WO2023214700A1 - 자기 구동 회전장치 - Google Patents

자기 구동 회전장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2023214700A1
WO2023214700A1 PCT/KR2023/004815 KR2023004815W WO2023214700A1 WO 2023214700 A1 WO2023214700 A1 WO 2023214700A1 KR 2023004815 W KR2023004815 W KR 2023004815W WO 2023214700 A1 WO2023214700 A1 WO 2023214700A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
rotor
magnet
magnets
rotating device
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/004815
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최태광
Original Assignee
최태광
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220054311A external-priority patent/KR20230154635A/ko
Application filed by 최태광 filed Critical 최태광
Publication of WO2023214700A1 publication Critical patent/WO2023214700A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/20—Structural association with auxiliary dynamo-electric machines, e.g. with electric starter motors or exciters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a magnetically driven rotating device, and more specifically, to a magnetically driven rotating device that can generate rotating force using the magnetic force of a permanent magnet.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a magnetically driven rotating device that can more efficiently generate rotational force using the magnetic force of a permanent magnet.
  • a magnetically driven rotating device includes a fixed body and a stator including a plurality of stator magnets spaced apart from each other along the circumferential direction on the fixed body; and a rotor including a rotatable rotary body and a rotor magnet supported on the rotary body to form a magnetic circuit with the stator magnet, and rotatable by magnetic force between the stator magnet and the rotor magnet.
  • a magnetically driven rotating device may include a control drive for providing rotational force or braking force to the rotor.
  • the control drive may include a motor connected to the rotor to provide torque to the rotor, or an input coil that receives current and forms a magnetic field to change the magnetic flux of the magnetic circuit.
  • the magnetically driven rotating device produces power by receiving rotational force from an output coil in which current is induced according to a change in the magnetic field of the stator magnet or the rotor magnet as the rotor rotates, or from the rotor. It may include an output unit including a generator.
  • the stator magnet and the rotor magnet may be arranged to face each other and be spaced apart in a radial direction from the central axis of rotation of the rotor.
  • the stator magnet includes a first stator magnet and a second stator magnet spaced apart in a direction parallel to the rotation center axis of the rotor, and the rotor magnet includes a first rotor spaced apart in a direction parallel to the rotation center axis of the rotor. It may include a magnet and a second rotor magnet.
  • the plurality of stator magnets are spaced apart along the circumferential direction to form one unit stator magnet group, and a plurality of unit stator magnet groups may be spaced apart along the circumferential direction.
  • the separation distance between the plurality of unit stator magnet groups spaced apart along the circumferential direction may be greater than the separation distance between the plurality of stator magnets spaced apart along the circumferential direction within the unit stator magnet group.
  • the unit stator magnet group includes a first group and a second group arranged in order along the circumferential direction, and the stator magnets forming the second group attract the rotor magnet with a smaller attractive force than the stator magnets forming the first group. It may be configured to pull.
  • At least one of the plurality of stator magnets constituting the unit stator magnet group may be configured to have a magnetization direction different from the remaining stator magnets to apply a repulsive force to the rotor magnet.
  • a plurality of rotor magnets may be arranged to be spaced apart in the circumferential direction, and at least one of the plurality of rotor magnets may be configured to have a magnetization direction different from the remaining rotor magnets to apply a repulsive force to the stator magnet.
  • a plurality of the rotor magnets are arranged to be spaced apart along the circumferential direction, and the rotor is configured such that when any one of the plurality of rotor magnets is located in a space between the plurality of unit stator magnet groups, at least one other rotor magnet is positioned in the unit stator magnet. It may be configured to be located in an area where the stator magnet group is placed.
  • the rotor magnet is configured to move along a circular rotation path when the rotor rotates, and the stator magnet may be arranged to have a magnetization direction perpendicular to or inclined to a tangential direction of the rotation path.
  • the rotor magnet is configured to move along a circular rotation path when the rotor rotates, and the rotor magnet may be arranged to have a magnetization direction perpendicular to or inclined to a tangential direction of the rotation path.
  • the stator magnet includes an arc-shaped first stator magnet action surface and a planar second stator magnet action surface, and may have a cross-sectional shape selected from fan, semicircle, circle, oval, and polygon.
  • the plurality of stator magnets are arranged to be spaced apart along the circumferential direction to form one unit stator magnet group, and the unit stator magnet group includes a first group and a second group arranged in order along the circumferential direction, and the first group
  • the order in which the first stator magnet action surface and the second stator magnet action surface of the stator magnets forming one group are arranged along the circumferential direction, and the first stator magnet action surface and the second stator magnet of the stator magnets forming the second group The order in which the action surfaces are arranged along the circumferential direction may be different.
  • the magnetically driven rotating device may include an auxiliary magnet disposed on the stator or the rotor to increase the magnetic flux density of the magnetic circuit.
  • the magnetically driven rotating device includes an input coil provided on the stator or the rotor so as to form a magnetic field by receiving a current, and the input coil is connected to the magnetic force lines of the auxiliary magnet. It may be configured to receive a forward current or reverse current so as to form a magnetic field that guides a direction included in the magnetic circuit or a magnetic field that guides the magnetic force lines of the auxiliary magnet in a direction away from the magnetic circuit.
  • the stator includes a stator base supporter that supports the stator magnet and is made of a magnetic material, and the auxiliary magnet and the input coil are disposed on the stator, and the input coil is connected to the auxiliary magnet when supplied with a reverse current. It may be configured to form a magnetic field that guides magnetic force lines in a direction passing through the stator base supporter.
  • the magnetically driven rotating device includes a stator magnet supporter that is coupled to the stator magnet and constitutes a stator magnet assembly together with the stator magnet, wherein the stator magnet assembly is spaced apart from the stator base supporter. It can be arranged as much as possible.
  • the magnetically driven rotating device includes an elastic member that applies elastic force to the stator magnet assembly in a direction away from the stator base supporter, wherein the stator magnet assembly generates the input coil. It may be configured to contact the stator base supporter while elastically deforming the elastic member by a magnetic field.
  • a magnetically driven rotating device includes an auxiliary magnet rotatably disposed on the stator or the rotor to increase the magnetic flux density of the magnetic circuit; and an input coil provided on the stator or the rotor to form a magnetic field capable of rotating the auxiliary magnet by receiving a current; wherein the auxiliary magnet is rotated by the magnetic field of the input coil to form a magnetic field capable of rotating the auxiliary magnet.
  • the magnetic field lines may be configured to change to a posture that deviates from the magnetic circuit.
  • the plurality of stator magnets may be spaced apart at regular intervals along the circumferential direction.
  • the magnetically driven rotating device of the present invention by rotating the rotor using the magnetic force of a permanent magnet, the occurrence of environmental pollution can be minimized and rotational force can be generated more efficiently.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of the magnetically driven rotating device moves while magnetically interacting with the stator magnet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 6A to 6B show a portion of the magnetically driven rotating device shown in FIG. 5.
  • FIG. 7A to 7C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 8A to 8C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 9A to 9C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 10A to 10D are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 11A to 11C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • 12A to 12D are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 14 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of a magnetically driven rotating device moves while magnetically interacting with the stator magnet according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 15 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of a magnetically driven rotating device moves while magnetically interacting with the stator magnet according to another embodiment of the present invention.
  • 16 and 17 are plan views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 18 is a plan view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of the magnetically driven rotating device shown in FIG. 18 moves while magnetically interacting with the stator magnet.
  • Figure 20 shows permanent magnets of various shapes that can be used in the stator magnet and rotor magnet of the magnetically driven rotating device according to the present invention.
  • the magnetically driven rotating device according to the present invention will be described as an example of being used as a power production device that produces power.
  • Figure 1 is a perspective view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a schematic diagram of a magnetically driven rotating device according to an embodiment of the present invention. This is a plan view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to an embodiment.
  • the magnetically driven rotating device 100 includes a stator 110 including stator magnets 120a and 120b, and a rotor magnet forming a magnetic circuit with the stator magnets 120a and 120b.
  • the rotor 130 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b. Rotor 130 may be accelerated or decelerated by control drive 150.
  • the stator 110 includes a fixed body 111, a plurality of stator base supports 112 supported by the fixed body 111 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 112. Includes 120a)(120b).
  • the fixed body 111 may be made of a magnetic or non-magnetic material, but is preferably made of a non-magnetic material.
  • the fixed body 111 may be fixedly installed to support a plurality of stator base supports 112 and a plurality of stator magnets 120a and 120b.
  • the fixed body 111 may have various shapes.
  • the stator base supporter 112 is made of a magnetic material.
  • the magnetic force lines of the magnetic circuit formed by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b may pass through the inside of the stator base supporter 112.
  • the stator base supporters 112 are spaced apart in the circumferential direction, the stator magnets 120a and 120b supported by one stator base supporter 112 are connected to the other stator magnets 120a supported by the other stator base supporter 112.
  • a magnetic circuit independent of (120b) can be formed.
  • the plurality of stator magnets 120a and 120b are sequentially arranged along the circumferential direction, thereby sequentially applying attractive force to the rotor magnets 140a and 140b of the rotor 130. Accordingly, the rotor magnets 140a and 140b move along a circular rotation path P when the rotor 130 rotates.
  • a plurality of stator magnets 120a and 120b are arranged spaced apart along the circumferential direction to form one unit stator magnet group (GU), and the unit stator magnet group (GU) includes a plurality of stator magnets (GU).
  • the dogs are spaced apart along the circumferential direction.
  • the separation distance between the plurality of unit stator magnet groups (GU) spaced apart in the circumferential direction is preferably greater than the separation distance between the plurality of stator magnets 120a and 120b spaced apart in the circumferential direction within the unit stator magnet group (GU).
  • the gap between two neighboring unit stator magnet groups (GU) may form a jump section (A3) in which the rotation speed of the rotor 130 is amplified. That is, when the rotor 130 rotates, the rotor magnets 140a and 140b moving along the rotation path P pass through the space between one unit stator magnet group GU and another unit stator magnet group GU. Movement speed can be amplified when doing so. A more detailed rotation process of the rotor 130 will be described later.
  • the unit stator magnet group (GU) includes a first group (GM1) and a second group (GM2) arranged in order along the circumferential direction.
  • the stator magnets 120a and 120b constituting the first group GM1 may form an acceleration section A1 that increases the moving speed of the rotor magnets 140a and 140b.
  • the stator magnets 120a and 120b constituting the second group GM2 may form a holding section A2 that maintains the movement of the rotor magnets 140a and 140b.
  • the maintenance section A2 is a section that reduces the resistance pulling the rotor magnets 140a and 140b in the retreat direction and maintains the forward movement speed of the rotor magnets 140a and 140b.
  • the stator magnets 120a and 120b forming the second group (GM2) are configured to pull the rotor magnets 140a and 140b with a smaller attractive force than the stator magnets 120a and 120b forming the first group GM1. You can.
  • the stator magnets 120a and 120b of the second group (GM2) can pull the rotor magnets 140a and 140b in the forward direction with a relatively small force when the rotor magnets 140a and 140b approach.
  • the rotor magnets 140a and 140b can be pulled in the retreat direction with a relatively small force.
  • the attractive force applied to the rotor magnets 140a (140b) by the stator magnets (120a) (120b) located at the rear of the rotor magnets (140a) (140b) based on the moving direction of the rotor magnets (140a) (140b) is the rotor magnet. It acts as a resistance force that hinders the progress of (140a) (140b).
  • the stator magnets 120a and 120b forming the second group (GM2) are rotor magnets when the rotor magnets 140a and 140b pass through the area of the second group (GM2) and move to another unit stator magnet group (GU).
  • a relatively small resistance force can be applied to (140a) (140b).
  • the rotor magnets 140a and 140b passing through the jump section A3 between the two unit stator magnet groups GU receive relatively less resistance from the unit stator magnet group GU disposed at the rear, It can move more stably toward the unit stator magnet group (GU) placed in the front. In this way, rotation of the rotor 130 can be maintained by magnetic interaction between the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b.
  • stator magnets 120a and 120b included in the unit stator magnet group (GU) are shown to be divided into a first group (GM1) and a second group (GM2), but one unit stator magnet group (GU) ) can be divided into a variety of groups, such as three or more groups.
  • the stator magnets 120a and 120b include a first stator magnet action surface 121 of an arc shape and a second stator magnet action surface 122 of a planar shape, and the cross-sectional shape is fan-shaped. It consists of The magnetization direction of the stator magnets 120a and 120b may be perpendicular to the tangential direction of the rotation path (P) or may be arranged at an angle.
  • the 'magnetization direction' refers to the direction indicated by the line connecting the strongest S-pole part of the permanent magnet to the strongest N-pole part.
  • the magnetization direction is the arrow direction shown inside the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b.
  • both end portions of the arrow indicating the magnetization direction may have a greater magnetic flux density than other portions.
  • the stator magnets 120a and 120b are arranged so that either the N pole or the S pole faces the rotor 130.
  • the first stator magnet action surface 121 and the second stator magnet action surface 122 of the stator magnets 120a and 120b disposed in the acceleration section A1 are disposed along the circumferential direction.
  • the order in which the first stator magnet action surface 121 and the second stator magnet action surface 122 of the stator magnets 120a and 120b disposed in the holding section A2 are arranged along the circumferential direction are different. That is, the stator magnets 120a and 120b constituting the first group GM1 are arranged in the order of the second stator magnet action surface 122 and the first stator magnet action surface 121 along the circumferential direction.
  • the stator magnets 120a and 120b constituting the second group (GM2) are arranged in the order of the first stator magnet action surface 121 and the second stator magnet action surface 122 along the circumferential direction. .
  • stator magnets 120a and 120b allow the rotor (130) to maintain continuous propulsion due to magnetic interaction between the stator magnets (120a) (120b) and the rotor magnets (140a) (140b) of the rotor (130). It is to obtain it.
  • the stator magnets 120a and 120b can minimize the resistance pulling the rotor magnets 140a and 140b in the retreat direction.
  • stator magnets 120a and 120b can be changed in various ways.
  • stator magnets 120a and 120b permanent magnets having various shapes and various magnetization directions may be used as shown in FIG. 20.
  • the stator magnets 120a and 120b may include a first stator magnet 120a and a second stator magnet 120b spaced apart in a direction parallel to the rotation center axis of the rotor 130. there is.
  • the first stator magnet 120a may be disposed relatively downward
  • the second stator magnet 120b may be disposed relatively upward.
  • the polarity of the first stator magnet 120a facing the rotor 130 may be opposite to that of the second stator magnet 120b facing the rotor 130.
  • the first stator magnet 120a may be arranged so that its N pole faces the rotor 130
  • the second stator magnet 120b may be arranged so that its S pole faces the rotor 130.
  • first stator magnets 120a and second stator magnets 120b within one unit stator magnet group GU is the same.
  • a plurality of first stator magnets 120a and a plurality of second stator magnets 120b are arranged in pairs.
  • the paired first stator magnet 120a and the second stator magnet 120b may be coupled to one stator base supporter 112 to form one stator magnet array AS.
  • the first stator magnet 120a and the second stator magnet 120b constituting one stator magnet array (AS) form a magnetic circuit with a pair of rotor magnets 140a and 140b positioned to face them. You can.
  • the first stator magnet 120a and the second stator magnet 120b constituting one stator magnet array AS may be arranged to be offset from each other in the circumferential direction.
  • stator magnets 120a and 120b are shown coupled to one stator base supporter 112, but the number of stator magnets coupled to one stator base supporter 112 can be varied. there is.
  • the distance at which the stator magnets 120a and 120b included in one unit stator magnet group GU are spaced apart in the circumferential direction may vary.
  • Distance may vary.
  • the length of each jump section A3 provided between the plurality of unit stator magnet groups GU may be the same or different.
  • the rotor 130 includes a rotating body 131, a plurality of rotor base supports 132 supported by the rotating body 131 and spaced apart along the circumferential direction, and a rotor base supporter ( It includes rotor magnets 140a and 140b supported on 132).
  • the rotor 130 is rotatably disposed in the inner space of the stator 110.
  • the rotating body 131 may be made of a magnetic or non-magnetic material, but is preferably made of a non-magnetic material.
  • the rotating body 131 may rotate with the shaft 133 as the central axis of rotation.
  • the rotating body 131 may have various shapes.
  • the rotor base supporter 132 is made of a magnetic material.
