KR100365918B1 - 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 가지며, 상기 각 요크부에 권취되는 권선과, 인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간 내에 개재되는 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 설계변경 및 권취작업을 용이하게 할 수 있으며, 절연효과를 향상시킬 수 있다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법{Switched Reluctance Motor and Production Method Thereof}

본 발명은, 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)는 기존의 유도모터나 동기모터보다 구조가 간단하며 단위체적당 토오크 및 효율이 높으며, 속도제어가 용이하고 광범위한 변속범위와 초저속 운전시 우수한 특성을 가지고 있다. 또한, 스위치드 릴럭턴스 모터는 기존의 가변속 모터와 비교하여 저렴하게 제작할 수 있고, 유지 보수가 용이하고 효율이 높다.

도 4 내지 도 5는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터의 실시 예를 나타낸 평단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터(101)는 회전축공(111)이 형성되어 있는 회전자(110)와, 회전자(110)를 수용하도록 내부에 회전자수용공간이 형성되어 있는 고정자(120)를 갖는다.

회전자(110)는 반경방향외측으로 돌출한 4개의 회전자돌극(113)을 가지며, 이들 네 개의 회전자돌극(113)은 상호 대향하여 쌍을 이루고 있다. 고정자(120)는, 회전자(110)측을 향하여 내측으로 돌출되어 있는 6개의 돌극(121)과, 이들 각각의 돌극(121)을 상호 연결하는 6개의 요크부(123)가 마련된 원통형상의 다수의 코어판이 적층되어 형성된다.

이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터(101)에는, 회전자(110)와 고정자(120)의 상호 작용을 통하여 자극이 형성되도록 고정자(120)의 돌극(121)에권선(125)이 권취되지만, 회전자(110)측에는 어떠한 영구자석이나 권선(125)이 마련되지 않으며 이 회전자(110)는 자계내에서 자화될 수 있는 재료인 철심으로 제조된다.

도 5에 도시된 또 다른 실시예인 스위치드 릴럭턴스 모터(101)는, 내측에 홈이 형성되어 돌극(121)을 삽입시킬 수 있도록 얼레형상의 보빈을 마련하며, 이 보빈(130)의 크기에 따라 일정횟수 만큼의 권선(131)을 미리 권취한 후에 각각의 돌극(121)에 보빈(130)을 삽입한다.

이와 같은 구성에 따라, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터(101)는, 고정자(120)와 회전자(110)의 돌극 수를 다르게 배치하며, 돌극(121)에 권선을 감는 것으로 고정자(120)의 돌극(121)에 감긴 권선을 차례대로 여자시키면 여자된 권선을 감고있는 돌극이 그 권선을 흐르는 전류의 방향(권선방향)에 따라 자극(N극 또는 S극)을 띠면서 가장 인접해 있는 회전자(110)의 돌극(113)을 자화하여 끌어당김으로서 회전자가 회전하는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터(101)는, 권선(125)을 고정자(120)의 돌극(121)에 권취하는 것이기 때문에 각각의 돌극(121)에 권선(125)을 권취하는 것이 용이하지 않으며 돌극(121)의 크기에 따라 한정 횟수 이상의 권선은 감기지 않는다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 보빈(130)을 이용하여 권선(131)을 권취하는 경우에는 보빈(130)에 권선(131)을 미리 권취한 후 권선(131)이 권취된 보빈(130)을 각각의 돌극(121)에 끼우는 작업을 수행해야 하기 때문에 보빈(130)의크기에 권선(131)의 양이 한정되어 있을 뿐 아니라 보빈(130)의 제작에 경비가 소요된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 설계변경 및 권취작업을 용이하게 할 수 있으며, 절연효과를 향상시킨 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 부분사시도,

도 2는 도 1의 평단면도,

도 3은 도 1의 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법을 나타낸 블럭도,

도 4는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 평단면도,

도 5는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터의 다른 실시예를 나타낸 평단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 스위치드 릴럭턴스 모터 10 : 회전자

11 : 회전축공 13 : 회전자돌극

20 : 고정자 21 : 돌극

23 : 요크부 25 : 권선

27 : 합성수지

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 갖는 스위치드릴럭턴스 모터에 있어서, 상기 각 요크부에 권취되는 권선과; 인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간내에 개재되는 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 절연부재는 상기 공간내에 충전되어 경화되는 합성수지인 것이 바람직하다.

상기 고정자의 외표면을 둘러싸는 절연재로 형성된 하우징을 더 포함하는 것이 효과적이며, 상기 하우징과 상기 절연부재는 일체로 형성되어 있다.

