WO2017099399A1 - 고속 전동기 - Google Patents

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WO2017099399A1
WO2017099399A1 PCT/KR2016/013751 KR2016013751W WO2017099399A1 WO 2017099399 A1 WO2017099399 A1 WO 2017099399A1 KR 2016013751 W KR2016013751 W KR 2016013751W WO 2017099399 A1 WO2017099399 A1 WO 2017099399A1
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rotor
permanent magnets
module
magnetic flux
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한승주
한병호
한종택
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한승주
한병호
한종택
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Definitions

  • the present invention relates to a high-speed electric motor having a power transmission device to increase the rotational drive by receiving the rotational power of the electric motor in front of the electric motor to create a rotational force by the magnetic field.
  • An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy to generate rotational power to supply power.
  • the speed is increased by using an inverter that increases the output by increasing the rated capacity and modulates the voltage and frequency.
  • the general motor should be changed to a motor that can adjust the frequency.
  • the rated capacity is increased, the appearance of the rotor and the stator increases, the generation of noise and heat increases, the power consumption increases, and the use of the inverter to increase the rotation speed Installation costs and operating costs for frequency conversion are increased.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by providing a power transmission device to increase the rotational drive in front of the electric motor in the electric motor to supply power by generating electric power by converting electrical energy into mechanical energy.
  • the power transmission device generates a rotational force through the interaction of the magnetic fields generated by the rotational power of the motor or by receiving the rotational power and external power of the motor, and realizes an electric motor that transmits power by increasing the rotational speed and the rotational power.
  • An object of the present invention is to provide a high-speed motor for supplying power.
  • Another object of the present invention is to provide a power transmission device for increasing the rotational drive in front of the motor and the motor so that the power transmission device receives the rotational power of the motor or the interaction of the magnetic fields generated by the rotational power of the motor and external power. It is to provide a high-speed motor that provides high output power, reduces the capacity of the driving motor, lowers noise and heat generated, and reduces power consumption by implementing a motor that delivers power by increasing rotation speed and rotation power.
  • a high-speed motor includes an electric motor and a power transmission device disposed in front of the electric motor to increase rotational drive.
  • the power transmission device is a front rotor is spaced at a predetermined interval in the axial direction with the front of the frame is arranged in a right angle direction fixed to the shaft and permanent magnets are arranged in the axial radial direction with a certain clearance in the axial direction of the shaft. And are disposed at right angles so that the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft and spaced apart at a predetermined distance in the axial direction of the front rotor and the shaft from the front of the frame and is disposed at right angles to the permanent magnet.
  • a driver module arranged in an axial radial direction around the front rotor and with a direction of magnetic flux directed in the axial radial direction of the shaft, the front of the frame being mounted to the motor and the driver module being the front of the frame.
  • the motor is mounted on a shaft of the motor to receive rotational power of the motor.
  • the front rotor of the rotor module is facing the driver module and the permanent magnets of the front rotor magnetic flux toward the axis of the shaft and the permanent magnets of the driver module the magnetic flux of the shaft axis of the shaft
  • the magnetic field generated by the rotation of the driver module mounted on the shaft of the electric motor and the rotating magnetic field generated by the front rotor generate a rotational force by the interaction between the attraction force and the repulsive force to increase the rotational speed and the rotational force to transmit power. There is this.
  • the rotor module has a shape in which a bearing mounting space and a cooling space are formed on an inner circumferential surface around a shaft of a cylindrical body, and mounting surfaces of the driver module and the electric motor are formed on the front and rear surfaces of the body. 2n pieces at equal intervals on the circumferential axis of the body having an excitation frame, a bearing module mounted on the shaft to be supported by the frame, and a disk shape having a shaft through hole formed in the center of the body.
  • N is an integer
  • the driver module forms a shaft through hole in the center of the body consisting of a cylindrical or disk shape with one side closed and embeds 2n or 3n permanent magnets at equal intervals (n is an integer of 2 or more) at regular intervals.
  • a hole formed in the circumferential axis of the front rotor around the front rotor, and an N-pole and an S-pole are alternately attached to 2n permanent magnet embedding holes in accordance with the reference point of the fixed rod, or 3 to 3n permanent magnet embedding holes.
  • the direction of the 2n or 3n magnetic fluxes arranged and embedded in the phase includes permanent magnets directed in the axial radial direction of the shaft.
  • the power transmission device the permanent magnets of the front rotor
  • the direction of the magnetic flux is directed toward the axis of the shaft axis of the shaft
  • the permanent magnets of the driver module is also preferred that the direction of the magnetic flux toward the axis of the shaft.
  • the high speed motor according to the present invention is the driver module is added to the power transmission device.
  • the driver module is spaced apart at a predetermined interval in the axial direction with the front rotor at the rear of the front rotor is disposed in a right direction and mounted on the front of the frame, the power transmission device is a rotational power of the electric motor To be supplied.
  • the front rotor of the rotor module is facing the driver modules and the permanent magnets of the front rotor are the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft and the driver module disposed in front and rear of the front rotor Permanent magnets of the magnetic field are a magnetic field of the rotating magnetic field generated by the rotation of the driver module mounted to the shaft of the electric motor in the direction of the shaft axis of the shaft and the rotating magnetic field of the front rotor and the driver module mounted to the frame
  • the magnetic field is characterized by the rotation of the attraction force and the repulsive force to create a rotational force to increase the number of revolutions and rotational power to transmit power.
  • the power transmission device the permanent magnets of the front rotor is the direction of the magnetic flux toward the axis of the shaft axis direction of the shaft
  • the permanent magnets of the driver modules are also directed to the direction of the magnetic flux of the shaft direction of the shaft.
  • the high-speed motor according to the present invention is a rear rotor and the driver modules are attached to the power transmission device equipped with permanent magnets in the same direction of the front rotor and the magnetic flux.
  • the rear rotor is spaced apart at a predetermined gap in the axial direction of the frame and the rear of the frame is fixed in the shaft is fixed to the shaft and permanent magnets in the axial radial direction with a certain gap in the axial direction of the shaft.
  • the driver modules are spaced at right angles with a predetermined gap in the axial direction with the rear rotor at the front and rear of the rear rotor.
  • permanent magnets are arranged in the axial radial direction around the rear rotor and the direction of the magnetic flux is mounted on the rear side of the frame toward the axial radial direction of the shaft to receive rotational power of the electric motor.
  • the front rotor and the rear rotor of the rotor module facing the driver modules and the permanent magnets of the front rotor and the permanent magnets of the rear rotor are the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft
  • Permanent magnets of the driver modules include a rotating magnetic field generated by the driver module mounted on the shaft of the motor so that magnetic flux is directed in the axial radial direction of the shaft, and a rotating magnetic field of the front rotor and the rear rotor and the frame.
  • the magnetic field of the driver modules mounted on the to generate a rotational force by the interaction of the attraction force and the repulsive force is characterized in that to transmit power by increasing the rotational speed and rotational force.
  • the rear rotor has 2n (hereinafter n is an integer) permanent magnet buried holes at equal intervals in accordance with the reference point on the circumferential axis of the body having a disk-shaped hole formed in the center of the body with the front rotor and A rotating plate having a shape formed on the same circumferential axis and 2n magnetic fluxes attached to the permanent magnet embedding holes by alternately inserting the N pole and the S pole in accordance with the reference point of the rotating plate are directed in the axial direction of the shaft.
  • n is an integer
  • the power transmission device, the permanent magnets of the front rotor and the rear rotor is the direction of the magnetic flux toward the axis of the shaft axis of the shaft and the permanent magnets of the driver modules are the direction of the magnetic flux of the axis of the shaft It is also desirable to face.
  • the high-speed electric motor according to the present invention forms a magnetic flux with the rear rotor and the driver module mounted on the power transmission device with permanent magnets having the same direction of magnetic flux as the front rotor.
  • An armature module including the armatures of the coil bundles wound around the coil is added.
  • the rear rotor is spaced apart at a predetermined gap in the axial direction of the frame and the rear of the frame is fixed in the shaft is fixed to the shaft and permanent magnets in the axial radial direction with a certain gap in the axial direction of the shaft.
  • the driver module and the armature module are spaced apart from each other in the axial direction with the rear rotor at the front and rear of the rear rotor.
  • Permanent magnets and armatures are arranged in a right angle direction and are arranged in the axial radial direction around the rear rotor and the direction of the magnetic flux is mounted on the rear side of the frame toward the axial radial direction of the shaft so that the rotational power and external power of the motor To be supplied.
  • the front rotor of the rotor module facing the driver modules and the rear rotor facing the driver module and the armature module the permanent magnets of the front rotor and the permanent magnets of the rear rotor
  • the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft and the permanent magnets of the driver modules and the armatures of the armature module are made by rotating the driver module mounted on the shaft of the motor with the magnetic flux directed in the axial radial direction of the shaft.
  • the magnetic field, the rotating magnetic field of the front rotor and the rear rotor, the driver modules mounted on the frame and the magnetic field of the armature module generate rotational force by the interaction between the attraction force and the repulsive force to increase the rotational speed and the rotational force to increase power. It is characteristic to convey.
