KR101106420B1 - Rotor and synchronous reluctance motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로터는, 회전축과; 원반형상을 가지며 중앙에 상기 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 관통형성되는 축공과, 상기 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 상기 축공을 향해 볼록하게 관통되되 각 단부가 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 복수의 슬릿과, 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비하도록 형성되는 로터코어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있다. The present invention relates to a rotor and a synchronous reluctance motor. The rotor according to the present invention includes a rotation shaft; The shaft hole has a disc shape and is formed through the center so that the rotating shaft is accommodated in the center, and each end of the shaft hole is spaced apart from the outer diameter surface by a predetermined distance, and the central region is convexly penetrated toward the shaft hole. A plurality of slits each of which is formed to have different curvatures around a reference point having a minimum thickness with the outer diameter surface, and alternately arranged with the slits so as to form a magnetic path between the slits along a radial direction It characterized in that it comprises a rotor core which is formed to each have a plurality of strips. As a result, the flow of the magnetic flux becomes smooth, and the efficiency can be improved.
Description
도 1은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 일 예를 도시한 사시도, 1 is a perspective view showing an example of a rotor of a conventional synchronous reluctance motor,
도 2는 도 1의 로터코어의 평면도, 2 is a plan view of the rotor core of FIG.
도 3은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 다른 예의 평면도,3 is a plan view of another example of a rotor of a conventional synchronous reluctance motor,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 평면도, 4 is a plan view of a synchronous reluctance motor according to an embodiment of the present invention;
도 5는 도 4의 요부확대도, 5 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 4;
도 6은 도 5의 각 슬릿의 확대도, 6 is an enlarged view of each slit of FIG.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 작용을 설명하기 위한 도면이다.7A and 7B are diagrams for explaining the operation of a synchronous reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 스테이터 111 : 스테이터코어110: stator 111: stator core
115 : 슬롯 117 : 티스115: Slot 117: Teeth
120 : 로터 131 : 로터코어120: rotor 131: rotor core
135 : 제1슬릿 136c : 원호135:
136d : 직선부 145 : 제2슬릿136d: straight portion 145: second slit
146c,156c : 제1원호 146d, 156d : 제2원호146c, 156c:
155 : 제3슬릿 161 : D축155: third slit 161: D axis
162 : Q축162: Q axis
본 발명은, 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 향상시킬 수 있도록 한 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotor and a synchronous reluctance motor, and more particularly, to a rotor and a synchronous reluctance motor which allow the flow of magnetic flux to be smooth and improve efficiency.
일반적으로 동기 릴럭턴스 모터는 통상의 유도식 및 동기식 구동 시스템에 비해 구성이 간단하고 소형의 전력 공급장치가 소요되므로 경제적이며 신뢰성이 높은 것으로 평가되고 있다. In general, synchronous reluctance motors are evaluated as economical and reliable because they are simpler in construction and require smaller power supplies than conventional inductive and synchronous drive systems.
동기 릴럭턴스 모터는 통상 고정자 및 회전자 모두 복수의 자극(pole)을 구비하도록 형성되며, 고정자는 상 권선을 구비하며 회전자는 권선 또는 자석을 구비하지 아니한다고 하는 특징이 있다. Synchronous reluctance motors are typically formed so that both the stator and the rotor have a plurality of poles, the stator has a phase winding and the rotor does not have a winding or a magnet.
