KR101056602B1 - 동기전동기의 회전자 - Google Patents

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KR101056602B1
KR101056602B1 KR1020100070040A KR20100070040A KR101056602B1 KR 101056602 B1 KR101056602 B1 KR 101056602B1 KR 1020100070040 A KR1020100070040 A KR 1020100070040A KR 20100070040 A KR20100070040 A KR 20100070040A KR 101056602 B1 KR101056602 B1 KR 101056602B1
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조윤현
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송정태
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Abstract

동기전동기의 회전자가 개시된다. 상기 동기전동기의 회전자는, 회전자 코어의 지름을 기준으로 단절되어 대칭을 이루는 슬롯의 양단부측이 각각 벤딩되어 영구자석이 삽입되지 않는다. 이로인해, 지름과 인접하는 슬롯의 양단부 외측의 회전자와 고정자 사이의 공극 부위에는 상대적으로 약한 자속밀도가 형성되어 자속밀도의 곡선이 정현파를 이루므로, 전동기의 운전시 진동 및 소음이 저감된다. 그리고, 슬롯이 직선으로 형성되고, 도체 바가 삽입되는 지지홈의 일측이 회전자 코어의 외측과 연통되므로, 가공이 간편하여 원가가 절감된다.

Description

동기전동기의 회전자 {ROTOR OF SYNCHRONOUS MOTOR}
본 발명은 동기전동기의 회전자에 관한 것이다.
동기전동기란 전동기가 정상으로 운전될 경우 부하의 경중에 관계없이 회전자의 속도가 일정한 특성을 가지는 전동기를 말한다.
도 1a는 종래의 동기전동기의 회전자를 보인 도이고, 도 1b는 종래의 동기전동기의 회전자와 고정자 사이의 공극에 형성되는 자속밀도를 보인 도로써, 이를 설명한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 동기전동기의 회전자(10)는 자성체의 낱장의 원판이 적층되어 원통형상으로 형성된 회전자 코어(11), 회전자 코어(11)의 외주면측에 일정 간격으로 삽입된 알루미늄바(13), 알루미늄바(13) 내측의 회전자 코어(11) 부위에 원호방향을 따라 형성된 원호형의 홈(15)을 가진다.
회전자 코어(11)의 외주면은 링형상의 낱장의 원판이 적층되어 링형상을 이루는 고정자 코어(미도시)의 내주면과 간극을 가진다.
홈(15)은 회전자 코어(11)의 지름(A-A)을 기준으로 단절되어 대칭을 이룬다. 그리고, 홈(15)은 회전자 코어(11)의 반경방향측을 향하는 폭이 상대적으로 큰 제 1 홈(15a)과 반경방향측을 향하는 폭이 상대적으로 작은 제 2 홈(15b)을 가지고, 제 1 홈(15a)과 제 2 홈(15b)은 교호한다.
제 1 홈(15a)에는 영구자석(17)이 삽입되고, 제 2 홈(15b)에는 공기가 유입된다.
이때, 지름(A-A)과 인접하는 제 1 홈(15a)의 단부측에는 회전자 코어(11)의 외주면측으로 벤딩되어 자속이 누설되는 것을 방지하는 제 3 홈(15c)이 형성된다. 즉, 제 3 홈(15c)은 알루미늄바(13)와 연통되어, 영구자석(17)에서 발생된 자속이 회전자 코어(11)의 외주면측으로 흐르도록 안내한다.
상기와 같은 종래의 동기전동기는 회전자 코어(11)와 상기 고정자 코어 사이의 공극에 형성되는 자속밀도가, 도 1b에 도시된 바와 같이, 비정현파를 이룬다. 즉, 지름(A-A)과 인접하는 제 3 홈(15c) 부위 외측의 회전자 코어(11)와 상기 고정자 코어 사이의 공극 부위인 대략 0°및 대략 180°의 부위에는 상대적으로 센 자속밀도가 형성되어 자속밀도의 곡선이 비정현파를 이룬다. 이로인해, 전동기의 운전시 진동 및 소음이 많이 발생하는 단점이 있다.
그리고, 홈(15)이 원호형상으로 형성되고, 알루미늄바(13)가 삽입되는 삽입홈(13a)이 회전자 코어(11)의 내측에 형성되므로, 가공이 어려워, 원가가 상승하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 진동 및 소음을 저감할 수 있는 동기전동기의 회전자를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 원가를 절감할 수 있는 동기전동기의 회전자를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기전동기의 회전자는, 링형상으로 형성되며 내주면에 코일이 권선된 고정자; 외주면이 상기 고정자의 내주면과 간극을 가지면서 상기 고정자의 내부에 설치되며, 자성체로 마련되어 상기 고정자와 작용하여 회전하는 원통형상의 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 길이방향을 따라 상기 회전자 코어의 외주면측에 일정 간격으로 형성된 복수의 지지홈, 상기 지지홈에 삽입 결합된 도체 바, 상기 도체 바 내측의 상기 회전자 코어의 부위에 상기 회전자 코어의 길이방향을 따라 형성되며, 상기 회전자 코어의 지름을 기준으로 단절됨과 동시에 대칭으로 이루면서 형성된 슬롯, 상기 슬롯에 삽입되어 상기 지름을 기준으로 대칭을 이루는 영구자석을 가지는 회전자를 구비하는 동기전동기에 있어서,
상기 지지홈의 일측은 상기 회전자 코어의 외주면 외측과 연통되고,
상기 회전자 코어의 일측면에서 본 상기 슬롯의 형상은 직선이 복수번 벤딩된 형상을 이루며,
직선을 이루는 상기 슬롯의 부위에 영구자석이 각각 삽입되되 상기 슬롯의 벤딩된 부위에는 상기 영구자석이 삽입되지 않고,
