KR20220057589A - 회전 횡방향 자속 모터 - Google Patents

Abstract

횡방향 자속 회전 전기 모터는 스테이터와 로터를 포함하고, 상기 로터는 모터의 축 방향을 정의하는 샤프트(shaft) 주위의 마그넷 링을 포함한다. 상기 스테이터는 개방 단부, 폐쇄 단부, 및 상부 및 하부 레그를 각각 갖고 상기 레그의 길이가 축 방향을 따르도록 스테이터 상에 배향되는 복수의 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트(magnetic circuit element, 자기 회로 요소)를 포함한다. 상기 U자형 엘리멘트들은 로터 샤프트 주위의 스테이터에 링을 형성하고 주어진 링의 상기 엘리먼트들의 개방 단부들은 상기 축을 따라 배향된다. 링 형태의 권선도 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 링에 삽입되고, U자형 엘리멘트들의 상부 및 하부 레그는 로터의 마그넷 링 중 하나를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위해 축 방향을 따라 연장된다.

Description

회전 횡방향 자속 모터

본 발명은 전기 모터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 영구자석 다상 동기 모터(permanent magnet multiphase synchronous motors)에 관한 것이지만, 이에 한정되지 않는다.

여러 유형의 전기 모터가 업계에서 일반적으로 사용된다. 상기 전기 모터는 크기, 출력 토크, 최대 속도, 효율성 및 기타 속성이 특징이다.

전기 모터의 중요한 특성은 모터 크기 및 무게에 대한 최대 연속 토크 출력, 및 정격 토크이다.

또한 모터 제조 과정에서 조립의 용이성을 고려할 필요가 있다.

전형적인 전기 모터는 로터(rotor) 및 스테이터(stator) 를 포함하고, 상기 로터는 반대 방향 및 방사상 자화 방향을 갖는 샤프트(shaft) 및 마그넷(maget)들을 포함한다.

상기 스테이터는 예를 들어 전기 강판 적층 시트와 같이 자화 가능한 재료로 만들어진 성형된 티스(teeth)를 포함하고, 코일(103a-f)은 이러한 각각의 투스(tooth)에 권선된다.

상기 코일에는 3상 전류가 흐르고, 3상 전류의 진폭과 위상은 요구되는 토크를 생성하기 위한 구동에 의해 연속적으로 제어된다.

이러한 모터의 구동은 잘 알려져 있으며, 이러한 유형의 모터가 널리 사용된다.

이들 모터에 의해 생성된 최대 토크는 코일의 크기 및 티스 내 자화 재료의 양에 직접적으로 의존한다.

토크를 증가시킬 목적을 위해, 각 권선의 권선수를 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 그러나 극 사이에 권선을 위한 공간이 제한되고, 그에 따라 최대 토크가 제한된다.

가용 공간의 권선수를 늘리기 위해 더 얇은 와이어(wire)를 사용하면 과도한 방열로 인해 권선의 오믹 저항(Ohmic resistance) 또한 증가하고, 과도한 방열로 인해 적용 가능한 최대 전류가 감소한다. 마지막으로 사용 가능한 최대 토크는 증가하지 않는다.

토크를 높이기 위해 극의 수를 늘리면 권선에 사용 가능한 극 사이의 공간이 감소함으로 다시 총 최대 토크가 증가하지 않는다.

따라서 이러한 유형의 동기 모터는 주어진 체적에 대해 제한된 토크만을 제공할 수 있다.

여기서, 우리는 동기식 다상 모터를 고려하는데, 가장 일반적으로 3상 모터를 고려하지만 2상 모터도 고려될 수 있다.

일반적인 동기 전기 모터는 위와 같은 스테이터와 로터를 포함한다. 상기 스테이터는 주위에 전기 권선이 배치되는 다수의 극을 포함한다. 상기 로터는 영구 자석을 포함한다. 자석에 의해 생성된 자속은 권선에 흐르는 전류에 의해 생성된 자속과 상호 작용하여 작동 토크를 생성한다. 원하는 작동 토크는 권선의 전류를 제어함으로써 얻을 수 있다.

다이렉트 드라이브 모터(Direct Drive Motor)는 동일한 원리를 사용하는 전기 모터이다. 그들은 일반적으로 큰 바디 직경으로 만들어지며, 종종 중공형 샤프트로 만들어지고, 많은 수의 극을 포함한다. 다이렉트 드라이브 모터는 높은 토크와 낮은 속도의 어플리케이션을 위한 것이다. 어플리케이션에는 기어리스(gearless) 로봇 조인트 및 매니퓰레이터(manipulator), 전기 자동차(electrical vehicle), 고토크 산업용 장치 등이 포함된다.

다이렉트 드라이브 모터에서 토크를 증가시키기 위해서는 각 권선의 권수를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나 알려진 모터의 경우 극 사이의 권선 공간이 제한되어 최대 토크가 제한된다.

일반적으로 사용 가능한 공간의 권수를 늘리기 위해 더 얇은 권선을 사용하면 과도한 방열로 인해 권선의 오믹 저항(Ohmic resistance)도 증가하고, 과도한 방열로 인해 적용 가능한 최대 전류가 감소한다. 전반적으로 사용 가능한 최대 토크는 증가하지 않는다.

토크를 증가시키기 위해 극의 수를 증가시키면, 권선을 배치하기 위한 극 사이의 가용 공간이 줄어들고, 따라서 다시 총 최대 토크는 증가하지 않는다.

따라서 이러한 유형의 동기 모터는 주어진 체적에 대해 제한된 토크만을 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 이러한 다이렉트 드라이브 모터는 일반적으로 많은 수의 극과 권선을 가지고 있다. 권선을 극에 장착하고 배선 끝단을 납땜하여 모터의 터미널에 연결하려면 고도로 숙련된 작업 시간이 많이 필요로 하기 때문에, 제조 비용이 많이 추가된다.

따라서 자극 사이에 코일이 삽입되지 않는 모터를 설계하여 코일의 권선수를 제한하지 않고 극의 수를 늘릴 수 있도록 하는 것이 유리하다.

리텐하우스(Rittenhouse)의 미국 특허 출원 2009/0322165 A1에는 코일이 모든 극을 직렬로 횡단하는 횡방향 자속 모터가 개시되어 있다. 동일한 코일 크기(coil size)에 대해 극 수를 원하는 수로 늘릴 수 있다. 그러나 Rittenhouse의 설계에서 마그넷 엘리멘트(magnetic element, 자기 요소)들은 여전히 코일 주위에 장착되어 있다. 이를 위해, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 자성체 소자가 부분적으로 분할되고, 모터 어셈블리를 복잡하게 하며 생산 비용을 증가시킨다. 마그넷이 코일의 외부에서 로터 상에 방사상으로 배치될 수 있다는 것이 추가로 개시되어 있다. 그러나 이를 위해서는 로터가 스테이터를 둘러싸야 하기 때문에, 리텐하우스(Rittenhouse)의 도 1a에서 볼 수 있는 것처럼 높은 관성과 비싸고 큰 사이즈의 베어링이 필요하다.

빌라렛(Villaret)의 특허 US 9.252,650 B2는 또한 코일이 모든 극을 직렬로 횡단하는 횡방향 자속 모터를 도 9, 도 10 및 도 11에 보여준다. 리텐하우스(Rittenhouse)의 특허와 마찬가지로 마그넷들은 코일 외부에 방사형으로 장착된다. 결과적으로, 실행 가능한 어셈블리를 만들기 위해 자성 재료 요소(magnetic material element)들은, 예를 들어 자성 재료가 부품(905a, 905b, 905c 및 905d)로 분할되는 빌라렛(Villaret)의 도 9에서 볼 수 있는 것처럼, 부품으로 분할되어야 한다.

본 실시예는 단순화된 설계로 높은 토크 밀도를 생성하는 전기 모터를 제공할 수 있으며, 본 실시예의 목적은 위에서 언급한 공지된 전기 모터로 가능한 것보다 더 높은 토크를 생성할 수 있는 전기 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순화된 어셈블리를 갖는 전기 모터를 제공하는 것이다.

후술하는 바와 같이, 본 실시예는 고토크 및 보다 단순한 구성의 횡자속 회전 모터를 설계하는 방법을 설명한다. 이러한 디자인에서 U자형 마그넷 서킷(U-shaped magnetic circuit, U자형 자기 회로)은 축 방향으로 배치된다. U 자형 마그넷 서킷은 블록에 미리 조립될 수 있으며, 원형 코일은 축 방향으로 삽입된다.

