KR100250606B1 - A tractive induction motor having an u-shaped rotor slot - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A tractive induction motor with a U-shaped rotator slot is provided to reduce largely a loss of harmonics by reducing a current of the harmonics according to an increasement of a leakage reactance of the harmonics. CONSTITUTION: A U-shaped slot(2a) is formed on a surface of a rotator(2). An iron bridge is installed between a slot opening(2b) of the rotator(2) and the U-shaped slot(2a) of the rotator(2). The slot opening(2b) of the rotator(2) is projected to correspond with the shape of the slot(2a) of the rotator(2). A thickness of the iron bridge is determined to minimize a loss of harmonics by using an optimizing method considering a mechanical strength.

Description

유자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기Traction Induction Motor with U-shaped Rotor Slot

본 발명은 유도전동기에 관한 것으로, 특히 고조파 손실을 저감하기 위해 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an induction motor, and more particularly, to a traction induction motor having a U-shaped rotor slot for reducing harmonic losses.

도 1a는 종래기술에 따른 사다리꼴형상의 회전자 슬롯을 갖춘 유도전동기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a의 A부분을 확대해서 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a schematic view of an induction motor having a trapezoidal rotor slot according to the related art, and FIG. 1B is an enlarged view of portion A of FIG. 1A.

종래기술에 따른 유도전동기(10)는, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 샤프트(1)와, 이 샤프트(1)의 주위에 형성되고 그 표면 부분에 도체가 들어가는 사다리꼴형상의 슬롯(2a)과 이 슬롯(2a)에 연결된 슬롯 개구(slot opening; 2b)를 갖춘 회전자(2) 및, 슬롯(3a)과 티스(teeth; 3b)를 갖춘 고정자(3)를 구비하고 있다. 한편, 도 1a 및 도 1b에 있어서, 도면참조부호 4는 브릿지(bridge; 4)이다.The induction motor 10 according to the prior art, as shown in Figs. 1A and 1B, has a shaft 1 and a trapezoidal slot 2a formed around the shaft 1 and into which a conductor enters a surface portion thereof. And a rotor (2) having a slot opening (2b) connected to the slot (2a), and a stator (3) having a slot (3a) and a tooth (3b). 1A and 1B, reference numeral 4 denotes a bridge 4.

상기와 같이 구성된 종래기술에 따른 유도전동기는, 상기 고정자(3)와 상기 회전자(2)가 서로 독립된 전기자권선을 지니고, 한쪽의 권선에서 다른 쪽의 권선으로의 전자유도작용에 의해 에너지를 전해서 동작하도록 되어 있다.Induction motor according to the prior art configured as described above, the stator (3) and the rotor (2) has an armature winding independent of each other, the energy transfer by the electromagnetic induction action from one winding to the other winding It is supposed to work.

이러한 유도전동기에 있어서는, 슬롯에 넣어진 권선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 공극 기전력의 분포가 계단형상을 이루고 있으므로, 기본파 외에 많은 공간 고조파와 인버터 구동시의 시간 고조파가 내포되어 있다. 가령 1차권선이 만드는 고조파자속이 2차권선과 쇄교해서 그것에 유기되는 기전력의 주파수는 기본파자속에 의해 유기되는 기전력의 주파수와는 다르므로, 이 고조파자속은 유기자속으로 될 수 없다. 또, 역시 2차권선이 만드는 고조파자속도 1차권선에 대해서는 유기자속이 안된다. 따라서, 이러한 고조파자속은 누설자속으로 되고, 이것에 의한 리액턴스는 고조파 누설리액턴스라고 불리운다.In such an induction motor, since the space | gap electromotive force distribution which generate | occur | produces by the electric current which flows in the winding put into the slot forms a step shape, many spatial harmonics other than fundamental wave and time harmonics at the time of inverter drive are contained. For example, since the frequency of the electromotive force induced by the primary winding by linking with the secondary winding is different from the frequency of the electromotive force induced by the fundamental wave flux, the harmonic flux cannot be made into the organic flux. In addition, organic flux cannot be applied to harmonic wave velocity primary winding made by secondary winding. Therefore, such a harmonic flux becomes a leakage flux, and the reactance by this is called a harmonic leakage reactance.