상기 지름과 인접한 상기 슬롯의 양단부는 상기 지지홈과 비연통됨과 동시에 상기 영구자석이 삽입되지 않는다.
본 발명에 따른 동기전동기의 회전자는, 회전자 코어의 지름을 기준으로 단절되어 대칭을 이루는 슬롯의 양단부측이 각각 벤딩되어 영구자석이 삽입되지 않는다. 이로인해, 지름과 인접하는 슬롯의 양단부 외측의 회전자와 고정자 사이의 공극 부위에는 상대적으로 약한 자속밀도가 형성되어 자속밀도의 곡선이 정현파를 이루므로, 전동기의 운전시 진동 및 소음이 저감된다.
그리고, 슬롯이 직선으로 형성되고, 도체 바가 삽입되는 지지홈의 일측이 회전자 코어의 외측과 연통되므로, 가공이 간편하여 원가가 절감된다.
도 1a는 종래의 동기전동기의 회전자를 보인 도.
도 1b는 종래의 동기전동기의 회전자와 고정자 사이의 공극에 형성되는 자속밀도를 보인 도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기전동기의 구성을 보인 도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기전동기의 회전자와 고정자 사이의 공극에 형성되는 자속밀도를 보인 도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동기전동기의 회전자를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기전동기의 구성을 보인 도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기전동기의 회전자와 고정자 사이의 공극에 형성되는 자속밀도를 보인 도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동기전동기는 고정자(110)와 회전자(120)를 가진다.
고정자(110)는 케이스(130)의 내주면에 외주면이 고정된 고정자 코어(111)와 코어(111)의 내주면에 권선된 코일(115)을 가진다. 고정자 코어(111)는 낱장의 링형상의 판이 복수개 적층되어 링형상을 이루고, 코일(115)은 고정자 코어(111)의 내주면에 고정자 코어(111)의 길이방향을 따라 형성된 복수개의 삽입홈(111a)에 권선 삽입된다. 삽입홈(111a)은 고정자 코어(111)의 원주방향을 따라 일정간격으로 형성된다.
회전자(120)는 고정자 코어(111)의 내측에 회전가능하게 설치된 회전자 코어(121)를 가진다. 회전자 코어(121)는 낱장의 원형의 판이 적층되어 원통형상을 이루며, 외주면이 고정자 코어(111)의 내주면과 간극을 가지면서 고정자(110)와 작용하여 회전한다. 회전자 코어(121)는 규소로 형성된 자성체이다.
회전자 코어(121)의 외주면에는 회전자 코어(121)의 길이방향을 따라 지지홈(123)이 형성된다. 지지홈(123)은 회전자 코어(121)의 원주방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개 형성되며, 일측은 회전자 코어(121)의 외주면 외측과 연통된다. 그리고, 지지홈(123)에는 알루미늄 또는 구리로 형성된 도체 바(125)가 다이캐스팅으로 각각 삽입 결합된다.
도체 바(125) 내측의 회전자 코어(121)의 부위에는 회전자 코어(121)의 길이 방향을 따라 슬롯(127)이 형성된다. 이때, 슬롯(127)은 회전자 코어(121)의 중심을 지나는 어느 하나의 지름(D-D)을 기준으로 단절됨과 동시에 대칭으로 이룬다. 그리고, 슬롯(127)에는 영구자석(129)이 삽입되어 지름(D-D)을 기준으로 대칭을 이룬다.
회전자 코어(121)의 일측면에서 본 슬롯(127)의 형상은 직선이 복수번 벤딩된 형상을 이룬다. 그리고, 슬롯(127)의 직선 부위(127a)에 영구자석(129)이 각각 삽입되되 슬롯(127)의 벤딩 부위(127b)에는 영구자석(129)이 삽입되지 않는다. 또한, 지름(D-D)과 인접한 슬롯(127)의 양단부(127c)는 지지홈(123)과 비연통됨과 동시에 영구자석(129)이 삽입되지 않는다.
그러면, 슬롯(127)의 양단부(127c)로 인하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 지름(D-D)과 인접하는 슬롯(127)의 양단부(127c) 외측의 회전자(110)와 고정자(120) 사이의 공극 부위인 대략 0°및 대략 180°의 부위에는 상대적으로 약한 자속밀도가 형성되어 자속밀도의 곡선이 정현파를 이룬다.
따라서, 전동기의 운전시 진동 및 소음이 저감된다. 그리고, 슬롯(127)이 직선으로 형성되고, 도체 바(125)가 삽입되는 지지홈(123)의 일측이 회전자 코어(111)의 외측과 연통되므로, 가공이 간편하여 원가가 절감된다.
본 실시예에 따른 동기전동기의 회전자(120)는 영구자석(129)이 2,6,10,14,18......개 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 지름(D-D)을 기준으로 상측 및 하측에 영구자석(129)이 각각 1,3,5,7,9......개 마련되는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 슬롯(127)의 벤딩된 부위의 수는 지름(D-D)을 기준으로 상측 및 하측에 각각 2,4,6,8,10......개 마련된다. 즉 슬롯(127)의 벤딩된 부위의 수는 4,8,12,16,20......마련된다.
정리하면, n=자연수라 할 때, 슬롯(127)의 벤딩된 수는 4n, 영구자석(129)의 수는 2(2n-1)개 마련된다.
도 2의 미설명 부호 140은 회전자(120)에 결합된 회전축이다.
110 : 고정자 120 : 회전자
120 : 회전자 코어 123 : 지지홈
125 : 도체 바 127 : 슬롯
129 : 영구자석

