KR101048055B1 - 코어에 슬릿을 형성한 횡자속 전기기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡자속 전기기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어에 하나 이상의 슬릿을 형성하여 철손을 저감한 횡자속 전기기기에 관한 것이다.

본 발명은 고정자의 치 코어를 자기적으로 분리시키는 슬릿이 상기 치 코어의 원주방향을 따라 배열형성되는 횡자속 전기기기를 제공하여, 자속에 의해 형성되는 와전류 루프를 보다 작게 만들고, 이에 따라 기기의 철손을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 슬릿의 수는 가능한 많은 수로 구성배열하면 와전류 루프를 더욱더 작게 만들수 있다.

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Description

코어에 슬릿을 형성한 횡자속 전기기기{Transverse flux electric machine having slit in core}

본 발명은 횡자속 전기기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어에 하나 이상의 슬릿을 형성하여 철손을 저감한 횡자속 전기기기에 관한 것이다.

일반적으로 전기기기는 전기 에너지를 역학적 에너지로 또는 역학적 에너지는 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환기기를 의미하는 것으로, 전동기, 구동기 및 발전기 등을 포함하며, 효율 및 파워밀도를 증진시키기 위하여 다양하게 발전되고 있다.

파워밀도를 증진시키기 위한 전기기기의 대표적인 예로 자기력선속(이하, 자속이라 함)이 이동자 이동방향의 수직면상으로 형성되게 만드는 구조의 전기기기가 있으며, 이를 횡자속 전기기기 혹은 횡자속 기기라고 칭하기도 한다.

첨부한 도 1a는 영구자석형 횡자속 기기의 실시예를 보여주는 사시도이고, 도 1b는 영구자석형 횡자속 기기의 기본적인 구조에서 각 부분의 명칭을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2는 영구자석형 횡자속 기기의 구현예들을 보여주는 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 영구자석형 횡자속 기기에서, 고정자(stator)는 요크(yoke)와 치(teeth)로 구성되는 고정자 코어(stator core) 및 코일로 구성되고, 이동자(rotor)는 이동자 코어(rotor core)와 영구자석으로 이루어져 있다. 이는 기본적인 구조의 한 실시예이므로, 코일은 고정자 대신 이동자에 위치될 수도 있고, 영구자석 또한 이동자 대신 고정자에 위치될 수 있다.

도 2와 같이 구현될 수 있는 횡자속 기기는 토크 리플을 줄이고 힘밀도를 높이기 위하여 고정자의 요크와 치, 그리고 이동자 코어와 영구자석 중 적어도 한 곳에 비틀림(skew)이 주어져야 한다.

그런데 도 2의 (a) 혹은 (b)와 같이 고정자 코어를 x축 방향으로 적층한 뒤 비틀림을 주기 위해서는 커팅(금형) -> 적층 -> 비틀림 -> 조립의 과정을 거쳐야 한다. 즉, 일반적인 공정에서 고정자 코어에 비틀림을 주려면 '비틀림' 공정이 추가되어야 하므로 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

그리고, 이동자에 비틀림을 주기 위해서는 도 2의 (c)와 같이 연자성분말코어(SMC core; soft magnetic composite core)와 영구자석에 비틀림이 들어간 형태로 제작해야 하는 어려움이 있다.

한편, 횡자속 기기에서 축방향으로 생성된 자속의 흐름을 원활하게 하기 위한 자기적 구조를 가지는 횡자속 기기에 대한 여러 형태가 제시된 바 있으며, 대한민국 등록특허 중에서도 '외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기(출원번 호:1020050132833)'와 '내전형 영구자석 여자 횡자속 전동기(출원번호: 1020060135779)'에서 제시된 바가 있다.

도 3은 종래 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기의 실시예를 도시한 부분도이고, 도 4는 종래 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기에서 자속의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 3은 등록특허 '외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기(출원번호:1020050132833)'에서 제시된 실시예 중 하나를 보여주는 도면으로서, 횡자속 전동기의 고정자에 보다 쉽게 비틀림을 주기 위하여, 고정자 코어를 한 쌍의 치와 요크로 3분할하여 구성한다.

그리고, 코일을 사이에 두고 상하로 배치구성된 한 쌍의 치를 서로 1/2 극간격 만큼 이동자의 이동방향(혹은 회전방향)으로 어긋나게 배치하여 조립하면, 고정자 코어의 구성에 있어서 규소강판을 적층하여 용이하게 구성할 수 있다.

