KR100421386B1 - 초고속용 유도 전동기의 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고속용 유도 전동기의 회전자에 관한 것으로, 본 발명은 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 환봉체의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍이 형성되고 그 축 삽입구멍의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체에 다수개의 관통공이 형성되며 그 환봉체의 양측에 환형의 링 삽입홈이 구비된 회전체와, 상기 회전체의 관통공에 각각 삽입되는 고정 바와, 상기 회전체의 양측에 형성된 링 삽입홈에 각각 삽입됨과 아울러 상기 다수개의 고정 바와 접합되는 단락 링을 포함하도록 구성하여 유도 전동기가 60000 RPM이상의 초고속 회전으로 운전시 회전자에 작용하는 원심력에 의한 구성 부품의 변형을 방지함으로써 그 원심력으로 인한 구성 부품들의 파손을 방지하여 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 초고속 운전에서의 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

Description

초고속용 유도 전동기의 회전자{ROTOR FOR HIGH-SPEED TYPE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 초고속용 유도 전동기의 회전자에 관한 것으로, 특히 초고속으로 운전시 발생되는 과도한 원심력을 지탱하여 구성 부품의 변형 및 파손을 방지할 수 있도록 한 초고속용 유도 전동기의 회전자에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 전기에너지를 공급받아 운동에너지 변환시키는 기기로, 그 종류가 다양하다.

도 1은 상기 전동기의 일예로 유도 전동기를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 유도 전동기는 내부에 코일이 권선된 고정자(100)와 그 고정자(100)의 내부에 삽입되어 그 고정자 권선 코일(110)에 흐르는 교번 전류에 의해 발생되는 회전 자기장에 의해 유도 전류를 발생시키는 원통 형태의 회전자(200)를 포함하여 구성된다.

상기 고정자(100)는 소정 형상으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트가 적층된 적층체(120)와 그 적층체(120)에 형성된 티스에 권선되는 권선 코일(110)이 포함되어 구성된다.

상기 회전자(200)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정 두께를 갖는 환형 형상의 박판 내부에 동일원 선상으로 일정 간격을 두고 다수개의 관통공(211)이 형성된 실리콘 스틸(L)이 원통 형태를 이루도록 다수개 적층된 환봉형 적층체(210)와, 그 환봉형 적층체(210)의 관통공(211)들에 각각 삽입되는 고정 바(220)와, 상기 환봉형 적층체(210)의 양단에 각각 위치하여 상기 고정 바(220)들과 결합되는 단락 링(230)과, 상기 단락 링(230)의 외측으로 결합되어 구조적 강도를 강화하는 지지링(240)을 포함하여 구성된다.

상기 고정 바(220)는 상기 환봉형 적층체(210)의 길이보다 길게 형성되며 그 양단이 상기 단락 링(230)에 형성된 다수개의 관통공(231)에 각각 삽입된 상태에서 브레이징에 의해 그 고정 바(220)와 단락 링(230)이 서로 결합된다. 상기 고정 바(220)는 도체인 구리로 형성된다.

상기 단락 링(230)의 외경은 상기 환봉형 적층체(210)의 외경보다 약간 작게 형성되며 상기 지지링(240)은 상기 환봉형 적층체(210)의 외경과 상응하도록 형성되어 상기 단락 링(230)의 외경에 삽입 고정된다. 상기 지지링(240)은 스테인레스 강으로 형성된다.

그리고 상기 환봉형 적층체(210)의 가운데에 축 삽입구멍(212)이 형성되고 그 축 삽입구멍(212)에 회전축이 고정 결합된다.

상기한 바와 같은 유도 전동기의 작동은 다음과 같다.

먼저, 상기 고정자(100)의 권선 코일(110)에 교번 전류가 인가되면 그 인가되는 교번 전류에 의해 발생되는 회전 자기장과 그 회전 자기장에 의해 상기 회전자에 발생되는 유도 전류와의 상호작용에 의해 토오크(Torque)가 발생되며 그 토오크에 의해상기 회전자(200)가 회전하게 된다. 상기 회전자(200)의 회전력은 그 회전자(200)에 결합된 모터축에 의해 외부로 전달된다.

