KR100664064B1 - 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조에 관한 것으로, 본 발명은 복수의 슬롯이 내주면을 따라 구비된 복수의 전기강판을 절연적층하고 그 슬롯에 코일을 권회하여 형성되는 고정자와, 고정자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하여 고정자의 회전자계에 따라 회전하도록 영구자석을 구비하는 동기회전자와, 동기회전자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하고 그 중심에 회전축을 결합하여 상기 동기회전자에 동기되어 회전하면서 그 회전력을 회전축을 통해 외부로 전달하는 유도회전자로 된 하이브리드 유도전동기에 있어서, 고정자는 그 슬롯 사이의 폴부가 평면투영시 원주방향을 따라 동기회전자와의 공극이 상이하도록 원호 형상으로 형성함으로써, 토크리플에 의한 고조파 성분이 제거되어 팬공진소음을 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기동시 기동전압의 상승 및 저전압 운전시 브레이크다운 형산을 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조{SINUSOIDAL BACK EMF FORMING STRUCTURE FOR HYBRID TYPE INDUCTION MOTOR}

도 1은 종래 하이브리드 유도전동기의 단면도,

도 2는 종래 하이브리드 유도전동기에서 고정자코어부를 보인 평면도,

도 3은 본 발명 하이브리드 유도전동기에서 고정자코어부를 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 고정자 11 : 고정자코어부

11a : 요크부 11b : 폴부

15 : 고정자코일 120 : 회전자결합체

121 : 회전축 125 : 베어링

131 : 유도회전자 133 : 회전자코어

137 : 도체바 139 : 엔드링부

141 : 동기회전자 142 : 영구자석

144 : 자석지지부

본 발명은 하이브리드 유도전동기에 관한 것으로서, 특히 고정자의 폭을 원주방향을 따라 다르게 형성하여 토크리플에 의한 소음을 줄이고 기동전압 상승 및 브레이크다운 현상을 줄일 수 있는 하이브리드 유도전동기의 정현파 형성 구조에 관한 것이다.

일반적으로 인덕션모터는 회전자계를 형성하는 고정자와, 고정자와 공극을 두고 회전가능하게 배치하는 회전자부를 구성하고 있다. 최근에는 고정자와 회전자부 사이에 영구자석을 개재시켜 운전효율을 제고시키고 소비전력을 저감시킬 수 있도록 한 소위 하이브리드 유도전동기가 제시되고 있다.

도 1은 종래 하이브리드 유도전동기의 단면도이고, 도 2는 종래 하이브리드 유도전동기에서 유도회전자의 일부를 파단하여 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 하이브리드 유도전동기는, 고정자(110)와, 고정자(110)의 내부에 회전가능하게 수용하는 회전자결합체(120)로 구성하고 있다.

고정자(110)는 회전자수용공(112) 및 복수의 슬롯(113)이 형성되어 있는 복수의 전기강판을 절연적층하여 형성되는 고정자코어부(111)와, 고정자코어부(111)에 권회되어 회전자계를 발생시키는 고정자코일부(115)로 이루어져 있다. 고정자코어부(111)는 그 외주면을 이루는 요크부(111a)가 진원형으로 형성되는 동시에 그 내주면을 이루는 슬롯(113) 사이의 폴부(111b)가 상기한 요크부(111a)의 곡률과 동일한 곡률을 가지도록, 즉 후술할 동기회전자(141)의 영구자석(142) 외주면과 동일한 공극을 가지도록 진원형으로 형성되어 있다.

회전자결합체(120)는 회전축(121)과, 회전축(121)의 둘레에 일체로 회전 가 능하게 결합되는 유도회전자(131)와, 유도회전자(131)의 둘레에 소정의 공극을 두고 회전축(121)에 대해 자유회전 가능하게 결합되는 동기회전자(141)를 구비하고 있다. 회전축(121)의 길이방향을 따라 유도회전자(131)의 양측에는 회전축(121)을 회전지지할 수 있도록 베어링(125)이 각각 구비되어 있다.

