KR101255934B1 - 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축이 내부에 결합되는 로터 폴 장착부와 상기 로터 폴 장착부의 외주면을 따라 결합되는 복수 개의 로터 폴을 포함하는 복수 개의 로터가 상기 회전축 방향을 따라 배열되어 이루어진 로터 어셈블리 및 내부에 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 상기 로터 어셈블리의 외주면을 둘러싸는 코일과 상기 코일의 외주면을 따라 일측방향으로부터 끼움결합되어 상기 로터 폴과 대향되는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하는 복수 개의 스테이터로 이루어진 스테이터 어셈블리를 포함하고,상기 스테이터 코어는 상기 로터 어셈블리가 회전하는 축 방향에 대한 단면이 C 형상인 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공한다.

Description

횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터{Transverse type switched reluctance motor}

본 발명은 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

최근 들어, 자동차, 항공우주, 군수산업, 의료장비 등의 다양한 분야에서 전동기 수요가 크게 증가하고 있다. 특히, 희토류 물질의 가격 급등으로 영구자석을 활용하는 모터의 단가가 상승하여 새로운 대안으로서 스위치드 릴럭턴스(Switched Reluctance Motor, 이하 SR 모터)가 다시 주목을 받고 있다.

SR 모터의 구동원리는 자기저항(magnetic reluctance)의 변화에 따라 발생하는 릴럭턴스 토크(Reluctance Torque)를 이용하여 로터를 회전시키는 것이다.

일반적으로 하기의 선행기술문헌을 포함하는 종래기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 고정돌극(11)을 구비하는 스테이터(10)와, 상기 복수 개의 고정돌극(11)과 대향되는 복수 개의 회전돌극(22)을 구비하는 로터(20)로 구성된다.

보다 구체적으로 상기 스테이터(10)는 상기 로터(20)를 향하도록 상기 스테이터(10)의 내주면의 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 돌출 형성된 복수 개의 고정돌극(11)과 각각의 상기 고정돌극(11)에 권선되는 코일(12)로 이루어진다.

상기 로터(20)는 각각의 상기 고정돌극(11)과 대향되는 복수 개의 상기 회전돌극(22)이 원주방향으로 일정한 간격을 두고 돌출 형성된 코어(21)가 적층되어 이루어진다.

또한 상기 로터(20)의 중앙으로는 외부로 모터의 구동력을 전달하는 회전축(30)이 결합되어 상기 로터(20)와 함께 일체로 회전하게 된다.

그리고 상기 고정돌극(11)에는 집중권의 상기 코일(12)이 권선되는 반면 상기 로터(20)는 어떠한 여자장치, 예를 들어 코일의 권선 또는 영구자석 없이 철심만으로 구성된다.

따라서, 외부로부터 상기 코일(12)에 전류가 흐르게 되면 상기 코일(12)에서 발생되는 자기력에 의해 상기 로터(20)가 상기 코일(12) 방향으로 이동하는 릴럭턴스 토크가 발생하게 되어 상기 로터(20)는 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전하게 된다.

반면, 종래의 SR 모터에 있어서 자속 경로는 상기 스테이터(10) 및 로터(20)를 모두 통과하기 때문에 코어 로스(core loss)가 발행하는 문제점이 있다.

또한, 코어 로스 발생에 의해 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동력이 저하되는 문제점이 있다.

