KR100417637B1 - 전기모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 회전속도에 비례하여 계자코일에 흐르는 전류단속과 극성변화 시점을 제어하여 계자철심이 완전히 자화된 상태에서 계자철심과 회전자 자석의 중심점이 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 회전력을 증대시키고, 또한, N, S극의 영구자석으로 착자된 회전자를 직경이 서로 다른 두 개의 자석을 일체로 형성하되, 계자철심을 상기 두 개의 회전자 자석 사이에 배치되게 하여 자화되어진 계자철심이 상기 두 개의 회전자 자석과 양방향으로 인력 및 반발력이 이중 작용함으로써 저전력으로 최대의 회전력을 얻을 수 있도록 하는 전기모터에 관한 것이다.

본 발명은 원형 패널의 베이스(91) 중앙부에 제 1 결합공(94a)이 형성되고, 상기 베이스(91) 상면에는 다수의 고정돌기(94)가 형성되고, 상기 고정돌기(94)에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 스크류에 의해 체결되어 베이스(91)와 결합되는 고정자(90)가 구비되고, 고정봉 (83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 상기 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 두 개의 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)이 일체로 형성되고, 상기 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 상기 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 유입되기 위한 제 1 공간부(86)가 형성되고, 상기 회전축(84)의 하측에는 풀리(95)와 결합되는 나사부(85)가 형성된 회전자(80)가 구비되고, 상기 고정자(90)의 중앙부에 형성된 제 1 결합공(91a)에는 회전자(80)의 회전축(84)가 유입 설치되고, 상기 회전자(80)의 외측에는 중앙부에 회전축(84)의 상부가 유입되는 제 2 결합공(70a)이 형성되며 고정자(90)와 볼트(77)(78)로서 결합되는 커버(70)가 설치되고, 상기 커버(70)의 상면에는 회전자의 회전력에 비례하여 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 흐르는 전류의 단속과 극성변화 시점을 제어하여 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 완전히 자화 완료된 후 회전자와 계자철심 간에 인력과 반발력이 최대로 작용하도록 하는 전류제어장치(200)가 설치된 것에 특징이 있다.

Description

전기모터{Electric motor}

본 발명은 전기모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 회전속도에 비례하여 계자코일에 흐르는 전류단속과 극성변화 시점을 제어하여 계자철심이 완전히 자화된 상태에서 계자철심과 회전자 자석의 중심점이 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 회전력을 증대시키고, 또한, N, S극의 영구자석으로 착자된 회전자를 직경이 서로 다른 두 개의 자석을 일체로 형성하되, 계자철심을 상기 두 개의 회전자 자석 사이에 배치되게 하여 자화되어진 계자철심이 상기 두 개의 회전자 자석과 양방향으로 인력 및 반발력이 이중 작용함으로써 저전력으로 최대의 회전력을 얻을 수 있도록 하는 전기모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 회전기로서, 직류전원에 의해 구동되는 DC모터는 크게 본체 외측에 고정설치된 영구자석의 고정자와, 상기 고정자와의 인력과 반발력에 의해 회전이 이루어지는 회전자와, 상기 회전자에 접촉되어 코일에 전류를 공급하는 브러시로 구성되어 있으며, 상기 회전자는 회전축에 고정 설치되어 회전이 이루어지는 철심과, 상기 철심에 권선되어 인가되는 전류에 의해 철심이 전자석 성질을 갖게하는 코일과, 이 코일에 전류를 공급하기 위한 정류자로 구성되어 있다.

이와같은 종래 DC모터는 샤프트에 고정 설치되고 다수 폴더로 이루어진 철심과, 상기 폴더에 권선된 코일과, 이 코일에 전류를 공급하는 정류자가 모두 결합되어 회전자로 구성됨에 따라 회전자의 구성이 복잡하게 됨은 물론, 회전시 부하가 많이 걸리게 되어 회전력이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

또한 종래 DC모터는 철심에 형성된 폴더의 절반은 N극, 그리고 나머지 절반은 S극으로 고정 유지되어 고정자의 영구자석 종단부와 상기 종단부에 위치한 회전자의 일부 폴더에만 인력과 반발력이 작용하게 됨으로서 일정한 회전력을 유지하게 되지만, 보다 상승된 회전력을 얻기위해서는 정류자를 통해 더 많은 전류를 코일에 공급하여야하므로 소비전력이 높은 문제점이 발생되는 것이다.

특히, 최근에 들어 전기자동차의 개발이 급속히 이루어지고 있으며, 이러한 전기자동차에 있어 DC 전기모터는 동력발생 수단으로서는 필수적이므로 저전력에서 높은 회전력과 힘을 얻을수 있는 DC 전기모터의 개발이 절실히 요구되고 있는 것이다.

이를 위해 본 출원인은 대한민국 특허번호 제 269035호(등록일자 2000.07. 18, 발명의 명칭:전기모터))에서와 같이 전기모터를 제안하였으며, 이는 계자코일에 전원을 단속하는 전류제어장치로서 브러쉬를 사용하고, 계자철심과 하나의 회전자 자석 간에 인력과 반발력이 작용하도록 하고 있으나, 상기 본 출원인의 선등록특허는 계자철심의 일측면과 하나의 회전자 자석 일측면 간에 인력과 반발력이 작용됨으로써 토크(torque)가 저하되어 저전력으로 최대의 회전력을 얻기에는 다소 미비한 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 모터의 회전속도에 비례하여 계자코일에 흐르는 전류의 단속과 극성변화 시점을 제어하는 전류제어장치를 구비하고, 상기 전류제어장치에 의해 계자철심이 자화되는 시간을 고려하여 회전자의 회전속도가 저속일 경우에는 계자코일의 전류단속과 극성 변화시점을 조금 앞당기며, 회전자의 회전속도가 고속일 경우에는 전류단속과 극성 변화시점을 더욱 앞당김으로서 계자철심의 완전한 자화상태에서 계자철심과 회전자 자석의 중심점이 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 적은 전류로서 모터의 회전력 및 회전속도가 증대되도록 한 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 N, S극의 영구자석으로 착자된 회전자를 직경이 서로 다른 두 개의 자석을 일체로 형성하되, 계자철심을 상기 두 개의 회전자 자석 사이에 배치되게 하여 자화되어진 계자철심이 상기 두 개의 회전자 자석과 양방향으로 인력 및 반발력이 이중 작용함으로써 저전력으로 최대의 회전력을 얻을 수 있도록 한 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 원형 패널의 베이스(91) 중앙부에 제 1 결합공(94a)이 형성되고, 상기 베이스(91) 상면에는 다수의 고정돌기(94)가 형성되고, 상기 고정돌기(94)에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 스크류에 의해 체결되어 베이스(91)와 결합되는 고정자(90)가 구비되고, 고정봉(83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 상기 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 두 개의 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)이 일체로 형성되고, 상기 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 상기 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 유입되기 위한 제 1 공간부(86)가 형성되고, 상기 회전축(84)의 하측에는 풀리(95)와 결합되는 나사부(85)가 형성된 회전자(80)가 구비되고, 상기 고정자(90)의 중앙부에 형성된 제 1 결합공(91a)에는 회전자(80)의 회전축(84)가 유입 설치되고, 상기 회전자(80)의 외측에는 중앙부에 회전축(84)의 상부가 유입되는 제 2 결합공(70a)이 형성되며 고정자(90)와 볼트(77)(78)로서 결합되는 커버(70)가 설치되고, 상기 커버(70)의 상면에는 회전자의 회전력에 비례하여 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 흐르는 전류의 단속과 극성변화 시점을 제어하여 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 완전히 자화 완료된 후 회전자 자석과 중심 가까운 거리에서 인력과 반발력이 최대로 작용하도록 하는 전류제어장치(200)가 설치된 것에 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기모터의 결합사시도.

