KR100643900B1

KR100643900B1 - 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조

Info

Publication number: KR100643900B1
Application number: KR1020050096285A
Authority: KR
Inventors: 신남철
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-11-10

Abstract

본 발명은 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서; 상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부가 형성된 적층코어와; 상기 적층코어의 전후측에 각각 설치된 엔드플레이트와; 상기 엔드플레이트와 상기 적층코어를 관통하여 잠금부재에 의하여 고정되는 체결부재로 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 플럭스 베리어의 일단이 개구된 회전자를 최소의 체결부재로 용이하게 고정할 수 있게 됨으로 회전자의 구조가 더욱 견고하게 되며, 조립공정도 감소됨으로 생산성이 향상된다.

플럭스 베리어, 고정자, 회전자, 체결부재

Description

동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조{Rotor structure of synchronous reluctance motor}

도 1은 종래 동기 릴럭턴스 모터의 회전자와 고정자를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 회전자의 평면도.

도 3은 본 발명 실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 분해사시도.

도 4는 도 3의 요부구성이 결합된 상태를 도시한 도면.

도 5는 도 3에 도시된 회전자의 평면도.

도 6은 본 발명 다른 실시예에 의한 회전자의 평면도.

도 7은 본 발명 또 다른 실시예에 의한 회전자의 평면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20,21,22 : 회전자 23 : 외주부

24 : 압입공 25 : 연결공

26 : 스틸부 30 : 자로

40 : 플럭스 베리어 50 : 제1개구부

52 : 제2개구부 60 : 제1연결부

62 : 제2연결부 70 : 적층코어

72 : 엔드플레이트 74 : 체결공

80 : 체결부재 82 : 잠금부재

본 발명은 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플럭스 베리어의 일단이 외측으로 연통되도록 개구부가 형성된 회전자를 엔드플레이트와 최소한의 체결부재만을 사용하여 고정시키는 것에 의하여, 회전동작시에도 회전자의 흔들림을 방지하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것이다.

일반적으로, 동기 릴럭턴스 모터(SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR)는 회전자의 회전에 따른 자기저항의 변화에 의해서 회전력이 발생되는 원리를 이용한 것으로, 도 1과 도 2를 참조하여 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래 동기 릴럭턴스 모터는 전원이 인가되는 코일(C)이 권선되는 고정자(1)와, 그 고정자(1)의 내부에 회전가능하게 배치되며 90°간격으로 수개의 플럭스 베리어(FLUX BARRIER)(2)가 형성되어 각각의 극이 형성되어 있는 회전자(3)와, 그 회전자(3)에 압입되며 회전자(3)의 회전시 회전력을 전달하는 동력전달축(4)으로 구성되어 있다.

상기 고정자(1)에는 링 형상으로 이루어진 철심(5)의 내주면으로 부터 다수개의 돌극(6)들이 돌출 형성되어 있고, 상기와 같은 형상의 규소강판들이 적층되어 고정자(1)를 형성하게 된다.

상기 회전자(3)도 여러장의 규소강판을 적층하여 구성되어지며, 중앙부에는 동력전달축(4)이 압입되어지는 압입공(7)이 형성되어 있고, 상기 플럭스 베리어(2)는 공기(AIR)가 채워지도록 상,하방향으로 크기가 다르게 관통되도록 형성되어 있으며, 그 나머지 부분은 스틸부(8)로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 종래 동기 릴럭턴스 모터는 고정자(1)에 권취되어 있는 코일(C)에 전류가 인가되면 그 인가된 전류에 의하여 플럭스가 형성되고, 회전자(3)의 위치에 따른 인덕턴스의 차이에 의해 릴럭턴스 토크(RELUCTANCE TORQUE)가 발생되어 회전자(3)가 회전하게 된다.

