KR20170117877A - 전자기적 회전 구동기 및 회전 장치 - Google Patents

전자기적 회전 구동기 및 회전 장치 Download PDF

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Abstract

템플(temple) 모터로서 구성된 전자기적 회전 구동기가 제안되는 바, 이 회전 구동기는, 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 코일과 영구자석을 갖지 않으며 자기적 유효 코어(31)를 갖는 회전자(3), 및 고정자(2)를 가지며, 이 고정자에 의해 회전자(3)는 작동 상태에서 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고, 고정자(2)는 복수의 코일 코어(4)를 가지며, 각각의 코일 코어는, 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 바아(bar)형 길이 방향 림(limb)(41)을 포함하고, 모든 제 1 단부(43)는 리플럭스(reflux)(5)에 의해 연결되어 있으며, 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선(6, 61)이 제공되어 있고, 각각의 권선은 길이 방향 림(41) 중의 하나를 둘러싸고, 코일 코어(4)는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시킬 수 있는 복수의 영구자석(45, 46)을 포함한다. 전자기적 회전 구동기를 위한 고정자(2) 및 유체를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 회전 장치가 또한 제안된다.

Description

전자기적 회전 구동기 및 회전 장치{ELECTROMAGNETIC ROTARY DRIVE AND ROTATIONAL DEVICE}
본 발명은 각 카테고리의 독립 청구항의 전제부에 따른 전자기적 회전 구동기 및 회전 장치에 관한 것이다.
소위 템플(temple) 모터로서 구성되어 있는 전자기적 회전 구동기가 알려져 있다. 본 발명은 이 실시 형태에 관한 것이다. 종래 기술에서 알려져 있는 템플(temple) 모터의 두 가지 실시 형태를 도 1 및 2의 사시도에서 볼 수 있다. 더 나은 이해를 위해, 도 3은 도 2의 템플 모터의 축선 방향 단면을 나타낸다. 도 1 ∼ 3의 도시가 종래 기술의 장치라는 것을 나타내기 위해, 여기서 참조 번호에 역 콤마 또는 대시가 제공되어 있다. 템플 모터는 전체적으로 참조 번호 1'로 표시되어 있다.
템플 모터의 특징으로서, 고정자(2')는 복수의 코일 코어(4')를 가지며, 이 코일 코어 각각은 축선 방향(A')에 평행하게 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림(limb)(41')을 포함한다. 이와 관련하여 그 축선 방향은, 회전자(3')의 원하는 회전 축선, 즉 회전자(3')가 축선 방향에 수직인 반경 방향 평면에서 고정자(2')에 대해 경사지지 않은 중심맞춤된 위치에 있을 때 그 회전자가 작동 상태에서 회전하는 회전 축선을 의미한다. 회전자(3')에 있어서 디스크형 영구자석으로 된 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31')만 도 1 ∼ 3에 나타나 있다. 영구자석의 자화는 참조 번호가 없는 화살표로 각각 나타나 있다.
무베어링 모터의 원리에 따라 구성되고 작동되는 전자기적 회전 구동기도 알려져 있다. 이와 관련하여 무베어링 모터라는 용어는, 별도의 자기적 베어링의 제공 없이 회전자가 고정자에 대해 완전히 자기적으로 지지되는 전자기적 회전 구동기를 의미한다. 이러한 목적으로, 고정자는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되는데, 그래서 이는 전기적 구동의 고정자와 자기적 지지의 고정자 모두가 된다. 전기적 권선을 사용하여 회전 자기장이 발생될 수 있는데, 이 자기장은 한편으로 회전자에 토크를 가하게 되고, 이 토크는 회전자의 회전을 일으키고 다른 한편으로는 회전자에 전단력(원하는 대로 설정될 수 있음)을 가하게 되며, 그래서 회전자의 반경 방향 위치가 능동적으로 제어 또는 조절될 수 있다. 별도의 자기적 베어링이 없고 회전자는 완전히 자기적으로 지지되기 때문에, 무베어링 모터라는 명칭이 주어진 것이다.
한편 무베어링 모터는 당업자에게 충분히 잘 알려져 있고 많은 다른 용도로 사용되고 있다. 몇몇 기초적인 설명은 예컨대 EP-A-0 860 046 및 EP-A-0 819 330에서 찾아볼 수 있다.
무베어링 모터는, 기계적인 베어링이 없기 때문에, 매우 민감한 물질이 전달되는 예컨대 혈액 펌프, 또는 예컨대 제약 산업 또는 비이오기술 산업에서 순도에 대한 요건이 매우 엄격한 경우, 또는 기계적 베어링을 매우 빠르게 파손시키는 마멸성 물질이 전달되는, 예컨대 반도체 산업에서 사용되는 슬러리용 펌프 또는 혼합기와 같은 펌핑, 혼합 또는 교반 장치에 특히 적합하다. 무베어링 모터는, 반도체 제조시에 예컨대 웨이퍼가 포토레지스트 또는 다른 물질로 코팅되거나 처리될 때 그 웨이퍼를 지지하고 회전시키기 위해서도 사용된다.
펌핑, 교반 또는 혼합용으로 사용되는 무베어링 모터의 원리의 다른 이점은, 회전자가 일체형 회전자로서 설계되어 있다는 점에서 얻어지는데, 이 일체형 회전자는 교반기 또는 혼합기의 전자기적 구동기의 회전자 및 펌프의 회전자 모두가 된다. 여기서, 비접촉식 자기적 지지에 추가로, 매우 컴팩트하고 공간 절약적인 구성이 가능하다는 이점도 얻어진다.
추가로, 무베어링 모터의 원리에 의해, 회전자는 고정자로부터 매우 쉽게 분리될 수 있는 설계가 가능하게 된다. 이는 매우 큰 이점이 되는데, 왜냐하면, 회전자는 그래서 예컨대 일회용 부품으로서 설계될 수 있기 때문이다. 공정에서 처리될 물질과 접촉하게 되는 모든 구성품들이 매우 높은 순도 요건 때문에 복잡하고 그리고/또는 값비싼 방식으로, 예컨대 증기 살균에 의해 정화되고 살균되어야 하는 공정이 오늘날 그러한 일회용으로 빈번히 대체되고 있다. 일회용 구성에서, 처리될 물질과 접촉하게 되는 구성품들은 정확히 한번만 사용되고 그리고 나서 다음 용례에서는 새로운, 즉 사용되지 않은 일회용 부품으로 교체된다.
여기서 제약 산업 및 바이오기술 산업을 예로서 언급할 수 있다. 여기서는 용액과 현탁물이 빈번히 만들어지는데, 이는 물질의 주의 깊은 혼합 또는 전달을 필요로 한다.
제약 산업에서, 예컨대 약리 작용 물질의 제조시, 청결도에 대해 매우 높은 요건이 부과되는데, 그 물질과 접촉하게 되는 구성품은 종종 살균되어야 한다. 바이오기술에서 예컨대 생물학적 물질, 세포 또는 미생물의 준비, 처리 또는 배양시에도 유사한 요건이 주어지며, 이 경우에는 제조된 제품의 사용 가능성이 위험하게 되지 않도록 극히 높은 순도가 보장되어야 한다. 여기서 바이오 반응기를 다른 예로서 언급할 수 있는데, 이 바이오 반응기에서는, 예컨대 조직 또는 특수 세포를 위한 생물학적 대체물 또는 다른 매우 민감한 물질이 배양된다. 여기서는, 예컨대, 영양 유체의 연속적인 혼합을 보장하거나 또는 혼합 탱크에서 그 유체의 연속적인 순환을 보장하기 위해 펌핑, 교반 또는 혼합 장치가 또한 필요하다. 이와 관련하여, 물질 또는 제조된 제품을 오염으로부터 보호하기 위해 매우 높은 순도가 보장되어야 한다.
이러한 용례에서, 펌핑, 교반 또는 혼합 장치는 일회용 장치와 재사용 가능 장치로 구성된다. 이와 관련하여, 일회용 장치는, 물질과 접촉하게 되고 또한 일회용 부품으로서 구성되는 구성품을 포함한다. 이는, 예컨대, 회전자가 안에 제공되어 있는 펌핑 또는 혼합 탱크인데, 그 회전자는 예컨대 물질을 전달하기 위한 임펠러를 포함한다. 재사용 가능 장치는, 영구적으로, 즉 여러번 사용되는 구성품, 예컨대 고정자를 포함한다. 이러한 장치가 예컨대 EP-B-2 065 085에 개시되어 있다.
일회용 부품으로서의 구성에서, 펌핑 또는 혼합 탱크는 종종 회전자가 안에 들어 있는 가요성 플라스틱 파우치(pouch) 또는 플라스틱 색(sack)으로 설계된다.이 파우치는 제조 중에 또는 포장 및 보관 후에 종종 이미 살균되며, 포장물 안에 넣어져 무균 상태로 고객에게 공급된다.
일회용 부품의 제조 또는 설계에 있어서는, 그 일회용 부품이 재사용 가능 장치 또는 그의 구성품과 가능한 한 간단한 방식으로 조립될 수 있어야 한다는 것이 중요한 요건이다. 이 조립은 가능한 한 적은 수고로, 적은 작업으로 빠르게 또한 바람직하게는 도구 없이 이루어질 수 있는 것이 바람직하다.
다른 양태로서, 일회용 부품은 가능한 경제적으로 또한 저렴하게 제조될 수 있다. 이와 관련하여, 상용 플라스틱과 같은, 적정한 가격의 간단한 시작 재료도 특히 중요하다. 일회용 부품의 설계에 있어서는 친환경적인 취급 및 이용 가능한 자원의 책임 있는 사용도 중요한 점이다.
전체 펌핑, 교반 또는 혼합 장치가 일회용으로 되어 있는 이러한 구성 또한 알려져 있다.
알려져 있는 특히 유리한 실시 형태는, 처음에 설명한 템플 모터를 일회용 부품을 포함하든 그렇지 않든 상관 없이 무베어링 모터로서 구성하는 것이다.
도 1 ∼ 3에 나타나 있는 템플 모터(1')의 실시 형태에서, 코일 코어(4')(여기서는 예컨대 6개의 코일 코어(4'))는 바아형 길이 방향 림(41')을 가지며 회전자(3')(내부형 회전자) 주위에 등간격으로 원형으로 배치되어 있다. 외부형 회전자로서의 실시 형태에서, 회전자는 예컨대 링형이고 코일 코어는 그 회전자에 대해 내측에 배치된다. 복수의 바아형 길이 방향 림(41')은 축선 방향(A')으로 연장되어 있고 또한 템플(temple)의 기둥을 연상케 하는데, 이 때문에 템플 모터라고 하는 것이다.
모든 바아형 길이 방향 림(41')은 제 1 단부(도시에 따르면 바닥에 있음)에서 부터 축선 방향(A')으로 제 2 단부(도시에 따르면 정상부에 있음)까지 연장되어 있다. 제 1 단부는 반경 방향으로 리플럭스(reflux)(5')에 의해 연결되어 있고, 리플럭스는 복수의 세그먼트를 포함하고, 이들 세그먼트 각각은 서로 인접하는 두 코일 코어(4') 사이에 배치된다. 영구자석 회전자(3')는 길이 방향 림(41')의 제 2 단부 사이에 배치되고, 축선 방향(A') 주위로 회전하며, 회전자(3')는 비접촉식으로 자기적으로 구동되고 또한 고정자(2')에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지되며, 회전자(3')의 반경 방향 위치는, 그 회전자가 길이 방향 림(41')의 제 2 단부 사이의 중심 위치에 있도록 조절된다.
길이 방향 림(41')은, 회전자(3')의 자기적 구동 및 자기적 지지에 필요한 회전 전자기장을 발생시키는 권선을 지니고 있다. 도 1 ∼ 3에 나타나 있는 실시 형태에서, 그 권선은 예컨대, 개별적인 코일(61')이 각각의 길이 방향 림(41') 주위에 감기도록, 즉 각 코일(61')의 코일 축선이 각각 축선 방향(A')으로 있도록 구성되어 있다. 이와 관련하여 템플 모터에 전형적인 것으로서, 코일(61')의 코일 축선은 원하는 회전 축선에 평행하고 코일(61') 또는 권선은 자기적 회전자 평면(C') 내에 배치되지 않는다. 자기적 회전자 평면(C')은, 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31')의 자기적 중심 평면이다. 축선 방향(A')에 수직인 평면 내에서 회전자(3') 또는 그 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31')가 작동 상태에서 지지된다. 보통 그리고 특히 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31')가 도 1 ∼ 3에 나타나 있는 디스크로서 구성되어 있는 경우에, 자기적 회전자 평면(C')은, 축선 방향(A')에 수직으로 있는 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31')의 기하학적 중심 평면이다. 도 1 ∼ 3에 나타나 있는 바와 같이, 코일(61')은 자기적 회전자 평면(C') 아래에 배치되고, 바람직하게는 회전자(3')의 자기적 유효 코어(31') 아래에 배치된다.
도 2 및 3은 자주 실시되는 템플 모터의 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서, 각 코일 코어(4')는, 길이 방향 림(41')에 추가로 횡방향 림(42')을 포함하는데, 이 횡방향 림은 길이 방향 림(41')의 제 2 단부에 제공되어 있고 반경 방향, 즉 길이 방향 림(41')에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 이 실시 형태에서, 코일 코어(4') 각각은 L-형으로 되어 있고, 횡방향 림(42')은 그 L의 짧은 림을 형성한다. 회전자(3')는 횡방향 림(42') 사이에 배치된다.
템플 모터로서의 실시 형태의 이점들 중의 하나는, 고정자의 권선 또는 권선 헤드가 자기적 회전자 평면(C')에 존재하지 않는다는 것이다. 이리하여, 템플 모터가 예컨대 원심 펌프에 이용되는 경우, 그 원심 펌프의 출구는 펌프의 임펠러가 회전하는 평면 내에 제공될 수 있는데, 즉 그 출구는 펌프 회전자의 베인과 동일한 축선 방향(A') 높이에 있게 되며, 이와 관려하여 고정자 권선의 방해는 없다. 펌프 출구의 이러한 중심, 즉 중앙 배치는 유체 역학적 관점에서, 특히 회전자의 피동적 지지 및 경사에 대한 안정화에 있어 특히 유리하다.
이와 같은 종래 기술에서 출발하여, 본 발명의 목적은 템플 모터로서 구성되어 있고 복수의 용례에 사용될 수 있는 다른 전자기적 회전 구동기를 제공하는 것이다. 또한 회전 구동기는 일회용 구성품을 사용하는 용례를 위해 구성될 수 있어야 한다. 추가로, 본 발명의 목적은, 이러한 회전자 구동기를 위한 고정자, 및 이러한 회전자 구동기를 포함하는 전달, 펌핑, 혼합 또는 교반용 회전 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하는 본 발명의 주제는 각 카테고리의 독립 청구항의 특징적 사항을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 템플 모터로서 구성된 전자기적 회전 구동기가 제공되는 바, 이 회전 구동기는, 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 코일과 영구자석을 갖지 않으며 자기적 유효 코어를 갖는 회전자, 및 고정자를 가지며, 이 고정자에 의해 회전자는 작동 상태에서 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고, 상기 고정자는 복수의 코일 코어를 가지며, 각각의 코일 코어는, 상기 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부에서부터 제 2 단부까지 연장되어 있는 바아(bar)형 길이 방향 림(limb)을 포함하고, 모든 제 1 단부는 리플럭스(reflux)에 의해 연결되어 있으며, 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선이 제공되어 있고, 각각의 권선은 상기 길이 방향 림 중의 하나를 둘러싸고, 상기 코일 코어는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시킬 수 있는 복수의 영구자석을 포함한다.
고정자에서 영구자석을 포함하는 템플 모터의 고정자의 특정 실시 형태에 의해 고정자에서 총 자기 플럭스를 발생시킬 수 있다. 그리하여 특히, 회전자는 자기 플럭스의 발생에 기여하지 않고 그 플럭스를 전달하거나 안내하기만 하면 된다. 그래서, 회전자에서 플럭스 발생을 위해 영구자석 또는 자기적으로 매우 강한 재료를 사용하지 않아도 된다.
구동 플럭스 또는 제어 플럭스에 기여하는 영구자석이 회전자에서 완전히 생략되기 때문에(이는 또한 특히 일회용 회전자로의 실시 형태에 큰 이점이 됨) 회전자는 특히 간단하게 경제적으로 또한 저렴하게 제조될 수 있다. 구성에 따라, 다른 재킷, 틈 및 벽, 특히 회전자의 자기적 유효 코어의 재킷, 유체 틈 또는 고정자를 둘러싸는 분리 캔이 고정자와 회전자의 자기적 유효 코어 사이에 수용된다. 이들 모든 요소를 수용하기 위해, 적어도 3 mm, 더 바람직하게는 4 내지 6 mm의 간격이 고정자와 회전자의 자기적 유효 코어 사이에 바람직하다. 본 발명에 따른 회전 구동기의 회전자는 영구자석을 갖지 않고 그래서 기자력(Magnetomotive Force)에 기여하지 못하므로, 전체 기자력은 고정자에서 발생되어야 한다. 고정자와 회전자의 자기적 유효 코어 사이의 간격이 예컨대 3 mm인 경우에, 회전자를 신뢰적으로 자기적인 방식으로 지지하고 구동시킬 수 있으려면 약 5000 암페어의 기자력이 필요하다. 고정자가 통상적으로 권선에 의해서만, 즉 전자기적으로 여기되는(excited) 경우, 적정한 치수를 갖는 고정자의 대부분의 타이트한 구성 공간에서는 그러한 높은 기자력이 실현되기는 불가능하다. 그러므로 본 발명에 따르면, 예비 자화 플럭스를 발생시키는 복수의 영구자석이 고정자에 부착되어 있다. 그러나, 토크 발생용 회전 자기장 및 회전자의 능동적인 자기적 지지를 위한 조절 가능한 자기 플럭스는 일정한 자기 플럭스로 발생될 수 없으므로, 전자기 플럭스를 발생시키는 권선이 고정자에 추가적으로 부착되며, 그래서 그 전자기 플럭스는 가변적이고 조절 가능하다.
오늘날의 종래 기술에 따르면, 특히 희토류 금속 또는 이들 금속의 화합물 또는 합금을 회전자에서 영구자석으로서 사용하는 것이 일반적인데, 왜냐하면, 이것들의 자기적 특성 때문에 이것들을 사용하여 매우 강한 영구 자기장을 발생시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 이러한 금속은 존재량이 비교적 작고 또한 복잡하고 그리고/또는 값비싼 채광 및 가공을 거쳐야 하므로 실질적인 가격 요인이 된다. 추가로, 예컨대 일회 사용 후의 이러한 영구자석의 폐기물 처리는 기술적 환경적 면에서 문제 또는 많은 수고가 따르고, 그래서 추가적인 비용이 들게 된다. 그러므로, 특히 또한 일회용의 경우, 경제적, 비용적 및 환경적 면에서, 회전자에서 희토류로 이루어지거나 희토류를 포함하는 그러한 영구자석 재료가 없어도 되는 것이 유리하다.
고정자는 특히 바람직하게는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되어 있고, 상기 베어링-드라이브 고정자에 의해 작동 상태에서 회전자가 고정자에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지된다. 무베어링 모터의 원리에 따른 이 실시 형태는 특히 컴팩트한 실시 형태를 가능하게 하는데, 회전자를 위한 구동 기능과 베어링 기능 모두를 얻을 수 있는 단일의 고정자만 제공되기 때문이다.
일 바람직한 실시 형태애서, 각 코일 코어는 상기 길이 방향 림의 제 2 단부에 배치되는 횡방향 림을 포함하고, 이 횡방향 림은 상기 원하는 회전 축선에 의해 규정되는 축선 방향에 수직인 반경 방향으로 연장되어 있다. 회전자의 자기적 유효 코어와 대향하여 배치되는 각각의 끝면은 코일 코에서 이들 횡방향 림에 형성될 수 있다. 횡방향 림의 이들 끝면에 의해 자기 플럭스가 고정자로부터 회전자로 또는 그 반대로 특히 유리하게 안내될 수 있다.
일 바람직한 방안으로서, 각 코일 코어는, 제 1 단부에서부터 길이 방향 림의 제 2 단부까지 연장되어 있는 영구자석 부분, 및 각기 제 1 단부에서부터 제 2 단부까지까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분을 포함하고, 영구자석 부분은 상기 2개의 무영구자석 부분 사이에 배치되어 있다. 이 실시 형태에 의해, 전자기 플럭스 경로는 영구자석을 통과하지 않도록 안내된다. 대부분의 영구자석, 특히 희토류 자적은 및 페라이트 자석은 영 보다 약간 높은 상대 튜자율을 가지고 있다. 그러므로 전자기 플럭스 경로가 영구자석(들)을 통과하면, 전자기적 유효 공기 틈은, 플럭스 경로에 위치해 있는 영구자석의 연장 만큼 증가할 것이고 기자력 요건을 추가로 증가시킬 것이다. 그러므로, 영구자석에 의해 여기된 플럭스 및 전자기적으로 여기된 플럭스는 고정자와 회전자 사이의 자기적 공기 틈에서 서로 중첩되지만 영구자석의 영역에서는 개별적으로 안내될 수 있는 것이 유리하다. 전자기적으로 여기된 플럭스는 바람직하게는 가능한 경우 회전자와 고정자 사이의 공기 틈의 영역을 제외하고는 철 또는 규소 철과 같은 연자성 재료를 통해 안내되어야 하다. 공기 틈 플럭스는 회전자와 고정자 사이의 공기 틈의 영역에서 영구자석에 의해 여기된 플럭스와 전자기적으로 여기된 플럭스의 중첩으로 조절될 수 있어, 회전자의 반경 방향 위치와 토크를 발생시키는 접선 방향 힘 성분의 형성이 가능하게 된다.
