KR900003987B1 - 주파수 발전기 및 주파수 발전기 부착모우터 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명의 일실시예로서의 주파수 발전기의 로우터부를 일부 절개하여 보인 정면도.
제 2 도는 제 1 도 실시예의 다극 마그넷과 돌주열과의 관계를 설명하기 위한 평면도.
제 3 도는 다극 마그넷과 돌극열과의 관계를 설명하기 위한 전개도.
제 4 도는 본 발명의 다른 실시예로서의 주파수 발전기 부착모우터의 로우터부를 일부 절개하여 보인 정면도.
제 5 도는 제 4 도 실시예의 평면도.
제 6 도는 제 4 도 실시예의 다극 마그넷과 스테이터의 돌편 및 돌극과의 관계를 설명하기 위한 전개도.
제 7 도 및 제 8 도는 각각 다극 마그넷의 변형예를 표시하는 평면예시도.
제 9 도는 본 발명의 또 다른 실시예로서의 주파수 발전기의 다른 예를 표시하는 일부절개 평면도.
제 10 도는 제 9 도 실시예의 평면도.
제 11 도는 제 9 도 실시예의 다극 마그넷과 돌극열과의 관계를 설명하기 위한 전개도.
제 12 도는 본 발명의 기타의 실시예로서의 주파수 발전기 부착 모우터의 다른 예를 표시하는 일부 절개 정면도.
제 13 도는 제 12 도 실시예의 평면도.
제 14 도는 제 12 도 실시예의 다극 마그넷과 스테이터의 이 및 돌극열과의 관계를 설명하기 위한 전개도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 주파수 발전기 12 : 베어링
14 : 회전축 16 : 로우터
18 : 디스크 형상의 다극 마그넷 18a,18b : 마그넷소자
20, 22, 24 : 제1 제 2 및 제 3의 자성체판
26 : 제 1의 돌극열 26a : 제 1의 돌극
28 : 제 2의 돌극열 28a : 제 2의 돌극
30 : 발전코일 32 : 스테이터 요오크
34 : 회로기판 36 : 돌편
38 : 구동코일 1200 : 부러시레스모우터
d, d' : 거리
본 발명은 모우터에 설치된 다극 마그넷 자속을 발전코일에 쇄교 시킴으로서 교류 신호를 발생하는 주파수 발전기 및 주파수 발전기 부착모우터에 관한 것이다.
종래에 주파수 발전기로서 치차를 사용한 구조의 형태가 있었다. 그러나 이 치차를 사용하는 것에 있어서는 부품수가 많아져셔 구조가 복잡하게 될뿐 아니라, 제작비가 높아지게 되는 결점이 있었으나, 이와같은 결점을 해소하기 위한 주파수 발전기로는, 예컨데 1966년 8월 2일부로 발행된 미국특허 제3,264,539호에 개시되어 있다.
이 선행 미국특허에는 스테이터의 돌편에 구동 코일 및 발전코일의 양쪽을 감고, 그 발전 코일에 방향공극을 게제하여 대향하도록 다극 마그넷을 회전자재로 배치하고 있는 주파수 발전기부착 모우터가 개시되어있다.
이와같은 주파수 발전기에서는 치차등의 별도 부품을 사용할 필요가 없기 때문에, 구성이 간단해진다는 이점은 있었으나 다음과 같은 문제점이 있었으므로 이와같은 선행된 발전기의 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 선행의 미국특허에서는 스테이터의 같은 돌편에 구동코일 및 검출코일을 감지 않으면 안되고, 그들 코일을 감는 작업이 힘들고, 조립이 복합함은 물론, 나아가서 스테이터의 같은 돌편에 두개의 코일을 감기때문에 점적율이 나빠지고 구동코일의 터언수가 제한되어 버린다. 따라서 같은 사이즈이면 토오크가 작은 모우터밖에 얻을 수 없고 토오크를 크게 하려하면 스테이터 사이즈가 커져버리게 되는 결점이 있었다.
본 발명은 종래와 제반결점을 적게하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 신규의 주파수 발전기 및 주파수 발전기 부착모우터를 제공하는데 있으며, 또 다른 목적은 코일을 감는 작업이 간단한 주파수 발전기를 제공함과 구동코일의 점적율이 나빠지지 않는 주파수 발전기 부착모우터를 제공하는데 있다.
