KR101209631B1 - Rotor having different length and LSPM(Line-Start Permanent Magnet) motor comprising the rotor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM(Line-Start Permanent Magnet) 모터에 관한 것으로, 회전자의 회전방향으로 발생하는 인력으로 인한 공극자속밀도의 불균형을 해소하고, 자극의 중심 부분과 가장자리 부분의 도체바 길이를 조절하여 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 회전자는 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 LSPM 모터의 회전자로서, 회전자 철심과 복수의 영구자석을 포함한다. 회전자 철심은 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 복수의 영구자석 삽입구멍 외측의 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있다. 복수의 영구자석은 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극을 형성한다. 그리고 복수의 도체바는 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치된다. 이때 복수의 영구자석은 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석의 크기가 뒤선 영구자석의 크기에 비해서 상대적으로 작다. 아울러 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바의 길이는 자극의 가장자리 부분의 도체바의 길이 보다는 짧게 형성된다.The present invention relates to a rotor having a conductor bar of different lengths and a line-start permanent magnet (LSPM) motor including the same, and to solve the imbalance of the pore flux density due to the attractive force generated in the rotational direction of the rotor, The purpose of this invention is to realize the pore flux density in a sinusoidal shape by adjusting the length of the conductor bar at the center and the edge. According to the present invention, the rotor is a rotor of the LSPM motor that is inserted into the rotor insertion hole of the stator to be rotatable, and includes a rotor iron core and a plurality of permanent magnets. The rotor core has a rotation shaft insertion hole in which a rotation shaft is inserted in the center portion, a plurality of permanent magnet insertion holes are formed around the rotation shaft insertion hole, and a plurality of conductors around the outer side of the plurality of permanent magnet insertion holes. A bar insertion hole is formed. The plurality of permanent magnets are respectively inserted into the plurality of permanent magnet insertion holes to form the N pole and the S pole. The plurality of conductor bars are inserted into and installed in the plurality of conductor bar insertion holes, respectively. In this case, the plurality of permanent magnets are relatively smaller in size than the permanent magnets in the size of the permanent magnets in the direction of rotation of the rotary shaft. In addition, the length of the conductor bar of the center portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is shorter than the length of the conductor bar of the edge portion of the magnetic pole.

Description

길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM 모터{Rotor having different length and LSPM(Line-Start Permanent Magnet) motor comprising the rotor}Rotor having different length and Line-Start Permanent Magnet (LSPM) motor comprising the rotor}

본 발명은 동기형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 회전 방향을 갖는 동기형 모터의 회전자에서 크기가 다른 영구자석을 회전자 철심에 삽입 설치하여 공극자속밀도의 불균형을 해소하고, 자극의 중심 부분과 가장자리 부분의 도체바 길이를 조절하여 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하여 진동 및 소음이 작은 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM(Line-Start Permanent Magnet) 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronous motor, and more particularly, in a rotor of a synchronous motor having a constant rotational direction, a permanent magnet having a different size is inserted into a rotor core to solve an imbalance in air gap magnetic flux density, The present invention relates to a rotor having a conductor bar having a different length with low vibration and noise by adjusting the length of the conductor bar of the center portion and the edge portion to realize a sine wave shape, and to a LSPM motor including the same. .

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.In general, a motor (or motor) is a device that generates rotational force by converting electrical energy into mechanical energy, and is widely used in homes and industries. Such motors can be broadly classified into an AC motor and a DC motor.