  • the rear rotor has 2n (hereinafter n is an integer) permanent magnet buried holes at equal intervals in accordance with the reference point on the circumferential axis of the body having a disk-shaped hole formed in the center of the body with the front rotor and A rotating plate having a shape formed on the same circumferential axis and 2n magnetic fluxes attached to the permanent magnet embedding holes by alternately inserting the N pole and the S pole in accordance with the reference point of the rotating plate are directed in the axial direction of the shaft.
  • n is an integer
  • the armature module forms a shaft through hole in the center of the body made of a cylindrical shape or a disk shape of which one side is closed and in the circumferential axis direction and the circumferential axis direction of the circumference of the rear rotor in accordance with a reference point on the circumferential axis of the body.
  • the power transmission device is the permanent magnets of the front rotor and the rear rotor is the direction of the magnetic flux in the direction of the axis axis of the shaft and the permanent magnets of the driver modules and the armature of the armature module is the direction of the magnetic flux It is also preferable to face in the axial direction of this shaft.
  • a rotating magnetic field and a magnetic field which are provided with a power transmission device for increasing the rotational drive at the front of the electric motor are supplied with the rotational power of the electric motor or supplied with the rotational power and the external power of the electric motor. It provides a high-speed motor that supplies high output power by realizing an electric motor that transmits power by creating a rotational force by increasing the rotational speed and rotational force by the interaction of the attraction force and the repulsive force.
  • the front of the motor is equipped with a power transmission to increase the rotational drive is supplied with the rotational power of the motor, or the rotational magnetic field and magnetic field generated by the power train in response to the rotational power and external power of the motor is the interaction between the attraction force and the repulsive force It provides a high-speed motor that provides high power and reduces the capacity of the driving motor to reduce noise and heat, and reduces power consumption by implementing a motor that delivers power by increasing rotation speed and torque.
  • FIG 1 and 2 are cross-sectional perspective views showing a high speed motor according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional perspective view showing the front rotor and the rear rotor
  • 5 and 6 and 7 is an explanatory view of the operation of the power transmission device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional perspective view showing a high speed electric motor according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is a sectional perspective view showing a high speed electric motor according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional perspective view showing a high speed electric motor according to a fourth embodiment.
  • Fig. 11 is a sectional perspective view showing the armature module according to the fourth embodiment.
  • the high speed motor 010 includes an electric motor 500 and a power transmission device 100 disposed in front of the electric motor 500 to increase rotational drive.
  • the power transmission device 100 is the front rotor 240 is spaced at a predetermined interval in the axial direction with the front surface of the frame 210 is disposed in a right angle direction is fixed to the shaft 221 and the permanent magnets 246 are the
  • the rotor module 200 and the frame 210 of the frame 210 are arranged in an axial radial direction with a predetermined gap in the axial direction of the shaft 221 and are disposed at a right angle so that the direction of the magnetic flux is in the axial direction of the shaft 221.
  • the front and rear rotors 240 and the shaft 221 are spaced apart at a predetermined interval in the axial direction and are disposed in a right direction so that the permanent magnets 316 are axially radially around the front rotor 240.
  • the front of the frame 210 is mounted to the electric motor 500 and includes the driver module 310 arranged in the direction of the magnetic flux and directed in the axial radial direction of the shaft 221.
  • One of The rear of the front rotor 240 and the front of the frame 210 is spaced apart at a predetermined interval in the axial direction of the frame 210 is disposed in a right angle direction is mounted on the front of the frame 210 and the The other of the driver module 310 is spaced apart at right angles with a predetermined gap in the axial direction of the front of the front rotor 240 and the frame 210 in the front of the frame 210 and the electric motor It is mounted on the shaft 520 of 500.
  • the power transmission device 100 is a power transmission device consisting of a rotor module 200 and a driver module 310 disposed in front and rear of the front rotor 240 of the rotor module 200. .
  • the rotor module 200 has a bearing module 220 having a shaft 221 on the center axis of the frame 210 of the body having a cylindrical shape, as shown in FIGS. 1 and 2 and 3.
  • Front rotor 240 equipped with a permanent magnet 246 and spaced apart at regular intervals in the axial direction with the front of the frame 210 is fixed to the shaft 221 of the bearing module 220 will be.
  • the rotor module 200 forms a bearing mounting space and a cooling space on an inner circumferential surface around a shaft of a body having a cylindrical shape, and the driver module 310 and the electric motor 500 on the front and rear surfaces of the body.
  • a frame 210 having a shape in which a mounting surface is formed, a bearing module 220 supported by the frame 210 by mounting a bearing 225 on the shaft 221, and a shaft in the center of the body.
  • a rotating plate 242 having a shape in which 2n permanent magnet embedding holes 245 are formed at equal intervals on the circumferential axis of the body having a disk shape formed with through holes at equal intervals; Permanent magnetic directions of 2n magnetic fluxes that are alternately embedded in the permanent magnet embedding holes 245 in the permanent magnet embedding holes 245 in accordance with the reference point 241 of the rotating plate 242 are directed in the axial direction of the shaft 221.
  • the magnet 246 is composed of It includes a front rotor 240 which is disposed with a predetermined gap in the axial direction and the front surface of the frame 210 is mounted and fixed to the shaft 221.
  • the frame 210 forms a mounting space and a bearing cooling space of the bearing module 220 on an inner circumferential surface of the cylindrical body having a cylindrical shape, and the electric motor 500 and the driver module on the front and rear surfaces of the body. It has a shape that forms the mounting surface of the 310, the bearing module 220 is mounted to the shaft 221 made of a round bar shape bearing 225 for supporting the rotation and the maximum rotation of the front rotor 240 Depending on the number, it is desirable to select and apply one of grease supply cooling bearings, oil supply cooling bearings, air cooling bearings and magnetic bearings which do not exceed the allowable limit of endurance life.
  • the driver module 310 forms a shaft through hole in a center of a body having a cylindrical shape or a disk shape in which one side is closed and at equal intervals with a predetermined gap in accordance with the reference point 311.
  • the permanent magnets 316 are aligned with the reference point 311 to the permanent magnet embedding holes 313 of the holder 312 formed with the permanent magnet embedding hole 313 in the circumferential axis direction around the front rotor 240.
  • the pole and the S pole are alternately embedded and attached, or the three-phase arrangement is attached and attached.
  • the driver module 310 forms a shaft through hole at the center of the body having a cylindrical shape or a disk shape in which one side is closed, and 2n or 3n (hereinafter, n is equal to the reference point 311) at equal intervals.
  • 2n permanent magnets are embedded in accordance with the fixing stand 312 formed with the permanent magnet embedding hole 313 in the circumferential axis direction around the front rotor 240 and the reference point 311 of the fixing stand 312.
  • N- and S-poles are alternately embedded in the holes 313, or 2n or 3n magnetic fluxes attached to the 3n permanent magnet embedding holes 313 in three-phase arrangement are attached to the shaft 221.
  • a permanent magnet 316 facing in the axial radial direction.
  • the power transmission device 100, the permanent magnets 246 of the front rotor 240, the magnetic flux direction is directed in the radial direction of the axis of the shaft 221, the driver module 310 Permanent magnets of the 316 are also preferably the direction of the magnetic flux toward the axis of the shaft 221.
  • the high speed motor 010 is provided with an electric motor 500 and a power transmission device 100 for increasing the rotational drive in front of the electric motor 500.
  • the power transmission device 100 includes a rotor module 200 in which the front rotor 240 is fixed to the shaft 221 of the bearing module 220 mounted on the frame 210, and the front rotor 240 and the front.
  • the driver modules 310 disposed at the rear side are included.
  • the power transmission device 100 is a front rotor 240 is spaced apart at a predetermined interval in the axial direction with the front surface of the frame 210 is disposed in a right angle direction fixed to the shaft 221 and permanent magnet 246
  • the magnetic flux is spaced apart at right angles from the front and rear of the rotor module 200 and the frame 210 facing the axial direction of the shaft 221 with a predetermined gap therebetween.
  • Permanent magnets 316 are arranged in an axial radial direction around the front rotor 240 and the magnetic flux is directed to the frame 210 including the driver modules 310 with the axial radial direction of the shaft 221.
  • a space securing adapter 900 may be mounted between the rotor module 200 and the motor 500.
  • the driver module 310 mounted on the shaft 520 of the electric motor 500 is disposed such that the direction of the magnetic flux with the front rotor 240 of the rotor module 200 is directed at right angles.
  • the permanent magnets 246 of the front rotor 240 are arranged in the radial direction of the axis with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 and are arranged in a right angle so that the direction of the magnetic flux is the bearing module 220.
  • 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 2) are alternately embedded in the rotating plate 242 so that the n-pole and the S-pole are alternately disposed on the rotating plate 242, and the permanent magnets 316 of the driver module 310 are
  • the bearing module (240) is spaced apart from the permanent magnets 246 of the front rotor 240 with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 around the permanent magnets 246 of the front rotor 240 ( 2n pieces (n is an integer of 4 or more) are alternately embedded in the pole 312 so that the direction of the magnetic flux is directed in the axis radial direction of the bearing module 220.
  • 3n array (n is an integer of 2 or more) Open to buy is placed.
  • Permanent magnets 246 of the front rotor 240 are arranged in the radial direction of the axis with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 and arranged in a right direction so that the direction of the magnetic flux of the bearing module 220 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 2) are alternately embedded with N poles and S poles so as to face in the axial direction, and the permanent magnets 316 of the driver module 310 are arranged along the axis of the bearing module 220. 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 4) are alternately embedded with the N poles and the S poles arranged in the radial direction and the magnetic flux is directed in the axial radial direction of the bearing module 220 as described below.
