KR101293829B1 - 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터에 관한 것으로, 코일이 감겨져 코일의 입력단에 전원이 공급되었을 때 회전자계를 발생하는 고정자와, 상기 고정자의 내부에 장착되면서 복수 개의 영구 자석이 장착되어 코일로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 어느 한 방향으로 회전하는 내부 회전자, 상기 고정자의 바깥 방향으로 설치되면서 복수 개의 영구 자석이 장착되어 코일로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 내부 회전자의 반대 방향으로 회전되는 외부 회전자, 상기 내부 회전자와 일체로 결합 되어 내부 회전자를 따라 회전하는 회전축, 및 상기 회전축에 의해 관통된 상태에서 외부 회전자와 결합 되어 외부 회전자를 따라 회전되고 외부 회전자를 마주 보지 않는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 1 링 기어를 구비한다. 또한, 본 발명은 상기 제 1 링 기어와 소정 간격 떨어진 상태에서 일체로 결합 된 회전축과 내부 회전자를 따라 회전되고 제 1 링 기어를 마주보는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 2 링 기어와, 상기 제 1 링 기어와 제 2 링 기어 사이에 배치되면서 원추형 톱니 기어가 제 1 링 기어와 제 2 링 기어에 갖추어진 원추형 기어와 맞물려 제 1 링 기어로부터 발생 된 회전력을 제 2 링 기어로 전달하여 회전축의 회전력을 증대시키는 피니언 기어를 더 포함한다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 코일의 양단에 전원이 공급되면 코일이 감겨 진 고정자 주변에 회전자계가 형성되고, 상기 영구 자석이 장착된 내부 회전자는 제 2 링 기어 및 회전축과 같이 어느 한 방향으로 회전한다. 또한, 상기 영구 자석이 장착된 외부 회전자는 내부 회전자가 회전됨과 동시에 내부 회전자의 반대 방향으로 회전되고, 동시에 외부 회전자와 연결된 제 1 링 기어 역시 외부 회전자를 따라 회전된다. 이때, 상기 피니언 기어는 제 1 링 기어의 회전력을 제 2 링 기어로 전달한다.
Description
본 발명은 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 코일이 장착된 고정자의 안쪽과 바깥쪽에 영구 자석이 갖추어진 회전자를 2중으로 두고, 상기 2중 회전자로부터 발생 된 회전력을 한데 모아 회전축을 회전시키도록 한 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터에 관한 것이다.
전자력을 응용한 전자 모터는 100년 이상의 역사를 지니고 있으며, 소형, 고출력, 경박단소, 에너지 절약이라는 시대 배경을 반영하는 요구에 맞추어 연구 개발을 진행하고 있다.
최근 모터의 성능은 영구 자석의 진보에 힘입어, 희토류 자석의 실용화 및 특성 개선과 함께 비약적으로 향상되었다.
즉, 알니코 자석을 유효하게 이용하는 하이브리드형 스테핑 모터와, 페라이트 자석을 응용한 브러시리스 DC 모터, 영구 자석을 응용한 AC 서보 모터가 개발되었다.
더불어, 모터를 구동하는 파워 일렉트로닉스의 진보와 상승 효과로 1980년 후반부터 영구 자석 모터는 현저한 진보를 보이고 있다.
최근의 모터들은 환경 문제에 의한 요구로부터 에너지 절약을 목표로 한 고효율화 모터의 개발에 초점을 맞추고 있는 추세이다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 출원 번호 "10-2010-0024669"호의 모터가 있는 바, 상기 모터는 원통형 하우징의 중심축 선을 기준으로 하여 회전 가능하도록 하우징에 설치되면서, 중심축을 감싸는 형태로 하우징의 내부에 배치되는 원통형의 본체부와, 상기 본체부로부터 발생되는 회전력을 하우징의 외부로 전달하도록 상기 본체부로부터 중심축선 방향으로 하우징을 관통하여 연장되는 동력 전달부를 가지는 구동축, 상기 구동축과 함께 회전하도록 구동축의 본체부에 결합되고 본체부의 내주면 및 외주면을 감싸는 형태로 배치되는 마그네틱, 상기 하우징의 중심축 선을 감싸는 형태로 하우징에 결합되고, 마그네틱과 이격 된 상태로 본체부의 내측에 배치되는 제 1 코일, 및 상기 마그네틱을 사이에 두고 제 1 코일과 맞대응되면서 마그네틱과 소정 간격 떨어지게 배치된 제 2 코일을 포함하여 이루어진다.
