KR20190134976A - 정류자를 가진 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 전기자 코어로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크를 포함한다. 또 고정자 극들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 전기자 코어의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극을 포함한다.
상기 전기자 코어와 상기 전기자 극들 및 상기 전기자 요크는 전기자 자기회로를 구성한다.
본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 효율을 향상시킬 수 있고, 전기자 반작용을 줄일 수 있다.
상기 전기자 코어와 상기 전기자 극들 및 상기 전기자 요크는 전기자 자기회로를 구성한다.
본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 효율을 향상시킬 수 있고, 전기자 반작용을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 정류자를 가진 모터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 정류자를 가진 모터의 자기회로를 구성하는 것에 관한 것이다.
정류자는 회전자 어셈블리에 결합되고 전기자 코일에 연결되는 모터의 구성요소이다.
정류자에 접촉하도록 배치되는 브러쉬는 외부 전원에 전기적으로 연결되어서 전기자 코일에 전류를 전달하는 기능을 한다.
정류자를 가진 모터는 고정자 자속과 전기자 자속 간의 상호작용으로 회전력이 발생되는 모터이다. 고정자 대신에 계자라고 칭하고, 전류는 자속과 비례적으로 움직이므로 자속을 전류로 칭하면, 계자 자속과 전기자 전류의 상호작용으로 회전력이 발생되는 모터라고 표현할 수도 있다.
고정자 자속을 만드는 고정자의 여자에는 영구자석 방식 또는 코일을 이용한 전자석 방식이 이용된다.
전기자 자속을 만드는 전기자의 여자에는 코일을 이용한 전자석 방식이 이용된다.
전기자 자속은 고정자 자속에 영향을 주어 전기자 반작용을 일어킨다. 전기자 반작용은 모터의 효율을 저하시킨다. 또한 전기자 반작용은 회전시 발생되는 전기자 코일의 단락부 유기전류를 커지게 하여 정류 불꽃을 일어킨다. 정류불꽃은 정류자와 브러쉬의 수명을 단축시킨다.
전기자 반작용을 줄이기위하여 보상권선 또는 보극 또는 브러쉬의 원주방향 위치를 이동시키는 방식 등이 이용되어 왔다.
그러나 보상권선은 구조가 복잡해지고 설치 비용이 커지는 문제가 있다. 보극이나 브러쉬의 이동은 대책으로서의 효과가 보상권선에 비하여 상대적으로 적은 것으로 알려져 있다.
정류자를 가진 모터의 효율을 향상시킨다. 그리고 전기자 반작용을 줄인다. 이를 위하여 전기자의 독립적인 자기회로를 구성한다.
이러한 과제를 해결하기위한 본 발명의 실시예에 따른 정류자를 가진 모터는 축; 상기 축에 결합되는 정류자와 전기자 코어 및 전기자 코일을 포함하고, 상기 축을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되는 회전자 어셈블리; 상기 전기자 코어의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되는 적어도 2 개의 고정자 극과 상기 고정자 극들을 연결하는 고정자 요크를 포함하는 고정자 어셈블리; 상기 정류자에 접촉되도록 배치되는 브러쉬; 상기 전기자 코어로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크; 및 상기 고정자 극들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 상기 전기자 코어의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극;을 포함한다.
브라켓 또는 축을 전기자 자기회로의 구성요소로 이용할 수 있다.
전기자 자기회로의 자기저항이 낮아져서 더 많은 전기자 자속이 발생된다. 이는 모터의 효율을 향상시킬 수 있게 한다.
전기자 반작용이 줄어서 모터의 효율이 향상된다.
전기자 반작용에 따른 자기 중성축의 이동이 줄어든다. 이에 따라서 회전시 발생되는 전기자 코일의 단락부 유기전류가 줄어든다. 이에 따라서 정류불꽃이 줄어든다. 이에 따라서 브러쉬와 정류자의 수명이 연장된다.
도 1은 종래의 전기자 자속의 개념도이다.
도 2는 종래의 고정자 자속의 개념도이다.
도 3은 이상적인 전기자 자속의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자 극의 일 실시예의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기자 요크의 일 실시예의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 일 실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 다른 실시예의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 모터의 일 실시예의 종단면도이다.
도 10은 도 9의 라인 A-A를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 11은 도 9의 모터에 구성이 추가된 종단면도이다.
도 12는 도 9의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이다.
