WO2016036116A1 - Salient pole-type magnetic gear - Google Patents

Salient pole-type magnetic gear Download PDF

Info

Publication number
WO2016036116A1
WO2016036116A1 PCT/KR2015/009200 KR2015009200W WO2016036116A1 WO 2016036116 A1 WO2016036116 A1 WO 2016036116A1 KR 2015009200 W KR2015009200 W KR 2015009200W WO 2016036116 A1 WO2016036116 A1 WO 2016036116A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arc
rotor
magnetic gear
magnetic
outer rotor
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/009200
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김용재
김민석
김찬호
Original Assignee
조선대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조선대학교산학협력단 filed Critical 조선대학교산학협력단
Priority to CN201580001607.4A priority Critical patent/CN106165275B/en
Publication of WO2016036116A1 publication Critical patent/WO2016036116A1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic gear, and more specifically, to replace the magnet of one of the magnets of the inner rotor or the outer rotor, the inner rotor and the outer rotor with the salient pole of the iron core to reduce the use of rare earth permanent magnets. It is possible to improve the shape of the pole piece, and to concentrate the magnetic flux in the air gap, and the present invention relates to a salient magnetic gear capable of improving the transmission torque and reducing the torque ripple.
  • Magnetic gear is a non-contact gear device that transmits power in a non-contact manner by using magnetic force. It is less noise and vibration than a gear that transmits power by physical contact, and it does not need lubricant injection or maintenance inspection, and it is stable without mechanical friction.
  • the recent research is active due to its high durability and durability.
  • the magnetic gear can reduce energy loss, enabling high efficiency driving and delivering reliable and accurate peak torque.
  • FIG. 1 shows a typical magnetic gear
  • FIG. 2 shows a vertical cross section of a typical magnetic gear
  • the conventional magnetic gear 10 has a large rotor 11, 12 between the inner rotor 11, the outer rotor 12, the inner rotor 11, and the outer rotor 12. It is configured to include a pole piece module 13 and spaced apart from.
  • the inner rotor 11 includes an inner rotor 11b and a magnet 11a radially attached to the outside of the inner rotor 11b about a rotation axis
  • the outer rotor 12 includes an outer rotor. 12a and a magnet 12b radially attached about an axis of rotation within the outer rotor 12a
  • the pole piece module 13 includes a plurality of pole pieces radially equidistantly spaced about the axis of rotation. 13a).
  • the magnets of the inner rotor 11 and the outer rotor 12 are magnets having magnetic force in opposite directions (direction toward the axis of rotation and opposite to the direction of rotation axis) are alternately positioned, and opposite to each other. Two magnets with a magnetic force in the direction are bipolar.
  • the inner rotor 11 and the outer rotor 12 are rotated in opposite directions, and depending on which rotor becomes the input shaft, Is used.
  • the outer rotor 12 rotates at a low speed
  • the inner rotor 11 rotates at a high speed
  • the dipole number of the outer rotor 12 and the dipole number of the inner rotor 11 are represented by the following equation.
  • the number of pole pieces 13a is determined as shown in a.
  • N s denotes the number of pole pieces 13a
  • p 1 denotes the number of dipoles of the outer rotor 12
  • p 2 denotes the number of dipoles of the inner rotor 11.
  • the pole pieces 13a are formed because the number of poles of the magnet of the outer rotor 12 is 42 poles and the number of poles is 21 poles.
  • the number of s is 23 plus the number of bipolar 21 poles and two poles of each rotor.
  • the gear ratio of the magnetic gear 10 is determined by the ratio of the number of dipoles of the rotor as shown in equation (b) below.
  • the pole piece (13a) of the conventional magnetic gear (1) has a vertical cross section of the same center angle and the outer arc 13aa and the inner arc 13ab, the outer arc 13aa and the inner arc 13ab are different in diameter It has a form of a figure surrounded by a straight line (13ac) for connecting each one end of) and a straight line (13ad) for connecting each other end.
  • the present invention has been made to solve the above problems and an object of the present invention is to provide a magnetic gear that can reduce the production cost by reducing the use of rare earth permanent magnets.
  • an object of the present invention is to provide a magnetic gear that can improve the torque transmission by optimizing the shape of the pole piece to concentrate the magnetic flux in the air gap and to improve the power transmission rate and reliability by lowering the torque ripple.
  • the present invention provides an inner rotor, an outer rotor provided to be spaced apart from the inner rotor, and located between the inner rotor and the outer rotor, the inner rotor to the outer rotor.
  • a pole piece module including a plurality of pole pieces spaced apart from each other to transfer magnetic flux from the outer rotor to the inner rotor, wherein at least one of the inner rotor and the outer rotor is provided.
  • the rotor provides a magnetic gear, characterized in that the surface is a salient rotor in which magnets and salient poles are alternately stacked radially with respect to the axis of rotation.
  • the outer rotor is a salient rotor, the outer rotor comprising: a cylindrical outer rotor; A plurality of magnets radially spaced apart from each other on an inner surface of the outer rotor with a magnetic force toward the rotating shaft (hereinafter, referred to as an 'outer magnet'); And a plurality of salient poles (hereinafter, referred to as 'outer salient poles') formed between the outer magnets by forming iron cores stacked on inner surfaces of the outer rotor.
  • said inner rotor is a salient rotor, said inner rotor comprising: a cylindrical inner rotor; A plurality of magnets radially spaced apart from each other on the outer surface of the inner rotor with a magnetic force toward the opposite direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as an 'inner magnet'); And a plurality of protrusions (hereinafter, referred to as 'inner protrusions') formed by stacking iron cores on the outer surface of the inner rotor, respectively provided between the inner magnets.
  • outer rotor and the inner rotor may each be composed of a pole type rotor.
  • the cross section of each pole piece comprises a first arc, a second arc and a first arc having a same position and center angle as the center and having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first arc.
  • the shape of the 3rd arc and the center, the position and center angle are the same, and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the said 3rd arc, and the 2nd figure enclosed by the line which connects each end and each other end of the said 3rd and said 4th arcs
  • having a second bisected position of the second arc and the second bisected position of the third arc has a shape coupled to overlap each other.
  • the vertical distance (hereinafter referred to as 'first vertical distance') of the fourth arc and the third arc is the vertical distance of the fourth arc and the first arc (hereinafter referred to as 'first vertical distance')
  • the second vertical distance) is greater than 13.5% and less than 23.5%.
  • is the first vertical distance and L pr is the second vertical distance.
  • the center angle of the fourth arc is the center angle of the virtual arc connecting the first arcs of two pole pieces with one pole piece interposed therebetween, as shown in Equation 2 below (hereinafter referred to as 'reference angle'). Greater than 40% and less than 50%).
  • is the center angle of the fourth arc and N p is the number of pole pieces.
  • the line connecting the first arc and the second arc in the first figure is a concave curve toward the center of the first figure (hereinafter referred to as 'concave curve').
  • the length from the bisected position of the imaginary line connecting the both ends of the concave curve (hereinafter referred to as 'first virtual line segment') to the concave curve in the vertical direction (hereinafter referred to as 'concave length')
  • the first segment in the vertical direction at a bisecting position of a virtual line segment (hereinafter referred to as a 'second virtual line segment') connected in a vertical direction to the fourth arc at one end of the first arc side of the concave curve. It is greater than 30% and less than 40% of the length of the virtual line segment (hereinafter referred to as 'third virtual line segment') connecting the bisected position of the arc and the bisected position of the fourth arc.
  • the concave length is calculated by Equation 3 below.
  • D pi is the inner diameter of the fourth arc
  • D po is the inner diameter of the first arc
  • N p is the number of pole pieces.
  • the present invention includes at least two of the magnetic gears, wherein, among the magnetic gears, the output rotor of the first magnetic gear is further provided with a multiple type magnetic gear, characterized in that directly connected to the input rotor of the second magnetic gear. do.
  • the present invention is the magnetic gear; At least one inner pole piece module spaced apart from an inner rotor of the magnetic gear and having a plurality of pole pieces; And at least one intermediate rotor provided between the inner pole piece module and the pole piece module of the magnetic gear.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • the outer rotor or the inner rotor, the outer rotor and the inner rotor has the advantage of lowering the manufacturing cost by reducing the use of the rare earth permanent magnet by configuring a pole type rotor.
  • the magnetic gear of the present invention even if the rotor is configured as a pole type, there is an advantage that can compensate for the reduction of torque by adjusting the size of the magnet and the pole.
  • the magnetic gear of the present invention it is possible to concentrate the magnetic flux in the void by limiting the variables ⁇ , ⁇ , and ⁇ regarding the cross-sectional shape of the pole piece, improving torque transmission and lowering torque ripple, thereby improving power transmission rate and reliability. It can be effected.
  • the two magnetic gears are directly connected to each other to provide a large torque ratio even with a small volume.
  • FIG. 2 is a view showing a vertical cross section of a typical magnetic gear
  • FIG. 3 is a view for explaining a magnetic gear according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view for explaining a magnetic gear according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a magnetic gear according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the pole piece shape of the magnetic gear according to the embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 to 9 are views for explaining a parameter for determining the shape of the pole piece of the magnetic gear according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a multilayer type magnetic gear according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the magnetic gear 100 may include an outer rotor 110 and an inner rotor spaced apart from the outer rotor 110 inside the outer rotor 110. 120 and the pole piece module 130 spaced apart from the outer rotor 110 and the inner rotor 120, respectively, between the outer rotor 110 and the inner rotor 120.
  • the outer rotor 110 and the inner rotor 120 rotates in different directions and from the outer rotor 110 to the inner rotor 120 or The rotational force is transmitted from the inner rotor 120 to the outer rotor 110.
  • any one of the outer rotor 110 and the inner rotor 120 is fixed, the other one rotor that is not fixed to the pole piece module 130 may rotate and transmit power.
  • the rotation direction of the pole piece module 130 and the rotating rotor is the same.
  • the magnetic gear 100 of the present invention is shown as being a magnetic gear of a cylindrical rotation type, but can be manufactured in a disk rotation type, a flat plate linear type, and a cylindrical linear type (for example, in Patent Document 1). Please refer to the types of disk rotation, flat plate linear and cylindrical linear.)
  • the outer rotor 110 is a salient pole with a salient pole formed between the magnets 112 and the magnets 112 radially positioned with respect to the rotation axis c on the inner side.
  • the outer rotor 110 is attached to the cylindrical outer rotor 111, radially spaced apart from the inner surface of the outer rotor 111 about the rotation axis (c), toward the rotation axis (c) And a plurality of magnets 112 having a magnetic force (hereinafter, referred to as 'outer magnets') and protrusions 111a (hereinafter referred to as 'outer protrusions') respectively provided between the outer magnets 112.
  • 'outer magnets' a magnetic force
  • protrusions 111a hereinafter referred to as 'outer protrusions'
  • outer salient pole 111a is formed by stacking iron cores on the inner surface of the outer rotor 111 and is also called an iron pole.
  • the outer salient pole 111a is described as being stacked on the outer rotor 111, but the outer salient pole 111a and the outer rotor 111 may be integrally manufactured.
  • the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention has a magnet magnetized in a direction toward the rotation axis c without the magnet having a bipolar magnet as compared to the conventional magnetic gear 10. Only because it is possible to reduce the amount of permanent magnets has the advantage of low production cost.
  • the inner rotor 120 includes an inner rotor 121 and a plurality of magnets 122 that are attached in a bipolar manner to the outer side of the inner rotor 121.
  • the pole piece module 130 includes a plurality of pole pieces 131 spaced apart from each other radially with respect to the rotation axis (c).
  • pole piece 131 is also called a magnetic pole piece, and serves to transfer the magnetic flux from the outer rotor 110 to the inner rotor 120 or from the inner rotor 120 to the outer rotor 110 as a magnetic material. Do it.
  • the pole piece module 130 may include a support member for keeping the pole pieces 131 and the pole pieces 131 and the magnets of the rotors 110 and 120 spaced apart from each other. .
  • the number of the pole pieces 131 is determined by Equation a described above, and the gear ratio is the same as Equation b described above.
  • an outer air gap exists between the pole pieces 131 and the outer rotor 110, and an inner air gap exists between the pole pieces 131 and the inner rotor 120.
  • the pores 110a and 120a act as resistances in the magnetic circuit, so that the magnetic flux is concentrated.
  • the magnetic gear 100 is reduced in torque in proportion to the decrease in the amount of magnets.
  • This torque reduction can be compensated by adjusting the sizes of the outer magnet 112 and the outer salient pole 111a, and in detail, the center angle ⁇ and the outer salient pole of the outer magnet 112 as shown in Table 1 below. Compensation was possible by adjusting the stacking width L of (111a).
  • the inner rotor 110 of the magnetic gear 100a has a cylindrical inner rotor 121 and a rotating shaft c on the outer surface of the inner rotor 121.
  • a plurality of magnets 123, hereinafter referred to as 'inner magnets'
  • 'inner salient pole' a plurality of magnets having magnetic force in a direction opposite to the rotation axis c, and provided between the inner magnets 123, respectively.
  • the inner magnets 123 when the inner magnets 123 are composed of two, the inner magnets 123 are disposed in directions facing each other with respect to the rotation axis c of the inner magnets 123.
  • the inner salient pole 121a is described as being stacked on the inner rotor 121, but the inner salient pole 121a and the inner rotor 121 may be integrally manufactured.
  • the magnetic gear 100a according to the second embodiment of the present invention can reduce the amount of permanent magnets provided in the inner rotor 120 as compared with the conventional magnetic gear 10, thereby providing a low manufacturing cost. .
  • the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention is compared with the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention and the magnetic gear 100a according to the second embodiment.
  • the outer rotor 110 and the inner rotor 120 are each composed of a salient rotor.
  • the outer rotor 110 of the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention is substantially the same as the outer rotor of the magnetic gear 100 according to the first embodiment
  • the inner rotor 120 is Since it is substantially the same as the inner rotor of the magnetic gear 100a according to the second embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
  • the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention has an advantage of further reducing the amount of permanent magnets as compared to the magnetic gears 100 and 100a according to the first and second embodiments of the present invention. have.
  • Table 2 below compares the permanent magnet area and pull-out torque of the conventional magnetic gear 10 and the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention. It is a vote.
  • the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention has the smallest area of the permanent magnet but the torque is low, and the magnetic gear 100a according to the second embodiment of the present invention is a magnet.
  • the area reduction was the least but the torque was lower than the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the magnetic gear 100a according to the first embodiment of the present invention has the smallest torque reduction amount compared to the area reduction amount, so that it is suitable for use as a power transmission device.
  • the inner rotor torque ripple of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention was relatively low as 6.15%
  • the magnetic gear 100a and the third embodiment according to the second embodiment of the present invention According to the magnetic gear, the inner rotor torque ripple was 11.95% and 56.24%, respectively, so that the reliability of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention was the highest.
  • FIG. 6 illustrates an example of the pole piece 131 of the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention, and the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention.
  • the pole piece 131 may be manufactured to have a shape capable of concentrating the magnetic flux in the void.
  • the pole piece 131 has a bar shape parallel to the rotation axis c, and its vertical cross section has a first shape 131a and a second shape 131b. ) Has a shape bonded on the plane.
  • the first figure 131a has a curved first arc arc 131aa, the position and center angle ⁇ 1 of the first arc 131aa and the center c are the same, and the inner diameter d2 is the same.
  • the second arc 131ab smaller than the inner diameter d1 of the first arc 131aa, the line 131ac and the first arc connecting each end of the first arc 131aa and the second arc 131ab.
  • 131aa is a plane figure surrounded by a line 131ad connecting the other ends of the second arc 131ab.
  • the inner radius d2 / 2 of the second arc 131ab is smaller than the inner radius d1 / 2 of the first arc 131aa, the curvatures are the same, and the position of the center c is Coincides with the position of the rotation axis (c).
  • the lines 131ac and 131ad connecting the first arc 131aa and the second arc 131ab are concave curves (hereinafter referred to as 'concave curves') toward the center of the first figure 131a. It is preferable.
  • the second figure 131b has the same position and inner diameter d2 as the second arc 131ab and the center c, and the center angle ⁇ 2 is the center angle ⁇ 1 of the second arc 131ab.
  • the inner diameter radius d2 / 2 of the second arc 131ab and the third arc 131ba is the same, and the inner diameter radius d2 / 2 of the third arc 131ba is the fourth. It is larger than the inner diameter radius d3 / 2 of the arc 131bb.
  • lines 131bc and 131bd connecting the ends of the third arc 131ba and the fourth arc 131bb may be straight lines.
  • a bisected position c1 of the second arc 131ab and a bisected position c1 of the third arc 131ba overlap each other.
  • the first variable is a distance ( ⁇ , hereinafter referred to as 'first vertical distance') perpendicular to the third arc 131ba and the fourth arc 131bb.
  • the first vertical distance ⁇ is 13.5 in the distance L pr '(hereinafter referred to as' the second vertical distance') perpendicular to the fourth arc 131bb and the first arc 131aa, respectively. Larger than% and smaller than 23.5%.
  • the first vertical distance ⁇ is designed to satisfy Equation 1 below.
  • the second variable is the center angle ⁇ of the fourth arc 131bb.
  • center angle ⁇ of the fourth arc 131bb is the first arcs 131'aa, 131 "aa of two pole pieces 131 ', 131" sandwiching one pole piece 131 therebetween. Is greater than 40% and less than 50% of the center angle of the virtual arc ( ⁇ ', hereinafter referred to as' reference angle') connecting the opposite ends of
  • the center angle ⁇ of the fourth arc 131bb is designed at an angle in the range of 40% to 50% of the reference angle ⁇ 'as shown in Equation 2 below.
  • N p is the number of pole pieces.
  • the third variable is a vertical direction at a second bipartite position c2 of an imaginary line segment l1, hereinafter referred to as a 'first imaginary line segment' connecting both ends of any one concave curve 131ac.
  • This is the length ( ⁇ , hereinafter referred to as 'concave length') to any one concave curve (131ac).
  • the concave length ⁇ is an imaginary line segment L2 connected perpendicularly to the fourth arc 131bb at one end 131ac 'of the first arc 131aa side of the concave curve 131ac.
  • the concave length ⁇ is designed within the range of 30% to 40% of the reference length ⁇ 'as shown in Equation 3 below.
  • D pi is the inner diameter d3 of the fourth arc 131bb
  • D po is the inner diameter d1 of the first arc 131aa
  • N p is the number of the pole pieces 131.
  • the denominator means the reference length ⁇ 'and is a straight line passing through the points c5 and c4 with the first virtual line segment L3 as the x-axis on a rectangular coordinate system centered on the origin c. Equation for calculating the y-axis coordinate value of the intersection point of the straight line passing through the points c3 and c6.
  • the reference length ⁇ ' can be calculated in various ways.
  • Table 3 shows the shape of the pole piece 131 of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention, a pole piece 13a having a general shape like the pole piece 13a of the conventional magnetic gear 100. ) Is a table comparing torques when configured with the magnetic flux concentrated pole piece 131 shown in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention.
  • the multiple type magnetic gear 200 according to another embodiment of the present invention has a form in which a plurality of magnetic gears 100 according to an embodiment of the present invention are directly connected to each other.
  • FIG. 10 illustrates a dual type magnetic gear in which two magnetic gears 100 and 100 'are directly connected, three or more magnetic gears may be directly connected to each other.
  • the output side 110a of the first magnetic gear 100 is connected to the input side 130'a of the second magnetic gear 110 '.
  • the gear ratio of the inner rotor 130 and the outer rotor 110 of the first magnetic gear 100 is 1:10
  • the gear ratio is 1:10
  • the total gear ratio is 1: 100
  • the torque ratio is 1: 100.
  • the 200 has the advantage of realizing a small and high torque ratio by using two magnetic gears.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a multilayer type magnetic gear according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the multilayer type magnetic gear 300 includes an inner pole piece module 310 and an intermediate rotor 320 in the magnetic gear 100 according to an embodiment of the present invention. It is configured to include.
  • the number of the inner pole piece module 310 and the intermediate rotor 320 is not limited, the designer can be configured in any number according to the desired gear ratio. However, the inner pole piece module 310 and the intermediate rotor 320 should be provided in pairs.
  • the inner pole piece module 310 is spaced apart from the outside of the inner rotor 120 of the magnetic gear 100, and has a plurality of inner pole pieces 311.
  • the shape of the inner pole piece 311 may also be designed by limiting the variables ⁇ , ⁇ , ⁇ in the same way as the shape of the magnetic flux-intensive pole piece.
  • the intermediate rotor 320 is provided to be spaced apart from the inner pole piece module 310 and the pole piece module 130, respectively, between the inner pole piece module 310 and the pole piece module 130.
  • the inner pole piece module 311 transmits magnetic flux to the intermediate rotor 320
  • the magnetic flux of the intermediate rotor 320 is transmitted to the outer rotor 110 by the pole piece module 130 to rotate.
  • the middle rotor 320 is illustrated as a rotor in which magnets are bipolarly attached to inner and outer surfaces, but may be configured as a salient rotor in which alternating magnets and salient poles are alternately stacked. Can be reduced.
  • the driving force when the driving force is transmitted from the inner rotor 120 toward the outer rotor 110, it operates as a reducer, and when the driving force is transmitted from the outer rotor 110 toward the inner rotor 120, it operates as an accelerator.
  • the outer rotor 110, the intermediate rotor 320, and the inner rotor 120 share a gear ratio that the conventional magnetic gear 10 is to implement.
  • the magnetic gear 10 has a merit that can realize the desired gear ratio while reducing the number of poles of the magnet.
  • the present invention is applicable to a variety of fields that require a non-contact rotary power, such as a magnetic gear vehicle, machine tools, factory equipment.

