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(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2018-0015450
(43) 공개일자 2018년02월13일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H02K 5/22 (2014.01) B60K 7/00 (2006.01)
H01F 21/06 (2006.01) H01F 38/14 (2006.01)
H02J 50/10 (2016.01) H02K 11/04 (2016.01)
(52) CPC특허분류
H02K 5/225 (2013.01)
B60K 7/0007 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-0098978
(22) 출원일자 2016년08월03일
심사청구일자 없음
(71) 출원인
한국전기연구원
경상남도 창원시 성산구 불모산로10번길 12 (성주
동)
(72) 발명자
이지영
경상남도 창원시 진해구 진해대로 727 석동푸르지
오 113동 802호
김종무
경상남도 창원시 성산구 삼정자로 79 유니온빌리
지아파트 112동 905호
정시욱
경상남도 창원시 진해구 해원로 45 우림필유아파
트 111동 201호
(74) 대리인
특허법인주원
전체 청구항 수 : 총 6 항
(54) 발명의 명칭 모터
(57) 요 약
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 회전자가 비접촉 방식으로 전원에 연결되는 모터에 관한
것이다.
본 발명은, 모터 하우징(110)과 상기 모터 하우징(110)에 회전 가능하게 지지된 모터 축(120)을 가진 모터(100)
로서, 상기 모터 하우징(110)에 결합된 고정자(130)와; 상기 모터 축(120)에 결합되며, 상기 고정자(130)와의 전
자기적 상호 작용에 의해 모터 축(120) 회전을 위한 전자기력을 발생시키는 전자석으로 이루어진 회전자(140)와;
상기 모터 하우징(110)에 장착되어 상기 회전자(140)를 외부전원에 전기적으로 연결하는 전원 연결 유닛(150);을
포함 하는 모터(100)를 개시한다.
대 표 도 - 도5
공개특허 10-2018-0015450
- 1 -
(52) CPC특허분류
H01F 21/06 (2013.01)
H01F 38/14 (2013.01)
H02J 50/10 (2016.02)
H02K 11/044 (2013.01)
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 1711035603
부처명 미래창조과학부
연구관리전문기관 한국전기연구원
연구사업명 한국전기연구원연구운영비지원
연구과제명 전기자동차용 직축구동 시스템 개발
기 여 율 1/1
주관기관 한국전기연구원
연구기간 2016.01.01 ~ 2016.12.31
공개특허 10-2018-0015450
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
모터 하우징(110)과 상기 모터 하우징(110)에 회전 가능하게 지지된 모터 축(120)을 가진 모터(100)로서,
상기 모터 하우징(110)에 결합된 고정자(130)와;
상기 모터 축(120)에 결합되며, 상기 고정자(130)와의 전자기적 상호 작용에 의해 모터 축(120) 회전을 위한 전
자기력을 발생시키는 전자석으로 이루어진 회전자(140)와;
상기 모터 하우징(110)에 장착되어 상기 회전자(140)를 외부전원에 전기적으로 연결하는 전원 연결 유닛(150);
을 포함하며,
상기 전원 연결 유닛(150)은,
상기 모터 하우징(110)에 고정설치되는 1차코일(152)과;
상기 1차코일(152)과 이격되어 대향하여 배치되고, 상기 모터 축(120)에 결합되어 변압전원을 출력하여 상기 회
전자(140)에 제공하는 2차코일(156)과;
상기 1차코일(152)을 수용하며 상기 모터 하우징(110)에 고정되는 1차코일프레임(154)과;
상기 2차코일(156)을 수용하며 상기 모터 축(120)에 고정되어 상기 모터(100)와 동축으로 회전되는 알루미늄 또
는 알루미늄합금 재질의 2차코일프레임(158)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(100).
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 전원 연결 유닛(150)은,
상기 2차코일프레임(158)과 결합되어 상기 2차코일프레임(158)의 회전시 균형을 유지하는 밸런싱부재(170)를 추
가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모터(100).
청구항 3
청구항 2에 있어서,
상기 밸런싱부재(170)는, 상기 2차코일프레임(158)의 외주면에 결합되는 것을 특징으로 하는 모터(100).
청구항 4
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 1차코일(152) 및 2차코일(156)은, 상기 1차코일프레임(154) 및 상기 2차코일프레임(158) 각각에 구비되는
보빈에 상기 모터 축(120)을 중심으로 원주방향을 따라 권선되는 것을 특징으로 하는 모터(100).