이때, 한 쌍의 치는 y축 방향으로 적층되고, 요크는 원통좌표계에서의 세타(theta) 방향으로 적층된다.

통상 자속이 도 4와 같이 이동자 이동방향의 수직면 즉, 축방향으로 형성되는 횡자속 전기기기의 경우 자속의 흐름을 방해하지 않고 구조적으로 안정적인 형태를 가지도록 설계하는 것이 용이하지 않으나, 도 3의 실시예는 상기와 같이 한 쌍의 치는 y축 방향, 요크는 원통좌표계에서의 세타(theta) 방향인 서로 다른 적층 방향으로 인해 도 4에 보이는 바와 같이 3차원적인 자속의 흐름을 방해하지 않게 된다.

도 3과 같은 횡자속 전동기가 3차원적인 자로(자기력선속의 통로)를 가지되 포화자속밀도가 높은 재질로 자로를 구성하기 위하여 도 5와 같이 요크와 치를 모두 규소강판을 적층해서 구성하거나, 혹은 고주파 영역에서 철손을 저감하고 적층하는 어려움을 해소하기 위하여 도 6과 같이 요크나 치 중 한 부분 이상을 연자성분말 코어로 대체하여 구성할 수도 있다.

상기와 같이 축방향으로 상(phase)을 배치하는 구조에서 고정자에 보다 용이하게 비틀림을 주기 위하여 고정자 코어를 한 쌍의 치와 요크로 3분할하여 구성한 횡자속 전동기의 경우, 고정자 코어의 요크 부분은 규소강판을 적층하여 구성하던 연자성분말코어로 구성하던 문제가 없으나, 고정자 코어의 치 부분의 경우 도 5 및 도 6과 같이 링 형상의 강판을 y축 방향으로 적층하여 구성하면 자로 방향을 고려한 적층방향(자속이 흐르는 방향을 고려하여 치와 요크가 서로 다른 방향으로 적층)을 가지게 됨에도 불구하고 많은 철손이 발생하게 되는 문제가 있다.

도 7 및 도 8은 동일한 코어 형상을 가지도록 구현된 종자속 전동기와 횡자속 전동기에서 형성되는 자속 및 와전류를 보여주는 개념도이다.

도 7에서와 같이 종자속 전동기로 가정한 경우에, 고정자에 코일은 일정자속(constant flux), 즉 계자 자속(field flux)을 발생시키는 역할을 한다. 교류 전류가 흐르는 전기자 권선은 생략된 이동자 코어(전기자 코어)에 감겨 있다. 전기자 상(phase) 권선을 종자속 전동기처럼 고정자 코어의 세타(theta) 방향(이동자의 이동방향)으로 배열하여 도 7과 같이 치(teeth) 마다 자속의 방향이 다르게 형성되면 코어 내에서 여러 개의 자속 폐루프가 형성되어 와전류(渦電流) 루프 또한 여러 개의 작은 폐루프를 형성하게 된다.

그러나 도 8에서와 같이 횡자속 전동기로 가정한 경우에, 고정자에 코일은 교류가 흐르는 하나의 상(phase) 권선의 역할을 하게 되고, 전기자 상 권선을 고정자 축을 중심으로 링 형상으로 고정자 코어에 감아서 도 5 ~ 도 6과 같은 코어에 한 개의 상(phase) 만을 구성하게 되면, 전류에 의한 자속은 도 8과 같이 세타(theta) 방향(이동자의 이동방향)으로 모두 같은 극을 형성하게 되고, 이에 따라 하나의 커다란 와전류 루프가 발생하게 되어 상대적으로 매우 큰 철손이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 고정자 코어 혹은 이동자 코어에 슬릿을 형성하여 코어 내에 형성되는 와전류 루프를 보다 작게 형성함으로써 철손을 감소시킨 횡자속 전기기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 횡자속 전기기기에 있어서,

고정자의 치 코어를 자기적으로 분리시키는 슬릿이 상기 치 코어의 원주방향을 따라 하나 이상으로 배열 형성되는 것을 특징으로 하는 횡자속 전기기기를 제공한다.

본 발명에 따른 횡자속 전기기기는 고정자와 이동자 사이의 공극에 접하는 코어에 슬릿을 형성함으로써 자속에 의해 형성되는 와전류 루프를 보다 작게 만들고, 이에 따라 기기의 철손을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 슬릿의 수는 가능한 많은 수로 구성하여 이동자의 이동방향으로 배열하면 와전류 루프를 더욱더 작게 만들수 있다.