  • the magnetic force lines of the magnetic circuit formed by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b may pass through the inside of the rotor base supporter 132.
  • the rotor base supports 132 are spaced apart in the circumferential direction, the rotor magnets 140a and 140b supported by one rotor base supporter 132 are connected to the other rotor magnets 140a supported by the other rotor base supporter 132.
  • a magnetic circuit independent of (140b) can be formed.
  • the plurality of rotor magnets 140a and 140b are arranged to be spaced apart along the circumferential direction, so that they can sequentially interact with the stator magnets 120a and 120b continuously arranged in the circumferential direction.
  • the rotor magnets 140a and 140b include an arc-shaped first rotor magnet action surface 141 and a planar second rotor magnet action surface 142, and have a fan-shaped cross-section.
  • the magnetization direction of the rotor magnets 140a and 140b may be perpendicular or inclined to the tangential direction of the rotation path P. In the drawing, the magnetization direction is the arrow direction shown inside the rotor magnets 140a and 140b. In each rotor magnet (140a) (140b), both end portions of the arrow indicating the magnetization direction may have a greater magnetic flux density than other portions.
  • the shape of the rotor magnets 140a and 140b can be changed in various ways.
  • permanent magnets having various shapes and various magnetization directions can be used as shown in FIG. 20.
  • the rotor magnets 140a and 140b are arranged so that one of the N and S poles faces the stator magnets 120a and 120b. Specifically, the rotor magnets 140a and 140b have one of the N and S poles facing the stator magnets 120a and 120b so that an attractive force can occur between them. arranged to do so.
  • the rotor magnets 140a and 140b may include a first rotor magnet 140a and a second rotor magnet 140b spaced apart in a direction parallel to the rotation center axis of the rotor 130. there is.
  • the first rotor magnet 140a may be disposed relatively downward, and the second rotor magnet 140b may be disposed relatively upward.
  • the first rotor magnet 140a may be arranged with its S pole facing the first stator magnet 120a, and the second rotor magnet 140b may be arranged with its N pole facing the second stator magnet 120b.
  • the first rotor magnet 140a and the second rotor magnet 140b supported by one rotor base supporter 132 may form one rotor magnet array AR.
  • the first rotor magnet 140a and the second rotor magnet 140b constituting one rotor magnet array (AR) can form a magnetic circuit with a pair of stator magnets 120a and 120b arranged to face each other. there is.
  • the first rotor magnet 140a and the second rotor magnet 140b constituting one rotor magnet array AR may be arranged to be offset from each other in the circumferential direction.
  • one rotor magnet array (AR) is shown as consisting of two rotor magnets 140a and 140b, but the number of rotor magnets constituting one rotor magnet array (AR) can be varied. there is.
  • the rotor 130 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b. As shown in FIG. 2, when the rotor magnets 140a and 140b are positioned to face the stator magnets 120a and 120b, the first stator magnet 120a, the second stator magnet 120b, and the first stator magnet 120a The rotor magnet 140a and the second rotor magnet 140b form a magnetic circuit. Accordingly, the rotor 130 can rotate by obtaining kinetic energy due to the attractive force applied by the stator 110.
  • the rotor 130 may be expected to stop by receiving attractive force from the stator magnets 120a and 120b, but the rotor magnets 140a and 140b of the rotor 130 are arranged sequentially along the circumferential direction. By sequentially forming a magnetic circuit with the stator magnets 120a and 120b, the rotor 130 can maintain rotation.
  • the magnetic force between the rotor magnets 140a and 140b and the stator magnets 120a and 120b varies depending on the positions of the rotor magnets 140a and 140b.
  • the rotor magnets 140a and 140b receive attraction from the closest stator magnets 120a and 120b, but also receive attraction from other stator magnets 120a and 120b arranged along the circumferential direction. Accordingly, the rotor magnets 140a and 140b can move by obtaining a moving force without being stopped by the attractive force of the specific stator magnets 120a and 120b.
  • the rotor magnets 140a and 140b moving along the rotation path (P) receive a relatively large magnetic force from the stator 110 in the acceleration section (A1) and move, and are moved by receiving a relatively large magnetic force from the stator 110 in the maintenance section (A2). It can move by receiving a small magnetic force.
  • the rotor magnets 140a and 140b receive a relatively small amount of kinetic energy from the stator magnets 120a and 120b in the holding section A2, but after passing the holding section A2, they receive a relatively small amount of kinetic energy from the stator magnets 120a and 120b.
  • a relatively small resistance force is received from the stator magnets 120a and 120b.
  • the rotor magnets 140a and 140b that have passed the holding section A2 may be accelerated by receiving a relatively large magnetic force from another unit stator magnet group GU located ahead in the jumping section A3.
  • the rotor magnets 140a and 140b can move along the rotation path P by repeating this process, and as a result, the rotor 130 can maintain rotation.
  • the jump section (A3) is a section in which the stator magnets 120a and 120b are not disposed, but the magnetic resistance from the unit stator magnet group GU through which the rotor magnets 140a and 140b pass is minimized and the rotor magnet ( This is a section in which the forward attraction from another unit stator magnet group (GU) located on the front side of 140a) (140b) is maximized. Accordingly, the moving force of the rotor magnets 140a and 140b can be amplified in the jump section A3.
  • Control drive 150 may provide rotational or braking force to rotor 130. In a state in which the rotor 130 is stopped, the control drive 150 provides initial rotational force to the rotor 130 so that the rotor 130 may begin rotating movement. Additionally, the rotor 130 can accelerate, decelerate, or stop the rotor 130. Control drive 150 may include a motor 151 or an input coil 155.
  • the motor 151 is connected to the rotor 130 to provide torque to the rotor 130.
  • the motor 151 may initially rotate, accelerate, decelerate, and stop the rotor 130 by providing torque to the rotor 130 through the shaft 133.
  • the input coil 155 may receive an electric current to form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b.
  • the input coil 155 may be coupled to the stator base supporter 112.
  • the input coil 155 may be supplied with forward current or reverse current. Additionally, the input coil 155 may be configured to receive currents of various strengths.
  • the input coil 155 receives current and changes the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b, thereby causing the rotor 130 to perform initial rotation, acceleration and deceleration. It can be stopped.
  • the input coil 155 when the input coil 155 is supplied with forward current, it can generate a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b. . Additionally, when the input coil 155 is supplied with reverse current, it may generate a magnetic field that reduces the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 120a and 120b and the rotor magnets 140a and 140b.
  • rotational force is provided to the rotor 130 through the control drive 150, thereby enabling continuous rotational movement of the rotor 130.
  • the output unit 160 may generate current through electromagnetic induction when the rotor 130 rotates.
  • the output unit 160 may include a generator 161 or an output coil 165 connected to the shaft 133 to receive rotational force from the shaft 133.
  • the generator 161 may include a generator rotor that rotates by receiving rotational force through the shaft 133 when the rotor 130 rotates, and a coil, and may generate current through electromagnetic induction.
  • the output coil 165 is connected to the stator 110 or the rotor 130 so that current is induced according to a change in the magnetic field of the stator magnets 120a and 120b or the rotor magnets 140a and 140b as the rotor 130 rotates. It can be provided. In this embodiment, the output coil 165 is provided in the stator 110 as an example. When the rotor 130 rotates, the magnetic field around the output coil 165 changes, and a current may be induced in the output coil 165 by electromagnetic induction. The current induced in the output coil 165 may be output to the outside through a wire.
  • the output coil 165 is shown as being disposed on the stator base supporter 112 of the stator 110, but the position of the output coil 165 may be changed in various ways. Additionally, the output coil 165 may be installed on the rotor 130.
  • the input coil 155 may perform the function of the output coil 165 in parallel.
  • current may be induced in the input coil 155 through electromagnetic induction while the rotor 130 rotates.
  • the output coil 165 may perform the function of the input coil 155 in parallel.
  • the output coil 165 may receive current and provide rotational force or braking force to the rotor 130.
  • Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention, and Figures 6a and 6b show a portion of the magnetically driven rotating device shown in Figure 5.
  • the magnetically driven rotating device 200 shown in FIG. 5 includes a stator 210 including stator magnets 220a and 220b, and rotor magnets 240a and 240b that form a magnetic circuit with the stator magnets 220a and 220b. ) including a rotor 230, a control drive 250 for providing rotational force or braking force to the rotor 230, an output unit 260 that produces power according to the rotation of the rotor 230, and a stator magnet It includes an auxiliary magnet 270 to increase the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the rotor magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b.
  • the stator 210 includes a fixed body 211, a plurality of stator base supporters 212 supported by the fixed body 211 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 212. Includes 220a)(220b).
  • the stator base supporter 212 may be made of a magnetic material or a non-magnetic material.
  • the stator magnets 220a and 220b may form a stator magnet assembly 226a and 226b together with stator magnet supporters 225a and 225b fixed to the stator base supporter 212.
  • the first stator magnet 220a is supported by the first stator magnet supporter 225a fixed to the stator base supporter 212.
  • the first stator magnet supporter 225a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 220a and the first stator magnet supporter 225a may form one first stator magnet assembly 226a.
  • the second stator magnet 220b is supported by a second stator magnet supporter 225b fixed to the stator base supporter 212.
  • the second stator magnet supporter 225b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 220b and the second stator magnet supporter 225b may form one second stator magnet assembly 226b.
  • the rotor 230 includes a rotating body 231 capable of rotating with the shaft 233 as the central axis of rotation, a plurality of rotor base supports 232 supported by the rotating body 231 and spaced apart along the circumferential direction, and , including rotor magnets 240a and 240b supported on the rotor base supporter 232.
  • the rotor 230 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b.
  • Control drive 250 may provide rotational or braking force to rotor 230.
  • Control drive 250 may include a motor 251 or input coils 255a and 255b.
  • the input coils 255a and 255b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b.
  • the input coils 255a and 255b may be coupled to the first stator magnet supporter 225a and the second stator magnet supporter 225b, respectively.
  • the auxiliary magnet 270 is provided in the stator 210 to increase the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b. Specifically, the auxiliary magnet 270 is arranged to connect the first stator magnet supporter 225a and the second stator magnet supporter 225b. The auxiliary magnet 270 is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b.
  • the input coils 255a and 255b are formed by stator magnets 220a and 220b, rotor magnets 240a and 240b, and auxiliary magnets 270. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit.
  • each of the input coils 255a and 255b is connected to the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a. ) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by 240b.
  • the input coils 255a and 255b may increase the magnetic force between the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b.
  • the input coils 255a and 255b when reverse current is supplied to the input coils 255a and 255b, respectively, the input coils 255a and 255b are connected to the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a ( 240b) generates a magnetic field that reduces the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 255a and 255b may weaken the magnetic force between the stator magnets 220a and 220b and the rotor magnets 240a and 240b. Accordingly, the input coils 255a and 255b can receive reverse current to slow down or stop the rotor 230.
  • Figures 7A to 7C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 300 shown in FIGS. 7A to 7C includes a stator 310 including stator magnets 320a and 320b, and a rotor magnet 340a forming a magnetic circuit with the stator magnets 320a and 320b.
  • auxiliary magnets 370a and 370b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the stator 310 includes a fixed body 311, a plurality of stator base supporters 312 supported by the fixed body 311 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 312. Includes 320a)(320b).
  • the stator base supporter 312 may be made of a magnetic material.
  • stator magnets 320a and 320b may form a stator magnet assembly 326a and 326b together with stator magnet supporters 325a and 325b fixed to the stator base supporter 312.
  • the first stator magnet 320a is supported by the first stator magnet supporter 325a fixed to the stator base supporter 312.
  • the first stator magnet supporter 325a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 320a and the first stator magnet supporter 325a may form one first stator magnet assembly 326a.
  • the second stator magnet 320b is supported by a second stator magnet supporter 325b fixed to the stator base supporter 312.
  • the second stator magnet supporter 325b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 320b and the second stator magnet supporter 325b may form one second stator magnet assembly 326b.
  • the rotor 330 includes a rotating body 331 capable of rotating with the shaft 333 as the central axis of rotation, a plurality of rotor base supports 332 supported by the rotating body 331 and spaced apart along the circumferential direction, and , including rotor magnets 340a and 340b supported on the rotor base supporter 332.
  • the rotor 330 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the input coils 355a and 355b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the input coils 355a and 355b may be coupled to the first stator magnet supporter 325a and the second stator magnet supporter 325b, respectively.
  • Auxiliary magnets 370a and 370b are provided in the stator 310 and the rotor 330.
  • the auxiliary magnet 370a provided in the stator 310 is arranged to connect the first stator magnet supporter 325a and the second stator magnet supporter 325b.
  • the auxiliary magnet 370a is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the auxiliary magnet 370b provided in the rotor 330 is coupled to the rotor base supporter 332 to be positioned between the first rotor magnet 340a and the second rotor magnet 340b.
  • the auxiliary magnet 370b is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the input coils 355a and 355b are connected to the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • each of the input coils 355a and 355b is connected to the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnet 340a.
  • (340b) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 355a and 355b may increase the magnetic force between the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b.
  • the input coils 355a and 355b when reverse current is supplied to the input coils 355a and 355b, respectively, the input coils 355a and 355b are connected to the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a ( 340b) generates a magnetic field that reduces the magnetic flux density of the magnetic circuit formed. Specifically, the input coils 355a and 355b generate a magnetic field that guides the magnetic field lines of the auxiliary magnet 370a in a direction away from the magnetic circuit formed by the stator magnets 320a and rotor magnets 340a and 340b.
  • the magnetic force of the auxiliary magnet 370a is induced in a direction that passes through the stator base supporter 312, and the magnetic force between the stator magnets 320a and 320b and the rotor magnets 340a and 340b may be weakened. Accordingly, the input coils 355a and 355b can receive reverse current to slow down or stop the rotor 330.
  • 8A to 8C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 400 shown in FIGS. 8A to 8C includes a stator 410 including stator magnets 420a and 420b, and a rotor magnet 440a forming a magnetic circuit with the stator magnets 420a and 420b.
  • auxiliary magnets 470a and 470b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the stator 410 includes a fixed body 411, a plurality of stator base supporters 412 supported by the fixed body 411 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 412. Includes 420a)(420b).
  • the stator base supporter 412 may be made of a magnetic material.
  • stator magnets 420a and 420b may form a stator magnet assembly 426a and 426b together with stator magnet supporters 425a and 425b fixed to the stator base supporter 412.
  • the first stator magnet 420a is supported by the first stator magnet supporter 425a fixed to the stator base supporter 412.
  • the first stator magnet supporter 425a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 420a and the first stator magnet supporter 425a may form one first stator magnet assembly 426a.
  • the second stator magnet 420b is supported by a second stator magnet supporter 425b fixed to the stator base supporter 412.
  • the second stator magnet supporter 425b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 420b and the second stator magnet supporter 425b may form one second stator magnet assembly 426b.
  • the first stator magnet assembly 426a and the second stator magnet assembly 426b are spaced apart from the stator base supporter 412 by a spacer 480.
  • the spacer 480 is disposed on one side of the stator base supporter 412 to space the first stator magnet assembly 426a and the second stator magnet assembly 426b from the stator base supporter 412.
  • the spacer 480 may be made of a non-magnetic material.
  • the rotor 430 includes a rotating body 431 that can rotate with a shaft (not shown) as the central axis of rotation, and a plurality of rotor base supports 432 supported by the rotating body 431 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 440a and 440b supported on the rotor base supporter 432.
  • the rotor 430 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the input coils 455a and 455b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the input coils 455a and 455b may be coupled to the first stator magnet supporter 425a and the second stator magnet supporter 425b, respectively.
  • Auxiliary magnets 470a and 470b are provided in the stator 410 and the rotor 430.
  • the auxiliary magnet 470a provided in the stator 410 is arranged to connect the first stator magnet supporter 425a and the second stator magnet supporter 425b.
  • the auxiliary magnet 470a is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the auxiliary magnet 470b provided in the rotor 430 is coupled to the rotor base supporter 432 to be positioned between the first rotor magnet 440a and the second rotor magnet 440b.
  • the auxiliary magnet 470a is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the input coils 455a and 455b are connected to the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • each of the input coils 455a and 455b is connected to the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a. ) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by 440b.
  • the input coils 455a and 455b may increase the magnetic force between the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b.
  • the input coils 455a and 455b rotate the magnetic force lines of the auxiliary magnet 470a to the stator magnets 420a and 420b.
