KR100570221B1 - Motor for reducing torque ripple and rising average torque - Google Patents
Motor for reducing torque ripple and rising average torque Download PDFInfo
- Publication number
- KR100570221B1 KR100570221B1 KR1020040088477A KR20040088477A KR100570221B1 KR 100570221 B1 KR100570221 B1 KR 100570221B1 KR 1020040088477 A KR1020040088477 A KR 1020040088477A KR 20040088477 A KR20040088477 A KR 20040088477A KR 100570221 B1 KR100570221 B1 KR 100570221B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- pole
- motor
- poles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
- H02K1/246—Variable reluctance rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
- H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
Abstract
본 발명은 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와인딩부가 구비되는 스테이터와, 상기 와인딩부에 전류가 통전됨과 동시에 축을 중심으로 회전하는 로터를 포함하는 모터로서, 상기 로터는 외측을 향해 다수의 로터 극을 가지고 상기 스테이터는 내측을 향해 다수의 스테이터 극을 가지되, 상기 로터 극은 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 스테이터 극은 상기 로터 극과 대응하는 직사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a motor for reducing torque ripple and increasing an average torque, and more particularly, a motor including a stator having a winding part and a rotor which rotates about an axis while an electric current is supplied to the winding part. The rotor has a plurality of rotor poles toward the outside and the stator has a plurality of stator poles toward the inside, the rotor pole has a trapezoidal shape, the stator pole has a rectangular shape corresponding to the rotor pole It is done.
모터,로터,스테이터,로터극,스테이터극.Motor, rotor, stator, rotor poles, stator poles.
Description
도 1은 종래기술에 따른 모터에서 로터와 스테이터의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a rotor and a stator in a motor according to the prior art,
도 2는 도 1의 구조를 가진 모터에서 토크리플을 산출한 그래프이고,2 is a graph illustrating a torque ripple in a motor having the structure of FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 모터에서 로터와 스테이터의 구조를 개략적으로 도시한 제 1실시예의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of a first embodiment schematically showing the structure of a rotor and a stator in a motor according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 모터에서 로터와 스테이터의 구조를 개략적으로 도시한 제 2실시예의 단면도이고,4 is a cross-sectional view of a second embodiment schematically showing the structure of a rotor and a stator in a motor according to the present invention;
도 5는 도 4의 구조를 가진 모터에서 토크리플을 산출한 그래프이다.5 is a graph illustrating a torque ripple in a motor having the structure of FIG. 4.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing
10; 스위치드 리럭턴스 모터 20; 스테이터10; Switched
21; 스테이터 극 30; 로터21;
31; 로터 극 40; 샤프트31;
50; 와인딩부50; Winding
본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor for reducing torque ripple and increasing average torque.
일반적으로, 모터는 회전력을 이용하여 어떠한 기계나 장비를 구동시킬 때 사용하는 것이다. 현재 각광을 받고 있는 모터로는 스위치드 리럭턴스 모터(Switched reluctance motor)와 브러쉬리스 디씨 모터(Brushless DC Motor) 등이 있다.In general, a motor is used to drive a machine or equipment by using rotational force. Motors that are currently in the spotlight include Switched Reluctance Motors and Brushless DC Motors.
특히, 이 모터들 중에서 스위치드 리럭턴스 모터는 현재 차세대형 모터로서 주목받아 연구되는 것으로, 로터의 회전에 따른 각도의 변화를 자기저항, 즉 리럭턴스의 변화로 환산하여 구동력을 얻는 모터이다. 이러한 스위치드 리럭턴스 모터는 가정용이나 산업용과 같이 다방면에서 사용된다.In particular, among these motors, a switched reluctance motor is currently being studied as a next-generation motor, and is a motor that obtains a driving force by converting a change in angle according to the rotation of the rotor into a change in magnetoresistance, that is, a reluctance. These switched reluctance motors are used in various fields, such as home and industrial.
