KR101083687B1 - 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터 - Google Patents

편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터 Download PDF

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김영균
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Abstract

본 발명은 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 관한 것으로, 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도를 사인파 형상에 가깝게 구현하여 진동 및 소음이 적은 동기형 모터를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 고정자는 중심 부분에 회전자 삽입구멍이 형성되어 있으며, 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선되어 있다. 그리고 회전자는 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 회전자로서, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심, 회전축 삽입구멍의 둘레의 회전자 철심 부분에 삽입 설치되는 복수의 영구자석, 및 복수의 영구자석 외측의 회전자 철심의 가장자리 둘레에 설치되는 길쭉한 복수의 도체바를 구비한다. 이때 복수의 도체바 중에서 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 회전축의 중심에서 영구자석의 중심쪽으로 연결하는 가상선을 향하여 설치되며, 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 가상선의 회전축의 중심에 가까운 쪽을 향한다.

Description

편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터{synchronous motor having rotor installed deflection conductor bar}
본 발명은 교류 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자 철심의 외곽에 배치되는 타원형의 도체바들을 회전축의 중심에 대해서 편향되게 설치하여 공극자속밀도를 영구자석의 중앙면으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하여 진동 및 소음이 적은 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 관한 것이다.
통상적으로 모터(motor, 또는 전동기)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 발생시키는 장치로서, 가정용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다. 이러한 모터는 크게 교류 모터(AC motor)와 직류 모터(DC motor)로 구분할 수 있다.
교류 모터는 교류 전원으로 운전되며, 생활 주변에서 가장 널리 사용되는 모터의 일종이다. 교류 모터는 기본적으로 외부의 고정자(stator)와, 내부의 회전자(rotor)로 구성되며, 교류 전류가 고정자 권선에 공급되면 전자기유도에 의해 전기장이 변환하고, 회전자에서 회전하는 전기장에 의해 유도 전류가 생기고 토크에 의해 회전자에 있는 회전축에서 회전력이 발생하는 모터이다.
이러한 교류 모터는 크게 단상식과 삼상식으로 구분하며, 다시 회전자의 유형에 따라 유도모터, 동기모터, 정류자모터로 구분할 수 있다.
LSPM(Liner Start Permanent Magnet) 모터(또는 '유도 기동형 동기모터'라고도 함)와 같은 동기형 모터(synchronous motor)는 유도모터와 동기모터의 장점만을 적용한 교류 모터의 일종이다. 이와 같은 동기형 모터는 회전자의 도체바에 유기되는 전압에 의하여 생성되는 2차 전류와, 고정자의 권선에 의하여 발생되는 자속의 상호작용에 의하여 발생되는 토오크에 의해 회전자가 회전을 시작하고, 기동되어 정격 운전시에는 회전자에 설치된 영구자석의 자속과 고정자에서 발생되는 자속의 상호 동기화되어 고정자의 회전자계의 속도로써 운전하는 모터이다. 즉 고정자의 코일에 전류가 인가되면, 고정자의 구조로 인해 발생되는 회전 자속과 회전자의 도체바에서 발생되는 유도 전류와의 상호 작용에 의해 회전자가 회전하게 된다. 그리고 회전가가 동기 속도에 이르게 되면 영구자석에 의한 토오크와 회전자의 구조에 기인한 릴럭턴스 토오크(reluctance torque)가 발생하여 회전자가 회전한다.
이러한 LSPM 모터의 회전자는 원통형의 회전자 철심과, 회전자 철심의 가장자리 둘레에 복수의 도체바가 삽입되어 있고, 도체바 안쪽에 복수의 영구자석이 삽입되어 설치된 구조를 갖는다.
이와 같은 구조의 LSPM 모터는 고성능의 영구자석이 적용됨에 따라 고출력화가 가능해진 반면, 코깅 토오크(cogging torque)로 인한 진동과 소음이 커지는 문제점을 안고 있다. 코깅 토오크는 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도와 밀접한 관계를 갖고 있으며, 종래의 LSPM 모터는 공극자속밀도가 구형파 형상을 이루기 때문에, 진동과 소음이 심하게 발생한다.