종래기술에 따른 유도전동기에서는, 회전자의 표면손, 맥동손 등에 의한 온도의 상승으로 인하여 전동기의 수명 단축 등이 일어나고 있다. 따라서, 회전자의 표면손, 맥동손 등은 실제 전동기를 설계할 때 고려되어야 하는 중요한 요소로 되고 있다. 특히, 정현파 전원이 아니라 인버터에 의해 구동되는 견인 유도전동기의 경우는 고조파에 의한 손실의 증가로 온도가 상승하여 전동기의 수명을 더욱 단축시키고 있다.In the induction motor according to the prior art, the life of the motor is shortened due to the increase in temperature caused by the surface loss, pulsation loss, etc. of the rotor. Therefore, surface loss, pulsation loss and the like of the rotor become important factors to be considered when designing an actual electric motor. In particular, in the case of a traction induction motor driven by an inverter instead of a sine wave power source, the temperature is increased due to an increase in loss due to harmonics, which further shortens the life of the motor.

상술한 바와 같이 종래기술에 따른 사다리꼴형상의 슬롯을 갖춘 유도전동기에서는, 회전자의 표면손, 맥동손 등에 의한 온도의 상승으로 인하여 전동기의 수명 단축 등이 일어나고, 고조파에 의한 손실의 증가로 온도가 상승하여 전동기의 수명을 단축시킨다는 문제가 있었다.As described above, in the induction motor having a trapezoidal slot according to the prior art, the life of the motor is shortened due to the increase in temperature caused by the surface loss, the pulsation loss, etc. of the rotor, and the temperature is increased due to the increase in the loss caused by harmonics. There was a problem that the rise to shorten the life of the motor.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 고조파저항을 감소시키고, 고조파 누설리액턴스의 증가에 의해 고조파전류를 감소시킴으로써, 고조파 손실을 대폭적으로 줄일 수 있는 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to reduce the harmonic resistance, by reducing the harmonic current by increasing the harmonic leakage reactance, U-shaped rotor slot that can significantly reduce the harmonic loss To provide a towing induction motor.

도 1은 종래기술에 따른 사다리꼴형상의 회전자 슬롯을 갖춘 유도전동기를 개략적으로 나타낸 도면이고,1 is a view schematically showing an induction motor having a trapezoidal rotor slot according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기를 개략적으로 나타낸 도면,Figure 2 schematically shows a traction induction motor having a U-shaped rotor slot according to the present invention,

도 3은 고조파 주파수가 300[Hz], 500[Hz]일 때 종래기술에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 자속분포를 나타낸 도면,3 is a diagram showing a magnetic flux distribution when a rotor slot according to the prior art is used when harmonic frequencies are 300 [Hz] and 500 [Hz].

도 4는 고조파 주파수가 300[Hz], 500[Hz]일 때 본 발명에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 자속분포를 나타낸 도면,4 is a diagram showing a magnetic flux distribution when a rotor slot according to the present invention is used when harmonic frequencies are 300 [Hz] and 500 [Hz].

도 5는 종래기술에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 자속분포를 상세하게 나타낸 도면,5 is a view showing in detail the magnetic flux distribution when using the rotor slot according to the prior art,

도 6은 본 발명에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 자속분포를 상세하게 나타낸 도면,6 is a view showing in detail the magnetic flux distribution in the case of using the rotor slot according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 회전자 슬롯을 갖춘 유도전동기의 고조파 등가회로도,7 is a harmonic equivalent circuit diagram of an induction motor having a rotor slot according to the present invention;

도 8은 기본속도에서 인버터의 전압이 6단계 방형파로 될 때의 고정자전류의 전류파형을 나타낸 도면,8 is a diagram showing the current waveform of the stator current when the voltage of the inverter becomes a square wave of six stages at the basic speed;

도 9는 고정자전류의 고조파분석을 행한 결과를 나타낸 그래프,9 is a graph showing the results of harmonic analysis of a stator current;