도 13은 도 9의 모터에 극이 추가된 횡단면도이다.
도 14는 도 9의 모터에 극이 더 추가된 횡단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 모터의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 16은 도 15의 라인 B-B를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 17은 도 15의 모터에 구성이 추가된 종단면도이다.
도 18은 도 15의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 모터의 또 다른 실시예의 종단면도이다.
도 20은 도 19의 라인 C-C를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 2는 종래의 고정자 자속의 개념도이다.
도 3은 이상적인 전기자 자속의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자 극의 일 실시예의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기자 요크의 일 실시예의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 일 실시예의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 다른 실시예의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 모터의 일 실시예의 종단면도이다.
도 10은 도 9의 라인 A-A를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 11은 도 9의 모터에 구성이 추가된 종단면도이다.
도 12는 도 9의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이다.
도 13은 도 9의 모터에 극이 추가된 횡단면도이다.
도 14는 도 9의 모터에 극이 더 추가된 횡단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 모터의 다른 실시예의 종단면도이다.
도 16은 도 15의 라인 B-B를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 17은 도 15의 모터에 구성이 추가된 종단면도이다.
도 18은 도 15의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 모터의 또 다른 실시예의 종단면도이다.
도 20은 도 19의 라인 C-C를 기준으로 본 횡단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되는 경우와 사이에 공극을 두고 자기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 여기서 "공극"은 자기적 연결을 가능하게 하는 비어있는 좁은 틈을 의미한다.
명세서 전체에서 축방향, 반경방향 및 원주방향은 모터의 축을 기준으로 하는 3차원 공간의 방향 표시이다.
명칭과 관련하여, 정류자를 가진 모터에서 통상 회전자 어셈블리를 전기자로 칭하기도 한다. 그러나 본 발명에서는 기자력을 회전자 어셈블리에 둔 자기회로와 연관된 구성요소를 전기자로 칭하기로 한다. 이는 회전자 어셈블리에 국한되지 않는다.
도 1은 종래의 전기자 자속의 개념도이고, 도 2는 종래의 고정자 자속의 개념도이고, 도 3은 이상적인 전기자 자속의 개념도이다.
도 1에는 회전자 어셈블리(10)와 고정자 어셈블리(20)가 있다. 전기자 코일(14)에 전류를 흘리면 전기자 코어(13)는 전자석이 되고, N극에서 S극으로 흐르는 전기자 자속(34)이 만들어진다. 대부분의 전기자 자속(34)은 전기자 코어(13)의 N극을 출발하여 자기저항이 높은 공간과 고정자 어셈블리(20)의 영역을 통과하여 전기자 코어(13)의 S극으로 들어간다.
도 2에는 N극에서 S극으로 흐르는 고정자 자속(36)이 있다. 이 고정자 자속(36)은 상기 전기자 자속의 영향으로 자기적 중성축(M.N.A.)이 기하학적 중성축(G.N.A.)으로부터 이동되어 있다. 이런 자기 중성축(M.N.A.)의 이동을 전기자 반작용이라 한다. 전기자 반작용은 모터 효율을 저하시킨다. 또, 정류 불꽃을 커지게 하여 정류자와 브러쉬의 수명을 단축시킨다.
만약에 전기자 자속이 고정자 어셈블리의 영역을 통과하지 않는다면, 고정자 자속과 전기자 자속간의 간섭은 대부분 전기자 코어에서만 일어난다. 이 경우, 전기자 코어에서의 고정자 자속은 대략적으로 기하학적 대칭 상태가 되어서 자기적 중성축의 이동은 대폭 줄어들 것이다.
도 3에는 고정자 어셈블리(20)의 영역을 통과하지 않는 이상적인 전기자 자속(34)이 N극에서 S극으로 흐르고 있다. 이하에서 이런 이상적인 전기자 자속(34)을 형성하기위한 고안이 이어진다.
정류자를 가진 모터가 발명된 지 100년을 넘었다. 그러나 그 동안 고정자 자기회로와 동등하게 중요한 전기자 자기회로는 소홀하게 취급되어 왔다. 그 결과로서 모터의 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기위하여 다음과 같은 3 가지 기술적 관점을 우선 정리한다.