청구항 5
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고정자(130)는 전기자이며,
상기 회전자(140)는 계자이며,
상기 모터(100)는,
상기 전원 연결 유닛(150)에서 출력된 변압전원을 DC 전원으로 정류하여 상기 회전자(140)에 제공하는 정류부를
포함하는 것을 특징으로 하는 모터(100).
공개특허 10-2018-0015450
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청구항 6
고정된 상태에서 외부전원이 연결된 1차코일(152)과;
회전체의 회전축(120)에 결합되어 상기 1차코일(152)과 이격되어 대향하여 배치되며, 변압전원을 출력하여 상기
회전자(140)에 제공하는 2차코일(156)과;
상기 1차코일(152)을 수용하며 고정된 상태로 설치되는 1차코일프레임(154)과;
상기 2차코일(156)을 수용하며 상기 회전축(120)에 결합되어 상기 회전축(120)을 중심으로 회전되는 알루미늄
또는 알루미늄합금 재질의 2차코일프레임(158)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전변압기.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 회전자가 비접촉 방식으로 전원에 연결되는 모터에 관한[0001]
것이다.
배 경 기 술
모터는 모터 축에 결합된 회전자와 모터 하우징에 고정된 고정자 간의 전자기적 상호 작용을 통해 회전 구동을[0002]
위한 전자기력을 발생시키는 방식으로 전기 에너지로부터 회전 구동력을 얻는 장치이다.
다양한 종류의 모터들이 여러 분야 및 장치에 널리 사용되는데, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같이 전기[0003]
에너지로부터 주행에 필요한 구동력을 얻는 유형의 자동차의 휠 축에 연결되는 휠-축 모터(In-Axis motor)가 그
중 하나이다.
도 1에는 종래 기술에 따른 영구자석을 사용하지 않는 권선형 휠-축 모터의 일 예가 개략적으로 도시되어 있다.[0004]
도 1에 도시된 권선형 휠-축 모터(10)는 모터 하우징(11), 모터 하우징(11)에 회전 가능하게 지지된 모터 축[0005]
(12), 모터 하우징(11)에 결합된 고정자(13), 및 모터 축(12)에 결합된 회전자(14)를 포함한다. 예로써, 고정자
(13)는 교류 전압을 공급받는 전자석으로 이루어진 전기자(armature)로 구성되는 한편 회전자(14)는 직류 전압
을 공급받은 전자석으로 이루어진 계자(field system)로 구성될 수 있다. 고정자(13)와 회전자(14) 간의 전자기
적 상호 작용에 의해 회전자(14)에 모터 축(12)의 구동을 위한 전자기력이 발생된다.
회전자(14)를 모터(10) 외부에 배치된 외부전원(미도시)에 전기적으로 연결하기 위한 구성들로서, 모터 축(12)[0006]
에 결합된 슬립링(15), 및 고정 부재(17)를 통해 모터 하우징(11)에 고정된 한 쌍의 브러시(16a,16b)가 구비된
다. 회전자(14)에 전선(미도시)으로 연결된 슬립링(15)과 외부전원(미도시)에 전선(미도시)으로 연결된 한 쌍의
브러시(17a, 17b)가 상호 접촉함으로써, 외부전원으로부터 회전자(14)에 전압이 인가될 수 있다.
그런데 모터(10)를 가동하는 동안에 모터 축(12)과 함께 회전하는 슬립링(15)과 모터 하우징(11)에 고정된 브러[0007]
시(16a,16b) 사이에 마찰이 지속적으로 일어나게 된다. 이러한 지속적인 마찰에 의해 브러시(16a,16b)가 변형되
거나 손상됨으로써 브러시(16a,16b)와 슬립링(15) 간의 접촉 부위에서 스파크가 발생될 수 있으며, 이로 인해
모터 오동작 또는 부품 소손이 발생될 수 있다.
(특허문헌 1) KR10-162300 B [0008]
(특허문헌 2) KR10-2014-0003809 A [0009]
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 목적은 전원 연결 유닛을 통해 모터 축에 결합된 회전자에 외부 전원을 부품 간의 마찰 없이 연결할[0010]
수 있는 모터를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전원 연결 유닛의 프레임을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 형성함으로써,[0011]
회전자에 외부전원을 연결하는 과정에서 프레임에서 발생하는 전력손실을 감소시키며 프레임의 자중감소에 의한
회전관성감소로 제어가 용이한 모터를 제공하는 데 있다.
