KR20170035148A - 전기모터 - Google Patents

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KR20170035148A
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홍정표
임명섭
정영훈
이수경
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한양대학교 산학협력단
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking

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Abstract

본 발명은 전기모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일이 권취된 고정자, 상기 고정자와 일정 공극을 두고 정렬되며 샤프트가 삽입 관통되는 회전자, 상기 샤프트에 관통 결합되며 상기 회전자의 일방에 배치되는 원추 형상의 이동자 쉘 및 상기 이동자 쉘의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동함으로써 상기 회전자를 축 방향으로 이동시키는 이동자를 포함하며, 모터의 구동 속도에 따라 이동자가 받는 원심력의 크기가 연속적으로 변하기 때문에 고정자와 정렬되어 있던 회전자의 축 방향 변위 또한 연속적으로 변하게 되는 전기모터에 관한 것이다.

Description

전기모터{ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 전기모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전 속도에 따라 회전자를 축 방향으로 연속적으로 이동시켜 유기전압을 감소시킬 수 있는 모터 장치에 관한 것이다.
전기모터(electric motor)는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 변환시키는 회전 전기기기로 돌극성, 역돌극성, 희토류, 비희토류 등을 모두 포함하며, 전동기라고도 한다.
전기모터는 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류될 수 있다. 직류전동기는 내부의 전기자가 180도 회전할 때마다 방향을 바꾸는 방법에 따라 브러쉬를 사용한 브러쉬 부착 전동기와 전자 스위칭 기술을 이용한 브러쉬리스 전동기로 구분될 수 있다. 교류전동기는 3상교류용과 단상교류용으로 구분되며 각각 유도전동기와 동기전동기 등이 있다.
일반적으로 전기모터의 회전자(로터)의 회전 시 발생하는 역기전력은 회전자의 회전을 방해하는 방향으로 생기며, 이러한 역기전력은 회전자 회전의 시간 변화량에 비례하기 때문에 회전자가 저속으로 회전하는 경우에는 그 발생량이 적어서 모터 제어에 큰 영향을 미치지 않지만, 회전자가 고속으로 회전하는 경우에는 발생하는 역기전력도 모터의 속도에 비례하여 커진다.
이렇게 발생한 역기전력은 모터 제어에 문제점을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 일정한 전압/전류를 인가하는 경우 저속에서는 그 전압/전류에 해당되는 모터 속도 또는 출력(토크)을 얻을 수 있으나, 고속에서는 역기전력이 크게 발생하므로 입력 전압/전류로부터 예측되는 모터 속도 또는 출력을 얻을 수 없게 되며, 이에 따라 원하는 모터의 속도 또는 출력을 얻기 위하여 입력 전압/전류를 변화시켜야 한다.
종래에는 약자속 전류의 인가에 따른 계자 자속의 하락을 통해 전압 포화 이후의 전기모터의 고속 운전을 가능하게 하였다.
그러나, 이러한 약계자 제어 기술은 토크 전류가 아닌 약자속 전류 인가가 불가피하기 때문에 모터의 효율이 떨어지고 전류 위상각이 커져야 함에 따라 제어가 어려운 문제가 있었다.
