KR20220147861A - Motor - Google Patents

Abstract

According to the present invention, a linear motor comprises: a primary member including a plurality of armature modules; and a secondary member composed of a magnet module including a plurality of permanent magnets disposed while changing poles along a circumference. Each of the armature modules comprises a magnetic core including two protrusion portions, and a coil wound around the magnetic core and through which a current of the same phase flows, and the magnet module is placed between the two protrusion portions. In addition, power having a predetermined phase difference is applied to the coil of each armature module so that thrust is generated by using P permanent magnets and S armature modules, which are multiples of 2, as a unit. Either the primary member or the secondary member becomes a rotor and the other becomes a stator and moves relative to each other by the generated thrust. Moreover, one or more armature modules supplied with power of the same phase are bundled together to form 2xS first armature module groups. The first armature module group may be symmetrically arranged with the other first armature module group, to which power of the same phase as the corresponding first armature module group is supplied, based on the center of a circle formed by the magnet module. Accordingly, a rotation speed and rotation angle of the rotary motor can be precisely controlled.

Description

전동기 {Motor}electric motor {Motor}

이 명세서는 선형 전동기 원리를 이용하는 회전 전동기에 관한 것이다.This specification relates to a rotary motor using the linear motor principle.

일반적으로 선형 전동기, 즉 리니어 모터는 직선 모양으로 면하는 가동자 및 고정자 사이에 추력을 발생하는 구조로 되어 있다. 영구자석형 선형 전동기는 가동자 및 고정자 중 어느 한 쪽에 고정 자석을 놓고 나머지 한 쪽에 교번하는 다상 전력을 보내 양자 사이에 전자력이 작용하여 일정 방향으로 추력이 발생하도록 한다.In general, a linear motor, that is, a linear motor, has a structure that generates thrust between a mover and a stator facing in a straight line. Permanent magnet type linear motor puts a fixed magnet on either side of the mover and stator and sends alternating polyphase power to the other side so that electromagnetic force acts between them to generate thrust in a certain direction.

종래의 선형 전동기는, 회전 모터를 전개하여 직선상에 펼쳐 배치한 구조로 인하여, 전기자 코어의 돌극과 영구 자석 간에는 강력한 자기 흡인력이 발생하여 시스템의 정밀도가 떨어지고, 일정한 공극을 유지하는 안내 기구의 마모가 심하게 되고, 전기자 코어에 가동자의 진행 방향과 동일한 방향으로 자속이 흘러 모터 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수밖에 없다.In the conventional linear electric motor, due to the structure in which the rotating motor is spread out and arranged on a straight line, a strong magnetic attraction force is generated between the salient pole of the armature core and the permanent magnet, and the precision of the system is lowered, and the wear of the guide mechanism that maintains a constant air gap becomes severe, and magnetic flux flows to the armature core in the same direction as the moving direction of the mover, which inevitably leads to a problem of lowering motor efficiency.

종래 회전 전동기의 경우에도 자기 흡입력 문제가 발생하는데, 이는 회전체나 고정체를 정확한 원으로 구현하지 못하여 발생하는 불균형(또는 언밸런스)이나 편심에 따른 것으로, 전동기 직경이 커질수록 대칭 구조를 정확하게 구현하기 어려워 흡입력 문제가 더 잘 드러난다.In the case of a conventional rotary motor, a magnetic suction power problem also occurs, which is due to imbalance (or unbalance) or eccentricity caused by not realizing the rotating body or the fixed body in an accurate circle. Difficulty, which makes the suction problem more evident.

디스플레이나 반도체 공정에 X 방향과 Y 방향으로 각각 이동 가능한 선형 전동기를 채용한 선형 XY 스테이지가 사용되고 있고, 또한 XY 스테이지 위에 놓이는 기판의 각도를 조절하기 위해 회전 전동기도 함께 사용되고 있다.A linear XY stage employing a linear motor capable of moving in the X and Y directions, respectively, is used in display and semiconductor processes, and a rotary motor is also used to adjust the angle of a substrate placed on the XY stage.

한 번의 공정으로 생성하는 기판의 크기가 커짐에 따라, XY 스테이지도 커지게 되고, XY 스테이지에 놓이는 기판의 각도를 조절하기 위한 회전 전동기도 더 무거워지는 기판을 고려하여 직경이 커지게 된다.As the size of the substrate produced in one process increases, the XY stage also increases, and the rotary motor for adjusting the angle of the substrate placed on the XY stage also increases in diameter in consideration of the heavier substrate.

하지만, 회전 전동기의 직경이 커지면 전동기에 내재된 언밸런스나 편심에 의해 자기 흡입력 문제가 커지고, 회전 전동기에 연결된 물체, 예를 들어 XY 스테이지 위에 놓인 기판을 원하는 각도로 조절하기가 어려워지고, 또한 자기 흡입력에 의해 내부 부품에 마모가 더 발생하여 회전 전동기의 수명이 짧아지게 된다.However, as the diameter of the rotary motor increases, the magnetic suction power problem increases due to the imbalance or eccentricity inherent in the motor, and it becomes difficult to adjust the object connected to the rotary motor, for example, the substrate placed on the XY stage to a desired angle, and also the magnetic suction force This causes more wear on the internal parts and shortens the life of the rotary motor.

이 명세서는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 자기 흡입력과 코깅을 줄이는 회전 전동기를 제공하는 데 있다.This specification is in view of such a situation, and an object of this specification is to provide a rotary motor that reduces magnetic suction force and cogging.

이 명세서의 다른 목적은 선형 전동기 원리를 이용하여 효율이 높고 수명이 긴 회전 전동기를 제공하는 데 있다.Another object of this specification is to provide a high-efficiency and long-life rotary motor using the linear motor principle.

이 명세서의 일 실시예에 따른 전동기는, 복수 개의 전기자 모듈을 포함하는 1차 부재; 및 원주를 따라 극을 바꾸면서 배치되는 복수 개의 영구자석을 포함하는 자석 모듈로 구성되는 2차 부재를 포함하여 구성되고, 각 전기자 모듈은 둘 이상의 돌출부를 포함하는 자성체 코어 및 자성체 코어에 감기어 같은 위상의 전류가 흐르는 코일을 포함하고, 자석 모듈은 전기자 모듈의 2개의 돌출부 사이에 놓이고, 2의 배수인 P개의 영구자석과 S개의 전기자 모듈을 한 단위로 하여 추력이 발생하도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고, 1차 부재 또는 2차 부재 중 어느 하나가 회전자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고, 복수의 전기자 모듈은 같은 위상의 전원이 공급되는 하나 이상이 하나로 묶여 2xS개의 제1 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 제1 전기자 모듈 그룹은 해당 제1 전기자 모듈 그룹과 같은 위상의 전원이 공급되는 다른 제1 전기자 모듈 그룹과 자석 모듈이 형성하는 원의 중심을 기준으로 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 한다.An electric motor according to an embodiment of this specification, a primary member including a plurality of armature modules; and a secondary member consisting of a magnet module including a plurality of permanent magnets disposed while changing poles along the circumference, wherein each armature module includes a magnetic core including two or more protrusions and the magnetic core wound around the same phase It includes a coil through which a current of power is applied to the coil of each armature module, one of the primary member or the secondary member becomes a rotor and the other becomes a stator and moves relative to each other by the generated thrust, and a plurality of armature modules are in the same phase At least one to which power is supplied is grouped together to form a 2xS first armature module group, and the first armature module group includes another first armature module group and magnet module to which power of the same phase as the corresponding first armature module group is supplied. It is characterized in that it is arranged symmetrically with respect to the center of the circle to form.

따라서, 코깅을 줄여 회전 전동기의 회전 속도와 회전 각도를 정밀하게 조절할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to precisely control the rotation speed and rotation angle of the rotary motor by reducing cogging.

또한, 회전 전동기의 직경을 키우더라도 언밸런스와 편심을 줄일 수 있어서 자기 흡입력에 의해 내부 부품이 마모되는 것을 방지하고 전동기 수명을 연장할 수 있게 된다.In addition, even if the diameter of the rotary motor is increased, unbalance and eccentricity can be reduced, thereby preventing internal parts from being worn by magnetic suction force and extending the life of the motor.

또한, 회전 전동기의 가속 구간, 등속 구간, 감속 구간에 맞추어 구동하는 전기자 모듈의 개수를 조절함으로써, 적은 에너지로 회전자의 위치나 속도를 더 정밀하게 조절할 수 있게 된다.In addition, by adjusting the number of armature modules driven according to the acceleration section, constant speed section, and deceleration section of the rotary motor, the position or speed of the rotor can be more precisely controlled with little energy.

도 1은 이 명세서의 출원인이 출원한 출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 개방형 선형 전동기를 도시한 것이고,
도 2는 이 명세서의 출원인이 출원한 출원 번호 KR 10-2011-0020599에 기재된 선형 전동기를 도시한 것이고,
도 3은 도 1과 도 2의 선형 전동기에서 3개의 전기자 모듈로 구성한 1차 부재와 복수의 영구자석의 조합에 의해 직선 방향의 추력이 발생하는 동작 원리를 도시한 것이고,
도 4는 전기자 모듈의 돌극과 영구 자석의 상대적 위치에 따라 발생하는 코깅을 설명하는 것이고,
도 5는 1차 부재를 구성하는 9개의 전기자 모듈을 분산시켜 배치한 선형 전동기를 도시한 것이고,
도 6은 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w와 영구 자석과의 상대적 위치 및 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w를 같은 방향으로 이동시키기 위해 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w에 인가되는 3상 전류를 도시한 것이고,
도 7은 이 명세서의 일 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이고,
도 8a와 도 8b는 도 7 회전 전동기를 구성하는 납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈을 도시한 것이고,
도 9a 내지 도 9c는 도 7 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈 그룹의 평면도와 2개의 측면도를 도시한 것이고,
도 10a 내지 도 10c는 도 7 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈 그룹을 제조하는 과정을 도시한 것이고,
도 11은 직경이 다른 2개의 납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈을 채용한 회전 전동기를 도시한 것이고,
도 12는 원반 형상의 영구 자석 모듈을 채용한 회전 전동기를 도시한 것이고,
도 13은 1차 부재에서 9개의 전기자 모듈을 분산시켜 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격을 변화시키는 실시예를 도시한 것이고
도 14는 이 명세서의 다른 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이고,
도 15는 도 7이나 도 14의 회전 전동기의 3상 전기자 모듈에 연결되는 코일의 결선 상태를 도시한 것이고,
도 16은 가속, 등속, 감속의 서로 다른 속도 변화 구간에 필요한 추력의 상대적 크기를 도시한 것이고,
도 17은 회전 전동기의 전기자 모듈에 연결되는 코일의 다른 결선 상태를 도시한 것이고,
도 18은 도 17 결선 상태의 코일을 구동하는 인버터의 연결을 도시한 것이고,
도 19는 UVW 전기자 모듈과 RST 전기자 모듈의 위상 관계를 도시한 것이고,
도 20은 이 명세서의 또다른 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이고,
도 21a와 도 21b는 각각 도 20의 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈에 연결되는 코일의 결선 상태를 도시한 것이고,
도 22는 전기자 모듈 그룹에 포함된 전기자 모듈을 서로 분리하여 다른 인버터로 구동하는 예를 도시한 것이고,
도 23은 이 명세서에 따른 회전 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다.1 shows an open type linear motor described in application numbers KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947 filed by the applicant of this specification;
Figure 2 shows the linear motor described in the application number KR 10-2011-0020599 filed by the applicant of this specification,
3 is a view showing the principle of operation in which the thrust in the linear direction is generated by the combination of a primary member composed of three armature modules and a plurality of permanent magnets in the linear motor of FIGS. 1 and 2;
4 is to explain the cogging that occurs according to the relative position of the salient pole of the armature module and the permanent magnet,
5 shows a linear motor in which nine armature modules constituting the primary member are dispersed and arranged;
6 shows the relative positions of the armature modules U, V, W and the armature modules u, v, w and the permanent magnet, and the armature module to move the armature modules U, V, W and the armature modules u, v, w in the same direction; It shows the three-phase current applied to U, V, W and the armature module u, v, w,
7 is a plan view of a rotary motor according to an embodiment of this specification,
8A and 8B show a flat ring-shaped permanent magnet module constituting the rotary motor of FIG. 7,
9A to 9C are a plan view and two side views of an armature module group constituting the rotary motor of FIG. 7,
10a to 10c show the process of manufacturing the armature module group constituting the rotary motor of Fig. 7,
11 shows a rotary motor employing two flat ring-shaped permanent magnet modules with different diameters;
12 is a view showing a rotary motor employing a disk-shaped permanent magnet module,
13 shows an embodiment in which nine armature modules are dispersedly arranged in the primary member and the spacing between the armature modules is changed.
14 is a plan view of a rotary motor according to another embodiment of this specification,
15 is a view showing the connection state of the coil connected to the three-phase armature module of the rotary motor of FIG. 7 or 14,
16 shows the relative magnitude of thrust required for different speed change sections of acceleration, constant speed, and deceleration;
17 shows another connection state of the coil connected to the armature module of the rotary motor,
18 is a view showing the connection of the inverter for driving the coil in the connection state of FIG. 17,
19 shows the phase relationship between the UVW armature module and the RST armature module,
20 is a plan view of a rotary motor according to another embodiment of this specification,
Figures 21a and 21b show the connection state of the coil connected to the armature module constituting the rotary motor of Figure 20, respectively,
22 shows an example in which the armature modules included in the armature module group are separated from each other and driven with another inverter,
23 shows a simplified configuration of a servo system for driving a rotary motor according to this specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 이 명세서에 따른 전동기에 대한 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the electric motor according to this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 명세서의 출원인은, 진행 방향으로 일렬로 배치되는 다수의 전기자 모듈로 구성되는 1차 부재 및 진행 방향으로 극을 바꾸면서 배치되는 복수의 영구자석을 포함하는 영구자석 모듈을 복수 개 포함하는 2차 부재를 포함하는 밀폐형과 개방형 선형 전동기에 대해서, 출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947을 통해 출원하였다.Applicants of this specification, a primary member consisting of a plurality of armature modules arranged in a line in the traveling direction, and a secondary member comprising a plurality of permanent magnet modules including a plurality of permanent magnets arranged while changing poles in the traveling direction For closed type and open type linear motors including

