(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー効率を大幅に改善した電気モーターを提供する。【解決手段】円形パネル状のベースに界磁が放射状に固設された固定子と、ベースの中心を貫通する回転軸に結合された同軸円筒状であって、外筒と内筒との間に異なる極が対をなして着磁された回転子磁石が相対して形成された回転子と、回転子を覆いながら前記円形パネル状のベースと結合されるカバーと、カバーの上面において回転軸に結合され、前記回転子磁石対と同数の磁石が内挿された回転磁石板と、磁気検出センサーと、磁気検出センサーにおいて感知した回転角信号を用いて前記固定子の界磁磁化方向を制御する電流制御装置と、から構成される電気モーターにおいて、前記回転子に着磁された外筒と内筒の回転子磁石は異なる極が対をなして着磁されて相対して形成され、各回転子磁石対は外筒と内筒において互いに所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形パネル状のベースに界磁が放射状に固設された固定子と、
前記ベースの中心を貫通する回転軸に結合され、前記固定子を中間に位置づける同軸円筒状であって、外筒と内筒との間には異なる極が対をなして着磁された回転子磁石が相対して形成された回転子と、
前記回転子の回転軸は貫通露出させ、前記回転子を覆いながら前記円形パネル状のベースと結合されるカバーと、
前記カバーの上面において前記回転軸に結合され、前記回転子磁石対と同数の磁石が内挿された回転磁石板と、
前記カバーの上面に形成されて前記回転磁石板と接触する磁気検出センサーと、
前記磁気検出センサーにおいて感知した回転角信号を用いて前記固定子の界磁磁化方向を制御する電流制御装置と、から構成される電気モーターにおいて、
前記回転子に着磁された外筒と内筒の回転子磁石は異なる極が対をなして着磁されて相対して形成されるが、各回転子磁石対は外筒と内筒において互いに所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする電気モーター。
【請求項２】
前記電気モーターは、外筒と内筒の磁石が１０対をなす回転子と、前記回転子の外筒と内筒との間に８個の界磁を形成する固定子と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気モーター。
【請求項３】
前記電気モーターは、外筒と内筒の磁石が２０対をなす回転子と、前記回転子の外筒と内筒との間に１２個の界磁を形成する固定子と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低電力にて最大の回転力が得られるようにしてエネルギー効率が大幅に改善された電気モーターに関する。
【０００２】
本発明は、円形パネル状のベースに界磁が放射状に固設された固定子と、前記ベースの中心を貫通する回転軸に結合され、前記固定子を中間に位置づける同軸円筒状であって、外筒と内筒との間には異なる極が対をなして着磁された回転子磁石が相対して形成された回転子と、前記回転子の回転軸は貫通露出させ、前記回転子を覆いながら前記円形パネル状のベースと結合されるカバーと、前記カバーの上面において前記回転軸に結合され、前記回転子磁石対と同数の磁石が内挿された回転磁石板と、前記カバーの上面に形成されて前記回転磁石板と接触する磁気検出センサーと、前記磁気検出センサーにおいて感知した回転角信号を用いて前記固定子の界磁磁化方向を制御する電流制御装置と、から構成される電気モーターにおいて、前記回転子に着磁された外筒と内筒の回転子磁石は異なる極が対をなして着磁されて相対して形成されるが、各回転子磁石対は外筒と内筒において互いに所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする電気モーターに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は電気モーターに関し、大韓民国登録特許第１０−０４１７６３７号の改善発明である。
【０００４】
前記先の登録特許第１０−０４１７６３７号は、モーターの回転速度に比例して界磁巻線に流れる電流の断続と極性変化時点を制御して、界磁鉄芯が完全に磁化された状態において、且つ、界磁鉄芯と回転子磁石の中心点が最大限に近くなった距離において引力と斥力を作用させることにより回転力を増大させ、且つ、Ｎ、Ｓ極の永久磁石が着磁された２つの回転子を直径を異ならせて一体に形成するが、界磁鉄芯を前記２つの回転子磁石の間に配置して、磁化された界磁鉄芯が両方向から前記２つの回転子磁石に引力及び斥力を二重に作用することにより低電力にて最大の回転力が得られるようにする電気モーターに関する。