  • the rotor magnets 440a and 440b form a magnetic field that induces a direction away from the magnetic circuit formed.
  • the magnetic force of the auxiliary magnet 470a is induced in a direction that passes through the stator base supporter 412, and the magnetic force between the stator magnets 420a and 420b and the rotor magnets 440a and 440b may be weakened.
  • the first stator magnet assembly 426a and the second stator magnet assembly 426b are arranged to be spaced apart from the stator base supporter 412, so that the stator magnets 420a and 420b ) and the problem of the magnetic force lines of the magnetic circuit formed by the rotor magnets 440a and 440b leaking through the stator base supporter 412 can be reduced.
  • the first stator magnet assembly 426a and the second stator magnet assembly 426b are not spaced apart from the stator base supporter 412 by a spacer 480 of the type as shown, but are connected to the stator base supporter 412 in various other ways. ) can be configured to be spaced apart from.
  • 9A to 9C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 500 shown in FIGS. 9A to 9C includes a stator 510 including stator magnets 520a and 520b, and a rotor magnet 540a forming a magnetic circuit with the stator magnets 520a and 520b.
  • auxiliary magnets 570a and 570b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the stator 510 includes a fixed body 511, a plurality of stator base supporters 512 supported by the fixed body 511 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 512.
  • the stator base supporter 512 may be made of a magnetic material.
  • the stator magnets 520a and 520b may form a stator magnet assembly 526a and 526b together with stator magnet supporters 525a and 525b fixed to the stator base supporter 512.
  • the first stator magnet 520a is supported by a first stator magnet supporter 525a fixed to the stator base supporter 512.
  • the first stator magnet supporter 525a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 520a and the first stator magnet supporter 525a may form one first stator magnet assembly 526a.
  • the second stator magnet 520b is supported by a second stator magnet supporter 525b fixed to the stator base supporter 512.
  • the second stator magnet supporter 525b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 520b and the second stator magnet supporter 525b may form one second stator magnet assembly 526b.
  • the first stator magnet assembly 526a and the second stator magnet assembly 526b are spaced apart from the stator base supporter 512 by an elastic member 590, respectively.
  • the elastic member 590 applies elastic force to the first stator magnet assembly 526a and the second stator magnet assembly 526b in a direction away from the stator base supporter 512.
  • the elastic member 590 coupled to the first stator magnet assembly 526a may be in the form of a coil spring. Both ends of the elastic member 590 may be placed in the recess 514 provided in the stator base supporter 512 and the recess 527 provided in the first stator magnet supporter 525a.
  • the elastic member 590 coupled to the second stator magnet assembly 526b has both ends of a recess 514 provided in the stator base supporter 512 and a recess 527 provided in the second stator magnet supporter 525b. ) can be placed.
  • the rotor 530 includes a rotating body 531 capable of rotating with a shaft (not shown) as the central axis of rotation, and a plurality of rotor base supports 532 supported by the rotating body 531 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 540a and 540b supported on the rotor base supporter 532.
  • the rotor 530 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the input coils 555a and 555b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the input coils 555a and 555b may be coupled to the first stator magnet supporter 525a and the second stator magnet supporter 525b, respectively.
  • Auxiliary magnets 570a and 570b are provided in the stator 510 and the rotor 530.
  • the auxiliary magnet 570a provided in the stator 510 is arranged to connect the first stator magnet supporter 525a and the second stator magnet supporter 525b.
  • the auxiliary magnet 570a is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the auxiliary magnet 570b provided in the rotor 530 is coupled to the rotor base supporter 532 to be positioned between the first rotor magnet 540a and the second rotor magnet 540b.
  • the auxiliary magnet 570b is arranged to form a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the input coils 555a and 555b have stator magnets 520a and 520b and rotor magnets 540a and 540b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • each of the input coils 555a and 555b is connected to the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnet 540a.
  • (540b) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 555a and 555b can increase the magnetic force between the stator magnets 520a and 520b and the rotor magnets 540a and 540b.
  • the magnetic force lines of the auxiliary magnet 570 are guided in a direction that passes through the stator base supporter 512, and a magnetic circuit in which the magnetic force lines pass through the stator base supporter 512 is formed.
  • an attractive force acts between the stator base supporter 512 and the first stator magnet assembly 526a, so that the first stator magnet assembly 526a compresses the elastic member 590 and comes into contact with the stator base supporter 512.
  • an attractive force acts between the stator base supporter 512 and the second stator magnet assembly 526b, so that the second stator magnet assembly 526b compresses the elastic member 590 and comes into contact with the stator base supporter 512.
  • the first stator magnet assembly 526a is in contact with the stator base supporter 512, and the second stator magnet assembly 526b is in contact with the stator base supporter 512, so that the magnetic force line of the auxiliary magnet 570 moves more smoothly to the stator base supporter. It can be derived as (512).
  • the elastic member 590 may be formed in various other forms that can separate the first stator magnet assembly 526a and the second stator magnet assembly 526b from the stator base supporter 512, respectively.
  • 10A to 10D are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 600 shown in FIGS. 10A to 10D includes a stator 610 including stator magnets 620a and 620b, and a rotor magnet 640a forming a magnetic circuit with the stator magnets 620a and 620b.
  • a rotor 630 including (640b) a rotor 630 including (640b), and an input coil (655a) (655b) capable of changing the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets (620a) (620b) and the rotor magnets (640a) (640b) and auxiliary magnets 670a and 670b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • the stator 610 includes a fixed body 611, a plurality of stator base supports 612 supported by the fixed body 611 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 612. Includes 620a)(620b).
  • the stator base supporter 612 may be made of a magnetic material.
  • the stator magnets 620a and 620b may form a stator magnet assembly 626a and 626b together with stator magnet supporters 625a and 625b fixed to the stator base supporter 612.
  • the first stator magnet 620a is supported by a first stator magnet supporter 625a fixed to the stator base supporter 612.
  • the first stator magnet supporter 625a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 620a and the first stator magnet supporter 625a may form one first stator magnet assembly 626a.
  • the second stator magnet 620b is supported by a second stator magnet supporter 625b fixed to the stator base supporter 612.
  • the second stator magnet supporter 625b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 620b and the second stator magnet supporter 625b may form one second stator magnet assembly 626b.
  • the rotor 630 includes a rotating body 631 that can rotate with a shaft (not shown) as the central axis of rotation, and a plurality of rotor base supports 632 supported by the rotating body 631 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 640a and 640b supported on the rotor base supporter 632.
  • the rotor 630 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • the input coils 655a and 655b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • the input coils 655a and 655b may be coupled to the first stator magnet supporter 625a and the second stator magnet supporter 625b, respectively.
  • Auxiliary magnets 670a and 670b are provided in the stator 610 and the rotor 630 to increase the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • the auxiliary magnet 670a provided in the stator 610 is rotatably disposed between the first stator magnet assembly 626a and the second stator magnet assembly 626b.
  • the auxiliary magnet 670a may rotate around the rotation axis 675.
  • the input coils 655a and 655b have stator magnets 620a and 620b and rotor magnets 640a and 640b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • the auxiliary magnet 670a is maintained in an attitude that increases the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • each of the input coils 655a and 655b is connected to the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a.
  • (640b) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 655a and 655b can increase the magnetic force between the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • the input coil 655b forms a magnetic field that rotates the auxiliary magnet 670a.
  • the auxiliary magnet 670a rotates in an attitude where its magnetic force lines deviate from the magnetic circuit formed by the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b.
  • FIG. 10D as the auxiliary magnet 670a rotates, the magnetic force lines of the auxiliary magnet 670a form a magnetic circuit that passes through the stator base supporter 612. Accordingly, the magnetic force between the stator magnets 620a and 620b and the rotor magnets 640a and 640b may be reduced.
  • the input coils (655a) (655b) receive current to form a magnetic field that can reduce the magnetic force between the stator magnets (620a) (620b) and the rotor magnets (640a) (640b). can do.
  • the number or location of input coils and the number or location of auxiliary magnets may be changed in various ways.
  • a rotary auxiliary magnet and one or more coils for rotating the rotary auxiliary magnet using magnetic force may be provided in the rotor 630.
  • 11A to 11C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 700 shown in FIGS. 11A to 11C includes a stator 710 including stator magnets 720a and 720b, and a rotor magnet 740a forming a magnetic circuit with the stator magnets 720a and 720b.
  • auxiliary magnets 770a and 770b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b.
  • the stator 710 includes a fixed body 711, a plurality of stator base supporters 712 supported by the fixed body 711 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 712. Includes 720a)(720b).
  • the stator base supporter 712 may be made of a magnetic material.
  • the stator magnets 720a and 720b may form a stator magnet assembly 726a and 726b together with stator magnet supporters 725a and 725b fixed to the stator base supporter 712.
  • the first stator magnet 720a is supported by the first stator magnet supporter 725a fixed to the stator base supporter 712.
  • the first stator magnet supporter 725a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 720a and the first stator magnet supporter 725a may form one first stator magnet assembly 726a.
  • the second stator magnet 720b is supported by a second stator magnet supporter 725b fixed to the stator base supporter 712.
  • the second stator magnet supporter 725b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 720b and the second stator magnet supporter 725b may form one second stator magnet assembly 726b.
  • the first stator magnet assembly 726a and the second stator magnet assembly 726b are spaced apart from the stator base supporter 712 by an elastic member 790, respectively.
  • the elastic member 790 applies elastic force to the first stator magnet assembly 726a and the second stator magnet assembly 726b in a direction away from the stator base supporter 712.
  • the elastic member 790 coupled to the first stator magnet assembly 726a may be in the form of a coil spring. Both ends of the elastic member 790 may be placed in the recess 714 provided in the stator base supporter 712 and the recess 727 provided in the first stator magnet supporter 725a.
  • the elastic member 790 coupled to the second stator magnet assembly 726b has both ends having a recess 714 provided in the stator base supporter 712 and a recess 727 provided in the second stator magnet supporter 725b. ) can be placed.
  • the rotor 730 includes a rotating body 731 that can rotate with a shaft (not shown) as the central axis of rotation, and a plurality of rotor base supports 732 supported by the rotating body 731 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 740a and 740b supported on the rotor base supporter 732.
  • the rotor 730 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b.
  • the input coils 755a and 755b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b.
  • the input coils 755a and 755b may be coupled to the first stator magnet supporter 725a and the second stator magnet supporter 725b, respectively.
  • Auxiliary magnets 770a and 770b are provided in the stator 710 and the rotor 730 to increase the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b. .
  • the magnetically driven rotating device 700 differs from the magnetically driven rotating device 700 shown in FIG. 9 only in the positions of the input coils 755a and 755b and the auxiliary magnets 770a and 770b. .
  • the input coils 755a and 755b are connected to the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • each of the input coils 755a and 755b is connected to the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a.
  • 740b) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 755a and 755b can increase the magnetic force between the stator magnets 720a and 720b and the rotor magnets 740a and 740b.
  • stator magnet assemblies 726a and 726b may contact the stator base supporter 712 while compressing the elastic member 590.
  • the input coils 755a and 755b rotate the magnetic force lines of the auxiliary magnet 770a into the stator magnets 720a and 720b.
  • the rotor magnets 740a and 740b form a magnetic field that induces a direction away from the magnetic circuit formed.
  • a portion of the magnetic force line of the magnetic field formed by the auxiliary magnet 770a is guided in a direction passing through the stator base supporter 712, and an attractive force acts between the stator base supporter 712 and the stator magnet assembly 726a and 726b.
  • the stator magnet assemblies 726a and 726b can contact the stator base supporter 712 while compressing the elastic member 790.
  • 12A to 12D are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 800 shown in FIGS. 12A to 12D includes a stator 810 including stator magnets 820a and 820b, and a rotor magnet 840a forming a magnetic circuit with the stator magnets 820a and 820b.
  • a rotor 830 including (840b) a rotor 830 including (840b), and an input coil (855a) (855b) capable of changing the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets (820a) (820b) and the rotor magnets (840a) (840b) and auxiliary magnets 870a and 870b for increasing the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • the stator 810 includes a fixed body 811, a plurality of stator base supporters 812 supported by the fixed body 811 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 812. Includes 820a) (820b).
  • the stator base supporter 812 may be made of a magnetic material.
  • stator magnets 820a and 820b may form a stator magnet assembly 826a and 826b together with stator magnet supporters 825a and 825b fixed to the stator base supporter 812.
  • first stator magnet 820a is supported by the first stator magnet supporter 825a fixed to the stator base supporter 812.
  • the first stator magnet supporter 825a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 820a and the first stator magnet supporter 825a may form one first stator magnet assembly 826a.
  • the second stator magnet 820b is supported by a second stator magnet supporter 825b fixed to the stator base supporter 812.
  • the second stator magnet supporter 825b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 820b and the second stator magnet supporter 825b may form one second stator magnet assembly 826b.
  • the rotor 830 includes a rotating body 831 that can rotate with a shaft (not shown) as the rotation center, and a plurality of rotor base supports 832 supported by the rotating body 831 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 840a and 840b supported on the rotor base supporter 832.
  • the rotor 830 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • the input coils 855a and 855b may receive current and form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • the input coils 855a and 855b may be coupled to the first stator magnet supporter 825a and the second stator magnet supporter 825b, respectively.
  • Auxiliary magnets 870a and 870b are provided in the stator 810 and the rotor 830 to increase the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • the auxiliary magnet 870a provided in the stator 810 is rotatably disposed between the first stator magnet assembly 826a and the second stator magnet assembly 826b.
  • the auxiliary magnet 870a may rotate around the rotation axis 875.
  • the auxiliary magnet 870a is disposed closer to the stator magnets 820a and 820b than the input coils 855a and 855b.
  • the input coils 855a and 855b are connected to the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b. It does not affect the magnetic flux density of the magnetic circuit it forms.
  • the auxiliary magnet 870a is maintained in an attitude that increases the magnetic flux of the magnetic circuit formed by the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • each of the input coils 855a and 855b is connected to the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnet 840a.
  • (840b) generates a magnetic field that increases the magnetic flux density of the magnetic circuit formed.
  • the input coils 855a and 855b can increase the magnetic force between the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • the input coil (855b) forms a magnetic field that rotates the auxiliary magnet (870a).
  • the auxiliary magnet 870a rotates in an attitude where its magnetic force lines deviate from the magnetic circuit formed by the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b.
  • FIG. 12D as the auxiliary magnet 870a rotates, the magnetic force lines of the auxiliary magnet 870a form a magnetic circuit that passes through the stator base supporter 812. Accordingly, the magnetic force between the stator magnets 820a and 820b and the rotor magnets 840a and 840b may be reduced.
  • the input coils (855a) (855b) receive current to form a magnetic field that can reduce the magnetic force between the stator magnets (820a) (820b) and the rotor magnets (840a) (840b). can do.
  • FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetically driven rotating device 900 shown in FIGS. 13A to 13C includes a stator 910 including stator magnets 920a and 920b, and a rotor magnet 940a forming a magnetic circuit with the stator magnets 920a and 920b.
  • the stator 910 includes a fixed body 911, a plurality of stator base supports 912 supported by the fixed body 911 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 912. Includes 920a)(920b).
  • the stator base supporter 912 may be made of a magnetic material.
  • the stator magnets 920a and 920b may form a stator magnet assembly 926a and 926b together with stator magnet supporters 925a and 925b fixed to the stator base supporter 912.
  • the first stator magnet 920a is supported by a first stator magnet supporter 925a fixed to the stator base supporter 912.
  • the first stator magnet supporter 925a may be made of a magnetic material.
  • the first stator magnet 920a and the first stator magnet supporter 925a may form one first stator magnet assembly 926a.
  • the second stator magnet 920b is supported by a second stator magnet supporter 925b fixed to the stator base supporter 912.
  • the second stator magnet supporter 925b may be made of a magnetic material.
  • the second stator magnet 920b and the second stator magnet supporter 925b may form one second stator magnet assembly 926b.
  • the first stator magnet assembly 926a and the second stator magnet assembly 926b are spaced apart from the stator base supporter 912 by an elastic member 990, respectively.
  • the elastic member 990 applies elastic force to the first stator magnet assembly 926a and the second stator magnet assembly 926b in a direction away from the stator base supporter 912.
