KR100883589B1 - induction motor and method for manufacturing the rotor and stator of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전자 도체의 전류가 누설되어 발생하는 표류부하손을 방지하고 강판에 형성되는 와전류 패스를 줄임으로써, 효율을 향상시킬 수 있는 유도전동기 및 그 회전자 및 고정자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an induction motor and a method of manufacturing the rotor and the stator which can improve efficiency by preventing the drift load loss caused by the leakage of the current of the rotor conductor and by reducing the eddy current path formed in the steel sheet.
이를 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 유도전동기는 다수의 고정자 슬롯(13)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판(11a)을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되는 고정자 철심(11)과, 상기 고정자 슬롯에 권선되며 교류전원 인가시 회전자계를 형성하는 코일(15)과, 상기 고정자 철심과 동심원을 이루고 다수의 회전자 슬롯(23)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판(21a)을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며 상기 회전자 슬롯의 전류가 누설되는 것을 차단하는 절연피막(100)이 형성되는 회전자 철심(21)과, 상기 회전자 슬롯에 구비되며 상기 코일로부터 유기된 전류에 의해 토오크가 발생하는 회전자 도체(25)를 포함하여 구성된다.To this end, the induction motor of one embodiment of the present invention is configured by stacking a plurality of steel plates 11a in which a plurality of stator slots 13 are radially formed at predetermined intervals so that the stator slots are continuous in the axial direction. The stator iron core 11 is wound, the coil 15 is wound around the stator slot and forms a magnetic field when AC power is applied, and the plurality of rotor slots 23 form concentric circles with the stator iron core at predetermined intervals. Rotor iron core is formed by stacking a plurality of radially formed steel sheet 21a so that the rotor slot is continuous along the axial direction, and the insulating film 100 is formed to block leakage of the current of the rotor slot ( 21) and a rotor conductor 25 provided in the rotor slot and generating torque by current induced from the coil.
유도전동기, 회전자, 고정자, 절연피막Induction motor, rotor, stator, insulation film
Description
도 1은 일반적인 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a general induction motor
도 2a는 도 1에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 도체와 강판 사이에 발생하는 전류 누설을 도시한 단면도Figure 2a is a cross-sectional view showing the current leakage occurring between the rotor conductor and the steel plate in the induction motor according to Figure 1
도 2b는 도 1에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도Figure 2b is a cross-sectional view showing the eddy current path flowing through the rotor steel plate in the induction motor according to Figure 1
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an induction motor according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 도 3에 따른 유도전동기의 회전자 강판을 일부 도시한 도시한 단면도4 is a cross-sectional view showing a part of the rotor steel plate of the induction motor according to FIG.
도 5a 및 5b는 도 3에 따른 유도전동기의 회전자 제조방법을 도시한 전체 흐름도 및 절연피막 형성 단계를 세부적으로 도시한 흐름도Figures 5a and 5b is a flow chart showing in detail the entire flow chart and the insulating film forming step showing the rotor manufacturing method of the induction motor according to Figure 3
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an induction motor according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도7 is a cross-sectional view showing an eddy current path flowing through a rotor steel plate in the induction motor according to FIG. 6.
도 8은 도 6에 따른 유도전동기의 회전자 제조방법을 도시한 흐름도 8 is a flow chart showing a rotor manufacturing method of the induction motor according to FIG.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도9 is a sectional view schematically showing the structure of an induction motor according to a third embodiment of the present invention.
도 10은 도 9에 따른 유도전동기에 있어서 고정자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도10 is a cross-sectional view showing an eddy current path flowing through the stator steel plate in the induction motor according to FIG.
도 11은 도 9에 따른 유도전동기의 고정자 제조방법을 도시한 흐름도11 is a flowchart illustrating a stator manufacturing method of an induction motor according to FIG. 9.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 고정자 11 : 고정자 철심10: stator 11: stator iron core
11a : 고정자 철심 강판 20 : 회전자11a: stator iron core steel plate 20: rotor
21 : 회전자 철심 21a : 회전자 철심 강판21:
23 : 회전자 슬롯 30 : 샤프트23: rotor slot 30: shaft
100,200,300 : 절연피막100,200,300: Insulation coating
본 발명은 유도전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 또는 고정자를 만드는 과정 중에 강판의 절연성이 저하되어 발생하는 표류부하손이나 와전류로 인한 철손을 감소시킬 수 있는 유도전동기 및 상기 유도전동기의 회전자와 고정자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an induction motor, and more particularly, to an induction motor and an induction motor capable of reducing iron loss caused by drift load loss or eddy current caused by deterioration of insulation of a steel plate during the process of making a rotor or stator. The present invention relates to a method for manufacturing an electron and a stator.
일반적으로, 전동기라 함은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻는 기계로서, 크게 교류전동기와 직류전동기로 대별되며 그 중에서도 유 도전동기는 교류전동기의 일종이다.In general, an electric motor is a machine that obtains rotational power by converting electrical energy into mechanical energy, and is roughly classified into an AC motor and a DC motor, and among them, an electrically conductive motor is a kind of AC motor.
이러한 유도전동기는 전원에 접속된 1차 권선의 전자유도로 2차 권선에 전류가 유기되며, 2차 권선에 유기된 전류와 회전자계의 상호작용으로 회전 토오크를 얻는 대표적인 교류전동기의 일종이다.Such an induction motor is a kind of typical AC motor that obtains a rotational torque by the interaction between the current induced in the secondary winding and the rotor magnetic field by the electromagnetic induction of the primary winding connected to the power source.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한 유도전동기의 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the structure of the above-mentioned induction motor with reference to the accompanying drawings schematically described as follows.
