KR100641118B1 - Rotor assembly for hybrid type induction motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체에 관한 것으로서, 회전축과; 원통형의 코어와, 상기 코어를 관통하여 동일 원주상에 서로 이격되게 배치됨과 아울러 반경방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 도체바를 구비하여 상기 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 농형로터부와; 상기 농형로터부와 소정의 공극을 두고 상기 회전축에 자유회전 가능하게 결합되는 영구자석로터부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 기동 전압을 낮출 수 있고 운전의 신뢰성을 제고시킬 수 있는 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체가 제공된다. The present invention relates to a rotor assembly of a hybrid type induction motor, comprising: a rotating shaft; A cage rotor portion having a cylindrical core and a plurality of conductor bars disposed to be spaced apart from each other on the same circumference through the core and spaced apart from each other along a radial direction, and rotatably coupled to the rotation shaft integrally; It characterized in that it comprises a permanent magnet rotor portion that is freely rotatable to the rotary shaft with a predetermined void with the squirrel rotor portion. Thereby, the rotor assembly of the hybrid type induction motor which can lower starting voltage and improve operation reliability is provided.
Description
도 1은 종래의 하이브리드 타입 인덕션모터의 단면도, 1 is a cross-sectional view of a conventional hybrid type induction motor,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 농형로터부의 단면도, FIG. 2 is a cross-sectional view of the cage rotor part according to line II-II of FIG. 1;
도 3은 도 1의 로터결합체의 도체바에 유도된 전류밀도를 모식적으로 도시한 도면,3 is a view schematically showing the current density induced in the conductor bar of the rotor assembly of FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체의 사용상태를 도시한 도면, 4 is a view showing a state of use of the rotor assembly of the hybrid type induction motor according to an embodiment of the present invention,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 농형로터부의 단면도, 5 is a cross-sectional view of the squirrel rotor part taken along the line VV of FIG. 4;
도 6은 도 4의 농형로터부의 각 도체바에 유도된 전류밀도를 모식적으로 도시한 도면, 6 is a view schematically showing the current density induced in each conductor bar of the cage rotor part of FIG. 4;
도 7은 도 4의 로터결합체와 종래 로터결합체의 회전속도에 따른 토크의 변화를 도시한 도면이다.7 is a view showing a change in torque according to the rotational speed of the rotor assembly and the conventional rotor assembly of FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 스테이터 11 : 스테이터코어부10: stator 11: stator core part
13 : 스테이터코일부 20 : 로터결합체13: stator coil part 20: rotor assembly
21 : 회전축 31 : 농형로터부21: rotating shaft 31: cage rotor part
33 : 로터코어 35 : 외부슬롯33: rotor core 35: external slot
36 : 내부슬롯 37 : 외부도체바36: inner slot 37: outer conductor bar
38 : 내부도체바 39 : 엔드링부38: inner conductor bar 39: end ring
41 : 영구자석로터부 43 : 영구자석41: permanent magnet rotor portion 43: permanent magnet
44 : 자석지지부44: magnet support
본 발명은, 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기동 전압을 낮출 수 있고 운전의 신뢰성을 제고시킬 수 있도록 한 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체에 관한 것이다. The present invention relates to a rotor assembly of a hybrid type induction motor, and more particularly, to a rotor assembly of a hybrid type induction motor capable of lowering a starting voltage and improving operation reliability.
일반적으로 인덕션모터는, 회전자계를 형성하는 스테이터와, 스테이터와 공극을 두고 회전가능하게 배치되는 로터부를 구비하고 있다. 최근에는 스테이터와 로터부 사이에 영구자석을 개재시켜 운전효율을 제고시켜 소비전력을 저감시킬 수 있도록 한 소위 하이브리드 타입 인덕션모터가 고안되어 있다.Induction motors generally include a stator for forming a rotating magnetic field, and a rotor portion rotatably disposed with a space between the stator and the stator. Recently, a so-called hybrid type induction motor has been devised to reduce power consumption by interposing a permanent magnet between the stator and the rotor.
