KR100677280B1

KR100677280B1 - 부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이브리드 인덕션모터

Info

Publication number: KR100677280B1
Application number: KR1020050051587A
Authority: KR
Inventors: 신현정; 오승석; 한승도; 안재홍
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2007-02-05
Also published as: CN1881755A; CN1881755B; US20060284505A1; EP1734643A2; JP2006353089A; KR20060131282A

Abstract

본 발명은 부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이브리드 인덕션 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터는, 메인슬롯과, 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어를 구비한 스테이터와; 상기 스테이터의 일측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 배치되는 농형로터부와; 상기 농형로터부 및 상기 스테이터 사이에 회전가능하게 개재되는 영구자석로터부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 메인코일의 역기전력을 증가시킴과 아울러 저항을 감소시킬 수 있어 운전효율을 향상시킬 수 있고 기동전압 및 브레이크다운 전압을 감소시킬 수 있다.

Description

부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이브리드 인덕션 모터{UNEQUAL SLOT TYPE STATOR AND HYBRID INDUCTION MOTOR HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 하이브리드 인덕션 모터의 단면도,

도 2는 도 1의 스테이터코어의 부분평면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터의 단면도,

도 4는 도 3의 스테이터의 부분평면도,

도 5 내지 도 7은 도 3의 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 스테이터 111 : 스테이터코어

114 : 요크 116 : 티스

117 : 제1연장부 118 : 제2연장부

119 : 메인슬롯 120 : 서브슬롯

121 : 스테이터코일 123 : 메인코일

125 : 서브코일 130 : 농형로터부

150 : 영구자석로터부 151 : 제1영구자석로터

153 : 제2영구자석로터 160 : 보호부

본 발명은, 부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이브리드 인덕션 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 운전효율을 향상시킬 수 있고 기동전압 및 브레이크다운 전압을 감소시킬 수 있도록 한 부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이드브리드 인덕션 모터에 관한 것이다.

도 1은 종래의 하이브리드 인덕션 모터의 단면도이고, 도 2는 도 1의 스테이터코어의 부분평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 하이브리드 인덕션 모터는, 스테이터(10)와, 스테이터(10)의 내부에 회전축(31)을 중심으로 회전가능하게 배치되는 농형로터부(30)와, 회전축(31)에 대해 자유회전가능하게 스테이터(10)와 농형로터부(30) 사이에 개재되는 영구자석로터부(40)를 구비하고 있다.

농형로터부(30)는, 전기강판(36)을 절연 적층하여 형성되는 로터코어(35)와, 로터코어(35)를 관통하며 로터코어(35)의 둘레방향을 따라 서로 이격되게 다이캐스팅 등의 방법으로 형성되는 복수의 도체바(37)로 구성되어 있다.

영구자석로터부(40)는, 원호형상 또는 원통형상을 가지도록 형성되고 농형로터부(30)의 둘레에 서로 다른 자극이 교번적으로 배치되는 영구자석(43)과, 일측은 회전축(31)에 자유회전 가능하게 결합되고 타측은 영구자석(43)에 결합되어 영구자석(43)을 지지하는 자석지지부재(44)를 구비하고 있다.

한편, 스테이터(10)는, 둘레방향을 따라 서로 동일한 크기(W)를 가지는 복수의 슬롯(14c)이 형성된 원반 형상의 전기강판(13)을 절연 적층하여 형성되는 스테이터코어(11)와, 스테이터코어(11)의 둘레에 권회되는 스테이터코일(21)과, 스테이터코일(21)의 둘레에 몰딩 등의 방법을 형성되는 보호부(50)를 구비하고 있다. 보호부(50)의 양 측에는 회전축(31)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 베어링(54)을 구비한 축지지브래킷(52)이 일체로 결합되어 있다.

스테이터코어(11)를 형성하는 각 전기강판(13)은, 원형 고리 형상의 요크(14a)와, 요크(14a)의 내측으로부터 반경방향을 따라 중앙을 향해 돌출되고 둘레방향을 따라 사이에 동일한 크기(W)의 슬롯(14c)이 형성되도록 일정 간격으로 이격배치되는 복수의 티스(14b)를 가진다. 스테이터코일(21)은 서로 위상차를 가지도록 각 슬롯(14c)의 요크(14a)의 둘레에 권회되는 메인코일(22) 및 서브코일(24)을 구비하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 하이브리드 인덕션 모터에 있어서는, 메인코일(22) 및 서브코일(24)의 권회량에 무관하게 동일한 크기(W)의 슬롯(14c)을 구비하도록 형성되어 있어, 운전 중 사용되지 아니하는 서브코일(24) 측 면적이 메인코일(22)측 면적에 비해 커서 메인코일(22)측의 저항을 증가시키게 되어 전반적으로 모터의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 기동전압 및 브레이크 다운(Break down)전압을 상승시키게 된다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 운전효율을 향상시킬 수 있고 기동전압 및 브레 이크다운 전압을 감소시킬 수 있는 부등슬롯형 스테이터 및 이를 구비한 하이드브리드 인덕션 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 메인슬롯과, 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어를 구비한 스테이터와; 상기 스테이터의 일측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 배치되는 농형로터부와; 상기 농형로터부 및 상기 스테이터 사이에 회전가능하게 개재되는 영구자석로터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 스테이터코어는, 원형 고리 형상의 요크와, 상기 요크의 내측으로부터 중심을 향해 돌출됨과 아울러 상기 요크의 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되는 복수의 티스를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 메인슬롯 및 상기 서브슬롯의 각 요크의 둘레에 각각 권회되는 메인코일 및 서브코일을 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 메인슬롯 및 서브슬롯은 상기 메인코일 및 서브코일의 권회량에 대응되게 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 영구자석로터부는 상기 회전축에 대해 자유회전 가능하고 상기 회전축의 축선방향을 따라 서로 이격된 제1영구자석로터 및 제2영구자석로터를 포함하도록 구성하는 것이 효과적이다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 원형 고리 형상의 요크와, 메인슬롯과 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 형성되게 상기 요크의 내측으로부터 중심을 향해 반경방향을 따라 돌출됨과 아울러 상기 요크의 둘레방향을 따라 서로 다른 간격으로 교번적으로 배치되는 복수의 티스를 구비한 스테이터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터가 제공된다.

