KR20220080503A - 마그네틱 기어 - Google Patents

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KR20220080503A
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pole piece
rail
pole
magnetic gear
stator
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KR1020200169680A
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전현우
정우석
홍현석
이희광
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

회전축 방향으로 연장된 복수의 치를 갖는 고정자 코어와, 상기 복수의 치에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자; 상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 회전축에 고정된 회전자 코어와, 상기 회전자 코어의 외면에 부착된 복수의 영구자석을 포함하는 회전자; 및 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 상에 배치되는 복수의 제1 폴피스와, 상기 제1 폴피스의 사이 마다 배치되는 제2 폴피스를 포함하는 폴피스부를 포함하며, 상기 제1 폴피스 또는 상기 제2 폴피스는 상기 원주의 방향을 따라 이동하여 그 사이의 간격이 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어가 개시된다.

Description

마그네틱 기어{MAGNETIC GEAR}
본 발명은 마그네틱 기어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감속비를 용이하게 변경할 수 있는 폴피스 구조를 갖는 마그네틱 기어에 관한 것이다.
일반적으로 마그네틱 기어(Magnetic Gear)는 자기력을 이용하여 비접촉식으로 동력을 전달하는 비접촉 기어 장치로써, 물리적인 접촉에 의해 동력을 전달하는 기어에 비해 노이즈 및 진동이 적고, 윤활유 주입이나 보수 점검이 불필요하며, 기계적인 마찰이 없어 안정성과 내구성이 높은 장점을 갖는다.
또한, 마그네틱 기어는 에너지 손실을 경감할 수 있으므로 고효율 구동이 가능하고, 신뢰도 및 정확한 피크 토크의 전달이 가능한 특징을 갖는다.
이에 따라, 최근에는 풍력 터빈, 전기 자동차, 트랜스 미션 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 마그네틱 기어를 적용하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
통상 마그네틱 기어는 내측 회전자, 외측 회전자 및 두 회전자 사이에 회전자와 이격되어 배치되는 복수의 폴피스를 포함할 수 있다.
내측 회전자와 외측 회전자는 회전축을 중심으로 방사상으로 부착되는 영구 자석을 포함할 수 있으며, 복수의 폴피스는 회전축에 대해 방사상으로 등 간격 이격되어 배치될 수 있다. 내측 회전자와 외측 회전자는 서로 반대 방향으로 회전하게 되고, 어떤 회전자가 입력 축이 되는지에 따라 감속기 또는 가속기로 이용될 수 있다.
마그네틱 기어는 기어비를 변경하기 위해 내측 회전자 및/또는 외측 회전자의 극수를 변경시키고 폴피스의 개수를 변경시켜야 한다. 그러나, 종래의 마그네틱 기어는 회전자의 극수 및 폴피스의 개수를 변경하기 위해서는 영구자석을 탈부착하고 폴피스를 추가/감소시키기 위해 마그네틱 기어 전체를 분해 조립하는 과정이 필요하였다. 결과적으로 종래의 마그네틱 기어의 경우 분해 조립과 같은 복잡한 과정 없이 기어비 변경을 달성하는 것은 실질적으로 불가능하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
US 8593026 B2
이에 본 발명은, 친환경 차량에 적용되는 여러 기능의 전력 변환 장치를 하나의 구조로 통합한 통합형 전력 변환 장치에서 각 기능을 수행하기 위한 복수의 제어 보드에 연결되는 커넥터에 대한 인터락 기능 일부를 제거할 수 있는 차량용 전력 변환 장치의 커넥터 구조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
회전축 방향으로 연장된 복수의 치를 갖는 고정자 코어와, 상기 복수의 치에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자;
상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 회전축에 고정된 회전자 코어와, 상기 회전자 코어의 외면에 부착된 복수의 영구자석을 포함하는 회전자; 및
상기 고정자와 상기 회전자 사이에 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 상에 배치되는 복수의 제1 폴피스와, 상기 제1 폴피스의 사이 마다 배치되는 제2 폴피스를 포함하는 폴피스부를 포함하며,