다른 실시예에서, 본 실시예의 모터가 일반적으로 이용 가능한 3상 드라이브에 의해 구동되는 2개의 자기 위상을 포함할 수 있음이 아래에 개시된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기 회전 모터는

U자형 마그넷 서킷(magnetic circuit)들 및 2세트의 코일을 포함하는 스테이터;

샤프트 및 마그넷(magnet)들을 포함하는 로터를 포함하고, 여기서 자속은 회전 축에 평행한 평면에서 U자형 마그넷 서킷의 두 시리즈로 흐르고, 샤프트 주위에 배치되는 이러한 U자형 마그넷 서킷의 대칭 축은 샤프트에 평행하고, 상기 마그넷들은 모터 샤프트와 동심인 두 개의 링에 방사상 자화방향에 교대로 상기 모터 샤프트에 고정되게 분포되고, U자형 마그넷 서킷(magnetic circuit)의 끝단에 인접하면서 모터의 회전에 따라 U자형 마그넷 서킷(magnetic circuit)의 개구를 가로지를 수 있다.

두 세트의 코일은 샤프트에 동심일 수 있으며 U자형 마그넷 서킷(magnetic circuit) 및 코일의 경로에 의해 정의되는 U자형의 내부 자유 공간에서 U자형 마그넷 서킷(magnetic circuit)을 통과할 수 있다.

로터의 회전시, 마그넷 링(magnet ring)들과 마그넷 서킷(magnetic circuit)의 두 개의 시리즈 사이의 상대적 각도 위치는 각 직교 위상차에서 각 주파수(angular frequency, N)를 갖는 자기장을 생성한다.

전류는 샤프트의 회전 및 토크를 생성하기 위해 코일에서 흐를 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 횡방향 자속 회전 전기 모터(transverse flux rotating electrical motor )는

스테이터; 및

로터;를 포함하고,

상기 로터는 축 방향을 갖는 샤프트 주위에 배치되는 하나 또는 하나 이상의 마그넷 링을 포함하고,

상기 스테이터는 복수의 U자형 엘리멘트(U-shaped element)들을 포함하고, 상기 U형 엘리멘트는 개방된 제1 단부, 폐쇄된 제2 단부, 상부 레그와 하부 레그를 포함하고, 상기 상부 레그와 하부 레그 각각은 상기 제1 단부를 향해 연장되며, 상기 U형 엘리멘트 각각은 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로 길이를 갖고, 상기 U형 엘리멘트는 상기 길이가 상기 축방향에 있도록 상기 스테이터 상에 배향되고, 복수의 상기 U형 엘리멘트는 적어도 하나의 링에서 상기 샤프트의 둘레에 링 방향으로 위치하고, 각각의 상기 링의 개방된 단부는 상기 축 방향과 동일한 방향으로 함께 배향되고;

복수의 권선을 포함하고, 상기 샤프트의 둘레에서 링 방향으로 연장되는 복수의 상기 권선은 상기 U형 엘리멘트 내에 위치될 수 있다.

일 실시예에서, 상부 및 하부 레그는 하나 이상의 마그넷 링의 위와 아래에 각각 연장되어, 복수의 권선과 마그넷 링을 연결하는 마그넷 서킷(magnetic circuit)를 형성한다.

일 실시예에서, 하나 이상의 마그넷 링은 복수의 마그넷 엘리멘트를 포함하고, 각각은 샤프트에 대해 방사상(반경 방향)으로 자기 배향(magnetic orientation)을 갖는다.

일 실시예에서, 마그넷 엘리멘트는 링 주위의 내부와 외부에 교대로 각각의 자기 배향을 갖는다.

일 실시예에서, 마그넷 링(들)은 복수의 마그넷 엘리멘트를 포함하고, 각각의 마그넷 엘리멘트는 평행육면체 및 실린더의 일부분을 포함하는 그룹의 하나의 구성인 샤프트에 대해 반경 방향의 단면(cross section)을 갖는다.

일 실시예에서, 각각의 마그넷 엘리멘트는 평행육면체 및 실린더의 일부분을 포함하는 그룹의 하나의 부재인 샤프트에 대해 반경 방향의 단면(cross section)을 포함한다.

일 실시예에서, 로터는 마그넷 링을 장착하기 위한 실린더를 포함하고, 실린더는 샤프트와 실린더 사이의 U자형 엘리멘트의 내부 레그 각각에 맞도록 샤프트 주위에 공간을 정의한다.

모터는 일반적으로 두 개의 U자형 엘리멘트의 링과 두 개의 마그넷 링, 또는 각각 세 개 이상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, U자형 엘리멘트의 2개의 링 중 제1 링의 레그는 U자형 엘리멘트의 2개의 링 중 제2 링의 레그에 대해 오프셋(offset)된다.

일 실시예에서, 스테이터는 U자형 엘리멘트들을 끼우기 위한 갭(gap)들을 갖는 플레이트를 포함한다.

일 실시예에서, 하나 이상의 마그넷 링은 샤프트 의 축 방향으로 U자형 엘리멘트의 2개의 링의 중심에 위치되며, U자형 엘리멘트의 각각의 개방된 단부는 샤프트의 축 방향으로 마그넷 링의 중심을 향하고, 복수의 권선은 샤프트 축 방향에서 마그넷 링의 외측(바깥쪽)에 위치된다.

일 실시예에서, 적어도 2개의 마그넷 링은 샤프트 축 방향으로 U자형 엘리멘트의 2개의 링의 외측에 위치되며, 각 링의 U자형 엘리멘트는 백 투 백(back to back)으로 배치되고, U 자형 엘리멘트의 개방된 단부는 축 방향으로 마그넷 링을 향하며 U 자형 엘리멘트의 각 링의 각 권선은 샤프트의 축 방향으로 마그넷 링의 내측(안쪽)에 위치한다.

일 실시예에서, 하나 이상의 U자형 엘리멘트의 링은 각각의 U자형 엘리멘트 사이의 각 거리(angular distance)가 등거리로부터 오프셋(offset )되도록 배열된다.

일 실시예에서, 마그넷 링(들)은 샤프트를 향해 반경방향으로 마운팅 실린더의 내부에 부착된 마그넷(magnet)들, 및/또는 샤프트로부터 반경 방향으로 떨어지게 마운팅 실린더의 외부에 부착된 마그넷들, 및/또는 샤프트에 대해 반경방향으로 마운팅 실린더의 내측 및 외측에 부착된 마그넷들을 포함한다.

일 실시예에서, 권선은 3상 전류에 대해 연결된다. 이러한 경우 모터는 두 개의 권선을 포함하는 U자형 엘리멘트들로 된 두 개의 링을 가질 수 있다. 그런 다음 권선을 3상 입력에 연결하여 입력의 다른 위상이 다음과 같이 권선을 통과하도록 한다:

제1 위상 전류는 U 자형 엘리멘트의 제1 링의 제1 권선을 통해 연결되고,

제2 위상 전류는 U자형 엘리멘트의 제2링의 제1 권선을 통해 흐르도록 연결되고,

제3 위상 전류는 다음 두 가지 모두에 흐르도록 연결된다.

a) U자형 엘리멘트의 제1 링의 제2두 번째 권선, 및

b) U 자형 엘리멘트의 제2 링의 제2 권선.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 횡방향 자속 선형 전기 모터(transverse flux linear electrical motor)는

이동축을 갖는 고정부(stationary part);

상기 이동축을 따라 이동하는 이동부(moving part);

상기 고정부와 이동부 중 제1 파트는 이동축을 따라 연장되는 하나 또는 하나 이상의 마그넷 열 및 상기 마그넷 열에 평행한 상부 길이를 갖는 하나 또는 하나 이상의 코일을 포함하고;

상기 고장부와 이동부 중 제2 파트은 복수 개의 U 자형 엘리멘트를 포함하고, 상기 U 자형 엘리멘트 각각은 개방된 제1 단부, 폐쇄된 제2 단부, 및 제1 개방 단부를 향한 각각의 범위를 갖는 상부 및 하부 레그들을 포함하고, 상기 엘리멘트의 길이가 이동축에 수직이도록 배향되는 U 자형 엘리멘트는 제1 단부에서 제2 단부까지의 요소 길이(element length)를 갖고, 복수 개의 U 자형 엘리멘트들은 하나 또는 하나 이상의 열에서 이동축을 따라 길이 방향으로 위치하고, U 자형 엘리멘트들의 각 열의 개방된 단부는 동일한 방향으로 함께 배향되고, U 자형 엘리멘트들 각각의 상부 및 하부 레그는 마그넷 열의 마그넷들과 코일의 상부 길이의 단면을 둘러싼다.

일 실시예에서, 마그넷 열은 고정부에 위치되고 U자형 엘리멘트의 열은 이동부에 위치된다.

일 실시예에서, 고정부는 마그넷의 제2 열과 제2 코일을 포함하고 이동부는 U자형 엘리멘트의 제2 열을 포함한다.

일 실시예에서, 마그넷의 열은 이동부에 위치되고 U자형 엘리멘트의 열은 고정부에 위치된다.