  • the elastic member 990 coupled to the first stator magnet assembly 926a may be in the form of a coil spring. Both ends of the elastic member 990 may be placed in the recess 914 provided in the stator base supporter 912 and the recess 927 provided in the first stator magnet supporter 925a.
  • the elastic member 990 coupled to the second stator magnet assembly 926b has both ends of a recess 914 provided in the stator base supporter 912 and a recess 927 provided in the second stator magnet supporter 925b. ) can be placed.
  • the rotor 930 includes a rotating body 931 that can rotate with a shaft (not shown) as the central axis of rotation, and a plurality of rotor base supports 932 supported by the rotating body 931 and spaced apart along the circumferential direction. and rotor magnets 940a and 940b supported on the rotor base supporter 932.
  • the rotor 930 may rotate by magnetic interaction between the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b.
  • the input coil 955 may receive a current to form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b.
  • the input coil 955 may be coupled to the stator base supporter 912.
  • Auxiliary magnets 970a and 970b are provided in the stator 910 and the rotor 930 to increase the magnetic flux density of the magnetic circuit formed by the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b. .
  • the input coils 955a and 955b are magnetically generated by the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b. It does not affect the magnetic flux density of the circuit.
  • the input coil 955 when forward current is supplied to the input coil 955, the input coil 955 is a magnetic circuit formed by the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b. A magnetic field that increases the magnetic flux density is generated. At this time, the input coil 955 can increase the magnetic force between the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnets 940a and 940b. In addition, part of the magnetic field line of the magnetic field formed by the input coil 955 is guided in the direction of passing through the stator base supporter 912, and an attractive force acts between the stator base supporter 912 and the stator magnet assembly 926a and 926b. The stator magnet assemblies 926a and 926b may contact the stator base supporter 912 while compressing the elastic member 990.
  • the input coil 955 connects the magnetic force line of the auxiliary magnet 970a to the stator magnets 920a and 920b and the rotor magnet 940a.
  • (940b) forms a magnetic field that induces a direction away from the magnetic circuit formed.
  • a portion of the magnetic force line of the magnetic field formed by the auxiliary magnet 970a is guided in a direction passing through the stator base supporter 912, and an attractive force acts between the stator base supporter 912 and the stator magnet assembly 926a and 926b.
  • the stator magnet assemblies 926a and 926b can contact the stator base supporter 912 while compressing the elastic member 990.
  • Figure 14 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of a magnetically driven rotating device moves while magnetically interacting with the stator magnet according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of stator magnets 1020 are spaced apart along the movement path of the rotor magnet 1040 to form one unit stator magnet group (GU), and the unit stator magnet group (GU) includes a plurality of stator magnets (GU).
  • the dogs are spaced out one after another.
  • the unit stator magnet group (GU) includes a first group (GM1) and a second group (GM2) arranged in order.
  • the stator magnets 1020 constituting the first group GM1 may form an acceleration section A1
  • the stator magnets 1020 constituting the second group GM2 may form a maintenance section A2.
  • a jump section (A3) is provided between two neighboring unit stator magnet groups (GU).
  • stator magnets 1020 constituting one unit stator magnet group (GU)
  • at least one is configured to apply a repulsive force to the rotor magnet 1040.
  • the stator magnet 1020 that applies a repulsive force to the rotor magnet 1040 is arranged to have a different magnetization direction from the stator magnet 1020 that applies an attractive force to the rotor magnet 1040.
  • the rotor magnet 1040 receives attractive force from the stator magnet 1020, and while the rotor rotates, the rotor receives a weak repulsive force from the stator. Therefore, the rotor can rotate while maintaining a more stable posture.
  • stator magnets 1020 constituting one unit stator magnet group (GU)
  • the number or position of the stator magnets 1020 that can apply a repulsive force to the rotor may be changed in various ways.
  • unexplained symbol 1012 represents a stator base supporter
  • 1032 represents a rotor base supporter
  • 1055 represents an input coil
  • 1065 represents an output coil
  • Figure 15 shows stator magnets spread out in a row to explain the process in which the rotor magnet of a magnetically driven rotating device moves while magnetically interacting with the stator magnet according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of stator magnets 1120 are spaced apart along the movement path of the rotor magnet 1140 to form one unit stator magnet group (GU), and the unit stator magnet group (GU) includes a plurality of stator magnets (GU).
  • the dogs are spaced out one after another.
  • the unit stator magnet group (GU) includes a first group (GM1) and a second group (GM2) arranged in order.
  • At least one of the plurality of rotor magnets 1140 is configured to apply a repulsive force to the stator magnet 1120.
  • the rotor magnet 1140 that applies a repulsive force to the stator magnet 1120 is arranged to have a different magnetization direction from the rotor magnet 1140 that applies an attractive force to the stator magnet 1120.
  • the rotor magnet 1140 receives attractive force from the stator magnet 1120, and while the rotor rotates, the rotor receives a weak repulsive force from the stator. Therefore, the rotor can rotate while maintaining a more stable posture.
  • unexplained symbol 1112 represents a stator base supporter
  • 1132 represents a rotor base supporter
  • 1155 represents an input coil
  • 1165 represents an output coil
  • 16 and 17 are plan views showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention.
  • the stator 1210 of the magnetically driven rotating device shown in FIG. 16 includes a plurality of stator magnets 1220 spaced apart in the circumferential direction.
  • the plurality of stator magnets 1220 are arranged to be spaced apart in the circumferential direction to form one unit stator magnet group (GU), and a plurality of unit stator magnet groups (GU) are arranged to be spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • a jump section (A3) is provided between the plurality of unit stator magnet groups (GU).
  • the rotor 1230 includes a plurality of rotor magnets 1240 spaced apart in the circumferential direction.
  • the rotor magnets 1240 may be arranged at regular angular intervals.
  • the rotor 1230 is configured so that when one of the plurality of rotor magnets 1240 is located in the jump section A3, at least one other rotor magnet 1240 is located in the area where the unit stator magnet group GU is placed. .
  • the magnetically driven rotating device can prevent this problem through the arrangement of the stator magnet 1220 and the rotor magnet 1240 as described above, and stable rotational movement of the rotor 1230 is possible.
  • Various methods can be used, such as varying the number of (1240). For example, when the number of unit stator magnet groups GU arranged in the circumferential direction is odd, the number of rotor magnets 1240 arranged in the circumferential direction may be even.
  • Figure 18 is a plan view showing a portion of a magnetically driven rotating device according to another embodiment of the present invention
  • Figure 19 is a process in which the rotor magnet of the magnetically driven rotating device shown in Figure 18 moves while magnetically interacting with the stator magnet. To explain this, the stator magnets are shown spread out in a row.
  • the magnetically driven rotating device 1300 shown in FIGS. 18 and 19 includes a stator 1310, a rotor 1330, an input coil 1355, and an output coil 1365.
  • the stator 1310 includes a fixed body 1311, a plurality of stator base supporters 1312 supported by the fixed body 1311 and spaced apart along the circumferential direction, and a stator magnet supported by the stator base supporter 1312. 1320).
  • the plurality of stator magnets 1320 all have the same magnetization direction and are spaced apart at regular intervals along the rotation direction of the rotor 1330.
  • the rotor 1330 includes a rotating body 1331, a plurality of rotor base supports 1332 supported by the rotating body 1331 and spaced apart along the circumferential direction, and a rotor magnet 1340 supported by the rotor base supporter 1332. ) includes.
  • the input coil 1355 may receive a current to form a magnetic field that can change the magnetic flux of the magnetic circuit generated by the stator magnet 1320 and the rotor magnet 1340.
  • the input coil 1355 may be coupled to the stator base supporter 1312.
  • the output coil 1365 may be provided in the stator 1310 to induce a current according to a change in the magnetic field of the stator magnet 1320 or the rotor magnet 1340 as the rotor 1330 rotates.
  • a plurality of stator magnets 1320 are spaced apart at regular intervals along the rotation direction of the rotor 1330, so that a uniform rotational force can be applied to the rotor 1330. , the rotor 1330 can rotate stably at high speed.
  • Figure 20 shows permanent magnets of various shapes that can be used in the stator magnet and rotor magnet of the magnetically driven rotating device according to the present invention.
  • permanent magnets that can be used as stator magnets and rotor magnets may have a cross-sectional shape having at least one arc-shaped operating surface, such as fan-shaped, semi-circular, circular, or oval-shaped. Additionally, as shown in FIG. 20, permanent magnets that can be used as stator magnets and rotor magnets may have polygonal cross-sectional shapes of various shapes.
  • the arrow shown inside the permanent magnet in the drawing indicates the magnetization direction of the permanent magnet, and the magnetization direction of the permanent magnet is not limited to what is shown and can be changed in various ways.
  • the rotor may be rotatably disposed outside the stator in a form that surrounds the stator.
  • stator magnets or rotor magnets spaced apart in a direction parallel to the rotation center axis of the rotor can be changed in various ways.
  • the drawing shows that the magnetically driven rotating device according to the present invention is used as a power production device that produces power using the rotational force of the rotor, but the magnetically driven rotating device according to the present invention is used in various fields where rotational force can be used. It can be applied.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

본 발명은 영구자석의 자기력을 이용하여 회전력을 발생할 수 있는 자기 구동 회전장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 고정 바디와, 고정 바디에 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 자석을 포함하는 스테이터; 회전 가능한 회전 바디와, 스테이터 자석과 자기 회로를 형성하기 위해 회전 바디에 지지되는 로터 자석을 포함하고, 스테이터 자석과 로터 자석 간의 자기력에 의해 회전할 수 있는 로터;를 포함한다.

Description

자기 구동 회전장치
본 발명은 자기 구동 회전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석의 자기력을 이용하여 회전력을 발생할 수 있는 자기 구동 회전장치에 관한 것이다.
산업이 발달함에 따라 에너지 고갈 및 환경오염으로 인한 문제들이 발생되고 있고, 이로 인해 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.
특히, 친환경 에너지로써 전기 에너지가 주목받고 있으며, 전기 에너지를 사용하는 산업이 점점 증가하는 추세이다.
이와 같이, 전기 에너지의 수요가 증가함에 따라 기존의 원자력, 태양열, 수력, 화력, 풍력 등을 이용한 전력 생산 시스템 외에, 환경오염의 발생을 최소화하고, 높은 에너지 효율을 갖는 전력 생산 시스템이 개발이 필요한 실정이다.
또한 기존의 전력 생산 시스템의 경우, 방대한 규모의 생산시설이 필요하거나, 인간이 제어할 수 없는 자연현상에 의존한다는 문제점이 있으며, 원자력 발전의 경우 안전성 확보 및 폐기물 처리 등의 문제점이 추가적으로 발생한다.
따라서, 기존의 전력 생산 시스템과 다른 새로운 방식으로 회전력을 발생할 수 있는 회전장치의 개발이 이루어진다면 전력 생산 분야뿐만 아니라 매우 다양한 산업 분야에서 사용될 수 있어 그 가능성이 무궁무진할 것으로 예상된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영구자석의 자기력을 이용하여 보다 효율적으로 회전력을 발생할 수 있는 자기 구동 회전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 고정 바디와, 상기 고정 바디에 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 자석을 포함하는 스테이터; 및 회전 가능한 회전 바디와, 상기 스테이터 자석과 자기 회로를 형성하기 위해 상기 회전 바디에 지지되는 로터 자석을 포함하고, 상기 스테이터 자석과 상기 로터 자석 간의 자기력에 의해 회전할 수 있는 로터;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 로터에 회전력 또는 제동력을 제공하기 위한 제어 드라이브;를 포함할 수 있다.
상기 제어 드라이브는, 상기 로터에 토크를 제공할 수 있도록 상기 로터와 연결되는 모터, 또는 전류를 인가받아 상기 자기 회로의 자속을 변화시키기 위한 자기장을 형성하는 입력 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 로터의 회전에 따른 상기 스테이터 자석 또는 상기 로터 자석의 자기장 변화에 따라 전류가 유도되는 출력 코일, 또는 상기 로터로부터 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터를 포함하는 출력부;를 포함할 수 있다.
상기 스테이터 자석과 상기 로터 자석은 상기 로터의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 상호 이격되어 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 스테이터 자석은 상기 로터의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 스테이터 자석과 제 2 스테이터 자석을 포함하고, 상기 로터 자석은 상기 로터의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 로터 자석과 제 2 로터 자석을 포함할 수 있다.
상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹을 형성하되, 상기 단위 스테이터 자석 그룹은 복수 개가 원주 방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
원주 방향을 따라 이격되는 상기 복수의 단위 스테이터 자석 그룹 간의 이격 거리는 상기 단위 스테이터 자석 그룹 내에서 원주 방향을 따라 이격되는 상기 복수의 스테이터 자석 간의 이격 거리보다 클 수 있다.
상기 단위 스테이터 자석 그룹은 원주 방향을 따라 순서대로 배치되는 제 1 그룹과 제 2 그룹을 포함하고, 상기 제 2 그룹을 이루는 스테이터 자석은 상기 제 1 그룹을 이루는 스테이터 자석 보다 작은 인력으로 상기 로터 자석을 당기도록 구성될 수 있다.
상기 단위 스테이터 자석 그룹을 구성하는 복수의 스테이터 자석 중 적어도 하나는 상기 로터 자석에 척력을 가하도록 나머지 스테이터 자석과 다른 착자 방향을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 로터 자석은 복수 개가 원주 방향으로 이격 배치되고, 상기 복수의 로터 자석 중 적어도 하나는 상기 스테이터 자석에 척력을 가하도록 나머지 로터 자석과 다른 착자 방향을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 로터 자석은 복수 개가 원주 방향을 따라 이격 배치되고, 상기 로터는, 상기 복수의 로터 자석 중 어느 하나가 상기 복수의 단위 스테이터 자석 그룹 사이의 공간에 위치할 때 적어도 다른 하나의 로터 자석이 상기 단위 스테이터 자석 그룹이 놓이는 영역에 위치하도록 구성될 수 있다.
상기 로터 자석은 상기 로터가 회전할 때 원형의 회전 경로를 따라 움직이도록 구성되고, 상기 스테이터 자석은 상기 회전 경로의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어진 착자 방향을 가지도록 배치될 수 있다.
상기 로터 자석은 상기 로터가 회전할 때 원형의 회전 경로를 따라 움직이도록 구성되고, 상기 로터 자석은 상기 회전 경로의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어진 착자 방향을 가지도록 배치될 수 있다.
상기 스테이터 자석은, 원호 형상의 제 1 스테이터 자석 작용면과 평면 형상의 제 2 스테이터 자석 작용면을 포함하고, 단면 형상이 부채꼴형, 반원형, 원형, 타원형, 다각형 중에서 선택되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹을 형성하고, 상기 단위 스테이터 자석 그룹은 원주 방향을 따라 순서대로 배치되는 제 1 그룹과 제 2 그룹을 포함하며, 상기 제 1 그룹을 이루는 스테이터 자석의 제 1 스테이터 자석 작용면 및 제 2 스테이터 자석 작용면이 원주 방향을 따라 배치되는 순서와, 상기 제 2 그룹을 이루는 스테이터 자석의 제 1 스테이터 자석 작용면 및 제 2 스테이터 자석 작용면이 원주 방향을 따라 배치되는 순서가 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 자기 회로의 자속 밀도를 증대시킬 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 배치되는 보조 자석;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 전류를 인가받아 자기장을 형성할 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 구비되는 입력 코일;을 포함하고, 상기 입력 코일은, 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 자기 회로에 포함되는 방향으로 유도하는 자기장 또는 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성할 수 있도록 순방향 전류 또는 역방향 전류를 공급받을 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 스테이터는, 상기 스테이터 자석을 지지하고, 자성체로 이루어지는 스테이터 베이스 서포터;를 포함하고, 상기 보조 자석 및 상기 입력 코일은 상기 스테이터에 배치되며, 상기 입력 코일은 역방향 전류를 공급받을 때 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 스테이터 베이스 서포터를 통과하는 방향으로 유도하는 자기장을 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 스테이터 자석과 결합되어 상기 스테이터 자석과 함께 스테이터 자석 조립체를 구성하는 스테이터 자석 서포터;를 포함하고, 상기 스테이터 자석 조립체는 상기 스테이터 베이스 서포터와 이격되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 스테이터 자석 조립체에 대해 상기 스테이터 베이스 서포터로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재;를 포함하고, 상기 스테이터 자석 조립체는 상기 입력 코일이 발생하는 자기장에 의해 상기 탄성부재를 탄성 변형시키면서 상기 스테이터 베이스 서포터에 접촉되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는, 상기 자기 회로의 자속 밀도를 증대시킬 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 회전 가능하게 배치되는 보조 자석; 및 전류를 인가받아 상기 보조 자석을 회전시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 구비되는 입력 코일;을 포함하고, 상기 보조 자석은 상기 입력 코일의 자기장에 의해 회전하여 상기 보조 자석의 자기력선이 상기 자기 회로에서 벗어나는 자세로 변할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명의 자기 구동 회전장치에 따르면, 영구자석의 자기력을 이용하여 로터를 회전시킴으로써, 환경오염의 발생을 최소화하고, 보다 효율적으로 회전력을 발생할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b는 도 5에 나타낸 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 19는 도 18에 나타낸 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치의 스테이터 자석과 로터 자석에 사용될 수 있는 다양한 모양의 영구자석을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서는 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치가 전력을 생산하는 전력 생산 장치로 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 자기 구동 회전장치(100)는, 스테이터 자석(120a)(120b)을 포함하는 스테이터(110)와, 스테이터 자석(120a)(120b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(140a)(140b)을 포함하는 로터(130)와, 로터(130)에 회전력 또는 제동력을 제공하기 위한 제어 드라이브(150)와, 로터(130)의 회전에 따라 전력을 생산하는 출력부(160)를 포함한다. 로터(130)는 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다. 로터(130)는 제어 드라이브(150)에 의해 가속되거나 감속될 수 있다.
