KR100793806B1 - Hybrid induction motor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 세이딩 코일형 하이브리드 인덕션 모터의 측단면도.1 is a side cross-sectional view of a conventional shading coil hybrid induction motor.
도 2는 도 1의 A-A' 부분의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA ′ portion of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 측단면도.3 is a side cross-sectional view of a hybrid induction motor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 요부 사시도.4 is a perspective view of main parts of a hybrid induction motor according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 정회전 기동시 역회전 방지장치의 상태를 도시한 평면도.Figure 5 is a plan view showing a state of the reverse rotation prevention device during the forward rotation start of the hybrid induction motor according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 역회전 기동시 역회전 방지장치의 상태를 도시한 평면도.Figure 6 is a plan view showing a state of the reverse rotation prevention device during the reverse rotation start of the hybrid induction motor according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도.7 is an exploded perspective view showing another embodiment of the hybrid induction motor according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110 : 고정자 120 : 회전자110: stator 120: rotor
130 : 영구자석 회전자 131 : 영구자석130: permanent magnet rotor 131: permanent magnet
132 : 영구자석 프레임 133 : 베어링부132: permanent magnet frame 133: bearing
134 : 결합부 135 : 래치 스토퍼134: engaging portion 135: latch stopper
136 : 구동자석 137 : 홈136: driving magnet 137: groove
138 : 삽입부 139 : 분리부138: insertion portion 139: separation portion
140 : 회전축 150 : 브라켓140: rotation axis 150: bracket
151 : 베어링 152 : 보빈151: bearing 152: bobbin
153 : 베어링 161 : 중심축153: bearing 161: central axis
162 : E-링 163 : 래치162: E-ring 163: Latch
164 : 종동자석 165 : 래치 회전 가이드164: driven magnet 165: latch rotation guide
본 발명은 하이브리드 인덕션 모터(hybrid induction motor)(이하 'HIM' 이라 한다)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효율을 높인 단상용 하이브리드 인덕션 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid induction motor (hereinafter referred to as 'HIM'), and more particularly to a single-phase hybrid induction motor with high efficiency.
일반적으로 단상(single phase)용 인덕션 모터는 고정자에 메인 코일과 서브 코일을 서로 공간적으로 90°벗어난 곳에 권선하고, 전원 전압은 메인 코일에 직접 가하고 서브 코일에는 콘덴서와 스위치를 통하여 가한다. 그 이유는 메인 코일만으로는 전압을 가해도 기동되지 않는 성질이 있기 때문이다. 따라서, 상기 서브 코일 등과 같은 기동 장치를 통하여 고정자에서 회전자계를 발생시켜 회전자가 기동할 수 있도록 한다.In general, single phase induction motors are wound in a stator where the main coil and sub coils are spaced 90 ° away from each other, the power supply voltage is applied directly to the main coil, and the sub coil is applied through a capacitor and a switch. This is because the main coil alone does not start even when a voltage is applied. Therefore, the rotor can be started by generating a magnetic field in the stator through a starting device such as the sub coil.
이러한 기동 장치는 그 종류에 따라 분상 기동형, 세이딩 코일형, 콘덴서 기동형 또는 반발 기동형 등으로 분류된다.Such a starting device is classified into a divided phase starting type, a shading coil type, a condenser starting type, or a rebound starting type according to the type thereof.
이러한 기동 장치를 갖는 단상용 인덕션 모터의 예로 세이딩 코일형 단상 유도 모터가 있으며, 이는 고정자에서 타원형의 회전자계를 발생시켜 회전자의 기동 및 회전이 가능하도록 한 모터이다. 여기서, 상기 고정자에는 한 상(phase)의 고정자 코일이 권선되고, 상기 고정자 코일과 공간적으로 소정의 각도를 두고 다른 한 상의 역할을 하는 세이딩 코일이 권선된다.An example of a single-phase induction motor having such a starting device is a shading coil type single-phase induction motor, which generates an elliptical magnetic field in the stator to enable the starting and rotation of the rotor. Here, a stator coil of one phase is wound around the stator, and a shading coil is wound around the stator coil to serve as the other phase at a predetermined angle.
상기 고정자에 고정자 코일만 권선된 경우에는 상기 고정자에서 교번자계만이 발생되어 회전자의 기동이 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 고정자에 세이딩 코일을 권선하여 타원형의 회전자계를 발생시키고, 상기 타원형의 회전자계에 의해서 상기 회전자가 일정한 방향으로 기동되어 회전하게 된다.When only the stator coil is wound around the stator, only an alternating magnetic field is generated in the stator, so that the rotor is not started. Thus, winding a shading coil to the stator generates an elliptical rotor field, and the rotor is started and rotated by the elliptical rotor field in a constant direction.
물론, 3상 유도 모터의 경우에는 메인 코일만 고정자에 권선되는 경우에도 회전자계가 발생하기 때문에 전술한 세이딩 코일 내지 서브 코일이 고정자에 권선될 필요가 없다.Of course, in the case of a three-phase induction motor, even if only the main coil is wound on the stator, the rotor field is generated, so that the above-described shading coil or sub coil does not need to be wound on the stator.
