KR20180073768A - 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 및 이를 포함하는 전동기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자는 회전자 본체, 회전자 본체의 원주방향을 따라 일정간격을 두고 배치된 복수의 영구자석 및 복수의 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성되고, 복수의 영구자석을 회전자 본체에 체결하여 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 및 이를 포함하는 전동기에 관한 것이다. 구체적으로는 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성된 고정부재를 체결함으로써 형성된, 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 및 이를 포함하는 전동기에 관한 것이다.
전동기(모터, motor)는 전기 에너지를 이용하여 동력 에너지를 발생시키는 장치이다.
전동기를 형태에 따라서 구분하면 원통 구조를 가지는 래디얼 형(Radial type)과 액시얼 형(Axial type)형으로 구분된다. 래디얼 형 전동기는 자기장을 형성하는 고정자 및 고정자의 반경 방향 내측에 설치되어 구동축에 의해 회전되는 회전자로 구성된다. 따라서, 고정자와 회전자 사이의 공극(gap)이 반경 방향으로 형성된다. 이와 비교하면, 액시얼 형 전동기는 고정자의 상부 또는 상, 하부에 회전자가 배치되고, 고정자와 회전자 사이의 공극이 회전축 방향으로 형성되는 차이가 있다.
특히, 표면 부착형 영구자석 전동기에서 고속 회전시 원심력에 의하여 영구자석의 접착면이 떨어져 나가는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있었다. 이로 인하여 고속 회전이 요구되는 응용분야에는 영구자석을 접착시켜 사용하는 경우가 제한적이며, 고속용으로 설계시 영구자석을 포함한 회전자 외경면 전체를 감싸는 구조를 적용하여야 하므로 유효 공극이 증가하여 전동기의 효율이 저하되거나, 고가의 자석을 사용하여야 하거나, 권선 점적율을 향상시키기 위한 권선 작업이 필요하여, 제작 비용 및 공정이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 도 1과 같이 래디얼 형 전동기의 회전자(11)에서 영구자석(3)의 이탈을 방지하기 위하여 접착제를 부착하거나(도 1(A)), 외면을 감싸는 구조(5, 도 1(B))를 적용하여 해결하였다. 또한, 회전자와 고정자 사이의 공극의 길이가 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 자석 표면을 감싸는 구조를 적용할 경우에는 성능 저하 문제를 수반한다.
또한, 도 2를 참조하면 액시얼 형 전동기의 회전자(21)의 경우와 같이 영구자석(13)에 타공(16)을 하여 영구자석(13)을 회전자 본체에 직접 고정시키는 설계를 할 수 있으나, 이는 영구자석(13)의 성능을 저하시키는 주 요인이 되며 볼트 체결시 영구자석(13)이 파손되기 쉬운 문제점이 있다.
한편, 액시얼 형 전동기의 회전자(21)에서는 필연적으로 표면 부착형 방식을 적용하여야 하는데, 고속회전시나 고속회전이 아닌 경우에도 치 표면과의 인력으로 인해 영구자석이 이탈하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 일 실시예는 접착제를 이용하거나 자석을 타공하지 않고도 전동기에 설치된 영구자석의 이탈 방지를 위하여 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성된 고정부재를 체결함으로써 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 및 이를 포함하는 전동기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자는, 회전자 본체, 상기 회전자 본체의 원주방향을 따라 일정간격을 두고 배치된 복수의 영구자석 및 상기 복수의 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 복수의 영구자석을 상기 회전자 본체에 체결하여 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 고정부재와 맞닿는 상기 복수의 영구자석의 외측 단부는 단차를 형성할 수 있다.
이 때, 상기 고정부재와 맞닿는 상기 복수의 영구자석의 외측 단부면은 경사를 형성할 수 있다.