Claims (3)

  1. 링형상으로 형성되며 내주면에 코일이 권선된 고정자;
    외주면이 상기 고정자의 내주면과 간극을 가지면서 상기 고정자의 내부에 설치되며, 자성체로 마련되어 상기 고정자와 작용하여 회전하는 원통형상의 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 길이방향을 따라 상기 회전자 코어의 외주면측에 일정 간격으로 형성된 복수의 지지홈, 상기 지지홈에 삽입 결합된 도체 바, 상기 도체 바 내측의 상기 회전자 코어의 부위에 상기 회전자 코어의 길이방향을 따라 형성되며, 상기 회전자 코어의 지름을 기준으로 단절됨과 동시에 대칭으로 이루면서 형성된 슬롯, 상기 슬롯에 삽입되어 상기 지름을 기준으로 대칭을 이루는 영구자석을 가지는 회전자를 구비하는 동기전동기에 있어서,
    상기 지지홈의 일측은 상기 회전자 코어의 외주면 외측과 연통되고,
    상기 회전자 코어의 일측면에서 본 상기 슬롯의 형상은 직선이 복수번 벤딩된 형상을 이루며,
    직선을 이루는 상기 슬롯의 부위에 영구자석이 각각 삽입되되 상기 슬롯의 벤딩된 부위에는 상기 영구자석이 삽입되지 않고,
    상기 지름과 인접한 상기 슬롯의 양단부는 상기 지지홈과 비연통됨과 동시에 상기 영구자석이 삽입되지 않는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 회전자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    n=자연수라 할 때,
    상기 슬롯의 벤딩된 부위의 수는 4n이고,
    상기 영구자석의 수는 2(2n-1)인 것을 특징으로 하는 동기전동기의 회전자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전자 코어는 규소로 형성되고,
    상기 도체 바는 알루미늄 또는 구리 중에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 동기전동기의 회전자.
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