공개특허 10-2018-0015450
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과제의 해결 수단
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 모터 하우징(110)과 상[0012]
기 모터 하우징(110)에 회전 가능하게 지지된 모터 축(120)을 가진 모터(100)로서, 상기 모터 하우징(110)에 결
합된 고정자(130)와; 상기 모터 축(120)에 결합되며, 상기 고정자(130)와의 전자기적 상호 작용에 의해 모터 축
(120) 회전을 위한 전자기력을 발생시키는 전자석으로 이루어진 회전자(140)와; 상기 모터 하우징(110)에 장착
되어 상기 회전자(140)를 외부전원에 전기적으로 연결하는 전원 연결 유닛(150);을 포함하는 모터를 개시한다.
상기 전원 연결 유닛(150)은, 상기 모터 하우징(110)에 고정설치되는 1차코일(152)과; 상기 1차코일(152)과 이[0013]
격되어 대향하여 배치되고, 상기 모터 축(120)에 결합되어 변압전원을 출력하여 상기 회전자(140)에 제공하는 2
차코일(156)과; 상기 1차코일(152)을 수용하며 상기 모터 하우징(110)에 고정되는 1차코일프레임(154)과; 상기
2차코일(156)을 수용하며 상기 모터 축(120)에 고정되어 상기 모터(100)와 동축으로 회전되는 알루미늄 또는 알
루미늄합금 재질의 2차코일프레임(158)을 을 포함할 수 있다.
상기 전원 연결 유닛(150)은, 상기 2차코일프레임(158)과 결합되어 상기 2차코일프레임(158)의 회전시 균형을[0014]
유지하는 밸런싱부재(170)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밸런싱부재(170)는, 상기 2차코일프레임(158)의 외주면에 결합될 수 있다.[0015]
상기 1차코일(152) 및 2차코일(156)은, 상기 1차코일프레임(154) 및 상기 2차코일프레임(158) 각각에 구비되는[0016]
보빈에 상기 모터 축(120)을 중심으로 원주방향을 따라 권선될 수 있다.
상기 고정자(130)는 전기자로, 상기 회전자(140)는 계자로 각각 구성될 수 있다.[0017]
이때, 상기 모터(100)는, 상기 전원 연결 유닛(150)에서 출력된 변압전원을 DC 전원으로 정류하여 상기 회전자[0018]
(140)에 제공하는 정류부를 추가로 구비할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 따른 모터는, 전원 연결 유닛을 구성하는 1차코일과 2차코일 사이에 어떠한 접촉 및 마찰이 없으므로[0019]
그로 인한 스파크의 발생을 미연에 방지가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터는, 전원 연결 유닛의 프레임을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 형성함으로써,[0020]
회전자에 외부전원을 연결하는 과정, 1차코일로부터 2차코일로 전력을 전달하는 과정에서 발생하는 전력손실을
감소시키며 프레임의 자중감소에 의한 회전관성감소로 제어가 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 모터는, 회전자에 결합되어 회전되는 2차코일을 수용하는 하우징의 재질을 알루미늄 또는[0021]
알루미늄 합금으로 사용함으로써 회전자, 2차코일 및 하우징을 포함하는 회전체의 전체 자중을 감소시킴으로써
회전관성의 감소로 제어가 용이한 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 모터는, 회전관성의 감소로 고속회전시 그 제어가 용이한 이점이 있다.[0022]
더 나아가, 회전자에 결합되어 회전되는 2차코일을 수용하는 하우징의 재질을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로[0023]
사용함으로써 전체 자중을 감소시킴과 아울러 상대적으로 경량의 재질의 사용에 따라 회전축 방향의 질량 불균
형을 해소하기 위하여 밸런싱부재를 추가로 구비하여, 2차코일 및 하우징을 포함하는 회전체의 회전시 그 균형
을 유지할 수 있는 이점이 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은, 종래 기술에 따른 모터의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.[0024]
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 모터를 보여주는 A-A 방향 단면도이다.
도 4는, 도 2의 모터의 전원 연결 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 5는, 도 3의 전원 연결 유닛을 보여주는 일부 확대 단면도이다.
도 6은, 도 3의 전원 연결 유닛을 보여주는 분해사시도이다.