Abstract

The present invention relates to a magnetic gear and, more specifically, to a salient pole-type magnetic gear, which: replaces a magnet of any one pole of magnet dipoles of the inner rotor and/or the outer rotor with a salient pole having an iron core stacked thereon such that a rare-earth permanent magnet can be used less; and improves the form of a pole piece so as to concentrate magnetic flux on a pore such that transfer torque can be improved and a reduction in torque ripple can be implemented.

Description

돌극형 마그네틱 기어Salient magnetic gear
본 발명은 마그네틱 기어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내측 로터 또는 외측 로터, 내측 로터 및 외측 로터의 자석 쌍극 중, 어느 한 극의 자석을 철심을 적층한 돌극으로 대체하여 희토류 영구자석을 사용을 줄일 수 있고, 폴 피스의 형태를 개선하여 공극에 자속을 집중시킴으로써 전달 토크를 향상 및 토크 리플의 저감을 실현할 수 있는 돌극형 마그네틱 기어에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic gear, and more specifically, to replace the magnet of one of the magnets of the inner rotor or the outer rotor, the inner rotor and the outer rotor with the salient pole of the iron core to reduce the use of rare earth permanent magnets. It is possible to improve the shape of the pole piece, and to concentrate the magnetic flux in the air gap, and the present invention relates to a salient magnetic gear capable of improving the transmission torque and reducing the torque ripple.
마그네틱 기어는 자기력을 이용하여 비접촉식으로 동력을 전달하는 비접촉식 기어 장치로써 물리적인 접촉에 의해 동력을 전달하는 기어에 비해 노이즈 및 진동이 적고, 윤활유 주입이나 보수 점검이 불필요하며, 기계적인 마찰이 없어 안정성과 내구성이 높아 최근 연구가 활발하다.Magnetic gear is a non-contact gear device that transmits power in a non-contact manner by using magnetic force. It is less noise and vibration than a gear that transmits power by physical contact, and it does not need lubricant injection or maintenance inspection, and it is stable without mechanical friction. The recent research is active due to its high durability and durability.
또한, 마그네틱 기어는 에너지 손실을 경감할 수 있으므로 고효율 구동이 가능하고 신뢰도 및 정확한 피크 토크의 전달이 가능하다.In addition, the magnetic gear can reduce energy loss, enabling high efficiency driving and delivering reliable and accurate peak torque.
또한, 최근에는 풍력 터빈, 전기 자동차, 트랜스 미션 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 마그네틱 기어의 적용하고자 하는 노력이 있다.In recent years, there have been efforts to apply magnetic gears across various industries such as wind turbines, electric vehicles, and transmissions.
도 1은 일반적인 마그네틱 기어를 보여주는 것이고, 도 2는 일반적인 마그네틱 기어의 수직 단면을 보여주는 것이다.FIG. 1 shows a typical magnetic gear, and FIG. 2 shows a vertical cross section of a typical magnetic gear.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 마그네틱 기어(10)는 크게 내측 로터(11), 외측 로터(12), 내측 로터(11)와 외측 로터(12) 사이에 로터들(11,12)과 이격되어 위치하는 폴 피스 모듈(13)을 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 and 2, the conventional magnetic gear 10 has a large rotor 11, 12 between the inner rotor 11, the outer rotor 12, the inner rotor 11, and the outer rotor 12. It is configured to include a pole piece module 13 and spaced apart from.
또한, 상기 내측 로터(11)는 내측 회전자(11b)와 내측 회전자(11b) 외부에 회전축을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(11a)을 포함하고, 상기 외측 로터(12)는 외측 회전자(12a)와 외측 회전자(12a) 내부에 회전축을 중심으로 방사상으로 부착되는 자석(12b)을 포함하며, 상기 폴 피스 모듈(13)은 회전축에 대해 방사상으로 등 간격 이격된 복수 개의 폴 피스(13a)를 포함한다.In addition, the inner rotor 11 includes an inner rotor 11b and a magnet 11a radially attached to the outside of the inner rotor 11b about a rotation axis, and the outer rotor 12 includes an outer rotor. 12a and a magnet 12b radially attached about an axis of rotation within the outer rotor 12a, wherein the pole piece module 13 includes a plurality of pole pieces radially equidistantly spaced about the axis of rotation. 13a).
또한, 상기 내측 로터(11)와 상기 외측 로터(12)의 자석들은 각각 서로 반대방향(회전축을 향한 방향과 회전축의 반대방향을 향한 방향)으로 자력을 갖는 자석들이 서로 교대로 위치하며, 서로 반대방향의 자력을 갖는 두 개의 자석은 쌍극을 이룬다.In addition, the magnets of the inner rotor 11 and the outer rotor 12 are magnets having magnetic force in opposite directions (direction toward the axis of rotation and opposite to the direction of rotation axis) are alternately positioned, and opposite to each other. Two magnets with a magnetic force in the direction are bipolar.
이렇게 상기 로터들(11,12)에 자석을 쌍극으로 배치할 경우 고 토크 출력과 고속 회전이 가능한 기어를 제작할 수 있는 반면, 희토류 영구자석의 사용량이 늘어나므로 제작비용이 높은 단점이 있다.When the magnets are disposed in the rotors 11 and 12 in a bipolar manner, a gear capable of high torque output and high speed rotation can be manufactured, but the use cost of the rare earth permanent magnet is increased.
또한, 상기 폴 피스 모듈(13)이 고정되어 있을 경우, 상기 내측 로터(11)와 상기 외측 로터(12)는 서로 반대방향으로 회전하게 되고, 어떤 로터가 입력 축이 되는지에 따라 감속기 또는 가속기로 이용된다.In addition, when the pole piece module 13 is fixed, the inner rotor 11 and the outer rotor 12 are rotated in opposite directions, and depending on which rotor becomes the input shaft, Is used.
또한, 상기 외측 로터(12)는 저속으로 회전하고, 상기 내측 로터(11)는 고속으로 회전하며, 상기 외측 로터(12)의 쌍극수와 상기 내측 로터(11)의 쌍극수는 아래의 수학식 a와 같이 폴 피스들(13a)의 개수를 결정한다.In addition, the outer rotor 12 rotates at a low speed, the inner rotor 11 rotates at a high speed, and the dipole number of the outer rotor 12 and the dipole number of the inner rotor 11 are represented by the following equation. The number of pole pieces 13a is determined as shown in a.
[수학식 a]Equation a
Figure PCTKR2015009200-appb-I000001
Figure PCTKR2015009200-appb-I000001
여기서, Ns는 폴 피스들(13a)의 개수, p1은 외측 로터(12)의 쌍극 수, p2은 내측 로터(11)의 쌍극 수를 의미한다.Here, N s denotes the number of pole pieces 13a, p 1 denotes the number of dipoles of the outer rotor 12, and p 2 denotes the number of dipoles of the inner rotor 11.
또한, 도 2를 예로 들면, 외측 로터(12)의 자석의 극수가 42극으로 쌍극 수가 21극이고 내측 로터(11)의 자석의 극수가 4극으로 쌍극 수가 2극이므로 폴 피스들(13a)의 개수는 각 로터의 쌍극 수 21극 및 2극을 더한 23개가 된다.2, the pole pieces 13a are formed because the number of poles of the magnet of the outer rotor 12 is 42 poles and the number of poles is 21 poles. The number of s is 23 plus the number of bipolar 21 poles and two poles of each rotor.
또한, 마그네틱 기어(10)의 기어비는 아래의 수학식 b와 같이 로터들의 쌍극 수의 비로 결정된다.In addition, the gear ratio of the magnetic gear 10 is determined by the ratio of the number of dipoles of the rotor as shown in equation (b) below.
[수학식 b][Equation b]
Figure PCTKR2015009200-appb-I000002
Figure PCTKR2015009200-appb-I000002
또한, 마그네틱 기어(10)의 로터들의 속도비는 아래의 수학식 c와 같다.In addition, the speed ratio of the rotors of the magnetic gear 10 is as shown in Equation c below.
[수학식 c][Equation c]
Figure PCTKR2015009200-appb-I000003
Figure PCTKR2015009200-appb-I000003
한편, 종래의 마그네틱 기어(1)의 폴 피스(13a)는 수직단면이 중심각은 서로 동일하고 직경은 다른 외측 호(13aa)와 내측 호(13ab), 그리고 외측 호(13aa)와 내측 호(13ab)의 각 일단을 연결하는 직선(13ac) 및 각 타단을 연결하는 직선(13ad)으로 둘러싸인 도형의 형태를 갖는다.On the other hand, the pole piece (13a) of the conventional magnetic gear (1) has a vertical cross section of the same center angle and the outer arc 13aa and the inner arc 13ab, the outer arc 13aa and the inner arc 13ab are different in diameter It has a form of a figure surrounded by a straight line (13ac) for connecting each one end of) and a straight line (13ad) for connecting each other end.
그러나, 종래의 마그네틱 기어(10)는 이러한 폴 피스들(13a)의 형태적인 한계로 인해 외측 로터(12)와 폴 피스 모듈(13) 간, 내측 로터(11)와 폴 피스 모듈(13) 간의 공극에 자속을 집중시킬 수 없어 토크 전달이 낮고 토크 리플이 큰 문제점이 있다.However, in the conventional magnetic gear 10, due to the morphological limitation of these pole pieces 13a, between the outer rotor 12 and the pole piece module 13, and between the inner rotor 11 and the pole piece module 13, There is a problem in that the torque transmission is low and the torque ripple is large because the magnetic flux cannot be concentrated in the air gap.
[선행기술문헌][Preceding technical literature]
[특허문헌][Patent Documents]
1.한국공개특허 제10-2013-0042564호, 자기 기어 장치 및 유지 부재1. Korean Patent Publication No. 10-2013-0042564, magnetic gear device and holding member
2.한국공개특허 제10-2014-0013087호, 자기 기어 장치2. Korean Patent Publication No. 10-2014-0013087, magnetic gear device
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 희토류 영구자석의 사용을 줄여 제작단가를 낮출 수 있는 마그네틱 기어를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and an object of the present invention is to provide a magnetic gear that can reduce the production cost by reducing the use of rare earth permanent magnets.
또한, 본 발명의 목적은 폴 피스의 형상을 최적화하여 공극에 자속을 집중시킴으로써 토크 전달을 향상시키고 토크 리플은 낮게 하여 동력 전달률과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마그네틱 기어를 제공하는 데 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a magnetic gear that can improve the torque transmission by optimizing the shape of the pole piece to concentrate the magnetic flux in the air gap and to improve the power transmission rate and reliability by lowering the torque ripple.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내측 로터(inner rotor), 상기 내측 로터와 이격되어 구비되는 외측 로터(outer roter) 및 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 위치하고 상기 내측 로터에서 상기 외측 로터로 또는 상기 외측 로터에서 상기 내측 로터로 자속을 전달하는 서로 이격된 복수 개의 폴 피스(pole piece)가 구비되는 폴 피스 모듈을 포함하는 마그네틱 기어로서, 상기 내측 로터 및 상기 외측 로터 중, 적어도 어느 하나의 로터는 표면에는 회전축에 대해 방사상으로 자석과 돌극(salient pole)이 번갈아 적층된 돌극형 로터인 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an inner rotor, an outer rotor provided to be spaced apart from the inner rotor, and located between the inner rotor and the outer rotor, the inner rotor to the outer rotor. Or a pole piece module including a plurality of pole pieces spaced apart from each other to transfer magnetic flux from the outer rotor to the inner rotor, wherein at least one of the inner rotor and the outer rotor is provided. The rotor provides a magnetic gear, characterized in that the surface is a salient rotor in which magnets and salient poles are alternately stacked radially with respect to the axis of rotation.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 외측 로터는 돌극형 로터이며, 상기 외측 로터:는, 원통형의 외측 회전자; 상기 외측 회전자의 내측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '외측 자석'이라 함); 및 상기 외측 회전자에 내측 면에 철심이 적층되어 형성되는 것으로 상기 외측 자석들 사이에 각각 구비되는 돌극(이하, '외측 돌극'라 함);을 포함한다.In a preferred embodiment, the outer rotor is a salient rotor, the outer rotor comprising: a cylindrical outer rotor; A plurality of magnets radially spaced apart from each other on an inner surface of the outer rotor with a magnetic force toward the rotating shaft (hereinafter, referred to as an 'outer magnet'); And a plurality of salient poles (hereinafter, referred to as 'outer salient poles') formed between the outer magnets by forming iron cores stacked on inner surfaces of the outer rotor.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 내측 로터는 돌극형 로터이며, 상기 내측 로터:는, 원통형의 내측 회전자; 상기 내측 회전자의 외측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축의 반대 방향을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '내측 자석'이라 함); 및 상기 내측 회전자의 외측면에 철심이 적층되어 형성되는 것으로 상기 내측 자석들 사이에 각각 구비되는 돌극(이하, '내측 돌극'라 함);을 포함한다.In a preferred embodiment, said inner rotor is a salient rotor, said inner rotor comprising: a cylindrical inner rotor; A plurality of magnets radially spaced apart from each other on the outer surface of the inner rotor with a magnetic force toward the opposite direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as an 'inner magnet'); And a plurality of protrusions (hereinafter, referred to as 'inner protrusions') formed by stacking iron cores on the outer surface of the inner rotor, respectively provided between the inner magnets.