도 2a는 본 발명에 따른 전기모터의 분해사시도.

도 2b는 본 발명에 따른 전기모터에 있어 전류제어장치의 확대 분해사시도.

도 2c의 (가)는 전류제어장치에 있어 회전자석판의 확대 분해사시도.

(나)는 전류제어장치에 있어 회전자석판의 결합사시도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4의 (가) 내지 (다)는 전류제어장치에 있어 회전체와 이완장치 간의 상호

작용관계도.

도 5의 (가) 내지 (다)는 전류제어장치에 있어 이완장치와 회전자석판 간의

상호 작용관계도.

도 6의 (가) 내지 (라)는 본 발명에 따른 전기모터에 있어 회전자석판과

자기검출센서 간의 상호 작용관계도이며, (마)는 (가) 내지 (라)

상태에서의 회전자석판과 자기검출센서의 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 전기모터의 제어부회로도.

도 8은 (가) 내지 (다)는 회전자석판의 회전각도에 따른 자기검출센서의

자기검출 상태를 나타낸 단면도.

도 9의 (가) 내지 (라)는 본 발명에 따른 계자코일의 극성변화에 따른

회전자와 계자철심 간의 동작관계도.

도 10a는 본발명에 따른 회전자의 다른 실시예를 나타낸 전기모터의 단면도.

도 10b는 도 10a의 B-B선 단면도.

도 10c는 도 10a에 있어 제어부회로도.

도 11은 본 발명에 따른 회전자의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 전기모터의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

41, 49 : 조임링 42 : 회전자석판 42a : 상판

42b : 하판 43a, 43b : 돌출핀 50 : 회전체

51 : 바닥체 52 : 고정구 53a, 53b : 요홈부

54a, 54b : 힌지부 55a, 55b : 스프링고정구

60a, 60b : 제 1, 제 2 이완장치 61a, 61b : 몸체 62a, 62b : 고정홈

63a, 63b : 장공 64a, 64b : 스프링 70 : 커버

70a : 제 2 결합공 71~74 : 제 1 내지 제 4 지지대

71a~74a : 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 자기검출센서

71b~74b : 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 자기검출센서

80 : 회전자 81 : 제 1 회전자 자석 82 : 제 1 회전자 자석

83 : 고정봉 84 : 회전축 85 : 나사부

86 : 제 1 공간부 87 : 제 3 회전자 자석 88 : 제 2 공간부

90 : 고정자 91 : 베이스 92a~92h : 제 1 내지 제 8 계자철심

93a~93h : 제 1 내지 제 8 계자코일 94 : 고정돌기

95 : 풀리 96 : 너트

98a~99h : 제 9 내지 제 16 계자코일 99a~99h : 제 9 내지 제 16 계자철심

100 : 제어부 100a~100h : 스위칭부 200 : 전류제어장치

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a는 본 발명에 따른 전기모터의 분해사시도로서, 크게는 고정자 (90)와 회전자(80), 커버(78), 전류제어장치(200)로 구분된다.

상기 고정자(90)는 원형 패널의 베이스(91)가 구비되고, 이 베이스(91)의 중앙부에는 제 1 결합공(94a)이 형성되어 있고, 상기 베이스(91) 상면에는 다수의 고정돌기(94)가 형성되며, 이 고정돌기(94)에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 각각 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 스크류에 의해 체결되어 베이스(91)와 결합되도록 구성된다.

그리고, 상기 고정자(90)의 제 1 결합공(91a)에는 회전자(80)가 유입 설치되며, 이 회전자(80)는 고정봉(83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 이 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 두 개의 제 1 회전자 자석(81)과 제 2 회전자 자석(82)이 일체로 형성되며, 상기 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 고정자(90)에 설치되고 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 유입되기 위한 공간부(86)가 형성되고, 회전축(84)의 하측에는 풀리(95)와 결합되는 나사부(85)가 형성되어 구성된다.

상기 고정자(90)와 결합되는 커버(70)는 중앙부에 회전축(84)의 상부가 유입되는 제 2 결합공(70a)이 형성되고, 이 커버(70)의 상면에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 전류의 단속 및 극성을 변화시키는 전류제어장치(200)가 설치된다.

그리고, 고정자(90)의 일측에 형성된 제 1 체결공(91b)과 커버(70)의 일측에 형성된 제 2 체결공(75)을 통해 볼트(77)로서 고정하도록 되어 있다.

도 2b는 본 발명에 따른 전기모터에 있어 전류제어장치의 확대 분해사시도로서, 커버(78)의 일측에는 제 1 내지 제 4 지지대(71~74)가 45°간격으로 설치되고, 상기 제 1 내지 제 4 지지대(71~74) 일측에는 일정 간격을 두고 각각 2개의 제 1내지 제 8 자기검출센서(71a~74b)가 고정 부착된다.

상기 커버(70)의 제 2 결합공(70a)을 통해 노출되는 회전자(80)의 회전축 (84) 외측에는 상기 회전축(84)이 회전시 연동 회전되는 회전체(50)가 삽입 고정된다. 여기서 상기 회전체(50)는 원형의 바닥체(51)가 구비되고, 이 바닥체(51)의 상면 일측에는 힌지부(54a)(54b)가 서로 대향되게 설치되며, 상기 바닥체(51)의 중앙부에는 커버(70)의 제 2 결합공(70a)을 통해 노출되는 회전자(80)의 회전축(84) 외측에 삽입 고정되는 고정구(52)가 설치되고, 바닥체(51)의 일측에는 요홈부(53a) (53b)가 형성되어 구성된다.

