KR101162294B1 - Stator and rotor structure for generation and motor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A structure for a stator and a rotor of a generator and a motor is provided to reduce loss of magnetic force by forming a protrusion on both surfaces of a rotor yoke and a stator yoke to adjoin a yoke comprising a route of lines of magnetic force. CONSTITUTION: A permanent magnet(30) is installed on a rotor yoke(20). A core(40) is installed on a stator yoke(50) to separately face the permanent magnet. The stator yoke is installed on a stator bracket. A rotor yoke protrusion(21) protrudes on both sides of the rotor yoke as thick as the permanent magnet. A stator yoke protrusion(51) protrudes on both sides of the stator yoke.

Description

발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조{Stator and rotor structure for generation and motor}Stator and rotor structure for generation and motor

본 발명은 발전기와 모터의 고정자와 회전자의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 E-E 형태의 고정자와 회전자를 구성하여 자력 손실을 최소화 함으로써 같은 크기의 영구자석을 사용하는 발전기 또는 모터의 출력을 증대시킬 수 있도록 한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조에 관한 것이다.
The present invention relates to a structure of a stator and a rotor of a generator and a motor, and more particularly, by configuring an stator and a rotor of an EE type, minimizing magnetic loss, thereby reducing the output of a generator or a motor using a permanent magnet of the same size. It relates to a stator and rotor structure of a generator and a motor which can be increased.

일반적으로 사용되는 발전기 및 모터는 크게 3가지 유형으로 나뉠 수 있다. 고정자의 코어에 코일을 감아 고정자를 구성하고, 회전자에 자석을 부착하는 고전적인 방식의 RFPM과, 코어리스 타입의 AFPM, 그리고 직선 발전기 및 모터인 TFPM으로 구별된다. 가격적인 면에서는 RFPM이 우수하며, 특성적인 면에서는 AFPM과 TFPM이 우수하다고 알려져 있다.Commonly used generators and motors can be divided into three types. The coil is wound around the core of the stator to form a stator, and it is divided into a classical RFPM that attaches a magnet to the rotor, a coreless AFPM, and a linear generator and a motor, TFPM. In terms of price, RFPM is excellent, and in terms of characteristics, it is known that AFPM and TFPM are excellent.

도 1은 일반적인 RFPM 방식 발전기 및 모터의 고정자와 회전자의 일부 구조를 보인 평면도이고, 도 2는 일반적인 RFPM 방식 발전기 및 모터의 고정자와 회전자의 일부 구조를 보인 측면도이다.1 is a plan view showing a part of the stator and the rotor of a typical RFPM generator and motor, Figure 2 is a side view showing a part of the stator and rotor of a typical RFPM generator and motor.

이에 도시된 바와 같이, 회전축(1)에 고정되는 회전자 요크(2)의 외측면에 각 상(R, S, T상) 별로 서로 분리된 영구자석(3)이 배열 고정되어 회전자를 구성하고, 상기 영구자석에 대응해서 외측에 이격되어 대면하도록 코어(4)가 고정자 요크(5)에 설치되고, 코어(4)에 코일(6)이 각각 감겨져 고정자를 구성한다. As shown in the figure, the permanent magnets 3 separated from each other for each phase (R, S, T phase) are arranged and fixed to the outer surface of the rotor yoke 2 fixed to the rotating shaft 1 to constitute the rotor. The core 4 is installed in the stator yoke 5 so as to be spaced apart from the outside to face the permanent magnet, and the coils 6 are wound around the core 4 to form a stator.

이와 같은 일반적인 RFPM 방식의 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조는, 영구자석(4)에서 발생되는 자력선은 각 상별로 생성되는데, 영구자석(4)이 부착된 요크(3)를 통하여 이웃하는 영구자석(4) 간의 자력선 경로를 형성해주며, 영구자석(4)에서 이격된 코어(4)로 자력선 경로가 생성되어 고정자 요크(5)를 통하고, 이웃하는 코어(4)에서 다시 대응되는 영구자석(4)으로 자력선 경로가 생성된다. 즉, 평면상에서 살펴보면, 회전자 요크(2)에서 영구자석(4), 코어(4) 및 고정자 요크(5)를 통한 후 다시 코어(4), 영구자석(4) 및 회전자 요크(2)로 순환되는 타원 형태의 자기력선 경로가 생성된다.The stator and rotor structure of the generator and the motor of the general RFPM type, the magnetic force lines generated in the permanent magnet (4) is generated for each phase, the neighboring permanent through the yoke (3) attached to the permanent magnet (4) A magnetic line path is formed between the magnets 4, and a magnetic line path is generated by the core 4 spaced apart from the permanent magnet 4, through the stator yoke 5, and the permanent magnet corresponding to the neighboring core 4 again. As in (4), a magnetic line path is generated. That is, when viewed from the plane, through the permanent magnet (4), the core (4) and the stator yoke (5) in the rotor yoke (2) again the core (4), permanent magnet (4) and rotor yoke (2) An elliptical magnetic field line path is generated that circulates into.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이 수직면에서 살펴보면, 영구자석(4)에서 코어(4)로 직접 자기력선이 생성됨과 아울러 상하면으로는 회전자 요크(2)와 고정자 요크(5) 사이에 자기력선이 생성된다.However, as shown in FIG. 2, in the vertical plane, a line of magnetic force is generated directly from the permanent magnet 4 to the core 4, and a line of magnetic force is generated between the rotor yoke 2 and the stator yoke 5 on the upper and lower surfaces. do.