한편, 최근에는 종래의 인덕션 모터에 비하여 효율이 개선되고 구동력이 균일하게 발생되는 하이브리드 인덕션 모터(이하 'HIM' 이라 한다)가 제공되고 있다. 이러한 HIM은 일반적으로 고정자에 의해서 발생되는 자속과 영구자석에 의해서 발생되는 자속에 의해서 회전자가 회전하게 되어 매우 효율이 높은 모터를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 고정자에 의한 자속과 영구자석에 의한 자속이 복합적으로 회전자의 회전력에 영향을 미치는 유도 모터를 HIM라 하는 것이다.On the other hand, recently, a hybrid induction motor (hereinafter referred to as 'HIM') has been provided in which efficiency is improved and driving force is generated uniformly as compared with a conventional induction motor. The HIM is generally capable of providing a highly efficient motor by rotating the rotor by the magnetic flux generated by the stator and the magnetic flux generated by the permanent magnet. That is, the induction motor in which the magnetic flux by the stator and the magnetic flux by the permanent magnet affect the rotational force of the rotor is called HIM.
도 1은 종래의 세이딩 코일형 HIM(shading coil type hybrid induction motor의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 부분의 단면도이다. 1 is a side cross-sectional view of a conventional shading coil type hybrid induction motor HIM, and FIG. 2 is a cross-sectional view of part AA ′ of FIG. 1.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 세이딩 코일형 HIM(1)은 고정자, 회전자, 영구자석 회전자, 회전축 및 브라켓으로 구성되어 있다.As shown in Figs. 1 and 2, the conventional shading coil type HIM 1 is composed of a stator, a rotor, a permanent magnet rotor, a rotating shaft, and a bracket.
상기 고정자(10)는, 내부가 중공이며, 내주면을 따라 소정 각도 간격으로 배치되어 반경 방향 내측으로 돌출되는 복수개의 티스(11) 및 1차 전류 인가시 N극 또는 S극의 극성을 갖도록 상기 티스(11) 각각에 권선되는 고정자 코일(12)을 포함하여 이루어진다. The
여기서, 상기 티스(11)와 고정자 코일(12) 사이에는 보빈(15)가 구비되어 상기 티스와 고정자 코일 사이에서 절연 기능을 수행하는 한편 고정자 코일이 용이하게 권선되도록 하는 기능을 수행하게 된다.Here, a
또한, 상기 고정자(10)는 상기 고정자 코일(12)과 공간적으로 소정 각도를 두고 감겨 1차 전류 인가시 타원형의 회전자계를 형성하도록 상기 티스의 회전 방향 측에 형성된 홈(13)에 권선되는 세이딩 코일(14)을 포함하여 이루어진다.In addition, the
상기 회전자(20)는, 일반적으로 농형(籠形) 회전자(squirrel cage rotor )가 많이 사용되며, 도 1 및 도 2에는 상기 농형 회전자가 도시된 것이다. The
이러한 회전자(20)는 보통 중심에서 소정 반경의 외주를 따라 소정 각도로 배치된 복수개의 슬롯(21)이 형성된 강판을 적층하여 형성한다. 그리고, 상기 회전자는 상기 회전자 코어의 슬롯(21) 내에 삽입되는 봉 형상의 도체바(22)를 포함하며, 이러한 봉 형상의 도체바는 보통 구리 또는 알루미늄 봉이 사용된다.The
그리고, 상기 농형 회전자 코어의 양단부는 상기 도체바를 통한 전기적 단락을 이루기 위하여 앤드링(23)으로 연결되며, 일반적으로 이는 알루미늄 다이캐스팅 으로 형성된다. And, both ends of the cage rotor core is connected to the
한편, 상기 회전자(20)는 중심부에 축공(24)이 형성된다. 상기 축공에는 상기 회전자의 회전력을 외부로 전달하는 회전축(40)이 압입되어 상기 회전자와 상기 회전축은 일체로 회전하게 된다. On the other hand, the
상기 영구자석 회전자(30)는 상기 고정자와 상기 회전자 사이에서 이들 각각과 소정 간격을 두고 회전 가능하게 구비되는 영구자석(31)과 상기 영구자석을 상기 회전축에 회전 가능하게 지지하는 한편, 상기 간격을 유지하도록 지지하는 영구자석 프레임(32)을 포함하여 이루어진다. The
여기서, 상기 영구자석 프레임은 회전 중심에 베어링부(33)가 형성되어 상기 베어링부에, 예를 들어 볼 베어링(34)이 압입되어 상기 영구자석 회전자가 상기 회전축(40)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 또한, 상기 영구자석(31)과 영구자석 프레임(32)은 예를 들어 접착제를 통하여 서로 결합된다. Here, the permanent magnet frame has a bearing portion 33 is formed at the center of rotation, the ball bearing 34 is pressed into the bearing portion, for example, so that the permanent magnet rotor is rotatable about the rotating
그리고, 일반적인 HIM은 내측에 상기 고정자(10)가 고정 결합되어 상기 HIM의 외관을 형성하고 내부에 수용되는 여러 가지 구성들을 보호하는 브라켓(50)을 포함하여 이루어진다. In addition, the general HIM includes a
여기서, 상기 브라켓(50)은 하부 브라켓과 상기 하부 브라켓과 결합되는 상부 브라켓으로 이루어져 전체적인 HIM의 외관이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회전축(40)은 상기 상부 브라켓 및 하부 브라켓을 관통하고, 상기 회전축은 상기 브라켓들에 대하여 예를 들어 베어링(51)에 의해서 회전 가능하게 지지될 수 있다.Here, the
또한, 최근에는 HIM의 조립성을 높이고, 감전 등의 위험을 낮춰 보다 안정성 을 높이기 위하여 상기 고정자를 단일 사출 어셈블리로 형성하기도 한다. 즉, 상기 고정자 코어 및 고정자 코일 등을 일체로 BMC(bulk mold compound) 몰딩을 통하여 일체로 형성하는 것이다. 여기서, 상기 BMC 몰딩은 상기 하부 브라켓과 일체로 형성될 수도 있다.In addition, in recent years, the stator may be formed as a single injection assembly in order to increase the assemblability of the HIM and to lower the risk of electric shock. That is, the stator core, the stator coils, and the like are integrally formed through BMC molding. Here, the BMC molding may be formed integrally with the lower bracket.
