KR100402482B1

KR100402482B1 - 회전공진형 모터 어셈블리

Info

Publication number: KR100402482B1
Application number: KR10-2001-0054541A
Authority: KR
Inventors: 이동일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2003-10-22
Also published as: KR20030021051A

Abstract

본 발명에 따른 회전공진형 모터 어셈블리는 내부에 소정 각도로 이격되며, 코일(322)이 감긴 한쌍의 고정자티스(321)가 대향방향에 구비된 고정자(32)와, 상기 고정자(32)에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스(32)와 대응되는 회전자티스(341)가 구비되어 양 고정자티스(321)가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스(321) 사이에서 왕복되는 회전자(34)와, 상기 회전자(34)의 중심에 압입되며 일측선단이 돌출된 회전축(36)으로 구성된 모터부(30)와; 회전축(36)의 돌출된 선단에 연결되어 회전축(36)에 대해 대향되는 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링(42)(43)으로 구성된 공진부(40)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 모터부(30)의 회전자(34)는 티스(341)선단에 영구자석 재질의 자력팁(342)이 구비된 구조로 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 회전공진형 모터 어셈블리는 회전자가 왕복 회동되며, 회동각도의 조절이 가능하다는 특성상 왕복동식 컴프레서 등의 기기와 연결되어서 피스톤의 스트로크를 조절하는 등의 변형작동이 가능하다는 이점을 제공한다.

Description

회전공진형 모터 어셈블리{Rotary resonance type motor assembly}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자가 왕복회동되는 회전 공진형 모터 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 자기저항 모터(reluctance motor)는 다상의 고정자 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 교대로 단속함으로써 토오크(torque)를 발생시키고 이러한 토오크를 이용하여 회전자를 회전시키는 것으로, 도 1에 나타난 것과 같이 대략 원통형으로서 내주면에 다수개의 티스(teeth)(12)가 형성된 고정자(10)와, 상기 고정자(10) 내에 회전 가능하게 장착되며, 외주면에 고정자 티스(12)와 대응되는 다수개의 티스(22)가 구비된 회전자(20)와, 회전자(20)의 중심에 압입된 회전축(24)과, 회전자(20)의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단(미도시) 등을 포함하여 이루어져 있다.

여기서, 상기 고정자 티스(12)는 코일(14)이 권취된 구조로서 6개가 동일 간격(60도)으로 배치되어, 대각선 방향으로 한쌍씩 짝을 지어 이루어 동일한 극성이 발생되는 3상(La, Lb, Lc)를 이루도록 구성되어 있으며, 고정자 티스(12)와 회전자티스(22) 사이에는 일정 간극을 이루도록 형성되어 있다.

이와 같은 종래의 자기저항 모터에 따르면, 위치검출수단에 의해 회전자 티스(22)의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상의 코일(14)에 전류를 인가하면 전자기력이 발생한다.

따라서, 임의의 전극 La상에 전류를 인가하여서 전자기력이 발생한 다음에는 Lb상에 전류를 인가하여 여자시킴으로써 회전자(20)의 티스(22)가 자기저항을 최소화하기 위해 시계반대방향으로 회전하는 토오크를 발생시키게 되는데, 이와 같이 각 상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(20)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.

이러한, 이러한 자기저항 모터는 위상제어를 통해 회전자(20)의 회전방향을 역전시킬 수 있기 때문에 송풍팬과 같은 연결기기들의 작동상태를 다양하게 변화시킬 수 있다는 특징이 있다.

그러나, 이러한 종래의 자기저항 모터는 회전운동만을 수행함으로써 다양한 기기와의 연결이 어렵고, 특히 왕복동식 컴프레서 등의 기기와 연결되어서는 피스톤을 스트로크를 조절하는 등의 변형작동이 불가능하기 때문에 사용상의 불편함이 따른다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 회전자가 일정각도 내에서 왕복회전하고. 그 회전 각도를 조절할 수 있는 구조로 이루어짐으로써 활용성이 향상된 회전공진형 모터 어셈블리의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 자기저항 모터의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 모터부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 본 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 회로구성을 나타낸 회로도이다.

도 6의 a, b, c는 본 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 작동상태를 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30: 모터부 32: 고정자

321: 고정자티스 322: 코일

34: 회전자 341: 회전자티스

342: 자력팁 36: 회전축

37: 걸림막대 38: 스위칭소자

40: 공진부 42, 43: 비틀림 스프링

421, 431: 토션부

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 회전공진형 모터 어셈블리는 내부에 소정 각도로 이격되며, 코일이 감긴 한쌍의 고정자티스가 대향방향에 구비된 고정자와, 상기 고정자에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스와 대응되는 회전자티스가 구비되어 양 고정자티스가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스 사이에서 왕복되는 회전자와, 상기 회전자의 중심에 압입되며 일측선단이 돌출된 회전축으로 구성된 모터부와; 회전축의 돌출된 선단에 연결되어 회전축에 대해 대향되는 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링으로 구성된 공진부를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 모터부의 회전자는 티스선단에 영구자석 재질의 자력팁이 구비된 구조로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2부터 도 6까지 참조로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리는 도 2와 3에 나타난 것처럼 모터부(30)와, 공진작용을 통해 모터부(30)의 작동효율을 높이는 공진부(40)로 이루어진다.