본 발명은 회전축에 의하여 회전자재로 지지되고, 그 주방향으로 배열된 복수의 자화구를 가지며, 인접하는 자화구가 서로 역극성으로 자화된 환상의 다극 마그넷을 포함한다. 각각 다극 마그넷에 대향하고, 축방향으로 간격이 떨어진 제 1 및 제 2의 돌극열이 설치되며, 각각의 돌극열은 각각 주방향으로 소정의 피치로 배열되고 또한 자성재료로 형성되는 복수의 돌극을 가진다. 제 1 및 제 2의 돌극열의 짝이 되어야 할 돌극에 대하여 상대적으로 주방향으로 변이(變移)한 다극 마그넷의 상이한 자화구가 대향하는 주파수 발전기이다.
다극 마그넷으로부터의 자속이 제 1의 돌극열의 하나의 돌극으로부터 그것과 짝을 이루는 제 2의 돌극열의 돌극에 이르는 사이에, 그것들이 돌극열의 사이에 배치된 발전코일에 쇄교한다.
본 발명에 의하면 발전코일은 제 1의 돌극열과 제 2의 돌극열간에 주방향으로 감는 것만으로 되어도 좋기 때문에 인용한 미국특허 제3,264,539호와 같은 구성의 번거러움이 해소된다. 만약에 모우터로서 구성하는 경우에 있어서도 발전코일과 구동코일과를 같은 장소에 감을 필요가 없기 때문에 점적율은 나빠지지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 다극 마그넷의 하나의 자화구에 대하여(2n+1)의 제 1 및 제 2의 돌극의 조가 배치된다.
이 바람직한 실시예에 따르면 다극 마그넷의 자화구의 수를 m로 하면 발전코일에는 m×1/2×(2n+1)=Hz의 주파수의 교류신호를 얻을 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예에서는 제 1 및 제 2의 돌극열의 짝이 되어야 할 돌극에 대하여 다극 마그넷의 상이한 극성의 자화구가 대향하도록 하기 위하여 다극 마그넷이 인접하는 자화구의 경계선이 실질적으로 축방향에 대하여 경사지게 되고, 한편 제 1 및 제 2의 돌극열은 쌍이되어야 할 돌극의 축선이 축 방향에 연하도록 배치된다.
다른 실시예에서는 다극 마그넷이 인접하는 자화구의 경계선은 축방향에 연하여 형성되고, 제 1 및 제 2의 돌극열의 짝이 되어야 할 돌극의 축선이 축방향에 대하여 경사지게 된다.
본 발명의 상술한 목적 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부도면에 관련하여 행해지는 아래의 실시예의 상세한 설명에서 한층더 명백해질 것이다.
[실시예1]
제 1 도는 본 발명의 일실시예로서의 주파수 발전기의 로우터부를 일부절개하여 보인 정면도로서, 주파수발전기(10)은 베어링(12)에 의하여 회전자제로 지지된 회전축(14)를 포함한다. 이 회전축(14)의 선단에는 저부가 원통상인 로우터(16)의 저부가 그 중심에서 고착된다.
로우터(16)의 주측 내벽에는 디스크 형상의 다극 마그넷(18)이 고착된다. 로우터(16)의 중공부에는 예컨데 규소강판과 같은 자성재료로 형성되는 원반상의 제 1 및 제 2의 자성체판(20) 및 (22)가 고정적으로 설치된다.
이들 제 1 및 제 2의 자성체판(20) 및 (22)는 제 3의 자성체판(24)사이에 끼워져서 회전축(14)의 축방향으로 소정간격을 두고 배치된다. 이 제 3의 자성체판(24)의 직경은 제 1 및 제 2의 자성체판(20) 및 (22)의 그것보다도 작게 선택된다.
상술한 제 1 내지 제 3의 자성체판(20)(22)(24)는 각각 한장의 자성체판이라도 좋고, 또한 얇은 자성체판이 적층된 것이라도 무방하다.
나아가서 이들 제 1 내지 제 3의 자성체판(20)(22)(24)는 모노불록구조의 것으로 구성되어도 무방하다. 제 1의 자성체판(20)의 주연에는 제 2 도에 표시하는 바와같이 다극 마그넷(18)의 내주에 대향하도록 그 주방향으로 소정피치를 가지고 복수의 돌극(26a)(26a)...가 형성된다.
이들 복수의 돌극(26a)(26a)...에 의하여 환상의 제 1 돌극열(26)이 구성된다. 제 2의 자성체판(22)의 주연에도 마찬가지로 제 1의 돌극(26a)(26a)...과 같은 피치로 다극 마그넷(18)에 대향하는 제 2의 돌극(28a)(28a)...가 형성된다. 이들 제 2의 돌극(28a)(28a)...에 의하여 환상의 제 2의 돌극열(28)이 구성된다.
