KR20220047873A - 전기 자기 모터 - Google Patents

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KR20220047873A
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Abstract

전기 자기 모터는 모터; 모터에 연결되는 회전 샤프트; 회전 디스크 및 복수의 자기적 부재들을 포함하는 회전 디바이스 - 회전 디스크는 회전 샤프트를 통해 모터에 운동학적으로 연결되고, 복수의 자기적 부재들은 회전 디스크의 외부 주연부에서 환형으로 배열되고, 각각의 자기적 부재는 그 자기적 모멘트 방향이 회전 디스크의 방사상 방향으로부터 자기적으로 발산하는 방식으로 배열됨 -; 및 복수의 상응하는 자기적 부재들을 포함하는 고정된 링 - 복수의 상응하는 자기적 부재들은 자기적 반발 반응이 상응하는 자기적 부재들과 자기적 부재들 사이에서 생성되는 방식으로 고정된 링 상에서 환형으로 배열됨 - 을 포함한다.

Description

전기 자기 모터
본 발명은 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는, 자성(magnetism)을 사용하는 전기 자기 모터(electric magnetic motor)에 관한 것이다.
모터는 전기적 에너지를 출력 샤프트(output shaft)에서의 운동 에너지로 변환하는 디바이스이다. 출력 샤프트와 다른 객체들 사이에서 야기된 마찰로 인해, 일부 운동 에너지가 손실된다. 출력 샤프트에서의 운동 에너지 손실이 감소될 수 있을 경우에, 모터의 운동 에너지 성능은 개선될 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 요구된 동작 전력을 절약하기 위하여 출력 샤프트에서의 운동 에너지 손실을 대폭 감소시키는 전기 자기 모터를 제공하기 위한 것이다.
종래 기술에서의 기술적 문제들을 극복하기 위하여, 본 발명은 전기 자기 모터를 제공하고, 전기 자기 모터는: 모터; 모터에 횡방향으로 연결되는 회전 샤프트; 회전 디스크 및 복수의 자기적 부재들을 포함하는 회전 디바이스 - 회전 디스크는 회전 디스크 및 회전 샤프트가 동축인 방식으로 회전 샤프트를 통해 횡방향으로 이어지고 회전 샤프트와 연결되고, 회전 디스크는 모터가 회전 디바이스를 구동하기 위하여 회전 샤프트를 회전시키기 위한 전기를 수신함으로써 급전되도록, 회전 샤프트를 통해 모터에 운동학적으로 연결되고, 복수의 자기적 부재들은 회전 디스크의 외부 주연부(periphery)에서 환형으로 배열되고, 각각의 자기적 부재는 각각의 자기적 부재의 자기적 모멘트 방향(magnetic moment direction)이 회전 디스크의 방사상 방향으로부터 자기적 모멘트 발산 각도로 자기적으로 발산하는 방식으로 배열됨 -; 및 고정된 링 - 고정된 링은 하나의 회전 디스크에 이웃하고 상기 하나의 회전 디스크의 외부 주연부에서 배열되고, 고정된 링은 복수의 상응하는 자기적 부재들을 포함하고, 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 고정된 링들의 상응하는 자기적 부재들은 인터리브(interleave) 배열되고, 복수의 상응하는 자기적 부재들은, 반발 자기력이 상응하는 자기적 부재들과 자기적 부재들 사이에서 생성되도록, 하나의 상응하는 자기적 부재 및 하나의 자기적 부재가 서로에 근접할 때, 상응하는 자기적 부재들과 자기적 부재들 사이에서 자기적 반발 반응(magnetic repulsion reaction)을 생성하기 위하여 각각의 상응하는 자기적 부재가 회전 디스크를 향해 향하는 방식으로 각각의 고정된 링의 내부 주변 표면 상에서 환형으로 배열됨 - 을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에서는, 하나 초과의 회전 디스크들이 있고, 각각의 고정된 링은 하나의 회전 디스크에 이웃하고, 상기 하나의 회전 디스크의 외부 주연부에서 배열된다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 회전 디스크들의 자기적 부재들은 인터리브 배열된다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 동일한 횡방향 라인에서의 고정된 링들의 상응하는 자기적 부재들은 인터리브 배열된다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 자기적 모멘트 발산 각도는 45 도이다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 하나의 상응하는 자기적 부재 및 하나의 자기적 부재가 서로에 근접할 때, 상기 하나의 상응하는 자기적 부재의 남극(south pole) 및 상기 하나의 자기적 부재의 남극은 서로에 대한 반발 자기력들을 생성한다.