공개특허공보 제10-2009-0093037호 "영구자석 모터 및 모터 제어 방법"(2009.09.02 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 모터의 구동 속도에 따라 이동자가 받는 원심력의 크기가 연속적으로 변하기 때문에 고정자와 정렬되어 있던 회전자의 축 방향 변위 또한 연속적으로 변하게 되는 전기모터를 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 코일이 권취된 고정자, 상기 고정자와 일정 공극을 두고 정렬되며 샤프트가 삽입 관통되는 회전자, 상기 샤프트에 관통 결합되며 상기 회전자의 일방에 배치되는 원추 형상의 이동자 쉘 및 상기 이동자 쉘의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동함으로써 상기 회전자를 축 방향으로 이동시키는 이동자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이동자는 모터가 정지 상태일 때 상기 이동자 쉘의 내주면, 상기 샤프트의 외주면 및 상기 회전자의 일면에 접촉되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 모터의 구동 속도가 증가함에 따라 상기 이동자의 원심력이 커져 상기 이동자가 상기 회전자를 가압하는 힘이 상기 이동자와 상기 고정자의 축 방향 힘보다 커지게 되면 상기 이동자가 상기 회전자를 상기 이동자 쉘의 반대 방향으로 가압 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 모터의 구동 속도가 감소함에 따라 상기 이동자의 원심력이 작아져 상기 이동자가 상기 회전자를 가압하는 힘이 상기 이동자와 상기 고정자의 축 방향 힘보다 작아지게 되면 상기 이동자가 상기 회전자를 상기 이동자 쉘 방향으로 가압 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 상기 샤프트에 관통 결합되며 상기 회전자의 타방에 배치되는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 상기 이동자의 축 방향 높이는 모터가 정지 상태일 때의 상기 회전자와 상기 스토퍼의 간격보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 상기 이동자 쉘의 내주면에 상기 이동자를 반경 방향으로 안내하기 위한 이동자 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이동자 가이드는 상기 이동자의 이동 경로를 제공하기 위해 상기 이동자의 일부가 삽입되도록 홈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이동자는 내측면이 상기 샤프트의 외주면을 감싸도록 만곡되고 일측면이 상기 이동자 쉘의 내주면에 접하도록 경사지고 타측면이 상기 회전자를 가압하도록 변경 방향과 평행이며, 상기 이동자의 일부가 상기 이동자 가이드에 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이동자는 구형이며, 상기 이동자의 일부가 상기 이동자 가이드에 삽입되어 롤링되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 필요한 약자속 전류 자체를 줄임으로써 전기모터의 고속 운전을 가능하게 하며, 이에 따라 모터의 운전 효율이 상승되고, 입력 전류 위상각을 낮춤으로써 모터 제어 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 모터의 구동 속도에 따라 이동자가 받는 원심력의 크기가 연속적으로 변하기 때문에 고정자와 정렬되어 있던 회전자의 축 방향 변위 또한 연속적으로 변하게 되어 구동 및 제어의 현상적인 측면에서 불연속적인 구간이 존재하지 않는 장점이 있다.
또한, 모터가 일정 속도 이상으로 고속 운전을 할 때, 외부의 추가 장치 없이도 회전자에 발생하는 원심력을 이용하여 고정자와 정렬되어 있던 회전자를 축 방향으로 연속적 변위시킴에 따라 모터의 유효한 축 방향 길이를 저감시키며, 이를 통해 계자자속 자체를 낮추어 구동 시 발생하는 유기전압을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하의 설명을 통해 본 발명에 따른 전기모터는 전기모터를 필요로 하는 각종 전기기계부제품이나, 고속 운전 전기모터가 필요한 차량, 산업, 로봇, 가전기기 등에 제한 없이 적용될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 고정자(130), 회전자(110), 이동자 쉘(140) 및 이동자(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정자(stator, 130)는 코일(120)이 권취될 수 있으며, 상기 회전자(rotor, 110)는 상기 고정자(130)와 일정 공극을 두고 정렬되며 샤프트(100)가 삽입 관통될 수 있다.
전기모터의 회전자(110)와 고정자(130) 사이에는 공극(air gap)이 존재하며, 회전자(110)와 고정자(130)가 정렬된 상태에서 갖는 면적을 공극 면적(surface area of air gap) 혹은 유효 공극 면적이라고 한다.
상기 이동자 쉘(mover shell, 140)은 샤프트(100)에 관통 결합되며 회전자(110)의 일방에 배치될 수 있다. 상기 이동자 쉘(140)은 바람직하게 원추 형상을 가질 수 있으며, 샤프트(100)가 관통되도록 꼭지점에서 소정 높이로 절단된 중공이 형성될 수 있다.
상기 이동자 쉘(140)의 일단은 샤프트(100)와 일정 각도(θ)를 가지도록 고정되고 타단으로 갈수록 내경이 증가하며 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때 회전자(110)와 접촉되거나 미세하게 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 이동자(mover, 150)는 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동함으로써 상기 회전자(110)를 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 축 방향은 회전자(110)의 회전축 방향 혹은 샤프트(100)의 길이 방향을 의미하며, 반경 방향은 회전자(110)의 반지름 방향 혹은 상기 축 방향의 수직 방향을 의미한다.
