KR20200081747A - Axial type의 자기부상 회전체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Axial type의 자기부상 회전체를 개시한다.

Description

Axial type의 자기부상 회전체{A magnetic levitation rotating body of axial type}

본 발명은 Axial type의 자기부상 회전체에 관한 것으로서, 부상용 자석과 회전용 자석이 일체형으로 형성된 Axial type의 자기부상 회전체에 관한 것이다.

축방향 모터는 자기장을 형성하는 고정자 및 고정자에 대하여 회전 가능하게 이루어지는 회전자를 포함한다. 고정자는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 동시에 축방향으로 일정 높이로 돌출되는 다수의 코어를 포함하며, 코어는 고정자 바디에 형성된 홈에 축 방향으로 결합된다. 회전자는 원주방향을 따라 일정간격으로 배열된 영구 자석을 포함하며, 고정자와 일정한 공극(gap)을 형성하면서 회전하도록 이루어진다. 축방향 모터는 권선에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 코어와 회전자의 영구자석 사이에 반발력 또는 흡인력을 생성하여 회전 토크를 발생시키게 된다.

그러나 종래의 축방향 모터는 회전축과 베어링으로 인해 기계손실이 발생하고 소음이 심한 문제점이 있다.

KR 등록특허 10-1721486

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 기계적 손실을 줄이고 출력 특성을 개선할 수 있는 자기부상 회전체를 포함하는 축방향 모터를 제안하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, Axial type의 자기부상 회전체이 제공된다.

본 발명에 따르면, 자기적 부상력을 이용하여 회전자를 회전시키기 때문에 베어링을 생략할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 자기적 부상력을 이용하여 회전자와 고정자의 에어갭을 조절할 수 있어 출력 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 반발력을 이용한 자기부상 회전체를 보여주고 있다.
도 2는 흡인력을 이용한 자기부상 회전체를 보여준다.
도 3은 영구자석 배열을 나타낸 것이다.
도 4는 반발력 및 흡인력 원리와 부상용 코일의 배열 형상을 나타낸 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

기존 axial 모터의 고정자와 회전자 사이 공극을 유지하면서 회전자를 지지하는 베어링 대신 회전자와 고정자의 자기적 부상력을 이용하여 베어링 구조를 생략할 수 있다.

두 고정자 사이에 위치한 회전자는 한 면에 부상용 자석과 다른 면에 회전용 자석이 부착된다.

부상용 코일이 밑에 놓인 고정자에 결합될 때 회전자의 부상용 자석과 고정자의 부상용 코일은 서로 마주보는 자속을 만들어 자기적 반발력으로 회전자를 띄우고 위의 고정자와 회전자 사이 공극이 유지된다. 부상용 코일이 위쪽 고정자에 결합될 경우 부상용 자석과 부상용 코일은 반대 방향의 자속을 통해 자기적 흡인력으로 회전자를 지지한다.

회전용 코일을 포함하는 고정자에서 회전자계가 발생하고 회전자의 회전용 자석과 자기배열 토크가 발생하여 회전자가 회전하게 된다. 자기부상회전체를 사용하여 고정자의 베어링에서 나타났던 기계적 손실을 줄일 수 있다.

도 1은 반발력을 이용한 자기부상 회전체를 보여주고 있다. 고정자는 부상용 코일, 회전용 코일을 포함하는 case 구조를 갖고 회전을 하지 않는 부분이다. 회전자는 회전용 자석, 부상용 자석, 회전판을 포함하여 회전 및 자기부상을 하는 부분이다.

반발력을 이용하는 특성으로 부상용 코일에 전류가 0A일 경우 도 1(b)의 왼쪽 도면에서처럼 회전자 (하늘색 부분)는 부상용 코일쪽으로 내려와 있으며, 부상용 코일에 전류 인가 시 도 1(b)의 오른쪽 도면처럼 회전자는 위쪽으로 부상하게 된다. 회전용 코일에 전류를 인가하여 회전자계를 만들면 회전자는 자기부상 상태에서 회전을 하게 된다.

도 2는 흡인력을 이용한 자기부상 회전체를 보여준다. 고정자는 회전용 코일, 부상용 코일을 포함하는 case를 갖는 구조이며 회전을 하지 않는다. 회전자는 회전용 자석, 부사용 자석, 회전자, 회전판을 포함하여 자기부상 및 회전을 하는 구조이다. 도 2(b)의 왼쪽 도면은 전류가 0A일 때의 상태로 회전자가 회전용 코일 부분으로 내려와 있는 상태를 보여준다. 부상용 코일에 전류 인가 시 도 2(b)의 오른쪽 도면처럼 부상용 코일과 부상용 자석의 흡인력으로 인해 자기부상 되는 상태를 보여준다. 이 때 회전용 코일에 전류를 인가하여 회전자계를 만들면 회전자는 회전을 하게 된다.

반발력 구조 (도 1)과 흡인력 구조 (도 2)의 차이는 부상 시 반발력 또는 흡인력을 이용하는 구조로 회전용 코일과 부상용 코일의 위치가 반대이다.

반발력 구조 (도 1)과 흡인력 구조 (도 2)의 공통 내용으로 아래와 같다.

a. 회전용 자석과 부상용 영구자석은 링 타입 구조이며 하나의 면에 공존하는 구조이다. 회전용 자석과 부상용 자석사이에는 각 자석간의 상호 자속 영향을 최소화하기 위한 회전자가 존재한다.

b. 회전용 코일은 단상, 3상, 4상 등으로 제어가 가능하게 설계 가능 함

c. 회전용 및 부상용 코일은 각각 코어 타입 또는 코어리스 타입으로 제작 가능

d. 코어타입의 경우 재질은 자성체 및 비자성체 모두 사용 가능

e. 고정자/회전자 재질은 자성체 (규소강판, 철 등) 및 비자성체 (스테인레스 스틸, 플라스틱, 에폭시 등) 사용 가능

f. 자석 재질은 NdFeB, SmCo, Ferrite 등 모든 영구자석 사용 가능

g. 회전용 및 부상용 코일은 구리 및 알루미늄 등 도체 사용 가능

h. 자석 배열은 도 3과 같이 N, S, N, S 또는 할바크 배열 (45도, 90도) 적용 가능

i. 부상용 코일은 도 1과 도 2 처럼 여러개로 나눌 수도 있으며 도 4와 같이 최소 하나의 코일로도 사용 가능

j. 부상용 영구자석은 그림 1과 그림 2처럼 여러개의 자석으로 한 극을 구성하도록 설계 및 제작 가능하며 또한 그림 4처럼 하나의 링타입 자석으로 설계 및 제작이 가능하다

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. Axial type의 자기부상 회전체.
   
   

Images