즉, 상기 회전자(3)의 회전에 따라 상기 회전자(3)에 형성된 플럭스 베리어(2)의 위치가 변화하면서 자기저항이 변화하게 되는데, 그와 같은 자기저항의 변화에 의하여 고정자(1)와 회전자(3) 사이의 공극에 축척되어 있는 에너지가 변화하게 되어 회전자(3)의 회전위치에 대한 에너지의 변화가 토크가 되어 회전력이 발생하게 되며, 그와 같이 회전자(3)에 발생된 회전력은 동력전달축(4)를 통하여 외부로 동력이 전달되어 진다.

상기와 같은 회전자(3)의 인접한 플럭스 베리어(2) 사이에는 자로(9)가 형성되며, 상기 고정자(1)에서 발생된 자속은 상기 자로(9)를 따라서 이동하게 된다.

상기 자로(9)를 형성하기 위하여 회전자(3)에 통공 형성된 플럭스 베리어(2) 는 밀도가 큰 쪽으로 자속이 흐르는 성질을 이용하여 상기 스틸부(8)에 형성된 것으로, 상기 플럭스 베리어(2) 방향으로는 자속이 흐르지 않고, 상기 자로(9) 방향으로만 자속이 흐르도록 구성됨이 이상적이다.

그러나, 상기 플럭스 베리어(2)의 양단과 회전자(3)의 원둘레를 형성하는 외주부(10) 사이에는 스틸부(8)와 연결된 립(Rib;12)이 위치하게 되어 상기 회전자(3)는 원호 형상의 동일한 외주부(10) 형상을 갖게 됨으로, 가깝고 밀도가 큰 쪽으로 이동되는 자속의 흐름은 자로(9) 방향뿐만 아니라 플럭스 베리어(2) 방향으로도 이동됨으로 인하여 자속이 누설되는 현상이 발생된다.

그리고, 상기와 같은 회전자(3)는 다수개의 규소강판이 적층되어 이루어지는 것과, 통공 형성된 플럭스 베리어(2)에 의하여 자체 강성이 떨어지게 되어, 회전자(3)의 고속회전시 외측으로 흔들리는 현상이 발생되어 모터의 동작이상 발생의 원인이 된다.

상기 열거된 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 회전자의 플럭스 베리어 방향으로 자속이 흐르는 것에 의하여 자속이 누설되는 현상이 발생되는 문제점과, 회전 동작시 회전자가 외측으로 흔들리는 현상에 의하여 동작이상이 발생되는 문제점을 해결하기 위한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서; 상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부가 형성된 적층코어와; 상기 적층코어의 전후측에 각각 설치된 엔드플레이트와; 상기 엔드플레이트와 상기 적층코어를 관통하여 잠금부재에 의하여 고정되는 체결부재로 구성된다.

바람직하게, 상기 잠금부재는 체결너트를 사용하며, 상기 체결부재는 체결볼트를 사용하게 된다.

그리고, 상기 적층코어의 개구부는 상기 플럭스 베리어의 좌우 양단에 교대로 형성된다.

또는, 상기 적층코어의 개구부는 상기 플럭스 베리어의 일단으로만 개구부를 형성하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 분해사시도이며, 도 4는 도 3의 요부구성이 결합된 상태를 도시한 도면이며, 도 5 는 도 3에 도시된 회전자의 평면도이며, 도 6은 본 발명 다른 실시예에 의한 회전자의 평면도이며, 도 7은 본 발명 또 다른 실시예에 의한 회전자의 평면도이다.

동기 릴럭턴스 모터(SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR)는 회전자(20,21,22)의 회전에 따른 자기저항의 변화에 의해서 회전력이 발생되는 원리를 이용한 것이며, 상기 회전자(20,21,22)에는 코일이 권선된 고정자에서 발생된 자속이 지나가는 통로인 자로(30)가 형성된다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명 실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터에서 회전자구조의 구성을 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 회전자(20)를 구성하는 원판 형상의 스틸부(26)에는 다수개의 플럭스 베리어(40)가 통공되어 있으며, 상기 플럭스 베리어(40) 사이에는 고정자에서 발생된 자속이 통과되기 위한 자로(30)(磁路)가 형성되어 있다.

