WO2025042011A1 - 마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터 - Google Patents

마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터 Download PDF

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WO2025042011A1
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pole piece
inner rotor
bridges
rotor
outer rotor
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정재웅
서욱호
이승훈
임명섭
임소연
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Samsung Electronics Co Ltd
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Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
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    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H13/00—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
    • F16H13/10—Means for influencing the pressure between the members
    • F16H13/12—Means for influencing the pressure between the members by magnetic forces
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/104—Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element
    • H02K49/106—Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element with a radial air gap

Definitions

  • the present disclosure relates to a magnetic gear including a pole piece and a magnetic geared motor including the same.
  • Magnetic gears are gear systems that transmit power using magnetic force. Unlike traditional mechanical gears, magnetic gears can transmit power from the inner rotor to the outer rotor without physical contact. Therefore, they have the advantages of less noise and vibration, and no wear due to interaction between gears. In addition, since there is no mechanical friction, energy loss can be reduced, enabling high-efficiency driving. Recently, magnetic gears have been utilized across various industries, including wind turbines, electric vehicles, and home appliances.
  • a magnetic gear includes an inner rotor that receives power from a motor or the like, an outer rotor that is spaced apart from the inner rotor and receives power from the inner rotor through magnetic force, and a pole piece that is spaced apart from the inner rotor and the outer rotor between the inner and outer rotors.
  • the pole piece serves to control and transmit a magnetic field between the inner and outer rotors.
  • One aspect of the present disclosure provides a magnetic gear capable of reducing torque ripple and a magnetic geared motor including the same.
  • One aspect of the present disclosure provides a magnetic gear capable of improving power density and a magnetic geared motor including the same.
  • a magnetic gear according to the invention includes an inner rotor configured to receive rotational power.
  • the magnetic gear includes an outer rotor arranged coaxially with a rotational axis of the inner rotor and spaced apart from the inner rotor.
  • the magnetic gear includes a pole piece arranged between the inner rotor and the outer rotor and spaced apart from the inner rotor and the outer rotor.
  • the pole piece includes a plurality of pole piece bodies arranged radially.
  • the pole piece includes a plurality of bridges protruding from each of the plurality of pole piece bodies and connecting adjacent pole piece bodies among the plurality of pole piece bodies.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes a through hole formed therein.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes a recessed portion formed on a lower surface facing the inner rotor.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes fillets formed on side surfaces facing adjacent pole piece bodies and connected to the plurality of bridges.
  • a magnetic geared motor includes a motor.
  • the magnetic geared motor includes an inner rotor connected to the rotational shaft and arranged to be rotated by the motor.
  • the magnetic geared motor includes an outer rotor that accommodates the inner rotor and is arranged to be spaced apart from the inner rotor.
  • the magnetic geared motor includes a pole piece arranged between the inner rotor and the outer rotor to be spaced apart from the inner rotor and the outer rotor.
  • the pole piece includes a plurality of pole piece bodies arranged radially.
  • the pole piece includes a plurality of bridges that protrude from each of the plurality of pole piece bodies and connect adjacent pole piece bodies among the plurality of pole piece bodies.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes a through hole formed therein.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes a recessed portion formed in a first body surface facing the inner rotor in a direction from the inner rotor toward the outer rotor.
  • the above plurality of pole piece bodies each include fillets formed on a second body surface facing adjacent pole piece bodies and connected to the plurality of bridges.
  • a magnetic gear according to the invention includes an inner rotor configured to rotate.
  • the magnetic gear includes an outer rotor arranged to receive the inner rotor and spaced apart from the inner rotor.
  • the magnetic gear includes a pole piece arranged between the inner rotor and the outer rotor and spaced apart from the inner rotor and the outer rotor.
  • the pole piece includes a plurality of pole piece bodies arranged radially.
  • the pole piece includes a plurality of bridges connecting adjacent pole piece bodies among the plurality of pole piece bodies.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes a through hole.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes recessed portions formed on one surface facing the inner rotor.
  • Each of the plurality of pole piece bodies includes fillets formed on another surface facing the adjacent pole piece bodies.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • Figure 2 is an exploded view of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a front view of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged drawing of a front portion of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • first may be referred to as the second component
  • second component may also be referred to as the first component.
  • and/or includes any combination of a plurality of related listed items or any item among a plurality of related listed items.
  • the clockwise direction may be expressed as the first direction
  • the counterclockwise direction which is the opposite direction of the first direction
  • the second direction may be expressed as the second direction.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded view of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a drawing illustrating a magnetic geared motor from the front according to one embodiment.
  • a magnetic geared motor (1) may include a rotating part (20).
  • the rotating part (20) may include a motor (22).
  • the rotating part (20) may include a shaft (21).
  • the rotating part (20) may include an inner rotor coupling part (23).
  • the motor (22) can generate rotational power.
  • One end of the shaft (21) can be coupled to the motor (22).
  • the motor (22) can transmit rotational power to the shaft (21) to rotate the shaft (21).
  • the shaft (21) can rotate around the rotational axis (R).
  • the shaft (21) may be arranged to extend in the first direction.
  • the shaft (21) may have a shape of approximately a cylinder.
  • the inner rotor coupling (23) can be coupled to the other end of the shaft (21).
  • the motor (22) generates rotational power and the shaft (21) coupled with the motor (22) rotates
  • the inner rotor coupling (23) rotates along with the rotation of the shaft (21).
  • the inner rotor coupling (23) can be inserted into the inner rotor opening (110) to transmit rotational power to the inner rotor (100, described later).
  • a magnetic geared motor (1) may include a magnetic gear (10).
  • the magnetic gear (10) may include an inner rotor (100).
  • the inner rotor (100) may include an inner rotor body (140).
  • the inner rotor body (140) may include a generally cylindrical shape.
  • the inner rotor body (140) may be arranged to extend in a first direction.
  • the inner rotor body (140) may include a magnetic material.
  • the inner rotor body (140) may include an inner rotor opening (110).
  • the inner rotor opening (110) may be formed to extend in a first direction inside the inner rotor body (140).
  • the inner rotor coupling portion (23) of the rotating portion (20) may be inserted into the inner rotor opening (110) and coupled with the inner rotor (100).
  • the inner rotor (100) may receive rotational power from the motor (22) and rotate.
  • the shaft (21) can be arranged at the rotation center (G) of the inner rotor (100). That is, the rotation center (G) of the inner rotor (100) can be arranged on the rotation axis (R). Therefore, the inner rotor (100) can rotate around the rotation axis (R). Therefore, the rotation axis (R) can be the rotation axis (R) of the inner rotor (100).
  • the inner rotor coupling part (23) can be joined to the inner rotor opening (110) by a force fit, but is not limited thereto and can be joined to the inner rotor (100) in various ways.
  • the inner rotor (100) may include an inner magnet (120).
  • the inner magnet (120) may be coupled to the inner rotor body (140) along the outer surface of the inner rotor body (140). That is, the inner magnet (120) may be radially arranged on the outer surface of the inner rotor body (140) with the rotation axis (R) as the center.
  • the inner magnet (120) may be arranged such that a magnet having an N pole on the outer surface of the inner rotor body (140) and a magnet having an S pole on the outer surface of the inner rotor body (140) are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the inner rotor body (140).
  • One N pole magnet and one S pole magnet may form a pair of dipoles.
  • the inner magnet (120) may be arranged to cover the outer surface of the inner rotor body (140).
  • the inner magnet (120) may be formed to extend along the first direction.
  • the magnetic gear (10) may include an outer rotor (300).
  • the outer rotor (300) may include an outer rotor body (310).
  • the outer rotor body (310) may include a generally cylindrical shape.
  • the outer rotor body (310) may be arranged to extend in a first direction.
  • the outer rotor body (310) may include a magnetic material.
  • the outer rotor body (310) may include an outer rotor opening (330).
  • the outer rotor opening (330) may be formed to extend in a first direction inside the outer rotor body (310).
  • the inner rotor (100) may be inserted into the outer rotor opening (330).
  • the inner rotor (100) may be inserted into the outer rotor opening (330) so as to be spaced apart from the outer rotor (300).
  • the center of the outer rotor (300) may be disposed on the rotational axis (R) of the inner rotor (100).
  • the outer rotor (300) may include an outer magnet (320).
  • the outer magnet (320) may be coupled to the outer rotor body (310) along the inner surface of the outer rotor body (310). That is, the outer magnet (320) may be radially arranged on the inner surface of the outer rotor body (310) with the rotation axis (R) as the center.
  • the outer magnet (320) may be arranged such that a magnet having an N pole on the inner surface of the outer rotor body (310) and a magnet having an S pole on the inner surface of the outer rotor body (310) are arranged at approximately equal intervals along the circumferential direction of the outer rotor body (310).
  • One N pole magnet and one S pole magnet may form a pair of dipoles.
  • the outer magnet (320) may be arranged to cover the inner surface of the outer rotor body (310).
  • the outer magnet (320) may be formed to extend along the first direction.
  • the magnetic gear (10) may include a pole piece (200).
