KR101081425B1 - 단상유도 전동기의 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단상유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비하는 단상유도 전동기에 관한 것으로, 두 섹션으로 나뉘어 조립되는 결합 부분에서 자속 흐름에 대하여 하나의 공극을 갖도록 스테이터를 구성함으로써 전동기의 효율 향상 및 성능향상을 도모할 수 있는 단상유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비하는 단상유도 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서, 상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 두 부분으로 분할되는 스테이터 코어를 포함하는 단상유도 전동기의 스테이터를 제공하고, 중앙에 관통 장착구멍이 형성된 보빈; 상부는 상기 보빈의 양측으로부터 관통 장착구멍을 통해 결합하고, 하부는 회전자 보어가 형성되며, 외연과 내연에 복수의 셰이딩 코일 장착홈이 형성된 스테이터 코어; 상기 회전자 보어에 설치되는 회전자; 상기 셰이딩 코일 장착홈에 권선되는 셰이딩 코일; 및 상기 회전자를 회전가능하게 지지하고, 그 회전자의 전후방을 커버하도록 스테이터 코어에 결합하는 전방 및 후방 커버를 포함하는 단상유도 전동기를 제공한다.

단상유도전동기, 셰이딩코일형, 스테이터, 공극, 포화현상, 마그넷브리지

Description

단상유도 전동기의 스테이터{STATOR FOR A SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 단상유도 전동기의 스테이터(stator) 및 이를 구비한 단상유도 전동기에 관한 것으로, 두 섹션으로 나뉘어 조립되는 결합 부분의 스테이터 코어에서 발생하는 공극을 자속이 포화되는 부분에 위치되도록 하거나, 스테이터 코어에서 발생하는 자속 흐름에 대하여 하나의 공극을 갖도록 스테이터를 구성함으로써 철손 손실을 최소화하여 전동기의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 단상유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비한 단상유도 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 단상유도 전동기는 단상교류 전원으로 운전되는 대체로 소형의 유도전동기로서, 특히 가정용 전기기구인 냉장고, 선풍기, 세탁기 등에 많이 사용되고 있다.

단상(單相)을 유도 전동기에 적용하는 단상 유도 전동기는 삼상(三相) 유도 전동기와 달리 정상분 토크와 역상분 토크가 같아 기동 토크가 발생하지 않는다.

상기 단상 유도 전동기의 회전자는 농형이고, 고정자 권선에 흐르는 단상 교류에 의한 자기장은 회전 자기장이 아니므로 자체적으로 회전하지 못하여 특별한 장치로 기동시켜 주어야 한다. 이러한 기동 방식에 따라 분상 기동형 전동기, 콘덴서 기동형 전동기, 셰이딩 코일형 전동기 등으로 나뉜다.

상기 분상 기동형 전동기는 주권선에 비해 리액턴스(reactance)에 대한 저항의 비율이 높은 보조 권선을 주 권선과 직각인 위치에 둔 전동기이다.

상기 콘덴서 기동형 전동기는 콘덴서(condenser)를 추가로 구비시켜 양 권선 사이의 위상각을 넓혀 기동시 토크를 내는 전동기이다.

다음으로, 셰이팅 코일형 전동기에 대하여 상세히 설명한다. 종래 기술에 따른 셰이딩 코일형 전동기에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기의 분해 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기를 나타낸 사시도이다. 도 3은 종래 기술에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 분리된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 조립된 상태를 나타낸 정면도이다.

종래 기술에 따른 스테이터 코어는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 보빈(1)을 일체로 가지며, 내부에 회전자 보어(2)(bore)(도 3 및 도 4 참조)가 형성된 스테이터 코어(stator core)(10); 상기 스테이터 코어(10)의 회전자 보어(2) 에 삽입되는 회전자(3); 및 상기 회전자(2)가 스테이터 코어(10)의 회전자 보어(2)에 삽입된 상태에서 회전자(3)의 회전축(3a)을 회전가능하게 지지하면서 그 회전자(3)의 전후방을 커버하도록 스테이터 코어(10)에 체결되는 전방 및 후방 커버(4, 5)로 구성된다.