출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 선형 전동기 중에서 도 1과 같은 개방형 선형 전동기에서, 전기자 모듈의 코어는 2차 부재인 영구자석 모듈을 둘러싸기 위한 C자 형상이 아니라, 예를 들어 직선 형태이고, 복수의 돌극은 코어로부터 같은 방향으로, 예를 들어 직각으로 돌출한 형태이고, 2차 부재의 복수의 영구자석 모듈도 나란히 놓인 각 돌극 사이로 코어를 향해 돌출한 형태를 하고 있다.Among the linear motors described in Application Nos. KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947, in the open type linear motor as shown in FIG. 1, the core of the armature module is not a C-shape for enclosing the permanent magnet module, which is a secondary member. , in the form of a straight line, for example, a plurality of salient poles projecting from the core in the same direction, for example, at a right angle, and a plurality of permanent magnet modules of the secondary member also protruding toward the core between each salient pole placed side by side. are doing

출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 다른 선형 전동기는 전기자 모듈의 코어에서 돌극의 돌출 각도가 서로 달라 금형 제작에 비용이 많이 들고 정밀도를 올리는 데 한계가 있다. 하지만, 도 1의 선형 전동기에서, 각 전기자 모듈에서 모든 돌극은 코어와 같은 각도, 예를 들어 직각을 이루고, 각 영구자석 모듈도 베이스와 같은 각도, 예를 들어 직각을 이룬 상태로 고정되고 있으므로, 제조 정밀도를 올릴 수 있고 금형 비용도 절감할 수 있다.The other linear electric motors described in Application Nos. KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947 have different protrusion angles of salient poles from the core of the armature module, which is expensive for mold manufacturing and has limitations in increasing precision. However, in the linear motor of FIG. 1, all salient poles in each armature module form the same angle as the core, for example, at a right angle, and each permanent magnet module is also fixed at the same angle as the base, for example, at a right angle, Manufacturing precision can be increased and mold cost can be reduced.

이 명세서에 따른 선형 전동기는, 출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 선형 전동기 중에서 도 1의 개방형 선형 전동기를 영구자석 가동형으로 변형한 것이다. 영구자석 가동형 선형 전동기를 이용하는 이 명세서에서는, 반송 시스템이 요구하는 속도 구간에 대응하도록 전기자 모듈 사이의 간격으로 조절하여 장거리 이송을 가능하게 하고, 또한 실제 주행 속도와 목표 속도의 차이를 최소로 할 수 있다.The linear motor according to this specification is a transformation of the open type linear motor of FIG. 1 into a permanent magnet movable type among the linear motors described in application numbers KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947. In this specification using a permanent magnet movable type linear motor, the distance between the armature modules is adjusted to correspond to the speed section required by the conveying system to enable long-distance transportation, and to minimize the difference between the actual traveling speed and the target speed. can

도 2는 이 명세서의 출원인의 의해 출원된 출원 번호 KR 10-2011-0020599에 기재된 선형 전동기를 도시한 것으로, 자속을 발생시키는 코일을 포함하는 1차 부재와 자속을 가로지르는 영구자석을 포함하는 2차 부재를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1의 선형 전동기와 비교하여, 돌극의 개수와 영구자석 모듈의 개수가 각각 2개와 1개로 준 것을 제외하고는 동작 원리는 동일하다.Figure 2 shows a linear electric motor described in Application No. KR 10-2011-0020599 filed by the applicant of this specification, a primary member including a coil for generating magnetic flux and a permanent magnet across the magnetic flux 2 It may be configured to include a car member. Compared with the linear motor of FIG. 1, the operating principle is the same except that the number of salient poles and the number of permanent magnet modules are 2 and 1, respectively.

도 3은 도 1과 도 2의 선형 전동기에서 3개의 전기자 모듈로 구성한 1차 부재와 복수의 영구자석의 조합에 의해 직선 방향의 추력이 발생하는 동작 원리를 도시한 것으로, 2 이상의 전기자 모듈과 영구자석 모듈의 조합에 의해 진행 방향으로 추력이 발생하는 원리를 도 3이 도시하고 있다. 예를 들어 3개의 전기자 모듈(10U, 10V, 10W)에 2개의 영구자석(21)을 대응시키는 경우, 도 3의 위쪽 그림과 같은 전기자 모듈 3상과 영구자석 2극의 조합이 된다.3 is a view showing the principle of operation in which a thrust in a linear direction is generated by a combination of a primary member composed of three armature modules and a plurality of permanent magnets in the linear motor of FIGS. 1 and 2, and two or more armature modules and a permanent magnet FIG. 3 shows the principle that thrust is generated in the traveling direction by the combination of the magnet modules. For example, when the two permanent magnets 21 correspond to the three armature modules 10U, 10V, and 10W, a combination of three phases of the armature module and two poles of the permanent magnet as shown in the upper figure of FIG.

도 3에서, U, V, W는, 도 1과 도 2의 3개의 전기자 모듈(10U, 10V, 10W)의 각 돌극(12) 중에서 한 쪽 돌극(12)을 진행 방향으로 나열한 것이고, S/N은 돌극 U, V, W에 대치되는 위치에 놓인 영구자석(21)을 나열한 것이다.In FIG. 3 , U, V, and W denote one of the salient poles 12 of the three armature modules 10U, 10V, and 10W of FIGS. 1 and 2 in the advancing direction, and S/ N is a list of permanent magnets 21 placed at positions opposite to the salient poles U, V, and W.

각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 단일 위상의 전류를 공급하되, 3상인 경우 이웃하는 모듈과 120도의 위상차를 갖는 전류를 각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 인가할 수 있다.A single phase current is supplied to the coil 13 of each armature module 10, but in the case of three phases, a current having a phase difference of 120 degrees from the neighboring module may be applied to the coil 13 of each armature module 10. .

또한, 도 3의 위 그림에 도시한 것과 같이, 진행 방향으로 번갈아 배치된 영구자석 S 또는 N의 극 간격을 (1/2 주기 180도)로 할 때, 3개의 전기자 모듈(10)이 2/3(120도)에 해당하는 간격으로 배치될 수 있다.In addition, as shown in the above figure of FIG. 3, when the pole spacing of the permanent magnets S or N alternately arranged in the traveling direction is (1/2 period 180 degrees), the three armature modules 10 are 2/ It may be arranged at an interval corresponding to 3 (120 degrees).

영구자석 S극과 N극 사이에 위치하는 돌극 V를 감은 코일에 (+) 방향으로 피크 값(P)의 교류 전류를 흘려 돌극 V가 N극이 될 때, 돌극 U와 W를 감은 코일에는 (-) 방향으로 피크 값(P)/제곱근(2) 크기의 교류 전류를 흘려 돌극 U와 W가 S극이 되므로, N극인 돌극 V가 영구자석 S극에는 흡인력을 영구자석 N극에는 반발력을 작용하여 영구자석을 오른쪽으로 이동시킨다. 돌극 V의 N극보다는 작은 크기의 자력으로 S극이 된 돌극 U와 W는 각각 영구자석 S극과 영구자석 N극에 반발력과 흡인력을 작용하지만 서로 상쇄되어 진행 방향으로 영향을 미치지 않게 된다.When an alternating current of peak value (P) flows in the (+) direction to the coil wound with the salient pole V located between the S and N poles of the permanent magnet, and the salient pole V becomes the N pole, the coil wound around the salient poles U and W ( When an alternating current of peak value (P)/square root (2) flows in the -) direction, the salient poles U and W become S poles, so the salient pole V acts as an attraction force to the permanent magnet S pole and a repulsive force to the permanent magnet N pole. to move the permanent magnet to the right. The salient poles U and W, which became the S poles with a magnetic force smaller than the N pole of the salient pole V, act respectively on the permanent magnet S pole and the permanent magnet N pole, respectively, with repulsive and attractive forces, but they cancel each other and do not affect the moving direction.

영구자석(21)이 2/3만큼 이동하여 이번에는 돌극 W가 영구자석 S극과 N극 사이에 위치하게 되고, 이 순간에는 각 돌극(12)의 코일(13)에 위상이 120도 진행한 전류를 흘리고, 돌극 W를 감은 코일에 (+) 방향으로 피크 값(P)의 교류 전류가 흘러 돌극 W가 N극이 되고, 돌극 U와 V를 감은 코일에는 (-) 방향으로 피크 값(P)/제곱근(2) 크기의 교류 전류가 흘러 돌극 U와 V가 S극이 된다. N극이 된 돌극 W가 영구자석 S극에는 흡인력을 영구자석 N극에는 반발력을 작용하여 영구자석(21)을 오른쪽으로 이동시키는데, 마찬가지로 돌극 W의 N극보다는 작은 크기의 자력으로 S극이 된 돌극 U와 V는 각각 영구자석 N극과 영구자석 S극에 흡인력과 반발력을 작용하지만 서로 상쇄된다.The permanent magnet 21 moves by 2/3 and this time, the salient pole W is positioned between the permanent magnet S pole and the N pole, and at this moment, the phase of the coil 13 of each salient pole 12 advances by 120 degrees. A current flows and an alternating current of peak value (P) flows in the (+) direction to the coil wound with the salient pole W, and the salient pole W becomes the N pole. )/square root (2) of alternating current flows and the salient poles U and V become S poles. The salient pole W, which became the N pole, acts an attraction force to the permanent magnet S pole and a repulsive force to the permanent magnet N pole to move the permanent magnet 21 to the right. The salient poles U and V exert attraction and repulsive forces on the permanent magnet N pole and the permanent magnet S pole, respectively, but they cancel each other out.

이와 같은 과정을 반복하여 영구자석(21)은 오른쪽으로 이동하게 된다. 즉, 각 전기자 모듈(10)에 인가되는 3상의 전류가 돌극 U, V, W에 이동 자계를 발생시키고 이에 따라 영구자석(21)에는 오른쪽으로 이동하는 추력이 발생한다.By repeating this process, the permanent magnet 21 moves to the right. That is, the three-phase current applied to each armature module 10 generates a moving magnetic field in the salient poles U, V, and W, and accordingly, a thrust that moves to the right is generated in the permanent magnet 21 .

이상적인 모델인 경우, 영구자석(21)을 이동시키는 추력은, 돌극(12)과 영구자석(21)이 접하는 표면적의 합에 비례하고, 또한 진행 방향으로 배치되는 전기자 모듈(10)의 개수에도 비례하여 커지게 되고, 코일(13)에 인가되는 전류의 크기, 돌극(12)을 감는 코일(13)의 권선 수, 영구자석(21)의 자력 크기 등에도 비례 관계를 갖는다.In the case of an ideal model, the thrust to move the permanent magnet 21 is proportional to the sum of the surface areas in contact between the salient pole 12 and the permanent magnet 21, and is also proportional to the number of armature modules 10 arranged in the traveling direction. to increase, and has a proportional relationship with the magnitude of the current applied to the coil 13 , the number of turns of the coil 13 wound around the salient pole 12 , the magnitude of the magnetic force of the permanent magnet 21 , and the like.

도 3의 첫 번째 예(위 그림)는 전기자 모듈 3상과 영구자석 2극의 기본 조합에 대한 예이고, 도 3의 두 번째 예(아래 그림)는 첫 번째 조합의 확장인 전기자 모듈 3상과 영구자석 4극 조합에 대한 예로 추력이 발생하는 원리는 동일하고, 3상 8극, 10극 등의 조합도 가능하다.The first example of FIG. 3 (picture above) is an example of the basic combination of armature module 3-phase and permanent magnet 2-pole, and the second example of FIG. 3 (picture below) is an extension of the first combination of armature module 3-phase and As an example of a permanent magnet 4-pole combination, the principle of generating thrust is the same, and a combination of 3-phase 8-pole, 10-pole, etc. is also possible.

일반화하면, 모터 상수의 배수가 되는 전기자 모듈(10)의 개수 S와 2(N극과 S극)의 배수인 영구자석(21)의 개수 P의 조합을 기본으로 추력이 발생하는데, 여기서 모터 상수는 3상 전원으로 전기자를 구동하는 경우 3, 5상 전원으로 구동하는 경우 5로서, 3 이상의 홀수로 하는 것이 일반적이고, 모터 상수에 의해 각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 인가되는 전류의 위상차가 결정된다.In general, thrust is generated based on a combination of the number S of the armature module 10 that is a multiple of the motor constant and the number P of the permanent magnets 21 that is a multiple of 2 (N pole and S pole), where the motor constant is 3 when driving the armature with 3-phase power, 5 when driving with 5-phase power, and is generally an odd number of 3 or more, and the current applied to the coil 13 of each armature module 10 by the motor constant The phase difference is determined.

물론, S개의 전기자 모듈과 P개의 영구자석이 공극을 통해 대치하는 부분의 길이(이동 방향으로의 길이)를 1차 부재의 단위 길이라고 할 때, 다수의 전기자 모듈(10)로 구성되는 1차 부재 또는 다수의 영구자석(21)으로 구성되는 2차 부재 중 어느 한쪽은 단위 길이보다는 길게 구성해야 가동자를 이동시키는 추력을 발생시킬 수 있는 유효 거리를 확보할 수 있게 된다.Of course, when the length (length in the movement direction) of the part where the S armature modules and the P permanent magnets face each other through the air gap is the unit length of the primary member, the primary consisting of a plurality of armature modules 10 Either one of the member or the secondary member composed of a plurality of permanent magnets 21 should be configured to be longer than a unit length to secure an effective distance capable of generating a thrust to move the mover.