먼저, 도 1은 일반적인 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 상기 유도전동기는 고정자(10)와, 상기 고정자와 동심원을 이루며 고정자의 내주연에 소정의 공극(a)을 유지하는 회전자(20)와, 상기 회전자의 중심부에 압입되어 회전자의 회전력을 종동축에 전달하는 샤프트(30)로 크게 구성된다.First, Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a general induction motor, the induction motor is a rotor that forms a concentric circle with the
상기 고정자(10)는 교류전원을 인가받아 회전자계를 형성하는 코일(15)과, 회전자계에 의해 발생된 자속의 통로를 형성하는 자성체의 고정자 철심(11)으로 이루어진다. 이 때, 상기 고정자 철심(11)은 내주연에 다수의 고정자 슬롯(13)이 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(11a)을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 고정자 슬롯(13)을 통해 코일(15)이 다양한 방법으로 권선된다.The
상기 회전자(20)는 코일(15)에 의해 유기된 전류와 자속의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 회전자 도체(25)와, 자속의 통로를 형성하는 자성체의 회전자 철심(21)으로 이루어진다. 이 때, 상기 회전자 철심(21)은 외주연측에 다수의 회전자 슬롯(23)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(21a)을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 회전자 슬롯(23)에 전도성이 높은 알루미늄이나 구리와 같은 금속이 삽입되어 회전자 도체(25)를 형성하게 된다. 또한, 상기 회전자 도체(25)의 양단에 회전자 도체를 서로 연결하여 하나의 회로를 구성하는 엔드링(27)이 각각 구비된다. 이 때, 상기 회전자 도체(25)와 엔드링(27)은 일반적으로 다이캐스팅 공법이 가능한 알루미늄이 많이 적용된다.The
이와 같이 구성된 유도전동기의 작용을 개략적으로 설명하면, 상기 코일(15)에 교류전원이 인가되면서 회전자계가 발생하여 상기 고정자 철심(11)을 통해 자속이 회전하게 되고, 이러한 회전 자속이 공극(a)을 통해 회전자 도체(25)와 쇄교함으로써 상기 회전자 도체에 전류를 유기하게 된다. 이 때, 상기 회전자 도체(25)에 유기된 전류는 자속과 함께 플레밍의 왼손법칙에 따라 토오크를 발생하게 된다.Referring to the operation of the induction motor configured as described above, the alternating current is applied to the
그런데, 전술한 바와 같은 유도전동기는 그 작용을 통해 알 수 있듯이 전류나 자속의 누설이 있을 경우 효율이 떨어지기 마련이며, 이를 위해 상기 고정자 철심(11) 또는 회전자 철심(21)을 구성하는 강판의 절연성 확보에 상당한 노력을 투자하였다. 일반적으로, 상기 고정자 철심(11)이나 회전자 철심(21)에 적용되는 강판(11a,21a)에는 절연성을 확보하기 위해 미리 인산염 등으로 코팅된 절연피막(도시생략)이 형성되어 있다. 그러나, 상기 강판(11a,21a)을 고정자 철심 또는 회전자 철심으로 사용하기 위해서는 상기 강판에 고정자 슬롯(13) 또는 회전자 슬롯(23)을 형성하는 타발공정을 거쳐야 하는데, 이러한 타발공정을 통해 기존에 있던 절연피막이 대부분 파괴되었다. 이로 인해 야기되던 문제점을 첨부된 도면을 참조하여 간 략하게 설명하면 다음과 같다.By the way, as described above, the induction motor has a low efficiency when there is a leakage of current or magnetic flux, and the steel plate constituting the
먼저, 도 2a는 도 1에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 도체와 강판 사이에 발생하는 전류 누설을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 1에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도이다.First, FIG. 2A is a cross-sectional view showing current leakage occurring between the rotor conductor and the steel plate in the induction motor according to FIG. 1, and FIG. 2B shows the eddy current path flowing through the rotor steel plate in the induction motor according to FIG. One cross section.
도 2a에 도시된 바와 같이, 회전자 철심을 구성하는 강판(21a)에 절연피막이 파괴될 경우, 회전자 도체(25)를 흐르는 전류가 강판으로 누설되는 현상이 일어난다. 상기 회전자 도체(25)에 유기된 전류는 본래 회전자 도체를 따라 흘러야 하지만, 전술한 바와 같이 강판(21a)으로 누설될 경우 토오크의 강도가 약해지고 회전자 철심에서 열이 발생하는 등 효율면에서 악영향을 미치게 되었다. 이러한 손실을 표류부하손이라고 하며, 유도전동기의 효율을 저하시키는 주요한 원인이었다.As shown in FIG. 2A, when the insulating film is broken on the
다음 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 회전자 철심을 구성하는 강판(21a)에는 자속이 끈임없이 변함에 따라 와전류(eddy current)가 발생하게 되며, 이러한 와전류는 점선으로 도시된 것과 같은 패스(path)를 따라 흐르게 된다. 그런데, 상기 강판(21a) 사이에 절연성이 확보되지 않음에 따라 와전류가 인접한 강판 사이를 횡단하는 패스를 형성하게 되었다. 이 때, 상기 강판(21a)은 전류의 입장에서 저항으로 작용하기 때문에 와전류 패스가 길면 길수록 저항이 커지게 되며, 이것은 결국 철손으로 이어져 전술한 표류부하손과 함께 유도전동기의 효율을 크게 저하시키는 요인이 되었다.Next, as shown in FIG. 2B, an eddy current is generated in the
비단 와전류 패스로 인한 철손은 회전자 철심뿐만 아니라 고정자 철심에 있어서도 강판 사이에 절연피막이 형성되지 않을 경우 똑같이 야기되던 문제였다.Iron loss due to the eddy current path was the same problem caused when the insulating film is not formed between the steel sheets in the stator iron core as well as the rotor iron core.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전자 도체와 강판 사이에 전류가 누설되어 발생하는 표류부하손을 방지하여 효율을 향상시킬 수 있는 유도전동기 및 상기 유도전동기의 회전자 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an induction motor and the induction motor that can improve the efficiency by preventing the drift load loss caused by leakage of current between the rotor conductor and the steel sheet It is to provide a rotor manufacturing method.
본 발명의 다른 목적은 회전자 철심 또는 고정자 철심을 구성하는 강판 사이에 형성되는 와전류 패스를 줄임으로써 철손을 저감시켜 효율을 향상시킬 수 있는 유도전동기 및 상기 유도전동기의 회전자와 고정자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the iron loss by reducing the eddy current path formed between the steel core constituting the rotor iron core or stator iron core and to improve the efficiency of the induction motor and the manufacturing method of the rotor and stator of the induction motor To provide.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 유도전동기는 다수의 고정자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되는 고정자 철심과; 상기 고정자 슬롯에 권선되며 교류전원 인가시 회전자계를 형성하는 코일과; 상기 고정자 철심과 동심원을 이루고 다수의 회전자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 회전자 슬롯에 전류가 누설되는 것을 차단하는 절연피막이 형성되는 회전자 철심과; 상기 회전자 슬롯에 구비되며 상기 코일로부터 유기된 전류에 의해 토오크가 발생하는 회전자 도체를 포함한다.In order to achieve the above object, an induction motor of one embodiment of the present invention is a stator configured by stacking a plurality of steel plates in which a plurality of stator slots are formed radially at predetermined intervals so that the stator slots are continuous in the axial direction. Iron core; A coil wound around the stator slot to form a rotating magnetic field when AC power is applied; Concentric circles with the stator iron core and a plurality of rotor slots are formed by stacking a plurality of radially formed radially at a predetermined interval so that the rotor slot is continuous along the axial direction, the current leakage in the rotor slot A rotor iron core having an insulating coating formed thereon to block the material from being formed; And a rotor conductor provided in the rotor slot and configured to generate torque by a current induced from the coil.