도 10은 회전자 바전류의 전류파형을 나타낸 도면,10 is a view showing a current waveform of the rotor bar current;

도 11은 회전자 바전류의 고조파분석을 행한 결과를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the results of harmonic analysis of the rotor bar current.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 --- 샤프트, 2 --- 회전자,1 --- shaft, 2 --- rotor,

2a --- 회전자 슬롯(도체 포함), 2b --- 회전자 슬롯개구,2a --- rotor slot (with conductor), 2b --- rotor slot opening,

3 --- 고정자, 3a --- 고정자 슬롯,3 --- stator, 3a --- stator slot,

3b --- 고정자 티스, 4 --- 브릿지,3b --- stator tooth, 4 --- bridge,

5 --- 아이언 브릿지, 10, 10′ --- 유도전동기.5 --- Iron bridge, 10, 10 '--- Induction motor.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기는, 슬롯 및 티스를 갖춘 고정자와, 그 표면 부분에 도체가 들어가는 소정형상의 슬롯을 갖춘 회전자가 서로 독립된 전기자권선을 지니고, 한쪽의 권선에서 다른 쪽의 권선으로의 전자유도작용에 의해 에너지를 전해서 동작하는 유도전동기에 있어서,In order to achieve the above object, a traction induction motor having a U-shaped rotor slot according to the present invention includes an armature having a stator having a slot and a tooth and a rotor having a predetermined slot into which a conductor enters a surface portion thereof. In an induction motor having a winding and operating by transferring energy by electromagnetic induction from one winding to the other winding,

상기 회전자의 표면 부분에 형성되는 슬롯이 U자형상으로 되어 있고, 상기 회전자의 슬롯개구와 도체가 들어가는 상기 회전자의 슬롯 사이에 아이언 브릿지가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.A slot formed in the surface portion of the rotor is U-shaped, and an iron bridge is provided between the slot opening of the rotor and the slot of the rotor into which the conductor enters.

또, 상기 회전자의 슬롯개구는, 그 선단이 상기 회전자의 슬롯의 형상에 대응하여 볼록하게 돌출하고 있다.The tip of the slot opening of the rotor protrudes convexly corresponding to the shape of the slot of the rotor.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 회전자의 표면 부분에 형성되는 슬롯을 U자형상으로 하고, 회전자의 슬롯개구와 도체가 들어가는 회전자의 슬롯 사이에 아이언 브릿지를 설치함으로써, 고조파저항이 감소하고, 고조파 누설리액턴스가 증가하여, 고조파 손실을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.According to the present invention configured as described above, by forming a slot formed in the surface portion of the rotor in a U shape, and providing an iron bridge between the slot opening of the rotor and the slot of the rotor into which the conductor enters, harmonic resistance is improved. The harmonic leakage reactance is increased, and the harmonic loss can be greatly reduced.

(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a는 본 발명에 따른 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 B부분을 확대해서 나타낸 도면이다. 이들 도면에서, 도 1a 및 도 1b와 대응하는 구성요소에는 동일한 도면참조부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Figure 2a is a schematic view showing a traction induction motor having a U-shaped rotor slot according to the present invention, Figure 2b is an enlarged view of the portion B of Figure 2a. In these figures, components corresponding to those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기(10′)는, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 회전자(2)의 표면 부분에 형성되는 슬롯(2a)이 U자형상으로 되어 있고, 회전자(2)의 슬롯개구(2b)와 도체가 들어가는 상기 회전자(2)의 슬롯(2a) 사이에 아이언 브릿지(iron bridge; 5)가 설치되어 있다. 또, 상기 회전자(2)의 슬롯개구(2b)는, 그 선단이 상기 회전자(2)의 슬롯(2a)의 형상에 대응하여 볼록하게 돌출하고 있다.In the traction induction motor 10 'having the U-shaped rotor slot according to the present invention, as shown in Figs. 2A and 2B, the slot 2a formed in the surface portion of the rotor 2 is U-shaped. An iron bridge 5 is provided between the slot opening 2b of the rotor 2 and the slot 2a of the rotor 2 into which the conductor enters. Moreover, the tip of the slot opening 2b of the rotor 2 protrudes convexly corresponding to the shape of the slot 2a of the rotor 2.

