WO2019031677A1 - 가변 자속 유니버셜 모터 - Google Patents

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WO2019031677A1
WO2019031677A1 PCT/KR2018/003762 KR2018003762W WO2019031677A1 WO 2019031677 A1 WO2019031677 A1 WO 2019031677A1 KR 2018003762 W KR2018003762 W KR 2018003762W WO 2019031677 A1 WO2019031677 A1 WO 2019031677A1
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core
magnetic
magnetic core
regulator
rotor
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PCT/KR2018/003762
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English (en)
French (fr)
Inventor
이성근
Original Assignee
이성근
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors

Definitions

  • the present invention relates to a universal motor having a magnetic flux regulator and capable of adjusting the rotational speed.
  • a universal motor refers to a motor that can operate in both DC power and AC power.
  • the main components of the universal motor are a stator with a stator winding wound around it, a rotor with a rotor winding wound around it, and a brush and a commutator that supply current to the rotor.
  • the stator and rotor have a magnetic core that forms a magnetic path.
  • the magnetic core is made of a laminated silicon steel plate, a laminated iron plate, a magnetic material such as a ferrite or a ferrite or an amorphous material to allow flux to pass through.
  • stator windings and the rotor windings conduct current through insulated copper wire or aluminum wire.
  • Universal motors are widely used in products that require high rotational speeds or high torque. Electric power tools, drum washing machines, vacuum cleaners, mixers, etc. are typical applications.
  • variable magnetic flux universal motor enables speed adjustment without a control circuit such as an inverter.
  • the object of the present invention is to realize a universal motor capable of adjusting the rotation speed.
  • a variable magnetic flux universal motor including a first magnetic core, a second magnetic core, and a third magnetic core that form a three-pronged magnetic path, And both ends of the second magnetic core and both ends of the third magnetic core are connected to each other and a space is formed in the middle of the second magnetic core and an empty space is formed in the middle of the third magnetic core
  • a magnetic flux regulator including a rotor rotatably inserted in the middle of the core and a regulator core forming a magnetic path, the magnetic flux regulator being adjustably inserted in the middle of the third magnetic core; .
  • the second magnetic core may be disposed at the center.
  • the first magnetic core may be disposed at the center.
  • curved surfaces and one or more curved surfaces on the outer circumferential surface of the regulator core may be one or more curved surfaces and one or more curved surfaces on the outer circumferential surface of the regulator core, or there may be curved surfaces with different radii of two or more.
  • a cover made of a nonmagnetic material may be attached to the plane, and the external appearance of the magnetic flux regulator may be cylindrical.
  • the magnetic flux adjusting device may have a guide hole, and may be coupled with the regulator guide, and may adjust the rotational speed while moving left or right or up and down.
  • the controller may further include an adjustment shaft fixed to the adjuster core, and the rotation speed may be adjusted by rotating the adjustment shaft.
  • the rotational speed can be adjusted using a magnetic flux regulator.
  • the magnetic flux regulator method can be implemented at a lower cost than the voltage control method.
  • FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of a core according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a second embodiment of a core according to the present invention.
  • FIG 3 is a plan view of a third embodiment of a core according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a magnetic flux director according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a magnetic flux regulator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a third embodiment of the magnetic flux regulator according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a fourth embodiment of the magnetic flux regulator according to the present invention.
  • FIG 8 is a perspective view of a fifth embodiment of the magnetic flux regulator according to the present invention.
  • FIG. 9 is a side view according to the first embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a high output power according to the first embodiment of the universal motor of FIG. 9;
  • Fig. 11 is a conceptual diagram of a medium power output according to the first embodiment of the universal motor of Fig. 9; Fig.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a low output power according to the first embodiment of the universal motor of FIG. 9;
  • FIG. 13 is a sectional view according to the second embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • 15 is a sectional view according to a fourth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • 16 is a side view according to the fifth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • 17 is a sectional view according to the sixth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • FIG. 19 is a sectional view according to an eighth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a core according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a core according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view of a core according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 3 show a first magnetic core 11, a second magnetic core 12 and a third magnetic core 13 which form a three-way magnetic path, and both sides of the first magnetic core 11 And both ends of the second magnetic core (12) and both ends of the third magnetic core (13) are connected at both ends, and a space is formed in the middle of the second magnetic core (12) 3
  • the rotor core 31 forming the magnetic path is inserted in the middle of the second magnetic core 12.