JP 2003-032979 A

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자속 경로가 짧아지도록 하여 코어 로스를 감소시키기 위한 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 복수 개로 적층 가능하고 확장성이 용이한 로터 어셈블리 및 스테이터 어셈블리를 제공함으로써 구동력이 향상된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 회전축이 내부에 결합되는 로터 폴 장착부와 상기 로터 폴 장착부의 외주면을 따라 결합되는 복수 개의 로터 폴을 포함하는 복수 개의 로터가 상기 회전축 방향을 따라 배열되어 이루어진 로터 어셈블리 및 내부에 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 상기 로터 어셈블리의 외주면을 둘러싸는 코일과 상기 코일의 외주면을 따라 일측방향으로부터 끼움결합되어 상기 로터 폴과 대향되는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하는 복수 개의 스테이터로 이루어진 스테이터 어셈블리를 포함하고,상기 스테이터 코어는 상기 로터 어셈블리가 회전하는 축 방향에 대한 단면이 C 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 코어는 상기 로터 폴과 수평을 이루는 스테이터 코어 요크, 상기 스테이터 코어 요크의 일단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제1 스테이터 코어 돌극 및 상기 스테이터 코어 요크의 타단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제2 스테이터 코어 돌극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일은 복수 개의 상기 제1 스테이터 코어 돌극과 복수 개의 상기 제2 스테이터 코어 돌극이 형성하는 간격 사이에 위치하여 상기 코일과 복수 개의 상기 스테이터 코어가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일은 내부에 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 중앙에 수용홀이 형성되어 상기 로터 어셈블리의 외주면을 둘러싸도록 형성된 디스크 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 어셈블리는 상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 어셈블리는 하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 어셈블리는 상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 어셈블리는 하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 회전축이 내부에 결합되는 로터 폴 장착부와 상기 로터 폴 장착부의 외주면을 따라 결합되는 복수 개의 로터 폴을 포함하는 복수 개의 로터가 상기 회전축 방향을 따라 배열되어 이루어진 로터 어셈블리 및 코일이 다수 회 권선되고 상기 로터 폴과 대향되며, 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 상기 로터 어셈블리의 원주방향을 따라 배열되는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하는 복수 개의 스테이터로 이루어진 스테이터 어셈블리를 포함하고, 상기 스테이터 코어는 상기 로터 어셈블리가 회전하는 축 방향에 대한 단면이 C 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 코어는 상기 로터 폴과 수평을 이루는 스테이터 코어 요크, 상기 스테이터 코어 요크의 일단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제1 스테이터 코어 돌극 및 상기 스테이터 코어 요크의 타단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제2 스테이터 코어 돌극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일은상기 스테이터 코어 요크에 다수 회 권선되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일은 상기 제1 스테이터 코어 돌극 또는 제2 스테이터 코어 돌극에 다수 회 권선되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 어셈블리는 상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 어셈블리는 하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터 어셈블리는 상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 어셈블리는 하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자속의 경로에 있어서, 회전축과 평행하게 이동하는 횡방향을 부가함으로써 자속 경로를 짧게 하여 코어 로스(core loss)를 줄이는 효과가 있다.

또한, 복수 개로 적층 가능하고 확장성이 용이한 로터 어셈블리 및 스테이터어셈블리를 제공함으로써 상기 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동력을 다양하게 변경할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 세트 모듈화하여 상기 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터가 장착되는 부품이 요구하는 토크의 크기에 맞추어 상기 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 다양하게 확장시 킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 평면도.
도 2는 본원발명의 제1 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 결합 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 로터 어셈블리의 분해 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 일부분을 절개한 결합 사시도.
도 5는 본원발명의 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 결합 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 로터 어셈블리의 분해 사시도.
도 7은 도 5에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 일부분을 절개한 결합 사시도.
도 8은 본원발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 사시도.
도 9는 본원발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 스테이터 코어의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되 어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 결합 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 로터 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 일부분을 절개한 결합 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 로터 어셈블리(200)와 내부에 상기 로터 어셈블리(200)가 회전가능하게 수용되는 스테이터 어셈블리(100)를 포함한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따라 상기 로터 어셈블리(200)는 회전축(280) 방향을 따라 배열되는 복수 개의 로터(210, 220, 230)로 이루어진다.

그리고, 도시된 바와 같이 하나의 상기 로터(210)과 다른 하나의 상기 로터(220) 및 또 다른 하나의 상기 로터(230)는 모두 동일한 형상으로 이루어진다.