상기 아이언 브릿지(5)의 두께는, 기계적 강도를 고려하여 최적화기법을 통해 고조파 손실이 최소화되는 두께로 선정해야 한다.The iron bridge 5 should be selected to a thickness that minimizes harmonic loss through an optimization technique in consideration of mechanical strength.

본 발명과 종래기술에 따른 유도전동기의 특성의 비교·분석을 행한 결과를 도 3 내지 도 11에 나타내었다.3 to 11 show the results of comparing and analyzing the characteristics of the induction motor according to the present invention and the prior art.

먼저, 30[Hp]의 인버터 구동형 유도전동기에 대해 고조파 주파수가 300[Hz], 500[Hz]일 때, 유한요소법(finite element method)을 이용하여, 고조파 누설리액턴스와 고조파저항을 구한 결과를 표 1에 나타낸다. 이 표 1은 고조파 주파수가 300[Hz], 500[Hz]일 때 고조파 2차저항과 고조파 누설리액턴스를 구한 결과를 나타내고 있다. 이때의 자속분포는 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5 및 도 6에 각각 나타내었다.First, the harmonic leakage reactance and harmonic resistance are calculated using the finite element method when the harmonic frequencies are 300 [Hz] and 500 [Hz] for an inverter-driven induction motor of 30 [Hp]. Table 1 shows. Table 1 shows the results of calculating harmonic secondary resistance and harmonic leakage reactance when harmonic frequencies are 300 [Hz] and 500 [Hz]. The magnetic flux distribution at this time is shown in Figs. 3A, 3B, 4A, 4B, 5 and 6, respectively.

고조파 주파수Harmonic frequency 고조파 누설리액턴스Harmonic Leakage Reactance 고조파 저항Harmonic resistance 종래기술(사다리꼴형상의 슬롯)Prior art (trapezoidal slot) 300[Hz]500[Hz]300 [Hz] 500 [Hz] 0.2535[ohm]0.4163[ohm]0.2535 [ohm] 0.4163 [ohm] 0.0197[ohm]0.0296[ohm]0.0197 [ohm] 0.0296 [ohm] 본 발명(U자형상의 슬롯)The present invention (U-shaped slot) 300[Hz]500[Hz]300 [Hz] 500 [Hz] 0.3896[ohm]0.8366[ohm]0.3896 [ohm] 0.8366 [ohm] 0.00682[ohm]0.00203[ohm]0.00682 [ohm] 0.00203 [ohm]

이 표 1로부터, 본 발명에 따른 U자형상의 브릿지 슬롯의 경우가 종래기술에 따른 사다리꼴형상의 슬롯의 경우보다도 고조파 저항이 감소하고, 고조파 누설리액턴스가 증가하므로, 고조파전류와 고조파 동손이 감소하게 됨을 알 수 있다.Table 1 shows that the U-shaped bridge slot according to the present invention reduces harmonic resistance and increases harmonic leakage reactance than the trapezoidal slot according to the prior art, thereby reducing harmonic current and harmonic pulsation. Able to know.

한편, 견인 유도전동기의 고조파 등가회로도는 도 7과 같이 표시된다. 이 도면에서, V1k는 k차 고조파 입력전압, I1k는 k차 고조파 1차 전류, r1k는 k차 고조파 1차 저항, χ1k는 k차 고조파 1차 누설리액턴스, χ2k는 k차 고조파 2차 누설리액턴스, r2k는 k차 고조파 2차 저항, s1k는 k차 고조파 슬립이다.On the other hand, the harmonic equivalent circuit diagram of the traction induction motor is shown as shown in FIG. In this figure, V 1k is the kth harmonic input voltage, I 1k is the kth harmonic primary current, r 1k is the kth harmonic primary resistance, χ 1k is the kth harmonic primary leakage reactance, and χ 2k is the kth harmonic. Secondary leakage reactance, r 2k is the k-th harmonic secondary resistance, s 1k is the k-th harmonic slip.