  • the pole piece (200) may include a plurality of pole piece bodies (210).
  • the plurality of pole piece bodies (210) may be arranged to extend in a first direction, respectively.
  • the plurality of pole piece bodies (210) may be arranged radially.
  • the plurality of pole piece bodies (210) may be arranged radially and spaced apart from each other at approximately equal intervals.
  • the pole piece (200) may include a magnetic material.
  • the pole piece (200) may include a plurality of bridges (220).
  • the plurality of bridges (220) may be provided to connect adjacent pole piece bodies (210) among the plurality of pole piece bodies (210).
  • the plurality of bridges (220) may be provided to protrude from the pole piece bodies (210).
  • a plurality of bridges (220) may be arranged to protrude in a direction toward adjacent pole pieces (200).
  • the plurality of bridges (220) may be arranged to extend in a first direction, respectively.
  • the plurality of pole piece bodies (210) are connected to each other by the plurality of bridges (220), so that the pole piece (200) may form an approximately cylindrical shape. Since the plurality of bridges (220) connect the plurality of pole piece bodies (210) to each other, the pole piece bodies (210) may be supported to each other to have a stronger support strength, and the accuracy of power transmission and gear ratio may be improved.
  • the pole piece body (210) and the plurality of bridges (220) can be formed integrally.
  • the pole piece (200) may include a pole piece opening (201).
  • the pole piece opening (201) may extend in a first direction along the pole piece (200) and be formed on the inside of the pole piece (200).
  • the outer rotor (300) and the inner rotor (100) are arranged to be spaced apart from each other, and an internal space (S1) may be formed between the outer rotor (300) and the inner rotor (100).
  • the pole piece (200) may be arranged to be inserted into the internal space (S1).
  • the inner rotor (100) may be inserted into the pole piece opening (201).
  • the pole piece (200) can be positioned between the inner rotor (100) and the outer rotor (300) so as to be spaced apart from the inner rotor (100) and the outer rotor (300). Accordingly, the inner rotor (100), the pole piece (200), and the outer rotor (300) can be positioned so as not to contact each other.
  • the inner rotor (100) can receive the rotational power of the motor (22) and rotate in a first rotational direction based on the rotational center (G).
  • the pole piece (200) is stationary, and the pole piece (200) can magnetically couple the inner magnet (120) of the inner rotor (100) and the outer magnet (320) of the outer rotor (300).
  • the number of pole piece bodies (210) can be calculated as follows, with the number of pairs of the inner rotor (100) and the number of pairs of the outer rotor (300) as variables.
  • Ns p1 - p2
  • the pole piece (200) magnetically couples the inner magnet (120) and the outer magnet (320), the pole piece (200) can generate spatial harmonics to magnetically transmit power from the inner rotor (100) to the outer rotor (300) with a constant gear ratio.
  • the gear ratio can have the number of pairs of poles of the inner rotor (100) and the number of pairs of poles of the outer rotor (300) as variables. This can be calculated as follows using the rotation speed of the inner rotor (100) and the rotation speed of the outer rotor (300) as variables.
  • the outer rotor (300) can be magnetically powered and rotated.
  • the outer rotor (300) can be magnetically powered and rotate in a second rotational direction opposite to the first rotational direction with respect to the rotation center (G).
  • FIG. 4 is an enlarged drawing of a front portion of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • the plurality of pole piece bodies (210) may include a bottom surface (213).
  • the bottom surface (213) may be a surface of the pole piece body (210) facing the inner rotor (100).
  • the bottom surface (213) may mean a surface of the pole piece body (210) that is closest to the inner rotor (100).
  • the bottom surface (213) may be defined as a first body surface (213) formed on the pole piece body (210).
  • the plurality of pole piece bodies (210) may include a side surface (212).
  • the side surface (212) may mean another side of the pole piece body (210) facing the adjacent pole piece bodies (210).
  • the side surface (212) may be formed to extend from the bottom surface (213) toward the outer rotor (300) to form another side of the pole piece body (210).
  • the side surface (212) may be defined as a second body surface (212) formed on the pole piece body (210).
  • the plurality of pole piece bodies (210) may include an upper surface (211).
  • the upper surface (211) may be another surface of the pole piece body (210) facing the outer rotor (300).
  • the upper surface (211) may mean another surface of the pole piece body (210) that is closest to the outer rotor (300).
  • the upper surface (211) may extend from a portion of the side surface (212) that is closest to the outer rotor (300) to form another surface of the pole piece body (210).
  • the upper surface (211) may be defined as a third body surface (211) formed on the pole piece body (210).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) may include a through hole (215) formed therein.
  • the through hole (215) can be formed in the pole piece body (210) in a direction parallel to the rotation axis (R).
  • the through hole (215) can be formed to extend along the first direction in which the pole piece body (210) extends and penetrate the pole piece body (210).
  • the through holes (215) may be formed in a plurality of numbers.
  • the through holes (215) may include a first through hole (215a) formed on one side of the pole piece body (210).
  • the through holes (215) may include a second through hole (215b) formed on the opposite side of the first through hole (215a) with respect to the recessed portion (214). That is, the through holes (215) may be formed symmetrically with respect to the pole piece body (210).
  • the number of through holes (215) formed in each pole piece body (210) is illustrated as two in the drawing, the number of through holes (215) formed in each pole piece body (210) is not limited thereto.
  • the through hole (215) can be provided with a specific magnetic permeability of 1.1 or less in the through hole (215). More specifically, the pole piece (200) plays a role in magnetically coupling the inner rotor (100) and the outer rotor (300), and the through hole (215) can be provided with a specific magnetic permeability of 1.1 or less to control the passage of magnetic flux in the pole piece (200).
  • the harmonics of the gap magnetic flux density that do not contribute to the torque transmission from the inner rotor (100) to the outer rotor (300) can be improved.
  • the torque ripple due to the power transmission from the magnetic gear (10) to the outer rotor (300) can be improved.
  • the pole piece body (210) may include a recessed portion (214).
  • the recessed portion (214) may be formed on the bottom surface (213) of the pole piece body (210) facing the inner rotor (100).
  • the recessed portion (214) may be formed in the center of the bottom surface (213) of the pole piece body (210).
  • the recessed portion (214) may be formed by recessing in the direction from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300).
  • the recessed portion (214) may be formed in the pole piece body (210) so as to extend in the first direction.
  • the shape in which the recessed portion (214) extends by being recessed may be approximately in the shape of a square pillar, but is not limited thereto.
  • harmonics of the air gap magnetic flux density that do not contribute to the torque transmission from the inner rotor (100) to the outer rotor (300) can be improved. Through this, torque ripple due to the power transmission from the magnetic gear (10) to the outer rotor (300) can be improved.
  • the pole piece (200) may include a plurality of bridges (220).
  • the plurality of bridges (220) may be formed to protrude from a side surface (212) of the pole piece body (210).
  • the plurality of bridges (220) may include a first bridge surface (222) facing the inner rotor (100).
  • the plurality of bridges (220) may include a second bridge surface (221) facing the outer rotor (300).
  • the pole piece body (210) may include fillets (216, 217).
  • the fillets (216, 217) may be formed on a side surface (212) of the pole piece body (210) facing the adjacent pole piece bodies (210). That is, the fillets (216, 217) may be formed on the side surfaces (212) of the pole piece body (210) and provided in plurality.
  • the plurality of fillets (216, 217) may be connected to a plurality of bridges (220).
  • the plurality of fillets (216, 217) may be formed on the side where the pole piece body (210) and the plurality of bridges (220) are joined, and may be formed to extend from the side surface (212) of the pole piece body (210) to one side (221) of the plurality of bridges (220) facing the outer rotor (300).
  • the fillet (216) may be formed in a concave shape toward the outer rotor (300) on the side (212) of the pole piece body (210) and the side where the plurality of bridges (220) are coupled.
  • One surface (221) of the above-described plurality of bridges (220) may mean a second bridge surface (221).
  • the plurality of fillets (216) may include a magnetic material like the plurality of pole piece bodies (210).
  • a magnetic material can be filled in the space in which the plurality of fillets (216, 217) are formed. If there are no a plurality of fillets (216, 217), the space is filled with air or the like, but since the space is filled with a magnetic material having a higher magnetic permeability than air, more magnetic flux can flow in the pole piece (200). As the magnetic flux flowing in the pole piece (200) increases, the transmission torque transmitted to the outer rotor (300) by the rotation of the inner rotor (100) can increase.
  • a through hole (215), a recess (214), and fillets (216, 217) can be formed in the pole piece (200). Accordingly, the loss of eddy current generated in the inner rotor body (140) and the outer rotor body (310) and the loss of eddy current generated in the inner magnet (120) and the outer magnet (320) can be reduced.
  • the first bridge faces (222) of the plurality of bridges (220) may be arranged so as not to form a step with the bottom face (213) of the pole piece body (210). That is, the plurality of bridges (220) may be formed so as to protrude from a portion of the side face (212) of the pole piece body (210) adjacent to the inner rotor (100) so that the first bridge faces (222) of the plurality of bridges (220) extend from the bottom face (213) of the pole piece body (210).