또한, 상기 외측 로터와 상기 내측 로터는 각각 돌극형 로터로 구성될 수 있다.In addition, the outer rotor and the inner rotor may each be composed of a pole type rotor.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 폴 피스의 단면은, 제1 호(arc), 상기 제1 호와 중심의 위치 및 중심각은 동일하고 내경은 상기 제1 호의 내경보다 작은 제2 호 및 상기 제1 호와 상기 제2 호의 각 일단 및 각 타단 을 연결하는 선으로 둘러싸인 제1 도형과, 상기 제2 호와 중심의 위치 및 내경은 동일하고 중심각은 상기 제2 호의 중심각보다 큰 제3 호, 상기 제3 호와 중심의 위치와 중심각은 동일하고 내경은 상기 제3 호의 내경보다 작은 제4 호 및 상기 제3 호와 상기 제4 호의 각 일단 및 각 타단을 연결하는 선으로 둘러싸인 제2 도형이 결합한 형상을 갖되, 상기 제2 호의 2등분 위치와 상기 제3 호의 2등분 위치는 서로 겹쳐지도록 결합한 형상을 갖는다.In a preferred embodiment, the cross section of each pole piece comprises a first arc, a second arc and a first arc having a same position and center angle as the center and having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first arc. A first figure enclosed by a line connecting the arc and each end and the other end of the second arc, the third arc with the same position and inner diameter as the center of the second arc and having a central angle greater than the center angle of the second arc; The shape of the 3rd arc and the center, the position and center angle are the same, and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the said 3rd arc, and the 2nd figure enclosed by the line which connects each end and each other end of the said 3rd and said 4th arcs Although having a second bisected position of the second arc and the second bisected position of the third arc has a shape coupled to overlap each other.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제4 호와 상기 제3 호의 수직 거리(이하, '제1 수직거리'라 함)는 아래의 수학식 1과 같이 상기 제4 호와 상기 제1 호의 수직 거리(이하, '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작다.In a preferred embodiment, the vertical distance (hereinafter referred to as 'first vertical distance') of the fourth arc and the third arc is the vertical distance of the fourth arc and the first arc (hereinafter referred to as 'first vertical distance') The second vertical distance) is greater than 13.5% and less than 23.5%.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2015009200-appb-I000004
Figure PCTKR2015009200-appb-I000004
여기서, α는 상기 제1 수직거리이고 Lpr은 상기 제2 수직거리이다.Where α is the first vertical distance and L pr is the second vertical distance.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제4 호의 중심각은 아래의 수학식 2와 같이 하나의 폴 피스를 사이에 둔 두 개의 폴피스의 제1 호들을 연결하는 가상 호의 중심각(이하, '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작다.In a preferred embodiment, the center angle of the fourth arc is the center angle of the virtual arc connecting the first arcs of two pole pieces with one pole piece interposed therebetween, as shown in Equation 2 below (hereinafter referred to as 'reference angle'). Greater than 40% and less than 50%).
[수학식 2][Equation 2]
Figure PCTKR2015009200-appb-I000005
Figure PCTKR2015009200-appb-I000005
여기서, β는 상기 제4 호의 중심각이고 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.Where β is the center angle of the fourth arc and N p is the number of pole pieces.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 도형에서 상기 제1 호 및 상기 제2 호를 연결하는 선은 상기 제1 도형의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하, '오목 곡선'이라 함)이다.In a preferred embodiment, the line connecting the first arc and the second arc in the first figure is a concave curve toward the center of the first figure (hereinafter referred to as 'concave curve').
바람직한 실시예에 있어서, 상기 오목 곡선의 양단을 연결하는 가상선분(이하, '제1 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 오목 곡선까지의 길이(이하, '오목 길이'라 함)는, 상기 오목 곡선의 상기 제1 호 측 일단에서 상기 제4 호에 수직방향으로 연결되는 가상선분(이하, '제2 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 제1 호의 2등분 위치와 상기 제4 호의 2등분 위치를 연결하는 가상선분(이하, '제3 가상 선분'이라 함)까지의 길이의 30%보다는 크고 40%보다는 작다.In a preferred embodiment, the length from the bisected position of the imaginary line connecting the both ends of the concave curve (hereinafter referred to as 'first virtual line segment') to the concave curve in the vertical direction (hereinafter referred to as 'concave length') The first segment in the vertical direction at a bisecting position of a virtual line segment (hereinafter referred to as a 'second virtual line segment') connected in a vertical direction to the fourth arc at one end of the first arc side of the concave curve. It is greater than 30% and less than 40% of the length of the virtual line segment (hereinafter referred to as 'third virtual line segment') connecting the bisected position of the arc and the bisected position of the fourth arc.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 오목 길이는 아래의 수학식 3에 의해 계산된다.In a preferred embodiment, the concave length is calculated by Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
Figure PCTKR2015009200-appb-I000006
Figure PCTKR2015009200-appb-I000006
여기서, Dpi는 상기 제4 호의 내경, Dpo는 상기 제1 호의 내경, Np는 폴 피스들의 개수이다.Here, D pi is the inner diameter of the fourth arc, D po is the inner diameter of the first arc, N p is the number of pole pieces.
또한, 본 발명은 상기 마그네틱 기어를 적어도 두 개 포함하고, 상기 마그네틱 기어들 중, 제1 마그네틱 기어의 출력측 로터는 제2 마그네틱 기어의 입력측 로터에 직결되는 것을 특징으로 하는 멀티플 타입 마그네틱 기어를 더 제공한다.In addition, the present invention includes at least two of the magnetic gears, wherein, among the magnetic gears, the output rotor of the first magnetic gear is further provided with a multiple type magnetic gear, characterized in that directly connected to the input rotor of the second magnetic gear. do.
또한, 본 발명은 상기 마그네틱 기어; 상기 마그네틱 기어의 내측 로터의 외측에 이격되어 구비되며 복수 개의 폴 피스를 갖는 적어도 하나의 내부 폴 피스 모듈; 및 상기 내부 폴 피스 모듈과 상기 마그네틱 기어의 폴 피스 모듈 사이에 구비되는 적어도 하나의 중간 로터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 타입 마그네틱 기어를 더 제공한다.In addition, the present invention is the magnetic gear; At least one inner pole piece module spaced apart from an inner rotor of the magnetic gear and having a plurality of pole pieces; And at least one intermediate rotor provided between the inner pole piece module and the pole piece module of the magnetic gear.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 외측 로터 또는 내측 로터, 외측 로터 및 내측 로터를 돌극형 로터로 구성하여 희토류 영구자석의 사용을 줄임으로써 제작단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.First, according to the magnetic gear of the present invention, the outer rotor or the inner rotor, the outer rotor and the inner rotor has the advantage of lowering the manufacturing cost by reducing the use of the rare earth permanent magnet by configuring a pole type rotor.
또한, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 로터를 돌극형으로 구성하더라도 자석과 돌극의 크기를 조절하여 토크의 저감을 보상해줄 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the magnetic gear of the present invention, even if the rotor is configured as a pole type, there is an advantage that can compensate for the reduction of torque by adjusting the size of the magnet and the pole.
또한, 본 발명의 마그네틱 기어에 의하면, 폴 피스의 단면 형태에 관한 변수 α,β,γ를 한정하여 공극에 자속을 집중시킬 수 있어 토크 전달을 향상시키고 토크 리플은 낮게 함으로써 동력 전달률과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the magnetic gear of the present invention, it is possible to concentrate the magnetic flux in the void by limiting the variables α, β, and γ regarding the cross-sectional shape of the pole piece, improving torque transmission and lowering torque ripple, thereby improving power transmission rate and reliability. It can be effected.
또한, 본 발명의 멀티플 타입 마그네틱 기어에 의하면, 두 개의 마그네틱 기어를 직결하여 작은 부피로도 큰 토크비를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the multiple type magnetic gear of the present invention, the two magnetic gears are directly connected to each other to provide a large torque ratio even with a small volume.
또한, 본 발명의 멀티레이어 타입 마그네틱 기어에 의하면, 외측 로터와 내측 로터 사이에 중간 로터를 삽입하여 적은 개수의 자석을 이용하여 큰 토크비를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the multilayer type magnetic gear of the present invention, there is an effect that a large torque ratio can be provided using a small number of magnets by inserting an intermediate rotor between the outer rotor and the inner rotor.
도 1은 일반적인 마그네틱 기어를 보여주는 도면,1 is a view showing a general magnetic gear,
도 2는 일반적인 마그네틱 기어의 수직 단면을 보여주는 도면,2 is a view showing a vertical cross section of a typical magnetic gear,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a magnetic gear according to a first embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면,4 is a view for explaining a magnetic gear according to a second embodiment of the present invention,
도 5은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면,5 is a view for explaining a magnetic gear according to a third embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스 형태를 설명하기 위한 도면,6 is a view for explaining the pole piece shape of the magnetic gear according to the embodiments of the present invention,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 마그네틱 기어의 폴 피스의 형태를 결정하는 변수를 설명하기 위한 도면,7 to 9 are views for explaining a parameter for determining the shape of the pole piece of the magnetic gear according to embodiments of the present invention,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면,10 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티레이어 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a multilayer type magnetic gear according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention were selected as general terms as widely used as possible, but in some cases, the terms arbitrarily selected by the applicant are included. In this case, the meanings described or used in the detailed description of the present invention are considered, rather than simply the names of the terms. The meaning should be grasped.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings will be described in detail the technical configuration of the present invention.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like numbers refer to like elements throughout the specification.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)는 외측 로터(110), 상기 외측 로터(110)의 내측에 상기 외측 로터(110)와 이격되어 구비되는 내측 로터(120) 및 상기 외측 로터(110)와 상기 내측 로터(120) 사이에 상기 외측 로터(110)와 상기 내측 로터(120)에 각각 이격되어 구비되는 폴 피스 모듈(130)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 3, the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention may include an outer rotor 110 and an inner rotor spaced apart from the outer rotor 110 inside the outer rotor 110. 120 and the pole piece module 130 spaced apart from the outer rotor 110 and the inner rotor 120, respectively, between the outer rotor 110 and the inner rotor 120.