  • the regulator core 41 which forms a magnetic path, is inserted in the middle of the third magnetic core 13.
  • the dotted line in Fig. 3 is a virtual line separating the first magnetic core 11, the second magnetic core 12, and the third magnetic core 13 from each other.
  • the stator core 10 is integrally formed, and it is difficult to distinguish the magnetic cores 11, 12, and 13 from each other externally.
  • distinguishing the magnetic cores 11, 12, and 13 is a concept of a magnetic path. There is a magnetic path passing through the rotor core 31 and the ends of the magnetic path must be in the stator core 10 facing the rotor core 31 so that this portion is divided into the second magnetic core 12 .
  • the outer shape can be modified according to the needs of the applied product.
  • the second magnetic core 12 and the third magnetic core 13 it is structurally stable to arrange the second magnetic core 12 in the center.
  • stator core 10 When the stator core 10 is formed by laminating a silicon steel plate, an iron plate, or the like, the stator core 10 according to the present invention may be partially applied only to the stator core 10, and some stator cores not according to the present invention may be applied. In this case also, the fact that the technical idea according to the present invention is utilized does not change.
  • FIG. 4 is a perspective view of a magnetic flux director according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view of a magnetic flux director according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view of a third embodiment of the magnetic flux director according to the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of a fifth embodiment of a magnetic flux director according to the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a magnetic flux director according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the magnetic flux regulator 40 of FIG. 4 includes a regulator core 41 that forms a magnetic path and an adjustment shaft 42 that is fixed to the regulator core 41.
  • the regulator core 41 is a shape obtained by cutting both sides of the curved surface of the cylinder.
  • the outer circumferential surface surrounding the circumference of the regulator core 41 has two curved surfaces and two flat surfaces.
  • the magnetic flux regulator 40 of FIG. 5 has a regulator core 41 that forms a magnetic path.
  • a cover 43 made of a nonmagnetic material is attached to the plane of the regulator core 41 so that the external appearance of the magnetic flux regulator 40 is cylindrical.
  • the magnetic flux regulator 40 of FIG. 6 includes a regulator core 41 that forms a magnetic path and an adjustment shaft 42 that is fixed to the regulator core 41.
  • the outer circumferential surface surrounding the circumference of the regulator core 41 has one curved surface and one flat surface.
  • the magnetic flux regulator 40 of FIG. 7 includes a regulator core 41 that forms a magnetic path and a rod-shaped regulating shaft 42 that is fixed to the regulator core 41.
  • the outer circumferential surface surrounding the circumference of the regulator core 41 has three curved surfaces and two flat surfaces.
  • the regulator core 41 of FIG. 7 has two advantages, that is, it has the advantage that the surface facing the third magnetic core 13 can be widened.
  • the magnetic flux regulator 40 of FIG. 8 has a regulator core 41 and a guide hole 45 which form a magnetic path.
  • the magnetic flux adjusting device 40 can be engaged with the regulator guide 44 with the guide hole 45, and can adjust the rotational speed while moving left and right or up and down.
  • the magnetic flux adjusting device 40 adjusts the magnetic flux passing through the magnetic flux by changing the magnetic resistance on the magnetic flux path at the time of adjustment. If the regulator core 41 is a complete cylinder, it is difficult to expect a change in magnetic resistance even if the magnetic flux regulator 40 rotates. However, in reality, a complete cylinder can not be implemented. Thus, the magnetic flux regulator 40 including the regulator core 41 serves to adjust the magnetic flux passing through by making a change in magnetoresistance at the time of adjustment.
  • the outer circumferential surface of the regulator core 41 according to the present invention has one or more curved surfaces and one or more planes or two or more radii have different curved surfaces.
  • a more preferred embodiment is to have two curved surfaces and two flat surfaces on the outer circumferential surface of the regulator core 41 according to the present invention as if cutting both curved surfaces of the cylinder to maximize the change in magnetoresistance.
  • the radius of the largest curved surface on the outer circumferential surface of the regulator core 41 and the radius of the cut surface of the third magnetic core 13 facing the curved surface are made similar to each other so that the regulator core 41 and the third magnetic core 13). ≪ / RTI >
  • the preferred embodiment gives a gradient to the curved surface on the outer peripheral surface of the regulator core 41 and the cut surface of the third magnetic core 13 facing the curved surface.