직류 모터는 직류 전원으로 운전되며, 입력 전압에 변화를 주어 원하는 출력을 얻는 모터로서, 속도의 조절이 비교적 쉬워 전차, 엘리베이터 등의 구동에 사용되고 있다. 직류 모터는 브러시 직류 모터(brush DC motor)와 브러시리스 직류 모터(brushless DC motor)로 구분할 수 있다. 브러시리스 직류 모터는 브러시 직류 모터에 비해 브러시와 정류자라는 기계적 접촉부가 없다는 특징을 가지고 있으며, 이에 따라 기기의 고성능화, 경박단소화, 장수명화 등을 달성할 수 있다. 또한 브러시리스 직류 모터는 고정자에 코일이 감겨 있고, 회전자에 영구자석이 매입된 구조를 갖는다. 이러한 브러시리스 직류 모터는 반도체 기술 및 부품이나 재료의 발전에 따라 다양한 기기에 많이 사용되고 있다.The DC motor is driven by a DC power source and changes the input voltage to obtain a desired output. The DC motor is relatively easy to control speed and is used for driving a train or an elevator. DC motors can be classified into brush DC motors and brushless DC motors. The brushless DC motor has a feature that there is no mechanical contact between the brush and the commutator, compared to the brush DC motor, thereby achieving high performance, light weight, short life, and long life of the device. In addition, the brushless DC motor has a structure in which a coil is wound around the stator and a permanent magnet is embedded in the rotor. Such brushless DC motors are widely used in various devices according to the development of semiconductor technology and components and materials.

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.AC motors are driven by AC power and are one of the most widely used motors around life. AC motor basically consists of external stator and internal rotor. When AC current is supplied to stator winding, electric field is converted by electromagnetic induction and guided by electric field rotating in rotor. It is a motor that generates current and generates rotational force on the rotating shaft of the rotor by the torque.

이러한 교류 모터는 크게 단상식과 삼상식으로 구분하며, 다시 회전자의 유형에 따라 유도모터, 동기모터, 정류자모터로 구분할 수 있다.These AC motors are largely divided into single phase and three phase, and may be further classified into induction motors, synchronous motors, and commutator motors depending on the type of rotor.

LSPM 모터(또는 '단상 유도동기모터'라고도 함)와 같은 동기형 모터(synchronous motor)는 단상 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.Synchronous motors, such as LSPM motors (also called 'single-phase induction synchronous motors'), are an AC motor that applies only the advantages of single phase induction motors and synchronous motors. Such a synchronous motor starts rotation of the rotor by the torque generated by the interaction of the secondary current generated by the voltage induced in the conductor bar of the rotor and the magnetic flux generated by the winding of the stator. In rated operation, the magnetic flux of the permanent magnet installed in the rotor and the magnetic flux generated from the stator are synchronized with each other to operate at the speed of the stator's rotor field. That is, when a current is applied to the coil of the stator, the rotor rotates by the interaction between the rotating magnetic flux generated by the stator structure and the induced current generated in the conductor bar of the rotor. When the rotor reaches the synchronous speed, a torque generated by the permanent magnet and a reluctance torque due to the structure of the rotor are generated to rotate the rotor.

이러한 LSPM 모터의 회전자는 원통형의 회전자 철심과, 회전자 철심의 가장자리 둘레에 복수의 도체바가 삽입되어 있고, 도체바 안쪽에 복수의 영구자석이 삽입되어 설치된 구조를 갖는다.The rotor of the LSPM motor has a cylindrical rotor iron core, a plurality of conductor bars are inserted around the edge of the rotor iron core, and a plurality of permanent magnets are inserted inside the conductor bars.

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.LSPM motors having such a structure have high output power due to the application of high-performance permanent magnets, but have a problem in that vibration and noise due to cogging torque are increased. Cogging torque has a close relationship with the pore flux density between the rotor and the stator. In the conventional LSPM motor, since the pore flux density has a square wave shape, vibration and noise are severely generated.

즉 회전자 철심에 설치되는 복수의 영구자석으로 N극과 S극을 구성할 경우, 회전자의 회전축에 대해서 동일한 크기의 영구자석이 서로 대칭되는 위치에 삽입되어 설치된다. 이로 인해 복수의 영구자석과 고정자의 권선에 의한 기자력과 결합하면 N극 및 S극에서 각각 인력 및 척력이 발생하여 연속적으로 회전력을 발생한다.That is, when the N pole and the S pole are composed of a plurality of permanent magnets installed on the iron core, permanent magnets of the same size with respect to the rotation axis of the rotor are inserted and installed at symmetrical positions. Because of this, when combined with the magnetic force by the winding of the plurality of permanent magnets and stator, the attraction force and repulsive force is generated in the N pole and S pole, respectively, to generate the rotational force continuously.

그런데 회전자의 회전방향으로 부가적으로 인력이 발생하므로, N극에서는 부가적으로 발생된 인력이 더해져 공극자속밀도가 증가하고, 반대로 S극에서는 부가적으로 발생된 인력에 의해 자속의 세기가 상쇄되어 공극자속밀도가 감소하기 때문에, 회전자의 공극자속밀도가 불균형하게 되어 출력 저감, 토크리플 증가 등의 문제가 발생한다.However, since the attraction force is additionally generated in the direction of rotation of the rotor, the additional attraction force is added at the N pole to increase the pore magnetic flux density. On the contrary, the strength of the magnetic flux is canceled by the additional attraction force at the S pole. As a result, the pore magnetic flux density decreases, so that the pore magnetic flux density of the rotor becomes unbalanced, causing problems such as output reduction and torque ripple increase.

따라서 본 발명의 목적은 코깅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성이 우수한 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM 모터를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor having a conductor bar having a different length having excellent vibration and noise characteristics by reducing cogging torque and an LSPM motor including the same.

본 발명의 다른 목적은 회전자의 회전방향으로 발생하는 인력으로 인한 공극자속밀도의 불균형을 해소하여 LSPM 모터의 출력을 향상시키고 토크리플을 개선할 수 있는 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM 모터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention includes a rotor having a conductor bar having a different length to solve the imbalance of the pore flux density due to the attraction force generated in the rotational direction of the rotor to improve the output of the LSPM motor and to improve the torque ripple, and the same. To provide an LSPM motor.

본 발명의 또 다른 목적은 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도를 사인파 형상에 가깝게 구현하여 진동 및 소음이 작은 길이가 다른 도체바를 갖는 회전자 및 그를 포함하는 LSPM 모터를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a rotor having an conductor bar having a different length of a conductor bar and a LSPM motor including the same by realizing a pore flux density between the rotor and the stator to a sinusoidal shape.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 LSPM 모터의 회전자로서, 회전자 철심, 복수의 영구자석, 및 복수의 도체바를 포함하는 LSPM 모터의 회전자를 제공한다. 상기 회전자 철심은 중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍 외측의 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있다. 상기 복수의 영구자석은 상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극을 형성한다. 그리고 상기 복수의 도체바는 상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치된다. 이때 상기 복수의 영구자석은 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석의 크기가 뒤선 영구자석의 크기에 비해서 상대적으로 작다. 아울러 상기 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 상기 도체바 간의 간격은 상기 자극의 가장자리 부분의 상기 도체바 간의 간격 보다는 넓게 형성된다.In order to achieve the above object, the present invention is a rotor of the LSPM motor that is inserted into the rotor insertion hole of the stator to be rotatably installed, the LSPM motor comprising a rotor core, a plurality of permanent magnets, and a plurality of conductor bars Provide the rotor. The rotor iron core has a rotation shaft insertion hole in which a rotation shaft is inserted in a central portion thereof, and a plurality of permanent magnet insertion holes are formed around the rotation shaft insertion hole, and around the outer side of the plurality of permanent magnet insertion holes. A plurality of conductor bar insertion holes are formed. The plurality of permanent magnets are respectively inserted into the plurality of permanent magnet insertion holes to form the N pole and the S pole. The plurality of conductor bars are respectively inserted into and inserted into the plurality of conductor bar insertion holes. In this case, the plurality of permanent magnets are relatively smaller in size than the permanent magnets in the front of the permanent magnets in the direction of rotation of the rotary shaft. In addition, the spacing between the conductor bars of the central portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is formed wider than the interval between the conductor bars of the edge portion of the magnetic pole.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 영구자석은 상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 대칭되게 설치되며, 서로 마주보게 배치된 영구자석은 크기가 실질적으로 서로 동일하고, 이웃하는 영구자석은 크기가 서로 상이할 수 있다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, the plurality of permanent magnets are installed symmetrically with respect to the rotation shaft insertion hole, and the permanent magnets disposed to face each other are substantially the same in size, and adjacent permanent The magnets may differ in size from each other.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 영구자석은 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석의 길이가 뒤선 영구자석의 길이에 비해서 상대적으로 짧을 수 있다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, the plurality of permanent magnets may be relatively short in length compared to the length of the permanent magnets in the front of the permanent magnets in the direction of rotation of the rotary shaft.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 영구자석은, 상기 N극을 형성하며 서로 이웃하는 복수의 제1 영구자석과, 상기 S극을 형성하며 서로 이웃하는 복수의 제2 영구자석을 포함할 수 있다. 이때 상기 복수의 제1 영구자석 및 제2 영구자석은 각각 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석은 뒤선 영구자석 보다는 크기가 상대적으로 작다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, the plurality of permanent magnets, the plurality of first permanent magnets forming the N pole and neighboring each other, and the plurality of second permanent magnets forming the S pole and neighboring each other It may include a magnet. In this case, the plurality of first permanent magnets and the second permanent magnets are relatively smaller in size than the permanent magnets in the front of the permanent magnets in the direction of rotation of the rotary shaft, respectively.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 제1 및 제2 영구자석은 각각 두 개이고, 상기 한 쌍의 제1 영구자석 사이의 각과, 상기 한 쌍의 제2 영구자석 사이의 각은 각각 90도 이상이고, 이웃하는 상기 제1 영구자석과 상기 제2 영구자석 사이의 각은 90도 이하일 수 있다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, each of the plurality of first and second permanent magnets is two, an angle between the pair of first permanent magnets, and an angle between the pair of second permanent magnets. Are each 90 degrees or more, and an angle between the neighboring first permanent magnets and the second permanent magnets may be 90 degrees or less.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 도체바 사이의 간격은 자극의 중심에서 가장자리 쪽으로 갈수록 좁아지는 설치될 수 있다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, the spacing between the plurality of conductor bars may be provided narrower toward the edge from the center of the magnetic pole.

본 발명에 따른 LSPM 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 상기 도체바 삽입구멍 간의 간격은 상기 자극의 가장자리 부분의 상기 도체바 삽입구멍 간의 간격 보다는 넓게 형성될 수 있다.In the rotor of the LSPM motor according to the present invention, the spacing between the conductor bar insertion holes in the center portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets may be wider than the spacing between the conductor bar insertion holes in the edge portion of the magnetic pole. Can be.

본 발명은 또한, 전술된 상기 회전자와, 중심 부분에서 상기 회전자가 삽입 설치되는 회전자 삽입구멍이 형성되어 있고 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선된 고정자를 포함하는 LSPM 모터를 제공한다.The present invention also provides an LSPM motor including the above-described rotor and a stator in which a rotor insertion hole into which the rotor is inserted in a central portion is formed and a coil is wound around an inner circumferential surface of the rotor insertion hole. .

본 발명에 따르면, 일정한 회전 방향을 갖는 LSPM 모터에서 회전 방향으로 앞선 영구자석의 크기를 뒤선 영구자석의 크기에 비해서 상대적으로 작은 영구자석을 배치함으로써, 회전자의 회전방향으로 발생하는 인력으로 인한 공극자속밀도의 불균형을 해소하여 LSPM 모터의 출력을 향상시키고 토크리플을 개선할 수 있고, 코깅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성을 개선할 수 있다.According to the present invention, by placing a permanent magnet relatively smaller than the size of the permanent magnet in the LSPM motor having a constant rotation direction compared to the size of the permanent magnet in the rotation direction, the air gap due to the attraction force generated in the rotation direction of the rotor By eliminating the imbalance of magnetic flux density, the output of LSPM motor can be improved, torque ripple can be improved, and the cogging torque can be reduced to improve vibration and noise characteristics.

즉 회전자의 회전 방향으로 인력이 발생하기 때문에, 앞선 영구자석에서는 회전자의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 증가하므로 크기를 줄이고, 척력이 발생하는 뒤선 영구자석에서는 회전자의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 감소하므로 크기를 크게 하여 자속 감소를 보상함으로써, 부하시의 공극자속밀도를 평형하게 하여 LSPM 모터의 출력을 향상시키고 토크리플을 개선할 수 있고, 코깅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성을 개선할 수 있다.That is, since the attraction force occurs in the rotational direction of the rotor, the strength of the magnetic flux increases due to the attraction force additionally generated by the rotation of the rotor in the former permanent magnet, so the size is reduced, and in the latter permanent magnet in which the repulsion occurs Since the intensity of the magnetic flux decreases due to the additional attraction caused by the rotation of the electrons, the size of the magnetic flux is reduced to compensate for the decrease in the magnetic flux. Can reduce the cogging torque and improve the vibration and noise characteristics.

또한 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바 길이를 자극의 가장자리 부분의 도체바의 길이 보다는 짧게 형성함으로써, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다. 이와 같이 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현함으로써, LSPM 모터의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄일 수 있고, 이로 인해 LSPM 모터의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다.In addition, the length of the conductor bar of the center of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is shorter than the length of the conductor bar of the edge of the magnetic pole. Can be. By implementing the air gap magnetic flux density in the sine wave shape, it is possible to reduce the cogging torque generated when the LSPM motor is driven, thereby reducing the generation of vibration and noise when the LSPM motor is driven.

아울러 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바 간의 간격을 자극의 가장자리 부분의 도체바 간의 간격 보다는 넓게 형성함으로써, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상에 더욱 가깝게 구현할 수 있다.In addition, the gap between the conductor bars of the center portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is made wider than the distance between the conductor bars of the edge portion of the magnetic pole. You can implement it closer.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LSPM 모터의 회전자를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 회전자를 갖는 LSPM 모터를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 회전자 구조에 따라 발생되는 공극자속밀도와, 그에 따른 파형도를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LSPM 모터의 회전자를 보여주는 평면도이다.
1 is a plan view showing a rotor of an LSPM motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view illustrating an LSPM motor having the rotor of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view schematically showing a pore magnetic flux density and a waveform diagram according to the rotor structure of FIG. 1.
4 is a plan view illustrating a rotor of an LSPM motor according to a second exemplary embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

또한 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 하나의 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.Also, the terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is not limited to the concept of terms in order to describe his invention in the best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely one preferred embodiment of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LSPM 모터의 회전자(20)를 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 회전자(20)를 갖는 LSPM 모터(100)를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 회전자(20) 구조에 따라 발생되는 공극자속밀도와, 그에 따른 파형도를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a plan view showing a rotor 20 of an LSPM motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the LSPM motor 100 having the rotor 20 of FIG. 1. 3 is a view schematically showing a pore magnetic flux density generated according to the structure of the rotor 20 of FIG. 1 and a waveform diagram according thereto.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LSPM 모터(100)는 회전자(20)와, 회전자(20)가 회전 가능하게 삽입 설치되는 고정자(10)를 포함한다. 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.1 to 3, the LSPM motor 100 according to the first embodiment of the present invention includes a rotor 20 and a stator 10 to which the rotor 20 is rotatably inserted. . In the stator 10, a rotor insertion hole 18 is formed in a central portion thereof, and a coil 16 is wound around an inner circumferential surface of the rotor insertion hole 18. The rotor 20 is inserted into the rotor insertion hole 18 of the stator 10 and is rotatably installed.

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.The stator 10 includes a stator iron core 11 having a rotor insertion hole 18 and a coil 16 wound along an inner circumferential surface of the rotor insertion hole 18 of the stator iron core 11. At this time, the inner diameter of the rotor insertion hole 18 is formed larger than the outer diameter of the rotor 20, the difference between the inner diameter of the rotor insertion hole 18 and the outer diameter of the rotor 20 forms a void.

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.The stator core 11 is formed by laminating a plurality of stator iron plates 12 of the same shape in the axial direction. The stator iron core 11 has a rotor insertion hole 18 in which a rotor 20 can be inserted and positioned. The stator iron core 11 is formed with a plurality of teeth 14 at regular intervals along the inner circumferential surface. The plurality of teeth 14 protrude from the inner circumferential surface of the stator iron core 11 toward the central axis of the stator iron core 11 and are disposed close to the outer circumferential surface of the rotor 20 inserted and installed in the rotor insertion hole 18. do. At this time, a silicon iron plate may be used as the stator plate 12. The inside of the virtual surface formed by the end of the tooth 14 inside the stator iron core 11 forms the rotor insertion hole 18.

그리고 코일(16)은 복수의 투스(14)에 각각 권선됨으로써, 교류 전원이 인가되면 고정자(10)의 구조로 인해 회전 자속을 발생시킨다.In addition, the coil 16 is wound around the plurality of teeth 14, and when AC power is applied, the coil 16 generates a rotating magnetic flux due to the structure of the stator 10.

한편 도시하진 않았지만, 회전축(30)은 LSPM 모터(100)의 케이스를 이루는 케이싱(casing)이나 쉘(shell)에 베어링을 매개로 회전 가능하게 설치된다.On the other hand, although not shown, the rotating shaft 30 is rotatably installed in the casing (shell) or shell (shell) forming the case of the LSPM motor 100 via a bearing.

회전자(20)는 고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 LSPM 모터의 회전자로서, 회전자 철심(21)과, 회전자 철심(21)에 매입된 복수의 영구자석(22), 및 복수의 도체바(23)를 포함한다. 회전자 철심(21)은 중심 부분에 회전축(30)이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍(25)이 형성되어 있고, 회전축 삽입구멍(25)의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍(26)이 형성되어 있고, 복수의 영구자석 삽입구멍(25) 외측의 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 형성되어 있다. 복수의 영구자석(22)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)에 각각 삽입되어 N극과 S극을 형성한다. 그리고 복수의 도체바(23)는 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 각각 삽입되어 설치된다. 이때 복수의 영구자석(22)은 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a, 22c)의 크기가 뒤선 영구자석(22b, 22d)의 크기에 비해서 상대적으로 작다. 복수의 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23) 간의 간격(d1)은 자극의 가장자리 부분의 도체바(22) 간의 간격(d2) 보다는 넓게 형성된다. 여기서 회전축(30)의 회전 방향은 X축을 기준으로 시계 방향이며, X축은 자극의 변환이 발생되는 지점이다.The rotor 20 is a rotor of an LSPM motor inserted into the rotor insertion hole of the stator and rotatably installed, and includes a rotor iron core 21 and a plurality of permanent magnets 22 embedded in the rotor iron core 21. ), And a plurality of conductor bars 23. The rotor core 21 has a rotating shaft insertion hole 25 in which the rotating shaft 30 is inserted in the center portion, and a plurality of permanent magnet insertion holes 26 are formed around the rotating shaft insertion hole 25. A plurality of conductor bar insertion holes 27 are formed around the outer side of the plurality of permanent magnet insertion holes 25. The plurality of permanent magnets 22 are respectively inserted into the plurality of permanent magnet insertion holes 26 to form the N pole and the S pole. The plurality of conductor bars 23 are inserted into and installed in the plurality of conductor bar insertion holes 27, respectively. In this case, the plurality of permanent magnets 22 are relatively smaller in size than the permanent magnets 22b and 22d, which are larger in size than the permanent magnets 22a and 22c in the rotational direction of the rotation shaft 30. The distance d1 between the conductor bars 23 of the central portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets 22 is wider than the distance d2 between the conductor bars 22 of the edge portion of the magnetic pole. Herein, the rotation direction of the rotation shaft 30 is clockwise with respect to the X axis, and the X axis is a point at which the transformation of the magnetic pole occurs.

이와 같이 제1 실시예에 따른 회전자(20)는 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 크기가 뒤선 영구자석(22b,22d)의 크기에 비해서 상대적으로 작기 때문에, 회전축(30)의 회전방향으로 발생하는 인력으로 인한 공극자속밀도의 불균형을 해소하여 LSPM 모터(100)의 출력을 향상시키고 토크리플을 개선할 수 있고, 코깅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성을 개선할 수 있다.As described above, since the size of the permanent magnets 22a and 22c in the rotating direction of the rotary shaft 30 is smaller than the size of the permanent magnets 22b and 22d in the rotor 20 according to the first embodiment, It is possible to improve the output of the LSPM motor 100 and improve torque ripple by reducing the unbalanced magnetic flux density caused by the attraction force generated in the rotational direction of the rotary shaft 30, and to improve the vibration and noise characteristics by reducing the cogging torque. Can be.

또한 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23)의 길이(L1)를 자극의 가장자리 부분의 도체바(23)의 길이(L2) 보다는 짧게 형성함으로써, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다. 이와 같이 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현함으로써, LSPM 모터(100)의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄일 수 있고, 이로 인해 LSPM 모터(100)의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다.In addition, the length L1 of the conductor bar 23 in the center portion of the magnetic pole formed by the permanent magnet 22 is shorter than the length L2 of the conductor bar 23 in the edge portion of the magnetic pole, thereby stimulating the void magnetic flux density. By focusing to the central part of, the pore magnetic flux density can be realized in a sinusoidal shape. By implementing the air gap magnetic flux density in a sinusoidal shape, it is possible to reduce the cogging torque generated when the LSPM motor 100 is driven, thereby reducing the generation of vibration and noise when the LSPM motor 100 is driven.

이와 같은 제1 실시예에 따른 회전자(20)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the rotor 20 according to the first embodiment in detail as follows.

회전자 철심(21)은 동일한 형상의 회전자 철판(24) 복수 개를 축방향으로 적층하여 형성한다. 회전자 철심(21)은 중심 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.The rotor core 21 is formed by laminating a plurality of rotor iron plates 24 having the same shape in the axial direction. The rotor core 21 has a rotation shaft insertion hole 25 in which the rotation shaft 30 is inserted in the center portion. The rotor core 21 has a plurality of permanent magnet insertion holes 26 formed outside the rotation shaft insertion hole 25. The rotor iron core 21 has a plurality of conductor bar insertion holes 27 formed around the outer edges of the plurality of permanent magnet insertion holes 26.

이때 회전자 철판(24)으로는 규소 강판이 사용될 수 있다. 회전축 삽입구멍(25) 및 영구자석 삽입구멍(26)은 회전자 철심(21)의 상부면에 대해서 수직 방향으로 형성될 수 있다.At this time, a silicon steel sheet may be used as the rotor iron plate 24. The rotation shaft insertion hole 25 and the permanent magnet insertion hole 26 may be formed in a direction perpendicular to the upper surface of the rotor iron core 21.

회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 외곽에 사각으로 영구자석(22)이 설치되는 네 개의 영구자석 삽입구멍(26)이 회전자 철심(21)에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다.Although the four permanent magnet insertion holes 26 in which the permanent magnets 22 are installed in the square at the center of the rotary shaft insertion hole 25 are formed in the rotor iron core 21, an example is not limited thereto.

그리고 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.The plurality of permanent magnets 22 are inserted into and installed in the plurality of permanent magnet insertion holes 26 of the rotor iron core 21, respectively. At this time, the plurality of permanent magnets 22 generate torque by interaction with the magnetic flux generated in the coil 16. As the permanent magnet 22, a rare earth magnet may be used.