한편, 상기 유도 전동기가 히트펌프, 원심 분리기, 공작기계의 구동용 주축스핀들 모터 등에 적용되어 70000 RPM 이상의 초고속으로 운전시 상기 회전자(200)에 과도한 원심력이 작용하게 되며 그 과도한 원심력으로 인하여 상기 지지링(240)과 단락 링(230)이 밖으로 벌어지게 될 뿐만 아니라 상기 단락 링(230)의 측부에 위치하여 환봉형 적층체(210)를 구성하는 실리콘 스틸의 박판(L)에 크랙이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 초고속으로 운전시 발생되는 과도한 원심력을 지탱하여 구성 부품의 변형 및 파손을 방지할 수 있도록 한 초고속용 유도 전동기의 회전자를 제공함에 있다.

도 1은 종래 유도 전동기를 도시한 단면도,

도 2는 상기 유도 전동기의 회전자를 분해하여 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 유도 전동기의 회전자가 구비된 유도 전동기의 단면도,

도 4는 본 발명의 유도 전동기 회전자를 분해하여 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 유도 전동기 회전자의 다른 실시예를 부분 도시한 사시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

310 ; 회전체 311 ; 환봉체

312 ; 축 삽입구멍 313 ; 관통공

314,314' ; 링 삽입홈 320 ; 고정 바

330 ; 단락링

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 단일 몸체의 철심을 가공하여 이루어진 환봉체의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍이 형성되고 그 축 삽입구멍의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체에 다수개의 관통공이 형성되며 그 환봉체의 양측에 원형의 링 삽입홈이 구비된 회전체와, 상기 회전체의 관통공에 각각 삽입되는 고정 바와, 상기 회전체의 양측에 형성된 링 삽입홈에 각각 삽입되도록 상기 링 삽입홈의 깊이에 상응하는 높이와 일정 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성됨과 아울러 상기 회전체의 관통공을 관통한 다수개의 고정 바의 양단이 삽입 고정되는 관통공이 형성된 단락 링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초고속용 유도 전동기의 회전자가 제공된다.또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 단일 몸체의 철심을 가공하여 이루어진 환봉체의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍이 형성되고 그 축 삽입구멍의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체에 다수개의 관통공이 형성되며 그 환봉체의 양측에 링형의 링 삽입홈이 구비된 회전체와, 상기 회전체의 관통공에 각각 삽입되는 고정 바와, 상기 회전체의 양측에 형성된 링 삽입홈에 각각 삽입되도록 상기 링 삽입홈의 깊이에 상응하는 높이와 일정 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성됨과 아울러 상기 회전체의 관통공을 관통한 다수개의 고정 바의 양단이 삽입 고정되는 관통공이 형성된 단락 링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초고속용 유도 전동기의 회전자가 제공된다.

이하, 본 발명의 초고속용 유도 전동기의 회전자를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 초고속용 유도 전동기 회전자의 일예가 구비된 초고속용유도 전동기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 초고속용 유도 전동기는 내부에 코일이 권선된 고정자(100)와 그 고정자(100)의 내부에 삽입되어 그 고정자 권선 코일(110)에 흐르는 교번 전류에 의해 발생되는 회전 자기장에 의해 유도 전류를 발생시키는 원통 형태의 회전자(300)를 포함하여 구성된다.

상기 고정자(100)는 소정 형상으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트가 적층된 적층체(120)와 그 적층체(120)에 형성된 티스에 권선되는 권선 코일(110)이 구비된다.

상기 회전자(300)는 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 단일 몸체의 철심을 가공하여 이루어진 환봉체(311)의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍(312)이 형성되고 그 축 삽입구멍(312)의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체(311)에 다수개의 관통공(313)이 형성되며 그 환봉체(311)의 양측에 환형의 링 삽입홈(314)이 구비된 회전체(310)와, 상기 회전체(310)의 관통공(313)에 각각 삽입되는 고정 바(320)와, 상기 회전체(310)의 양측에 형성된 링 삽입홈(314)에 각각 삽입됨과 아울러 상기 다수개의 고정 바(320)와 접합되는 단락 링(330)을 포함하여 구성된다.

상기 회전체(310)에 형성되는 다수개의 관통공(313)은 동일원상에 일정 간격을 두고 형성된다.