  • FIG. 9 is a side view of the universal motor according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a high-output power according to the first embodiment of the universal motor of FIG. 9
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a low output power according to the first embodiment of the universal motor of FIG.
  • the rotor core includes a rotor core 31 forming a magnetic path, a rotation shaft 32 fixed to the rotor core 31, and a rotor winding 33 wound around the rotor core 31, There is a rotor 30 rotatably inserted in the middle of the magnetic core 12.
  • a magnetic flux regulator (40) including a regulator core (41) which forms a magnetic path, and is adjustably inserted in the middle of the third magnetic core (13).
  • the fact that the magnetic flux adjuster 40 is adjustable means that movement by an external force is possible within a certain range.
  • a certain range may vary widely depending on the requirements of the product or the motor.
  • commutator 51 there are a commutator 51, a brush 52 and a brush holder 53 for transmitting electricity from the outside to the rotor winding 33.
  • the commutator 51 is fixed to the rotary shaft 32 and the brush 52 and the brush holder 53 are fixed to the bracket 61.
  • stator winding 20 and the rotor winding 33 can be connected in series or in parallel to an external power source.
  • Conventional universal motors using AC power have been used in many cases.
  • Brackets 61 and 62 that are fixed to the stator core 10 and support the rotor 30. Brackets are called various names such as housing, casing, and frame, and have been implemented in various shapes that make up the outer surface of the motor.
  • Fig. 1 There are two methods for adjusting the magnetic flux regulator 40 in Fig. The first is to make contact with the regulator core 41 and adjust by applying a pushing or pulling force. Second, the adjustment shaft 42 fixed to the adjuster core 41 is rotated and adjusted. These two methods can be combined with external mechanical elements to provide various control methods.
  • the torque of the universal motor is due to the force acting between the magnetic flux 71 produced by the stator winding 20 and the magnetic flux produced by the rotor winding 33.
  • the magnetic fluxes 71 generated by the stator windings only the magnetic flux passing through the rotor 30 through the second magnetic core 12 contributes to the output, and the magnetic flux passing through the third magnetic core 13 It does not contribute to the output. Therefore, when the magnetic flux passing through the rotor 30 is adjusted by using the magnetic flux regulator 40, the output and rotational speed of the universal motor are adjusted.
  • the curved surface of the magnetic flux regulator 40 inserted in the middle of the third magnetic core 13 partially faces the cut surface of the third magnetic core 13. At this time, a part of the magnetic flux 71 passes through the third magnetic core 13, and the remaining magnetic flux 71 mostly passes through the second magnetic core 12, and a medium output is generated.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a universal motor according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a sectional view of a universal motor according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a side view according to the fifth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • the magnetic flux regulator 40 inserted in the middle of the third magnetic core 13 includes a regulator core 41 and a cover 43 and is cylindrical in appearance as shown in Fig.
  • the magnetic flux regulator 40 inserted in the middle of the third magnetic core 13 includes the regulator core 41 and the regulating shaft 42 and has the shape shown in Fig.
  • the magnetic flux regulator 40 inserted in the middle of the third magnetic core 13 includes the regulator core 41 and the guide hole 45 and has the shape shown in Fig.
  • the stator core 10 shows a stator core 10, a stator winding 20, a rotor 30 and a magnetic flux regulator 40 according to the present invention.
  • the regulator guide 44 fixed to the brackets 61 and 62 passes through the magnetic flux regulator 40 so that the magnetic flux regulator 40 can move left and right along the dotted line.
  • the stator core 10 partially has a third magnetic core according to the present invention, and a part thereof is a structure in which a stator core according to the present invention is added. In this case, it is advantageous to reduce the moving distance of the magnetic flux adjusting device 40 and secure a moving space.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a universal motor according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a cross-sectional view according to the seventh embodiment of the universal motor according to the present invention
  • FIG. 20 is a sectional view according to the ninth embodiment of the universal motor according to the present invention.
  • FIG. 17 shows a stator core 10, a stator winding 20, a rotor 30 and a magnetic flux regulator 40 according to the present invention.
  • the first magnetic core 11 wound with the stator winding 20 is arranged between the second magnetic core 12 and the third magnetic core 13.
  • Fig. 18 shows a stator core 10, a stator winding 20, a rotor 30, and a magnetic flux regulator 40 according to the present invention.