【０００５】
一般に、モーターは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する回転機であって、直流電源により駆動されるＤＣモーターは、大きく、本体の外側に固設された永久磁石の固定子と、前記固定子との引力と斥力により回転がなされる回転子と、前記回転子に接触されてコイルに電流を流すブラッシュと、から構成されており、前記回転子は、回転軸に固設されて回転がなされる鉄芯と、前記鉄芯に巻線されて印加される電流により鉄芯に電磁石の性質を持たせるコイルと、このコイルに電流を流すための整流子と、から構成されている。
【０００６】
このような従来のＤＣモーターは、シャフトに固設され、多数のフォルダーからなる鉄芯と、前記フォルダーに巻かれたコイルと、このコイルに電流を流す整流子が全て結合されて回転子として構成されるので、回転子の構成が複雑になることはもとより、回転時に多くの負荷がかかってしまい、回転力が低下するという不都合がある。
【０００７】
また、従来のＤＣモーターは、鉄芯に形成されたフォルダーの半分はＮ極、残りの半分はＳ極に保持されて固定子の永久磁石の終端部と前記終端部に位置している回転子の一部のフォルダーにのみ引力と斥力が働くことにより一定の回転力を維持することになるが、より高い回転力を得るためには整流子を介してより多くの電流をコイルに流すことを余儀なくされるため、消費電力が高いという問題点が発生する。
【０００８】
特に、最近の電気自動車の開発の速さには目を見張るものがあり、このような電気自動車において、ＤＣ電気モーターは動力発生手段としては必須であるため、低電力にて高い回転力が得られるＤＣ電気モーターの開発が切望されている。
【０００９】
このために、本出願人は、大韓民国登録特許第０２６９０３５号と大韓民国登録特許第０４１７６３７号を提示しており、これらにさらなる改善を加えてモーターのエネルギー効率を高めようとする。
【特許文献１】大韓民国登録特許第１０−０４１７６３７号
【特許文献２】大韓民国登録特許第０２６９０３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、本出願人の先の登録特許のエネルギー効率を改善した電気モーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、円形パネル状のベースに界磁が放射状に固設された固定子と、前記ベースの中心を貫通する回転軸に結合され、前記固定子を中間に位置づける同軸円筒状であって、外筒と内筒との間には異なる極が対をなして着磁された回転子磁石が相対して形成された回転子と、前記回転子の回転軸は貫通露出させ、前記回転子を覆いながら前記円形パネル状のベースと結合されるカバーと、前記カバーの上面において前記回転軸に結合され、前記回転子磁石対と同数の磁石が内挿された回転磁石板と、前記カバーの上面に形成されて前記回転磁石板と接触する磁気検出センサーと、前記磁気検出センサーにおいて感知した回転角信号を用いて前記固定子の界磁磁化方向を制御する電流制御装置と、から構成される電気モーターにおいて、前記回転子に着磁された外筒と内筒の回転子磁石は異なる極が対をなして着磁されて相対して形成されるが、各回転子磁石対は外筒と内筒において互いに所定の間隔をおいて形成されることを特徴とする電気モーターを技術的な要旨とする。
【００１２】
ここで、前記電気モーターは、外筒と内筒の磁石が１０対をなす回転子と、前記回転子の外筒と内筒との間に８個の界磁を形成する固定子と、から構成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記電気モーターは、外筒と内筒の磁石が２０対をなす回転子と、前記回転子の外筒と内筒との間に１２個の界磁を形成する固定子と、から構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、先の登録特許のエネルギー効率を大幅に改善する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づき、本発明を詳述する。本発明を説明するに当たって、関連する公知技術または構成についての詳細な説明が本発明の要旨を曖昧にする可能性があると認められる場合にはその詳細な説明を省く。