스테이터(110)는, 고정 바디(111)와, 고정 바디(111)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(112)와, 스테이터 베이스 서포터(112)에 지지되는 스테이터 자석(120a)(120b)을 포함한다.
고정 바디(111)는 자성체 또는 비자성체로 이루어질 수 있으나, 비자성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 고정 바디(111)는 고정 설치되어 복수의 스테이터 베이스 서포터(112)와, 복수의 스테이터 자석(120a)(120b)을 지지할 수 있다. 고정 바디(111)는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
스테이터 베이스 서포터(112)는 자성체로 이루어진다. 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 형성하는 자기 회로의 자기력선이 스테이터 베이스 서포터(112) 내부를 통과할 수 있다. 스테이터 베이스 서포터(112)가 원주 방향으로 이격 배치됨으로써, 하나의 스테이터 베이스 서포터(112)에 지지되는 스테이터 자석(120a)(120b)은 다른 스테이터 베이스 서포터(112)에 지지되는 다른 스테이터 자석(120a)(120b)과 독립적인 자기 회로를 형성할 수 있다.
복수의 스테이터 자석(120a)(120b)은 원주 방향을 따라 연속적으로 배치됨으로써, 로터(130)의 로터 자석(140a)(140b)에 순차적으로 인력을 가할 수 있다. 따라서, 로터 자석(140a)(140b)은 로터(130)가 회전할 때 원형의 회전 경로(P)를 따라 움직이게 된다.
도 3 및 도 4에 나타낸 것과 같이, 복수의 스테이터 자석(120a)(120b)은 원주 방향을 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 형성하고, 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 복수 개가 원주 방향을 따라 이격 배치된다.
원주 방향으로 이격되는 복수의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 간의 이격 거리는 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 내에서 원주 방향으로 이격되는 복수의 스테이터 자석(120a)(120b) 간의 이격 거리보다 큰 것이 좋다. 이웃하는 두 개의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이의 간극은 로터(130)의 회전 속도가 증폭되는 점프 구간(A3)을 형성할 수 있다. 즉, 로터(130)의 회전시 회전 경로(P)를 따라 이동하는 로터 자석(140a)(140b)은 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)과 다른 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이의 공간을 통과할 때 이동 속도가 증폭될 수 있다. 보다 구체적인 로터(130)의 회전 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 원주 방향을 따라 순서대로 배치되는 제 1 그룹(GM1)과 제 2 그룹(GM2)을 포함한다. 제 1 그룹(GM1)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)은 로터 자석(140a)(140b)의 이동 속도를 높여주는 가속 구간(A1)을 형성할 수 있다. 그리고 제 2 그룹(GM2)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)은 로터 자석(140a)(140b)의 이동을 유지시키는 유지 구간(A2)을 형성할 수 있다. 유지 구간(A2)은 로터 자석(140a)(140b)을 후퇴 방향으로 당기는 저항력을 줄여주고 로터 자석(140a)(140b)의 전진 이동 속도를 유지시키는 구간이다.
제 2 그룹(GM2)을 이루는 스테이터 자석(120a)(120b)은 제 1 그룹(GM1)을 이루는 스테이터 자석(120a)(120b) 보다 작은 인력으로 로터 자석(140a)(140b)을 당기도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제 2 그룹(GM2)의 스테이터 자석(120a)(120b)은 로터 자석(140a)(140b)이 접근할 때 상대적으로 작은 힘으로 로터 자석(140a)(140b)을 진행 방향으로 당길 수 있지만, 로터(130)가 통과한 후에는 상대적으로 작은 힘으로 로터 자석(140a)(140b)을 후퇴 방향으로 당길 수 있다.
로터 자석(140a)(140b)의 이동 방향을 기준으로 로터 자석(140a)(140b)의 후방에 위치하는 스테이터 자석(120a)(120b)이 로터 자석(140a)(140b)에 가하는 인력은 로터 자석(140a)(140b)의 진행을 방해하는 저항력으로 작용하게 된다. 제 2 그룹(GM2)을 이루는 스테이터 자석(120a)(120b)은 로터 자석(140a)(140b)이 제 2 그룹(GM2)의 영역을 통과하여 다른 단위 스테이터 자석 그룹(GU)으로 이동할 때 로터 자석(140a)(140b)에 상대적으로 작은 저항력을 가할 수 있다. 따라서, 두 개의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이의 점프 구간(A3)을 통과하는 로터 자석(140a)(140b)이 후방에 배치되는 단위 스테이터 자석 그룹(GU)으로부터 상대적으로 저항력을 덜 받게 되고, 전방에 배치되는 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 쪽으로 더욱 안정적으로 이동할 수 있다. 이와 같이, 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)의 자기적인 상호 작용에 의해 로터(130)의 회전이 유지될 수 있다.
도면에는 단위 스테이터 자석 그룹(GU)에 포함되는 스테이터 자석(120a)(120b)이 제 1 그룹(GM1)과 제 2 그룹(GM2)으로 구분되는 것으로 나타냈으나, 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)에 포함되는 스테이터 자석(120a)(120b)은 세 개 이상의 그룹 등 다양한 개수의 그룹으로 구분될 수 있다.
도 4에 나타낸 것과 같이 스테이터 자석(120a)(120b)은, 원호 형상의 제 1 스테이터 자석 작용면(121)과 평면 형상의 제 2 스테이터 자석 작용면(122)을 포함하고, 단면 형상이 부채꼴 형상으로 이루어진다. 스테이터 자석(120a)(120b)의 착자 방향은 회전 경로(P)의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어지게 배치될 수 있다.
여기에서 '착자 방향'이란, 영구자석의 가장 강한 S극을 띠는 부분에서 가장 강한 N극을 띠는 부분을 연결하는 선이 가리키는 방향을 나타낸다. 도면에서 착자 방향은 스테이터 자석(120a)(120b) 및 로터 자석(140a)(140b) 안쪽에 나타낸 화살표 방향이다. 각각의 스테이터 자석(120a)(120b)에 있어서, 착자 방향을 나타내는 화살표의 양쪽 끝단 부분은 다른 부분에 비하여 더 큰 자속 밀도를 가질 수 있다.
스테이터 자석(120a)(120b)은 N극과 S극 중 어느 하나의 극이 로터(130)를 향하도록 배치된다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 가속 구간(A1)에 배치되는 스테이터 자석(120a)(120b)의 제 1 스테이터 자석 작용면(121) 및 제 2 스테이터 자석 작용면(122)이 원주 방향을 따라 배치되는 순서와, 유지 구간(A2)에 배치되는 스테이터 자석(120a)(120b)의 제 1 스테이터 자석 작용면(121) 및 제 2 스테이터 자석 작용면(122)이 원주 방향을 따라 배치되는 순서는 다르다. 즉, 제 1 그룹(GM1)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)은 원주 방향을 따라 제 2 스테이터 자석 작용면(122)-제 1 스테이터 자석 작용면(121)의 순서로 놓이도록 배치된다. 반면, 제 2 그룹(GM2)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)은 원주 방향을 따라 제 1 스테이터 자석 작용면(121)-제 2 스테이터 자석 작용면(122)의 순서로 놓이도록 배치된다.
이러한 스테이터 자석(120a)(120b)의 형태와 배치는 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터(130)의 로터 자석(140a)(140b) 간의 자기적인 상호 작용으로 로터(130)가 지속적인 추진력을 얻도록 하기 위한 것이다. 제 1 그룹(GM1)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)의 배열 형태와 제 2 그룹(GM2)을 구성하는 스테이터 자석(120a)(120b)의 배열 형태를 다르게 함으로써, 제 2 그룹(GM2)을 이루는 스테이터 자석(120a)(120b)이 로터 자석(140a)(140b)을 후퇴 방향으로 당기는 저항력을 최소화할 수 있다.
스테이터 자석(120a)(120b)의 형태와 배치는 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어, 스테이터 자석(120a)(120b)으로는 도 20에 나타낸 것과 같이 다양한 형태와 다양한 착자 방향으로 갖는 영구자석이 이용될 수 있다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 스테이터 자석(120a)(120b)은 로터(130)의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 스테이터 자석(120a)과 제 2 스테이터 자석(120b)을 포함할 수 있다. 도 2를 기준으로, 제 1 스테이터 자석(120a)은 상대적으로 아래 쪽에 배치되고, 제 2 스테이터 자석(120b)은 상대적으로 위쪽에 배치될 수 있다. 로터(130)를 향하는 제 1 스테이터 자석(120a)의 극과 로터(130)를 향하는 제 2 스테이터 자석(120b)의 극은 반대 일 수 있다. 예를 들어, 제 1 스테이터 자석(120a)은 N극이 로터(130)와 마주하도록 배치되고, 제 2 스테이터 자석(120b)은 S극이 로터(130)와 마주하도록 배치될 수 있다.
하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 내에서 제 1 스테이터 자석(120a)과 제 2 스테이터 자석(120b)의 개수는 같다. 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 내에서 복수의 제 1 스테이터 자석(120a)과 복수의 제 2 스테이터 자석(120b)은 한 쌍씩 짝을 이루도록 배치된다. 짝을 이루는 제 1 스테이터 자석(120a)과 제 2 스테이터 자석(120b)은 하나의 스테이터 베이스 서포터(112)에 결합되어 하나의 스테이터 자석 어레이(AS)를 구성할 수 있다. 하나의 스테이터 자석 어레이(AS)를 구성하는 제 1 스테이터 자석(120a)과 제 2 스테이터 자석(120b)은 이들과 마주하도록 위치하는 한 쌍의 로터 자석(140a)(140b)과 자기 회로를 형성할 수 있다.
하나의 스테이터 자석 어레이(AS)을 구성하는 제 1 스테이터 자석(120a)과 제 2 스테이터 자석(120b)은 원주 방향으로 상호 오프셋(offset)되도록 배치될 수 있다.
도면에는 하나의 스테이터 베이스 서포터(112)에 두 개의 스테이터 자석(120a)(120b)이 결합되는 것으로 나타냈으나, 하나의 스테이터 베이스 서포터(112)에 결합되는 스테이터 자석의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)에 포함되는 스테이터 자석(120a)(120b)이 원주 방향으로 이격된 거리는 다양하게 변경될 수 있다. 또한 제 1 그룹(GM1)에 포함되는 스테이터 자석(120a)(120b)이 원주 방향으로 이격된 거리와, 제 2 그룹(GM2)에 포함되는 스테이터 자석(120a)(120b)이 원주 방향으로 이격된 거리는 다를 수 있다. 또한 복수의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이에 마련되는 각 점프 구간(A3) 각각의 길이는 같거나 다를 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 로터(130)는 회전 바디(131)와, 회전 바디(131)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(132)와, 로터 베이스 서포터(132)에 지지되는 로터 자석(140a)(140b)을 포함한다. 로터(130)는 스테이터(110)의 안쪽 공간에 회전 가능하게 배치된다.
회전 바디(131)는 자성체 또는 비자성체로 이루어질 수 있으나, 비자성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 회전 바디(131)는 샤프트(133)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있다. 회전 바디(131)는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
로터 베이스 서포터(132)는 자성체로 이루어진다. 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 형성하는 자기 회로의 자기력선이 로터 베이스 서포터(132) 내부를 통과할 수 있다. 로터 베이스 서포터(132)가 원주 방향으로 이격 배치됨으로써, 하나의 로터 베이스 서포터(132)에 지지되는 로터 자석(140a)(140b)은 다른 로터 베이스 서포터(132)에 지지되는 다른 로터 자석(140a)(140b)과 독립적인 자기 회로를 형성할 수 있다.
복수의 로터 자석(140a)(140b)은 원주 방향을 따라 이격 배치됨으로써, 원주 방향으로 연속 배치되는 스테이터 자석(120a)(120b)과 순차적으로 상호 작용할 수 있다. 로터 자석(140a)(140b)은, 원호 형상의 제 1 로터 자석 작용면(141)과 평면 형상의 제 2 로터 자석 작용면(142)을 포함하고, 단면 형상이 부채꼴 형상으로 이루어진다. 로터 자석(140a)(140b)의 착자 방향은 회전 경로(P)의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어지게 배치될 수 있다. 도면에서 착자 방향은 로터 자석(140a)(140b) 안쪽에 나타낸 화살표 방향이다. 각각의 로터 자석(140a)(140b)에 있어서, 착자 방향을 나타내는 화살표의 양쪽 끝단 부분은 다른 부분에 비하여 더 큰 자속 밀도를 가질 수 있다.
로터 자석(140a)(140b)의 형태는 다양하게 변경 가능하다. 예를 들어, 로터 자석(140a)(140b)으로는 도 20에 나타낸 것과 같이 다양한 형태와 다양한 착자 방향으로 갖는 영구자석이 이용될 수 있다.
로터 자석(140a)(140b)은 N극과 S극 중 어느 하나의 극이 스테이터 자석(120a)(120b)을 향하도록 배치된다. 구체적으로, 로터 자석(140a)(140b)은 스테이터 자석(120a)(120b)과의 사이에 인력이 발생할 수 있도록 N극과 S극 중 어느 하나의 극이 스테이터 자석(120a)(120b)을 향하도록 배치된다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 로터 자석(140a)(140b)은 로터(130)의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 로터 자석(140a)과 제 2 로터 자석(140b)을 포함할 수 있다. 도 2를 기준으로, 제 1 로터 자석(140a)은 상대적으로 아래 쪽에 배치되고, 제 2 로터 자석(140b)은 상대적으로 위쪽에 배치될 수 있다. 제 1 로터 자석(140a)은 S극이 제 1 스테이터 자석(120a)을 향하도록 배치되고, 제 2 로터 자석(140b)은 N극이 제 2 스테이터 자석(120b)을 향하도록 배치될 수 있다. 하나의 로터 베이스 서포터(132)에 지지되는 제 1 로터 자석(140a)과 제 2 로터 자석(140b)은 하나의 로터 자석 어레이(AR)를 구성할 수 있다. 하나의 로터 자석 어레이(AR)를 구성하는 제 1 로터 자석(140a)와 제 2 로터 자석(140b)은 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 스테이터 자석(120a)(120b)과 자기 회로를 형성할 수 있다.
하나의 로터 자석 어레이(AR)을 구성하는 제 1 로터 자석(140a)과 제 2 로터 자석(140b)은 원주 방향으로 상호 오프셋(offset)되도록 배치될 수 있다.
도면에는 하나의 로터 자석 어레이(AR)가 두 개의 로터 자석(140a)(140b)으로 구성되는 것으로 나타냈으나, 하나의 로터 자석 어레이(AR)를 구성하는 로터 자석의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
로터(130)는 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 로터 자석(140a)(140b)이 스테이터 자석(120a)(120b)과 마주하도록 위치할 때 제 1 스테이터 자석(120a)과, 제 2 스테이터 자석(120b)과, 제 1 로터 자석(140a)과, 제 2 로터 자석(140b)은 자기 회로를 형성하게 된다. 따라서, 로터(130)는 스테이터(110)가 가하는 인력에 의해 운동에너지를 얻어 회전할 수 있다.