공개특허 10-2018-0015450
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도 7은, 전원 연결 유닛에 결합되는 밸런싱부재의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전원 연결 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는, 알루미늄 재질의 전원 연결 유닛과 SUS 재질의 전원 연결 유닛에서의 맴돌이전류, 맴돌이
손실 및 전력전송효율을 비교하는 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터(100)의 실시예들에 대해 설명한다. 이러한 실시예들[0025]
은 차량의 휠 축에 연결되어 차량의 주행에 필요한 구동력을 제공하는 휠-축 모터에 적용되기에 특히 적합하기
는 하나, 본 발명에 따른 모터(100)는 휠-축 모터에 제한적으로 적용되는 것은 아니며 다른 종류의 모터들에도
동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터(100)는, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(110)과 모터 하우[0026]
징(110)에 회전 가능하게 지지된 모터 축(120)을 가진 모터(100)로서, 모터 하우징(110)에 결합된 고정자(130)
와; 모터 축(120)에 결합되며, 고정자(130)와의 전자기적 상호 작용에 의해 모터 축(120) 회전을 위한 전자기력
을 발생시키는 전자석으로 이루어진 회전자(140)와; 모터 하우징(110)에 장착되어 회전자(140)를 외부전원에 전
기적으로 연결하는 전원 연결 유닛(150);을 포함할 수 있다.
상기 고정자(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(110)의 제1하우징(112)에 결합되어 수용되고, 전원[0027]
연결 유닛(150)은, 모터하우징(110)의 제2하우징(114)에 수용될 수 있다.
모터 하우징(110)에 결합된 고정자(130)는 교류 전압에 의해 작동하는 전자석으로 이루어진 전기자(armature)로[0028]
구성되는 한편 모터 축(120)에 결합된 회전자(140)는 직류 전압에 의해 작동하는 전자석으로 이루어진 계자
(field system)로 구성될 수 있다.
반대로, 고정자(130)는 계자(field system)로 구성되는 한편 회전자(140)는 전기자(armature)로 구성될 수 있음[0029]
은 물론이다.
그리하여 고정자(130)와 회전자(140) 간의 전자기적 상호 작용에 의해 회전자(140)에 모터 축(120)의 회전을 위[0030]
한 전자기력이 발생된다. 고정자(130)와 회전자(140)의 상호 작용에 따른 전자기력의 발생 원리는 잘 알려졌으
므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 고정자(130)가 전기자로 구성되고 회전자(140)가 계자로 구성되는 경우, 모터(100)는 외부교류전원(외부전[0031]
원)에 회전자(140)를 전기적으로 연결하기 위한 전원 연결 유닛(150), 및 전원 연결 유닛(150)에 의해 출력되는
교류전압을 DC 직류 전압으로 정류하여 회전자(140)에 제공하는 정류부(미도시)를 포함할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 전원 연결 유닛(150)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.[0032]
상기 전원 연결 유닛(150)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 모터하우징(110)에 고정설치되는 1차코일(15[0033]
2)과; 1차코일(152)과 이격되어 대향하여 배치되고 회전자(140)에 결합되어 변압전원을 출력하여 회전자(140)에
제공하는 2차코일(156)과; 1차코일(152)을 수용하며 모터 하우징(110)에 고정되는 1차코일프레임(154)과; 2차코
일(156)을 수용하며 모터 축(120)에 고정되어 모터(100)와 동축으로 회전되는 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질
의 2차코일프레임(158)을 포함할 수 있다.
상기 1차코일(152) 및 1차코일프레임(154)은, 고정브라켓을 통해 모터 하우징(110)에 고정될 수 있다.[0034]
이때, 상기 1차코일(152)은, 1차코일프레임(154)에 구비되는 보빈(153)에 상기 모터 축(120)을 중심으로 원주방[0035]
향을 따라 권선될 수 있다.
그리고 상기 1차코일(152)은, 외부전원, 예를 들면 상용전원 등에 연결되어 외부로부터 AC전원을 공급받도록 구[0036]
성될 수 있다.
상기 1차코일프레임(154)은, 1차코일(152)을 수용하여 지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.[0037]
상기 1차코일프레임(154)에는, 중심부에 모터 축(120)에 의해 관통되는 축홀(154a)이 형성될 수 있다. 도 4에서[0038]
확인할 수 있듯이, 1차코일프레임(154)의 축홀(154a)의 직경은 모터 축(120)의 직경보다 약간 더 크다. 따라서,
1차코일프레임(154)은 회전하는 모터 축(120)에 의해 아무런 영향을 받는 일 없이 모터 하우징(110)에 고정된
상태로 유지될 수 있다.
공개특허 10-2018-0015450
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상기 1차코일프레임(154)은, 투자율이 높은 물질로 제조된, 예를 들면 페라이트(ferrite)로 제조된 1차코일[0039]
(152)을 위한 고정자코어(151)를 내측에 구비할 수 있다.