1. 직류를 사용하는 정류자를 가진 모터의 자계는 정류자가 없는 모터의 회전자계와 달리 2 개의 고정된 자계를 형성하는 기술적 특징이 있다. 교류를 사용하는 정류자를 가진 모터의 자계는 시간에 따라 크기와 방향이 변하기는 하나, 순시적으로 보면 직류를 사용할 때와 같이 2 개의 고정된 자계를 형성한다. 따라서 고정된 자계의 방향에 맞추어 전기자 자속이 흐르는 자기회로를 구성할 수 있다.
2. 고정자 자속과 전기자 자속은 전기자 코어에서 교차하면서 회전력을 발생시키면 된다. 그 외 부분에서의 자속 방향은 자유롭게 선택할 수 있으므로 관점을 2차원 평면에서 3차원 공간으로 확장한다.
3. 고정자 자속은 고정자 자기회로로 흐르게 한다. 전기자 자속은 전기자 자기회로로 흐르게 한다. 그 외의 경우는 가능한 줄여야 할 대상인 누설자속으로 본다.
이것이 본 발명이 추구하는 기술적 사상의 근간이다.
상기 관점에 따라 전기자 자기회로를 구성하면, 전기자 자기회로의 자기저항이 낮아지므로 더 많은 전기자 자속이 발생된다. 이는 모터의 효율을 향상시킬 수 있게 한다. 이것은 강력한 영구자석을 사용하면 모터의 효율을 향상시키는데 도움이 되는 것과 같은 원리이다.
또 전기자 반작용이 줄어서 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.
또 전기자 반작용에 따른 자기 중성축의 이동을 줄일 수 있다. 이에 따라서 회전시 발생되는 전기자 코일의 단락부 유기전류를 줄일 수 있다. 이에 따라서 정류불꽃을 줄일 수 있다. 이에 따라서 브러쉬와 정류자의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명에서는 상기의 기술적 사상을 구현하기위하여 전기자 자기회로를 구성하는 새로운 극과 요크를 고안한다.
본 발명에서 고안하는 극에 가까운 명칭으로 보극(interpole)이 있다. 보극은 통상 고정자 요크에 직접적으로 결합되어 자속을 보충하는 기능을 가지는 극을 지칭하였다.
그러나 본 발명에서 고안하는 극은 고정자 요크에 직접적으로 결합되지 않고, 자속을 보충하지도 않는다. 전기자 자기회로를 구성하여 자속이 흘러갈 수 있도록 하는 극이므로 보극이라는 명칭은 부적절하다.
또한 종래의 구조에서 고정자 자기회로는 적절하게 구성되어 왔다. 그러나 전기자 자기회로는 제대로 구성되지 못하여 왔다.
그래서 본 발명에서는 고정자 극과 고정자 요크에 대비되는 전기자 극(armature pole)과 전기자 요크(armature yoke)이라는 명칭을 새로 만들어 사용한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자 극의 일 실시예의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기자 요크의 일 실시예의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 일 실시예의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 다른 실시예의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크의 연결에 관한 또 다른 실시예의 사시도이다.
본 발명에 따른 전기자 극과 전기자 요크는 자기회로의 구성요소여서 투자율이 높은 물질을 포함할 수 있다.
도 4에는 2 개의 전기자 극(31)이 있다. 이 실시예의 전기자 극(31)은 원통관을 나누어서 자른 형상이다. 전기자 극(31)은 자기회로의 구성요소로서 자속이 잘 통하도록 배치되면 되므로 그 크기나 형상은 다양한 변형이 가능하다.
도 5에는 전기자 요크(32)가 있다. 전기자 요크(32)는 축이나 베어링 또는 정류자를 통과시킬 수 있는 관통홀(33)을 가질 수도 있다. 전기자 요크(32)은 자기회로의 구성요소로서 자속이 잘 통하도록 배치되면 되므로 그 크기나 형상은 다양한 변형이 가능하다. 전기자 요크(32)는 모터의 외곽을 이루는 브라켓을 겸할 수도 있다.
도 6에는 서로 마주보고 배치된 2 개의 전기자 극(31)과 전기자 요크(32)가 연결되어 있다. 전기자 극(31)과 전기자 요크(32)는 자기회로를 형성하기위하여 일체로 결합되어 연결되거나, 또는 직접 접촉하여 연결되거나, 또는 연결부재를 사이에 두고 연결되거나, 또는 공극을 사이에 두고 자기적으로 연결될 수 있다. 사이에 연결부재나 공극이 있더라도 자기적으로 연결된다면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는다. 연결부재에는 용접재, 접착제, 합성수지, 볼트 또는 나사 등이 사용될 수 있다.