본 발명에 의해 채택된 기술적 수단으로, 각각의 회전 디스크에는 자기적 부재들이 제공되고, 각각의 고정된 링에는 상응하는 자기적 부재들이 제공된다. 반발 자기력이 각각의 자기적 부재와 적어도 하나의 상응하는 자기적 부재 사이에서 생성되고, 따라서, 회전 샤프트는 반발 자기력에 의해 지지된다. 추가적으로, 자기적 부재들 및 상응하는 자기적 부재들은 각각 인터리브 배열되고, 회전 성능이 개선된다. 기계적 베어링과 달리, 본 출원은 마찰이 발생하지 않기 때문에, 전기 자기 모터가 낮은 운동 에너지 손실 특성을 가지고 요구된 동작 전력을 감소시킨다는 장점들을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자기 모터를 예시하는 개략도이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자기 모터에서의 회전 디바이스 및 상응하는 고정된 링의 내부를 예시하는 개략적인 정면도이고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자기 모터에서의 이웃하는 회전 디바이스들 및 이웃하는 고정된 링들을 예시하는 개략적인 정면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 도 1 내지 도 3을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 설명은 청구항들의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라, 오직 본 발명의 실시예들을 기술하기 위하여 이용된다.
도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기 자기 모터(100)는: 모터(1); 모터(1)에 연결되는 회전 샤프트(2); 회전 디스크(31) 및 복수의 자기적 부재들(32)을 포함하는 회전 디바이스(3) - 회전 디스크(31)는 회전 디스크(31) 및 회전 샤프트(2)가 동축인 방식으로 회전 샤프트(2)와 연결되고, 회전 디스크(31)는 모터(1)가 회전 디바이스(3)를 구동하기 위하여 회전 샤프트(2)를 회전시키기 위한 전기를 수신함으로써 급전되도록, 회전 샤프트(2)를 통해 모터(1)에 운동학적으로 연결되고, 복수의 자기적 부재들(32)은 회전 디스크(31)의 외부 주연부에서 환형으로 배열되고, 각각의 자기적 부재(32)는 각각의 자기적 부재(32)의 자기적 모멘트 방향이 회전 디스크(31)의 방사상 방향으로부터 자기적 모멘트 발산 각도(θ1)로 자기적으로 발산하는 방식으로 배열됨 -; 및 고정된 링(4) - 고정된 링(4)은 회전 디스크(31)에 이웃하고 상기 회전 디스크(31)의 외부 주연부에서 배열되고, 고정된 링(4)은 복수의 상응하는 자기적 부재들(41)을 포함하고, 복수의 상응하는 자기적 부재들(41)은, 상응하는 자기적 부재들(41)과 자기적 부재들(32) 사이에서 반발 자기력을 생성하기 위하여 각각의 상응하는 자기적 부재(41)가 회전 디스크(31)를 향해 향하는 방식으로 고정된 링(4)의 내부 주변 표면 상에서 환형으로 배열됨 - 을 포함한다.
본 실시예에서, 회전 샤프트(2)에는 샤프트 결합 부재(21)가 제공된다. 샤프트 결합 부재(21)는 벨트 풀리(belt pulley)이고, 벨트에 의해 그것과 비-동축인 또 다른 샤프트와 연결된다. 다른 실시예에서, 샤프트 결합 부재(21)는 또한, 기어(gear) 또는 스프로킷(sprocket)일 수 있고, 이 둘 모두는 또 다른 샤프트를 회전시키기 위한 변속기(transmission)로서 역할을 한다. 대안적으로, 회전 샤프트(2)에는 샤프트 결합 부재(21)가 제공되지 않고, 회전 샤프트(2)는 부하에 직접적으로 연결되는 회전 샤프트로서 역할을 한다. 예를 들어, 회전 샤프트(2)는 팬 블레이드(fan blade)에 직접적으로 연결될 수 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 상응하는 자기적 부재들(41)을 수용하기 위하여, 회전 디바이스들(3)의 회전 디스크들(31)의 외부 주연부에는 회전 디스크들(31)의 중심에 대하여 동일한 협각(included angle)들로 이격된 슬롯들이 제공된다. 본 실시예에서, 상응하는 자기적 부재들(41) 사이의 협각들은 자기적 부재들(32) 사이의 협각의 2 배이다. 다시 말해서, 자기적 부재들(32)의 수는 상응하는 자기적 부재들(41)의 수의 2 배이다. 각각의 회전 디스크(31)에는 4 개의 상응하는 자기적 부재들(41) 및 8 개의 자기적 부재들(32)이 제공된다. 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)의 수들은 이것으로 제한되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다. 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)은 영구 자석들이다. 본 실시예에서, 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)은 원통형이다. 하나의 자기적 부재(32)의 자석 모멘트 방향(magnet moment direction)은 상기 하나의 자기적 부재(32)의 종방향에 대해 평행하다. 그리고, 하나의 상응하는 자기적 부재(41)의 자석 모멘트 방향은 상기 하나의 상응하는 자기적 부재(41)의 종방향에 대해 평행하다. 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)의 자석 모멘트 방향들은 회전 디스크들(31)의 방사상 평면과 정렬되고, 회전 디스크의 방사상 방향으로부터 자기적 모멘트 발산 각도(θ1)로 균일하게 시계방향으로 또는 균일하게 반시계방향으로 발산한다. 이 실시예에서, 모터(1)로부터 회전 디바이스들(3)로의 방향으로 관측하면, 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)의 자석 모멘트 방향들은 회전 디스크의 방사상 방향으로부터 반시계방향으로 발산한다. 자기적 모멘트 발산 각도(θ1)는 45 도이다. 자기적 모멘트 발산 각도(θ1)는 비-제로(non-zero) 및 비-직각-각도일 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)은 버튼-형상 또는 이와 다를 수 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 외부로 향하는 자기적 부재들(32)의 측부들은 남극들이다. 내부로 향하는 상응하는 자기적 부재들(41)의 측부들은 남극들이다. 다시 말해서, 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)의 더 근접한 측부들의 극성은 동일하다. 반발 자기력은 각각의 자기적 부재(32)와 적어도 하나의 상응하는 자기적 부재(41) 사이에서 생성된다. 본 발명의 전기 자기 모터(100)는 반발 자기력에 의해 자기적 부재들(32) 및 상응하는 자기적 부재들(41)의 무접촉 방식으로 회전 샤프트(2)를 지지한다. 기계적 베어링과 달리, 본 출원은 마찰이 발생하지 않기 때문에, 전기 자기 모터(100)가 낮은 운동 에너지 손실 특성을 가지고 요구된 동작 전력을 감소시킨다는 장점들을 갖는다. 다른 실시예에서, 하나의 자기적 부재들(32) 및 하나의 상응하는 자기적 부재들(41)이 서로에 근접할 때, 상기 하나의 자기적 부재들(32)의 북극(north pole) 및 상기 하나의 상응하는 자기적 부재들(41)의 북극은 서로에 대한 반발 자기력을 생성한다.
이 실시예에서는, 서로로부터 떨어져서 이격되는 3 개의 회전 디스크들(31)이 있다. 또한, 3 개의 회전 디스크들(31)의 외부 주연부에서 상응하게 배치되는 3 개의 고정된 링들(4)이 있다. 회전 디스크(31)의 자기적 부재들(32) 및 고정된 링(4)의 상응하는 자기적 부재들(41)이 더 많을수록, 자기적 반발 반응의 효과가 더 크다. 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 회전 디스크들(31)의 자기적 부재들(32)은 인터리브 배열된다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 실선 라인으로 도시된 자기적 부재들(32) 및 파선 라인으로 도시된 자기적 부재들(32)은 이웃하는 회전 디스크들(31) 상에서 각각 배치된다. 동일한 횡방향 라인에서 적층되도록 배열된 이웃하는 회전 디스크들(31)의 자기적 부재들(32)과 비교하면, 이 실시예의 자기적 부재들(32)은 회전 디스크들(31) 사이의 자기적 부재들(32) 사이의 거리가 더 큰 것을 가능하게 하고, 따라서, 자기장 간섭이 더 낮다.