상기 제1 폴피스 또는 상기 제2 폴피스는 상기 원주의 방향을 따라 이동하여 그 사이의 간격이 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 상기 고정자의 쌍극수가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 코일은 집중권이며, 상기 코일의 단부는 상기 치의 단부보다 상기 회전축 방향으로 가까이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스는 상호 접촉하거나 상호 동일한 간격으로 이격되게 배치됨으로써 폴피스의 극수가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 폴피스와 제2 폴피스는 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 방향으로 중첩되는 영역을 갖도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴피스부는, 상기 회전축을 중심으로 하는 원 형상을 가지며 복수의 제1 폴피스가 일정 간격으로 고정 배치된 제1 폴피스 레일 및 상기 제1 폴피스 레일과 동심원 형상을 가지며 상기 제2 폴피스가 일정 간격으로 고정 배치된 제2 폴피스 레일을 포함하며, 상기 제1 폴피스 레일 또는 상기 제2 폴피스 레일을 회전시켜 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 사이의 간격을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 폴피스는 상기 제2 폴피스 레일 방향으로 연장된 연장부를 갖고 상기 제2 폴피스는 상기 제1 폴피스 방향으로 연장된 연장부를 가져, 상기 복수의 제1 폴피스와 상기 복수의 제2 폴피스는 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 방향으로 중첩되는 영역을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴피스부는, 상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일은 상호 대면하는 위치에 복수의 홈부를 가지며, 상기 홈부에 삽입되는 치를 갖는 레일 이동 기어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴피스부는, 상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일에 각각 회동 가능하게 연결되고 중심축을 기준으로 양방향 회전하여 상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일을 상호 반대방향으로 회전 시키는 동작 클립을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴피스부는, 상기 샤프트에 압입되어 자유 회전하는 베어링과, 상기 제1 폴피스 레일 및 상기 제2 폴피스 레일을 상기 베어링에 고정하는 레일가드를 더 포함할 수 있다.
상기 마그네틱 기어에 따르면, 단일한 구조에서 둘 이상의 감속비를 구현할 수 있으므로 별도의 감속기를 설치함에 따른 전체 시스템의 중량 및 부피 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 기어에 따르면, 감속 범위를 증가시킬 수 있으므로 마그네틱 기어드 모터로 적용하는 경우 출력 범위를 증가시키고 고효율 운전범위를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 기어에 따르면, 감속비의 반복적 전환이 가능하므로 마그네틱 기어드 모터의 운전 프로파일에 따라 최적 감속비를 반복적으로 선택할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 제1 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 제2 상태를 도시한 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어에 구비된 폴피스부를 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 마그네틱 기어에 구비된 폴피스부의 일례를 더욱 상세하게 도시한 부분 사시도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 마그네틱 기어를 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 설명 및 청구범위에서, "마그네틱 기어"라는 용어는 단순한 기어의 용도로 사용되는 것 뿐만 아니라 감가속비를 활용하여 회전력을 출력하는 마그네틱 기어드 모터(Magnetic Geared Motor)까지 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 제1 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 제2 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어의 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어는, 회전축(16) 방향으로 연장된 복수의 치(111)를 갖는 고정자 코어(11)와 상기 복수의 치(111)에 각각 권선된 복수의 코일(12)을 갖는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 배치되며 회전축(16)에 고정된 회전자 코어(13)와 상기 회전자 코어(13)의 외면에 부착된 복수의 영구자석(14a, 14b)을 포함하는 회전자와, 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 상기 회전축(16)을 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 제1 폴피스(15a)와 상기 회전축(16)을 중심으로 방사상으로 배치되되 상기 제1 폴피스(15a)가 배치된 위치와 동일한 원주 상에서 중첩되는 영역을 갖도록 상기 제1 폴피스(15a)의 사이 마다 배치되는 제2 폴피스(15b)를 포함하는 폴피스부를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태는 제1 폴피스(15a) 및/또는 제2 폴피스(15b)가 회전축(16)을 중심으로 한 원주를 따라 이동할 수 있으며, 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b)가 상호 접촉하거나 동일한 간격으로 이격되게 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는, 고정자에 구비된 코일(12)에 흐르는 전류의 방향을 조정하여 고정자의 쌍극수를 결정할 수 있다.