또한, 상기 슬릿에 의한 코어의 분리는 와전류가 흐르는 루프를 줄일 수 있 는 자기적인 분리를 의미하므로, 코어를 부분적으로만 분리(물리적 분리)시켜 코어의 구조적인 안정성을 얻을 수도 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

본 발명은 이동자와 고정자 사이의 공극에 접하는 코어(core)에 슬릿(slit)(13)을 형성하여 줌으로써, 코일(30)에 의해 발생하는 자속의 흐름을 방해하지 않는 동시에 코어에 발생할 수 있는 철손을 저감시켜 횡자속 전기기기로서의 특성을 향상시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 9a ~ 도 9e는 본 발명에 따른 슬릿이 형성된 고정자 코어의 실시예들을 보여주는 도면이다.

일반적으로 횡자속 전동기는 축을 중심으로 링 형상의 권선을 감아서 세타(theta) 방향(이동자의 이동방향)에 대해서는 하나의 상(phase)으로만 구성되는데, 이러한 횡자속 기기에서 전류에 의한 자속은 치 코어(teeth core)에서 모두 같 은 극(pole)을 형성하게 되고, 이에 따라 치 코어에서 하나의 커다란 와전류(Eddy current) 루프를 생성하게 된다.

본 발명은 두 개 이상의 상(phase)을 이동자의 이동방향(혹은 회전방향)으로 교대로 배치하여 자속에 의한 와전류가 작은 폐루프를 형성하도록 한 종자속 기기와 같이, 횡자속 기기에서도 고정자 코어에 형성되는 와전류 루프를 보다 작은 루프로 만들어 철손을 감소시킨다.

이를 위하여 본 발명의 실시예는 고정자의 치 코어(10)에서 나와 공극을 거쳐 이동자로 들어가는 주자속의 방향이 한 방향(도 8의 자속 화살표 참고)인 경우, 상기 자속에 의해 발생하는 와전류 루프의 길이를 짧게 만들기 위하여 치 코어(10)에 하나 이상의 슬릿(13)을 형성한다.

본 발명의 실시예는 링코어(링 형상의 코어)로 하나의 상(phase)을 구성하는 횡자속 전동기를 대상으로 한 것으로, 고정자의 치 코어(10)에 이동자의 이동방향으로 배열되는 슬릿(13)을 형성하나, 본 발명에 따른 횡자속 전기기기는 고정자 코어 혹은 이동자 코어의 구분없이 횡자속 전기기기(이하 횡자속 기기라고 함)의 코어에 슬릿(13)을 주어 자속에 의해 형성되는 와전류 루프의 길이를 줄이는 것이 가능하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬릿(13)에 의해 치 코어(10)는 이동자의 이동방향으로 분리 가능하고, 이러한 물리적인 분리에 의해 각각의 치 파트(teeth part)(치 코어(10)가 슬릿(13)에 의해 분리된 각 부분)(11)마다 자속의 방향이 교번되면 코어 내에서 복수의 자속 폐루프가 형성되고 이런 자속에 의해 와 전류 루프도 물리적으로 분리된 코어 내에서 복수의 작은 폐루프를 형성하게 된다.

즉, 본 발명에 따라 치 코어(10)에 슬릿(13)을 형성함으로써 코어 내에 형성되는 와전류 루프의 길이가 물리적인 분리에 의해 보다 짧아지게 되어 철손이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에서 치 파트(11)는 슬릿(13)에 의해 분리된 치 코어(10)의 각 부분을 나타낸다.

본 발명에서 상기와 같은 슬릿(13)에 의한 분리는 물리적으로 완전한 분리가 될 수도 있으나, 본 발명은 자속에 의한 와전류 루프를 줄여 철손을 저감시키기 위한 것이므로, 코어의 자속에 따라 생성되는 와전류를 줄이기 위한 자기적인 분리를 의미한다고 볼 수 있고, 따라서 코어(이동자 코어 또는 고정자 코어)의 구조적인 안정성을 위하여 부분적으로 분리시키는 것이 가능하다.

즉, 본 발명에 따른 횡자속 전기기기는 코어의 구조적인 안정성을 고려하면서 자기적으로 분리되어야 하고, 이에 따라 본 발명에 따른 고정자 코어는 도 9a ~ 도 9e와 같이 구현될 수 있다.

도 9a의 실시예는 치 코어에 이동자의 이동방향(혹은 치 코어의 원주방향)으로 배열되는 복수의 슬릿(13)이 치 코어(10)의 외주면과 내주면을 가로질러 형성되고, 각 슬릿(13)에 의해 치 파트(11)(치 코어(10)가 슬릿(13)에 의해 분리된 각 부분)가 물리적으로 완전하게 분리된다.