  • the second bridge surface (221) of the plurality of bridges (220) may be formed to be bent with the side surface (212) of the pole piece body (210).
  • the fillets (216, 217) may be located at the corresponding bent portion.
  • the magnetic gear (10) may include an internal space (S1).
  • the internal space (S1) may be a cavity created by the inner rotor (100) and the outer rotor (300) being separated from each other. More specifically, the internal space (S1) may be a space formed by being surrounded by the inner magnet (120) of the inner rotor (100) and the outer rotor body (310) of the outer rotor (300).
  • the lower space (S2) of the pole piece (200) can be formed wider by the recessed portion (214) on the lower side of the pole piece body (210) than on the lower side of the first bridge surface (222).
  • the internal space (S1) may include a space (S3) above the pole piece (200).
  • the space (S3) above the pole piece (200) may refer to a space between the pole piece (200) and the outer rotor (300). More specifically, the space (S3) above the pole piece (200) may refer to a space formed by the upper surface (211) of the pole piece body (210) and the outer magnet (320) of the outer rotor (300) being spaced apart from each other.
  • the pole piece (200) can be placed in the inner space (S1) and spaced apart from both the inner rotor (100) and the outer rotor (300).
  • FIG. 5 is an enlarged drawing of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • descriptions of contents overlapping with the above contents will be omitted.
  • the through hole (415) may include a slit shape.
  • the slit shape may be formed in the pole piece body (410) so as to extend in a direction from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300). That is, the length in the direction from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300) may be longer than the length in the radial direction formed by the plurality of bridges (420).
  • the length of the slit from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300) can be made larger than the depth of the sunken portion (414).
  • the length from the inner rotor (100) of the slit toward the outer rotor (300) can be made larger than the thickness of the plurality of bridges (420).
  • the specific magnetic permeability in the through hole can be set to 1.1 or less due to the slit shape. Accordingly, the through hole (415) is set to have a specific magnetic permeability of 1.1 or less, thereby controlling the passage of magnetic flux in the pole piece (400). Even when the through hole (415) is in the form of a slit, the harmonics of the gap magnetic flux density that do not contribute to the torque transmission from the inner rotor (100) to the outer rotor (300) can be improved, so that the torque ripple due to the power transmission from the magnetic gear (40) to the outer rotor (300) can be improved.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • the depth of the recessed portion (514) can be formed to be greater than the thickness of the plurality of bridges (520).
  • the degree of harmonic improvement of the gap magnetic flux density that does not contribute to the torque of the magnetic gear (50) can be adjusted.
  • the torque ripple can be arranged to be reduced according to the harmonic improvement of the gap magnetic flux density.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • a plurality of bridges (720) may be formed to protrude from a position between the lower surface (713) and the upper surface (711) of the side surface (712) of the pole piece body (710).
  • a plurality of bridges (720) may be formed to protrude from the center of the side surface (712) of the pole piece body (710).
  • the plurality of bridges (720) may include a first bridge face (722) facing the inner rotor (100) and a second bridge face (721) facing the outer rotor (300). Since the plurality of bridges (720) protrude from the side surface (712) between the bottom surface (713) and the top surface (711), the portion where the plurality of bridges (720) and the side surface (712) of the pole piece body (710) are bent may be formed at the bottom and top based on the plurality of bridges (720).
  • the fillets (716, 717) may include a first fillet (716b, 717b) extending to a first bridge face (722).
  • the first fillet (716b, 717b) may be formed at a lower portion based on the plurality of bridges (720) and may extend to a side surface (712).
  • the first fillet (716b, 717b) may be formed to extend from the side surface (712) to the first bridge face (722).
  • the first fillet (716b, 717b) may include a concave shape in a direction toward the inner rotor (100).
  • the fillets (716, 717) may include a second fillet (716a, 717a) extending to a second bridge face (721).
  • the second fillet (716a, 717a) may be formed above the plurality of bridges (720) and may extend to a side face (712).
  • the second fillet (716a, 717a) may be formed to extend from the side face (712) to the second bridge face (721).
  • the second fillet (716a, 717a) may include a concave shape in a direction toward the outer rotor (300).
  • the first fillet (716b, 717b) and the second fillet (716a, 717a) may include a shape that is symmetrical to each other based on the plurality of bridges (720).
  • the magnetic material can be filled in the space in which the plurality of fillets (716, 717) are formed. If there are no fillets (716, 717), the space is filled with air or the like, but since the space is filled with a magnetic material having a higher magnetic permeability than air, more magnetic flux can flow in the pole piece (700). As the magnetic flux flowing in the pole piece (700) increases, the transmission torque transmitted to the outer rotor (300) by the rotation of the inner rotor (100) can increase.
  • the inner space (S1) may include a first inner space (S4).
  • the first inner space (S4) may refer to a space formed between the second bridge surface (721) and the outer magnet (320).
  • the first inner space (S4) may be provided to be larger than the upper space of the pole piece (700).
  • the inner space (S1) may include a second inner space (S5).
  • the second inner space (S5) may refer to a space formed between the first bridge surface (722) and the inner magnet (120).
  • the first inner space (S4) may be provided to be larger than the upper space of the pole piece (700).
  • the first internal space (S4) and the second internal space (S5) may have corresponding sizes.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion of the front of a magnetic geared motor according to one embodiment.
  • one surface (821) of the plurality of bridges (820) may be formed so as not to form a step with the upper surface (811) of the pole piece body (810). That is, the plurality of bridges (820) may be formed so as to protrude from a portion of the side surface (812) of the pole piece body (810) adjacent to the outer rotor (300) so that one surface (821) of the plurality of bridges (820) extends from the upper surface (811) of the pole piece body (810).
  • the above-mentioned one surface (821) may mean the second bridge surface (821). Accordingly, the recessed portion (814) may be formed closer to the inner rotor (100) than the bridge surface (821).
  • the first bridge surface (822) of the plurality of bridges (820) may be formed to be bent with the side surface (812) of the pole piece body (810).
  • the fillets (816, 817) may be positioned at the corresponding bend portion.
  • a magnetic gear (10) includes an inner rotor (100) configured to receive rotational power.
  • the magnetic gear (10) includes an outer rotor (300) arranged coaxially with a rotational axis (R) of the inner rotor (100) and spaced apart from the inner rotor (100).
  • the magnetic gear (10) includes a pole piece (200) arranged between the inner rotor (100) and the outer rotor (300) and spaced apart from the inner rotor (100) and the outer rotor (300).
  • the pole piece (200) includes a plurality of pole piece bodies (210) arranged radially.
  • the above-described pole piece (200) includes a plurality of bridges (220) that protrude from each of the plurality of pole piece bodies (210) and connect adjacent pole piece bodies (210) among the plurality of pole piece bodies (210).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes a through hole (215) formed therein.
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes a recessed portion (214) formed on a bottom surface (213) facing the inner rotor (100).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes fillets (216, 217) formed on side surfaces (212) facing adjacent pole piece bodies (210) and connected to the plurality of bridges (220).
  • the above-mentioned recessed portion (214) can be recessed in a direction from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300).
  • the above plurality of bridges (220) may be formed by protruding from each of the side surfaces (212).
  • the above plurality of bridges (220) may each include a first bridge surface (222) facing the inner rotor (100) and formed so as not to form a step with the bottom surface (213).
  • the above through hole (215) can be formed in the pole piece body (210) in a direction parallel to the rotation axis (R).
  • the above through hole (215) may include a first through hole (215a) formed on one side of the pole piece body (210) and a second through hole (215b) formed on the opposite side of the first through hole (215a) based on the recessed portion (214).
  • the above through hole (415) may include a slit shape.
  • the above through hole (215) can be provided with a specific investment rate of 1.1 or less.
  • the depth of the above-mentioned recessed portion (514) may be formed to be greater than the thickness of the plurality of bridges (520).
  • the above plurality of bridges (220) may each further include a second bridge face (221) facing the outer rotor (300).
  • the fillets (216, 217) may be formed to extend from the side surface (212) to the second bridge face (221).
  • the above-mentioned pole piece body (710) further includes an upper surface (711) facing the outer rotor (300), and the plurality of bridges (720) can be formed to protrude between the lower surface (713) and the upper surface (711).
  • Each of the plurality of bridges (720) may include a first bridge surface (722) facing the inner rotor (100) and a second bridge surface (721) facing the outer rotor (300).
  • the fillets (716, 717) may include a first fillet (716b, 717b) formed to extend from the side surface (712) to the first bridge surface (722) and a second fillet (716a, 717a) formed to extend from the side surface (712) to the second bridge surface (721).
  • the above plurality of bridges (820) may include one side (821) of the bridge (820) facing the outer rotor (300).
  • the pole piece body (810) may include an upper surface (811) facing the outer rotor (300).
  • the one side (820) of the bridge (820) may be provided so as not to form a step with the upper surface (811).