상기 모터부(30)는, 도 4에 나타난 것과 같이 고정자(32) 및, 상기 고정자(32) 내에 회전 가능하게 장착되는 회전자(34)와, 상기 회전자(34) 중심에 압입되는 회전축(36)으로 구성되는데, 고정자(32)는 내주면에 서로 대응되는 한쌍의 고정자티스(321)가 돌출되고, 상기 고정자티스(321)에 코일(322)이 감긴 형태로이루어지고, 회전자(34)는 상기 고정자티스(321)와 대응되는 회전자티스(341)가 구비된 형태로 이루어진다.

여기서, 고정자(32)의 고정자티스(321)와 회전자(34)의 회전자티스(341)는 대응되는 요철(凹凸)형으로서 서로 맞물리는 이른바 발톱형(claw type)으로 구성되며, 고정자(32)의 코일(322)은 전기적인 위상을 제어하기 위해 전원을 단속하는 스위칭 소자(38)(도 5 참조)와 연결된다.

그리고, 회전자(34)는 영구자석으로 이루어진 자력팁(342)이 구비된 구조로 이루어지는데, 상기 자력팁(342)은 고정자티스(321)와 근접하도록 회전자티스(341)의 선단에 구비된다.

공진부(40)는 회전축(36)의 타측선단에 연결되어 회전축(36)에 대해 대향되는 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링(42)(43)으로 구성되는데, 상기 각 비틀림 스프링(42)(43)은 그 선단이 프레임(44)에 의해 고정지지되며, 상기 비틀림 스프링(42)(43)과 회전축의 결속구조는 상기 회전축(36)의 타단이 각 비틀림 스프링(42)(43)의 토션부(421)(431)에 삽입되고, 중간부위가 회전축(36)에 수직결합된 걸림막대(37)에 걸리는 방식으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 모터 어셈블리의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고정자(32)의 코일(322)에 전원이 인가되면 회전자(34)는 전원주파수에 동기되어 자기저항이 소멸되는 방향으로 회전하며 회전 토크를 발생시키게 되는데, 도 5에 나타난 것과 같이 스위칭 소자(38)에 의해 전원주파수의 각 상(La 또는Lb)에 전류가 교대로 인가됨으로써 도 6의 a, b, c에 나타난 것처럼 여자되는 방향으로 회전자(34)가 일정각도 내에서 정역회전을 반복하게 되고, 이러한 회전자(34)의 왕복회전에 의하여 회전축(36) 역시 일정각도 내에서 왕복회전하게 된다.

여기서, 회전자(34)의 회전작동 시에는 고정자티스(321)와 회전자티스(341)가 요철형상으로 결합된 구조상 여자시 플럭스가 넓게 형성되므로 토크가 크게 되고, 영구자석 재질의 자력팁(342)이 장착된 회전자(34)의 구조상, 기동력이 향상된다.

그리고, 회전자티스(341)가 양 고정자티스(321) 사이의 중심에 위치된 상태 즉 회전각도가 0인 상태를 기준으로, 회전축(36)이 일측방향으로 회전하게 되면 공진부(40)의 일측 비틀림 스프링(42)이 탄성적으로 비틀림 변형됨으로써, 회전축(36)이 반대방향으로 회전하는 과정에서 회전축(36)의 토크와 변형된 비틀림 스프링(42)의 탄성적인 반발력이 더해지게 된다.

회전자(34)가 반대로 회전하게 되면 타측 비틀림 스프링(43)이 탄성력이 앞에서와 마찬가지로 회전축(36)이 복귀하는 방향으로 탄성력을 가하게 된다.

그리고, 본 실시예에 따르면 스위칭 소자(38)에 의한 위상제어 간격을 조절하여 회전자티스(341)가 고정자티스(321)와 접하기 전에 코일(322)에 인가되는 전원의 위상을 반대극으로 전환하면, 회전자(34)가 최대 회전각에 이르기 전에 회전방향이 역전되기 때문에 회전축(36)의 회전폭을 최대각 기준으로 축소 조절할 수 있게 된다.

그러므로, 본 실시예에 따른 모터 어셈블리를 공조기 등의 컴프레서와 연계하여, 마이컴을 통해 스위칭소자(38)의 위상변화 간격을 조절하면, 컴프레서의 피스톤 스트로크를 조절할 수 있기 때문에 결과적으로 냉매순환량을 달리함으로써 용이하게 냉방용량을 조절할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 회전공진형 모터 어셈블리에 의하면 회전자가 왕복 회동되며, 회동각도의 조절이 가능하다는 특성상 왕복동식 컴프레서 등의 기기와 연결되어서는 피스톤의 스트로크를 조절하는 등의 변형작동이 가능하다는 이점이 있다.

Claims

내부에 소정 각도로 이격되며, 코일이 감긴 한쌍의 고정자티스가 대향방향에 구비된 고정자와, 상기 고정자에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스와 대응되는 회전자티스가 구비되어 양 고정자티스가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스 사이에서 왕복되는 회전자와, 상기 회전자의 중심에 압입되며 일측선단이 돌출된 회전축으로 구성된 모터부와;

회전축의 돌출된 선단에 연결되어 회전축에 대해 대향되는 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링으로 구성된 공진부

를 포함하는 회전공진형 모터 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 모터부의 회전자는

티스선단에 영구자석 재질의 자력팁이 구비된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전공진형 모터 어셈블리.