따라서, 도시된 복수 개의 로터(210, 220, 230) 중 상기 회전축(280)에 첫 번째로 결합되는 상기 로터(210)를 바탕으로 설명하도록 하겠다.

도시된 바와 같이, 상기 로터(210)는 로터 폴 장착부(211)와 복수 개의 로터 폴(212)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 로터 폴 장착부(211)는 상기 회전축(280)이 내부에 결합되도록 중공홀(213)이 형성된 원통 또는 실린더 형상으로 이루어진다.

그리고, 복수 개의 상기 로터 폴(212)은 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면을 따라 고정결합된다.

또한, 상기 로터 폴(212)은 금속 재질로 이루어지는 여러 장의 철심 합판을 상기 회전축(280) 방향으로 적층하여 제작된다.

그리고, 상기 로터 폴 장착부(211)와 대향되는 상기 로터 폴(212)의 일측면은 원통 또는 실린더 형상으로 이루어진 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면을 따라 고정결합되기 위하여 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따라 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면으로는 6개의 상기 로터 폴(212)이 고정결합되는데 로터 폴의 결합 개수는 로터 폴 장착부의 외주면의 길이에 따라 그 수가 많거나 적어질 수 있기 때문에 로터 폴의 개수는 본원발명의 실시예에서는 한정되지 않는다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 로터(210, 220, 230)는 상기 회전축(280) 방향을 따라 배열되는데 하나의 상기 로터(210)와 다른 하나의 상기 로터(220)는 일정 간격 이격되어 상기 회전축(280)에 결합되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 첫 번째로 상기 회전축(280)에 결합되는 상기 로터(210)는 상기 회전축(280)에 점선으로 표시된 첫 번째 영역(281)에 결합된다.

그리고, 상기 회전축(280)에 두 번째로 위치되는 상기 로터(220)는 첫 번째 상기 로터(210)와 일정 간격(L1) 이격되어 상기 회전축(280)에 점선으로 표시된 두 번째 영역(282)에 결합된다.

또한, 상기 회전축(280)에 세 번째로 위치되는 상기 로터(230)은 두 번째 상기 로터(220)와 일정 간격(L2) 이격되어 상기 회전축(280)에 점선으로 표시된 세 번째 영역(283)에 결합된다.

이로써, 추후 설명하게 되는 상기 로터 어셈블리(200)와 스테이터 어셈블리(100)의 전자기적 작용에 의해 발생하는 자기 저항이 각각의 로터에 간섭하지 않게 된다.

또한, 첫 번째 상기 간격(L1)과 두 번째 상기 간격(L2)으로는 하나의 로터에서 다른 하나의 로터로 자속이 이동되는 것을 방지하기 위하여 비자성 또는 수지재와 같은 절연물질이 결합 될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터 어셈블리(100)는 내부에 상기 로터 어셈블리(200)가 회전가능하게 수용된다.

또한, 상기 스테이터 어셈블리(100)는 복수 개의 상기 로터(210, 220, 230)와 대향되도록 상기 회전축(280) 방향을 따라 배열되는 복수 개의 스테이터(110a, 110b, 110c)로 이루어진다.

그리고, 도시된 바와 같이 하나의 상기 스테이터(110a)와 다른 하나의 상기 스테이터(110b) 및 또 다른 하나의 상기 스테이터(110c)는 모두 동일한 형상으로 이루어진다.

따라서, 도시된 복수 개의 스테이터(110a, 110b, 110c)중 상기 회전축(280)방향을 따라 첫 번째로 배열된 상기 스테이터(110a)를 바탕으로 설명하도록 하겠다.

도시된 바와 같이, 상기 스테이터(110a)는 외부로부터 전원이 인가되는 코일(120a)과 복수 개의 스테이터 코어(130a)를 포함한다.

보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(130a)는 스테이터 코어 요크(131a), 제1 스테이터 코어 돌극(132a) 및 제2 스테이터 코어 돌극(133a)을 포함한다.