그러나, 종래의 세이딩 코일형 HIM을 포함한 단상 HIM에서는 회전자를 일정한 방향으로 기동시키기 위하여 고정자에 고정자 코일 및 세이딩 코일이 권선되거나, 고정자에 메인 코일 및 서브 코일이 권선되었다. However, in the single-phase HIM including the shading coil type HIM, the stator coil and the shading coil are wound around the stator or the main coil and the sub coil are wound around the stator in order to start the rotor in a constant direction.
즉, 이러한 세이딩 코일들은 종래의 유도 모터에서와는 달리 기동 토크를 생성하기 위한 것이 아니고 기동시 회전자의 회전 방향을 일정하게 하기 위하여 사용되었다.That is, these shading coils are not used to generate starting torque unlike conventional induction motors, but are used to make the rotation direction of the rotor constant during starting.
여기서, 상기 세이딩 코일 또는 서브 코일을 포함하는 기동 장치는 상기 회전자의 기동시에만 일정 방향으로 회전하도록 상기 회전자에 영향을 주고, 상기 회전자가 일단 회전한 후에는 상기 회전자의 회전에 영향을 주지 않는다.Here, the starting device including the shading coil or sub-coil affects the rotor to rotate in a predetermined direction only when the rotor is started, and affects the rotation of the rotor after the rotor is rotated once. Does not give.
따라서, 종래의 유도 모터에서와는 달리 기동 기능을 하지 않는 세이딩 코일 또는 서브 코일이나 콘덴서 및 스위치 등 불필요한 기동 장치를 이루는 구성을 배제하여 제조원가를 낮추는 한편, 불필요한 전력 낭비를 방지하여 효율성을 높인 HIM이 요청되었다.Therefore, unlike conventional induction motors, a HIM that increases efficiency by preventing unnecessary power waste while reducing manufacturing costs by eliminating unnecessary starting devices such as a shading coil or sub-coil, a condenser, and a switch, which does not start, is required. It became.
한편, 고정자에 별도로 서브 코일이 권선되는 홈(13)을 형성하여야 하므로 고정자의 제조가 복잡하게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, there is a problem in that the stator is complicated to manufacture because the groove (13) for winding the sub coil is formed separately in the stator.
그러나, 이러한 기동 장치를 제거하는 경우에는, 단상 상용전원이 공급되면 상기 공급된 전원의 초기 위상에 따라 초기 영구자석 회전자가 정회전 또는 역회전으로 기동되어 결국 회전자를 통한 회전축의 회전 방향이 경우에 따라 달라지는 문제점이 발생하였다.However, in the case of removing such a starting device, when the single-phase commercial power is supplied, the initial permanent magnet rotor is started in the forward or reverse rotation according to the initial phase of the supplied power, and thus the rotation direction of the rotating shaft through the rotor is There was a problem that depends on.