미설명부호 6은 스테이터 코어(10)에 형성된 셰이딩 코일(shadding coil) 장착홈(7a, 7b, 8a, 8b)(도 3 및 도 4 참조)에 감기는 셰이딩 코일을 나타낸다. 또한, 미설명부호 4a는 전방 및 후방 커버(4, 5)가 스테이터 코어(10)에 체결되기 위한 체결공을 나타낸 것으로, 도면에서는 전방측의 체결공에 대해서만 나타나 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 스테이터 코어(10)의 구성에 대하여 설명한다.

종래 기술에 따른 스테이터 코어(10)는 주권선이 감긴 보빈(1)을 삽입 안착하기 위하여 두 부분으로 분할되어 구성된 것으로, 주권선이 감긴 보빈(1)과 일체로 형성되는 상부 코어(11); 및 상기 보빈(1)이 삽입 장착되는 장착홈(9)을 구비한 하부 코어(12)로 구성된다.

상기 상부 코어(11)와 하부 코어(12)의 서로 결합하는 각각의 대응면에 결합홈(15)과 결합돌기(16)가 복수개 형성되고, 이 결합돌기(16)가 결합홈(15)에 끼워짐으로써 일체로 조립된다.

상기 하부 코어(12)에는 회전자 보어(2)의 내면 일측 및 타측과 코어(12)의 외연 일측 및 타측에 각각 셰이딩 코일 장착홈(7a, 7b, 8a. 8b)이 형성되며, 이 셰이딩 코일 장착홈(7a, 7b, 8a, 8b)에 셰이딩 코일(6)이 감긴다.

여기에서, 상기 셰이딩 코일 장착홈 중 일측 장착홈(7a, 7b)은 타측 장착홈(8a, 8b)은 회전자 보어(2)의 내면과 하부 코어(12)의 외면 사이가 다른 부분에 비하여 대략 얇은 부분에 대칭되게 각각 형성된다. 또한, 상기 회전자 보어(2)의 내면과 하부 코어(12)의 외면 사이가 대략 가장 얇은 부분에 자속이 포화되는 마그넷 브리지(magnet bridge) 부분(20)이 형성된다.

이와 같은 고정자 코어 구성을 갖는 셰이딩 코일형 전동기는 돌극의 일부에 단락된 셰이딩 코일(6)을 각각 감아 쇄교자속의 급변을 저지하면서 위상차를 만들어내 셰이딩 코일(6)이 없는 부분에서 있는 부분으로 회전자계가 형성된다.

셰이딩 코일형 전동기는 콘덴서 기동형 전동기나 분상 기동형 전동기와 같이 기동 토크를 발생하기 위한 콘덴서나 원심 스위치와 같은 추가적인 장치가 필요하지 않아 가격이 매우 싸고 구조가 매우 간단한 장점을 갖는다.

그러나 셰이딩 코일형 전동기는 그 구조적인 문제로 인하여 역률과 효율이 매우 좋지 않은 문제가 있다.

구체적으로, 종래 셰이딩 코일형 전동기는 자속이 포화되는 마그넷 브리지 부분(20)이 이어져 있어 포화현상이 발생하여 철손 증가의 심각한 원인이 되는 문제가 있다.

또한, 종래 스테이터 구성은 스테이터에서 회전자로, 회전자에서 스테이터로 자속이 지나갈 때 발생하는 고정자와 스테이터 간의 공극 이외에, 분할된 스테이터 코어(상부 코어와 하부 코어)가 결합하는 부위에서 미세한 이격 공극이 형성된다. 그러나 이 이격 공극은 자속 경로(자속 흐름) 중에 두 부분에서의 공극을 형성함에 따라, 이로 인하여 철손 손실을 증가시키고, 결국 전류가 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래 스테이터 구성에서 두 부분으로 분할된 두 코어 섹션을 결합함에 있어 보빈을 중심으로 좌우측 두 부위에서 결합홈과 결합돌기를 통해 조립되어 결합하는데, 두 부위 중 한 부분에서라도 조립 오차가 발생할 경우 조립 불량이 발생하기 때문에, 정밀한 설계 요구를 필요로 하는 제약이 따른다.