상기 횡방향 자속 회전 모터 또는 횡방향 자속 선형 모터는 여기에 기술된 바와 같이 로봇 암(robot arm)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예 따르면, 횡방향 자속 회전 모터의 제조 방법(method for manufacturing a rotary transverse flux motor )은

스테이터 마운팅(stator mounting )을 제공하는 단계;

엘리멘트 링(element ring )을 형성하기 위해 개방된 측면과 내부 공간을 포함하는 U자형 엘리멘트의 개방된 측면이 플레이트로부터 외부를 향하여 배향되게 스테이터 마운팅에 U자형 엘리멘트들을 삽입하는 단계;

U자형 엘리멘트들의 링에 링 형상으로 권선된 코일을 삽입하는 단계;

실린더가 장착된 샤프트를 제공하는 단계;

샤프트 주위에 마그넷 링을 형성하기 위해 실린더에 마그넷들을 마운팅(mounting)하는 단계; 및

샤프트와 실린더가 회전 가능하고 마그넷 링이 링 형상으로 권선된 코일과 함께 상기 엘리멘트 링에 끼워지도록 스테이터 마운팅에 대해 샤프트 및 실린더를 피팅(fitting)하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 선형 횡방향 자속 모터의 제조 방법(method for manufacturing a linear transverse flux motor)은

고정부를 제공하는 단계;

이동부를 제공하는 단계;

이동축을 따라 이동하도록 상기 이동부를 상기 고정부에 이동 가능하게 마운팅(mounting )하는 단계;

엘리멘트 열(element row, 요소 열)을 형성하도록 각각이 개방된 측면 및 내부 공간을 포함하는 U자형 엘리멘트(element)를 상기 고정부 및 이동부로 구성된 그룹의 제1 부재에 삽입하는 단계;

마그넷 열과 제1 연장 길이가 상기 내부 공간에 피팅(fitting )되게, 마그넷의 열과 평행하고 수평인 제1 연장 길이, 및 제2 연장 길이를 제공하도록 상기 이동축으로 연장되는 하나 또는 하나 이상으로 권선된 코일 및 마그넷의 열을 상기 그룹의 제2 부재에 마운팅(mounting )하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 제5 실시예에 따르면, 다음을 포함하는 전기 회전 모터(electrical rotary motor)는

링에 배치되고 각각 개방 단부 및 대칭축을 갖는 복수 개의 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트(magnetic circuit element)와 상기 링에 삽입되는 적어도 두 세트의 코일을 포함하는 스테이터; 및

샤프트와 마그넷을 포함하는 로터를 포함하고, 상기 마그넷들은 방사상 자화 방향이 교대로 상기 샤프트와 동심인 두 개의 링으로 배열되고, 상기 마그넷 링은 상기 샤프트에 고정되고, 상기 스테이터는 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 대칭 축이 상기 샤프트에 평행하도록 샤프트 주위에 배열되고, 상기 마그넷 링은 모터의 회전에 따라 각각의 개방 단부에서 상기 마그넷 서킷 엘리멘트 내에서 연장되고, 자속은 회전축과 평행한 평면에서 상기 마그넷 서킷 엘리멘트를 따라 흐른다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및/또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시예의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및/또는 재료가 아래에 기재된다. 상충되는 경우 정의를 포함한 특허 명세서가 우선한다. 또한, 재료, 방법 및 실시예는 예시적일 뿐이며 반드시 제한적인 것은 아니다.

본 실시예의 전기 모터는 자속이 모터 샤프트에 평행한 평면에서 흐르는 동심 권선을 갖는 횡방향 자속 모터를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이 극의 수는 권선에 의해 제한되지 않으며, 다수의 극이 사용될 수 있다. 주어진 권선 및 모터 볼륨에 대해 가용 토크는 극수에 따라 증가한다.

첫 번째 장점은 주어진 모터 볼륨에 사용할 수 있는 높은 토크를 포함할 수 있다.

두 번째 장점은 단순화된 권선의 사용을 포함한다. 권선은 샤프트의 주위에 원형이면서도 동심원이므로 제조 공정이 간소화된다.

또 다른 장점은 극의 수에 의존하지 않고 요구되는 권선수가 일반적으로 2개 더 적다는 것이다.

또 다른 장점은 조립 절차가 간소화되어 생산 비용이 절감된다는 것이다.

전기 모터는 3상 또는 2상의 전기 구동에 의해 구동될 수 있다.

본 실시예에 따른 전기 모터는 직접 구동 구성에 특히 유리하지만, 어떤 크기(size)의 동기 모터에도 사용될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 실시예에서 나타낸 원리는 리니어 모터에도 적용될 수 있다.

도 1은 종래 기술의 동기 모터의 원리를 도시한 도면이고;
도 2는 본 발명의 실시예의 단순화된 사시도이고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 단순화된 개략도이고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 U자형 마그넷 서킷의 단순화된 개략도이고;
도 5는 본 발명의 실시예에서 사용하기 위해 구조화된 자석을 도시한 도면이고;
도 6은 강자성체로 이루어진 실린더의 외측면과 내측면에 마그넷이 고정된 본 발명의 실시예에 따른 로터를 간략하게 나타낸 개략도이고;
도 7은 강자성체가 U자형 마그넷 서킷 사이의 공간을 채워서 2개의 형상 체적을 형성하는 본 발명의 실시예를 도시하는 단순화된 개략도이고;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 일측에 마그넷 서킷을 포함하는 일체형 형상의 바디를 도시하는 단순화된 개략도이고;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 U자형 적층 마그넷 서킷이 성형된 바디에 삽입되는 방법을 도시하는 단순화된 개략도이고;
도 10은 2열의 마그넷을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 선형 모터의 단순화된 개략도이고;
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 다른 뷰(view)를 나타내는 도면이고;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이중의 U자형 마그넷 서킷을 갖는 선형 모터를 나타내는 단순화된 도면이고;
도 13a는 U자형 마그넷 서킷회로가 반대 측면에 개구를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터를 도시하는 단순화된 개략도이고;
도 13b는 도 13a에 도시된 모터의 로터를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 13c는 도 13a에 도시된 모터의 마그넷 서킷부를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 14a는 각 위상에 사용되는 단일 열의 마그넷이 배치된 본 발명의 실시예에 따른 전기 모터의 실시예를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 14b는 도 14a에 도시된 모터의 로터를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3상 모터를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 권선을 나타내는 2개의 단순화된 단면도이고;
도 17은 마그넷 서킷들 사이의 각 거리가 변화되는 본 실시예에 따른 모터의 변형예를 나타내는 단순화된 개략도이고;
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 회전 전기 모터의 제조 방법을 나타내는 단순화된 간략도이고;
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 선형 횡방향 자속 모터의 제조 방법을 나타내는 단순화된 흐름도이다.

본 발명의 일부 실시예는 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 여기에 기재된다.

이제 도면을 구체적으로 참조하여, 도시된 세부 사항은 예시 및 본 발명의 실시예에 대한 예시적인 논의를 위한 것임을 강조한다. 이와 관련하여, 도면과 함께 취해진 설명은 본 발명의 실시예가 실시될 수 있는 방법을 당업자에게 명확하게 한다.

본 발명은 일부 실시예에서 전기 모터에 관한 것이다.

본 실시예에 따른 횡방향 자속 회전 전기 모터(transverse flux rotating electrical motor)는 스테이터(stator)와 로터(rotor)를 포함하고, 상기 로터는 모터의 축 방향을 정의하는 샤프트(shaft) 주위의 마그넷 링을 포함한다. 상기 스테이터는 개방 단부, 폐쇄 단부, 및 상부 및 하부 레그를 각각 갖고 상기 레그의 길이가 축 방향을 따르도록 스테이터 상에 배향되는 복수의 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트(magnetic circuit element, 자기 회로 요소)를 포함한다. 상기 U자형 엘리멘트들은 로터 샤프트 주위의 스테이터에 링을 형성하고 주어진 링의 상기 엘리먼트들의 개방 단부들은 상기 축을 따라 배향된다. 링 형태의 권선도 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 링에 삽입되고, U자형 엘리멘트들의 상부 및 하부 레그는 로터의 마그넷 링 중 하나를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위해 축 방향을 따라 연장된다.

대안으로서, 마그넷 링 및 권선은 스테이터에 장착될 수 있고 U자형 엘리멘트들은 로터에 장착될 수 있다.

선형 모터(linear motor)는 고정자와 이동부로 구성될 수 있다. 상기 구성은 링 대신에 마그넷들과 U자형 엘리멘트들이 이동 축을 따라 일렬로 배치되고 권선이 길쭉한 것을 제외하고 동일하다.

본 발명의 일부 실시예를 더 잘 이해하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같은 공지된 동기 모터(synchronous motor)의 구성 및 작동을 참조한다.

모터(100)는 로터 및 스테이터를 포함하고, 로터는 반대 방향 및 방사상 자화 방향을 갖는 마그넷(104, 105) 및 샤프트(106)를 포함한다.

상기 스테이터는 자화 가능한 재료로 만들어진 투스(tooth, 102)와 같은 성형 티스(teeth)를 포함하며, 예를 들어 전기 강판 적층 시트가 사용될 수 있고, 코일(103a-f)이 이러한 각각의 투스 주위에 권취된다.