상기 이동자(150)는 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때 상기 이동자 쉘(140)의 내주면, 상기 샤프트(100)의 외주면 및 상기 회전자(110)의 일면에 접촉되어 고정될 수 있다.
즉, 상기 이동자(150)는 주변의 샤프트(100), 이동자 쉘(140) 및 회전자(110)와 대응되는 형상을 가짐으로써 별도의 고정 장치 없이 고정되는 것이 가능하나, 별도의 고정 장치 사용을 제한하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
상기 회전자(110)와 상기 고정자(130)는 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때의 유효 공극 면적을 유지하기 위해 정렬하려는 힘이 작용되며 이를 회전자(110)와 고정자(130)의 축 방향 힘(Faxial)으로 지칭한다.
즉, 상기 회전자(110)와 상기 고정자(130)는 축 방향 힘에 의해 정렬 상태를 유지하게 되며, 이때 상기 회전자(110)와 상기 고정자(130)는 일정 공극 면적(surface area of air gap)을 가지게 된다.
모터가 구동하게 되면 이동자(150)에 원심력(Fcentrifugal)이 발생되며, 이동자(150)에 가해지는 원심력의 크기는 다음과 같다.
Figure pat00001
(이때, m[kg]은 이동자의 전체 질량이고, r[m]은 회전반경이고, ω[rad/s]는 각속도임)
따라서, 모터가 구동하게 되면 이동자(150)에 원심력이 가해짐에 따라 상기 이동자(150)는 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 외측 방향으로 이동하려고 하며, 이에 따라 상기 이동자(150)는 상기 회전자(110)를 축 방향으로 가압하게 된다.
모터가 고속 구동상태일 때, 즉 모터의 구동 속도가 증가함에 따라 상기 이동자(150)의 원심력이 커지게 되며 상기 이동자(150)가 상기 회전자(110)를 가압하는 힘이 상기 이동자(150)와 상기 고정자(130)의 축 방향 힘보다 커지게 되면 상기 이동자(150)가 상기 회전자(110)를 상기 이동자 쉘(140)의 반대 방향으로 가압 이동시킨다.
이에 따라, 상기 회전자(110)는 샤프트(100)를 따라 축 방향으로 이동하게 되며 상기 고정자(130)와 상기 회전자(110)의 유효한 축 방향 길이 혹은 유효 공극 면적이 저감되어 계자자속 자체를 낮춤으로써 모터 구동 시 발생하는 유기전압이나 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.
한편, 모터의 구동 속도가 감소하게 되면 상기 이동자(150)의 원심력이 작아지게 되며, 이에 따라 상기 이동자(150)가 상기 회전자(110)를 가압하는 힘이 상기 이동자(150)와 상기 고정자(130)의 축 방향 힘보다 작아지게 되면 상기 회전자(110)가 상기 이동자(150)를 축 방향으로 가압하게 된다.
즉, 상기 회전자(110)는 샤프트(100)를 따라 축 방향으로 이동하여 원래의 정렬 상태로 돌아가게 되며 상기 이동자(150)는 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 내측 방향으로 이동하여 상기 고정자(130)와 상기 회전자(110)의 유효한 축 방향 길이 혹은 유효 공극 면적이 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때로 돌아가게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 상기 샤프트(100)에 관통 결합되며 상기 회전자(110)의 타방에 배치되는 스토퍼(200)를 포함할 수 있다.
상기 스토퍼(stopper, 200)는 상기 회전자(110)를 기준으로 상기 이동자 쉘(140)의 반대 방향에 배치되며, 상기 이동자(150)가 상기 회전자(110)를 상기 이동자 쉘(140)의 반대 방향으로 가압 이동 시 상기 회전자(110)를 정지시키는 역할을 한다.
모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때 상기 회전자(110)는 상기 고정자(130)와 정렬된 상태를 유지하며, 상기 스토퍼(200)와 상기 회전자(110)의 간격은 l1으로 도시된다.
이때, 상기 이동자(150)의 축 방향 높이(l2 또는 l3)는 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때의 상기 회전자(110)와 상기 스토퍼(200)의 간격(l1)보다 큰 것을 특징으로 한다.