직관적으로는 로터(130)가 스테이터 자석(120a)(120b)으로부터 인력을 받음으로써 정지할 것으로 예상될 수 있으나, 로터(130)의 로터 자석(140a)(140b)이 원주 방향을 따라 차례로 배치되는 스테이터 자석(120a)(120b)과 순차적으로 자기 회로를 형성하게 됨으로써, 로터(130)가 회전을 유지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 로터 자석(140a)(140b)과 스테이터 자석(120a)(120b) 간의 자기력은 로터 자석(140a)(140b)의 위치에 따라 달라지게 된다. 로터 자석(140a)(140b)은 가장 근접한 스테이터 자석(120a)(120b)으로부터 인력을 받지만, 원주 방향을 따라 배치된 다른 스테이터 자석(120a)(120b)으로부터도 인력을 받게 된다. 따라서, 로터 자석(140a)(140b)은 특정 스테이터 자석(120a)(120b)의 인력에 의해 정지되지 않고 이동력을 얻어 움직일 수 있다.
회전 경로(P)를 따라 움직이는 로터 자석(140a)(140b)은 가속 구간(A1)에서 스테이터(110)으로부터 상대적으로 큰 자기력을 받아 이동하고, 유지 구간(A2)에서는 스테이터(110)으로부터 상대적으로 작은 크기의 자기력을 받아 이동할 수 있다. 로터 자석(140a)(140b)은 유지 구간(A2)에서는 스테이터 자석(120a)(120b)으로부터 상대적으로 작은 크기의 운동에너지를 받게 되지만, 유지 구간(A2)을 통과한 후에는 유지 구간(A2)의 스테이터 자석(120a)(120b)으로부터 상대적으로 작은 저항력을 받게 된다. 유지 구간(A2)을 통과한 로터 자석(140a)(140b)은 점프 구간(A3)에서 전방에 위치하는 다른 단위 스테이터 자석 그룹(GU)으로부터 상대적으로 큰 크기의 자기력을 받아 가속될 수 있다. 로터 자석(140a)(140b)은 이러한 과정을 반복함으로써 회전 경로(P)를 따라 이동할 수 있고, 결과적으로 로터(130)가 회전을 유지할 수 있다.
점프 구간(A3)은 스테이터 자석(120a)(120b)이 배치되지 않는 구간이지만, 로터 자석(140a)(140b)이 통과한 단위 스테이터 자석 그룹(GU)으로부터의 자기적 저항력은 최소화되고 로터 자석(140a)(140b)의 전방 측에 위치하는 다른 단위 스테이터 자석 그룹(GU)으로부터의 전진 방향 인력은 최대화되는 구간이다. 따라서, 점프 구간(A3)에서 로터 자석(140a)(140b)의 이동력은 증폭될 수 있다.
제어 드라이브(150)는 로터(130)에 회전력 또는 제동력을 제공할 수 있다. 로터(130)가 정지된 상태에서 제어 드라이브(150)가 로터(130)에 초기 회전력을 제공함으로써 로터(130)가 회전 운동을 시작할 수 있다. 또한 로터(130)는 로터(130)를 가속시키거나 감속시키거나 정지시킬 수 있다. 제어 드라이브(150)는 모터(151) 또는 입력 코일(155)을 포함할 수 있다.
모터(151)는 로터(130)에 토크를 제공할 수 있도록 로터(130)와 연결된다. 모터(151)는 샤프트(133)를 통해 로터(130)에 토크를 제공함으로써, 로터(130)를 초기 회전, 가속, 감속, 정지시킬 수 있다.
입력 코일(155)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(155) 스테이터 베이스 서포터(112)에 결합될 수 있다. 입력 코일(155)은 순방향 전류 또는 역방향 전류를 공급받을 수 있다. 또한 입력 코일(155)은 다양한 세기의 전류를 공급받도록 구성될 수 있다. 입력 코일(155)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킴으로써, 로터(130)를 초기 회전, 가속, 감속, 정지시킬 수 있다.
예를 들어, 입력 코일(155)은 순방향 전류를 공급받을 때, 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생할 수 있다. 또한 입력 코일(155)은 역방향 전류를 공급받을 때, 스테이터 자석(120a)(120b)과 로터 자석(140a)(140b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 감소시키는 자기장을 발생할 수 있다.
필요에 따라 제어 드라이브(150)를 통해 로터(130)에 회전력이 제공됨으로써 로터(130)의 지속적인 회전 운동이 가능하다.
출력부(160)는 로터(130)가 회전할 때 전자기 유도 방식으로 전류를 발생할 수 있다. 출력부(160)는 샤프트(133)로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 샤프트(133)와 연결되는 제너레이터(161), 또는 출력 코일(165)을 포함할 수 있다.
제너레이터(161)는 로터(130)가 회전할 때 샤프트(133)를 통해 회전력을 전달받아 회전하는 제너레이터 로터와, 코일을 포함할 수 있으며, 전자기 유도 방식으로 전류를 발생할 수 있다.
출력 코일(165)은 로터(130)의 회전에 따른 스테이터 자석(120a)(120b) 또는 로터 자석(140a)(140b)의 자기장 변화에 따라 전류가 유도되도록 스테이터(110) 또는 로터(130)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 출력 코일(165)이 스테이터(110)에 구비되는 것으로 예를 들어 설명한다. 로터(130)가 회전할 때 출력 코일(165) 주위의 자기장이 변하게 되며, 전자기 유도 방식에 의해 출력 코일(165)에 전류가 유도될 수 있다. 출력 코일(165)에 유도되는 전류는 전선을 통해 외부로 출력될 수 있다.
도면에는 출력 코일(165)이 스테이터(110)의 스테이터 베이스 서포터(112)에 배치되는 것으로 나타냈으나, 출력 코일(165)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 또한 출력 코일(165)은 로터(130)에 설치될 수 있다.
다른 실시예로서, 입력 코일(155)이 출력 코일(165)의 기능을 병행할 수 있다. 이 경우, 로터(130)의 회전 중에 입력 코일(155)에 전자기 유도 방식으로 전류가 유도될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 출력 코일(165)이 입력 코일(155)의 기능을 병행할 수 있다. 이 경우, 출력 코일(165)은 전류를 공급받아 로터(130)에 회전력 또는 제동력을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 6a 내지 도 6b는 도 5에 나타낸 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 자기 구동 회전장치(200)는 스테이터 자석(220a)(220b)을 포함하는 스테이터(210)와, 스테이터 자석(220a)(220b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(240a)(240b)을 포함하는 로터(230)와, 로터(230)에 회전력 또는 제동력을 제공하기 위한 제어 드라이브(250)와, 로터(230)의 회전에 따라 전력을 생산하는 출력부(260)와, 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(270)을 포함한다.
스테이터(210)는, 고정 바디(211)와, 고정 바디(211)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(212)와, 스테이터 베이스 서포터(212)에 지지되는 스테이터 자석(220a)(220b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(212)는 자성체 또는 비자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(220a)(220b)은 스테이터 베이스 서포터(212)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(225a)(225b)와 함께 스테이터 자석 조립체(226a)(226b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(220a)은 스테이터 베이스 서포터(212)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(225a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(225a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(220a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(225a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(226a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(220b)은 스테이터 베이스 서포터(212)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(225b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(225b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(220b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(225b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(226b)를 구성할 수 있다.
로터(230)는 샤프트(233)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(231)와, 회전 바디(231)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(232)와, 로터 베이스 서포터(232)에 지지되는 로터 자석(240a)(240b)을 포함한다. 로터(230)는 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
제어 드라이브(250)는 로터(230)에 회전력 또는 제동력을 제공할 수 있다. 제어 드라이브(250)는 모터(251) 또는 입력 코일(255a)(255b)을 포함할 수 있다.
입력 코일(255a)(255b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(255a)(255b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(225a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(225b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(270)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위해 스테이터(210)에 구비된다. 구체적으로, 보조 자석(270)은 제 1 스테이터 자석 서포터(225a)와 제 2 스테이터 자석 서포터(225b)를 연결하도록 배치된다. 보조 자석(270)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
입력 코일(255a)(255b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(255a)(255b)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b) 및 보조 자석(270)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 6a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(255a)(255b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(255a)(255b)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(255a)(255b)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 6b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(255a)(255b)에 각각 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(255a)(255b)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 감소시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(255a)(255b)은 스테이터 자석(220a)(220b)과 로터 자석(240a)(240b) 간의 자기력을 약화시킬 수 있다. 따라서, 입력 코일(255a)(255b)은 역방향 전류를 공급받아 로터(230)를 감속시키거나 정지시킬 수 있다.
한편, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c에 나타낸 자기 구동 회전장치(300)는 스테이터 자석(320a)(320b)을 포함하는 스테이터(310)와, 스테이터 자석(320a)(320b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(340a)(340b)을 포함하는 로터(330)와, 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(355a)(355b)과, 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(370a)(370b)을 포함한다.
스테이터(310)는, 고정 바디(311)와, 고정 바디(311)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(312)와, 스테이터 베이스 서포터(312)에 지지되는 스테이터 자석(320a)(320b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(312)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(320a)(320b)은 스테이터 베이스 서포터(312)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(325a)(325b)와 함께 스테이터 자석 조립체(326a)(326b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(320a)은 스테이터 베이스 서포터(312)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(325a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(325a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(320a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(325a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(326a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(320b)은 스테이터 베이스 서포터(312)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(325b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(325b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(320b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(325b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(326b)를 구성할 수 있다.
로터(330)는 샤프트(333)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(331)와, 회전 바디(331)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(332)와, 로터 베이스 서포터(332)에 지지되는 로터 자석(340a)(340b)을 포함한다. 로터(330)는 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(355a)(355b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(355a)(355b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(325a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(325b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(370a)(370b)은 스테이터(310) 및 로터(330)에 구비된다. 구체적으로, 스테이터(310)에 구비되는 보조 자석(370a)은 제 1 스테이터 자석 서포터(325a)와 제 2 스테이터 자석 서포터(325b)를 연결하도록 배치된다. 보조 자석(370a)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
로터(330)에 구비되는 보조 자석(370b)은 제 1 로터 자석(340a)과 제 2 로터 자석(340b) 사이에 위치하도록 로터 베이스 서포터(332)에 결합된다. 보조 자석(370b)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
도 7a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(355a)(355b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(355a)(355b)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 7b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(355a)(355b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(355a)(355b)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(355a)(355b)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 7c에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(355a)(355b)에 각각 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(355a)(355b)은 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 감소시키는 자기장을 발생하게 된다. 구체적으로, 입력 코일(355a)(355b)은 보조 자석(370a)의 자기력선을 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성한다. 이때, 보조 자석(370a)의 자기력이 스테이터 베이스 서포터(312)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 자석(320a)(320b)과 로터 자석(340a)(340b) 간의 자기력이 약화될 수 있다. 따라서, 입력 코일(355a)(355b)은 역방향 전류를 공급받아 로터(330)를 감속시키거나 정지시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c에 나타낸 자기 구동 회전장치(400)는 스테이터 자석(420a)(420b)을 포함하는 스테이터(410)와, 스테이터 자석(420a)(420b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(440a)(440b)을 포함하는 로터(430)와, 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(455a)(455b)과, 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(470a)(470b)을 포함한다.
스테이터(410)는, 고정 바디(411)와, 고정 바디(411)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(412)와, 스테이터 베이스 서포터(412)에 지지되는 스테이터 자석(420a)(420b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(412)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(420a)(420b)은 스테이터 베이스 서포터(412)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(425a)(425b)와 함께 스테이터 자석 조립체(426a)(426b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(420a)은 스테이터 베이스 서포터(412)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(425a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(425a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(420a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(425a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(426a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(420b)은 스테이터 베이스 서포터(412)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(425b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(425b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(420b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(425b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(426b)를 구성할 수 있다.
제 1 스테이터 자석 조립체(426a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(426b)는 스페이서(480)에 의해 스테이터 베이스 서포터(412)로부터 이격된다. 스페이서(480)는 스테이터 베이스 서포터(412)의 일면에 배치되어 제 1 스테이터 자석 조립체(426a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(426b)를 스테이터 베이스 서포터(412)로부터 이격시킨다. 스페이서(480)는 비자성체로 이루어질 수 있다.
로터(430)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(431)와, 회전 바디(431)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(432)와, 로터 베이스 서포터(432)에 지지되는 로터 자석(440a)(440b)을 포함한다. 로터(430)는 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(455a)(455b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(455a)(455b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(425a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(425b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(470a)(470b)은 스테이터(410) 및 로터(430)에 구비된다. 구체적으로, 스테이터(410)에 구비되는 보조 자석(470a)은 제 1 스테이터 자석 서포터(425a)와 제 2 스테이터 자석 서포터(425b)를 연결하도록 배치된다. 보조 자석(470a)은 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
로터(430)에 구비되는 보조 자석(470b)은 제 1 로터 자석(440a)과 제 2 로터 자석(440b) 사이에 위치하도록 로터 베이스 서포터(432)에 결합된다. 보조 자석(470a)은 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
도 8a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(455a)(455b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(455a)(455b)은 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 8b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(455a)(455b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(455a)(455b)은 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(455a)(455b)은 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 8c에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(455a)(455b)에 각각 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(455a)(455b)은 보조 자석(470a)의 자기력선을 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성한다. 이때, 보조 자석(470a)의 자기력이 스테이터 베이스 서포터(412)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b) 간의 자기력이 약화될 수 있다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치(400)는 제 1 스테이터 자석 조립체(426a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(426b)가 스테이터 베이스 서포터(412)로부터 이격되도록 배치됨으로써, 스테이터 자석(420a)(420b)과 로터 자석(440a)(440b)이 형성하는 자기 회로의 자기력선이 스테이터 베이스 서포터(412)를 통해 누설되는 문제를 줄일 수 있다.
제 1 스테이터 자석 조립체(426a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(426b)는 도시된 것과 같은 형태의 스페이서(480)에 의해 스테이터 베이스 서포터(412)로부터 이격되지 않고, 다양한 다른 방식으로 스테이터 베이스 서포터(412)로부터 이격되도록 구성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c에 나타낸 자기 구동 회전장치(500)는 스테이터 자석(520a)(520b)을 포함하는 스테이터(510)와, 스테이터 자석(520a)(520b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(540a)(540b)을 포함하는 로터(530)와, 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(555a)(555b)과, 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(570a)(570b)을 포함한다.
스테이터(510)는, 고정 바디(511)와, 고정 바디(511)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(512)와, 스테이터 베이스 서포터(512)에 지지되는 스테이터 자석(520a)(520b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(512)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(520a)(520b)은 스테이터 베이스 서포터(512)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(525a)(525b)와 함께 스테이터 자석 조립체(526a)(526b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(520a)은 스테이터 베이스 서포터(512)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(525a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(525a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(520a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(525a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(526a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(520b)은 스테이터 베이스 서포터(512)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(520b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)를 구성할 수 있다.
제 1 스테이터 자석 조립체(526a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)는 탄성부재(590)에 의해 각각 스테이터 베이스 서포터(512)로부터 이격된다. 탄성부재(590)는 제 1 스테이터 자석 조립체(526a) 및 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)에 대해 스테이터 베이스 서포터(512)로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 가한다. 제 1 스테이터 자석 조립체(526a)에 결합되는 탄성부재(590)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있다. 탄성부재(590)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(512)에 마련되는 리세스(514) 및 제 1 스테이터 자석 서포터(525a)에 구비되는 리세스(527)에 놓일 수 있다. 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)에 결합되는 탄성부재(590)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(512)에 마련되는 리세스(514) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)에 구비되는 리세스(527)에 놓일 수 있다.
로터(530)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(531)와, 회전 바디(531)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(532)와, 로터 베이스 서포터(532)에 지지되는 로터 자석(540a)(540b)을 포함한다. 로터(530)는 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(555a)(555b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(555a)(555b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(525a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(570a)(570b)은 스테이터(510) 및 로터(530)에 구비된다. 구체적으로, 스테이터(510)에 구비되는 보조 자석(570a)은 제 1 스테이터 자석 서포터(525a)와 제 2 스테이터 자석 서포터(525b)를 연결하도록 배치된다. 보조 자석(570a)은 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
로터(530)에 구비되는 보조 자석(570b)은 제 1 로터 자석(540a)과 제 2 로터 자석(540b) 사이에 위치하도록 로터 베이스 서포터(532)에 결합된다. 보조 자석(570b)은 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 형성하도록 배치된다.
