KR100677287B1 - 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터에 관한 것으로서, 로터의 회전에 따른 소음 발생을 방지함과 아울러 모터의 손상을 방지할 수 있는 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 복수개의 강판이 적층되어 형성되되, 중앙부에는 로터코어가 수용될 수 있도록 수용공이 형성되고, 상기 수용공에는 반경 방향을 따라 내측으로 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개의 티스가 형성되는 스테이터코어와; 상기 각 티스에 권회되는 코일과; 상기 각 티스의 사이에 형성되는 슬롯의 로터코어측 개구를 차폐시키는 차폐부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터를 제공한다.

스위치드 릴럭턴스 모터, 로터, 스테이터, 차폐부재, 연장부, 확장부

Description

소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터{STATOR OF SWITCHED RELUCTANCE MOTOR WITH NOISE REDUCTION FUNCTION}

도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도

도 2는 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스테이터를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도

도 3은 도 2의 요부를 확대 도시한 확대도

도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스테이터의 구조를 도시한 단면도

도 7은 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스테이터로서, 차폐부재의 유무에 따른 소음특성을 도시한 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 스테이터 111 : 스테이터코어

112 : 코일 120 : 로터

121 : 로터코어 130 : 회전축

140 : 차폐부재 141 : 연장부

142 : 확장부

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로터의 회전에 따른 소음 발생을 방지함과 아울러 모터의 손상을 방지할 수 있는 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터에 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 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 티스(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 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 서로 일정 간격을 가지고 이격되게 배치되는 복수개의 티스(21b)를 구비하는 복수개의 강판을 적층하여 형성된다.

한편, 상기 로터코어(21)의 각 티스(21b) 사이에는 로터코어(21)의 회전시 로터코어(21)의 형상에 따라 나타나는 비피에프(Blade Passage Frequency; BPF) 성분을 저감시킬 수 있도록 합성수지를 충전하여 성형되는 수지성형부(40)가 형성되어 있다.

상기 수지성형부(40)는 로터코어(21)의 중심에 대해 소정 직경을 가지는 동일한 원주상에 배치되는 호형상을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 로터코어(21) 티스(21b)의 측연에는 로터코어(21)의 회전시 수지성형부(40)가 반경 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 돌출된 이탈방지돌기(21c)가 각각 형성되어 있다.

그런데, 종래 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서는, 로터코어(21)의 형상에 따라 나타나는 비피에프 성분을 저감시킬 수 있도록 로터코어(21)의 각 티스(21b) 사이에 형성된 수지성형부(40)가 로터코어(21)의 고속 회전시 발생되는 열 및 원심 력에 의해 녹아버린 후 비산되며 모터의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.

즉, 종래에는 로터코어(21)의 각 티스(21b) 사이에 수지성형부(40)가 형성됨에 따라 로터코어(21)의 회전시 발생되는 열이 충분히 방출되지 못하고 로터코어(21)에 열이 축적되는 현상이 발생되었고, 이 열에 의해 수지성형부(40)가 변형되거나 녹아 버린 후 원심력에 의해 비산되며 모터의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 로터의 회전에 따른 소음 발생을 방지함과 아울러 모터의 손상을 방지할 수 있는 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수개의 강판이 적층되어 형성되되, 중앙부에는 로터코어가 수용될 수 있도록 수용공이 형성되고, 상기 수용공에는 반경 방향을 따라 내측으로 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개의 티스가 형성되는 스테이터코어와; 상기 각 티스에 권회되는 코일과; 상기 각 티스의 사이에 형성되는 슬롯의 로터코어측 개구를 차폐시키는 차폐부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부재는 상기 각 티스의 내주면과 동일한 원주상에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부재는 상기 각 티스의 내주면으로부터 상기 스테이터코어의 반경 방향을 따라 외측으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부재의 양단부에는 각각 결합돌기가 형성되고, 상기 각 티스의 측연에는 상기 결합돌기가 삽입 결합될 수 있도록 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 슬롯의 내부에서 상기 각 티스에 권회되는 코일이 서로 절연될 수 있도록 상기 차폐부재로부터 연장 형성되는 연장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 요부를 확대 도시한 확대도이다.

또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스테이터로서, 차폐부재의 유무에 따른 소음특성을 도시한 그래프이다.

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

도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스테이터를 구비한 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 로터(120)는 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 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 서로 일정 간격을 가지고 이격되게 배치되는 복수개의 티스(121b)를 구비하는 복수개의 강판을 적층하여 형성된다.

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 티스(111b)에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 코일(112)과, 상기 각 티스(111b)의 사이에 형성되는 슬롯(111c)의 로터코어(121)측 개구를 차폐시키는 차폐부재(140)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 차폐부재(140)는 절연재질로 이루어져 있으며, 스테이터코어(111) 슬롯(111c)의 로터코어(121)측 개구를 차폐시키도록 결합되어 로터코어(121)의 회전시 로터코어(121)의 형상에 따라 나타나는 비피에프(Blade Passage Frequency; BPF) 성분을 저감시킬 수 있게 한다.

이를 위해 상기 차폐부재(140)의 양단부에는 각각 결합돌기(140a)가 돌출 형성되어 있고, 상기 각 티스(111b)의 측연에는 결합돌기(140a)가 삽입 결합될 수 있 도록 결합홈(111d)이 함몰 형성되어 있다.