  • the above-mentioned recessed portion (814) may be formed closer to the inner rotor (100) than one surface of the bridge (820).
  • a magnetic geared motor (1) includes a motor (22).
  • the magnetic geared motor (1) includes an inner rotor (100) connected to the rotational shaft (R) and arranged to rotate by the motor (22).
  • the magnetic geared motor (1) includes an outer rotor (300) that accommodates the inner rotor (100) and is arranged to be spaced apart from the inner rotor (100).
  • the magnetic geared motor (1) includes a pole piece (200) that is arranged between the inner rotor (100) and the outer rotor (300) and to be spaced apart from the inner rotor (100) and the outer rotor (300).
  • the pole piece (200) includes a plurality of pole piece bodies (210) that are arranged radially.
  • the above pole piece (200) includes a plurality of bridges (220) that protrude from each of the plurality of pole piece bodies (210) and connect adjacent pole piece bodies (210) among the plurality of pole piece bodies (210).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes a through hole (215) formed therein.
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes a recessed portion (214) formed in a direction from the inner rotor (100) toward the outer rotor (300) on a first body surface (213) facing the inner rotor (100).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes fillets (216, 217) formed on a second body surface (212) facing the adjacent pole piece bodies (210) and connected to the plurality of bridges (220).
  • the above plurality of bridges (220) may each be formed to protrude from the second body surface (212).
  • the above plurality of bridges (220) may each include a first bridge surface (222) facing the inner rotor (100) and formed so as not to form a step with the first body surface (213).
  • the above-described pole piece body (710) further includes a third body surface (711) facing the outer rotor (300), and the plurality of bridges (720) can be formed to protrude between the first body surface (713) and the third body surface (711).
  • the above plurality of bridges (820) may each include one side of the bridge (820) facing the outer rotor (300).
  • the pole piece body (810) may include an upper surface (811) facing the outer rotor (300).
  • One side of the bridge (820) may be provided so as not to form a step with the upper surface (811).
  • a magnetic gear (10) includes an inner rotor (100) that is arranged to rotate.
  • the magnetic gear (10) includes an outer rotor (300) that is arranged to receive the inner rotor (100) and is spaced apart from the inner rotor (100).
  • the magnetic gear (10) includes a pole piece (200) that is arranged between the inner rotor (100) and the outer rotor (300) and is spaced apart from the inner rotor (100) and the outer rotor (300).
  • the pole piece (200) includes a plurality of pole piece bodies (210) that are arranged radially.
  • the pole piece (200) includes a plurality of bridges (220) that connect adjacent pole piece bodies (210) among the plurality of pole piece bodies (210).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes a through hole (215).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes recessed portions (214) formed on one surface facing the inner rotor (100).
  • Each of the plurality of pole piece bodies (210) includes fillets (216, 217) formed on the other surface facing the adjacent pole piece bodies (210).
  • the harmonics of the gap magnetic flux density that do not contribute to the torque of the magnetic gear can be improved, thereby reducing torque ripple.
  • a fillet can be formed and a portion having an investment rate of air can be filled with a pole piece material, so that more magnetic flux can flow, thereby increasing the transmitted torque to the outer rotor and improving the power density.

Landscapes

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Abstract

마그네틱 기어드 모터는 마그네틱 기어를 포함한다. 마그네틱 기어는 회전동력을 입력받도록 마련되는 내측 로터, 내측 로터의 회전축과 동축상에 배치되고 내측 로터와 이격되도록 배치되는 외측 로터를 포함한다. 또한 내측 로터와 외측 로터의 사이에 내측 로터 및 외측 로터와 이격되도록 배치되는 폴 피스를 포함한다. 폴 피스는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디들, 복수의 폴 피스 바디들 각각으로부터 돌출되어 복수의 폴 피스 바디들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 연결시키는 복수의 브릿지들을 포함한다. 복수의 폴 피스 바디들은 각각, 내부에 형성되는 관통공, 내측 로터를 향하는 저면에 형성되는 함몰부 및 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 향하는 측면들에 형성되어 복수의 브릿지들과 연결되는 필렛들을 포함한다.

Description

마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터
본 개시는 폴 피스를 포함하는 마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터에 관한 것이다.
마그네틱 기어는 자기력을 이용하여 동력을 전달하는 기어 시스템이다. 전통적인 기계식 기어와는 달리, 마그네틱 기어는 물리적인 접촉 없이 내측 로터에서 외측 로터로 동력을 전달할 수 있다. 따라서 노이즈 및 진동이 적고, 기어간의 상호작용에 의한 마모가 없는 장점이 있다. 또한, 기계적인 마찰이 존재하지 않아 에너지 손실을 경감할 수 있어 고효율의 구동이 가능하다. 최근에는 풍력 터빈, 전기 자동차 및 가전기기 등 다양한 산업 전반에 걸쳐 마그네틱 기어가 활용되고 있다.
마그네틱 기어는 모터 등으로부터 동력을 전달받는 내측 로터와, 내측 로터와 이격 배치되고 자기력을 통해 내측 로터의 동력을 전달받는 외측 로터 및 내측 로터와 외측 로터 사이에 내층 로터 및 외측 로터와 이격 배치되는 폴 피스를 포함한다. 폴 피스는 내측 로터와 외측 로터 사이에서 자기장을 조절하고 전달하는 역할을 한다.
본 개시의 일 측면은 토크 리플을 저감시킬 수 있는 마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터를 제공한다.
본 개시의 일 측면은 출력 밀도를 향상시킬 수 있는 마그네틱 기어 및 이를 포함하는 마그네틱 기어드 모터를 제공한다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 사상에 따른 마그네틱 기어는, 회전동력을 입력받도록 마련되는 내측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어는 상기 내측 로터의 회전축과 동축상에 배치되고, 상기 내측 로터와 이격되도록 배치되는 외측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어는 상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 사이에 상기 내측 로터 및 상기 외측 로터와 이격되도록 배치되는 폴 피스를 포함한다. 상기 폴 피스는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디들을 포함한다. 상기 폴 피스는 상기 복수의 폴 피스 바디들 각각으로부터 돌출되어 상기 복수의 폴 피스 바디들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 연결시키는 복수의 브릿지들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각, 내부에 형성되는 관통공을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 상기 내측 로터를 향하는 저면에 형성되는 함몰부를 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 향하는 측면들에 형성되어 상기 복수의 브릿지들과 연결되는 필렛들을 포함한다.
본 개시의 사상에 따른 마그네틱 기어드 모터는 모터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터는 상기 회전축에 연결되어 상기 모터에 의해 회전하도록 마련되는 내측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터는 상기 내측 로터를 수용하고, 상기 내측 로터와 이격되도록 배치되는 외측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터는 상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 사이에 상기 내측 로터 및 상기 외측 로터와 이격되도록 배치되는 폴 피스를 포함한다. 상기 폴 피스는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디들을 포함한다. 상기 폴 피스는 상기 복수의 폴 피스 바디들 각각으로부터 돌출되어 상기 복수의 폴 피스 바디들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 연결시키는 복수의 브릿지들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각, 내부에 형성되는 관통공을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 상기 내측 로터를 향하는 제1 바디면에 상기 내측 로터에서 상기 외측 로터를 향하는 방향으로 형성되는 함몰부를 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 향하는 제2 바디면에 형성되어 상기 복수의 브릿지들과 연결되는 필렛들을 포함한다.
본 개시의 사상에 따른 마그네틱 기어는 회전하도록 마련되는 내측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어는 상기 내측 로터와 이격되어 상기 내측 로터를 수용하도록 배치되는 외측 로터를 포함한다. 상기 마그네틱 기어는 상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 사이에 상기 내측 로터 및 상기 외측 로터와 이격되도록 배치되는 폴 피스를 포함한다. 상기 폴 피스는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디들을 포함한다. 상기 폴 피스는 상기 복수의 폴 피스 바디들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 연결시키는 복수의 브릿지들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각, 관통공을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 상기 내측 로터를 향하는 일면에 형성되는 함몰부들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각 상기 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 향하는 다른 일면에 형성되는 필렛들을 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 분해도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터를 전면에서 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 "전", "후", "좌", "우", "상" 및 "하" 등의 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합", "지지" 또는 "접촉"되어 있다고 할 때, 이는 구성요소들이 직접적으로 연결, 결합, 지지 또는 접촉되는 경우뿐 아니라, 제3 구성요소를 통하여 간접적으로 연결, 결합, 지지 또는 접촉되는 경우를 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 존재하는 경우도 포함한다.
회전 방향을 지칭함에 있어, 시계방향은 제1 방향, 제1 방향의 반대방향인 반시계 방향은 제2 방향으로 표현될 수 있다. 이러한 표현은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명함에 있어 통용될 수 있으나, 이 용어에 의해 본 발명의 구성요소들의 회전방향이 제한되는 것은 아니다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터를 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터를 도시한 도면이다. 도 2는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 분해도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터를 전면에서 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 마그네틱 기어드 모터(1)는 회전부(20)를 포함할 수 있다. 회전부(20)는 모터(22)를 포함할 수 있다. 회전부(20)는 샤프트(21)를 포함할 수 있다. 회전부(20)는 내측 로터 결합부(23)를 포함할 수 있다.
