KR100677285B1 - 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 모터의 기동 안정성을 향상 시킴과 아울러 효율을 향상 시킬 수 있으며, 로터의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 복수개의 강판이 적층되어 형성되되 그 내부에는 코일이 권회되는 복수개의 돌극이 형성되어 있는 스테이터코어와; 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출되는 복수개의 돌극을 구비하여 상기 스테이터코어의 내부에 회전 가능하게 수용되되, 회전 방향을 따른 상기 각 돌극의 선단부 가장자리에는 축선 방향을 따라 관통되게 관통공이 형성되어 있는 로터코어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공한다.

스위치드 릴럭턴스 모터, 로터, 관통공, 돌출부, 인덕턴스, 자기포화

Description

스위치드 릴럭턴스 모터{SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도

도 2는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터로서, 상 변화에 따른 인덕턴스 변화량을 도시한 도면

도 3은 종래 다른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도

도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도

도 5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터로서, 상 변화에 따른 인덕턴스 변화량을 도시한 도면

도 6 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 스테이터 111 : 스테이터코어

111a : 수용공 111b : 돌극

112 : 코일 120 : 로터

121 : 로터코어 121a : 축공

121b : 돌극 122 : 관통공

123 : 돌출부 130 : 회전축

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 기동 안정성을 향상 시킴과 아울러 효율을 향상 시킬 수 있으며, 로터의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor; SRM)는, 일반적인 모터에 비해 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 토크밀도와 효율이 높다고 하는 장점이 있으며, 토크 맥동에 기인한 진동 소음이 큰 것이 단점으로 지적되고 있다.

이러한 스위치드 릴럭턴스 모터는 스테이터 및 로터 모두 다수의 자극(Poles) 또는 티스(Teeth)를 구비하며, 스테이터는 코일(권선)이 구비되고 로터에는 코일 또는 자석이 없는 것이 특징이다.

또한, 상기 스테이터의 대향된 티스의 코일은 서로 직렬로 연결되고, 로터의 위치를 검출하여 각 상의 전류를 온(On) 또는 오프(Off) 시킴으로써 로터가 회전하게 된다.

첨부한 도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터로서, 상 변화에 따른 인덕턴스 변화량을 도시한 도면이다.

또한, 도 3은 종래 다른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는, 모터 하우징이나 프레임(도시하지 않음) 등에 고정 설치되는 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 로터(20) 및 상기 로터(20)의 중심부에 압입 결합되는 회전축(30)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 스테이터(10)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 스테이터코어(11)와, 상기 스테이터코어(11)의 중앙부에 관통 형성된 수용공(11a)에 반경 방향을 따라 내측으로 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 서로 이격되는 복수개의 돌극(11b)에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 코일(12)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 로터(20)는 로터코어(21)를 포함하여 구성되는 바, 상기 로터코어(21)는 중앙부에 회전축(30)이 삽입될 수 있도록 축공(21a)이 관통 형성되고, 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출되는 복수개의 돌극(21b)을 갖는 복수개의 강판을 적층하여 형성된다.

그런데, 이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서는, 상기 로터코어(21)가 회전축(30)을 중심으로 좌우 대칭구조로 형성됨에 따라 스테이터코어(11) 각 상의 인덕턴스 변화량도 도 2와 같이 서로 대칭구조로 나타나게 되었고, 이와 같은 경우에는 인덕턴스의 변화량이 "0"인 위치 즉, 로터코어(21)측 돌극(21b)과 스테이터코어(11)측 돌극(11b)이 정렬(align)되는 위치(P1) 및 비정렬(misalign)되는 위치(P2)에서 동시에 토크가 발생되지 않아 기동이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 종래에는 도 3과 같이, 로터코어(21)측 돌극(21b)과 스테이터코어(11)측 돌극(11b)간에 공극의 크기가 가변되며 스테이터코어(11) 각 상의 인덕턴스 변화량이 "0"인 위치가 비대칭구조로 서로 다른 위치에서 형성될 수 있도록 로터코어(21)의 회전 방향을 따른 로터코어(21)측 돌극(21b)의 선단부에 단차부(21c)를 형성한 구조가 제안된 바 있다.