상기 바닥체(51)에 형성된 힌지부(54a)(54b)에는 제 1, 제 2 이완장치(60a) (60b)가 각각 설치된다. 즉, 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)는 회전체(50)에 형성된 요홈부(53a)(50b)와 대응되는 장공(63a)(63b)이 형성된 몸체(61a)(62b)가 구비되며, 이 몸체(61a)(62b)의 일측에는 회전체(50)에 형성된 힌지부(54a)(54b)가 유입 고정되는 고정홈(62a)(62b)이 형성되고, 몸체(61a)(62b) 타측에는 회전체(50)인 바닥체(51)에 고정되는 스프링(64a)(64b)이 설치되어 구성되며, 상기 회전체(50)의 중앙부에 설치된 고정구(52)의 외주에는 회전자석판(42)이 유입 설치된다.

도 2c의 (가)는 전류제어장치에 있어 회전자석판(42)의 확대 분해사시도로서, 자석(42a-1)(42a-2)이 대응되는 위치에 착자된 상판(42a)과, 그리고 자석(42b-1)(42b-2)이 되응되는 위치에 착자된 하판(42b)이 결합되어 이루어지고, 도 1c의 (나)에서와 같이 상기 두 개의 상.하판(42a)(42b)이 결합될 경우 상기 상판(42a)의 자석(42a-1)(42a-2)과 하판(42b)의 자석(42b-1)(42b-2) 사이에는 자석이 전혀 착자되지 않는 부분(ℓ)이 존재하며, 이 부분(ℓ)에서는 제 1 내지 제 4 자기검출센서 (71a~74a)에서 자기(磁氣)를 검출하지 못하도록 하고 있다.

(본 발명에서는 설명의 편의상 상.하판(42a)(42b)이 분리되도록 하고 있으나, 실제 제품의 경우 상.하판(42a)(42b)이 일체로 형성되어 있다.)

그리고, 상기 하판(42b)의 저면에는 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)의 장공 (63a)(63b)과 회전체(50)의 요홈부(53a)(53b)에 유입되는 돌출핀(43a)(43b)이 형성되어 있고, 이 돌출핀(43a)(43b)은 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)의 장공(63a) (63b)과 회전체(50)의 요홈부(53a)(53b) 내에 유입되어 회동하도록 되어 있으며, 상기 회전자석판(42)은 조임링(41)(49)과 와셔(48)로서 회전체(50)로부터 분리되지 않음과 동시에 고정구(52)의 외주에서 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기모터의 결합사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도로서 조립과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심 (92a~92h)을 베이스(91)에 형성된 고정돌기(94)에 스크류로서 고정시켜 고정자(90)를 조립한 다음, 회전자(80)의 회전축(84)을 베이스(91)에 형성된 제 1 결합공 (91a)에 유입시켜 나사부(85)와 풀리(95)를 너트(96)로서 결합하게 되면 회전자 (80)의 제 1 회전자 자석(81)(82) 사이에 형성된 공간부(86)에 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 설치됨으로써 제 1 회전자 자석(81)과 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h), 그리고 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)과 제 2 회전자 자석(82) 간의 자력극성에 의해 인력과 반발력이발생된다.

또한, 상기 고정자(90)에 회전자(80)가 결합된 상태에서 커버(70)의 중앙부에 형성된 제 2 결합공(70a)에 회전축(84)이 노출되도록 유입시킨 다음, 고정자 (90)에 형성된 제 1 체결공(91b)과, 커버(70)에 형성된 제 2 체결공(75)을 통해 볼트(77)로서 체결하게 되면 고정자(90)와 커버(70)는 서로 고정 결합되며, 고정자 (90)와 커버(70) 사이에서 회전자(80)가 자유롭게 회전 가능하게 된다.

그리고, 회전체(50)의 고정구(52)를 상기 커버(70)의 제 2 결합공(70a)을 통해 노출되는 회전자(80)의 회전축(84)에 유입시킨 후, 힌지부(54a)(54b)에 고정홈 (62)을 끼움과 동시에 스프링(64a)(64b)을 체결구(55)에 고정시켜 회전체(50)에 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)를 설치하되, 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)에 형성된 장공(63a)(63b)과 회전체(50)에 형성된 요홈부(53a)(53b)를 서로 일치되도록 한다.

그 다음, 상기 회전체(50)의 중앙부에 형성된 고정구(52)의 외주에는 자석이 일정한 간격으로 착자된 상판(42a)과 하판(42b)으로 이루어지고, 상기 상.하판 (42a)(42b)은 착자된 자석부분이 서로 어긋나게 배치된 회전자석판(42)을 유입시키되, 회전자석판(42) 하측에 설치된 돌출핀(43a)(43b)이 제 1, 제 2 이완장치(60a) (60b)에 형성된 장공(63a)(63b)과 회전체(50)에 형성된 요홈부(53a)(53b) 내에 유입되도록 한 후, 상기 회전자석판(42) 상.하부의 고정구(52)에 조임링(41)(49)과 와셔(48)를 차례로 끼움으로써 본 발명에 따른 전기모터의 조립을 완료하게 된다.

이때, 회전자석판(42)은 회전체(50)의 고정구(52) 외주를 따라 회동 가능하게 되며, 회전자석판(42)의 외주면이 제 1 내지 제 4 지지대(71~74)에 설치된 제 1내지 제 4 자기검출센서(71a~74a)와 근접되어 상기 제 1 내지 제 4 자기검출센서 (71a~74a)에서 회전자석판(42)의 자석을 검출하도록 되어 있다.

이와 같은 구성을 가지며 조립되어진 본 발명에 따른 전기모터의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4의 (가) 내지 (다)에 의해 전류제어장치(200)에 있어 회전체(50)와 제 1, 제 2 이완장치 (60a)(60b) 간의 상호 작용관계를 설명하면, 회전자(80)가 회전되지 않는 정지상태일 경우 회전축(84)과 연결된 회전체(50) 역시 연동 회전하지 않게 되고, 이럴 경우에는 도 4의 (가)에서와 같이 스프링(64a)(64b)의 복원력에 의해 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)는 고정구(52) 내측으로 당겨짐에 따라 회전자석판(42)의 저면에 설치된 돌출핀(43a)(43b)은 요홈부(53a)(53b)와 장공(63a) (63b) 내부의 일측 끝단부에 위치하게 된다.

이러한 상태에서 본 발명의 전기모터에 전원이 공급되어 후술되는 제어부 (100)에 의해 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 전류의 단속 및 극성을 변화하게 되면 4극으로 착자된 제 1 회전자 자석(81)과 제 1 내지 제 8 계자철심 (92a~92h), 그리고 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)과 4극으로 착자된 제 2 회전자 자석(82) 간의 자력극성에 의해 인력과 반발력이 발생되어 회전자(80)가 회전되며, 이에 따라 회전자(80)의 회전축(84) 상측에 설치된 회전체(50)가 연동 회전하게 된다.