본 발명은 단일 마그네틱 기어에서 적어도 둘 이상의 감속비를 실현하는 구조에 관한 것으로, 다양한 고정자/회전자의 쌍극수 및 폴피스 개수의 조합이 가능할 수 있으나, 도 1 및 도 2에는 12극 고정자, 4극 회전자 및 8극 폴피스의 조합과 4극 고정자, 4극 회전자 및 4극 폴피스의 조합이 상호 선택적으로 적용되어 기어비를 변경하는 예를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 예가 순수한 마그네틱 기어로 사용되는 경우, 고정자 측의 코일(12)에 슬립링 등으로 직류 전류를 인가하여 여자(magnetize)하면서 기계적 입력(토크 입력)을 인가하게 되며, 마그네틱 기어드 모터로 사용되는 경우에는 고정자 측의 코일(12)에 교류 전류를 인가하여 회전 자계를 발생시킬 수 있다. 즉, 외측에 배치되는 고정자가 물리적으로 회전하는지 또는 물리적으로 회전하지 않고 회전 자계를 발생시키는 지의 여부에 따라 순수 마그네틱 기어 또는 마그네틱 기어드 모터인지가 결정되나, 실질적인 구조는 서로 동일하다. 따라서, 전술한 바와 같이, 본 설명과 청구범위에 사용된 마그네틱 기어라는 용어는 마그네틱 기어드 모터까지 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
일반적으로 마그네틱 기어의 외측의 고정자와 내측의 회전자의 쌍극수는 다음의 식 1과 같이 폴피스의 극수를 결정할 수 있으며, 마그네틱 기어의 기어비는 식 2와 같이 결정될 수 있는 것으로 알려져 있다.
[식 1]
Qm = Pl + Ph (Qm: 폴피스 극수, Pl: 고정자 쌍극수, Ph: 회전자 쌍극수)
[식 2]
Gr = (Pl)/(Qm - Ph) = Pl / Ph
도 1에서 고정자에 구비된 각 코일에 서로 인접한 코일과 다른 방향으로 전류가 흐르게 하는 경우 고정자는 총 12개의 쌍극을 가지게 되며, 위의 식 1 및 식 2를 고려할 때, 도 1은 총 8극의 폴피스와 6개의 고정자 쌍극수 및 2개의 회전자 쌍극수를 갖게 되고 기어비는 3이 될 수 있다.
도 2에 도시된 예는, 도 1에 도시된 예의 폴피스를 원주 방향을 따라 이동시켜 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b)가 상호 접촉하게 한 것으로, 폴피스부 전체의 극수는 4가 되고, 회전자의 쌍극수는 고정된 개수의 영구자석에 의해 결정되는 것으로 변경되지 않고 2가 되며, 고정자의 경우 식 1에 의해 2 개의 쌍극을 가져야 하므로 서로 인접한 세 개의 코일 군에 동일 방향으로 전류가 흐르게 하고 그에 인접한 다른 코일 군에는 반대 방향으로 전류가 흐르게 하여 2개의 쌍극수를 갖게 할 수 있다. 이 경우 기어비는 1이 될 수 있다.
즉, 본 발명의 여러 실시형태는, 폴피스의 위치 이동을 통해 폴피스가 형성하는 극수를 결정하고 그에 따라 고정자의 코일(12)에 흐르는 전류의 방향을 적절하게 결정하여 고정자의 쌍극수를 조정함으로써 마그네틱 기어의 기어비를 변경할 수 있게 된다.