이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 전기 모터를 사용함으로써 환경 문제를 해소하고, 고효율 모터를 사용함에 따라 에너지를 절약함과 더불어 산업 발전에 일조하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 코일이 감겨져 코일의 입력단에 전원이 공급되었을 때 회전자계를 발생하는 고정자와, 상기 고정자의 내부에 장착되면서 복수 개의 영구 자석이 장착되어 코일로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 어느 한 방향으로 회전하는 내부 회전자, 상기 고정자의 바깥 방향으로 설치되면서 복수 개의 영구 자석이 장착되어 코일로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 내부 회전자의 반대 방향으로 회전되는 외부 회전자, 상기 내부 회전자와 일체로 결합 되어 내부 회전자를 따라 회전하는 회전축, 및 상기 회전축에 의해 관통된 상태에서 외부 회전자와 결합 되어 외부 회전자를 따라 회전되고 외부 회전자를 마주 보지 않는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 1 링 기어를 구비한다. 또한, 본 발명은 상기 제 1 링 기어와 소정 간격 떨어진 상태에서 일체로 결합 된 회전축과 내부 회전자를 따라 회전되고 제 1 링 기어를 마주보는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 2 링 기어와, 상기 제 1 링 기어와 제 2 링 기어 사이에 배치되면서 원추형 톱니 기어가 제 1 링 기어와 제 2 링 기어에 갖추어진 원추형 기어와 맞물려 제 1 링 기어로부터 발생 된 회전력을 제 2 링 기어로 전달하여 회전축의 회전력을 증대시키는 피니언 기어를 더 포함한다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 코일의 양단에 전원이 공급되면 코일이 감겨 진 고정자 주변에 회전자계가 형성되고, 상기 영구 자석이 장착된 내부 회전자는 제 2 링 기어 및 회전축과 같이 어느 한 방향으로 회전한다.
또한, 상기 영구 자석이 장착된 외부 회전자는 내부 회전자가 회전됨과 동시에 내부 회전자의 반대 방향으로 회전되고, 동시에 외부 회전자와 제 1 링 기어 역시 외부 회전자를 따라 회전된다.
이때, 상기 피니언 기어는 제 1 링 기어의 회전력을 제 2 링 기어로 전달한다.
따라서, 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 한 개의 모터안에 2개의 회전자를 두고 베벨 기어를 이용하여 2개의 회전자의 회전 방향을 동일하게 전환함과 동시에 2개의 회전자의 회전력을 한 개의 회전축으로 모음으로써 모터의 회전력을 높일 수 있다.
또한, 코일이 감겨 진 고정자로부터 발생 된 내·외부 자계를 모두 활용할 수 있으므로 누설 자계를 없앨 수 있고 결과적으로 전기 모터의 효율을 높일 수 있다.
그러므로, 본 발명은 전기 모터를 사용함으로써 환경 문제를 해소할 수 있고, 고효율 모터를 개발함으로써 에너지를 절약함과 더불어 산업 발전에 일조할 수 있다.
도면 1은 본 발명의 결합 사시도,
도면 2a와 도면 2b는 케이스 내부의 구성 요소를 도시한 도면,
도면 2c는 본 발명의 분해 사시도,
도면 3은 본 발명의 단면도.
도면 2a와 도면 2b는 케이스 내부의 구성 요소를 도시한 도면,
도면 2c는 본 발명의 분해 사시도,
도면 3은 본 발명의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 코일(1)이 감겨져 코일(1)의 입력단에 전원이 공급되었을 때 회전자계를 발생하는 고정자(3)와, 상기 고정자(3)의 내부에 장착되면서 복수 개의 영구 자석(5a)이 장착되어 코일(1)로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 어느 한 방향으로 회전하는 내부 회전자(7), 상기 고정자(3)의 바깥 방향으로 설치되면서 복수 개의 영구 자석(5b)이 장착되어 코일(1)로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 내부 회전자(7)의 반대 방향으로 회전되는 외부 회전자(9), 상기 내부 회전자(7)와 일체로 결합 되어 내부 회전자(7)를 따라 회전하는 회전축(11), 및 상기 회전축(11)에 의해 관통된 상태에서 외부 회전자(9)와 결합 되어 외부 회전자(9)를 따라 회전되고 외부 회전자(9)를 마주 보지 않는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 1 링 기어(13)를 구비한다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 링 기어(13)와 소정 간격 떨어진 상태에서 일체로 결합 된 회전축(11)과 내부 회전자(7)를 따라 회전되고 제 1 링 기어(13)를 마주보는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 2 링 기어(15)와, 상기 제 1 링 기어(13)와 제 2 링 기어(15) 사이에 배치되면서 원추형 톱니 기어가 제 1 링 기어(13)와 제 2 링 기어(15)에 갖추어진 원추형 기어와 맞물려 제 1 링 기어(13)로부터 발생 된 회전력을 제 2 링 기어(15)로 전달하여 회전축(11)의 회전력을 증대시키는 피니언 기어(17)를 더 구비한다.