상기와 같은 스틸부(26)가 다수개 적층되어 적층코어(70)를 형성하게 되며, 상기 적층코어(70)에는 연결공(25)을 형성하고, 상기 적층코어(70)의 양측에는 비자성 재질의 엔드플레이트(72)를 설치한다.

나중에 결합되는 엔드플레이트(72)에는 암나사산이 형성된 체결공(74)이 구비되며, 체결볼트로 이루어진 체결부재(80)가 엔드플레이트와 적층코어의 연결공(25)을 통과하여 체결공(74)에 체결되며, 체결너트를 사용하는 잠금부재(82)에 의하여 회전자(20)의 고정이 이루어지게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전자(20)의 원둘레를 따라 외주부(23)가 형성되며, 상기 회전자(20)를 이루는 원판 형상의 스틸부(26) 중심에는 동력전달축 이 삽입되기 위하여 압입공(24)이 뚫려있다.

상기 회전자(20)에는 자속의 흐름을 유도하기 위하여 자로(30)가 형성되며, 상기와 같은 자로(30)를 형성하기 위하여 플럭스 베리어(40)가 스틸부(26)에 통공 형성된다.

상기 플럭스 베리어(40)의 일단은 외주부(23)에 인접되고 타단은 외측과 연통되어 제1,제2개구부(50,52)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 플럭스 베리어(40)의 중앙 영역이 압입공(24) 측으로 돌출된 원호형상을 가지며, 각 플럭스 베리어(40) 사이에 자로(30)가 형성될 수 있도록 반경 방향을 따라 소정 거리를 두고 이격 설치된다.

상기 플럭스 베리어(40)의 일단이 상기 회전자(20) 외측으로 연통되어 제1개구부(50)를 형성하게 되며, 상기 제1개구부(50)가 형성된 플럭스 베리어(40)의 타단은 제2연결부(62)가 형성되어 상기 자로(30)가 스틸부(26)에 고정된 상태가 되도록 한다.

상기와 같이 일측으로 제1개구부(50)를 갖는 플럭스 베리어(40)와 인접한 다른 플럭스 베리어(40)는 타측으로 제2개구부(52)를 형성하게 되며, 자로(30)의 고정을 위하여 상기 제2개구부(52)의 반대편에는 제1연결부(60)가 형성된다.

즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 플럭스 베리어(40)의 좌우양단에 교대로 제1개구부(50)와 제2개구부(52)가 순서대로 번갈아 가며 형성되며, 상기 제1개구부(50)와 제2개구부(52)의 반대 방향에는 제2연결부(62)와 제1연결부(60)가 각각 형성된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조의 동작상태를 설명하기로 한다.

코일이 권선된 고정자의 돌극에서 발생된 유기 기전력의 흐름인 자속은 회전자(20)의 자로(30)를 따라 흘러들어와서 다시 고정자로 나가게 된다.

상기 자속은, 회전자(20)에서 밀도가 크고 고정자에 가까운 부분을 향하여 흐르는 성질을 갖고 있으며, 이로 인하여, 제1개구부(50)나 제2개구부(52)가 형성된 플럭스 베리어(40)로 흐르지 않고, 자로(30)를 따라 자속이 흐르게 된다.

상기와 같은 작용에 의하여 , 상기 회전자(20)에 형성된 플럭스 베리어(40)의 위치가 변화하면서 자기저항이 변화하게 되는데, 그와 같은 자기저항의 변화에 의하여 고정자와 회전자(20) 사이의 공극에 축척되어 있는 에너지가 변화하게 되어 회전자(20)의 회전위치에 대한 에너지의 변화가 토크가 되어 회전력이 발생하게 되며, 그와 같이 회전자(20)에서 발생된 회전력은 동력전달축을 통하여 외부로 동력 전달이 이루어진다.