도 7의 전기자 극(31)과 전기자 요크(32)는 얇은 판이 적층되어 일체로 결합되어 있다. 본 발명에 따른 정류자를 가진 모터 중에서 일부는 교류를 전원으로 사용할 수 있다. 만약에 교류 전원을 사용하면서 종래의 방식으로 전기자 극을 축방향으로 적층하여 사용하면 자기저항이 커지고 와전류가 발생되기 쉽다. 이런 경우 전기자 극(31)과 전기자 요크(32)의 적층은 도 7처럼 반경방향으로 쌓는 것이 바람직하다.
도 8에는 4 개의 전기자 극(31)과 2 개의 전기자 요크(32)가 있다. 4극 모터에 적용할 수 있다. 또 양방향으로 연결할 수 있는 구성이다.
도 9는 본 발명에 따른 모터의 일 실시예의 종단면도이고, 도 10은 도 9의 라인 A-A를 기준으로 본 횡단면도이고, 도 11은 도 9의 모터에 구성이 추가된 종단면도이고, 도 12는 도 9의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이고, 도 13은 도 9의 모터에 극이 추가된 횡단면도이고, 도 14는 도 9의 모터에 극이 더 추가된 횡단면도이다.
도 9 및 도 10에 있는 본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 다음에 있는 것들을 포함하고 있다. 축(11)이 있다. 상기 축(11)에 결합되는 정류자(12)와 전기자 코어(13) 및 전기자 코일(14)을 포함하고, 상기 축(11)을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되는 회전자 어셈블리(10)가 있다. 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되는 적어도 2 개의 고정자 극(21)과 상기 고정자 극(21)들을 연결하는 고정자 요크(22)를 포함하는 고정자 어셈블리(20)가 있다. 상기 정류자(12)에 접촉되도록 배치되는 브러쉬(61)가 있다. 상기 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크(32)가 있다. 상기 고정자 극(21)들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크(32)에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극(31)이 있다. 상기 브러쉬(61)는 설계에 따라 원주방향 위치가 달라질 수도 있어서 점선으로 표시하였다.
상기 전기자 코어(13)와 상기 고정자 극(21)들 및 상기 고정자 요크(22)는 고정자 자기회로를 구성하고, 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들과 상기 전기자 요크(32)는 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로를 구성한다.
축(11)에 투자율이 높은 물질이 포함되면, 상기 축(11)과 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들 및 상기 전기자 요크(32)는 축 자속(35)이 흐르는 전기자 자기회로를 구성할 수 있다. 축 자속(35)의 양은 자기회로 상의 자기저항에 따라 달라진다. 축 자속(35)은 각각의 전기자 코일(14)에서 보면 자기회로를 단축시키는 효과가 있다.
상기 전기자 요크(32)는 상기 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치될 수도 있다. 상기 전기자 극(31)들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크(32)에 연결될 수도 있다.
상기 전기자 극(31)과 상기 전기자 요크(32)는 일체로 결합되어 연결되거나, 또는 직접 접촉하여 연결되거나, 또는 연결부재를 사이에 두고 연결되거나, 또는 공극을 사이에 두고 자기적으로 연결될 수 있다. 사이에 연결부재나 공극이 있더라도 자기적으로 연결된다면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는다. 연결부재에는 용접재, 접착제, 합성수지, 볼트 또는 나사 등이 사용될 수 있다.
상기 고정자 극(21)은 영구자석 또는 전자석용 코어일 수 있다. 고정자 극(21)이 전자석용 코어인 경우에는 여자 코일이 고정자 극(21)이나 고정자 요크(22)에 배치될 수 있다. 고정자 극(21)과 고정자 요크(22)는 일체로 결합되어 형성될 수 있다.
상기 전기자 요크(32)는 모터의 외곽을 이루는 브라켓을 겸하고 있다. 필요에 따라서는 브라켓이 추가로 배치될 수도 있다.
상기 고정자 요크(22)는 모터의 외곽을 이루는 프레임을 겸하고 있다. 필요에 따라서는 프레임이 추가로 배치될 수도 있다.
상기 축(11)에 결합되어 상기 회전자 어셈블리(10)를 회전가능하게 지지하는 베이링(51)이 배치될 수 있다.