또한, 상기 코일 코어의 상기 영구자석 부분 및 2개의 무영구자석 부분 각각은 상기 횡방향 림을 통해 연장되어 있고, 영구자석 부분은 횡방향 림에서 상기 2개의 무영구자석 부분 사이에 배치되어 있는 것이 더 유리하다. 즉, 이렇게 해서, 고정자에서 전자기적으로 여기된 플럭스는 영구자석을 통해 안내될 필요가 없으므로, 고정자에서 영구자석에 의해 여기된 플럭스와 전자기적으로 여기된 플럭스를 서로 개별적으로 안내하는 것이 특히 쉽게 가능하다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 코일 코어의 영구자석 부분은 축선 방향 단면에서 무영구자석 부분과 실질적으로 동일한 단면을 갖는다. 이리하여, 영구자석 플럭스가 전자기적으로 여기된 플럭스와는 실질적으로 개별적으로 고정자에서 간단하게 안내될 수 있는 고정자의 간단하고 저렴한 설계가 가능하게 된다.
다른 유리한 방안으로서, 상기 영구자석 부분 각각은 반경 방향에 수직하게 또한 축선 방향에 수직하게 분극화되어 있고, 인접하는 코일 코어의 영구자석 각각은 반대 방향으로 분극화되어 있다. 이리하여, 회전자의 구동 및 지지가 특히 쉽게 또한 간단하게 조절될 수 있다.
특히, 고정자에서의 와전류 손실을 최소화하기 위해, 코일 코어의 무영구자석 부분 각각은 요소로 다발진 적층체 형태로 만들어지며, 그 요소는 회전자의 둘레 방향으로 적층되어 있는 것이 유리하다.
기술적인 조절의 이유로, 상기 고정자는 짝수 개의 코일 코어, 바람직하게는 6개 또는 8개 또는 12개의 코일 코어를 갖는 것이 바람직하다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 회전자와 대향하는 코일 코어의 횡방향 림의 끝면은 회전자의 자기적 유효 코어의 축선 방향 높이 보다 큰 축선 방향 높이를 가지고 있다. 이로써, 원하는 회전 축선에 대한 경사에 대해 회전자가 더 크게 또는 더 양호하게 피동적으로 자기적으로 안정화될 수 있다.
일 바람직한 실시 형태에서, 상기 권선은 회전자를 위한 전자기적 구동장을 발생시키기 위한 구동 코일 및 반경 방향으로 회전자에 작용하는 횡력을 설정하기 위한 별도의 제어 코일을 포함한다. 이 실시 형태에서는 그래서 2개의 개별적인 권선 시스템이 제공되는데, 즉 회전자에 대한 토크를 일으키는 회전 전자기장을 발생시킬 수 있는 구동 코일 및 추가적인 회전장을 발생시킬 수 있는 제어 코일이 제공되며, 회전자에 작용하는 횡력, 즉 반경 방향 힘이 그 추가적인 회전장에 의해 설정될 수 있다. 이와 관련하여, 구동 코일은 제어 코일과 동일한 코일 코어에 제공될 수 있고 또는 구동 코일만 또는 제어 코일만 제공되는 코일 코어가 있거나 또는 이들 두 가지가 혼합된 형태가 있다. 제어 코일 또는 구동 코일 또는, 제어 코일과 구동 코일 모두는 추가적인 코일 코어에 제공된다. 이는 물론 고정자 내에서 코일 코어 마다 다를 수 있는데, 즉 고정자는 구동 코일 또는 제어 코일만 지니는 코일 코어, 및 구동 코일과 제어 코일을 지니는 코일 코어를 포함할 수 있다. 장치적인 면에서 볼 때에는, 서로 별개인 구동 코일과 제어 코일로 분할하면, 각각의 개별 코일을 제어하기 위해 이 코일에 대해 각각의 개별적인 이극 전력 증폭기를 제공할 필요가 없는 이점이 있다.
일 바람직한 실시 형태에서, 상기 회전자의 자기적 유효 코어는 디스크형 또는 링형으로 되어 있다. 회전자는 반경 방향 외측 경계면을 가지며, 회전자의 중심맞춤된 상태에서 상기 반경 방향 외측 경계면은 반경 방향으로 모든 코일 코어로부터 동일한 간격을 두고 있다. 이렇게 해서, 회전자와 코일 코어 간의 원하는 간격이 회전자의 둘레에 걸쳐 일정한 값을 갖기 때문에, 회전자 위치의 제어와 조절에 필요한 센서 시스템이 간단하게 될 수 있다.
회전자의 실시 형태와 관련한 유리한 방안으로서, 회전자는 자기 플럭스를 위한 플럭스 배리어를 갖는다. 이리하여, 회전자의 자기적 이방성이 원하는 대로 실용적으로 설정될 수 있고 그래서 각각의 용도에 맞게 간단하게 최적화될 수 있다.
템플 모터로서 구성된 전자기적 회전 구동기를 위한 고정자가 본 발명에 의해 더 제공되는데, 고정자에 의해 회전자가 작동 상태에서 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고, 상기 고정자는 복수의 코일 코어를 가지며, 각각의 코일 코어는, 상기 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부에서부터 제 2 단부까지 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림을 포함하고, 모든 제 1 단부는 리플럭스에 의해 연결되어 있으며, 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선이 제공되어 있고, 각각의 권선은 상기 길이 방향 림 중의 하나를 둘러싸고, 상기 코일 코어는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시킬 수 있는 복수의 영구자석을 포함하고, 각 코일 코어는, 길이 방향 림의 제 1 단부에서부터 제 2 단부까지 연장되어 있는 영구자석 부분, 및 각기 제 1 단부에서부터 제 2 단부까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분을 포함하고, 영구자석 부분은 상기 2개의 무영구자석 부분 사이에 배치되어 있다
고정자에서 영구자석을 포함하는 템플 모터를 위한 고정자의 이 특정한 실시 형태에 의해, 고정자에서 큰 부분의 자기 플럭스 또는 심지어 전체 자기 플럭스를 발생시킬 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 이와 관련하여, 회전자를 비접촉식으로 자기적으로 구동시키거나 또는 비접촉식으로 자기적으로 지지하기 위해 고정자의 매우 컴팩트한 구성으로 전자기적으로 발생된 플럭스와 함께 충분히 높은 기자력이 또한 발생되도록 영구자석은 이미 고정자에서 일정한 예비 자화 플럭스를 발생시키는 것이 특히 유리하다. 2개의 무영구자석 부분 사이에 배치되는 영구자석 부분을 갖는 코일 코어를 갖는 고정자의 특정 실시 형태에 의해, 전자기 플럭스 경로는 영구자석을 통과하지 않도록 고정자에서 안내될 수 있다. 영구자석에 의해 여기된 플럭스 및 전자기적으로 여기된 플럭스는 고정자와 회전자 사이의 자기적 공기 틈에서 서로 중첩되지만 고정자의 영구자석의 영역에서는 개별적으로 안내될 수 있다. 전자기적으로 여기된 플럭스는 바람직하게는 가능한 경우 회전자와 고정자 사이의 공기 틈의 영역을 제외하고 철 또는 규소 철과 같은 연자성 재료를 통해 안내되어야 한다.
특히 바람직한 실시 형태에서, 상기 고정자는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되어 있고, 상기 베어링-드라이브 고정자에 의해 회전자가 작동 상태에서 고정자에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지된다.
본 발명에 따른 고정자는, 회전자에 코일과 영구자석이 없는 템플 모터, 및 회전자가 영구자석 및/또는 코일을 포함하는 템플 모터 모두에 적합하다.
유체를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 회전 장치로서, 본 발명에 따라 구성된 전자기적 회전 구동기 또는 고정자를 포함하는 회전 장치가 또한 제안된다.
본 발명에 따른 회전 장치는 또한 일회용 부품을 포함하도록 구성될 수 있다. 이 실시 형태에서, 회전 장치는 일회용으로 구성된 일회용 장치 및 복수회 사용되도록 구성된 재사용 가능 장치를 가지며, 상기 일회용 장치는, 유체(들)를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 복수의 베인을 갖는 회전자를 포함하고, 상기 재사용 가능 장치는 회전자를 수용하기 위한 지지 탱크 및 고정자를 포함하고, 이 고정자에 의해 회전자가 작동 상태에서 비접촉식으로 자기적으로 구동되고 지지될 수 있으며, 고정자는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시키기 위한 적어도 하나의 영구자석, 및 전자기 플럭스를 발생시키기 위한 적어도 하나의 권선을 포함하며, 영구자석 예비 자화 플럭스 및 전자기 플럭스는 함께 회전자를 구동시키고 지지한다.
본 발명의 다른 유리한 방안과 실시 형태는 종속 청구항에 기재되어 있다.
이하, 실시 형태 및 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 템플 모터의 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 템플 모터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 템플 모터의 축선 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 1 실시 형태의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 2 실시 형태의 사시도이다
도 6은 도 5의 제 2 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 3 실시 형태의 사시도이다.
도 8은 도 7의 제 3 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 9는 도 7의 제 3 실시 형태의 평면도로, 자기 플럭스 라인이 나타나 있다.
도 10은 제 3 실시 형태의 일 변형예를 도 7과 유사한 도로 나타낸 것이다.
도 11은 제 3 실시 형태의 다른 변형예를 도 7과 유사한 도로 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 4 실시 형태의 사시도이다.
도 13은 도 12의 제 4 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 14는 권선의 실시 형태에 대한 제 1 변형예를 도 7과 유사한 도로 나타낸 것이다.
도 15는 도 14에 나타나 있는 변형예의 축선 방향 단면도이다.
도 16은 권선의 실시 형태에 대한 제 2 변형예를 도 11과 유사한 도로 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 5 실시 형태의 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 6 실시 형태의 사시도이다.
도 19는 도 18의 제 6 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 20 내지 23은 코일 코어의 실시 형태에 대한 서로 다른 변형예들을 각각 사시도로 나타낸 것이다.
도 24 내지 28은 회전자의 실시 형태에 대한 서로 다른 변형예들을 각각 사시도로 나타낸 것이다.
도 29는 회전자의 실시 형태에 대한 일 변형예의 축선 방향 단면도이다.
도 30 내지 34는 회전자의 실시 형태에 대한 서로 다른 변형예들을 각각 사시도로 나타낸 것이다.
도 35 내지 41은 플럭스 배리어를 갖는 회전자의 실시 형태에 대한 서로 다른 변형예들을 각각 사시도로 나타낸 것이다.
도 42 내지 45는 센서의 배치에 대한 서로 다른 변형예들을 각각 사시도로 나타낸 것이다.
도 46은 도 45에 나타나 있는 센서의 배치에 대한 변형예의 축선 방향 단면도이다.
도 47은 센서의 배치에 대한 다른 변형예를 도 46과 유사한 단면도로 나타낸 것이다.
도 48은 혼합 장치로서 구성된 본 발명에 따른 회전 장치의 제 1 실시 형태의 사시도이다.
도 49는 도 48의 제 1 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 50은 혼합 장치로서 구성된 본 발명에 따른 회전 장치의 제 2 실시 형태의 사시도이다.
도 51은 도 50의 제 2 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 52는 일회용 장치와 재사용 가능 장치를 포함하는 본 발명에 따른 회전 장치의 제 3 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 53은 일회용 장치와 재사용 가능 장치를 포함하는 본 발명에 따른 회전 장치의 제 4 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 54는 일회용 장치와 재사용 가능 장치를 포함하는 본 발명에 따른 회전 장치의 제 5 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
도 55는 펌핑 장치로서 구성된 본 발명에 따른 회전 장치의 제 6 실시 형태의 사시도이다.
도 56은 도 55의 제 6 실시 형태의 축선 방향 단면도이다.
이미 언급한 바와 같이, 종래 기술에 알려져 있는 2개의 템플 모터가 도 1 내지 3에 나타나 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기의 제 1 실시 형태의 사시도를 나타내며, 그 회전 구동기는 전체적으로 참조 번호 "1"로 표시되어 있다. 회전 구동기(1)는 템플 모터로 되어 있고, 고정자(2) 및 이 고정자(2) 안에서 비접촉식으로 자기적으로 지지되는 회전자(3)를 포함한다. 회전자(3)는 자기 저항(reluctance) 회전자로 되어 있고, 자기적 유효 코어(31)를 포함하고, 제 1 실시 형태에서 그 코어는 단면 형상에 있어서 4개의 돌출 회전자 치부(32)로 형성되어 있다. 작동 상태에서, 회전자(3)는 고정자(2)에 의해 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있다. 그 축선을, 회전자(3)가 고정자(2)에 대해 경사지지 않은 중심 맞춤 위치에 있을 때 작동 상태에서 회전자(3)가 회전하는 원하는 회전 축선이라고 한다. 이 원하는 회전 축선은 축선 방향(A)을 규정한다. 축선 방향(A)을 고정하는 그 원하는 회전 축선(A)은 일반적으로 고정자(2)의 중심 축선과 일치한다.
회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 본 발명의 이해에 충분하기 때문에, 뒤에서 설명되는 전자기적 회전 구동기(1)의 실시 형태 및 변형예에는 그 자기적 유효 코어(31)만 나타나 있다. 물론 회전자(3)는 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지는 재킷 또는 캡슐부 또는 유체 또는 기타 성분의 혼합, 교반 또는 펌핑을 위한 베인과 같은 다른 구성품도 포함할 수 있다.
회전 축선(A)에 수직인 축선을 이하 반경 방향이라고 한다. 또한, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 자기적 중심 평면을 자기적 회전자 평면(C)이라고 한다. 회전자(3)가 경사져 있지 않을 때 그 회전자(3) 또는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 작동 상태에서 지지되는 면은, 축선 방향(A)에 수직인 면이다. 보통, 자기적 코어 평면(C)은, 축선 방향(A)에 수직으로 배치되는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 기하학적 중심 평면이다. 회전자(3)가 작동 상태에서 지지되는 평면을 반경 방향 평면이라고도 한다. 이 반경 방향 평면은 z 축이 축선 방향(A)으로 있는 직교 좌표계의 x-y 평면을 규정하다. 그러므로 회전자(3)가 경사져 있지 않으면, 반경 방향 평면은 자기적 회전자 평면(C)과 일치하게 된다.
템플 모터로서 설계할 때의 특징으로서, 고정자(2)는 복수의 개별적인 코일 코어(4)를 포함하고, 이 코일 코어 각각은 축선 방향(A)으로 제 1 단부(43)에서 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림(limb)(41)을 포함하며, 모든 제 1 단부(43)(도 4의 도시에 따르면 하측 단부)는 리플럭스(reflux)(5)에 의해 서로 연결되어 있다. 이와 관련하여, 리플럭스(5)는 복수의 세그먼트(51)를 포함하는데, 이들 세그먼트 각각은 코일 코어(4)의 각각의 제 1 단부(43)를 인접하는 코일 코어(4)의 제 1 단부(43)에 연결한다. 또한 도 4에서 보는 바와 같이, 내부 회전자로서의 실시 형태에서 개별 코일 코어(4)는 바람직하게는 회전자(3)를 원형으로 둘러싸고 이 원 상에서 등간격으로 배열된다. 작동시, 회전자(3)는 코일 코어(4)의 제 2 단부(44) 사이에서 비접촉식으로 자기적으로 지지된다.
코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)은 서로 평행하게 정렬되어 있고 모두 축선 방향(A)과 평행하며 또한 회전자(3)를 둘러싸며(또는 외부형 회전자로서의 실시 실시 형태에서는 회전자(3)에 의해 둘러싸임), 그래서, 이들 평행한 길이 방향 림(41)이 템플(temple)의 기둥을 연상케 하기 때문에 템플 모터라고 명명한 것이다.
고정자(2)는 또한 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선(6)을 포함한다. 이 권선(6)은 여기서 개별 코일(61)로 되어 있고, 각 코일은 길이 방향 림(41) 중의 하나를 둘러싼다. 이는 코일(61)의 축선이 축선 방향(A)과 평행하다는 것을 의미한다. 도 4에 나타나 있는 제 1 실시 형태에서, 각 길이 방향 림(41)은 정확히 하나의 코일(61)을 지지한다.
그러므로, 템플 모터(1)의 다른 특징으로서, 고정자(2)의 코일(61)은 나타나 있는 도시에 따르면 자기적 회전자 평면(C)의 외부에서 이 자기적 회전자 평면(C)의 아래에 배치된다. 코일(61)은 바람직하게는 자기적 유효 코어(31)의 완전히 아래에 배치된다. 그러므로 코일(61)은, 회전자(3)가 작동 상태에서 구동되고 지지되는 면에 배치되지 않는다. 고정자의 코일이 각 코일 축선이 자기적 회전자 평면(즉, 회전자가 구동되고 지지되는 평면)에 있도록 배치되는 다른 전자기적 회전 구동기와는 달리, 템플 모터에서는, 고정자(2)의 코일(61)은 코일(61)의 축선이 자기적 회전자 평면(C)에 수직이도록 배치된다.
본 발명에서, 템플 모터 또는 템플 모터(1)로서의 실시 형태는, 복수의 코일 코어(4)을 가지며 각 코일 코어는 각각 축선 방향(A)에 평행한 길이 방향 림(41)을 포함하고 모든 코일 코어(4)의 제 1 단부(43)는 리플럭스(5)에 의해 서로 연결되며 고정자(2)의 권선(6, 61)은, 개별 코일(61)의 각각의 코일 축선이 축선 방향(A)과 평행하게 정렬되도록, 각각 길이 방향 림(41) 주위에 배치되는 전자기적 회전 구동기(1)인 것으로 이해하면 된다. 일 바람직한 실시 형태에서, 템플 모터(1)로서 구성된 전자기적 회전 구동기는 무베어링 모터의 원리에 따라 구성된다. 그러므로 템플 모터(1)는 이 경우 무베어링 모터의 일 특정한 실시 형태인 것이다.
무베어링 모터의 원리에 따른 템플 모터(1)의 상기 실시 형태가 바람직하지만, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되지 않는다. 회전자의 베어링 기능이 다른 수단, 예컨대 하나 이상의 별개의 자기적 베어링 유닛 또는 다른 베어링, 특히 기계적 베어링에 의해 실현되는 실시 형태도 아무렴 가능하다.
무베어링 모터에서, 회전자(3)는 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있다. 이를 위해, 고정자(2)는 베어링-드라이브 고정자로서 설계되고, 이 고정자에 의해 회전자(3)가 작동 상태에서 비접촉식으로 자기적으로 원하는 회전 축선 주위로 구동될 수 있고(즉, 회전될 수 있음) 또한 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있다.
한편 무베어링 모터는 당업자에게는 충분히 잘 알려져 있고 그래서 그의 기능에 대한 상세한 설명은 더 이상 필요하지 않다. 무베어링 모터라는 용어는, 별도의 자기적 베어링이 제공됨이 없이 회전자(3)가 완전히 자기적으로 지지되는 것을 의미한다. 이러한 목적으로 고정자(2)는 베어링-드라이브 고정자로서 설계되는데, 그래서 전기적 구동의 고정자이면서 또한 자기적 지지의 고정자이다. 이와 관련하여 고정자(2)는 회전 자기장을 발생시킬 수 있는 권선(6)을 포함하고, 이 회전 자기장은 한편으로 회전자(3)에 토크를 가하여 그 회전자를 회전시키고 또한 다른 한편으로는 회전자(3)에 전단력(원하는 대로 설정가능함)을 가할 수 있으며, 그래서 회전자의 반경 방향 위치(즉, 반경 방향 평면 내에서의 회전자 위치)가 능동적으로 제어 또는 조절될 수 있다. 이렇게 해서 회전자(3)의 적어도 3개의 자유도가 능동적으로 조절될 수 있다. 회전자(3)는 축선 방향(A)으로의 축선 방향 편향에 대해 자기 저항력(reluctance force)에 의해 적어도 피동적으로 자기적으로 안정화되는데, 즉 제어될 수 없다. 회전자(3)도 마찬가지로 나머지 2개의 자유도(즉, 원하는 회전 축선에 수직인 반경 방향 평면에 대한 경사)에 대해 피동적으로 자기적으로 안정화될 수 있다(실시 형태에 따라).
전자기 구동-베어링 장치는 종래 기술, 예컨대 US-A-2009/121571에 알려져 있는데, 여기서는, 구동기의 고정자와 자기적 베어링의 고정자는 함께 결합되어 구성 유닛을 형성한다. 여기서 고정자는 상하측 베어링 평면으로 이루어진 베어링 유닛을 포함하고, 또한 이들 베어링 평면 사이에 배치되는 구동 유닛을 포함한다. 그러므로 이 장치는, 구동 유닛에서 분리될 수 있고 또한 자기적 지지의 역할만 하는 베어링 유닛을 또한 보여준다. 그러나 이러한 장치는 본 출원에서 의미하는 무베어링 모터로서 이해하면 안 되는데, 왜냐하면 여기서는, 구동 기능과는 별도로 회전자에 대한 지지를 수행하는 실제로 별도의 베어링 유닛이 존재하기 때문이다. 본 발명에서 의미하는 무베어링 모터에서는, 고정자를 베어링 유닛과 구동 유닛으로 나누는 것은 가능하지 않다. 실제로는 이러한 특성으로 인해 무베어링 모터라는 이름을 갖게 된 것이다.