이 때, 본 발명의 일 형태에 따른 유도전동기의 회전자를 제조하는 방법은 프레스 금형을 이용하여 얇은 강판의 소정 위치에 회전자 슬롯을 형성하는 타발 단 계와; 타발 완료된 강판을 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬하여 회전자 철심을 제조하는 적층 단계와; 상기 회전자 철심을 절연피막 코팅제에 일정시간 함침하여 회전자 슬롯에 절연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계와; 상기 회전자 철심을 금형에 넣고 알루미늄 용융액을 주입한 후 압력을 가함으로써 회전자 도체 및 엔드링을 형성하는 다이캐스팅 단계를 포함한다.At this time, the method for manufacturing the rotor of the induction motor of one embodiment of the present invention comprises a punching step of forming a rotor slot in a predetermined position of a thin steel plate using a press die; Lamination step of manufacturing the rotor iron core by aligning the punched steel sheet so that the rotor slots are continuous along the axial direction; An insulating film forming step of forming an insulating film in the rotor slot by impregnating the rotor iron core with the insulating film coating agent for a predetermined time; And inserting the rotor iron core into a mold, injecting aluminum melt, and then applying pressure to form a rotor conductor and an end ring.
따라서, 본 발명의 일 형태에 의하면 회전자 슬롯에 절연피막이 형성됨으로써 회전자 도체로 유기된 전류가 강판으로 누설되는 것을 방지할 수 있어 표류부하손을 감소시킬 수 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, by forming an insulating film in the rotor slot, it is possible to prevent the current induced by the rotor conductors from leaking to the steel sheet, thereby reducing the drift load loss.
다음, 본 발명의 다른 형태에 따른 유도전동기는 다수의 고정자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되는 고정자 철심과; 상기 고정자 슬롯에 권선되어 교류전원 인가시 회전자계를 형성하는 코일과; 상기 고정자 철심과 동심원을 이루고, 다수의 회전자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 강판 사이에 층간 절연성을 확보할 수 있는 절연피막이 형성되는 회전자 철심과; 상기 회전자 슬롯에 구비되며 상기 코일로부터 유기된 전류에 의해 토오크가 발생되는 회전자계가 형성되는 회전자 도체를 포함한다.Next, an induction motor according to another aspect of the present invention includes a stator iron core configured by stacking a plurality of steel plates in which a plurality of stator slots are formed radially at predetermined intervals so that the stator slots are continuous in the axial direction; A coil wound around the stator slot to form a magnetic field when AC power is applied; Concentric circles with the stator iron core, a plurality of rotor slots are formed by laminating a plurality of steel sheets formed radially at a predetermined interval so that the rotor slots are continuous along the axial direction, interlayer insulation between the steel sheets A rotor iron core in which an insulating coating film is secured; And a rotor conductor provided in the rotor slot to form a rotor field in which torque is generated by current induced from the coil.
이 때, 본 발명의 다른 형태에 따른 유도전동기의 회전자를 제조하는 방법은 프레스 금형을 이용하여 얇은 강판의 소정 위치에 회전자 슬롯을 형성하는 타발 단계와; 타발 완료된 강판을 절연피막 코팅제에 일정시간 함침하여 강판의 양면에 절 연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계와; 함침 완료된 강판을 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬하여 회전자 철심을 제조하는 적층 단계와; 상기 회전자 철심을 금형에 넣고 알루미늄 용융액을 주입한 후 압력을 가함으로써 회전자 도체 및 엔드링을 형성하는 다이캐스팅 단계를 포함한다.At this time, the method for manufacturing a rotor of the induction motor according to another aspect of the present invention comprises a punching step of forming a rotor slot in a predetermined position of a thin steel plate using a press die; Forming an insulating film on both sides of the steel sheet by impregnating the punched steel sheet with an insulating coating agent for a predetermined time; Laminating the impregnated steel sheet so that the rotor slots are continuous along the axial direction to produce a rotor iron core; And inserting the rotor iron core into a mold, injecting aluminum melt, and then applying pressure to form a rotor conductor and an end ring.
따라서, 본 발명의 다른 형태에 의하면 회전자 철심을 구성하는 강판에 절연피막이 형성됨에 따라 인접한 강판으로 흐르는 와전류 패스를 방지할 수 있어 철손을 감소시킬 수 있다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, as the insulating film is formed on the steel sheet constituting the rotor iron core, it is possible to prevent the eddy current path flowing to the adjacent steel sheet, thereby reducing the iron loss.
다음, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 유도전동기는 다수의 고정자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 강판 사이에 층간 절연성을 확보할 수 있는 절연피막이 형성되는 고정자 철심과; 상기 고정자 슬롯에 권선되어 교류전원 인가시 회전자계를 형성하는 코일과; 상기 고정자 철심과 동심원을 이루고, 다수의 회전자 슬롯이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 강판을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되는 회전자 철심과; 상기 회전자 슬롯에 구비되며 상기 코일로부터 유기된 전류에 의해 토오크가 발생되는 회전자 도체를 포함한다.Next, the induction motor according to another embodiment of the present invention is configured by stacking a plurality of steel plates in which a plurality of stator slots are formed radially at a predetermined interval so that the stator slots are continuous along the axial direction, and between the steel plates A stator iron core on which an insulating film for securing interlayer insulation is formed; A coil wound around the stator slot to form a magnetic field when AC power is applied; A rotor iron core concentric with the stator iron core and configured by stacking a plurality of steel plates in which a plurality of rotor slots are radially formed at predetermined intervals so that the rotor slots are continuous in the axial direction; And a rotor conductor provided in the rotor slot and configured to generate torque by a current drawn from the coil.
이 때, 본 발명의 또 다른 형태에 따른 유도전동기의 고정자를 제조하는 방법은 프레스 금형을 이용하여 얇은 강판의 소정 위치에 고정자 슬롯을 형성하는 타발 단계와; 타발 완료된 강판을 절연피막 코팅제에 일정시간 함침하여 강판의 양면에 절연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계와; 함침 완료된 강판을 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬하여 고정자 철심을 제조하는 적층 단계를 포함한다.At this time, the method for manufacturing a stator of an induction motor according to another aspect of the present invention comprises a punching step of forming a stator slot in a predetermined position of a thin steel plate using a press die; An insulating film forming step of forming an insulating film on both sides of the steel sheet by impregnating the punched steel sheet with an insulating coating coating agent for a predetermined time; And laminating the impregnated steel sheet so that the stator slots are continuous along the axial direction to produce a stator iron core.
따라서, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면 고정자 철심을 구성하는 강판에 절연피막이 형성됨에 따라 인접한 강판으로 흐르는 와전류 패스를 방지할 수 있어 철손을 감소시킬 수 있다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, as the insulating film is formed on the steel plate constituting the stator iron core, it is possible to prevent the eddy current path flowing to the adjacent steel plate, thereby reducing the iron loss.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도전동기 및 그 회전자와 고정자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an induction motor and its rotor and stator manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 유도전동기의 회전자 강판을 일부 도시한 단면도이며, 도 5a 및 5b는 도 3에 따른 유도전동기의 회전자 제조방법을 도시한 전체 흐름도 및 절연피막 형성 단계를 세부적으로 도시한 흐름도이다.First, Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the induction motor according to the first embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a part of the rotor steel plate of the induction motor according to Figure 3, Figures 5a and 5b 3 is a flow chart showing in detail the entire flow chart and the insulating film forming step showing the rotor manufacturing method of the induction motor according to FIG.