그러므로, 회전자 요크(2)와 고정자 요크(5) 사이의 수직 자기력선은 공간을 격하여 생성되기 때문에 손실 자력이 많이 발생 된다.Therefore, since the vertical magnetic field lines between the rotor yoke 2 and the stator yoke 5 are generated spaced apart from each other, a large amount of lost magnetic force is generated.

따라서 종래 RFPM 방식의 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조는 상하면에서의 손실 자력이 발생되기 때문에 출력 효율을 최대로 이끌어내지 못한다는 단점이 있었다.
Therefore, the stator and rotor structures of the conventional RFPM generator and motor have a disadvantage in that the output efficiency is not maximized because loss magnetic force is generated at the upper and lower sides.

본 발명은 상기와 같은 종래 RFPM 방식 발전기 및 모터의 고정자와 회전자의 구조에서 손실 자력을 최소화할 수 있도록 회전자 요크와 고정자 요크를 E-E 타입으로 구성하여 자력 손실을 최소화함으로써 출력 성능을 향상시키도록 한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조를 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to configure the rotor yoke and the stator yoke in the EE type to minimize the loss magnetic force in the structure of the stator and the rotor of the conventional RFPM-type generator and motor as described above to improve the output performance by minimizing the magnetic loss It is to provide a stator and rotor structure of one generator and motor.

본 발명은,The present invention,

회전축에 고정 설치되는 회전자 요크에 영구자석이 설치되고, 영구자석에 이격되어 마주보도록 코아가 고정자 요크에 고정 설치되어 코일이 권회되고, 고정자 요크가 고정자 브라켓에 고정 설치되어 하나의 상 구조를 이루는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조에 있어서,The permanent magnet is installed on the rotor yoke fixedly fixed to the rotating shaft, and the core is fixedly fixed to the stator yoke so as to face away from the permanent magnet, and the coil is wound. In the stator and rotor structure of the generator and motor,

상기 회전자 요크의 상하면에 상기 영구자석의 두께만큼 돌출된 회전자 요크 돌출부와; 상기 회전자 요크 돌출부에 대응해서 마주보도록 상기 고정자 요크의 상하면에 돌출된 고정자 요크 돌출부를 더 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.A rotor yoke protrusion projecting on the upper and lower surfaces of the rotor yoke by the thickness of the permanent magnet; And stator yoke protrusions protruding from the upper and lower surfaces of the stator yoke so as to face the rotor yoke protrusions.

또한 본 발명은 상기 회전자 요크의 상하면 돌출부 사이에 중간 분리부가 더 돌출되어 형성되고, 중간 분리부에 의해 분리된 상하부에 각각 영구자석을 설치하여 수직으로 2단 구성하고, 상기 고정자 요크의 상하면 돌출부 사이에 중간 분리부를 더 돌출형성하여 중간 분리부에 의해 분리된 상하부에 각각 코일이 권회된 코아를 설치하여 수직으로 2단 구성으로 구성된 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention is formed between the upper and lower protrusions of the rotor yoke is further formed by the intermediate separation, the upper and lower portions separated by the intermediate separation, respectively, by installing a permanent magnet to configure two stages vertically, the upper and lower protrusions of the stator yoke It is characterized in that it is configured in a two-stage configuration vertically by installing a core in which the coil is wound around the upper and lower portions separated by the intermediate separation part by further protruding between the intermediate separation part.