또한, 상기 폴 피스 모듈(130)이 고정되어 있을 경우, 상기 외측 로터(110)와 상기 내측 로터(120)는 서로 다른 방향으로 회전하며 상기 외측 로터(110)에서 상기 내측 로터(120)로 또는 상기 내측 로터(120)에서 상기 외측 로터(110)로 회전력을 전달한다.In addition, when the pole piece module 130 is fixed, the outer rotor 110 and the inner rotor 120 rotates in different directions and from the outer rotor 110 to the inner rotor 120 or The rotational force is transmitted from the inner rotor 120 to the outer rotor 110.
그러나, 상기 외측 로터(110)와 상기 내측 로터(120) 중, 어느 하나의 로터는 고정될 경우, 상기 폴 피스 모듈(130)과 고정되지 않은 다른 하나의 로터가 회전하며 동력을 전달할 수도 있다.However, when any one of the outer rotor 110 and the inner rotor 120 is fixed, the other one rotor that is not fixed to the pole piece module 130 may rotate and transmit power.
이 경우, 상기 폴 피스 모듈(130)과 회전하는 로터의 회전방향은 동일하다.In this case, the rotation direction of the pole piece module 130 and the rotating rotor is the same.
또한, 도 3에서는 본 발명의 마그네틱 기어(100)가 원통 회전형의 마그네틱 기어인 것으로 도시하였으나 원판 회전형, 평판 리니어형, 원통 리니어형으로 제작이 가능하다.(예를 들면, 특허문헌 1의 원판 회전형, 평판 리니어형, 원통 리니어형의 형태를 참조할 수 있다.)In addition, in Fig. 3, the magnetic gear 100 of the present invention is shown as being a magnetic gear of a cylindrical rotation type, but can be manufactured in a disk rotation type, a flat plate linear type, and a cylindrical linear type (for example, in Patent Document 1). Please refer to the types of disk rotation, flat plate linear and cylindrical linear.)
또한, 상기 외측 로터(110)는 내측 면에 회전축(c)에 대해 방사상으로 위치하는 자석(112)과 자석들(112) 사이에 돌극(salient pole)이 형성된 돌극형 로터이다.In addition, the outer rotor 110 is a salient pole with a salient pole formed between the magnets 112 and the magnets 112 radially positioned with respect to the rotation axis c on the inner side.
자세하게는 상기 외측 로터(110)는 원통형의 외측 회전자(111), 상기 외측 회전자(111)의 내측 면에 회전축(c)을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축(c)을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(112, 이하 '외측 자석'이라 함) 및 상기 외측 자석들(112) 사이에 각각 구비되는 돌극(111a, 이하 '외측 돌극'이라 함)을 포함하여 구성된다.In detail, the outer rotor 110 is attached to the cylindrical outer rotor 111, radially spaced apart from the inner surface of the outer rotor 111 about the rotation axis (c), toward the rotation axis (c) And a plurality of magnets 112 having a magnetic force (hereinafter, referred to as 'outer magnets') and protrusions 111a (hereinafter referred to as 'outer protrusions') respectively provided between the outer magnets 112.
또한, 상기 외측 돌극(111a)은 상기 외측 회전자(111)의 내측 면에 철심을 적층하여 형성되는 것으로 철극이라고도 한다.In addition, the outer salient pole 111a is formed by stacking iron cores on the inner surface of the outer rotor 111 and is also called an iron pole.
또한, 본 발명에서는 상기 외측 돌극(111a)이 상기 외측 회전자(111)에 적층되어 형성되는 것으로 설명하였으나 상기 외측 돌극(111a)과 상기 외측 회전자(111)는 일체로 제작될 수 있다.In addition, in the present invention, the outer salient pole 111a is described as being stacked on the outer rotor 111, but the outer salient pole 111a and the outer rotor 111 may be integrally manufactured.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)는 종래의 마그네틱 기어(10)와 비교하여 외측 로터(110)가 쌍극인 자석을 갖지않고 회전축(c)을 향하는 방향으로 착자된 자석만이 구비되므로 영구자석의 양을 줄일 수 있어 제작비용이 저렴한 장점이 있다.That is, the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention has a magnet magnetized in a direction toward the rotation axis c without the magnet having a bipolar magnet as compared to the conventional magnetic gear 10. Only because it is possible to reduce the amount of permanent magnets has the advantage of low production cost.
또한, 상기 내측 로터(120)는 내측 회전자(121)와 상기 내측 회전자(121) 외측에 쌍극을 이루며 부착되는 복수 개의 자석(122)을 포함하여 이루어진다. In addition, the inner rotor 120 includes an inner rotor 121 and a plurality of magnets 122 that are attached in a bipolar manner to the outer side of the inner rotor 121.
또한, 상기 폴 피스 모듈(130)은 회전 축(c)에 대해 방사상으로 서로 이격된 복수 개의 폴 피스(131)를 포함하여 이루어진다.In addition, the pole piece module 130 includes a plurality of pole pieces 131 spaced apart from each other radially with respect to the rotation axis (c).
또한, 상기 폴 피스(131)는 자극편이라고도 하며, 자성체로써 상기 외측 로터(110)에서 상기 내측 로터(120)로 또는 상기 내측 로터(120)에서 상기 외측 로터(110)로 자속을 전달하는 역할을 한다.In addition, the pole piece 131 is also called a magnetic pole piece, and serves to transfer the magnetic flux from the outer rotor 110 to the inner rotor 120 or from the inner rotor 120 to the outer rotor 110 as a magnetic material. Do it.
또한, 도시하지는 않았으나 상기 폴 피스 모듈(130)은 폴 피스들(131) 간 및 폴 피스(131)와 상기 로터들(110,120)의 자석들 간을 서로 이격되게 유지하는 지지부재를 포함할 수 있다.In addition, although not shown, the pole piece module 130 may include a support member for keeping the pole pieces 131 and the pole pieces 131 and the magnets of the rotors 110 and 120 spaced apart from each other. .
또한, 상기 폴 피스들(131)의 개수는 상술한 수학식 a에 의해 결정되며, 기어비는 상술한 수학식 b와 같다.In addition, the number of the pole pieces 131 is determined by Equation a described above, and the gear ratio is the same as Equation b described above.
또한, 상기 폴 피스들(131)과 상기 외측 로터(110) 간에는 외측 공극(outer airgap)이 존재하고 상기 폴 피스들(131)과 상기 내측 로터(120) 간에는 내측 공극(inner airgap)이 존재하며, 이러한 공극들(110a,120a)은 자기 회로에서 저항의 역할을 하는 것으로 자속이 집중되게 된다.In addition, an outer air gap exists between the pole pieces 131 and the outer rotor 110, and an inner air gap exists between the pole pieces 131 and the inner rotor 120. The pores 110a and 120a act as resistances in the magnetic circuit, so that the magnetic flux is concentrated.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 마그네틱 기어(100)는 자석 양의 감소에 비례하여 토크의 감소가 발생한다.On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the magnetic gear 100 is reduced in torque in proportion to the decrease in the amount of magnets.
이러한 토크 감소는 상기 외측 자석(112)과 상기 외측 돌극(111a)의 크기를 조절함으로써 보상할 수 있고, 자세하게는 아래의 표1과 같이 상기 외측 자석(112)의 중심각(θ)과 상기 외측 돌극(111a)의 적층폭(L)을 조절함으로써 보상할 수 있었다.This torque reduction can be compensated by adjusting the sizes of the outer magnet 112 and the outer salient pole 111a, and in detail, the center angle θ and the outer salient pole of the outer magnet 112 as shown in Table 1 below. Compensation was possible by adjusting the stacking width L of (111a).
표 1
구분 종래의 마그네틱 기어 중심각(θ)과 적층폭(L)이 조절된 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어
외측 자석의 중심각(deg) 8.6 10
적층폭(mm) 100(회전축방향으로의 자석 길이) 126.6
기어비 10.5 10.5
내측로터의 극수 4
외측로터의 극수 42
폴 피스 개수 23
토크 내측로터 토크(Nm) 18.3 18.3
내측로터 토크리플(%) 4.1 6.2
외측로터 토크(Nm) 193.2 192.9
외측로터 토크리플(%) 0.1 0.2
출력 내측로터(W) 1919.4 1917.5
외측로터(W) 1926.7 1923.9
Table 1
division Conventional magnetic gear Magnetic gear according to the first embodiment of the present invention in which the center angle θ and the stacking width L are adjusted
Center angle of outer magnet (deg) 8.6 10
Stacking width (mm) 100 (magnet length in the direction of the axis of rotation) 126.6
Gear ratio 10.5 10.5
Number of poles of inner rotor 4
Number of poles on the outer rotor 42
Number of pole pieces 23
talk Inner rotor torque (Nm) 18.3 18.3
Inner rotor torque ripple (%) 4.1 6.2
Outer rotor torque (Nm) 193.2 192.9
Outer rotor torque ripple (%) 0.1 0.2
Print Inner rotor (W) 1919.4 1917.5
Outer rotor (W) 1926.7 1923.9
도 4을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)의 내측 로터(110)는 원통형의 내측 회전자(121), 상기 내측 회전자(121)의 외측 면에 회전축(c)을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 회전축(c)의 반대방향으로 자력을 갖는 복수 개의 자석(123,이하 '내측 자석'이라 함) 및 상기 내측 자석들(123) 사이에 각각 구비되는 돌극(121a, 이하 '내측 돌극'이라 함)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the inner rotor 110 of the magnetic gear 100a according to the second embodiment of the present invention has a cylindrical inner rotor 121 and a rotating shaft c on the outer surface of the inner rotor 121. ) Are radially spaced apart from each other, and are provided with a plurality of magnets (123, hereinafter referred to as 'inner magnets') having magnetic force in a direction opposite to the rotation axis c, and provided between the inner magnets 123, respectively. (121a, hereinafter referred to as 'inner salient pole').
또한, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 내측 자석(123)이 두 개로 구성될 경우, 상기 내측 자석들(123) 회전축(c)에 대해 서로 대향하는 방향으로 배치된다.In addition, as shown in FIG. 4, when the inner magnets 123 are composed of two, the inner magnets 123 are disposed in directions facing each other with respect to the rotation axis c of the inner magnets 123.
또한, 본 발명에서는 상기 내측 돌극(121a)이 상기 내측 회전자(121)에 적층되어 형성되는 것으로 설명하였으나 상기 내측 돌극(121a)과 상기 내측 회전자(121)는 일체로 제작될 수 있다.In addition, in the present invention, the inner salient pole 121a is described as being stacked on the inner rotor 121, but the inner salient pole 121a and the inner rotor 121 may be integrally manufactured.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)는 종래의 마그네틱 기어(10)와 비교하여 내측 로터(120)에 구비되는 영구자석의 양을 줄일 수 있어 제작비용이 저렴한 장점이 있다.That is, the magnetic gear 100a according to the second embodiment of the present invention can reduce the amount of permanent magnets provided in the inner rotor 120 as compared with the conventional magnetic gear 10, thereby providing a low manufacturing cost. .