도 3에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도전동기는 고정자(10)와, 상기 고정자와 동심원을 이루며 고정자의 내주연에 소정의 공극(a)을 유지하는 회전자(20)와, 상기 회전자의 중심부에 압입되어 회전자의 회전력을 종동축에 전달하는 샤프트(30)로 크게 구성된다.As shown in FIG. 3, the induction motor according to the first embodiment of the present invention has a
상기 고정자(10)는 교류전원을 인가받아 회전자계를 형성하는 코일(15)과, 회전자계에 의해 발생된 자속의 통로를 형성하는 자성체의 고정자 철심(11)으로 이루어진다. 이 때, 상기 고정자 철심(11)은 내주연에 다수의 고정자 슬롯(13)이 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(11a)을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 고정자 슬롯(13)을 통해 코일(15)이 다 양한 방법으로 권선된다.The
상기 회전자(20)는 코일(15)에 의해 유기된 전류와 자속의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 회전자 도체(25)와, 자속의 통로를 형성하는 자성체의 회전자 철심(21)으로 이루어진다. 이 때, 상기 회전자 철심(21)은 외주연측에 다수의 회전자 슬롯(23)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(21a)을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 회전자 슬롯(23)에 전도성이 높은 알루미늄이나 구리와 같은 금속이 삽입되어 회전자 도체(25)를 형성하게 된다. 또한, 상기 회전자 도체(25)의 양단에 회전자 도체를 서로 연결하여 하나의 회로를 구성하는 엔드링(27)이 각각 구비되며, 상기 회전자 도체와 엔드링은 일반적으로 다이캐스팅 공법이 가능한 알루미늄이 많이 적용된다.The
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도전동기는 회전자 도체(25)의 전류가 강판(21a)으로 누설되는 것을 방지하기 위해 상기 회전자 슬롯에 소정 두께의 절연피막(100)이 형성된다. 상기 절연피막(100)은 회전자 슬롯(25)을 따라 그 내벽에 형성됨과 더불어 회전자 슬롯을 중심으로 그 주변 강판(21a)에도 형성되며, 이에 따라 상기 회전자 도체에 유기된 전류가 강판으로 누설되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이 때, 상기 절연피막(100)은 절연성이 높은 다양한 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명은 상기 절연피막이 인산아연 칼슘계 코팅막인 것을 제시한다. 왜냐하면, 상기 인산아연 칼슘계 코팅막은 종래 강판에 구비되던 일반적인 인산염계 코팅막에 비해 내열성이 우수하기 때문에, 후기에 상세히 설명하겠지만 회전자 철심(21)을 제작하기 위한 다이캐스팅 공정 중에 고열에 의해 파괴될 염려가 없으 며, 이로 인해 절연성을 확실하게 보장할 수 있기 때문이다.On the other hand, the induction motor according to the first embodiment of the present invention is formed with an insulating
이와 같이 구성된 유도전동기의 작용을 개략적으로 설명하면, 상기 코일(15)에 교류전원이 인가되면서 회전자계가 발생하여 상기 고정자 철심(11)을 통해 자속이 회전하게 되고, 이러한 회전 자속이 공극(a)을 통해 회전자 도체(25)와 쇄교함으로써 상기 회전자 도체에 전류를 유기하게 된다.Referring to the operation of the induction motor configured as described above, the alternating current is applied to the
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전자 도체(25)에 유기된 전류는 회전자 슬롯(23)의 내벽과 강판(21a)의 회전자 슬롯 주변에 형성된 절연피막(100)에 의해 강판으로 누설되지 않고 모두 엔드링으로 흐르게 된다. 따라서, 상기 회전자 도체(25)에 유기된 전류가 강판으로 누설되어 발생하던 표류부하손을 현저히 줄일 수 있으며, 이로 인해 유도전동기의 효율을 향상시킬 수 있다.At this time, as shown in FIG. 4, the electric current induced in the
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 슬롯에 절연피막이 형성되는 회전자의 제조 과정을 상술하면 다음과 같다.Meanwhile, as described above, the manufacturing process of the rotor in which the insulation film is formed in the rotor slot in the induction motor according to the present invention will be described below.
도 5a에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도전동기의 회전자의 제조방법은 먼저 프레스 금형을 이용하여 얇은 규소강판의 중심부에 샤프트가 압입되는 압입구와 외주연측에 방사형으로 형성된 다수의 회전자 슬롯을 타발하는 단계(S11)가 수행된다.As shown in Figure 5a, the manufacturing method of the rotor of the induction motor according to the first embodiment of the present invention is a radial in the inlet and the outer peripheral side in which the shaft is press-fitted to the center of the thin silicon steel sheet using a press mold first Punching a plurality of rotor slots formed in step (S11) is performed.
이 때, 전술한 타발 단계(S11) 중에 상기 강판에 비틀림과 같은 기계적 응력이 잔존하게 될 뿐만 아니라 강판이 갖는 전기적 특성이 파괴된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 타발 완료된 강판에 열처리를 가하여 기계적 응력을 제거함과 동시에 전기적 특성을 회복하는 열처리 단계(S13)가 수행된다. At this time, not only mechanical stress such as torsion remains in the steel sheet during the above-mentioned punching step S11, but also the electrical characteristics of the steel sheet are destroyed. In order to solve this problem, a heat treatment step (S13) is performed to apply heat treatment to the punched steel sheet to remove mechanical stress and at the same time to restore electrical characteristics.
다음, 열처리 완료된 강판을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬한 다음 용접에 의해 고정시키거나 또는 리베팅이나 클램프에 의해 고정시킴으로써 회전자 철심을 제조하는 적층 단계(S15)가 수행된다. 이 때, 상기 적층 단계(S15)는 열처리 단계(S13)보다 선행되어도 관계가 없다.Next, a lamination step (S15) is performed in which the heat-treated steel sheet is aligned so that the rotor slots are continuous along the axial direction and then fixed by welding or by riveting or clamping to produce a rotor iron core. At this time, the lamination step S15 may be preceded by the heat treatment step S13.
다음, 상기 회전자 철심을 절연피막 코팅제에 일정 시간동안 함침하여 회전자 슬롯에 절연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계(S17)가 수행된다. 상기 절연피막 형성 단계(S17)에 의해 타발 단계(S11)에서 파괴된 강판의 절연피막이 보완되는 효과와 더불어 축방향을 따라 형성된 회전자 슬롯에 절연피막이 새롭게 형성되는 효과가 달성될 수 있다.Next, an insulating film forming step (S17) of impregnating the rotor iron core with the insulating coating material for a predetermined time to form an insulating coating on the rotor slot is performed. In addition to the effect that the insulating film of the steel sheet destroyed in the punching step (S11) by the insulating film forming step (S17) is complemented, the effect that the insulating film is newly formed in the rotor slot formed along the axial direction can be achieved.
