KR20190119851A

KR20190119851A - 영구자석을 이용한 모터

Info

Publication number: KR20190119851A
Application number: KR1020180043315A
Authority: KR
Inventors: 조희수; 조주호
Original assignee: 조희수; 조주호
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-10-23
Also published as: WO2019198975A1; KR102039538B1

Abstract

본 발명은 로터코어를 원통형태로 배치하여 내부에 중공부를 두고, 로터코어의 양측에 영구자석을 배치하는 구성을 유지하여 중량을 가볍게할 수 있고, 로터코일을 평행권취가 가능하게 되므로 전용 권취장치 등이 필요없고, 모터를 구성하는 관련 부품의 수가 적고 조립이 간단하기 때문에 생산원가를 대폭적으로 절감할 수 있고, 설치하고자 하는 장소 또는 사용하고자 하는 부품이나 장치에 맞게 그 사이즈를 줄이고 키우기 용이하고, 동일한 규격의 일반적인 모터에 비하여 높은 출력을 얻을 수 있도록 한 것으로서;
하우징 내부 축중심 방향에 위치하여 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되도록하는 로터와; 상기 로터의 프론트 및 리어에 위치하여 로터의 자력과 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성하여 로터가 회전할 수 있도록 하우징으로 유지되는 스테이터로 구성하는 것이 특징이다.

Description

영구자석을 이용한 모터{MOTOR}

본 발명은 영구자석을 이용한 모터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 로터의 구조적인 변경과 더불어 스테이터의 구조적인 변경을 통하여 소형화와 더불어 경량화를 추구하면서 높은 출력(회전력)을 얻을 수 있도록 개선하여 모터의 품질과 내구성을 높이도록 한 모터의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 모터의 구성을 도 7을 통하여 간략하게 살펴보면, 모터(10)는 내부에 설치공간을 가지는 원통형상의 모터하우징(12)을 구비하고, 상기 모터하우징(12)의 내주면을 따라 일정 간격으로 영구자석인 다수의 스테이터(13)를 설치한다.

상기 스테이터(13)의 안쪽에 해당되는 모터하우징(12)의 내부 중심부에 위치되며 금속판재질로 적층된 다수의 로터코어(14)에 로터코일(15)이 감겨진 형태로 이루어지고, 상기 로터코일(15)에 인가되는 전류에 의하여 회전자계를 형성하면서 스테이터(13)와의 상호 작용에 의하여 회전되는 로터(16)가 구비된다.

상기 로터(16)를 구성하는 로터코어(14)의 중심부에 끼워져 결합된 상태에서 로터(16)와 함께 회전되는 샤프트(17)로 크게 구성되며, 로터(16)를 구성하는 로터코일(15)로 전원을 인가할 수 있도록 샤프트(17)에 결합되는 브러쉬 및 샤프트(17)를 하우징에 대하여 안정되게 유지하기 위한 베어링 등이 부수적으로 구비됨은 자명하다.

상기와 같은 모터(10)는 커넥터와 브러쉬를 통하여 전류가 인가되면 로터(16)를 구성하는 로터코일(15)에 전류가 흐르게 되면서 로터(16)의 둘레에 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되고, 상기 자력과 스테이터(13) 사이에서 형성되는 인력(引力)과 척력(斥力)의 작용에 의하여 상기 로터(16)가 회전됨에 따라 샤프트(17)가 구동되는 것이다.

(문헌 1) 특허출원 제 10 - 2013 - 0028591 호 (문헌 2) 특허 제 10 - 0601799 - 0000 호 (문헌 3) 특허 제 10 - 1754038 - 0000 호

없슴.

전기를 입력받아 회전력을 출력하는 모터의 경우 기술 발전으로 문헌 1,2,3에서와 같이 다양한 형태와 구성을 가지는 형태로 진화되고 발전되고 있는 실정이미만 이러한 경우에는 특정한 목적을 위하여 전용으로 개발되어 사용되는 것이어서 범용성이 떨어지는 단점이 있다.

상기와 같이 전통적인 종래 기술이 적용되는 모터는, 로터를 구성하는 샤프트에 금속판재질의 로터코어를 원통형태가 되도록 적층하고, 이 로터코어에는 로터코일을 권취하여 전류가 공급되면 회전자계를 형성하도록 하여야 하기 때문에 금속재질의 샤프트가 더하여져 로터전체의 부피가 커지고 무게가 과도하게 증가하게 되는 단점이 발생한다.

로터코어에 로터코일을 권취하는 것 또는 일반적인 보빈타입(평행권사 또는 평행권취)으로 이루어지지 않게 되므로 전용의 권취장치를 구비하거나 개발하여야 하므로 모터 전체의 생산비용이 과도하게 소요되는 문제로부터 자유롭지 못하게 된다.