3상 전류(Iu, Iv, Iw)는 상기 코일들에서 순환 순서로 흐르고, 즉 Iu는 코일(103a, 103d)에서 흐른다. 그리고, Iv는 코일(103b 및 103e)에서 흐른다. 그리고, Iw는 코일(103c 및 103f)에서 흐른다.

3상 전류(Iu, Iv, Iw)의 진폭과 위상은 필요한 토크를 생성하기 위한 구동에 의해 지속적으로 제어된다.

이러한 모터의 구동은 잘 알려져 있으며 이러한 유형(type)의 모터가 널리 사용된다.

설명된 바와 같이, 이들 모터에 의해 생성된 최대 토크는 코일의 크기 및 티스 내 자화 재료의 양에 직접적으로 의존한다. 각 권선의 권선수를 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 그러나 극 사이에 권선을 위한 공간이 제한되고, 그에 따라 최대 토크가 제한된다. 반대로, 가용 공간의 권선수를 늘리기 위해 더 얇은 와이어(wire)를 사용하면, 과도한 방열 때문에, 권선의 오믹 저항(Ohmic resistance) 또한 증가하고, 적용 가능한 최대 전류가 감소한다. 전체적으로, 사용 가능한 최대 토크는 증가하지 않는다.

토크를 증가시키기 위해 극의 수를 늘리면 권선에 사용 가능한 극 사이의 공간이 감소되기에, 다시 총 최대 토크가 증가하지 않는다.

이러한 유형의 동기 모터는 주어진 체적에 대해 제한된 토크만을 제공할 수 있다.

본 실시예는 고정자 및 샤프트 주위에 배치되는 하나 또는 하나 이상의 마그넷 링을 포함하는 로터를 포함하는 횡방향 자속 회전 전기 모터를 제공할 수 있다. 상기 마그넷들은 일반적으로 샤프트에 고정되면서도 샤프트와 실린더 사이에 약간의 공간을 남겨두는 실린더에 장착된다. 여기서, 상기 샤프트는 모터의 축 방향을 정의한다.

상기 스테이터는 개방 단부, 폐쇄 단부, 및 상기 폐쇄 단부로부터 연장된 상부 및 하부 레그들이 있는 U자형 엘리멘트(U-shaped element)들의 링을 구비한다. 상기 U자형 엘리멘트(U-shaped element)들은 스테이터 주위에 링으로 형성되고, 개방 방향이 축 방향을 향하도록 배향된다. 링 형태의 권선들은 U자형 엘리멘트에 장착된다. 상기 상부 및 하부 레그들은 권선들을 넘어 연장되고 상기 로터는 마그넷 링이 U자형 엘리멘트들의 링 안에 마그넷 링이 포함되게 배치되며, 각 U자형 엘리멘트의 내부 레그는 로터의 샤프트와 실린더 사이의 공간에 끼워진다. U자형 엘리멘트들을 통한 마그넷 서킷(magnetic circuit)은 권석과 마그넷 링들을 모터의 축 방향을 따른 자속 방향으로 연결한다.

상기 토크는 권선의 전류량에 비례할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 다음에 설명된 구성 및 구성요소의 배열의 세부사항 및/또는 다음 설명에 명시된 방법 및/또는 도면 및/또는 실시예에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예 또는 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터(200)는 도 2에 도시되어 있으며, 로터와 스테이터를 포함한다.

상기 로터는 베어링(203a, 203b) 상에서 모터 프레임(미도시)의 내부에서 회전하는 샤프트(201)를 포함한다. 상기 로터는 도 3에 별도로 도시되어 있다. 샤프트(201)의 중앙 부분에는 실린더(301)가 샤프트와 동심이 되도록 장착 및 고정된다.

상기 실린더는 샤프트 직경보다 훨씬 더 큰 내부 직경과 여러 개의 마그넷(204a1, 204a2, 204b1, 204b2)의 삽입을 허용하기에 충분한 두께를 가질 수 있다.

상기 마그넷(204a1, 204a2, 204bl, 204b2)들은 실린더(301)의 중심 둘레의 양측에 2개의 링(302, 303)으로 배열된다.

각각의 링에서, 마그넷은 반경 방향으로 자기 배향이 교대하면서 원주 방향상에 균일하게 분포된다.

도 3에 도시된 로터의 실시예에서, 마그넷(204a1, 204a2)은 링(302) 상에 위치된다. 마그넷(204a)은 외향 방사형 자기 배향을 갖고, 마그넷(204a2)은 내향 방사형 자기 배향을 갖는다. 상기 외향과 내향은 각각 N극과 S극으로 표시된다.

유사하게, 마그넷(204b1, 204b2)은 링(303) 상에 있다. 마그넷(204b1)은 외향 방사형 자기 배향을 갖고, 자석(204b2)은 내향 방사형 자기 배향을 갖는다.

다시 도 2를 참조하면, 두 개의 시리즈의 U자형 마그넷 서킷(202a, 202b)이 샤프트 주위에 고르게 분포되어 있다. U자형 마그넷 서킷(202)이 도 4에 도시되어 있다. U자형 마그넷 서킷의 방향을 정의하기 위해 2개의 축인 Ux 및 Uy가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 마그넷 서킷의 2개의 시리즈는 Ux 축이 샤프트의 축과 평행하고 Uy 축이 방사형이 되도록 샤프트 주위에 균일하게 배치된다. 마그넷 서킷의 2개의 시리즈는 실린더(301)의 양쪽에 배치되어 두 개의 마그넷 링(302, 303)의 말단, 즉 상기 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 레그의 끝단에 가까운 개구부를 통과한다.

도 2를 참조하면, 2개의 원형 코일(205aa, 205ab 및 205ba, 205bb)의 2세트가 샤프트에 동심이고 상기 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 두 레그 사이의 나머지 자유(여유) 공간을 통과한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 코일 세트는 폭이 상이한 2개의 코일을 포함한다. 도시된 바와 같이, 이 실시예는 3상 모터 작동에 적합하다. 각각의 코일 세트가 하나의 코일만을 포함하는 대안적인 실시예는 2상 모터 작동에 적합하다.

현재 설명된 실시예에서, 상기 마그넷은 상기 샤프트로부터 반경 방향으로 멀어지는 면이 샤프트를 향한 면보다 더 길도록 마름모꼴로 알려진 평행육면체를 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 사용하기에 적합한 예시적인 마그넷은 샤프트의 축 방향을 따라 정렬될 수 있는 길이(51), 반경 방향의 두께(52) 및 폭(53)을 갖도록 도 5에 도시된다.

상이한 형상의 마그넷이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 반경 방향에 수직인 상면 및 하면을 갖는 마그넷은 샤프트와 동심인 원통형 단면을 가질 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 로터는 실린더(301), 마그넷(204a, 204b) 및 샤프트(201)를 포함한다. 상기 로터를 포함하는 부품은 함께 고정되고 로터의 회전의 일부로 회전한다.

상기 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트와 상기 코일은 상기 스테이터의 일부이며 정적이다.

마그넷 각도 위치(Magnet angular position)는 마그넷 링(204a1)과 같은 일 시리즈의 마그넷(이하 마그넷 시리즈 a)이 제2 시리즈의 마그넷(204b 1, 이하 마그넷 시리즈 b)와 직교(quadrature)하도록 배열된다. 본 명세서에서 사용된 직교라는 용어는 두 시리즈의 마그넷 사이의 각도 오프셋을 의미한다. 특히, 회전하는 동안 시리즈 b의 마그넷이 u자형 마그넷 서킷 라인(202b, 이하 마그넷 서킷 시리즈 b)의 레그 사이에 정확히 위치할 때, 마그넷 서킷 시리즈 a의 레그는 마그넷 시리즈 a의 두 개의 마그넷 사이의 분리 공간에서 정확히 중앙에 위치한다.

따라서, 본 실시예의 모터는 높은 토크 및 단순화된 조립 프로세스를 제공할 수 있다. U자형 마그넷 서킷의 축 방향으로의 배향 때문에, 도면 부호 202a와 같은 U자형 마그넷 서킷의 일측이 바디 구조에 사전 조립될 수 있다. 미리 권취된 코일(205aa, 205ab)이 U자형 마그넷 서킷의 내부 전체를 통과하도록 삽입될 수 있다. 그런 다음 U자형 마그넷 서킷, 예를 들어 서킷(202)과 코일(205aa, 205ab)이 있는 사전 조립된 바디 구조는 도 3의 도면부호 302에 표시된 것처럼 마그넷 링을 둘러싸는 로터에 배치된다. 이러한 단순화된 장착은 U자형 마그넷 서킷이 완전한 구조로 제공될 수 있고 부분적으로 만들어지고 나중에 조립될 필요가 없다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에 대한 동작 원리는 다음과 같다.