이때, 상기 피니언 기어(17)는 2N개 설치됨이 바람직하고, 한 쌍의 피니언 기어(17)는 회전축(11)의 지름 방향으로 맞대응됨이 바람직하다.
또한, 상기 내부 회전자(7)에 장착된 영구 자석(5a)의 갯수와 외부 회전자(9)에 장착된 영구 자석(5b)의 갯수는 동일하게 구성되어 내부 회전자(7)와 외부 회전자(9)가 동일한 속도로 회전되도록 하고, 상기 코일(1)이 장착된 고정자(3)는 철심을 다극으로 분리하며, 상기 철심과 철심 사이에는 자계 분리용 비철 금속이 연결된다.
이때, 상기 비철 금속으로는 납이나 아연이 활용될 수 있다.
또한, 상기 코일(1)이 장착된 고정자(3)와 영구 자석(5a,5b)이 장착된 내·외부 회전자(7,9) 그리고 회전축(11), 제 1 링 기어(13), 제 2 링 기어(15), 피니언 기어(17)는 케이스(21) 내부에 설치될 수 있고, 상기 케이스(21)는 속이 빈 입체 형상으로서 선단과 후단이 개방되며, 케이스(21)의 개방된 선단과 후단에는 덮개(25,27)가 씌워진다.
또, 상기 선단과 후단에 씌워진 각각의 덮개(25,27)는 회전축(11)에 의해 관통되며, 상기 회전축(11)과 덮개(25,27) 사이에는 베어링(23a,23b)이 장착되어 회전축(11)의 회전을 돕는다.
또, 상기 피니언 기어(17)는 고정축(19)에 의해 관통되고, 상기 고정축(19)의 일단은 케이스(21)에 고정 결합 되며, 상기 피니언 기어(17)와 고정축(19) 사이에는 베어링이 장착되어 고정축(19)에 끼워진 피니언 기어(17)가 원활히 회전되도록 한다.
또, 상기 제 1 링 기어(13)와 회전축(11) 사이에는 베어링(23c)이 장착된다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터가 동작 되는 과정을 도면 1 내지 도면 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 코일(1)의 양단에 전원이 공급되면 코일(1)이 감겨 진 고정자(3) 주변에 회전자계가 형성되고, 상기 영구 자석(5a)이 장착된 내부 회전자(7)는 제 2 링 기어(15) 및 회전축(11)과 같이 어느 한 방향으로 회전한다.
또한, 상기 영구 자석(5b)이 장착된 외부 회전자(9)는 내부 회전자(7)가 회전됨과 동시에 내부 회전자(7)의 반대 방향으로 회전되고, 동시에 외부 회전자(9)와 연결된 제 1 링 기어(13) 역시 외부 회전자(9)를 따라 회전된다.
이때, 상기 피니언 기어(17)는 제 1 링 기어(13)의 회전력을 제 2 링 기어(15)로 전달한다.
따라서, 본 발명에 따른 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터는 한 개의 모터안에 2개의 회전자를 두고 베벨 기어를 이용하여 2개의 회전자의 회전 방향을 동일하게 전환함과 동시에 2개의 회전자의 회전력을 한 개의 회전축(11)으로 모음으로써 모터의 회전력을 높일 수 있다.
또한, 코일(1)이 감겨 진 고정자(3)로부터 발생 된 내·외부 자계를 모두 활용할 수 있으므로 누설 자계를 없앨 수 있고 결과적으로 전기 모터의 효율을 높일 수 있다.