이때, 회전체(50)가 회전하게 되면 상기 회전체(50)에 원심력이 작용하게 되고, 이 원심력에 의해 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)는 회전체(50)의 중심으로부터 바깥쪽으로 받는 힘이 생성되며, 이 생성되는 힘으로 스프링(64a)(64b)을 이완시킴으로써 도 4의 (나)에서와 같이 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)는 힌지부(54a) (54b)를 축으로 하여 회전체(50) 중심점에 대해 동일 방향으로 회동하게 되고, 이로 인해 회전자석판(42)의 저면에 설치된 돌출핀(43a)(43b)이 요홈부(53a)(53b)와 장공(63a)(63b)을 통해 이동하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전기모터의 지속적인 전원공급에 의해 회전자(80)의 회전속도가 증가하여 최고치에 도달하게 되면 회전체(50)에 가해지는 원심력은 더욱 많이 작용하게 되고, 이로 인해 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)는 도 4의 (다)에서와 같이 힌지부(54a)(54b)를 축으로 하여 회전체(50) 중심점에 대해 동일 방향으로 보다 많이 회동되어 회전자석판(42)의 저면에 설치된 돌출핀(43a)(43b)은 요홈부(53a)(53b)와 장공(63a)(63b) 내부의 타측 끝단부에 위치하게 된다.

즉, 회전자(80)가 회전할 경우 회전체(50)에 발생되는 원심력에 의해 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)가 힌지부(54a)(54b)를 축으로 하여 회전체(50) 중심점에 대해 동일 방향으로 회동함에 따라 회전자석판(42)의 저면에 설치된 돌출핀(43a) (43b)이 요홈부(53a)(53b)와 장공(63a)(63b)을 통해 이동하게 됨으로써 결국, 회전자석판(42)을 장공(63a)(63b)의 호(弧)길이에 해당하는 각도 만큼 시계 방향으로 회전시키게 되는 것이다.

다음은 도 5의 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 전류제어장치(200)에 있어 이완장치(60a)(60b)와 회전자석판(42) 간의 상호 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5의 (가)에서와 같이 회전자(80)가 회전되지 않는 정지상태일 경우 회전체(50)가 회전되지 않음으로 인해 돌출핀(43a)(43b)은 요홈부(53a)(53b)와 장공(63a)(63b) 내부의 일측 끝단부에 위치하게 되며, 이때의 회전자석판(42)의 임의 ⓐ점에서 정지된 상태를 유지하게 된다.

그러나, 도 5의 (나)에서와 같이 회전체(50)가 회전하여 원심력에 의해 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)가 힌지부(54a)(54b)를 축으로 회전체(50) 중심점의 동일 방향으로 회동하여 돌출핀(43a)(43b)이 장공(63a)(63b)의 전체 길이의 중지점에 위치할 경우 회전자석판(42)의 임의의 ⓐ점에서 약 6~8°정도 시계 방향으로 회전하게 되며, 이는 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 약 6~8°정도 앞서 회전하는 것을 의미한다.

또한, 도 5의 (다)에서와 같이 회전자(80)의 회전속도가 증가로 인해 원심력이 상승되어 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)가 힌지부(54a)(54b)를 축으로 회전체(50) 중심점의 동일 방향으로 회동하여 돌출핀(43a)(43b)이 장공(63a)(63b)의 타측 끝단부에 위치할 경우 도 5의 (나)에서 보다 회전자석판(42)이 약 6~8°정도 시계 방향으로 더 회전하게 되며, 이는 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 약 12~16°정도 앞서 회전하는 것을 의미한다.

즉, 회전자(80)의 회전력에 비례하여 회전체(50)에 원심력이 작용할 경우 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)가 힌지부(54a)(54b)를 축으로 하여 회전자석판(42)의 저면에 설치된 돌출핀(43a)(43b)이 장공(63a)(63b)을 따라 타측 끝단부에 위치할 경우 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 약 1~16°정도 앞서 회전하게 됨으로써 제1 내지 제 4 자기검출센서(71a~74a)에 의해 계자코일에 흐르는 전류의 단속과 극성변화를 앞당기게 되는 것이다.

이는 결국 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 자화되는 시간을 고려하여 회전자(80)의 회전속도가 저속일 경우에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)의 전류의 단속과 극성 변화시점을 조금 앞당기고, 회전자(80)의 회전속도가 고속일 경우에는 전류의 단속과 극성 변화시점을 더욱 앞당김으로서 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 완전히 자화 완료된 다음 회전자(80)의 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)과의 중심점 거리가 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 최대로 작용하도록 함으로써 적은 전류로서 모터의 회전력과 회전속도를 증대되도록 한 것이다.

다음은 도 6의 (가) 내지 (라) 및 (마)에 의해 본 발명에 따른 전기모터에 있어 회전자석판(42)과 자기검출센서(71a~74a)(71b~74b) 간의 상호 감지관계도를 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 자기검출센서(71a~74a)는 회전자석판(42)의 상판(42a)에 착자된 자석(42a-1)(42a-2)을 검출하는 것이며, 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 자기검출센서(71b~74b)는 회전자석판(42) 하판(42b)에 착자된 자석(42b-1)(42b-2)을 검출하기 위한 것이다.

즉, 도 6의 (가) 및 (다)에서와 같은 상태일 경우 제 1 지지대(71)에 설치된 제 1, 제 2 자기검출센서(71a)(71b) 및 제 3 지지대(73)에 설치된 제 5, 제 6 자기검출센서(73a)(73b)는 상.하판(42a)(42b) 모두에 자석이 전혀 착자되지 않는 부분(ℓ)에 위치하게 되어 자기검출이 되지 않음에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 된다.

또한, 도 6의 (나)에서와 같은 상태일 경우 제 2 지지대(72)에 설치된 제 3 자기검출센서(72a)는 상판(42a)의 자석(42a-1)이 근접 위치하게 됨에 따라 자기검출신호를 발생하게 되며, 제 2 지지대(72)에 설치된 제 4 자기검출센서(72b)는 하판(42b)의 자석이 없는 부분에 위치하게 됨에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 된다.

그리고, 도 6의 (라)에서와 같은 상태일 경우 제 4 지지대(74)에 설치된 제 8 자기검출센서(74b)는 하판(42b)의 자석(42b-1)이 근접 위치하게 됨에 따라 자기검출신호를 발생하게 되며, 제 4 지지대(74)에 설치된 제 7 자기검출센서(74a)는 상판(42a)의 자석이 없는 부분에 위치하게 됨에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 된다.