또한, 종래의 스테이터 구조에서는 셰이딩 코일이 감기는 장착홈과 철손 손실 관계에 대한 고려는 전혀 이루어지지 않았다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 두 섹션으로 나뉘어 조립되는 스테이터 코어의 결합 부분에서 발생하는 공극을 자속이 포화되는 부분에 위치되도록 하거나, 스테이터 코어에서 발생하는 자속 흐름에 대하여 하나의 공극을 갖도록 스테이터를 구성함으로써 전동기의 효율 향상 및 성능 향상을 도모할 수 있는 단사유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비한 단상유도 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 셰이딩 코일이 감기는 장착부과 철손 손실 관계를 고려하여 철손 손실을 최대한 감소시킬 수 있는 최적의 형상을 갖는 단상유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비한 단상유도 전동기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자속 흐름에 대한 하나의 공극을 갖도록 하는 구조이면서, 두 부분으로 분할된 두 코어 섹션의 결합을 용이하게 하고, 상대적으로 정밀한 설계 요구를 필요로 하지 않는 결합 구성을 갖는 단상유도 전동기의 스테이터 및 이를 구비한 단상유도 전동기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 관점에 따르면, 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서, 두 섹션으로 분할되어 조립되는 두 개의 스테이터 코어로 구성되며, 회전자의 회전 시 자속이 포화되는 마그넷 브 리지(magnet bridge) 부분에서 분할되는 단상유도 전동기의 스테이터를 제공한다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서, 두 섹션으로 분할되어 조립되는 두 개의 스테이터 코어로 구성되며, 자속이 포화되는 마그넷 브리지(magnet bridge) 부분에 결합 공극을 형성하는 단상유도 전동기의 스테이터를 제공한다.

본 발명의 제3 관점에 따르면, 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서, 상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 두 부분으로 분할되는 스테이터 코어를 포함하는 단상유도 전동기의 스테이터를 제공한다.

본 발명의 제4 관점에 따르면, 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서, 상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선에 평행하는 선을 중심으로 두 부분으로 분할되는 스테이터 코어를 포함하는 단상유도 전동기의 스테이터를 포함한다.

본 발명의 제5 관점에 따르면, 중앙에 관통 장착구멍이 형성된 보빈; 상부는 상기 보빈의 양측으로부터 관통 장착구멍을 통해 결합하고, 하부는 회전자 보어가 형성되며, 외연과 내연에 복수의 셰이딩 코일 장착홈이 형성된 스테이터 코어; 상기 회전자 보어에 설치되는 회전자; 상기 셰이딩 코일 장착홈에 권선되는 셰이딩 코일; 및 상기 회전자를 회전가능하게 지지하고, 그 회전자의 전후방을 커버하도록 스테이터 코어에 결합하는 전방 및 후방 커버를 포함하는 단상유도 전동기를 제공한다.

일 실시 형태로, 상기 스테이터 코어는 상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 두 섹션으로 분할되는 것이 바람직하다.

다른 실시 형태로, 상기 스테이터 코어는 상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 또는 중심선과 평행하는 가상선을 중심으로 두 섹션으로 분할된 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어; 및 상기 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어의 결합 대향면에 형성되는 하나 이상의 연결 부재를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 스테이터와 제2 스테이터가 분할되는 중심선 또는 가상선은 회전자의 회전 시 자속이 포화되는 마그넷 브리지 부분에 위치되는 것이 바람직하다.

상기 연결 부재는 제1스테이터 코어와 제2 스테이터 코어의 대향면에 서로 결합하는 요철로 형성될 수 있다.