특히, 모터하우징의 내벽면 전체에 걸쳐 스테이터를 부착하거나 고정하여야 하는 데, 이 또한 로터의 크기와 동일한 크기를 가지는 형태로 모터하우징 내부 전체에 부착된 상태에서 앤드캡 또는 마감캡으로 마감되는 구성이므로 결국에는 모터 전체의 무게가 증대하게 되므로 경량화 및 소형화에 취약하게 된다.

즉, 아주 컴팩트한 부품이나 장치에 적용하여 회전력을 제공하여야 하는 경우 또는 설치공간이 협소함에도 불구하고 고성능을 발휘하여야 하는 모터를 설치하여야 하는 경우에는 종래의 모터 구성으로는 전체의 부피가 커지고 무게가 무겁기 때문에 설치하는 것이 현실적으로 어렵게 된다.

산업과 기술의 발전으로 경량화 되면서 고속회전을 요구하는 추세에 비추어 적합하지 않은 것은 물론, 회전에 필요한 원심력을 극대화할 수 있도록 로터의 무게를 무한정 경량화하는 것 또한 현실성이 없기 때문에 종래의 모터 구조로부터 탈피하지 못하고 있는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 하우징(101) 내부 축중심 방향에 위치하여 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되도록하는 로터(110)와;

상기 로터(110)의 프론트 및 리어에 위치하여 로터(110)의 자력과 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성하여 로터(110)가 회전할 수 있도록 하우징(101)으로 유지되는 스테이터(130)로 구성하여;

로터코어를 원통형태로 배치하여 내부에 중공부를 두고, 로터코어의 양측에 영구자석을 배치하는 구성을 유지하여 중량을 가볍게할 수 있고, 로터코일을 평행권취가 가능하게 되므로 전용 권취장치 등이 필요없고, 모터를 구성하는 관련 부품의 수가 적고 조립이 간단하기 때문에 생산원가를 대폭적으로 절감할 수 있고, 설치하고자 하는 장소 또는 사용하고자 하는 부품이나 장치에 맞게 그 사이즈를 줄이고 키우기 용이하고, 동일한 규격의 일반적인 모터에 비하여 높은 출력을 얻을 수 있는 등의 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 로터의 구조와 스테이터의 구조를 개선하여 경량화와 소형화를 가능하게 하면서 부품간의 조립성을 우수하게 하여 제조원가를 대폭 절감하여 이용자들의 경제적인 부담을 줄일 수 있도록 하면서 대외적인 경쟁력을 높일 수 있는 효과를 가진다.

본 발명은 모터를 소형화 하면서도 자력증대를 통한 효율성을 높여 충분한 회전력을 발휘하여 모터의 성능을 높일 수 있도록 함으로서 모터의 품질과 내구성을 높일 수 있으면서 신규한 형태의 모터를 제공하여 이용자들의 선택의 폭을 넓힐 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 분해 상태의 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터의 로터와 영구자석을 발췌한 사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 결합상태 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 중요부를 발췌한 파절사시도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 A - A선 단면도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 B - B선 단면도.
도 7은 종래 기술이 적용된 일반적인 모터의 간략적인 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 분해 상태의 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터의 로터와 영구자석을 발췌한 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 결합상태 사시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 중요부를 발췌한 파절사시도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 A - A선 단면도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터를 도시한 B - B선 단면도로서 함께 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기술이 적용되는 영구자석을 이용한 모터(100)는, 하우징(101) 내부 축중심 방향에 위치하여 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되도록하는 로터(110)와, 상기 로터(110)의 프론트 및 리어에 위치하여 로터(110)의 자력과 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성하여 로터(110)가 회전할 수 있도록 하는 스테이터(130)로 크게 구성된다.

상기 로터(110)는, 도전성 금속판재로 정사각형 또는 직사각형상의 프론트플레이트(111)와 리어플레이트(112) 사이를 브리지(113)로 연결되는 개략 Ｉ형상(정확하게는 Ｉ자가 누워있는 형태)의 로터코어(114)를 구비한다.

상기 프론트 및 리어플레이트(111,112) 사이를 연결하는 브리지(113)에 형성되는 코일공간(115)에는 전류를 인가받아 자계를 형성하기 위한 로터코일(116)을 권취한다.

상기 로터코일(116)이 권취된 로터코어(114)를 다수개 원통형으로 배열하여 전,후측에 원판형태의 코어유지판(117)을 결합하는 데, 상기 코어유지판(117)의 가장자리에 돌출되는 유지핀(118)에 의하여 각각의 로터코어(114)가 서로 밀착되지 않고 소정의 간격을 유지할 수 있도록 한다.