  • four permanent magnets 246 are alternately embedded in the rotating plate 242 of the front rotor 240, and the N pole and the S pole are alternately disposed.
  • 8 permanent magnets 316 are alternately arranged to the N pole and the S pole in the plane 312 to explain the plan on the plane, and the N pole permanent magnet of the front rotor 240 when the shaft 520 is stationary. 246 are positioned between the N pole and the S pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or in a position where the magnetic fields are balanced.
  • the S pole permanent magnets 246 of the front rotor 240 are positioned between the N pole and S pole permanent magnet 316 of the driver module 310 or face the S poles to balance the magnetic field. Is achieved.
  • the permanent magnets 316 of the driver module 310 mounted on the shaft 520 rotate and rotate 90 degrees with the permanent magnets 246 of the front rotor 240.
  • the rotational force of the rotating magnetic field of the attraction force and the repulsive force in the phase is accelerated rotation of the front rotor 240.
  • the driver module 310 receives the rotational power of the shaft 520 in which the magnetic flux of the permanent magnets 316 is alternately arranged with the N pole and the S pole in the radial direction of the shaft 520.
  • a virtual magnetic field rotation moment axis is created and rotated, and the front rotor 240 has a virtual magnetic field in which directions of magnetic fluxes of the permanent magnets 246 are alternately arranged with the north pole and the south pole in the axial direction of the bearing module 220.
  • a rotating magnetic field formed by rotating the driver module 310 by forming a rotation moment axis is a rotational magnetic field formed by rotating the front rotor 240 and a rotational force of the planetary motion by the attraction force and the repulsive force. It is to rotate the rotor 240 accelerated.
  • the permanent magnets 246 of the front rotor 240 are arranged in the radial direction of the axis with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 and arranged in a right angle so that the direction of the magnetic flux is the bearing module 220 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 2) and N-poles and S-poles are alternately embedded so as to face in the axial direction, and the permanent magnets 316 of the driver module 310 are disposed in the bearing module 220.
  • Is attached in the radial direction of the axial direction of the magnetic flux is embedded in a three-phase (n is an integer of 2 or more) and attached so that the direction of the magnetic flux toward the axial radial direction of the bearing module 220 is described below.
  • the pole permanent magnets 246 are located between the N pole and the S pole, the S pole and the N pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310, or the equilibrium of the magnetic field at a position facing the S pole and the N pole. Will be achieved.
  • the S-pole permanent magnets 246 face the S-pole and the N-pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or are positioned between the S-pole and the S-pole, the N-pole and the N-pole to achieve self-balancing. .
  • the permanent magnets 316 of the driver module 310 mounted on the shaft 520 rotate and rotate 120 degrees with the permanent magnets 246 of the front rotor 240.
  • the rotational force of the rotating magnetic field of the attraction force and the repulsive force in the phase is accelerated rotation of the front rotor 240.
  • the driver module 310 receives the rotational power of the shaft 520, the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 316 is N, N, N pole and S, S in the radial direction of the axis of the shaft 520 , And make and rotate a virtual magnetic field rotation moment axis disposed so as to be three-phase of the S pole, and the front rotor 240 has the N pole and S direction of the magnetic flux of the permanent magnets 246 in the axial direction of the bearing module 220.
  • the interaction between the magnetic field and the repulsive force with the rotating magnetic field formed by rotating the front rotor 240 is formed by rotating the driver module 310 to form a virtual magnetic field rotation moment axis alternately arranged poles It is to rotate the front rotor 240 by making a rotational force of the planetary motion.
  • the front rotor 240 of the power generator 200 faces the driver module 310 and the permanent magnets 246 of the front rotor 240 have magnetic flux of the axis of the shaft 221.
  • Direction and the permanent magnets 316 of the driver module 310 have magnetic flux directed toward the axis radial direction of the shaft 221 and the rotational magnetic field of the driver module 310 and the rotation of the front rotor 240.
  • the magnetic field is driven by the interaction of the attraction force and the repulsive force in the form of a planetary motion to accelerate the rotation of the front rotor 240.
  • the front rotor 240 is disposed so that the direction of the magnetic flux with the driver module 310 mounted on the front surface of the frame 210 in the rear of the front rotor 240 in a direction perpendicular to the direction. .
  • the permanent magnets 246 of the front rotor 240 are arranged in the radial direction of the axis with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 and are arranged in a right angle so that the direction of the magnetic flux is the bearing module 220.
  • 2 n pieces (n is an integer of 2 or more) are alternately embedded in the rotating plate 242 with the N pole and the S pole, and the permanent magnets 316 of the driver modules 310 are disposed in the rotation plate 242.
  • the bearing module (240) is spaced apart from the permanent magnets 246 of the front rotor 240 with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 around the permanent magnets 246 of the front rotor 240 ( 220 is disposed in the radial direction of the axis so that the direction of the magnetic flux is directed in the radial direction of the axis of the bearing module 220 so that 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 4) in the frame 210 alternately alternately form the N pole and the S pole. Bought and arranged or 3n (n is an integer greater than or equal to 2) 3 It is arranged buried and disposed.
  • Permanent magnets 246 of the front rotor 240 the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the bearing module 220, 2n pieces (n is an integer) and the N pole and S poles are alternately embedded Permanent magnets 316 of the driver module 310 are directed to the permanent magnets 246 of the front rotor 240 and the direction of the magnetic flux in the direction perpendicular to 2n (n is an integer greater than or equal to 2)
  • N pole Attached by alternately inserting the and poles is described as follows.
  • the driver module 310 is disposed by alternately acquiring the N pole and the S pole with eight permanent magnets 316 and developing them on a plane, the driver module 310 is forward when the driver module 310 is stopped.
  • the N pole permanent magnets 246 of the rotor 240 are positioned between the N pole and the S pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or in equilibrium with the magnetic field at positions facing the S poles. do.
  • S-pole permanent magnets 246 of the front rotor 240 are located between the N pole and the S pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or the magnetic field balance in the position facing the S poles Will be achieved.
  • the front rotor 240 receives the rotational power of the front driver module 310, the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 246 is alternately the N pole and the S pole in the axial direction of the bearing module 220
  • the driver module 310 rotates by forming a virtual magnetic field rotation moment axis arranged in the direction of the magnetic field, and the N and S poles are alternately arranged in the radial direction of the bearing module 220 in the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 316.
  • the rotating magnetic field formed by rotating the front rotor 240 by forming the magnetic field is generated by the interaction between the magnetic field and the attraction force and the repulsive force formed by the driver module 310 around the front rotor 240.
  • the front rotor 240 is made to rotate to accelerate.
  • the permanent magnets 246 of the front rotor 240 are arranged in the radial direction of the axis with a predetermined gap in the axial direction of the bearing module 220 and arranged in a right angle so that the direction of the magnetic flux is the bearing module 220 2n pieces (n is an integer greater than or equal to 2) are disposed by alternately embedding the N pole and the S pole, and the permanent magnets 316 of the driver module 310 are the front rotor 240.
  • Permanent magnets 246 and the radial direction of the axis of the bearing module 220 is arranged so that the direction of the magnetic flux toward the radial direction of the axis of the bearing module 220 (n is an integer of 2 or more) 3
  • the phased arrangement and purchase are described as follows.
  • the N pole permanent magnets 246 of the front rotor 240 are located between the N pole and the S pole, the S pole and the N pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or the S pole and the N pole.
  • the magnetic field is equilibrated at the position opposite to it.
  • the S-pole permanent magnets 246 face the S-pole and the N-pole of the permanent magnets 316 of the driver module 310 or are positioned between the S-pole and the S-pole, the N-pole and the N-pole to achieve self-balancing. .
  • the front rotor 240 receives the rotational power of the front driver module 310, the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 246 is alternately the N pole and the S pole in the axial direction of the bearing module 220
  • the driver module 310 has a virtual magnetic field rotation moment axis disposed therein and rotates, and the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 316 is N, N, N pole and S, in the radial direction of the axis of the bearing module 220.
  • a magnetic field formed to form three phases of S and S poles, and a rotating magnetic field formed while the front rotor 240 rotates is formed by the driver module 310 around the front rotor 240;
  • the front rotor 240 accelerates rotation by creating a rotational force by the interaction of the attraction force and the repulsive force.
  • the front rotor 240 faces the driver module 310 and the permanent magnets 246 of the front rotor 240 face magnetic flux in the axial direction of the shaft 221.
  • Permanent magnets 316 of the module 310 are the magnetic flux of the front rotor 240 and the magnetic field of the driver module 310 so that the magnetic flux is directed in the axial radial direction of the shaft 221 mutually attracting force and repulsive force There is a difference in that the front rotor 240 accelerates rotation.
  • the induction magnetic field and the front which are generated while the driver module 310 mounted on the shaft 520 of the electric motor 500 rotates with the rotational power supplied from the electric motor 500.
  • the rotating magnetic field generated by the rotor 240 and the magnetic field of the driver module 310 mounted on the front surface of the frame 210 at the rear of the front rotor 240 are orthogonal to each other. It generates high torque by providing a motor that transmits power by increasing rotation speed and torque.
  • the front rotor 240 faces the driver module 310 by the rotational power of the electric motor 500, and the permanent magnets 246 of the front rotor 240 have magnetic flux of the shaft 221.
