며, 제2 코일부(220a,220b)로부터는 축 방향(AD)으로 향하는 자기장이 발생된다.
본 발명의 일실시예에서, 제 및 제2 코일부(210a,210b,220a,220b)들을 갖는 코일(200)은 전선을 지그(jig)등을 통해 권선한 후 고정자(100)의 제1 및 제2 코어(120,140)들에 결합하거나, 전선을 제1 및 제2 코어(120,140)들에 직접 권선하여 형성할 수 있다.
제1 코일부(210a,210b) 및 제2 코일부(220a,220b)를 갖는 코일(200)을 형성하기 위해서, 먼저 코일을 축 방향(AD)으로 배치하여 제1 코일부(210a)를 형성한 후, 제1 코일부(210a)의 단부를 'V' 자 형상으로 반경 방향(RD)으로 절곡하여 제2 코일부(220a,220b)를 형성한다. 이어서, 제2 코일부(220b)의 단부로부터 코일을 축 방향(AD)으로 절곡하여 다시 제1 코일부(210b)를 형성하는 과정을 지정된 권선수 만큼 반복하여 도 5에 도시된 코일(200)을 형성한다.
도 6을 참조하면, 제1 코일부(210a,201b) 및 제2 코일부(220a,220b)를 포함하는 코일(200)은 고정자(100)의 제1 코어(120) 및 제2 코어(140)에 결합된다. 제1 코일(200)은, 예를 들어, 접착제 등에 의하여 제1 코어(120) 및 제2 코어(140)에 분리되지 않도록 결합될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 회전자를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 회전자(300)는 고정자(100)의 제1 및 제2 코어(120,140)들에 결합된 코일(200)로부터 발생된 축 방향 자기장 및 반경 방향 자기장과 반응하여 고정자(100)에 대하여 회전한다.
회전자(300)는 하우징 케이스(310), 제1 영구 자석(330) 및 제2 영구 자석(350)을 포함한다.
하우징 케이스(310)는 상판(312) 및 측면판(314)을 포함하며, 상판(312) 및 측면판(314)은, 예를 들어, 일체로 형성된다.
상판(312)은, 평면상에서 보았을 때, 원형으로 형성되며, 상판(312)의 중심에는 개구(313)가 형성된다.
하우징 케이스(310)는 자속 누설이 발생되지 않도록 금속판을 프레스 가공하여 형성할 수 있다.
제1 영구 자석(330)은 하우징 케이스(310)의 측면판(314)의 내측면을 따라 링 형상으로 배치되며, 제1 영구 자석(330)은 N극 및 S극이 교대로 착자되어 형성될 수 있다.
제1 영구 자석(330)의 높이는 측면판(314)의 높이보다 낮은 높이로 형성되며, 제1 영구 자석(330)은 제1 코어부(120)와 마주하는 위치에 배치되며, 제1 영구 자석(330)의 높이는 제1 코어부(120)의 두께와 실질적으로 동일한 두께로 형성된다.
제2 영구 자석(350)은 하우징 케이스(310)의 상판(312)의 내측면에 형성되며, 제2 영구 자석(350)은 상판(312)의 내측면의 개구의 주변을 따라 배치되며, 제2 영구 자석(350)은 N극 및 S극이 교대로 착자되어 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 영구 자석(330) 및 제2 영구 자석(350)은 동일한 개수의 N극 및 S극을 갖는다.
제2 영구 자석(350)의 형성 위치, 평면적 및 형상은 고정자(100)의 제2 코어(120)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 회전자(310)는 도 6에 도시된 코일(200)이 결합된 고정자(100)를 도 1에 도시된 바와 같이 덮으며, 고정자(100)의 내측에는 베어링이 배치되고, 회전축(400)은 베어링에 의하여 회전 가능하게 결합되며, 회전축(400)은 회전자(300)의 상판(312)에 형성된 개구에 결합된다.
도 8은 도 1의 복합자속을 이용한 모터의 자속 밀도 벡터도를 도시한 도면이다. 도 9는 도 1에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 역기전압을 도시한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 복합자속을 이용한 모터의 자속 밀도 벡터도를 살펴보면 제1 및 제2 영구 자석(330,3350)들로부터 발생된 축 방향 자속 및 반경 방향 자속이 상호 90°의 각도로 코일(200)에 작용하며, 도 9를 참조하면, 도 1에 도시된 복합자속을 이용한 모터(500)는 모터의 토크와 비례하는 약 1.4[V]의 역기전압을 가지며, 동일한 스펙의 일반적인 모터에서 약 0.5[V]의 역기전압을 갖는 것을 참조하였을 때 복합 자속을 이용한 모터(500)의 경우 일반 모터 대비 향상된 토크를 갖는다.
또한, 동일한 스펙의 일반적인 모터는 총 중량이 약 550[g]의 무게를 갖는 반면, 본 발명에 따른 복합자속을 이용한 모터(500)는 총 중량이 약 420[g]에 불과하고 부피 역시 일반 모터에 비하여 작은 부피를 갖는 바, 이는 일반적인 모터에 사용되는 고정자의 코어의 구조가 개선된 제1 및 제2 코어부(120,140)로 변경하였기 때문이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 자속을 이용한 모터를 도시한 단면도이다. 도 10에 도시된 복합 자속을 이용한 모터는 인서트 코어, 제1 및 제2 영구 자석을 제외하면 앞서 도 1에 도시된 복합 자속을 이용한 모터와 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.
도 10을 참조하면, 복합 자속을 이용한 모터는 인서트 코어(140)를 포함하는 고정자(100), 코일(200) 및 회전자(300)를 포함한다.
도 11은 도 10의 고정자, 코일 및 인서트 코어를 도시한 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 코어(120)의 상면에 제2 코어(140)가 배치된 고정자(100)에는 코일(200)이 결합되고, 제1 코어(120)의 상면 중 제2 코어(140)가 배치되지 않은 부분에는 인서트 코어(150)가 배치되고, 따라서 인서트 코어(150)는 코일(200), 제1 코어(120) 및 제2 코어(140)에 의하여 감싸여진 형태로 배치된다.
인서트 코어(150)는 자성 코어를 포함하며, 본 발명의 일실시예에서, 인서트 코어(150)는 SMC(Soft Magnetic Composite)를 포함한다.
인서트 코어(150)의 외측면은 제1 코어(120)의 외측면과 실질적으로 동일 평면상에 배치되며, 인서트 코어(150)의 상면은 제2 코어(120)의 상면과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치된다.
도 12는 도 10의 회전자를 도시한 사시도이다.
도 12를 참조하면, 회전자(300)는 고정자(100)의 제1 및 제2 코어(120,140)들에 결합된 코일(200)로부터 발생된 축 방향 자기장 및 반경 방향 자기장과 반응하여 고정자(100)에 대하여 회전한다.
회전자(300)는 하우징 케이스(310), 제1 영구 자석(350) 및 제2 영구 자석(370)을 포함한다.
하우징 케이스(310)는 상판(312) 및 측면판(314)을 포함하며, 상판(312) 및 측면판(314)은, 예를 들어, 일체로 형성된다.
상판(312)은, 평면상에서 보았을 때, 원형으로 형성되며, 상판(312)의 중심에는 개구(313)가 형성된다.
하우징 케이스(310)는 자속 누설이 발생되지 않도록 금속판을 프레스 가공하여 형성할 수 있다.
제1 영구 자석(350)은 하우징 케이스(310)의 측면판(314)의 내측면을 따라 링 형상으로 배치되며, 제1 영구 자석(330)은 N극 및 S극이 교대로 착자되어 형성될 수 있다.
제1 영구 자석(350)은 측면판(314)의 높이와 실질적으로 동일한 높이로 형성되며, 따라서 제1 영구 자석(350)의 하단은 측면판(314)의 하단과 정렬되고, 제1 영구 자석(1350)의 하단과 대향하는 상단은 하우징 케이스(310)의 상판(312) 및 측면판(314)의 모서리에 인접하게 배치된다.
제2 영구 자석(370)은 하우징 케이스(310)의 상판(312)의 내측면에 형성되며, 제2 영구 자석(370)은 상판(312)의 내측면의 개구의 주변을 따라 배치되며, 제2 영구 자석(370)은 N극 및 S극이 교대로 착자되어 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 영구 자석(350) 및 제2 영구 자석(370)은 동일한 개수의 N극 및 S극을 갖는다.
도우넛 형상으로 형성된 제2 영구 자석(370)의 외측면은 하우징 케이스(310)의 상판(312) 및 측면판(314)의 모서리에 인접하게 배치된다. 즉, 제2 영구 자석(370)의 외측면은 제1 영구 자석(350)의 상단과 인접하게 배치되며, 상호 인접하게 배치된 제1 영구 자석(350)의 극성은 제2 영구 자석(370)의 극성과 동일한 극성으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같이 제1 영구 자석(350) 및 제2 영구 자석(370)의 면적을 증가시킬 경우, 도 7에 도시된 제1 영구 자석(310) 및 제2 영구 자석(330)에 비하여 자속량을 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 제1 및 제2 영구 자석(350,370)들의 면적을 증가시킬 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 영구 자석(350,370)들이 만나는 모서리 부분으로부터 인서트 코어(150)를 향하는 방향으로 사선 방향 자속이 발생되고, 사선 방향 자속이 인서트 코어(150)에서 집중 및 인서트 코어(150)를 통과하여 코일(200)과 작용함으로써 단지 축 방향 자속 및 반경 방향 자속을 이용할 때에 비하여 복합 자속을 이용한 모터의 토크를 보다 증가시킬 수 있다.