그러나, 이와 같은 구조에 있어서는, 로터코어(21)측 돌극(21b)의 선단부에 단차부(21c)가 형성됨에 따라 로터코어(21)의 회전시 소음이 증가되는 문제점이 있었고, 또 로터코어(21)측 돌극(21b)과 스테이터코어(11)측 돌극(11b)간에 공극의 크기가 커짐에 따라 자기포화가 충분하게 이루어지지 않게 되며 모터의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 모터의 기동 안정성을 향상 시킴과 아울러 효율을 향상 시킬 수 있으며, 로터의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수개의 강판이 적층되어 형성되되 그 내부에는 코일이 권회되는 복수개의 돌극이 형성되어 있는 스테이터코어와; 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출되는 복수개의 돌극을 구비하여 상기 스테이터코어의 내부에 회전 가능하게 수용되되, 회전 방향을 따른 상기 각 돌극의 선 단부 가장자리에는 축선 방향을 따라 관통되게 관통공이 형성되어 있는 로터코어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터코어의 회전 방향을 따른 로터코어측 돌극의 선단부에 돌출 형성되는 돌출부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 적어도 일부가 상기 돌출부에 해당되는 영역에 배치되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 상기 로터코어의 회전 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 상기 로터코어의 회전 방향을 따른 상기 로터코어측 돌극의 선단부측으로부터 후단부측으로 갈수록 축소된 단면적을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 원형 또는 다각형 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터로서, 상 변화에 따른 인덕턴스 변화량을 도시한 도면이다.

또한, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 도면이다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 4 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는, 모터 하우징이나 프레임(도시하지 않음) 등에 고정 설치되는 스테이터(110)와, 상기 스테이터(110)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 로터(120) 및 상기 로터(120)의 중심부에 압입 결합되는 회전축(130)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 스테이터(110)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 스테이터코어(111)와, 상기 스테이터코어(111)의 중앙부에 관통 형성된 수용공(111a)에 반경 방향을 따라 내측으로 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 서로 이격되는 복수개의 돌극(111b)에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 코일(112)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 로터(120)는 스테이터코어(111)의 내부에 소정 공극을 두고 회전 가능하게 수용되는 로터코어(121)를 포함하여 구성되는 바, 상기 로터코어(121)는 중앙부에 회전축(130)이 삽입될 수 있도록 축공(121a)이 관통 형성되고, 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출되는 복수개의 돌극(121b)을 갖는 복수개의 강판을 적층하여 형성된다.

또한, 상기 로터코어(121)의 회전 방향을 따른 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부 가장자리에는 스테이터코어(111) 각 상의 인덕턴스 변화량이 "0"인 위치가 비대칭구조로 서로 다른 위치에서 형성될 수 있도록 축선 방향을 따라 관통되게 관통공(122)이 형성되어 있다.

이와 더불어 상기 로터코어(121)의 회전 방향을 따른 로터코어(121)측 돌극 (121b)의 선단부에는 그 회전 방향을 따라 소정 크기의 돌출부(123)가 돌출 형성되어 있는 바, 상기 돌출부(123)는 로터코어(121)가 회전축(130)을 중심으로 좌우 비대칭구조로 형성될 수 있게 하며 관통공(122)과 함께 스테이터코어(111) 각 상의 인덕턴스가 비대칭구조로 형성될 수 있게 한다.

아울러 상기 관통공(122)은 도 4 및 도 6과 같이, 원형 또는 다각형 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 이와 같은 관통공(122)은 적어도 일부가 돌출부(123)에 해당되는 영역에 배치되도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 도 7에서 도시한 바와 같이, 전술한 관통공(122)은 로터코어(121)의 회전 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비될 수 있으며, 이때 상기 각 관통공(122)은 로터코어(121)의 회전 방향을 따른 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부측으로부터 후단부측으로 갈수록 축소된 단면적을 갖도록 형성되어 있다.