즉, 제 1 내지 제 4 지지대(71~74)에 설치된 제 1 내지 제 8 자기검출센서 (71a~74a)(71b~74b)는 회전자(80)의 회전속도에 비례하여 작용되는 원심력에 의해 회전자(80) 보다 일정각도 앞서 회전하는 회전자석판(42)의 자석(42a-1)(42a-2) (42b-1)(42b-2)을 검출하게 되고, 이 검출된 자기감지신호를 이용하여 제어부에서 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 흐르는 전류를 단속함과 동시에 극성을 변화시킴으로서 회전자(80)와 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)에 가까운 거리에서 인력과 반발력을 최대화하여 적은 전력으로 최대의 회전력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

상기 과정에서 회전자석판(42)을 회전자(80) 보다 원심력에 비례하는 각도 만큼 앞서 회전하도록 하는 이유는, 전술한 바와 같이 제 1 내지 제 8 계자코일 (93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 자화되는 시간을 고려하여 회전자(80)의 회전속도에 따라 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 전류단속과 극성을 미리 변화시켜 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 완전히 자화된 후, 회전자(80)의 자석 중심점과 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 적은 전류로서 모터의 효율을 높일 수 있도록 하기 위함이다.

도 7은 본 발명에 따른 전기모터에 있어 전류제어장치(100)의 회로도로서 제 1 내지 제 8 자기검출센서(71a~74a)(71b~74b)의 자기검출신호에 따라 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 흐르는 전류의 단속 및 극성을 변화하여 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)에 극성을 띄게하는 회로이다.

즉, NPN형인 제 11 트랜지스터(Q11)와 PNP형인 제 12 트랜지스터(Q12)의 에미터단이 서로 연결되고, 베이스단은 제 1 자기검출센서(71a)가 접속되며, 제 11 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단은 전원부(71)에, 그리고 제 12 트랜지스터(Q12)의 콜렉터단이 접지되어 이루어진 제 1 스위칭부(100a)가 구비된다.

그리고, 나머지 제 2 내지 제 8 자기검출센서(72a~74a)(71b~74b)에는 제 13 내지 제 26 트랜지스터(Q13~Q26)로 이루어지며 상기 제 1 스위칭부(100a)와 동일하게 구성된 제 2 내지 제 8 스위칭부(100b~100h)의 제 13 내지 제 26 트랜지스터 (Q13~Q26)의 베이스가 각각 접속된다.

그리고 제 1, 제 5 계자코일(93a)(93e)의 일측단(L1)(L9)은 제 1 스위칭부(100a)인 제 11, 제 12 트랜지스터(Q11)(Q12)의 에미터단에 연결되며, 제 1, 제 5 계자코일(93a)(93e)의 타측단(L2)(L10)은 제 2 스위칭부(100b)인 제 13, 제 14 트랜지스터(Q13)(Q14)의 에미터단에 연결된다.

또한, 제 2, 제 6 계자코일(93b)(93f)의 일측단(L3)(L11)은 제 3 스위칭부 (100c)인 제 15, 제 16 트랜지스터(Q15)(Q16)의 에미터단에 연결되며, 제 2, 제 6 계자코일(93b)(93f)의 타측단(L4)(L12)은 제 4 스위칭부(66d)인 제 17, 제 18 트랜지스터(Q17)(Q18)의 에미터단에 각각 접속되어 있다.

그리고, 제 3, 제 7 계자코일(93c)(93g)의 일측단(L5)(L13)은 제 5 스위칭부 (100e)인 제 19, 제 20 트랜지스터(Q19)(Q20)의 에미터단에 연결되며, 제 3, 제 7 계자코일(34c)(34g)의 타측단(L6)(L14)은 제 6 스위칭부(100f)인 제 21, 제 22 트랜지스터(Q21)(Q22)의 에미터단에 각각 연결된다.

또한, 제 4, 제 8 계자코일(93d)(93h)의 일측단(L7)(L15)은 제 7 스위칭부 (100g)인 제 23, 제 24 트랜지스터(Q23)(Q24)의 에미터단에 연결되며, 제 4, 제 8 계자코일(93d)(93h)의 타측단(L8)(L16)은 제 8 스위칭부(100h)인 제 25, 제 26 트랜지스터(Q25)(Q26)의 에미터단에 각각 접속되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 전류제어장치(100)와 모터의 회전에 따른 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)의 작용으로 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 일정각도 만큼 앞선 상태에서 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)과 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h) 간에 인력과 반발력으로 인한 회전과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 모터에 전원이 공급되는 상태에서 회전자석판(42)이 도 6에서와 같은 위치에 있을 경우 제 1, 제 2, 제 3, 제 5, 제 6, 제 8 자기검출센서(71a)(71b) (72a)(73a)(73b)(74b)는 상.하판(42a)(42b)의 자석이 착자되지 않는 부분에 위치하게 되어 자기검출이 되지 않음에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 되며, 이때 제 3 자기검출센서(72a)는 하판(42b)의 자석(42b-2)이, 그리고 제 7 자기검출센서(74a)는 상판(42a)의 자석(42a-2)이 근접 위치하게 됨으로써 상기 제 3 및 제 7 자기검출센서(72a)(74a)는 자기검출신호를 출력하게 된다.

상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 5, 제 6, 제 8 자기검출센서(71a)(71b)(72a) (73a)(73b)(74b)로부터 자기검출신호를 출력하지 않을 경우에는 도 7에 도시된 제어회로도의 제 1, 제 2, 제 3, 제 5, 제 6, 제 8 스위칭부(100a~100c)(100e) (100f)(100h)인 NPN형의 제 11, 제 13, 제 15, 제 19, 제 21, 제 25 트랜지스터 (Q11)(Q13)(Q15)(Q19)(Q21)(Q25)는 오프상태를 유지하게 되며, PNP형의 제 12, 제 14, 제 16, 제 20, 제 22, 제 26 트랜지스터(Q12)(Q14)(Q16)(Q20)(Q22)(Q26)는 턴온상태로 전환된다.

또한, 제 4 및 제 7 자기검출센서(72b)(74a)는 자기검출신호를 출력하게 될 경우 도 7에 도시된 제어회로도의 제 3, 제 7 스위칭부(100c)(100g)인 NPN형의 제 17, 제 23 트랜지스터(Q17)(Q23)는 턴온상태로 전환되며, PNP형의 제 18, 제 24트랜지스터(Q18)(Q24)는 턴오프 상태로 유지된다.

따라서 제 2, 제 6 계자코일(93b)(93f)에는 역방향으로 전원이 공급되어 제 2, 제 6 계자철심(92b)(92f)은 전자석을 유지함과 동시에 제 4, 제 8 계자코일(93d)(93h)에는 정방향으로 전원이 공급되어 제 4, 제 8 계자철심(92d)(92h)은 전자석을 각각 유지하게 된다.

그러므로 도 9의 (가)에서와 같이 전자석을 갖는 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 계자철심(92b)(92d)(92f)(92h)은 제 1 회전자 자석(81)의 N1,N2,S1,S2와 제 2 회전자 자석(82)의 N3,N4,S3,S4 중심점에서 양방향으로 인력 및 반발력이 서로 작용함으로써 시계 방향으로 회전하게 되어 회전자(80)의 회전력이 증대되는 것이다.

전술한 바와 같은 작용에 의해 회전자(80)가 회전하게 되면 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)의 작용에 의해 회전속도에 비례한 만큼 회전자(80) 보다 회전자석판(42)이 일정각도 앞선 상태에서 연동 회전하게 된다.