여기서, 상기 메인슬롯 및 상기 서브슬롯의 각 요크의 둘레에 각각 권회되는 메인코일 및 서브코일을 더 포함하는 것이 효과적이다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터의 단면도이고, 도 4는 도 3의 스테이터의 부분평면도이며, 도 5 내지 도 7은 도 3의 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터는, 메인슬롯(119)과, 메인슬롯(119)에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯(120)이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어(111)를 구비한 스테이터(110)와; 스테이터(110)의 일측에 회전축(131)을 중심으로 회전가능하게 배치되는 농형로터부(130)와; 농형로터부(130) 및 스테이터(110) 사이에 회전가능하게 개재되는 영구자석로터부(150)를 포함하여 구성되어 있다.

농형로터부(130)는, 회전축(131)과, 회전축(131)의 둘레에 일체로 회전가능하게 결합되는 로터코어(133)와, 로터코어(133)를 축선방향을 따라 관통됨과 아울러 둘레방향을 따라 이격되게 배치되는 복수의 도체바(135)를 구비하고 있다.

스테이터(110)는, 메인슬롯(119) 및 메인슬롯(119)의 크기(W1)에 비해 작은 크기(W2)를 가지는 서브슬롯(120)이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치된 복수의 전기강판(112)을 절연 적층하여 형성되는 스테이터코어(111)와, 스테이터코어(111)의 둘레에 권회되는 스테이터코일(121)과, 스테이터코일(121)을 보호할 수 있도록 스테이터코일(121)의 권회 후 스테이터코일(121)의 둘레에 소정 두께를 가지도록 합성수지부재로 몰딩 등의 방법으로 형성되는 보호부(160)를 구비하도록 구성되어 있다.

각 전기강판(112)은, 원형고리형상을 가지는 요크(114)와, 요크(114)의 내측으로부터 반경방향을 따라 중심으로 향해 소정 길이를 가지도록 돌출되고 둘레방향을 따라 사이에 메인슬롯(119) 및 서브슬롯(120)이 형성되도록 서로 다른 거리로 이격 배치되는 복수의 티스(116)를 구비하고 있다. 각 티스(116)의 단부에는 메인슬롯(119)을 형성하도록 상대적으로 긴 길이를 가지도록 연장된 제1연장부(117)와, 서브슬롯(120)을 형성하도록 제1연장부(117)에 비해 작은 길이로 연장되는 제2연장부(118)가 각각 형성되어 있다.

스테이터코일(121)은, 메인슬롯(119)의 요크(114)의 둘레에 권회되는 메인코일(123)과, 서브슬롯(120)의 요크(114)의 둘레에 권회되는 서브코일(125)로 구성되어 있다. 여기서, 메인슬롯(119)과 서브슬롯(120)의 원주방향을 따른 크기(W1, W2)는 메인코일(123)과 서브코일(125)의 각 권회량의 비율에 대응되는 크기를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 스테이터(110)와 농형로터부(130) 사이에는 영구자석로터부(150)가 개재되어 있다. 영구자석로터부(150)는 회전축(131)의 축선방향을 따라 이격되게 배치되는 제1영구자석로터(151) 및 제2영구자석로터(153)로 구성되어 있다.

제1영구자석로터(151) 및 제2영구자석로터(153)는, 각각 원호형상을 이루며 서로 다른 극성이 둘레방향을 따라 교번적으로 배치된 복수의 영구자석으로 각각 구성되어 있다. 여기서, 제1영구자석로터(151) 및 제2영구자석로터(153)는 원통형상을 이루고 둘레방향을 따라 서로 다른 자극을 가지도록 착자된 형태로 구성할 수도 있다.