상기 2차코일(156) 및 2차코일프레임(158)은, 1차코일(152) 및 1차코일프레임(154)과 이격되어 대향하게 배치되[0040]
며 모터 축(120) 등 회전자(140)에 결합될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 1차코일프레임(154)과 달리 2차 코일프레임은 모터 축(120)에 결합됨으로써[0041]
모터 축(120)에 고정된다.
이때, 상기 2차코일(156)은, 2차코일프레임(158)에 구비되는 보빈(155)에 모터 축(120)을 중심으로 원주방향을[0042]
따라 권선될 수 있다.
상기 2차코일프레임(158)은, 2차코일(156)을 수용하여 지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.[0043]
상기 2차코일프레임(158)에는, 중심부에 모터 축(120)에 의해 관통되는 축홀(158a)이 형성되어 있다. 도 4에서[0044]
확인할 수 있듯이, 2차코일프레임(158)의 축홀(158a)의 직경은 모터 축(120)의 직경과 동일하다. 따라서, 2차코
일프레임(158)은, 모터 축(120)에 고정됨으로써 모터 축(120)이 회전할 때 함께 회전한다.
상기 2차코일프레임(158)은, 1차코일프레임(154)과 같이, 투자율이 높은 물질로 제조된, 예를 들면 페라이트[0045]
(ferrite)로 제조된 2차코일(156)을 위한 회전자코어(157)를 내측에 구비할 수 있다.
상술한 상기 1차코일(152)에는 외부 전원(미도시)이 연결됨으로써 외부전원이 제공하는 1차전압(교류 전압)이[0046]
입력된다.
상기 2차코일(156)과 기 설정된 거리만큼 이격되어 대향하도록 배치된 2차코일(156)에는 전자기 유도 원리(또는[0047]
변압기 원리)에 따라 2차전압(변압전압, 교류전압)이 발생된다.
상기 2차코일(156)에 유도된 2차전압은 모터 축(120)에 고정된 정류부에 의해 DC 직류전압으로 정류되며, 그 직[0048]
류전압은 정류부와 전선(미도시)으로 연결된 회전자(140)에 공급될 수 있다.
이때, 상기 정류부는, 회로기판 등과 같은 회로적 구성으로 구현되어 2차코일프레임(158)에 결합된 안착부재[0049]
(159)에 설치될 수 있다.
본 실시예에 따른 전원 연결 유닛(150)은, 전자기 유도 원리에 의해 2차코일(156)에 2차전압을 유도하는 방식을[0050]
통해 회전자(140)가 외부전원(미도시)으로부터 전력을 공급받도록 하며, 이러한 경우 전원 연결 유닛(150)의 1
차코일(152) 및 2차코일(156) 또는 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158) 사이에는 어떠한 접촉 내지 마찰
이 발생되지 않는다.
따라서, 도 1에 도시된 슬립링(15)과 브러시(16a, 16b) 사이에 발생되는 마찰이 발생될 여지가 없다. 앞서 설명[0051]
한 바와 같이, 상기 슬립링(15)과 브러시(16a, 16b) 사이의 마찰에 의해 전기 스파크가 발생될 수 있으며 이러
한 스파크는 모터(100)의 오작동 내지 부품 소손의 원인이 될 수 있다.
하지만 본 실시예의 경우에는 전원 연결 유닛(150)을 구성하는 1차코일(152)과 2차코일(156) 사이에 어떠한 접[0052]
촉도 없으므로 마찰에 의한 스파크의 발생이 방지될 수 있다.
한편, WRSM(Wound rotor synchronous motor)와 같은 모터(100)의 최대 스피드는 10,000 rpm까지 도달하므로,[0053]
상기 전원 연결 유닛(150)은, 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158)을 구비하여 1차코일(152) 및 2차코일
(156)의 하우징 역할을 수행할 필요가 있다.
다만, 상기 1차코일(152) 및 2차코일(156) 사이의 전력전송 과정에서, 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임[0054]
(158)에 맴돌이전류가 발생하여 맴돌이손실에 의해 전력전송효율이 떨어지는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 맴돌이손실은, 하기의 수학식 1을 통해 얻어질 수 있다.[0055]
수학식 1
[0056]
공개특허 10-2018-0015450
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본 발명은, 상기 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158) 중 적어도 하나를 알루미늄 또는 알루미늄합금 재[0057]
질로 형성하여 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158)에서의 맴돌이손실을 최소화하여 전력전송효율을 최대
화 할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는, 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 이루어진 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158)[0058]
과 SUS 재질로 이루어진 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158)의 맴돌이전류, 맴돌이손실 및 전력전송효율
을 비교하는 그래프이다. 여기서, 에어갭(air gab)은, 1차코일(152) 및 2차코일(156) 사이의 이격거리를 의미한
다.