이 때, 상기 고정부재는 상기 배치된 복수의 영구자석 간격 사이의 반경방향 내측으로 돌출 형성된 돌출부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 고정부재는 비자성체 또는 부도체로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 복수의 영구자석 사이에 맞닿도록 상기 회전자 본체에 삽입 체결되어 복수의 영구자석을 지지하는 지지부재;를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 지지부재는 비자성체 또는 부도체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 회전자를 포함하는 전동기는, 회전 축을 중심으로 하여 회전하는 회전자; 및 상기 회전자와 일정한 간격을 두고 대향적으로 배치된 고정자;를 포함하되, 상기 회전자는 회전자 본체; 상기 회전자 본체의 원주방향을 따라 일정간격을 두고 배치된 복수의 영구자석; 및 상기 복수의 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 복수의 영구자석을 상기 회전자 본체에 체결하여 고정시키는 고정부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 는 영구자석에 접착제를 사용하거나 타공을 하지 않고, 영구자석의 이탈 및 비산 방지의 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 영구자석의 이탈 방지 구조를 나타낸 전동기의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자에 고정부재가 결합된 것을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재가 결합된 것을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재의 X-X' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재 및 지지부재를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재의 Y-Y' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재의 Z-Z' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자에 고정부재가 결합된 것을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재가 결합된 것을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재의 X-X' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 각 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재 및 지지부재를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 고정부재의 Y-Y' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재의 Z-Z' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
전동기(모터, motor)는 그 형태에 따라 래디얼 형 전동기와 액시얼 형 전동기로 구분되며, 도 4 내지 도 8은 래디얼 형 전동기와 관련된 도면이고, 도 9 내지 도 11은 액시얼 형 전동기와 관련된 도면이다.
래디얼 형 전동기는 자기 회로가 축을 중심으로 래디얼 방향으로 대칭인 구조를 가지고 있으므로 축 방향 진동성 노이즈가 적고, 토크가 크고 효율이 높다는 장점을 가지고 있으나, 권선이 어려우며 고정자 및 회전자(100)의 구조가 복잡하며, 박형화가 불리한 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 점을 보완하기 위하여 액시얼 형 전동기가 개발되었다.
도 3 내지 도 9를 참조하면 전동기의 회전자(100, 200)는 회전자 본체(10, 100), 복수의 영구자석(30, 130), 고정부재(50, 150)를 포함하며, 지지부재(70, 170)를 더 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 래디얼 형 전동기의 회전자(100)는 일반적으로 전동기의 동력이 발생되는 부분이며, 회전자(100)는 자기력을 발생시키는 고정자(미도시)의 반경 방향 내측에 위치하게 된다.
회전자(100)의 중앙에는 회전축(C)이 결합되어, 회전자 본체(10)는 회전축(C)을 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 회전자 본체(10)의 원주방향으로 복수 개의 영구자석(30)이 배치된다.
복수 개의 영구자석(30)은 회전자 본체(10)의 외부 면을 둘러싸도록 회전자 본체(10)의 원주방향으로 배치된다. 회전축(C)과 수직한 양 끝 단면에 복수 개의 영구 자석(30)의 단부(34)가 형성되며, 단부(34)의 외측으로 고정부재(50)가 위치된다.
영구자석(30)의 단부(34)는 단차를 형성하거나, 경사를 이루도록 형성될 수 있다. 이 때, 도 3와 같이 영구자석(30)의 단부는 축 방향에 대한 수직면(32)과 축 방향에 대한 수평면(33)이 이루는 단차를 형성할 수 있다. 또한, 영구자석(30)의 외측 단부(34)를 이루는 단부면이 경사를 형성하도록 하여 고정부재(50)와 맞닿도록 형성될 수 있다.
고정부재(50)는 영구자석(30)의 단부가 이루는 단차와 맞닿도록 설치되며, 원주방향을 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 한편 도 4를 참조하면 고정부재(50)는 복수의 영구자석(30) 사이의 반경방향 내측으로 돌출 형성된 돌출부(53)를 더 포함할 수 있다. 돌출부(53)는 고정부재(50)의 원주방향을 따라 형성되는 링(51) 내부에 위치되어, 영구자석(30) 사이에 위치된다. 따라서, 고정부재(50)가 영구자석(30) 사이에 밀착되어 영구자석의 이탈 방지 효과를 높일 수 있다. 이 때 고정부재(50)는 체결수단을 통하여 체결될 수 있다.