이러한 LSPM 모터와 같은 동기형 모터의 구동 시 발생되는 코깅 토오크를 줄여 진동 및 소음을 줄일 수 있는 회전자 또는 고정자 구조의 개선이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 코팅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성이 우수한 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도 조절을 통하여 코깅 토오크를 줄일 수 있는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도를 사인파 형상에 가깝게 구현하여 진동 및 소음이 적은 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자 및 회전자를 포함하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터를 제공한다. 상기 고정자는 중심 부분에 회전자 삽입구멍이 형성되어 있으며, 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선되어 있다. 상기 회전자는 상기 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 회전자로서, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레의 상기 회전자 철심 부분에 삽입 설치되는 복수의 영구자석, 및 상기 복수의 영구자석 외측의 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 설치되는 길쭉한 복수의 도체바를 구비한다. 이때 상기 복수의 도체바 중에서 상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 회전축의 중심에서 상기 영구자석의 중심쪽으로 연결하는 가상선을 향하여 설치되며, 상기 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 상기 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 상기 가상선의 상기 회전축의 중심에 가까운 쪽을 향한다.
본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 있어서, 상기 복수의 도체바의 외측의 일단은 등간격으로 배치되며, 상기 복수의 도체바의 내측의 타단은 상기 가상선을 향할 수 있다.
본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 있어서, 상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 영구자석의 중심 부분에서 외곽으로 갈수록 상기 회전축의 중심에서 먼 위치의 상기 가상선 지점을 향할 수 있다.
본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 있어서, 상기 복수의 도체바들이 향하는 상기 가상선 지점 간의 간격은 동일하거나 상기 회전축의 중심에서 상기 가상선이 진행 방향으로 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 있어서, 상기 복수의 도체바 타단 간의 폭은 상기 영구자석의 중심에서 외곽으로 갈수록 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터에 있어서, 상기 회전축 삽입구멍과 마주보는 상기 영구자석의 내측면에 반대되는 상기 영구자석의 외측면에 대해서 위쪽에 배치되는 도체바들이 상기 가상선을 향하게 설치될 수 있다. 또한 상기 영구자석이 삽입되는 영역의 양쪽 외측으로 연장되어 공간부가 형성되어 있으며, 이웃하는 한 쌍의 상기 공간부는 이웃하는 상기 영구자석의 외곽에 대응되는 한 쌍의 상기 도체바 사이의 영역으로 뻗어 있다.
본 발명은 또한, 회전자 철심, 복수의 영구자석 및 복수의 도체바를 포함하는 편향된 도체바가 설치된 동기형 모터의 회전자를 제공한다. 상기 회전자 철심은 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있다. 상기 복수의 영구자석은 상기 회전축 삽입구멍의 둘레의 상기 회전자 철심 부분에 삽입 설치된다. 그리고 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 영구자석 외측의 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 설치되는 길쭉하다. 이때 상기 복수의 도체바 중에서 상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 회전축의 중심에서 상기 영구자석의 중심쪽으로 연결하는 가상선을 향하여 설치되며, 상기 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 상기 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 상기 가상선의 상기 회전축의 중심에 가까운 쪽을 향한다.
그리고 본 발명에 따른 편향된 도체바가 설치된 동기형 모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 철심의 외곽 쪽을 향하는 상기 복수의 도체바 삽입구멍의 일단은 등간격으로 배치되며, 상기 복수의 도체바 삽입구멍의 타단은 상기 가상선을 향하며, 상기 복수의 도체바 삽입구멍이 향하는 상기 가상선 지점 간의 간격은 동일하거나 상기 회전축 삽입구멍의 중심에서 상기 가상선이 진행 방향으로 증가할 수 있다.
따라서 본 발명의 구조를 따르면, 회전자 철심의 외곽에 배치되는 타원형의 도체바들을 해당 도체바들과 마주보는 쪽에 배치된 영구자석의 중심과 회전축의 중심을 연결하는 가상선을 향하도록 편향되게 설치하여 공극자속밀도를 영구자석의 중앙면으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현함으로써, 동기형 모터의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄일 수 있고, 이로 인해 동기형 모터의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다. 이때 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 상기 가상선의 상기 회전축의 중심에 가까운쪽을 향하게 설치함으로써, 공극자속밀도를 영구자석의 중앙면으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다.