무베어링 모터의 경우, 전통적인 자기적 베어링과는 달리, 모터의 자기적 지지와 구동은 회전 전자기장을 통해 실현되는데, 그 회전 전자기장의 합은 한편으로 회전자(3)에 대한 구동 토크를 발생시키고 또한 필요에 따라 설정될 수 있는 횡력을 발생시킬 수 있으며, 이 횡력에 의해 회전자(3)의 반경 방향 위치가 조절될 수 있다. 이들 회전 전자기장은 개별적으로(즉, 서로 다른 코일을 사용하여) 발생될 수 있으며 또는 회전 전자기장은 필요한 전류를 계산하고 단일 코일 시스템의 도움을 받아 중첩되어 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 회전자(3)는 무코일형으로 되어 있는데, 즉 회전자(3)에는 권선이 제공되어 있지 않다. 회전자(3)는 자기적 유효 코어(31)를 포함하고, 이 코어는 구성에 따라서는 플라스틱 재킷으로 둘러싸일 수 있다. 회전자의 실시 형태에 대한 예를 이하 더 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 회전 구동기(1)에서, 회전자(3) 또는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 어떠한 영구자석도 갖지 않으며, 그러므로, 영구자석이 없다. 이리하여, 영구자석의 제조에 종종 사용되는 네오디뮴 또는 사마리움과 같은 희토류 또는 그의 화합물이나 합금이 회전자(3)의 제조에 필요하지 않기 때문에, 회전자(3)(예컨대 또한 일회용 부품으로서의 회전자)의 특히 저렴한 실시 형태가 가능하게 된다. 회전자에 이들 영구자석이 없어도 된다는 것은 환경적인 면에서도 큰 이점이 된다.
경자성(hard magnetic)인, 즉 높은 항자 강도(coercive field strength)를 갖는 그들 강자성 재료 또는 페리자성(ferrimagnetic) 재료를 일반적으로 영구자석이라고 한다. 항자 강도는 재료를 탈자화시키는데 필요한 자기장 강도이다. 본 출원에서, 영구자석은 10,000 A/m 이상의 항자 강도(더 정확하게는, 자기적 분극의 항자 강도)를 갖는 재료로 이해하면 된다.
그러므로 회전자(3)에 영구자석이 없으면, 이는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 최대 10,000 A/m 이상의 항자 강도를 갖는 재료만 포함함을 의미한다.
본 출원에서, 회전자(3)에 "영구자석이 없다"라는 것은, 회전자(3)를 회전시키기 위한 구동 장(field)에 실질적으로 기여하는 어떠한 영구자석도 포함하지 않음을 의미한다. 예컨대, 회전자의 각위치를 검출하는 역할만 하거나 또는 회전자를 위한 구동 플럭스의 발생과는 관련이 없는 목적을 수행하는 다른 자석이나 영구자석이 회전자(3)를 위해 제공되는 것은 물론 가능하다. 그러므로, "영구자석이 없는" 이라는 말은, 회전자(3)의 구동에만 관련된 것이다.
그러므로, 본 출원에서, 회전자와 관련하여 "영구자석이 없는" 이라는 말은, 회전자의 구동에 기여하는 영구자석이 회전자(3)에 없거나 또는 회전자(3)의 구동을 위한 구동 플럭스에 기여하는 영구자석이 회전자(3)에 없다는 것으로 이해하면 된다.
회전자의 자기적 유효 코어(31)는 바람직하게는 연자성 재료, 예컨대 철, 니켈 철 또는 규소 철로 만들어진다. 이와 관련하여, 자기적 유효 코어(31)는 예컨대, 주조, 스탬핑(stamping), 연자성 분말을 가압한 다음에 소결하는 공정, 단조, 성형 또는 금속판과 같은 부품의 조립을 통해 만들어질 수 있다.
회전자(3)의 디스크형 또는 링형의 자기적 유효 코어(31)를 갖는 도 4에 나타나 있는 실시 형태에서, 회전자(3)는 3개의 자유도에 대해 능동적으로 또한 자기적으로, 즉 제어 가능하게 지지된다. 3개의 자유도는 반경 방향 평면 내에 있는 회전자(3)의 반경 방향 위치의 2개의 자유도 및 회전 자유도이다. 회전자는 다른 3개의 자유도에 대해 자기 저항력을 통해 순수하게 피동적으로 또한 자기적으로 안정화되는데, 즉 제어 가능하지 않게 안정화된다. 상기 다른 3개의 자유도는, 반경 방향 평면에 대한 회전자(3)의 경사의 2개의 자유도 및 회전자(3)의 축선 방향 위치(즉, 축선 방향(A)에 대한 회전자 위치)이다. 도 4에 나타나 있는 본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 제 1 실시 형태에서, 내부형 회전자로서 구성되어 있는데, 즉, 회전자(3)가 고정자(2) 내부에 배치되어 있다. 이 제 1 실시 형태에서, 고정자(2)는 총 6개의 코일 코어를 포함하며, 각각의 코일 코어는 축선 방향과 평행하게 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림(41)을 포함한다. 6개의 코일 코어(4)는 회전자(3) 주위에 원형으로 배열되어 있고, 코일 코어(4)는 그 원의 둘레에 걸쳐 등간격으로 분산되어 있다. 도시된 바에 따르면 바닥에 있는 바아형 길이 방향 림(41)의 제 1 단부(43)는 리플럭스(5)에 의해 다른 제 1 단부에 연결되며, 리플럭스(5)는 복수의 세그먼트(51)를 포함하고, 각 세그먼트는 서로 인접하는 2개의 제 1 단부(43)를 서로 연결한다. 길이 방향 림(41)은 축선 방향(A)에 수직인 직사각형 단면을 갖는다. 고정자(2)는 또한 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선(6)을 포함하며, 그 회전 전자기장에 의해 회전자(3)가 비접촉식으로 자기적으로 구동되고 또한 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지된다. 제 1 실시 형태에서, 권선(6)으로서 총 6개의 개별 코일(61)이 제공되며, 각각의 코일(61)은 각각의 길이 방향 림(41)에 제공된다. 각 코일(61)은 코일 축선이 각각 축선 방향(A)과 평행하고 그래서 자기적 회전자 평면(C)에 수직하도록 각각의 길이 방향 림(41) 주위에 배치된다.
리플럭스(5) 또는 그의 세그먼트(51) 및 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)은, 자기 플럭스(magnetic flux)를 안내하기 위한 자기 플럭스 안내 요소로서 역할하기 떼문에 각각 연자성 재료로 만들어진다. 적절한 연자성 재료는 예컨대 강자성 재료 또는 페리자성 재료, 즉 특히 철, 니켈-철 또는 규소 철이다. 이와 관련하여, 개별 길이 방향 림(41) 및 세그먼트(51)가 다발진 적층체 형태로 구성되는, 즉 적층되는 복수의 얇은 요소로 이루어지는 실시 형태가 금속판 고정자 패킷으로서 바람직하다. 길이 방향 림의 특정 실시 형태를 도 20 내지 23과 관련하여 아래에서 더 설명할 것이다.
회전자(3)는 자기 저항 회전자로서 구성되어 있고, 자기적 유효 코어(31)를 포함하는데, 즉 여기서는 4개의 돌출 회전자 치부(32)를 갖는 디스크형 단면으로 구성되어 있고 작동 상태에서 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)(즉, 도시된 바에 따르면 상측 단부) 사이에서 지지된다.
본 발명에 따르면, 코일 코어(4)는 자기적 구동 플럭스의 발생에 기여하는 영구자석 예비 자화를 발생시키기 위한 복수의 영구자석(45)을 포함하며, 상기 자기 구동 플럭스에 의해 회전자(3)가 원하는 회전 축선 주위로 회전 구동된다.
제 1 실시 형태에서, 이러한 목적으로, 총 6개의 영구자석(45)이 제공되면, 각각의 영구자석(45)은 각 길이 방향 림(41)의 제 2 단부에 제공되며, 상기 영구자석은 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)에서 반경 방향 내측에 각각 배치되는데, 즉 길이 방향 림(41)의, 회전자(3) 쪽을 향하는 측에 배치된다. 전체적으로, 그래서 각 코일 코어(4)는 축선 방향(A)의 단면에서 볼 때 L-형 단면을 가지며, 각각의 길이 방향 림(41)은 L의 긴 림을 형성하고 영구자석(45)은 회전자(3) 쪽으로 배향하는 L의 짧은 림을 형성한다. 여기서 영구자석(45) 각각은 실질적으로 평행 육면체의 형태로 되어 있고, 반경 방향 외측에 있는 그의 경계면은 길이 방향 림(41)의 제 2 단부와 각각 합동이다.
영구자석(45)은 화살표(도 4에는 참조 번호가 없음)로 나타나 있는 바와 같이 반경 방향으로 각각 자화된다. 이와 관련하여, 둘레 방향으로 서로 인접하는 영구자석(45)들 각각은 서로 반대 방향으로 분극화되는데, 즉 자화가 반경 방향 내측으로 향하는 영구자석(45)은, 자화가 반경 방향 외측으로 향하는 2개의 영구자석(45)과 둘레 방향으로 이웃한다.
작동 상태에서, 회전 전자기장이 무베어링 모터에서 알려져 있는 방식으로 코일(61)에 의해 발생되며, 회전자(3)에 대한 접선 방향 힘이 그에 의해 발생되는데, 이 접선 방향 힘은 회전자(3)를 구동시키는 토크가 되고 이 토크로 횡방향 힘(원하는 대로 설정될 수 있음)이 회전자(3)에 가해질 수 있으며 그 횡방향 힘에 의해 회전자(3)의 위치가 반경 방향 평면 내에서 능동적으로 자기적으로 조절될 수 있다. 이와 관련하여 영구자석(45)은 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시키는데, 이 영구자석 플럭스와 전자기 플럭스는 함께 회전자(3)를 구동시킨다.
영구자석 예비 자화 플럭스의 큰 이점은 이미 전술한 바와 같이, 회전자(3)를 구동시키고 지지하는 총 자기 플럭스가 전자기적인 방식으로 발생될 필요가 없다는 것이다.
이와 관련하여, 템플 모터(1)에서, 길이 방향 림(41)은 축선 방향으로 배향되는 플럭스 안내 요소로서 역할하는데, 이 안내 요소는 회전자(3)가 구동되고 지지되는 자기적 회전자 평면(C) 내에서 자기 플럭스 및 특히 코일(61)에 의해 발생된 전자기 플럭스를 안내한다.
코일(61)의 제어 및 대응하는 제어/조절 장치에 필요한 전력 전자 장치는 당업자에게서 충분히 알려져 있고 그러므로 여기서는 더 상세히 설명할 필요는 없다. 회전자(3)의 반경 방향 위치와 각위치를 검출하는 위치 센서 시스템의 실시 형태 또는 배치는 도 42 내지 47과 관련하여 아래에서 더 살펴볼 것이다.
일 변형예에서 상기 제 1 실시 형태는 외부형 회전자로서 구성될 수도 있는데, 이 경우 회전자(3)의 바람직하게는 링형인 자성 코어(31)가 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)를 둘러싼다. 따라서 영구자석(45)은 물론 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)의 반경 방향 외측 표면에 동일한 방식으로 배치되어 회전자(3)와 대향하게 되다.
도 5는 본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 제 2 실시 형태를 사시도로 나타낸 것이다. 도 6은 이 제 2 실시 형태의 축선 방향(A) 단면을 추가적으로 나타낸다. 이하, 전술한 제 1 실시 형태와의 차이점만 살펴볼 것이다. 특히 참조 번호는 제 1 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 모든 전술한 설명은 동일한 방식으로 제 2 실시 형태에도 적용됨을 이해할 것이다.
제 2 실시 형태는 고정자(2)에 있는 영구자석(45)의 설계와 배치에 있어 제 1 실시 형태와 주로 다르다. 제 2 실시 형태에서, 영구자석으로서의 각 코일 코어(4)는, 각각의 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)의 제 1 단부(43)로부터 축선 방향(A)으로 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 영구자석 부분(46)을 포함한다. 추가로, 각 길이 방향 림(41)은, 각각의 길이 방향 림(41)의 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분(47)을 포함한다. 이 과정에서 영구자석 부분(46)은 길이 방향 림(41)의 두 무영구자석 부분(47) 사이에 각각 배치된다. 그러므로, 고정자(2)의 둘레 방향에서 볼 때, 각 코일 코어(4)의 각 길이 방향 림(41)은, 마찬가지로 바아형인 2개의 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되는 바아형 영구자석 부분(46)을 포함한다. 이와 관련하여, 축선 방향(A)으로의 영구자석 부분(46)의 길이는 축선 방향(A)으로 그에 인접하는 2개의 무영구자석 부분(47)의 길이와 같다. 영구자석 부분(46)은 그에 인접하는 2개의 무영구자석 부분(47)과 동일한 반경 방향 연장을 가지며, 그래서 무영구자석 부분(47)은 이들 사이에 배치되어 있는 영구자석 부분(46)에 의해 서로 완전히 분리되어 있다. 2개의 무영구자석 부분(47)과 영구자석 부분(46)의 단면은 고정자(2)의 둘레 방향에 수직인 축선 방향 단면에서 동일하며, 그래서 축선 방향(A)에 수직하고 반경 방향 평면에 평행한 또한 회전자(3)의 자기적 중심 평면(C)에 평행한 단면에서, 모든 코일 코어(4)는, 2개의 무영구자석 부분(47)과 이들 사이에 배치되는 영구자석 부분(46)으로 형성되는 직사각형 단면을 갖는다. 그래서 각각의 코일 코어(4)는, 서로 평행하게 배치되고 각기 축선 방향(A)으로 연장되어 있는 3개의 바아형 요소, 즉 2개의 무영구자석 부분(47)과 이들 사이에 배치되는 영구자석 부분(46)을 포함한다.
아래에서 더 설명하겠지만, 이러한 배치 구성은, 특히 전자기적으로 발생된 플럭스는 플럭스 안내 요소로서 역할하는 무영구자석 부분(47)과 리플럭스(5)를 통해, 즉 연자성 재료를 통해서만 고정자(2) 내부에서만 안내될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 그래서, 고정자(2)에서 전자기적으로 발생된 플럭스는, 전자기적으로 발생된 플럭스에 대해 매우 높은 저항을 나타내는 영구자석 부분(46)을 통해 안내될 필요가 없게 된다.
도 5 및 6에서 영구자석 부분(46)에서 참조 번호 없는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 영구자석 부분(46) 각각은 고정자(2)의 둘레 방향으로 분극화되어 있거나 자화되어 있는데, 즉 모든 영구자석 부분(46)은, 반경 방향에 수직하게 또한 축선 방향(A)에 수직하게 배향되는 자화를 갖게 된다. 이와 관련하여, 인접하는 코일 코어(4)의 영구자석 부분(46) 각각은 반대 방향으로 자화되는데, 즉, 코일 코어(4)의 각 영구자석 부분(46)은 둘레 방향에서 볼 때 인접하는 코일 코어(4)의 2개의 영구자석 부분(46)(각기 서로 반대 방향으로 자화됨)에 의해 둘러싸인다.
제 2 실시 형태에서는 총 6개의 코일 코어(4)가 제공되고 등간격으로 서로 이격되어 회전자(3)를 원형으로 둘러싼다. 이와 관련하여, 6개의 코일 코어(4)의 수는 예시적인 것으로 이해해야 한다. 다른 수의 코일 코어(4), 예컨대 8개 또는 12개 또는 4개의 코일 코어(4)도 물론 제공될 수 있으며, 기술적 조절상의 이유로 짝수 개의 코일 코어(4)가 바람직하다. 6개 또는 8개 또는 12개의 코일 코어(4)가 많은 용례에 유리한 것으로 입증되었다.
도 7은 본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 바람직한 제 3 실시 형태를 사시도로 나타낸 것이다. 더 잘 이해하기 위해, 도 8은 이 제 3 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다. 이하, 전술한 실시 형태와 다른 점만 살펴 볼 것이다. 특히 참조 번호는 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 설명은 동일한 방식으로 제 3 실시 형태에도 적용됨을 이해할 것이다.
제 3 실시 형태에서, 각 코일 코어(4)는 각각의 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)에 배치되는 횡방향 림(42)을 포함하는데, 이 횡방향 림은 반경 방향으로, 즉 축선 방향(A)에 수직하게 그래서 각각의 길이 방향 림(41)에 수직하게 연장되어 있다. 내부형 회전자로서 도 7 및 8에 나타나 있는 전자기적 회전 구동기(1)의 실시 형태에서, 횡방향 림(42)은 반경 방향 내측으로, 즉 회전자(3) 쪽으로 연장되어 있다. 외부형 회전자(예컨대, 도 18 참조)인 회전자 구동기(1)의 일 실시 형태에서는 횡방향 림(42) 각각은 반경 방향 외측으로, 즉 마찬가지로 회전자(3) 쪽으로 연장되어 있음을 이해할 것이다.
그래서, 각 코일 코어(4)는 L-형의 형태를 갖는데, 이때 길이 방향 림(41)은 축선 방향(A)으로 연장되어 있는 L의 긴 림을 형성하고, 길이 방향 림(41)에 수직하게 반경 방향으로 회전자(3) 쪽으로 연장되어 있는 횡방향 림(42)은 L 의 짧은 림을 형성한다.
제 2 실시 형태에서 이미 설명한 바와 같이, 제 3 실시 형태에서 코일 코어(4)는 2개의 무영구자석 부분(47)을 또한 포함하고, 이 부분은 그들 사이에서 영구자석 부분(46)을 포함한다. 이와 관련하여, 각 무영구자석 부분(47)과 각 영구자석 부분(46)은 L-형으로 되어 있는데, 영구자석 부분(46)에 인접하는 두 무영구자석 부분(47)의 두 경계면은 그에 접촉하는 영구자석 부분(46)의 경계면과 합동으로 구성되어 있다. 여기서 그래서 각 코일 코어(4)의 2개의 무영구자석 부분(47)은 그들 사이에 배치되어 있는 각각의 영구자석 부분(46)에 의해 완전히 서로 분리된다.
이는 각 코일 코어의 영구자석 부분(46)과 2개의 무영구자석 부분(47) 각각은 횡방향 림(42)을 통해 연장되어 있고 또한 영구자석 부분(46)은 또한 횡방향 림(42)에서 두 무영구자석 부분(47)에 배치됨을 의미한다.
그래서, 각 횡방향 림(42)은, 회전자(3) 쪽을 향하고 반경 방향 내측에 배치되는(또는 외부형 회전자로 된 실시 형태에서는 반경 방향 외측에 배치되는) 끝면(421)을 갖는다. 이와 관련하여, 반경 방향 평면과 평행한 그 끝면(421)의 중심선은 자기적 회전자 평면(C), 즉 회전자(3)가 작동 상태에서 지지되는 평면에 배치된다.
도 7 및 8에서 영구자석 부분(46)에서 참조 번호 없는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 제 3 실시 형태에서 영구자석 부분(46) 각각은 고정자(2)의 둘레 방향으로 분극화되어 있거나 자화되어 있는데, 즉 모든 영구자석 부분(46)은, 반경 방향에 수직하게 또한 축선 방향(A)에 수직하게 배향되는 자화를 갖게 된다. 이와 관련하여, 인접하는 코일 코어(4)의 영구자석 부분(46) 각각은 반대 방향으로 자화되어 있는데, 즉, 코일 코어(4)의 각 영구자석 부분(46)은 둘레 방향에서 볼 때 인접하는 코일 코어(4)의 2개의 영구자석 부분(46)(각기 서로 반대 방향으로 자화됨)에 의해 둘러싸인다.
제 3 실시 형태에 따른 설계에 의하면, 전자기 플럭스가 영구자석 부분(46)에 의해 안내될 필요가 없고 또한 동시에 이들 두 자기 플럭스의 중첩이 회전자(3)와 고정자(2) 사이의 틈에서 가능하기 떼문에, 영구자석 플럭스는 고정자(2)에서 전자기 플럭스와는 개별적으로 안내되는 것이 특히 간단한 방식으로 가능하게 된다. 이는 제 3 실시 형태를 축선 방향에서 본 평면도를 나타내는 도 9와 관련하여 다음에 설명할 것이다.
도 9에서, 영구자석 부분(46)에 의해 발생된 영구자석 플럭스의 연장이, 참조 번호 PM이 제공되어 있고 대시선으로 나타나 있는 장선(field line)으로 개략적으로 나타나 있다. 영구자석 플럭스(PM)는 각 경우 영구자석 부분(46)에서부터 인접 무영구자석 부분(47) 중의 하나로 연장되어 있고, 그 무영구자석 부분에 의해 반경 방향으로 회전자(3)의 자성 코어(31) 쪽으로 안내되고, 코일 코어(4)와 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31) 사이의 공기 틈을 통과하고 그에 의해 다시 공기 틈 안으로 안내되며, 그리고 인접하는 다른 무영구자석 부분(47)으로 이동하게 되며, 그 무영구자석 부분은 영구자석 플럭스(PM)를 반경 방향 외측으로 안내하고 그 플럭스를 다시 영구자석 부분(46) 안으로 안내하게 되며, 이렇게 해서 플럭스 라인이 끝나게 된다.
권선(6) 또는 코일(61)에 의해 발생된 전자기 플럭스는, 참조 번호 "EM"가 제공되어 있고 실선으로 나타나 있는 장선으로 도 9에 개략적으로 나타나 있다. 개별 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)에 배치되는 코일(61)에 의해 전류 인가로 발생되는 전자기 플럭스(EM)는 이 코일 코어(4)의 2개의 연자성 무영구자석 부분(47)에 의해 반경 방향 내측으로 회전자(3)의 자성 코어(31) 쪽으로 안내되고, 이 코일 코어(4)와 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31) 사이의 공기 틈을 통과하고, 그에 의해 다시 공기 틈 안으로 안내되며, 그리고, 개별 코일 코어(4)의 무영구자석 부분(47)에 인접하여 배치되는 개별 코일 코어(4)의 2개의 인접 코일 코어(4)의 두 무영구자석 부분(47)으로 이동하고, 이들 2개의 무영구자석 부분(47)에 의해 먼저 반경 방향 외측으로 안내되며, 그런 다음에는 축선 방향으로 리플럭스(5)로 안내되는데, 이렇게 해서 장선이 끝나게 된다.