도 9a에서, 치 코어(10)는 슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전히 분리되지만 각각의 치 파트(11)를 기준으로 살펴보면, 치 파트(11)의 일측이 바깥쪽으로 일부 돌출되어 돌기가 형성되고, 상기 치 파트(11)의 타측은 안쪽으로 일부 함몰되어 홈이 형성되어, 상호 근접한 치 파트(11) 간에 돌기와 홈에 의해 치 코어(10)의 구조적 안정성을 보완할 수 있다.

도 9b의 실시예는 치 코어(10)에 이동자의 이동방향으로 배열되는 복수의 슬릿(13)이 치 코어(10)의 내주면과 외주면을 가로지르도록 일자형으로 형성되고, 치 코어(10)는 각 슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전하게 분리되어 자기적으로 가장 바람직하게 분리된다.

도 9c의 실시예는 치 코어(10)에 이동자의 이동방향으로 배열되는 복수의 슬릿(13)이 대략 V자 형으로 형성되되, 요크 코어(20)와 접하게 되는 치 코어(10)의 내주면 쪽은 각 슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전하게 분리되고, 이동자와 마주하게 되는 치 코어(10)의 외주면 쪽은 분리되지 않고 물리적으로 연결된 상태로 형성된다.

그리고, 도 9c에서 요크 코어(20)와 접하는 치 코어(10)의 내주면측 홈(슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전하게 분리된 공간부)은, 요크 코어(20)의 외주면을 쐐기 형상으로 연장 형성하거나 혹은 요크 코어(20)의 외주면과 치 코어(10)의 내주면 사이에 쐐기 형상의 구조물을 구성 설치하여, 치 코어(10)와 요크 코어(20) 간에 결합을 단단하게 하여 구조적인 안정성을 보완할 수 있다.

도 9d의 실시예는 도 9c의 실시예와 반대 구조를 가지게 되는데, 즉 치 코어(10)에 치 코어의 원주방향으로 배열되는 복수의 슬릿(13)이 대략 V자 형으로 형성되되, 상기 슬릿(13)이 요크 코어(20)와 접하게 되는 치 코어(10)의 내주면 쪽은 물리적으로 분리되지 않고 일체로 연결된 상태가 유지되고, 이동자와 마주하게 되는 치 코어(10)의 외주면 쪽은 각 슬릿(13)에 의해 완전하게 분리되어 물리적으로 이격된 상태로 형성된다.

그리고, 도 9d에서 이동자와 마주하는 치 코어(10) 외주면 측의 홈(슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전하게 분리된 공간부)은, 치 코어(10)와 요크 코어(20)를 코어의 바깥쪽에서 축방향으로 눌러서 결합시켜주는 구조물을 설치하는 경우, 이 구조물이 치 코어(10)의 외주면 부분에 접하는 부분(이하 결합부라고 함)을 쐐기 혹은 갈고리 형상으로 마련하고 이러한 쐐기 혹은 갈고리 형상의 결합부를 치 코어(10)의 외주면 측 홈에 결합시킴으로써, 치코어가 자기적인 힘(magnetic force)을 받아 이동자 쪽으로 끌려가는 것을 막고 구조적인 안정성을 보완할 수 있다.

도 9e의 실시예는 치 코어(10)에 이동자의 이동방향으로 배열되는 복수의 슬릿(13)이 형성되되, 상기 슬릿(13)은 치 코어(10)의 외주면 쪽이 분리되도록 형성된 것과 상기 치 코어(10)의 내주면 쪽이 분리되도록 형성된 것이 번갈아가며 배열되며 각 슬릿(13)에 의해 치 파트(11)가 물리적으로 완전하게 분리된다.

즉, 상기 슬릿(13)은 치 코어(10)의 내주면 쪽이 물리적으로 분리되고 치 코어(10)의 외주면 쪽은 물리적으로 연결되거나 혹은 치 코어(10)의 내주면 쪽이 물리적으로 연결되고 치 코어(10)의 외주면 쪽은 물리적으로 분리되는 등 치 코어(10)를 부분적으로 분리시키는 구조로 형성된다. 그리고, 하나의 슬릿(13)이 내주면 쪽이 분리되면 그 다음 슬릿(13)은 외주면 쪽이 분리되는 등 치 코어(10)의 내주면과 외주면이 번갈아가며 분리되는 구조로 형성되어 도 9e의 실시예는 구조적 인 안정성과 자기적인 분리를 모두 고려한 대표적인 실시예이다.