유도회전자(131)는 중앙에 축공(134)이 형성되고 원주방향을 따라 복수의 슬롯(135)이 형성된 전기강판을 절연적층하여 형성되는 회전자코어부(133)와, 각 슬롯(135)의 내부에 배치되는 수 개의 도체바(137)와, 도체바(137)의 양 단이 전기적으로 연결되도록 형성되는 엔드링부(139)로 이루어져 있다. 도체바(137)는 도 2에서와 같이 회전축(121)에 대해 나란하도록 평행하게 형성되어 있다.

동기회전자(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)로 이루어져 있다. 영구자석(142)은 진원형 단면 형상으로 형성되어 있다.

상기와 같은 종래 하이브리드 유도전동기는, 고정자(110)에 전원이 인가되어 회전자계가 형성되면 동기회전자(141)는 회전자계에 대응되게 회전축(121)에 대해 상대 회전되어 동기 인입되고, 동기회전자(141)의 자기력에 의해 유도회전자(131)의 각 도체바(137)에는 유도전류가 흐르게 되며, 이에 의해 유도회전자(131)는 회전축(121)과 일체로 회전하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 하이브리드 유도전동기에 있어서는, 높은 출력을 내기 위해 비정현파 역기전력을 이용함에 따라 운전시 토크리플에 의한 속도 분균 형이 많아 소음이 발생하는 문제점이 있었고, 유도회전자의 자속을 많이 사용함에 따라 기동시 브레이킹 토크에 의한 기동전압 상승 및 저전압 운전시 브레이크다운 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 하이브리드 유도전동기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 비정현파적 역기전력 파형을 정현파적 역기전력 파형으로 변환하여 소음을 줄이고, 기동시 브레이킹 토크에 의한 기동전압 상승 및 저전압 운전시 브레이크다운 현상을 방지할 수 있는 하이브리드 유도전동기의 정현파 형성 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 복수의 슬롯이 내주면을 따라 구비된 복수의 전기강판을 절연적층하고 그 슬롯에 코일을 권회하여 형성되는 고정자와, 고정자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하여 고정자의 회전자계에 따라 회전하도록 영구자석을 구비하는 동기회전자와, 동기회전자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하고 그 중심에 회전축을 결합하여 상기 동기회전자에 동기되어 회전하면서 그 회전력을 회전축을 통해 외부로 전달하는 유도회전자로 된 하이브리드 유도전동기에 있어서, 고정자는 그 슬롯 사이의 폴부가 평면투영시 원주방향을 동기회전자와의 공극이 상이하도록 따라 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명 하이브리드 유도전동기에서 고정자코어부를 보인 평면도이다.

본 발명에 의한 하이브리드 유도전동기는 도 1을 참조하면, 회전자계를 형성할 수 있도록 고정자코어부(11)와 고정자코일부(도 1에 도시)(115)를 구비한 고정자(10)와, 고정자(10)의 내부에 회전가능하게 결합되는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 유도전동기의 회전자결합체(120)를 포함한다.

고정자(10)는 회전자수용공(12) 및 복수의 슬롯(13)이 형성되어 있는 복수의 전기강판을 절연적층하여 형성되는 고정자코어부(11)와, 고정자코어부(11)에 권회되어 회전자계를 발생시키는 고정자코일부(115)로 이루어진다.

고정자코어부(11)는 그 외주면을 이루는 요크부(11a)가 진원형으로 형성되는 반면 그 내주면을 이루는 슬롯(13) 사이의 폴부(11b)는 후술할 동기회전자(141)의 영구자석(142)과 공극이 상이하도록 원주방향을 따라 복수의 원호형상이 연이어 형성된다. 즉, 폴부(11b)의 곡률은 요크부(11a)의 곡률 보다 작게 형성되어 전체적으로는 폴부(11b)의 폭이 광폭부와 협폭부가 등간격으로 형성된다.