【００１６】
また、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザー、運用者の意図または慣例などにより異なってくるため、その定義は本発明を説明するこの明細書の全般に亘っての内容を踏まえてするべきである。
【００１７】
以下、図１は本発明の断面構造であり、図２は、本発明の回転子磁石の極性配置図であり、図３は、図１の本発明に用いられる回転磁石板の斜視図であり、図４は、本発明の他の実施形態による断面構造図であり、図５は、図４の回転子磁石の極性配置図であり、図６は、図４の本発明に用いられる回転磁石板の斜視図であり、図７は、本発明の回転子磁石と界磁鉄芯との間のリラクタンスの流れを示す図であり、図８は、従来の技術の回転子磁石と界磁鉄芯との間のリラクタンスの流れを示す図であり、図９は、本出願人の先の登録発明である従来の技術の斜視図であり、図１０は、図９の従来の技術の組立図であり、図１１は、図９の従来の技術の電流制御装置の回路図であり、図１２は、図９の従来の技術の回転磁石板とその実施図であり、そして、図１３は、図９の従来の技術において界磁巻線に流れる電流のグラフである。
【００１８】
同図に示すように、本発明は電気モーターに関し、大韓民国登録特許第１０−０４１７６３７号（出願番号第１０−２００１−００７７５８７号）の改善発明である。
【００１９】
以下、本発明の説明のために、前記大韓民国登録特許第１０−０４１７６３７号の構造について先出願の図面を参照して説明する。
【００２０】
前記大韓民国登録特許は電気モーターに関し、図９と図１０に示すように、大きく、円形パネル状のベース９１、界磁９００、固定子９０、回転軸５０、回転子８０、カバー７０、回転磁石板４２、磁気検出センサー７１と電流制御装置から構成される。
【００２１】
前記固定子９０は円形パネル状のベース９１に界磁９００が放射状に固設されたものである。
【００２２】
図１０に示すように、前記固定子９０の円形パネル状のベース９１には界磁９００を結合する多数の固定突起９４が形成され、これらの固定突起９４に界磁巻線９３が巻かれた界磁鉄芯９２が締め付けられて固定子９０の界磁９００を形成する。
【００２３】
前記回転子８０は前記円形パネル状のベース９１の中心を貫通する回転軸５０に結合され、同軸円筒状である。また、同軸円筒の外筒８０−１と内筒８０−２には異なる極が対をなして着磁された回転子磁石８２が、図１に示すように、相対して形成される。一方、前記固定子９０が前記外筒８０−１と内筒８０−２との間に位置する。
【００２４】
前記回転子８０はカバー７０により覆われ、前記回転子８０の回転軸５０はカバー７０の上側に貫通露出される。
【００２５】
前記カバー７０の上側に露出される回転子８０の回転軸５０には回転磁石板４２が設けられる。前記回転磁石板４２には前記回転子磁石対と同数の磁石が内挿される。
【００２６】
前記磁気検出センサー７１は前記カバー７０の上面に形成されて前記回転磁石板４２と接触して回転角信号を感知する。
【００２７】
前記電流制御装置は前記固定子９０の界磁磁化方向を制御する回路部であって、前記磁気検出センサー７１において感知した回転角信号を用いて界磁巻線の電流方向を制御する。
【００２８】
図１２は、前記回転磁石板４２の斜視図であり、同図に示すように、放射状に磁石が着磁された天板と、放射状に磁石が着磁された下板が上下の極を互いに交差して結合された形状であるが、図１２に示すように、磁石と磁石との間には磁石が全く着磁されていない個所
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が存在する。
【００２９】
回転磁石板４２の外側面には磁気検出センサー７１が形成されて回転磁石板４２の回転を感知し、図１０に示すように、前記回転子８０の回転速度に反応してその設置角を変える弛緩装置４３が設けられている。
【００３０】
このような構成の本発明による電気モーターは、電流制御装置により界磁巻線９３に流れる電流の断続及び極性を変化させると、着磁された回転子磁石８２と界磁鉄芯９２との間の磁力により引力と斥力が発生して回転子８０が回転され、回転軸に設けられた回転磁石板４２も連れ回転される。
【００３１】
以下、図１１に示す電気モーターの電流制御装置を説明する。前記図１１の回路図は前記磁気検出センサー７１の磁気検出信号に基づいて界磁巻線９３に流れる電流の方向を変化させて界磁鉄芯９２の極性を変える回路である。