즉, 1차 부재와 2차 부재가 겹치는 길이를 단위 길이보다 길게(전기자 모듈의 개수를 S개 이상 또는 영구자석의 개수를 P개 이상) 구성해야 추력 발생을 위한 유효 거리를 확보하게 되고, 서로 겹치는 1차 부재와 2차 부재 사이에 형성되는 공극의 면적에 비례하여 추력이 증가할 수 있다.That is, when the overlapping length of the primary and secondary members is longer than the unit length (the number of armature modules is S or more or the number of permanent magnets is P or more), an effective distance for generating thrust is secured, and each other Thrust force may be increased in proportion to the area of the void formed between the overlapping primary member and the secondary member.

1차 부재의 각 전기자 모듈(10)에 진행 방향으로 UuU(또는 uUu)(U상군), VvV(또는 vVv)(V상군), WwW(또는 wWw)(W상군) 순서로 3상 전류를 인가하고, 여기서 소문자는 대문자와 반대 위상의 전류가 공급되는 것을 의미한다.Three-phase current is applied to each armature module 10 of the primary member in the order of UuU (or uUu) (U phase group), VvV (or vVv) (V phase group), WwW (or wWw) (W phase group) in the traveling direction and, here, a lowercase letter means that a current of the opposite phase to that of the uppercase letter is supplied.

여기서, 반대 위상의 전류를 공급하는 의미는, 다른 돌극에 감긴 권선에 각각 위상 차이가 180도인 서로 다른 전류를 공급하는 것을 의미할 수 있고, 또는 권선에는 같은 위상의 전류를 공급하되 돌극에 권선을 감는 방향을 서로 다르게 하는 것을 의미할 수도 있는데, 전동기를 구동하는 입장에서는 하나의 라인을 통해 전류를 공급하면서도 180도 위상 차이가 나는 2개의 전류를 동시에 공급하는 것이 되기 때문에 후자가 훨씬 유리하다.Here, the supply of currents of opposite phases may mean supplying different currents each having a phase difference of 180 degrees to the windings wound around different salient poles, or supplying currents of the same phase to the windings but winding the windings to the salient poles. It may mean that the winding direction is different from each other, but from the viewpoint of driving the motor, the latter is much more advantageous because it supplies two currents with a phase difference of 180 degrees while supplying current through one line.

1차 부재는 (1차 부재의 코어(11)와 같은 재질인 강자성체로) 서로 연결되지 않고 독립된 전기자 모듈(10)로 구성되기 때문에, 같은 크기의 전원이 각 전기자 모듈(10)에 제공된다면 각 전기자 모듈(10)에는 독립되고 같은 크기의 자속이 흐르게 되어 각 전기자 모듈(10)을 통해 생성되는 추진력에 편차가 적어 추력에 리플이 적게 된다.Since the primary member is composed of independent armature modules 10 without being connected to each other (with a ferromagnetic material of the same material as the core 11 of the primary member), if power of the same size is provided to each armature module 10, each In the armature module 10, independent magnetic flux of the same size flows, so that the deviation in the thrust generated through each armature module 10 is small, so that the ripple in the thrust is small.

돌극(12)과 영구자석(21)을 통과하는 자속의 양은, 돌극(12)에서 나오거나 돌극(12)로 들어가는 자속의 분포가 일정하다고 할 때, 돌극(12)의 표면과 영구자석(21)의 표면이 서로 겹치는 부분의 면적에 비례하게 된다.The amount of magnetic flux passing through the salient pole 12 and the permanent magnet 21 is the surface of the salient pole 12 and the permanent magnet 21 when the distribution of magnetic flux coming out of or entering the salient pole 12 is constant. ) is proportional to the area where the surfaces overlap each other.

전기자 모듈(10)의 돌극(12)에서 나온 자속 또는 돌극(12)으로 들어가는 자속이 지나가는 영구자석(21)의 단면은 직사각형이나 평행 사변형에 한정되지 않고, 마름모, 원형 또는 타원형도 가능하고, 직사각형이나 평행 사변형의 네 귀퉁이를 자른 팔각형 모양도 가능하다.The cross section of the permanent magnet 21 through which the magnetic flux from the salient pole 12 of the armature module 10 or the magnetic flux entering the salient pole 12 passes is not limited to a rectangle or a parallelogram, and a rhombus, a circle or an ellipse may be possible, and a rectangle An octagonal shape with the four corners of a parallelogram cut out is also possible.

도 4는 전기자 모듈의 돌극과 영구 자석의 상대적 위치에 따라 발생하는 코깅을 설명하는 것이다.4 illustrates cogging occurring according to the relative positions of the salient poles of the armature module and the permanent magnets.

고정자와 가동자의 상대 위치 변화로 토크가 변동하는 현상을 코깅이라고 한다. 코깅은 전기자 모듈에 전류가 인가되지 않을 때 전기자 모듈의 돌극이 영구 자석과의 상대적 위치에 따라 받는 힘에 의해 결정된다.A phenomenon in which torque fluctuates due to a change in the relative positions of the stator and the mover is called cogging. Cogging is determined by the force that the salient pole of the armature module receives according to its relative position with the permanent magnet when no current is applied to the armature module.

도 4에서 도시한 것과 같이, 돌극이 A와 E위치(영구 자석과 정렬된 위치) 및 C 위치(진행 방향으로 놓인 두 영구 자석의 중간 위치)에 있을 때에는 진행 방향으로 어떠한 힘도 받지 않지만, 돌극이 A와 C의 중간인 B 위치와 C와 E의 중간인 D 위치에 있을 때에는 진행 방향으로 놓인 두 영구 자석에 의해 흡인력과 반발력이 발생하여 돌극을 진행 방향으로 또는 반대 방향으로 이동시키는 힘이 발생한다. 즉, 극을 달리하면서 나열되는 영구 자석이 N극(또는 S극)에서 다음 N극(또는 S극)까지를 한 주기라 할 때, 코깅은 영구 자석 배치 간격의 1/2 주기로 발생한다.As shown in Fig. 4, when the salient pole is in the A and E positions (aligned with the permanent magnet) and C (the intermediate position between the two permanent magnets placed in the traveling direction), no force is applied in the traveling direction, but the salient pole is When it is at position B, which is midway between A and C, and position D, which is midway between C and E, suction and repulsion are generated by the two permanent magnets placed in the moving direction, and a force that moves the salient pole in the moving direction or in the opposite direction is generated. do. That is, when the permanent magnets arranged with different poles from the N pole (or S pole) to the next N pole (or S pole) are one cycle, cogging occurs at 1/2 cycle of the permanent magnet arrangement interval.

특히 선형 전동기의 경우, 복수의 전기자 모듈을 포함하는 1차 부재의 양쪽 끝 부분에 위치하는 철심(코어 또는 돌극)과 영구 자석 사이에 자기력에 의한 힘이 발생하는데, 이를 단부 디텐트 힘(End detent force)이라 한다. 1차 부재의 가운데 부분에서 철심과 영구 자석 사이에 발생하는 힘을 치 디텐트 힘(Teeth detent force)이라 한다. 단부 디텐트 힘은 선형 전동기의 특수한 구조에 의한 것으로 이동자와 고정자의 길이 차이에 의해 발생하고, 전동기의 추진력에 리플의 형태로 영향을 미치는데, 전동기를 작동할 때 진동으로 나타날 수도 있고, 고속으로 동작하는 전동기에서는 운전의 안정성에 문제를 줄 수 있다.In particular, in the case of a linear motor, a magnetic force is generated between an iron core (core or salient pole) located at both ends of a primary member including a plurality of armature modules and a permanent magnet, which is an end detent force (End detent force). called force). The force generated between the iron core and the permanent magnet at the center of the primary member is called the tooth detent force. The end detent force is due to the special structure of the linear motor, is caused by the difference in length between the mover and the stator, and affects the driving force of the motor in the form of ripple. In a running motor, it may give a problem to the stability of operation.

도 5는 1차 부재를 구성하는 9개의 전기자 모듈을 분산시켜 배치한 선형 전동기를 도시한 것으로, 도 1에 도시된 선형 전동기와 같은 원리를 적용하여 돌극이 3개인 전기자 모듈 9개를 사용하는 전동기를 도시한 것이다.FIG. 5 shows a linear motor in which 9 armature modules constituting a primary member are dispersedly arranged. A motor using 9 armature modules having 3 salient poles by applying the same principle as the linear motor shown in FIG. 1 will show

기본 단위 (S, P)=(9, 8)인 전동기에서, 9개의 전기자 모듈이 연속으로 배치되어 uUuvVvwWw(또는 UuUVvVWwW) 순서로 3상 전류가 인가될 수 있다. 선형 전동기에서 자기 회로의 대칭 효율을 높이고 추력을 올리기 위하여, 모터의 기본 단위에서 전기자 모듈의 수 S에 큰 값을 사용하고 영구 자석의 수 P에 S와 가까운 값을 사용하고, 또한 기본 단위를 복수 개 연결하여 사용할 수 있다. 1차 부재에 많은 수의 전기자 모듈이 연속으로 배치되는 경우, 전기자 모듈이 밀집된 1차 부재에 많은 전류가 공급되어 열에 의해 코어나 돌극에 변형이 발생할 수 있어서 정밀도가 떨어지고, 코깅의 원인이 될 수 있다.In a motor whose basic unit (S, P) = (9, 8), nine armature modules are arranged in series so that a three-phase current can be applied in the order of uUuvVvwWw (or UuUVvVWwW). In order to increase the symmetrical efficiency of the magnetic circuit in the linear motor and increase the thrust, a large value is used for the number S of armature modules in the basic unit of the motor, a value close to S is used for the number P of permanent magnets, and a plurality of basic units are used. Can be used by connecting dogs. If a large number of armature modules are continuously arranged in the primary member, a large amount of current is supplied to the primary member in which the armature modules are dense, and heat may cause deformation of the core or salient pole, resulting in poor precision and may cause cogging. have.

열에 의한 변형, 코깅 등의 문제를 해결하고 정밀도를 향상시키기 위하여, 도 5에 도시한 것과 같이, 1차 부재에서 복수의 전기자 모듈을 분산시켜 배치할 수 있는데, 같거나 180도 위상(또는 반대 위상)의 전류가 공급되는 전기자 모듈끼리 묶고, 다른 위상(120도 위상)의 전류가 공급되는 전기자 모듈과 분리할 수 있다.In order to solve problems such as thermal deformation and cogging and improve precision, as shown in FIG. 5 , a plurality of armature modules may be distributed and disposed in a primary member, the same or 180 degrees phase (or opposite phase) ) can be bundled with the armature modules supplied with the current, and separated from the armature modules supplied with the current of a different phase (120 degree phase).

도 5에서, 예를 들어 uUu 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈 그룹(U상군, U group), vVv 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈 그룹(V상군, V group), 및 wWw 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈 그룹(W상군, W group)이 서로 분리되어 분산 배치되어 있다.In FIG. 5, for example, an armature module group to which a current of uUu phase is supplied (U phase group, U group), an armature module group to which a current of vVv phase is supplied (V phase group, V group), and a current of wWw phase are supplied The armature module groups (W phase group, W group) to be used are separated from each other and distributed.

도 6은 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w와 영구 자석과의 상대적 위치 및 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w를 같은 방향으로 이동시키기 위해 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w에 인가되는 3상 전류를 도시한 것으로, 기본 단위 (S, P)=(3, 2)인 전동기에서 전기자 모듈과 영구 자석과의 상대적 위치에 해당한다.6 shows the relative positions of the armature modules U, V, W and the armature modules u, v, w and the permanent magnet, and the armature module to move the armature modules U, V, W and the armature modules u, v, w in the same direction; It shows the three-phase currents applied to U, V, W and the armature module u, v, and w. In the motor with the basic unit (S, P) = (3, 2), corresponds to

도 6에서 전기자 모듈 U가 영구 자석 S극의 가운데 위치할 때 전기자 모듈 V는 영구 자석 N극의 왼쪽 끝에 위치하고 전기자 모듈 W는 영구 자석 N극의 오른쪽 끝에 위치한다. 비슷하게 전기자 모듈 u가 영구 자석 N극의 가운데 위치할 때 전기자 모듈 v는 영구 자석 S극의 왼쪽 끝에 위치하고 전기자 모듈 W는 영구 자석 N극의 오른쪽 끝에 위치한다.6 , when the armature module U is positioned at the center of the permanent magnet S pole, the armature module V is positioned at the left end of the permanent magnet N pole and the armature module W is positioned at the right end of the permanent magnet N pole. Similarly, when the armature module u is located at the center of the permanent magnet N pole, the armature module v is located at the left end of the permanent magnet S pole and the armature module W is located at the right end of the permanent magnet N pole.

앞서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 전동기는 직선 방향을 따라 복수 개의 전기자 모듈을 나란히 배치하고 복수 개의 영구 자석이 직선으로 나열되는 영구 자석 모듈을 채용하여 직진 운동을 일으킨다.The electric motor described above with reference to FIGS. 1 to 6 generates a linear motion by arranging a plurality of armature modules side by side in a straight line direction and employing a permanent magnet module in which a plurality of permanent magnets are arranged in a straight line.

이러한 선형 전동기의 원리를 회전 운동에도 이용할 수 있는데, 복수 개의 전기자 모듈을 원을 따라 나열하고 원을 따라 복수 개의 영구 자석이 배열된 반지 또는 원반 형태의 영구 자석 모듈을 마련하고 전기자 모듈을 구동하면, 영구 자석 모듈을 전기자 모듈 대비 회전 운동이 가능하다.The principle of such a linear motor can also be used for rotational motion. When a plurality of armature modules are arranged along a circle and a ring or disk-shaped permanent magnet module in which a plurality of permanent magnets are arranged along a circle is provided and the armature module is driven, Permanent magnet modules can rotate compared to armature modules.