도 3에 나타난 바와 같이, 코일(12)는 고정자 코어(11)의 치(111)에 권선된 집중권으로 구현될 수 있으며 코일(12)의 단부가 치(111)의 단부보다 더 회전축(16) 방향으로 가깝게 배치될 수 있다.
회전자 코어(13)의 중심에는 회전축이 배치될 수 있고 회전축을 중심으로 동축 회전할 수 있다. 회전축(16)에는 제1 베어링(17)과 제2 베어링(21)이 압입될 수 있다.
제1 베어링(17)은 회전축(16)과 하우징(18) 사이에 배치되어 하우징(18)과의 마찰을 최소화하여 회전축(16)이 회전할 수 있게 할 수 있다.
제2 베어링(21)은 폴피스의 회전을 위해 마련된 폴피스부를 구성하는 베어링으로서 회전축(16)에 자유회전 가능하게 배치될 수 있다.
이하에서는 제1 폴피스와 제2 폴피스 사이의 간격을 조정할 수 있는 폴피스부의 상세한 구조에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어에 구비된 폴피스부를 도시한 평면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 마그네틱 기어에 구비된 폴피스부의 일례를 더욱 상세하게 도시한 부분 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 마그네틱 기어에 구비된 폴피스부는, 복수의 제1 폴피스(15a)가 일정 간격으로 고정 배치된 제1 폴피스 레일(23a)과 복수의 제2 폴피스(15b)가 일정 간격으로 고정 배치된 제2 폴피스 레일(23b)을 포함할 수 있다.
제1 폴피스 레일(23a)과 제2 폴피스 레일(23b)는 회전축(16)을 중심으로 하는 동심원의 관계로 배치될 수 있으며, 제1 폴피스 레일(23a)와 제2 폴피스 레일(23b) 중 적어도 하나는 회전축(16)을 중심으로 회동할 수 있게 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 폴피스 레일(23a)과 제2 폴피스 레일(23b)는 각각 서로 다른 레일 가드(22a, 22b)를 통해 각각 서로 다른 제2 베어링(21a, 21b)에 연결될 수 있다. 제2 베어링(21a, 21b)는 회전축에 결합될 수 있다. 제2 베어링(21a, 21b)은 폴피스부를 구성하는 베어링으로 회전축(16)에 자유 회전 가능하게 압입될 수 있으며, 제2 베어링(21)을 통해 폴피스 레일(23a, 23b)가 회전함으로써 폴피스부의 위치가 결정될 수 있다. 도 4는 제2 베어링(21a, 21b)이 지면 방향으로 상호 중첩되어 설치된 예를 도시한 것이다.
더하여, 제1 폴피스 레일(23a)과 제2 폴피스 레일(23b)은 서로 연동하여 회전축(16)을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 폴피스 레일(23a)이 일 방향으로 소정 각도로 회전한 경우 제2 폴피스 레일(23b)은 그 반대 방향으로 동일 각도만큼 회전할 수 있다. 이러한 제1 폴피스 레일(23a)과 제2 폴피스 레일(23b)의 연동 회전을 가능하게 하는 특징은 후술하기로 한다.
제1 폴피스 레일(23a) 및/또는 제2 폴피스 레일(23b)이 서로 회전축(16)을 중심으로 회전함으로써, 그들에 각각 부착된 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b) 사이의 간격이 가변될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이, 상호 일정한 간격을 갖도록 배치되어 제1 폴피스(15a)의 개수와 제2 폴피스(15b)의 개수를 합산한 것만큼 폴피스 극수를 형성할 수 있다. 다른 예로, 도 2에 도시된 것과 같이, 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b)를 상호 접촉시킴으로써 제1 폴피스(15a) 또는 제2 폴피스(15b)의 개수에 해당하는 폴피스 극수를 형성할 수 있다. 물론, 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b)의 개수는 동일할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)은 상호 간 연동 회전이 가능하게 하는 수단이 구비될 수 있다.