그러므로 상기 회전축의 역회전을 방지하고 효율성을 높이기 위하여 전기적 구성이 아닌 회전자 역회전 방지장치가 구비된 HIM이 요청되었다.Therefore, in order to prevent the reverse rotation of the rotary shaft and increase the efficiency, a HIM equipped with a rotor reverse rotation prevention device rather than an electrical configuration has been requested.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전축의 역회전을 방지하고 효율성을 높이기 위한 역회전 방지장치가 구비된 단상용 HIM을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a single-phase HIM equipped with a reverse rotation prevention device for preventing the reverse rotation of the rotating shaft and increase the efficiency.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자에 고정자 코일이 권선되어 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자가 정회전 또는 역회전으로 기동하여 회전하고, 상기 영구자석 회전자의 회전 방향에 따라 회전자 및 상기 회전자와 일체로 회전축이 회전하는 하이브리드 인덕션 모터에 있어서, 상기 영구자석 회전자와 일체로 회전하는 구동자석과, 상기 구동 자석의 회전에 따라 상기 구동자석의 회전 방향과 반대로 회전하는 종동자석, 그리고 상기 구동자석과 상기 종동자석 사이에서 상기 구동자석의 역회전을 방지하여 상기 회전축의 역회전을 방지하는 역회전 방지장치를 포함하여 이루어지는 하이브리드 인덕션 모터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is the stator coil is wound around the stator when the single-phase power is applied, the permanent magnet rotor is rotated by forward or reverse rotation in accordance with the phase of the power source, the rotation of the permanent magnet rotor A hybrid induction motor in which a rotating shaft rotates integrally with a rotor and the rotor according to a direction, comprising: a driving magnet rotating integrally with the permanent magnet rotor, and a rotational direction of the driving magnet according to the rotation of the driving magnet; It provides a hybrid induction motor comprising a reversely rotating driven magnet, and a reverse rotation prevention device for preventing the reverse rotation of the rotating shaft by preventing the reverse rotation of the drive magnet between the drive magnet and the driven magnet.
여기서, 상기 영구자석 회전자는, 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 이들 각각과 소정 간극을 두고 회전 가능한 영구자석과 상기 영구자석을 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지지하는 영구자석 프레임을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.Here, the permanent magnet rotor, preferably between the stator and the rotor comprises a permanent magnet rotatable with a predetermined gap and each of them and a permanent magnet frame for rotatably supporting the permanent magnet with respect to the rotation axis. Do.
상기 구동자석은 상기 영구자석 프레임에 구비되어 상기 영구자석 회전자와 일체로 상기 회전축을 중심으로 회전함이 바람직하고, 상기 종동자석은 상기 구동자석의 회전 중심축과 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전함이 바람직하다.The driving magnet is provided in the permanent magnet frame is preferably rotated about the rotation axis integrally with the permanent magnet rotor, the driven magnet is rotated about an axis substantially parallel to the central axis of rotation of the drive magnet It is preferable to.
또한, 상기 종동자석의 회전 중심축은 상기 모터의 외관을 형성하고 내부 구성을 보호하는 상부 브라켓과 하부 브라켓 중 적어도 어느 하나 이상에 회전 가능하게 고정 지지됨이 바람직하며, 상기 구동자석과 상기 종동자석의 외주면은 실질적으로 서로 대향됨이 바람직하다.In addition, the central axis of rotation of the driven magnet is preferably rotatably fixed to at least one of the upper bracket and the lower bracket to form the appearance of the motor and protect the internal configuration, the driving magnet and the driven magnet It is preferable that the outer circumferential surfaces substantially face each other.
한편, 상기 영구자석 프레임은, 중심부에 상기 회전축이 관통하여 회전 가능하게 지지되는 베어링부와, 상기 베어링부에서 반경 방향으로 연장되어 상기 영구자석과 결합하고, 상기 영구자석과 상기 고정자와의 간극과 상기 영구자석과 상기 회전자와의 간극을 유지시키는 결합부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.On the other hand, the permanent magnet frame, the bearing portion is rotatably supported through the rotation shaft in the center, and extends in the radial direction from the bearing portion to engage with the permanent magnet, the gap between the permanent magnet and the stator and It is preferable to include a coupling portion for maintaining a gap between the permanent magnet and the rotor.
여기서, 상기 구동자석은 상기 베어링부 둘레에 구비되며, 상기 결합부를 통하여 상기 영구자석과 공간적으로 분리될 수 있다. Here, the driving magnet is provided around the bearing portion, it can be spatially separated from the permanent magnet through the coupling portion.
또한, 상기 구동자석은 상기 영구자석과 일체로 형성되어 상기 영구자석 프레임에 결합될 수도 있으며, 이 경우에 있어서 상기 영구자석은 통형 일단에 복수개의 홈이 형성되고, 상기 홈이 상기 영구자석 프레임의 결합부에 삽입되어 결합됨이 바람직하다. 그리고 상기 홈은 기 영구자석의 극간 분리부에 형성됨이 바람직 하다.In addition, the driving magnet may be integrally formed with the permanent magnet and coupled to the permanent magnet frame. In this case, the permanent magnet may have a plurality of grooves formed at one end of the cylindrical shape, and the groove may be formed in the permanent magnet frame. It is preferable to be inserted into and coupled to the coupling portion. And the groove is preferably formed in the interpolar separation portion of the permanent magnet.
상기 결합부는, 상기 베어링부에서 반경 방향으로 연장되어 상기 홈에 삽입되는 삽입부 그리고 상기 삽입부 말단과 연결되고 상기 영구자석 외주면 상에서 상기 영구자석을 상하로 구획하는 분리부를 포함함이 바람직하다.The coupling part preferably includes an insertion part extending radially from the bearing part and inserted into the groove, and a separation part connected to the end of the insertion part and partitioning the permanent magnet up and down on the outer peripheral surface of the permanent magnet.