고정부재(50)는 한 쌍으로 형성되어, 영구자석(30)의 양 단부에 설치될 수 있다. 도 4를 참조하면 고정부재(50)를 래디얼 형 전동기의 양 끝단에 위치한 영구자석(30)의 단차가 이루는 삽입홈(31)에 삽입 체결하여 안착시킨다. 고정부재(50)는 한 쌍으로 형성되어 전동기의 양 끝단에 체결될 수 있으며, 전동기의 축 방향에 수평인 방향의 자석 이탈을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 이와 같이 고정부재(50)를 영구자석(30)에 단차를 두어 전동기의 양 끝단에 체결한 경우 고정부재(50)에 영구자석(30)에 단차를 두지 않고 체결수단을 이용하여 체결한 경우와 비교할 때, 영구자석(30)의 축 방향에 수직 방향으로의 이탈도 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자의 지지부재를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 지지부재(70)는 복수의 영구자석(30) 사이에 맞닿도록 삽입 체결되어 영구자석(30)의 원주방향의 자석 이탈을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
도 7(A)와 같이 영구자석(30)의 단부에 고정부재(70)의 수평면(74) 및 수직면(76)이 형성하는 단차와 맞닿도록 배치하여, 고정부재(70a)에 체결공(73)을 형성하여 체결수단(71)을 통하여 고정시킬 수 있다. 이 경우 영구자석(30)에 별도의 단차를 두는 별도의 공정을 거칠 필요 없이 지지부재(70)로 지지할 수 있다.
도 7(B)와 같이 영구자석(30)의 단부에 축 방향에 수직한 수직면(32)과 축방향에 수평한 수평면(33)이 이루는 단차를 형성하여, 지지부재(70)가 이루는 단차와 결합하여 지지부재(70)를 삽입시켜 체결 고정시킬 수 있다.
또한, 도 7(C)와 같이 영구자석(30)의 외측 단부를 이루는 단부면(35)이 경사를 형성하도록 하여 지지부재(70)의 경사면(75)과 맞닿도록 하여 체결수단(71)으로 고정시킬 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 액시얼 형 전동기의 회전자(200)는 일반적으로 전동기의 동력이 발생되는 부분이며, 회전자(200)는 자기력을 발생시키는 고정자(미도시)의 상부 또는 상, 하부에 위치하게 된다.
회전자(200)의 중앙에는 회전축(C)이 결합되어, 회전자 본체(110)는 회전축(C)을 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 회전자 본체(110)의 원주방향으로 복수 개의 영구자석(130)이 배치된다.
복수 개의 영구자석(130)은 회전자 본체(110)의 한 면을 둘러싸도록 원주방향으로 하나의 평면 상에 배치된다. 복수 개의 영구 자석(130)의 단부는 회전 축과 수평을 이루도록 형성되며, 단부의 외측으로 고정부재(150)가 위치된다.
영구자석(130)의 단부는 단차를 형성하거나, 경사를 이루도록 형성될 수 있다. 이 때, 도 10과 같이 영구자석(130)의 단부는 축 방향에 대한 수평면(132)과 축 방향에 대한 수직면(133)이 이루는 단차를 형성할 수 있다. 또한, 영구자석(130)의 외측 단부를 이루는 단부면(135)이 경사를 형성하도록 하여 고정부재(150)의 경사면(155)과 맞닿도록 형성될 수 있다.
도 9(A) 및 도 10을 참조하면, 고정부재(150)는 영구자석(130)의 단부가 이루는 단차와 맞닿도록 설치되며, 원주방향을 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
고정부재(150)는 한 쌍으로 형성되어 영구자석(130)의 단부가 이루는 원주방향 끝단에 링 방향으로 체결될 수 있으며, 전동기의 축 방향에 수직인 방향의 자석 이탈을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.
한편 고정부재(150)는 복수의 영구자석 사이의 반경방향 내측으로 돌출 형성된 돌출부를 더 포함할 수 있다. 돌출부는 고정부재(150)의 원주방향을 따라 형성되는 링 내부에 위치되어, 영구자석(130) 사이에 위치될 수 있다.
도 9(B) 및 도 11을 참조하면, 지지부재(170)는 복수의 영구자석(130) 사이에 맞닿도록 삽입 체결되어 영구자석(130)의 원심력에 의한 원주방향의 자석 이탈을 방지하는 효과를 기대할 수 있다. 도 11(A)와 같이 영구자석(130)의 단부에 축 방향에 수직한 수직면(132)과 축방향에 수평한 수평면(133)이 이루는 단차를 형성하여, 지지부재(170)가 이루는 단차와 결합하여 지지부재(170)를 삽입시켜 회전자 본체(110)에 체결 고정시킬 수 있다.
또한, 도 11(B)와 같이 영구자석(130)의 외측 단부를 이루는 단부면(135)이 경사를 형성하도록 하여 지지부재(170)의 경사면(175)과 맞닿도록 하여 체결수단(171)으로 고정시킬 수 있다.
