KR100688233B1

KR100688233B1 - 영구 자석과 개선된 구조의 자기 저항체를 구비한 회전 전기 기계

Info

Publication number: KR100688233B1
Application number: KR1020007009130A
Authority: KR
Inventors: 도쿠 앙뚜와느 아케마쿠
Original assignee: 발레오 에끼쁘망 엘렉뜨리끄 모뙤르
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2007-02-28
Also published as: EP1057242A1; EP1057242B1; FR2787646A1; US6271616B1; BR9907909A; WO2000038301A1; KR20010041091A; CN1291372A; CN1112757C; FR2787646B1; JP4291517B2; JP2002534047A

Abstract

아마츄어 코일(18)을 구비한 고정자(10)와, 고정자 내부에서 회전하도록 장착되고, 영구 자석(들)을 구비한 회전자부(210)와 자기 저항체(220)를 구비한 회전자부를 갖는 회전자(20)를 포함한다. 본 발명은, 회전자가 그 축표면에 걸쳐 실질적으로 균일하고, 그 접선 방향을 따라서, 각각이 자석에 의해서 부가된 극성의 두 극(PSA, PNA)을 한정하는 영구 자석(214a, 214b)을 구비한 극부(212, 214a, 214b)와, 자유 극성을 구비한 두 극(PR1, PR2)을 각각 한정하는 자기 저항체(222)를 구비한 극부의 분포를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 특히 자동차 교류 발전기에 또는 AC 스타터에 적용될 수 있다.

Description

영구 자석과 개선된 구조의 자기 저항체를 구비한 회전 전기 기계{Rotating Electric Machine with Permanent Magnets and Magnetic Resistance Having an Improved Structure}

본 발명은 일반적으로 회전 전기 기계, 특히, 영구 자석 회전자를 갖는 동기 회전 기계에 관한 것이다.

문헌 "Comparison of different synchronous motor drives for flux weakening applications"( N. Bianchi 외)(1998 년 9월 터키 이스탄불, 전기기기에 관한 국제 회의)(2/3 장 946 페이지)과 상기 문헌의 도5를 참조하면, 회전자가 축방향으로 단부 대 단부로 위치된 두 개의 동축 부분으로 분리되는 기기를 개시하고 있다.

회전자의 제1부는 여자 자석 회전자를 구성하고 다른 부분은 가변 자기저항 회전자를 구성한다.

상기 종류의 기기는 우수성을 갖는바, 특히, 기기가 감소된 부하 조건하에서 작동된다면 자속 약화의 관점에서 유리하고, 회전자 구조체용의 두 형태의 요크, 즉, 회전자의 영구 자석용과 회전자의 가변 자기 저항부용의 요크를 필요로 하는 문제점이 있다.

본 발명의 제1의 목적은 이 문제점을 해결하고, 하나의 요크를 사용하여 동일한 원리에 의해서 작동되는 회전자를 제공한다.

보다 정확하게 설명하면, 본 발명은 두 개의 회전자 파트를, 단일 라미네이션 형상으로 요크가 형성될 수 있는 단일 회전자로 조합하는 것을 제공한다.

따라서, 본 발명은, 고정자 권선부를 구비한 고정자와, 고정자 내부에서 회전하도록 장착되고, 영구 자석 회전자부와 가변 자기 저항 회전자부를 갖는 회전자를 포함하는, 회전 전기 기계, 특히, 자동차용 교류 발전기 또는 조합된 교류 발전기 및 스타터 모터로서, 상기 회전자는 실질적으로 그 축 길이 전체에 걸쳐 균일하고, 그 접선 방향에서, 극성이 자석에 의해서 부가되는 각각 두 극을 한정하는 영구 자석 극부와, 그 극성이 부가되지 않는 두 극을 각각 한정하는 가변 자기 저항 극부를 갖는다.

본 발명에 따르는 회전 기계의 양호한 그러나 제한되지 않는 특징은 다음과 같다.

상기 기계는 동일한 수의 영구 자석 극부와, 가변 자기저항 극부가 교대로 위치된다.

상기 기계는 동일한 형태의 적어도 두 개의 극부의 적어도 하나를 갖도록 상이한 수의 영구 자석 극부와, 가변 자기저항 극부를 갖는다.

각 영구 자석 극부는 그의 유속이 본질적으로 방사 방향이고 회전자의 주연에 인접하여 위치되는 두 개의 자석을 갖는다.

자석이 표면에 있다. 자석이 매설된다. 회전자의 극이 두 회전자 부분의 삽입된 극 클로(claw)에 의해서 한정된다.

각 영구 자석 극부가, 그것의 극을 한정하는 극부의 두 영역사이에 형성된 노치에 자속이 본질적으로 접선으로 위치된 자석을 포함한다. 영구 자석 극부와 가변 자기저항 극부가 하나의 요크부의 부분들이다. 각 가변 자기저항 극부가 그것의 두 극사이에서 자속을 채널링하는 배열을 가진다. 각 가변 자기저항 극부가 자속의 채널링을 위한 적어도 하나의 매설된 보조 자석을 갖는다.