한편, 상기 본 발명에 따른 HIM의 역회전 방지장치는, 상기 영구자석 회전자에 상기 회전축 반경 방향으로 소정 길이 연장되도록 구비되어 상기 구동자석과 일체로 회전하는 래치 스토퍼와 상기 종동자석과 일체로 회전하고 상기 래치 스토퍼를 선택적으로 구속하는 래치를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.On the other hand, the anti-rotation prevention device of the HIM according to the present invention, the permanent magnet rotor is provided to extend a predetermined length in the radial direction of the rotation axis is rotated integrally with the latch stopper and the driven magnet to rotate integrally with the drive magnet. And a latch for selectively restraining the latch stopper.
그리고, 상기 역회전 방지장치는 상기 래치의 회전 각도를 제한하는 래치 회전 가이드 및 스토퍼를 더 포함함이 바람직하다.The reverse rotation prevention device further includes a latch rotation guide and a stopper for limiting the rotation angle of the latch.
여기서, 상기 래치 스토퍼는 역회전 방향으로는 직선 형상으로 형성되고, 정회전 방향으로는 나선 형상으로 형성된 복수개의 날개부를 포함함이 바람직하고, 상기 래치는 상기 래치 스토퍼가 역회전시 상기 날개부 중 이웃하는 두 개의 날개부 사이에 삽입되어 상기 래치 스토퍼의 역회전을 구속하여 상기 영구자석 회전자의 역회전을 방지함이 바람직하다.Here, the latch stopper is formed in a straight shape in the reverse rotation direction, it is preferable to include a plurality of wings formed in a spiral shape in the forward rotation direction, wherein the latch of the wing portion of the blade stop when the latch stopper reverse rotation It is preferable to be inserted between two adjacent wings to restrain the reverse rotation of the latch stopper to prevent the reverse rotation of the permanent magnet rotor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 바람직한 실시예들을 구체적으로 설명하며, 전술한 바와 중복되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the HIM according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and detailed descriptions of components overlapping with those described above will be omitted.
먼저, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 일실시예를 설명한다. 여기서, 도 3은 본 발명에 따른 HIM의 종단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 HIM의 요부 사시도이다. First, an embodiment of the HIM according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 4. 3 is a longitudinal sectional view of the HIM according to the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of main parts of the HIM shown in FIG. 3.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 HIM(100)은 고정자(110), 회전자(120), 영구자석 회전자(130), 회전축(140) 그리고 브라켓(150)을 포함하여 이루어져 있다. 여기서, 상기 구성요소에 대하여 중복되는 사항은 생략하며, 미설명 부호는 베어링들이다.3 to 4, the
여기서, 본 발명에 따른 HIM은 종래의 HIM과 달리 서브 코일 내지 세이딩 코일이 권선되어 있지 않으므로, 상기 고정자(110)에 권선된 고정자 코일(112)에 단상 전원 인가시 상기 전원의 위상에 따라 영구자석 회전자(130)가 임의의 방향으로 기동하여 회전하게 된다. 즉, 초기 회전자(120)의 기동시 어떠한 방향으로 상기 회전축(140)이 회전할지 예상할 수 없게 된다. 그러므로, 상기 회전축(140)의 회전 방향이 항상 일정하도록 하는 것이 요청된다. Here, in the HIM according to the present invention, unlike the conventional HIM, since the sub coils or the shading coils are not wound, the HIM is permanently applied according to the phase of the power when single phase power is applied to the stator coils 112 wound on the
따라서, 본 발명은 초기 기동시 회전축이 역회전 또는 정회전을 임의로 할 수 있는 HIM에 있어서, 전기 또는 전자적인 구성에 의하지 않고 기구적인 장치에 의하여 상기 회전축을 정회전하도록 하는 것이다. Accordingly, the present invention is to allow the rotation axis to forward rotation by a mechanical device, regardless of the electrical or electronic configuration in the HIM that the rotation axis can arbitrarily reverse rotation or forward rotation during the initial startup.