도 1은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 로터코어의 평면도이며, 도 3은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 다른 예의 평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 동기 릴럭턴스 모터의 로터는, 회전축(11)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(11)이 수용 결합되는 축공(23)과 축공(23)의 둘레에 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 형성시킬 수 있도록 관통 형성된 복수의 슬릿(24)을 구비한 전기강판(22)을 절연적층하여 형성되는 로터코어(21)를 구비하고 있다. 1 is a perspective view showing an example of a rotor of a conventional synchronous reluctance motor, FIG. 2 is a plan view of the rotor core of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of another example of a rotor of a conventional synchronous reluctance motor. As shown in these figures, the rotor of the synchronous reluctance motor has a
각 슬릿(24)은 단부가 외경면과 소정 거리 이격되고 중앙영역이 축공(23)측으로 볼록한 형상을 이루도록 관통되고 반경방향을 따라 이격되게 형성되어 있으며, 반경방향을 따라 각 슬릿(24)의 사이에는 자로를 형성하도록 스트립부(25)가 각각 형성되어 있다. Each
한편, 릴럭턴스 토크는, 주지된 바와 같이, 극수(pole number)와, 도시 않은 스테이터의 각 티스와 로터 사이에 공극만이 존재하게 되는 D축(direct-axis) 방향의 릴럭턴스와 스테이터의 각 티스와 로터 사이에 다수의 플럭스 배리어(flux barrier)가 존재하는 Q축(quadrature-axis) 방향의 릴럭턴스의 차와, D축 방향의 전류 및 Q축 방향의 전류의 곱에 의해 결정되므로, 플럭스 배리어를 형성하는 슬릿(24)의 폭을 작게 하여 슬릿(24)의 갯수를 증가시키는 것이 릴럭턴스 토크를 증가시키는 데 유리하지만, 그럴 경우 로터코어(21)의 변형을 억제할 수 있는 적절한 형상유지강도를 확보하기가 곤란하고 슬릿(24)의 증가에 따른 제조상의 공수 추가 등의 문제가 발생되므로, 실제 제작에 있어서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬릿(24)의 폭 및 갯수를 적절하게 형성하는 것이 요구된다. On the other hand, the reluctance torque is, as is known, the pole number and the reluctance in the direction of the D-axis (direct-axis) where only a gap exists between each tooth of the stator and the rotor (not shown) and the angle of the stator. Flux is determined by the product of the retardance in the Q-axis direction where multiple flux barriers exist between the teeth and the rotor, and the product of the current in the D-axis direction and the current in the Q-axis direction. Increasing the number of
그런데, 이러한 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터에 있어서는, 각 슬릿(24)의 단부는 도 2에 도시된 바와 같이, 직선형 단부(31a)로 형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률(R)을 가지는 단일의 원호형 단부(31b)의 형태로 형성되도록 하고 있어, 자속의 흐름이 원활하게 되지 못하여 모터의 효율을 제고시키는 데에는 한계가 있다고 하는 문제점이 있다. By the way, in the rotor of the conventional synchronous reluctance motor, the end of each
따라서, 본 발명의 목적은, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있는 로터 및 동기 릴럭턴스 모터를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a rotor and a synchronous reluctance motor capable of smoothly flowing magnetic flux and improving efficiency.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축과; 원반형상을 가지며 중앙에 상기 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 관통형성되는 축공과, 상기 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 상기 축공을 향해 볼록하게 관통되되 각 단부가 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 복수의 슬릿과, 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비하도록 형성되는 로터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터에의해 달성된다. The object is, according to the present invention, a rotating shaft; The shaft hole has a disc shape and is formed through the center so that the rotating shaft is accommodated in the center, and each end of the shaft hole is spaced apart from the outer diameter surface by a predetermined distance, and the central region is convexly penetrated toward the shaft hole. A plurality of slits each of which is formed to have different curvatures around a reference point having a minimum thickness with the outer diameter surface, and alternately arranged with the slits so as to form a magnetic path between the slits along a radial direction It is achieved by a rotor, characterized in that it comprises a rotor core formed to each have a plurality of strips.
여기서, 상기 로터코어는 원주방향을 따라 4극을 구비하도록 형성되며, 각 자극에는 외경면측으로부터 반경방향을 따라 상기 축공측으로 차례로 배치되는 제1 내지 제3슬릿이 각각 구비되는 것이 바람직하다.Here, the rotor core is formed to have four poles in the circumferential direction, and each of the magnetic poles is preferably provided with first to third slits disposed in the radial hole side in the radial direction from the outer diameter surface side, respectively.