도 3의 고조파 등가회로로부터, 고조파 입력은 다음의 수학식 1과 같이 된다(여기서, sk≒1).From the harmonic equivalent circuit of Fig. 3, the harmonic input is as shown in the following equation (1), where s k ≒ 1.

Figure 1019970046046_B1_M0001
Figure 1019970046046_B1_M0001

따라서, 고조파 2차 저항 r2k는 다음의 수학식 2와 같이 된다.Therefore, the harmonic secondary resistance r 2k becomes as follows.

Figure 1019970046046_B1_M0002
Figure 1019970046046_B1_M0002

또한, 고조파 입력전류 I1k는 다음의 수학식 3과 같이 된다.In addition, the harmonic input current I 1k is given by Equation 3 below.

Figure 1019970046046_B1_M0003
Figure 1019970046046_B1_M0003

따라서, 고조파 누설리액턴스 xk는 다음의 수학식 4로 주어진다.Therefore, the harmonic leakage reactance x k is given by the following equation.

Figure 1019970046046_B1_M0004
Figure 1019970046046_B1_M0004

다음에는 인버터의 특성을 고려한 유한요소해석(finite element analysis)에 대해 설명한다.Next, finite element analysis considering the characteristics of the inverter will be described.

이 유한요소해석은, 1150kW의 고속전철용 견인 전동기를 모델로 하여 전압 2184[V], 주파수 70[Hz], 속도 2078[rpm]의 조건에서 행했다. 이때, 인버터로서는 기본속도에서 DC링크전압이 2948[V]인 방형파(square-wave) 인버터를 사용했다.This finite element analysis was performed under the conditions of a voltage of 2184 [V], a frequency of 70 [Hz], and a speed of 2078 [rpm] using a model of a 1150 kW high-speed train. At this time, a square-wave inverter having a DC link voltage of 2948 [V] at a basic speed was used.

이 경우, 자기벡터포텐셜을 이용한 견인 유도전동기의 지배방정식은 다음의 수학식 5와 같이 된다.In this case, the governing equation of the traction induction motor using the magnetic vector potential is as shown in Equation 5 below.

Figure 1019970046046_B1_M0005
Figure 1019970046046_B1_M0005

여기서, A는 자기벡터포텐셜, J는 고정자권선의 전류밀도, σ는 회전자 도체바의 도전율, φ는 회전자 도체바에서의 전기스칼라포텐셜이다.Where A is the magnetic vector potential, J is the current density of the stator winding,? Is the conductivity of the rotor conductor bar, and φ is the electric scalar potential at the rotor conductor bar.

또, 고정자의 전압방정식은 다음의 수학식 6과 같이 표현된다.In addition, the voltage equation of the stator is expressed by the following equation (6).

Figure 1019970046046_B1_M0006
Figure 1019970046046_B1_M0006

여기서, Φ는 각상 권선의 쇄교자속, LO는 코일단 누설인덕턴스, R은 권선저항, VS는 상전압이다.Where Φ is the linkage flux of each phase winding, L O is the coil end leakage inductance, R is the winding resistance, and V S is the phase voltage.

또, 회전자의 회로방정식은 다음의 수학식 7과 같이 표현된다.The circuit equation of the rotor is expressed by the following equation (7).

Figure 1019970046046_B1_M0007
Figure 1019970046046_B1_M0007

여기서, [Ib]는 회전자 바전류의 행렬, [Ir]은 엔드 링 전류의 행렬, [D]는 회전자 바전류와 엔드 링 전류의 관계를 나타내는 행렬이다.Here, [I b ] is a matrix of rotor bar currents, [I r ] is a matrix of end ring currents, and [D] is a matrix representing the relationship between the rotor bar current and the end ring current.

상기의 수학식 5, 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여, 전압을 구동함수로 한 유한요소 정식화를 통해 종래기술에 따른 형상의 슬롯과 본 발명에 따른 U자형상의 슬롯의 특성의 비교를 행했다.Using the above equations (5), (6) and (7), the characteristics of the slots according to the prior art and the U-shaped slots according to the present invention were compared through the finite element formulation using the voltage driving function. .