제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)을 구성하는 각각의 짝이되어야 할 돌극(26a)(28a)는 제 3 도에 표시하는 바와같이 축방향으로 중첩하여 배치된다. 환언하면 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)은 쌍이되어야할 상하의 돌극의 축선이 축방향에 연하는 직선이 되도록 배치된다.
제 3의 자성체판(24)의 외주 즉 제 1의 돌극열(26)과 제 2의 돌극열(28)과의 사이에는 그 주방향으로 발전코일(30)이 감겨진다. 이 발전코일(30) 터언수는 필요한 전압의 크기에 따라서 임의로 선정된다.
제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)이 그 내주면에 대향하는 다극 마그넷(18)은 축방향으로 적층된 마그넷 소자(18a) 및 (18b)를 포함한다. 마그넷 소자(18a) 및 (18b)는 각각 주방향으로 배치된 복수의 자화구를 가지고 그 인접하는 자화구는 서로 역극성으로 자화된다.
마그넷 소자(18a)의 자화구의 경계선과 마그넷 소자(18b)의 자화구의 경계선은 제 3 도에 표시하는 바와같이 주방향으로 거리(d)만큼 빗나가서 배치된다. 그에 의하여 다극 마그넷(18)의 인접하는 자화구의 경계선이 축방향에 대하여 실질적으로 경사된다.
상술한 바와같은 구성에 있어서 다극 마그넷(18)의 인접하는 자화구의 사이의 거리(d)의 부분에서는 제 3 도에서 잘 알 수 있듯이 쌍으로 되어야 할 제 1의 돌극열(26)에 포함되는 돌극(26a) 및 제 2의 돌극열(28)에 포함되는 돌극(28a)가 각각 상이한 극성의 자화구에 대향한다.
즉 그거리(d)의 부분에서는 돌극(26a)가 마그넷 소자(18a)의 예컨데 S극의 자화구에 대향하고, 돌극(28a)가 마그넷 소자(18b)의 예컨데 N극의 자화구에 대향한다. 따라서 이 다극 마그넷(18)로부터의 자속이 마그넷 소자(18a)(또는18b)의 하나의 자화구(예컨데 S극)로부터 제 1의 돌극(26a) 및 제 2의 돌극(28a)를 통하여 마그넷 소자(18b)(또는 18a)의 다른 자화구(예컨데 N극)에 도달한다.
따라서 그 자속이 제 1의 돌극열(26)과 제 2의 돌극열(28)과의 사이의 발전코일(30)에 대하여 제 1의 돌극(26a)(또는 제 2의 돌극 28a)으로부터 제 2의 돌극(28a)(또는 제 1의 돌극 26a)에 이르는 동안에 쇄교하게 된다. 그 때문에 발전코일(30)에 그 쇄교한 자속에 따른 크기의 교류신호가 유기된다. 그리고 그 교류신호의 주파수는 로우터(16) 즉, 다극 마그넷(18)의 회전속도에 비례한다.
제 3 도에서 알 수 있는 바와같이 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구에 대하여, "(2n+1) : n는 정수"인 제 1 및 제 2의 돌극(26a) 및 (28a)의 조가 대향하도록 배치되게 되면 다음과 같은 잇점이 있다.
상세히 말하자면 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구에 제 1의 돌극(26a) 및 제 2의 돌극(28a)의 한조가 대응하는 경우에는 다극 마그넷(18)이 1초가 1회전한다고 하면, 발전코일(30)의 출력단에는 1Hz의 교류신호를 얻을 수 있다.
그런데 실시예와 같이 하나의 자화구에 대하여 "2n+1"의 돌극열의 조를 배치하면 다극 마그넷(18)의 1회전마다 발전코일(30)에는 다극 마그넷(18)의 자화구의 수를 m으로 하며, "m×1/2×(2n+1)Hz"의 교류신호가 유기된다.
따라서 이와같이 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구에 의하여 제 1 및 제 2의 돌극(26a) 및 (28a)의 (2n+1)의 조를 대응시키도록 하면, m×[(2n+1)/2]배의 주파수의 교류신호를 얻을 수가 있다.
또한 상술한 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)은 제 1 및 제 2의 자성체판(20) 및 (22)와 일체적으로 형성됐다. 그러나 적어도 이 돌극열(26) 및 (28)을 구성하는 각각의 돌극(26a)(26a)... 및 (28a)(28a)...가 자성체 재료로 구성되며, 따라서 자성체판(20) 및 (22)의 기타의 부분은 비자성 재료로 구성되어도 무방하다.
제 4 도는 전술한 바와같은 주파수 발전기를 브러쉬 레스모우터에 사용한 실시예를 표시하는 일부 절개정면도로서, 이하의 설명에서는 제 1 도 내지 제 3 도에 표시하는 실시예와 상이한 부분에 관해서만 설명하기로한다.