이리하여, 고정자(2)에서 전자기 플럭스(EM)는 연자성 재료, 즉 코일 코어(4)의 무영구자석 부분(47)에 의해서만 안내되고, 경자성 재료(코일 코어(4)의 영구자석 부분(46)이 그러한 경자성 재료로 만들어짐)에 의해서는 안내되지 않는다. 이리하여, 전자기 플럭스(EX)의 에너지가 유리한 방식으로 회전자(3)의 지지 및 구동에 특히 효율적으로 이용될 수 있다.
제 3 실시 형태의 두 변형예가 도 7과 유사한 도시로 도 10 및 11에 사시도로 각각 나타나 있다. 도 10에 나타나 있는 변형예에서, 고정자(2)는 총 8개의 코일 코어(4)를 가지고 있고, 이들 코일 코어 모두는 전술한 바와 동일하게 구성되어 있다. 여기서도 정확히 하나의 코일(61)이 각 길이 방향 림(41)에 배치되어 있다. 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 디스크형이고 5개의 돌출 회전자 치부(32)를 갖는 별 형태이다. 도 11에 나타나 있는 변형예에서, 고정자(2)는 총 12개의 코일 코어(4)를 가지고 있고, 이들 코일 코어 모두는 전술한 바와 동일하게 구성되어 있다. 여기서도 정확히 하나의 코일(61)이 각 길이 방향 림(41)에 배치되어 있다. 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 중심 구멍을 갖는 링형으로 되어 있다. 그 코어는 별 형태이고 10개의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있다.
본 발명에 따른 회전 구동기(1)는 코일 코어(4)의 수 및 회전자 치부(32)의 수에 대해 여전히 많은 다른 변향예로 구성될 수 있으며, 기술적 조절의 이유로 짝수 개의 코일 코어(4)가 바람직하다. 용례에 따라 코일 코어(4)의 설계 수를 선택하고 또한 그에 적합한 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 실시 형태(예컨대, 회전자 치부(32)의 각각의 적절한 수)를 선택하는 것은 당업자에게 문제가 안 된다.
도 12는 본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 제 4 실시 형태를 사시도로 나타낸 것이다. 더 잘 이해하기 위해, 도 13은 이 제 4 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다. 이하, 전술한 실시 형태와의 차이점은 살펴 볼 것이다. 참조 번호는 특히 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 바와 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 4 실시 형태에도 적용됨을 이해할 것이다.
제 4 실시 형태에서, 고정자(2)는 총 6개의 코일 코어(4)를 가지며, 이 경우에도 그 코일 코어는 실질적으로 L-형으로 되어 있고, 축선 방향(A)으로 연장되어 있는 길이 방향 림(41) 및 회전자(3) 쪽의 방향으로 연장되어 있는 횡방향 림(42)을 가지고 있다. 그러나, 제 4 실시 형태에서, 각 코일 코어(4)에서 길이 방향 림(41)과 횡방향 림(42) 사이에 있는 반경 방향 외측 천이부에는 모따기부(49)가 제공되어 있어, 횡방향 림(42)의 축선 방향 높이는 회전자(3) 쪽으로 볼 때 반경 방향으로 증가해 있다.
그외, 각 코일 코어(41)은 실질적으로 L-형인 2개의 무영구자석 부분(47) 및 이들 부분 사이에 배치되는 실질적으로 L-형인 영구자석 부분(46)을 가지며, 영구자석 부분(46)과 2개의 무영구자석 부분(47)의 서로 접하는 경계면은 합동이다.
제 4 실시 형태에서, 각 코일 코어(4)에서 회전자(3) 쪽을 향하는 횡방향 림(42)의 끝면(421)은, 축선 방향에서 볼 때, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 높이(HR) 보다 큰 높이(HS)를 갖도록 설계되어 있고, 그래서 이들 끝면(421) 각각은 축선 방향(A)에 대해 그와 대향하는 회전자(3)의 외측 표면에 걸쳐 상방 및 하방으로 돌출해 있다. 이는 도 13에서 특히 잘 알 수 있다.
HR 보다 큰 HS를 갖는 이 실시 형태는 축선 방향(A)에 대한 경사 및 편향에 대한 회전자(3)의 피동적인 자기적 안정화에 특히 유리하다. 끝면(421)은 축선 방향(A)으로 회전자(3)의 자기적 유효 부분(31) 보다 큰 연장을 가지므로, 회전자(3)는, 축선 방향(A)에 대한 경사에 또는 축선 방향(A)으로의 변위에 대해 상당히 더 양호하게 피동적으로 자기적으로 안정화된다.
전통적으로, 무베어링 모터에서, 즉 또한 템플 모터(1)로서의 특정 실시 형태에서, 자기적 구동 및 베어링 기능은, 일반적으로 구동장 및 제어장이라고 하는 2개의 회전 자기장의 중첩으로 발생된다. 고정자(2)의 권선(6) 또는 코일(61)에 의해 발생되는 이들 2개의 회전 자기장은 보통 1이 아닌 극 쌍(pole pair) 수를 갖는다. 이와 관련하여, 반경 방향 평면에서 작용하는 구동장에 의해 접선 방향 힘이 회전자(3)에 발생되며, 그 구동장은 토크를 발생시키고 이 토크에 의해 회전자(3)가 축선 방향(A) 주위로 회전하게 된다. 원하는 대로 설행될 수 있는 구동장 및 제어장의 중첩에 의해 횡방향 힘이 반경 방향 평면 내에서 회전자(4)에 추가적으로 발생될 수 있으며, 그에 의해 반경 방향 평면 내에서의 회전자(3)의 위치가 조절될 수 있다.
한편, 구동장 및 제어장의 발생을 위해 2개의 서로 다른 권선 시스템, 즉 구동장을 발생시키기 위한 권선 시스템과 제어장을 발생시키기 위한 권선 시스템을 사용할 수 있다. 구동장 발생용 코일은 일반적으로 구동 코일이라고 하고 제어장 발생용 코일은 제어 코일이라고 한다. 이들 코일에 주어지는 전류를 구동 전류 또는 제어 전류라고 한다. 그러나, 다른 한편으로 단지 하나의 권선 시스템을 사용하여 구동 및 지지 기능을 발생시킬 수 있는데, 그래서 구동 코일과 제어 코일 간의 구별은 없다. 이는, 제어 장치에 의해 결정되는 구동 및 제어 전류에 대한 각각의 값이 계산으로 더해지거나 중첩되고(즉, 예컨대 소프트웨어의 도움으로) 또한 이로부터 얻어지는 총 전류가 각각의 코일에 부여되도록 실행될 수 있다. 이 경우, 제어 코일과 구동 코일을 구별하는 것은 물론 더 이상 가능하지 않다. 지금까지 설명한 4개의 실시 형태에서, 마지막 변형예가 실시되는데, 즉 구동 코일과 제어 코일 간의 구별이 없지만, 계산으로 결정되는 구동 전류와 제어 전류의 합이 코일(61)에 부여되는 단지 하나의 권선 시스템이 있다. 그러나, 이들 처음 4개의 실시 형태 및 추가 실시 형태 그리고 전술한 모든 변형예를 2개의 개별적인 권선 시스템으로 구성하는 것도 물론 가능한데, 즉 각 경우 별개의 구동 코일과 별개의 제어 코일을 갖는다. 권선 시스템을 설계하기 위한 각각의 변형예를 이제 도 14 내지 16을 참조하여 설명하도록 한다.
각각의 구동 코일(62)과 각각의 제어 코일(63)이 각 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)에 배치되어 있는 일 변형예가 도 7에 대응하는 도시로 도 14에 나타나 있다. 이해를 더 잘 하기 위해, 도 15는 이 변형예의 단면도를 나타내며, 이 경우 단면은 축선 방향(A)으로 절단된 것이다. 각 길이 방향 림(41)에 있는 구동 코일(62)과 제어 코일(63)은 축선 방향(A)에 대해 동축으로 또한 서로 인접하여 배치된다. 도시에 따르면, 제어 코일(63)은 각각의 코일(4)의 길이 방향 림(41)에서 구동 코일(62)의 위쪽에 각각 배치된다. 또한 여기서, 이와 관련하여, 구동 코일(62)과 제어 코일(63)이 축선 방향(A)에 대해 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 완전히 아래에 배치되는 것이 바람직하다.
단지 하나의 각각의 코일, 즉 구동 코일(62) 또는 제어 코일(63)이 각각의 길이 방향 림(41)에 배치되는 일 변형예가 도 11에 대응하는 도시로 도 16에 나타나 있다. 이와 관련하여, 고정자(2)의 둘레 방향에서 볼 때, 제어 코일(63)과 구동 코일(62)은 인접하는 코일 코어에서 항상 번갈아 있는 것이 바람직한데, 즉 구동 코일(62)만 갖는 각 코일 코어(4)는, 둘레 방향으로 직접 인접해 있고 각기 단지 하나의 제어 코일(63)을 갖는 2개의 코일 코어(4)를 가지며, 그 반대도 가능하다.
이미 언급한 바와 같이, 이들 상이한 권선 개념, 즉 서로 별개인 구동 코일(62)과 제어 코일(63)을 갖는 개념 및 단지 한 종류의 코일(61)을 갖는 개념이 본 발명에 따른 회전 구동기(1)의 모든 실시 형태에 적용될 수 있다.
코일(61) 또는 구동 코일(62) 및 제어 코일(63)을 공지된 방식으로 제어하여, 템플 모터(1)의 작동을 위한 회전 전자기장을 발생시킨다. 이러한 목적으로 조절 장치(미도시)가 있는데, 이 조절 장치는 증폭기 유닛을 포함하고 제어 및 조절 장치에 의해 제어된다. 증폭기 유닛의 구성을 위한 복수의 변형예가 있다. 단지 한 종류의 코일(61)이 사용되는 경우(즉, 별도의 구동 코일 및 제어 코일은 없음), 코일(61) 각각을 위해 각각의 별도의 전력 증폭기가 바람직하게 제공되어야 하고, 그리하여 이 코일(61)을 위한 코일 전류 또는 코일 전압은 다른 코일(61)의 코일 전류 또는 코일 전압과는 독립적으로 조절될 수 있다.
이하, 각각의 코일 전류가 변수로서 조절되는 경우를 예시적으로 참조하도록 한다. 특히 더 많은 수의 코일, 예컨대 12개 이상의 코일을 갖는 경우에, 서로 다른 코일(61)을 각각의 코일 그룹으로 조합하는 것도 물론 가능하며, 그 그룹의 코일은 동일한 전기적 위상에 속하고 그에 대응하여 동일한 전력 증폭기로 제어된다. 일 그룹의 코일(61)은 예컨대 서로 직렬로 연결되고, 그래서 동일한 코일 전류가 동일한 그룹의 각 코일에 부여된다.
그러므로, 코일(61) 각각은 정확히 하나의 개별적인 코일(그 자체로는 전기적 위상을 형성함)로서 각각 설계되고 또한 복수의 개별적인 코일은 일 그룹으로 조합되고 그래서 동일한 전기적 위상에 속하게 된다.
예컨대, 각기 개별적인 전기적 위상에 속하는 6개의 코일(61)이 제공되는 경우(도 5에 나타나 있는 바와 같이), 총 6개의 전력 증폭기가 증폭기 유닛에 제공된다. 이와 관련하여, 일 바람직한 변형예에 따르면, 각 전력 증폭기는 H 브리지 회로로서 그 자체 알려져 있는 방식으로 이극 전력 증폭기로서 설계된다. "이극 전력 증폭기"라는 명칭은, 위상 전류와 위상 전압 모두가 각각 양의 부호 및 음의 부호를 취할 수 있음을 의미한다.
코일(61) 또는 코일(61) 그룹에서 코일 전류(또는 코일 전압)을 개별적으로 조절하기 위한 증폭기 유닛의 전력 증폭기에 대한 다른 변형예로서, 각 전력 증폭기는 증폭기 유닛의 각각의 브리지 브랜치이다. 증폭기 유닛의 각각의 하나의 브리지 브랜치는, 각 코일(61) 또는 개별적인 전기적 위상 각각을 위한 개별적인 이극 전력 증폭기로서 제공된다. 각 코일(61) 또는 각 그룹은 한편으로 그에게 전력을 공급하는 이극 전력 증폭기에 연결된다. 다른 한편으로, 각 코일(61) 또는 각 코일(61) 그룹은 중심점 포텐셜에 있는 공통의 중립점에 연결된다. 이 중립점은 바람직하게는 로더블(loadable) 중립점으로 되어 있는데, 즉 그 중립점은 로더블 포텐셜에 연결되고, 그래서 6개의 코일 전류와는 별도로, 추가적인 전류가 중립점에서 벗어나 흐를 수 있고 또는 그 중립점 안으로 흐를 수 있다. 이는, 중립점에서의 코일 전류의 합이 항상 영으로 되어야 한다는 통상적인 중립점 조건이 이 회로에서는 더 이상 필요하지 않음을 의미한다. 그 결과, 이 변형예에서는 각 코일 전류가 다른 코일 전류와는 완전히 독립적으로 조절될 수 있다.
다른 바람직한 변형예에 따르면, 코일(61) 또는 코일(61) 그룹은 통상적인 A.C. 제어기를 사용하여 공급을 받으며, A.C. 제어기는 일반적으로 3개의 전기적 위상을 가지고 있다. 그래서 도 7에 나타나 있는 변형예에서는, 예컨대, 2개의 독립적인 A.C. 제어기(각 제어기는 3개의 코일(61)에 전류를 공급함)를 사용하여 6개의 개별적인 코일에 전류를 공급할 수 있다. 이와 관련하여, 2개의 A.C. 제어기는 서로 별개인데, 즉 특히 그것들의 중립점은 서로 분리되어 있거나 서로 독립적이다. 이는 물론 코일(61) 그룹에도 유사하게 적용된다.
별개의 구동 코일(62)과 별개의 제어 코일(63)을 갖는 실시 형태에서, 특히 유리하게도, 통상적인 A.C. 제어기를 사용하여 구동 코일(62)과 제어 코일(63)에 각각의 위상 전류를 제공할 수 있고, A.C. 제어기는 일반적으로 3개의 전기적 위상을 공급할 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기 회전 구동기(1)는 외부형 회전자로서 구성될 수 있는데, 즉, 내측에 배치되는 고정자(2) 및 이 고정자를 둘러싸면서 외측에 배치되는 회전자(3)를 갖도록 구성될 수 있다. 도 17은, 외부형 회전자로서 구성된 본 발명에 따른 전자기적 회전 구동기(1)의 제 5 실시 형태를 사시도로 나타낸 것이다.
이하, 전술한 실시 형태와의 차이점만 살펴 볼 것이다. 참조 번호는 특히 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 바와 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 제 5 실시 형태에도 동일한 방식으로 적용됨을 이해할 것이다.
제 5 실시 형태는 고정자(2)의 구성에 있어 도 5에 나타나 있는 실시 형태에 대응한다. 여기서 회전자(3)는 외부형 회전자로서 배치되어 있는데, 즉, 그 회전자는 반경 방향에 대해 외측에 배치되는 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)를 둘러싼다. 이러한 목적으로, 자성 코어(31)는 링형이고, 복수의(여기서는 8개)의 돌출 회전자 치부(32)를 가지며, 각 치부는 반경 방향에 대해 내측으로 연장되어 있고 코일 코어(4)의 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)와 대향한다.
도 18은 본 발명에 따른 회전 구동기의 제 6 실시 형태의 사시도를 나타내는 것으로, 이 실시 형태도 마찬가지로 외부형 회전자로서 구성되어 있고 그 외에는 도 7에 나타나 있는 실시 형태에 대응한다. 더 잘 이해하기 위해, 도 19는 제 6 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다.
이하, 전술한 실시 형태와의 차이점은 살펴 볼 것이다. 참조 번호는 특히 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 바와 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 6 실시 형태에도 적용됨을 이해할 것이다.
제 6 실시 형태의 고정자(2)의 구성은 도 7과 관련하여 설명한 구성에 대체로 대응한다. 여기서 각 코일 코어(4)는 2개의 L-형 무영구자석 부분(47) 및 2개의 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되는 하나의 L-형 영구자석 부분(46)을 포함한다. 그러나, 외부형 회전자이기 때문에, 여기서 횡방향 림(42)은 반경 방향 외측으로, 즉 회전자(3) 쪽으로 정렬되어 있다. 회전자(3)는 링형의 자성 코어(31)를 가지며, 이 자성 코어는 복수의(여기서는 8개) 돌출 회전지 치부(32)를 가지며, 각 치부는 반경 방향에 대해 내측으로, 즉 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 쪽으로 연장되어 있다.
이하, 길이 방향 림(41)을 갖는 코일 코어(4)의 바람직한 구성에 대한 다른 변형예를 도 20 내지 23을 참조하여 설명할 것인데, 이 구성에서, 각 코일 코어(4)는 2개의 무영구자석 부분(47) 및 이들 사이에 배치되어 있는 영구자석 부분(46)을 가지고 있다. 따라서 이들 설명은, 어떤 횡방향 림(42)도 갖지 않는 코일 코어(4)(예컨대, 도 5 참조) 및 길이 방향 림(41)과 횡방향 림(42) 둘다를 갖는 코일 코어(4)(그러므로 무영구자석 부분(47)과 영구자석 부분(46) 각각은 L-형으로 되어 있음) 모두에 동일한 방식으로 적용된다.
이미 언급한 바와 같이, 코일 코어(4)의 무영구자석 부분(47)은 자기적 럭스를 쉽게 안내하는 연자성 재료로 만들어진다. 바람직한 연자성 재료는 철, 니켈 철 또는 규소 철을 포함한다.
각 코일 코어(4)의 무영구자석 부분(47)은 바람직하게는 다발진 적층체 형태로 구성된다. 이는, 코일 코어(4)의 구성에 대한 일 변형예를 사시도로 각기 나타내는 도 20 내지 23에서 알 수 있다. 다발진 적층체 형태의 구성에서, 각 무영구자석 부분(47)은, 서로 평행하게 적층되는 복수의 얇은 요소(48)로 만들어진다. 모든 요소(48)는 동일한 구성인데, 즉 여기서는 각기 L-형으로 되어 있고 동일한 두께를 가지고 있다. 도 20 내지 23에서 알 수 있는 바와 같이, 무영구자석 부분(47)을 형성하는 요소(48)는 회전자(3) 또는 고정자(2)의 둘레 방향으로 적층되어 있다. 그러므로 복수의 합동인 평행한 요소(48)는 무영구자석 부분(47)을 형성한다. 개별 요소(48)는 함께 유지되도록 접착제로 결합되거나 플라스틱으로 몰딩될 수 있다. 이 몰딩은 물론 전체 코일 코어(4)를 포함할 수 있다. 다발진 적층체 형태에서는 이러한 구성으로 무영구자석 부분(47)에서의 와전류가 효과적으로 억제되거나 감소될 수 있다.
도 20에 나타나 있는 변형예에서, 두 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되어 있는 L-형 영구자석 부분(46)은 단일체로 되어 있다. 그의 자화는 참조 번호가 없는 화살표로 나타나 있다.
도 21에 따른 변형예에서, 영구자석 부분(46)은 2개의 바아형 세그먼트(461)로 되어 있는데, 이들 세그먼트 중의 하나는 축선 방향(A)으로의 길이 방향 연장을 가지며 다른 세그먼트는 반경 방향으로의 길이 방향 연장을 갖는다.
도 22에 따른 변형예에서, 영구자석 부분(46)은 2개의 바아형 또는 평행 육면체형 세그먼트(461)로 되어 있는데, 이들 세그먼트 중의 2개는 축선 방향(A)으로의 길이 방향 연장을 가지며 세번째 세그먼트는 반경 방향으로의 길이 방향 연장을 갖는다.
도 23은 L-형 코일 코어(4)의 구성에 대해 많은 용례에서 유리한 방안을 도시한다. 이 변형예에서, 회전자(3)와 대향하는 횡방향 림(41)의 끝면(421)은 만곡되어 있고, 사실, 회전자(3)의 반경 방향 외측면의 곡률을 따르도록 만곡되어 있다. 끝면(421)의 곡률이 회전자(3)에 맞게 되어 있으면, 예컨대 디스크형 회전자(3)의 경우에, 코일 코어(4)와 회전자(3) 사이의 공기 틈은 전체 끝면(412)에 걸쳐 볼 때 일정한 반경 방향 연장을 가지고 있다. 공간적으로 매우 균질한 자기 플럭스가 이 공기 틈에서 실현될 수 있다. 그러한 구성은 예컨대, 끝면(421)의 곡률을 얻기 위해 개별적인 요소들이 반경 방향에 대해 서로에 대해 연속적으로 약간 변위됨으로써 실현될 수 있다. 도 23에서, 반경 방향 내측에서 코일 코어(4)의 경계를 이루는 내측 원이 참조 부호 "SI"를 갖는 원으로 표시되어 있다. 무영구자석 부분(47)의 개별 요소(48)들은, 각각의 끝면(421)을 형성하는 단부가 내측 원(SI)의 윤곽을 따르도록 서로에 대해 반경 방향으로 각각 변위되어 있다.
도 23에 나타나 있는 바와 같은 내부형 회전자로서의 구성에서, 끝면(421)은 둘레 방향으로 오목한 아치형으로 되어 있고, 외부형 회전자로서의 구성에서는 볼록한 아치형으로 되어 있다.