이와 같이 로터코어(121)의 회전 방향을 따라 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부 가장자리에 형성되는 관통공(122)(및 돌출부(123))은 로터코어(121)가 회전축(130)을 중심으로 비대칭구조로 형성될 수 있게 하는 바, 이와 같은 구조는 회전 방향에서의 토크 영역이 비회전 방향에서의 토크 영역보다 길게 형성될 수 있게 하며 스테이터코어(111) 각 상의 인덕턴스 변화량이 "0"인 위치가 비대칭구조로 서로 다른 위치에서 형성될 수 있게 한다.

뿐만 아니라 상기 관통공(122)은 로터코어(121)의 회전 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비됨과 아울러 로터코어(121)의 회전 방향을 따른 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부측으로부터 후단부측으로 갈수록 축소된 단면적을 갖도록 형성되어 있는 바, 이와 같은 구조는 로터코어(121)의 회전시 스테이터코어(111)의 돌극(111b)과 로터코어(121)의 돌극(121b)이 서로 만나게 되는 부위에서 인덕턴스가 급격히 변화되는 것을 방지할 수 있게 하며, 인덕턴스의 급격한 변화에 따른 급격한 토크 변화 및 그에 따른 소음을 저감시킬 수 있게 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는, 스테이터코어(111) 각 상의 인덕턴스가 대칭구조로 형성됨에 따른 기동 안정성 저하를 방지할 수 있도록 종래와 같이 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부에 단차부(21c)(도 3참조)를 형성하는 대신 로터코어(121)의 회전 방향을 따른 로터코어(121)측 돌극(121b)의 선단부 가장자리에 관통공(122)(및 돌출부(123))를 형성함으로써, 모터의 기동 안정성을 향상 시킴과 아울러 효율을 향상 시킬 수 있으며, 로터코어(121)의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있게 한다.

즉, 상기 관통공(122)은 로터코어(121)측 돌극(121b)과 스테이터코어(111)측 돌극(111b)간에 공극의 크기 변화 없이 로터코어(121)가 회전축(130)을 중심으로 비대칭구조로 형성될 수 있게 하는 바, 이와 같은 구조는 종래 대비 로터코어(121)의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있게 하고, 또 자기포화가 충분하게 이루어질 수 있게 함으로써 토크 및 암페어를 향상 시켜 모터의 효율이 향상 될 수 있게 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재 된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 의하면, 로터코어의 회전 방향을 따른 로터코어측 돌극의 선단부 가장자리에 관통공을 형성함으로써, 모터의 기동 안정성을 향상 시킴과 아울러 효율을 향상 시킬 수 있으며, 로터의 회전에 따른 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 강판이 적층되어 형성되되 그 내부에는 코일이 권회되는 복수개의 돌극이 형성되어 있는 스테이터코어와;

   상기 스테이터코어의 내부에 회전 가능하게 수용되며, 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출 형성된 복수개의 돌극과, 회전방향을 따라 상기 스테이터코어의 각 돌극과 만나기 시작하는 상기 로터코어의 각 돌극의 선단부 가장자리에 축선 방향을 따라 관통 형성된 관통공을 구비한 로터코어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
2. 강판이 적층되어 형성되되 그 내부에는 코일이 권회되는 복수개의 돌극이 형성되어 있는 스테이터코어와;

   상기 스테이터코어의 내부에 회전 가능하게 수용되며, 둘레에 반경 방향을 따라 외측으로 돌출 형성된 복수개의 돌극과, 회전방향을 따른 상기 각 돌극의 선단부 가장자리에 축선방향을 따라 관통 형성된 관통공과, 회전방향을 따른 상기 각 돌극의 선단부에 돌출 형성된 돌출부를 구비한 로터코어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 관통공은 적어도 일부가 상기 돌출부에 해당되는 영역에 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 관통공은 상기 로터코어의 회전 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 관통공은 상기 로터코어의 회전 방향을 따른 상기 로터코어측 돌극의 선단부측으로부터 후단부측으로 갈수록 축소된 단면적을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
6. 제5항에 있어서,

   상기 관통공은 원형 또는 다각형 단면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.

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