상기 코어유지판(117)의 축 중심에는 샤프트(119)를 결합하여 구성하는 데, 상기 샤프트(119)는 중앙에 원통형상으로 구비되어 코어유지판(117)이 밀착되도록 하는 샤프트바디(120)와, 상기 샤프트바디(120)의 양측으로 샤프트바디(120)의 직경보다 작은 직경으로 돌출되는 프론트스템(121)과 리어스템(122)을 포함하도록 한다.

상기 로터코어(114)와 유지핀(118) 및 샤프트바디(120)의 고정은 산업계에 주지된 코킹, 용접, 브레이징결합 등 다양한 방식으로 실시할 수 있을 것이므로 본 발명에서는 어느 하나의 방식을 특정하지 않는다.

상기 코어유지판(117)과 프론트 및 리어스템(121,122)과의 결합 또한 주지된 키결합, 용접결합 등 다양하게 실시할 수 있음은 자명한 사실이며, 상기 코어유지판(117)에는 로터코일(116)과 샤프트(119)에 설치되는 브러쉬(도시하지 않음)와 리드와이어 등으로 연결하기 위한 결선용 홀이 형성됨은 당연할 것이다.

상기 로터코어(114)의 수를 본 발명에서는 24개를 원통형상으로 배열하는 것을 도시하고 있으나 이 역시 예시적인 것이므로 그 수를 제한하기 위한 것은 아니라 할 것이다.

상기 스테이터(130)는, 중앙에 프론트 및 리어스템(121,122)을 베어링(131)으로 유지할 수 있도록 베어링홈(132)을 형성한 원판형태의 스테이터바디(133)를 구비한다,

상기 스테이터바디(133)의 가장자리에는 로터(110) 방향으로 돌출되어 영구자석을 수용할 수 있도록 영구자석하우징(134)을 형성하고, 상기 영구자석하우징(134)에는 로터코어(114)의 수와 동일한 수의 영구자석(135)을 내장시켜 로터(110)에 발생시키는 회전자계와 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성할 수 있도록 한다.

상기 영구자석(135)은 로터(100)를 구성하는 로터코어(114)의 프론트 및 리어플레이트(111,112)를 수용할 수 있도록 프론트 및 리어플레이트(111,112)의 두께보다 넓은 폭을 유지한 수용홈(136)을 가지고, 상기 수용홈(136)의 양측에 상부림(137)과 하부림(138)을 두고 연결림(139)으로 연결하여 개략 ㄷ형상을 가지도록 하고, 로터코어(114)의 수와 동일한 수를 배열하여 고정하면서 N극과 S극을 교대로 배치되게 함은 당연할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 영구자석을 이용한 모터(100)의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

커넥터 및 브러쉬를 통하여 외부전원이 인가되면 로터(110)를 구성하는 로터코일(116)에 전류가 흐르게 되면서 로터(110)의 둘레에 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되고, 상기 자력과 스테이터(130) 사이에서 형성되는 인력(引力)과 척력(斥力)의 작용에 의하여 상기 로터(110)가 회전됨에 따라 로터(110)를 구성하고 있는 샤프트(119)가 구동할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서는 스테이터(130)가 하우징(101)에 유지되어 있고, 상기 스테이터(130)에는 로터(110)가 유지되어 있으므로 스테이터(130)를 기점으로 로터(110)가 회전하게 되므로, 회전하는 샤프트(119)의 동력을 이용할 수 있게 되는 것이다.

특히, 스테이터(130)를 구성하는 영구자석하우징(134)의 외면에 하우징(101)과 직접적인 연결이 이루어지고, 원판형태의 스테이터바디(133) 중심 위치에는 로터(110)를 구성하는 샤프트(119)를 유지할 수 있도록 베어링(131)을 개재한 베어링홈(132)이 형성되어 있으므로 샤프트(119) 및 로터(110)가 회전하는 데 지장을 초래하지 않게 된다.

또한, 영구자석하우징(134)에 결합된 영구자석(135)의 수용홈(136)에 로터(110)를 구성하는 로터코어(114)의 프론트 및 리어플레이트(111,112)가 삽입되어 연접되지 않고 이격된 상태를 유지하게 되므로 브리지(113)에 권취된 로터코일(116)로 전류가 인가되어 로터코어(114)에 회전자계가 발생하면 프론트 및 리어플레이트(111,112)를 수용하고 있는 영구자석(135)의 자력과 함께 인력(引力)과 척력(斥力)의 작용하여 하우징(101)에 고정되어 있는 스테이터(130)를 기점으로 로터(110)가 회전하는 것이 가능하게 되는 것이다.