도 1은 종래기술에 따른 스위치드 리럭턴스 모터의 로터(rotor: 3, '회전자'라고도 함.)와 스테이터(stator: 2, '고정자'라고도 함.)의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a rotor (rotor: 3, also referred to as 'rotor') and a stator (2, also referred to as 'stator') of the switched reluctance motor according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스위치드 리럭턴스 모터(1)는 6/4 시스템 즉, 6개의 스테이터 극(4)과 4개의 로터 극(5)을 가지는 리럭턴스 모터이고, 상기 스테이터(2)에 대해 상기 로터(3)가 회전하는 구조를 가진다.As shown in Fig. 1, the conventional switched
구체적으로, 스테이터(2)는 모터(1)의 최외각에 구비되며, 중앙부의 샤프트(6)를 향해 6개의 스테이터 극(4)이 일정 간격으로 배열된다. 이 스테이터 극(4) 사이에는 전류를 공급받아 자기력을 발생하기 위한 별도의 와이딩부(7)가 구비되어 있다. 그리고 로터(3)는 중앙부의 샤프트(6)를 기준으로 상기 스테이터(2)를 향해 일정 간격으로 배열된 4개의 로터 극(5)을 가진다.Specifically, the
여기서, 로터 극(5)과 스테이터 극(4)은 로터(3)가 회전시에 접촉하지 않도록 미세한 간격으로 이격되어 있다. 그리고 통상, 로터 극(5)과 스테이터 극(4)은 전체적으로 직사각형상을 가진다.Here, the
도 2는 종래기술에 따른 스위치드 리럭턴스 모터의 토크리플을 산출한 그래프이다. 이는 수치해석 기법인 유한요소법과 최적화 알고리즘의 하나인 프로그래시브 퀘이드레틱 리폰스 설피스 방법(Progressive Quadratic Reponse Surface Method)을 통해 산출된 토크리플이다. 도 2에서의 토크리플 산출조건은 하기된 표 1과 같다.2 is a graph illustrating torque ripple of a switched reluctance motor according to the related art. This is the torque ripple calculated through the finite element method, which is a numerical method, and the progressive quadratic response surface method, which is one of the optimization algorithms. Torque ripple calculation conditions in Figure 2 are shown in Table 1 below.
아울러, 로터 극(5)의 극호각(), 즉 샤프트(6)의 중앙을 기준으로 한 상기 로터 극(5)의 양 끝단에 이르는 각은 30°이고, 스테이터 극(4)의 극호각(), 즉 샤프트(6)의 중심을 기준으로 한 상기 스테이터 극(4)의 양 끝단에 이르는 각은 30°이다. 그리고 턴 온각()은 10.2°이고, 턴 오프각()은 30.1°이다.In addition, the polar angle of the rotor pole (5) ), I.e., the angle reaching both ends of the
하지만, 종래의 스위치드 리럭턴스 모터(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 토크리플(torque ripple)은 93.58%정도로 상당히 크다는 것을 알 수 있었으며, 이와 같이 종래에는 토크리플이 크기 때문에 로터(3)의 회전시 진동과 소음이 심하게 발생하게 되는 문제점이 있었다.However, as shown in FIG. 2, the conventional switched
최근에는 로터 극(5)의 극호각()과 스테이터 극(4)의 극호각()의 비를 조절하여 토크리플을 낮추려는 노력을 하고는 있지만, 별 다른 실효성이 없었다.Recently, the polar angle of the rotor pole (5) ) And the polar angle of the stator pole (4) While trying to lower the torque ripple by adjusting the ratio of), it was not very effective.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 로터 극의 형상을 변화시키고 그에 따른 극호각을 최적으로 조절함으로써 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 이룰 수 있는 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a motor that can achieve a torque ripple reduction and an average torque rise by changing the shape of the rotor pole and optimally adjusting the polar angle accordingly. .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 와인딩부가 구비되는 스테이터와, 상기 와인딩부에 전류가 통전됨과 동시에 축을 중심으로 회전하는 로터를 포함하는 모터로서, 상기 로터는 외측을 향해 다수의 로터 극을 가지고 상기 스테이터는 내측을 향해 다수의 스테이터 극을 가지되, 상기 로터 극은 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 스테이터 극은 상기 로터 극과 대응하는 직사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a motor including a stator provided with a winding portion, and a rotor that rotates about an axis while an electric current is supplied to the winding portion, wherein the rotor has a plurality of outward directions. A rotor pole and the stator has a plurality of stator poles inward, the rotor pole has a trapezoidal shape, and the stator pole has a rectangular shape corresponding to the rotor pole, and averages torque ripple reduction. Provides a motor for torque rise.
아울러, 상기 스테이터의 극의 극호각이 30°일 경우, 상기 로터의 극의 극호각은 30°내지 50°사이인 것을 특징으로 한다.In addition, when the pole angle of the pole of the stator is 30 °, the pole angle of the pole of the rotor is characterized in that between 30 ° to 50 °.