본 발명의 다른 특징들이 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 다음의 비제한 적인 실시예에 의해서 보다 명백히 이해될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 회전 기기의 제1 실시예에 대한 단면도,

도2는 본 발명에 따른 회전 기기의 제2 실시예에 대한 단면도,

도3은 본 발명에 따른 회전 기기의 제3 실시예에 대한 단면도,

도4는 본 발명에 따른 회전 기기의 제2 실시예의 회전자에 대한 사시도이다.

도1은 일반적인 구성의 관상 외부 고정자(10)를 포함하고, 그것의 요크(12)가 극을 형성하는 2 x 2의 티스(teeth, 16)에 의해 한정되는 다수의 노치(14)를 형성하는 회전자 기기를 도시한다. 노치(14)는 단상 고정자 권선부(18)를 수용한다. 물론 분배된 권선부를 갖고 그리고 권선 피치가 단축이 되거나 또는 되지 않은 다상 고정자를 동일하게 이용할 수도 있다.

회전자(20)는 양호하게는 라미네이트 되고, 가변 자기 저항 섹터를 갖는 원주 방향에서 교대되는(alternating) 영구 자석 섹터를 포함한다. 이들 섹터는 양호 하게는 공통의 요크(200)를 형성하는 동일한 라미네이션으로부터 제조된다.

이 실시예에서, 회전자는 가변 자기 저항 섹터(220)로 교대되는 영구 자석 섹터(210)를 포함하고, 각 섹터는 회전자의 두 극을 형성한다. 더 정확하게는, 도1에 도시된 각 섹터(210)는 요크부(212)와, 회전자의 주연면에 장착된 반대 극성의 두 자석(214a,214b)을 갖는다. 따라서 상기 두 자석은 관련되는 남극(PSA)과 북극(PNA)을 형성한다.

각 섹터(220)는 또한 두 가변 자기 저항 극(PR1, PR2)을 형성하기 위해서 빈 상태로 남아 있는 주연 노치(224)를 형성하는, 가변 자기저항 극부(222)를 구성하는 요크부를 갖는다. 두 개의 만곡된 슬롯(226,228)이 극(PR1,PR2)사이에서의 한 방향으로 자기장의 양호한 궤적을 형성하기 위해서 서로 각각을 따라서 연장된다.

(도시되지 않은) 얇은 매설 보조 자석이 자속을 채널화 시키고 특히 자속 약화 행동의 열화 없이 영구 자석 섹터에 의해서 발생한 자속을 보강하기 위해 그리고 루트화 하기 위해서 섹터(220)에 합체될 수 있다.

섹터(210, 220)는 회전자의 주연으로부터 연장되고 어떤 자속도 실질적으로 통과하지 않는 요크(200)의 중심 코어 수준(240)에서 조인되는 깊은 공극 또는 노치(230)에 의해서 2 x 2로 분리된다.

섹터(210, 220)는 따라서 회전자 주위에서 교번되어 극성이 상기 자석에 의해 부여되는 주연 연속 자극쌍(PNA, PSA)과 그 극성이 고정되지 않는 가변 자기 저항 극쌍(PR1, PR2)을 한정한다.

특히, 기계가 정상 작동 조건하에서 작동되면, 회전자는 연속적으로 교번되는 남북극, 즉, 남극(PSA)과, 북극(PNA)과, 섹터(220)에서의 자기 유속의 전파 때문에 남극이 되는 극(PR1)과, 동일한 이유로 북극이되는 극(PR2)을 포함한다.

대조적으로, 기계가 유속 약화 조건하에서 작동되면, 전류가 백(back)-EMF로 흐르기 때문에(이것은 기본적인 현상), 섹터(220)는 자기장이 대향으로 전파되도록 하고, 이것은 남극(PSA)과, 북극(PNA)과, 북극(PR1)과 남극(PR2)등을 포함하는 극의 연속부와 일치한다.

따라서 회전자가 축길이 전체에 걸쳐 균일한 구조를 갖는 조합된 영구 자석/가변 자기저항기가 얻어진다.

변형된 실시예에서, 각 섹터(210)의 도시되지 않은 자석(214a,214b)은 회전자의 주연면 아래에 소정의 작은 거리로 매설될 수 있다.

도2는 도1에 도시된 것과 유사한 회전기계를 도시하지만, 영구 자석 섹터가 변형되어서 그들의 북남극이 하나의 접선 유속 자석(215)에 의해서 생성된다는 점이 다르다.

도2는 각 섹터(210)가 두 요크부(213a, 213b)에 의해서 한정되는 중심 노치(211)를 갖는 것과, 자석(215)이 요크부(213a)수준에서 남극(PSA)과 요크부(213b)수준에서 북극(PNA)을 한정하기 위하여 상기 노치(211)에 하우징되는 것을 도시한다.