더욱이, 고정자전류의 전류파형을 플로트하고, 고정자전류의 고조파분석을 행했다.Furthermore, the current waveform of the stator current was floated and the harmonic analysis of the stator current was performed.

종래기술에 따른 회전자 슬롯과 본 발명에 따른 회전자 슬롯에 대해, 기본속도(2078rpm)에서 인버터의 전압이 6단계 방형파로 될 때의 고정자전류의 전류파형을 도 8에 나타내고, 고정자전류의 고조파분석을 행한 결과를 도 9에 나타내고 있다. 이들 도면, 특히 도 9로부터, 제5고조파 및 제7고조파가 양호하게 감소하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 고조파전류에 의한 동손의 감소에 의해 코일의 온도상승 억제효과를 얻을 수 있다.For the rotor slot according to the prior art and the rotor slot according to the present invention, the current waveform of the stator current when the voltage of the inverter becomes a six-step square wave at the basic speed (2078 rpm) is shown in FIG. 8, and the harmonics of the stator current The results of the analysis are shown in FIG. 9. It can be seen from these figures, in particular, that the fifth and seventh harmonics are well reduced. Therefore, the effect of suppressing the temperature rise of the coil can be obtained by reducing the copper loss caused by the harmonic current.

또, 회전자 바전류의 전류파형을 플로트하고, 회전자 바전류의 고조파분석을 행했다.Moreover, the current waveform of the rotor bar current was floated and the harmonic analysis of the rotor bar current was performed.

종래기술에 따른 회전자 슬롯과 본 발명에 따른 회전자 슬롯에 대해, 회전자 바전류의 전류파형을 도 10에 나타내고, 회전자 바전류의 고조파분석을 행한 결과를 도 11에 나타내고 있다. 또, 표 2에는 회전자 바에 흐르는 고조파전류값과 감소율을 정량적으로 나타내고 있다.The current waveform of the rotor bar current is shown in FIG. 10 and the results of the harmonic analysis of the rotor bar current are shown for the rotor slot according to the prior art and the rotor slot according to the present invention. Table 2 quantitatively shows the harmonic current values and the reduction ratios flowing in the rotor bar.

회전자 바전류의고조파 주파수Harmonic frequency of rotor bar current 회전자 바의 고조파 전류[A]Harmonic Current of Rotor Bar [A] 고조파전류감소율[%]Harmonic Current Reduction Rate [%] 종래기술Prior art 본 발명The present invention 420420 614.98614.98 560.16560.16 8.98.9 840840 138.03138.03 93.0593.05 32.632.6 1,2601,260 75.6675.66 49.3149.31 34.834.8 1,6801,680 94.0794.07 34.0734.07 63.863.8

이 표 2로부터, 회전자 바에 흐르는 고조파전류의 크기는 본 발명에 따른 회전자 슬롯의 경우에 종래기술에 따른 회전자 슬롯보다도 더 감소함을 알 수 있고, 특히 고조파 주파수가 높을수록 감소율이 커짐을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 회전자 슬롯을 견인 유도전동기에 채용하면, 인버터에 의한 구동에 의해 발생되는 고조파전류의 크기를 감소시킬 수 있고, 그 결과로서 회전자 바에서의 고조파 동손을 대폭적으로 줄일 수 있다.From Table 2, it can be seen that the magnitude of the harmonic current flowing through the rotor bar decreases more than the rotor slot according to the prior art in the case of the rotor slot according to the present invention. Particularly, the higher the harmonic frequency, the larger the reduction ratio. Able to know. Therefore, when the rotor slot according to the present invention is employed in the traction induction motor, it is possible to reduce the magnitude of the harmonic current generated by the drive by the inverter, and as a result, it is possible to drastically reduce the harmonic drift in the rotor bar. have.

또, 상기 표 2에서, 고조파전류 감소율[%]은 다음의 수학식 8과 같이 해서 구했다.In Table 2, the harmonic current reduction rate (%) was obtained as shown in Equation 8 below.

