KR100281021B1 - 릴럭턴스형 전동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반경방향 내측을 향하여 연장되어 다수의 권선용 슬롯을 형성하는 다수의 슬롯치형부를 갖는 전동모터용 스테이터에 관한 것이다. 본 스테이터는 상기 슬롯치형부에 반경방향 내측의 단부로부터 원주방향으로 연장된 원주방향 돌기를 갖는다. 이에 따라, 슬롯치형부의 돌기 간의 이격거리가 짧아져서 로터가 회전할 경우 회전토오크에 따른 토오크리플을 감소시킬 수 있다.

Description

릴럭턴스형 전동모터

본 발명은 릴럭턴스형 전동모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 토오크리플이 제거되도록 한 전동모터용 스테이터에 관한 것이다.

릴럭턴스형 전동모터는 구조가 간단하고 제조가 용이할 뿐 아니라 제조원가가 다른 형식의 모터들에 비하여 월등히 저렴하다. 이러한 장점 때문에 가변릴럭턴스모터는 최근 전기자동차, 항공기, 직결구동(DD; direct drive) 로봇 등 여러 기계기구의 동력원으로 사용되고 있다.

이러한 릴럭턴스형 전동모터는, 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 원통상의 스테이터(1)와 스테이터(1)내에 회전가능하게 설치되는 로터(2)를 가진다. 스테이터(1)는 반경방향 내측을 향해 돌출된 복수의 돌출극(3)를 가지며, 이에 대응하여 로터(2)는 반경방향 외측을 향해 돌출된 돌출부(4)를 가진다. 스테이터(1)의 돌출극(3)에는 권선(5)이 감겨져 있다.

스테이터(1)의 돌출극(3)에 감긴 권선(5)을 차례로 여자시키면, 돌출부(4)는 권선(5)을 흐르는 전류의 방향(권선방향)에 따라 자화(N극 또는 S극)된다. 이 때, 돌출극(3)은 인접해 있는 로터(2)의 돌출부(4)를 끌어당겨 로터(2)를 한 스텝(소정의 각도)회전시킨다. 이러한 방식으로, 처음에는 권선(5)중 상호 180°방향으로 대향하는 제1상권선에만 스텝전류를 흘리고, 순차적으로 제2상권선, 제3상권선에 차례로 스위칭하여 로터(2)를 연속적으로 회전시킬 수 있는 것이다.

그런데, 종래의 릴럭턴스형 전동모터는, 스테이터(2)의 돌출극(3)이 소정의 이격거리를 두고 있는 것에 기인하여, 회전토오크가 연속적으로 발생하지 않게 된다. 그래서, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 유기전압에 리플현상이 나타나게 되고, 이에 의해 로터(2)는 불연속적인 회전속도를 가지게 되어, 제어효율이 저하된다. 그리고, 이러한 로터(2)의 불연속적인 회전은 회전노이즈를 발생시킨다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 도오크리플이 방지되도록 한 릴럭턴스형 전동모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 릴럭턴스형 전동모터를 나타낸 분해사시도,

도 2는 도 1의 조립상태의 횡단면도,

도 3은 종래의 릴럭턴스형 전동모터의 유기전압파형도,

도 4는 본 발명에 따른 릴럭턴스형 전동모터를 나타낸 분해사시도,

도 5는 도 3의 조립상태의 횡단면도,

도 6은 본 발명에 따른 릴럭턴스형 전동모터의 유기전압파형도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