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어(100b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100) 및 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)와 비교하여 상기 외측 로터(110)와 상기 내측 로터(120)가 각각 돌극형 로터로 구성된다.5, the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention is compared with the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention and the magnetic gear 100a according to the second embodiment. The outer rotor 110 and the inner rotor 120 are each composed of a salient rotor.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어(100b)의 외측 로터(110)는 상기 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)의 외측 로터와 실질적으로 동일하고, 내측 로터(120)는 상기 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)의 내측 로터와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.In addition, the outer rotor 110 of the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention is substantially the same as the outer rotor of the magnetic gear 100 according to the first embodiment, and the inner rotor 120 is Since it is substantially the same as the inner rotor of the magnetic gear 100a according to the second embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어(100b)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어들(100,100a)과 비교하여 영구자석의 양을 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.That is, the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention has an advantage of further reducing the amount of permanent magnets as compared to the magnetic gears 100 and 100a according to the first and second embodiments of the present invention. have.
아래의 표2은 종래의 마그네틱 기어(10)와 본 발명의 실시예들에 따른 마그네틱 기어(100,100a,100b)의 영구자석 면적 및 풀 아웃 토크(pull-out torque,외측 로터의 토크)를 비교한 표이다.Table 2 below compares the permanent magnet area and pull-out torque of the conventional magnetic gear 10 and the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention. It is a vote.
표 2
영구자석 면적[㎟] 풀 아웃 토크[Nm]
종래의 마그네틱 기어 6283(100%) 192.8(100%)
본 발명의 제1 실시예 4373(69.6%) 131.3(68.1%)
본 발명의 제2 실시예 5051(80.4%) 125.7(65.1%)
본 발명의 제3 실시예 3141(50%) 96.3(49.9%)
TABLE 2
Permanent Magnet Area [㎡] Pull out torque [Nm]
Conventional magnetic gear 6283 (100%) 192.8 (100%)
First embodiment of the present invention 4373 (69.6%) 131.3 (68.1%)
Second embodiment of the present invention 5051 (80.4%) 125.7 (65.1%)
Third embodiment of the present invention 3141 (50%) 96.3 (49.9%)
표2을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어(100b)는 영구자석의 면적은 가장 적으나 토크가 낮았고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)는 자석의 면적 감소는 가장 적었으나 토크가 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)보다 낮았다.Referring to Table 2, the magnetic gear 100b according to the third embodiment of the present invention has the smallest area of the permanent magnet but the torque is low, and the magnetic gear 100a according to the second embodiment of the present invention is a magnet. The area reduction was the least but the torque was lower than the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a)가 면적 감소량 대비 토크 감소량이 가장 적어 동력전달장치로써 사용이 적합함을 확인할 수 있었다.Therefore, it was confirmed that the magnetic gear 100a according to the first embodiment of the present invention has the smallest torque reduction amount compared to the area reduction amount, so that it is suitable for use as a power transmission device.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)의 내측 로터 토크리플은 6.15%로 상대적으로 낮았으나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 기어(100a) 및 제3 실시예에 따른 마그네틱 기어는 내측 로터 토크리플이 각각 11.95%, 56.24%로 높아 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)의 신뢰도가 가장 높았다.In addition, although the inner rotor torque ripple of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention was relatively low as 6.15%, the magnetic gear 100a and the third embodiment according to the second embodiment of the present invention. According to the magnetic gear, the inner rotor torque ripple was 11.95% and 56.24%, respectively, so that the reliability of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention was the highest.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 마그네틱 기어들(100,100a,100b)의 폴 피스(131)의 일례를 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따른 마그네틱 기어들(100,100a,100b)의 폴 피스(131)는 공극에 자속을 집중시킬 수 있는 형상을 갖도록 제작될 수 있다.FIG. 6 illustrates an example of the pole piece 131 of the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention, and the magnetic gears 100, 100a and 100b according to the embodiments of the present invention. The pole piece 131 may be manufactured to have a shape capable of concentrating the magnetic flux in the void.
도 6을 참조하여 상기 폴 피스(131)의 형상을 자세히 설명하면, 상기 폴 피스(131)는 회전축(c)과 나란한 바 형상으로 그 수직 단면이 제1 도형(131a)과 제2 도형(131b)이 평면상에서 결합한 형상을 갖는다.Referring to FIG. 6, the shape of the pole piece 131 will be described in detail. The pole piece 131 has a bar shape parallel to the rotation axis c, and its vertical cross section has a first shape 131a and a second shape 131b. ) Has a shape bonded on the plane.
또한, 상기 제1 도형(131a)은 곡선인 제1 호(arc,131aa), 상기 제1 호(131aa)와 중심(c)의 위치 및 중심각(θ1)은 동일하고, 내경(d2)이 상기 제1 호(131aa)의 내경(d1)보다 작은 제2 호(131ab), 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)의 각 일단을 연결하는 선(131ac) 및 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)의 각 타단을 연결하는 선(131ad)으로 둘러싸인 평면 도형이다.In addition, the first figure 131a has a curved first arc arc 131aa, the position and center angle θ1 of the first arc 131aa and the center c are the same, and the inner diameter d2 is the same. The second arc 131ab smaller than the inner diameter d1 of the first arc 131aa, the line 131ac and the first arc connecting each end of the first arc 131aa and the second arc 131ab. 131aa is a plane figure surrounded by a line 131ad connecting the other ends of the second arc 131ab.
다시 말해서, 상기 제2 호(131ab)의 내경 반지름(d2/2)은 상기 제1 호(131aa)의 내경 반지름(d1/2)보다 작고, 곡률은 서로 동일하며, 중심(c)의 위치는 회전축(c)의 위치와 서로 일치한다.In other words, the inner radius d2 / 2 of the second arc 131ab is smaller than the inner radius d1 / 2 of the first arc 131aa, the curvatures are the same, and the position of the center c is Coincides with the position of the rotation axis (c).
또한, 상기 제1 호(131aa)와 상기 제2 호(131ab)를 연결하는 선들(131ac,131ad)은 상기 제1 도형(131a)의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하 '오목 곡선'이라 함)인 것이 바람직하다.In addition, the lines 131ac and 131ad connecting the first arc 131aa and the second arc 131ab are concave curves (hereinafter referred to as 'concave curves') toward the center of the first figure 131a. It is preferable.
또한, 상기 제2 도형(131b)은 상기 제2 호(131ab)와 중심(c)의 위치 및 내경(d2)은 동일하고, 중심각(θ2)은 상기 제2 호(131ab)의 중심각(θ1)보다 큰 제3 호(131ba), 상기 제3 호(131ba)와 중심(c)의 위치 및 중심각(θ2)의 크기는 동일하고, 내경(d3)은 상기 제3 호(131ba)의 내경(d2)보다 작은 제4 호(131bb), 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 일단을 연결하는 선(131bd) 및 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 타단을 연결하는 선(131bc)으로 둘러싸인 평면 도형이다.In addition, the second figure 131b has the same position and inner diameter d2 as the second arc 131ab and the center c, and the center angle θ2 is the center angle θ1 of the second arc 131ab. The larger the third arc 131ba, the position of the third arc 131ba and the center c, and the magnitude of the center angle θ2 are the same, and the inner diameter d3 is the inner diameter d2 of the third arc 131ba. 4th 131bb smaller than), a line 131bd connecting each end of the third arc 131ba and the fourth arc 131bb, and the third arc 131ba and the fourth arc 131bb. It is a planar figure surrounded by a line (131bc) connecting the other ends of the ().
다시 말해서, 상기 제2 호(131ab)와 상기 제3 호(131ba)의 내경 반지름(d2/2)은 서로 동일하고, 상기 제3 호(131ba)의 내경 반지름(d2/2)은 상기 제4 호(131bb)의 내경 반지름(d3/2)보다 크다.In other words, the inner diameter radius d2 / 2 of the second arc 131ab and the third arc 131ba is the same, and the inner diameter radius d2 / 2 of the third arc 131ba is the fourth. It is larger than the inner diameter radius d3 / 2 of the arc 131bb.
또한, 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)의 각 단을 연결하는 선들(131bc,131bd)은 직선인 것이 바람직하다.In addition, the lines 131bc and 131bd connecting the ends of the third arc 131ba and the fourth arc 131bb may be straight lines.
또한, 상기 제1 도형(131a)과 상기 제2 도형(131b)은 상기 제2 호(131ab)의 2등분 위치(c1)와 상기 제3 호(131ba)의 2등분 위치(c1)가 서로 겹쳐지도록 평면상에서 결합하여 상기 폴 피스(131)의 단면 형상을 이룬다.In addition, in the first figure 131a and the second figure 131b, a bisected position c1 of the second arc 131ab and a bisected position c1 of the third arc 131ba overlap each other. To form a cross-sectional shape of the pole piece 131 by combining on a plane.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 상기 폴 피스(131)의 형태 결정하는 변수를 설명하기 위한 것으로, 상기 폴 피스(131)의 형태를 결정하는 변수는 크게 세 가지이다.7 to 9 illustrate variables for determining the shape of the pole piece 131 of the present invention, and there are three main variables for determining the shape of the pole piece 131.
먼저, 도 7을 참조하면, 첫 번째 변수는 상기 제3 호(131ba)와 상기 제4 호(131bb)에 각각 수직인 직선의 거리(α,이하 '제1 수직거리'라 함)이다.First, referring to FIG. 7, the first variable is a distance (α, hereinafter referred to as 'first vertical distance') perpendicular to the third arc 131ba and the fourth arc 131bb.
또한, 상기 제1 수직거리(α)는 상기 제4 호(131bb)와 상기 제1 호(131aa)에 각각 수직인 직선의 거리(Lpr',이하 '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작다.In addition, the first vertical distance α is 13.5 in the distance L pr '(hereinafter referred to as' the second vertical distance') perpendicular to the fourth arc 131bb and the first arc 131aa, respectively. Larger than% and smaller than 23.5%.
즉, 상기 제1 수직거리(α)는 아래의 수학식 1을 만족하도록 설계된다.That is, the first vertical distance α is designed to satisfy Equation 1 below.
수학식 1
Figure PCTKR2015009200-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2015009200-appb-M000001
다음, 도 8을 참조하면, 두 번째 변수는 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)이다.Next, referring to FIG. 8, the second variable is the center angle β of the fourth arc 131bb.
또한, 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)은 하나의 폴 피스(131)를 사이에 둔 두 개의 폴 피스(131',131")의 제1 호들(131'aa,131"aa)의 마주보는 끝단을 연결하는 가상 호의 중심각(β',이하 '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작다.In addition, the center angle β of the fourth arc 131bb is the first arcs 131'aa, 131 "aa of two pole pieces 131 ', 131" sandwiching one pole piece 131 therebetween. Is greater than 40% and less than 50% of the center angle of the virtual arc (β ', hereinafter referred to as' reference angle') connecting the opposite ends of
즉, 상기 제4 호(131bb)의 중심각(β)은 아래의 수학식2와 같이 기준각(β')의 40% 내지 50% 사이의 범위의 각도에서 설계된다.That is, the center angle β of the fourth arc 131bb is designed at an angle in the range of 40% to 50% of the reference angle β 'as shown in Equation 2 below.
수학식 2
Figure PCTKR2015009200-appb-M000002
Equation 2
Figure PCTKR2015009200-appb-M000002
여기서, 여기서 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.Where N p is the number of pole pieces.
다음, 도 9를 참조하면, 세 번째 변수는 어느 하나의 오목 곡선(131ac)의 양단을 연결하는 가상선분(ℓ1,이하 '제1 가상선분'이라 함)의 2등분 위치(c2)에서 수직방향으로 상기 어느 하나의 오목 곡선(131ac)까지의 길이(γ,이하 '오목 길이'라 함)이다.Next, referring to FIG. 9, the third variable is a vertical direction at a second bipartite position c2 of an imaginary line segment ℓ1, hereinafter referred to as a 'first imaginary line segment' connecting both ends of any one concave curve 131ac. This is the length (γ, hereinafter referred to as 'concave length') to any one concave curve (131ac).
또한, 상기 오목 길이(γ)는 상기 어느 하나의 오목 곡선(131ac)의 상기 제1 호(131aa) 측 일단(131ac')에서 상기 제4 호(131bb)에 수직으로 연결되는 가상선분(ℓ2, 이하 '제2 가상선분'이라 함)의 2등분 위치(c3)에서 수직방향으로 상기 제1 호(131aa)의 2등분 위치(c4)와 상기 제4 호(131bb)의 2등분 위치(c5)를 잇는 가상선분(ℓ3, 이하 '제3 가상선분'이라 함)까지의 길이(γ',이하 '기준 길이')에 30%보다는 크고 40%보다는 작다.In addition, the concave length γ is an imaginary line segment L2 connected perpendicularly to the fourth arc 131bb at one end 131ac 'of the first arc 131aa side of the concave curve 131ac. The second bisected position c4 of the first arc 131aa and the second bisected position c5 of the fourth arc 131bb in the vertical direction at the second dividing position c3 of the second virtual line segment hereinafter. It is larger than 30% and smaller than 40% in the length (γ ', hereinafter' reference length ') to the virtual line segment (ℓ3, hereinafter referred to as' the third virtual line segment)'.
즉, 상기 오목 길이(γ)은 아래의 수학식 3과 같이 상기 기준 길이(γ')의 30% 내지 40% 범위내에서 설계된다.That is, the concave length γ is designed within the range of 30% to 40% of the reference length γ 'as shown in Equation 3 below.
수학식 3
Figure PCTKR2015009200-appb-M000003
Equation 3
Figure PCTKR2015009200-appb-M000003
여기서, Dpi는 상기 제4 호(131bb)의 내경(d3), Dpo는 상기 제1 호(131aa)의 내경(d1), Np는 상기 폴 피스들(131)의 개수이다.Here, D pi is the inner diameter d3 of the fourth arc 131bb, D po is the inner diameter d1 of the first arc 131aa, and N p is the number of the pole pieces 131.
또한, 수학식 3에서 분모는 상기 기준 길이(γ')를 의미하는 것으로 원점(c)를 중심으로 하는 직각 좌표계 상에서 상기 제1 가상선분(ℓ3)을 x축으로 하여 점 c5 및 c4를 지나는 직선과 점 c3 및 c6를 지나는 직선의 교점의 y축 좌표값을 계산하기 위한 식이다. 그러나 상기 기준 길이(γ')은 다양한 방법으로 계산이 가능하다.In Equation 3, the denominator means the reference length γ 'and is a straight line passing through the points c5 and c4 with the first virtual line segment L3 as the x-axis on a rectangular coordinate system centered on the origin c. Equation for calculating the y-axis coordinate value of the intersection point of the straight line passing through the points c3 and c6. However, the reference length γ 'can be calculated in various ways.
아래의 표 3는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)의 폴 피스(131)의 형태를 종래의 마그네틱 기어(100)의 폴 피스(13a)와 같이 일반적인 형상의 폴 피스(13a)로 구성한 경우와 도 6에 도시한 자속 집중형의 폴 피스(131)로 구성하였을 경우 토크를 비교한 표이다.Table 3 below shows the shape of the pole piece 131 of the magnetic gear 100 according to the first embodiment of the present invention, a pole piece 13a having a general shape like the pole piece 13a of the conventional magnetic gear 100. ) Is a table comparing torques when configured with the magnetic flux concentrated pole piece 131 shown in FIG. 6.
표 3
구분 종래의 폴 피스 형태 자속 집중형 폴 피스 형태
토크 내측 로터 토크(Nm) 12.5 13.4
내측 로터 토크리플(%) 6.1 3.6
외측 로터 토크(Nm) 131.4 140.8
외측 로터 토크리플(%) 0.1 0.2
TABLE 3
division Conventional pole piece form Magnetic flux concentrated pole piece form
talk Inner rotor torque (Nm) 12.5 13.4
Inner rotor torque ripple (%) 6.1 3.6
Outer rotor torque (Nm) 131.4 140.8
Outer rotor torque ripple (%) 0.1 0.2
표 3에서도 알 수 있듯이 폴 피스(131)를 자속 집중형의 폴 피스로 구성할 경우 토크가 상승함을 알 수 있다.As can be seen from Table 3, when the pole piece 131 is composed of a magnetic flux-intensive pole piece, the torque increases.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a multiple type magnetic gear according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티플 타입 마그네틱 기어(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)가 복수 개 직결로 연결된 형태이다.Referring to FIG. 10, the multiple type magnetic gear 200 according to another embodiment of the present invention has a form in which a plurality of magnetic gears 100 according to an embodiment of the present invention are directly connected to each other.
또한, 도 10에서는 두 개의 마그네틱 기어(100,100')가 직결된 듀얼 타입의 마그네틱 기어를 도시하였으나 세 개 이상의 마그네틱 기어들이 직결되어 구성될 수 있다.In addition, although FIG. 10 illustrates a dual type magnetic gear in which two magnetic gears 100 and 100 'are directly connected, three or more magnetic gears may be directly connected to each other.
또한, 듀얼 타입의 경우, 제1 마그네틱 기어(100)의 출력측(110a)이 제2 마그네틱 기어(110')의 입력측(130'a)에 연결된다.In addition, in the dual type, the output side 110a of the first magnetic gear 100 is connected to the input side 130'a of the second magnetic gear 110 '.
또한, 상기 제1 마그네틱 기어(100)에서 상기 제2 마그네틱 기어(100')로 동력이 전달될 경우 경우에는 감속기로, 상기 제2 마그네틱 기어(100')에서 상기 제1 마그네틱 기어(100)로 동력이 전달될 경우에는 가속기로 동작한다.In addition, in the case where power is transmitted from the first magnetic gear 100 to the second magnetic gear 100 ', it is a reducer, and from the second magnetic gear 100' to the first magnetic gear 100. It acts as an accelerator when power is transmitted.
또한, 상기 제1 마그네틱 기어(100)의 내측 로터(130)와 외측 로터(110)의 기어비가 1:10이고, 상기 제2 마그네틱 기어(100')의 내측 로터(130')와 외측 로터(110')의 기어비가 1:10일 경우 전체 기어비는 1:100이 되고 토크비도 1:100이 된다.In addition, the gear ratio of the inner rotor 130 and the outer rotor 110 of the first magnetic gear 100 is 1:10, the inner rotor 130 'and the outer rotor of the second magnetic gear 100' ( 110 '), the gear ratio is 1:10, the total gear ratio is 1: 100 and the torque ratio is 1: 100.
즉, 종래의 마그네틱 기어(10)를 1:100의 토크비를 갖도록 설계하고자 할 경우, 외측 로터의 쌍극 수가 내측 로터의 쌍극 수보다 100배 많아야 하므로 대형화가 불가피하나, 본 발명의 멀티플 타입 마그네틱 기어(200)는 두 개의 마그네틱 기어를 이용하여 소형으로 고 토크비를 구현할 수 있는 장점이 있다.That is, when the conventional magnetic gear 10 is to be designed to have a torque ratio of 1: 100, since the number of dipoles of the outer rotor has to be 100 times larger than the number of dipoles of the inner rotor, it is inevitable to enlarge, but the multiple type magnetic gear of the present invention. The 200 has the advantage of realizing a small and high torque ratio by using two magnetic gears.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티레이어 타입 마그네틱 기어를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a multilayer type magnetic gear according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티레이어 타입 마그네틱 기어(300)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 기어(100)에 내부 폴 피스 모듈(310) 및 중간 로터(320)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 11, the multilayer type magnetic gear 300 according to another embodiment of the present invention includes an inner pole piece module 310 and an intermediate rotor 320 in the magnetic gear 100 according to an embodiment of the present invention. It is configured to include.
또한, 상기 내부 폴 피스 모듈(310)과 상기 중간 로터(320)의 개수에는 한정이 없으며, 원하는 기어비에 따라 설계자가 임의의 개수로 구성할 수 있다. 다만, 상기 내부 폴 피스 모듈(310)과 상기 중간 로터(320)는 쌍을 이루며 구비되어야 한다.In addition, the number of the inner pole piece module 310 and the intermediate rotor 320 is not limited, the designer can be configured in any number according to the desired gear ratio. However, the inner pole piece module 310 and the intermediate rotor 320 should be provided in pairs.
또한, 상기 내부 폴 피스 모듈(310)은 상기 마그네틱 기어(100)의 내측 로터(120)의 외측에 이격되어 구비되며, 복수 개의 내부 폴 피스(311)를 갖는다. In addition, the inner pole piece module 310 is spaced apart from the outside of the inner rotor 120 of the magnetic gear 100, and has a plurality of inner pole pieces 311.
또한, 상기 내부 폴 피스(311)의 형태 역시 자속 집중형의 폴 피스의 형태와 동일하게 변수 α,β,γ를 한정하여 설계될 수 있다.In addition, the shape of the inner pole piece 311 may also be designed by limiting the variables α, β, γ in the same way as the shape of the magnetic flux-intensive pole piece.
또한, 상기 중간 로터(320)는 상기 내부 폴 피스 모듈(310)과 상기 폴 피스 모듈(130) 사이에서 상기 내부 폴 피스 모듈(310) 및 상기 폴 피스 모듈(130)과 각각 이격되어 구비된다.In addition, the intermediate rotor 320 is provided to be spaced apart from the inner pole piece module 310 and the pole piece module 130, respectively, between the inner pole piece module 310 and the pole piece module 130.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티레이어 타입 마그네틱 기어(300)는 상기 내측 로터(120)가 회전하면, 상기 내부 폴 피스 모듈(311)이 상기 중간 로터(320)로 자속을 전달하고, 상기 중간 로터(320)의 자속은 상기 폴 피스 모듈(130)에 의해 상기 외측 로터(110)로 전달되어 회전하는 형태이다.That is, in the multilayer type magnetic gear 300 according to another embodiment of the present invention, when the inner rotor 120 rotates, the inner pole piece module 311 transmits magnetic flux to the intermediate rotor 320, The magnetic flux of the intermediate rotor 320 is transmitted to the outer rotor 110 by the pole piece module 130 to rotate.
또한, 도 11에서는 상기 중간 로터(320)를 내측 면 및 외측 면에 자석이 쌍극으로 부착된 로터로 도시하였으나 자석과 돌극을 번갈아 적층한 돌극형 로터로 구성할 수 있고, 이 경우 영구자석 사용량을 줄일 수 있다.In addition, in FIG. 11, the middle rotor 320 is illustrated as a rotor in which magnets are bipolarly attached to inner and outer surfaces, but may be configured as a salient rotor in which alternating magnets and salient poles are alternately stacked. Can be reduced.
또한, 상기 내측 로터(120)에서 상기 외측 로터(110)를 향해 구동력이 전달될 경우 감속기로, 상기 외측 로터(110)에서 상기 내측 로터(120)를 향해 구동력이 전달될 경우 가속기로 동작한다.In addition, when the driving force is transmitted from the inner rotor 120 toward the outer rotor 110, it operates as a reducer, and when the driving force is transmitted from the outer rotor 110 toward the inner rotor 120, it operates as an accelerator.
따라서, 본 발명의 멀티레이어 타입 마그네틱 기어(300)에 의하면 종래의 마그네틱 기어(10)가 구현하고자 하는 기어비를 외측 로터(110), 중간 로터(320) 및 내측 로터(120)가 분담하게 되므로 종래의 마그네틱 기어(10)보다 자석의 극수비를 적게 하면서도 원하는 기어비를 구현할 수 있는 장점이 있다.Therefore, according to the multilayer type magnetic gear 300 of the present invention, the outer rotor 110, the intermediate rotor 320, and the inner rotor 120 share a gear ratio that the conventional magnetic gear 10 is to implement. The magnetic gear 10 has a merit that can realize the desired gear ratio while reducing the number of poles of the magnet.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As described above, the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, but is not limited to the above-described embodiments, and is provided to those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
본 발명은 마그네틱 기어는 차량, 공작기계, 공장설비등 비 접촉식 회전 동력이 필요한 다양한 분야에 적용이 가능하다.The present invention is applicable to a variety of fields that require a non-contact rotary power, such as a magnetic gear vehicle, machine tools, factory equipment.