그리고, 상기 스테이터 코어 요크(131a)는 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면에 결합되는 상기 로터 폴(212)과 수평을 이루도록 바(bar) 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 스테이터 코어 돌극(132a)은 상기 스테이터 코어 요크(131a)의 일단으로부터 상기 로터 폴(212) 방향으로 절곡되어 돌출형성된다.

그리고, 상기 제2 스테이터 코어 돌극(133a)은 상기 스테이터 코어 요크(131a)의 타단으로부터 상기 로터 폴(212) 방향으로 절곡되어 돌출형성된다.

이로써, 상기 스테이터 코어(130a)는 상기 로터 어셈블리(200)가 회전하는 상기 회전축(280) 방향에 대한 단면이 C 또는 ㄷ 형상을 이루게 된다.

또한, 상기 스테이터 코어(130a)는 상기 제1 스테이터 코어 돌극(132a)과 상기 제2 스테이터 코어 돌극(133a) 사이의 간격으로 상기 코일(120a)이 삽입되도록 상기 코일(120a)의 일측방향으로부터 끼움결합된다.

그리고, 상기 코일(120a)은 내부에 상기 로터 어셈블리(200)가 회전가능하게 수용되도록 중앙에 수용홀이 형성된 디스크(disc) 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이로써, 상기 코일(120a)은 상기 로터 어셈블리(200)의 외주면을 둘러싸도록 배치된다.

그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따라 상기 코일(120a)은 상기 스테이터(110a)를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어(130a)와 전기적으로 연결된다.

보다 구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 복수 개의 상기 스테이터 코어(130a)가 상기 코일(120a)의 일측방향으로부터 끼움결합되기 때문에 상기 코일(120a)은 복수 개의 상기 제1 스테이터 코어 돌극(132a) 및 복수 개의 상기 제2 스테이터 코어 돌극(133a) 사이의 간격으로 배치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴(212)과 다른 하나의 로터 폴 장착부(221)의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴(222)은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 배열되도록 상기 회전축(280)에 결합된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따라 첫 번째 층, 즉 첫 번째 상기 로터(210)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(212)과 두 번째 층 즉, 두 번째 상기 로터(220)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(221)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(222)은 소정의 각도 차이로 서로 비틀어져 배열되어 스큐(skew) 형상을 이루게 된다.

또한, 세 번째 층, 즉 세 번째 상기 로터(230)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(231)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(232) 또한 두 번째 상기 로터(220)를 구성하는 6 개의 상기 로터 폴(222)과 소정의 각도 차이로 서로 비틀어져 배열되어 스큐(skew) 형상을 이루게 된다.

반면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 상기 스테이터(110a)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130a)와 다른 하나의 상기 스테이터(110b)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130b)의 적층 방향은 서로 일치한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따라 두 번째 상기 로터(220)와 대향되는 두 번째 상기 스테이터(110b)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130b)의 결합 위치는 첫 번째 상기 스테이터(110a)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130a)와 동일한 직선 방향에 위치한다.

그리고, 두 번째 상기 스테이터(110b) 다음으로 배치되는 다른 하나의 상기 스테이터(110c), 즉 세 번째 상기 스테이터(110c)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130c) 또한 앞에서 언급한 첫 번째 스테이터(110a)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130a) 및 두 번째 스테이터(110b)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(130b)와 동일한 직선 방향에 위치하도록 세 번째 상기 코일(120c)에 결합된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동은 다음과 같다.

먼저 첫 번째 층, 즉 첫 번째 상기 로터(210)의 외주면을 감싸는 디스크 형상의 상기 코일(120a)에만 전원을 인가하게 되면 상기 코일(120a)과 연결된 복수 개의 상기 스테이터 코어(130a)에는 전자기력이 발생되고 첫 번째 상기 스테이터(110a)는 여자 된다.