【００３２】
前記回路図の構成を説明すると、ＮＰＮ型のトランジスター（transistor）（例えば、Ｑ１１）とＰＮＰ型のトランジスター（例えば、Ｑ１２）のエミッター（emitter）端が互いに接続され、ベース（base）端には磁気検出センサー７１が接続され、トランジスター（Ｑ１１）のコレクター（collector）端は電源部１１０に、また、トランジスター（Ｑ１２）のコレクター端は接地される。このようにトランジスター（例えば、Ｑ１１, Ｑ１２）配置してなるスイッチング部が各磁気検出センサー７１ごとに連続して設けられる。
【００３３】
さらに、回転子における相対する個所にある界磁巻線たち９３の一方の端（例えば、Ｌ１）（例えば、Ｌ９）はトランジスターＱ１１、Ｑ１２のエミッター端に接続され、他方の端（例えば、Ｌ２）（例えば、Ｌ１０）は隣り合うスイッチング部であるトランジスター（例えば、Ｑ１３）（例えば、Ｑ１４）のエミッター端に接続されて、前記磁気検出センサー７１の検出電気信号に基づいて駆動される。
【００３４】
一方、図１２の（ａ）及び（ｃ）の状態の場合、磁気検出センサー７１は上下の両方ともに磁石が全く着磁されていない個所
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に位置することになり、磁気検出がなされないため、磁気検出信号を発生しなくなる。
【００３５】
また、図１２の（ｂ）の状態の場合、磁気検出センサー７１の上側は磁気検出信号を発生し、下側は磁気検出信号を発生しなくなる。
【００３６】
このため、前記回転磁石板が回転するに伴い、１本の界磁巻線に流れ込む電流は図１３に示すパルス波を形成する。
【００３７】
本出願人の大韓民国登録特許第１０−０４１７６３７号は上記のように構成され、本発明は上記の如き構造の先の登録特許を改善したものであって、以下、本発明の特徴について説明する。
【００３８】
本発明は、上記の電気モーターにおいて、前記回転子８０の外筒８０−１と内筒８０−２に着磁された回転子磁石８２は、極性が異なる２つの磁石が外筒８０−１と内筒８０−２に相対して１対の回転子磁石８２を形成するが、各回転子磁石８２対は回転子８０内に等間隔にて配置されるものであって、このとき、各回転子磁石８２対は外筒と内筒において互いに間隔８１をもって等間隔にて配置されることを特徴とする。
【００３９】
このように構成される本発明の回転子磁石は図１に示す。
【００４０】
図１に示すように、本発明は、外筒と内筒において互いにｔだけの間隔８１をもって回転子磁石８２が形成されている。
【００４１】
本発明はこのような構成により界磁と回転子磁石８２との間の磁力効率を高めるが、これは、従来の技術のように、回転子磁石８２が連続していると、図８に示すように、隣り合う回転子磁石８２との磁気力線の形成距離が短くなり、界磁鉄芯との磁気力線よりもリラクタンスＲ”が小さくなって、隣り合う回転子磁石８２に磁気力線が導かれるような現象が発生するのに対し、図７に示すように、隣り合う回転子磁石８２との間に間隔をあけておくと、回転子磁石８２と界磁鉄芯９２との間のリラクタンス差Ｒ−Ｒ’が小さくなるため、一層多くの磁気力線が界磁鉄芯に向かって導かれるためである。
【００４２】
前記リラクタンス（磁気抵抗）は、Ｒ＝Ｌ／μＡ（Ｒ：リラクタンス、Ｌ：距離、μ：透磁率、Ａ：面積）であるため、空気の透磁率と距離と密接な関係を有している。
【００４３】
本発明はこのように隣り合う回転子磁石８２とのリラクタンスを大きくして一層多くの回転子磁石８２の磁気力線を界磁鉄芯９２に向かって導くことにより、回転子磁石８２と界磁鉄芯９２との間の磁気力線が増大され、結果として、回転効率が高くなる。
【００４４】
一方、磁気力線を増大するために、単一の回転子磁石８２の磁力または界磁鉄芯９２の磁力を大きくして磁気力線の線速密度を高める方法もあるが、これは、モーターのサイズなどの問題が付随するため、本発明は回転子磁石８２と界磁鉄芯９２とが出会う回数を増やして磁気力線をさらに多く形成することを別の技術的な要旨とする。
【００４５】
すなわち、本発明は、従来の技術とは異なり、図１に示すように、外筒と内筒の回転子磁石８２が１０対をなす回転子と、前記回転子の外筒と内筒との間に８個の界磁９００を形成する固定子９０と、から構成される電気モーターを提供することができる。
【００４６】