또한 복수의 도체바의 외측의 일단은 등간격으로 배치하고, 복수의 도체바 타단 간의 폭은 상기 영구자석의 중심에서 외곽으로 갈수록 감소하게 설치함으로써, 공극자속밀도를 영구자석의 중앙면으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 회전자를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 회전자 구조에 따라 발생되는 공극자속밀도와, 그에 따른 파형도를 개략적으로 보여주는 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편향된 도체바(23)가 설치된 회전자(20)를 갖는 동기형 모터(100)를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 회전자(20)를 보여주는 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 회전자(20) 구조에 따라 발생되는 공극자속밀도와, 그에 따른 파형도를 개략적으로 보여주는 도면이다. 이때 본 실시예에서는 동기형 모터(100)로 LSPM 모터를 예시하였다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동기형 모터(100)는 고정자(10)와 회전자(20)를 포함하여 구성된다. 고정자(10)는 중심 부분에 회전자 삽입구멍(18)이 형성되어 있으며, 회전자 삽입구멍(18)의 내주면에 코일(16)이 권선되어 있다. 그리고 회전자(20)는 고정자(10)의 회전자 삽입구멍(18)에 삽입되어 회전 가능하게 설치된다.
고정자(10)는 회전자 삽입구멍(18)이 형성된 고정자 철심(11)과, 고정자 철심(11)의 회전자 삽입구멍(18)의 내주면을 따라서 권선된 코일(16)을 포함한다. 이때 회전자 삽입구멍(18)의 내경은 회전자(20)의 외경보다는 크게 형성되며, 회전자 삽입구멍(18)의 내경과 회전자(20)의 외경의 차이가 공극을 형성한다.
고정자 철심(11)은 동일한 형상의 고정자 철판(12) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성한다. 고정자 철심(11)은 내측에 회전자(20)가 삽입되어 위치할 수 있는 회전자 삽입구멍(18)이 형성되어 있다. 고정자 철심(11)은 내주면을 따라서 일정 간격으로 복수의 투스(14)가 형성되어 있다. 복수의 투스(14)는 고정자 철심(11)의 내주면에서 고정자 철심(11)의 중심축을 향하여 돌출되며, 회전자 삽입구멍(18)에 삽입되어 설치되는 회전자(20)의 외주면에 근접하게 배치된다. 이때 고정자 철판(12)으로는 규소 철판이 사용될 수 있다. 고정자 철심(11)의 안쪽의 투스(14)의 끝단이 형성하는 가상면 안쪽이 회전자 삽입구멍(18)을 형성한다.
그리고 코일(16)은 복수의 투스(14)에 각각 권선됨으로써, 교류 전원이 인가되면 고정자(10)의 구조로 인해 회전 자속을 발생시킨다.
회전자(20)는 회전자 철심(21), 복수의 영구자석(22) 및 복수의 도체바(23)를 포함하여 구성된다.
회전자 철심(21)은 동일한 형상의 회전자 철판(24) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성한다. 회전자 철심(21)은 중심(O1) 부분에 회전축(30)이 삽입되는 회전축 삽입구멍(25)이 형성되어 있다. 회전자 철심(21)은 회전축 삽입구멍(25)의 외곽에 복수의 영구자석 삽입구멍(26)이 형성되어 있다. 그리고 회전자 철심(21)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)의 외측의 가장자리 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 형성되어 있다.