상기와 같이 모터(100)가 회전력을 발휘하는 것은 주지된 기술내용이므로 구체적인 설명은 생략하고, 본 발명의 구성으로 이루어진 모터(100)의 장점에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 로터코일(116)로 전류가 인가되면 로터코어(114)에 회전자계가 형성되는 데, 이 과정에서 로터코일(114)이 권취된 브리지(113) 부위와, 상기 브리지(113)와 연결되는 프론트 및 리어플레이트(111,112)의 내측부위를 제외한 프론트 및 리어플레이트(111,112) 부위의 자력을 사용할 수 있게 되므로 결국에는 로터코어(114)에 형성되는 회전자계의 약 70％정도를 사용할 수 있게 된다.

또한, 영구자석(135)의 경우에는 프론트 및 리어플레이트(111,112)를 수용하는 형태의 구성을 가지게 되므로 프론트 및 리어플레이트(111,112)의 회전자계와 함께 자력을 증대시키게 되므로 결국에는 종래의 일반적인 모터에 비하여 효율성이 높은 고출력을 발생시킬 수 있게 되는 것이다.

부수적으로 로터(110)를 개략 Ｉ형상의 로터코어(114)를 원통형태로 배치하여 내부에 중공부를 두고, 로터코어(114)의 양측에 영구자석(135)을 배치하는 구성을 유지하게 되므로 종래의 모터에 비하여 중량을 가볍게할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 로터코어에 로터코일을 권취할 때에도 일반적인 평행권취가 가능하게 되므로 보빈형태로의 권취를 통하여 전용 권취장치 등이 필요없게 되고, 모터를 구성하는 관련 부품의 수가 적고 조립이 간단하기 때문에 생산원가를 대폭적으로 절감할 수 있게 된다.

설치하고자 하는 장소 또는 사용하고자 하는 부품이나 장치에 맞게 그 사이즈를 줄이고 키우기 용이하고, 동일한 규격의 일반적인 모터에 비하여 경량화가 가능하면서 출력은 증대시킬 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 영구자석을 이용한 모터
101; 하우징
110; 로터
114; 로터코어
116; 로터코일
117; 코어유지판
118; 유지핀
119; 샤프트
130; 스테이터
133; 스테이터바디
134; 영구자석하우징
135; 영구자석

Claims

하우징(101) 내부 축중심 방향에 위치하여 회전자계가 형성되면서 자력이 형성되도록하는 로터(110)와;
상기 로터(110)의 프론트 및 리어에 위치하여 로터(110)의 자력과 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성하여 로터(110)가 회전할 수 있도록 하우징(101)으로 유지되는 스테이터(130)로 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
제 1 항에 있어서;
상기 로터(110)는, 금속판재로 정사각형 또는 직사각형상의 프론트플레이트(111)와 리어플레이트(112) 사이를 브리지(113)로 연결되게 구비하는 로터코어(114)와;
상기 프론트 및 리어플레이트(111,112) 사이를 연결하는 브리지(113)에 형성되는 코일공간(115)에 전류를 인가받아 자계를 형성하도록 권취하는 로터코일(116)과;
상기 로터코일(116)이 권취된 로터코어(114)를 원통형으로 배열하여 전,후측에 결합하는 원판형태의 코어유지판(117)과;
상기 코어유지판(117)의 가장자리에 돌출되어 각각의 로터코어(114)를 이격시켜 유지하는 유지핀(118)과;
상기 코어유지판(117)의 축 중심에 결합하는 샤프트(119)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
제 1 항에 있어서;
상기 스테이터(130)는, 중앙에 프론트 및 리어스템(121,122)을 베어링(131)으로 유지할 수 있도록 베어링홈(132)을 형성한 원판형태의 스테이터바디(133)와;
상기 스테이터바디(133)의 가장자리에 로터(110) 방향으로 돌출되게 형성하는 영구자석하우징(134)과;
상기 영구자석하우징(134)에 로터코어(114)의 수와 동일한 수로 내장시켜 로터(110)에 발생시키는 회전자계와 인력(引力)과 척력(斥力)을 형성하게하는 영구자석(135)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서;
상기 샤프트(119)는, 중앙에 원통형상으로 구비되어 코어유지판(117)이 밀착되는 샤프트바디(120)와, 상기 샤프트바디(120)의 양측으로 샤프트바디(120)의 직경보다 작은 직경으로 돌출되는 프론트스템(121) 및 리어스템(122)을 포함하고;
상기 영구자석(135)은, 로터(100)를 구성하는 로터코어(114)의 프론트 및 리어플레이트(111,112)를 수용할 수 있도록 프론트 및 리어플레이트(111,112)의 두께보다 넓은 폭을 유지한 수용홈(136)과, 상기 수용홈(136)의 양측에 형성하는 상부림(137) 및 하부림(138)과, 상기 상,하부림(137,138)을 연결하는 연결림(139)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 모터.