이때, 복수 개의 전기자 모듈을 원주에 모두 배치하는 것이 아니라, 도 5와 같이 복수의 전기자 모듈을 분산 배치하더라도 영구 자석 모듈을 계속 회전시킬 수 있다.At this time, instead of disposing all of the plurality of armature modules on the circumference, the permanent magnet module may be continuously rotated even if the plurality of armature modules are distributed as shown in FIG. 5 .

도 7은 이 명세서의 일 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이고, 도 8a와 도 8b는 도 7 회전 전동기를 구성하는 납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈을 도시한 것이고, 도 9a 내지 도 9c는 도 7의 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈 그룹의 평면도와 2개의 측면도를 도시한 것이다.7 is a plan view of a rotary motor according to an embodiment of this specification, and FIGS. 8A and 8B show a flat ring-shaped permanent magnet module constituting the rotary motor of FIG. 7, and FIGS. 9A to 9C 7 shows a plan view and two side views of an armature module group constituting the rotary motor of FIG. 7 .

회전 전동기(100)는, 예를 들어 3개의 다른 위상(U상, V상, W상)으로 구동할 때, 3개의 위상 각각에 대해 위상이 같거나 반대 위상의 전류가 흐르도록 코일이 감긴 복수 개의 전기자 모듈을 모은 전기자 모듈 그룹(110_U, 110_V, 110_W) 및 원주 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극이 다르도록 나열된 복수 개(짝수 개)의 영구 자석을 포함하는 반지 형상 또는 원통형의 영구 자석 모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있다.The rotary motor 100, for example, when driven in three different phases (U-phase, V-phase, W-phase), a plurality of coils wound so that the current flows in the same or opposite phase for each of the three phases A ring-shaped or cylindrical permanent magnet module ( 120) may be included.

U상, V상 및 W상의 3개의 전기자 모듈 그룹(110_U, 110_V, 110_W)은, 영구 자석 모듈(120)을 회전시키는 회전력을 발생시키는 최소 단위가 되므로, 하나의 전동기(Motor) 역할을 한다.The three armature module groups 110_U, 110_V, and 110_W of the U-phase, V-phase and W-phase are the minimum unit for generating the rotational force that rotates the permanent magnet module 120, and thus serves as one motor.

도 7에서, U상 전기자 모듈 그룹(110_U), V상 전기자 모듈 그룹(110_V), 및 W상 전기자 모듈 그룹(110_W)이 각각 2개씩 원주를 따라 서로 이격된 상태로 분산 배치되어 있어서, 2개의 전동기가 있다고 생각할 수 있다.In Figure 7, the U-phase armature module group (110_U), the V-phase armature module group (110_V), and the W-phase armature module group (110_W), respectively, two each along the circumference of the dispersed arrangement spaced apart from each other, the two You can think of it as having an electric motor.

같은 상의 전기자 모듈 그룹은 서로 전동기(100)의 중심을 기준으로 대칭으로 배치되어 있고, 이에 따라 같은 위상의 한 쌍의 전기자 모듈 그룹(110)이 영구 자석 모듈(120)에 회전력을 서로 대칭 형태로 전달하게 되어, 회전력의 언밸런스를 줄이고 회전 운동에 발생하는 편심을 줄일 수 있다.The armature module groups of the same phase are arranged symmetrically with respect to the center of the electric motor 100, and accordingly, a pair of armature module groups 110 of the same phase apply the rotational force to the permanent magnet module 120 in a symmetrical form. It is possible to reduce the unbalance of the rotational force and reduce the eccentricity generated in the rotational motion.

한편, U상 전기자 모듈 그룹(110_U), V상 전기자 모듈 그룹(110_V), 및 W상 전기자 모듈 그룹(110_W)을 각각 4개 이상의 4의 배수(2xN, N은 짝수) 개씩 원주를 따라 서로 이격된 상태로 분산 배치하면(N개의 전동기를 배치하면), 언밸런스와 편심을 더 줄일 수도 있다.On the other hand, the U-phase armature module group (110_U), the V-phase armature module group (110_V), and the W-phase armature module group (110_W) are spaced apart from each other along the circumference by 4 or more multiples of 4 (2xN, N is an even number). Distributed arrangement in the same state (if N motors are arranged) can further reduce unbalance and eccentricity.

하지만, 도 4를 참조하여 설명한 코깅 관점에서 보면, 전동기 개수가 증가하면 코깅이 더 커질 수 있다. 각 전동기에 공급되는 전류는 서로 동기되므로, 코깅이 발생하는 주기와 위상(또는 시점)도 서로 같아서, 전동기의 개수만큼 코깅이 증가할 수 있다.However, from the viewpoint of cogging described with reference to FIG. 4 , as the number of motors increases, cogging may become larger. Since the current supplied to each motor is synchronized with each other, the period and phase (or time point) at which cogging occurs are also the same, so that the cogging can be increased by the number of motors.

따라서, 언밸런스와 편심을 최소화하기 위해 짝수 개의 전동기를 배치하여 대칭 구조를 형성시키되, 전동기 개수가 늘수록 커지는 코깅을 고려하여 2개의 전동기만을 배치하고, 같은 위상의 전류가 흐르는 전기자 모듈 그룹을 중심을 기준으로 서로 대칭으로 배치하는 것이 유리하다.Therefore, in order to minimize unbalance and eccentricity, an even number of motors are arranged to form a symmetrical structure, but only two motors are arranged in consideration of cogging, which increases as the number of motors increases, and the armature module group through which the current of the same phase flows is centered It is advantageous to arrange them symmetrically to each other as a reference.

납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈(120)은, 도 8a와 도 8b에 도시한 것과 같이, 반지가 형성하는 원주를 따라 극을 달리하여 배열되는 복수 개의 영구 자석(121) 및 영구 자석(121)을 끼워 고정시키고 영구 자석 모듈의 형태를 유지하기 위한 자석 프레임(122)을 포함하여 구성될 수 있다. 자석 프레임(122)의 개구에 끼워지는 영구 자석(121)은 영구 자석 모듈(120)이 형성하는 원의 중심을 향하는 방향으로 자기 흐름을 형성할 수 있다.A flat ring-shaped permanent magnet module 120 is, as shown in FIGS. 8a and 8b, a plurality of permanent magnets 121 and permanent magnets 121 arranged with different poles along the circumference formed by the ring. It may be configured to include a magnet frame 122 for fitting and fixing and maintaining the shape of the permanent magnet module. The permanent magnet 121 fitted in the opening of the magnet frame 122 may form a magnetic flow in a direction toward the center of the circle formed by the permanent magnet module 120 .

비자성체, 예를 들어 몰딩을 통해 영구 자석(121)을 끼우기 위한 복수 개의 개구를 포함하는 자석 프레임(122)을 만지 형상으로 만들고, 자석 프레임(122)의 내경에 대응하는 외경을 갖고 약한 자성을 갖는 자성체 원통을 자석 프레임(122)에 끼운 상태로 영구 자석(121)을 자석 프레임(122)에 형성된 개구에 끼우면 영구 자석(121)이 자력에 의해 자성체 원통에 붙게 된다. 이때 접착제를 이용하여 영구 자석(121)을 자석 프레임(122)에 고정시킨다. 원주를 따라 극을 번갈아가면서 영구 자석(121)을 자석 프레임(122)에 고정시킨 후, 자성체 원통을 뽑으면 영구 자석(121)이 고정된 영구 자석 모듈(120)을 조립할 수 있다.A non-magnetic material, for example, a magnet frame 122 including a plurality of openings for inserting the permanent magnet 121 through molding is made into a shape of a touch, and has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the magnet frame 122 and weak magnetism When the permanent magnet 121 is inserted into the opening formed in the magnet frame 122 in a state in which the magnetic cylinder having the magnetic material is inserted into the magnet frame 122 , the permanent magnet 121 is attached to the magnetic cylinder by magnetic force. At this time, the permanent magnet 121 is fixed to the magnet frame 122 using an adhesive. After fixing the permanent magnet 121 to the magnet frame 122 while alternating poles along the circumference, if the magnetic cylinder is pulled out, the permanent magnet module 120 to which the permanent magnet 121 is fixed can be assembled.

도 9a 내지 도 9c는 각각 U상, u상, U상의 전원이 공급되는 3개의 전기자 모듈로 구성되는 U상의 전기자 모듈 그룹(110_U)을 도시하고 있는데, 전기자 모듈 그룹에 포함되는 전기자 모듈의 개수는 3개에 한정되지 않고, 1개의 전기자 모듈만으로도 구성될 수 있고, 2개 또는 4개 이상의 전기자 모듈로도 구성될 수 있다.9A to 9C show a U-phase armature module group 110_U consisting of three armature modules to which U-phase, u-phase, and U-phase power is supplied, respectively. The number of armature modules included in the armature module group is It is not limited to three, and may be configured with only one armature module, and may also be configured with two or four or more armature modules.

전기자 모듈 그룹(110)은, 자성체 코어(111), 2개 이상의 돌극(112) 및 코어 또는 돌극에 감기는 코일(113)로 구성되는 전기자 모듈, 정렬 홀(114), 고정 홀(115) 및 전기자 모듈 베이스(116)를 포함하여 구성될 수 있다.The armature module group 110 includes an armature module comprising a magnetic core 111, two or more salient poles 112 and a coil 113 wound around the core or salient pole, an alignment hole 114, a fixing hole 115, and It may be configured to include an armature module base 116 .

도 9에서는 돌극(112)이 2개 형성되어 있고 위를 향해 돌출되어, 두 돌극(112) 사이에 영구 자석 모듈(120)이 위로부터 아래로 끼워지는데, 돌극(112)의 돌출 방향은 회전 전동기(100)의 동작 환경에 따라 달라질 수 있다.In FIG. 9 , two salient poles 112 are formed and protrude upward, and the permanent magnet module 120 is fitted between the two salient poles 112 from top to bottom, and the protrusion direction of the salient poles 112 is a rotary motor. It may vary depending on the operating environment of ( 100 ).

정렬 홀(115)과 고정 홀(116)은 전기자 모듈 베이스(116)에 형성되어 전기자 모듈 그룹(110)을 영구 자석 모듈(120)이 형성하는 원주에 정렬시키면서 전동기(100)의 베이스에 고정시킬 수 있도록 한다.Alignment hole 115 and fixing hole 116 are formed in the armature module base 116 to fix the armature module group 110 to the base of the electric motor 100 while aligning the armature module group 110 to the circumference formed by the permanent magnet module 120. make it possible

도 9에서는 3개의 전기자 모듈이 x 방향을 따라 직선으로 나란히 배치되어 있지만, 영구 자석 모듈(120)이 형성하는 원주의 일부 구간 원호에 대응하여 그 위치가 변경될 수 있다.In FIG. 9 , the three armature modules are arranged side by side in a straight line along the x direction, but their positions may be changed in response to a partial arc of the circumference formed by the permanent magnet module 120 .

도 10a 내지 도 10c는 도 7 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈 그룹을 제조하는 과정을 도시한 것이다.10A to 10C show a process of manufacturing the armature module group constituting the rotary motor of FIG. 7 .

전기자 모듈 그룹(110)을 구성하는 전기자 모듈을 영구 자석 모듈(120)이 형성하는 원주를 따라 일일이 배치할 수 있지만, 각 전기자 모듈을 구성하는 돌극과 코일이 외부에 노출되어 보기에 깔끔하지 않고 외부 환경에 영향을 받을 수 있고, 또한 전기자 모듈들을 개별적으로 위치를 고정하는 것도 쉽지 않다.Although the armature modules constituting the armature module group 110 can be arranged one by one along the circumference formed by the permanent magnet module 120, the salient poles and coils constituting each armature module are exposed to the outside, so it is not neat to look at. It can be influenced by the environment, and it is also not easy to fix the position of the armature modules individually.

이러한 문제를 해결하기 위해, 전기자 모듈 그룹(110)을 하나의 덩어리로 몰딩 처리할 수 있다.In order to solve this problem, the armature module group 110 may be molded into one mass.

먼저, 도 10a와 같이 전기자 모듈 그룹(110)을 구성하는 복수 개의 전기자 모듈을 동작의 기본 단위에 대응하는 간격으로 배치하되, 코일(113)을 돌극(112)에 감은 상태로 한다.First, as shown in FIG. 10A , a plurality of armature modules constituting the armature module group 110 are arranged at intervals corresponding to the basic unit of operation, but the coil 113 is wound around the salient pole 112 .

다음으로, 도 10b와 같이, 예를 들어 에폭시로 몰딩 처리하여 전기자 모듈 그룹(11)을 하나의 덩어리로 형성하되, 도 9에 설명한 정렬 홀(115)과 고정 홀(115)을 형성할 수 있다. 또한, 코일(113)의 배선이 외부에 노출되도록 하는데, 전기자 모듈 그룹(110)에는 같은 위상의 전류가 흐르므로(예를 들어 U상과 u상은 같은 위상의 전류가 흐르는 전선에 연결되지만 돌극에 감기는 방향만 다름), 코일(113)에서 연장되는 2개의 라인만 노출될 수 있다.Next, as shown in FIG. 10B , for example, the armature module group 11 is formed in one mass by molding with epoxy, but the alignment hole 115 and the fixing hole 115 described in FIG. 9 may be formed. . In addition, so that the wiring of the coil 113 is exposed to the outside, since the current of the same phase flows in the armature module group 110 (for example, U-phase and U-phase are connected to the wire through which current of the same phase flows, but at the salient pole) Only the winding direction is different), and only two lines extending from the coil 113 may be exposed.

이후, 도 10c와 같이, 돌극(112) 사이에 형성된 에폭시 몰딩을 깎아서 영구 자석 모듈(120)이 끼워질 공간을 형성하는데, 림 또는 반지 형상의 영구 자석 모듈(120)의 원주의 일부 구간 원호에 대응하도록 한다.Thereafter, as shown in FIG. 10c, the epoxy molding formed between the salient poles 112 is cut to form a space for the permanent magnet module 120 to be inserted. to respond.