상기 회전체(310)의 링 삽입홈(314)은 일정 깊이와 내경을 갖는 원형 홈 형태로 형성되고 상기 단락 링(330)은 상기 링 삽입홈(314)의 깊이와 상응하는 높이와 일정 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성되며 그 내부에 상기 회전체의 관통공(313)과 상응하는 관통공(331)이 형성된다.

상기 회전체(310)는 인장강도가 높은 자성재의 철로 형성됨이 바람직하다.

상기 고정 바(320)와 단락 링(330)은 도전율이 높은 동 재료로 형성됨이 바람직하고, 그 고정 바(320)와 단락 링(330)은 브레이징에 의해 접합됨이 바람직하다.

상기 회전체의 링 삽입홈과 단락 링의 변형예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 회전체(310)의 링 삽입홈(314')은 일정 깊이와 폭을 갖는 링 형상의 홈 형태로 형성되고 상기 단락 링(330)은 상기 링 삽입홈(314')에 삽입되도록 그 링 삽입홈(314')의 깊이와 폭에 상응하는 높이와 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성된다.

이하, 본 발명의 초고속용 유도 전동기의 회전자의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 초고속용 유도 전동기는 상기 고정자(100)의 권선 코일(110)에 교번 전류가 인가되면 그 인가되는 교번 전류에 의해 발생되는 회전 자기장과 그 회전 자기장에 의해 상기 회전자(300)에 발생되는 유도 전류와의 상호작용에 의해 토오크가 발생되며 그 토오크에 의해상기 회전자(300)가 회전하게 된다.

그리고 상기 유도 전동기가 60000 RPM이상의 초고속 회전으로 운전되면 그 회전자(300)가 초고속으로 회전되면서 본 발명의 회전자(300)에 원심력이 작용하게 된다. 이때, 회전자(300)를 구성하는 회전체(310)가 하나의 재료로 형성되며 그 회전체(310)에 삽입된 고정 바(320)를 연결하는 단락 링(330)이 상기 회전체(310)의 양단부에 형성된 링 삽입홈(314)(314')에 삽입된 상태로 상기 고정 바(320)와 고정 결합되므로 그 구성 부품의 파손 및 변형을 방지하게 된다.

아울러, 본 발명은 상기 단락 링(330)이 자성재인 회전체(310)의 양단부에 형성된 링 삽입홈(314)(314')에 삽입 고정되어 토오크의 저감을 방지하게 되고 또한 자속 밀도를 기존의 값으로 유지하게 되어 모터의 특성 저하를 방자하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 초고속용 유도 전동기의 회전자는 유도 전동기가 60000 RPM이상의 초고속 회전으로 운전시 회전자에 작용하는 원심력에 의한 구성 부품의 변형을 방지하게 됨으로써 그 원심력으로 인한 구성 부품들의 파손을 방지하게 되어 신뢰성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 초고속 운전에서의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 단일 몸체의 철심을 가공하여 이루어진 환봉체의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍이 형성되고 그 축 삽입구멍의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체에 다수개의 관통공이 형성되며 그 환봉체의 양측에 원형의 링 삽입홈이 구비된 회전체와,

   상기 회전체의 관통공에 각각 삽입되는 고정 바와,

   상기 회전체의 양측에 형성된 링 삽입홈에 각각 삽입되도록 상기 링 삽입홈의 깊이에 상응하는 높이와 일정 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성됨과 아울러 상기 회전체의 관통공을 관통한 다수개의 고정 바의 양단이 삽입 고정되는 관통공이 형성된 단락 링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초고속용 유도 전동기의 회전자.
3. 일정 외경과 소정의 길이를 갖는 단일 몸체의 철심을 가공하여 이루어진 환봉체의 내부에 축이 삽입되는 축 삽입구멍이 형성되고 그 축 삽입구멍의 둘레에 위치하도록 상기 환봉체에 다수개의 관통공이 형성되며 그 환봉체의 양측에 링형의 링 삽입홈이 구비된 회전체와,

   상기 회전체의 관통공에 각각 삽입되는 고정 바와,

   상기 회전체의 양측에 형성된 링 삽입홈에 각각 삽입되도록 상기 링 삽입홈의 깊이에 상응하는 높이와 일정 폭을 갖는 환형 링 형상으로 형성됨과 아울러 상기 회전체의 관통공을 관통한 다수개의 고정 바의 양단이 삽입 고정되는 관통공이 형성된 단락 링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초고속용 유도 전동기의 회전자.