유사하게, 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 고정된 링들(4)의 상응하는 자기적 부재들(41)은 인터리브 배열된다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 실선 라인으로 도시된 상응하는 자기적 부재들(41) 및 파선 라인으로 도시된 상응하는 자기적 부재들(41)은 이웃하는 고정된 링들(4) 상에서 각각 배치된다. 동일한 횡방향 라인에서 적층되도록 배열된 이웃하는 고정된 링(4)의 상응하는 자기적 부재들(41)과 비교하면, 이 실시예의 상응하는 자기적 부재들(41)은 고정된 링들(4) 사이의 상응하는 자기적 부재들(41) 사이의 거리가 더 큰 것을 가능하게 하고, 따라서, 자기장 간섭이 더 낮다.
위의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예들의 논의로서 오직 고려되어야 한다. 그러나, 본 기술분야에서의 통상의 기술자는 본 발명으로부터 이탈하지 않으면서 다양한 수정들을 행할 수 있다. 그 수정들은 본 발명의 범위 내에 여전히 속한다.

Claims (3)

  1. 전기 자기 모터로서,
    모터;
    상기 모터에 횡방향으로 연결되는 회전 샤프트;
    복수의 회전 디스크들 및 복수의 자기적 부재들을 포함하는 회전 디바이스 - 상기 복수의 회전 디스크들은 각각의 회전 디스크 및 상기 회전 샤프트가 동축인 방식으로 상기 회전 샤프트를 통해 횡방향으로 이어지고 상기 회전 샤프트와 연결되고, 상기 복수의 회전 디스크들은 상기 모터가 상기 회전 디바이스를 구동하기 위하여 상기 회전 샤프트를 회전시키기 위한 전기를 수신함으로써 급전되도록, 상기 회전 샤프트를 통해 상기 모터에 운동학적으로 연결되고, 상기 복수의 자기적 부재들은 각각의 회전 디스크의 외부 주연부에서 환형으로 배열되고, 각각의 자기적 부재는 각각의 자기적 부재의 자기적 모멘트 방향이 각각의 회전 디스크의 방사상 방향으로부터 자기적 모멘트 발산 각도로 자기적으로 발산하는 방식으로 배열되고, 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 회전 디스크들의 상기 자기적 부재들은 인터리브 배열됨 -; 및
    복수의 고정된 링들 - 상기 고정된 링들의 각각은 하나의 회전 디스크에 이웃하고 상기 하나의 회전 디스크의 외부 주연부에서 배열되고, 각각의 고정된 링은 복수의 상응하는 자기적 부재들을 포함하고, 동일한 횡방향 라인에서의 이웃하는 고정된 링들의 상기 상응하는 자기적 부재들은 인터리브 배열되고, 상기 복수의 상응하는 자기적 부재들은, 반발 자기력이 상기 상응하는 자기적 부재들과 상기 자기적 부재들 사이에서 생성되도록, 하나의 상응하는 자기적 부재 및 하나의 자기적 부재가 서로에 근접할 때, 상기 상응하는 자기적 부재들과 상기 자기적 부재 사이에서 자기적 반발 반응(magnetic repulsion reaction)을 생성하기 위하여 각각의 상응하는 자기적 부재가 상기 회전 디스크를 향해 향하는 방식으로 각각의 고정된 링의 내부 주변 표면 상에서 환형으로 배열됨 - 을 포함하는, 전기 자기 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기적 모멘트 발산 각도는 45 도인, 전기 자기 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    하나의 상응하는 자기적 부재 및 하나의 자기적 부재가 서로에 근접할 때, 상기 하나의 상응하는 자기적 부재의 남극(south pole) 및 상기 하나의 자기적 부재의 남극은 서로에 대한 반발 자기력들을 생성하는, 전기 자기 모터.
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