여기서, 상기 회전축의 역회전을 방지하는 것은 구동자석(136), 종동자석(164) 그리고 역회전 방지장치로 이루어질 수 있다.Here, preventing the reverse rotation of the rotating shaft may be made of a
상기 영구자석 회전자(130)는 영구자석(131)과 영구자석 프레임(132)을 포함하여 이루어지는데, 상기 구동자석(136)은 상기 영구자석 프레임(132)에 구비되어 상기 영구자석 회전자(130)와 일체로 상기 회전축(140)을 중심으로 회전하게 된다.The
그리고, 상기 영구자석 프레임(132)은 베어링부(133)와 결합부(134)를 포함 하여 이루어질 수 있다. The
상기 베어링부(133)는 상기 영구자석 프레임(132)의 중심부에 상기 회전축이 관통하여 회전 가능하게 지지되도록 베어링(134)이 압입되어 있다. 또한, 상기 결합부(134)는 상기 베이링부(133)에서 반경 방향으로 연장되어 상기 영구자석(131)과 결합하고, 상기 영구자석(131)과 상기 고정자(110)와의 간극과 상기 영구자석과 상기 회전자(120)와의 간극을 유지한다.The
상기 구동자석(136)은 환형으로 이루어져 상기 영구자석 프레임(132)의 상측에 결합될 수 있으며, 결합 방법은 접착제 등을 통해서 결합될 수 있을 것이다. 즉, 상기 영구자석 프레임은 영구자석뿐만 아니라 구동자석이 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하게 된다.The driving
한편, 상기 구동자석(136)의 일측으로 상기 구동자석과 대향되도록 종동자석(164)이 구비되며, 상기 종동자석은 상기 구동자석의 회전 중심축, 즉 회전축(140)과 실질적으로 평행한 축(161)을 중심으로 회전함이 바람직하다. 왜냐하면, 양 자석 사이에 발생되는 자력이 양 자석이 회전함에 따라 균일하게 유지되도록 하기 위함이다.Meanwhile, a driven
또한, 상기 구동자석(136)과 상기 영구자석(131)은 상기 결합부(134)를 통하여 공간적으로 분리됨이 바람직하다. 즉, 영구자석과 종동자석 사이의 불필요한 자력의 간섭을 줄이기 위함이다.In addition, the driving
여기서, 상기 구동자석이 정회전(이하에서는 시계방향 회전을 정회전이라 하며, 반시계방향 회전을 역회전이라 한다)을 할 때, 양 자석 사이의 자력에 의해서 상기 종동자석은 역회전을 하게 된다. 반대로 상기 구동자석이 역회전을 할 때 상기 종동자석은 정회전을 하게 된다. 즉, 상기 구동자석과 상기 종동자석은 상호 자력에 의해서 구동기어와 종동기어와 유사한 작동을 하게 된다.Here, when the driving magnet is rotated forward (hereinafter referred to as clockwise rotation is called forward rotation, counterclockwise rotation is called reverse rotation), the driven magnet is reversed by the magnetic force between both magnets . On the contrary, when the driving magnet reverses, the driven magnet rotates forward. That is, the driving magnet and the driven magnet are operated similar to the drive gear and the driven gear by mutual magnetic force.
그리고, 상기 종동자석의 회전 중심축(161)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부 브라켓(150)에 회전 가능하게 고정 지지될 수 있다. 물론, 하부 브라켓에 회전 가능하게 고정될 수도 있을 것이다.In addition, the central axis of
또한, 상기 종동자석의 회전 중심축은 고정자 코일이 권선되는 보빈(152)과 보빈 사이의 공간을 가로질러 상부 브라켓 및 하부 브라켓에 일단과 타단이 각각 회전 가능하게 고정될 수도 있을 것이며, 이 경우에는 일측만 지지된 경우보다는 안정성이 증진될 것이다.In addition, the rotational center axis of the driven magnet may be fixed to the upper bracket and the lower bracket rotatably one end and the other end rotatably across the space between the
한편, 상기 구동자석과 상기 종동자석 사이에서 상기 회전축의 역회전을 방지하는 역회전 방지장치의 구성은 다음과 같다.On the other hand, the configuration of the reverse rotation prevention device for preventing the reverse rotation of the rotating shaft between the drive magnet and the driven magnet is as follows.
여기서, 상기 구동자석과 상기 종동자석 등을 포함하여 역회전 방지장치라고 할 수 있으나 편의상 상기 구동자석과 상기 종동자석의 구동됨에 따라 구동되어 상기 영구자석 회전자의 역회전을 방지하는 장치를 역회전 방지장치라 한다.Here, it may be referred to as a reverse rotation prevention device including the driving magnet and the driven magnet, but for convenience, the driving magnet and the driven magnet is driven in accordance with the drive to prevent the reverse rotation of the permanent magnet rotor reverse rotation It is called a prevention device.