이하, 회전자(3)의 구성, 보다 정확하게는, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 구성에 대한 다른 추가적인 변형예를 내부형 회전자로서의 구성을 참조하여 이제 설명할 것이다. 회전자(3)는 코일이 없고 또한 자기 저항 회전자로서의 영구자석이 없다. 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31) 또는 그의 모든 부품은 바람직하게는 연자성 재료, 예컨대 철, 니켈 철 또는 규소 철로 만들어진다. 이와 관련하여, 자기적 유효 코어(31)는 예컨대, 주조, 스탬핑, 연자성 분말을 가압한 다음에 소결하는 공정, 단조, 성형 또는 금속판과 같은 부품의 조립을 통해 만들어질 수 있다. 그러므로, 회전자(3)는 코일 코어(4)에 대해 설명한 바와 유사한 방식으로 다발진 적층체 형태로 구성될 수 있는데, 즉 복수의 얇은 요소들로 구성될 수 있으며, 이들 요소는 서로 평행하게 적층되고 예컨대 플라스틱 재킷 또는 플라스틱 몰딩으로 고정된다. 코일 코어(4)와는 달리, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 다발진 적층체 형태의 구성에서, 개별 요소들은 바람직하게는 축선 방향(A)으로 적층된다. 서로 인접하는 요소들 사이에서 경계면이 축선 방향(A)과 평행하게 연장되도록 다발진 적층체 형태의 구성에서 개별 요소들을 반경 방향으로 적층하는 것도 물론 가능하다.
첫째, 자기 저항 회전자에 필요한 회전자 자화의 이방성이 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 기하학적 구성, 예컨대 돌출 회전자 치부(32)에 의해 실현되는, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 구성에 대한 일부 변형예 및 방안을 설명한다. 회전자 치부(32)의 각각의 수는 예시적인 것으로 이해해야 한다. 당업자는 용례에 따라, 특히 고정자(2)의 구성에 따라, 특히 코일 코어(4)의 수에 따라 회전자 치부의 최적의 수를 문제 없이 결정할 수 있을 것이다. 개별 변형예와 관련하여 설명한 방안은 물론 서로 결합될 수 있고, 또는 회전자(3)의 이미 설명한 구성과 결합될 수 있다.
이하에서 설명하는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 구성에 대한 변형예에서, 자기적 유효 코어(31)는 축선 방향(A)에 대해 항상 디스크형 또는 링형이고, 자성 코어(31)의 축선 방향 높이(HR)(도 13 참조)는 바람직하게는, 최대로는 그와 대향하는 코일 코어(4)의 끝면(421)의 축선 방향(A)으로의 높이(HS) 만큼 크다.
도 24의 사시도에 나타나 있는 바와 같이, 회전자(3)의 자성 코어(31)는 실질적으로 십자가형이고 4개의 돌출 링 치부(32)를 가지고 있다. 이와 관련하여, 각 회전자 치부(32)는 사다리꼴형이어서, 반경 방향으로 고정자(2) 쪽으로 테이퍼져 있다. 각 회전자 치부(32)의 반경 방향 외측 경계면(33) 각각은 여기서는 볼록하게 만곡되어 있다. 도 23에 나타나 있는 바와 같은 코일 코어(4)의 끝면(421)의 만곡 구성과 함께, 회전자 치부(32)의 반경 방향 외측 경계면(33)과 끝면(421) 사이의 공기 틈은 그래서 둘레 방향에서 볼 때 일정한 반경 방향 연장을 가지며, 그리하여, 이 공기 틈에서 유리한 매우 균질한 플럭스 분포가 나타나게 된다.
도 25의 사시도에 나타나 있는 자성 코어(31)의 변형예는 도 24에 나타나 있는 것에 실질적으로 대응하지만, 도 25에 따른 변형예에서 각 회전자 치부(23)의 반경 방향 내측 경계면(33)은 평평한데, 즉 만곡되어 있지 않다. 이러한 구성은 코일 코어(4)의 끝면(421)이 또한 평평한 경우, 즉 만곡되어 있지 않은 경우에 특히 바람직하다.
도 26의 사시도에 나타나 있는 자성 코어(31)의 변형예는 도 25에 나타나 있는 것에 대체로 대응한다. 그러나 도 26에 따른 변형예의 자성 코어(31)는 반경 방향 외측에 배치되는 폐쇄 링(34), 예컨대 철 브리지를 추가적으로 포함하는데, 이는 자기적 유효 코어(31)의 전체 둘레에 걸쳐 연장되어 있고 반경 방향에 대해 그 코어의 경계를 이룬다. 그러므로 링(34)은 자기적 유효 코어(31)의 반경 방향 외측 경계면을 형성한다. 반경 방향 외측 링(34)은, 회전자(3)의 반경 방향 위치와 그의 회전 위치를 결정하는 센서 시스템에 대해 특히 유리하다. 즉, 그 반경 방향 외측 링(34)에 의해, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)와 고정자(2) 사이의 원하는 간격이 자성 코어(31)의 전체 둘레에 걸쳐 일정한 값으로 보장되는 것이다. 이와 관련하여 그 원하는 간격은, 회전자(3)가 반경 방향 평면 내에서 경사지지 않은 중심맞춤된 위치에 있을 때 회전자(3)와 고정자(2) 사이이 반경 방향 간격이다. 회전자(3)의 둘레 방향으로, 즉 링(34)을 따라 원하는 간격이 일정함으로써, 자성 코어(31)의 원하는 간격이 동일한 양이고 또한 회전자(3)의 현재 각위치에 무관하게 모든 코일 코어(4)에 대해 일정하기 때문에, 작동 상태에서 회전자(3)의 반경 방향 위치의 더 간단한 계측 검출이 가능하게 된다.
도 27은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 실질적으로 링형이고 복수의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있는 변형예를 사시도로 나타낸다. 그러므로 자기적 유효 코어(31)는 그의 중심부에서 원형 구멍(35)를 가지고 있다. 자성 코어(31)를 링형으로, 즉 구멍(35)을 갖도록 설계함으로써, 자기적 유효 코어(31)의 질량이 디스크형 구성(즉, 구멍(35)이 없음)과 비교하여 감소될 수 있다. 그래서, 전체 회전자(3)는 더 낮은 중량으로 구성될 수 있는데, 이는 일부 용례에 대해 유리하다. 추가로, 연자성 재료를 절감할 수 있어, 회전자(3)의 제조시 재료비가 감소된다. 자기적 유효 회전자(31)는 복수의(여기서는 10개) 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있다. 이와 관련하여, 회전자 치부(32)는 그의 반경 방향 외측 단부에서 둥글게 되어 있고 서로 인접하는 두 회전자 치부(32) 사이의 천이 영역도 둥글게 되어 있다. 둥글게 되어 있는 이들 부분은, 자기적 유효 코어(31)의 둘레 방향에서 볼 때 사인 함수와 같은 조화 함수를 적어도 대략 따르도록 설계될 수 있다.
도 28은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 2개의 원형 커버 디스크, 즉 하측 커버 디스크(37)와 상측 커버 디스크(36)를 포함하는 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 이들 커버 디스크는 축선 방향(A)으로 상하측에서 자기적 유효 코어(31)의 경계를 이룬다. 추가로, 반경 방향에 대해 자기적 유효 코어(31)의 경계를 이루는 반경 방향 외측 링(34)이 제공되어 있다.
도 28에 따라 구성된 자기적 유효 코어(31)는, 예컨대 도 26의 변형예에 상측 커버 디스크(36)와 하측 커버 디스크(37)를 추가로 제공함으로써 만들어질 수 있다. 두 커버 디스크(36, 37)는 바람직하게는 철과 같은 연자성 재료로 구성된다. 반경 방향 외측 링(34)과 2개의 커버 디스크(36, 37)에 의한 캡슐화에 의해, 원형 디스크 또는 높이(HR)를 갖는 원통형의 외형 및 특히 대칭적인 외형을 갖는 자기적 유효 코어(31)가 제공된다. 이는 반경 방향 위치와 각위치를 검출하기 위한 센서 시스템에 대해 많은 경우에 유리하다. 이는 링(34)에 대해 도 26과 관련하여 이미 설명하였다. 커버 플레이트(36, 37)는 또는 자기적 유효 코어(31)에, 축선 방향(A)에서 볼 때 가능한 한 균질하고 또한 대칭적인 외형을 제공한다. 이는, 축선 방향(A)에 대해 자기적 회전자 평면(C)의 외부에, 예컨대 자기적 유효 코어(31)의 위쪽 또는 아래쪽에 배치되는 위치 센서를 센서 시스템이 포함하는 경우에 특히 유리하다. 이러한 센서는 예컨대 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 표유(stray) 자기장을 측정할 수 있는데, 이 표유 자기장은, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)와 코일 코어(4) 사이의 공기 틈 외부에서 발생되는 자기장을 의미한다.
추가적으로, 자기적 유효 코어(31)의 디스크형 외부 설계는, 자성 코어(31)가 다른 부품, 예컨대 플라스틱 재킷, 베인, 혼합 요소 등과 특히 간단한 방식으로 결합되어 회전자(3)를 형성할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
링(34) 및 2개의 커버 디스크(36, 37)에 의한 캡슐화는 회전자의 자기적 유효 코어(31)의 모든 다른 실시 형태에서 추가적인 수단으로서 또한 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 29는 도 27의 변형예의 자기적 유효 코어(31)를 축선 방향(A) 단면으로 예시적으로 나타내는데, 여기서 반경 방향 외측 링(34)과 2개의 커버 디스크(36, 37)가 추가적으로 제공되어 있다.
도 30은 일 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 여기서, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 도 24에 따른 변형예와 유사하게 설계되어 있지만, 도 30에 따른 변형예에서 자기적 유효 코어(31)는 6개의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있다.
도 31은 일 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 여기서, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 도 24에 따른 변형예와 유사하게 설계되어 있지만, 도 31에 따른 변형예에서 자기적 유효 코어(31)는 7개의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있다.
도 32는 일 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 여기서, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 도 31에 따른 변형예와 유사하게 설계되어 있지만, 도 32에 따른 변형예에서 자기적 유효 코어(31)는 8개의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있고 자기적 유효 코어(31)의 중심부에 있는 원형 구멍(35)이 추가적으로 제공되어 있어, 그 코어는 실질적으로 링형으로 되어 있다.
도 33은 일 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 여기서, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 도 32에 따른 변형예와 유사하게 설계되어 있지만, 도 33에 따른 변형예에서 자기적 유효 코어(31)는 10개의 돌출 회전자 치부(32)를 가지고 있고 구멍(35)의 직경은 반경 방향으로 더 크다.
도 34는 일 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 여기서, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 도 33에 따른 변형예와 유사하게 설계되어 있지만, 도 34에 따른 변형예에서 자기적 유효 코어(31)는 도 26과 관련하여 설명한 반경 방향 외측 링(34)을 추가로 가지고 있다.
회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 설계에 대한 많은 다른 변형예가 가능함을 이해할 것인데, 예컨대, 설명한 변형예를 대응적으로 결합하거나 회전자 치부(32)의 수 또는 그의 기하학적 형상을 변경할 수 있다. 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 예컨대 회전자 치부(32)의 수를 더 많게 하거나 그의 기하학적 구조를 변경하여 코깅(cogging)을 상당히 감소시킬 수 있다.
회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 설계에 대한 다른 가능성은, 공지된 방식으로 자기적 유효 코어(31)에 플럭스 배리어를 제공하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 자기적 유효 코어(31)는 그의 외형에 대해 디스크형 또는 링형으로 설계되는데, 예컨대 축선 방향 높이(HR)를 갖는 원통형 디스크(디스크형) 또는 중심 구멍(35)을 갖는 디스크(링형)로서 설계된다. 이 실시 형태에서 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 자기적 이방성은, 플럭스 배리어가 자기적 유효 코어(31)에 추가됨으로써 얻어진다. 플럭스 배리어는 자기적 유효 코어(31)의 강자성 또는 페리자성 구조체에 있는 리세스(recess), 예컨대 슬릿 또는 배리어 표면이며, 이는 공기, 또는 다른 비연자성 재료, 특히 플라스틱으로 채워질 수 있다. 자기 플럭스는 비연자성 재료, 예컨대 공기 또는 플라스틱을 통과하면서 매우 높은 자기 저항을 받고 연자성 재료는 자기적 전도체라고 생각할 수 있으므로, 이들 플럭스 배리어의 적절한 배치 및 구성을 통해 자기적 유효 코어(31)에 어떤 원하는 자기적 이방성이라도 부여할 수 있다. 이러한 플럭스 배리어를 사용하여 구동 및 자기적 지지의 요구에 대해 플럭스 안내를 특히 최적화할 수 있다. 돌출 회전자 치부(31)는 그러란 플럭스 배리어를 사용하여 대응 배치로 특히 시뮬레이션될 수 있는데, 즉, 회전자 치부(32)의 기하학적 형상에 의해 실현될 수 있는 바와 같이 자기적 유효 코어(31)는 실질적으로 동일한 자기적 이방성을 갖게 된다.
이렇게 해서, 도 5에 나타나 있는 십자가형 자기적 유효 코어(31)에 대해 코깅을 크게 줄일 수 있다. 원리적으로, 자기적 구동, 회전자의 경사 및 축선 방향 위치의 피동적인 자기적 안정화, 및 반경 방향 평면 내에서의 회전자(3)의 위치의 능동적 자기적 안정화에 대해 최적화된 플럭스 배리어를 사용하여 임의의 원하는 극(pole) 수의 회전자(3)를 실현할 수 있다.
이제, 플럭스 배리어를 갖는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)를 어떻게 구성할 수 있는가에 대한 상이한 변형예들을 도 35 내지 41을 참조하여 예시적으로 설명한다.
도 35는 복수의 플럭스 배리어(38)를 갖는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 사시도를 나타내는데, 그 플럭스 배리어에 의해 4개의 극 쌍의 자기적 효과가 자기적 유효 코어(31)에 부여된다. 플럭스 배리어(38)의 총 4 그룹(39)이 제공되며, 서로 인접하는 그룹(39)은 둘레 방향에 대해 서로에 대해 90°오프셋되어 배치되며, 그래서 상기 그룹들은 쌍을 지어 서로 정반대쪽에 있다. 각 그룹(39)은 복수의 플럭스 배리어(38)를 포함하고, 이들 플럭스 배리어는 사분면형 동심 틈으로 설계되어 있고 또한 각기 축선 방향(A)으로 자기적 유효 코어(31)를 완전히 통해 연장되어 있다. 이들 사분면형 틈 각각은 자기적 유효 코어(31)의 반경 방향 외측 경계면(34")에서 시작하고 끝난다. 이와 관련하여, 반경 방향 외측 경계면(34")은 상기 틈이 형성되어 있지 않은 연속적이 표면이다. 그래서, 링(34)에 대해 도 26과 관련하여 이미 설명한 바와 같이 센서 시스템에 대해 동일한 이점이 얻어진다. 플럭스 배리어(38)를 형성하는 틈은 공기 틈으로 되어 있거나 또는 자기적 전도성이 불량한 재료, 예컨대 플라스틱으로 채워질 수 있다.
도 36은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 도 35에 따른 변형예와 유사한 방식으로 설계되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 하지만 도 36에 따른 변형예에서는, 자기적 유효 코어(31)는 중심 구멍(35)을 추가적으로 가지고 있는데, 즉 링형으로 되어 있다.
도 37은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 도 36에 따른 변형예와 유사한 방식으로 설계되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 하지만 도 37에 따른 변형예에서 플럭스 배리어(38)의 개별 틈은 사분면형이 아니고, 실질적으로 사다리꼴형이다. 각 틈은 두 부분을 포함하는데, 이들 부분 각각은 경계면(34")으로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있고, 두 부분은 서로에 대해 직각으로 연장되어 있다. 이들 두 부분의 반경 방향 내측 단부는 실질적으로 사다리꼴형 구성이 나타나도록 서로에 연결되어 있다.
도 38은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 도 37에 따른 변형예와 유사한 방식으로 설계되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 하지만 도 38에 따른 변형예에서 플럭스 배리어(38)의 개별 틈은 대략 삼각형으로 되어 있다. 각 틈은 두 부분을 포함하고, 이들 부분 각각은 경계면(34")으로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있다. 그러나, 두 부분은 이제 더 이상 반경 방향으로 연장되어 있지 않고 서로를 향해 연장되어 있어, 그의 반경 방향 내측 단부들이 만나거나 거의 만난다.
도 39는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 도 37에 따른 변형예와 유사한 방식으로 설계되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것이다. 여기서도 플럭스 배리어(38)의 개별 틈은 실질적으로 사다리꼴형으로 되어 있고, 각 틈은 두 부분을 포함하고, 이들 부분 각각은 경계면(34")으로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있지만, 도 39에 따른 변형예에서는, 이들 두 부분의 반경 방향 내측 단부들 사이의 연결은 더 이상 연속적이지 않고 오히려 웨브에 의해 단절되어 있다.
도 40은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 도 39에 따른 변형예와 유사한 방식으로 설계되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것으로, 하지만 도 40에 따른 변형예에서 플럭스 배리어(38)의 총 10개의 그룹(39)이 제공되어 있고, 이에 의해 10개의 극 쌍의 자기적 효과가 자기적 유효 코어(31)에 부여된다. 추가로, 중심 구멍(35)의 직경은 반경 방향으로 더 크게 되어 있다.
도 41은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 외부형 회전자로 구성되어 있는 변형예를 사시도로 나타낸 것이다. 따라서 플럭스 배리어(38)의 구성은 도 40에 따른 변형예와 동일하게 설계되어 있다. 그러나, 도 41에서 그의 배치는 이제 외부형 회전자를 위해 설계되어 있다. 즉, 자기적 유효 코어(31)의 반경 방향 내측 경계면(341)의 두 부분은 이제 플럭스 배리어(38)의 실질적으로 사다리꼴형인 틈에서 반경 방향으로 볼 때 외측으로 연장되어 있다. 도 41에 따른 변형예에서 10개의 극 쌍의 자기적 효과가 또한 외부형 회전자에서 자기적 유효 코어(31)에 부여된다.
플럭스 배리어(38)를 갖는 자기적 유효 코어를 만드는 많은 방법이 알려져 있다. 그래서, 예컨대 스탬핑 또는 절삭 또는 다른 재료 제거 방법에 의해 디스크형 또는 링형 본체에 플럭스 배리어(38)를 형성할 수 있다. 자기적 유효 코어(31)의 다발진 적층체 실시 형태에서, 개별 요소들의 적층 후에 플럭스 배리어(38)의 원하는 배치 및 구성이 얻어지도록 개별 요소들이 적층되기 전에, 이들 개별 요소에 절삭 또는 스탬핑에 의해 예컨대 대응하는 오목부 또는 틈이 제공될 수 있다.
이제 위치 센서 시스템 및 위치 센서의 배치의 실시 형태를 이하 설명할 것인데, 도 7에 따른 고정자(2)의 구성 및 도 7에 따른 회전자(3)의 구성을 예시적으로 참조한다. 이하의 설명은 고정자(2) 또는 회전자(3)의 이 구성에 한정되지 않으며, 고정자(2), 회전자(3) 또는 그의 조합의 모든 다른 구성에도 동일하게 적용됨을 이해해야 한다.
무베어링 모터의 조절 및 제어를 위해 또한 템플 모터(1)로서의 특정 구성에 대해, 반경 방향 회전자 위치 및 회전각은 알려져야 하고 또는 계측적으로 결정되어야 한다. 이와 관련하여, 반경 방향 회전자 위치는 반경 방향 평면 내에서의 회전자(3)의 반경 방향 위치를 의미한다. 반경 방향 평면은 회전자(3)가 작동 상태에서 자기적으로 지지되는 평면이다. 그러므로 회전자(3)가 경사지지 않으면, 반경 방향 평면은 자기적 회전자 평면(C)과 일치하게 된다. 회전자(3)의 회전각은 회전자가 축선 방향(A) 주위로 회전할 때 고정자(2)에 대한 회전자(3)의 상대적인 각위치를 나타낸다. 이 회전각은 예컨대, 원하는 배향의 x 축 및 이에 수직인 y 축을 x-y 평면(즉, 반경 방향 평면) 내에서 고정시켜 측정될 수 있고, 상기 축들은 고정자(2)에 대한 고정된 위치에 있다. 그리고 회전자(3)의 순간 회전각이 이 x 축에 대한(또는 물론 y 축에 대해서도) 순간 각도로서 결정될 수 있다.
도 42는 도 27에 따른 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)와 조합된 도 7에 따른 고정자를 사시도로 나타낸 것이다.
또한, 총 6개의 위치 센서(7)가 도 42에 나타나 있는데, 이들 위치 센서에 의해 반경 방향 회전자 위치(반경 방향 평면 또는 x-y 평면 내에서의 위치)가 결정될 수 있다. 위치 센서(7)는 자기장 센서이고 바람직하게는 Hall 센서 또는 GMR 센서로 구성된다. 위치 센서는 신호 라인(미도시)을 통해 제어 및 조절 장치(미도시)와 신호 통신한다.
알려져 있는 통상적인 방안으로서, 반경 방향 평면 내에서의 회전자(3)의 위치를 결정하기 위해 총 4개의 위치 센서(7)를 제공한다. 이와 관련하여, 위치 센서(7)는 쌍을 지어 서로 정반대쪽에 배치된다. 원리적으로, x-y 평면 내에서의 회전자(3)의 위치를 결정하기 위해서는 2개의 위치 센서(7)로도 충분한데, 즉 좌표 방향 마다 하나의 위치 센서가 있다. 그러나, 쌍을 지어 서로 반대편에 위치되는 위치 센서(7)의 차 신호로부터 회전자(3)의 위치를 더 정확하게 결정할 수 있도록 4개의 위치 센서(7)를 제공하는 것이 바람직하다. 회전자(3)의 회전각이 추가적으로 결정되어야 하므로, 추가 위치 센서(7)가 필요한데, 도 42에 나타나 있는 회전자(3)에서 또는 자기적 유효 코어(31)에서, 일반적인 경우에, 회전자 위치와 회전각 모두를 결정하기 위해서는 적어도 총 5개의 위치 센서(7)가 필요하다. 도 26과 관련하여 논의한 바와 같이 자기적 유효 코어(31)가 반경 방향 외측 링(34)을 가지고 있으면, 필요한 위치 센서(7)의 수는 4개로 줄어든다.