이를 상술하면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 절연피막 형성 단계는 적층 완료된 회전자 철심의 표면에 묻어있는 각종 오염물질을 알카리액을 이용하여 2∼3분동안 제거하는 탈지 단계(S17a)와, 탈지 완료된 회전자 철심을 대략 1분동안 물세척하는 수세 단계(S17b)와, 수세 완료된 회전자 철심을 대략 30초정도 표면조정하는 단계(S17c)와, 표면조정 완료된 회전자 철심을 소정의 절연피막 코팅제에 5∼7분동안 함침하여 절연피막을 형성하는 함침 단계(S17d)와, 함침 완료된 회전자 철심을 다시 1분동안 물세척하는 수세 단계(S17e)와, 수세 완료된 회전자 철심을 대략 10분동안 건조시키는 단계(S17f)로 이루어진다.Specifically, as shown in Figure 5b, the insulating film forming step is a degreasing step (S17a) for removing various contaminants buried on the surface of the rotor core is laminated for 2 to 3 minutes using an alkaline liquid and Washing step (S17b) of washing the degreased rotor core for about 1 minute, surface adjustment of the washed rotor core for about 30 seconds (S17c), and the surface adjustment of the rotor iron core of the predetermined insulation Impregnating step (S17d) of impregnating the coating coating for 5-7 minutes to form an insulating film, washing step (S17e) of washing the impregnated rotor core again for 1 minute, and washing the completed rotor iron core approximately 10 Drying step S17f.
이 때, 상기 함침 단계(S17d)에서 사용되는 절연피막 코팅제는 절연성과 내열성이 뛰어난 인산아연 칼슘계로서 이에 여러 기능을 지닌 기능성 첨가제가 수용액에 소정 조성비로 혼합되어 구성된다. 상기 절연피막 코팅제는 소정량의 물에 인 산(H3PO4), 질산(HNO3), 산화아연(ZnO), 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 각각 일정량만큼 혼합되어 구성되며, 여기에 절연성 및 내열성 등을 더욱 배가시키는 기타 첨가제가 추가된다. 이러한 절연피막 코팅제의 조성비로, 본 발명은 물:인산(H3PO4):질산(HNO3):산화아연(ZnO):수산화칼슘(Ca(OH)2):기타 첨가제의 중량비가 30∼40%:30∼40%:5∼10%:5∼10%:5∼10%:3∼8%인 것을 제시한다.At this time, the insulating coating agent used in the impregnation step (S17d) is a zinc phosphate-based excellent insulation and heat resistance is composed of a functional additive having a variety of functions in a predetermined composition ratio in the aqueous solution. The insulating coating agent is formed by mixing a predetermined amount of phosphoric acid (H 3 PO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), zinc oxide (ZnO), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) by a predetermined amount, and Other additives are added which further double the insulation and heat resistance and the like. In the composition ratio of the insulating coating, the weight ratio of water: phosphoric acid (H 3 PO 4 ): nitric acid (HNO 3 ): zinc oxide (ZnO): calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ): other additives is 30 to 40. %: 30-40%: 5-10%: 5-10%: 5-10%: 3-8% are shown.
따라서, 함침 단계(S17d)가 완료된 후 상기 회전자 철심을 건조시키게 되면 회전자 슬롯의 내벽과 그 주변 강판에는 인산아연 칼슘계 절연피막이 형성된다.Therefore, when the rotor iron core is dried after the impregnation step (S17d) is completed, a zinc phosphate-based insulating film is formed on the inner wall of the rotor slot and the surrounding steel plate.
다음, 상기 회전자 철심을 금형에 넣고 알루미늄 용융액을 주입한 후 압력을 가함으로써 회전자 도체 및 엔드링을 형성하는 다이캐스팅 단계(S19)가 수행되어 유도전동기의 회전자를 완성하게 된다. 그런데, 상기 다이캐스팅 단계(S19)에서 회전자 철심에 대략 250℃ 정도의 온도가 가해짐에 따라 상기 회전자 슬롯에 형성된 절연피막이 고열로 인해 파괴될 수도 있다. 그러나, 상기 회전자 슬롯에 형성된 절연피막의 내열성이 높기 때문에 그러한 우려를 불식시킬 수 있다.Next, a die casting step (S19) of forming the rotor conductor and the end ring is performed by inserting the rotor iron core into a mold and injecting an aluminum melt, thereby completing the rotor of the induction motor. However, as the temperature of about 250 ° C. is applied to the rotor core in the die casting step S19, the insulating film formed on the rotor slot may be destroyed due to high heat. However, since the heat resistance of the insulating film formed in the rotor slot is high, such concern can be eliminated.
다음, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도이며, 도 8은 도 6에 따른 유도전동기의 회전자 제조방법을 도시한 흐름도이다.Next, FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of an induction motor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing an eddy current path flowing through a rotor steel plate in the induction motor according to FIG. 6. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a rotor of an induction motor according to FIG. 6.