상기 권선은 상기 고정자의 축선을 중심으로 상호 대향하는 한 쌍의 요크부를 따라 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 목적에 따르면, 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법에 있어서, 상기 각 요크부에 권선을 권취하는 단계와; 인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간내에 절연부재를 개재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 절연부재를 개재하는 단계는 상기 공간내에 합성수지를 충전시키는 단계 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하우징과 상기 절연부재는 동시에 일체로 몰딩처리하는 것이 더욱 효과적이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자의 부분사시도이고, 도 2는 도 1의 평단면도이다. 본 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는, 회전축공(11)이 형성되어 있는 회전자(10)와, 회전자(10)를 수용하도록 회전자수용공간이 형성되어 있는 고정자(20)를 갖는다.

회전자(10)는 반경반향외측으로 돌출한 4개의 회전자돌극(13)을 가지며, 이들 4 개의 회전자돌극(13)은 상호 대향하여 쌍을 이루고 있다. 고정자(20)는, 회전자(10)를 향해 내측으로 돌출되어 있는 6개의 돌극(21)과, 이들 각각의 돌극(21)을 상호 연결하는 6개의 요크부(23)가 마련된 원통형상의 코어판이 적층 형성되어 있다.

본 발명의 실시 예에서는 6개의 돌극(21)을 갖는 고정자(20)와 4개의 회전자돌극을 갖는 회전자(10)를 가지고 있지만, 보통의 스위치드 릴럭턴스 모터는 회전자(10)의 돌극수가 고정자의 돌극 수에 비하여 적어도 두 개 작게 형성되는 것이 효과적이다. 즉, 고정자(20)의 돌극이 8개일 때 회전자의 돌극은 6개, 고정자의 돌극이 10개일 때 회전자의 돌극은 8개를 갖는다.

한편, 이러한 본 발명의 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는, 토로이달(Troidal) 권선법을 채택하여, 고정자(20)에 마련되어 있는 각각의 요크부(23)에 권선(25)을 권취한다. 각 권선(25)은 고정자(20)의 축선을 중심으로 상호 대향하는 한 쌍의 요크부(23)를 따라 직렬로 연결되어 있으며, 각 요크부(23)에 반경방향의 외벽면과 내벽면을 둘러싸도록 권취된다.

이때, 6개의 요크부(23)에 감겨진 권선(25)은 세 쌍의 상, 즉, A와A'를 연결하는 권선을 제1권선, B와 B'를 연결하는 권선을 제2권선 및 C와 C'를 연결하는 권선을 제3권선이라 한다. 제1,2,3,권선에는 스위칭동작을 통하여 각각의 권선(25)에 전원을 공급 및 차단하는 트랜지스터(41~46)가 연결되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법을 나타낸 블럭도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 스위치드 릴럭턴스 모터는, 4개의 회전자돌극(13)을 갖는 회전자(10)와, 회전자(10)를 향하여 내측으로 돌출되어 있는 6개의 돌극(21)과 이들 각각의 돌극(21)을 상호 연결하는 6개의 요크부(23)를 갖는 고정자(20)를 마련한다(S10).

이처럼 회전자(10)와 고정자(20)가 마련되면(S10), 고정자(20)의 요크부(23)의 반경방향의 외벽면과 내벽면을 둘러싸도록 권선(25)을 권취하고(S20), 각각의 돌극(21) 사이에 채워지는 절연부재와, 고정자(20)를 둘러싸는 하우징을합성수지(27)로 동시에 몰딩처리한다(S30). 이와 같이, 각각의 요크부(23)에 권선(25)의 권취가 완료되고, 각 돌극(21) 사이와 하우징이 절연재에 의한 몰딩처리를 완료한 후 회전자(10)를 압입하면 스위치드 릴럭턴스 모터(1)가 제조된다.

이와 같이, 요크부에 권취되는 권선과, 인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간내에 개재되는 절연부재를 마련함으로서, 권취작업을 용이하게 하며 절연효과를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 설계변경 및 권취작업을 용이하게 할 수 있으며, 절연효과를 향상시킨 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조방법이 제공된다.

Claims (9)

1. 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

   상기 각 요크부에 권취되는 권선과;

   인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간내에 개재되는 절연부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절연부재는 상기 공간내에 충전되어 경화되는 합성수진인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고정자의 외표면을 둘러싸는 절연재로 형성된 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서.

   상기 하우징과 상기 절연부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
5. 제1항에 있어서,

   상기 권선은 상기 고정자의 축선을 중심으로 상호 대향하는 한 쌍의 요크부를 따라 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
6. 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부가 구비된 고정자를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법에 있어서,

   상기 각 요크부에 권선을 권취하는 단계와;

   인접한 한 쌍의 상기 돌극과 양 돌극을 연결하는 요크부가 형성하는 공간내에 절연부재를 개재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 절연부재를 개재하는 단계는 상기 공간내에 합성수지를 충전시키는 단계 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 고정자의 외표면을 둘러싸는 절연재로 형성된 하우징을 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 하우징과 상기 절연부재는 동시에 일체 몰딩처리되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조방법.