또는, 몰딩을 깎는 공정을 빼고 몰딩 처리할 때 돌극 사이에 영구 자석 모듈(120)의 원호를 미리 형성할 수도 있다.Alternatively, an arc of the permanent magnet module 120 may be formed in advance between the salient poles when molding is performed except for the process of cutting the molding.

도 11은 직경이 다른 2개의 납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈을 채용한 회전 전동기를 도시한 것이다.11 shows a rotary motor employing two flat ring-shaped permanent magnet modules having different diameters.

도 7 내지 도 10의 회전 전동기에서는, 전기자 모듈이 2개의 돌극으로만 구성되어 있어서, 전기자 모듈의 두 돌극 사이에 끼워지는 영구 자석 모듈은 하나만 필요하다. 하지만, 전기자 모듈이 셋 이상의 돌극을 갖는 경우, 회전 전동기는 돌극의 개수보다 1 작은 개수의 영구 자석 모듈을 가질 수 있다.In the rotary motor of Figs. 7 to 10, the armature module is composed of only two salient poles, so that only one permanent magnet module sandwiched between the two salient poles of the armature module is required. However, when the armature module has three or more salient poles, the rotary motor may have one less permanent magnet module than the number of salient poles.

전기자 모듈의 돌극들이 원의 중심을 향하도록 일렬로 배치되므로, 원의 중심에서 가까운 돌극들 사이에 끼워질 영구 자석 모듈과 원의 중심에서 먼 돌극들 사이에 끼워질 영구 자석 모듈은 원의 직경이 서로 다르게 된다.Since the salient poles of the armature module are arranged in a line to face the center of the circle, the permanent magnet module to be fitted between the salient poles close to the center of the circle and the permanent magnet module to be fitted between the salient poles far from the center of the circle have the same diameter as the circle. be different from each other

납작한 반지 형상의 영구 자석 모듈에 끼워질 영구 자석의 개수는 영구 자석 모듈의 직경과 무관하게 같아야 하므로, 직경이 작은 제1 영구 자석 모듈에 끼워질 영구 자석은 직경이 큰 제2 영구 자석 모듈에 끼워질 영구 자석보다 원주 방향으로 폭이 작을 수 있다.Since the number of permanent magnets to be inserted into the flat ring-shaped permanent magnet module should be the same regardless of the diameter of the permanent magnet module, the permanent magnet to be inserted into the first permanent magnet module with a small diameter is inserted into the second permanent magnet module with a larger diameter. It may have a smaller width in the circumferential direction than a quality permanent magnet.

또한, 제1 영구 자석 모듈과 제2 영구 자석 모듈은 래디얼 방향으로 서로 정렬해야 한다. 즉 제1 영구 자석 모듈에 포함된 제1 영구 자석과 제2 영구 자석 모듈에 포함된 제2 영구 자석은 그 중심이 소정의 기준 각도로부터 원주 방향으로 같은 각도에 배치될 수 있다. 또한, 제1 영구 자석 모듈의 제1 영구 자석과 이에 정렬하여 배치되는 제2 영구 자석 모듈의 제2 영구 자석은 서로 반대 극성이어야 한다.In addition, the first permanent magnet module and the second permanent magnet module must be aligned with each other in the radial direction. That is, the center of the first permanent magnet included in the first permanent magnet module and the second permanent magnet included in the second permanent magnet module may be disposed at the same angle in the circumferential direction from a predetermined reference angle. Also, the first permanent magnet of the first permanent magnet module and the second permanent magnet of the second permanent magnet module arranged in alignment therewith should have opposite polarities.

도 11에서는 돌극이 아래를 향하도록 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 회전 전동기를 사용하는 상황에 따라 도 9나 도 10과 같이 돌극이 위를 향하도록 설치되는 것으로 바뀔 수도 있다.11 shows that the salient pole is installed to face downward, it may be changed to be installed so that the salient pole faces upward as shown in FIGS. 9 and 10 depending on the situation in which the rotary motor is used.

도 12는 원반 형상의 영구 자석 모듈을 채용한 회전 전동기를 도시한 것이다.12 shows a rotary motor employing a disk-shaped permanent magnet module.

도 7 내지 도 11의 회전 전동기에서 영구 자석 모듈은 납작한 반지 형상이지만, 도 12의 회전 전동기는 원반 형상 또는 디스크 형상의 영구 자석 모듈을 채용하고 있다.In the rotary motor of FIGS. 7 to 11 , the permanent magnet module has a flat ring shape, but the rotary motor of FIG. 12 employs a disk-shaped or disk-shaped permanent magnet module.

원반 형상의 영구 자석 모듈에서 영구 자석은 원반의 외주 영역에 원주를 따라 배치되는데, 영구 자석은 원반이 형성하는 평면에 수직 방향으로 자기 흐름을 형성할 수 있다.In the disk-shaped permanent magnet module, the permanent magnet is disposed along the circumference in the outer peripheral region of the disk, and the permanent magnet may form a magnetic flow in a direction perpendicular to the plane formed by the disk.

전기자 모듈은, 돌극들이 영구 자석 모듈의 중심을 향해 돌출하고 또한 돌극들이 영구 자석 모듈의 원반 평면에 수직한 방향으로 나란하도록, 배치될 수 있다.The armature module may be arranged such that the salient poles protrude toward the center of the permanent magnet module and the salient poles are side by side in a direction perpendicular to the disk plane of the permanent magnet module.

전기자 모듈이 3개 이상의 돌극을 포함하는 경우 2개 이상의 원반 형상의 영구 자석 모듈을 채용할 수 있다.When the armature module includes three or more salient poles, two or more disk-shaped permanent magnet modules may be employed.

도 13은 1차 부재에서 9개의 전기자 모듈을 분산시켜 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격을 변화시키는 실시예를 도시한 것이다.13 shows an embodiment in which nine armature modules are dispersedly arranged in the primary member and the spacing between the armature modules is changed.

도 13에서, 전기자 모듈 U는 왼쪽으로부터 첫 번째 S극 가운데 위치하고, 전기자 모듈 W는 왼쪽으로부터 3번째 N극의 오른쪽 끝에 위치하고, 전기자 모듈 V는 왼쪽으로부터 5번째 N극의 왼쪽 끝에 위치한다. 도 6에 도시한 3상 전류를 전기자 모듈 U, V, W에 흐르게 하면 도 13의 전기자 모듈 U, V, W는 소정의 방향으로 진행한다.In FIG. 13 , the armature module U is located at the center of the first S pole from the left, the armature module W is located at the right end of the third N pole from the left, and the armature module V is located at the left end of the fifth N pole from the left. When the three-phase current shown in FIG. 6 flows through the armature modules U, V, and W, the armature modules U, V, and W of FIG. 13 proceed in a predetermined direction.

또한, 전기자 모듈 u는 왼쪽으로부터 첫 번째와 두 번째 N극 가운데 위치하고, 전기자 모듈 w는 왼쪽으로부터 두 번째와 세 번째 S극의 오른쪽 끝에 위치하고, 전기자 모듈 v는 왼쪽으로부터 네 번째와 다섯 번째 S극의 왼쪽 끝에 위치한다. 도 6에 도시한 3상 전류를 전기자 모듈 u, v, w에 흐르게 하면 도 13의 전기자 모듈 u, v, w는 전기자 모듈 U, V, W와 같은 방향으로 진행한다.Also, the armature module u is located in the middle of the first and second N poles from the left, the armature module w is located at the right end of the second and third S poles from the left, and the armature module v is located at the fourth and fifth S poles from the left. located at the far left When the three-phase current shown in FIG. 6 flows through the armature modules u, v, and w, the armature modules u, v, and w of FIG. 13 proceed in the same direction as the armature modules U, V, and W.

도 13에 도시한 바와 같이, 9개의 전기자 모듈은 같은 위상 또는 반전된 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈(예를 들어 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u) 3개가 하나의 그룹으로 묶이고, 하나로 묶인 전기자 모듈 그룹은 다른 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈 그룹과는 이격된 상태로 배치된다.As shown in Fig. 13, the nine armature modules are three armature modules (for example, armature module U and armature module u) to which currents of the same phase or inverted phase are supplied are grouped into one group, and the armature module is bundled into one The groups are arranged apart from the armature module groups to which currents of different phases are supplied.

전동기를 구동하기 위한 다수 개의 전기자 모듈이 소정 개수의 전기자 모듈 그룹으로 묶여 분산되기 때문에, 다수 개의 전기자 모듈이 연속으로 밀집된 상태로 배치되어 1차 모듈의 가운데 부분에서 열에 의한 변형이 발생하는 것을 막을 수 있다.Since a plurality of armature modules for driving an electric motor are bundled and dispersed in a predetermined number of armature module groups, a plurality of armature modules are arranged in a densely continuous state to prevent deformation due to heat in the middle of the primary module. have.

또한, 같은 전기자 모듈 그룹에는 같은 위상 또는 반전된 위상의 전류만이 공급되기 때문에, 입력 전원을 관리하는 것이 간편해진다.In addition, since only currents of the same phase or inverted phase are supplied to the same armature module group, it is easy to manage the input power.

도 13의 가운데 부분, 즉 전기자 모듈과 영구 자석이 겹쳐 그려진 부분에서, 전기자 모듈 3개가 묶인 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은 영구 자석의 간격과 같은 것으로 되어 있다.In the middle part of FIG. 13, that is, in the part where the armature module and the permanent magnet are drawn overlapping, the spacing between the armature modules in the group in which the three armature modules are bundled is the same as the spacing of the permanent magnets.

이 경우, 같은 전기자 모듈 그룹(전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u를 포함하는 전기자 모듈 그룹) 내에서 전기자 모듈 U와 2개의 전기자 모듈 u는 영구 자석과의 상대적 위치가 같은데(영구 자석 N극과 S극 사이를 한 주기라 할 때 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u는 한 주기만큼 이격된 상태이기 때문에), 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅이 같은 위상과 같은 크기로 발생하므로, 코깅의 크기가 3배로 증폭될 수 있다.In this case, within the same armature module group (armature module group comprising armature module U and armature module u), armature module U and the two armature modules u have the same relative position with the permanent magnets (permanent magnet N and S poles). Since the armature module U and the armature module u are spaced apart by one period when the interval between It can be amplified three times.

하지만, 도 13의 위 부분의 전기자 모듈에서, 전기자 모듈 U, V, W를 중심으로 좌우에 배치되는 전기자 모듈 u, v, w는 각각 해당 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 넓어져(영구 자석 N극과 S극 사이 간격보다 넓게) 전기자 모듈 U, V, W로부터 멀어진 상태로 배치되어 있다.However, in the armature module of the upper part of FIG. 13 , the armature modules u, v, and w arranged on the left and right around the armature modules U, V, W are each wider in the interval between the armature modules (permanent magnets) wider than the gap between the N and S poles) and arranged away from the armature modules U, V, and W.

또한, 도 13의 아래 부분의 전기자 모듈에서, 전기자 모듈 u, v, w는 각각 해당 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 좁아져(영구 자석 N극과 S극 사이 간격보다 좁게) 전기자 모듈 U, V, W로부터 가까운 상태로 배치되어 있다.In addition, in the armature module of the lower part of Figure 13, the armature modules u, v, and w each have a narrower spacing between the armature modules within the corresponding group (narrower than the gap between the permanent magnet N-pole and S-pole), so that the armature module U, They are arranged close to V and W.

이 경우, 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u를 포함하는 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u 사이의 간격은 고정되어 있지만 영구 자석과의 상대적 위치가 서로 달라, 영구 자석 N극과 S극 사이 간격이 d0이고 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u 사이 간격이 d1일 때, 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u는 360도를 기준 각도로 환산하면 360*(d0-d1)/d0도만큼 이격되어 있다.In this case, in the armature module group including the armature module U and the armature module u, the distance between the armature module U and the armature module u is fixed, but the relative positions with the permanent magnet are different from each other, so that between the permanent magnet N pole and the S pole When the distance is d0 and the distance between the armature module U and the armature module u is d1, the armature module U and the armature module u are spaced apart by 360*(d0-d1)/d0 degrees when 360 degrees is converted into a reference angle.

전기자 모듈 U와 2개의 전기자 모듈 u가 각각 일정한 간격인 d1을 유지한 상태로 진행하는 경우, 두 전기자 모듈 u 중 하나와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅은 전기자 모듈 U와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅보다 360*(d0-d1)/d0도 뒤지고, 두 전기자 모듈 u 중 다른 하나와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅은 전기자 모듈 U와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅보다 360*(d0-d1)/d0도 앞선다. 물론, 각 전기자 모듈과 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 크기는 동일하다.When the armature module U and the two armature modules u each proceed with a constant distance d1, the cogging caused by the relative position between one of the two armature modules u and the permanent magnet is caused by the armature module U and the permanent magnet. 360*(d0-d1)/d0 lag behind the cogging caused by the relative position of It also precedes position-induced cogging by 360*(d0-d1)/d0. Of course, the size of cogging caused by the relative position of each armature module and the permanent magnet is the same.

따라서, 전기자 모듈 U 및 두 전기자 모듈 u가 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 합은, 서로 위상이 달라서 일부 증폭되기도 하고 일부 감쇠되기도 하여 크게 증폭되지는 않는다. 또한, 전기자 모듈 U 및 두 전기자 모듈 u의 간격을 조절함으로써 코깅의 크기도 조절할 수 있다.Therefore, the sum of the cogging caused by the relative positions of the armature module U and the two armature modules u with the permanent magnets is not greatly amplified because they are partially amplified and partially attenuated because they are out of phase with each other. In addition, the size of the cogging can be adjusted by adjusting the distance between the armature module U and the two armature modules u.