자속의 성질은 자기저항이 낮은 경로에 집중되어 흐르는 경향이 있다. 만약 고정자 자속이 전기자 극(31)을 경유하여 고정자 요크(22)로 흐른다면, 본 발명의 기술적 사상에서는 경로를 이탈한 누설 자속으로 본다. 이 누설 자속을 줄이기위하여 상기 전기자 극(31)과 상기 고정자 요크(22) 간의 최단 공간거리(L3)를 상기 전기자 코어(13)와 상기 고정자 극(21) 간의 최단 공극거리(L1)보다 크게 할 수도 있다.
또한 경로가 짧은 전기자 요크(32)에 가까운 쪽으로 전기자 자속(34)이 치우칠 수도 있다. 이를 완화하기위하여 전기자 코어(13)와 전기자 극(31) 사이의 공극거리(L2)에 차이를 둘 수 있다. 이를 위하여 상기 전기자 코어(13)를 마주보는 상기 전기자 극(31)의 면은 축방향을 따라 구배를 가져서 전기자 요크(32)로부터 가까운 쪽의 공극거리(L2)가 전기자 요크(32)로부터 먼 쪽의 공극거리(L2)보다 크게 할 수도 있다.
또한 누설자속을 줄이기위하여 필요하다면, 전기자 요크(32)와 고정자 요크(22) 간의 자기저항을 높일 수도 있다. 이 경우 중간 부위의 두께를 줄이거나, 또는 투자율이 낮은 부재를 사이에 추가로 배치할 수도 있다
또한 전기자 극(31)과 고정자 요크(22) 사이의 공간에 합성수지 등의 투자율이 낮은 물질로 채워서 상기 전기자 극(31)을 상기 고정자 어셈블리(20)에 결합시킬 수도 있다. 이는 공정에서의 조립을 용이하게 한다.
도 11에는 도 9의 구성에 더하여 다음 사항이 추가로 구성되어 있다. 전기자 요크(32)는 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치되고, 2 개의 전기자 극(31)들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크(32)에 연결되어 있다. 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로가 양쪽으로 구성되어 있다.
도 12에는 도 9의 구성에 더하여 다음 사항이 추가로 구성되어 있다. 전기자 요크(32)는 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치되고, 2 개의 전기자 극(31)들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크(32)에 연결되어 있다. 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로가 양쪽으로 구성되어 있다. 또한 축 자속(35)이 흐르는 전기자 자기회로가 추가로 구성되어 있다.
도 13에는 4 개의 고정자 극(21)과 4 개의 전기자 극(31)이 배치되어 있다.
도 14에는 6 개의 고정자 극(21)과 6 개의 전기자 극(31)이 배치되어 있다.
도 8과 도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 고정자 극수의 증가에 대응하여 전기자 극수를 증가시켜서 적용하는 것이 가능하다.
도 15는 본 발명에 따른 모터의 다른 실시예의 종단면도이고, 도 16은 도 15의 라인 B-B를 기준으로 본 횡단면도이고, 도 17은 도 15의 모터에 구성이 추가된 종단면도이고, 도 18은 도 15의 모터에 다른 구성이 추가된 종단면도이다.
도 15 및 도 16에 있는 본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 다음에 있는 것들을 포함하고 있다. 축(11)이 있다. 상기 축(11)에 결합되는 정류자(12)와 전기자 코어(13) 및 전기자 코일(14)을 포함하고, 상기 축(11)을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되는 회전자 어셈블리(10)가 있다. 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되는 적어도 2 개의 고정자 극(21)과 상기 고정자 극(21)들을 연결하는 고정자 요크(22)를 포함하는 고정자 어셈블리(20)가 있다. 상기 정류자(12)에 접촉되도록 배치되는 브러쉬(61)가 있다. 상기 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크(32)가 있다. 상기 고정자 극(21)들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크(32)에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극(31)이 있다. 상기 브러쉬(61)는 설계에 따라 원주방향 위치가 달라질 수도 있어서 점선으로 표시하였다.
상기 전기자 코어(13)와 상기 고정자 극(21)들 및 상기 고정자 요크(22)는 고정자 자기회로를 구성하고, 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들과 상기 전기자 요크(32)는 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로를 구성한다.
축(11)에 투자율이 높은 물질이 포함되면, 상기 축(11)과 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들 및 상기 전기자 요크(32)는 축 자속(35)이 흐르는 전기자 자기회로를 구성할 수 있다. 축 자속(35)의 양은 자기회로 상의 자기저항에 따라 달라진다. 축 자속(35)은 각각의 전기자 코일(14)에서 보면 자기회로를 단축시키는 효과가 있다.