도 42에 나타나 있는 배치에서, 쌍을 지어 서로 정반대 쪽에 있는 총 6개의 위치 센서(7)가 제공되어 있다. 회전자(3)가 경사지지 않은 상태에서, 위치 센서(7) 모두는 회전자(3)가 지지되는 반경 방향 평면, 즉 자기적 중심 평면(C) 내에 배치된다. 위치 센서(7)는 둘레 방향으로 등간격으로 분산되어 있다. 위치 센서(7)는 서로 인접하는 두 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 사이에 각각 배치된다.
위치 센서(7)의 이러한 배치로 반경 방향 회전자 위치 및 회전자(3)의 회전각이 신호의 도움으로 결정될 수 있다. 위치 센서(7)는 예컨대 와전류 센서, 광학센서, 용량성 센서 또는 Hall 센서 또는 GMR 센서와 같은 자기장 센서일 수 있다.
자기장 센서를 사용하는 경우, 위치 센서(7)의 자리에서의 충분히 정확한 측정에 자기장 또는 표유 자기장이 충분하지 않다면, 작은 영구자석(나타나 있지 않음)을 센서 뒤에 배치하는 것이 유리한 방안이 될 수 있다.
위치 센서(7)의 배치에 대한 추가 변형예가 도 43에 사시도로 나타나 있다. 도 42에 나타나 있는 변형예에 추가로, 도 43에 따른 변형예에서는, 회전자가 경사지지 않은 상태에서 자기적 회전자 평면(C)과 일치하는 반경 방향 평면 내에서 회전자(3)의 링형의 자기적 유효 코어(31)에 대해 반경 방향 내측에 복수의(여기서는 4개)의 위치 센서(7)가 배치되어 있다. 자기적 코어(31)에 대해 반경 방향 내측에 배치되는 4개의 위치 센서(7)는 바람직하게는 쌍을 지어 서로 정반대 쪽에 배치되며 또한 둘레 방향으로 등간격으로 분산되어 있다. 이러한 배치 구성에서 반경 방향 회전자 위치와 회전자의 회전각을 신뢰적으로 결정하기 위해, 적어도 2개의 위치 센서(7)가 자기적 유효 코어(31)에 대해 반경 방향 내측에 제공되어야 하고 또한 2개의 위치 센서(7)가 반경 방향 외측에 배치되어야 한다.
위치 센서(7)의 배치에 대한 추가 변형예가 도 44에 사시도로 나타나 있다. 도 44에 따른 변형예에서는, 도 42에 나타나 있는 변형예에 추가로 복수의(여기서는 6개)의 추가 위치 센서(7)가 제공되어 있는데, 이들 위치 센서는 바람직하게는 쌍을 지어 서로 정반대 쪽에 배치되며 또한 둘레 방향으로 등간격으로 분산되어 있고 모두 외부에 배치되어 있는데, 즉 도시에 따르면, 반경 방향 평면 및 자기적 회전자 평면(C)의 아래에 배치된다. 이들 추가 위치 센서(7) 각각은 그의 반경 방향 배치에 대해, 반경 방향 평면 내에 배치되는 위치 센서(7) 중의 하나와 동일한 지점, 즉 아래에서만 축선 방향(A)에 대해 동일한 반경 방향 위치에 배치된다. 이러한 배치는, 자기적 유효 코어의 위치가 축선 방향에 대해 추가적으로 결정될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 축선 방향(A)에 대한 자기적 유효 코어(31)의 경사가 또한 검출될 수 있다.
위치 센서(7)의 배치에 대한 추가 변형예가 도 45에 사시도로 나타나 있다. 더 잘 이해하기 위해, 도 46은 도 45에 나타나 있는 변형예의 축선 방향 단면을 나타낸다. 이 변형예에서, 모두 반경 방향 평면의 외부에 배치되는 총 12개의 위치 센서(7)가 제공되어 있다. 정확히 2개의 위치 센서(7)가 각 코일 코어(4)에 제공되어 있고 축선 방향(A)에 대해 각각의 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)의 위와 아래에 배치되어 있고, 그래서 각 위치 센서(7)는 횡방향 림(42)의 영구자석 부분(46)의 위 또는 아래에 위치되어 있다. 각각의 위치 센서는 바람직하게는 Hall 센서 또는 자기장 센서로 되어 있다. 위치 센서(7)의 자리에서서의 표유 자기장이 충분하지 않은 구성에 따라, 회전자(3)의 회전각 또는 반경 방향 위치의 각각의 현재 값을 결정할 수 있다. 이 표유 자기장이 충분하지 않으면, 각 위치 센서(7)에는 소형 영구자석(나타나 있지 않음)이 구비될 수 있는데, 이 소형 영구자석은 각각의 위치 센서(7)에 예컨대 접착제로 결합된다.
위치 센서(7)를 이렇게 횡방향 림(42)의 위와 아래에 배치하는 것은, 구성적 면에서 특히 유리하다. 이를 위해, 6개의 위치 센서를 인쇄 회로 기판(PCB)에 통합시킬 수 있고 또한 인쇄 회로 기판 중의 하나를 횡방향 림(42)에 배치하고 하나의 인쇄 회로 기판을 횡방향 림(42)의 아래에 배치할 수 있다.
위치 센서(7)의 배치에 대한 추가 변형예가 도 47에 축선 방향(A) 단면으로 나타나 있다. 이 배치에서, 총 8개의 위치 센서(7)가 존재하는데, 도 47의 단면도에서, 이들 중의 2개만 완전히 확인할 수 있고 4개는 단면(즉 절반 단면)으로 나타나 있다. 2개의 각각의 센서(7)는 결합하여 그룹(71)을 형성하고, 그래서 4개의 그룹(71)이 제공되며, 각 그룹은 2개의 위치 센서(7)를 가지고 있다. 모든 위치 센서(7)는, 길이 방향 림(41)으로 둘러싸인 공간 안에서 자기적 유효 코어(31) 아래에서 축선 방향(A)에 대해 반경 방향 평면의 외부에 배치되어 있다. 4개의 그룹(71)은 쌍을 지어 서로 정반대 쪽에 배치되며 둘레 방향에 대해 등간격으로 분산되어 있다. 즉, 서로 인접하는 두 그룹(71)은 둘레 방향에 대해 90°로 각각 오프셋되어 있다. 각 그룹(71)은, 축선 방향(A)에 대해 동일한 높이로 배치되는 2개의 위치 센서(7)를 포함하며, 이들 위치 센서(7) 중의 하나는 이 그룹(71)의 다른 위치 센서(7) 보다 더 반경 방향 내측에 배치된다.
고정자(2)의 전술한 실시 형태 및 변형예는 다른 종류의 회전자, 즉 코일을 갖는 회전자 또는 자기적 구동 플럭스를 발생시키는데 기여하는 적어도 하나의 영구자석을 갖는 회전자에도 일반적으로 적합하다. 또한, 템플 모터로서 구성되는 전자기적 회전 구동기를 위하 고정자가 본 발명에 의해 제안되는데, 여기서, 고정자(2)는 바람직하게는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되며(반드시 그럴 필요는 없음), 이러한 고정자에 의해 작동 상태에서 회전자가 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 또한 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있고, 고정자는 전술한 바와 같이 구성된다. 고정자(2)(예컨대, 도 7 참조)는 복수의 코일 코어(4)를 가지며, 각 코일 코어는 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림(41)을 포함하며, 모든 제 1 단부(43)는 리플럭스(5)에 의해 연결되어 있다. 회전 전자기장의 발생을 위한 복수의 권선(6, 61)이 또한 제공되어 있는데, 각 권선은 길이 방향 림(41) 중의 하나를 둘러싼다. 코일 코어(4)는 복수의 영구자석(46)을 포함하며, 이들 영구자석에 의해 회전자(3)의 구동을 위한 영구자석 구동 플럭스가 발생될 수 있다. 각 코일 코어(4)는, 길이 방향 림(41)의 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 영구자석 부분(46), 및 각기 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분(47)을 포함한다. 영구자석 부분(46)은 두 무영구자석 부분 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 고정자(2)는, 회전자가 코일이 없고 또한 영구자석도 없는 템플 모터, 및 회전자가 영구자석 및/또는 코일을 포함하는 템플 모터 둘 모두에 적합하다.
본 발명에 따른 고정자는, 무베어링 모터의 원리에 따라 구성되지 않은 템플 모터용으로도 적합하며, 그래서, 구동력을 발생시키는 고정자(2)에 추가로 회전자(3)의 지지를 위해 별도의 베어링 또는 베어링 유닛, 예컨대 자기적 베어링 유닛 또는 기계적 베어링 유닛이 제공된다.
유체를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 회전 장치가 본 발명에 의해 또한 제안되는데, 이 회전 장치는, 본 발명에 따라 구성된 전자기적 회전 구동기(1) 또는 고정자(2)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 전자기적 회전 구동기(1), 고정자(2) 및 회전자(3)에 대한 위의 설명은 본 발명에 따른 회전 기계에도 동일한 방식으로 적용된다. 참조 번호는 특히 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 바와 동일한 의미를 갖는다.
도 48은 본 발명에 따른 회전 장치의 제 1 실시 형태를 사시도로 나타낸 것으로, 이 회전 장치는 유체를 혼합 또는 교반하기 위한 혼합 장치로서 구성되어 있고 전체적으로 참조 번호 "100"으로 표시되어 있다. 더 잘 이해하기 위해, 도 49는 이 제 1 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다. 혼합 장치(100)는 본 발명에 구성된, 즉 예컨대 전술한 실시 형태 또는 변형예 중의 하나에 따라 구성된 고정자(2)를 포함한다. 혼합 장치(100)는 또한 예컨대 앞의 설명에 따라 구성된 회전자(3)를 포함하고, 또한 플랜지(101)를 포함하는데, 이 플랜지에 의해 혼합 장치(100)는 혼합 탱크(나타나 있지 않음) 안으로 삽입될 수 있다. 여기서 플랜지(101)는 안정적인 형상을 갖는 실질적으로 원형인 디스크로 되어 있고, 그의 중심부에서 회전자(3)를 수용하는 버킷(102)을 가지며 또한 바람직하게는 그 버킷(102)을 포함하여 플라스틱으로 만들어진다. 적절한 플라스틱의 예는 아래에서 언급할 것이다.
회전자(3)는, 바람직하게는 마찬가지로 플라스틱으로 된 재킷(8) 안에 내포되는 자기적 유효 코어(31)를 포함한다. 이 회전자(3)는 복수의(여기서는 4개) 베인(9)을 더 포함하며, 이들 베인은 자기적 유효 코어(31) 또는 그의 재킷(8)의 축선 방향 경계면 중의 하나에 배치된다. 도 48 및 49에 따르면, 베인(9)은 상측 축선 방향 경계면에 배치되어 있고 완전히 자기적 회전 평면(C)의 위쪽에 위치되어 있다. 베인(9)은 또한 바람직하게는 플라스틱으로 만들어진다. 베인(9)은 재킷(8)과 일체적으로 만들어질 수 있고 또는 개별적인 부품으로 만들어지고 그런 다음에 예컨대 용접 또는 접착제 결합으로 재킷(8)에 체결될 수 있다. 또한, 모든 베인(9)은 별개의 임펠러의 부품들이고, 그리고 이들 부품은 자기적 유효 코어(31) 또는 그의 재킷에 접착제 결합 또는 용접으로 고정된다.
베인(9)의 구성 및 수에 대한 많은 변형예가 물론 알려져 있으며, 그래서 여기서는 더 이상 상세히 살펴 보지 않을 것이다.
버킷(102)은 자기적 유효 코어(31)를 수용하는 역할을 하고 이에 따라 치수결정된다. 버킷(102)은 바람직하게는 축선 방향(A)에 수직인 원형 단면을 가지고 있고, 직경의 크기는 버킷(102)이 장확한 끼워맞춤으로 또는 고정자(2)의 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 사이의 매우 작은 틈새를 가지고 삽입될 수 있도록 되어 있다. 버킷(102)의 축선 방향(A) 깊이는, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 높이(HR) 보다 약간 크도록 되어 있고, 그래서 회전자(3)는 작동 중에 자기력에 의해 버킷(102)의 기부로부터 상승되어 자유롭게 회전할 수 있다.
혼합 장치(100)의 작동을 위해, 혼합될 유체를 위한 혼합 탱크(나타나 있지 않음) 안으로 플랜지(101)가 삽입되거나 그 탱크에 연결된다. 보통, 플랜지(101)는 혼합 탱크의 기부의 적어도 일 부분을 형성한다. 혼합 탱크가 예컨대 가요성 플라스틱 파우치(pouch)로 되어 있으면, 플랜지(101)는 그 파우치로 혼합 탱크에 접착제로 결합되거나 용접된다. 플랜지(101)가 혼합 탱크에 연결되거나 그 안으로 삽입되면, 버킷(102)은 혼합 탱크에 대해 외측으로 슬리브를 형성하게 된다. 버킷(102)은, 일반적으로 혼합 탱크의 외부에 배치되는 고정자(2) 안으로 삽입된다. 회전자(3)는, 이 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)가 완전히 고정자(2)의 코일 코어(4) 사이에, 더 정확하게 말하면 횡방향 림(42) 사이에 있도록 버킷(102) 안으로 추가된다.
그런 다음 회전자(3)는 비접촉식으로 자기적으로 구동되어 회전하고 또한 작동시 무베어링 모터의 원리에 따라 고정자(2)에 의해 비접촉식으로 자기적으로 지지되어 혼합 탱크 내의 유체(들)를 혼합하게 된다. 이와 관련하여, 회전자(3)의 3개의 자유도, 즉 회전 및 반경 방향 평면 내에서의 위치가 고정자(2)에 의해 능동적으로 자기적으로 조절되거나 제어되며, 반면 회전자(3)는 3개의 다른 자유도, 즉 축선 방향 위치 및 반경 방향 평면에 대한 경사에 대해서는 피동적으로 자기적으로 안정화되는데, 즉 제어 가능하지 않게 안정화된다. 회전자(3)가 경사지지 않으면, 자기적 회전자 평면(C)은, 회전자(3) 또는 자기적 유효 코어(31)가 지지되는 반경 방향 평면과 같게 된다.
버킷(102)은 축선 방향(A)에 대해 자기적으로 유효 코어(31)의 축선 방향 높이(HR) 보다 약간 깊고 또한 추가적으로 자기적 유효 코어(31) 보다 약간 큰 직경을 가지고 있기 때문에, 작동 상태에서 회전자(3)는 버킷(102)에 대해 비접촉식으로 회전할 수 있다. 회전자(3)가 약간 경사지거나 그 회전자의 반경 방향 및/또는 축선 방향 위치가 변하더라도, 자기적 유효 코어(31) 또는 그의 재킷(8)과 버킷(102) 사이의 물리적 접촉이 회피될 수 있다.
도 50은 본 발명에 따른 회전 장치의 제 2 실시 형태를 사시도로 나타낸 것인데, 이 회전 장치는 마찬가지로 혼합 장치(100)으로서 구성되어 있다. 더 잘 이해하기 위해, 도 51은 이 제 2 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다. 이하, 회전 장치의 제 1 실시 형태와의 차이점만 살펴보도록 한다. 특히 참조 번호는 전술한 실시 형태와 관련하여 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 2 실시 형태에도 적용됨을 이해할 것이다.
제 2 실시 형태에서, 고정자(2)는 도 12 및 13에 나타나 있는 실시 형태에 따라 구성되어 있고, 여기서, 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)의 끝면(421)은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 높이(HR) 보다 큰 축선 방향(A) 높이(HS)를 가지고 있다.
여기서 버킷(102)은, 그의 기부가 디스크형 플랜지(101)의 나머지 부분과 실질적으로 동일한 평면 내에 있도록 구성되어 있는데, 이는 특히 도 51에서 쉽게 알 수 있다. 도시에 따르면 버킷(102)의 외벽의 상측 주변부는 안정적인 형태의 연결부(103)를 통해 플랜지(101)의 나머지에 연결되며, 그 연결부는 버킷(102)과 플랜지(101)의 나머지 사이에 리세스(104)를 형성하도록 되어 있고, 이 리세스 안에 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)이 수용될 수 있다.
회전자(3)는 재킷(8)을 갖는 자성 코어(31) 및 복수의(여기서는 4개) 베인(9)을 포함하고, 도시에 따르면 베인은 위쪽에서 자기적 유효 코어(31) 또는 그의 재킷(8)의 축선 방향 경계면에 배치되어 있다. 각각의 베인(9)은 반경 방향으로 상기 리세스를 넘어 연장되어 있고, 그 리세스(104)에 대해 반경 방향 외측에 배치되어 있는 혼합 블레이드(91)를 가지고 있으며, 도시에 따르면 그 혼합 블레이드는 축선 방향(A) 으로 아래쪽으로 플랜지(101) 바로 전까지 연장되어 있다. 그러므로, 이 실시 형태에서, 베인(9)은, 더 정확하게는 혼합 블레이드(91)가 자기적 회전자 평면(C)과 교차하도록 되어 있다. 이와 관련하여, 축선 방향(A)에 수직으로 있는 중심선인 각 혼합 블레이드(91)의 중심선은 바람직하게는 자기적 회전자 평면(C) 내에 있다.
고정자(2)의 이러한 구성은 피동적인 자기적 지지의 특히 높은 안정성을 주기 때문에, 혼합 블레이드(91)를 갖는 이 회전자(3) 역시 작동시 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있다.
연결부(103)에 바람직하게 개구(105)가 제공되어 있는데, 혼합 탱크가 비워질 때 유체 또는 그 유체의 잔류물이 그 개구를 통해 유출할 수 있다.
도 52는 본 발명에 따른 회전 장치의 제 3 실시 형태의 축선 방향(A) 단면을 나타내는데, 이 회전 장치는 유체를 전달하거나, 펌핑하거나 혼합하거나 교반하기 위한 펌핑 또는 혼합 장치(100)로서 구성되어 있다. 이하, 회전 장치의 전술한 실시 형태와 다른 점만 살펴볼 것이다. 참조 번호는 특히 전술한 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 3 실시 형태에도 적용된다.
회전 장치의 제 3 실시 형태에서, 고정자(2), 회전자(3) 및 플랜지(101)는 실질적으로 도 48 및 49와 관련하여 설명한 바와 같이 구성되어 있다.
제 3 실시 형태는 일회용 장치(200), 및 복수회 사용되는 재사용 가능 장치(300)를 포함하고, 일회용 장치는 일회용으로 구성되어 있는데, 즉 의도된 목적에 따라 정확히 단지 일회만 사용될 수 있으며 그런 다음에는 교체되어야 한다. 일회용 장치(200)는 임펠러(92)를 갖는 회전자(3)를 가지며, 그 임펠러는 유체(들)를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 베인(9)을 가지고 있다. 재사용 가능 장치(300)는 회전자(3)를 수용하기 위한 안정적인 형태의 지지 탱크(301)를 포함하고, 또한 고정자(2)를 포함하며, 작동 상태에서 회전자(3)는 그 고정자에 의해 비접촉식으로 자기적으로 구동 및 지지될 수 있으며, 고정자(2)는 본 발명에 따라 구성된다.
일회용 장치(200)는 혼합되거나 전달될 물질을 수용하기 위한 가요성 혼합 탱크(201)를 더 포함하고, 이 탱크는 플라스틱으로 만들어진다. 혼합 탱크(201)는 바람직하게는 가요성 파우치(202), 예컨대 플라스틱 색(sack) 또는 합성 재료로 된 색을 포함하는데, 이는 함께 접힐 수 있어 보관 중에 가능한 한 적은 공간을 차지하게 된다. 혼합 탱크(201)는 또한 중심부에서 안정적인 형태의 버킷(102)을 갖는 플랜지(101)를 포함한다. 플랜지(101)는 바람직하게 마찬가지로 안정적인 형태로 되어 있고, 더 이상 상세히 나타나 있지 않은 방식으로 가요성 파우치(202)에 유밀한(fluid-tight) 방식으로 연결되는데, 예컨대 용접되거나 접착제로 결합된다. 회전자(3)는 혼합 탱크(201) 안에 배치되고 버킷(102) 안에 위치되며, 그리고 이 버킷은 고정자(2) 안으로 삽입될 수 있다. 일회용 장치(200)의 가요성 혼합 탱크(201)는 혼합 탱크(201)를 지지하는 재사용 가능 장치(300)의 지지 탱크(301) 안에 배치된다. 이와 관련하여, 버킷(102)은, 자기적 유효 코어(31)가 완전히 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 사이에 배치되도록 고정자(2) 안에 삽입된다.
혼합 탱크(201) 및/또는 지지 탱크(301)는, 예컨대 유체를 공급하고 배출하기 위한 또한 센서 또는 프로브를 수용하기 위한 추가 개구를 가질 수 있으며, 혼합 탱크(201) 안에 위치되는 물질의 특성이 그 센서 또는 프로브에 의해 검출될 수 있다. 예컨대, 도 52에 따른 구성에서, 입구(203)가 혼합 탱크(201)에 제공되어 있는데, 이 개구를 통해 액체, 가스 또는 다른 물질이 혼합 탱크(201) 안으로 도입될 수 있다. 또한 출구(305)가 제공되어 있으며, 이 출구를 통해 혼합 탱크(201)가 비워질 수 있거나 물질이 혼합 탱크 밖으로 배출될 수 있다.