상기 각 슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 D축에 근접되게 배치되는 원호의 곡률이 Q축에 근접되게 배치된 원호의 곡률에 비해 작도록 구성하는 것이 효과적이다.It is effective to configure the end of each slit such that the curvature of the arc arranged close to the D axis around the reference point is smaller than the curvature of the arc arranged close to the Q axis.
상기 제1슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 상기 D축에 근접되게 배치되는 원호를 포함하며, 상기 Q축측은 상기 제1슬릿의 외측연부와 직선형태로 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다.An end portion of the first slit includes an arc that is disposed close to the D axis about the reference point, and the Q axis side is configured to be connected in a straight line with the outer edge of the first slit.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상술한 특징을 가지는 로터중 어느 하나의 로터와, 중앙에 상기 로터를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되고 상기 로터의 각 자극당 상기 수용공측으로 개방된 6개의 슬롯 및 티스를 각각 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터가 제공된다. On the other hand, according to another field of the invention, any one of the rotor having the above-described characteristics, and the receiving hole is formed to accommodate the rotor in the center and six open to the receiving hole side for each pole of the rotor A synchronous reluctance motor is provided comprising a stator having a slot and a tooth, respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 평면도이고, 도 5는 도 4의 요부확대도이며, 도 6은 도 5의 각 슬릿의 확대도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 동기 릴럭턴스 모터는, 회전축(121)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(121)이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 축공(133)이 구비되며 축공(133)의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 축공(133)을 향해 볼록하게 관통되는 복수의 제1슬릿 내지 제3슬릿(135,145,155)과 반경방향을 따라 각 슬릿(135,145,155) 사이에 자로를 형성하도록 각 슬릿(135,145,155)과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부(141)를 각각 구비한 4개의 자극을 가지며, 각 슬릿(135,145,155)의 단부는 외경면과의 두께(t)가 최소로 되는 기준지점(O)을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 로터코어(131)를 구비한 로터(120)와; 중앙에 로터(120)를 수용할 수 있도록 수용공(113)이 형성되고 로터(120)의 각 자극당 수용공(113)측으로 개방된 6개의 슬롯(115) 및 티스(117)를 각각 구비한 스테이터(110)를 포함하여 구성되어 있다. 4 is a plan view of a synchronous reluctance motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an enlarged view of main parts of FIG. 4, FIG. 6 is an enlarged view of each slit of FIG. 5, and FIGS. 7A and 7B are present views. A diagram for describing the operation of a synchronous reluctance motor according to an embodiment of the present invention. As shown in these drawings, the synchronous reluctance motor has a rotating
스테이터(110)는, 중앙에 로터(120)를 수용할 수 있도록 수용공(113)이 형성 되고 수용공(113)의 둘레방향을 따라 24개의 슬롯(115) 및 티스(117)가 서로 교번적으로 배치된 스테이터코어(111)와, 각 슬롯(115)에 4극 분포권 방식으로 권선되는 스테이터코일(112)을 구비하고 있다. 스테이터코일(112)은 통상의 3상 유도기의 분포권 방식과 동일하게 구성되며 회전자계를 생성하는 원리도 통상의 3상 교류 모터와 동일하게 구성되어 있다.In the
로터(120)는, 회전축(121)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(121)을 수용할 수 있도록 축공(133)이 관통 형성되어 있고 릴럭턴스 토크를 발생시킬 수 있도록 축공(133)의 둘레에 반경방향을 따라 양 단부는 외경면에 근접되고 중앙영역은 축공(133)을 향해 볼록하게 관통형성되는 복수의 슬릿(135,145,155)을 구비한 전기강판을 절연적층하여 형성되는 로터코어(131)를 구비하고 있다. The