도 15 및 도 16에 관한 상기의 설명은 도 9 및 도 10의 설명에도 동일하게 포함되어 있다.
그 외에 도 15 및 도 16에는 전기자 요크(32)의 외측에 브라켓(41)이 추가로 배치되어 있고, 고정자 요크(22)의 외측에 프레임(26)이 추가로 배치되어 있다. 방열용 팬(71)이 축(11)에 결합되어 배치되어 있다. 고정자 극(21)과 고정자 요크(22)가 일체로 결합되어 있다. 여자 코일(23)이 고정자 극(21)에 감겨있다.
도 17에는 도 15의 구성에 더하여 다음 사항이 추가로 구성되어 있다. 전기자 요크(32)는 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치되고, 2 개의 전기자 극(31)들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크(32)에 연결되어 있다. 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로가 양쪽으로 구성되어 있다.
도 18에는 도 15의 구성에 더하여 다음 사항이 추가로 구성되어 있다. 전기자 요크(32)는 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치되고, 2 개의 전기자 극(31)들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크(32)에 연결되어 있다. 전기자 자속(34)이 흐르는 전기자 자기회로가 양쪽으로 구성되어 있다. 또한 축 자속(35)이 흐르는 전기자 자기회로가 추가로 구성되어 있다.
도 19는 본 발명에 따른 모터의 또 다른 실시예의 종단면도이고, 도 20은 도 19의 라인 C-C를 기준으로 본 횡단면도이다.
도 19 및 도 20에 있는 본 발명에 따른 정류자를 가진 모터는 다음에 있는 것들을 포함하고 있다. 축(11)이 있다. 상기 축(11)에 결합되는 정류자(12)와 전기자 코어(13) 및 전기자 코일(14)을 포함하고, 상기 축(11)을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되는 회전자 어셈블리(10)가 있다. 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되는 적어도 2 개의 고정자 극(21)과 상기 고정자 극(21)들을 연결하는 고정자 요크(22)를 포함하는 고정자 어셈블리(20)가 있다. 상기 정류자(12)에 접촉되도록 배치되는 브러쉬(61)가 있다. 상기 전기자 코어(13)로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크(32)가 있다. 상기 고정자 극(21)들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 상기 전기자 코어(13)의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크(32)에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극(31)이 있다. 상기 브러쉬(61)는 설계에 따라 원주방향 위치가 달라질 수도 있어서 점선으로 표시하였다.
상기 전기자 코어(13)와 상기 고정자 극(21)들 및 상기 고정자 요크(22)는 고정자 자기회로를 구성하고, 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들과 상기 전기자 요크(32)는 전기자 자속이 흐르는 전기자 자기회로를 구성한다.
축(11)에 투자율이 높은 물질이 포함되면, 상기 축(11)과 상기 전기자 코어(13)와 상기 전기자 극(31)들 및 상기 전기자 요크(32)는 축 자속이 흐르는 전기자 자기회로를 구성할 수 있다. 축 자속의 양은 자기회로 상의 자기저항에 따라 달라진다. 축 자속은 각각의 전기자 코일(14)에서 보면 자기회로를 단축시키는 효과가 있다.
도 19 및 도 20에 관한 상기의 설명은 도 9 및 도 10의 설명에도 동일하게 포함되어 있다.