상기 중심선 또는 가성선과 평행하는 스테이터 코어의 면의 제1 외연과 상기 중심선 또는 가상선과 직교하는 스테이터 코어의 면의 제2 외연이 이어지는 부분에 단차를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 단차는 라운드지게 형성되어 이어지거나, 상기 단차에서 제1 외연과 제2 외연 간에 이루는 각은 둔각을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 철손 손실의 최소화하여 전동기의 효율 향상 및 성능 향 상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 자속 포화현상이 일어나는 마그넷 브리지 부분에서 분할하여 최적화된 자기 경로를 통해 철손 손실을 감소시키며, 고정자와 회전자 간의 공극 이외에 불필요한 공극을 최소화하여 전류 감소 등으로 인한 동선의 감소로 원가 절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 셰이딩 코일이 감기는 장착부과 철손 손실 관계를 고려하는 연구를 통해 개선된 스테이터 구조를 제공할 수 있는 기반을 제공한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 두 부분으로 분할된 두 코어 섹션의 결합을 용이하게 하고, 상대적으로 정밀한 설계 요구를 필요로 하지 않는 효과가 있다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 스테이터 및 이를 구비한 단상 유도 전동기는 종래 자속 경로 중에 발생하는 공극 형성을 최소화하여 철손 손실을 감소시키도록 한 것으로, 제1 관점에 따른 본 발명의 스테이터는 대략 서로 대칭하는 두 섹션(section)으로 분할되어 조립되는 두 개의 스테이터 코어로 구성되되, 그 분할 부분이 자속이 포화되는 부분, 다시 말해서 회전자의 회전 시 자속이 포화되는 마그넷 브리지(magnet bridge) 부분에서 분할되거나, 그 마그넷 브리지 부분에 공극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 관점에 따른 본 발명의 스테이터는 보빈 및 회전자와 조립되기 위한 스테이터로서, 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 분할되는 스테이터 코어로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 스테이터 및 이를 구비한 단상유도 전동기의 일 실시 형태를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기를 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 분리된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 조립된 상태를 나타낸 정면도이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 단상 유도 전동기(100)는 주권선이 권선되며, 중앙에 관통 장착구멍(210)이 형성된 보빈(200); 상부가 상기 보빈(200)의 양측으로부터 관통 장착구멍(210)을 통해 일체로 연결되며, 하부에 회전자 보어(300a)(도 7 및 도 8 참조)가 형성된 스테이터 코어(stator core)(300); 상기 회전자 보어(300a)에 설치되는 회전자(400); 상기 스테이터 코어(300)에 형성되는 셰이딩 코일 장착홈(710, 720, 730, 740)(도 7 및 도 8 참조)에 권선되는 셰이딩 코일(350); 및 상기 회전자(400)가 스테이터 코어(300)의 회전자 보어(300a)에 삽입된 상태에서 회전자(400)의 회전축(400a)을 회전가능하게 지지하면서 그 회전자(400)의 전후방을 커버하도록 스테이터 코어(300)에 결합하는 전방 및 후방 커 버(500, 600)를 포함한다.

상기 스테이터 코어(300)는 보빈(200)과 회전자(400)가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 두 섹션으로 분할된 프로파일(profile)을 갖는다.

여기에서, 상기 스테이터 코어(300)에는 보빈(200)의 일부(도면에서는 하측부)를 수용하기 위한 수용 캐비티(360)(도 7 및 도 8 참조)를 구비하며, 도면에서 나타낸 실시 형태는 하나의 예시로서, 보빈(200)과 회전자(400)가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선(X)을 중심으로, 또는 중심선(X)에 평행하는 가상 선을 중심으로 두 부분으로 분할된 프로파일(profile)을 갖는 조건에서, 보빈과 회전자 간의 설계 환경에 따라 변경될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 스테이터 구조에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 스테이터(300)는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 보빈(200)과 회전자(400)가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선(X)을 중심으로, 또는 중심선(X)과 평행하는 선(가상선)을 중심으로 두 섹션으로 분할된 제1 스테이터 코어(310)와 제2 스테이터 코어(320); 및 상기 제1 스테이터 코어(310)와 제2 스테이터 코어(310)의 결합 대향면에 형성되는 하나 이상의 연결 부재(800)를 포함한다.