따라서, 첫 번째 상기 로터(210)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면에 결합된 상기 로터 폴(212)이 가장 인접한 상기 스테이터 코어(130a) 방향으로 이동하는 릴럭턴스 토크가 발생하게 됨으로써 상기 로터(210)는 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전하게 된다.

이로써, 첫 번째 상기 로터(210)가 회전하게 됨으로써 전체적으로는 상기 로터 어셈블리(200)가 회전하게 된다.

그 다음 첫 번째 층의 상기 코일(120a)에 전원 공급을 중단하고 두 번째 층의 상기 코일(120b)에만 전원을 인가한다.

따라서, 앞서 언급한 바와 같이 동일한 방식으로 두 번째 상기 로터(220)가 회전하게 됨으로써 전체적으로는 상기 로터 어셈블리(200)가 회전하게 된다.

이후, 두 번째 층의 상기 코일(120b)에 전원 공급을 중단하고 세 번째 층의 상기 코일(120c)에만 전원을 인가한다.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따라 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 하나의 층에서만 발생하는 릴럭턴스 토크를 이용하는 방식으로써, 상기 회전축(280) 방향을 따라 배열되는 복수 개의 로터와 이에 대향되는 복수 개의 스테이터의 배열 수에 따라 3n상(n=자연수)을 구현할 수 있게 된다.

또한, C 또는 ㄷ 형상으로 이루어지는 상기 스테이터 코어(130a)와 상기 로터 폴 장착부(211)의 외주면에 결합된 상기 로터 폴(212)만으로 자속이 흐르기 때문에 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터에 비해 짧은 자속 경로(short flux path)룰 형성하여 코어 로스(coreloss)를 줄일 수 있다.

도 5는 본원발명의 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 결합 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 로터 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터의 일부분을 절개한 결합 사시도이이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터에 대해 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 로터 어셈블리(400)와 내부에 상기 로터 어셈블리(400)가 회전가능하게 수용되는 스테이터 어셈블리(300)를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로터 어셈블리(400)는 상기 회전축(280) 방향을 따라 배열되는 복수 개의 로터(410, 420, 430)로 이루어진다.

또한, 하나의 상기 로터(410)는 로터 폴 장착부(411)와 복수 개의 로터 폴(412)을 포함한다.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에서는 앞서 설명한 제1 실시예와는 달리 하나의 상기 로터 폴 장착부(411)의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴(412)과 다른 하나의 로터 폴 장착부(421)의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴(422)은 동일한 직선 방향에 위치한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따라 첫 번째 층, 즉 첫 번째 상기 로터(410)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(411)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(412)과 두 번째 층 즉, 두 번째 상기 로터(420)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(421)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(422)은 동일한 직선 방향에 위치한다.

또한, 세 번째 층, 즉 세 번째 상기 로터(430)를 구성하는 상기 로터 폴 장착부(431)의 외주면에 결합된 6 개의 상기 로터 폴(432) 또한 두 번째 상기 로터(420)를 구성하는 6 개의 상기 로터 폴(422)과 동일한 직선 방향에 위치한다.

반면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하나의 상기 스테이터(310a)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(330a)와 다른 하나의 상기 스테이터(310b)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(330b)는 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 배열된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따라 두 번째 상기 로터(420)와 대향되는 두 번째 상기 스테이터(310b)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(330b)의 결합 위치는 첫 번째 상기 스테이터(310a)를 구성하는 복수 개의 상기 스테이터 코어(330a)와 소정의 각도 차이로 서로 비틀어져 배열되어 스큐 형상을 이루게 된다.

도 8은 본원발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 9는 본원발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성하는 스테이터 코어의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다. 본 실시예를 설명함에 있어 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터에 대해 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스테이터 코어(530a)에 권선되는 코일(520a)은 앞서 언급한 제1 실시예 및 제2 실시예를 구성하는 디스크 형상의 코일과는 달리, 상기 스테이터 코어(530a)의 일부분에 권선된다.