회전자결합체(120)는 도 1을 참조하면 회전축(121)과, 원통형의 회전자코어(133)와 회전자코어(133)를 관통하여 배치되는 복수의 도체바(137,138)를 구비하여 회전축(121)에 일체로 회전 가능하게 결합되는 유도회전자(131)와, 유도회전자(131)와 소정의 공극을 두고 회전축(121)에 자유회전 가능하게 결합되는 동기회전자(141)로 이루어진다. 회전축(121)의 양측에는 그 회전축(121)을 회전 가능하게 지지할 수 있도록 한 쌍의 베어링(125)이 구비되어 이루어진다.

유도회전자(131)는 중앙에 회전축(121)이 결합될 수 있도록 축공(134)이 관통형성된 전기강판을 절연 적층하여 형성되는 회전자코어(133)와, 회전자코어(133)의 동일 원주상에 서로 이격되게 배치되는 복수의 도체바(137)로 이루어진다.

동기회전자(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)로 이루어진다. 영구자석(142)은 원통모양으로 형성하되 전체적으로 원주방향을 따라 두께가 동일하게 형성된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

삭제

상기와 같은 본 발명에 의한 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 고정자(10)에 전원이 인가되어 회전자계를 형성하게 되면, 동기회전자(141)가 회전축(121)을 중심으로 회전자계에 대응되게 먼저 회전되어 동기 인입되고, 유도회전자(131)의 각 도체바(137)에는 상기 동기회전자(141)의 영구자석(142)에 의해 유도전류가 흐르게 됨으로써 회전축(121)과 일체로 회전하게 된다.

이때, 고정자(10)는 도 3에서와 같이 그 폴부(11b)가 원주방향을 따라 영구자석과(142) 상이한 공극을 가지도록 원호형상으로 형성됨에 따라 고정자(10)로부터 바깥쪽 공극을 통해 영구자석(142)으로 전달되었다가 안쪽 공극을 통해 도체바 (137)로 전달되는 자속을 정현파 모양의 역기전력이 발생되도록 하고, 이로 인해 종래의 모터에 비해 본 발명의 모터에 있어서 토크불균형을 야기시키던 고조파 성분이 제거되어 토크발생이 부드럽게 되면서 팬공진소음을 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기동시 브레이킹 토크에 의한 기동전압의 상승 및 저전압 운전시 브레이크다운 현상 등을 미연에 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조는, 고정자의 폴부를 원주방향을 따라 영구자석과의 공극이 상이하도록 원호형상으로 형성하여 정현파적 역기전력을 형성하도록 함으로써, 토크리플에 의한 고조파 성분이 제거되어 팬공진소음을 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기동시 기동전압의 상승 및 저전압 운전시 브레이크다운 형산을 방지하여 모터의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 복수의 슬롯이 내주면을 따라 구비된 복수의 전기강판을 절연적층하고 그 슬롯에 코일을 권회하여 형성되는 고정자와, 고정자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하여 고정자의 회전자계에 따라 회전하도록 영구자석을 구비하는 동기회전자와, 동기회전자의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치하고 그 중심에 회전축을 결합하여 상기 동기회전자에 동기되어 회전하면서 그 회전력을 회전축을 통해 외부로 전달하는 유도회전자로 된 하이브리드 유도전동기에 있어서,

   고정자는 그 슬롯 사이의 폴부가 평면투영시 원주방향을 따라 동기회전자와의 공극이 상이하도록 원호 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조.
2. 제1항에 있어서,

   고정자의 폴부는 원주방향을 따라 광폭부와 협폭부가 등간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조.
3. 제2항에 있어서,

   고정자는 요크부를 이루는 그 외주면이 진원형으로 형성되는 반면 폴부를 이루는 그 내주면은 외주면의 곡률 보다 작은 원호형이 연이어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   동기회전자의 영구자석은 동일한 두께의 진원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도전동기의 정현파적 역기전력 형성 구조.

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