이때, 도 9e의 실시예에서 치 코어(10)가 자기적으로 완전히 분리될 수 있도록 상기 슬릿(13)은 물리적으로 분리된 부분의 길이가 분리되지 않은 부분의 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 물리적으로 분리되지 않은 부분은 자기적인 포화로 인하여 자기적인 분리가 이루어지도록 충분히 짧아야 한다.

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 고정자의 실시예를 보여주는 사시도이다.

한편, 치 코어(10)에 있어서 축방향으로는 적층코어(규소강판과 같은 연자성 재질의 소재로 된 얇은 강판을 적층한 코어)를 이용하여 분리구성할 수 있으나, 슬릿(13)에 의해 이동자의 이동방향으로 분리되는 치 코어(10)의 구조적 견고함과 안정성을 위하여, 솔리드 코어나 분말자성코어를 사용하여 슬릿(13)을 가지는 치 코어(10)를 형성하는 것도 가능하다.

실험예

첨부한 도 12a ~ 도 12d는 본 발명의 실험예에 따른 고정자 코어의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 13은 본 발명의 실험예에 따른 측정 결과를 보여주는 그래프이다.

본 발명에 따른 횡자속 전기기기의 슬릿 구조에 의한 효과를 확인하기 위하여, 도 12a와 같이 슬릿(13)을 형성하지 않은 치 코어(10)에 이동자의 이동방향으로 배치되는 슬릿(13)의 수를 1개[도 12b 참조], 4개[도 12c 참조], 8개[도 12d 참조]로 증가시키면서 역기전력을 측정하였다.

그리고, 고정자의 치 코어(10)에 형성한 슬릿(13)의 수에 따른 측정 결과는 도 13에 그래프에서 확인할 수 있다.

철손이 크지 않은 경우에 역기전력은 주파수에 따라 선형적으로 증가하고 도 13의 그래프는 50㎐일 때의 역기전력값을 1로 정규화(normalize)하였기 때문에 이상적인 경우 600㎐에서는 12의 값이 측정되어야 한다.

그러나 치 코어(10)에 슬릿(13)이 없는 경우(Ns=0) 주파수가 증가함에 따라 역기전력 값이 크게 감소하고, 슬릿(13)의 수가 1개(Ns=1), 4개(Ns=4), 8개(Ns=8)로 증가할수록 역기전력값이 보다 선형에 가까워지면서 주파수에 따른 역기전력값이 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있고, 슬릿(13)이 8개인 경우가 600㎐에서 12에 가장 근접하였다.

그리고, 이러한 실험에서 고정자의 요크 코어(20)를 규소강판을 적층하여 구성한 경우와 연자성분말코어를 사용한 경우로 분류하여 측정한 결과, 기울기의 변화값만 다를 뿐 슬릿(13)의 수에 따른 변화 양상은 동일하였다.

따라서 횡자속 전기기기의 고정자의 치 코어(10)에 하나 이상의 슬릿(13)을 형성하여 와전류 루프의 크기를 줄임으로써 철손을 감소시킬 수 있음을 확인하였고, 이동자의 이동방향으로 배치되는 슬릿(13)의 수를 증가시킬수록 철손을 더욱 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

상기 실험예에서 확인한 바와 같이, 본 발명은 횡자속 전기기기에서 고정자의 치 코어(10)에 슬릿(13)을 형성하여 철손을 저감시킬 수 있고, 보다 많은 수의 슬릿(13)을 형성할수록 철손을 크게 저감시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 횡자속 전기기기는 코어(이동자 코어 혹은 고정자 코어)를 자기적으로 분리시키기 위한 슬릿(13)을 보다 많은 수로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 슬릿(13)의 폭은 코어가 크게 포화되지 않는 한 넓게 형성할 수 있고, 슬릿(13)에 의해 분리된 치 파트(11)(치 코어가 슬릿에 의해 분리된 각 부분) 간에 공간은 코어의 구조적인 안정성을 위하여 에폭시수지와 같이 접착성을 가지는 통상의 비자성 재질의 소재로 메우는 것이 가능하다.