도 9a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(555a)(555b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(555a)(555b)은 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 9b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(555a)(555b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(555a)(555b)은 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(555a)(555b)은 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 9c에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(555a)(555b)에 각각 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(555a)(555b)은 보조 자석(570)의 자기력선을 스테이터 자석(520a)(520b)과 로터 자석(540a)(540b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성한다.
이때, 보조 자석(570)의 자기력선이 스테이터 베이스 서포터(512)를 통과하는 방향으로 유도되며, 자기력선이 스테이터 베이스 서포터(512)를 통과하는 자기 회로가 형성된다. 그리고 스테이터 베이스 서포터(512)와 제 1 스테이터 자석 조립체(526a) 사이에 인력이 작용하여 제 1 스테이터 자석 조립체(526a)가 탄성부재(590)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(512)에 접할 수 있다. 그리고 스테이터 베이스 서포터(512)와 제 2 스테이터 자석 조립체(526b) 사이에 인력이 작용하여 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)가 탄성부재(590)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(512)에 접하게 된다. 제 1 스테이터 자석 조립체(526a)가 스테이터 베이스 서포터(512)에 접하고, 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)가 스테이터 베이스 서포터(512)에 접함으로써 보조 자석(570)의 자기력선이 더욱 원활하게 스테이터 베이스 서포터(512)로 유도될 수 있다.
탄성부재(590)는 코일 스프링 형태 이외에, 제 1 스테이터 자석 조립체(526a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(526b)를 각각 스테이터 베이스 서포터(512)로부터 이격시킬 수 있는 다양한 다른 형태로 이루어질 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d에 나타낸 자기 구동 회전장치(600)는 스테이터 자석(620a)(620b)을 포함하는 스테이터(610)와, 스테이터 자석(620a)(620b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(640a)(640b)을 포함하는 로터(630)와, 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(655a)(655b)과, 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(670a)(670b)을 포함한다.
스테이터(610)는, 고정 바디(611)와, 고정 바디(611)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(612)와, 스테이터 베이스 서포터(612)에 지지되는 스테이터 자석(620a)(620b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(612)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(620a)(620b)은 스테이터 베이스 서포터(612)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(625a)(625b)와 함께 스테이터 자석 조립체(626a)(626b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(620a)은 스테이터 베이스 서포터(612)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(625a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(625a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(620a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(625a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(626a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(620b)은 스테이터 베이스 서포터(612)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(625b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(625b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(620b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(625b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(626b)를 구성할 수 있다.
로터(630)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(631)와, 회전 바디(631)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(632)와, 로터 베이스 서포터(632)에 지지되는 로터 자석(640a)(640b)을 포함한다. 로터(630)는 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(655a)(655b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(655a)(655b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(625a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(625b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(670a)(670b)은 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위해 스테이터(610) 및 로터(630)에 구비된다.
스테이터(610)에 구비되는 보조 자석(670a)은 제 1 스테이터 자석 조립체(626a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(626b) 사이에 회전 가능하게 배치된다. 보조 자석(670a)은 회전축(675)을 중심으로 회전할 수 있다.
도 10a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(655a)(655b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(655a)(655b)은 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다. 이때, 보조 자석(670a)은 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키는 자세로 유지된다.
한편, 도 10b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(655a)(655b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(655a)(655b)은 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(655a)(655b)은 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 10c에 나타낸 것과 같이, 적어도 하나의 입력 코일(655b)에 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(655b)은 보조 자석(670a)을 회전시키는 자기장을 형성하게 된다. 이때, 보조 자석(670a)은 그 자기력선이 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 자세로 회전하게 된다. 도 10d에 나타낸 것과 같이, 보조 자석(670a)이 회전함으로써 보조 자석(670a)의 자기력선은 스테이터 베이스 서포터(612)를 통과하는 자기 회로를 형성한다. 따라서, 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b) 간의 자기력이 감소될 수 있다.
보조 자석(670a)이 회전한 후, 입력 코일(655a)(655b)은 전류를 공급받아 스테이터 자석(620a)(620b)과 로터 자석(640a)(640b) 간의 자기력을 감소시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 입력 코일의 개수나 위치, 보조 자석의 개수나 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
예시적인 다른 실시예로서, 회전형의 보조 자석과, 회전형 보조 자석을 자기력을 이용하여 회전시키기 위한 하나의 이상의 코일이 로터(630)에 구비될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c에 나타낸 자기 구동 회전장치(700)는 스테이터 자석(720a)(720b)을 포함하는 스테이터(710)와, 스테이터 자석(720a)(720b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(740a)(740b)을 포함하는 로터(730)와, 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(755a)(755b)과, 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(770a)(770b)을 포함한다.
스테이터(710)는, 고정 바디(711)와, 고정 바디(711)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(712)와, 스테이터 베이스 서포터(712)에 지지되는 스테이터 자석(720a)(720b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(712)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(720a)(720b)은 스테이터 베이스 서포터(712)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(725a)(725b)와 함께 스테이터 자석 조립체(726a)(726b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(720a)은 스테이터 베이스 서포터(712)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(725a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(725a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(720a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(725a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(726a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(720b)은 스테이터 베이스 서포터(712)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(725b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(725b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(720b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(725b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(726b)를 구성할 수 있다.
제 1 스테이터 자석 조립체(726a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(726b)는 탄성부재(790)에 의해 각각 스테이터 베이스 서포터(712)로부터 이격된다. 탄성부재(790)는 제 1 스테이터 자석 조립체(726a) 및 제 2 스테이터 자석 조립체(726b)에 대해 스테이터 베이스 서포터(712)로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 가한다. 제 1 스테이터 자석 조립체(726a)에 결합되는 탄성부재(790)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있다. 탄성부재(790)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(712)에 마련되는 리세스(714) 및 제 1 스테이터 자석 서포터(725a)에 구비되는 리세스(727)에 놓일 수 있다. 제 2 스테이터 자석 조립체(726b)에 결합되는 탄성부재(790)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(712)에 마련되는 리세스(714) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(725b)에 구비되는 리세스(727)에 놓일 수 있다.
로터(730)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(731)와, 회전 바디(731)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(732)와, 로터 베이스 서포터(732)에 지지되는 로터 자석(740a)(740b)을 포함한다. 로터(730)는 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(755a)(755b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(755a)(755b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(725a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(725b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(770a)(770b)은 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키기 위해 스테이터(710) 및 로터(730)에 구비된다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치(700)는 도 9에 나타낸 자기 구동 회전장치(700)와 비교하여 입력 코일(755a)(755b)과 보조 자석(770a)(770b)의 위치만 차이가 있다.
도 11a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(755a)(755b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(755a)(755b)은 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 11b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(755a)(755b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(755a)(755b)은 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(755a)(755b)은 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다. 또한 입력 코일(755a)(755b)이 형성하는 자기장의 자기력선 일부가 스테이터 베이스 서포터(712)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 베이스 서포터(712)와 스테이터 자석 조립체(726a)(726b) 사이에 인력이 작용하여 스테이터 자석 조립체(726a)(726b)가 탄성부재(590)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(712)에 접할 수 있다.
반면, 도 11c에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(755a)(755b)에 각각 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(755a)(755b)은 보조 자석(770a)의 자기력선을 스테이터 자석(720a)(720b)과 로터 자석(740a)(740b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성한다. 이때, 보조 자석(770a)이 형성하는 자기장의 자기력선 일부가 스테이터 베이스 서포터(712)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 베이스 서포터(712)와 스테이터 자석 조립체(726a)(726b) 사이에 인력이 작용하여 스테이터 자석 조립체(726a)(726b)가 탄성부재(790)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(712)에 접할 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 12a 내지 도 12d에 나타낸 자기 구동 회전장치(800)는 스테이터 자석(820a)(820b)을 포함하는 스테이터(810)와, 스테이터 자석(820a)(820b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(840a)(840b)을 포함하는 로터(830)와, 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(855a)(855b)과, 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(870a)(870b)을 포함한다.
스테이터(810)는, 고정 바디(811)와, 고정 바디(811)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(812)와, 스테이터 베이스 서포터(812)에 지지되는 스테이터 자석(820a)(820b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(812)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(820a)(820b)은 스테이터 베이스 서포터(812)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(825a)(825b)와 함께 스테이터 자석 조립체(826a)(826b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(820a)은 스테이터 베이스 서포터(812)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(825a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(825a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(820a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(825a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(826a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(820b)은 스테이터 베이스 서포터(812)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(825b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(825b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(820b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(825b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(826b)를 구성할 수 있다.
로터(830)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(831)와, 회전 바디(831)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(832)와, 로터 베이스 서포터(832)에 지지되는 로터 자석(840a)(840b)을 포함한다. 로터(830)는 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(855a)(855b)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(855a)(855b)은 각각 제 1 스테이터 자석 서포터(825a) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(825b)에 결합될 수 있다.
보조 자석(870a)(870b)은 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위해 스테이터(810) 및 로터(830)에 구비된다.
스테이터(810)에 구비되는 보조 자석(870a)은 제 1 스테이터 자석 조립체(826a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(826b) 사이에 회전 가능하게 배치된다. 보조 자석(870a)은 회전축(875)을 중심으로 회전할 수 있다. 보조 자석(870a)은 입력 코일(855a)(855b)보다 스테이터 자석(820a)(820b)에 가까이 배치된다.
도 12a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(855a)(855b)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(855a)(855b)은 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다. 이때, 보조 자석(870a)은 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키는 자세로 유지된다.
한편, 도 12b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(855a)(855b)에 각각 순방향 전류가 공급될 때, 각각의 입력 코일(855a)(855b)은 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(855a)(855b)은 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다.
반면, 도 12c에 나타낸 것과 같이, 적어도 하나의 입력 코일(855b)에 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(855b)은 보조 자석(870a)을 회전시키는 자기장을 형성하게 된다. 이때, 보조 자석(870a)은 그 자기력선이 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 자세로 회전하게 된다. 도 12d에 나타낸 것과 같이, 보조 자석(870a)이 회전함으로써 보조 자석(870a)의 자기력선은 스테이터 베이스 서포터(812)를 통과하는 자기 회로를 형성한다. 따라서, 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b) 간의 자기력이 감소될 수 있다.
보조 자석(870a)이 회전한 후, 입력 코일(855a)(855b)은 전류를 공급받아 스테이터 자석(820a)(820b)과 로터 자석(840a)(840b) 간의 자기력을 감소시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c에 나타낸 자기 구동 회전장치(900)는 스테이터 자석(920a)(920b)을 포함하는 스테이터(910)와, 스테이터 자석(920a)(920b)과 자기 회로를 형성하는 로터 자석(940a)(940b)을 포함하는 로터(930)와, 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 입력 코일(955)과, 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 형성하는 자기 회로의 자속을 증대시키기 위한 보조 자석(970a)(970b)을 포함한다.
스테이터(910)는, 고정 바디(911)와, 고정 바디(911)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(912)와, 스테이터 베이스 서포터(912)에 지지되는 스테이터 자석(920a)(920b)을 포함한다. 스테이터 베이스 서포터(912)는 자성체로 이루어질 수 있다.
스테이터 자석(920a)(920b)은 스테이터 베이스 서포터(912)에 고정되는 스테이터 자석 서포터(925a)(925b)와 함께 스테이터 자석 조립체(926a)(926b)를 구성할 수 있다.
구체적으로, 제 1 스테이터 자석(920a)은 스테이터 베이스 서포터(912)에 고정되는 제 1 스테이터 자석 서포터(925a)에 의해 지지된다. 제 1 스테이터 자석 서포터(925a)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 스테이터 자석(920a)과 제 1 스테이터 자석 서포터(925a)는 하나의 제 1 스테이터 자석 조립체(926a)를 구성할 수 있다. 제 2 스테이터 자석(920b)은 스테이터 베이스 서포터(912)에 고정되는 제 2 스테이터 자석 서포터(925b)에 의해 지지된다. 제 2 스테이터 자석 서포터(925b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 2 스테이터 자석(920b)과 제 2 스테이터 자석 서포터(925b)는 하나의 제 2 스테이터 자석 조립체(926b)를 구성할 수 있다.
제 1 스테이터 자석 조립체(926a)와 제 2 스테이터 자석 조립체(926b)는 탄성부재(990)에 의해 각각 스테이터 베이스 서포터(912)로부터 이격된다. 탄성부재(990)는 제 1 스테이터 자석 조립체(926a) 및 제 2 스테이터 자석 조립체(926b)에 대해 스테이터 베이스 서포터(912)로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 가한다. 제 1 스테이터 자석 조립체(926a)에 결합되는 탄성부재(990)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있다. 탄성부재(990)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(912)에 마련되는 리세스(914) 및 제 1 스테이터 자석 서포터(925a)에 구비되는 리세스(927)에 놓일 수 있다. 제 2 스테이터 자석 조립체(926b)에 결합되는 탄성부재(990)는 양쪽 끝단이 스테이터 베이스 서포터(912)에 마련되는 리세스(914) 및 제 2 스테이터 자석 서포터(925b)에 구비되는 리세스(927)에 놓일 수 있다.
로터(930)는 샤프트(미도시)를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 회전 바디(931)와, 회전 바디(931)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(932)와, 로터 베이스 서포터(932)에 지지되는 로터 자석(940a)(940b)을 포함한다. 로터(930)는 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b) 간의 자기적인 상호 작용에 의해 회전할 수 있다.
입력 코일(955)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(955)은 스테이터 베이스 서포터(912)에 결합될 수 있다.
보조 자석(970a)(970b)은 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키기 위해 스테이터(910) 및 로터(930)에 구비된다.
도 13a에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(955)에 전류가 공급되지 않을 때, 입력 코일(955a)(955b)은 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도에 영향을 주지 않는다.
한편, 도 13b에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(955)에 순방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(955)은 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 형성하는 자기 회로의 자속 밀도를 증대시키는 자기장을 발생하게 된다. 이때, 입력 코일(955)은 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b) 간의 자기력을 증대시킬 수 있다. 또한 입력 코일(955)이 형성하는 자기장의 자기력선 일부가 스테이터 베이스 서포터(912)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 베이스 서포터(912)와 스테이터 자석 조립체(926a)(926b) 사이에 인력이 작용하여 스테이터 자석 조립체(926a)(926b)가 탄성부재(990)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(912)에 접할 수 있다.
반면, 도 13c에 나타낸 것과 같이, 입력 코일(955)에 역방향 전류가 공급될 때, 입력 코일(955)은 보조 자석(970a)의 자기력선을 스테이터 자석(920a)(920b)과 로터 자석(940a)(940b)이 형성하는 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성한다. 이때, 보조 자석(970a)이 형성하는 자기장의 자기력선 일부가 스테이터 베이스 서포터(912)를 통과하는 방향으로 유도되며, 스테이터 베이스 서포터(912)와 스테이터 자석 조립체(926a)(926b) 사이에 인력이 작용하여 스테이터 자석 조립체(926a)(926b)가 탄성부재(990)를 압축시키면서 스테이터 베이스 서포터(912)에 접할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 14에 나타낸 것과 같이, 복수의 스테이터 자석(1020)은 로터 자석(1040)의 이동 경로를 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 형성하고, 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 복수 개가 차례로 이격 배치된다. 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 순서대로 배치되는 제 1 그룹(GM1)과 제 2 그룹(GM2)을 포함한다. 제 1 그룹(GM1)을 구성하는 스테이터 자석(1020)은 가속 구간(A1)을 형성하고, 제 2 그룹(GM2)을 구성하는 스테이터 자석(1020)은 유지 구간(A2)을 형성할 수 있다. 그리고 이웃하는 두 개의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이에는 점프 구간(A3)이 마련된다.
하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 구성하는 복수의 스테이터 자석(1020) 중에서 적어도 하나는 로터 자석(1040)에 척력을 가하도록 구성된다. 로터 자석(1040)에 척력을 가하는 스테이터 자석(1020)은 로터 자석(1040)에 인력을 가하는 스테이터 자석(1020)과 다른 착자 방향을 갖도록 배치된다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는 로터 자석(1040)이 스테이터 자석(1020)으로부터 인력을 받아 로터가 회전하는 중에 로터가 스테이터로부터 약한 척력을 받게 된다. 따라서, 로터가 더욱 안정적인 자세를 유지하면서 회전할 수 있다.