따라서, 회전자석판(42)이 도 6의 위치에서 시계 방향으로 45°회전한 경우에는 회전자석판(42)과 제 1 내지 제 8 자기검출센서(71a~74a)(71b~74b)는 도 8의 (가)와 같이 배치되며, 이때에는 제 1, 제 3, 제 4, 제 6, 제 7, 제 8 자기검출센서(71a)(72a)(72b)(73b)(74a)(74b)는 상.하판(42a)(42b)의 자석이 착자되지 않는 부분에 위치하게 되어 자기검출이 되지 않음에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 되나, 제 2 자기검출센서(72b)는 하판(42b)의 자석(42b-2)이, 그리고 제 5 자기검출센서(73a)는 상판(42a)의 자석(42a-2)이 근접 위치하게 됨으로써 상기 제 2 및 제 5 자기검출센서(72b)(73a)는 자기검출신호를 출력하게 된다.

상기 제 1, 제 3, 제 4, 제 6, 제 7, 제 8 자기검출센서(71a)(72a)(72b) (73b)(74a)(74b)로부터 자기검출신호를 출력하지 않을 경우에는 도 7에 도시된 제어회로도의 제 1, 제 3, 제 4, 제 6, 제 7, 제 8 스위칭부(100a)(100c)(100d)(100f)(100g)(100h)인 NPN형의 제 11, 제 15, 제 17, 제 21, 제 23, 제 25 트랜지스터(Q11)(Q15)(Q17)(Q21)(Q23)(Q25)는 오프상태를 유지하게 되며, PNP형의 제 12, 제 16, 제 18, 제 22, 제 24, 제 26 트랜지스터(Q12)(Q16)(Q18)(Q22)(Q24)(Q26)는 턴온상태로 전환된다.

또한, 제 2 및 제 5 자기검출센서(72b)(73a)에서 자기검출신호를 출력하게 될 경우 도 7에 도시된 제어회로도의 제 2, 제 5 스위칭부(100b)(100e)인 NPN형의 제 13, 제 19 트랜지스터(Q13)(Q19)는 턴온상태로 전환되며, PNP형의 제 14, 제 20트랜지스터(Q14)(Q20)는 턴오프 상태로 유지된다.

따라서 제 1, 제 5 계자코일(93a)(93e)에는 역방향으로 전원이 공급되어 제 1, 제 5 계자철심(92a)(92e)은 전자석을 유지함과 동시에 제 3, 제 7 계자코일 (93c)(93g)에는 정방향으로 전원이 공급되어 제 3, 제 3 계자철심(92c)(92g)은 전자석을 각각 유지하게 된다.

그러므로 도 9의 (나)에서와 같이 전자석을 갖는 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 계자철심(92a)(92c)(92e)(92g)은 제 1 회전자 자석(81)의 N1,N2,S1,S2와 제 2 회전자 자석(82)의 N3,N4,S3,S4 중심점에서 양방향으로 인력 및 반발력이 서로 작용함으로써 시계 방향으로 회전하게 된다.

이와 같은 작용에 의해 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 일정각도 앞선 상태에서 연동 회전하여 회전자석판(42)이 도 6a 및 도 6b의 위치에서 시계 방향으로 90°회전한 경우에는 회전자석판(42)과 제 1 내지 제 8 자기검출센서(71a~74a) (71b~74b)는 도 8의 (나)와 같이 배치된다.

이때에는 제 1, 제 2, 제 4, 제 5, 제 6, 제 7 자기검출센서(71a)(71b)(72b) (73a)(73b)(74a)는 상.하판(42a)(42b)의 자석이 착자되지 않는 부분에 위치하게 되어 자기검출이 되지 않음에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 되나, 제 3 자기검출센서(72a)는 하판(42b)의 자석(42b-2)이, 그리고 제 8 자기검출센서(74b)는 하판 (42b)의 자석(42a-1)이 근접 위치하게 됨으로써 상기 제 3 및 제 8 자기검출센서 (72a)(74b)는 자기검출신호를 출력하게 된다.

상기 제 1, 제 2, 제 4, 제 5, 제 6, 제 7 자기검출센서(71a)(71b)(72b) (73a)(73b)(74a)로부터 자기검출신호를 출력하지 않을 경우에는 도 7에 도시된 제어회로도의 제 1, 제 2, 제 4, 제 5, 제 6, 제 7 스위칭부(100a)(100b)(100d) (100e)(100f)(100g)인 NPN형의 제 11, 제 13, 제 17, 제 19, 제 21, 제 23 트랜지스터(Q11)(Q13)(Q17)(Q19)(Q21)(Q23)는 오프상태를 유지하게 되며, PNP형의 제 12, 제 14, 제 18, 제 20, 제 22, 제 24 트랜지스터(Q12)(Q14)(Q18)(Q20)(Q22)(Q24)는 턴온상태로 전환된다.

또한, 제 3 및 제 8 자기검출센서(72a)(74b)에서 자기검출신호를 출력하게 될 경우 도 7에 도시된 제어회로도의 제 3, 제 8 스위칭부(100c)(100h)인 NPN형의 제 15, 제 25 트랜지스터(Q15)(Q25)는 턴온상태로 전환되며, PNP형의 제 16, 제 26트랜지스터(Q16)(Q26)는 턴오프 상태로 유지된다.

따라서 제 2, 제 6 계자코일(93b)(93f)에는 정방향으로 전원이 공급되어 제 2, 제 6 계자철심(92b)(92f)은 전자석을 유지함과 동시에 제 4, 제 8 계자코일 (93d)(93h)에는 역방향으로 전원이 공급되어 제 4, 제 8 계자철심(92d)(92h)은 전자석을 각각 유지하게 된다.

그러므로 도 9의 (다)에서와 같이 전자석을 갖는 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 계자철심(92b)(92d)(92f)(92h)은 제 1 회전자 자석(81)의 N1,N2,S1,S2와 제 2 회전자 자석(82)의 N3,N4,S3,S4 중심점에서 양방향으로 인력 및 반발력이 서로 작용함으로써 시계 방향으로 회전하게 되어 회전자(80)의 회전력이 증대되는 것이다.

이와 같은 작용에 의해 회전속도에 비례하여 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 일정각도 앞선 상태에서 연동 회전하여 회전자석판(42)이 도 6의 위치에서 시계 방향으로 135°회전한 경우에는 회전자석판(42)과 제 1 내지 제 8 자기검출센서 (71a~74a)(71b~74b)는 도 8의 (다)와 같이 배치된다.