이러한 구성에 의하여, 스테이터코어(111)의 메인슬롯(119) 및 서브슬롯(120)의 각 요크(114)에 메인코일(123) 및 서브코일(125)이 각각 권회되면 메인코일(123) 및 서브코일(125)의 둘레에 합성수지부재를 몰딩 등의 방법으로 보호부(160)가 형성되도록 한다. 스테이터(110)의 내부에 농형로터부(130) 및 영구자석로터부(150)를 각각 결합하고, 스테이터(110)의 양 측에 베어링(165)이 각각 구비된 축지지브래킷(163)을 결합하여 회전축(131)을 회전 지지되도록 하면 결합이 완료된다.

기동 및 운전 시 제1영구자석로터(151) 및 제2영구자석로터(153)는, 서로 교번적으로 동기화됨으로써 기동전류를 저감시킬 수 있어 구동 소음 발생을 억제시키고 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 인가되는 전압의 변화에 따라 자속이 변 화되도록 함으로써 변속 회전이 가능하도록 한다.

한편, 이러한 장치적 특성을 가지는 본 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터는, 도 5의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 서로 다른 크기(W1,W2)를 가지는 메인슬롯(119) 및 서브슬롯(120)이 형성되도록 각 티스(116)가 부등간격으로 배치되어 있어도 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 서로 동일한 크기(W)의 슬롯(14c)이 형성되도록 각 티스(14b)가 등간격으로 배치된 종래 하이브리드 인덕션 모터에서 처럼 자기포화 영역이 발생되지 않을 뿐만 아니라, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 6의 (a)에 도시된 종래 동일한 크기(W)의 슬롯(14c)을 가지는 경우와 마찬가지로 자기특성저하가 발생되지 않음을 알 수 있다.

또한, 본 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 메인코일(123)의 역기전력이 증가되고 저항이 감소되어 운전효율이 향상되고 기동전압 및 브레이크 다운(Break down) 전압이 감소될 뿐만 아니라, 각 티스(116)가 부등간격임에도 불구하고, 도 7의 (a)에 도시된 종래 동일한 크기(W)의 슬롯(14c)을 구비한 하이브리드 인덕션 모터와 마찬가지로 전기적으로 평형하여 메인코일(123) 및 서브코일(125)간 동일한 90도의 위상차를 나타냄을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 메인슬롯과, 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어를 구비한 스테이터와; 상기 스테이터의 일측에 회전축을 중심으 로 회전가능하게 배치되는 농형로터부와; 상기 농형로터부 및 상기 스테이터 사이에 회전가능하게 개재되는 영구자석로터부를 포함하도록 함으로써, 운전효율을 향상시킬 수 있고 기동전압 및 브레이크다운 전압을 감소시킬 수 있는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이드브리드 인덕션 모터가 제공된다.

그리고, 본 발명에 따르면, 축선방향을 따라 서로 분리된 제1영구자석로터 및 제2영구자석로터를 더 구비하도록 함으로써, 기동전류를 줄일 수 있고 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 가변속이 가능한 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 메인슬롯과, 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어를 포함하도록 함으로써, 운전효율을 향상시킬 수 있고 기동전압 및 브레이크다운 전압을 감소시킬 수 있는 부등슬롯형 스테이터가 제공된다.

Claims

메인슬롯과, 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되어 있는 스테이터코어를 구비한 스테이터와;

상기 스테이터의 일측에 회전축을 중심으로 회전가능하게 배치되는 농형로터부와;

상기 농형로터부 및 상기 스테이터 사이에 회전가능하게 개재되는 영구자석로터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터.
제1항에 있어서,

상기 스테이터코어는, 원형 고리 형상의 요크와, 상기 요크의 내측으로부터 중심을 향해 돌출됨과 아울러 상기 요크의 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 배치되는 복수의 티스를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터.
제2항에 있어서,

상기 메인슬롯 및 상기 서브슬롯의 각 요크의 둘레에 각각 권회되는 메인코일 및 서브코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터.
제3항에 있어서,

상기 메인슬롯 및 서브슬롯은 상기 메인코일 및 서브코일의 권회량에 대응되게 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 영구자석로터부는 상기 회전축에 대해 자유회전 가능하고 상기 회전축의 축선방향을 따라 서로 이격된 제1영구자석로터 및 제2영구자석로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터를 구비한 하이브리드 인덕션 모터.
원형 고리 형상의 요크와, 메인슬롯과 상기 메인슬롯에 비해 작은 크기를 가지는 서브슬롯이 둘레방향을 따라 서로 교번적으로 형성되게 상기 요크의 내측으로부터 중심을 향해 반경방향을 따라 돌출됨과 아울러 상기 요크의 둘레방향을 따라 서로 다른 간격으로 교번적으로 배치되는 복수의 티스를 구비한 스테이터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터.
제6항에 있어서,

상기 각 티스는 상기 요크의 원주방향을 따라 서로 다른 길이로 연장되는 제1연장부 및 제2연장부를 구비한 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터.
제7항에 있어서,

상기 메인슬롯 및 상기 서브슬롯의 각 요크의 둘레에 각각 권회되는 메인코일 및 서브코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터.
제8항에 있어서,

상기 메인슬롯 및 서브슬롯은 상기 메인코일 및 서브코일의 권회량에 대응되게 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 부등슬롯형 스테이터.