로터코어(131)의 판면에는 스테이터(110)의 각 자극에 대응되게 외경면으로부터 반경방향을 따라 이격되게 배치되는 제1슬릿 내지 제3슬릿(135,145,155)이 각각 형성되어 있으며, 제1슬릿(135)은 각각 한 쌍으로 구성되어 있다.On the plate surface of the
한편, 각 슬릿(135,145,155)의 단부는 로터코어(131)의 외경면에 대해 소정의 형상유지강도를 유지할 수 있는 정도의 두께(t)로 이격되게 형성되어 있으며, 외경면과의 두께(t)가 최소가 되는 기준지점(O1,O2,O3))을 중심으로 서로 다른 곡률(R1~R6)을 가지도록 각각 형성되어 있다.On the other hand, the ends of each
제1슬릿(135)의 단부는 기준지점(O1)과 제1슬릿(135)의 내측연부(136a)를 연결하는 소정의 곡률(R1)을 가지는 원호(136c)와 기준지점(O1)과 제1슬릿(135)의 외측연부(136b)를 거의 직선형태로 연결하는 직선부(136d)를 구비하도록 형성되어 있다.An end of the
제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)은, 기준지점(O2,O3)과 제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)의 각 내측연부(146a,156a)를 연결하도록 D축(161)에 근접되게 배치되는 제1원호(146c,156c)와, 기준지점(O2,O3)과 제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)의 각 외측연부(146b,156b)를 연결하도록 Q축(162)에 근접되게 배치되는 제2원호(146d,156d)를 구비하도록 형성되어 있다. 여기서, 각 제1원호(146c,156c)의 곡률(R3,R5)은 각 제2원호의 곡률(R4,46)에 비해 각각 작게(R3<R4, R5<R6) 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.The
이러한 구성에 의하여, 스테이터코일(112)에 전원이 인가되면 스테이터코어(111)의 각 티스(117) 및 로터코어(131)의 스트립부(141)에는, 도 7b에 도시된 종래의 단일의 곡률을 가지는 원호로 형성되는 각 슬릿을 구비한 로터에 비해, 도 7a에 도시된 바와 같이, 자속이 적절하게 분배되어 흐름이 원활하게 될 뿐만 아니라 D축(161)상의 자속 밀도가 증가하게 되어 모터의 효율이 제고된다. 즉, 종래 단일 곡률을 가지는 원호로 구성된 로터의 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이, D축상의 스테이터코어의 자속밀도(A영역)에 비해 로터코어의 자속밀도(A'영역)의 자속밀도가 저하되는 반면, 본 발명에 따른 로터(120)를 구비한 동기 릴럭턴스 모터는 도 7a에 도시된 바와 같이, D축(161) 상의 스테이터코어(111)의 자속밀도(A영역)와 로터코어(131)의 자속밀도(A'영역)가 거의 비슷한 수준을 보이고 있어 종래에 비해 자속밀도가 증가됨을 알 수 있다. With this configuration, when power is applied to the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전축과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 축공이 구비되며 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 축공을 향해 볼록하게 관통되는 복수의 슬릿과 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비한 4개의 자극을 가지며, 각 슬릿의 단부는 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 로터코어를 구비하도록 함으로써, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있는 로터 및 동기 릴럭턴스 모터가 제공된다. As described above, according to the present invention, the shaft has a disk, and has a disk hole in the center so that the rotating shaft is accommodated in the center, each end around the shaft hole is spaced apart from the outer diameter surface at a predetermined interval and the central area Has four magnetic poles each having a plurality of slits convexly penetrating toward the axial hole and a plurality of strip portions alternately arranged with the slits to form a magnetic path between the slits along the radial direction, the ends of each slit The rotor and the synchronous reluctance motor that can improve the efficiency by smoothly flowing the magnetic flux by having a rotor core formed to have a different curvature around the reference point to minimize the thickness with the outer diameter surface Is provided.
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