또한, 전기자 모듈을 분산 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격을 조절함으로써, 전동기의 기본 단위를 높일 때 발생하는 열 변형, 코깅 증가 등을 감소시키고 전동기의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 전기자 모듈에 입력되는 입력 전원 관리를 손쉽게 할 수 있다.In addition, by distributing the armature modules and adjusting the spacing between the armature modules, it is possible to reduce the thermal deformation and increase in cogging generated when the basic unit of the motor is raised, and to improve the precision of the motor, and the input input to the armature module Power management is easy.

도 13은 9개의 전기자 모듈을 사용하는 전동기에 대한 실시예이지만, 이 명세서의 실시예는 이에 한정되지 않고, 6개, 12개, 15개의 전기자 모듈을 사용하는 전동기에도 적용될 수 있다.13 is an embodiment of a motor using 9 armature modules, but the embodiment of this specification is not limited thereto, and may be applied to a motor using 6, 12, or 15 armature modules.

또한, 기본 단위 (S, P)=(2, 3)을 사용하는 전동기뿐만 아니라, 기본 단위 (S, P)=(6, 5)를 사용하는 전동기나 기본 단위 (S, P)=(12, 10)를 사용하는 전동기 등에서도 코깅을 줄이기 위해서 적용이 가능하다.Also, not only motors using the basic unit (S, P) = (2, 3), but also motors using the basic unit (S, P) = (6, 5) or the basic unit (S, P) = (12) , 10) can also be applied to reduce cogging in motors using

같은 상의 전류가 흐르는 둘 이상의 전기자 모듈을 포함하는 전기자 모듈 그룹을 도 10과 같은 방법으로 제조할 때, 서로 반대 방향으로 코일이 감긴 전기자 모듈 사이, 예를 들어 U상의 경우 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u 사이 간격을 영구 자석 N과 S 사이 간격과 다르게 하여 회전 전동기의 코깅 영향을 줄일 수 있다.When an armature module group including two or more armature modules through which current of the same phase flows is manufactured in the same manner as in FIG. 10, between the armature modules in which coils are wound in opposite directions, for example, in the case of U phase, armature module U and armature module u The cogging effect of the rotary motor can be reduced by making the spacing between the permanent magnets N and S different.

도 14는 이 명세서의 다른 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이다.14 is a plan view of a rotary motor according to another embodiment of this specification.

도 14의 회전 전동기는, 도 7의 회전 전동기와 다르게, U상, V상 및 W상의 3개의 전기자 모듈 그룹(110_U, 110_V, 110_W)으로 구성된 전동기 2대를 대칭 형태로 배치하지 않고, 3개의 전기자 모듈 그룹으로 구성된 하나의 전동기만을 배치하되, 전기자 모듈 그룹을 영구 자석 모듈(120)의 원주를 따라 일정한 간격으로 배치하지 않고 소정 각도 범위에만 배치하고 있다.The rotary motor of FIG. 14, unlike the rotary motor of FIG. 7, does not arrange two motors consisting of three armature module groups (110_U, 110_V, 110_W) of U-phase, V-phase and W-phase in a symmetrical form, but three Only one electric motor composed of an armature module group is arranged, but the armature module group is arranged only in a predetermined angle range without arranging the armature module group at regular intervals along the circumference of the permanent magnet module 120 .

도 14의 회전 전동기는, 다른 기계나 시설물과 간섭 등과 같이 설치 환경이나 동작 환경에 의해 전기자 모듈 그룹을 배치할 공간이 한정될 때 유리할 수 있다. 이 명세서의 전동기는 전기자 모듈 또는 전기자 모듈 그룹을 배치하는 위치에 대한 제한이 적기 때문에, 도 14와 같은 배치도 가능하다.The rotary motor of FIG. 14 may be advantageous when a space for arranging the armature module group is limited by an installation environment or an operating environment, such as interference with other machines or facilities. Since the electric motor of this specification has few restrictions on the position of arranging the armature module or the armature module group, the arrangement as shown in FIG. 14 is also possible.

또한, 회전 전동기가 회전체를 1바퀴 회전하지 않고 소정 각도 범위에서만 왕복 회전하는 경우, 도 14의 회전 전동기와 같이 3개의 전기자 모듈 그룹을 한정된 각도 범위에 배치할 수 있다.In addition, when the rotary motor reciprocates only in a predetermined angle range without rotating the rotating body once, three armature module groups can be arranged in a limited angle range like the rotary motor of FIG. 14 .

또한, 회전 전동기가 120도보다 작은 각도 범위에서만 왕복 회전하는 경우, 영구 자석 모듈(120)의 원주 모든 구간에 영구 자석을 설치하지 않을 수 있다. 예를 들어 회전 전동기가 A 각도만큼만 왕복 회전하면, A 각도 내에 3개의 전기자 모듈 그룹을 배치하고, 영구 자석 모듈(120)의 원주에도 A 각도의 3배인 3A 각도 범위에만 영구 자석을 설치할 수도 있다. 또는, 원주 형상의 영구 자석 모듈(120)의 무게 밸런스를 위하여 3A 각도 범위에만 영구 자석을 설치하고 나머지 각도에는 영구 자석과 같은 질량의 대체물로 채울 수도 있다.In addition, when the rotary motor reciprocates only in an angle range smaller than 120 degrees, permanent magnets may not be installed in all sections of the circumference of the permanent magnet module 120 . For example, if the rotary motor reciprocates only by angle A, three armature module groups are arranged within angle A, and permanent magnets may also be installed on the circumference of permanent magnet module 120 only in 3A angle range, which is three times the angle A. Alternatively, in order to balance the weight of the cylindrical permanent magnet module 120, the permanent magnet may be installed only in the 3A angle range, and the remaining angle may be filled with a substitute having the same mass as the permanent magnet.

도 15는 도 7이나 도 12의 회전 전동기의 3상 전기자 모듈에 연결되는 코일의 결선 상태를 도시한 것으로, U상, V상 및 W상에 전류를 공급하는 전선은 서로 120도의 위상 차이를 이루는 전류를 공급하는 Y 결선 형태로 연결된다.15 is a diagram illustrating a connection state of a coil connected to the three-phase armature module of the rotary motor of FIG. 7 or 12, wherein the wires supplying current to U-phase, V-phase, and W-phase form a phase difference of 120 degrees from each other. They are connected in the form of a Y connection that supplies current.

도 15에서, U상의 전류는 하나의 U상 전기자 모듈과 2개의 u상 전기자 모듈에 공급되고, V상의 전류는 하나의 V상 전기자 모듈과 2개의 v상 전기자 모듈에 공급되고, W상의 전류는 하나의 W상 전기자 모듈과 2개의 w상 전기자 모듈에 공급된다.In Fig. 15, the U-phase current is supplied to one U-phase armature module and two U-phase armature modules, the V-phase current is supplied to one V-phase armature module and two v-phase armature modules, and the W-phase current is It is supplied to one W-phase armature module and two W-phase armature modules.

도 16은 가속, 등속, 감속의 서로 다른 속도 변화 구간에 필요한 추력의 상대적 크기를 도시한 것이고, 도 17은 회전 전동기의 전기자 모듈에 연결되는 코일의 다른 결선 상태를 도시한 것이고, 도 18은 도 17 결선 상태의 코일을 구동하는 인버터의 연결을 도시한 것이다.16 shows the relative magnitude of thrust required for different speed change sections of acceleration, constant speed, and deceleration, FIG. 17 shows another connection state of the coil connected to the armature module of the rotary motor, and FIG. 17 shows the connection of the inverter driving the coil in the connected state.

전동기가 이동 또는 회전을 시작하여 멈출 때까지 속도가 증가하는 가속 구간, 속도가 일정한 등속 구간 및 속도가 증가하는 감속 구간이 발생한다. 가속 구간과 감속 구간에서 가속도가 일정하다고 가정할 때, 가속 구간과 감속 구간에서 가속과 감속에 필요한 토크는 일정하다. 또한, 등속 구간에, 이론적으로는 토크가 필요하지 않지만, 마찰 등이 있기 때문에 등속을 유지하는 데 작은 양의 토크가 필요하고, 가속 구간과 감속 구간에 필요한 토크에 비해 훨씬 작다.An acceleration section in which the speed increases from the start of the motor moving or rotating until it stops, a constant speed section in which the speed is constant, and a deceleration section in which the speed increases. Assuming that the acceleration is constant in the acceleration section and the deceleration section, the torque required for acceleration and deceleration in the acceleration section and deceleration section is constant. In addition, although torque is not theoretically required in the constant speed section, a small amount of torque is required to maintain the constant speed because of friction and the like, and is much smaller than the torque required in the acceleration section and the deceleration section.

따라서, 큰 토크가 필요한 가속 구간과 감속 구간에는 전기자 모듈을 여러 개 사용하고 작은 토크로도 충분한 등속 구간에는 적은 개수의 전기자 모듈만을 사용하는 것이 유리하다.Therefore, it is advantageous to use several armature modules in the acceleration section and deceleration section requiring a large torque, and to use only a small number of armature modules in the constant speed section where a small torque is sufficient.

하나의 전동기를 구성하는 9개의 전기자 모듈에 대해, 도 15와 같이 U상, V상, W상을 각각 하나의 라인으로 묶어 Y자 형태로 결선하는 경우, 가속 구간, 감속 구간, 등속 구간에 상관없이 모든 전기자 모듈이 함께 구동되므로, 토크를 조절하기 위해서는 가속/감속 구간과 등속 구간에 라인에 흘리는 전류의 양을 조절해야 한다.For nine armature modules constituting one motor, as shown in FIG. 15, when U-phase, V-phase, and W-phase are connected in a single line and connected in a Y-shape, correlation with acceleration section, deceleration section, and constant speed section Since all armature modules are driven together without the need for torque, the amount of current flowing through the line must be adjusted in the acceleration/deceleration section and the constant speed section in order to control the torque.

하지만, 가속 구간에 필요한 토크와 등속 구간에 필요한 토크 크기의 비가 큰 경우, 고성능의 인버터를 채용하여 전류의 크기를 조절해야 하므로, 전류의 크기로 토크 비를 정교하게 맞추는 것이 쉽지 않다.However, when the ratio of the torque required for the acceleration section to the torque size required for the constant speed section is large, it is difficult to precisely match the torque ratio with the size of the current because it is necessary to adjust the size of the current by employing a high-performance inverter.

하나의 전동기를 예를 들어 9개의 전기자 모듈로 구성할 때, 도 17과 같이, 하나의 U상과 하나의 u상을 묶고, 하나의 V상과 하나의 v상을 묶어 제1 Y자 결선을 형성하고, 하나의 W상을 하나의 w상으로 묶어 Y자 형태로 결선하고, u상 대신 R상, v상 대신 S상, w상 대신 T상을 따로 묶어 제2 Y자 결선을 형성하고, 도 18과 같이 제1 Y자 결선과 제2 Y자 결선을 각각 제1 인버터(Inverter_1)와 제2 인버터(Inverter_2)의 별개 인버터로 구동할 수 있다.When one electric motor is composed of, for example, nine armature modules, as shown in FIG. 17, one U-phase and one U-phase are bundled, and one V-phase and one V-phase are bundled to form the first Y-shaped connection. Formed, one W phase is bundled into one w phase and connected in a Y-shape, and a second Y-connection is formed by tying R phase instead of u phase, S phase instead of v phase, and T phase instead of w phase, As shown in FIG. 18 , the first Y-connection and the second Y-connection may be driven by separate inverters of the first inverter Inverter_1 and the second inverter Inverter_2, respectively.

큰 토크가 필요한 가속 구간과 감속 구간에는 제1 인버터와 제2 인버터를 통해 제1 Y자 결선과 제2 Y자 결선(또는 UVW 전기자 모듈과 RST 전기자 모듈)을 모두 구동하고, 작은 토크로도 충분한 낮은 속도 구간 또는 등속 구간에는 제2 인버터를 통해 제2 Y자 결선(RST 전기자 모듈)만 구동할 수 있다.In the acceleration section and deceleration section where a large torque is required, both the first Y-connection and the second Y-connection (or UVW armature module and RST armature module) are driven through the first inverter and the second inverter, and a small torque is sufficient. In the low speed section or constant speed section, only the second Y-connection (RST armature module) can be driven through the second inverter.

따라서, 적은 전류만이 필요한 등속 구간에 작은 개수의 전기자 모듈만을 구동해도 되어, 가속 구간과 등속 구간의 토크 크기의 비례하게 전류 해상도를 높이지 않아도 되고, 이에 전동기를 구동하기 위해 고성능의 인버터를 채용하지 않아도 되어 비용을 줄일 수 있다.Therefore, it is only necessary to drive a small number of armature modules in the constant speed section where only a small current is required, and it is not necessary to increase the current resolution in proportion to the torque size in the acceleration section and the constant speed section. You don't have to do that, so you can cut costs.

도 19는 UVW 전기자 모듈과 RST 전기자 모듈의 위상 관계를 도시한 것이다. R상, S상, T상의 전기자 모듈에는 서로 120도의 위상 차이가 있는 전류가 흐르게 된다. R상, S상, T상은 위상이 각각 u상(또는 U상), v상(또는 V상), w상(또는 W상)의 것과 같은 수도 있고 다를 수도 있는데, 도 19와 같이 UVW 전기자 모듈에 흐르는 전류는 RST 전기자 모듈에 흐르는 전류와 60도의 위상차를 가질 수 있다.19 shows the phase relationship between the UVW armature module and the RST armature module. A current with a phase difference of 120 degrees from each other flows through the R-phase, S-phase, and T-phase armature modules. R-phase, S-phase, and T-phase may each have the same or different phases as those of u-phase (or U-phase), v-phase (or V-phase), and w-phase (or W-phase), as shown in FIG. 19 , the UVW armature module The current flowing in the RST may have a phase difference of 60 degrees from the current flowing in the RST armature module.