도 5는 그 일례로, 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b) 사이에 구비되는 레일 이동 기어(241)가 도시된다. 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)을 상호 대면하는 위치에 레일을 따라 형성된 복수의 홈부(231)를 가질 수 있으며, 레일 이동 기어(241)의 치가 이 복수의 홈부(231)에 삽입됨으로써 레일 이동 기어(241)를 회전 시킴으로써 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b) 사이의 간격을 조정할 수 있다.
레일 이동 기어(241)는 서보 액추에이터(25)의 회전 축에 연결되어 그 회전량이 조정될 수 있다. 서보 액추에이터(25)는 특정 위치에 정지할 수 있도록 구성될 수 있어 원하는 위치로 제1 폴피스 레일(23a)과 제2 폴피스 레일(23b)을 이동시킨 후 그 위치를 유지하게 할 수 있다.
도 6은 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)은 상호 간 연동 회전 시키기 위한 다른 구조로, 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)을 이동 시켜 폴피스(15a, 15b) 사이의 간격을 결정한 후 그 위치를 고정하기 위한 동작 클립(242)이 적용될 수도 있다. 동작 클립(242)은, 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)의 대응되는 영역에 회동 가능하게 연결될 수 있으며 서보 액추에이터(25)의 회전축에 그 중심이 연결되어 중심을 기준으로 양 방향으로 회전하면서 두 폴피스 레일(23a, 23b)를 서로 반대 방향으로 일정 각도 만큼 회전하게 할 수 있다.
한편, 제1 폴피스(15a)와 제2 폴피스(15b)가 회전축(16)을 중심으로 하나의 원주 상에서 중첩되어 상호간의 유효 영역이 형성될 수 있도록 하여야 한다. 제1 폴피스 레일(23a) 및 제2 폴피스 레일(23b)이 서로 다른 동심원 상에 배치된다는 점을 고려하여, 제1 폴피스(15a)는 제1 폴피스 레일(23a)에 고정된 위치의 상부에 제2 폴피스 레일(23b)의 방향으로 연장된 연장부(151a)를 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2 폴피스(15b)는 제2 폴피스 레일(23b)에 고정된 위치의 상부에 제1 폴피스 레일(23a)의 방향으로 연장된 연장부(151b)를 가질 수 있다. 이러한 구조를 통해, 복수의 제1 폴피스(15a)와 복수의 제2 폴피스(15b)는 회전축(16)을 중심으로 하는 원주 방향으로 중첩되는 영역을 가질 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 마그네틱 기어는, 단일한 구조에서 둘 이상의 감속비를 구현할 수 있으므로 별도의 감속기를 설치함에 따른 전체 시스템의 중량 및 부피 증가를 억제할 수 있다. 또한, 감속 범위를 증가시킬 수 있으므로 마그네틱 기어드 모터로 적용하는 경우 출력 범위를 증가시키고 고효율 운전범위를 증가시킬 수 있다. 또한, 감속비의 반복적 전환이 가능하므로 마그네틱 기어드 모터의 운전 프로파일에 따라 최적 감속비를 반복적으로 선택할 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
11: 고정자 코어 111: 치
12: 코일 13: 회전자 코어
14a, 14b: 영구자석 15a: 제1 폴피스
15b: 제2 폴피스 16: 회전축
17: 제1 베어링 18: 하우징
21: 제2 베어링 22: 레일 가드
23a: 제1 폴피스 레일 23b: 제2 폴피스 레일
231: 홈부 241: 레일 이동 기어

Claims (10)

  1. 회전축 방향으로 연장된 복수의 치를 갖는 고정자 코어와, 상기 복수의 치에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자;
    상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 회전축에 고정된 회전자 코어와, 상기 회전자 코어의 외면에 부착된 복수의 영구자석을 포함하는 회전자; 및
    상기 고정자와 상기 회전자 사이에 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 상에 배치되는 복수의 제1 폴피스와, 상기 제1 폴피스의 사이 마다 배치되는 제2 폴피스를 포함하는 폴피스부를 포함하며,
    상기 제1 폴피스 또는 상기 제2 폴피스는 상기 원주의 방향을 따라 이동하여 그 사이의 간격이 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 상기 고정자의 쌍극수가 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일은 집중권이며, 상기 코일의 단부는 상기 치의 단부보다 상기 회전축 방향으로 가까이 배치된 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스는 상호 접촉하거나 상호 동일한 간격으로 이격되게 배치됨으로써 폴피스의 극수가 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 폴피스와 제2 폴피스는 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 방향으로 중첩되는 영역을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 폴피스부는,