상기 로터 극은 4개이고 상기 스테이터 극은 6개인 것을 특징으로 한다.The rotor poles are four and the stator poles are six.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a motor for reducing torque ripple and increasing average torque according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 모터에서 로터와 스테이터의 구조를 개략적으로 도시한 제 1실시예의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 모터에서 로터와 스테이터의 구조를 개략적으로 도시한 제 2실시예의 단면도이고, 도 5는 도 4의 구조를 가진 모터에서 토크리플을 산출한 그래프이다.3 is a cross-sectional view of the first embodiment schematically showing the structure of the rotor and the stator in the motor according to the invention, Figure 4 is a cross-sectional view of the second embodiment schematically showing the structure of the rotor and the stator in the motor according to the
먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터(10)는, 중심부의 샤프트(40)와, 상기 샤프트(40)의 외측에 구비되어 외주면으로 다수의 로터 극(31)을 가지는 로터(30)와, 상기 로터(30)의 외측에 구비되어 상기 로터(30)를 향해 다수의 스테이터 극(21)을 가지는 스테이터(20)와, 상기 스테이터 극(21) 사이에 구비되어 전류를 공급받아 자기력을 발생하는 와인딩부(50)로 이루어진다. 이러한 구성으로 이루어진 모터(10)는 와인딩부(50)에서 자기력이 발생됨과 동시에 스테이터(2)에 대해 로터(3)가 회전하게 된다.First, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
특히 본 발명은 로터 극(31)의 형상은 사다리꼴이며, 스테이터 극(21)은 끝단의 형상이 상기 로터 극(31)의 끝단의 형상과 대응하도록 평행한 형상을 가진다.Particularly, in the present invention, the shape of the
여기서, 로터 극(31)은 4개이고, 스테이터 극(20)은 6개인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that there are four
아울러, 상기 스테이터 극(20)의 극호각이 30°일 경우, 상기 로터 극(31)의 극호각(1,2)은 30°내지 50°사이인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 스 테이터 극(21)의 극호각()이 30°일 경우, 도 2와 같이 로터 극(31)의 극호각(1)이 38.3°이거나, 도 3과 같이 로터 극(31)의 극호각(2)이 47.1°인 것이 바람직하다.In addition, when the pole angle of the
본 발명에 적용되는 모터(10)의 종류로는 스위치드 리럭턴스 모터(Switched reluctance motor) 및 브러쉬리스 디씨 모터(Brushless DC Motor)이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 스위치드 리럭턴스 모터가 바람직하다.As the type of the
이러한 스위치드 리럭턴스 모터는 자기저항('리럭턴스'라고 함) 토크 방식이다. 보다 구체적으로는, 스위치드 리럭턴스 모터는 내부의 스테이터나 로터의 한 쪽만 여자시켜 자기적 구조에 의존하여 발생하는 토크 방식으로로써, 자기회로의 릴럭턴스와 여자 에너지의 변화로 유도되며, 리럭턴스가 적어지는 방향 또는 인덕턴스가 커지는 방향으로 스테이터의 권선에 전류가 흘러서 생기는 자속에 로터가 일치하려는데서 토크가 발생하는 것이다.This switched reluctance motor is a magnetoresistance (referred to as "reluctance") torque method. More specifically, the switched reluctance motor is a torque method generated by depending on the magnetic structure by exciting only one side of the internal stator or rotor, and is induced by a change in reluctance and excitation energy of the magnetic circuit. Torque is generated when the rotor tries to match the magnetic flux generated by the current flowing through the stator's winding in the direction of decreasing or increasing inductance.
상기 로터 극(31)과 스테이터 극(21)이 상기와 같은 조건 및 형상을 가지고 상기 로터 극(31)과 스테이터 극(21)의 극호각이 상기의 조건과 같은 경우, 종래에 비해 토크 리플을 현저히 저감시키고 평균 토크를 월등히 상승시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명은 토크 리플을 저감시키고 평균 토크를 상승시키므로써, 로터의 회전시 발생하는 진동과 소음이 현저히 저감시킬 수 있다.When the
예를 들면, 상기 표 1의 조건과 더불어 도 4에 도시된 바와 같이, 로터 극(31)의 극호각(2), 즉 샤프트(40)의 중앙을 기준으로 한 상기 로터 극(31)의 양 끝단에 이르는 각은 47.1°이고, 스테이터 극(21)의 극호각()이 30°인 상태이며, 턴 온각()은 0.8°이고, 턴 오프각()은 34.2°일 경우, 수치해석 기법인 유한요소법과 최적화 알고리즘의 하나인 프로그래시브 퀘이드레틱 리폰스 설피스 방법(Progressive Quadratic Reponse Surface Method)을 통해 산출된 토크리플은 도 5에 도시된 바와 같다.For example, as shown in FIG. 4 in addition to the conditions of Table 1, the polar angle of the rotor pole 31 ( 2), that is, the angle reaching both ends of the
도 5에 도시된 그래프는, 토크리플이 7.1%정도로 나타났으며, 도 2의 그래프와는 달리 토크가 거의 균일하게 유지됨과 동시에 토크리플이 상당히 저감된 것을 알 수 있고, 평균 토크 또한 도 2에 비해 월등히 상승되었음을 알 수 있다.In the graph shown in FIG. 5, the torque ripple was about 7.1%. Unlike the graph of FIG. 2, the torque ripple was maintained almost uniformly, and the torque ripple was considerably reduced. It can be seen that the increase was much higher.