  • the flux adjuster 40 is a shape that can be adjusted up and down.
  • the magnetic flux adjusting device 40 is a shape that can be adjusted laterally.
  • the third magnetic core 13 in which the magnetic flux regulator 40 is inserted is arranged between the first magnetic core 11 and the second magnetic core 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

본 발명은 자속조정기를 구비한 가변 자속 유니버셜 모터에 관한 것이다. 자속조정기를 회전시키면 자속의 흐름이 변하면서 회전속도가 조정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 가변 속도 유니버셜 모터는 전동공구 나 믹서 등의 제품에 적용할 수 있다.

Description

가변 자속 유니버셜 모터
본 발명은 자속조정기를 구비하여 회전속도의 조정을 가능하게 한 유니버셜 모터에 관한 것이다.
유니버셜 모터는 직류전원과 교류전원 모두에서 운전 가능한 모터를 칭한다.
유니버셜 모터의 주요 구성 요소에는 고정자권선이 감긴 고정자, 회전자권선이 감긴 회전자 그리고 회전자에 전류를 공급하는 브러쉬 및 정류자가 있다.
고정자와 회전자에는 자로(magnetic path)를 형성하는 자기코어(magnetic core)가 있다. 자기코어는 적층된 규소강판이나 적층된 철판이나 페라이트나 퍼얼로이 나 어모퍼스 등의 자성재료를 사용하여 자속(flux)이 잘 통하도록 한다.
고정자권선과 회전자권선은 절연처리된 동선 또는 알루미늄선 등을 사용하여 전류를 통하게 한다.
유니버셜 모터는 높은 회전속도나 높은 토크가 요구되는 제품에 많이 채택된다. 전동공구, 드럼세탁기, 청소기, 믹서 등이 대표적인 적용 분야이다.
유니버셜 모터의 회전속도 조정은 종래 전압 조정방식이 주로 이용하여 왔다. 그러나 전압 조정에는 부가장치가 필요하다. 특히, 출력이 커질수록 전력반도체를 사용하는데 따른 가격부담이 커지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 10-1085497 (명칭: 드럼 세탁기의 세탁모터에 인가되는 전압 제어 방법, 공고일자: 2011년 11월 23일)에서는 세탁모터의 출력 향상을 위한 전압 조정에 인버터를 활용하는 방식이 고안되어 있다. 이 방식에는 인버터 등의 부가적인 제어 장치를 필요로 한다.
반면에 본 발명에 따른 가변 자속 유니버셜 모터는 인버터 등의 제어회로 없이 속도 조정을 가능하게 한다.
본 발명의 과제는 회전속도의 조정이 가능한 유니버셜 모터를 구현하는 것이다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 가변 자속 유니버셜 모터는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어와 제 2 자기코어 및 제 3 자기코어를 포함하며, 상기 제 1 자기코어의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어;와 상기 제 1 자기코어에 감긴 고정자권선;과 자로를 형성하는 회전자코어와 상기 회전자코어에 고정된 회전축과 상기 회전자코어에 감긴 회전자권선을 포함하며, 상기 제 2 자기코어의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자;와 자로를 형성하는 조정기코어를 포함하며, 상기 제 3 자기코어의 중간에 조정 가능하게 삽입이 되는 자속조정기;를 포함한다.
또한,상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 2 자기코어를 가운데에 배치할 수 있다.
또한,상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 1 자기코어를 가운데에 배치할 수 있다.
또한, 상기 조정기코어의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있을 수 있다.
또한, 상기 조정기코어의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있을 수 있다.
또한, 상기 평면에 비자성물질로 만들어진 커버가 부착되어 상기 자속조정기의 외관이 원통 형상일 수 있다.
또한, 상기 자속조정기는 가이드구멍이 있고, 조정기가이드와 결합되며, 좌우 또는 상하로 이동하면서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 조정기코어에 고정된 조정축을 포함하며, 상기 조정축을 회전시켜서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 가변 자속 유니버셜 모터는 자속조정기를 이용하여 회전속도의 조정이 가능하다. 자속조정기 방식은 전압제어방식에 비하여 낮은 비용으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코어 제 1 실시예의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 코어 제 2 실시예의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 코어 제 3 실시예의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 자속조정기 제 1 실시예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 자속조정기 제 2 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 자속조정기 제 3 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 자속조정기 제 4 실시예의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 자속조정기 제 5 실시예의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 측면도.