브러시 레스모우터(100)은 반지름 방향 공극형 모우터로서 구성되고, 모우터(16)의 하방에서 베어링(12)에 고착된 스테이터 요오크(32)를 포함하고, 이 스테이터 요오크(32)에는 구동회로(도시않음)을 형성하는 회로기판(34)가 부착된다.
이와같은 구동회로서는 예컨데 미국특허 제4,903,987호의 제 5 도를 그대로 혹은 그것을 변형하여 사용할수가 있다. 그리고 회로기판(34)의 윗쪽에 제 1 도에 표시하는 바와같은 주파수 발전기(10)을 배치한다.
이 실시예에서는 제 1 및 제 2의 자선체판(20) 및 (22)에는 제 5 도 및 제 6 도에 표시하는 바와같이 방사상으로 복수의 이들 돌편(36)(36)...의 선단에 축방향으로 간격을 두고 형성한다. 각각의 돌편(36)(36)...에는 구동코일(38)(38)...이 감겨진다.
도시하지 않는 구동회로에 의하여 각각의 돌편(36)에 감긴 구동코일(38)에 서로 역극성의 전류를 공급하여 주므로서 로우터(16)이 회전한다.
그리고 로우터(16)의 회전에 따라서 상술한 바와같이 주파수 발전기(10)의 발전코일(30)으로부터 그 회전속도에 따른 주파수의 교류신호를 얻을 수 있다.
상술한 실시예에 있어서는 다극 마그넷(18)을 적층된 두개의 마그넷 소자(18a) 및 (18b)에 의하여 구성되고, 각각의 마그넷 소자(18a) 및 (18b)의 각 자화구를 주방향으로 거리(d)만큼 엇갈려서 배치하있다. 그러나 다극 마그넷(18)로서는 하나의 마그넷 소자의 자화방법을 연구함으로서 제 7 도에 표시하는 바와같이 인접하는 자화구의 경계선을 축방향에 대하여 경사지도록 하여도 좋다.
또한 제 8 도에 표시하는 바와같이 경계선을 실질적으로 경사지어 형성하기 위하여 하나의 마그넷 소자의 경계선이 단계상으로 엇갈리도록 착지하여 다극 마그넷(18)을 형성하도록 하여도 좋다.
제 9 도는 본 발명의 다른 실시예로서의 주파수 발전기의 다른 예를 표시하는 일부절개 정면도로서, 이 실시예에서는 제 1 도 실시예에 비교하여 다극 마그넷(18)과 그것에 대향하는 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)이 변경되어 있다.
보다 상세히 설명한다면 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)의 각각에 포함되고, 짝으로 되어야 할 제 1 및 제 2의 돌극(26a)(26a)... 및 (28a)(28a)...는 제 10 도 및 제 11 도에 표시하는 바와같이 주방향으로 거리(d')만큼 엇갈려서 배치된다.
한편 다극 마그넷(18)이 인접하는 자화구의 경계선은 제 11 도에 표시하는 바와같이 축방향으로 따라서 직선으로 형성된다.
상술한 바와같이 다극 마그넷(18)이 인접하는 자화구의 경계선을 축방향으로 평행하게 하고, 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)을 구성하는 쌍이되도록 제 1 및 제 2의 돌극(26a)(28a)의 축선을 축방향에 대하여 경사지게 하여도, 제 1 도 내지 제 3 도의 실시예와 마찬가지로 발전코일(30)에 로우터(16)의 회전에 따르는 주파수의 교류신호를 얻을 수 있다.
왜냐하면 앞서의 실시예와 마찬가지로 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구로부터의 자속이 제 1의 돌극(26a) 및 제 2의 돌극(28a)를 통하여 그 인접하는 자화구에 되돌아가는 루우프를 구성하고, 발전코일(30)에 그 자속이 쇄교하기 때문이다.
제 12 도는 본 발명의 다른 실시예로서의 주파수 발전기 부착모우터의 다른예를 표시하는 일부 절개정면도로서, 이 실시예에서는 제 13 도 및 제 14 도에 표시하는 바와같이 제 10 도 및 제 11 도와 마찬가지로 다극 마그넷(18)이 인접하는 자화구의 경계선을 축방향으로 평행인 직선으로서 형성하고, 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)의 짝으로 되어야 할 돌극(26a)(28a)를 주방향으로 엇갈리게 하여 배치하고 있다.
기타의 구성은 제 4 도 내지 제 6 도에 표시하는 부러시레스모우터(100)와 동일하다.