모터(22)는 회전 동력을 발생시킬 수 있다. 샤프트(21)의 일단은 모터(22)에 결합될 수 있다. 모터(22)는 샤프트(21)에 회전동력을 전달하여 샤프트(21)를 회전시킬 수 있다. 모터(22)의 회전 동력을 전달받아 샤프트(21)는 회전축(R)을 기준으로 회전할 수 있다.
샤프트(21)는 제1 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 샤프트(21)는 대략 원기둥의 형상을 포함할 수 있다.
내측 로터 결합부(23)는 샤프트(21)의 타단에 결합될 수 있다. 모터(22)가 회전동력을 발생시키고, 모터(22)와 결합된 샤프트(21)가 회전하게 되면, 내측 로터 결합부(23)는 샤프트(21)의 회전을 따라 회전하게 된다. 내측 로터 결합부(23)는 내측 로터 개구(110)에 삽입되어 내측 로터(100, 후술한다)에 회전 동력을 전달할 수 있다.
마그네틱 기어드 모터(1)는 마그네틱 기어(10)를 포함할 수 있다.
마그네틱 기어(10)는 내측 로터(100)를 포함할 수 있다. 내측 로터(100)는 내측 로터 바디(140)를 포함할 수 있다. 내측 로터 바디(140)는 대략 원기둥 형상을 포함할 수 있다. 내측 로터 바디(140)는 제1 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 내측 로터 바디(140)는 자성체 재료를 포함할 수 있다.
내측 로터 바디(140)는 내측 로터 개구(110)를 포함할 수 있다. 내측 로터 개구(110)는 내측 로터 바디(140)의 내부에 제1 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 회전부(20)의 내측 로터 결합부(23)는 내측 로터 개구(110)에 삽입되어 내측 로터(100)와 결합될 수 있다. 내측 로터 개구(110)에 내측 로터 결합부(23)가 결합됨으로써, 내측 로터(100)는 모터(22)의 회전동력을 전달받아 회전할 수 있게 된다.
내측 로터 결합부(23)가 내측 로터 바디(140)에 결합되면, 샤프트(21)는 내측 로터(100)의 회전중심(G)에 배치될 수 있다. 즉, 내측 로터(100)의 회전중심(G)은 회전축(R) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 내측 로터(100)는 회전축(R)을 기준으로 회전할 수 있다. 따라서, 회전축(R)은 내측 로터(100)의 회전축(R)일 수 있다.
내측 로터 결합부(23)는 내측 로터 개구(110)에 억지 끼워맞춤으로 결합할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 방식으로 내측 로터(100)와 결합될 수 있다.
내측 로터(100)는 내측 자석(120)을 포함할 수 있다. 내측 자석(120)은 내측 로터 바디(140)의 외주면을 따라 내측 로터 바디(140)에 결합될 수 있다. 즉, 내측 자석(120)은 회전축(R)을 중심으로 내측 로터 바디(140)의 외주면에 방사상으로 배치될 수 있다. 내측 자석(120)은 내측 로터 바디(140)의 외주면측이 N극인 자석과 내측 로터 바디(140)의 외주면 측이 S극인 자석이 내측 로터 바디(140)의 원주 방향을 따라서 대략 등 간격으로 배치되도록 마련될 수 있다. 하나의 N극 자석과 하나의 S극 자석은 한 쌍의 쌍극을 이룰 수 있다.
내측 자석(120)은 내측 로터 바디(140)의 외주면을 커버하도록 배치될 수 있다. 내측 자석(120)은 제1 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
마그네틱 기어(10)는 외측 로터(300)를 포함할 수 있다. 외측 로터(300)는 외측 로터 바디(310)를 포함할 수 있다. 외측 로터 바디(310)는 대략 원기둥 형상을 포함할 수 있다. 외측 로터 바디(310)는 제1 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 외측 로터 바디(310)는 자성체 재료를 포함할 수 있다.
외측 로터 바디(310)는 외측 로터 개구(330)를 포함할 수 있다. 외측 로터 개구(330)는 외측 로터 바디(310)의 내부에 제1 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 내측 로터(100)는 외측 로터 개구(330)에 삽입될 수 있다. 내측 로터(100)는 외측 로터(300)와 이격되도록 외측 로터 개구(330)에 삽입될 수 있다. 외측 로터(300)의 중심은 내측 로터(100)의 회전축(R) 상에 배치될 수 있다.
외측 로터(300)는 외측 자석(320)을 포함할 수 있다. 외측 자석(320)은 외측 로터 바디(310)의 내주면을 따라 외측 로터 바디(310)에 결합될 수 있다. 즉, 외측 자석(320)은 회전축(R)을 중심으로 외측 로터 바디(310)의 내주면에 방사상으로 배치될 수 있다. 외측 자석(320)은 외측 로터 바디(310)의 내주면측이 N극인 자석과 외측 로터 바디(310)의 내주면 측이 S극인 자석이 외측 로터 바디(310)의 원주 방향을 따라서 대략 등 간격으로 외측 로터 바디(310)의 내주면에 배치되도록 마련될 수 있다. 하나의 N극 자석과 하나의 S극 자석은 한 쌍의 쌍극을 이룰 수 있다.
외측 자석(320)은 외측 로터 바디(310)의 내주면을 커버하도록 배치될 수 있다. 외측 자석(320)은 제1 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
마그네틱 기어(10)는 폴 피스(200)를 포함할 수 있다.
폴 피스(200)는 복수의 폴 피스 바디(210)들을 포함할 수 있다. 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 제1 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 복수의 폴 피스 바디(210)들은 방사상으로 배치될 수 있다. 복수의 폴 피스 바디(210)들은 서로 대략 등 간격으로 이격되어 방사상으로 배치될 수 있다. 폴 피스(200)는 자성체 재료를 포함할 수 있다.
폴 피스(200)는 복수의 브릿지(220)들을 포함할 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 각각 복수의 폴 피스 바디(210)들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 연결하도록 마련될 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 각각 폴 피스 바디(210)들로부터 돌출되도록 마련될 수 있다.
복수의 브릿지(220)들은 서로 이웃한 폴 피스(200)들을 향하는 방향으로 돌출되도록 마련될 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 각각 제1 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 복수의 브릿지(220)들에 의해 복수의 폴 피스 바디(210)들은 서로 연결되어, 폴 피스(200)는 대략 원통 형상을 형성할 수 있다. 복수의 브릿지(220)가 복수의 폴 피스 바디(210)들을 서로 연결하므로, 폴 피스 바디(210)들은 서로 지지되어 보다 강한 지지강도를 가질 수 있고, 동력 전달 및 기어비의 정확성을 향상시킬 수 있다.
폴 피스 바디(210)와 복수의 브릿지(220)들은 일체로 형성될 수 있다.
폴 피스(200)는 폴 피스 개구(201)를 포함할 수 있다. 폴 피스 개구(201)는 폴 피스(200)를 따라 제1 방향으로 연장되어 폴 피스(200)의 내측에 형성될 수 있다.
외측 로터(300)와 내측 로터(100)는 서로 이격되도록 배치되고, 외측 로터(300)와 내측 로터(100)의 사이에는 내부 공간(S1)이 형성될 수 있다. 폴 피스(200)는 내부 공간(S1)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 폴 피스(200)가 내부 공간(S1)에 삽입된 경우, 내측 로터(100)는 폴 피스 개구(201)에 삽입된 상태일 수 있다.
폴 피스(200)는 내측 로터(100)와 외측 로터(300)의 사이에 내측 로터(100)와 외측 로터(300)와 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 내측 로터(100), 폴 피스(200) 및 외측 로터(300)는 서로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다.
내측 로터(100)는 모터(22)의 회전동력을 전달받아 회전중심(G)를 기준으로 제1 회전방향으로 회전할 수 있다. 내측 로터(100)가 제1 회전방향으로 회전하는 경우 폴 피스(200)는 정지해 있는데, 폴 피스(200)는 내측 로터(100)의 내측 자석(120)과, 외측 로터(300)의 외측 자석(320)을 자기적으로 결합시켜줄 수 있다.
폴 피스 바디(210)의 개수는 내측 로터(100)의 쌍극 수 및 외측 로터(300)의 쌍극 수를 변수로 갖고, 다음과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Ns = p1 - p2
폴 피스(200)가 내측 자석(120)과 외측 자석(320)을 자기적으로 결합시키므로, 폴 피스(200)는 공간고조파를 발생시켜 내측 로터(100)로부터 외측 로터(300)로 일정한 기어비를 가지고 자기적으로 동력을 전달하게 할 수 있다.