마그넷을 회전시키면 마그넷 서킷에 자속(flux)이 유도된다. 마그넷 각도 위치는 위에서 설명한 것처럼 시리즈 a 및 시리즈 b에 대해 직각 위치에 있기 때문에, 시리즈 a 및 시리즈 b 마그넷 서킷에서 직각 방향의 자속을 유도한다. 이러한 자속은 다음과 같이 근사될 수 있다.

- 수식 1

- 수식 2

여기서 α는 상기 샤프트의 각도 위치이다.

샤프트가 각속도 ω로 회전하면 자속은 일반 공식에 따라 코일에 전압을 생성할 수 있다:

는 마그넷 서킷의 시리즈 a를 가로지르는 코일의 경우이고,

는 마그넷 서킷의 시리즈 b를 가로지르는 코일의 경우이다. 여기서 N은 각 코일에 감긴 권수를 나타낸다.

일 실시예에서, 일측에 2개의 코일(205aa, 205ab)의 2개 세트가 있고, 타측에 2개의 코일(205ba, 205bb)의 2개 세트가 있을 수 있다. 이러한 코일에 유도된 각 전압은 다음과 같다:

- 수식 3

- 수식 4

- 수식 5

- 수식 6

모터를 작동시키기 위해 전기 드라이브(electrical drive)는 코일의 전류를 각각 lab, Iba, Iba, Ibb로 구동하는데 사용된다.

모터에 입력되는 전자기계 전력은 아래의 수식으로 계산된다.

- 수식 7

수식 3에서 7을 사용하여 전기 기계 전력은 다음과 같이 표현된다:

- 수식 8

모터를 작동하기 위해 전기 드라이브는 전류를 구동하도록 프로그래밍되어 다음을 얻는다:

- 수식 9

- 수식 10

는 코일(205aa, 205ab)을 흐르는 모든 전류의 합을 나타낸다.

는 코일(205ba 및 205bb)을 흐르는 모든 전류의 합을 나타낸다.

그러면 전기 기계 전력은 다음과 같이 주어진다:

- 수식 11

전기 기계 동력은 토크 T의 아래의 함수로도 표현된다:

- 수식 12

수식 11에 P를 대입하면 모터 토크는 다음과 같다:

- 수식 13

따라서, 본 실시예에 따른 모터는 수식 9 및 수식 10에 따라 값 It 및 코일의 구동 전류를 선택함으로써 토크 T를 출력하도록 제어될 수 있다.

코일 배열 및 작동 모드:

본 실시예에 따른 모터는 2상 전기 드라이브 또는 3상 전기 드라이브로 작동하도록 구성될 수 있다.

2상 전기 드라이브 구성에서는 양쪽에 하나씩 2개의 코일(205aa 및 205ba)만 설치된다.

이러한 경우, 토크

를 생성하기 위해, 드라이브는 아래의 식에 따라 전류를 설정할 수 있다.

2상 드라이브는 효율성이 떨어지기 때문에 일반적으로 사용되지 않는다. 특히 IGBT와 같은 3상 드라이브와 동일한 수의 스위칭 장치가 필요하지만 더 높은 정격 전류가 요구된다. 따라서 일반적으로 3상 드라이브를 사용하는 것이 좋다.

3상 구동으로 본 실시예의 모터를 작동시키기 위해, 도 2에 도시된 모든 코일이 설치된다.

모든 코일은 동일한 방향, 즉 시작단에서 종료단까지 시계 방향 또는 반시계 방향으로 감겨 있다. 전류가 시작단에서 종료단으로 흐를 때 전류 방향은 양으로 정의된다.

3상 드라이브는 세 가지 전류(Iu, Iv 및 Iw)를 제어할 수 있다. 이하, 각 코일의 권수 및 코일의 상호 연결에 의해 모터가 3상 구동으로 구동되는 실시예가 개시된다.

3상 드라이브 구동을 허용하는 코일의 연결 및 권선수에 대해 다른 설계가 가능하다는 것을 이해해야 한다.

본 실시예에서, 코일(205a)은 드라이브의 위상 U에 연결되고, 전류 Iu가 코일(205a)에 흐른다.

마찬가지로, 코일(205b)은 드라이브의 위상 V에 연결되고, 전류 Iv가 코일(205b)로 흐르게 된다.

코일(205ab, 205bb)은 같은 방향으로 직렬 연결된다. 위상 W의 전류 lw는 상기 코일들에서 역방향(-Iw)으로 흐른다.

코일(205ba(Nba), 205ab(Nab) 및 205bb(Nbb))의 권선수는 다음과 같이 코일(205aa,(Naa))의 권선수와 관련하여 설정된다:

권선수는 정수이므로 Nw는 가장 가까운 정수 값으로 반올림된다. 3상 드라이브는 일반적으로 위상 θ및 진폭 I에 대해 제어되는 세 가지 전류를 생성한다:

각각 202a 및 202b와 같은 마그넷 서킷 내부의 모든 전류의 총합은 다음과 같다:

여기서,

이다.

위의 두 가지 총 전류는 직교(quadrature)이다.

결과적으로, 2상 드라이브에 대해 위에 표시된 동일한 원리에 의해, 3상 드라이브와 3개의 코일로 구성된 2세트를 사용하여 위상 θ와 진폭 I를 제어함으로서, 원하는 토크를 생성하고 로터를 회전시키기 위해 마그넷 서킷 내부에서 직교상의 2개의 총 전류 Ita 및 Itb를 생성할 수 있다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 다른 변형이 본 실시예의 원리에 기초할 수 있다.

도 6에는 로터의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 6의 실시예의 장점은 더 큰 코일과 더 작은 마그넷을 사용할 수 있다는 점이다. 도 6에서, 마그넷(604a1, 604a2, 604a3, 604a4)은 철과 같은 자화 가능한 또는 강자성 재료로 만들어진 실린더(601)에 접착되어 있다. 본 실시예에서, 두 개의 마그넷(604a1, 604a3)은 방사상으로 정렬되고 동일한 외향 자화 방향을 갖는다. 한 쌍의 마그넷(604a1, 604a3)은 그들 사이에 강자성 재료의 일부를 가지며, 증가된 반경방향 두께를 가지지만 도 2의 마그넷(204al)으로 기능한다. U자형 마그넷 서킷은 더 큰 코일을 수용하도록 확대될 수 있다. 유사하게, 마그넷(604a2 및 604a4)은 방사상으로 정렬되고 동일한 내향 자화 방향을 갖는다. 마그넷(604a1, 604a2)은 실린더(601)의 외주에 접착되고, 마그넷(604a3, 604a4)은 실린더(601)의 내주에 접착된다. 마그넷(604a1, 604a3)의 각 쌍은 도 2의 자석(204a)과 유사한 방식으로 둘러싸는 U자형 마그넷 서킷에서 자속을 유도한다. 실린더(601)의 자화 가능한 재료는 자속에 대한 낮은 자기 저항 경로를 제공한다.

도 6의 설계를 이용하여 더 많은 권선수를 갖는 코일을 설계할 수 있으며, 마그넷의 두께는 코일 크기와 무관하게 최적화될 수 있다. 전반적으로 더 높은 토크 밀도가 달성될 수 있다.

이제 강자성 재료가 자기 회로 사이에 추가되는 실시예를 도시하는 도 7 및 8을 참조한다. 도 2의 실시예에는 다수의 U자형 마그넷 서킷 또는 마그넷 서킷 엘리멘트(202a, 202b)가 있으며, 이들 각각은 자기적으로 격리(절연)되어 있다. 코일에 고전류가 흐를 때마다 마그넷 서킷 엘리멘트의 자기장이 포화 수준에 도달하여 모터의 최대 출력 토크가 제한된다. 강자성체의 자기장을 감소시키기 위해 각 마그넷 서킷의 부피를 증가시킬 수 있다. 이는 그림 7과 같이 U자형 마그넷 서킷의 각 측면에 강자성 물질을 추가하여 수행된다.

도 7은 마그넷 서킷 사이의 공간이 강자성 물질로 채워진 실시예를 나타낸다. 바디(701a, 701b)는 마그넷 서킷 사이의 공간(702a, 702b)을 완전히 채운다. 그런 다음 2개의 파트(701a, 702a)는 티스를 갖는 강자성 재료의 한 체적(volume)을 구성한다. 바디 자체는 그림 8에 도시되어 있다. 이러한 방식으로 단일 체적을 사용하면 마그넷 서킷의 저항을 줄여 포화없이 코일에 흐를 수 있는 전류를 증가시켜 최대 토크 출력을 증가시킬 수 있다. 바디(701a, 701b)의 충전 재료는 자기장의 단락을 피하기 위해 마그넷 링 위로 연장되지 않을 수 있다.