그리고 도면에 별도로 도시되지 않았지만, 상기 표 1의 조건과 더불어 도 3에 도시된 바와 같이 로터 극(31)의 극호각(1)은 38.3°이고, 스테이터 극(21)의 극호각()이 30°이며, 턴 온각()은 0.7°이고, 턴 오프각()은 32.4°일 경우, 수치해석 기법인 유한요소법과 최적화 알고리즘의 하나인 공액경사도법(Conjugate Gradient Method)을 통해 산출된 토크리플은 역시 도 5와 거의 유사한 형태의 파형을 얻을 수 있었다. 이 경우 토크리플은 18.81%정도로 나타났다.Although not shown separately in the drawing, the polar angle of the
이에 따라, 본 발명과 같이 로터 극(31)은 사다리꼴 형상을 가지고 스테이터 극(21)은 로터 극(31)과 대응하는 직사각형 형상을 가지며, 스테이터 극의 극호각이 30°일 경우 로터 극(31)의 극호각을 30°내지 50°사이로 유지할 경우에는, 다양한 수치해석범을 통해 본 발명이 종래에 비해 토크 리플을 저감시키고 평균 토크를 상승시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.Accordingly, as shown in the present invention, the
본 발명은 토크 리플저감과 평균 토크 상승을 위한 모터에 관한 것으로, 로터 극은 사다리꼴 형상을 가지고, 스테이터 극은 로터 극과 대응하는 직사각형 형상을 가지게 하며, 스테이터 극의 극호각이 30°일 경우 로터 극의 극호각을 30°내지 50°사이로 유지할 경우, 종래에 비해 토크 리플을 현저히 저감시키고 평균 토크를 월등히 상승시킬 수 있으며, 이와 같이 토크 리플을 저감시키고 평균 토크를 상승시키므로써, 로터의 회전시 발생하는 진동과 소음을 현저히 저감시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.The present invention relates to a motor for reducing torque ripple and increasing average torque, wherein the rotor pole has a trapezoidal shape, the stator pole has a rectangular shape corresponding to the rotor pole, and the rotor when the pole angle of the stator pole is 30 °. When the pole angle of the pole is maintained between 30 ° and 50 °, the torque ripple can be significantly reduced and the average torque can be significantly increased as compared with the conventional art. Thus, by reducing the torque ripple and increasing the average torque, There is an excellent effect that can significantly reduce the vibration and noise generated.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040088477A KR100570221B1 (en) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | Motor for reducing torque ripple and rising average torque |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040088477A KR100570221B1 (en) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | Motor for reducing torque ripple and rising average torque |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100570221B1 true KR100570221B1 (en) | 2006-04-11 |
Family
ID=37180456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040088477A KR100570221B1 (en) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | Motor for reducing torque ripple and rising average torque |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100570221B1 (en) |
-
2004
- 2004-11-02 KR KR1020040088477A patent/KR100570221B1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4314816B2 (en) | Brushless DC motor and brushless DC motor control device | |
KR101101033B1 (en) | Horizontal axis washing machine having 4 pole 36 slot motor | |
US7550891B2 (en) | Permanent magnet motor having stator poles with stepped-end-surfaces and rotor with outer-circumferential-recessed surface | |
KR101730525B1 (en) | Brushless synchronous motor | |
KR100983862B1 (en) | Dynamo-electric machine | |
KR100900290B1 (en) | Motor | |
TWI414130B (en) | Single-phase brushless motor | |
US7482724B2 (en) | Ipm electric rotating machine | |
KR20080082779A (en) | Motor | |
EP1670119A1 (en) | Motor with Improved flux distribution | |
JPH10322948A (en) | Permanent magnet buried type of rotor | |
WO2006106530A3 (en) | Switched reluctance machine and method of operation thereof | |
JP5188746B2 (en) | Brushless DC motor | |
JP3704857B2 (en) | Reluctance motor | |
KR20050031766A (en) | Stator structure of free magnet type induction motor | |
CN105453385A (en) | Synchronous drive motor | |
US20160329757A1 (en) | Washing Machine and Driving Apparatus Thereof | |
KR20010095026A (en) | Electromotor | |
KR100570221B1 (en) | Motor for reducing torque ripple and rising average torque | |
JP2001169517A (en) | Capacitor motor | |
JP2002272067A (en) | Squirrel-cage rotor and motor using the squirrel-cage rotor | |
Cheng et al. | Design of high-performance spindle motors with single-layer concentrated windings and unequal tooth widths | |
US20120025653A1 (en) | Aggregate magnetization skew in a permanent magnet assembly | |
JP5460807B1 (en) | Synchronous motor | |
JP2016167897A (en) | Synchronous drive motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |