KR0149709B1 - 3상 전동기의 고정자 권선구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3상 8극 24슬롯 모터의 전자기효율을 대폭 향상시켜 모터의 성능을 높일 수 있도록 하는 모터의 고정자 권선구조에 관한 것이며, 이를 실현하기 위한 수단이 3상 8극 24슬롯의 구조를 갖는 모터에 있어 코일피치가 2이고, 8개의 코일그룹을 가지며, 이층권인 것에 의해 이루어진 것이다.

Description

3상 전동기의 고정자 권선구조

제1도는 종래의 3상 8극 24슬롯 전동기의 고정자 권선을 도시한 권선표시도.

제2도는 제1도의 권선에서 전류통전시 기자력의 분포를 나타낸 표시도.

제3도는 본 발명의 3상 8극 24슬롯 전동기의 고정자 권선을 도시한 권선 표시도.

제4도는 제3도의 권선법에 의한 고정자 코어의 권선상태를 예시한 배치도.

제5도는 제3도의 권선에서 전류통전시 기자력의 분포를 나타낸 표시도.

제6도는 본 발명의 기자력 그래프.

본 발명은 3상 전동기의 고정자 권선구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3상 8극 24슬롯 전동기의 전자기 효율을 대폭 향상시켜 전동기의 성능을 높일 수 있도록 하는 3상 전동기의 고정자 권선구조에 관한 것이다.

일반적으로 3상 전동기는 고정자, 회전자, 엔드 플레이트의 세가지 주요부분으로 구성된다. 그 구조는 분상 전동기의 구조와 비슷하나 원심력 스위치가 없는 점이 다르다. 3상 전동기의 고정자는 프레임과 성층철심 및 슬롯(slot) 속에 넣은 개개의 코일등으로 구성된다. 따라서, 고정자의 슬롯에 넣어진 코일은 상(phase)이라 불리는 세 개의 권선을 형성하도록 연결되고, 권선 또는 상은 고정자 내에 자계를 형성하며, 이 회전자계가 회전자를 일정속도로 회전시켜 기계적 에너지를 발생시킨다.

제1도는 종래의 3상 8극 24슬롯 전동기의 고정자 권선을 도시한 권선 표시도로서, 도면의 제일 윗 칸의 숫자는 슬롯번호를 나타낸 것이며, U, V, W는 그 슬롯번호에서 각 상, 즉 3상의 권선이 시작되는 것을 뜻하며,,,는 각 상의 권선이 끝남을 나타낸 것이다. 그리고, U₂, V₂, W₂등 각 상의 아래 첨자_{1, 2, 3}은 코일그룹을 나타낸 것이다.

예를들면, 제1도에서 U, V, W의 각 상은 각각 4개의 코일 그룹을 가지며 U상의 첫째 코일그룹은 슬롯 1번에서 권선을 시작하여 슬롯 4번에서 권선이 끝이나고, V상의 둘째 코일그룹은 슬롯 8번에서 권선을 시작하여 슬롯 11번에서 권선이 끝나게 되는 것이다. 이와같이 각각의 24개의 슬롯에는 U, V, W상 중에 1개의 코일만이 들어가거나 나오게되는 단층권을 이루고 있다.

상기와 같은 종래의 권선법에 따른 기자력 효과를 설명하면 다음과 같다. 3상 전동기에서는 각 상의 전류의 합은 0 즉 U + V + W = 0 이므로 W상의 전류가 0일때 U = -V, 즉 U상에 단위전류 1암페어가 흐르면 V상에서 -1암페어가 흐른다. 각 상의 권선은 3개의 슬롯에 걸쳐 권선되어 있으므로(코일피치=3) 고정자 이(tooth)에는 제2도와 같은 기자력 분포를 가지게 된다.