도 10은 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 고출력 개념도.
도 11은 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 중출력 개념도.
도 12는 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 저출력 개념도.
도 13은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 2 실시예에 따른 단면도.
도 14는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 3 실시예에 따른 단면도.
도 15는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 4 실시예에 따른 단면도.
도 16은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 5 실시예에 따른 측면도.
도 17은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 6 실시예에 따른 단면도.
도 18은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 7 실시예에 따른 단면도.
도 19는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 8 실시예에 따른 단면도.
도 20은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 9 실시예에 따른 단면도.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 코어 제 1 실시예의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 코어 제 2 실시예의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코어 제 3 실시예의 평면도이다.
도 1 내지 도 3에는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)를 포함하며, 상기 제 1 자기코어(11)의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어(12)의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어(13)의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어(10)가 있다. 또, 자로를 형성하는 회전자코어(31)가 제 2 자기코어(12)의 중간에 삽입되어 있다. 또, 자로를 형성하는 조정기코어(41)가 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입되어 있다.
도 3에서의 점선은 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12)와 제 3 자기코어(13)를 구분 짓는 가상선이다. 고정자코어(10)는 일체여서 외형적으로 자기코어(11,12,13)를 구분 짓기가 어려운 점이 있다. 그러나 상기 자기코어(11,12,13)를 구분 짓는 것은 자로(magnetic path)의 개념이다. 회전자코어(31)를 통과하는 자로가 있고, 그 자로의 양쪽 끝단이 회전자코어(31)와 대면하는 고정자코어(10)에 반드시 있으므로 이 부분을 제 2 자기코어(12)로 구분하면 된다.
고정자코어(10)의 제 1 자기코어(11) 와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)의 배열에 있어서, 제 1 자기코어(11) 또는 제 2 자기코어(12) 또는 제 3 자기코어(13)가 가운데에 위치하더라도 본 발명의 기술적 사상을 이용하는데 문제가 없다. 적용 제품의 필요에 따라 상기 배열뿐만 아니라 외형도 변형이 가능하다.
바람직하게는 제 1 자기코어(11) 와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)의 배열에 있어서, 제 2 자기코어(12)를 가운데에 배치하는 것이 구조적으로 안정적이다.
규소강판이나 철판 등을 적층하여 고정자코어(10)를 만들 때, 부분적으로만 본 발명에 따른 고정자코어(10)를 적용하고, 일부는 본 발명에 따르지 않는 고정자코어를 적용할 수도 있다. 이 경우도 본 발명에 따른 기술적 사상을 이용하고 있다는 점은 변하지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 자속조정기 제 1 실시예의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자속조정기 제 2 실시예의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자속조정기 제 3 실시예의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 자속조정기 제 4 실시예의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자속조정기 제 5 실시예의 사시도이다.
도 4의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)는 원통의 곡면 양쪽을 절단한 형상이다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 두 곳의 곡면과 두 곳의 평면으로 되어 있다.
도 5의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)가 있다. 조정기코어(41)의 평면에 비자성물질로 만들어진 커버(43)가 부착되어 자속조정기(40)의 외관은 원통 형상이다.
도 6의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 하나의 곡면과 하나의 평면으로 되어 있다.
도 7의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 막대 모양의 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 세 곳의 곡면과 두 곳의 평면으로 되어 있다. 도 7의 조정기코어(41)는 2단으로 구성되어서 제 3 자기코어(13)와 대면하는 면을 넓힐 수 있는 장점이 있다.
도 8의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 가이드구멍(45)이 있다. 이 자속조정기(40)는 가이드구멍(45)이 있어서 조정기가이드(44)와 결합 될 수 있고, 좌우 또는 상하로 이동하면서 회전속도를 조정할 수 있다.
본 발명에서 자속조정기(40)는 조정시에 자로 상의 자기저항을 변화시켜서 통과하는 자속량을 조정하는 역할을 한다. 만약에 조정기코어(41)가 완전한 원통이라면 자속조정기(40)가 회전하여도 자기저항의 변화를 기대하기 어렵다. 그러나 현실에서 완전한 원통은 구현할 수가 없다. 따라서 조정기코어(41)를 포함하는 자속조정기(40)라면 조정시에 자기저항의 변화를 만들어서 통과하는 자속량을 조정하는 역할을 한다.