본 발명은 기존의 RFPM 방식의 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조에서 회전자 요크와 고정자 요크의 상하면에 돌출부를 형성하여 자기력선 경로를 이루는 요크를 근접시킴으로써 자력 손실을 줄일 수 있어서 출력 효율이 증대되는 효과가 있다. 또한 본 발명은 수직으로 2단 구조로 구성함으로써 용량 증가가 쉽고 출력 증대의 효과가 있다.The present invention forms a protrusion on the upper and lower surfaces of the rotor yoke and the stator yoke in the stator and rotor structure of the conventional RFPM type generator and motor to close the yoke forming a magnetic force line path to reduce magnetic force loss, thereby increasing output efficiency. It works. In addition, the present invention consists of a two-stage structure vertically, easy to increase the capacity, there is an effect of increasing the output.

도 1은 일반적인 RFPM 방식 발전기 및 모터의 고정자와 회전자의 일부 구조를 보인 평면도.
도 2는 일반적인 RFPM 방식 발전기 및 모터의 고정자와 회전자의 일부 구조를 보인 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조를 보인 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조를 보인 요부 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 다른 실시 예를 보인 2단 구조의 수직 단면 구성도.1 is a plan view showing a part of the stator and the rotor of a typical RFPM generator and motor.
Figure 2 is a side view showing a part of the stator and rotor of a typical RFPM generator and motor.
Figure 3 is a side view showing the stator and rotor structure of the generator and the motor according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view of the main part showing the stator and rotor structure of the generator and the motor according to the present invention.
Figure 5 is a vertical cross-sectional view of a two-stage structure showing another embodiment according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조를 보인 측면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조를 보인 사시도이다. Figure 3 is a side view showing the stator and rotor structure of the generator and motor according to the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the stator and rotor structure of the generator and motor according to the present invention.

회전축(10)에 고정 설치되는 회전자 요크(20)에 영구자석(30)이 설치되고, 영구자석(30)에 이격되어 마주보도록 코아(40)가 고정자 요크(50)에 고정 설치되어 코일(60)이 권회되고, 고정자 요크(50)가 고정자 브라켓(도면에 표시안됨)에 고정 설치되어 하나의 상 구조를 이루는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조에 있어서,The permanent magnet 30 is installed on the rotor yoke 20 fixedly installed on the rotating shaft 10, and the core 40 is fixedly installed on the stator yoke 50 so as to face each other by being spaced apart from the permanent magnet 30. In the stator and rotor structure of the generator and motor in which 60) is wound and the stator yoke 50 is fixed to the stator bracket (not shown) to form a single phase structure,

상기 회전자 요크(20)의 상하면에 상기 영구자석(30)의 두께만큼 돌출된 회전자 요크 돌출부(21)와; 상기 회전자 요크 돌출부(21)에 대응해서 마주보도록 상기 고정자 요크(50)의 상하면에 돌출된 고정자 요크 돌출부(51)를 더 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.A rotor yoke protrusion 21 protruding from the upper and lower surfaces of the rotor yoke 20 by the thickness of the permanent magnet 30; The stator yoke protrusions 51 protruding from the upper and lower surfaces of the stator yoke 50 are formed to face the rotor yoke protrusions 21 so as to face each other.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전자 요크(20)는 상하면에 회전자 요크 돌출부(21)를 일체형으로 형성하고, 중간부에 영구자석(30)이 고정설치되는 구조이다. 이에 대응하는 코아(40) 및 고정자 요크(50)는 I형 코아(40)의 상하면에 "L"형 부재를 부착하여 구성한다. 즉, I형 코아(40)의 후방 부분과 L형 부재가 고정되어 후방부분이 고정자 요크를 이루고, 상하단에 고정자 요크 돌출부(51)가 형성되게 구성하는 것이다. As shown in FIG. 4, the rotor yoke 20 is a structure in which the rotor yoke protrusion 21 is integrally formed on the upper and lower surfaces, and the permanent magnet 30 is fixed to the middle portion. Correspondingly, the core 40 and the stator yoke 50 are formed by attaching an "L" type member to the upper and lower surfaces of the I-type core 40. That is, the rear portion of the I-type core 40 and the L-shaped member are fixed so that the rear portion forms the stator yoke, and the stator yoke protrusion 51 is formed at the upper and lower ends.

이와 같이 구성되는 본 발명은, 고정자 요크(20)는 회전축(10)에 고정되어 회전되는 디스크 형태로 이루어지며, 영구자석의 배열에 의해 R,S,T상이 연속적으로 방사형으로 배열되어 구성된다. 하나의 상은 도 3에 도시된 바와 같은 구조로 구성된다.In the present invention configured as described above, the stator yoke 20 has a disk shape that is fixed to the rotating shaft 10 and rotated, and R, S, and T phases are continuously arranged radially by an arrangement of permanent magnets. One phase has a structure as shown in FIG.