도 6에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도전동기 역시 고정자(10)와, 상기 고정자와 동심원을 이루며 고정자의 내주연에 소정의 공극(a) 을 유지하는 회전자(20)와, 상기 회전자의 중심부에 압입되어 회전자의 회전력을 종동축에 전달하는 샤프트(30)로 크게 구성된다.As shown in FIG. 6, the induction motor according to the second embodiment of the present invention also has a
상기 고정자(10)는 교류전원을 인가받아 회전자계를 형성하는 코일(15)과, 회전자계에 의해 발생된 자속의 통로를 형성하는 자성체의 고정자 철심(11)으로 이루어진다. 이 때, 상기 고정자 철심(11)은 내주연에 다수의 고정자 슬롯(13)이 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(11a)을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 고정자 슬롯(13)을 통해 코일(15)이 다양한 방법으로 권선된다.The
상기 회전자(20)는 코일(15)에 의해 유기된 전류와 자속의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 회전자 도체(25)와, 자속의 통로를 형성하는 자성체의 회전자 철심(21)으로 이루어진다. 이 때, 상기 회전자 철심(21)은 외주연측에 다수의 회전자 슬롯(23)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(21a)을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 회전자 슬롯(23)에 전도성이 높은 알루미늄이나 구리와 같은 금속이 삽입되어 회전자 도체(25)를 형성하게 된다. 또한, 상기 회전자 도체(25)의 양단에 회전자 도체를 서로 연결하여 하나의 회로를 구성하는 엔드링(27)이 각각 구비되며, 상기 회전자 도체와 엔드링은 일반적으로 다이캐스팅 공법이 가능한 알루미늄이 많이 적용된다.The
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도전동기는 회전자 철심(21)을 구성하는 강판(21a)에 자속의 변화로 유기되는 와전류의 경로를 줄일 수 있도록 상기 강판에 소정 두께의 절연피막(200)이 형성된다. 상기 절연피막(200)은 강판(21a)의 양면에 모두 형성되며, 이에 따라 강판과 강판 사이에 층간 절연성을 확보할 수 있다. 이 때, 상기 절연피막(200)은 절연성이 높은 다양한 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명은 상기 절연피막이 인산아연 칼슘계 코팅막인 것을 제시한다. 왜냐하면, 상기 인산아연 칼슘계 코팅막은 종래 강판에 구비되던 일반적인 인산염계 코팅막에 비해 내열성이 우수하기 때문에, 후기에 상세히 설명하겠지만 회전자 철심(21)을 제작하기 위한 다이캐스팅 공정 중에 고열에 의해 파괴될 염려가 없으며, 이로 인해 절연성을 확실하게 보장할 수 있기 때문이다.On the other hand, the induction motor according to the second embodiment of the present invention to reduce the path of the eddy current induced by the change of magnetic flux in the
이와 같이 구성된 유도전동기의 작용을 개략적으로 설명하면, 상기 코일(15)에 교류전원이 인가되면서 회전자계가 발생하여 상기 고정자 철심(11)을 통해 자속이 회전하게 되고, 이러한 회전 자속이 공극(a)을 통해 회전자 도체(25)와 쇄교함으로써 상기 회전자 도체에 전류를 유기하게 된다.Referring to the operation of the induction motor configured as described above, the alternating current is applied to the
이 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 회전자 철심의 강판(21a)에는 회전 자속에 의해 와전류가 유기되며, 이러한 와전류는 점선으로 도시된 경로를 따라 흐르게 된다. 이 때, 상기 강판(21a)과 강판 사이에 인산아연 칼슘계 절연피막(200)이 형성됨에 따라 임의의 강판에 형성되는 와전류 패스가 인접한 다른 강판으로 횡단하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 강판(21a)에 유기된 와전류 패스는 짧아질 수 밖에 없으며, 결국 강판에 의한 저항이 줄어들어 철손이 현저하게 감소하게 된다.At this time, as shown in Figure 7, the eddy current is induced by the rotating magnetic flux in the
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유도전동기에 있어서 회전자 철심의 강판에 절연피막이 형성되는 회전자의 제조 과정을 상술하면 다음과 같다. Meanwhile, as described above, the manufacturing process of the rotor in which the insulation coating is formed on the steel plate of the rotor core in the induction motor according to the present invention will be described below.
도 8에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도전동기의 회전자의 제조방법은 먼저 프레스 금형을 이용하여 얇은 규소강판의 중심부에 샤프트가 압입되는 압입구와 외주연측에 방사형으로 형성된 다수의 회전자 슬롯을 타발하는 단계(S21)가 수행된다. 이 때, 전술한 타발 단계(S21)중에 상기 강판에 미리 코팅되어 있던 인산염계 절연피막은 압입구와 회전자 슬롯 뿐만 아니라 비틀림 등의 기계적 응력에 의해 그 주변에서도 대부분 파괴된다.As shown in Figure 8, the manufacturing method of the rotor of the induction motor according to the second embodiment of the present invention is a radial in the inlet and the outer peripheral side in which the shaft is press-fitted to the center of the thin silicon steel sheet using a press die first Punching a plurality of rotor slots formed in step (S21) is performed. At this time, the phosphate-based insulating film previously coated on the steel sheet during the aforementioned punching step (S21) is mostly destroyed in the vicinity by mechanical stress such as torsion, rotor slot, and torsion.
다음, 상기 강판에 비틀림과 잔존 기계적 응력을 제거하고 전기적 특성을 회복하기 위해 타발 완료된 강판에 열처리를 가하는 열처리 단계(S23)가 수행된다.Next, a heat treatment step (S23) is performed to apply heat treatment to the punched steel sheet in order to remove the torsion and residual mechanical stress to the steel sheet and restore electrical characteristics.
다음, 열처리 완료된 강판을 소정의 절연피막 코팅제에 일정 시간동안 함침하여 강판의 양면에 절연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계(S25)가 수행된다. 상기 절연피막 형성 단계(S25)에 의해 타발 단계(S21)에서 파괴된 강판의 절연피막이 보완되는 효과와 더불어 기존의 절연피막에 새로운 절연피막이 부가되어 절연성을 보다 확실하게 보장할 수 있는 효과가 달성될 수 있다. 이 때, 상기 절연피막 형성단계는 회전자 강판의 표면에 묻어있는 각종 오염물질을 알카리액을 이용하여 제거하는 탈지 단계와, 탈지 완료된 회전자 강판을 물세척하는 수세 단계와, 수세 완료된 회전자 강판을 표면조정하는 단계와, 표면조정 완료된 회전자 강판을 소정의 절연피막 코팅제에 5∼7분동안 함침하여 절연피막을 형성하는 함침 단계와, 함침 완료된 회전자 강판을 다시 물세척하는 수세 단계와, 수세 완료된 회전자 강판을 건조시키는 단계로 이루어지며, 이것은 도 5b에 도시된 것과 같다.Next, an insulating film forming step (S25) of impregnating the heat-treated steel sheet with a predetermined insulating coating agent for a predetermined time to form an insulating film on both sides of the steel sheet is performed. In addition to the effect that the insulating film of the steel sheet destroyed in the punching step (S21) by the insulating film forming step (S25) is supplemented, a new insulating film is added to the existing insulating film to ensure the insulation more reliably. Can be. At this time, the insulating film forming step is a degreasing step of removing various contaminants on the surface of the rotor steel sheet using alkaline liquid, water washing step of washing the degreasing rotor steel sheet, and washed with the rotor steel sheet Surface-adjusting step, impregnating step of impregnating the surface-adjusted rotor steel plate with a predetermined insulating film coating agent for 5 to 7 minutes to form an insulating film, washing step of washing the impregnated rotor steel plate again with water, The washing is completed by drying the rotor steel sheet, which is as shown in Figure 5b.
이 때, 상기 함침 단계에서 사용되는 절연피막 코팅제 역시 절연성과 내열성 이 뛰어난 인산아연 칼슘계로서, 그 조성비는 물:인산(H3PO4):질산(HNO3):산화아연(ZnO):수산화칼슘(Ca(OH)2):기타 첨가제의 중량비가 30∼40%:30∼40%:5∼10%:5∼10%:5∼10%:3∼8%이다.At this time, the insulating coating agent used in the impregnation step is also zinc phosphate-based excellent in insulation and heat resistance, the composition ratio of water: phosphoric acid (H 3 PO 4 ): nitric acid (HNO 3 ): zinc oxide (ZnO): calcium hydroxide The weight ratio of (Ca (OH) 2 ): other additives is 30 to 40%: 30 to 40%: 5 to 10%: 5 to 10%: 5 to 10%: 3 to 8%.