이때 회전자 철판(24)으로는 규소 강판이 사용될 수 있다. 회전축 삽입구멍(25), 영구자석 삽입구멍(26) 및 도체바 삽입구멍(27)은 회전자 철심(21)의 상부면에 대해서 수직 방향으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 외곽에 사각으로 영구자석(22)이 설치되는 네 개의 영구자석 삽입구멍(26)이 회전자 철심(21)에 형성되어 있다. 영구자석 삽입구멍(26)은 영구자석(22)이 삽입되는 영역의 양쪽 외측으로 연장되어 공간부(26a)가 형성되어 있다. 공간부(26a)는 공극을 통과하지 않고 이웃하는 영구자석(22) 사이의 브리지(bridge)를 통하여 누설자속이 발생되는 것을 억제한다. 이때 이웃하는 한 쌍의 공간부(26a)는 이웃하는 영구자석(22)의 외곽에 대응되는 한 쌍의 도체바(23) 사이의 회전자 철심(21) 영역으로 뻗어 있다.
또한 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 길쭉한 형태를 가지며, 회전자 철심(21)의 외곽에 배치되어 있다. 도체바 삽입구멍(27)은 영구자석(22)을 향하여 슬롯(slot)으로 형성될 수 있다. 예컨대 도체바 삽입구멍(27)은 길쭉한 타원형, 길쭉한 직사각형 형태에서 장변의 양단이 외측으로 볼록한 형태 등으로 형성될 수 있다. 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 동일한 형태로 형성될 수 있다.
복수의 영구자석(22)은 각각 회전자 철심(21)의 복수의 영구자석 삽입구멍(26)에 삽입되어 설치된다. 이때 복수의 영구자석(22)은 코일(16)에서 발생되는 자속과의 상호작용에 의해 토오크를 발생시킨다. 영구자석(22)으로는 희토류 자석이 사용될 수 있다.
그리고 복수의 도체바(23)는 각각 회전자 철심(21)의 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 삽입되어 설치된다. 복수의 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)에 다이캐스팅 방법으로 설치될 수 있다. 이때 도체바(23)는 일반적으로 전기전도성이 우수하고 다이캐스팅이 가능한 알루미늄(Al) 소재를 사용할 수 있다. 다이캐스팅으로 형성되는 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)의 형상에 대응되는 형태로 형성된다.
한편 도시하진 않았지만, 회전축(30)은 동기형 모터(100)의 케이스를 이루는 케이싱(casing)이나 쉘(shell)에 베어링을 매개로 회전 가능하게 설치된다.
특히 본 실시예에 따른 복수의 도체바(23) 중에서 영구자석(22)과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들(23)은 회전축(30)의 중심(O1)에서 영구자석(22)의 중심(O2)쪽으로 연결하는 가상선(L)을 향하여 설치되며, 영구자석(22)의 중심 부분에 위치하는 도체바(23)는 영구자석(22)의 외곽에 위치하는 도체바(23)보다는 가상선(L)의 회전축(30)의 중심(O1)에 가까운 쪽을 향하게 설치된다. 즉 복수의 도체바 삽입구멍(27) 중에서 영구자석 삽입구멍(26)과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바 삽입구멍들(27)은 회전축 삽입구멍(25)의 중심(O1)에서 영구자석 삽입구멍(26)의 중심(O2)쪽으로 연결하는 가상선(L)을 향하여 설치된다. 영구자석 삽입구멍(26)의 중심(O2) 부분에 위치하는 도체바 삽입구멍(27)은 영구자석 삽입구멍(26)의 외곽에 위치하는 도체바 삽입구멍(27)보다는 가상선(L)의 회전축 삽입구멍(25)의 중심(O1)에 가까운 쪽을 향하게 설치된다. 이와 같이 복수의 도체바 삽입구멍(27)을 형성함으로써, 다이캐스팅으로 형성되는 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)의 형상에 대응되는 형태로 형성된다. 이때 복수의 도체바(23)의 외측의 일단은 등간격(d1=d2=d3=d4)으로 배치되며, 복수의 도체바(23)의 내측의 타단은 가상선(L)을 향한다. 여기서 도체바(23)의 일단은 회전자 철심(21)의 외곽 쪽을 향하는 부분이다.
