KR100668974B1

KR100668974B1 - 동기모터

Info

Publication number: KR100668974B1
Application number: KR1020040103107A
Authority: KR
Inventors: 홍숙현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2007-01-16
Also published as: KR20060064301A

Abstract

본 발명은 회전자 구조를 개선한 동기모터에 관한 것으로서, 고정자(10)와; 고정자(10)의 내측에 마련되는 회전자코어(30)와; 회전자코어(30)의 중심축에 대해 상하좌우로 대칭되게 매립되는 복수의 영구자석(40)을 가지며, 복수의 영구자석(40) 각각은 양측부에 배치되는 제1,2영구자석(42,44)과; 제1,2영구자석(42,44) 사이에 배치되는 제3영구자석(46)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 동기모터의 코깅토크를 줄임으로써 토크리플을 상대적으로 저감시킬 수 있다.

고정자, 회전자, 회전자코어, 영구자석, 코깅토크, 토크리플

Description

동기모터 {SYNCHRONOUS MOTOR}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 동기모터 구조를 도시한 횡단면도이고,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 동기모터 구조를 도시한 종단면도이고,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 동기모터 구조를 도시한 횡단면도이고,

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 동기모터 구조를 도시한 횡단면도이고,

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 동기모터 구조를 도시한 횡단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 고정자 12 : 슬롯

20 : 회전자 30 : 회전자코어

32a : 제1자석매립홀 32b : 제2자석매립홀

32c : 제3자석매립홀 34 : 자속누설방지홀

40 : 영구자석 42 : 제1영구자석

44 : 제2영구자석 46 : 제3영구자석

본 발명은 동기모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자 구조를 개선 한 동기모터에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고 또는 공기조화기 등과 같이 냉동사이클에 의해 작동되는 기기는 냉매를 압축하는 압축기가 필수적으로 구비되고, 이러한 압축기는 대부분 모터와 같은 동력수단에 의해 구동된다.

압축기에 주로 사용되는 모터로는 직류모터, 교류모터 또는 브러시리스모터 등이 있다.

특히, 교류모터의 일종인 동기모터(synchronous motor)는 입력주파수에 동기되어 안정적인 회전특성을 얻을 수 있을 뿐 아니라 전원주파수를 가변하는 것으로 모터의 회전수를 자유롭게 변화시킬 수 있는 장점이 있어, 최근에 들어 그 사용이 증가하고 있다.

종래의 동기모터는 고정자와; 고정자의 내측에 마련되며, 중심축에 대해 상하좌우로 대칭되도록 복수의 영구자석이 매립되어 있는 회전자를 포함하여 구성된다. 특히, 원통형 구조를 가진 회전자는 고정자와 영구자석의 상호작용에 의해 회전되는 구조를 지니고 있으며, 영구자석의 양측에는 자속누설을 방지하기 위한 자속누설방지홀이 형성되어 있다.

상기와 같은 구조의 동기모터는 영구자석의 배치구조 및 형상변화에 의해 공극자속밀도의 파형이 달라지기 때문에 영구자석이 직선 형태를 가질 경우에는 고정자 코일로 야기되는 역기전압의 값이 작게 발생하여 토크 특성이 저하되는 결과를 초래한다.

또한, 영구자석의 형상에 따라 발생되는 코깅토크도 달라지기 때문에 동기모 터의 토크리플에 영향을 미칠 뿐 아니라 작동시 소음 및 진동도 커질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 코깅토크를 줄임으로써 토크리플을 상대적으로 저감시킬 수 있는 동기모터를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고정자와; 상기 고정자의 내측에 마련되는 회전자코어와; 상기 회전자코어의 중심축에 대하여 상하좌우로 대칭되게 매립되는 복수의 영구자석을 갖는 동기모터에 있어서, 상기 복수의 영구자석 각각은, 양측부에 배치되는 제1,2영구자석과; 상기 제1영구자석 및 제2영구자석 사이에 배치되는 제3영구자석을 포함하여 구성되는 데 그 특징이 있다.