상기 보빈(200)과 회전자(400)가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선(X)은 회전자(400)의 회전 시 자속이 포화되는 마그넷 브리지(magnet bridge) 부분 또는 그 부근(900)을 말한다. 도면에 나타낸 실시 예에서, 마그넷 브리지 부분(900)은 회전자 보어(300a)의 내면과 스테이터(300)의 외연 사이, 및 회전자 보어(300a)의 내면과 수용 캐비티(360)의 수용면 사이가 다른 부분에 비하여 얇은 부분을 말한다. 마 그넷 브리지에 대해서는 해당 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 연결 부재(800)는 서로 상응하는(상보적인) 요철로 형성되는 것으로, 도면에서는 제1 스테이터 코어(310)에 돌기가 형성되고, 제2 스테이터 코어(320)에 상기 돌기에 상응하는 형상의 홈이 형성되는 예를 나타내고 있으며, 그 반대로 제2 스테이터 코어(320)에 돌기가 형성되고, 제1 스테이터 코어(310)에 돌기에 상응하는 홈이 형성될 수 있다. 이와 같이 연결 부재(800)를 통해 제1 스테이터 코어(310)와 제2 스테이터 코어(320)가 서로 결합할 때, 결합 면적을 확장시킬 수 있으며, 결합 위치결정을 용이하게 확보할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 스테이터(300)는 셰이딩 코일(350)이 감기는 장착홈의 구성에 있어서 철손 손실을 감소시킬 수 있는 형태를 갖도록 한 것으로, 상기한 바와 같이 본 발명이 갖는 특징(스테이터 코어의 분할 구조)으로 인하여, 스테이터 코어의 측면 외연(즉, 중심선(X)과 평행하는 면의 외연)과 스테이터 코어의 하면 외연(중심선(X)과 직교하는 면의 외연, 도면에서는 회전자와 가까운 면의 외연)이 이어지는 부분에 단차(920)를 갖도록 형성할 수 있으며, 이에 따라 스테이터 코어에서 발생하는 철손 손실을 더 감소시킬 수 있다.

여기에서, 상기 스테이터 코어의 측면 외연과 스테이터 코어의 하면(회전자와 가까운 면) 외연이 이어지는 부분의 단차(920)는 라운드지게 형성되거나, 그 단차에서 외연 간에 이루는 각이 둔각(obtuse angle)을 갖도록 형성할 수 있다.

도면에 나타낸 예에서, 스테이터 코어의 측면 외연과 스테이터 코어의 하 면(회전자와 가까운 면) 외연이 이어지는 부분의 단차(920)는, 셰이딩 코일이 감기는 장착홈 중 스테이터 코어의 외연에 형성되는 장착홈이 스테이터 코어의 외연 측면(310a)과 라운드(round)지게 이어지도록 형성된 일측 코너부과, 스테이터 코어의 측면 외연이 스테이터 코어의 하면 외연과 라운드지게 단차진 타측 코너부를 구비하는 예이다.

미설명부호 510은 전방 및 후방 커버(500, 600)가 스테이터 코어(300)에 체결되기 위한 체결공을 나타낸 것으로, 도면에서는 전방측의 체결공에 대해서만 도시되어 있다.

본 발명의 발명자는 상기와 같은 본 발명에 따른 스테이터를 갖는 단상유도 전동기의 성능 및 효율이 현저히 증대되었음을 종래 기술에 따른 스테이터를 갖는 단상유도 전동기와 비교 실험을 통해 확인하였다.

도 9a 및 도 9b는 각각 전자계해석 유한요소 프로그램인 Maxwell 해석 프로그램을 통해 종래 기술에 따른 단상유도 전동기와 본 발명에 따른 단상유도 전동기에서 발생하는 마그넷 브리지 부분에서의 자속 포화 현상을 해석한 도면이다.

도 9a 및 도 9b에서 마그넷 브리지 부분(도면에서 원으로 표시한 부분)에서 붉게 나타날수록 포화도가 높은 것으로, 도 9a의 종래의 스테이터 구조에서는 마그넷 브리지 부분에서 매우 큰 포화현상이 나타나고 있다. 이 부분에서 본 발명과 같은 구성을 갖도록 함으로써 도 9b와 같이 포화현상이 없어진 것을 볼 수 있다.

또한, 도 10a 및 도 10b는 각각 종래 기술의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기와 본 발명에 따른 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기의 성능 및 효율을 확인하기 위한 실험한 데이터를 나타낸 도면이다.

기본 사양으로서, 종래의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기는 회전자의 구리선의 직경을 0.3mm로 하고, 턴수를 1359턴으로 하였고, 본 발명의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기에서 회전자의 구리선의 직경은 종래와 동일한 0.3mm로 하고, 턴수는 종래보다 적은 1270턴으로 하였다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 및 본 발명의 단상유도 전동기에 대하여 TW, 철손, 고정자 동손, 회전자 동손, 표류 부하손, 마찰손에 대하여 확인하였다.