바람직하게는 영구자석(22)과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들(23)은 영구자석(22)의 중심(O2) 부분에서 외곽으로 갈수록 회전축(30)의 중심(O1)에서 먼 위치의 가상선 지점을 향하게 설치하는 것이다. 특히 복수의 도체바(23) 타단 간의 폭(d11,d12,d13,d14)은 영구자석(22)의 중심(O2)에서 외곽으로 갈수록 감소(d11>d12>d13>d14)하게 설치한다. 이때 복수의 도체바(23) 타단 간의 폭(d11,d12,d13,d14)이 영구자석(22)의 중심(O2)에서 외곽으로 갈수록 감소(d11>d12>d13>d14)하게 설치하는 경우, 복수의 도체바(23)가 향하는 가상선 지점 간의 간격은 동일하거나 회전축(30)의 중심에서 가상선(L)이 진행 방향으로 증가할 수 있다.
본 실시예에서는 복수의 도체바(23)가 향하는 가상선 지점(L1,L2,L3,L4,L5) 간의 간격이 동일한 예를 개시하였다. 즉 가상선(L) 상에 있는 제1 도체바는 회전축(30)을 중심(O1)인 L1 지점을 향하게 설치된다. 제1 도체바에 이웃하는 제2 도체바는 회전축(30)을 중심(O1) 위쪽의 가상선(L)의 L2 지점을 향하게 설치된다. 다음으로 제2 도체바에 이웃하는 제3 도체바는 L2 지점 위쪽의 L3 지점을 향하게 설치된다. 같은 방식으로 제4 및 제5 도체바는 각각 L4 및 L5 지점을 향하게 설치된다. 이때 L1 내지 L5 지점의 이웃하는 지점 간의 간격은 동일하다.
이때 가상선 지점(L1,L2,L3,L4,L5) 간의 간격은 제조할 동기형 모터(100)의 적절히 조절될 수 있다. 또한 L5 지점이 영구자석 삽입구멍(26)의 영역에 위치하는 예를 개시하였지만, 가상선 지점(L1,L2,L3,L4,L5) 모두가 영구자석 삽입구멍(26) 아래에 위치할 수도 있다. 또는 가상선 지점(L1,L2,L3,L4,L5) 모두가 회전축 삽입구멍(25)의 영역 안에 위치할 수도 있다.
이와 같이 복수의 도체바(23)를 회전축(30)의 중심에서 편향되게 설치하는 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공극자속밀도를 영구자석(22)의 중앙면으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하기 위해서이다. 즉 통상적인 경우 복수의 도체바는 회전축(30)의 중심(O1)을 향하여 방사형으로 설치되기 때문에, 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도가 구형파를 형성하고, 이로 인해 발생되는 코깅 토오크로 인해 진동과 소음이 커졌다. 반면에 본 실시예와 같이 복수의 도체바(23)를 회전축(30)의 중심에서 편향되게 설치하여 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 경우, 본 실시예에 따른 동기형 모터(100)의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄일 수 있고, 이로 인해 동기형 모터(100)의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다.
특히 복수의 도체바(23)의 외측의 일단은 등간격(d1=d2-d3=d4)으로 배치하고, 복수의 도체바(23) 타단 간의 폭(d11,d12,d13,d14)은 영구자석(22)의 중심(O2)에서 외곽으로 갈수록 감소(d11>d12>d13>d14)하게 설치함으로써, 공극자속밀도는 영구자석(22)의 중심(O2) 부분에서 가장 높고, 영구자석(22)의 중심 부분에서 외곽으로 갈수록 공극자속밀도가 점차적으로 감소시킬 수 있기 때문에, 공극자속밀도를 사인파 형상에 더욱 가깝게 구현할 수 있다.
이때 도 3의 파형도에서 가로축은 각도(θ)를 나타내고, 세로축은 자속밀도(B)를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 회전자(20)에 복수의 도체바(23)를 편향되게 설치함으로써, 공극자속밀도가 사인파 형상으로 구현되는 것을 확인할 수 있다.