먼저, 상기 영구자석 프레임(132)에 래치 스토퍼(135)가 구비된다. 상기 래치 스토퍼(135)는 상기 영구자석 프레임의 중심부에서 반경 방향으로 소정 길이 연장되도록 형성되며 전체적으로 상기 구동자석의 상부면에서 소정 길이 상향 돌출되도록 형성됨이 바람직하다. First, a
또한, 상기 래치 스토퍼(135)는 상기 영구자석 회전자(130)의 정회전 방향으 로는 나선 형상으로 형성된 면을 갖고 역회전 방향으로는 직선 형상으로 형성된 면을 갖는 날개부를 복수개 포함함이 바람직하다. In addition, the
그리고, 상기 종동자석(164)의 상측에는 상기 종동자석과 일체로 회전하도록 래치(163)가 구비되며, 상기 래치는 상기 래치 스토퍼와 대향되도록 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 래치는 반경방향으로 연장되어 상기 회전축(140)을 향하도록 연장부가 형성될 수 있다.In addition, the upper side of the driven
여기서, 상기 종동자석(164)과 래치(163)은 중심축(161)에 예를 들어 스냅링이라든지 E-링(162) 등이 상측과 하측에 결합되어 회전 가능하게 고정될 수 있다.Here, the driven
한편, 상기 역회전 방지장치는 상기 래치의 회전 각도를 제한하는 래치 회전 가이드(165)를 더 포함할 수 있는데, 이는 상기 래치의 회전을 일정한 범위 내로 제한하여 보다 안정적으로 회전축의 역회전을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.On the other hand, the reverse rotation prevention device may further include a
여기서, 상기 래치 회전 가이드(165)는 상기 래치의 일측에 형성된 홈, 예를 들어 'U'자 형의 홈일 수 있으며, 이 경우에는 상기 홈 내측에 스토퍼(미도시)가 구비되어 상기 홈의 양측단 거리에 상응하는 만큼 상기 래치가 회전하도록 할 수 있다.Here, the
또한, 상기 래치 회전 가이드(165)는 상기 래치의 일측에서 회전축의 반경 방향으로 돌출된 돌출부일 수 있다. 이 경우에는 상기 돌출부 양 측으로 스토퍼가 구비되어 상기 돌출부가 양 스토퍼 사이에서 이동되는 거리에 상응하는 만큼 상기 래치가 회전하도록 할 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 스토퍼는 상부 브라켓(150) 내측에 상기 회전축과 평행하도록 하향 돌출되게 형성될 수도 있으며, 고정자 코어에 상기 회전축과 평행하도록 상향 돌출되게 형성될 수도 있을 것이다.In addition, the stopper may be formed to protrude downward to be parallel to the rotation axis inside the
이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 작동을 설명한다. Hereinafter, the operation of the HIM according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 6.
도 5는 정회전시를 도시한 평면도이며, 도 6은 역회전시를 도시한 평면도이다.5 is a plan view illustrating the forward rotation, and FIG. 6 is a plan view illustrating the reverse rotation.
고정자 코일에 전원이 인가되면 단상 교류 전원의 초기 위상에 따라 영구자석 회전자(130)가 정회전 또는 역회전을 하게 된다. When power is applied to the stator coils, the
먼저, 영구자석 회전자가 초기 정회전을 하는 경우에는 상기 영구자석 회전자와 일체로 구동자석(136)이 정회전을 하게 되며, 아울러 래치 스토퍼(135)도 정회전을 하게 된다. First, in the case where the permanent magnet rotor performs the initial forward rotation, the driving
상기 구동자석이 정회전을 함에 따라 종동자석(164)이 역회전을 하게 되고, 상기 종동자석과 일체로 래치(164)가 역회전을 하여 결과적으로 래치가 상기 래치 스토퍼와 멀어져 서로 간섭이 일어나지 않게 된다.As the driving magnet rotates forward, the driven
여기서, 래치 스토퍼(135)는 회전 날개 형상으로 정회전 방향으로는 나선 형상으로 이루어져 있기 때문에 상기 래치 스토퍼의 회전시 상기 회전 날개와 상기 래치가 부딪히는 경우에 충격을 줄일 수 있다. Here, since the
따라서, 일단 상기 영구자석 회전자(130)가 정회전을 시작하면 아무런 저항이 없기 때문에 가속되어 회전하게 되고, 상기 영구자석 회전자의 정회전에 따라 회전자(120)와 회전축(140)도 가속되어 소정 각속도로 회전하게 된다.Therefore, once the
여기서, 상기 종동자석(164)과 상기 래치(163)는 정회전 방향으로 계속 회전하도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 래치와 래치 스토퍼의 접촉이 일어날 수 있으므로 정회전 방향으로 소정 각도까지만 회전하도록 전술한 래치 회전 가이드 및 스토퍼가 더 포함됨이 바람직하다.Here, the driven
다음으로, 영구자석 회전자(130)가 초기 역회전을 하는 경우에는 상기 영구자석 회전자와 일체로 구동자석(136)이 역회전을 하게 되며, 아울러 래치 스토퍼(135)도 역회전을 하게 된다. Next, when the
상기 구동자석이 역회전을 함에 따라 종동자석(164)이 정회전을 하게 되고, 상기 종동자석과 일체로 래치(162)가 정회전을 하여 결과적으로 상기 래치(162)와 상기 래치 스토퍼(135)가 서로 간섭된다.As the driving magnet reverses, the driven
즉, 상기 래치 스토퍼의 이웃하는 회전 날개 사이의 홈에 상기 래치가 삽입되어 구속되어 상기 래치 및 상기 래치 스토퍼가 회전할 수 없게 된다. 왜냐하면 상기 래치 및 래치 스토퍼가 서로 반대 방향으로 회전하려고 하는 동시에 상기 래치가 상기 래치 스토퍼의 회전축의 소정 거리에서 상기 래치 스토퍼의 회전을 방향하는 방향으로 반력을 가하기 때문이다.That is, the latch is inserted into and constrained in a groove between neighboring rotary vanes of the latch stopper such that the latch and the latch stopper cannot rotate. This is because the latch and the latch stopper try to rotate in opposite directions while the latch exerts a reaction force in the direction of the rotation of the latch stopper at a predetermined distance of the rotation axis of the latch stopper.