도 8에 도시된 파트(701a)의 실제 구현을 예시하는 도 9를 참조한다. 벌크 강자성 재료를 사용하여 티스가 없는 동일한 형상을 만들고, 파진 캐비티(901)를 사용하여 U자형 마그넷 서킷(902)을 수용할 수 있다. U자형 마그넷 서킷(902)은 와전류 손실을 피하기 위해 적층 재료로 만들어질 수 있다.

위의 원리는 선형 모터에도 적용 가능하며, 이러한 실시예는 이제 도 10 및 11을 참조하여 설명된다.

리니어 모터(1000)는 스테이터와 이동부(mover, 무버)를 포함한다. 스테이터는 두 개의 코일(1004aa, 1004ab 및 1004ba, 1004bb)의 두 세트를 포함한다. 스테이터는 또한 구조적 리니어 파트(1005)에 접착된 두 개의 이중 열 마그넷(도 10의 1003aa와 그림 11의 1003ab, 및 도 10의 1003ba와 도 11의 1003bb)들을 포함한다.

이동부는 U자형 마그넷 서킷(1001a, 1001b)과 상기 U자형 마그넷 서킷 사이의 강자성 재료 엘리멘트(102a, 102b)를 포함한다. 상기 U자형 마그넷 서킷은 코일을 둘러싸고 개구부에 이중 마그넷 열(double magnet rows)을 수용할 수 있다. U자형 마그넷 서킷(1002a, 1002b) 사이의 강자성 재료 엘리멘트도 U자형이지만, 마그넷 열(magnet row)이 개구부에 들어가지 않도록 더 짧다.

모든 U자형 마그넷 서킷(1001a) 등과 모든 강자성 재료 엘리멘트(1002a) 등은 적층되어 이동부에 함께 고정된다.

모든 U자형 마그넷 서킷 (1001b) 등과 모든 강자성 재료 엘리멘트(1002b) 등은 적층되어 이동부에 함께 고정된다.

코일(1004aa, 1004ab 및 1004ba, 1004bb)들은 긴 선형 부분(linear section)들을 가지므로, 이동부가 예를 들어 선형 베어링(미도시)에 의해 이러한 코일들을 따라 활주(slide)할 수 있다.

회전 모터에 대해 위에 나타낸 것과 동일한 원리에 의해, 코일을 따라 이동부를 이동시키기 위해 전류가 코일에 흐르면 추진력이 얻어진다.

본 실시예의 리니어 모터는 코일이 고정되어 있고 이동부 상에 전선(electrical wire)이 필요하지 않다는 이점이 있다.

동일한 원리에 의해, 리니어 모터의 다른 구성은 예를 들어 다음과 같이 당업자에게 명백할 수 있다:

a) 코일과 U자형 마그넷 서킷이 이동부 상에 있고, 코일은 U자형 마그넷 서킷을 단단히 둘러싸기 위해 더 짧게 만들어 진다. 이 구성에서 움직이는 전선은 이동부의 코일에 연결된다.

b) 코일 및 U자형 마그넷 서킷은 고정부 상에 있다. U 자형 마그넷 서킷은 모든 선형 경로 상에 분포되어 있다.

상기 이동부는 두 개의 짧은 이중 열 마그넷이 포함하며 예를 들어 선형 베어링을 사용하여 U자형 마그넷 서킷 사이를 활주(slide)할 수 있다.

이러한 구성에서 낮은 관성 이동부가 얻어지고, 높은 가속을 허용할 수 있다.

도 10 및 도 11의 실시예에서, 각 코일의 하나의 긴 부분(section)은 자성체로 둘러싸여 있지 않다. 이러한 긴 섹션 주변에 자속을 "집적(collect)"하는 것이 바람직할 수 있다.

이제 각 코일의 긴 부분(section) 모두가 마그넷 서킷에 의해 둘러싸인 실시예를 나타내는 단순화된 개략도인 도 12를 참조한다.

도 12의 선형 모터(1200)는 단일 모터 구조에서 2개의 선형 모터(1000)를 수직으로 병치시킨다.

스테이터 상에서, 4개의 이중 열 마그넷(1203aa, 1203ab, 1203ba, 1203bb, 1203ac, 1203ad, 1203bc, 1203bd)이 공통 구성부(1205, common constructive part)에 접착된다. 또한 스테이터 상에 두 개의 긴 코일 세트(1204aa, 120ab 및 1204ba, 1204bb)가 마그넷 열에 평행하게 배치된다. 도 10의 실시예와 비교하여, 마그넷 열은 중복되지만 코일은 중복되지 않는다.

이동부에서 마그넷 서킷(1201b, 1202b)은 코일의 두 선형 부분(section)을 둘러싸기 위해 이중 U자 형상을 갖는다.

도 12의 실시예는 동일한 코일로 두배의 힘을 생성할 수 있기 때문에 도 10의 실시예와 비교하여 개선된 힘 밀도를 제공할 수 있다.

도 13a, 13b 및 13c는 2개의 일련의 마그넷 서킷이 반대쪽에 개구부를 갖는 회전 모터의 구현에 대한 3개의 도면이다.

도 13a를 참조하면, 2개의 시리즈의 U자형 마그넷 서킷이 반대 방향을 향한 개구부를 갖고, 그 반대쪽에서 결합되어, 하나의 시리즈의 강자성 재료팩(131)을 형성하는 실시 형태가 도시되어 있다. 각 팩(131)은 도 13c에 도시된 바와 같이 2개의 개구부(134a, 134b)를 갖는다. 이런 실시 형태에서, 도 13b에 도시된 로터는 지지부(133a, 133b)에 의해 샤프트(137)에 서로 이격되어 고정되는 두 개의 이중 마그넷 링(137a, 137b)을 포함한다.

도 13c에는 2개의 U자형 마그넷 서킷(138a, 138b)를 형성하는 하나의 강자성 재료팩(131)이 도시되어 있다. 도 13a 내지 도 13c의 구현의 이점은 2개의 마그넷 서킷(138a 및 138b)이 개구부(134a, 134b) 사이에서 동일한 경로(135)를 사용한다는 점이다. 마그넷 서킷(138a, 138b)에서 2개의 모터 상(phases)의 자속(flux)이 흐른다. 이러한 자속은 90도(90deg) 위상차를 가지므로 각각의 최대 진폭이 서로 다른 시간에 도달한다. 따라서 경로(135)의 총 자속 최대 진폭은 단일 위상의 최대 자속 진폭을 초과하지 않는다. 상기 경로(135)의 폭은 상기 도 4에 도시된 바와 같이 단일 마그넷 서킷(403)의 경로의 폭과 동일할 수 있다. 전체적으로 자속 경로를 공유하면 전기 모터의 크기가 작아진다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 전기 모터의 실시를 나타내는 단순화된 개략도이며 단일 열(row)의 마그넷이 각 위상에 사용된다.

도 14a 및 14b에는 소직경 모터(small diameter motors)에 적합한 실시예가 도시되어 있다. 이러한 소형 모터에는, 반경 방향으로 두 개의 마그넷이 들어갈 공간이 없다. 도 13에 도시된 것과 유사한 구성이 도시되지만, 하나의 마그넷 링(142a, 142b...)만이 각 위상에 대해 부품(141a, 141b)을 포함하는 컵 형상부(141) 내부에 장착된다. 상기 컵(141)의 외벽은 강자성체로 이루어지며, 자속이 흐르도록 얇아진다.

도 14b는 샤프트(144)에 장착된 도 14a의 로터를 도시한다. 2개의 로터는 대향하는 마그넷 서킷(143)의 U-공간에 위치한다. 따라서 마그넷은 마그넷 서킷의 대향하는 U-공간 내에서 회전하는 2개의 로터의 내부에 있는 링에 위치된다.

그림 14a 및 14b의 모터의 3상 구현을 나타내는 단순화된 개략도이며, 본 발명의 실시예에 따라 각 위상에 대해 한 세트씩3개의 마그넷 시리즈, 링들 및 마그넷 서킷들이 사용되는 도 15를 참조한다. 보다 구체적으로, 도 14b에 도시된 컵(141)과 유사한 세 세트의 컵형 지지체(cup-shaped support, 153a-c)가 공통 샤프트(154)에 장착되어 로터를 형성한다. 컵형 지지체(153a) 내부에는 3개의 시리즈 U자형 마그넷 서킷(151a-c)과 원형의 코일(152a-c)이 스테이터를 형성한다. 3개의 마그넷 링은 120도 각도 위상차, 즉 동일한 극성의 두 마그넷 사이의 각도 거리의 1/3에 해당하는 오프셋으로 배치된다.

상기 3개의 코일(153a-153c)들은 동일하고 단일 권선을 포함한다.

그림 15에 도시된 유형의 모터는 기존의 3상 드라이브를 사용하여 구동할 수 있다.

이제 3상 드라이브에 의해 작동되는 2상 모터에 사용하기 위한 코일 배치를 나타내는 2개의 단면도인 도 16a 및 16b를 참조한다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 2상 모터용 코일은 2개의 원형 권선(161, 162)을 포함한다. 권선수는 위에서 설명한 바와 같이, 권선수는

의 비율을 가지므로, 코일(161)이 권선수 N1을 갖는다면, 코일(162)은 권선수

또는 가장 가까운 정수를 갖는다.