前記回転子磁石８２は、図１および図２に示すように、内筒と外筒に相対して設けられた、互いに極性の異なる１対の回転子磁石８２を、隣り合う回転子磁石とも極性を異ならせて配置したものである。
【００４７】
上記の電気モーターによれば、１回転当たりに１つの界磁９００は１０回の磁気力線の連結を行い、全体の電気モーターにおいては１回転当たりに８個の界磁９００がそれぞれ１０回の磁気力線の連結を試み、結果として、８０回の磁気力線の連結がなされる。
【００４８】
このとき、前記界磁９００の磁化方向を制御する回転磁石板４２には、図３に示すように、１回転当たりに１本の界磁鉄芯が１０回の極性変化を起こすように回転子磁石対と同数の磁石を着磁する。
【００４９】
本発明は、また、図４に示すように、外筒８０−１と内筒８０−２の回転子磁石８２が２０対をなす回転子８０と、前記回転子８０の外筒８０−１と内筒８０−２との間に１２個の界磁９００を形成する固定子９０と、から構成される電気モーターを提供するが、この場合には、１回転当たりに１本の界磁９００においては２０回の磁気力線の連結がなされて、全体の電気モーターにおいては、１回転当たりに１２個の界磁９００においてそれぞれ２０回の磁気力線の連結が試みられ、結果として、２４０回の磁気力線の連結がなされる。
【００５０】
回転子磁石８２が２０対をなす場合には、図５に示す磁極構成になり、図６に示すように、２０個の磁石が配置された回転子磁石板４２が用いられる。
【００５１】
このように構成される本発明は、従来の技術の先の登録特許と比較して、先の登録特許が８個の回転子磁石対（合計１６個の磁石）と８個の界磁からなって、回転子磁石と界磁との割合が２：１であるのに対し（１つの界磁を２つの回転子磁石が引っ張る）、１０個の回転子磁石対（合計２０個の磁石）と８個の界磁よりなる図１の本発明は、回転子磁石と界磁との割合が２．５：１であり（１つの界磁を２．５個の回転子磁石が引っ張る）、２０個の回転子磁石対（合計４０個の磁石）と１２個の界磁よりなる図３の本発明は、回転子磁石と界磁との割合が３．３：１であるため（１つの界磁を３．３個の回転子磁石が引っ張る）、単位界磁鉄芯と回転子磁石との間に生じる力がなお一層強力になることが分かる。
【００５２】
以上、本発明の説明のために開示された実施形態は、本発明が具体化される一つの実施形態に過ぎず、図示の如く、本発明の要旨が実現されるために種々の組み合わせが採用可能であることが分かる。
【００５３】
よって、本発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求するように、本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明が属する分野において通常の知識を持った者であれば、誰でも種々の変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的な精神があると言えるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の断面構造図。
【図２】本発明の回転子磁石の極性配置図。
【図３】図１の本発明に用いられる回転磁石板の斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態による断面構造図。
【図５】図４の回転子磁石の極性配置図。
【図６】図４の本発明に用いられる回転磁石板の斜視図。
【図７】本発明の回転子磁石と界磁鉄芯との間のリラクタンスの流れを示す図。
【図８】従来の技術の回転子磁石と界磁鉄芯との間のリラクタンスの流れを示す図。
【図９】本出願人の先の登録発明である従来の技術の斜視図。
【図１０】図９の従来の技術の組立図。
【図１１】図９の従来の技術の電流制御装置の回路図。
【図１２】図９の従来の技術の回転磁石板とその実施図。
【図１３】図９の従来の技術において界磁巻線に流れる電流のグラフ。
【符号の説明】
【００５５】
４２：回転磁石板
５０：回転軸
７０：カバー
７１：磁気検出センサー
８０：回転子
８１：間隔
８２：回転子磁石
９０：固定子
９１：円形パネル状のベース
９２：界磁鉄芯
９３：界磁巻線
９００：界磁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009189227.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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