바람직한 실시예는 본 발명에 따른 조정기코어(41)의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있는 것이다.
더 바람직한 실시예는 본 발명에 따른 조정기코어(41)의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있어서 자기저항의 변화를 최대화하는 것이다.
또, 바람직한 실시예는 조정기코어(41) 외주면 상에서 가장 큰 곡면의 반경과 상기 곡면에 대면하는 제 3 자기코어(13)의 절단면의 반경을 비슷하게 하여, 조정기코어(41)와 제 3 자기코어(13)와의 사이 공극을 최소화 하는 것이다.
또, 바람직한 실시예는 조정기코어(41) 외주면 상의 곡면과 상기 곡면에 대면하는 제 3 자기코어(13)의 절단면에 구배를 주는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 측면도이고, 도 10은 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 고출력 개념도이고, 도 11은 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 중출력 개념도이고, 도 12는 도 9의 유니버셜 모터 제 1 실시예에 따른 저출력 개념도이다.
도 9 내지 도 12에는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)를 포함하며, 상기 제 1 자기코어(11)의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어(12)의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어(13)의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어(10)가 있다. 또, 상기 제 1 자기코어(11)에 감긴 고정자권선(20)이 있다. 또, 자로를 형성하는 회전자코어(31)와 상기 회전자코어(31)에 고정된 회전축(32)과 상기 회전자코어(31)에 감긴 회전자권선(33)을 포함하며, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자(30)가 있다. 또, 자로를 형성하는 조정기코어(41)를 포함하며, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 조정 가능하게 삽입이 되는 자속조정기(40)가 있다.
여기서 자속조정기(40)가 조정 가능하다는 것은 일정한 범위 내에서 외력에 의한 움직임이 가능하다는 의미이다. 일정한 범위는 제품이나 모터의 요구조건에 따라 다양하게 달라질 수 있다.
그 외에 외부로부터의 전기를 회전자권선(33)에 전달하는 정류자(51)와 브러쉬(52)와 브러쉬홀더(53)가 있다. 정류자(51)는 회전축(32)에 고정되고, 브러쉬(52)와 브러쉬홀더(53)는 브라켓(61)에 고정되어 있다.
고정자권선(20)과 회전자권선(33)은 직렬 또는 병렬로 외부 전원에 연결할 수 있다. 교류전원을 사용하는 유니버셜 모터는 종래로부터 직렬방식이 많이 사용되어 왔다.
그 외에 고정자코어(10)에 고정되며, 회전자(30)를 지지하는 브라켓(61,62)이 있다. 브라켓은 하우징, 케이싱, 프레임 등의 여러 이름으로 불리며 모터의 외곽을 구성하는 다양한 형상으로 구현되어 왔다.
도 9에서 자속조정기(40)를 조정하는 방법은 두 가지가 있다. 첫째는 조정기코어(41)에 접촉하여 밀거나 당기는 힘을 가하여 조정하는 것이다. 둘째는 조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)을 회전시켜 조정하는 것이다. 이 두 방법은 외부의 기계요소와 결합하여 다양한 조정방식을 제공할 수 있다.
도 10에서 제 3 자기코어(13)와 자속조정기(40) 간에는 공극이 커서 큰 자기저항이 생긴다. 따라서 대부분의 자속(71)은 제 2 자기코어(12)로 흐르고, 고출력이 발생하게 된다. 출력이 올라가면 동일한 부하조건에서 모터의 회전속도도 올라간다.
유니버셜 모터의 토크는 고정자권선(20)이 만드는 자속(71)과 회전자권선(33)이 만드는 자속 간에 작용하는 힘에 의한 것이다. 또, 고정자권선에 의하여 발생되는 자속(71) 중에서 제 2 자기코어(12)를 거쳐 회전자(30)를 통과하는 자속만이 출력에 기여하고, 제 3 자기코어(13)를 통과하는 자속은 출력에 기여하지 않는다. 따라서 자속조정기(40)를 이용하여 회전자(30)를 통과하는 자속량을 조정하면 유니버셜 모터의 출력과 회전속도가 조정되게 된다.