    상기 회전축을 중심으로 하는 원 형상을 가지며 복수의 제1 폴피스가 일정 간격으로 고정 배치된 제1 폴피스 레일 및 상기 제1 폴피스 레일과 동심원 형상을 가지며 상기 제2 폴피스가 일정 간격으로 고정 배치된 제2 폴피스 레일을 포함하며,
    상기 제1 폴피스 레일 또는 상기 제2 폴피스 레일을 회전시켜 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 사이의 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 폴피스는 상기 제2 폴피스 레일 방향으로 연장된 연장부를 갖고 상기 제2 폴피스는 상기 제1 폴피스 방향으로 연장된 연장부를 가져, 상기 복수의 제1 폴피스와 상기 복수의 제2 폴피스는 상기 회전축을 중심으로 하는 원주 방향으로 중첩되는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 폴피스부는,
    상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일은 상호 대면하는 위치에 복수의 홈부를 가지며, 상기 홈부에 삽입되는 치를 갖는 레일 이동 기어를 더 포함하는 마그네틱 기어.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 폴피스부는,
    상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일에 각각 회동 가능하게 연결되고 중심축을 기준으로 양방향 회전하여 상기 제1 폴피스 레일과 상기 제2 폴피스 레일을 상호 반대방향으로 회전 시키는 동작 클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 폴피스부는,
    상기 샤프트에 압입되어 자유 회전하는 베어링과, 상기 제1 폴피스 레일 및 상기 제2 폴피스 레일을 상기 베어링에 고정하는 레일가드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8593026B2 (en) 2008-08-08 2013-11-26 Rolls-Royce Plc Variable gear ratio magnetic gearbox

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0800463D0 (en) * 2008-01-11 2008-02-20 Magnomatics Ltd Magnetic drive systems
GB0810097D0 (en) * 2008-06-03 2008-07-09 Magnomatics Ltd Magnetic gear
GB0808524D0 (en) * 2008-05-12 2008-06-18 Magnomatics Ltd Magnetic pole-piece structure
US9385581B2 (en) * 2011-02-21 2016-07-05 Hitachi, Ltd. Magnetic gear mechanism
JP6093592B2 (ja) * 2013-02-22 2017-03-08 株式会社Ihi 磁気波動歯車装置
GB2545154B (en) * 2015-08-24 2021-12-01 Magnomatics Ltd Magnetically geared apparatus and a pole piece for such apparatus
GB2558660A (en) * 2017-01-16 2018-07-18 Magnomatics Ltd An electrical machine and a method of operating an electrical machine
US11979072B2 (en) * 2019-02-26 2024-05-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetic geared motor
JP7339170B2 (ja) * 2020-01-24 2023-09-05 三菱重工業株式会社 磁極片装置及び磁気歯車
JP7413042B2 (ja) * 2020-01-24 2024-01-15 三菱重工業株式会社 外径側磁石界磁及び磁気歯車
JP7433061B2 (ja) * 2020-01-24 2024-02-19 三菱重工業株式会社 磁極片装置、磁気歯車、磁気ギアードモータ並びに磁気ギアード発電機
CN115336151A (zh) * 2020-04-16 2022-11-11 三菱电机株式会社 磁齿轮马达
CN115380460A (zh) * 2020-04-16 2022-11-22 三菱电机株式会社 旋转电机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8593026B2 (en) 2008-08-08 2013-11-26 Rolls-Royce Plc Variable gear ratio magnetic gearbox

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