  • Permanent magnets 316 of the driver module 310 is directed in the axial direction and the magnetic field is rotated in the axis direction of the axis of the shaft 221, the rotating magnetic field and the front rotor that is made by the driver module 310 ( By rotating the magnetic field of the 240 and the magnetic field produced by the driver module 310 mounted on the frame 210 to create a rotational force by the interaction between the attraction force and the repulsive force to implement a high-speed electric motor to transmit power by increasing the rotational speed and rotational force Power is delivered to the object.
  • the power transmission device 100, the permanent magnets 246 of the front rotor 240, the magnetic flux direction is directed in the radial direction of the axis of the shaft 221, the driver module 310
  • These permanent magnets 316 have the same effect even if the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221.
  • the rotational force of the power transmission device 100 is determined by adjusting the magnetic density of the permanent magnets, the contact area of the magnetic field, and the gap of the permanent magnets facing in the right direction with a predetermined gap between the mounting diameter pitch of the permanent magnets.
  • the power transmission device 100 since the power transmission device 100 generates and drives the rotational force of the magnetic field by the interaction between the attraction force and the repulsive force of the permanent magnets, almost no noise is generated with high driving efficiency, and durability is excellent and there is no driving cost.
  • the second embodiment will be described. 8 is a cross-sectional perspective view of the high speed electric motor 020 according to the second embodiment, and FIGS. 5, 6, and 7 are explanatory views of the operation of the power transmission device 110.
  • the high speed electric motor 020 according to the present invention includes an electric motor 500 and a power transmission device 110 disposed in front of the electric motor 500 to increase rotational drive.
  • the power transmission device 110 includes the rotor module 200 and the driver module 310 of the first embodiment, the driver module 310 is mounted to the shaft 520 of the electric motor 500. It is.
  • the power transmission device 110 is a power transmission device in which the driver module 310 is disposed only in front of the front rotor 240 of the rotor module 200 in the power transmission device 100 of the first embodiment. to be.
  • the power transmission device 110, the permanent magnets 246 of the front rotor 240, the magnetic flux direction is directed in the radial direction of the axis of the shaft 221, the permanent magnet 316 of the driver module 310 It is also preferable that the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221.
  • the power transmission device 110 is supplied with rotational power of the electric motor 500 like the power transmission device 100 of the first embodiment.
  • a space securing adapter may be mounted between the rotor module 200 and the motor 500.
  • the high speed electric motor 020 configured as described above operates by operating as described in the first embodiment with the rotational power supplied from the electric motor 500 and the front driver module mounted to the shaft 520 of the electric motor 500.
  • a rotating magnetic field created by the rotation of 310 and the rotating magnetic field of the front rotor 240 create a rotational force by the interaction between the attraction force and the repulsive force, thereby realizing an electric motor that transmits power by increasing the rotational speed and rotational force to generate a high output power. Supply.
  • the power transmission device 110, the permanent magnets 246 of the front rotor 240, the magnetic flux direction is directed in the radial direction of the axis of the shaft 221, the permanent magnet 316 of the driver module 310 )
  • the power transmission device 110, the permanent magnets 246 of the front rotor 240, the magnetic flux direction is directed in the radial direction of the axis of the shaft 221, the permanent magnet 316 of the driver module 310 )
  • the third embodiment will be described. 9 is a cross-sectional perspective view of the high speed electric motor 030 according to the third embodiment, and FIGS. 5, 6, and 7 are explanatory views of the operation of the power transmission device 120.
  • the high speed motor 030 according to the present invention includes an electric motor 500 and a power transmission device 120 disposed in front of the electric motor 500 to increase rotational drive.
  • the power transmission device 120 is equipped with permanent magnets 246 having the same direction of magnetic flux as the front rotor 240 to the power transmission device 100 of the first embodiment or the power transmission device 110 of the second embodiment.
  • One rear rotor 250 and the driver module 310 are added to the rear rotor 250 so that the rear rotor 250 is spaced apart at a predetermined gap in the axial direction of the frame 210 and the right angle.
  • the permanent magnets 246 are arranged in a direction and fixed to the shaft 221, and the permanent magnets 246 are arranged in an axial radial direction with a predetermined gap in the axial direction of the shaft 221 and are arranged in a right angle direction so that the direction of the magnetic flux is the shaft 221.
  • the driver modules 310 are spaced apart at right angles from the front and rear of the rear rotor 250 with an interval therebetween in the axial direction of the rear rotor 250 and are disposed in a right angle direction.
  • the rear rotor 250 has a permanent magnet embedding hole at equal intervals in accordance with the reference point 241 on the circumferential axis of the body having a disk-shaped hole formed in the center of the body.
  • the N pole and the S pole are alternately embedded in the permanent magnet embedding holes 245 of the rotating plate 242 having the shape formed on the same circumferential axis as the front rotor 240 in accordance with the reference point 241.
  • the permanent magnets 246 are attached thereto.
  • the rear rotor 250 has 2n (hereinafter, n is an integer) permanent magnets at equal intervals in accordance with the reference point 241 on the circumferential axis of the body having a disk-shaped hole formed in the center of the body.
  • the rotary plate 242 having a shape in which the buried hole 245 is formed on the same circumferential axis as the front rotor 240, and the permanent magnet buried holes 245 in accordance with the reference point 241 of the rotary plate 242.
  • the direction of the 2n magnetic fluxes, which are alternately embedded with the N pole and the S pole, is included in the axial direction of the shaft 221.
  • the power transmission device 120 is the permanent magnets 246 of the front rotor 240 and the permanent magnets 246 of the rear rotor 250 has a magnetic flux direction of the axis diameter of the shaft 221 Direction, and the permanent magnets 316 of the driver modules 310 may be oriented in the axial direction of the shaft 221.
  • the power transmission device 120 is the power transmission device 100 of the first embodiment or the power transmission device 110 of the second embodiment the rear rotor 250 is constant in the axial direction from the back of the frame 210.
  • the permanent magnets 246 are fixed to the shaft 221 so as to be spaced apart from each other with a gap therebetween so that the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221.
  • a space securing adapter may be mounted between the rotor module 200 and the motor 500.
  • the rear rotor 250 mounted on the same shaft 221 as the front rotor 240 has the interaction between the attractive force and the repulsive force of the front rotor 240 and the driver module 310 described with reference to FIG. 7. As described above, the driver module 310 is driven by the interaction between the attraction force and the repulsive force.
  • the driver module is operated by the rotational power supplied from the electric motor 500 to operate as described in the first embodiment, and mounted on the shaft 520 of the electric motor 500 (
  • the rotating magnetic field created by the rotation of the 310 and the rotating magnetic field of the front rotor 240 and the rear rotor 250 and the magnetic fields of the driver modules 310 mounted on the frame 210 are generated by the attraction and repulsive force.
  • the power transmission device 120 is the permanent magnets 246 of the front rotor 240 and the permanent magnets 246 of the rear rotor 250 has a magnetic flux direction of the axis diameter of the shaft 221 Direction and the permanent magnets 316 of the driver modules 310 have the same effect even if the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221.
  • FIGS. 5, 6 and 7 are explanatory views of the operation of the power transmission device 130.
  • the high speed motor 040 according to the present invention includes an electric motor 500 and a power transmission device 130 arranged in front of the electric motor 500 to increase rotational drive.
  • the power transmission device 130 is equipped with permanent magnets 246 having the same direction of magnetic flux as the front rotor 240 to the power transmission device 100 of the first embodiment or the power transmission device 110 of the second embodiment.
  • An armature module 370 including a rear rotor 250 and an armature 376 of a coil bundle wound around a coil forming a magnetic flux with the driver module 310 is added to the rear rotor 250.
  • the permanent magnets 316 and the armatures 376 are arranged in the axial radial direction around the rear rotor 250 and are spaced at right angles with a predetermined gap in the axial direction.
  • the shaft 221 is mounted on the rear surface of the frame 210 in the radial direction of the axis.
  • the driver module 310 and the armature module 370 in the rear is a power transmission device arranged.
  • the rear rotors 250 are 2n (hereinafter, n) at equal intervals in accordance with the reference point 241 on the circumferential axis of the body, which has a disk-shaped hole formed in the center of the body. Is an integer)
  • the N and S poles are alternated between the rotating plate 242 having the shape of forming the permanent magnet embedding hole 245 and the permanent magnet embedding holes 245 in accordance with the reference point 241 of the rotating plate 242.
  • the direction of the 2n magnetic fluxes embedded and attached to each other includes the permanent magnets 246 facing the shaft 221 in the axial direction.
  • the armature module 370 forms a shaft through hole in the center of the body formed of a cylindrical or disk shape with one side closed and aligned with the reference point 311 on the circumferential axis of the body.
  • the armatures 376 are attached to each other so that the magnetic fields of the N pole and the S pole are alternately formed or attached in a three-phase arrangement.
  • the armature module 370 forms a shaft through hole at the center of the body having a cylindrical shape or a disk shape in which one side is closed, and the rear rotor 250 in accordance with the reference point 311 on the circumferential axis of the body.
  • 2n armature embedding holes 313 are arranged so that the magnetic fields of the N pole and S poles are alternately formed and wired or wired or 3 phases arranged and embedded in 3n armature embedding holes 313
  • the direction of the connected 2n or 3n magnetic flux includes the armature 376 of the coil bundle wound around the coil in the winding frame facing the shaft radial direction of the shaft 221.