도 1은 종래의 하이브리드 타입 인덕션모터의 단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 농형로터부의 단면도이며, 도 3은 도 1의 로터결합체의 도체바에 유도된 전류밀도를 모식적으로 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 하이브리드 타입 인덕션모터는, 스테이터(110)와, 스테이터(110)의 내부에 회전가능하게 수용되는 로터결합체(120)를 구비하고 있다.1 is a cross-sectional view of a conventional hybrid type induction motor, FIG. 2 is a cross-sectional view of a squirrel rotor section taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram of current density induced in a conductor bar of the rotor assembly of FIG. It is a figure shown. As shown in these figures, the hybrid type induction motor includes a
스테이터(110)는, 내부에 로터수용공(112)이 형성되어 있는 복수의 전기강판을 절연적층하여 형성되는 스테이터코어부(111)와, 스테이터코어부(111)에 권회되어 회전자계를 발생시키는 스테이터코일부(113)로 구성되어 있다. The
로터결합체(120)는, 회전축(121)과, 회전축(121)의 둘레에 일체로 회전가능하게 결합되는 농형로터부(131)와, 농형로터부(131)의 둘레에 소정의 공극을 두고 회전축(121)에 대해 자유회전가능하게 결합되는 영구자석로터부(141)를 구비하고 있다. 회전축(121)의 양 측에는 회전축(121)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 한 쌍의 베어링(125)이 결합되어 있다. The
농형로터부(131)는, 중앙에 축공(134)이 형성되고 원주방향을 따라 복수의 슬롯(135)이 형성된 전기강판을 절연적층하여 형성되는 로터코어부(133)와, 각 슬롯(135)의 내부에 배치되는 도체바(137)와, 도체바(137)의 양 단이 전기적으로 연결되도록 형성되는 엔드링부(139)로 구성되어 있다. The rotor
영구자석로터부(141)는, 원통형상의 영구자석(142)과, 일측은 회전축(121)에 자유회전가능하게 결합되고 타측은 영구자석(142)에 일체로 결합되어 영구자석(142)을 회전가능하게 지지하는 자석지지부(144)를 구비하고 있다.
이러한 구성에 의하여, 스테이터(110)에 전원이 인가되어 회전자계가 형성되면 영구자석로터부(141)는 회전자계에 대응되게 회전축(121)에 대해 상대 회전되고, 영구자석로터부(141)의 자기력에 의해 농형로터부(131)의 각 도체바(137)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 유도전류가 흐르게 되고, 이에 의해 농형로터부(131)는 회전축(121)과 일체로 회전하게 된다. By this configuration, when power is applied to the
그런데, 이러한 종래의 하이브리드 타입 인덕션모터에 있어서는, 동일 원주상에 배치되는 각 슬롯(135)에 단일의 도체바(137)를 각각 배치하도록 되어 있어, 기동 시 영구자석(142)의 브레이킹 토크(braking torque)에 따른 기동 전압이 상대적으로 높게 될 뿐만 아니라 운전 시 브레이크다운(breakdown) 전압이 상대적으로 높아 기동성능 및 운전 신뢰성을 저해하게 된다고 하는 문제점이 있다. By the way, in the conventional hybrid type induction motor, a
따라서, 본 발명의 목적은, 기동 전압을 낮출 수 있고 운전의 신뢰성을 제고시킬 수 있는 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor assembly of a hybrid type induction motor capable of lowering a starting voltage and improving operation reliability.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축과; 원통형의 코어와, 상기 코어를 관통하여 동일 원주상에 서로 이격되게 배치됨과 아울러 반경방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 도체바를 구비하여 상기 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 농형로터부와; 상기 농형로터부와 소정의 공극을 두고 상기 회전축에 자유회전 가능하게 결합되는 영구자석로터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a rotating shaft; A cage rotor portion having a cylindrical core and a plurality of conductor bars disposed to be spaced apart from each other on the same circumference through the core and spaced apart from each other along a radial direction, and rotatably coupled to the rotation shaft integrally; It is achieved by the rotor assembly of the hybrid type induction motor, characterized in that it comprises a permanent magnet rotor portion rotatably coupled to the rotary shaft with a predetermined void portion and the squirrel rotor portion.
여기서, 상기 도체바는, 상기 코어의 반경방향을 따라 외측에 배치되는 외부도체바와, 상기 외부도체바의 내측에 배치되는 내부도체바를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.Here, the conductor bar is preferably configured to include an outer conductor bar disposed on the outside along the radial direction of the core, and an inner conductor bar disposed on the inside of the outer conductor bar.
상기 외부도체바는 원형단면형상을 가지며, 상기 내부도체바는 단면 형상이 상기 회전축을 향하여 긴 길이를 가지되 상기 회전축을 향하여 점진적으로 폭이 좁아지도록 형성되는 것이 효과적이다.The outer conductor bar has a circular cross-sectional shape, and the inner conductor bar is effectively formed so that the cross-sectional shape has a long length toward the rotation axis but gradually narrows toward the rotation axis.
상기 각 도체바의 양 단부에 각각 형성되어 상기 도체바의 각 단부가 서로 전기적으로 연결되도록 하는 엔드링부를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include an end ring formed on each end of each of the conductor bars so that each end of the conductor bars is electrically connected to each other.