모터의 구동 속도가 일정 속도보다 커지게 되면 상기 이동자(150)는 원심력에 의해 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 외측 방향으로 이동하게 되는데, 상기 이동자(150)의 축 방향 높이(l2 또는 l3)가 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때의 상기 회전자(110)와 상기 스토퍼(200)의 간격(l1)보다 큼에 따라 상기 이동자(150)가 상기 이동자 쉘(140) 밖으로 이탈되는 것을 방지한다.
즉, 원심력에 의해 상기 이동자(150)가 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 이동할 수 있는 반경 외측 방향으로의 이동 거리를 제한하여 별도의 고정 장치 없이도 상기 이동자(150)가 상기 이동자 쉘(140)의 내주면에 위치할 수 있도록 한다. 다만, 고정 장치의 사용을 제한하는 것이 아님은 물론이다.
상기 이동자 쉘(140)의 내주면에는 상기 이동자(150)를 반경 방향으로 안내하기 위한 이동자 가이드(145)가 형성될 수 있다.
상기 이동자 가이드(145)의 개수에는 제한이 없으나, 적어도 두 개 이상 형성되는 것이 바람직하며 상기 이동자(150)와 동일한 수로 형성된다.
상기 이동자 가이드(145)는 상기 이동자(150)를 반경 방향으로 안내하기 위해 중심에서 가장자리까지 직선 방향으로 형성될 수 있으며, 상기 이동자(150)의 이동 경로를 제공하기 위해 상기 이동자(150)의 일부가 삽입되도록 홈 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 홈 형상 외에도 이동자(150)가 삽입 혹은 거치되기 위한 다양한 형상이 가능하다.
즉, 상기 이동자(150)는 일부 구성이 상기 이동자 가이드(145)에 삽입 혹은 거치되어 슬라이딩됨에 따라 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동될 수 있다.
상기 이동자(150)는, 샤프트(100)와 기계적으로 결합되어 동기속도로 회전하는 이동자 쉘(140)의 내주면에 형성된 이동자 가이드(145)를 따라 1 자유도를 가짐으로써 반경 반향으로만 변위가 가능하다.
상기 이동자(150)는 단면이 사다리꼴 형상을 가질 수 있으며, 구체적으로 내측면이 상기 샤프트(100)의 외주면을 감싸도록 만곡되고 일측면이 상기 이동자 쉘(140)의 내주면에 접하도록 경사지고 타측면이 상기 회전자(110)를 가압하도록 반경 방향과 평행일 수 있다.
다만, 상기 이동자(150)의 형상은 이와 같은 형상에 제한되는 것은 아니며, 단면이 사다리꼴 형상 외에도 이동자 쉘(140)의 내주면이나 회전자(110)에 대응되거나, 단면이 다각형, 원형 등 이동자 쉘(140), 회전자(110) 및 샤프트(100)에 의해 고정되기 위한 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 이동자(150)의 일부가 상기 이동자 가이드(145)에 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 돌출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정지 혹은 저속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 영역에서 구동 중인 전기모터의 축 방향 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조할 때, 이동자(150)의 형상은 구형이며, 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때 상기 이동자 쉘(140)의 내주면, 상기 샤프트(100)의 외주면 및 상기 회전자(110)의 일면에 접촉되어 고정되기 위한 직경(S1)을 가지는 것이 바람직하다.
모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때 상기 회전자(110)는 상기 고정자(130)와 정렬된 상태를 유지하며, 상기 스토퍼(200)와 상기 회전자(110)의 간격은 l1으로 도시된다.
이때, 상기 이동자(150)의 축 방향 높이(S1)는 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때의 상기 회전자(110)와 상기 스토퍼(200)의 간격(l1)보다 큰 것을 특징으로 한다.
도 7 및 도 8을 참조할 때, 모터의 구동 속도가 일정 속도보다 커지게 되면 상기 이동자(150)는 원심력에 의해 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 외측 방향으로 이동하게 되는데, 상기 이동자(150)의 축 방향 높이(S1)가 모터가 정지 상태 혹은 저속 구동상태일 때의 상기 회전자(110)와 상기 스토퍼(200)의 간격(l1)보다 큼에 따라 상기 이동자(150)가 상기 이동자 쉘(140) 밖으로 이탈되는 것을 방지한다.