도 20은 이 명세서의 또다른 실시예에 따른 회전 전동기의 평면도를 도시한 것이고, 도 21a와 도 21b는 각각 도 20의 회전 전동기를 구성하는 전기자 모듈에 연결되는 코일의 결선 상태를 도시한 것이다.20 is a plan view of a rotary motor according to another embodiment of this specification, and FIGS. 21A and 21B show a connection state of a coil connected to an armature module constituting the rotary motor of FIG. 20, respectively.

회전 전동기에, 도 15와 같이 UuUVvVWwW 9개의 전기자 모듈을 하나의 Y자 결선으로 연결하는 대신, 도 17과 같이 UuVvWw 6개의 전기자 모듈과 RST 3개의 전기자 모듈을 별개의 Y자 결선으로 연결하는 실시예를, 도 7의 대칭형 구조에 적용할 수 있다.Instead of connecting 9 UuUVvVWwW 9 armature modules to a rotary motor with one Y-connection as shown in FIG. 15, as shown in FIG. 17, 6 UuVvWw armature modules and 3 RST armature modules are connected by separate Y-connection can be applied to the symmetrical structure of FIG. 7 .

즉, 도 20과 같이, U상과 u상으로 이루어진 U상 전기자 모듈 그룹 2개, V상과 v상으로 이루어진 V상 전기자 모듈 그룹 2개, W상과 w상으로 이루어진 W상 전기자 모듈 그룹 2개를 자석 모듈의 중심을 기준으로 대칭으로 배치하고, R상 전기자 모듈 그룹 2개, S상 전기자 모듈 그룹 2개, T상 전기자 모듈 그룹 2개도 자석 모듈의 중심을 기준으로 대칭으로 배치할 수 있다.That is, as shown in FIG. 20, two U-phase armature module groups consisting of U-phase and u-phase, two V-phase armature module groups consisting of V-phase and v-phase, and W-phase armature module group 2 consisting of W-phase and w-phase Dogs can be arranged symmetrically with respect to the center of the magnet module, and 2 R-phase armature module groups, 2 S-phase armature module groups, and 2 T-phase armature module groups can also be arranged symmetrically with respect to the center of the magnet module. .

U1과 u1 전기자 모듈로 구성된 제1 U상 전기자 모듈 그룹, V1과 v1 전기자 모듈로 구성된 제1 V상 전기자 모듈 그룹, W1과 w1 전기자 모듈로 구성된 제1 W상 전기자 모듈 그룹, R1 전기자 모듈로 구성된 제1 R상 전기자 모듈 그룹, S1 전기자 모듈로 구성된 제1 S상 전기자 모듈 그룹, T1 전기자 모듈로 구성된 제1 T상 전기자 모듈 그룹이 제1 모터를 구성하고, 비슷하게, U2과 u2 전기자 모듈로 구성된 제2 U상 전기자 모듈 그룹, V2과 v2 전기자 모듈로 구성된 제2 V상 전기자 모듈 그룹, W2과 w2 전기자 모듈로 구성된 제2 W상 전기자 모듈 그룹, R2 전기자 모듈로 구성된 제2 R상 전기자 모듈 그룹, S2 전기자 모듈로 구성된 제2 S상 전기자 모듈 그룹, T2 전기자 모듈로 구성된 제2 T상 전기자 모듈 그룹이 제2 모터를 구성할 수 있다. 제1 모터와 제2 모터가 자석 모듈의 중심을 기준으로 대칭으로 배치되어 동작하므로, 회전력의 언밸런스를 줄이고 회전 운동에 발생하는 편심을 줄일 수 있다.First U phase armature module group consisting of U1 and u1 armature modules, First V phase armature module group consisting of V1 and v1 armature modules, First W phase armature module group consisting of W1 and w1 armature modules, R1 armature module A first R-phase armature module group, a first S-phase armature module group consisting of S1 armature modules, and a first T-phase armature module group consisting of T1 armature modules constitute a first motor, similarly consisting of U2 and u2 armature modules A second U-phase armature module group, a second V-phase armature module group consisting of V2 and v2 armature modules, a second W-phase armature module group consisting of W2 and w2 armature modules, a second R-phase armature module group consisting of R2 armature modules , a second S-phase armature module group consisting of S2 armature modules, and a second T-phase armature module group consisting of T2 armature modules may constitute the second motor. Since the first motor and the second motor are arranged and operated symmetrically with respect to the center of the magnet module, it is possible to reduce unbalance of rotational force and reduce eccentricity generated in rotational motion.

도 21a와 같이, 2개의 U상 전기자 모듈 그룹의 U1, u1, U2, u2 전기자 모듈을 하나의 U 라인으로 직렬 연결하고, 2개의 V상 전기자 모듈 그룹의 V1, v1, V2, v2 전기자 모듈을 하나의 V 라인으로 직렬 연결하고, 2개의 W상 전기자 모듈 그룹의 W1, w1, W2, w2 전기자 모듈을 하나의 W 라인으로 직렬 연결하여 U 라인, V 라인, W 라인으로 제1 Y자 결선을 형성하고, 2개의 R상 전기자 모듈 그룹의 R1, R2 전기자 모듈을 하나의 R 라인으로 연결하고, 2개의 S상 전기자 모듈 그룹의 S1, S2 전기자 모듈을 하나의 S 라인으로 연결하고, 2개의 T상 전기자 모듈 그룹의 T1, T2 전기자 모듈을 하나의 T 라인으로 연결하여 R 라인, S 라인, T 라인으로 제2 Y자 결선을 형성할 수 있다.As shown in Fig. 21a, U1, u1, U2, u2 armature modules of two U-phase armature module groups are connected in series with one U line, and V1, v1, V2, v2 armature modules of two V-phase armature module groups are connected in series. Connect in series with one V line, and connect the W1, w1, W2, w2 armature modules of two W-phase armature module groups in series with one W line to form the first Y-connection with U line, V line, and W line. form, connect R1, R2 armature modules of two R-phase armature module groups with one R line, connect S1, S2 armature modules of two S-phase armature module groups with one S line, and two T By connecting the T1 and T2 armature modules of the phase armature module group with one T line, the second Y-shaped connection can be formed with the R line, S line, and T line.

제1 Y자 결선에 연결된 전기자 모듈들, 즉 제1 및 제2 U상/V상/W상 전기자 모듈 그룹을 제1 인버터로 구동하고, 제2 Y자 결선에 연결된 전기자 모듈들, 즉 제1 및 제2 R상/S상/T상 전기자 모듈 그룹을 제2 인버터로 구동하여, 가속/감속 구간과 등속 구간에 다른 토크를 발생시킬 수 있다. 즉, 가속 구간과 감속 구간에는 제1 및 제2 인버터를 모두 구동하여, 즉 제1 및 제2 모터의 모든 전기자 모듈(또는 전기자 모듈 그룹)를 모두 구동하고, 등속 구간에는 제2 인버터만을 구동하여 제1 및 제2 모터의 R상/S상/T상 전기자 모듈(또는 전기자 모듈 그룹)만을 구동할 수 있다.The armature modules connected to the first Y-connection, that is, the first and second U-phase/V-phase/W-phase armature module groups, are driven by the first inverter, and the armature modules connected to the second Y-connection, that is, the first And by driving the second R-phase/S-phase/T-phase armature module group with the second inverter, it is possible to generate different torques in the acceleration/deceleration section and the constant speed section. That is, both the first and second inverters are driven in the acceleration section and the deceleration section, that is, all armature modules (or armature module groups) of the first and second motors are driven, and only the second inverter is driven in the constant speed section. Only R-phase/S-phase/T-phase armature modules (or armature module groups) of the first and second motors can be driven.

또는, 도 21b와 같이, 제1 U상 전기자 모듈 그룹의 U1, u1 전기자 모듈과 제2 U상 전기자 모듈 그룹의 U2, u2 전기자 모듈을 2개의 U 라인으로 병렬 연결하고, 제1 V상 전기자 모듈 그룹의 V1, v1 전기자 모듈과 제2 V상 전기자 모듈 그룹의 V2, v2 전기자 모듈을 2개의 V 라인으로 병렬 연결하고, 제1 W상 전기자 모듈 그룹의 W1, w1 전기자 모듈과 제2 W상 전기자 모듈 그룹의 W2, w2 전기자 모듈을 2개의 W 라인으로 병렬 연결하고, 각각 병렬 연결된 U 라인, V 라인, W 라인으로 제1 Y자 결선을 형성하고, 제1 R상 전기자 모듈 그룹의 R1 전기자 모듈과 제2 R상 전기자 모듈 그룹의 R2 전기자 모듈을 2개의 R 라인으로 병렬 연결하고, 제1 S상 전기자 모듈 그룹의 S1 전기자 모듈과 제2 S상 전기자 모듈 그룹의 S2 전기자 모듈을 2개의 S 라인으로 병렬 연결하고, 제1 T상 전기자 모듈 그룹의 T1 전기자 모듈과 제2 T상 전기자 모듈 그룹의 T2 전기자 모듈을 2개의 T 라인으로 병렬 연결하고, 각각 병렬 연결된 R 라인, S 라인, T 라인으로 제2 Y자 결선을 형성할 수 있다.Alternatively, as shown in Figure 21b, the U1, u1 armature module of the first U-phase armature module group and the U2, u2 armature module of the second U-phase armature module group are connected in parallel with two U lines, and the first V-phase armature module The V1, v1 armature module of the group and the V2, v2 armature module of the second V-phase armature module group are connected in parallel with two V lines, and the W1, w1 armature module of the first W-phase armature module group and the second W-phase armature module are connected in parallel. The W2, w2 armature modules of the module group are connected in parallel with two W lines, and the first Y-shaped connection is formed with the U line, V line, and W line connected in parallel, respectively, and the R1 armature module of the first R phase armature module group and the R2 armature module of the second R-phase armature module group are connected in parallel with two R lines, and the S1 armature module of the first S-phase armature module group and the S2 armature module of the second S-phase armature module group are connected to two S lines. connected in parallel with, and the T1 armature module of the first T-phase armature module group and the T2 armature module of the second T-phase armature module group are connected in parallel with two T lines, respectively, with R line, S line, and T line connected in parallel. A second Y-shaped connection may be formed.

도 22는 전기자 모듈 그룹에 포함된 전기자 모듈을 서로 분리하여 다른 인버터로 구동하는 예를 도시한 것이다.22 is a diagram illustrating an example in which armature modules included in an armature module group are separated from each other and driven by different inverters.

도 20에서 대칭으로 배치된 U상/V상/W상 전기자 모듈 그룹과 R상/S상/T상 전기자 모듈 그룹이 서로 별개로 몰딩되고 그 크기가 서로 다르다. 같은 상의 전기자 모듈 그룹이 서로 대칭으로 배치되기만 하면 되므로, 전기자 모듈 그룹을 서로 다른 크기로 형성할 필요가 없다.In FIG. 20, the symmetrically arranged U-phase/V-phase/W-phase armature module group and the R-phase/S-phase/T-phase armature module group are separately molded and have different sizes. Since the armature module groups of the same phase only need to be arranged symmetrically to each other, there is no need to form the armature module groups in different sizes.

도 22와 같이, 예를 들어 2개의 전기자 모듈(U1, u1)로 구성된 U상 전기자 모듈 그룹과 하나의 전기자 모듈(R)로 구성된 R상 전기자 모듈 그룹을 하나의 전기자 모듈 그룹(U1/R1 그룹과 U2/R2 그룹)으로 몰딩하고, 배선만 별개로 형성하여 다른 인버터에 연결할 수 있다.22, for example, a U-phase armature module group consisting of two armature modules (U1, u1) and an R-phase armature module group consisting of one armature module (R) are combined into one armature module group (U1/R1 group). and U2/R2 group) and can be connected to other inverters by forming separate wiring.

따라서, 회전 전동기의 가속 구간, 등속 구간, 감속 구간에 맞추어 구동하는 전기자 모듈의 개수를 조절함으로써, 적은 에너지로 회전자의 위치나 속도를 더 정밀하게 조절할 수 있게 된다.Accordingly, by adjusting the number of armature modules driven according to the acceleration section, the constant speed section, and the deceleration section of the rotary motor, the position or speed of the rotor can be more precisely controlled with little energy.

도 23은 이 명세서에 따른 회전 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다. 도 23에서 전동기를 제외하고 다른 요소는 종래의 전동기에 적용되는 그대로 사용 가능하다.23 shows a simplified configuration of a servo system for driving a rotary motor according to this specification. Except for the electric motor in FIG. 23, other elements can be used as they are applied to the conventional electric motor.

서보 시스템은, 외부에서 인가되는 전원(51)으로부터 물체(59)를 회전시킬 전동기(58)에 인가할 전류를 생성하는 구동 앰프(52), 구동 앰프(52)로부터 전동기(58)에 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서(56), 전동기(58) 가동자의 위치(회전 각도 또는 회전 속도)를 감지하는 위치 센서(57), 전류 센서(56) 및/또는 위치 센서(57)에서 검출되는 신호를 기초로 제어 명령에 따라 구동 앰프(52)를 제어하는 제어기(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 앰프(52)는 교류 전원을 직류로 바꾸는 컨버터(53)와 전동기 구동에 필요한 전류를 생성하는 인버터(54)를 포함하여 구성될 수 있다.The servo system includes a drive amplifier 52 that generates a current to be applied to a motor 58 to rotate an object 59 from a power source 51 applied from the outside, and a drive amplifier 52 applied to the motor 58 from the drive amplifier 52 Signals detected by the current sensor 56 for detecting current, the position sensor 57 for detecting the position (rotation angle or rotation speed) of the mover of the electric motor 58, the current sensor 56 and/or the position sensor 57 It may be configured to include a controller 55 for controlling the driving amplifier 52 according to a control command based on the . The driving amplifier 52 may include a converter 53 that converts AC power into DC and an inverter 54 that generates a current required to drive an electric motor.

구동 앰프(52)는 UVW상 전기자 모듈을 구동하기 위한 제1 인버터와 RST상 전기자 모듈을 구동하기 위한 제2 인버터를 포함할 수 있다.The driving amplifier 52 may include a first inverter for driving the UVW phase armature module and a second inverter for driving the RST phase armature module.