Figure 1019970046046_B1_M0008
Figure 1019970046046_B1_M0008

여기서, IPro는 본 발명에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 회전자 바의 고조파전류, ICon은 종래기술에 따른 회전자 슬롯을 사용한 경우의 회전자 바의 고조파전류이다.Here, IPro is a harmonic current of the rotor bar when using the rotor slot according to the present invention, ICon is a harmonic current of the rotor bar when using the rotor slot according to the prior art.

본 발명은, 종래기술에 따른 사다리꼴모양의 형상을 갖는 유도전동기보다 고조파 2차 동손이 감소하고, 또한 고조파 누설리액턴스의 증가에 의한 고조파전류의 감소로 인하여 전동기의 발열이 감소하므로, 인버터에 의해 구동되는 견인 유도전동기의 슬롯형상의 설계에 이용가능하다.The present invention is driven by an inverter because the harmonic secondary copper loss is reduced compared to the induction motor having a trapezoidal shape according to the prior art, and the heat generation of the motor is reduced due to the reduction of harmonic current caused by the increase of harmonic leakage reactance. It is available in the slot shape design of the towing induction motor.

상술한 바와 같이 본 발명의 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기에 있어서는, 상기 회전자(2)의 표면 부분에 형성되는 슬롯(2a)을 U자형상으로 하고, 상기 회전자(2)의 슬롯개구(2b)와 도체가 들어가는 상기 회전자(2)의 슬롯(2a) 사이에 아이언 브릿지(5)를 설치함으로써, 고조파저항이 감소하고, 고조파 누설리액턴스의 증가에 의해 고조파전류가 감소하여, 고조파 손실을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.As described above, in the traction induction motor provided with the U-shaped rotor slot of the present invention, the rotor 2 is formed with a U-shaped slot 2a formed in the surface portion of the rotor 2. By installing the iron bridge 5 between the slot opening 2b of the rotor and the slot 2a of the rotor 2 into which the conductor enters, the harmonic resistance is reduced, and the harmonic current is decreased by the increase of the harmonic leakage reactance. As a result, harmonic losses can be greatly reduced.

그 외, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.In addition, various modifications can be made within the scope not departing from the gist of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고조파저항을 감소시키고, 고조파 누설리액턴스를 증가시킴으로써, 고조파 손실을 대폭적으로 줄일 수 있는 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기를 제공할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a traction induction motor having a U-shaped rotor slot that can greatly reduce harmonic loss by reducing harmonic resistance and increasing harmonic leakage reactance.

Claims (2)

슬롯 및 티스를 갖춘 고정자와, 그 표면 부분에 도체가 들어가는 소정형상의 슬롯을 갖춘 회전자가 서로 독립된 전기자권선을 지니고, 한쪽의 권선에서 다른 쪽의 권선으로의 전자유도작용에 의해 에너지를 전해서 동작하는 유도전동기에 있어서,A stator with slots and teeth and a rotor with a predetermined slot into which the conductors enter their surface have armature windings that are independent of each other, and transfer energy by electromagnetic induction from one winding to the other. In induction motor, 상기 회전자의 표면 부분에 형성되는 슬롯이 U자형상으로 되어 있고, 상기 회전자의 슬롯개구와 도체가 들어가는 상기 회전자의 슬롯 사이에 아이언 브릿지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기.The U-shaped rotor characterized in that the slot formed in the surface part of the rotor is U-shaped, and an iron bridge is provided between the slot opening of the rotor and the slot of the rotor into which the conductor enters. Towing induction motor with slot. 제1항에 있어서, 상기 회전자의 슬롯개구는, 그 선단이 상기 회전자의 슬롯의 형상에 대응하여 볼록하게 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 U자형상의 회전자 슬롯을 갖춘 견인 유도전동기.2. The traction induction motor according to claim 1, wherein the slot opening of the rotor is convexly protruded corresponding to the shape of the slot of the rotor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200142715A (en) * 2019-06-13 2020-12-23 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) Rotator core and induction motor having the same
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