한편, 고정자 코어를 구성하는 요크 코어(20)와 치 코어(10)를 모두 분말자성코어로 만들거나, 분말자성코어-적층코어 또는 적층코어-적층코어 등의 조합으로 구성하는 것도 가능하고, 물론 철손을 줄이기 위해서는 도 10 및 도 11과 같이 공극에 접한 고정자의 외부 코어(치 코어)(10)에 하나 이상의 슬릿(13)을 이동자의 이동방향으로 배치되게 분리하여야 한다.

본 발명에서 설명하는 전기기기는 전기 에너지를 운동 에너지로 또는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환기기를 의미하는 것으로, 전동기와 구동기 및 발전기 등을 포함하며 직선, 회전 또는 직선과 회전의 조합 운동에 의한 에너지 변환을 구현하는 전기기기를 나타낸다.

본 발명은 철손을 저감시키기 위해서 횡자속 전기기기의 코어에 이동자의 이동방향으로 배치되는 슬릿(13)을 형성한 구조에 대한 것으로, 영구자석의 유무나 위치(외전형 또는 내전형)에 관계없이 영구자석 또는 코일(30)에 의해 만들어진 주 자속에 의해 발생하는 와전류 루프의 길이를 감소시킨다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 횡자속 전기기기의 대표적인 구현예인 횡자속 전동기의 고정자 코어 중 치 코어(10)에 슬릿(13)을 형성하였으나, 본 발명에 따른 슬릿(13)은 고정자 코어는 물론이고, 하나 이상의 슬릿(13)을 이동자의 이동방향(혹은 회전방향)으로 배치되도록 이동자 코어에 형성하여 와전류 루프의 크기를 줄이는 것도 가능하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1a는 영구자석형 횡자속 기기의 실시예를 보여주는 사시도

도 1b는 영구자석형 횡자속 기기의 기본적인 구조에서 각 부분의 명칭을 설명하기 위한 개략도

도 2는 영구자석형 횡자속 기기의 구현예들을 보여주는 도면

도 3은 종래 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기의 실시예를 도시한 부분도

도 4는 종래 외전형 영구자석 여자 횡자속 전동기에서 자속의 흐름을 보여주는 도면

도 5 및 도 6은 종래 횡자속 전동기의 고정자를 보여주는 사시도

도 7 및 도 8은 동일한 코어 형상을 가지도록 구현된 종자속 전동기와 횡자속 전동기에서 형성되는 자속 및 와전류를 보여주는 개념도

도 9a ~ 도 9e는 본 발명에 따른 슬릿이 형성된 고정자 코어의 실시예들을 보여주는 도면

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 고정자의 실시예를 보여주는 사시도

도 12는 본 발명의 실험예에 따른 고정자 코어의 구조를 개략적으로 보여주는 평면도

도 13은 본 발명의 실험예에 따른 측정 결과를 보여주는 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 치 코어(teeth core)

11 : 치 파트(teeth part)

13 : 슬릿

20 : 요크 코어

30 : 코일

Claims (8)

1. 횡자속 전기기기에 있어서,

   고정자의 치 코어를 자기적으로 분리시키는 슬릿을 상기 치 코어의 외주면 쪽이 분리되도록 외주면의 원주방향을 따라 하나 이상의 V자 형으로 형성하여,

   요크 코어(20)와 접하게 되는 각 치 코어(10)의 내주면 쪽은 물리적으로 일체로 연결되게 하는 동시에 이동자와 마주하게 되는 치 코어(10)의 외주면 쪽은 각 슬릿(13)에 의해 완전하게 분리되도록 하고,

   상기 치 코어(10)의 외주면에 형성된 각 슬릿(13)의 V자 형 공간부에 쐐기 혹은 갈고리 형상의 결합부를 삽입 결합시켜서 치 코어(10)가 자기적인 힘(magnetic force)을 받아 이동자 쪽으로 끌려가는 것을 막을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 횡자속 전기기기.
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4. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬릿을 치 코어의 내주면 쪽이 분리되도록 치 코어의 내주면의 원주방향을 따라 하나 이상의 V자 형으로 형성하여,

   요크 코어(20)와 접하게 되는 각 치 코어(10)의 내주면쪽이 각 슬릿(13)에 의해 물리적으로 완전하게 분리되는 동시에 이동자와 마주하게 되는 치 코어(10)의 외주면 쪽은 물리적으로 일체로 연결되도록 하고,

   상기 치 코어(10)의 내주면에 형성된 각 슬릿(13)의 V자 형 공간부에 쐐기 형상의 구조물을 설치하여, 치 코어(10)와 요크 코어(20) 간의 결합을 단단하게 하여 구조적인 안정성을 보완할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 횡자속 전기기기.
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