기어비는 내측 로터(100)의 쌍극 수와 외측 로터(300)의 쌍극수를 변수로 가질 수 있다. 이는, 내측 로터(100)의 회전속도와 외측 로터(300)의 회전속도를 변수로 하여 이하와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Gr = p2/p1 = -(w1/w2)
결론적으로, 외측 로터(300)는 자기적으로 동력을 전달받아 회전할 수 있다. 내측 로터(100)가 제1 회전방향으로 회전하는 경우, 외측 로터(300)는 자기적으로 동력을 전달받아 회전중심(G)를 기준으로 제1 회전방향과 반대 방향인 제2 회전방향으로 회전할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 복수의 폴 피스 바디(210)들은 저면(213)을 포함할 수 있다. 저면(213)은 내측 로터(100)를 향하는 폴 피스 바디(210)의 일면일 수 있다. 저면(213)은 폴 피스 바디(210)에서 내측 로터(100)와 가장 인접한 일면을 의미할 수 있다. 저면(213)은 폴 피스 바디(210)에 형성되는 제1 바디면(213)라고 정의될 수 있다.
복수의 폴 피스 바디(210)들은 측면(212)을 포함할 수 있다. 측면(212)은 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 향하는 폴 피스 바디(210)의 다른 일면을 의미할 수 있다. 측면(212)은 저면(213)으로부터 외측 로터(300)를 향해 연장되도록 형성되어 폴 피스 바디(210)의 다른 일면을 형성할 수 있다. 측면(212)은 폴 피스 바디(210)에 형성되는 제2 바디면(212)라고 정의될 수 있다.
복수의 폴 피스 바디(210)들은 상면(211)을 포함할 수 있다. 상면(211)은 외측 로터(300)를 향하는 폴 피스 바디(210)의 또 다른 일면일 수 있다. 상면(211)은 폴 피스 바디(210)에서 외측 로터(300)와 가장 인접한 또 다른 일면을 의미할 수 있다. 상면(211)은 측면(212) 중 외측 로터(300)와 가장 인접한 부분으로부터 연장되어 폴 피스 바디(210)의 또 다른 일면을 형성할 수 있다. 상면(211)은 폴 피스 바디(210)에 형성되는 제3 바디면(211)라고 정의될 수 있다.
복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 내부에 형성되는 관통공(215)을 포함할 수 있다.
관통공(215)은 회전축(R)과 나란한 방향으로 폴 피스 바디(210)에 형성될 수 있다. 관통공(215)은 폴 피스 바디(210)가 연장되는 제1 방향을 따라 연장되도록 형성되어 폴 피스 바디(210)를 관통할 수 있다.
관통공(215)은 복수의 개수로 형성될 수 있다. 관통공(215)은 폴 피스 바디(210)의 일측에 형성되는 제1 관통공(215a)을 포함할 수 있다. 관통공(215)은, 함몰부(214)를 기준으로 제1 관통공(215a)의 반대편에 형성되는 제2 관통공(215b)을 포함할 수 있다. 즉, 관통공(215)은 함몰부(214)를 기준으로 폴 피스 바디(210)에 서로 대칭되어 형성될 수 있다. 도시에서는 각 폴 피스 바디(210)에 형성되는 관통공(215)의 개수가 2개인 것으로 도시되었으나, 각 폴 피스 바디(210)에 형성되는 관통공(215)의 개수가 이에 제한되는 것은 아니다.
관통공(215)은, 관통공(215)에서의 비투자율은 1.1이하로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 폴 피스(200)는 내측 로터(100)와 외측 로터(300)를 자기적으로 결합시키는 역할을 하는데, 관통공(215)은 1.1이하의 비투자율을 갖도록 마련되어 폴 피스(200)에서의 자속의 통과를 조절할 수 있다.
폴 피스 바디(210)에 관통공(215)이 형성됨에 따라, 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)로의 토크 전달에 기여하지 않는 공극 자속 밀도의 고조파가 개선될 수 있다. 이를 통해, 마그네틱 기어(10)에서의 외측 로터(300)로의 동력의 전달에 따른 토크 리플이 개선될 수 있다.
폴 피스 바디(210)는 함몰부(214)를 포함할 수 있다.
함몰부(214)는 내측 로터(100)를 향하는 폴 피스 바디(210)의 저면(213)에 형성될 수 있다. 함몰부(214)는 폴 피스 바디(210)의 저면(213)의 중앙부에 형성될 수 있다. 함몰부(214)는 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)를 향하는 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다.
함몰부(214)는 제1 방향으로 연장되도록 폴 피스 바디(210)에 형성될 수 있다. 함몰부(214)가 함몰되어 연장되는 형태는 대략 사각기둥의 형태일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
폴 피스 바디(210)의 저면(213)에 함몰부(214)가 형성됨에 따라, 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)로의 토크 전달에 기여하지 않는 공극 자속 밀도의 고조파가 개선될 수 있다. 이를 통해, 마그네틱 기어(10)에서의 외측 로터(300)로의 동력의 전달에 따른 토크 리플이 개선될 수 있다.
폴 피스(200)는 복수의 브릿지(220)들을 포함할 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 폴 피스 바디(210)의 측면(212)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 내측 로터(100)를 향하는 제1 브릿지 면(222)을 포함할 수 있다. 복수의 브릿지(220)들은 외측 로터(300)를 향하는 제2 브릿지 면(221)을 포함할 수 있다.
폴 피스 바디(210)는 필렛들(216, 217)을 포함할 수 있다. 필렛들(216, 217)은 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 향하는 폴 피스 바디(210)의 측면(212)에 형성될 수 있다. 즉, 필렛들(216, 217)은 폴 피스 바디(210)의 측면(212) 들에 형성되어 복수로 마련될 수 있다. 복수의 필렛들(216, 217)은 복수의 브릿지(220)들과 연결될 수 있다.
즉, 복수의 필렛들(216, 217)은 폴 피스 바디(210)와 복수의 브릿지(220)들이 결합하는 측에 형성되어, 폴 피스 바디(210)의 측면(212)으로부터 외측 로터(300)를 향하는 복수의 브릿지(220)들의 일면(221)으로 연장되도록 형성될 수 있다.
필렛(216)은 폴 피스 바디(210)의 측면(212)과 복수의 브릿지(220)들이 결합하는 측에 외측 로터(300)를 향해 오목한 형태로 형성될 수 있다. 상기한 복수의 브릿지(220)들의 일면(221)은 제2 브릿지 면(221)을 의미할 수 있다. 복수의 필렛(216)은 복수의 폴 피스 바디(210)와 같이 자성체 재료를 포함할 수 있다.
복수의 폴 피스 바디(210) 및 복수의 브릿지(220)들과의 연결부위에 복수의 필렛들(216, 217)이 더해지므로, 복수의 필렛들(216, 217)이 형성되는 공간만큼 자성체 재료가 채워질 수 있다. 복수의 필렛들(216, 217)이 없는 경우 공간은 공기 등으로 채워지지만, 해당 공간이 공기보다 비투자율이 높은 자성체 재료로 채워지므로, 폴 피스(200)에는 보다 많은 자속이 흐를 수 있게 된다. 폴 피스(200)에 흐르는 자속이 증가함에 따라, 내측 로터(100)의 회전에 의해 외측 로터(300)로 전달되는 전달 토크가 증가될 수 있다.
상기한 바와 같이, 폴 피스(200)에 관통공(215), 함몰부(214) 및 필렛들(216, 217)이 형성될 수 있다. 이에 따라 결과적으로 내측 로터 바디(140) 및 외측 로터 바디(310)에서 발생하는 와전류의 손실 및 내측 자석(120) 및 외측 자석(320)에서 발생하는 와전류의 손실가 감소할 수 있다.
복수의 브릿지(220)들의 제1 브릿지 면(222)은 폴 피스 바디(210)의 저면(213)과 단차를 형성하지 않도록 마련될 수 있다. 즉, 복수의 브릿지(220)들은 폴 피스 바디(210)의 측면(212) 중 내측 로터(100)와 인접한 부분에서 돌출되어, 폴 피스 바디(210)의 저면(213)으로부터 복수의 브릿지(220)들의 제1 브릿지 면(222)이 연장되도록 형성될 수 있다.
복수의 브릿지(220)들의 제2 브릿지 면(221)은 폴 피스 바디(210)의 측면(212)과 절곡되도록 형성될 수 있다. 필렛들(216, 217)은 해당 절곡부에 위치할 수 있다.
마그네틱 기어(10)는 내부 공간(S1)을 포함할 수 있다. 내부 공간(S1)은 내측 로터(100)와 외측 로터(300)가 이격되어 발생하는 공동일 수 있다. 보다 구체적으로, 내부 공간(S1)은 내측 로터(100)의 내측 자석(120)과, 외측 로터(300)의 외측 로터 바디(310)에 의해 둘러 쌓여 형성되는 공간일 수 있다.
내부 공간(S1)은 폴 피스(200) 저부공간(S2)을 포함할 수 있다. 폴 피스(200) 저부공간(S2)은 폴 피스(200)와 내측 로터(100) 사이의 공간을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴 피스(200) 저부공간(S2)은 브릿지(220)의 제1 브릿지 면(222)과 내측 로터(100)의 내측 자석(120)이 이격되어 형성하는 공간을 의미할 수 있다. 또한, 폴 피스(200) 저부공간(S2)은 폴 피스 바디(210)의 저면(213)과 내측 로터(100)의 내측 자석(120)이 이격되어 형성하는 공간을 의미할 수 있다.