이때에는 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 7, 제 8 자기검출센서(71b)(72a)(72b) (73a)(74a)(74b)는 상.하판(42a)(42b)의 자석이 착자되지 않는 부분에 위치하게 되어 자기검출이 되지 않음에 따라 자기검출신호를 발생하지 않게 되나, 제 1 자기검출센서(72a)는 상판(42a)의 자석(42a-2)이, 그리고 제 6 자기검출센서(73b)는 하판 (42b)의 자석(42b-1)이 근접 위치하게 됨으로써 상기 제 1 및 제 6 자기검출센서 (72a)(73b)는 자기검출신호를 출력하게 된다.

상기 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 7, 제 8 자기검출센서(71b)(72a)(72b) (73a)(74a)(74b)로부터 자기검출신호를 출력하지 않을 경우에는 도 7에 도시된 제어회로도의 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 7, 제 8스위칭부(100b)(100c)(100d) (100e)(100g)(100h)인 NPN형의 제 13, 제 15, 제 17, 제 19, 제 23, 제 25 트랜지스터(Q13)(Q15)(Q17)(Q19)(Q23)(Q25)는 오프상태를 유지하게 되며, PNP형의 제 14,제 16, 제 18, 제 20, 제 24, 제 26 트랜지스터(Q14)(Q16)(Q18)(Q20)(Q24)(Q26)는 턴온상태로 전환된다.

또한, 제 1 및 제 6 자기검출센서(72a)(73b)에서 자기검출신호를 출력하게 될 경우 도 7에 도시된 제어회로도의 제 1, 제 6 스위칭부(100a)(100f)인 NPN형의 제 11, 제 21 트랜지스터(Q11)(Q22)는 턴온상태로 전환되며, PNP형의 제 12, 제 22트랜지스터(Q12)(Q22)는 턴오프 상태로 유지된다.

따라서 제 1, 제 5 계자코일(93a)(93e)에는 정방향으로 전원이 공급되어 제 1, 제 5 계자철심(92a)(92e)은 전자석을 유지함과 동시에 제 3, 제 7 계자코일 (93c)(93g)에는 역방향으로 전원이 공급되어 제 3, 제 3 계자철심(92c)(92g)은 전자석을 각각 유지하게 된다.

그러므로 도 9의 (라)에서와 같이 전자석을 갖는 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 계자철심(92a)(92c)(92e)(92g)은 제 1 회전자 자석(81)의 N1,N2,S1,S2와 제 2 회전자 자석(82)의 N3,N4,S3,S4 중심점에서 양방향으로 인력 및 반발력이 서로 작용함으로써 시계 방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 회전자(80)의 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)과 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 상호 인력과 반발력이 작용할 경우에는 회전체, 이완장치, 회전자석판, 자기검출센서로 이루어진 전류제어장치(200)에 의해 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 선택적으로 완전히 자화된 상태에서 제 1, 제 2 회전자 자석 (81)(82)의 중심점과 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 적은 전류로 모터의 회전력을 증대할 수 있는 것이다.

도 10a는 본발명에 따른 회전자의 다른 실시예를 나타낸 전기모터의 단면도이며, 도 10b는 도 10a에 도시된 B-B선 단면도이고, 도 10c는 도 10a에 있어 제어부(100)의 회로도로서, 회전자(80)를 구성하고 있는 회전자 자석의 수를 증대하고, 이 회전자 자석 사이에 코일이 권선된 계자철심을 이중으로 배치하도록 하도록 한 것이다.

즉, 반경이 서로 다른 3개의 회전자 자석을 일체로 형성하고, 상기 3개의 회전자 자석 사이에 계자코일을 이중 배치함으로써 더 많은 자석을 이용함과 동시에 최외곽 회전자 자석의 각 극성 중심점이 회전 중심점으로부터 길이가 길어지게 되어 최외곽 계자철심 간에 인력과 반발력이 작용될 경우 지렛대 원리의 효과를 얻게되어 회전력을 더욱 더 상승시킬 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 구조에 있어 회전자(80)는 고정봉(83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 이 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 세 개의 제 1, 제 2, 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)이 일체로 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 고정자(90)에 설치되는 제 1 내지 제 8 계자코일 (93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 유입되기 위한 제 1 공간부(86)가 형성되고, 상기 제 2 및 제 3 회전자 자석(82)(87) 사이에는 제 9 내지 제 16 계자코일(98a~98h)이 권선된 제 9 내지 제 16 계자철심(99a~99h)유입되기 위한 제 2 공간부(88)가 형성되어 구성된다.

상기와 같이 이루어지는 다른 실시예의 회전자(80)는 회전속도에 비례하여 회전자석판(42)이 회전자(80) 보다 일정각도 앞선 상태에서 연동 회전함에 따른 회전자석판(42)과 제 1 내지 제 8 자기검출센서(71a~74a)(71b~74b)의 상호작용에 의해 제 1 내지 제 16 계자코일(93a~93h)(98a~98h)에 흐르는 전류를 단속 및 극성을 변환시켜 전자석을 띄게 한다.

이때, 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h)이 전자석을 띄게 될 경우 도 10b에서와 같이 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)은 제 1 회전자 자석(81)의 N5, S5극과 제 2 회전자 자석(82)의 N6, S7극이 서로 인력 및 반발력이 작용하며, 이와 동시에 제 9 내지 제 16 계자철심(99a~99h)은 제 2 회전자 자석(82)의 N7, S8극과 제 3 회전자 자석(87)의 N8, S8극 상호간에 인력 및 반발력이 작용하게 되는 것이다.

따라서, 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h)은 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)과 이중으로 인력 및 반발력이 작용하게 됨으로써 더 많은 자석을 이용함과 동시에 최외곽 회전자 자석(87)의 각 극성 중심점이 회전 중심점으로부터 길이가 길어지게 되어 최외곽의 제 9 내지 제 16 계자철심(99a~99h) 간에 인력과 반발력이 작용될 경우 회전자(80)의 중심점으로부터 거리가 먼 지점, 즉 제 3 회전자 자석(87)과 제 9 내지 제 16 계자철심(99a~99h)의 인력과 반발력에 따른 지렛대 효과를 얻게되어 회전력을 더욱 더 증대하게 되는 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 회전자의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도로서, 도 10a 및 도 10b도 도시된 바와 같이 회전자(80)를 세 개의 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)으로 구성하고, 4극으로 착자될 경우 제 1 내지 제 16 계자철심 (92a~92h)(99a~99h)과 4극의 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)의 중심점과는 거리가 다소 멀게되어 인력과 반발력이 저하될 수 있다.

따라서, 도 11에서는 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)을 6극으로 형성하여 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)의 중심점과 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h) 간의 거리를 줄임에 따라 인력과 반발력이 크게되어 회전력이 증대되도록 한 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 전기모터의 다른 실시예를 나타낸 단면도로서, 도 11에서와 같이 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87) 사이에 유입되는 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h)의 높이가 낮을 경우 자력이 미치는 단면적이 적게되어 인력과 반발력이 다소 저하될 수 있다.