한편, 이 기계는 도1에 도시된 것과 동일하다. 이 실시예는 자석의 수를 반으로 하는 잇점을 얻을 수 있다.

도3은 도1에 도시된 자석 섹터(210)와, 가변 자기 저항 섹터(220)와, 도2에 도시된 자석 섹터(210) 및 가변 자기 저항 섹터(220) 등을 포함하는 교번 섹터를 구비한 도1 및 도2의 조합된 실시예를 도시하고 있다.

도4는 클로(claw)-극 회전자를 사용하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다.

클로-폴 회전자는 일반적으로 특별한 수의 삼각형 극 클로(204a)를 갖는 제1부와, 특별한 수의 삼각형 극 클로(204b)를 갖는 제2부를 포함한다. 극 클로(204a,204b)는 서로 각각에 대해서 끼워진다.

따라서, 회전자의 원주 방향에서 두 개의 가변 자기저항 극 클로(GR1, GR2)와, 각각의 북남극을 부가하기 위한 표면 장착 또는 매설 자석(214a, 214b)을 갖는 두 개의 영구 자석 극 클로(GAS, GAN)가 있다.

이러한 종류의 회전자는 여자 권선을 갖거나 또는 갖지 않을 수 있다.

물론, 본 발명은 도시되고 기술된 실시예에 한정되지 않고 당업자에게는 다양한 변화와 변형이 가능함을 이해 하여야 한다.

특히, 요구되는 자속 약화 능력에 따라서, 영구 자석 극 섹터와 가변 자기 저항 극 섹터의 상대적인 비율이 변형될 수 있고, 예를들면, 영구 자석 북남극을 구비한 하나의 섹터와, 영구자석 북남극을 구비한 제2섹터와, 두 개의 가변 자기 저항 극을 갖는 섹터와 두 개의 영구 자석 극을 갖는 또 다른 두 개의 섹터 등을 제공하는 것이다.

도입부에 참조된 기계와 비교하여, 이것은 종래 기계의 영구 자석 회전자부와 가변 자기 저항 회전자부의 축 방향 길이 사이의 분포를 어느정도 변형 한 것과 일치한다.

본 발명은 특히 자동차용 교류 발전기 및 조합된 교류 발전기/스타터 모터에 적용된다.

Claims

고정자 권선부(18)를 구비한 고정자(10)와, 고정자 내부에서 회전하도록 장착되고, 영구 자석 회전자부(210)와 가변 자기 저항 회전자부(220)를 갖는 회전자(20)를 포함하는, 회전 전기 기계에 있어서,

상기 회전자는 실질적으로 그 축 길이 전체에 걸쳐 균일하고, 그 접선 방향에서, 극성이 자석(들)에 의해서 부가되는 각각 두 극(PSA, PNA)을 한정하는 영구 자석(들)(214a, 214b, 215)을 가지는 영구 자석 극부(212, 214a, 214b; 211, 213a,215)와, 극성이 부가되지 않는 두 극(PR1, PR2)을 한정하는 가변 자기 저항 극부(222)를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항에 있어서,

동일한 수의 영구 자석 극부(212, 214a, 214b; 211, 213a, 215)와, 가변 자기저항 극부(222)가 교대로 위치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항에 있어서,

동일한 형태의 적어도 두 개의 극부가 적어도 하나 이상 연속한, 상이한 수의 영구 자석 극부(212, 214a, 214b; 211, 213a, 213b, 215)와 가변 자기저항 극부(222)를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

각 영구 자석 극부(212, 214a, 214b)는 그의 자속이 본질적으로 방사 방향이고 회전자의 주연에 인접하여 위치되는 두 개의 자석(214a, 214b)을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제4항에 있어서,

자석(214a, 214b)이 표면에 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제4항에 있어서,

자석(214a, 214b)이 매설되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

회전자의 극이 두 회전자 부분(202a, 202b)의 상호 맞물린 극 클로(204a, 204b)에 의해서 한정되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

각 영구 자석 극부가, 그것의 극(PSA, PNA)을 한정하는 극부의 두 영역(213a, 213b)사이에 형성된 노치(211)에 자속이 본질적으로 접선으로 위치된 자석(215)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

영구 자석 극부와 가변 자기저항 극부가 하나의 요크부( 212, 222, 240; 213a,213b, 222, 240)의 부분인 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

각 가변 자기저항 극부(222)가 그것의 두 극(PR1, PR2)사이에서 자속을 채널링하는 배열(224, 226, 228)을 가지는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각 가변 자기저항 극부(222)가 자속의 채널링을 위한 적어도 하나의 매설된 보조 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계.
제1항에 있어서, 상기 회전 전기 기계는 자동차용 교류 발전기인, 회전 전기 기계.
제1항에 있어서, 상기 회전 전기 기계는 자동차용 조합된 교류 발전기/스타터 모터인, 회전 전기 기계.