본 발명의 가장 큰 특징은 자기력의 손실을 최소화하기 위하여 회전자와 고정자간의 자기력 통로를 최소의 간격이 되게 구성한다는 점이다. 이를 위해서 회전자 요크(20)와 고정자 요크(50)의 상하면에 사로 마주보며 대향하도록 회전자 요크 돌출부(21)와 고정자 요크 돌출부(51)를 각각 형성하여 구성한 것이다.The greatest feature of the present invention is that the magnetic force passage between the rotor and the stator is configured to have a minimum distance in order to minimize the loss of magnetic force. To this end, the rotor yoke protrusion 21 and the stator yoke protrusion 51 are formed to face the upper and lower sides of the rotor yoke 20 and the stator yoke 50 so as to face each other.

따라서, 자기력선은 수직면에서 살펴볼 때, 영구자석(30)에서 코아(40)측으로 흐르고, 코아(40)측에서 고정자 요크(50)를 통해 고정자 요크 돌출부(51)에서 회전자 요크 돌출부(21)로 흐르게 되고, 회전자 요크 돌출부(21)에서 회전자 요크(20)를 통해 영구자석(30)으로 되돌아오는 순환경로가 생성된다.Therefore, the line of magnetic force flows from the permanent magnet 30 to the core 40 when viewed from the vertical plane, and from the stator yoke protrusion 51 to the rotor yoke protrusion 21 through the stator yoke 50 on the core 40 side. And a circulation path is generated from the rotor yoke protrusion 21 to the permanent magnet 30 through the rotor yoke 20.

그러므로 영구자석(30)의 상하부에서 고정자 요크 돌출부(51)와 회전자 요크 돌출부(21)가 서로 근접간격을 유지하여 자기력선 경로를 형성해주기 때문에 자기력 손실을 최소화할 수 있어서 출력을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, the stator yoke protrusion 51 and the rotor yoke protrusion 21 at the upper and lower portions of the permanent magnet 30 maintain a close distance to each other to form a magnetic force line path, thereby minimizing magnetic force loss, thereby improving output. .

도 5는 본 발명에 의한 다른 실시 예를 보인 수직 단면 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 5 is a vertical cross-sectional view showing another embodiment according to the present invention, as shown therein,

상기 회전자 요크(20)의 상하면 돌출부(21) 사이에 중간 분리부(22)가 더 돌출되어 형성되고, 중간 분리부(22)에 의해 분리된 상하부에 각각 영구자석(30)을 설치하여 수직으로 2단 구성하고, 상기 고정자 요크(50)의 상하면 돌출부(51) 사이에 중간 분리부(52)를 더 돌출형성하여 중간 분리부(52)에 의해 분리된 상하부(52)에 각각 코일(60)이 권회된 코아(40)를 설치하여 수직으로 2단 구성으로 구성된 것을 특징으로 한다. The intermediate separating part 22 is further formed between the upper and lower protrusions 21 of the rotor yoke 20, and the permanent magnets 30 are respectively installed on the upper and lower parts separated by the intermediate separating part 22 to be vertical. Two stages, the upper and lower projections 51 of the stator yoke 50 between the upper and lower intermediate portions 52 to further protrude to form a coil 60 to each of the upper and lower portions 52 separated by the intermediate separation portion 52 It is characterized in that consisting of a two-stage configuration vertically by installing a core 40 wound.

이와 같이 수직 2단 구조로 구성하는 경우, 고정자 요크(50)와 코아(40)는 일체형 구조가 아닌 분리형 구조로 구성하여 코아의 후면에 고정자 요크를 고정결합하여 구성한다.When the vertical two-stage structure is configured as described above, the stator yoke 50 and the core 40 are configured in a separable structure rather than in one-piece structure to fix the stator yoke to the rear of the core.

수직으로 2단 구성을 하는 경우, 영구자석(30) 및 코일이 감김 코아(40)가 서로 대응되게 수직 2단 구조로 배열되어 구성되고, 상하의 영구자석(30)과 코아(40)는 각각의 중간 분리부(22)(52)를 통하는 자기력선 경로가 생성되면서 출력 용량을 증대시킬 수 있게 된다. 도 5에 도시된 바와 같이 수직 2단 구조로 구성하는 경우 발전기 및 모터에서의 외형 사이즈 대비 출력 용량을 증대시킬 수 있게 된다.
When the two-stage configuration in the vertical, the permanent magnet 30 and the coil winding core 40 is configured to be arranged in a vertical two-stage structure to correspond to each other, the upper and lower permanent magnet 30 and the core 40, respectively As the magnetic force line path through the intermediate separators 22 and 52 is generated, the output capacity can be increased. When configured as a vertical two-stage structure as shown in Figure 5 it is possible to increase the output capacity compared to the external size in the generator and motor.