11 : 스테이터 12 : 로터

13 : 돌출극 14 : 돌출부

15 : 권선 16 : 돌기

상기 목적은, 원통상의 스테이터와, 상기 스테이터내에 회전가능하게 설치되는 로터를 구비하는 릴럭턴스형 전동모터에 있어서, 상기 스테이터는 반경방향 내측을 향해 소정의 간격을 두고 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 돌출극과, 상기 각 돌출극의 단부로부터 인접하는 양측 돌출극를 향해 원주방향을 따라 돌출된 한쌍의 돌기를 가지며; 상기 로터는 외주연의 반경방향으로 돌출된 복수의 돌출부을 갖는 것을 특징으로 하는 릴럭턴스형 전동모터에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 각 돌기는 돌출극을 중심으로 상호 대향하며, 원호상을 형성하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 릴럭턴스형 전동모터를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 릴럭턴스형 전동모터를 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 조립상태의 횡단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 릴럭턴스형 전동모터(10)는, 원통상의 스테이터(11)와, 스테이터(11)내에 회전가능하게 설치된 로터(12)를 가진다. 스테이터(11)와 로터(12)는 각각 돌출극(13)과 돌출부(14)를 가지며, 소위, 쌍돌극형 브러시리스 모터(doubly salient brushless motor)의 형태를 가지고 있다.

돌출극(13)은 복수개로 마련되며, 스테이터(11)의 내벽면의 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 반경방향 내측으로 돌출되어 있다. 이들 각 돌출극(13)의 단부에는 인접하는 양측 돌출극(13)을 향해 돌기(16)가 돌출되어 있다. 이들 돌기(16)는 돌출극(13)을 중심으로 상호 대향하며, 원호상을 형성하고 있다. 각 돌출극(13)에는 권선(15)이 감겨져 있다.

한편, 로터(12)는 권선이나 영구자석 없이 단지 자계내에서 자화될 수 있는 자기이방성 연자성체인 철심으로 제작되어 있다. 이러한 로터(12)는 외주면의 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 돌출된 돌출부(14)가 마련되어 있다. 돌출부(14)의 수는 스테이터(11)의 수에 대응한다.

이러한 구성에 의하여, 스테이터(11)의 돌출극(13)에 감긴 권선(15)을 차례로 여자시키면 여자된 권선(15)을 감고 있는 돌출극(13)이 권선(15)을 흐르는 전류의 방향(권선방향)에 따라 자화(N극 또는 S극)된다. 이러한 돌출극(13)은 인접해 있는 로터(12)의 돌출부(14)를 끌어당기고, 이에 의해 로터(12)가 한 스텝(소정의 각도) 회전하게 된다. 이 때, 로터(12)의 회전은, 처음에는 권선(15)중 상호 180°방향에 마주하는 2개의 쌍으로 되는 제1상권선에만 스텝전류를 흘리고 다음에 제2상권선, 그 다음으로 제3상권선의 순으로 차례로 스위칭하여 로터(12)를 연속적으로 회전시킬 수 있는 것이다.

이러한 릴럭턴스형 전동모터(10)에서는, 돌출극(13)의 이격거리가 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 양측으로 돌출된 돌기(16)에 의하여 현저하게 짧아져 있다. 그래서, 각 돌출극(13)간에는 회전토오크가 거의 연속적으로 발생하여 일정한 주파수의 낮은 진폭을 갖는 리플현상이 나타나게 된다.

도 6에는 본 발명에 따른 릴럭턴스형 전동모터로부터 유기되는 전압의 파형이 도시되어 있다. 이 그래프를 통해 볼 수 있는 바와 같이, 본 릴럭턴스형 전동모터(10)로부터 유기되는 파형에는 거의 리플이 포함되지 않고 있다. 이에 의해 로터(11)의 회전속도 제어가 비교적 용이하고, 로터(11)의 회전시 노이즈가 줄게된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 토오크리플을 거의 발생시키지 아니하는 릴럭턴스형 전동모터가 제공된다.

Claims (2)

1. 원통상의 스테이터와, 상기 스테이터내에 회전가능하게 설치되는 로터를 구비하는 릴럭턴스형 전동모터에 있어서,

   상기 스테이터는 반경방향 내측을 향해 소정의 간격을 두고 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 돌출극과, 상기 각 돌출극의 단부로부터 인접하는 양측 돌출극를 향해 원주방향을 따라 돌출된 한 쌍의 돌기를 가지며;

   상기 로터는 외주연의 반경방향으로 돌출된 복수의 돌출부을 갖는 것을 특징으로 하는 릴럭턴스형 전동모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 돌기는 돌출극을 중심으로 상호 대향하며, 원호상을 형성하는 것을 특징으로 릴럭턴스형 전동모터.