따라서, 함침 단계가 완료된 후 상기 강판을 건조시키게 되면 강판의 양면에 인산아연 칼슘계 절연피막이 형성된다.Therefore, when the steel sheet is dried after the impregnation step is completed, a zinc phosphate-based insulating film is formed on both sides of the steel sheet.
다음, 상기 강판의 압입구와 회전자 슬롯에 형성된 절연피막을 제거한 후, 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬한 다음 용접에 의해 고정시키거나 또는 리베팅이나 클램프에 의해 고정시킴으로써 회전자 철심을 제조하는 적층 단계(S27)가 수행된다.Next, after removing the insulating film formed in the indentation hole and the rotor slot of the steel sheet, the rotor slot is aligned to be continuous along the axial direction and then fixed by welding or fixed by riveting or clamping. A lamination step S27 is performed to produce the iron core.
다음, 상기 회전자 철심을 금형에 넣고 알루미늄 용융액을 주입한 후 압력을 가함으로써 회전자 도체 및 엔드링을 형성하는 다이캐스팅 단계(S29)가 수행되어 유도전동기의 회전자를 완성하게 된다. 그런데, 상기 다이캐스팅 단계(S29)에서 회전자 철심에 대략 250℃ 정도의 온도가 가해짐에 따라 강판에 형성된 절연피막이 고열로 인해 파괴될 수도 있다. 그러나, 상기 강판에 형성된 절연피막의 내열성이 높기 때문에 그러한 우려를 불식시킬 수 있다.Next, a die casting step (S29) of forming the rotor conductor and the end ring is performed by inserting the rotor iron core into the mold and injecting aluminum melt, thereby completing the rotor of the induction motor. However, as the temperature of about 250 ° C. is applied to the rotor iron core in the die casting step S29, the insulating film formed on the steel sheet may be destroyed due to high heat. However, since the heat resistance of the insulating film formed on the steel sheet is high, such concern can be eliminated.
다음, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도전동기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9에 따른 유도전동기에 있어서 고정자 강판을 흐르는 와전류 패스를 도시한 단면도이며, 도 11은 도 9에 따른 유도전동기의 고정자 제조방법을 도시한 흐름도이다. Next, FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of an induction motor according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing an eddy current path flowing through a stator steel plate in the induction motor according to FIG. 9. 11 is a flowchart illustrating a stator manufacturing method of an induction motor according to FIG. 9.
도 9에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도전동기 역시고정자(10)와, 상기 고정자와 동심원을 이루며 고정자의 내주연에 소정의 공극(a)을 유지하는 회전자(20)와, 상기 회전자의 중심부에 압입되어 회전자의 회전력을 종동축에 전달하는 샤프트(30)로 크게 구성된다.As shown in FIG. 9, the induction motor according to the third embodiment of the present invention also has a
상기 고정자(10)는 교류전원을 인가받아 회전자계를 형성하는 코일(15)과, 회전자계에 의해 발생된 자속의 통로를 형성하는 자성체의 고정자 철심(11)으로 이루어진다. 이 때, 상기 고정자 철심(11)은 내주연에 다수의 고정자 슬롯(13)이 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(11a)을 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 고정자 슬롯(13)을 통해 코일(15)이 다양한 방법으로 권선된다.The
상기 회전자(20)는 코일(15)에 의해 유기된 전류와 자속의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 회전자 도체(25)와, 자속의 통로를 형성하는 자성체의 회전자 철심(21)으로 이루어진다. 이 때, 상기 회전자 철심(21)은 외주연측에 다수의 회전자 슬롯(23)이 소정의 간격을 두고 방사형으로 형성되는 원형의 규소강판(21a)을 상기 회전자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 다수개 적층하여 구성되며, 상기 회전자 슬롯(23)에 전도성이 높은 알루미늄이나 구리와 같은 금속이 삽입되어 회전자 도체(25)를 형성하게 된다. 또한, 상기 회전자 도체(25)의 양단에 회전자 도체를 서로 연결하여 하나의 회로를 구성하는 엔드링(27)이 각각 구비되며, 상기 회전자 도체와 엔드링은 일반적으로 다이캐스팅 공법이 가능한 알루미늄이 많이 적용된다.The
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도전동기는 고정자 철심(11)을 구성하 는 강판(11a)에 자속의 변화로 유기되는 와전류의 경로를 줄일 수 있도록 상기 강판에 소정 두께의 절연피막(300)이 형성된다. 상기 절연피막(300)은 강판(11a)의 양면에 모두 형성되며, 이에 따라 강판과 강판 사이에 층간 절연성을 확보할 수 있다. 이 때, 상기 절연피막(300)은 절연성이 높은 다양한 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명은 상기 절연피막이 인산아연 칼슘계 코팅막인 것을 제시한다. 왜냐하면, 상기 인산아연 칼슘계 코팅막은 종래 강판에 구비되던 일반적인 인산염계 코팅막에 비해 절연성 뿐만 아니라 내열성 등 여러 특성이 우수하기 때문이다.On the other hand, the induction motor according to the third embodiment of the present invention to reduce the path of the eddy current induced by the change of magnetic flux in the steel plate (11a) constituting the
이와 같이 구성된 유도전동기의 작용을 개략적으로 설명하면, 상기 코일(15)에 교류전원이 인가되면서 회전자계가 발생하여 상기 고정자 철심(11)을 통해 자속이 회전하게 되고, 이러한 회전 자속이 공극(a)을 통해 회전자 도체(25)와 쇄교함으로써 상기 회전자 도체에 전류를 유기하게 된다.Referring to the operation of the induction motor configured as described above, the alternating current is applied to the
이 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 고정자 철심의 강판(11a)에는 회전 자속에 의해 와전류가 유기되며, 이러한 와전류는 점선으로 도시된 경로를 따라 흐르게 된다. 이 때, 상기 강판(11a)과 강판 사이에 인산아연 칼슘계 절연피막(300)이 형성됨에 따라 임의의 강판에 형성되는 와전류 패스가 인접한 다른 강판으로 횡단하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 강판(11a)에 유기된 와전류 패스는 짧아질 수 밖에 없으며, 결국 강판에 의한 저항이 줄어들어 철손이 현저하게 감소하게 된다.At this time, as shown in Figure 10, the eddy current is induced by the rotating magnetic flux in the steel plate (11a) of the stator iron core, this eddy current flows along the path shown by the dotted line. At this time, as the zinc phosphate-based insulating
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유도전동기에 있어서 고정자 철심의 강판에 절연피막이 형성되는 고정자의 제조 과정을 상술하면 다음과 같다. On the other hand, as described above, in the induction motor according to the present invention will be described in detail the manufacturing process of the stator in which the insulating film is formed on the steel plate of the stator iron core.