도 17은 각 위상 토크의 비고조파 파형으로 인한 토크 변동을 감소 또는 상쇄하기 위해 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트 사이의 각 거리를 약간 변화시킨 본 실시예에 따른 모터를 나타내는 단순화된 개략도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 마그넷 서킷 엘리멘트(171a-f) 사이의 각 거리는 A1-A6으로 표시된다. 이상적으로는 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트가 각도적으로 균등하게 분포되고 각 위상의 토크는 해당 코일의 전류에 비례하는 진폭을 갖는 회전 각도의 조화 함수(harmonic function)이다. 또한, 이상적인 경우, 양쪽 상(phase)의 U자형 마그넷 서킷의 마그넷과 레그 사이의 인력은 서로를 정확히 상쇄시킨다. 그러나, 이러한 토크의 비고조파 모양은 일반적으로 코깅 또는 토크 리플로 알려진 효과에서 토크의 고조파 왜곡에 대응하는 토크 변동을 생성한다.

이러한 토크 변동을 감소시키거나 없애기 위해 각 마그넷 서킷의 상대적 각도 위치는 등거리 위치에서 약간 벗어난다. 도 17을 참조하면, 각 상(phase)에 대해 6개의 U자형 마그넷 서킷(171a-f)을 갖는 모터가 도시되어 있다. U자형 마그넷 서킷 사이의 각 거리(A1-A6)는 사이의 각도 거리는 An=A0+En과 같은 다른 값으로 제공되며, 여기서 A0=360deg/(U자형 마그넷 서킷의 수)=60deg이다.

토크의 최대 고조파 수를 상쇄하기 위해 U자형 마그넷 서킷의 수에 따라 편차(En)가 계산된다. 따라서, 두 번째 고조파(second harmonic)는 두 위상 간의 직교 위상차에 의해 보상된다. 다음 2n 고조파는 각도 위치를 교대로 +A0/4n 및 -A0/4n 라디안(radian)으로 오프셋하여 보상될 수 있다. 예를 들어, 4차 고조파는 U자형 마그넷 서킷의 절반을 A0/16으로 오프셋하고 나머지 절반을 -A0/16으로 오프셋하여 보상된다. 여러 고조파{..Ni..}를 보상하고자 할 때마다 오프셋 A0/(4.Ni)의 선형 조합이 사용될 수 있다.

현재 설계는 사용 가능한 작동 토크의 약간의 감소를 희생시키면서 토크 변동의 보상 및 감소를 허용할 수 있다.

이제 본 실시예에 따른 회전 전기 모터를 제조하기 위한 흐름도를 도시하는 단순화된 다이어그램인 도 18을 참조한다.

도 9에 도시된 것과 같이 마운팅(mounting)은 스테이터의 기초를 형성하고 박스(180)로 표시된 바와 같이 제공된다. U자형 엘리멘트(element)들은, 다시 도 9에 예시된 바와 같이, 상기 마운팅에 장착되어 엘리멘트 링을 형성한다 - 박스(181). U자형 엘리멘트는 상기 마운팅에 배치되어 개방 측면(open side)이 플레이트에서 바깥쪽을 향하도록 한다. 상기 마운팅은 플레이트 또는 실린더 등일 수 있으며 일반적으로 강자성 재료로 만들어진다.

그런 다음 링 모양으로 권선된 코일이 U자형 엘리멘트들에 배치된다 - 박스(182).

실린더가 장착된 로터 샤프트가 제공 된다 - 박스(183). 마그넷은 실린더의 밑면에 장착되거나 삽입되거나 고정되어 다시 링을 형성한다 -박스(184). 그 다음, 상기 실린더 상의 마그넷 링이 코일을 따라 엘리멘트 링에 끼워지는 동안 상기 샤프트 및 실린더는 회전 가능하도록 배치된다.

이제 선형 횡방향 자속 모터(linear transverse flux motor)를 제조하기 위한 방법을 나타내는 도 19를 참조한다. 박스(190)에서 고정부가 제공되고, 박스(191)에서 이동부가 고정 부품에 이동 가능하게 장착된다. 일반적으로 정적부는 레일과 같은 요소이고 이동 부는 모터의 이동 축을 따라 두 이동 방향 중 하나로 레일을 따라 활주한다. 즉, 상기 이동부는 이동 축의 어느 방향으로든 레일을 따라 앞뒤(backwards and forwards)로 이동할 수 있다.

U자형 엘리멘트들은 고정자 또는 이동 부품에 삽입되고 - 박스(192), 동일한 열에 있는 모든 엘리멘트들의 개방 측면이 정렬되어 하나의 엘리멘트 열을 형성한다.

권선 코일과 마그넷 열은 U 자형 엘리멘트에 사용되지 않은 스테이터 및 이동부 중 하나에 장착된다 - 박스(193). 권선 코일은 길쭉하고 상기 코일의 위쪽 길쭉한 면은 마그넷 열과 나란히 배치된다. 마그넷 열과 코일의 긴 쪽은 U자형 엘리멘트에 끼워져 U자형 엘리멘트의 내부 공간에 둘러싸여 있지만 개방 측면으로 인해 이동부는 여전히 자유롭게 움직일 수 있다.

용어 "구성하다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "가지는(having)" 및 이들의 활용은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미한다.

“~로 구성된(consisting of)"이라는 용어는 "포함하고 제한되는"을 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수를 포함한다.

명료함을 위해 별도의 실시예와 관련하여 설명된 본 발명의 특정한 특징은 하나의 실시형태로 조합하여 제공될 수도 있으며 본 설명은 그러한 실시예가 명시적으로 설명된 것처럼 해석되어야 한다.

반대로, 간결함을 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명된 본 발명의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수 있거나 본 발명의 임의의 다른 설명된 실시예에 대한 수정으로서 적합할 수 있으며, 본 설명은 이러한 개별 실시예, 하위 조합 및 수정된 실시예가 여기에 명시적으로 설명된 것처럼 해석되어야 한다.

다양한 맥락에서 설명된 특정한 특징들은 비록 본 발명이 그 특정한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 많은 대안, 수정 및 변형이 당업자에게 자명할 것임이 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 정신과 넓은 범위에 속하는 모든 대안, 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 참조에 의해 여기에 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 또한, 본 출원에서 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 발명에 대한 선행 기술로서 이용 가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 제목이 사용되는 범위 내에서 반드시 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 출원의 우선권 문서(들)는 그 전체가 참조로 여기에 통합된다.

100, 200: 모터
104, 105: 마그넷
106, 201, 137: 샤프트
203a, 203b: 베어링
301, 601: 실린더
202, 902: U자형 마그넷 서킷
701a, 702b: 바디
1000, 2000: 리니어 모터

Claims (24)