인버터(54)는, 이 명세서의 실시예에 따른 전동기(58)의 구동 방식에 맞는 전원, 예를 들어 2상 교류 전류, 3상 교류 전류, 2상 정류 전류, 3상 정류 전류 등을 생성하여 전동기(58)의 전기자 모듈에 인가할 수 있는데, 제어기(55)의 명령에 따라 전류의 진폭, 주파수 등을 바꾸어 가동자의 위치, 속도, 가동자를 이동시키는 추력의 크기 등을 조절할 수 있다. The inverter 54 generates a power source suitable for the driving method of the electric motor 58 according to the embodiment of this specification, for example, two-phase alternating current, three-phase alternating current, two-phase rectified current, three-phase rectified current, etc. It can be applied to the armature module of the electric motor 58. By changing the amplitude, frequency, etc. of the current according to the command of the controller 55, the position and speed of the mover, the magnitude of the thrust that moves the mover, etc. can be adjusted.

이 명세서의 전동기에 대한 다양한 실시예들을 간단하고 명료하게 설명하면 다음과 같다.Various embodiments of the motor of this specification are simply and clearly described as follows.

일 실시예에 따른 전동기는, 복수 개의 전기자 모듈을 포함하는 1차 부재; 및 원주를 따라 극을 바꾸면서 배치되는 복수 개의 영구자석을 포함하는 자석 모듈로 구성되는 2차 부재를 포함하여 구성되고, 각 전기자 모듈은 둘 이상의 돌출부를 포함하는 자성체 코어 및 자성체 코어에 감기어 같은 위상의 전류가 흐르는 코일을 포함하고, 자석 모듈은 전기자 모듈의 2개의 돌출부 사이에 놓이고, 2의 배수인 P개의 영구자석과 S개의 전기자 모듈을 한 단위로 하여 추력이 발생하도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고, 1차 부재 또는 2차 부재 중 어느 하나가 회전자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고, 복수의 전기자 모듈은 같은 위상의 전원이 공급되는 하나 이상이 하나로 묶여 2xS개의 제1 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 제1 전기자 모듈 그룹은 해당 제1 전기자 모듈 그룹과 같은 위상의 전원이 공급되는 다른 제1 전기자 모듈 그룹과 자석 모듈이 형성하는 원의 중심을 기준으로 대칭으로 배치될 수 있다.An electric motor according to an embodiment includes a primary member including a plurality of armature modules; and a secondary member consisting of a magnet module including a plurality of permanent magnets disposed while changing poles along the circumference, wherein each armature module includes a magnetic core including two or more protrusions and the magnetic core wound around the same phase It includes a coil through which a current of power is applied to the coil of each armature module, one of the primary member or the secondary member becomes a rotor and the other becomes a stator and moves relative to each other by the generated thrust, and a plurality of armature modules are in the same phase At least one to which power is supplied is grouped together to form a 2xS first armature module group, and the first armature module group includes another first armature module group and magnet module to which power of the same phase as the corresponding first armature module group is supplied. It may be arranged symmetrically with respect to the center of the circle to be formed.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹의 각 전기자 모듈에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감길 수 있다.In an embodiment, the coil may be wound so that polarities of neighboring salient poles in each armature module of the first armature module group are different from each other.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹 사이 간격이 일정할 수 있다.In one embodiment, the spacing between the first armature module group may be constant.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이 간격이 조절될 수 있다.In one embodiment, the spacing between the armature modules in the first group of armature modules may be adjusted.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은 영구자석의 간격보다 넓거나 좁을 수 있다.In one embodiment, the spacing between the armature modules in the first armature module group may be wider or narrower than the spacing of the permanent magnets.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹은 해당 전기자 모듈 그룹에 포함된 전기자 모듈에 감기는 코일의 연장선이 노출된 상태로 몰딩 처리되고, 각 전기자 모듈의 2개의 돌극 사이가 노출되어 자석 모듈이 끼워질 공간을 형성하되 공간은 자석 모듈의 원주의 일부 원호 구간에 대응할 수 있다.In one embodiment, the first armature module group is molded in a state where the extension wire of the coil wound around the armature module included in the corresponding armature module group is exposed, and between the two salient poles of each armature module is exposed so that the magnet module is inserted Forming a vaginal space, the space may correspond to some arc section of the circumference of the magnet module.

일 실시예에서, 같은 위상의 전원이 공급되는 2개의 제1 전기자 모듈 그룹은 서로 직렬로 연결되거나 또는 병렬로 연결될 수 있다.In one embodiment, the two first armature module groups supplied with the same phase power may be connected in series with each other or connected in parallel.

일 실시예에서, 복수의 전기자 모듈 중 제1 전기자 모듈 그룹을 형성하지 않은 나머지는 같은 위상의 전원이 공급되는 하나 이상이 하나로 묶여 2xS개의 제2 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 제2 전기자 모듈 그룹은 해당 제2 전기자 모듈 그룹과 같은 위상의 전원이 공급되는 다른 제2 전기자 모듈 그룹과 자석 모듈이 형성하는 원의 중심을 기준으로 대칭으로 배치될 수 있다.In one embodiment, one or more of the plurality of armature modules that do not form the first armature module group are grouped together to form 2xS second armature module groups, the second armature module group is The second armature module group may be symmetrically disposed with respect to the center of a circle formed by another second armature module group and the magnet module to which power of the same phase as the second armature module group is supplied.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹과 제2 전기자 모듈 그룹은 서로 다른 인버터에 연결될 수 있다.In one embodiment, the first armature module group and the second armature module group may be connected to different inverters.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹과 제1 전기자 모듈 그룹에 대응하는 제2 전기자 모듈 그룹에는 같은 위상의 전원이 공급되거나 소정 위상 차이의 전원이 공급될 수 있다.In one embodiment, the first armature module group and the second armature module group corresponding to the first armature module group may be supplied with power of the same phase or power with a predetermined phase difference.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹과 제1 전기자 모듈 그룹에 대응하는 제2 전기자 모듈 그룹이 하나의 그룹으로 몰딩 처리되고 별개의 배선을 형성할 수 있다.In one embodiment, the first armature module group and the second armature module group corresponding to the first armature module group may be molded into one group and form separate wirings.

일 실시예에서, 제1 전기자 모듈 그룹에 포함되는 전기자 모듈의 개수와 제2 전기자 모듈 그룹에 포함되는 전기자 모듈의 개수가 다를 수 있다.In an embodiment, the number of armature modules included in the first armature module group may be different from the number of armature modules included in the second armature module group.

일 실시예에서, 가속 또는 감속 구간에 제1 및 제2 전기자 모듈 그룹이 모두 구동되고, 등속 구간 또는 상대적으로 낮은 속도 구간에 전기자 모듈의 개수가 작은 전기자 모듈 그룹만이 구동될 수 있다.In one embodiment, both the first and second armature module groups are driven in the acceleration or deceleration section, and only the armature module group having a small number of armature modules can be driven in the constant speed section or the relatively low speed section.

일 실시예에서, 자석 모듈은 원반 형상 또는 납작한 반지 형상일 수 있다.In one embodiment, the magnet module may have a disk shape or a flat ring shape.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art from the above description will be able to see that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10: 전기자 모듈 11: 자성체 코어
12: 돌극 13: 코일
20: 영구 자석 모듈 21: 영구 자석
100: 회전 전동기 110: 전기자 모듈
111: 자성체 코어 112: 돌극
113: 코일 120: 영구 자석 모듈
121: 영구 자석 122: 자석 프레임
114: 정렬 홀 115: 고정 홀
116: 전기자 모듈 베이스10: armature module 11: magnetic core
12: salient pole 13: coil
20: permanent magnet module 21: permanent magnet
100: rotary motor 110: armature module
111: magnetic core 112: salient pole
113: coil 120: permanent magnet module
121: permanent magnet 122: magnet frame
114: alignment hole 115: fixing hole
116: armature module base

Claims (11)

복수 개의 전기자 모듈을 포함하는 1차 부재; 및
원주를 따라 극을 바꾸면서 배치되는 복수 개의 영구자석을 포함하는 자석 모듈로 구성되는 2차 부재를 포함하여 구성되고,
각 전기자 모듈은 둘 이상의 돌출부를 포함하는 자성체 코어 및 자성체 코어에 감기어 같은 위상의 전류가 흐르는 코일을 포함하고,
상기 자석 모듈은 상기 전기자 모듈의 2개의 돌출부 사이에 놓이고,
2의 배수인 P개의 영구자석과 S개의 전기자 모듈을 한 단위로 하여 추력이 발생하도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고,
상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 회전자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고,
상기 복수의 전기자 모듈은 같은 위상의 전원이 공급되는 하나 이상이 하나로 묶여 2xS개의 제1 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 상기 제1 전기자 모듈 그룹은 해당 제1 전기자 모듈 그룹과 같은 위상의 전원이 공급되는 다른 제1 전기자 모듈 그룹과 상기 자석 모듈이 형성하는 원의 중심을 기준으로 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.a primary member including a plurality of armature modules; and
It is configured to include a secondary member consisting of a magnet module including a plurality of permanent magnets arranged while changing the poles along the circumference,
Each armature module includes a magnetic core including two or more protrusions and a coil wound around the magnetic core through which a current of the same phase flows,
the magnet module is placed between the two projections of the armature module,
Power having a predetermined phase difference is applied to the coils of each armature module so that thrust is generated by using P permanent magnets and S armature modules, which are multiples of 2, as a unit,
Any one of the primary member or the secondary member becomes a rotor and the other becomes a stator and moves relative to each other by the generated thrust,
One or more of the plurality of armature modules to which power of the same phase is supplied is grouped together to form a 2xS first armature module group, and the first armature module group is supplied with power of the same phase as the first armature module group Electric motor, characterized in that it is arranged symmetrically with respect to the center of the circle formed by the other first armature module group and the magnet module. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹의 각 전기자 모듈에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감기는 것을 특징으로 하는 전동기.The method of claim 1,
The electric motor, characterized in that the coil is wound so that the polarities of the salient poles adjacent in each armature module of the first armature module group are different from each other. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹 사이 간격이 일정한 것을 특징으로 하는 전동기.The method of claim 1,
The electric motor, characterized in that the interval between the first armature module group is constant. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹은 해당 전기자 모듈 그룹에 포함된 전기자 모듈에 감기는 코일의 연장선이 노출된 상태로 몰딩 처리되고, 각 전기자 모듈의 2개의 돌극 사이가 노출되어 상기 자석 모듈이 끼워질 공간을 형성하되 상기 공간은 상기 자석 모듈의 원주의 일부 원호 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 전동기.The method of claim 1,
The first armature module group is molded in a state in which the extension wire of the coil wound around the armature module included in the corresponding armature module group is exposed, and the space between the two salient poles of each armature module is exposed to provide a space for the magnet module to be inserted The motor, characterized in that the space corresponds to a portion of the arc section of the circumference of the magnet module. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 전기자 모듈 중 상기 제1 전기자 모듈 그룹을 형성하지 않은 나머지는 같은 위상의 전원이 공급되는 하나 이상이 하나로 묶여 2xS개의 제2 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 상기 제2 전기자 모듈 그룹은 해당 제2 전기자 모듈 그룹과 같은 위상의 전원이 공급되는 다른 제2 전기자 모듈 그룹과 상기 자석 모듈이 형성하는 원의 중심을 기준으로 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동기.The method of claim 1,
Among the plurality of armature modules, the rest that do not form the first armature module group form 2xS second armature module groups by grouping at least one to which power of the same phase is supplied, and the second armature module group includes the corresponding second armature module group 2 An electric motor, characterized in that it is arranged symmetrically with respect to the center of the circle formed by the second armature module group and another second armature module group to which power is supplied in the same phase as the armature module group. 제5 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹과 상기 제2 전기자 모듈 그룹은 서로 다른 인버터에 연결되는 것을 특징으로 하는 전동기6. The method of claim 5,
The first armature module group and the second armature module group are connected to different inverters. 제6 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹과 상기 제1 전기자 모듈 그룹에 대응하는 제2 전기자 모듈 그룹에는 같은 위상의 전원이 공급되거나 소정 위상 차이의 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 전동기7. The method of claim 6,
Electric motor, characterized in that the first armature module group and the second armature module group corresponding to the first armature module group are supplied with power of the same phase or power with a predetermined phase difference is supplied. 제6 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹과 상기 제1 전기자 모듈 그룹에 대응하는 제2 전기자 모듈 그룹이 하나의 그룹으로 몰딩 처리되고 별개의 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 전동기7. The method of claim 6,
The first armature module group and the second armature module group corresponding to the first armature module group are molded into one group, and a separate wiring is formed. 제6 항에 있어서,
상기 제1 전기자 모듈 그룹에 포함되는 전기자 모듈의 개수와 상기 제2 전기자 모듈 그룹에 포함되는 전기자 모듈의 개수가 다른 것을 특징으로 하는 전동기7. The method of claim 6,
Electric motor, characterized in that the number of armature modules included in the first armature module group is different from the number of armature modules included in the second armature module group 제9 항에 있어서,
가속 또는 감속 구간에 상기 제1 및 제2 전기자 모듈 그룹이 모두 구동되고, 등속 구간 또는 상대적으로 낮은 속도 구간에 전기자 모듈의 개수가 작은 전기자 모듈 그룹만이 구동되는 것을 특징으로 하는 전동기.10. The method of claim 9,
An electric motor, characterized in that both the first and second armature module groups are driven in the acceleration or deceleration section, and only the armature module group having a small number of armature modules is driven in the constant speed section or a relatively low speed section. 제1 항에 있어서,
상기 자석 모듈은 원반 형상 또는 납작한 반지 형상인 것을 특징으로 하는 전동기.The method of claim 1,
The magnet module is an electric motor, characterized in that the disk shape or a flat ring shape.

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