따라서, 도 12는 회전자(80)의 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)과 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h)의 높이를 2~5배로 높임으로써 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)과 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h) (99a~99h) 간에 자력이 미치는 단면적을 넓게 만들어 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87) 극성 중심점과의 인력과 반발력을 극대화한 것으로써, 회전자 (80)의 중심점으로부터 거리가 먼 지점, 즉 제 3 회전자 자석(87)과 제 9 내지 제 16 계자철심(99a~99h)의 인력과 반발력에 따른 지렛대 효과의 상승으로 인하여 회전력을 높일 수 있도록 한 것이다.

이상에서 상술한 바봐 같이 본 발명은 모터의 회전속도에 비례하여 계자코일에 흐르는 전류의 단속과 극성변화 시점을 제어하는 전류제어장치를 구비하고, 상기 전류제어장치에 의해 계자철심이 자화되는 시간을 고려하여 회전자의 회전속도가 저속일 경우에는 계자코일의 전류단속과 극성 변화시점을 조금 앞당기며, 회전자의 회전속도가 고속일 경우에는 전류단속과 극성 변화시점을 더욱 앞당김으로서 계자철심의 완전한 자화상태에서 계자철심과 회전자 자석의 중심점이 최대한 가까운 거리에서 인력과 반발력이 작용되도록 함으로써 적은 전류로서 모터의 회전력 및 회전속도가 증대될 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 N, S극의 영구자석으로 착자된 회전자를 직경이 서로 다른 세 개의 자석을 일체로 형성하되, 계자철심을 상기 세 개의 회전자 자석 사이에 배치되게 하여 자화되어진 계자철심이 상기 세 개의 회전자 자석과 양방향으로 인력 및 반발력이 이중 작용하고, 회전자 자석이 회전 중심점에서 길이가 길어짐에 지렛대 효과가 발생되어 저전력으로 최대의 회전력을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 원형 패널의 베이스(91) 중앙부에 제 1 결합공(94a)이 형성되고, 상기 베이스(91) 상면에는 다수의 고정돌기(94)가 형성되고, 상기 고정돌기(94)에는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 스크류에 의해 체결되어 베이스(91)와 결합되는 고정자(90)가 구비되고,

   고정봉(83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 상기 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 두 개의 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82)이 일체로 형성되고, 상기 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 상기 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 유입되기 위한 제 1 공간부(86)가 형성되고, 상기 회전축(84)의 하측에는 풀리(95)와 결합되는 나사부(85)가 형성된 회전자(80)가 구비되고,

   상기 고정자(90)의 중앙부에 형성된 제 1 결합공(91a)에는 회전자(80)의 회전축(84)가 유입 설치되고,

   상기 회전자(80)의 외측에는 중앙부에 회전축(84)의 상부가 유입되는 제 2 결합공(70a)이 형성되며 고정자(90)와 볼트(77)(78)로서 결합되는 커버(70)가 설치되고,

   상기 커버(70)의 상면에는 회전자의 회전력에 비례하여 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)에 흐르는 전류의 단속과 극성변화 시점을 제어하여 제 1 내지 제 8 계자철심(92a~92h)이 완전히 자화 완료된 후 회전자와 계자철심 간에 인력과 반발력이 최대로 작용하도록 하는 전류제어장치(200)가 설치된 것을 특징으로 하는 전기모터.
2. 제 1항에 있어서 상기 전류제어장치(200)는,

   상기 커버(70)의 제 2 결합공(70a)을 통해 노출되는 회전자(80)의 회전축 (84) 외측에 유입되는 고정구(52)가 중앙부에 형성된 원형의 바닥체(51) 상면 일측에는 힌지부(54a)(54b)와 스프링고정구(55a)(55b)가 서로 대향 설치되고, 상기 바닥체(51)의 타측에는 요홈부(53a)(53b)가 형성된 회전체(50)와,

   상기 바닥체(51)에 형성된 힌지부(54a)(54b)에는 회전체(50)에 형성된 요홈부(53a)와 대응되는 장공(63a)(63b)이 형성된 몸체(61a)(61b)가 구비되며, 상기 몸체(61a)(61b)의 일측에는 힌지부(54a)(54b)가 유입 고정되는 고정홈(62)이 형성되고, 상기 몸체(61a)(61b) 타측에는 스프링고정구(55a)(55b)에 고정되는 스프링 (64a)(64b)이 설치된 제 1, 제 2 이완장치(60a)(60b)와,

   상기 회전체(50)의 고정구(52)의 외주에는 조임링(41)(49)에 의해 결합되며 자석(42a-1)(42a-2)(42b-1)(42b-2)이 대응되는 위치에 착자된 상.하판(42a)(42b)이 결합되어 이루어지고, 상기 상.하판(42a)(42b)에는 자석이 전혀 착자되지 않는 부분(ℓ)이 형성되며, 상기 하판(42b)의 저면에는 상기 제 1, 제 2 이완장치(60a) (60b)의 장공(63a)(63b)과 회전체(50)의 요홈부(53a)(53b)에 유입되는 돌출핀(43a) (43b)이 형성된 회전자석판(42)과,

   상기 커버(78)의 상면 일측에 45°간격으로 배치된 제 1 내지 제 4 지지대(71~74)에 설치되어 상기 회전자석판(42)의 자석(42a-1)(42a-2)(42b-1)(42b-2)을 검출하는 제 1 내지 제 8 자기검출센서(71a~74b)로 구성된 것을 특징으로 하는 전기모터.
3. 제 1항에 있어서 상기 회전자(80)는,

   상기 고정봉(83) 내부에 회전축(84)이 고정 설치되고, 이 고정봉(83)을 중심으로 직경이 서로 다르며 4극으로 착자된 세 개의 제 1, 제 2, 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)이 일체로 형성되고, 상기 제 1, 제 2 회전자 자석(81)(82) 사이에는 고정자(90)에 설치되는 제 1 내지 제 8 계자코일(93a~93h)이 권선된 제 1 내지 제 8 계자철심(93a~93h)이 유입되기 위한 제 1 공간부(86)가 형성되고, 상기 제 2 및 제 3 회전자 자석(82)(87) 사이에는 제 9 내지 제 16 계자코일(98a~98h)이 권선된 제 9 내지 제 16 계자코일(99a~99h)유입되기 위한 제 2 공간부(88)가 형성된 것을 특징으로 하는 전기모터.
4. 제 3항에 있어서 상기 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)을 6극으로 형성하여 상기 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)의 각 극의 중심점과 상기 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h) 간의 거리를 줄여 인력과 반발력이 증대되도록 한 것을 특징으로 하는 전기모터.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서 상기 제 1 내지 제 3 회전자 자석(81)(82)(87)과 제 1 내지 제 16 계자철심(92a~92h)(99a~99h)의 높이를 2~5배로 높여 자력이 미치는 단면적을 넓게 형성한 것을 특징으로 하는 전기모터.