재사용 가능 장치(300) 및 일회용 장치(200)를 갖는 회전 장치의 이러한 구성은, 예컨대 제약 산업 및 바이오기술 산업에서 유리하게 사용될 수 있다. 이 구성은, 혼합될 물질 또는 유체와 접촉하게 되는 성분의 매우 높은 순도 또는 무균도가 중요한 용례에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 회전 장치의 이러한 구성은 또한 생물 반응기 또는 발효통(fermentor)으로서 형성될 수도 있다. 그러나, 이 구성은 또한 매우 일반적으로는 매체 또는 물질을 혼합할 수 있는 펌핑 또는 혼합 장치일 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 물질은 특히 유체나 고체, 바람직하게는 분말일 수 있다. 이러한 펌핑 또는 혼합 장치는 특히 액체를 혼합하고 그리고/또는 적어도 하나의 액체를 분말 또는 다른 고체와 혼합하고 그리고/또는 가스를 액체 및/또는 고체와 혼합하는데 적합하다.
지지 탱크(301)는 그의 기부에서 중심에 배치되는 캔(can)(302)을 가지고 있는데, 이 캔은 실질적으로 원통형이고 고정자(2)를 수용하기 위한 것이다. 캔(302)은 일반적으로 축선 방향(A)과 일치하는 원통 축선의 방향으로 연장되어 있고, 예컨대 스크류(303)에 의해 지지 탱크(301)의 기부에 체결된다. 공급부(304)가 캔(302)의 기부에 제공되어 있고 고정자(2)에 대한 공급 및 조절을 위한 전기 라인을 포함한다. 고정자(2)에 대한 에너지 공급과 제어 및 제어/조절 장치(미도시)를 사용한 센서와 측정 장치 사이의 데이타 교환에 필요한 모든 전기적 연결부가 그 공급부(304)에 결합되어 있다. 캔(302)은 금속 재료 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다.
내부에 회전자(3)가 들어 있는 일회용 장치(200)의 혼합 탱크(201)와 재사용 가능 장치(300)의 지지 탱크(301)의 조립은, 아주 간단하고 빠르게 또한 특히 공구 없이 실행될 수 있다. 이러한 목적으로, 혼합 탱크(201)(일반적으로 보관을 위해 함께 접혀 있음)는 내부에 있는 회전자(3)와 함께 포장물로부터 제거되어 지지 탱크(301) 안으로 배치되고, 회전자(3)가 배치되어 있는 버킷(102)이 캔(302) 안에 배치되며, 그래서 버킷(102)은 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 사이에 있게 된다. 그래서 펌핑 또는 혼합 장치(100)로서 구성된 회전 장치는 이미 사용 준비가 된 상태이다. 사용 후, 버킷(102)과 회전자(3)를 갖는 혼합 탱크(201)를 지지 탱크(301) 밖으로 간단히 끌어 당긴다. 이와 관련하여, 버킷(102)은 캔(302)으로부터 간단히 분리된다. 이러한 특히 간단하고 문제 없는 연결 및 분리에 의해, 이 제 3 실시 형태는 일회용으로 사용될 수 있게 되며, 혼합 탱크(201)와 회전자(3)는 일회용으로 구성되어 있고, 캔(302)과 함께 지지 탱크(301) 및 고정자(2)는 영구적으로 또는 복수회 사용되도록 설계되어 있다.
고정자(2)는 몰딩될 수 있고 그래서 열전도성 주조 화합물에 의해 캔(302) 안에 고정될 수 있다.
혼합 탱크(201)의 버킷(102) 및 플랜지(101)는 바람직하게는 안정적인 형태로 되어 있고 파우치(202)는 가요적이기 때문에, 버킷(102)과 플랜지(101)를 서로 별개의 부품(나중에 파우치(202)에 유밀하게 연결됨)으로 만드는 것이 유리한데, 하지만 반드시 그럴 필요는 없다.
다른 유리한 점으로서, 회전자(3)는 전자기적 구동기(1)의 회전자(3) 및 자기적 지지부의 회전자(3), 즉 또한 혼합기의 회전자(3)이기 때문에 일체형 회전자로서 구성될 수 있다. 이러면, 매우 컴팩트하고 공간 절약적인 설계가 가능한 이점이 얻어진다.
회전자(3)와 혼합 탱크(201)가 일회용으로 설계되면, 플라스틱으로 만들어지는 부품들은 가능한 한 저렴한 상용 플라스틱으로 제조되어야 한다. 일회용 구성에서 다른 중요한 점으로서, 어떤 적용 분야에 대해서는 일회용 부품은 무균 상태일 수 있어야 한다. 이와 관련하여, 일회용 부품은 감마선으로 살균될 수 있는 것이 특히 유리하다. 이러한 종류의 살균에서, 살균 대상 요소는 감마선의 작용을 받게 된다. 증기 살균과 비교한 감마선 살균의 이점은, 특히 살균이 포장물을 통해서도 일어날 수 있다는 것이다. 특히, 일회용 부품의 경우에 통상적인 관행으로서, 부품은 제조 후에 운송을 위해 제공된 그의 포장물 안으로 들어가고, 고객에게 전달되기 전에 얼마간의 시간 동안 보관된다. 이러한 경우, 고객에게 전달되기 바로 직전에만 포장물을 통해 살균이 일어나게 되는데, 이는 증기 살균 또는 다른 살균 방법으로는 가능하지 않다.
일반적으로, 혼합 탱크(201) 및 회전자(3)와 같은 일회용 부품은 일회 이상 살균될 수 있을 필요는 없다. 이특 감마선 살균의 경우에 특히 크게 유리한데, 왜냐하면, 플라스틱에 감마선을 가하면 악화가 일어날 수 있고 그래서 복수회의 감마선 살균이 플라스틱을 사용 불가능하게 만들 수 있기 때문이다.
일반적으로 일회용 부품에 대해서는 고온 및/또는 고압(고 증기압)에서의 살균이 필요 없을 수 있기 때문에, 덜 비싼 플라스틱, 예컨대 고온을 견디지 못하거나 고온과 고압에 여러 번 노출될 수 없는 플라스틱이 사용될 수 있다.
그러므로, 이러한 모든 점을 고려할 때, 일회용 구성에 있어서, 적어도 한번 감마선 살균될 수 있는 일회용 장치의 제조에 사용되는 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 재료는 일회의 감마선 살균이 가능하도록 적어도 40 kGy의 선량에 대해 감마선 안정적이어야 한다. 추가로, 감마선 살균시 독성 물질이 생기지 않아야 한다. 추가로, 혼합될 물질과 접촉하는 모든 재료는 USP 등급 Ⅵ 표준을 만족하는 것이 바람직하다.
가요성 파우치(202)의 제조에는 예컨대 다음과 같은 플라스틱이 바람직하다: 폴리에틸렌(PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 실리콘.
버킷(102) 및 플라스틱을 포함하는 회전자(3)의 부품, 즉 임펠러(920, 베인(9) 및 재킷(8)의 제조에는 예컨대 다음과 같은 플라스틱이 바람직하다: 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리아크릴, 폴리카보네이트(PC).
플라스틱 부품을 위한 덜 적절한 재료 또는 심지어는 부적절한 재료는 예컨대 폴리테트라플루로에틸렌(PTFE) 및 테플론이라는 상표로 알려져 있는 퍼플루오르알콕시 폴리머(PFA)와 같은 재료가 있다. 이들 재료의 경우에 감마선 살균시, 플루오린과 같은 유해한 가스가 발생되고 그 플루오린은 불화수소산(HF)과 같은 독성의 또는 유해한 화합물을 형성할 수 있다는 위험이 있다. 이러한 재료는, 특히 회전자(3)가 일회용으로 설계되어 있지 않은 용례에도 물론 사용될 수 있다.
고정자(2) 및 회전자(3)는 또한, 템플 모터로서 구성되고 이미 설명한 바와 같이 제 3 실시 형태에서 무베어링 모터의 원리에 따라 작동하는 전자기적 회전 구동기(1)를 함께 형성한다. 무베어링 모터에서는, 회전자(3)의 적어도 3개의 자유도, 즉 원하는 회전 축선(A) 주위로의 회전 및 반경 방향 평면 내에서의 위치는 항상 능동적으로 자기적으로 조절된다. 회전자(3)의 축선 방향 위치의 자유도는 피동적으로 자기적으로 안정화되는데, 즉 별도의 자기적 액시얼 베어링 또는 기계적 액시얼 베어링은 필요 없다. 한편, 그리하여 회전자(3)는 특히 간단하고 저렴하게 되며, 다른 한편으로, 회전자(3)는 고정자(2) 및 캔(302)으로부터 간단하게 분리될 수 있다. 즉, 액시얼 베어링 부품이 없으므로, 회전자(3)는 버킷(102)과 함께 캔(302) 또는 고정자(2)로부터 간단하게 분리될 수 있다.
이와 관련하여, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는, 축선 방향(A) 편향시의 자기적 스프링력에 의한 것처럼, 고정자(2)에서 나오는 자기장에 의해 끌리게 된다. 회전자(3)를 축선 방향(A)에 대해 원하는 위치에 안정화시키는 피동적으로 자기적인 이들 축선 방향 복원력은 축선 방향(A)으로의 회전자(3)의 변위시 편향과 더불어 중가하고, 특정의 편향시 최대에 이르게 되며(이는 회전자(3)의 자기적 유효 코어(3)의 기하학적 구조, 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)의 끝면(421)의 기하학적 구조, 영구자석 부분(46)의 기하학적 구조와 자기적 특성, 및 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 공기 틈에 달려 있음) 그런 다음 다시 감소하게 된다. 본 발명의 구성에서, 고유한 액시얼 피동 자석 베어링의 특성은, 회전자(3)에 작용하는 축선 방향 힘이 전체 작동 범위에서 액시얼 피동 자석 베어링의 최대 힘 보다 낮고 또한 회전자(3)가 고정자(2)로부터 간단히 분리될 수 있어야 하는 용례에서는 회전자(3)가 선택적으로 혼합 탱크(201)와 함께 공구 없이 고정자(2)로부터 쉽게 분리될 수 있도록 액시얼 피동 자석 베어링의 최대 힘이 충분히 작게 유지되도록 선택된다. 이와 관련하여, 최대 200 N의 액시얼 피동 자석 베어링의 최대 힘은, 공구 또는 펌핑 또는 혼합 장치로서의 구성을 위한 보조 장치 없이 여전히 관리될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 혼합 장치가 더 작은 경우에, 가능한 한 간단한 방식으로 삽입 및 제거를 설계하기 위해 액시얼 피동 자기적 베어링의 훨씬 더 작은 최대 힘이 선택된다. 10 N 내지 80 N의 값이 저밀도 액체를 위한 50 리터 내지 1000 리터의 혼합 장치에 전형적이다.
모든 실시 형태에서 2개의 나머지 자유도, 즉 반경 방향 평면에 대한 회전자(3)의 경사에 대해 마찬가지로 피동적인 자기적 안정화가 실현될 수 있다. 이러한 구성에서, 템플 모터로서 구성된 무베어링 모터의 조절은 특히 간단하게 되고 또한 전력 증폭기 채널의 수도 줄어들 수 있다. 그러나, 경사에 대한 회전자(3)의 이 유일한 피동적 안정화는 어떤 기하학적 조건이 만족되는 경우에만 신뢰적으로 이루어지게 된다. 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 직경이 d이고 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 높이가 HR 인 경우, 상기 직경은 높이(HR) 보다 적어도 2.6 배 더 커야 한다. d ＞ 2.6 * HR의 조건이 만족되어야 하는데, 즉 직경(d)은 높이(HR)의 2.6 배 이상이어야 한다.
이러한 이유로, 본 발명에 따른 회전 장치의 경우에, 회전자(3)의 직경(또는 외부형 회전자로서의 구성에서는 내경)이 축선 방향(A)으로의 자기적 유효 코어(31)의 높이(HR)의 적어도 2.6 배이면, 회전자(3)는 반경 방향 평면 쪽으로의 경사(2 자유도)에 대해 순수하게 피동적으로 자기적으로 안정화되는 것이 바람직하다.
이 기하학적 조건이 더 이상 만족되지 않은 실시 형태에서는, 회전자(3)는 다른 적절한 수단에 의해 이들 경사에 대해 안정화되거나 조절될 수 있다.
도 53은 본 발명에 따른 회전 장치의 제 4 실시 형태의 축선 방향(A) 단면을 나타내는데, 이 회전 장치는 유체를 전달하거나, 펌핑하거나 혼합하거나 교반하기 위한 펌핑 또는 혼합 장치(100)로서 구성되어 있다. 이하, 전술한 실시 형태와 다른 점만 살펴볼 것이다. 참조 번호는 제 1, 2 및 3 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 위에서 설명한 모든 변형예, 실시 형태 및 방안은 제 4 실시 형태에도 동일한 방식으로 실현될 수 있다.
제 4 실시 형태는 본질적으로 제 3 실시 형태에 대응하지만, 제 4 실시 형태에서 고정자(2)와 회전자(3)는 도 50 및 51과 관련하여 설명한 바와 같이 구성되어 있다.
도 54는 본 발명에 따른 회전 장치(100)의 제 5 실시 형태의 축선 방향(A) 단면을 나타낸다. 이하, 전술한 실시 형태와 다른 점만 살펴볼 것이다. 참조 번호는 이전 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 5 실시 형태에도 적용된다.
제 5 실시 형태도 유체를 전달하거나, 펌핑하거나 혼합하거나 교반하기 위한 펌핑 또는 혼합 장치(100)로서 구성되어 있다. 바람직하게는, 하지만 반드시 필요는 것은 아니지만, 제 5 실시 형태는 일회용 부품을 포함하는데, 즉 일회용으로 구성된 일회용 장치(200) 및 복수회 사용되도록 구성된 재사용 가능 장치(300)를 포함한다. 일회용 장치(200)는 임펠러(92)를 갖는 회전자(3)를 포함하며, 회전자는 유체(들)를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 베인(9)을 가지고 있고, 상기 일회용 장치는 또한 가요성 파우치(202)를 갖는 가요성 혼합 탱크(201)를 포함한다. 재사용 가능 장치(300)는 혼합 탱크(201)를 수용하기 위한 안정적인 형태의 지지 탱크(301)를 포함하고, 또한 고정자(2)를 포함하며, 작동 상태에서 회전자(3)는 그 고정자에 의해 비접촉식으로 자기적으로 구동 및 지지될 수 있다.
제 5 실시 형태에서, 회전자(3)는 외부형 회전자로서 구성되어 있는데, 회전자(3)는 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)에 대해 반경 방향 외측에 배치되며, 횡방향 림(42)은 반경 방향 외측으로 회전자(3) 쪽으로 연장되어 있고, 그래서 코일 코어(4)의 끝면(421)은 반경 방향 외측에 배치되어 있다.
고정자(2)는 예컨대 도 18 및 19와 관련하여 설명한 바와 같이 구성된다. 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31) 역시 예컨대 도 18 및 19에 나타나 있는 바와 같이 구성된다. 자성 코어(31)는, 이미 전술한 바와 같이 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지는 재킷(8)에 의해 둘러싸여 있다. 자기적 유효 코어(31)는 예컨대 플라스틱으로 몰딩되어 재킷(8)을 형성할 수 있다. 회전자(3)는 또한 복수의(여기서는 4개) 베인(9)을 갖는 임펠러(92)를 포함하며, 유체 또는 물질이 베인에 의해 혼합되거나 펌핑되거나 교반된다. 베인(9) 또는 임펠러(91)는 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지고, 또한 재킷(8)과 일체적으로 제조되거나, 또는 나중에 예컨대 접착제 결합 또는 용접으로 재킷(8)에 고정되는 개별적인 부품들로서 제조될 수 있다. 베인(9)은 바람직하게는 자성 코어(31)가 축선 방향(A)에 대해 대략 중심에서 각 베인(9)을 통해 연장되어 있도록 구성 및 배치된다. 이리하여, 작동 중에 베인(9)에 의해 회전자(3)에 전달되는 힘은 자기적 회전자 평면(3)의 아래와 위 모두에 가해지게 되는데, 이는 회전자 위치의 자기적 안정화에 유리하다.
여기서 설명한 외부형 회전자로서의 실시 형태에서, 안정적인 형태의 버킷(102)은 혼합 탱크(201)에 대해 내측으로 밀리도록, 즉 혼합 탱크(201) 안으로 진입하도록 플랜지(101)에 배치되어 있다. 그런 다음 회전자(3)는, 자성 코어(31)가 버킷(102)에 대해 반경 방향 외측에 배치되어 연장되어 있고 그 버킷을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이렇게 해서, 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)이 버킷(102) 안에 배치되고 또한 횡방향 림(42)의 끝면(421)은 자기적 유효 코어(31)의 반대편에 배치되도록 고정자(2)를 위치시킬 수 있다. 이와 관련하여, 반경 방향에 대한 버킷(102)의 직경의 크기는, 버킷(102)만이 매우 작은 틈새로 또는 틈새가 없이 횡방향 림(42)을 둘러싸지만 문제 없이 고정자(2)로부터 분리될 수 있도록 정해진다. 고정자(2)를 수용하는 캔(302)은 축선 방향(A)에 대해 버킷(102)과 겹치는데, 즉 버킷(102) 안으로 연장되어 있고 횡방향 림(42) 바로 위에서 끝난다.
도 55는 본 발명에 따른 회전 장치의 제 6 실시 형태의 사시도를 나타낸다. 더 잘 이해하기 위해, 도 56은 제 6 실시 형태의 축선 방향 단면을 나타낸다. 이하, 전술한 실시 형태와 다른 점만 살펴볼 것이다. 참조 번호는 이전 실시 형태와 관련하여 이미 설명한 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 위의 모든 설명은 동일한 방식으로 제 6 실시 형태에도 적용된다.
제 6 실시 형태는 유체를 펌핑하거나 전달하기 위한 펌핑 장치(400)로서 구성되어 있고, 또한 도 7 및 8과 관련하여 설명한 바와 같이 구성된 고정자(2)를 포함한다.
펌핑 장치(400)는, 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지는 펌프 하우징(401)을 더 포함한다. 이 펌프 하우징(401)은 전달될 유체를 위한 입구(402)를 가지며, 이 입구는 축선 방향(A)으로 연장되어 있고 펌프 하우징(401)의 중간에 중심 배치되어 있고 또한 축선 방향(A)으로 원통형 관으로 되어 있으며, 상기 펌프 하우징은 또한 전달될 유체를 위한 출구(403)를 가지며, 이 출구는 반경 방향으로 연장되어 있고 또한 원통형 관으로 되어 있다. 임펠러로 되어 있고 자기적 유효 코어(31) 및 상기 입구(402)로부터 유체를 출구(403)에 전달하기 위한 복수의 베인(404)을 포함하는 회전자(3)가 펌프 하우징(401) 안에 제공되어 있다. 도시에 따르면 베인(404)은 축선 방향(A)에 대해 자기적 유효 코어(31)의 위쪽에 배치된다, 그러므로 여기서 펌핑 장치(400)는 원심 펌프로 되어 있다. 예컨대 축류 펌프 또는 나선형 축류 펌프로서의 다른 구성도 물론 가능하다.
회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 재킷(8)에 의해 둘러싸이며, 이 재킷은 정확히 베인(404) 처럼 바람직하게는 플라스틱으로 만들어진다. 펌프 하우징(401)은, 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)를 둘러싸는 하측 부분(405), 및 축선 방향으로 그 하측 부분에 인접해 있고 회전자의 베인(404)을 둘러싸는 상측 부분(406)을 포함한다. 양 부분(405, 406)은 축선 방향에 수직인 실질적으로 원형 단면의 표면을 가지며, 하측 부분(405)은 상측 부분(406) 보다 작은 직경을 가지고 있다. 이와 관련하여, 하측 부분(405)의 직경의 크기는, 하측 부분이 가능한 한 작은 틈새를 가지고 코일 코어(4)의 횡방향 림(42) 사이에 삽입될 수 있고 또한 간단한 방식으로 고정자(2)로부터 다시 분리될 수 있도록 되어 있다. 상측 부분(406)의 직경의 크기는, 상측 부분이 횡방향 림(42) 상에 있을 수 있도록 반경 방향에 대해 그 횡방향 림(42)과 겹치도록 되어 있다.
안에 회전자(3)가 배치되어 있는 펌프 하우징(401)이 고정자(2) 안으로 삽입될 때, 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)은 자기적 유효 코어(31)가 위치되어 있는 펌프 하우징(401)의 하측 부분(405)을 둘러싸며, 그래서 자기적 회전자 평면(C)은 반경 방향 평면 내에 있게 되고 자기적 유효 코어(31)는 축선 방향(A)에 대해 완전히 횡방향 림(42)의 끝면(421) 사이에 있게 된다. 그래서 회전자(3)는 작동 상태에서 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 또한 고정자에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있다.
펌프 하우징(401)의 상측 부분(406)은 축선 방향(A)에 대해 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)의 바로 위쪽에 위치된다. 이 상측 부분(406) 안으로 열려 있는 출구(403)는 축선 방향(A)에 대해 베인(404)과 동일한 높이에 배치되는데, 이는 작동시 회전자(3)에 작용하는 유체 역학적 힘에 대해 특히 유리하다. 유체 역학적 힘은 회전자(3)에 가능한 한 고르게 분산된다. 출구(403)와 베인(404) 사이의 이러한 상대적인 배치는, 템플 모터로서의 회전 구동기(1)의 구성에 의해 특히 가능하게 되는데, 왜냐하면, 여기서 출구(403)의 그러한 배치를 적어도 상당히 더 어렵게 하는 권선이 횡방향 림(42)에 없기 때문이다.
펌핑 장치(400)로서 구성된 회전 장치는 유리하게 일회용 부품으로 구성될 수 있고, 또한 일회용 장치(200)와 재사용 가능 장치(300)를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 일회용 장치(200)는 바람직하게는 펌프 하우징(401) 및 일회용 부품으로서 그 하우징 안에 배치되는 회전자(3)를 포함하고, 그 일회용 부품은 그의 의도된 목적에 따라 한번만 사용될 수 있고 그런 다음에는 다른 사용을 위해 새로운 미사용 부품으로 교체되어야 한다. 재사용 가능 장치(300)는 이 구성에서 고정자(2)를 포함한다.