폴 피스(200) 저부공간(S2)은, 제1 브릿지 면(222)의 저측보다, 폴 피스 바디(210)의 저측에서 함몰부(214)에 의해 더 넓게 형성될 수 있다.
내부 공간(S1)은 폴 피스(200) 상부공간(S3)을 포함할 수 있다. 폴 피스(200) 상부공간(S3)은 폴 피스(200)와 외측 로터(300) 사이의 공간을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴 피스(200) 상부공간(S3)은 폴 피스 바디(210)의 상면(211)과 외측 로터(300)의 외측 자석(320)이 이격되어 형성하는 공간을 의미할 수 있다.
상기와 같이, 폴 피스(200)는 내부 공간(S1)에 배치되어 내측 로터(100) 및 외측 로터(300) 모두와 이격되도록 배치될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. 이하에서는 상기한 내용과 중복되는 내용에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 관통공(415)은 슬릿 형태를 포함할 수 있다.
슬릿 형태는 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)를 향하는 방향으로 연장되도록 폴 피스 바디(410)에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 브릿지(420)들이 형성하는 반경 방향으로의 길이보다, 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)를 향하는 방향으로의 길이가 더 길게 마련될 수 있다.
슬릿의 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)를 향하는 방향으로의 길이는 함몰부(414)가 함몰된 깊이보다 크게 마련될 수 있다.
슬릿의 내측 로터(100)에서 외측 로터(300) 방향으로의 길이는 복수의 브릿지(420)들의 두께보다 크게 마련될 수 있다.
도시에서는 슬릿 형태의 관통공(415)이 2개인 것으로 도시되었으나 개수가 이에 제한되는 것은 아니다.
관통공(415)이 슬릿 형태인 경우, 슬릿 형태에 의해 관통 공에서의 비투자율이 1.1이하로 마련될 수 있다. 이를 통해 관통공(415)은 1.1이하의 비투자율을 갖도록 마련되어 폴 피스(400)에서의 자속의 통과를 조절할 수 있다. 관통공(415)이 슬릿 형태인 경우에도, 내측 로터(100)에서 외측 로터(300)로의 토크 전달에 기여하지 않는 공극 자속 밀도의 고조파가 개선될 수 있어, 마그네틱 기어(40)에서의 외측 로터(300)로의 동력의 전달에 따른 토크 리플이 개선될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 함몰부(514)의 깊이는, 복수의 브릿지(520)들의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
함몰부(514)의 깊이가 보다 깊게 함몰되므로 마그네틱 기어(50)의 토크에 기여하지 않는 공극 자속 밀도의 고조파 개선 정도가 조절될 수 있다. 공극 자속 밀도의 고조파 개선에 따라 토크 리플은 저감되도록 마련될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 복수의 브릿지(720)들은 폴 피스 바디(710)의 측면(712) 중 저면(713)과 상면(711)의 사이의 위치로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 복수의 브릿지(720)들은 폴 피스 바디(710)의 측면(712) 중앙에서 돌출되도록 형성될 수 있다.
복수의 브릿지(720)들은 내측 로터(100)를 향하는 제1 브릿지 면(722)과, 외측 로터(300)를 향하는 제2 브릿지 면(721)을 포함할 수 있다. 복수의 브릿지(720)들이 저면(713)과 상면(711) 사이의 측면(712)에서 돌출되므로, 복수의 브릿지(720)와 폴 피스 바디(710)의 측면(712)이 절곡되는 부분은 복수의 브릿지(720)를 기준으로 저부와 상부에 형성될 수 있다.
필렛들(716, 717)은 제1 브릿지 면(722)으로 연장되는 제1 필렛(716b, 717b)을 포함할 수 있다. 제1 필렛(716b, 717b)은 복수의 브릿지(720)를 기준으로 저부에 형성되어 측면(712)과 연장될 수 있다. 제1 필렛(716b, 717b)은 측면(712)으로부터 제1 브릿지 면(722)으로 연장되어 형성될 수 있다. 제1 필렛(716b, 717b)은 내측 로터(100)를 향하는 방향으로 오목한 형태를 포함할 수 있다.
필렛들(716, 717)은 제2 브릿지 면(721)으로 연장되는 제2 필렛(716a, 717a)을 포함할 수 있다. 제2 필렛(716a, 717a)은 복수의 브릿지(720)를 기준으로 상부에 형성되어 측면(712)과 연장될 수 있다. 제2 필렛(716a, 717a)은 측면(712)으로부터 제2 브릿지 면(721)으로 연장되어 형성될 수 있다. 제2 필렛(716a, 717a)은 외측 로터(300)를 향하는 방향으로 오목한 형태를 포함할 수 있다.
제1 필렛(716b, 717b)과 제2 필렛(716a, 717a)은 복수의 브릿지(720)를 기준으로 서로 대칭된 형태를 포함할 수 있다.
복수의 브릿지(720)를 기준으로 저부와 상부 모두에 필렛들(716, 717)이 형성되므로, 복수의 필렛들(716, 717)이 형성되는 공간만큼 자성체 재료가 채워질 수 있다. 복수의 필렛들(716, 717)이 없는 경우 공간은 공기 등으로 채워지지만, 해당 공간이 공기보다 비투자율이 높은 자성체 재료로 채워지므로, 폴 피스(700)에는 보다 많은 자속이 흐를 수 있게 된다. 폴 피스(700)에 흐르는 자속이 증가함에 따라, 내측 로터(100)의 회전에 의해 외측 로터(300)로 전달되는 전달 토크가 증가될 수 있다.
내부 공간(S1)은 제1 내부 공간(S4)을 포함할 수 있다. 제1 내부 공간(S4)은 제2 브릿지 면(721)과 외측 자석(320)의 사이에 형성되는 공간을 의미할 수 있다. 제1 내부 공간(S4)은 폴 피스(700) 상부 공간보다 크게 마련될 수 있다.
내부 공간(S1)은 제2 내부 공간(S5)을 포함할 수 있다. 제2 내부 공간(S5)은 제1 브릿지 면(722)과 내측 자석(120)의 사이에 형성되는 공간을 의미할 수 있다. 제1 내부 공간(S4)은 폴 피스(700) 상부 공간보다 크게 마련될 수 있다.
제1 내부 공간(S4)과 제2 내부 공간(S5)은 서로 대응되는 크기를 포함할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터의 전면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 브릿지(820)들의 일면(821)은 폴 피스 바디(810)의 상면(811)과 단차를 형성하지 않도록 마련될 수 있다. 즉, 복수의 브릿지(820)들은 폴 피스 바디(810)의 측면(812) 중 외측 로터(300)와 인접한 부분에서 돌출되어, 폴 피스 바디(810)의 상면(811)으로부터 복수의 브릿지(820)들의 일면(821)이 연장되도록 형성될 수 있다. 상기한 일면(821)은 제2 브릿지 면(821)을 의미할 수 있다. 따라서, 함몰부(814)는 브릿지 일면(821)보다 내측 로터(100)에 가깝게 형성될 수 있다.
복수의 브릿지(820)들의 제1 브릿지 면(822)은 폴 피스 바디(810)의 측면(812)과 절곡되도록 형성될 수 있다. 필렛들(816, 817)은 해당 절곡부에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 마그네틱 기어(10)는, 회전동력을 입력받도록 마련되는 내측 로터(100)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어(10)는 상기 내측 로터(100)의 회전축(R)과 동축상에 배치되고, 상기 내측 로터(100)와 이격되도록 배치되는 외측 로터(300)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어(10)는 상기 내측 로터(100)와 상기 외측 로터(300)의 사이에 상기 내측 로터(100) 및 상기 외측 로터(300)와 이격되도록 배치되는 폴 피스(200)를 포함한다. 상기 폴 피스(200)는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디(210)들을 포함한다. 상기 폴 피스(200)는 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들 각각으로부터 돌출되어 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 연결시키는 복수의 브릿지(220)들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각, 내부에 형성되는 관통공(215)을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 상기 내측 로터(100)를 향하는 저면(213)에 형성되는 함몰부(214)를 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 향하는 측면(212)들에 형성되어 상기 복수의 브릿지(220)들과 연결되는 필렛들(216, 217)을 포함한다.
상기 함몰부(214)는, 상기 내측 로터(100)에서 상기 외측 로터(300)를 향하는 방향으로 함몰될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(220)들은 각각 상기 측면(212)들로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(220)들은 상기 내측 로터(100)를 향하는 제1 브릿지 면(222)으로서, 상기 저면(213)과 단차를 형성하지 않도록 마련되는 제1 브릿지 면(222)을 각각 포함할 수 있다.
상기 관통공(215)은, 상기 회전축(R)과 나란한 방향으로 상기 폴 피스 바디(210)에 형성될 수 있다.