상기와 같은 구조로 이루어진 규소강판인 스틸부(26)가 차례로 적층되도록 엔드플레이트(72)에 체결부재(80)를 삽입시켜서, 상기 체결부재(80)의 볼트머리가 엔드플레이트(72)에 걸려서 고정되도록 한다.

본 발명 실시예에서는 상기 체결부재(80)의 갯수를 2개로 하기로 하나, 그 갯수를 증감시키는 것도 본 발명의 실시예라 할 것이다.

상기 체결부재(80)에 스틸부(26)의 연결공(25)을 끼우는 것에 의하여 적층코어(70)를 형성하게 되며, 상기 적층코어(70)의 적층이 완료되면 체결공(74)이 형성 된 엔드플레이트(72)를 적층코어(70)의 타단에 위치하게 한 후, 체결부재(80) 일측의 나사산이 엔드플레이트(72)의 체결공(74)에 체결되도록 하여 상기 엔드플레이트(72)를 고정시키게 된다.

그리고, 상기 엔드플레이트(72)를 돌출한 체결부재(80)의 나사산에 잠금부재(82)를 체결하여 적층코어(70)가 엔드플레이트(72) 사이에 고정된 상태를 유지하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 회전자(21)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 좌측으로 제1연결부(60)가 연이어 두번 형성되고, 우측으로 제2연결부(62)가 연이어 두번 형성된다.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 회전자(22)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 좌측 또는 우측으로만 제1연결부(60)가 형성되거나 제2연결부(62)가 형성된다.

그리고, 상기 다른 실시예와 또 다른 실시예에 의한 회전자(21,22)도 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 엔드플레이트와 체결부재에 의하여 고정됨으로, 상기 회전자(21,22)의 회전시 안정적인 동작상태를 갖도록 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 플럭스 베리어(40)가 외측과 연통됨으로 인하여, 고정자에서 발생되어 회전자(20,21,22)를 통과하는 유기 기전력이 플럭스 베리어(40)를 통해 흐르지 않고 자로(30)를 따라서 흐르게 됨으로 자속의 손실을 최대로 감소시켜 모터의 효율을 극대화하게 된다.

그리고, 상기 회전자(20,21,22)의 고속 회전시 적층코어(70)의 흔들림을 방 지하기 위하여 설치된 엔드플레이트(72)와 체결부재(80)는 연결공(25)과 체결공(74)의 형성등 최소한의 가공 및 2개의 체결부재만(80)을 사용하는 것에 의하여 부품비등을 절감하게 되어 생산비를 절감하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라, 단지 예시로 제시된 것이며, 본 발명의 기술사상 안에서 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 의하면, 회전자에서 자로를 형성하기 위하여 통공 형성된 플럭스 베리어의 양단에 제1,제2개구부가 형성됨으로, 고정자에서 발생된 자속이 플럭스 베리어 방향으로 흐르지 않고 자로만을 따라 이동됨으로 모터의 출력이 향상되는 효과와; 최소한의 가공 및 부품을 사용하여 상기 회전자를 고정하게 됨으로 생산비를 절감하게 되며, 회전 동작시 회전자의 흔들림을 방지하게 되어 동작신뢰성이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

Claims

코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서;

상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부가 형성된 적층코어와;

상기 적층코어의 전후측에 각각 설치된 엔드플레이트와;

상기 엔드플레이트와 상기 적층코어를 관통하여 잠금부재에 의하여 고정되는 체결부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
제 1 항에 있어서, 상기 잠금부재는 체결너트를 사용하며, 상기 체결부재는 체결볼트를 사용하게 됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
제 1 항에 있어서, 상기 적층코어의 개구부는 상기 플럭스 베리어의 좌우 양단에 교대로 형성됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
제 1 항에 있어서, 상기 적층코어의 개구부는 상기 플럭스 베리어의 일단으로만 개구부를 형성하게 됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.