도면에 나타낸 바와 같이, 종래의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기에서 TW(출력: 토크*속도))는 12.64임에 반하여, 본 발명에서는 16.36을 나타냈으며, 특히 종래의 스테이터 구조의 단상유도 전동기는 철손이 22.73임에 반하여, 본 발명은 10.57로 50% 이상 감소하였음을 알 수 있었다.

이러한 실험을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기는 종래 기술에 따른 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기에 비하여 출력에서 29% 상승하고, 철손은 53% 감소하였으며, 동량(턴수)도 8% 절감하였고, 이에 따라 전체적으로 효율이 9%정도 증대되었으며, 더욱이 종래 구성보다 턴수를 적게 하였음에도 불구하고, 종래 구성보다 뛰어난 결과를 얻었으며, 동선의 재료비도 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

이와 같이 본 발명에 따른 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기는 마그넷 브리지 부분의 포화현상을 해결하여 철손 손실을 감소시킬 뿐만 아니라, 최적화된 자기 경로를 제공하여 이에 따른 철손 손실도 감소시키며, 고정자와 회전자 간의 공극 이외에 불필요한 공극을 최소화하여 전류 감소 등으로 인한 동선의 감소로 원가 절감을 이룰 수 있고, 결국 스테이터의 철손 손실의 최소화하여 전동기의 효율 향상 및 성능 향상을 도모할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기의 분해 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기를 나타낸 사시도.

도 3은 종래 기술에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 분리된 상태를 나타낸 정면도.

도 4는 종래 기술에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 조립된 상태를 나타낸 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기의 분해 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 갖는 셰이딩 코일형 전동기를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 분리된 상태를 나타낸 정면도.

도 8은 본 발명에 따른 셰이딩 코일형 전동기의 스테이터 코어를 개략적으로 나타낸 것으로, 스테이터 코어가 조립된 상태를 나타낸 정면도.

도 9a 및 도 9b는 각각 전자계해석 유한요소 프로그램인 Maxwell 해석 프로그램을 통해 종래 기술에 따른 단상유도 전동기와 본 발명에 따른 단상유도 전동기에서 발생하는 마그넷 브리지 부분에서의 자속 포화 현상을 해석한 도면.

도 10a 및 도 10b는 각각 종래 기술의 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기와 본 발명에 따른 스테이터 구조를 갖는 단상유도 전동기의 성능 및 효율을 확인하기 위한 실험한 데이터를 나타낸 도면.

*주요 도면부호에 대한 간단한 설명*

100: 단상유도 전동기 200: 보빈

300: 스테이터 310: 제1 스테이터 코어

320: 제2 스테이터 코어 350: 셰이딩 코일

400: 회전자 500: 전방 커버

600: 후방 커버 800: 연결 부재

710, 720, 730, 740: 셰이딩 코일 장착홈

900: 마그넷 브리지 부분 X: 중심선

Claims (4)

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2. 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서,

   상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선을 중심으로 두 부분으로 분할되는 스테이터 코어를 포함하되,

   상기 중심선과 평행하는 스테이터 코어의 면의 제1 외연과 상기 중심선과 직교하는 스테이터 코어의 면의 제2 외연이 이어지는 부분에 단차를 형성하고,

   상기 단차는 라운드지게 형성되어 이어지거나, 상기 단차에서 제1 외연과 제2 외연 간에 이루는 각이 둔각을 갖는

   단상유도 전동기의 스테이터.
3. 보빈 및 회전자와 조립되는 단상유도 전동기의 스테이터로서,

   상기 보빈과 회전자가 배열되는 배열 방향에 따른 중심선에 평행하는 선을 중심으로 두 부분으로 분할되는 스테이터 코어를 포함하되,

   상기 선과 평행하는 스테이터 코어의 면의 제1 외연과 상기 선과 직교하는 스테이터 코어의 면의 제2 외연이 이어지는 부분에 단차를 형성하고,

   상기 단차는 라운드지게 형성되어 이어지거나, 상기 단차에서 제1 외연과 제2 외연 간에 이루는 각이 둔각을 갖는

   단상유도 전동기의 스테이터.
4. 삭제

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