아울러 상기와 같은 차폐부재(140)는 도 3과 같이 각 티스(111b)의 내주면과 동일한 원주상에 배치되도록 결합될 수 있음은 물론 도 4와 같이 각 티스(111b)의 내주면으로부터 스테이터코어(111)의 반경 방향을 따라 외측으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치되도록 결합될 수 있다.

여기서 상기 차폐부재(140)가 각 티스(111b)의 내주면과 동일한 원주상에 배치되도록 결합될 경우에는 차폐부재(140)와 각 티스(111b)와의 단차 발생을 방지하며 로터코어(121)의 회전에 따른 비피에프 성분을 최적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있고, 차폐부재(140)가 각 티스(111b)의 내주면으로부터 스테이터코어(111)의 반경 방향을 따라 외측으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치되도록 결합될 경우에는 차폐부재(140)와 로터코어(121)의 사이에 공극에 충분히 형성될 수 있게 하며 로터코어(121)의 조립성을 향상 시킴과 아울러 로터코어(121)의 회전에 따른 안정성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 차폐부재(140)에는 스테이터코어(111)의 각 슬롯(111c)의 내부에서 각 티스(111b)에 권회되는 코일(112)이 서로 절연될 수 있도록 연장부(141)가 형성되어 있는 바, 상기 연장부(141)는 각 코일(112)의 사이에 배치되도록 차폐부재(140)로부터 일체로 연장 형성되어 각 코일(112)이 서로 절연될 수 있게 한다.

이와 같은 연장부(141)는 도 5와 같이 각 슬롯(111c)의 내부에서 코일(112)의 밀집영역에 해당되는 길이(L)를 갖도록 형성될 수 있음은 물론 도 6과 같이 각 슬롯(111c)의 내부를 구획할 수 있도록 스테이터코어(111)의 내주면까지 연장되게 형성될 수 있다.

그리고 상기 연장부(141)의 선단부에는 확장부(142)가 확장 형성되어 있는 바, 상기 확장부(142)는 각 티스(111b)의 사이에 해당되는 스테이터코어(111)의 내주면에 밀착되게 배치되며 차폐부재(140) 및 연장부(141)가 안정적으로 지지될 수 있게 한다.

아울러 상기와 같은 연장부(141) 및 확장부(142)는 차폐부재(140)와 동일한 절연재질로 이루어져 있다.

한편, 첨부한 도 7은 차폐부재(140)의 유무에 따른 소음특성을 도시한 그래프로서, 이에 도시한 바와 같이 스테이터코어(111) 슬롯(111c)의 로터코어(121)측 개구를 차폐시키도록 차폐부재(140)를 설치한 경우 로터코어(121)의 형상에 따라 나타나는 비피에프 성분이 저감되며 소음특성이 향상되는 것으로 나타났다.

이와 같이 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터는, 로터코어(121)의 형상에 따라 나타나는 비피에프 성분을 저감시킬 수 있도록 종래와 같이 로터코어(121)의 각 티스(111b) 사이에 수지성형부(40)(도 1 참조)를 형성시키는 대신 스테이터코어(111) 슬롯(111c)의 로터코어(121)측 개구가 차폐되도록 차폐부재(140)를 설치함으로써, 종래와 같이 수지성형부(40)에 의해 모터가 손상되는 위험없이 로터코어(121)의 형상에 따라 나타나는 비피에프 성분을 저감시켜 소음특성을 향상 시킬 수 있게 한다.

즉, 이와 같은 구조는 로터코어(121)의 회전에 따른 로터코어(121)의 과열현상을 방지할 수 있게 함은 물론 종래와 같이 로터코어(121)의 과열에 따라 수지성 형부(40)가 변형되거나 녹아 버린 후 원심력에 의해 비산되는 것을 미연에 방지할 수 있게 하며 그에 따른 모터의 손상을 방지할 수 있게 한다.

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

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 소음 저감 기능을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터에 의하면, 스테이터 슬롯의 로터코어측 개구가 차폐되도록 차폐부재를 설치함으로써, 로터의 회전에 따른 소음 발생을 방지함과 아울러 모터의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 복수개의 강판이 적층되어 형성되되, 중앙부에는 로터코어가 수용될 수 있도록 수용공이 형성되고, 상기 수용공에는 반경 방향을 따라 내측으로 돌출됨과 아울러 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개의 티스가 형성되는 스테이터코어와;

   상기 각 티스에 권회되는 코일과;

   상기 각 티스의 사이에 형성되는 슬롯의 로터코어측 개구를 차폐시키는 차폐부재와;

   상기 차폐부재로부터 일체로 연장 형성되어 상기 각 코일을 절연하는 연장부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차폐부재는 상기 각 티스의 내주면과 동일한 원주상에 배치된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 차폐부재는 상기 각 티스의 내주면으로부터 상기 스테이터코어의 반경 방향을 따라 외측으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 차폐부재의 양단부에는 각각 결합돌기가 형성되고, 상기 각 티스의 측연에는 상기 결합돌기가 삽입 결합될 수 있도록 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 연장부의 선단부에 확장 형성되어 상기 각 티스의 사이에 해당되는 상기 스테이터코어의 내주면에 밀착되는 확장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.
6. 제4항에 있어서,

   상기 차폐부재는 절연재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터.

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