상기 이동자(150)는 일부 구성이 상기 이동자 가이드(145)에 삽입 혹은 거치되어 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동될 수 있는데, 구형인 특성상 별도의 돌출된 구성 없이도 이동자(150)의 일부가 상기 이동자 가이드(145)에 삽입 혹은 거치될 수 있다.
또한, 상기 이동자(150)는 구형이기에 상기 이동자 가이드(145)를 따라 슬라이딩되지 않고 롤링(rolling)을 통해 이동되어 회전자(110)의 축 방향 변위가 끊김 없이 더욱 연속적으로 변하도록 할 수 있다.
이외에도, 상기 이동자(150)는 상기 이동자 쉘(140)의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동될 수 있으며 모터가 정지 상태일 때 상기 이동자 쉘(140)의 내주면, 상기 샤프트(100)의 외주면 및 상기 회전자(110)의 일면에 접촉되어 고정될 수 있도록 하는 다양한 형상을 가질 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터는 고속 운전 효율과 제어 특성을 향상시키기 위해 외부 시스템 없이 자동으로 회전자(110)를 축 방향으로 이동시키며, 이러한 구동 방식으로 모터의 고속 운전 시 약자속 전류를 감소시켜 모터의 효율을 증대시킬 뿐만 아니라 전류 위상각을 낮추어 제어 가능성을 높일 수 있다.
이때 모터의 구동 속도에 따라 이동자(150)가 받는 원심력의 크기가 연속적으로 변하기 때문에 고정자(130)와 정렬되어 있던 회전자(110)의 축 방향 변위 또한 연속적으로 변하게 되어 구동 및 제어의 현상적인 측면에서 불연속적인 구간이 존재하지 않는 장점이 있다.
상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 샤프트
110: 회전자
120: 코일
130: 고정자
140: 이동자 쉘
145: 이동자 가이드
150: 이동자
200: 스토퍼

Claims (10)

  1. 코일이 권취된 고정자;
    상기 고정자와 일정 공극을 두고 정렬되며 샤프트가 삽입 관통되는 회전자;
    상기 샤프트에 관통 결합되며 상기 회전자의 일방에 배치되는 원추 형상의 이동자 쉘; 및
    상기 이동자 쉘의 내주면을 따라 반경 방향으로 이동함으로써 상기 회전자를 축 방향으로 이동시키는 이동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동자는 모터가 정지 상태일 때 상기 이동자 쉘의 내주면, 상기 샤프트의 외주면 및 상기 회전자의 일면에 접촉되어 고정되는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  3. 제1항에 있어서,
    모터의 구동 속도가 증가함에 따라 상기 이동자의 원심력이 커져 상기 이동자가 상기 회전자를 가압하는 힘이 상기 이동자와 상기 고정자의 축 방향 힘보다 커지게 되면 상기 이동자가 상기 회전자를 상기 이동자 쉘의 반대 방향으로 가압 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  4. 제3항에 있어서,
    모터의 구동 속도가 감소함에 따라 상기 이동자의 원심력이 작아져 상기 이동자가 상기 회전자를 가압하는 힘이 상기 이동자와 상기 고정자의 축 방향 힘보다 작아지게 되면 상기 이동자가 상기 회전자를 상기 이동자 쉘 방향으로 가압 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트에 관통 결합되며 상기 회전자의 타방에 배치되는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동자의 축 방향 높이는 모터가 정지 상태일 때의 상기 회전자와 상기 스토퍼의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 전기모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동자 쉘의 내주면에는 상기 이동자를 반경 방향으로 안내하기 위한 이동자 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동자 가이드는 상기 이동자의 이동 경로를 제공하기 위해 상기 이동자의 일부가 삽입되도록 홈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동자는 내측면이 상기 샤프트의 외주면을 감싸도록 만곡되고 일측면이 상기 이동자 쉘의 내주면에 접하도록 경사지고 타측면이 상기 회전자를 가압하도록 변경 방향과 평행이며, 상기 이동자의 일부가 상기 이동자 가이드에 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전기모터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이동자는 구형이며, 상기 이동자의 일부가 상기 이동자 가이드에 삽입되어 롤링되는 것을 특징으로 하는 전기모터.
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