상기 제1영구자석 및 제2영구자석은 동일선상에 배치되고, 상기 제3영구자석은 상기 회전자코어의 중심축 방향으로 돌출되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1영구자석 및 제2영구자석은 동일선상에 배치되고, 상기 제3영구자석은 상기 회전자코어의 외주면 방향으로 돌출되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1,2영구자석은 길이가 동일하고, 상기 제3영구자석은 상기 제1,2영구자석보다 길이가 긴 것이 바람직하다.

상기 제1,2영구자석은 두께가 동일하고, 상기 제3영구자석은 상기 제1,2영구자석보다 두께가 두꺼운 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동기모터는 코일(미도시)이 권선되는 고정자(10)와; 고정자(10)에 대해 회전 가능하게 설치되는 회전자(20)를 포함하여 구성된다.

고정자(10)에는 원주방향으로 교대로 배치되는 다수의 슬롯(12) 및 티스(14)가 마련되어 있다.

회전자(20)는 고정자(10)의 내측에 마련되며, 중심축에 대해 상하좌우로 대칭되는 복수의 자석매립홀(32)이 형성되어 있는 회전자코어(30)와; 복수의 자석매립홀(32) 각각에 매립되는 영구자석(40)을 포함한다. 회전자코어(30)의 양측면에는 영구자석(40)이 자석매립홀(32)을 통해 이탈되는 것을 방지하는 커버플레이트(50)가 결합되어 있다.

회전자코어(30)는 소정의 직경을 갖는 다수의 원형 강판이 코킹결합에 의해 적층된 원통형 구조를 가진다. 회전자코어(30)에 형성되어 있는 복수의 자석매립홀(32) 각각의 양측부에는 제1자석매립홀(32a) 및 제2자석매립홀(32b)이 형성되고, 제1자석매립홀(32a) 및 제2자석매립홀(32b) 사이에는 제3자석매립홀(32c)이 각각 형성되어 있다.

복수의 영구자석(40) 각각은 제1자석매립홀(32a) 및 제2자석매립홀(32b)에 매립되어, 양측부에 배치되는 제1영구자석(42) 및 제2영구자석(44)과; 제3자석매립홀(32c)에 매립되어, 제1영구자석(42) 및 제2영구자석(44) 사이에 배치되는 제3영 구자석(46)을 포함한다.

제1,2영구자석(42,44)의 길이는 동일하고, 제3영구자석(46)은 제1,2영구자석(42,44)보다 길이가 길게 형성되는 것이 바람직하다.

제1영구자석(42) 및 제2영구자석(44)은 동일선상에 배치됨과 아울러 제3영구자석(46)은 회전자코어(30)의 중심축 방향으로 돌출되도록 배치됨으로써 토크 특성을 향상시킬 수 있다. 도 1은 제3영구자석(46)이 완전히 돌출 배치된 상태를 도시한 것이며, 도 3은 제3영구자석(46)이 부분적으로 돌출 배치된 상태를 도시한 것이다.

제1,2,3영구자석(42,44,46)은 직사각 형태를 가지기 때문에 형상변화에 따른 가공비를 상대적으로 절약할 수 있으며, 제1,2,3영구자석(42,44,46)의 형상은 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다. 그리고 방사방향으로 착자된 제1,2,3영구자석(42,44,46)은 자화방향으로 나란히 삽입된다.

자석매립홀(32) 각각의 양측 단부에는 제1,2영구자석(42,44)의 끝단에서 발생되는 자속누설을 방지하여 자속이 고정자(10)로 흐르게 유도하는 자속누설방지홀(34)이 형성되어 있으며, 필요에 따라 제3영구자석(46)의 양측 단부에도 자속누설방지홀을 형성할 수 있다. 자속누설방지홀(34)은 자속누설방지 효율을 상대적으로 높일 수 있도록 제1,2자석매립홀(32a,32b)과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4는 영구자석(40)의 배치구조를 달리한 것으로, 제1영구자석(42) 및 제2영구자석(44)은 동일선상에 배치됨과 아울러 제3영구자석(46)은 회전자코어(30)의 외주면 방향으로 돌출되도록 배치되어 있다. 이도 역시, 제1,2영구자석(42,44)은 길이가 동일하고, 제3영구자석(46)은 제1,2영구자석(42,44)보다 길이가 길게 형성된다.