  • the power transmission device 130, the permanent magnets 246 of the front rotor 240 and the permanent magnets 246 of the rear rotor 250, the magnetic flux direction of the axis diameter of the shaft 221 Direction, and the permanent magnets 316 of the driver modules 310 and the armatures 376 of the armature module 370 preferably have a magnetic flux directed in the axial direction of the shaft 221.
  • the power transmission device 130 is the power transmission device 100 of the first embodiment or the power transmission device 110 of the second embodiment the rear rotor 250 is fixed in the axial direction from the back of the frame 210.
  • the permanent magnets 246 are fixed to the shaft 221 and are spaced at right angles with a gap therebetween, and the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221 and the driver module 310 and the armature module 370 are spaced apart at right angles in the axial direction from the front and rear of the rear rotor 250 so that the permanent magnets 316 and the armatures 376 are disposed around the rear rotor 250.
  • a space securing adapter may be mounted between the rotor module 200 and the motor 500.
  • the rear rotor 250 mounted on the same shaft 221 as the front rotor 240 has the interaction between the attractive force and the repulsive force of the front rotor 240 and the driver module 310 described with reference to FIG. 7. As described above, the driver module 310 and the armature module 370 are driven by the interaction between the attraction force and the repulsive force.
  • the high speed electric motor 040 configured as described above operates by operating as described in the first embodiment with the rotational power and external power supplied from the electric motor 500 and the front mounted to the shaft 520 of the electric motor 500.
  • An induction magnetic field generated by the rotation of the driver module 310, a rotating magnetic field of the front rotor 240 and the rear rotor 250, the driver modules 310 mounted on the frame 210, and the The magnetic fields of the armature module 370 are orthogonal to each other and implement a motor that transmits power by increasing rotational speed and rotational force by creating a rotational force by the interaction of the attraction force and the repulsive force to supply a high output power.
  • the power transmission device 130, the permanent magnets 246 of the front rotor 240 and the permanent magnets 246 of the rear rotor 250, the magnetic flux direction of the axis diameter of the shaft 221 Direction and the permanent magnets 316 of the driver modules 310 and the armatures 376 of the armature module 370 have the same effect even if the direction of the magnetic flux is directed in the axial direction of the shaft 221.
  • the rotational force of the power transmission device 130 is determined by adjusting the magnetic density of the permanent magnets, the contact area of the magnetic field, the spacing of the permanent magnets facing each other in the direction perpendicular to the mounting diameter pitch of the permanent magnets, and the amount of armature current. .
  • the present invention is a high-speed electric motor having a power transmission device for supplying power by increasing the rotational speed and rotational force can be employed in industrial, commercial, vehicle, home, and the like.

Abstract

본 발명은 전기 에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어 회전 운동을 일으켜 동력을 얻어 동력을 공급하는 전동기에서 전동기의 앞쪽에 회전 동력을 높이는 동력전달장치를 갖추어 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 생성하는 회전 자기장과 자기장이 인력과 척력의 상호 작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급하는 고속 전동기를 제공한다.

Description

고속 전동기
본 발명은 전동기의 앞쪽에 전동기의 회전 동력을 공급받아 자기장으로 회전력을 만들어 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 갖춘 고속 전동기에 관한 것이다.
전동기는 전기 에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어 회전 운동을 일으켜 동력을 얻어 동력을 공급하는 장치이다.
전동기의 출력과 회전수를 높여 동력을 공급하기 위하여는 정격 용량을 늘려 출력을 높이고 전압과 주파수를 변조하는 인버터를 사용하여 회전수를 높이게 된다. 그러나, 일반 전동기는 주파수의 조정이 가능한 전동기로 변경하여야 하고 정격 용량이 커지게 되면 회전자와 고정자의 외형이 커지고 소음과 열의 발생이 많아지고 소비 전력이 증가하며 회전수를 높이기 위한 인버터의 사용은 주파수를 변환하는 설치 비용과 운용 비용이 늘어나게 된다.
다단속 운전이 가능한 인버터 모터의 경우에도 주파수 변조의 한계가 있으므로 일정 이상의 회전수를 얻기 어렵다. 전동기의 출력은 토크와 회전수에 비례하므로 필요한 회전수를 얻기 위하여는 정격 용량을 늘린 전동기와 인버터를 사용하여야 하기 때문에 운용 비용이 늘어나게 된다. 또한 고속으로 연속 운전의 경우에는 소음과 전동기의 과열 대책이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어 회전 운동을 일으켜 동력을 얻어 동력을 공급하는 전동기에서 전동기의 앞쪽에 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 갖추어 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 생성하는 자기장들의 상호 작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급하는 고속 전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 전동기와 전동기의 앞쪽에 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 갖추어 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 생성하는 자기장들의 상호 작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급하고 구동 전동기의 용량을 줄여 소음과 발생 열을 낮추고 사용 전력을 줄인 고속 전동기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 고속 전동기는 전동기와, 상기 전동기의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 포함한다.
이때, 상기 동력전달장치는 전방 회전자가 프레임의 앞면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 회전자 모듈과 상기 프레임의 앞쪽에서 상기 전방 회전자와 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석들이 상기 전방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 구동자 모듈을 포함하여 상기 프레임의 앞쪽은 상기 전동기에 장착되고 상기 구동자 모듈은 상기 프레임의 앞쪽에서 상기 전방 회전자와 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되며 상기 전동기의 샤프트에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자가 만드는 회전 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 회전자 모듈은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 내주 면에 베어링 장착 공간과 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 구동자 모듈과 상기 전동기와의 장착 면을 형성한 형상을 가진 프레임과, 상기 샤프트에 베어링을 장착하여 상기 프레임에 의해 지지되는 베어링 모듈과, 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성한 형상을 가진 회전판과 상기 회전판의 기준점에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석으로 구성된 상기 전방 회전자를 포함한다.
한편, 상기 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 있어, 본 발명에 의한 고속 전동기는 상기 동력전달장치에 상기 구동자 모듈이 부가된 것이다.
이때, 상기 구동자 모듈은 상기 전방 회전자의 뒤쪽에서 상기 전방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 프레임의 앞면에 장착되어 상기 동력전달장치는 상기 전동기의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 전방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에 배치한 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자가 만드는 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈들의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 본 발명에 의한 고속 전동기는 상기 동력전달장치에 상기 전방 회전자와 자속의 방향이 동일한 영구자석들을 장착한 후방 회전자와 상기 구동자 모듈들이 부가된 것이다.
이때, 상기 후방 회전자는 상기 프레임의 뒷면과 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들은 상기 후방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되고 영구자석들이 상기 후방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임의 뒷면에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 회전자 모듈의 전방 회전자와 상기 후방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들과 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈들의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 후방 회전자는 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자와 동일 원주 축선 상에 형성한 형상을 가진 회전판과, 상기 회전판의 기준점에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 본 발명에 의한 고속 전동기는 상기 동력전달장치에 상기 전방 회전자와 자속의 방향이 동일한 영구자석들을 장착한 후방 회전자와 상기 구동자 모듈과 자속을 형성시키는 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자들을 포함하는 전기자 모듈이 부가된 것이다.
이때, 상기 후방 회전자는 상기 프레임의 뒷면과 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈과 상기 전기자 모듈은 상기 후방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되고 영구자석들과 전기자들이 상기 후방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임의 뒷면에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받는다.
이때, 상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 후방 회전자는 상기 구동자 모듈과 상기 전기자 모듈과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들과 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들과 상기 전기자 모듈의 전기자들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈들과 상기 전기자 모듈의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것에 특징이 있다.
한편, 상기 후방 회전자는 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자와 동일 원주 축선 상에 형성한 형상을 가진 회전판과, 상기 회전판의 기준점에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석을 포함한다.
한편, 상기 전기자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 상기 후방 회전자 주위의 원주 축선 방향과 원주 축선 지름 방향으로 일정 간극을 두고 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 전기자 매입 구멍을 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 전기자 매입 구멍에 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 배열하고 매입하여 결선하거나 3n개의 전기자 매입 구멍에 3상 배열하고 매입하여 결선한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자를 포함한다.
한편, 상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들과 상기 전기자 모듈의 전기자들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 전동기의 앞쪽에 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 갖추어 동력전달장치가 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 생성하는 회전 자기장과 자기장이 인력과 척력의 상호 작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급하는 고속 전동기를 제공한다.
또한, 전동기의 앞쪽에 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 갖추어 전동기의 회전 동력을 공급받거나 또는 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받아 동력전달장치가 생성하는 회전 자기장과 자기장이 인력과 척력의 상호 작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급하고 구동 전동기의 용량을 줄여 소음과 발생 열을 낮추고 사용 전력을 줄인 고속 전동기를 제공한다.
도 1과 도 2는 제 1 실시예에 따른 고속 전동기를 도시한 단면 사시도.
도 3은 전방 회전자와 후방 회전자를 도시한 단면 사시도.
도 4는 구동자 모듈을 도시한 단면 사시도.
도 5와 도 6과 도 7은 실시예에 따른 동력전달장치의 작동 설명도.
도 8은 제 2 실시예에 따른 고속 전동기를 도시한 단면 사시도.
도 9는 제 3 실시예에 따른 고속 전동기를 도시한 단면 사시도.