그 외에 도 19 및 도 20에는 고정자 극(21)을 여자시키는 여자 코일(23)이 고정자 요크(22)에 감겨있다. 전기자 요크(32)의 외측에 브라켓(41)이 추가로 배치되어 있다. 브라켓(41)과 고정자 요크(22)는 볼트(25)로 체결되어 있다. 고정자 극(21)과 고정자 요크(22)는 일체로 결합되어 있다. 그리고 회전속도를 조정하는 자속조정기(24)가 추가로 배치되어 있다. 외관상의 차이는 있지만, 본 발명의 기술적 사상을 구현한다는 점에서 다른 실시예들과 같은 범주에 포함된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 적용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경과 수정이 가능하다는 것을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 회전자 어셈블리
11 : 축
12 : 정류자
13 : 전기자 코어
14 : 전기자 코일
20 : 고정자 어셈블리
21 : 고정자 극
22 : 고정자 요크
23 : 여자 코일
24 : 자속조정기
25 : 볼트
26 : 프레임
30 : 자기회로부
31 : 전기자 극
32 : 전기자 요크
33 : 관통 홀
34 : 전기자 자속
35 : 축 자속
36 : 고정자 자속
41 : 브라켓
51 : 베어링
61 : 브러쉬
71 : 팬
L1, L2 : 공극거리
L3 : 공간거리
M.N.A. : 자기적 중성축
G.N.A. : 기하학적 중성축
10 : 회전자 어셈블리
11 : 축
12 : 정류자
13 : 전기자 코어
14 : 전기자 코일
20 : 고정자 어셈블리
21 : 고정자 극
22 : 고정자 요크
23 : 여자 코일
24 : 자속조정기
25 : 볼트
26 : 프레임
30 : 자기회로부
31 : 전기자 극
32 : 전기자 요크
33 : 관통 홀
34 : 전기자 자속
35 : 축 자속
36 : 고정자 자속
41 : 브라켓
51 : 베어링
61 : 브러쉬
71 : 팬
L1, L2 : 공극거리
L3 : 공간거리
M.N.A. : 자기적 중성축
G.N.A. : 기하학적 중성축
Claims (10)
- 축;
상기 축에 결합되는 정류자와 전기자 코어 및 전기자 코일을 포함하고, 상기 축을 중심으로 하여 회전가능하게 설치되는 회전자 어셈블리;
상기 전기자 코어의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되는 적어도 2 개의 고정자 극과 상기 고정자 극들을 연결하는 고정자 요크를 포함하는 고정자 어셈블리;
상기 정류자에 접촉되도록 배치되는 브러쉬;
상기 전기자 코어로부터 축방향으로 이격되어 배치되는 전기자 요크; 및
상기 고정자 극들 사이의 원주방향 공간에 위치하며, 상기 전기자 코어의 반경방향 외측에 공극을 사이에 두고 배치되며, 축방향으로 뻗어서 상기 전기자 요크에 연결되는 적어도 2 개의 전기자 극;을 포함하는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 코어와 상기 고정자 극들 및 상기 고정자 요크는 고정자 자기회로를 구성하고, 상기 전기자 코어와 상기 전기자 극들과 상기 전기자 요크는 전기자 자기회로를 구성하는 정류자를 가진 모터. - 제 2 항에 있어서,
상기 축과 상기 전기자 코어와 상기 전기자 극들 및 상기 전기자 요크는 전기자 자기회로를 구성하는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 요크는 상기 전기자 코어로부터 축방향으로 이격되어서 양쪽에 배치되고, 상기 전기자 극들은 축방향으로 뻗어서 양쪽의 전기자 요크에 연결되는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 극과 상기 전기자 요크는 일체로 결합되어 연결되거나, 또는 직접 접촉하여 연결되거나, 또는 연결부재를 사이에 두고 연결되거나. 또는 공극을 사이에 두고 자기적으로 연결되는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정자 극은 영구자석 또는 전자석용 코어인 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 요크는 모터의 외곽을 이루는 브라켓을 겸하는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정자 요크는 모터의 외곽을 이루는 프레임을 겸하는 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 극과 상기 고정자 요크 간의 최단 공간거리는 상기 전기자 코어와 상기 고정자 극 간의 최단 공극거리보다 큰 정류자를 가진 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기자 코어를 마주보는 상기 전기자 극의 면은 축방향을 따라 구배를 가진 정류자를 가진 모터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190029107A KR20190134976A (ko) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 정류자를 가진 모터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190029107A KR20190134976A (ko) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 정류자를 가진 모터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190134976A true KR20190134976A (ko) | 2019-12-05 |
Family
ID=69002394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190029107A KR20190134976A (ko) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 정류자를 가진 모터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190134976A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4307312A (en) | 1979-03-24 | 1981-12-22 | Fujitsu Fanuc Limited | Direct current motor having E-shaped interpoles |
| US5175460A (en) | 1991-01-29 | 1992-12-29 | Asmo Co., Ltd. | Flat yoke type DC machine |
-
2019
- 2019-03-14 KR KR1020190029107A patent/KR20190134976A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4307312A (en) | 1979-03-24 | 1981-12-22 | Fujitsu Fanuc Limited | Direct current motor having E-shaped interpoles |
| US5175460A (en) | 1991-01-29 | 1992-12-29 | Asmo Co., Ltd. | Flat yoke type DC machine |
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