이때, 알루미늄의 자기투자율은 1.0, 전기전도율은 23.2*106 S/m, 밀도는 2.7 g/cm3 이며, SUS의 자기투자율은[0059]
1.0, 전기전도율은 1.1*106 S/m, 밀도는 8.0 g/cm3에 해당한다.
즉, 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 알루미늄의 전기전도율이 더 높음에도 불구하고, 알루미늄재질로 이루어진 1[0060]
차코일프레임(154) 및 2차코일프레임(158)의 맴돌이손실이 더 작게 나타나 전송효율이 더 향상됨을 알 수 있다.
또한, 알루미늄의 밀도가 SUS 보다 작으므로, 알루미늄재질로 이루어진 1차코일프레임(154) 및 2차코일프레임[0061]
(158)의 자중이 SUS로 이루어진 경우보다 가벼워져 고속회전시 관성을 줄어들기 때문에 제어가 용이한 이점이
있다.
다만, 알루미늄 재질을 사용하여 전원 연결 유닛(150)의 자중이 감소됨에 따라 고속회전시 모터를 구성하는 다[0062]
른 부재들과의 밸런스를 유지할 필요가 있다.
이에 본 발명은, 2차코일프레임(158) 중 적어도 하나와 결합되어 2차코일프레임(158)의 회전시 균형을 유지하는[0063]
밸런싱부재(170)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밸런싱부재(170)는 2차코일프레임(158)에 결합되어 회전시 균형을 유지할 수 있다면 다양한 형상 및 재질[0064]
로 형성될 수 있다.
이때, 상기 밸런싱부재(170)는, 2차코일프레임(158)의 밀도보다 높은 밀도를 가지는 재질로 형성됨이 바람직하[0065]
다.
예로서, 상기 밸런싱부재(170)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 2차코일프레임(158)의 외주면에 결합될 수[0066]
있다.
일 실시예에서, 상기 밸런싱부재(170)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 링형상으로 형성되어 2차코일프레임(158)이[0067]
내측에 삽입되어 2차코일프레임(158)과 결합될 수 있다.
이때, 상기 2차코일프레임(158)은, 밸런싱부재(170)가 결합되는 부위에 단차(158a)가 형성됨이 바람직하다.[0068]
즉, 상기 밸런싱부재(170)의 외주면이 2차코일프레임(158)의 외주면과 완만한 면을 형성할 수 있도록 2차코일프[0069]
레임(158) 중 그 결합부분에서 오목한 홈으로서 형성될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 2차코일프레임(158)의 외주면에 원주방향으로 복수의 홈[0070]
(158b)이 형성되어 복수의 홈(158b)에 그와 대응되는 형상으로 형성된 복수의 밸런싱부재(170)들이 삽입되어 결
합될 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 전원 연결 유닛(150)은, 회전되는 회전체의 회전축( 본 발명의 실시예에서는[0071]
모터 축(120))에 결합된 2차코일로 외부전력을 전달하는 회전변압기로서 구현될 수 있다.
즉 본 발명의 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 회전변압기는, 고정된 상태에서 외부전원이 연결된 1차코일[0072]
(152)과; 회전체의 회전축(120)에 결합되어 1차코일(152)과 이격되어 대향하여 배치되며, 변압전원을 출력하여
회전자(140)에 제공하는 2차코일(156)과; 1차코일(152)을 수용하며 고정된 상태로 설치되는 1차코일프레임(15
4)과; 2차코일(156)을 수용하며 회전축(120)에 결합되어 회전축(120)을 중심으로 회전되는 알루미늄 또는 알루
미늄합금 재질의 2차코일프레임(158)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 회전변압기는, 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 모터의 전원 연결 유닛(150)과는 적용대상이[0073]
모터라는 것을 제외하고, 그 구성이 동일하거나 유사한바 자세한 설명은 생략한다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와[0075]
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같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적
사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
부호의 설명
100 : 모터 110 : 모터 하우징[0076]
120 : 모터 축 130 : 고정자
140 : 회전자 150 : 전원 연결 유닛
170 : 밸런싱부재
도면
도면1
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도면2
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도면3
도면4
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도면5
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도면6
도면7
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도면8
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도면9
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