기계적 베어링이 없기 때문에, 펌핑 장치(400)는, 매우 민감한 물질이 전달되는 용례(예컨대, 혈액 펌프) 또는 예컨대 제약 산업 또는 바이오기술 산업에서 순도에 대한 요건에 매우 엄격한 용례, 또는 기계적 베어링을 매우 빠르게 파손시키는 마멸성 물질이 전달되는 용례(예컨대, 반도체 산업에서 사용되는 슬러리용 펌프)에 특히 적합하다.
펌핑 장치(400)의 경우에는 전자기적 구동기(1)의 회전자(3)와 자기적 지지부의 회전자(3) 및 펌핑 장치(400)의 회전자(3)에 의해 전달 대상 유체가 펌핑되기 때문에, 회전자(3)는 일체형 회전자로서 구성되는 것이 또한 유리하다. 이러면, 매우 컴팩트하고 공간 절약적인 설계가 가능하다는 이점이 얻어진다.

Claims (15)

  1. 템플(temple) 모터로서 구성된 전자기적 회전 구동기로서, 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고 코일과 영구자석을 갖지 않으며 자기적 유효 코어(31)를 갖는 회전자(3), 및 고정자(2)를 가지며, 상기 고정자에 의해 회전자(3)는 작동 상태에서 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고, 상기 고정자(2)는 복수의 코일 코어(4)를 가지며, 각각의 코일 코어는, 상기 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 바아(bar)형 길이 방향 림(limb)(41)을 포함하고, 모든 제 1 단부(43)는 리플럭스(reflux)(5)에 의해 연결되어 있으며, 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선(6, 61)이 제공되어 있고, 각각의 권선은 상기 길이 방향 림(41) 중의 하나를 둘러싸고, 상기 코일 코어(4)는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시킬 수 있는 복수의 영구자석(45, 46)을 포함하는, 전자기적 회전 구동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자(2)는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되어 있고, 상기 베어링-드라이브 고정자에 의해 작동 상태에서 회전자(3)가 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있는, 전자기적 회전 구동기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 코일 코어(4)는 상기 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)에 배치되는 횡방향 림(42)을 포함하고, 횡방향 림은 상기 원하는 회전 축선에 의해 규정되는 축선 방향(A)에 수직인 반경 방향으로 연장되어 있는, 전자기적 회전 구동기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 코일 코어(4)는, 제 1 단부(43)에서부터 길이 방향 림(41)의 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 영구자석 부분(46), 및 각기 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부까지(44)까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분(47)을 포함하고, 영구자석 부분(46)은 상기 2개의 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되어 있는, 전자기적 회전 구동기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 코일 코어(4)의 상기 영구자석 부분(46) 및 2개의 무영구자석 부분(47) 각각은 상기 횡방향 림(42)을 통해 연장되어 있고, 영구자석 부분(46)은 횡방향 림(42)에서 상기 2개의 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되어 있는, 전자기적 회전 구동기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영구자석 부분(46) 각각은 반경 방향에 수직하게 또한 축선 방향(A)에 수직하게 분극화되어 있고, 서로 인접하는 코일 코어(4)의 영구자석(46) 각각은 반대 방향으로 분극화되어 있는, 전자기적 회전 구동기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 코어의 무영구자석 부분(47) 각각은 요소(48)로 다발진 적층체 형태로 만들어져 있고, 상기 요소(48)는 회전자(3)의 둘레 방향으로 적층되어 있는, 전자기적 회전 구동기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자(2)는 짝수 개의 코일 코어(4), 바람직하게는 6개 또는 8개 또는 12개의 코일 코어(4)를 갖는, 전자기적 회전 구동기.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(3)와 대향하는 코일 코어(4)의 횡방향 림(42)의 끝면(421)은 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)의 축선 방향 높이(HR) 보다 큰 축선 방향(A) 높이(HS)를 가지고 있는, 전자기적 회전 구동기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선(6)은 회전자(3)를 위한 전자기적 구동장을 발생시키기 위한 구동 코일(62) 및 반경 방향으로 회전자(3)에 작용하는 횡력을 설정하기 위한 별도의 제어 코일(63)을 포함하는, 전자기적 회전 구동기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(3)의 자기적 유효 코어(31)는 디스크형 또는 링형으로 되어 있고 반경 방향 외측 경계면(34, 34")을 가지며, 회전자(3)의 중심맞춤된 상태에서 상기 반경 방향 외측 경계면은 반경 방향으로 모든 코일 코어(4)로부터 동일한 간격을 두고 있는, 전자기적 회전 구동기.
  12. 템플 모터로서 구성된 전자기적 회전 구동기를 위한 고정자로서, 고정자(2)에 의해 회전자(3)가 작동 상태에서 원하는 회전 축선 주위로 비접촉식으로 자기적으로 구동될 수 있고, 상기 고정자(2)는 복수의 코일 코어(4)를 가지며, 각각의 코일 코어는, 상기 원하는 회전 축선에 평행한 방향으로 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 바아형 길이 방향 림(41)을 포함하고, 모든 제 1 단부(43)는 리플럭스(5)에 의해 연결되어 있으며, 회전 전자기장을 발생시키기 위한 복수의 권선(6, 61)이 제공되어 있고, 각각의 권선은 상기 길이 방향 림(41) 중의 하나를 둘러싸고, 상기 코일 코어(4)는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시킬 수 있는 복수의 영구자석(46)을 포함하고, 각 코일 코어(4)는, 길이 방향 림(41)의 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 영구자석 부분(46), 및 각기 제 1 단부(43)에서부터 제 2 단부(44)까지 연장되어 있는 2개의 무영구자석 부분(47)을 포함하고, 영구자석 부분(46)은 상기 2개의 무영구자석 부분(47) 사이에 배치되어 있는, 고정자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고정자(2)는 베어링-드라이브 고정자로서 구성되어 있고, 상기 베어링-드라이브 고정자에 의해 회전자(3)가 작동 상태에서 고정자(2)에 대해 비접촉식으로 자기적으로 지지될 수 있는, 고정자.
  14. 유체를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 회전 장치로서, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따라 구성된 전자기적 회전 구동기 또는 제 13 항에 따라 구성된 고정자를 포함하는 회전 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    일회용으로 구성된 일회용 장치(200) 및 복수회 사용되도록 구성된 재사용 가능 장치(300)를 가지며, 상기 일회용 장치(200)는, 유체(들)를 전달하거나 펌핑하거나 혼합하거나 또는 교반하기 위한 복수의 베인(9)을 갖는 회전자(3)를 포함하고, 상기 재사용 가능 장치(300)는 회전자(3)를 수용하기 위한 지지 탱크(301) 및 고정자(2)를 포함하고, 회전자(3)는 작동 상태에서 상기 고정자에 의해 비접촉식으로 자기적으로 구동되고 지지될 수 있으며, 고정자(2)는 영구자석 예비 자화 플럭스를 발생시키기 위한 적어도 하나의 영구자석(45, 46), 및 전자기 플럭스를 발생시키기 위한 적어도 하나의 권선(6, 61)을 포함하며, 영구자석 예비 자화 플럭스 및 전자기 플럭스는 함께 상기 회전자를 구동시키고 지지하는, 회전 장치.
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Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2537220B1 (es) * 2013-06-21 2016-03-17 Arturo PÉREZ RODRÍGUEZ Perfeccionamientos de las máquinas de campo magnético rotatorio
EP3115616B1 (de) * 2015-07-06 2022-09-07 Levitronix GmbH Elektromagnetischer drehantrieb
US10518863B2 (en) * 2016-04-22 2019-12-31 Rolls-Royce Plc Aircraft electrical network
EP3970786B1 (en) * 2016-07-08 2024-06-26 Fenwal, Inc. Flexible impeller pumps and disposable fluid flow circuits incorporating such pumps
US10944303B2 (en) * 2017-07-18 2021-03-09 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Low torque ripple spoke-type permanent magnet motor
TWI647562B (zh) * 2017-12-01 2019-01-11 Wistron Corp. 具有散熱系統之電子設備及其散熱裝置
US10973967B2 (en) * 2018-01-10 2021-04-13 Tc1 Llc Bearingless implantable blood pump
DE102018105136A1 (de) 2018-03-06 2019-09-12 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Pumpenanordnung
US11177719B2 (en) 2018-05-18 2021-11-16 Levitronix Gmbh Electromagnetic rotary drive and rotational device
US10879829B2 (en) 2018-05-19 2020-12-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Bearingless electrical machine with floating capacitor
CN112335158A (zh) * 2018-06-29 2021-02-05 皇家飞利浦有限公司 用于mri兼容性的无铁心电动马达
CN108757460B (zh) * 2018-07-11 2024-06-11 井冈山大学 一种永磁支承及电磁直驱涡旋压缩机
CN108940605B (zh) * 2018-08-01 2020-07-14 内蒙古广利隆能源股份有限公司 一种浮选矿浆磁化机
DE102018007288A1 (de) * 2018-09-14 2020-03-19 Levitronix Gmbh Mischvorrichtung mit einem Rührelement und Mischvorrichtungssystem
CN110905920A (zh) * 2018-09-18 2020-03-24 北京亚之捷环保科技有限责任公司 一种适用于磁轴承各自由度不同偏置组合的磁轴承控制装置
DE102019101778B4 (de) * 2019-01-24 2021-10-14 Norbert Isele Motor, Rotor-Stator-Anordnung und Verwendung zum Betreiben eines Motors
JP2020128745A (ja) 2019-02-01 2020-08-27 ホワイト ナイト フルイド ハンドリング インコーポレーテッドＷｈｉｔｅ Ｋｎｉｇｈｔ Ｆｌｕｉｄ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｉｎｃ． ロータを支承し、当該ロータを磁気的に軸線方向に位置決めするための磁石を有するポンプ、及びこれに関連する方法
EP3711787A1 (en) 2019-03-19 2020-09-23 Abiomed Europe GmbH Blood pump
EP3711786A1 (en) * 2019-03-19 2020-09-23 Abiomed Europe GmbH Blood pump
EP3711784A1 (en) * 2019-03-19 2020-09-23 Abiomed Europe GmbH Blood pump
EP3711785A1 (en) * 2019-03-19 2020-09-23 Abiomed Europe GmbH Blood pump
DE102019107394A1 (de) * 2019-03-22 2020-09-24 Brusa Elektronik Ag Rotor mit gegossenen Magnetelementen mit Vorsprüngen
CN109985285B (zh) * 2019-04-03 2024-07-19 李庆国 心室辅助用离心泵
EP3952077A4 (en) * 2019-04-29 2022-06-01 Guangdong Welling Motor Manufacturing Co., Ltd. FAN
DE102019206197A1 (de) 2019-04-30 2020-11-05 Mahle International Gmbh Expansionsventil
EP3760381A1 (de) 2019-07-04 2021-01-06 Hilti Aktiengesellschaft Arbeitsgerät
CN112421877B (zh) * 2019-08-23 2022-05-31 广东美的环境电器制造有限公司 送风装置和家用电器
FR3100400B1 (fr) * 2019-09-03 2022-03-11 Cedrat Tech Actionneur magnetique et systeme mecatronique
EP3789624B1 (en) * 2019-09-05 2023-06-28 Mecos AG Magnetic bearing device having a toroidal design
EP3795836B1 (de) * 2019-09-18 2024-11-27 Levitronix GmbH Zentrifugalpumpe
KR102322895B1 (ko) * 2019-12-19 2021-11-05 엠투테크 주식회사 치킨 무인 조리시스템의 냉장보관장치
CN111057566B (zh) * 2020-01-19 2024-12-27 浙江省农业科学院 一种水热炭化装置
DE102020101642A1 (de) * 2020-01-24 2021-07-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rotor, Verfahren zur Herstellung eines Rotors und Axialflussmaschine
EP3865709B1 (de) * 2020-02-13 2023-11-22 Levitronix GmbH Pumpvorrichtung, einmalvorrichtung und verfahren zum betreiben einer pumpvorrichtung
DE102020115263B4 (de) * 2020-06-09 2022-04-14 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Elektrischer Motor und Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Motors
TW202218705A (zh) * 2020-09-22 2022-05-16 德商阿比奥梅德歐洲有限公司 血泵
CN112546425B (zh) * 2020-10-29 2021-07-23 苏州心擎医疗技术有限公司 磁悬浮马达和磁悬浮血泵
CN213402592U (zh) * 2020-11-16 2021-06-08 苏州心擎医疗技术有限公司 磁悬浮马达用的定子机构以及定子线圈
CN112421811B (zh) * 2020-11-16 2022-05-20 苏州心擎医疗技术有限公司 磁悬浮马达用的定子机构以及血泵
CN112452222A (zh) * 2020-12-02 2021-03-09 海门海立电子科技有限公司 一种环形可组合的新型立体磁力搅拌器
CN112713813B (zh) * 2020-12-16 2021-11-23 江苏大学 一种双6/3磁悬浮开关磁阻电机
CH718203A1 (de) * 2020-12-21 2022-06-30 Braecker Ag Ring für eine Ringspinn- oder eine Ringzwirnmaschine.
CN112587792B (zh) * 2020-12-22 2024-08-27 深圳核心医疗科技股份有限公司 血泵
EP4024675B1 (de) 2020-12-28 2024-07-10 Tomas Pink Single-use rotor mit kurzschlusskäfig
CN112865601B (zh) * 2021-01-07 2023-01-03 天津大学 一种电磁式旋转振动能量采集器
CN113083112B (zh) * 2021-03-29 2022-05-17 中国科学院力学研究所 一种基于磁力驱动的多相流体调整装置
JP2022168834A (ja) 2021-04-26 2022-11-08 レヴィトロニクス ゲーエムベーハー 電磁回転駆動装置、遠心ポンプ、及びポンプ・ユニット
CN115700965B (zh) * 2021-07-16 2026-04-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 轴向磁通马达的混合定子芯段
CN114221580B (zh) * 2021-12-21 2023-01-31 苏州苏磁智能科技有限公司 磁悬浮装置以及转子位置调节方法
CN114748788B (zh) * 2022-03-22 2023-04-21 苏州心擎医疗技术有限公司 用于磁悬浮马达的定子组件、磁悬浮马达和体外离心式磁悬浮血泵
CN114653276B (zh) * 2022-04-07 2023-07-04 浙江微流纳米生物技术有限公司 一种在线中空磁力搅拌器
EP4268943A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-01 Levitronix GmbH A device for tangential flow filtration of a fluid
EP4517095A4 (en) * 2022-04-29 2026-04-15 Zhejiang Sanhua Automotive Components Co Ltd FLUID REGULATION APPARATUS AND ITS MANUFACTURING METHOD, DRIVE ASSEMBLY
CN117006061A (zh) * 2022-04-29 2023-11-07 浙江三花汽车零部件有限公司 流体控制装置、驱动组件及其制造方法
CN114576268A (zh) * 2022-05-05 2022-06-03 山东华东风机有限公司 一种同极型磁悬浮轴承
US12096880B2 (en) 2022-05-13 2024-09-24 Sharkninja Operating Llc Flavorant for beverage carbonation system
CA3253404A1 (en) 2022-05-13 2023-11-16 Sharkninja Operating Llc AGITATOR FOR CARBONATION SYSTEM
US12213617B2 (en) 2022-05-13 2025-02-04 Sharkninja Operating Llc Flavored beverage carbonation process
US11647860B1 (en) 2022-05-13 2023-05-16 Sharkninja Operating Llc Flavored beverage carbonation system
US11751585B1 (en) 2022-05-13 2023-09-12 Sharkninja Operating Llc Flavored beverage carbonation system
CN115242129B (zh) * 2022-07-11 2024-09-24 泉州装备制造研究所 一种三自由度磁悬浮移动平台及其控制方法
CN115178162A (zh) * 2022-07-17 2022-10-14 马俊 一种在线缓冲液配液磁力混合器
US12005404B2 (en) 2022-08-22 2024-06-11 Sharkninja Operating Llc Beverage carbonation system flow control
US12539500B2 (en) 2022-08-31 2026-02-03 Sharkninja Operating Llc Additive containers
US11738988B1 (en) 2022-11-17 2023-08-29 Sharkninja Operating Llc Ingredient container valve control
US11745996B1 (en) 2022-11-17 2023-09-05 Sharkninja Operating Llc Ingredient containers for use with beverage dispensers
US12103840B2 (en) 2022-11-17 2024-10-01 Sharkninja Operating Llc Ingredient container with sealing valve
US11634314B1 (en) 2022-11-17 2023-04-25 Sharkninja Operating Llc Dosing accuracy
US12084334B2 (en) 2022-11-17 2024-09-10 Sharkninja Operating Llc Ingredient container
US12506371B2 (en) 2022-12-12 2025-12-23 Levitronix Gmbh Electromagnetic rotary drive
USD1092208S1 (en) 2022-12-23 2025-09-09 Sharkninja Operating Llc Cap of ingredient container
USD1091308S1 (en) 2022-12-23 2025-09-02 Sharkninja Operating Llc Ingredient container
CN116191701A (zh) * 2023-02-09 2023-05-30 苏州苏磁智能科技有限公司 单绕组磁悬浮电机及悬浮控制方法
US11925287B1 (en) 2023-03-22 2024-03-12 Sharkninja Operating Llc Additive container with inlet tube
US11871867B1 (en) 2023-03-22 2024-01-16 Sharkninja Operating Llc Additive container with bottom cover
US12116257B1 (en) 2023-03-22 2024-10-15 Sharkninja Operating Llc Adapter for beverage dispenser
KR20240148258A (ko) 2023-04-03 2024-10-11 레비트로닉스 게엠베하 전자기 회전 드리이브 및 원심 펌프
US12005408B1 (en) 2023-04-14 2024-06-11 Sharkninja Operating Llc Mixing funnel
KR20240168226A (ko) 2023-05-22 2024-11-29 레비트로닉스 게엠베하 전자기적 회전 구동기 및 원심 펌프
TWI840255B (zh) * 2023-06-14 2024-04-21 陳宜豊 電磁鐵應用發電裝置
WO2024254837A1 (en) 2023-06-16 2024-12-19 Sharkninja Operating Llc Carbonation mixing nozzles
CN119856886A (zh) * 2023-10-20 2025-04-22 北京石头世纪科技股份有限公司 一种流体处理装置、破碎装置、清洁设备及基站
KR20250101917A (ko) * 2023-12-27 2025-07-04 주식회사 아모텍 슬림형 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 전동식 워터 펌프
US20250283506A1 (en) * 2024-03-05 2025-09-11 Levitronix Gmbh Magnetic levitation device and an electromagnetic rotary drive
US20250286431A1 (en) * 2024-03-05 2025-09-11 Levitronix Gmbh Magnetic levitation device and an electromagnetic rotary drive
US20250286432A1 (en) * 2024-03-05 2025-09-11 Levitronix Gmbh Magnetic levitation device and an electromagnetic rotary drive
EP4650604A1 (de) * 2024-05-14 2025-11-19 Levitronix GmbH Verfahren zur herstellung eines flügelrads
CN118944360B (zh) * 2024-07-08 2025-09-09 槃实科技(深圳)有限公司 一种磁悬浮电机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0522914A (ja) * 1991-07-11 1993-01-29 Brother Ind Ltd 可変リラクタンスモータ
JPH07303357A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Okuma Mach Works Ltd 同期電動機
JP2001016887A (ja) * 1999-06-22 2001-01-19 Sulzer Markets & Technology Ag 電気式回転駆動装置
US6181040B1 (en) * 1997-08-25 2001-01-30 Sulzer Electronics Ag Magnetically journalled rotational arrangement
CN103825418A (zh) * 2013-12-31 2014-05-28 天津大学 单绕组无轴承磁通切换永磁电机

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0819330B1 (de) 1995-04-03 2001-06-06 Levitronix LLC Rotationsmaschine mit elektromagnetischem drehantrieb
JP4390856B2 (ja) 1996-09-10 2009-12-24 レビトロニクス エルエルシー ロータリー・ポンプ及びその駆動方法
JP3668626B2 (ja) 1998-12-14 2005-07-06 株式会社三協精機製作所 磁気浮上電動機
JP4786297B2 (ja) 2005-10-28 2011-10-05 株式会社イワキ ハイブリッド型磁気軸受
KR100980565B1 (ko) 2007-10-18 2010-09-06 가부시키가이샤 이와키 자기부상모터 및 펌프
US7832922B2 (en) 2007-11-30 2010-11-16 Levitronix Gmbh Mixing apparatus and container for such
EP2709688B1 (de) * 2011-05-20 2018-01-03 Levitronix GmbH Rotationsmaschine, sowie vorrichtung mit einer rotationsmaschine
CN103023265A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 江苏大学 一种无轴承永磁薄片电机
US10177627B2 (en) * 2015-08-06 2019-01-08 Massachusetts Institute Of Technology Homopolar, flux-biased hysteresis bearingless motor
US10833570B2 (en) * 2017-12-22 2020-11-10 Massachusetts Institute Of Technology Homopolar bearingless slice motors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0522914A (ja) * 1991-07-11 1993-01-29 Brother Ind Ltd 可変リラクタンスモータ
JPH07303357A (ja) * 1994-05-02 1995-11-14 Okuma Mach Works Ltd 同期電動機
US6181040B1 (en) * 1997-08-25 2001-01-30 Sulzer Electronics Ag Magnetically journalled rotational arrangement
JP2001016887A (ja) * 1999-06-22 2001-01-19 Sulzer Markets & Technology Ag 電気式回転駆動装置
CN103825418A (zh) * 2013-12-31 2014-05-28 天津大学 单绕组无轴承磁通切换永磁电机

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Publication number Publication date
JP2017192295A (ja) 2017-10-19
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