상기 관통공(215)은, 상기 폴 피스 바디(210)의 일측에 형성되는 제1 관통공(215a) 및 상기 함몰부(214)를 기준으로 상기 제1 관통공(215a)의 반대편에 형성되는 제2 관통공(215b)을 포함할 수 있다.
상기 관통공(415)은 슬릿 형태를 포함할 수 있다.
상기 관통공(215)은 비투자율이 1.1 이하로 마련될 수 있다.
상기 함몰부(514)의 깊이는, 상기 복수의 브릿지(520)들의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(220)들은 상기 외측 로터(300)를 향하는 제2 브릿지 면(221)을 각각 더 포함할 수 있다. 상기 필렛들(216, 217)은, 상기 측면(212)으로부터 상기 제2 브릿지 면(221)으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 폴 피스 바디(710)는 상기 외측 로터(300)를 향하는 상면(711)을 더 포함하고, 상기 복수의 브릿지(720)들은, 상기 저면(713)과 상기 상면(711)의 사이에서 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(720)들 각각은, 상기 내측 로터(100)를 향하는 제1 브릿지 면(722) 및 상기 외측 로터(300)를 향하는 제2 브릿지 면(721)을 포함할 수 있다. 상기 필렛들(716, 717)은, 상기 측면(712)으로부터 상기 제1 브릿지 면(722)으로 연장되도록 형성되는 제1 필렛(716b, 717b) 및 상기 측면(712)으로부터 상기 제2 브릿지 면(721)으로 연장되도록 형성되는 제2 필렛(716a, 717a)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 브릿지(820)들은 상기 외측 로터(300)를 향하는 브릿지(820) 일면(821)을 포함할 수 있다. 상기 폴 피스 바디(810)는 상기 외측 로터(300)를 향하는 상면(811)을 포함할 수 있다. 상기 브릿지(820) 일면(820)은 상기 상면(811)과 단차를 형성하지 않도록 마련될 수 있다.
상기 함몰부(814)는 상기 브릿지(820) 일면보다 상기 내측 로터(100)에 가깝게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 마그네틱 기어드 모터(1)는 모터(22)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터(1)는 상기 회전축(R)에 연결되어 상기 모터(22)에 의해 회전하도록 마련되는 내측 로터(100)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터(1)는 상기 내측 로터(100)를 수용하고, 상기 내측 로터(100)와 이격되도록 배치되는 외측 로터(300)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어드 모터(1)는 상기 내측 로터(100)와 상기 외측 로터(300)의 사이에 상기 내측 로터(100) 및 상기 외측 로터(300)와 이격되도록 배치되는 폴 피스(200)를 포함한다. 상기 폴 피스(200)는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디(210)들을 포함한다. 상기 폴 피스(200)는 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들 각각으로부터 돌출되어 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 연결시키는 복수의 브릿지(220)들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각, 내부에 형성되는 관통공(215)을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 상기 내측 로터(100)를 향하는 제1 바디면(213)에 상기 내측 로터(100)에서 상기 외측 로터(300)를 향하는 방향으로 형성되는 함몰부(214)를 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 향하는 제2 바디면(212)에 형성되어 상기 복수의 브릿지(220)들과 연결되는 필렛들(216, 217)을 포함한다.
상기 복수의 브릿지(220)들은 각각 상기 제2 바디면(212)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(220)들은 상기 내측 로터(100)를 향하는 제1 브릿지 면(222)으로서, 상기 제1 바디면(213)과 단차를 형성하지 않도록 마련되는 제1 브릿지 면(222)을 각각 포함할 수 있다.
상기 폴 피스 바디(710)는 상기 외측 로터(300)를 향하는 제3 바디면(711)을 더 포함하고, 상기 복수의 브릿지(720)들은, 상기 제1 바디면(713)과 상기 제3 바디면(711)의 사이에서 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 브릿지(820)들은 상기 외측 로터(300)를 향하는 브릿지(820) 일면을 각각 포함할 수 있다. 상기 폴 피스 바디(810)는 상기 외측 로터(300)를 향하는 상면(811)을 포함할 수 있다. 상기 브릿지(820) 일면은 상기 상면(811)과 단차를 형성하지 않도록 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 마그네틱 기어(10)는 회전하도록 마련되는 내측 로터(100)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어(10)는 상기 내측 로터(100)와 이격되어 상기 내측 로터(100)를 수용하도록 배치되는 외측 로터(300)를 포함한다. 상기 마그네틱 기어(10)는 상기 내측 로터(100)와 상기 외측 로터(300)의 사이에 상기 내측 로터(100) 및 상기 외측 로터(300)와 이격되도록 배치되는 폴 피스(200)를 포함한다. 상기 폴 피스(200)는, 방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디(210)들을 포함한다. 상기 폴 피스(200)는 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 연결시키는 복수의 브릿지(220)들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각, 관통공(215)을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 상기 내측 로터(100)를 향하는 일면에 형성되는 함몰부(214)들을 포함한다. 상기 복수의 폴 피스 바디(210)들은 각각 상기 서로 이웃한 폴 피스 바디(210)들을 향하는 다른 일면에 형성되는 필렛들(216, 217)을 포함한다.
본 개시의 사상에 따르면, 폴 피스에 관통공 및 함몰부가 형성하여, 마그네틱 기어의 토크에 기여하지 않는 공극 자속 밀도의 고조파를 개선하여 토크 리플을 저감할 수 있다.
본 개시의 사상에 따르면, 필렛이 형성되어 공기의 투자율을 가진 부분을 폴 피스 재질로 채울 수 있어, 더 많은 자속이 흐름에 따라 외측 로터로의 전달 토크를 증가시켜 출력밀도를 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 회전동력을 입력받도록 마련되는 내측 로터;
    상기 내측 로터의 회전축과 동축상에 배치되고, 상기 내측 로터와 이격되도록 배치되는 외측 로터; 및
    상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 사이에 상기 내측 로터 및 상기 외측 로터와 이격되도록 배치되는 폴 피스; 를 포함하고,
    상기 폴 피스는,
    방사상으로 배치되는 복수의 폴 피스 바디들; 및
    상기 복수의 폴 피스 바디들 각각으로부터 돌출되어 상기 복수의 폴 피스 바디들 중 서로 이웃한 폴 피스 바디들을 연결시키는 복수의 브릿지들; 을 포함하고,
    상기 복수의 폴 피스 바디들은 각각,
    내부에 형성되는 관통공;
    상기 내측 로터를 향하는 저면에 형성되는 함몰부; 및
    서로 이웃한 폴 피스 바디들을 향하는 측면들에 형성되어 상기 복수의 브릿지들과 연결되는 필렛들; 을 포함하는 마그네틱 기어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함몰부는, 상기 내측 로터에서 상기 외측 로터를 향하는 방향으로 함몰되는 마그네틱 기어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지들은 각각 상기 측면들로부터 돌출되어 형성되는 마그네틱 기어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지들은 상기 내측 로터를 향하는 제1 브릿지 면으로서, 상기 저면과 단차를 형성하지 않도록 마련되는 제1 브릿지 면을 각각 포함하는 마그네틱 기어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관통공은, 상기 회전축과 나란한 방향으로 상기 폴 피스 바디에 형성되는 마그네틱 기어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관통공은,
    상기 폴 피스 바디의 일측에 형성되는 제1 관통공 및
    상기 함몰부를 기준으로 상기 제1 관통공의 반대편에 형성되는 제2 관통공을 포함하는 마그네틱 기어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관통공은 슬릿 형태를 포함하는 마그네틱 기어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관통공은 비투자율이 1.1 이하로 마련되는 마그네틱 기어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 함몰부의 깊이는, 상기 복수의 브릿지들의 두께보다 크게 형성되는 마그네틱 기어.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지들은 상기 외측 로터를 향하는 제2 브릿지 면을 각각 더 포함하고,
    상기 필렛들은, 상기 측면으로부터 상기 제2 브릿지 면으로 연장되도록 형성되는 마그네틱 기어.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 폴 피스 바디는 상기 외측 로터를 향하는 상면을 더 포함하고,
    상기 복수의 브릿지들은, 상기 저면과 상기 상면의 사이에서 돌출되도록 형성되는 마그네틱 기어.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지들 각각은,
    상기 내측 로터를 향하는 제1 브릿지 면 및
    상기 외측 로터를 향하는 제2 브릿지 면을 포함하고,
    상기 필렛들은,
    상기 측면으로부터 상기 제1 브릿지 면으로 연장되도록 형성되는 제1 필렛 및
    상기 측면으로부터 상기 제2 브릿지 면으로 연장되도록 형성되는 제2 필렛을 포함하는 마그네틱 기어.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지들은 상기 외측 로터를 향하는 브릿지 일면을 포함하고,
    상기 폴 피스 바디는 상기 외측 로터를 향하는 상면을 포함하며,
    상기 브릿지 일면은 상기 상면과 단차를 형성하지 않도록 마련되는 마그네틱 기어.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 함몰부는 상기 브릿지 일면보다 상기 내측 로터에 가깝게 형성되는 마그네틱 기어.
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