다시 말해서, 제2도와 같이 기자력의 합은 U, V상이 서로 상쇄하는 부분이 있기 때문에 전체 24개의 고정자 이(tooth) 중에서 불과 4개의 양의 기자력과, 4개의 음의 기자력만이 발생하게 되며 또한, 단위전류를 흘렸을 때 단위 기자력만 생성되어 결국 기자력 효율이 떨어지는 문제점을 가지게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 연구 개발된 것으로, 고정자의 권선법을 개선하여 향상된 기자력 효율을 가질 수 있는 전동기의 고정자 권선구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 U, V, W의 3상을 갖는 3상 전동기의 고정자에 있어서, U, W, V상의 각 코일 그룹을 슬롯의 상층변에서 하층변으로 혹은 슬롯의 하층변에서 상층변으로 순서대로 반복 권선하여 코일 피치수 2가 되는 이층권을 형성하되, 3상중 서로 다른 2개상이 각 슬롯의 상층변과 하층변에 권선되고 U상, W상, V상이 슬롯의 상, 하층변에 주기적으로 반복 배치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명의 3상 8극 24슬롯 전동기의 고정자 권선을 도시한 권선 표시도로서, 코일 피치가 2이다. 즉, 각 상의 권선이 2개의 슬롯에 걸쳐서 감겨져 있으며, 1개의 슬롯에는 2개 상의 권선이 상층변과 하층변에 감겨져 있는 이층권을 이룬다.

상기 제3도에서 알 수 있는 바와같이, U상의 제1 코일 그룹이 1슬롯의 상층변에서 3슬롯의 하층변으로 감기고, W상의 제1 코일 그룹이 4슬롯의 하층변에서 2슬롯의 상층변으로 감기며, V상의 제1 코일 그룹이 3슬롯의 상층변에서 5슬롯의 하층변으로 감긴다. U, V, W상의 제2 - 제8 코일 그룹 역시 상술한 방법과 마찬가지로 슬롯의 상층변에서 하층변으로 다시 하층변에서 상층변으로 번갈아 가며 감긴다.

따라서, 코일의 피치수에 해당하는 주기로 슬롯의 상층변과 하층변에는 U상과 W상, W상과 V상, V상과 U상의 조합이 공존하는 권선 구조가 반복적으로 존재한다. 즉, 슬롯의 상층변과 하층변에는 주기적으로 각 상의 조합이 공존하는 형태를 갖게된다.

또한, 제4도의 고정자 코어의 권선상태를 예시한 배치도에서와 같이 ○―로 표시되어 있는 것은 권선이 고정자 코어 앞면에서 뒷면으로 권선이 진행됨을 뜻하고, ―●로 되어 있는 것은 그 슬롯에서 권선이 앞면으로 나오는 것을 뜻한다.

제5도는 U상에 +1 암페어, V상에 -1 암페어, W상에 0 암페어의 전류를 공급했을때의 기자력의 크기 및 분포를 나타낸다. 도시된 바와같이 U, V상의 기자력의 합이 서로 상쇄되는 일이 없이 오히려 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 슬롯에서와 같이 증폭되어 나타난다.

이와같이 종래의 권선법 보다 기자력 효율이 좋으므로 같은 전류를 흘려서 더 큰 토오크를 낼 수 있는 모터 제작이 가능하며, 또한 기자력 분포가 제6도에 도시된 바와같이 근사 정현파를 얻을 수 있기 때문에 토크 리플(torque ripple), 속도 리플이 작은 서보모터의 제작이 가능해지게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 모터의 고정자 권선 구조에 의하면 종래의 권선법에 의한 기자력 보다 훨씬 향상된 기자력 효율을 얻을 수 있게 되어 3상 8극 24슬롯 모터의 성능을 높일 수 있는 잇점을 가지게 된다.

Claims (1)

1. U, V, W의 3상을 갖는 3상 전동기의 고정자에 있어서, U, W, V상의 각 코일 그룹을 슬롯의 상층변에서 하층변으로 혹은 슬롯의 하층변에서 상층변으로 순서대로 반복 권선하여 코일 피치수 2가 되는 이층권을 형성하되, 3상중 서로 다른 2개상이 각 슬롯의 상층변과 하층변에 권선되고, U상, W상, V상이 슬롯의 상, 하층변에 주기적으로 반복 배치되는 것을 특징으로 하는 3상 전동기의 고정자 권선구조.