도 10은 제 4 실시예에 따른 고속 전동기를 도시한 단면 사시도.
도 11은 제 4 실시예에 따른 전기자 모듈을 도시한 단면 사시도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다. 제 1 실시예에 대해 설명한다. 도 1과 도 2는 제 1 실시예에 따른 고속 전동기(010)의 단면 사시도이고 도 3과 도 4는 구성 부품의 단면 사시도이고 도 5와 도 6과 도 7은 동력전달장치(100)의 작동 설명도이다. 먼저, 구성요소들에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 고속 전동기(010)는 전동기(500)와, 상기 전동기(500)의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치(100)를 포함한다.
상기 동력전달장치(100)는 전방 회전자(240)가 프레임(210)의 앞면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 샤프트(221)에 고정되고 영구자석(246)들은 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 회전자 모듈(200)과 상기 프레임(210)의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 전방 회전자(240)와 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들이 상기 전방 회전자(240) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향한 구동자 모듈(310)들을 포함하여 상기 프레임(210)의 앞쪽은 상기 전동기(500)에 장착되고 상기 구동자 모듈(310)의 하나는 상기 프레임(210)의 앞쪽에서 상기 전방 회전자(240)의 뒤쪽과 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 프레임(210)의 앞면에 장착되고 상기 구동자 모듈(310)의 다른 하나는 상기 프레임(210)의 앞쪽에서 상기 전방 회전자(240)의 앞쪽과 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되며 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 것이다.
즉, 상기 동력전달장치(100)는 회전자 모듈(200)과 상기 회전자 모듈(200)의 전방 회전자(240) 앞쪽과 뒤쪽에 배치한 구동자 모듈(310)들로 구성된 동력전달장치이다.
상기 구성에서 상기 회전자 모듈(200)은 도 1과 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 원통 형상으로 이루어진 몸체의 프레임(210) 중심 축선 상에 샤프트(221)를 가진 베어링 모듈(220)을 장착하고 영구자석(246)을 장착한 전방 회전자(240)를 상기 프레임(210)의 앞면과 축선 방향으로 일정 간격을 두고 이격되어 배치하여 상기 베어링 모듈(220)의 샤프트(221)에 고정한 것이다.
상세하게는 상기 회전자 모듈(200)은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 내주 면에 베어링 장착 공간과 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 구동자 모듈(310)과 상기 전동기(500)와의 장착 면을 형성한 형상을 가진 프레임(210)과, 상기 샤프트(221)에 베어링(225)을 장착하여 상기 프레임(210)에 의해 지지되는 베어링 모듈(220)과, 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점(241)에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍(245)을 형성한 형상을 가진 회전판(242)과 상기 회전판(242)의 기준점(241)에 맞추어 영구자석 매입 구멍(245)들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 영구자석(246)으로 구성되어 상기 프레임(210)의 앞면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 배치되어 상기 샤프트(221)에 장착되어 고정된 전방 회전자(240)를 포함한다.
상기 프레임(210)은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 내주 면에 상기 베어링 모듈(220)의 장착 공간과 베어링 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 전동기(500)와 상기 구동자 모듈(310)의 장착 면들을 형성한 형상을 가지고, 상기 베어링 모듈(220)은 환봉 형상으로 이루어진 샤프트(221)에 회전을 지지하는 베어링(225)을 장착하고 상기 전방 회전자(240)의 최대 회전수에 따라 내구 수명을 보장하는 허용 한계를 넘지 않는 그리스 공급 냉각방식의 베어링과 오일 공급 냉각방식의 베어링과 공기 냉각방식의 베어링과 자기 베어링 중 어느 하나의 베어링을 선택하여 적용하는 것이 바람직하다.
상기 구동자 모듈(310)은 도 4에 도시한 바와 같이, 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 일정 간극을 두고 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(313)을 상기 전방 회전자(240) 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대(312)의 영구자석 매입 구멍(313)들에 기준점(311)에 맞추어 영구자석(316)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3상 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 구동자 모듈(310)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 기준점(311)에 맞추어 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(313)을 상기 전방 회전자(240) 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 기준점(311)에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍(313)에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석(316)을 포함한다.
한편, 도 2에서와 같이 상기 동력전달장치(100)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다. 고속 전동기(010)는 전동기(500)와, 상기 전동기(500)의 앞쪽에 회전 구동을 높이는 동력전달장치(100)가 배치된다. 동력전달장치(100)는 프레임(210)에 장착된 베어링 모듈(220)의 샤프트(221)에 전방 회전자(240)가 고정된 회전자 모듈(200)과 상기 전방 회전자(240) 앞쪽과 뒤쪽에 배치된 구동자 모듈(310)들을 포함한다.
상기 동력전달장치(100)는 전방 회전자(240)가 상기 프레임(210)의 앞면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트(221)에 고정되고 영구자석(246)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 회전자 모듈(200)과 상기 프레임(210)의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 전방 회전자(240)와 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들이 상기 전방 회전자(240) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향한 구동자 모듈(310)들을 포함하여 상기 프레임(210)의 앞쪽은 상기 전동기(500)에 장착되고 상기 구동자 모듈(310)의 하나는 상기 프레임(210)의 앞면에 장착되고 상기 구동자 모듈(310)의 다른 하나는 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력을 공급받는다. 상기 회전자 모듈(200)과 상기 전동기(500) 사이에 공간 확보용 어답터(900)를 장착하여도 좋다.
상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)은 상기 회전자 모듈(200)의 전방 회전자(240)와 자속의 방향이 직각 방향으로 향하도록 배치된다.
즉, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 회전판(242)에 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되고, 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들의 주위에 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 배치되고 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 고정대(312)에 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되거나 또는 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 배치된 것이다.
상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되고, 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 배치되고 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치된 것은 아래와 같이 설명된다.
도 5에 도시한 바와 같이 상기 전방 회전자(240)의 회전판(242)에 4개의 영구자석(246)이 N극과 S극이 교대로 매입하여 배치되고 상기 구동자 모듈(310)의 고정대(312)에 8개의 영구자석(316)이 N극과 S극을 교대로 배치되어 이를 평면상에 전개하여 설명하면 상기 샤프트(520)가 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 전방 회전자(240)의 S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 N극과 S극 영구자석(316) 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(520)가 회전하게 되면 상기 샤프트(520)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들이 회전하며 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 90도 위상으로 인력과 척력의 회전 자기장의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(520)의 회전 동력을 받아 상기 구동자 모듈(310)은 영구자석(316)들의 자속의 방향이 상기 샤프트(520)의 축선 지름 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 전방 회전자(240)는 영구자석(246)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 형성하여 상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 형성하는 회전 자기장이 상기 전방 회전자(240)이 회전하며 형성하는 회전 자기장과 인력과 척력의 상호작용으로 유성 운동의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)을 가속 회전시키는 것이다.
또한, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되고, 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 배치되고 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상이 되도록 매입하여 부착된 것은 아래와 같이 설명된다.
상기 전방 회전자(240)의 회전판(242)에 4개의 영구자석(246)이 N극과 S극이 교대로 매입하여 배치되고 상기 구동자 모듈(310)의 고정대(312)에 6개의 영구자석(316)이 N, N, N극과 S, S, S극으로 3상 매입하여 배치되어 이를 평면상에 전개하여 설명하면 상기 샤프트(520)가 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극, S극과 N극 사이에 위치하거나 또는 S극과 N극과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 S극과 N극과 마주보거나 S극과 S극, N극과 N극 사이에 위치하여 자기 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(520)가 회전하게 되면 상기 샤프트(520)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들이 회전하며 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 120도 위상으로 인력과 척력의 회전 자기장의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(520)의 회전 동력을 받아 상기 구동자 모듈(310)은 영구자석(316)들의 자속의 방향이 상기 샤프트(520)의 축선 지름 방향으로 N, N, N극과 S, S, S극의 3상이 되도록 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 전방 회전자(240)는 영구자석(246)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 형성하여 상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 형성하는 회전 자기장이 상기 전방 회전자(240)가 회전하며 형성하는 회전 자기장과 인력과 척력의 상호작용으로 유성 운동의 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)을 가속 회전시키는 것이다.
예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이 유성기어열에서 링 기어(820)가 회전하면 유성 기어 캐리어(840)의 유성 기어(830)가 선 기어(810)를 마주보며 균일하게 밀어내면서 가속 회전시키는 유성운동을 하는 형식의 구동 예로 설명된다. 본 발명은 상기 동력발생기(200)의 전방 회전자(240)는 상기 구동자 모듈(310)과 마주보고 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 구동자 모듈(310)의 회전 자기장과 상기 전방 회전자(240)의 회전 자기장이 유성운동의 형식으로 인력과 척력의 상호작용으로 구동하여 상기 전방 회전자(240)를 가속 회전시키는 차이가 있다.
한편, 상기 전방 회전자(240)는 상기 전방 회전자(240)의 뒤쪽에서 상기 프레임(210)의 앞면에 장착된 상기 구동자 모듈(310)과 자속의 방향이 직각 방향으로 향하도록 하여 배치된다.
즉, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 회전판(242)에 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되고, 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들의 주위에 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 상기 프레임(210)에 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배열되거나 또는 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 배치된 것이다.
상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 자속의 방향이 직각 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 되도록 매입하여 부착된 것은 아래와 같이 설명된다.