도 11에서 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)의 곡면은 제 3 자기코어(13)의 절단면과 부분적으로 대면하고 있다. 이 때 자속(71)의 일부는 제 3 자기코어(13)를 통과하고, 나머지 자속(71)은 대부분 제 2 자기코어(12)를 통과하고, 중출력이 발생하게 된다.
도 12에서 제 3 자기코어(13)와 자속조정기(40) 간에는 공극이 적어서 자기저항이 낮아진다. 이 때 비교적 많은 자속(71)이 제 3 자기코어(13)로 흐르고, 회전자(30)에는 줄어든 자속(71)이 통과하고, 저출력이 발생하게 된다.
도 13은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 2 실시예에 따른 단면도이고, 도 14는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 3 실시예에 따른 단면도이고, 도 15는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 4 실시예에 따른 단면도이고, 도 16은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 5 실시예에 따른 측면도이다.
도 13에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 조정기코어(41)와 커버(43)를 포함하여 도 5처럼 외관이 원통형상이다.
도 14에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 조정기코어(41)와 조정축(42)을 포함하며, 도 6의 형상이다.
도 15에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 조정기코어(41)와 가이드구멍(45)을 포함하며, 도 8의 형상이다.
도 16에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 브라켓(61,62)에 고정된 조정기가이드(44)는 자속조정기(40)를 관통하고 있어서, 자속조정기(40)는 점선을 따라서 좌우로 이동이 가능하다. 고정자코어(10)는 부분적으로 본 발명에 따른 제 3 자기코어를 가지고 있고, 일부는 본 발명에 따르지 않는 고정자코어를 추가한 구조이다. 이 경우에는 자속조정기(40)의 이동거리를 줄이고, 이동공간을 확보하기가 유리하다.
도 17은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 6 실시예에 따른 단면도이고, 도 18은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 7 실시예에 따른 단면도이고, 도 19는 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 8 실시예에 따른 단면도이고, 도 20은 본 발명에 따른 유니버셜 모터 제 9 실시예에 따른 단면도이다.
도 17에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 고정자권선(20)이 감긴 제 1 자기코어(11)는 제 2 자기코어(12)와 제 3 자기코어(13)의 중간에 배열되어 있다.
도 18에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 자속조정기(40)는 상하로 조정이 가능한 형상이다.
도 19에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 자속조정기(40)는 좌우로 조정이 가능한 형상이다.
도 20에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30) 및 자속조정기(40)가 있다. 자속조정기(40)가 삽입되어 있는 제 3 자기코어(13)는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12)의 중간에 배열되어 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 적용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경과 수정이 가능하다는 것을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.
[부호의 설명]
10 : 고정자코어
11 : 제 1 자기코어
12 : 제 2 자기코어
13 : 제 3 자기코어
20 : 고정자권선
30 : 회전자
31 : 회전자코어
32 : 회전축
33 : 회전자권선
40 : 자속조정기
41 : 조정기코어
42 : 조정축
43 : 커버
44 : 조정기가이드
45 : 가이드구멍
51 : 정류자
52 : 브러쉬
53 : 브러쉬 홀더
61, 62 : 브라켓
71 : 자속

Claims (8)

  1. 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어와 제 2 자기코어 및 제 3 자기코어를 포함하며, 상기 제 1 자기코어의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어;와
    상기 제 1 자기코어에 감긴 고정자권선;과
    자로를 형성하는 회전자코어와 상기 회전자코어에 고정된 회전축과 상기 회전자코어에 감긴 회전자권선을 포함하며, 상기 제 2 자기코어의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자;와
    자로를 형성하는 조정기코어를 포함하며, 상기 제 3 자기코어의 중간에 조정 가능하게 삽입이 되는 자속조정기;를 포함하는 가변 자속 유니버셜 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 2 자기코어를 가운데에 배치한 가변 자속 유니버셜 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 1 자기코어를 가운데에 배치한 가변 자속 유니버셜 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정기코어의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있는 가변 자속 유니버셜 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조정기코어의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있는 가변 자속 유니버셜 모터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평면에 비자성물질로 만들어진 커버가 부착되어 상기 자속조정기의 외관이 원통 형상인 가변 자속 유니버셜 모터.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 자속조정기는 가이드구멍이 있고, 조정기가이드와 결합되며, 좌우 또는 상하로 이동하면서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 유니버셜 모터.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 조정기코어에 고정된 조정축을 포함하며, 상기 조정축을 회전시켜서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 유니버셜 모터.
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