도 9(C)를 참조하면, 고정부재(150) 및 지지부재(170)를 동시에 체결시켜 축 방향에 수직 및 수평인 방향으로의 자석 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
고정부재(50,150) 및 지지부재(70,170)의 재질은 비자성체이며, 부도체 특성을 가지게 된다. 고정부재(50, 150) 및 지지부재(70, 170)가 자성체일 경우 누설자속 등이 발생하는 문제가 있으며, 도전체일 경우에는 회전자계로 인한 와전류 발생 및 발열의 문제가 있기 때문이다. 따라서, 비자성체이며, 부도체이여야 한다. 또한, 충분히 강한 경도를 갖는 재질로 구성하여야 축 방향의 수직 및 수평인 방향으로 작용하는 힘에 대하여 영구자석(30, 130)을 지지할 수 있다.
실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 회전자
30, 130 : 영구자석
50, 150 : 고정부재
70, 170 : 지지부재
71, 171 : 체결수단
30, 130 : 영구자석
50, 150 : 고정부재
70, 170 : 지지부재
71, 171 : 체결수단
Claims (8)
- 회전자 본체;
상기 회전자 본체의 원주방향을 따라 일정간격을 두고 배치된 복수의 영구자석; 및
상기 복수의 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 복수의 영구자석을 상기 회전자 본체에 체결하여 고정시키는 고정부재;를 포함하는 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정부재와 맞닿는 상기 복수의 영구자석의 외측 단부는 단차를 형성하는 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정부재와 맞닿는 상기 복수의 영구자석의 외측 단부면은 경사를 형성하는 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정부재는 상기 배치된 복수의 영구자석 간격 사이의 반경방향 내측으로 돌출 형성된 돌출부를 더 포함하는 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정부재는 비자성체 또는 부도체로 형성된 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 영구자석 사이에 맞닿도록 상기 회전자 본체에 삽입 체결되어 복수의 영구자석을 지지하는 지지부재;를 더 포함하는 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 제 6 항에 있어서,
상기 지지부재는 비자성체 또는 부도체로 형성된 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자. - 회전 축을 중심으로 하여 회전하는 회전자; 및
상기 회전자와 일정한 간격을 두고 대향적으로 배치된 고정자;를 포함하되, 상기 회전자는
회전자 본체;
상기 회전자 본체의 원주방향을 따라 일정간격을 두고 배치된 복수의 영구자석; 및
상기 복수의 영구자석의 외측 단부와 맞닿도록 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 복수의 영구자석을 상기 회전자 본체에 체결하여 고정시키는 고정부재;를 포함하는 자석이탈방지 구조를 갖는 회전자를 포함하는 전동기.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020160176754A KR20180073768A (ko) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 자석이탈방지 구조를 갖는 전동기의 회전자 및 이를 포함하는 전동기 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20180073768A (ko) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200117698A (ko) * | 2019-04-05 | 2020-10-14 | 주식회사 디엠에스 | 발전기용 회전자 및 발전기용 회전자의 제조장치 |
KR20220134285A (ko) * | 2021-03-26 | 2022-10-05 | 주식회사 맥솔 | 마그네틱 커플링 |
KR102538379B1 (ko) * | 2022-07-04 | 2023-05-31 | 한국전기연구원 | 자석 이탈 방지 구조를 포함하는 전기기계 |
KR20230077364A (ko) * | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 지엠비코리아 주식회사 | 로터 |
KR20230084710A (ko) * | 2021-12-06 | 2023-06-13 | 주식회사 테시스 | 표면 타입 영구자석이 구비된 로터 및 제조 방법 |
WO2024010146A1 (ko) * | 2022-07-04 | 2024-01-11 | 한국전기연구원 | 냉각 구조가 개선된 전기기계 |
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2016
- 2016-12-22 KR KR1020160176754A patent/KR20180073768A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200117698A (ko) * | 2019-04-05 | 2020-10-14 | 주식회사 디엠에스 | 발전기용 회전자 및 발전기용 회전자의 제조장치 |
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KR20230084710A (ko) * | 2021-12-06 | 2023-06-13 | 주식회사 테시스 | 표면 타입 영구자석이 구비된 로터 및 제조 방법 |
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WO2024010146A1 (ko) * | 2022-07-04 | 2024-01-11 | 한국전기연구원 | 냉각 구조가 개선된 전기기계 |
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