상기 각 도체바와 상기 엔드링부는 서로 일체로 형성되도록 구성하는 것이 효과적이다.It is effective to configure each of the conductor bar and the end ring portion formed integrally with each other.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체의 사용상태를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 농형로터부의 단면도이며, 도 6은 도 4의 농형로터부의 각 도체바에 유도된 전류밀도를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 4의 로터결합체와 종래 로터결합체의 회전속도에 따른 토크의 변화를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 하이브리드 타입 인덕션모터는, 회전자계를 형성할 수 있도록 스테이터코어부(11)와 스테이터코일부(13)를 구비한 스테이터(10)와, 스테이터(10)의 내부에 회전가능하게 결합되는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체(20)를 구비하고 있다. Figure 4 is a view showing a state of use of the rotor coupling of the hybrid type induction motor according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view of the squirrel rotor portion according to line V-V of Figure 4, Figure 6 4 is a view schematically showing the current density induced in each conductor bar of the cage rotor portion of FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram showing a change in torque according to the rotational speeds of the rotor assembly and the conventional rotor assembly of FIG. As shown in these figures, the hybrid type induction motor includes a
본 하이브리드타입 인덕션모터의 로터결합체(20)는, 회전축(21)과, 원통형의 로터코어(33)와 로터코어(33)를 관통하여 동일 원주상에 서로 이격되게 배치됨과 아울러 반경방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 도체바(37,38)를 구비하여 회전축(21)에 일체로 회전가능하게 결합되는 농형로터부(31)와, 농형로터부(31)와 소정의 공극을 두고 회전축(21)에 자유회전 가능하게 결합되는 영구자석로터부(41) 를 포함하여 구성되어 있다. 회전축(21)의 양 측에는 회전축(21)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 한 쌍의 베어링(23)이 구비되어 있다. The
영구자석로터부(41)는, 원통형상을 가지는 영구자석(43)과, 회전축(21)에 자유회전가능하게 베어링(45)을 개재하여 회전축(21)에 결합되어 영구자석(43)을 회전가능하게 지지하는 자석지지부(44)를 구비하고 있다. The permanent
한편, 농형로터부(31)는, 중앙에 회전축(21)이 결합될 수 있도록 축공(34)이 관통형성된 전기강판을 절연 적층하여 형성되는 로터코어(33)와, 로터코어(33)의 반경방향을 따라 외측에 동일 원주상에 서로 이격되게 배치되는 복수의 외부도체바(37)와, 외부도체바(37)의 내측에 동일 원주 상에 서로 이격되게 배치되는 복수의 내부도체바(38)를 구비하고 있다. On the other hand, the
외부도체바(37)는 원봉형상을 가지도록 형성되어 있으며, 내부도체바(38)는 단면형상이 회전축(21)을 향하여 긴 길이를 가짐과 아울러 중심측, 즉 회전축(21)을 향하여 점진적으로 폭이 감소되도록 형성되어 있다. 외부도체바(37) 및 내부도체바(38)의 양 단부는 엔드링부(39)에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 외부도체바(37) 및 내부도체바(38)와, 엔드링부(39)는 알루미늄으로 다이캐스팅 방법에 의해 서로 일체로 형성되어 있다. The
로터코어(33)에는 외부도체바(37) 및 내부도체바(38)가 내부에 형성될 수 있도록 원형의 외부슬롯(35)과, 축공(34)을 향하여 긴 길이를 가지며 축공(34)을 향할수록 점진적으로 폭이 감소되는 단면형상을 가지는 내부슬롯(36)이 각각 형성되어 있다.The
이러한 구성에 의하여, 스테이터(10)에 전원이 인가되어 회전자계를 형성하게 되면, 먼저 영구자석로터부(41)는 회전축(21)을 중심으로 회전자계에 대응되게 회전되어 동기 인입되고, 농형로터부(31)의 각 외부도체바(37) 및 내부도체바(38)에는 영구자석(43)에 의해 유도전류가 흐르게 됨으로써 회전축(21)과 일체로 회전하게 된다. 이 때, 각 외부도체바(37) 및 내부도체바(38)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상대적으로 적은 전류밀도로 유도전류가 흐르게 됨을 알 수 있고, 또한, 도 7에 실선으로 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 로터결합체(20)의 경우, 도 7에 점선으로 도시된 종래의 로터결합체의 경우에 비해, 기동 초기에는 상대적으로 적은 기동토크가 소요되어 기동 전압이 저감되며, 정상 운전 시에는 동일 토크 시 더 높은 회전 속도를 가지므로 브레이크다운 전압이 낮아지게 되어 운전 신뢰성이 제고됨을 알 수 있다. By this configuration, when power is applied to the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전축과, 원통형의 코어와 코어를 관통하여 동일 원주상에 서로 이격되게 배치됨과 아울러 반경방향을 따라 서로 이격되게 배치되는 복수의 도체바를 구비하여 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 농형로터부와, 농형로터부와 소정의 공극을 두고 회전축에 자유회전 가능하게 결합되는 영구자석로터부를 포함하도록 함으로써, 기동 전압을 낮출 수 있고 운전의 신뢰성을 제고시킬 수 있는 하이브리드 타입 인덕션모터의 로터결합체가 제공된다.As described above, according to the present invention, the rotary shaft includes a plurality of conductor bars which are spaced apart from each other on the same circumference and are spaced apart from each other along the radial direction through the cylindrical core and the core integrally with the rotating shaft. By including a swivel rotor portion that is rotatably coupled and a permanent magnet rotor portion that is rotatably coupled to the rotating shaft with a predetermined gap with the swivel rotor portion, the starting voltage can be lowered and the reliability of operation can be improved. A rotor assembly of a hybrid type induction motor is provided.
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