Claims (12)

  1. 내측 로터(inner rotor), 상기 내측 로터와 이격되어 구비되는 외측 로터(outer roter) 및 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 위치하고 상기 내측 로터에서 상기 외측 로터로 또는 상기 외측 로터에서 상기 내측 로터로 자속을 전달하는 서로 이격된 복수 개의 폴 피스(pole piece)가 구비되는 폴 피스 모듈을 포함하는 마그네틱 기어로서,An inner rotor, an outer rotor provided spaced apart from the inner rotor, and located between the inner rotor and the outer rotor, the magnetic flux from the inner rotor to the outer rotor or from the outer rotor to the inner rotor A magnetic gear comprising a pole piece module having a plurality of pole pieces spaced apart from each other for transmitting a
    상기 내측 로터 및 상기 외측 로터 중, 적어도 어느 하나의 로터는 표면에 회전축에 대해 방사상으로 자석과 돌극(salient pole)이 번갈아 적층된 돌극형 로터인 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.At least one of the inner rotor and the outer rotor is a magnetic gear, characterized in that the salient pole rotor in which the magnet and the salient pole alternately stacked radially with respect to the axis of rotation on the surface.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 외측 로터는 돌극형 로터이며,The outer rotor is a salient pole rotor,
    상기 외측 로터:는, The outer rotor:
    원통형의 외측 회전자; Cylindrical outer rotor;
    상기 외측 회전자의 내측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '외측 자석'이라 함); 및A plurality of magnets radially spaced apart from each other on an inner surface of the outer rotor with a magnetic force toward the rotating shaft (hereinafter, referred to as an 'outer magnet'); And
    상기 외측 회전자에 내측 면에 철심이 적층되어 형성되는 것으로 상기 외측 자석들 사이에 각각 구비되는 돌극(이하, '외측 돌극'라 함);을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어. Magnetic gears, characterized in that the outer rotor is formed by stacking iron cores on the inner surface, respectively provided between the outer magnets (hereinafter, referred to as 'outer protrusions').
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 내측 로터는 돌극형 로터이며,The inner rotor is a salient pole rotor,
    상기 내측 로터:는,The inner rotor:
    원통형의 내측 회전자;Cylindrical inner rotor;
    상기 내측 회전자의 외측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축의 반대 방향을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '내측 자석'이라 함); 및A plurality of magnets radially spaced apart from each other on the outer surface of the inner rotor with a magnetic force toward the opposite direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as an 'inner magnet'); And
    상기 내측 회전자의 외측면에 철심이 적층되어 형성되는 것으로 상기 내측 자석들 사이에 각각 구비되는 돌극(이하, '내측 돌극'라 함);을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.Magnetic gears, characterized in that the iron core is formed on the outer surface of the inner rotor is stacked between each of the inner magnets (hereinafter referred to as "inner salient pole").
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 외측 로터 및 상기 내측 로터는 각각 돌극형 로터이며,The outer rotor and the inner rotor are each a salient pole rotor,
    상기 외측 로터:는, The outer rotor:
    원통형의 외측 회전자; Cylindrical outer rotor;
    상기 외측 회전자의 내측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '외측 자석'이라 함); 및A plurality of magnets radially spaced apart from each other on an inner surface of the outer rotor with a magnetic force toward the rotating shaft (hereinafter, referred to as an 'outer magnet'); And
    상기 외측 자석들 사이에 각각 구비되며, 상기 외측 회전자에 철심이 적층되어 형성되는 돌극(이하, '외측 돌극'라 함);을 포함하고,Included between the outer magnets, each of the protrusions (hereinafter referred to as "outer protrusions") formed by stacking iron cores on the outer rotor;
    상기 내측 로터:는,The inner rotor:
    원통형의 내측 회전자;Cylindrical inner rotor;
    상기 내측 회전자의 외측 면에 회전축을 중심으로 방사상으로 이격되어 부착되며, 상기 회전축의 반대 방향을 향해 자력을 갖는 복수 개의 자석(이하, '내측 자석'이라 함); 및A plurality of magnets radially spaced apart from each other on the outer surface of the inner rotor with a magnetic force toward the opposite direction of the rotating shaft (hereinafter referred to as an 'inner magnet'); And
    상기 내측 자석들 사이에 각각 구비되며, 상기 내측 회전자에 철심이 적층되어 형성되는 돌극(이하, '내측 돌극'라 함);을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.Magnetic gears, which are provided between the inner magnets, respectively, which are formed by stacking iron cores on the inner rotor (hereinafter, referred to as 'inner protrusions').
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4,
    상기 각 폴 피스의 단면은, The cross section of each pole piece,
    제1 호(arc), 상기 제1 호와 중심의 위치 및 중심각은 동일하고 내경은 상기 제1 호의 내경보다 작은 제2 호 및 상기 제1 호와 상기 제2 호의 각 일단 및 각 타단 을 연결하는 선으로 둘러싸인 제1 도형과,The first arc (arc), the position and center angle of the center of the first arc is the same and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the first arc, and each one end and each other end of the first arc and the second arc The first figure surrounded by a line,
    상기 제2 호와 중심의 위치 및 내경은 동일하고 중심각은 상기 제2 호의 중심각보다 큰 제3 호, 상기 제3 호와 중심의 위치와 중심각은 동일하고 내경은 상기 제3 호의 내경보다 작은 제4 호 및 상기 제3 호와 상기 제4 호의 각 일단 및 각 타단을 연결하는 선으로 둘러싸인 제2 도형이 결합한 형상을 갖되, The third arc having the same position and inner diameter as the second arc and the center angle is larger than the center angle of the second arc; and the fourth having the same position and center angle as the third arc and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the third arc. Arc and a second figure surrounded by a line connecting each end and the other end of the third arc and the fourth arc,
    상기 제2 호의 2등분 위치와 상기 제3 호의 2등분 위치는 서로 겹쳐지도록 결합한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.The second bisected position of the second arc and the second bisected position of the third arc have a shape coupled to overlap each other.
  6. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 제4 호와 상기 제3 호의 수직 거리(이하, '제1 수직거리'라 함)는 아래의 수학식 1과 같이 상기 제4 호와 상기 제1 호의 수직 거리(이하, '제2 수직거리'라 함)에 13.5%보다는 크고 23.5%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.The vertical distance between the fourth arc and the third arc (hereinafter, referred to as 'first vertical distance') is a vertical distance between the fourth arc and the first arc (hereinafter referred to as 'second vertical distance') as shown in Equation 1 below. Magnetic gear, characterized by greater than 13.5% and less than 23.5%.
    [수학식 1][Equation 1]
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000007
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000007
    여기서, α는 상기 제1 수직거리이고 Lpr은 상기 제2 수직거리이다.Where α is the first vertical distance and L pr is the second vertical distance.
  7. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 제4 호의 중심각은 아래의 수학식 2와 같이 하나의 폴 피스를 사이에 둔 두 개의 폴피스의 제1 호들을 연결하는 가상 호의 중심각(이하, '기준각'이라 함)의 40%보다는 크고 50%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.The center angle of the fourth arc is greater than 40% of the center angle of the virtual arc (hereinafter, referred to as a reference angle) connecting the first arcs of two pole pieces with one pole piece interposed therebetween, as shown in Equation 2 below. Magnetic gear characterized by less than 50%.
    [수학식 2][Equation 2]
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000008
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000008
    여기서, β는 상기 제4 호의 중심각이고 Np는 상기 폴 피스들의 개수이다.Where β is the center angle of the fourth arc and N p is the number of pole pieces.
  8. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein
    상기 제1 도형에서 상기 제1 호 및 상기 제2 호를 연결하는 선은 상기 제1 도형의 중심부를 향해 오목한 곡선(이하, '오목 곡선'이라 함)인 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.Magnetic lines, characterized in that the line connecting the first arc and the second arc in the first figure is a concave curve (hereinafter referred to as 'concave curve') toward the center of the first figure.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 오목 곡선의 양단을 연결하는 가상선분(이하, '제1 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 오목 곡선까지의 길이(이하, '오목 길이'라 함)는, The length (hereinafter referred to as 'concave length') from the bisected position of the imaginary line segment connecting both ends of the concave curve (hereinafter referred to as 'first virtual line segment') to the concave curve in the vertical direction,
    상기 오목 곡선의 상기 제1 호 측 일단에서 상기 제4 호에 수직방향으로 연결되는 가상선분(이하, '제2 가상 선분'이라 함)의 2등분 위치에서 수직방향으로 상기 제1 호의 2등분 위치와 상기 제4 호의 2등분 위치를 연결하는 가상선분(이하, '제3 가상 선분'이라 함)까지의 길이의 30%보다는 크고 40%보다는 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.A second bisected position of the first arc in a vertical direction at a bisected position of a virtual line segment (hereinafter referred to as a 'second virtual line segment') connected in a vertical direction to the fourth arc at one end of the first arc side of the concave curve. Magnetic gear, characterized in that more than 30% and less than 40% of the length to the virtual line segment (hereinafter referred to as 'third virtual line segment') connecting the second position of the fourth and second.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 오목 길이는 아래의 수학식 3에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 기어.The concave length is calculated by the following Equation 3 magnetic gear.
    [수학식 3][Equation 3]
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000009
    Figure PCTKR2015009200-appb-I000009
    여기서, Dpi는 상기 제4 호의 내경, Dpo는 상기 제1 호의 내경, Np는 폴 피스들의 개수이다.Here, D pi is the inner diameter of the fourth arc, D po is the inner diameter of the first arc, N p is the number of pole pieces.
  11. 제 5 항의 마그네틱 기어를 적어도 두 개 포함하고,At least two magnetic gears of claim 5,
    상기 마그네틱 기어들 중, 제1 마그네틱 기어의 출력측 로터는 제2 마그네틱 기어의 입력측 로터에 직결되는 것을 특징으로 하는 멀티플 타입 마그네틱 기어.Among the magnetic gears, the output rotor of the first magnetic gear is connected directly to the input rotor of the second magnetic gear multiple type magnetic gear.
  12. 제 5 항의 마그네틱 기어;Magnetic gear of claim 5;
    상기 마그네틱 기어의 내측 로터의 외측에 이격되어 구비되며 복수 개의 폴 피스를 갖는 적어도 하나의 내부 폴 피스 모듈; 및At least one inner pole piece module spaced apart from an inner rotor of the magnetic gear and having a plurality of pole pieces; And
    상기 내부 폴 피스 모듈과 상기 마그네틱 기어의 폴 피스 모듈 사이에 구비되는 적어도 하나의 중간 로터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티레이어 타입 마그네틱 기어.And at least one intermediate rotor provided between the inner pole piece module and the pole piece module of the magnetic gear.
PCT/KR2015/009200 2014-09-03 2015-09-01 Salient pole-type magnetic gear WO2016036116A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580001607.4A CN106165275B (en) 2014-09-03 2015-09-01 Salient pole type magnetic gear