1. 스테이터; 및
   로터;를 포함하고,
   상기 로터는 축 방향으로 배치되는 샤프트의 둘레에 적어도 하나의 링 마그넷을 포함하고,
   상기 스테이터는 복수의 U형 엘리멘트(U-shaped element)를 포함하고, 상기 U형 엘리멘트는 개방된 제1 단부, 폐쇄된 제2 단부, 상부 레그와 하부 레그를 포함하고, 상기 상부 레그와 하부 레그 각각은 상기 제1 단부를 향해 소정의 범위를 가지며, 상기 U형 엘리멘트 각각은 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로의 길이를 갖고, 상기 U형 엘리멘트는 상기 길이가 상기 축 방향에 있도록 상기 스테이터 상에 배향되고, 복수의 상기 U형 엘리멘트는 적어도 하나의 링에서 상기 샤프트의 둘레에 링 방향으로 위치되고, 각각의 상기 링의 개방된 단부는 상기 축 방향과 동일한 방향으로 함께 배향되고,
   복수의 권선을 포함하고, 상기 샤프트의 둘레에서 링 방향으로 연장되는 상기 권선은 상기 U형 엘리멘트 내에 위치하는 횡방향 자속 회전 전기 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 및 하부 레그는 상기 적어도 하나의 마그넷 링의 위와 아래에서 각각 연장되어, 상기 복수 개의 상기 권선과 상기 마그넷 링을 연결하는 마그넷 서킷을 형성하는 횡방향 자속 회전 전기 모터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 마그넷 링은 복수의 마그넷 엘리멘트(magnetic elemen)를 포함하고, 상기 마그넷 엘리멘트 각각은 상기 샤프트에 대해 방사상 자기 배향(magnetic orientation)을 갖는 횡방향 자속 회전 모터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 마그넷 엘리멘트들은 상기 링 주위에서 교대로 내향과 외향인 각각의 자기 배향을 갖는 횡방향 자속 회전 모터.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 마그넷 링은 복수의 마그넷 엘리멘트(magnetic elemen)를 포함하고, 상기 마그넷 엘리멘트 각각은 평행육면체 및 실린더의 일부분을 포함하는 그룹의 하나의 구성인 상기 샤프트에 대해 반경 방향의 단면을 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   각각의 마그넷 엘리멘트는 평행육면체 및 실린더의 일부분을 포함하는 그룹의 하나의 구성인 상기 샤프트에 대해 반경 방향의 단면을 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로터는 상기 적어도 하나의 마그넷 링을 장착하기 위한 실린더를 포함하고, 상기 실린더는 상기 샤프트 및 상기 실린더 사이에 상기 U자형 엘리멘트의 내부 레그 각각에 맞도록 상기 샤프트 주위의 공간으로 정의하는 횡방향 자속 회전 모터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 U자형 엘리멘트들의 링 중 2개 및 상기 마그넷 링 중 2개를 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 U자형 엘리멘트들의 2개의 링 중 제1 링의 레그는 상기 U자형 엘리멘트들의 2개의 링 중 제2 링의 레그에 대해 오프셋되는 횡방향 자속 회전 모터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 U자형 엘리멘트를 장착하기 위한 갭을 갖는 플레이트를 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마그넷 링은 상기 샤프트 축 방향으로 상기 U자형 엘리멘트의 2개의 링의 중앙에 위치되고, 상기 U자형 엘리멘트 각각의 개방된 단부는 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 마그넷 링의 중심을 향하고, 복수의 권선은 샤프트 축 방향에서 마그넷 링의 외측에 위치되는 횡방향 자속 회전 모터.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 마그넷 링은 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 U자형 엘리멘트의 2개의 링의 외측에 위치되고, 각각의 링의 상기 U자형 엘리멘트들은 백 투 백(back to back)으로 배치되고, 상기 U 자형 엘리멘트의 개방된 단부는 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 마그넷 링을 향하며 U 자형 엘리멘트의 각 링의 각 권선은 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 마그넷 링의 내측에 위치되는 횡방향 자속 회전 모터.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 U자형 엘리멘트들의 링 중 제1 링 및 제2 링을 포함하고, 상기 U자형 엘리멘트들의 링 각각은 상기 권선의 제1 권선 및 제2 권선을 포함하고, 상기 권선은 U자형 엘리멘트들의 상기 제1 링의 제1 권선의 제1 위상 전류, U자형 엘리멘트들의 상기 제2 링의 상기 제1 권선의 제2 위상 전류, 및 U자형 엘리멘트들의 상기 제1 링의 상기 제2 권선과 U자형 엘리멘트들의 상기 제2 링의 상기 제2 권선 모두의 제3 위상 전류를 포함하는 3상 전류에 연결되는 횡방향 자속 회전 모터.
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 3개의 상기 마그넷 링, 및 적어도 3개 이상의 U자형 엘리멘트들의 상기 링을 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    U자형 엘리멘트들의 적어도 하나의 링은 각각의 U자형 엘리멘트들 사이의 각 거리가 등거리로부터 오프셋되도록 배열되는 횡방향 자속 회전 모터.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 마그넷 링은 상기 샤프트를 향해 반경방향으로 마운팅 실린더의 내측에 부착된 마그넷을 포함하고, 및/또는 적어도 하나의 마그넷 링은 상기 샤프트로부터 반경방향으로 떨어지게 마운팅 실린더의 외측에 부착된 마그넷을 포함하고, 및/또는 적어도 하나의 마그넷 링은 상기 샤프트에 대해 반경방향으로 마운팅 실린더의 내측 및 외측에 부착된 마그넷을 포함하는 횡방향 자속 회전 모터.
17. 이동축을 갖는 고정부(stationary part);
    이동축을 따라 이동하는 이동부(moving part);
    상기 고정부와 이동부 중 제1 파트는 이동축을 따라 연장되는 적어도 하나의 마그넷 열 및 상기 마그넷 열에 평행한 상부 길이를 갖는 적어도 하나의 코일을 포함하고;
    상기 고정부와 이동부 중 제2 파트는 복수 개의 U 자형 엘리멘트를 포함하고, 상기 U 자형 엘리멘트 각각은 개방된 제1 단부, 폐쇄된 제2 단부, 및 상부 및 하부 레그를 포함하고, 상기 상부 및 하부 레그 각각은 제1 개방 단부를 향한 소정의 범위를 갖고 상기 U형 엘리멘트는 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부로의 엘리멘트 길이를 갖고, 상기 U 자형 엘리멘트는 상기 엘리멘트 길이가 상기 이동축에 수직하도록 배향되고, 상기 복수개의 U 자형 엘리멘트는 적어도 하나의 열에서 상기 이동축을 따라 길이방향으로 위치하고, U 자형 엘리멘트들의 각 열의 개방된 단부는 상기 이동축을 따라 동일한 방향으로 함께 배향되고, 상기 U 자형 엘리멘트들 각각의 상부 및 하부 레그는 마그넷 열의 마그넷들과 상기 코일의 상부 길이의 단면을 둘러싸는 횡방향 자속 선형 전기 모터.
18. 제17항에 있어서,
    상기 마그넷 열은 상기 고정부에 위치되고 상기 U자형 엘리멘트들의 열은 상기 이동부에 위치되는 횡방향 자속 선형 전기 모터.
19. 제18항에 있어서,
    상기 고정부는 마그넷들의 제2 열 및 제2 코일을 포함하고, 상기 이동부는 U자형 엘리멘트들의 제2 열을 포함하는 횡방향 자속 선형 전기 모터.
20. 제17항에 있어서,
    상기 마그넷 열은 상기 이동부에 위치되고, 상기 U자형 엘리멘트들의 열은 상기 고정부에 위치되는 횡방향 자속 선형 전기 모터.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    로봇 암의 적어도 일부를 형성하는 횡방향 자속 회전 또는 선형 모터.
22. 스테이터 마운팅(stator mounting)을 제공하는 단계;
    엘리멘트 링(element ring)을 형성하기 위해 개방된 측면과 내부 공간을 포함하는 U자형 엘리멘트의 개방된 측면이 플레이트로부터 외부를 향하여 배향되게 상기 스테이터 마운팅에 상기 U자형 엘리멘트들을 삽입하는 단계;
    U자형 엘리멘트들의 상기 링에 링 형상으로 권선된 코일을 삽입하는 단계;
    실린더가 장착된 샤프트를 제공하는 단계;
    상기 샤프트 주위에 마그넷 링을 형성하기 위해 상기 실린더에 마그넷들을 마운팅(mounting)하는 단계; 및
    상기 샤프트와 실린더가 회전 가능하고 상기 마그넷 링이 상기 링 형상으로 권선된 코일을 따라 상기 엘리멘트 링에 끼워지도록 상기 스테이터 마운팅에 대해 상기 샤프트 및 실린더를 피팅(fitting)하는 단계;
    를 포함하는 횡방향 자속 회전 모터의 제조 방법.
23. 고정부(static part)를 제공하는 단계;
    이동부(moving part)를 제공하는 단계;
    이동축을 따라 이동하도록 상기 이동부를 상기 고정부에 이동 가능하게 마운팅(mounting )하는 단계;
    엘리멘트 열(element row)을 형성하도록 각각이 개방된 측면 및 내부 공간을 포함하는 U자형 엘리멘트들을 상기 고정부 및 이동부로 구성된 그룹의 제1 부재에 삽입하는 단계;
    적어도 하나의 권선 코일 및 마그넷들의 열을 상기 그룹의 제2 부재에 마운팅(mounting)하는 단계;를 포함하고,
    상기 권선 코일은 제1 연장 길이 및 제2 연장 길이를 제공하도록 상기 이동축으로 연장되고, 상기 제1 연장 길이는 상기 마그넷들의 열과 평행하고 수평이며, 상기 마그넷 열과 상기 제1 연장 길이는 상기 내부 공간에 피팅(fitting)되는 선형 횡방향 자속 모터의 제조 방법.
24. 링에 배치되고 각각 개방 단부 및 대칭축을 갖는 복수 개의 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트(magnetic circuit element)와 상기 링에 삽입되는 적어도 두 세트의 코일을 포함하는 스테이터; 및
    샤프트와 마그넷을 포함하는 로터를 포함하고, 상기 마그넷들은 방사상 자화 방향이 교대로 상기 샤프트와 동심인 두 개의 링으로 배열되고, 상기 마그넷 링은 상기 샤프트에 고정되고, 상기 스테이터는 U자형 마그넷 서킷 엘리멘트의 대칭 축이 상기 샤프트에 평행하도록 상기 샤프트 주위에 배열되고, 상기 마그넷 링은 모터의 회전에 따라 각각의 상기 개방 단부에서 상기 마그넷 서킷 엘리멘트 내에서 연장되고, 자속은 회전축과 평행한 평면에서 상기 마그넷 서킷 엘리멘트를 따라 흐르는 전기 회전 모터.

Images