도 11에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도전동기의 고정자 제조방법은 먼저 프레스 금형을 이용하여 환형 규소강판의 내주연측에 방사형으로 형성된 다수의 고정자 슬롯을 타발하는 단계(S31)가 수행된다. 이 때, 전술한 타발 단계(S31)중에 상기 강판에 미리 코팅되어 있던 인산염계 절연피막은 고정자 슬롯 뿐만 아니라 비틀림 등의 기계적 응력에 의해 그 주변에서도 대부분 파괴된다.As shown in Figure 11, the stator manufacturing method of the induction motor according to the third embodiment of the present invention first by punching a plurality of stator slots formed radially on the inner peripheral side of the annular silicon steel sheet using a press die ( S31) is performed. At this time, the phosphate-based insulating film previously coated on the steel sheet during the above-mentioned punching step (S31) is mostly destroyed in the surroundings not only by the stator slot but also by mechanical stress such as torsion.
다음, 상기 강판에 비틀림과 잔존 기계적 응력을 제거하고 전기적 특성을 회복하기 위해 타발 완료된 강판에 열처리를 가하는 열처리 단계(S33)가 수행된다.Next, a heat treatment step S33 is performed to apply heat treatment to the punched steel sheet in order to remove the torsion and residual mechanical stress to the steel sheet and restore electrical characteristics.
다음, 열처리 완료된 강판을 소정의 절연피막 코팅제에 일정 시간동안 함침하여 강판의 양면에 절연피막을 형성하는 절연피막 형성 단계(S35)가 수행된다. 상기 절연피막 형성 단계(S35)에 의해 타발 단계(S31)에서 파괴된 강판의 절연피막이 보완되는 효과와 더불어 기존의 절연피막에 새로운 절연피막이 부가되어 절연성을 보다 확실하게 보장할 수 있는 효과가 달성될 수 있다. 이 때, 상기 절연피막 형성단계(S35)는 고정자 강판의 표면에 묻어있는 각종 오염물질을 알카리액을 이용하여 제거하는 탈지 단계와, 탈지 완료된 고정자 강판을 물세척하는 수세 단계와, 수세 완료된 고정자 강판을 표면조정하는 단계와, 표면조정 완료된 고정자 강판을 소정의 절연피막 코팅제에 5∼7분동안 함침하여 절연피막을 형성하는 함침 단계와, 함침 완료된 고정자 강판을 다시 물세척하는 수세 단계와, 수세 완료된 고정자 강판을 건조시키는 단계로 이루어지며, 이것은 도 5b에 도시된 것과 같다.Next, an insulating film forming step (S35) of impregnating the heat-treated steel sheet with a predetermined insulating coating agent for a predetermined time to form an insulating film on both surfaces of the steel sheet is performed. In addition to the effect that the insulating film of the steel sheet destroyed in the punching step (S31) by the insulating film forming step (S35) is supplemented, a new insulating film is added to the existing insulating film to achieve an effect that can more surely ensure the insulation Can be. At this time, the insulating film forming step (S35) is a degreasing step of removing various contaminants buried on the surface of the stator steel plate using alkaline liquid, a washing step of washing the degreased stator steel plate with water, and a washed stator steel plate. Surface-adjusting step, impregnating step of impregnating the surface-adjusted stator steel plate with a predetermined insulating coating agent for 5-7 minutes to form an insulating film, washing step of washing the impregnated stator steel plate again with water, and washing with water Drying the stator steel plate, which is as shown in Figure 5b.
이 때, 상기 함침 단계에서 사용되는 절연피막 코팅제 역시 절연성과 내열성 이 뛰어난 인산아연 칼슘계로서, 그 조성비는 물:인산(H3PO4):질산(HNO3):산화아연(ZnO):수산화칼슘(Ca(OH)2):기타 첨가제의 중량비가 30∼40%:30∼40%:5∼10%:5∼10%:5∼10%:3∼8%이다.At this time, the insulating coating agent used in the impregnation step is also zinc phosphate-based excellent in insulation and heat resistance, the composition ratio of water: phosphoric acid (H 3 PO 4 ): nitric acid (HNO 3 ): zinc oxide (ZnO): calcium hydroxide The weight ratio of (Ca (OH) 2 ): other additives is 30 to 40%: 30 to 40%: 5 to 10%: 5 to 10%: 5 to 10%: 3 to 8%.
따라서, 함침 단계가 완료된 후 상기 강판을 건조시키게 되면 강판의 양면에 인산아연 칼슘계 절연피막이 형성된다.Therefore, when the steel sheet is dried after the impregnation step is completed, a zinc phosphate-based insulating film is formed on both sides of the steel sheet.
다음, 상기 강판의 고정자 슬롯에 형성된 절연피막을 제거한 후, 상기 고정자 슬롯이 축방향을 따라 연속되도록 정렬한 다음 용접에 의해 고정시키거나 또는 리베팅이나 클램프에 의해 고정시킴으로써 고정자 철심을 제조하는 적층 단계(S37)가 수행되어 유도전동기의 고정자를 완성하게 된다.Next, after removing the insulating film formed on the stator slot of the steel sheet, the stator slots are aligned so as to be continuous along the axial direction and then fixed by welding or by riveting or clamping to produce a stator iron core. S37 is performed to complete the stator of the induction motor.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far, the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, and one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may implement the modified embodiment within the essential technical scope of the present invention. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and the modified forms within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따른 유도전동기 및 그 회전자와 고정자의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.The induction motor and the method of manufacturing the rotor and the stator according to the present invention provides the following effects.
첫째, 본 발명에 의하면 회전자 철심의 회전자 슬롯에 절연성과 내열성이 뛰어난 인산아연 칼슘계 절연피막이 형성됨에 따라 회전자 도체에 유기된 전류가 강 판으로 누설되는 표류부하손을 방지할 수 있으며, 이로 인해 유도전동기의 효율을 향상시킬 수 있다.First, according to the present invention, as the zinc phosphate-based insulating film having excellent insulation and heat resistance is formed in the rotor slot of the rotor core, it is possible to prevent drift load loss in which current induced in the rotor conductor leaks to the steel plate. This can improve the efficiency of the induction motor.
둘째, 본 발명에 의하면 회전자 철심 또는 고정자 철심을 구성하는 강판에 절연성과 내열성이 뛰어난 인산아연 칼슘계 절연피막이 형성됨에 따라 강판에 형성되는 와전류 패스가 짧아져 철손을 줄일 수 있으며, 이로 인해 유도전동기의 효율을 향상시킬 수 있다.Second, according to the present invention, as the zinc phosphate-based insulating film having excellent insulation and heat resistance is formed on the steel sheet constituting the rotor iron core or the stator iron core, the eddy current path formed on the steel sheet is shortened, thereby reducing the iron loss. Can improve the efficiency.
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