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2014-0117201 2014-09-03
KR1020140117201A KR101669984B1 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Salient-pole type magnetic gear

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016036116A1 true WO2016036116A1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55440092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/009200 WO2016036116A1 (en) 2014-09-03 2015-09-01 Salient pole-type magnetic gear

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101669984B1 (en)
CN (1) CN106165275B (en)
WO (1) WO2016036116A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3501753A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Guido Valentini Hand guided and/or hand held electric or pneumatic power tool
EP3501755A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Guido Valentini Electric machine comprising an electric motor and a gear arrangement and electric power tool comprising such a machine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107276367B (en) * 2017-06-30 2020-05-05 武汉理工大学 Electromagnetic slip clutch based on magnetic gear effect
KR20200127447A (en) * 2019-05-02 2020-11-11 현대자동차주식회사 Magnetic gear using a can
KR20210030082A (en) * 2019-09-09 2021-03-17 에스엘 주식회사 Magnetic gear apparatus
CN111082622A (en) * 2020-01-10 2020-04-28 南京航空航天大学 Decoupling type birotor alternating pole permanent magnet motor
JP7090828B1 (en) * 2021-11-18 2022-06-24 三菱電機株式会社 Permanent magnet type rotary electric machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010223340A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Hitachi Metals Ltd Magnetic gear and method of manufacturing the same
EP2390994A1 (en) * 2010-05-26 2011-11-30 Delphi Technologies, Inc. Magnetic gear and power split transmission using such
JP2012219907A (en) * 2011-04-08 2012-11-12 Toyota Central R&D Labs Inc Speed converter using magnetic wave gear
JP2014017983A (en) * 2012-07-09 2014-01-30 Nissei Corp Power generator
WO2014128985A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 株式会社Ihi Magnetic wave gear device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267152B (en) * 2008-04-21 2010-07-07 上海大学 Magnetic field modulation magnetic gear
JP5404718B2 (en) * 2011-08-29 2014-02-05 株式会社ニッセイ Magnetic gear unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010223340A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Hitachi Metals Ltd Magnetic gear and method of manufacturing the same
EP2390994A1 (en) * 2010-05-26 2011-11-30 Delphi Technologies, Inc. Magnetic gear and power split transmission using such
JP2012219907A (en) * 2011-04-08 2012-11-12 Toyota Central R&D Labs Inc Speed converter using magnetic wave gear
JP2014017983A (en) * 2012-07-09 2014-01-30 Nissei Corp Power generator
WO2014128985A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 株式会社Ihi Magnetic wave gear device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3501753A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Guido Valentini Hand guided and/or hand held electric or pneumatic power tool
EP3501755A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-26 Guido Valentini Electric machine comprising an electric motor and a gear arrangement and electric power tool comprising such a machine
US10804788B2 (en) 2017-12-21 2020-10-13 Guido Valentini Electric machine having electric motor and gear arrangement, and electric power tool having such an electric machine
US11325238B2 (en) 2017-12-21 2022-05-10 Guido Valentini Hand guided and/or hand held electric or pneumatic power tool

Also Published As

Publication number Publication date
KR101669984B1 (en) 2016-10-27
CN106165275B (en) 2018-11-09
KR20160028288A (en) 2016-03-11
CN106165275A (en) 2016-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016036116A1 (en) Salient pole-type magnetic gear
WO2016036107A1 (en) Magnetic gear having magnetic flux concentration type pole pieces, and magnetic gear provided with pole pieces at outside of rotors
WO2016086515A1 (en) Permanent magnet speed governor having fixed magnetic gap
WO2012026685A2 (en) Linear motor
WO2017078431A1 (en) Motor
CN103503127A (en) Substrate processing tool
WO2015115694A1 (en) Coaxial magnetic gear
NO981739D0 (en) Adjustable permanent magnet coupling
WO2011049298A2 (en) Linear motor
WO2018128398A1 (en) Motor and transmission
WO2015160120A1 (en) Method for manufacturing separated type power electromagnetic induction device
WO2015190869A1 (en) Rotor assembly, motor and dual clutch transmission
US20060111191A1 (en) Torque transfer system and method of using the same
WO2016171439A1 (en) Laundry treatment apparatus and magnetic gear device
WO2013032122A1 (en) Axial-flux-type permanent magnet synchronous generator and motor
WO2016086518A1 (en) Permanent magnet speed governor having fixed magnetic gap
WO2017204425A1 (en) Permanent magnet electrical equipment having non-uniform magnetic pole length
WO2017200312A1 (en) Magnet-embedded motor and compressor using same
WO2016108614A1 (en) Rotor of electric motor
CN110474456A (en) Permanent-magnetic synchronous motor rotor and compressor with it
WO2019156419A1 (en) Dual rotor-type motor having improved stator structure, and compressor comprising same
WO2018056529A1 (en) Wireless power transmission apparatus, wireless power reception apparatus, and wireless power transmission system
WO2009096739A2 (en) Generator and wind power generating system comprising same
WO2024039067A1 (en) Rotor core structure of motor and rotor of motor including the same
WO2018012701A1 (en) Foldable aperture-coupled feeding patch antenna and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15837926

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15837926

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1