보다 구체적으로, 상기 스테이터 코어(530a)는 스테이터 코어 요크(531a), 제1 스테이터 코어 돌극(532a) 및 제2 스테이터 코어 돌극(533a)을 포함한다.

그리고, 상기 스테이터 코어 요크(531a)는 로터 폴 장착부의 외주면에 결합되는 로터 폴과 수평을 이루도록 바(bar) 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 스테이터 코어 돌극(532a)은 상기 스테이터 코어 요크(531a)의 일단으로부터 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성된다.

그리고, 상기 제2 스테이터 코어 돌극(533a)은 상기 스테이터 코어 요크(531a)의 타단으로부터 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성된다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 코일(520a)은 상기 스테이터 코어(530a)를 구성하는 상기 스테이터 코어 요크(531a)에 다수 회 권선 될 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(530a)를 구성하는 상기 제1 스테이터 코어 돌극(532a) 및 상기 제2 스테이터 코어 돌극(533a)에 코일(521b, 522b)이 다수 회 권선 될 수 있다.

그리고, 도 9에는 상기 제1 스테이터 코어 돌극(532a)과 상기 제2 스테이터 코어 돌극(533a) 모두에 코일이 권선된 것으로 도시되었지만 이뿐만이 아니라 외부로부터 전원인 인가되는 코일은 상기 제1 스테이터 코어 돌극(532a) 또는 상기 제2 스테이터 코어 돌극(533a) 중 선택적으로 어느 한 부분에 다수 회 권선될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 스테이터 어셈블리 110a, 110b, 110c: 스테이터
120a, 120b, 120c: 코일 130a, 130b, 130c: 스테이터 코어
200: 로터 어셈블리 210, 220, 230: 로터
211, 221, 231: 로터 폴 장착부 212, 222, 232: 로터 폴
280: 회전축

Claims (16)

1. 회전축이 내부에 결합되는 로터 폴 장착부와 상기 로터 폴 장착부의 외주면을 따라 결합되는 복수 개의 로터 폴을 포함하는 복수 개의 로터가 상기 회전축 방향을 따라 배열되어 이루어진 로터 어셈블리; 및
   내부에 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 상기 로터 어셈블리의 외주면을 둘러싸는 코일과 상기 코일의 외주면을 따라 일측방향으로부터 끼움결합되어 상기 로터 폴과 대향되는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하는 복수 개의 스테이터로 이루어진 스테이터 어셈블리를 포함하고,
   상기 스테이터 코어는 상기 로터 어셈블리가 회전하는 축 방향에 대한 단면이 C 형상이고,
   상기 코일은
   내부에 상기 로터 어셈블리가 회전가능하게 수용되도록 중앙에 수용홀이 형성되어 상기 로터 어셈블리의 외주면을 둘러싸도록 형성된 디스크 형상인 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스테이터 코어는
   상기 로터 폴과 수평을 이루는 스테이터 코어 요크;
   상기 스테이터 코어 요크의 일단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제1 스테이터 코어 돌극; 및
   상기 스테이터 코어 요크의 타단으로부터 상기 로터 폴 방향으로 절곡되어 돌출형성되는 제2 스테이터 코어 돌극을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 코일은
   복수 개의 상기 제1 스테이터 코어 돌극과 복수 개의 상기 제2 스테이터 코어 돌극이 형성하는 간격 사이에 위치하여 상기 코일과 복수 개의 상기 스테이터 코어가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 스테이터 어셈블리는
   상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 로터 어셈블리는
   하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 스테이터 어셈블리는
   상기 로터 어셈블리와 대향되는 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어와 다른 하나의 상기 스테이터를 구성하는 복수 개의 스테이터 코어의 적층 방향은 서로 소정의 각도 차이만큼 비틀어져 스큐 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 로터 어셈블리는
   하나의 상기 로터 폴 장착부와 다른 하나의 상기 로터 폴 장착부의 외주면에 결합된 복수 개의 상기 로터 폴의 적층 방향은 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
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