본 실시예의 경우 회전축(30)을 중심으로 외곽에 사각으로 영구자석(22)이 회전자 철심(21)에 설치된다. 이때 회전축(30)과 마주보는 영구자석(22)의 내측면에 반대되는 영구자석(22)의 외측면에 대해서 위쪽에 배치되는 도체바들(23)이 영구자석(22)의 중심(O2)과 회전축(30)의 중심(O1)을 연결하는 가상선(L)을 향하게 설치된다. 본 실시예의 경우 복수의 도체바들(23)은 네 개의 영구자석(22)에 대응되게 네 그룹으로 나누어 해당하는 영구자석(22)의 중심(O2)과 회전축(30)의 중심(O1)을 연결하는 가상선(L)을 향하게 설치된다. 이때 복수의 도체바(23) 중 이웃하는 영구자석(22) 사이에 위치하는 도체바(23)가 존재할 경우, 해당하는 도체바(23)는 회전축 삽입구멍(18)의 중심(O1)을 향하게 설치될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 고정자
11 : 고정자 철심
12 : 고정자 철판
14 : 투스
16 : 코일
18 : 회전자 삽입구멍
20 : 회전자
21 : 회전자 철심
22 : 영구자석
23 : 도체바
24 : 회전자 철판
25 : 회전축 삽입구멍
26 : 영구자석 삽입구멍
26a : 공간부
27 : 도체바 삽입구멍
100 : 동기형 모터

Claims (8)

  1. 중심 부분에 회전자 삽입구멍이 형성되어 있으며, 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선된 고정자;
    상기 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 회전자로서, 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레의 상기 회전자 철심 부분에 삽입 설치되는 복수의 영구자석, 및 상기 복수의 영구자석 외측의 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 설치되는 길쭉한 복수의 도체바를 구비하는 상기 회전자;를 포함하며,
    상기 복수의 도체바 중에서 상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 회전축의 중심에서 상기 영구자석의 중심쪽으로 연결하는 가상선을 향하여 설치되며, 상기 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 상기 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 상기 가상선의 상기 회전축의 중심에 가까운 쪽을 향하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도체바의 외측의 일단은 등간격으로 배치되며, 상기 복수의 도체바의 내측의 타단은 상기 가상선을 향하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 영구자석의 중심 부분에서 외곽으로 갈수록 상기 회전축의 중심에서 먼 위치의 상기 가상선 지점을 향하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 도체바들이 향하는 상기 가상선 지점 간의 간격은 동일하거나 상기 회전축의 중심에서 상기 가상선이 진행 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 도체바 타단 간의 폭은 상기 영구자석의 중심에서 외곽으로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축 삽입구멍과 마주보는 상기 영구자석의 내측면에 반대되는 상기 영구자석의 외측면에 대해서 위쪽에 배치되는 도체바들이 상기 가상선을 향하게 설치되고,
    상기 영구자석이 삽입되는 영역의 양쪽 외측으로 연장되어 공간부가 형성되어 있으며, 이웃하는 한 쌍의 상기 공간부는 이웃하는 상기 영구자석의 외곽에 대응되는 한 쌍의 상기 도체바 사이의 영역으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 회전자를 갖는 동기형 모터.
  7. 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 회전자로서,
    중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심;
    상기 회전축 삽입구멍의 둘레의 상기 회전자 철심 부분에 삽입 설치되는 복수의 영구자석;
    상기 복수의 영구자석 외측의 상기 회전자 철심의 가장자리 둘레에 설치되는 길쭉한 복수의 도체바;를 포함하며,
    상기 복수의 도체바 중에서 상기 영구자석과 마주보는 쪽에 위치하는 도체바들은 상기 회전축의 중심에서 상기 영구자석의 중심쪽으로 연결하는 가상선을 향하여 설치되며, 상기 영구자석의 중심 부분에 위치하는 도체바는 상기 영구자석의 외곽에 위치하는 도체바보다는 상기 가상선의 상기 회전축의 중심에 가까운쪽을 향하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 동기형 모터의 회전자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전자 철심의 외곽 쪽을 향하는 상기 복수의 도체바 삽입구멍의 일단은 등간격으로 배치되며, 상기 복수의 도체바 삽입구멍의 타단은 상기 가상선을 향하며, 상기 복수의 도체바 삽입구멍이 향하는 상기 가상선 지점 간의 간격은 동일하거나 상기 회전축 삽입구멍의 중심에서 상기 가상선이 진행 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는 편향된 도체바가 설치된 동기형 모터의 회전자.
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