도 7에 도시한 바와 같이 상기 전방 회전자(240)의 회전판(242)에 4개의 영구자석(246)이 N극과 S극이 교대로 매입하여 배치되고 상기 프레임(210)의 영구자석 매입 구멍에 상기 구동자 모듈(310)이 8개의 영구자석(316)으로 N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되어 이를 평면상에 전개하여 설명하면 상기 구동자 모듈(310)이 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 전방 회전자(240)의 S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다.
상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 회전 자기장의 회전력에 의해 상기 전방 회전자(240)가 회전 자기장으로 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들과 90도 위상으로 인력과 척력의 자기장의 추진력을 얻게 되어 가속하게 된다.
따라서, 상기 전방 구동자 모듈(310)의 회전 동력을 받아 상기 전방 회전자(240)는 영구자석(246)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(310)은 영구자석(316)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치된 자기장을 형성하여 상기 전방 회전자(240)가 회전하며 형성하는 회전 자기장이 상기 구동자 모듈(310)이 상기 전방 회전자(240) 주위에 형성하는 자기장과 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)가 가속 회전하는 것이다.
또한, 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 배치되고, 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상 배열하여 매입하여 배치된 것은 아래와 같이 설명된다.
상기 전방 회전자(240)의 회전판(242)에 4개의 영구자석(246)이 N극과 S극이 교대로 매입하여 배치되고 상기 프레임(210)의 영구자석 매입 구멍에 상기 구동자 모듈(310)이 6개의 영구자석(316)으로 N, N, N극과 S, S, S극으로 3상 매입하여 배치되어 이를 평면상에 전개하여 설명하면 상기 구동자 모듈(310)이 정지상태에서는 상기 전방 회전자(240)의 N극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 N극과 S극, S극과 N극 사이에 위치하거나 또는 S극과 N극과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. S극 영구자석(246)들은 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들의 S극과 N극과 마주보거나 S극과 S극, N극과 N극 사이에 위치하여 자기 평형을 이루게 된다.
상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 회전 자기장의 회전력에 의해 상기 전방 회전자(240)가 회전 자기장으로 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들과 120도 위상으로 인력과 척력의 추진력을 얻게 되어 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 전방 구동자 모듈(310)의 회전 동력을 받아 상기 전방 회전자(240)는 영구자석(246)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(310)은 영구자석(316)들의 자속의 방향이 상기 베어링 모듈(220)의 축선 지름 방향으로 N, N, N극과 S, S, S극의 3상이 되도록 배치된 자기장을 형성하여 상기 전방 회전자(240)가 회전하며 형성하는 회전 자기장이 상기 구동자 모듈(310)이 상기 전방 회전자(240) 주위에 형성하는 자기장과 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 상기 전방 회전자(240)가 가속 회전하는 것이다.
예를 들면, 자기부상열차에서 차륜이 원동기로 구동되어 차대가 일정 속도 이상 가속되면 차대에 설치된 전기자와 마주보며 일정한 간격을 두고 설치된 리액션플레이트 사이의 전자력을 이용하여 주행하는 자기장의 상호작용의 구동 예로 설명된다. 본 발명은 상기 전방 회전자(240)는 상기 구동자 모듈(310)과 마주보고 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전방 회전자(240)의 회전 자기장과 상기 구동자 모듈(310)의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 상기 전방 회전자(240)가 가속 회전하는 차이가 있다.
상기와 같이 구성된 고속 전동기(010)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 유도 자기장과 상기 전방 회전자(240)가 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자(240)의 뒤쪽에서 상기 프레임(210)의 앞면에 장착된 상기 구동자 모듈(310)의 자기장이 서로 직교하며 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급한다.
따라서, 전동기(500)의 회전 동력으로 상기 전방 회전자(240)는 상기 구동자 모듈(310)과 마주보고 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 자속이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자(240)의 회전 자기장과 상기 프레임(210)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)이 만드는 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 고속 전동기를 구현하여 대상물에 동력을 전달하게 된다.
한편, 도 2에서와 같이 상기 동력전달장치(100)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하여도 동일한 효과를 가진다.
상기 동력전달장치(100)의 회전력은 영구자석들의 자기밀도와 자기장의 접촉 면적과 영구자석들의 장착 지름 피치와 일정한 간극을 두고 직각 방향으로 마주보는 영구자석들의 간극을 조정하여 결정된다.
또한, 상기 동력전달장치(100)는 영구자석들의 인력과 척력의 상호작용으로 자기장의 회전력을 만들어 구동하기 때문에 높은 구동 효율로 소음 발생이 거의 발생하지 않으며 내구성이 좋고 구동 비용이 없다.
제 2 실시예에 대해 설명한다. 도 8은 제 2 실시예에 따른 고속 전동기(020)의 단면 사시도이고 도 5와 도 6과 도 7은 동력전달장치(110)의 작동 설명도이다. 먼저, 구성요소들에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 고속 전동기(020)는 전동기(500)와, 상기 전동기(500)의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치(110)를 포함한다.
상기 동력전달장치(110)는 제 1 실시예의 상기 회전자 모듈(200)과 상기 구동자 모듈(310)을 포함하며 상기 구동자 모듈(310)은 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 것이다.
즉, 상기 동력전달장치(110)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100)에서 상기 회전자 모듈(200)의 전방 회전자(240) 앞쪽에만 상기 구동자 모듈(310)을 배치한 동력전달장치이다.
한편, 상기 동력전달장치(110)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다. 상기 동력전달장치(110)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100)와 같이 상기 전동기(500)의 회전 동력을 공급받는다. 상기 회전자 모듈(200)과 상기 전동기(500) 사이에 공간 확보용 어답터를 장착하여도 좋다.
상기와 같이 구성된 고속 전동기(020)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자(240)의 회전 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급한다.
한편, 상기 동력전달장치(110)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하여도 동일한 효과를 가진다.
제 3 실시예에 대해 설명한다. 도 9는 제 3 실시예에 따른 고속 전동기(030)의 단면 사시도이고 도 5와 도 6과 도 7은 동력전달장치(120)의 작동 설명도이다. 먼저, 구성요소들에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 고속 전동기(030)는 전동기(500)와, 상기 전동기(500)의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치(120)를 포함한다.
상기 동력전달장치(120)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 전방 회전자(240)와 자속의 방향이 동일한 영구자석(246)들을 장착한 후방 회전자(250)와 상기 구동자 모듈(310)들이 부가되어 상기 후방 회전자(250)는 상기 프레임(210)의 뒷면과 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트(221)에 고정되고 영구자석(246)들은 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들은 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자(250)와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들이 상기 후방 회전자(250) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임(210)의 뒷면에 장착된 것이다.
즉, 상기 동력전달장치(120)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 후방 회전자(250)와 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에 상기 구동자 모듈(310)들을 부가하여 배치한 동력전달장치이다.
상기 후방 회전자(250)는 도 3에 도시한 바와 같이, 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점(241)에 맞추어 등 간격으로 영구자석 매입 구멍(245)을 상기 전방 회전자(240)와 동일 원주 축선 상에 형성한 형상을 가진 회전판(242)의 영구자석 매입 구멍(245)들에 기준점(241)에 맞추어 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 영구자석(246)들을 포함한 것이다.
상세하게는 상기 후방 회전자(250)는 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점(241)에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍(245)을 상기 전방 회전자(240)와 동일 원주 축선 상에 형성한 형상을 가진 회전판(242)과, 상기 회전판(242)의 기준점(241)에 맞추어 영구자석 매입 구멍(245)들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 영구자석(246)을 포함한 것이다.
한편, 상기 동력전달장치(120)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다. 상기 동력전달장치(120)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 후방 회전자(250)가 상기 프레임(210)의 뒷면에서 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트(221)에 고정되어 영구자석(246)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들은 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자(250)와 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들이 상기 후방 회전자(250) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임(210)의 뒷면에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력을 공급받는다. 상기 회전자 모듈(200)과 상기 전동기(500) 사이에 공간 확보용 어답터를 장착하여도 좋다.
상기 전방 회전자(240)와 동일 샤프트(221)에 장착된 상기 후방 회전자(250)는 도 7에서 설명한 상기 전방 회전자(240)와 상기 구동자 모듈(310)의 인력과 척력의 상호 작용과 같이 상기 구동자 모듈(310)들과 인력과 척력의 상호 작용으로 구동하게 된다.
상기와 같이 구성된 고속 전동기(030)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력으로 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 회전 자기장과 상기 프레임(210)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)들의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급한다.
한편, 상기 동력전달장치(120)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하여도 동등한 효과를 얻는다.
제 4 실시예에 대해 설명한다. 도 10은 제 4 실시예에 따른 고속 전동기(040)의 단면 사시도이고 도 5와 도 6과 도 7은 동력전달장치(130)의 작동 설명도이다. 먼저, 구성요소들에 대해 설명한다. 본 발명에 의한 고속 전동기(040)는 전동기(500)와, 상기 전동기(500)의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치(130)를 포함한다.
상기 동력전달장치(130)는 제1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 전방 회전자(240)와 자속의 방향이 동일한 영구자석(246)들을 장착한 후방 회전자(250)와 상기 구동자 모듈(310)과 자속을 형성시키는 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자(376)들을 포함하는 전기자 모듈(370)이 부가되어 상기 후방 회전자(250)는 상기 프레임(210)의 뒷면과 상기 프레임(210)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 샤프트에 고정되고 영구자석(246)들은 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)과 상기 전기자 모듈(370)은 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자(250)와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들과 전기자(376)들이 상기 후방 회전자(250) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임(210)의 뒷면에 장착된 것이다.