도 14는 도 10에 도시된 복합 자속을 이용한 모터의 역기전압을 도시한 그래프이다.
도 14를 참조하면, 제1 코어(120) 상에 인서트 코어(150)를 배치하고, 회전자(300)에 면적이 증가된 제1 및 제2 영구 자석(350,370)들을 배치할 경우, 복합 자속을 이용한 모터는 최대 약 2.7[V]로 도 9에 도시된 바와 같이 인서트 코어가 없는 복합 자속을 이용한 모터 대비 역기전압이 매우 크게 증가되고, 이로 인해 인서트 코어(150) 및 면적이 증가된 제1 및 제2 영구 자석(350,370)들을 포함할 경우 복합 자속을 이용한 모터의 토크를 매우 크게 증가시킬 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 고정자의 코어를 2단으로 형성하고 회전자의 영구 자석의 구조를 개선하여 축 방향 자속, 반경 방향 자속 또는 사선 방향 자속을 적극적으로 이용하여 모터의 무게 및 부피를 보다 감소시키면서 토크는 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
100...고정자 200...코일
300...회전자 400...축

Claims (8)

  1. 제1 철편들을 축 방향으로 배치하여 형성되며 외측면으로부터 등 간격으로 제1 코어 홈들이 형성된 제1 코어 및 상기 제1 코어 상에 배치되며 제2 철편들을 상기 회전축과 평행한 방향으로 배치하여 형성되고 상면으로부터 상기 제1 코어 홈들과 대응하는 제2 코어 홈들이 형성된 제2 코어를 포함하는 고정자;
    상기 제1 코어 홈에 상기 회전축과 평행하게 배치된 제1 코일부 및 상기 제2 코어 홈에 상기 회전축과 수직한 방향으로 배치된 제2 코일부를 포함하는 코일;
    상판 및 측면판을 갖는 하우징 케이스, 상기 하우징 케이스의 측면판의 내측면에 상기 제1 코어와 마주하게 배치된 제1 영구 자석들 및 상기 상판의 하면에 상기 제2 코어와 마주하게 배치된 제2 영구 자석들을 포함하는 회전자; 및
    상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함하는 복합 자속을 이용한 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코어 홈들은 상기 제2 코어의 중심으로부터 방사상으로 형성된 복합 자속을 이용한 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영구 자석들의 높이는 상기 제1 코어의 높이와 동일한 높이로 형성되고, 상기 제2 영구 자석의 평면적은 상기 제2 코어의 평면적과 동일한 면적으로 형성된 복합 자속을 이용한 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영구 자석들은 N극 및 S극이 교대로 형성된 복합 자속을 이용한 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어는 링 형상으로 형성되고 상기 제1 코어의 외측면은 제1 직경으로 형성되며, 상기 제2 코어는 중앙부에 개구가 형성되며 상기 제2 코어의 외측면은 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된 복합 자속을 이용한 모터.
  6. 제1 철편들을 축 방향으로 배치하여 형성되며 외측면으로부터 등 간격으로 제1 코어 홈들이 형성된 제1 코어 및 상기 제1 코어 상에 배치되며 제2 철편들을 상기 회전축과 평행한 방향으로 배치하여 형성되고 상면으로부터 상기 제1 코어 홈들과 대응하는 제2 코어 홈들이 형성된 제2 코어 및 상기 제1 코어의 상면 상에 상기 제2 코어와 함께 배치되는 인서트 코어 포함하는 고정자;
    상기 제1 코어 홈에 상기 회전축과 평행하게 배치된 제1 코일부 및 상기 제2 코어 홈에 상기 회전축과 수직한 방향으로 배치된 제2 코일부를 포함하는 코일;
    상판 및 측면판을 갖는 하우징 케이스, 상기 하우징 케이스의 측면판의 내측면에 상기 제1 코어의 측면 및 상기 인서트 코어의 측면과 마주하게 배치된 제1 영구 자석들 및 상기 상판의 하면에 상기 제2 코어의 상면 및 상기 인서트 코어의 상면과 마주하게 배치된 제2 영구 자석들을 포함하는 회전자; 및
    상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 축을 포함하는 복합 자속을 이용한 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인서트 코어는 상기 제1 및 제2 영구 자석들이 인접하게 배치된 모서리 부분에서 발생된 사선 방향 자속을 통과시켜 자속을 집중하기 위한 자성 코어를 포함하는 복합 자속을 이용한 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자성 코어는 SMC(Soft Magnetic Compsoite) 타입 코어를 포함하는 복합 자속을 이용한 모터.
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