따라서, 초기 영구자석 회전자(130)의 역회전시 상기 래치(162)와 래치 스토퍼(135)가 서로 구속됨으로 하여 영구자석 회전자의 회전이 정지하게 되며, 이 후 인가되는 전원의 위상이 바뀌어 영구자석 회전자가 정회전으로 기동될 때 전술한 바와 같이 영구자석 회전자가 계속하여 정회전으로 회전한다. 그리고, 이에 따라 회전축(140)도 정회전을 하게 된다.Therefore, when the initial
여기서, 래치 스토퍼는 회전 날개 형상으로 정회전 방향으로는 나선 형상으로 이루어져 있기 때문에 상기 래치 스토퍼의 역회전시 상기 래치가 상기 래치 스토퍼의 홈에 용이하게 삽입될 수 있게 된다.Here, since the latch stopper has a spiral shape in the forward rotation direction in the shape of a rotary vane, the latch can be easily inserted into the groove of the latch stopper when the latch stopper is reversely rotated.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 HIM의 다른 실시예를 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 인덕션 모터의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이다.Hereinafter, another embodiment of the HIM according to the present invention will be described with reference to FIG. 7. 7 is an exploded perspective view showing another embodiment of the hybrid induction motor according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 전술한 실시예와 달리 영구자석(131)과 구동자석(135)이 일체로 형성되어 있다. 따라서, 영구자석과 구동자석을 지지하는 영구자석 프레임(132)의 형상이 전술한 실시예와 달라지게 된다.As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the
본 실시예에서는 영구자석은 원통형으로 이루어지고, 일단에는 복수개의 홈(137)이 형성된다. 즉, 상기 영구자석의 상측은 구동자석(135)로 기능하고 상기 영구자석의 하측은 고정자(110)와 회전자(120) 사이에서 상호 작용으로 회전하는 영구자석(131)로 기능하게 된다.In this embodiment, the permanent magnet is made of a cylindrical shape, one end is formed with a plurality of grooves (137). That is, the upper side of the permanent magnet functions as a driving
한편, 본 실시예에서 영구자석 프레임(132)은 베어링부(133) 및 결합부(134)로 이루어지며, 상기 결합부는 다시 삽입부(138)와 분리부(139)를 포함하여 이루어진다.On the other hand, in the present embodiment, the
물론, 본 실시예에서의 상기 베어링부9133)와 상기 결합부(134)의 기능은 전술한 일실시예와 동일하다.Of course, the function of the bearing portion 9333 and the
상기 삽입부(138)에는 상기 베어링부(133)에서 반경 방향으로 연장되어 상기 영구자석에 형성된 홈(137)이 삽입되고, 상기 분리부(139)는 상기 삽입부 말단과 연결되고 상기 영구자석 외주면 상에서 상기 영구자석을 상하로 구획하게 된다.The
즉, 상기 분리부를 경계로 하여 일체로 형성된 영구자석의 상측은 구동자석으로 기능을 하고, 상기 분리부의 하측은 영구자석으로 기능을 하게 된다.That is, the upper side of the permanent magnet formed integrally with the separation unit functions as a driving magnet, and the lower side of the separation unit functions as a permanent magnet.
따라서, 본 실시예에 의하면 구동자석과 영구자석을 일체로 형성하는 것이 가능하여 영구자석 회전자를 구성하는 것이 보다 간단하게 되며, 이로 인하여 생산성 향상 및 제조 원가 절감을 이룰 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, it is possible to form the driving magnet and the permanent magnet integrally, so that the configuration of the permanent magnet rotor becomes simpler, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs.
여기서, 상기 홈(137)은 사각형상으로 형성될 수 있고, 상기 영구자석의 극간 분리부에 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 극간 분리부에 홈을 형성하는 것이 자석의 기능 감소를 최소화할 수 있기 때문이다.Here, the
한편, 본 실시예에 따른 HIM의 작동은 전술한 일실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.On the other hand, since the operation of the HIM according to the present embodiment is the same as the above-described embodiment, description thereof is omitted.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications without departing from the spirit of the present invention, and such modifications are within the scope of the present invention.
상술한 본 발명에 따르면,According to the present invention described above,
첫째, 세이딩 코일 또는 보조 코일이나 콘덴서 등 불필요한 구성을 배제하여 제조원가를 낮추고 불필요한 전력 낭비를 방지하여 효율성을 높인 하이브리드 인덕션 모터를 제공할 수 있다.First, it is possible to provide a hybrid induction motor with high efficiency by lowering manufacturing cost and preventing unnecessary power by eliminating unnecessary components such as a shading coil or an auxiliary coil or a capacitor.
둘째, 서브 코일 등이 권선되는 별도의 홈을 형성할 필요가 없기 때문에 단 순한 구조의 고정자 제작이 가능하다.Second, since it is not necessary to form a separate groove in which the sub coil is wound, it is possible to manufacture a stator having a simple structure.
셋째, 구동자석과 종동자석을 이용하기 때문에 보다 신뢰성있는 역회전 방지장치를 구현할 수 있다.Third, since the driving magnet and the driven magnet are used, more reliable reverse rotation prevention device can be realized.
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