그리고 도 5는 영구자석(40)의 두께를 상이하게 형성한 것으로, 제1,2영구자석(42,44)은 두께가 동일하고, 제3영구자석(46)은 제1,2영구자석(42,44)보다 두께가 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 제3영구자석(46)은 회전자코어(30)의 중심축 방향으로 돌출 배치되어 있으나, 회전자코어(30)의 외주면 방향으로 돌출 배치될 수도 있다.

이와 같이, 제1,2,3영구자석(42,44,46)의 크기 및 두께를 서로 다르게 형성함으로써 제3영구자석(46)이 매립되는 중앙영역의 자기저항을 키울 수 있을 뿐 아니라 공극자속밀도의 크기를 증가시킬 수도 있으므로 고정자(10) 코일에 야기되는 역기전압을 크게 할 수 있다.

이상에서 설명한 동기모터의 작동상태를 간단히 살펴보면 하기와 같다.

먼저, 회전자코어(30)에는 영구자석(40)이 매립되어 있으므로 일정의 자계가 형성된다.

이 상태에서 고정자(10)에 권선된 코일과 연결된 인버터에 전원이 인가되면, 인버터는 전류제어 또는 전압제어를 수행하여 고정자(10) 전류에 의한 회전자계가 생성된다.

고정자(10) 코일에 흐르는 전류가 인버터에 의해 회전주파수가 변하게 되면, 고정자(10)의 내측에 소정 간격의 공극을 두고 설치된 회전자코어(30)가 영구자석(40)에 의해 회전하게 된다. 이 때, 회전자코어(30)의 회전속도는 인버터의 스위칭 주파수를 변화시킴으로써 가변할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 영구자석의 형상 및 배치구조를 개선하여 동기모터의 코깅토크를 줄임으로써 토크리플을 상대적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 중앙영역에 위치한 영구자석의 두께를 변형시켜 고정자 코일에 야기되는 역기전압을 크게 할 수 있다.

Claims

삭제
고정자와; 상기 고정자의 내측에 마련되는 회전자코어와; 상기 회전자코어의 중심축에 대하여 상하좌우로 대칭되게 매립되는 복수의 영구자석을 갖는 동기모터에 있어서,

상기 복수의 영구자석 각각은, 양측부에 배치되는 제1,2영구자석과; 상기 제1영구자석 및 제2영구자석 사이에 배치되는 제3영구자석을 포함하며,

상기 제1영구자석, 상기 제2영구자석 및 상기 제3영구자석 중 적어도 어느 하나의 단부에 마련되어 상기 영구자석의 끝단에서 발생하는 자속누설을 방지하는 자속누설방지홀을 더 포함하고,

상기 제1영구자석 및 제2영구자석은 동일선상에 배치되고, 상기 제3영구자석은 상기 회전자코어의 중심축 방향으로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 동기모터.
고정자와; 상기 고정자의 내측에 마련되는 회전자코어와; 상기 회전자코어의 중심축에 대하여 상하좌우로 대칭되게 매립되는 복수의 영구자석을 갖는 동기모터에 있어서,

상기 복수의 영구자석 각각은, 양측부에 배치되는 제1,2영구자석과; 상기 제1영구자석 및 제2영구자석 사이에 배치되는 제3영구자석을 포함하며,

상기 제1영구자석, 상기 제2영구자석 및 상기 제3영구자석 중 적어도 어느 하나의 단부에 마련되어 상기 영구자석의 끝단에서 발생하는 자속누설을 방지하는 자속누설방지홀을 더 포함하고,

상기 제1영구자석 및 제2영구자석은 동일선상에 배치되고, 상기 제3영구자석은 상기 회전자코어의 외주면 방향으로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 동기모터.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1,2영구자석은 길이가 동일하고, 상기 제3영구자석은 상기 제1,2영구자석보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 동기모터.
제4항에 있어서,

상기 제1,2영구자석은 두께가 동일하고, 상기 제3영구자석은 상기 제1,2영구자석보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 동기모터.