또한 상술한 실시예에서는 어느 것이나 다극 마그넷의 안쪽으로 제 1 및 제 2의 돌극열이 배치된 아우터로우터 타입의 주파수 발전기 혹은 모우터에 관하여 설명하였다. 그러나 본 발명은 인너로우터 타입의 것에 관하여도 동일하게 적용할 수 있음을 더 말할 필요가 없다.
이와같이 된 본 발명은 제 1 및 제 2의 돌극열(26) 및 (28)의 쌍으로 되어야 할 돌극(26a) 및 (28a)를 주방향으로 엇갈리게 하고, 한편 다극 마그넷(18)이 인접하는 자화구의 경계선을 축방향으로 평행하게 하도록하면, 다극 마그넷(18)의 제작이 간단한 것이며, 구동코일의 점적율이 나빠지지 않는 이점이 있는 것이다.
Claims (13)
- 둘레방향에 복수의 자화구를 가지고, 인접하는 자화구는 서로 역극성으로 자화되며, 회전축(14)에 의하여 회전자재로 지지된 디스크형상의 다극 마그넷(18)과 각각 이전기의 다극 마그넷(18)에 대향하는 복수의 돌극(26a)(28a)을 가지며, 축방향으로 소정간격을 두고, 고정되는 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28) 및 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)사이에 배치되고, 둘레방향으로 감겨진 발전코일(30)을 가지며, 제 1 및 제 2돌극열(26)(28)의 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)의 대향방향에 대하여 상대적으로 둘레방향으로 변이한 다극 마그넷(18)의 상이한 극성의 자화구가 대향하여 다극 마그넷(18)의 인접하는 자화구의 경계선과 제1 및 제2의 돌극열(26)(28)의 쌍으로 되는 돌극(26a)(28a)의 축선과 교차하는 것을 특징으로 하는 주파수 발전기.
- 제 1 항에 있어서, 전기의 경계선은 축방향에 대하여 실질적으로 경사지게 형성되며, 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)은 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)의 축선이 축방향으로 평행인 직선이 되도록 배치하여서된 주파수 발전기.
- 제 1 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 경계선은 둘레방향에 계단형상으로 형성하여서된 주파수 발전기.
- 제 2 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 전기 경계선은 축방향에 대하여 경사진 직선으로서 형성하여서된 주파수 발전기.
- 제 1 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 인접하는 자화구의 경계선은 축방향으로 평행인 직선으로서 형성되며, 제 1및 제 2의 돌극열(26)(28)은 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)의 축선이 축방향에 대하여 경사지도록 배치하여서된 주파수 발전기.
- 제 1 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구에 대하여 (2n+1)이 돌극의 조(組)를 배치하여서된 주파수 발전기.
- 둘레방향으로 복수의 자화구를 가지며, 인접하는 자화구는 서로 역극성으로 자화되며, 전기의 회전축(14)에 의하여 회전자재롭게 지지된 디스크형상의 다극 마그넷(18)을 비치하며 방사상으로 형성되고, 각각에 구동코일이 감겨지는 복수의 이(齒)를 가지며, 전기의 이(齒)의 선단에 형성되어 각각으로 다극 마그넷(18)에 대향하는 복수의 돌극(26a)(28a)를 포함하며, 회전축(14)의 축방향으로 소정간격을 두고 배치되는 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)과 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)사이에 배치되어 둘레방향으로 감겨진 발전코일(30)을 비치하며, 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)의 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)에 대하여 다극 마그넷(18)의 상이한 극성의 자화구가 대향하도록 하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 7 항에 있어서, 다극 마그넷(18)이 인접하는 자화구의 경계선과 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)의 쌍으로 되어야 할 돌극(26a)(28a)의 축선이 교차되게 하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 8 항에 있어서, 경계선은 축방향에 대하여 실질적으로 경사지게 형성되며, 제 1 및 제 2의 돌극열(26)(28)은 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)의 축선이 축방향에 평행인 직선이 되도록 배치하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 8 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 경계선은 둘레방향에 계단형상으로 형성하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 9 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 축방향에 대하여 경사진 직선으로서 형성하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 8 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 인접하는 자화구의 경계선은 축방향에 평행인 직선으로서 형성되며, 제 1및 제 2의 돌극열(26)(28)은 쌍으로 되어야할 돌극(26a)(28a)의 축선이 축방향에 대하여 경사지도록 배치하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
- 제 7 항에 있어서, 다극 마그넷(18)의 하나의 자화구에 대하여 (2n+1)의 돌극(26a)(28a)의 조(組)를 배치하여서된 주파수 발전기 부착모우터.
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