10 : 회전축 20 : 회전자 요크
21 : 회전자 요크 돌출부 22 : 회전자 요크 중간부
30 : 영구자석 40 : 코아
50 : 고정자 요크 51 : 고정자 요크 돌출부
52 : 고정자 요크 중간부 60 : 코일
70 : 고정자 브라켓10: axis of rotation 20: rotor yoke
21: rotor yoke protrusion 22: rotor yoke middle portion
30: permanent magnet 40: core
50: stator yoke 51: stator yoke protrusion
52: middle of the stator yoke 60: coil
70: Stator Bracket

Claims (3)

회전축(10)에 고정 설치되는 회전자 요크(20)에 영구자석(30)이 설치되고, 영구자석(30)에 이격되어 마주보도록 코아(40)가 고정자 요크(50)에 고정 설치되어 코일(60)이 권회되고, 고정자 요크(50)가 고정자 브라켓에 고정 설치되어 하나의 상 구조를 이루는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조에 있어서,
상기 회전자 요크(20)의 상하면에 상기 영구자석(30)의 두께만큼 돌출된 회전자 요크 돌출부(21)와; 상기 회전자 요크 돌출부(21)에 대응해서 마주보도록 상기 고정자 요크(50)의 상하면에 돌출된 고정자 요크 돌출부(51)를 더 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조.
The permanent magnet 30 is installed on the rotor yoke 20 fixedly installed on the rotating shaft 10, and the core 40 is fixedly installed on the stator yoke 50 so as to face each other by being spaced apart from the permanent magnet 30. In the stator and rotor structure of the generator and the motor 60) is wound, the stator yoke 50 is fixed to the stator bracket to form a single phase structure,
A rotor yoke protrusion 21 protruding from the upper and lower surfaces of the rotor yoke 20 by the thickness of the permanent magnet 30; A stator and a rotor structure of a generator and a motor, characterized by further comprising stator yoke protrusions 51 protruding from the upper and lower surfaces of the stator yoke 50 so as to face the rotor yoke protrusions 21.
제 1 항에 있어서, 상기 회전자 요크(20)는 상하면에 회전자 요크 돌출부(21)를 일체형으로 형성하고, 상기 코아(40) 및 고정자 요크(50)는 I형 코아(40)의 상하면에 "L"형 부재를 부착하여 고정자 요크(50)의 상하 단에 고정자 요크 돌출부(51)가 형성되게 구성된 것을 특징으로 하는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조.
2. The rotor yoke 20 of claim 1, wherein the rotor yoke protrusions 21 are integrally formed on the upper and lower surfaces, and the core 40 and the stator yoke 50 are formed on the upper and lower surfaces of the I-type core 40. A stator and rotor structure of a generator and a motor, characterized in that the stator yoke protrusions 51 are formed at upper and lower ends of the stator yoke 50 by attaching an “L” type member.
제 1 항에 있어서, 상기 회전자 요크(20)의 상하면 돌출부(21) 사이에 중간 분리부(22)가 더 돌출되어 형성되고, 중간 분리부(22)에 의해 분리된 상하부에 각각 영구자석(30)을 설치하여 수직으로 2단 구성하고, 상기 고정자 요크(50)의 상하면 돌출부(51) 사이에 중간 분리부(52)를 더 돌출형성하여 중간 분리부(52)에 의해 분리된 상하부(52)에 각각 코일(60)이 권회된 코아(40)를 설치하여 수직으로 2단 구성으로 구성된 것을 특징으로 하는 발전기 및 모터의 고정자와 회전자 구조.The upper and lower protrusions 21 of the rotor yoke 20 are further protruded from each other, and the upper and lower portions of the rotor yoke 20 are separated by the intermediate separators 22, respectively. 30 is installed vertically and composed of two stages, and the upper and lower parts 52 separated by the intermediate separating part 52 by further forming an intermediate separating part 52 between the upper and lower protrusions 51 of the stator yoke 50. ) The stator and rotor structure of the generator and the motor, characterized in that consisting of a two-stage configuration by installing a core 40 wound around the coil (60).
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