그러므로, 본 발명은 전기 모터를 사용함으로써 환경 문제를 해소할 수 있고, 고효율 모터를 개발함으로써 에너지를 절약함과 더불어 산업 발전에 일조할 수 있다.
1. 코일 3. 고정자
5a. 영구 자석 7. 내부 회전자
9. 외부 회전자 11. 회전축
13. 제 1 링 기어 15. 제 2 링 기어
17. 피니언 기어 19. 고정축
21. 케이스 23a. 베어링
25. 덮개 27. 덮개
5a. 영구 자석 7. 내부 회전자
9. 외부 회전자 11. 회전축
13. 제 1 링 기어 15. 제 2 링 기어
17. 피니언 기어 19. 고정축
21. 케이스 23a. 베어링
25. 덮개 27. 덮개
Claims (4)
- 코일(1)이 감겨져 코일(1)의 입력단에 전원이 공급되었을 때 회전자계를 발생하는 고정자(3)와;
상기 고정자(3)의 내부에 장착되면서 복수 개의 영구 자석(5a)이 장착되어 코일(1)로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 어느 한 방향으로 회전하는 내부 회전자(7);
상기 고정자(3)의 바깥 방향으로 설치되면서 복수 개의 영구 자석(5b)이 장착되어 코일(1)로부터 발생 된 회전자계와 반응하여 내부 회전자(7)의 반대 방향으로 회전되는 외부 회전자(9);
상기 내부 회전자(7)와 일체로 결합 되어 내부 회전자(7)를 따라 회전하는 회전축(11);
상기 회전축(11)에 의해 관통된 상태에서 외부 회전자(9)와 결합 되어 외부 회전자(9)를 따라 회전되고 외부 회전자(9)를 마주 보지 않는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 1 링 기어(13);
상기 제 1 링 기어(13)와 소정 간격 떨어진 상태에서 일체로 결합 된 회전축(11)과 내부 회전자(7)를 따라 회전되고 제 1 링 기어(13)를 마주보는 일 측면 가장자리에 원추형 기어가 갖추어진 제 2 링 기어(15);
상기 제 1 링 기어(13)와 제 2 링 기어(15) 사이에 배치되면서 원추형 톱니 기어가 제 1 링 기어(13)와 제 2 링 기어(15)에 갖추어진 원추형 기어와 맞물려 제 1 링 기어(13)로부터 발생 된 회전력을 제 2 링 기어(15)로 전달하여 회전축(11)의 회전력을 증대시키는 피니언 기어(17)로 이루어지고,
상기 내부 회전자(7)에 장착된 영구 자석(5a)의 갯수와 외부 회전자(9)에 장착된 영구 자석(5b)의 갯수는 동일하게 구성되어 내부 회전자(7)와 외부 회전자(9)가 동일한 속도로 회전하도록 하며,
상기 코일(1)이 장착된 고정자(3)는 철심을 다극으로 분리하고 상기 철심과 철심 사이에는 자계 분리용 비철 금속이 연결된 것을 특징으로 하는 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 코일(1)이 장착된 고정자(3)와 영구 자석(5a,5b)이 장착된 내·외부 회전자(7,9) 그리고 회전축(11), 제 1 링 기어(13), 제 2 링 기어(15), 피니언 기어(17)는 케이스(21) 내부에 설치되고,
상기 케이스(21)는 속이 빈 입체 형상으로서 선단과 후단이 개방되며,
케이스(21)의 개방된 선단과 후단에는 덮개(25,27)가 씌워지고,
상기 선단과 후단에 씌워진 각각의 덮개(25,27)는 회전축(11)에 의해 관통되며,
상기 회전축(11)과 덮개(25,27) 사이에는 베어링(23a,23b)이 장착되어 회전축(11)의 회전을 돕는 것을 특징으로 하는 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터.
- 제 3항에 있어서,
상기 피니언 기어(17)는 고정축(19)에 의해 관통되고,
상기 고정축(19)의 일단은 케이스(21)에 고정 결합 되며,
상기 피니언 기어(17)와 고정축(19) 사이에는 베어링이 장착되어 고정축(19)에 끼워진 피니언 기어(17)가 원활히 회전되도록 하고,
상기 제 1 링 기어(13)와 회전축(11) 사이에는 베어링(23c)이 장착되는 것을 특징으로 하는 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터.
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KR1020130063975A KR101293829B1 (ko) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | 2중 회전자 구조를 가진 전기 모터 |
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