즉, 상기 동력전달장치(130)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 후방 회전자(250)와 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에 상기 구동자 모듈(310)과 상기 전기자 모듈(370)을 부가하여 배치한 동력전달장치이다.
상기 후방 회전자(250)는 도 3에 도시한 바와 같이, 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점(241)에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍(245)을 형성한 형상을 가진 회전판(242)과, 상기 회전판(242)의 기준점(241)에 맞추어 영구자석 매입 구멍(245)들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 영구자석(246)을 포함한 것이다.
또한, 상기 전기자 모듈(370)은 도 11에 도시한 바와 같이, 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 기준점(311)에 맞추어 상기 후방 회전자(250) 주위의 원주 축선 방향과 원주 축선 지름 방향으로 일정 간극을 두고 등 간격으로 전기자 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)의 전기자 매입 구멍(313)들에 기준점(311)에 맞추어 전기자(376)들을 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 매입하여 부착하거나 3상 배열하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 전기자 모듈(370)은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 몸체의 원주 축선 상에 기준점(311)에 맞추어 상기 후방 회전자(250) 주위의 원주 축선 방향과 원주 축선 지름 방향으로 일정 간극을 두고 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 전기자 매입 구멍(313)을 형성한 고정대(312)와, 상기 고정대(312)의 기준점(316)에 맞추어 2n개의 전기자 매입 구멍(313)에 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 배열하고 매입하여 결선하거나 3n개의 전기자 매입 구멍(313)에 3상 배열하고 매입하여 결선한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향한 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자(376)를 포함한 것이다.
한편, 상기 동력전달장치(130)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들과 전기자 모듈(370)의 전기자(376)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향한 것도 바람직하다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다. 상기 동력전달장치(130)는 제 1 실시예의 동력전달장치(100) 또는 제 2 실시예의 동력전달장치(110)에 상기 후방 회전자(250)가 상기 프레임(210)의 뒷면에서 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트(221)에 고정되고 영구자석(246)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)과 상기 전기자 모듈(370)은 상기 후방 회전자(250)의 앞쪽과 뒤쪽에서 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석(316)들과 전기자(376)들이 상기 후방 회전자(250) 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임(210)의 뒷면에 장착되어 상기 전동기(500)의 회전 동력과 외부 전력을 공급받는다. 상기 회전자 모듈(200)과 상기 전동기(500) 사이에 공간 확보용 어답터를 장착하여도 좋다.
상기 전방 회전자(240)와 동일 샤프트(221)에 장착된 상기 후방 회전자(250)는 도 7에서 설명한 상기 전방 회전자(240)와 상기 구동자 모듈(310)의 인력과 척력의 상호 작용과 같이 상기 구동자 모듈(310)과 상기 전기자 모듈(370)과 인력과 척력의 상호 작용으로 구동하게 된다.
상기와 같이 구성된 고속 전동기(040)에서는 상기 전동기(500)에서 공급되는 회전 동력과 외부 전력으로 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 상기 전동기(500)의 샤프트(520)에 장착된 상기 전방 구동자 모듈(310)이 회전하며 만드는 유도 자기장과 상기 전방 회전자(240)와 상기 후방 회전자(250)의 회전 자기장과 상기 프레임(210)에 장착된 상기 구동자 모듈(310)들과 상기 전기자 모듈(370)의 자기장이 서로 직교하며 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 전동기를 구현하여 높은 출력의 동력을 공급한다.
한편, 상기 동력전달장치(130)는 상기 전방 회전자(240)의 영구자석(246)들과 상기 후방 회전자(250)의 영구자석(246)들은 자속 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈(310)들의 영구자석(316)들과 전기자 모듈(370)의 전기자(376)들은 자속의 방향이 상기 샤프트(221)의 축선 방향으로 향하여도 동등한 효과를 얻는다.
상기 동력전달장치(130)의 회전력은 영구자석들의 자기밀도와 자기장의 접촉 면적과 영구자석들의 장착 지름 피치와 일정한 간극을 두고 직각 방향으로 마주보는 영구자석들의 간격과 전기자들의 전류량을 조정하여 결정된다.
기타, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 회전수와 회전력을 높여 동력을 공급하는 동력전달장치를 가진 고속 전동기로서 산업용, 상업용, 차량용, 가정용 등에 채용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 전동기와, 상기 전동기의 앞쪽에 배치되어 회전 구동을 높이는 동력전달장치를 포함하는 고속 전동기에 있어서,
    상기 동력전달장치는 전방 회전자가 프레임의 앞면과 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 회전자 모듈과 상기 프레임의 앞쪽에서 상기 전방 회전자와 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석들이 상기 전방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 구동자 모듈을 포함하여 상기 프레임의 앞쪽은 상기 전동기에 장착되고 상기 구동자 모듈은 상기 프레임의 앞쪽에서 상기 전방 회전자와 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되며 상기 전동기의 샤프트에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받으며,
    상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자가 만드는 회전 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자 모듈은 원통 형상으로 이루어진 몸체의 축을 중심으로 내주 면에 베어링 장착 공간과 냉각 공간을 형성하고 몸체의 앞면과 뒷면에 상기 구동자 모듈과 상기 전동기와의 장착 면을 형성한 형상을 가진 프레임과, 상기 샤프트에 베어링을 장착하여 상기 프레임에 의해 지지되는 베어링 모듈과, 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성한 형상을 가진 회전판과 상기 회전판의 기준점에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석으로 구성된 상기 전방 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자 주위의 원주 축선 방향으로 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 영구자석 매입 구멍에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 3n개의 영구자석 매입 구멍에 3상 배열하여 매입하여 부착한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 구동자 모듈이 부가되어 상기 구동자 모듈은 상기 전방 회전자의 뒤쪽에서 상기 전방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 프레임의 앞면에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받으며,
    상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 전방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에 배치한 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자가 만드는 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자와 자속의 방향이 동일한 영구자석들을 장착한 후방 회전자와 상기 구동자 모듈들이 부가되어 상기 후방 회전자는 상기 프레임의 뒷면과 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들은 상기 후방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석들이 상기 후방 회전자 주위에 원주 축선 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임의 뒷면에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력을 공급받으며,
    상기 회전자 모듈의 전방 회전자와 상기 후방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들과 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈들의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 후방 회전자는 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성한 원반 형상으로 이루어진 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (이하 n은 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 전방 회전자와 동일 원주 축선 상에 형성한 형상을 가진 회전판과, 상기 회전판의 기준점에 맞추어 영구자석 매입 구멍들에 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착한 2n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 회전자 모듈의 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 전방 회전자와 자속의 방향이 동일한 영구자석들을 장착한 후방 회전자와 상기 구동자 모듈과 자속을 형성시키는 코일을 감은 코일 뭉치들을 포함하는 전기자 모듈이 부가되어 상기 후방 회전자는 상기 프레임의 뒷면과 상기 프레임의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 상기 샤프트에 고정되고 영구자석들은 상기 샤프트의 축선 방향으로 일정 간극을 두고 축선 지름 방향으로 배열되고 직각 방향으로 배치되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈과 상기 전기자 모듈은 상기 후방 회전자의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 후방 회전자와 축선 방향으로 일정 간극을 두고 이격되어 직각 방향으로 배치되어 영구자석들과 전기자들이 상기 후방 회전자 주위에 축선 지름 방향으로 배열되고 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 프레임의 뒷면에 장착되어 상기 전동기의 회전 동력과 외부 전력을 공급받으며,
    상기 회전자 모듈의 전방 회전자는 상기 구동자 모듈들과 마주보고 상기 후방 회전자는 상기 구동자 모듈과 상기 전기자 모듈과 마주보고 상기 전방 회전자의 영구자석들과 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들과 상기 전기자 모듈의 전기자들은 자속이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하여 상기 전동기의 샤프트에 장착된 상기 구동자 모듈이 회전하며 만드는 회전 자기장과 상기 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 회전 자기장과 상기 프레임에 장착된 상기 구동자 모듈들과 상기 전기자 모듈의 자기장이 인력과 척력의 상호작용으로 회전력을 만들어 회전수와 회전력을 높여 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전기자 모듈은 한쪽 면이 닫힌 원통 형상 또는 원반 형상으로 이루어진 몸체의 중심에 샤프트 관통 구멍을 형성하고 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개 또는 3n개의 (이하 n은 2 이상 정수) 전기자 매입 구멍을 상기 후방 회전자 주위의 원주 축선 방향과 원주 축선 지름 방향으로 형성한 고정대와, 상기 고정대의 기준점에 맞추어 2n개의 전기자 매입 구멍에 N극과 S극의 자기장이 교대로 형성되도록 배열하고 매입하여 결선하거나 3n개의 전기자 매입 구멍에 3상 배열하고 매입하여 결선한 2n개 또는 3n개의 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향한 권선 틀에 코일을 감은 코일 뭉치의 전기자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 동력전달장치는 상기 회전자 모듈의 전방 회전자와 상기 후방 회전자의 영구자석들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈들의 영구자석들과 상기 전기자 모듈의 전기자들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향한 것을 특징으로 하는 고속 전동기.
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