하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 구성하는 복수의 스테이터 자석(1020) 중에서 로터에 척력을 가할 수 있는 스테이터 자석(1020)의 개수나 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
도면에서 미설명 부호 1012는 스테이터 베이스 서포터를 나타내고, 1032는 로터 베이스 서포터를 나타내고, 1055는 입력 코일을 나타내고, 1065는 출력 코일을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 15에 나타낸 것과 같이, 복수의 스테이터 자석(1120)은 로터 자석(1140)의 이동 경로를 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 형성하고, 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 복수 개가 차례로 이격 배치된다. 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 순서대로 배치되는 제 1 그룹(GM1)과 제 2 그룹(GM2)을 포함한다.
복수의 로터 자석(1140) 중에서 적어도 하나는 스테이터 자석(1120)에 척력을 가하도록 구성된다. 스테이터 자석(1120)에 척력을 가하는 로터 자석(1140)은 스테이터 자석(1120)에 인력을 가하는 로터 자석(1140)과 다른 착자 방향을 갖도록 배치된다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는 로터 자석(1140)이 스테이터 자석(1120)으로부터 인력을 받아 로터가 회전하는 중에 로터가 스테이터로부터 약한 척력을 받게 된다. 따라서, 로터가 더욱 안정적인 자세를 유지하면서 회전할 수 있다.
도면에서 미설명 부호 1112는 스테이터 베이스 서포터를 나타내고, 1132는 로터 베이스 서포터를 나타내고, 1155는 입력 코일을 나타내고, 1165는 출력 코일을 나타낸다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이다.
도 16에 나타낸 자기 구동 회전장치의 스테이터(1210)는 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 스테이터 자석(1220)을 포함한다. 복수의 스테이터 자석(1220)은 원주 방향으로 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹(GU)을 형성하고, 단위 스테이터 자석 그룹(GU)은 복수 개가 원주 방향을 따라 차례로 이격 배치된다. 복수의 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 사이에는 점프 구간(A3)이 마련된다.
로터(1230)는 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 로터 자석(1240)을 포함한다. 로터 자석(1240)은 일정 각도 간격으로 배치될 수 있다. 로터(1230)는 복수의 로터 자석(1240) 중 어느 하나가 점프 구간(A3)에 위치할 때 적어도 다른 하나의 로터 자석(1240)이 단위 스테이터 자석 그룹(GU)이 놓이는 영역에 위치하도록 구성된다.
로터(1230)의 회전 중에 모든 로터 자석(1240)이 점프 구간(A3)에 위치하게 되면 로터(1230)에 매우 강한 인력이 순간적으로 작용하여 로터(1230)에 충격이 가해지고 로터(1230)가 진동하는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 모든 로터 자석(1240)이 단위 스테이터 자석 그룹(GU) 영역의 유지 구간에 위치하는 경우에는 로터(1230)의 회전력이 급격하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치는 위와 같은 스테이터 자석(1220)과 로터 자석(1240)의 배치를 통해 이러한 문제를 방지할 수 있고, 로터(1230)의 안정적인 회전 운동이 가능하다.
로터(1230)의 안정적인 회전 운동을 유도할 수 있는 스테이터 자석(1220)과 로터 자석(1240)의 배치를 위해 원주 방향으로 배치되는 단위 스테이터 자석 그룹(GU)의 개수와 원주 방향으로 배치되는 로터 자석(1240)의 개수를 다르게 하는 방식 등 다양한 방식이 이용될 수 있다. 예를 들어, 원주 방향으로 배치되는 단위 스테이터 자석 그룹(GU)의 개수가 홀수인 경우, 원주 방향으로 배치되는 로터 자석(1240)의 개수는 짝수일 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기 구동 회전장치의 일부분을 나타낸 평면도이고, 도 19는 도 18에 나타낸 자기 구동 회전장치의 로터 자석이 스테이터 자석과 자기적으로 상호 작용하면서 이동하는 과정을 설명하기 위해 스테이터 자석들을 일렬로 펼쳐놓은 모습을 나타낸 것이다.
도 18 및 도 19에 나타낸 자기 구동 회전장치(1300)는, 스테이터(1310)와, 로터(1330)와, 입력 코일(1355)과, 출력 코일(1365)을 포함한다.
스테이터(1310)는, 고정 바디(1311)와, 고정 바디(1311)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 베이스 서포터(1312)와, 스테이터 베이스 서포터(1312)에 지지되는 스테이터 자석(1320)을 포함한다. 복수의 스테이터 자석(1320)은 모두 동일한 착자 방향 갖고, 로터(1330)의 회전 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치된다.
로터(1330)는 회전 바디(1331)와, 회전 바디(1331)에 지지되어 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 로터 베이스 서포터(1332)와, 로터 베이스 서포터(1332)에 지지되는 로터 자석(1340)을 포함한다.
입력 코일(1355)은 전류를 인가받아 스테이터 자석(1320)과 로터 자석(1340)이 발생하는 자기 회로의 자속을 변화시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 입력 코일(1355) 스테이터 베이스 서포터(1312)에 결합될 수 있다.
출력 코일(1365)은 로터(1330)의 회전에 따른 스테이터 자석(1320) 또는 로터 자석(1340)의 자기장 변화에 따라 전류가 유도되도록 스테이터(1310)에 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 자기 구동 회전장치(1300)는 복수의 스테이터 자석(1320)이 로터(1330)의 회전 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치됨으로써, 로터(1330)에 균일한 회전력이 인가될 수 있고, 로터(1330)가 안정적으로 고속 회전할 수 있다.
도 20은 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치의 스테이터 자석과 로터 자석에 사용될 수 있는 다양한 모양의 영구자석을 나타낸 것이다.
도 20에 나타낸 것과 같이, 스테이터 자석과 로터 자석으로 이용될 수 있는 영구자석은 단면 형상이 부채꼴형, 반원형, 원형, 타원형 등 적어도 하나의 원호 형상 작용면을 갖는 형태로 이루어질 수 있다. 또한 도 20에 나타낸 것과 같이, 스테이터 자석과 로터 자석으로 이용될 수 있는 영구자석은 단면 형상이 여러가지 형태의 다각형으로 이루어질 수 있다.
도면에서 영구자석의 안쪽에 표시한 화살표는 영구자석의 착자 방향을 나타낸 것으로, 영구자석의 착자 방향은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 로터는 스테이터를 감싸는 형태로 스테이터 외측에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
또한 로터의 회전 중심축 방향과 평행한 방향으로 이격 배치되는 스테이터 자석이나 로터 자석의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한 도면에는 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치가 로터의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 전력 생산 장치로 사용되는 것으로 나타냈으나, 본 발명에 따른 자기 구동 회전장치는 회전력을 이용할 수 있는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 고정 바디와, 상기 고정 바디에 원주 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 스테이터 자석을 포함하는 스테이터; 및
    회전 가능한 회전 바디와, 상기 스테이터 자석과 자기 회로를 형성하기 위해 상기 회전 바디에 지지되는 로터 자석을 포함하고, 상기 스테이터 자석과 상기 로터 자석 간의 자기력에 의해 회전할 수 있는 로터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터에 회전력 또는 제동력을 제공하기 위한 제어 드라이브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 드라이브는, 상기 로터에 토크를 제공할 수 있도록 상기 로터와 연결되는 모터, 또는 전류를 인가받아 상기 자기 회로의 자속을 변화시키기 위한 자기장을 형성하는 입력 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터의 회전에 따른 상기 스테이터 자석 또는 상기 로터 자석의 자기장 변화에 따라 전류가 유도되는 출력 코일, 또는 상기 로터로부터 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터를 포함하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 자석과 상기 로터 자석은 상기 로터의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 상호 이격되어 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 자석은 상기 로터의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 스테이터 자석과 제 2 스테이터 자석을 포함하고,
    상기 로터 자석은 상기 로터의 회전 중심축과 평행한 방향으로 이격되는 제 1 로터 자석과 제 2 로터 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹을 형성하되,
    상기 단위 스테이터 자석 그룹은 복수 개가 원주 방향을 따라 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    원주 방향을 따라 이격되는 상기 복수의 단위 스테이터 자석 그룹 간의 이격 거리는 상기 단위 스테이터 자석 그룹 내에서 원주 방향을 따라 이격되는 상기 복수의 스테이터 자석 간의 이격 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 단위 스테이터 자석 그룹은 원주 방향을 따라 순서대로 배치되는 제 1 그룹과 제 2 그룹을 포함하고,
    상기 제 2 그룹을 이루는 스테이터 자석은 상기 제 1 그룹을 이루는 스테이터 자석 보다 작은 인력으로 상기 로터 자석을 당기도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 단위 스테이터 자석 그룹을 구성하는 복수의 스테이터 자석 중 적어도 하나는 상기 로터 자석에 척력을 가하도록 나머지 스테이터 자석과 다른 착자 방향을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 로터 자석은 복수 개가 원주 방향으로 이격 배치되고,
    상기 복수의 로터 자석 중 적어도 하나는 상기 스테이터 자석에 척력을 가하도록 나머지 로터 자석과 다른 착자 방향을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 로터 자석은 복수 개가 원주 방향을 따라 이격 배치되고,
    상기 로터는, 상기 복수의 로터 자석 중 어느 하나가 상기 복수의 단위 스테이터 자석 그룹 사이의 공간에 위치할 때 적어도 다른 하나의 로터 자석이 상기 단위 스테이터 자석 그룹이 놓이는 영역에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 자석은 상기 로터가 회전할 때 원형의 회전 경로를 따라 움직이도록 구성되고,
    상기 스테이터 자석은 상기 회전 경로의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어진 착자 방향을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 자석은 상기 로터가 회전할 때 원형의 회전 경로를 따라 움직이도록 구성되고,
    상기 로터 자석은 상기 회전 경로의 접선 방향에 대해 수직이거나 기울어진 착자 방향을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 자석은, 원호 형상의 제 1 스테이터 자석 작용면과 평면 형상의 제 2 스테이터 자석 작용면을 포함하고, 단면 형상이 부채꼴형, 반원형, 원형, 타원형, 다각형 중에서 선택되는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 이격 배치되어 하나의 단위 스테이터 자석 그룹을 형성하고,
    상기 단위 스테이터 자석 그룹은 원주 방향을 따라 순서대로 배치되는 제 1 그룹과 제 2 그룹을 포함하며,
    상기 제 1 그룹을 이루는 스테이터 자석의 제 1 스테이터 자석 작용면 및 제 2 스테이터 자석 작용면이 원주 방향을 따라 배치되는 순서와, 상기 제 2 그룹을 이루는 스테이터 자석의 제 1 스테이터 자석 작용면 및 제 2 스테이터 자석 작용면이 원주 방향을 따라 배치되는 순서가 다른 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 회로의 자속 밀도를 증대시킬 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 배치되는 보조 자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    전류를 인가받아 자기장을 형성할 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 구비되는 입력 코일;을 포함하고,
    상기 입력 코일은, 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 자기 회로에 포함되는 방향으로 유도하는 자기장 또는 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 자기 회로에서 벗어나는 방향으로 유도하는 자기장을 형성할 수 있도록 순방향 전류 또는 역방향 전류를 공급받을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스테이터는,
    상기 스테이터 자석을 지지하고, 자성체로 이루어지는 스테이터 베이스 서포터;를 포함하고,
    상기 보조 자석 및 상기 입력 코일은 상기 스테이터에 배치되며,
    상기 입력 코일은 역방향 전류를 공급받을 때 상기 보조 자석의 자기력선을 상기 스테이터 베이스 서포터를 통과하는 방향으로 유도하는 자기장을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스테이터 자석과 결합되어 상기 스테이터 자석과 함께 스테이터 자석 조립체를 구성하는 스테이터 자석 서포터;를 포함하고,
    상기 스테이터 자석 조립체는 상기 스테이터 베이스 서포터와 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 스테이터 자석 조립체에 대해 상기 스테이터 베이스 서포터로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재;를 포함하고,
    상기 스테이터 자석 조립체는 상기 입력 코일이 발생하는 자기장에 의해 상기 탄성부재를 탄성 변형시키면서 상기 스테이터 베이스 서포터에 접촉되도록 구성되는 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 회로의 자속 밀도를 증대시킬 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 회전 가능하게 배치되는 보조 자석; 및
    전류를 인가받아 상기 보조 자석을 회전시킬 수 있는 자기장을 형성할 수 있도록 상기 스테이터 또는 상기 로터에 구비되는 입력 코일;을 포함하고,
    상기 보조 자석은 상기 입력 코일의 자기장에 의해 회전하여 상기 보조 자석의 자기력선이 상기 자기 회로에서 벗어나는 자세로 변할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스테이터 자석은 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 구동 회전장치.
PCT/KR2023/004815 2022-05-02 2023-04-10 자기 구동 회전장치 WO2023214700A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0054311 2022-05-02
KR1020220054311A KR20230154635A (ko) 2022-05-02 2022-05-02 전력 생산 장치
KR20220176838 2022-12-16
KR10-2022-0176838 2022-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023214700A1 true WO2023214700A1 (ko) 2023-11-09

Family

ID=88646599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/004815 WO2023214700A1 (ko) 2022-05-02 2023-04-10 자기 구동 회전장치

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023214700A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002175913A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Genesis:Kk 磁気吸引部材及びそれを用いた磁気吸引装置
KR20090127024A (ko) * 2008-06-05 2009-12-09 전숙자 에너지 증폭기를 이용한 무한 동력 발전기와 그 작동방법
JP2018064457A (ja) * 2018-01-23 2018-04-19 三菱マテリアル株式会社 電動機
KR20200013031A (ko) * 2017-09-15 2020-02-05 최태광 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치
KR20210070168A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 최태광 자기 구동 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002175913A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Genesis:Kk 磁気吸引部材及びそれを用いた磁気吸引装置
KR20090127024A (ko) * 2008-06-05 2009-12-09 전숙자 에너지 증폭기를 이용한 무한 동력 발전기와 그 작동방법
KR20200013031A (ko) * 2017-09-15 2020-02-05 최태광 자기력 제어 장치 및 이를 이용한 자성체 홀딩 장치
JP2018064457A (ja) * 2018-01-23 2018-04-19 三菱マテリアル株式会社 電動機
KR20210070168A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 최태광 자기 구동 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019066487A1 (ko) 회전 전기기기
WO2016195148A1 (ko) 전동기용 케이스 및 그의 제조방법, 전동기용 케이스를 구비한 전동기
WO2015167124A1 (ko) 모터 및 모터의 제조방법
WO2011155809A2 (ko) 소형 카메라 엑츄에이터 및 소형 입체영상 촬영장치
WO2019225977A1 (ko) 정보 출력 장치
WO2019199129A1 (ko) 렌즈 어셈블리
WO2019088424A1 (ko) 버스바 및 이를 포함하는 모터
WO2019235825A1 (en) Interior permanent magnet motor
WO2018147610A1 (ko) 스테이터 및 이를 포함하는 모터
WO2023214700A1 (ko) 자기 구동 회전장치
WO2018155843A1 (ko) 축방향 공극형 모터 및 이를 구비한 의류처리장치
WO2018084564A1 (ko) 커버 조립체 및 이를 포함하는 모터
WO2021125526A1 (ko) 2중 및 다중 공극 회전기기
WO2023214701A1 (ko) 자기 구동 회전장치
WO2019045305A1 (ko) 스테이터 및 이를 포함하는 모터
WO2017078387A1 (ko) 전력 생성 장치
WO2021210704A1 (ko) 스테이터 및 이를 구비한 회전전기기기
WO2017131296A1 (ko) 회전전기기계
WO2013035989A2 (ko) 발전시 회전력이 발생하는 발전동기
WO2020130200A1 (ko) 전동기
WO2019031685A1 (ko) 로터 및 이를 포함하는 모터
WO2017188766A1 (ko) 정보 출력 장치
WO2014208959A1 (en) Power generating device and apparatus having the same
WO2019107829A1 (ko) 모터
WO2015152528A1 (ko) 카메라용 광학렌즈 시스템

Legal Events

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

Ref document number: 23799583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1