특히 복수의 영구자석(22)은 공극자속밀도의 불균형을 해소하기 위해서, 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 크기가 뒤선 영구자석(22b,22d)의 크기에 비해서 상대적으로 작게 형성된다. 즉 회전축(30)의 회전 방향으로 인력이 발생하기 때문에, 앞선 영구자석(22a,22c)에서는 회전자(20)의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 증가하므로 크기를 줄이고, 척력이 발생하는 뒤선 영구자석(22b,22d)에서는 회전자(20)의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 감소하므로 크기를 크게 하여 자속 감소를 보상함으로써, 부하시의 공극자속밀도를 평형하게 하여 LSPM 모터(100)의 출력을 향상시키고 토크리플을 개선할 수 있고, 코깅 토오크를 줄여 진동과 소음 특성을 개선할 수 있다.In particular, the plurality of permanent magnets 22 are smaller than the size of the permanent magnets 22b and 22d, which are larger in size than the permanent magnets 22a and 22c in the direction of rotation of the rotation shaft 30, in order to solve the imbalance of the void magnetic flux density. It is formed relatively small. That is, since the attraction force occurs in the rotational direction of the rotary shaft 30, in the permanent magnets 22a and 22c, the magnitude of the magnetic flux increases due to the attraction force additionally generated by the rotation of the rotor 20, thereby reducing the size. In the back permanent magnets 22b and 22d where repulsion occurs, the strength of the magnetic flux decreases due to the attraction force additionally generated by the rotation of the rotor 20, so that the magnitude of the magnetic flux is increased to compensate for the reduction of the magnetic flux. By balancing the pore flux density, the output of the LSPM motor 100 can be improved and torque ripple can be improved, and the cogging torque can be reduced to improve vibration and noise characteristics.

이때 복수의 영구자석(22)은 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 서로 대칭되게 설치되며, 서로 이웃하는 영구자석(22)은 크기가 서로 상이하지만, 서로 마주보게 배치된 영구자석(22)은 크기가 서로 동일하다. 복수의 영구자석(22)은 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 길이가 뒤선 영구자석(22b,22d)의 길이에 비해서 상대적으로 짧게 형성할 수 있다. 복수의 영구자석(22)의 폭은 동일할 수 있다.At this time, the plurality of permanent magnets 22 are installed symmetrically with respect to the rotation shaft insertion hole 25, the neighboring permanent magnets 22 are different in size, but the permanent magnets 22 facing each other are arranged The size is the same as each other. The plurality of permanent magnets 22 may be formed to be relatively short in length compared to the lengths of the permanent magnets 22b and 22d, which have the lengths of the permanent magnets 22a and 22c that are advanced in the rotational direction of the rotation shaft 30. The width of the plurality of permanent magnets 22 may be the same.

예컨대 복수의 영구자석(22)은 N극을 형성하며 서로 이웃하는 복수의 제1 영구자석(28)과, 상기 S극을 형성하며 서로 이웃하는 복수의 제2 영구자석(29)을 포함할 수 있다. 회전축(20)을 중심으로 복수의 제1 영구자석(28) 및 복수의 제2 영구자석(29)은 서로 대칭되게 회전자 철심(21)에 설치된다. 물론 복수의 제1 영구자석(28) 및 제2 영구자석(29)은 각각 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)은 뒤선 영구자석(22b,22d) 보다는 크기가 상대적으로 작다.For example, the plurality of permanent magnets 22 may include a plurality of first permanent magnets 28 forming an N pole and neighboring each other, and a plurality of second permanent magnets 29 forming the S pole and neighboring each other. have. The plurality of first permanent magnets 28 and the plurality of second permanent magnets 29 are installed on the rotor core 21 symmetrically with respect to the rotation shaft 20. Of course, the plurality of first permanent magnets 28 and the second permanent magnets 29 are relatively larger in size than the permanent magnets 22b and 22d, respectively. small.

회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)은 뒤선 영구자석(22b,22d) 보다는 크기가 상대적으로 작게 제작하기 위해서, 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)은 뒤선 영구자석(22b,22d)의 길이보다 짧게 제작할 수 있다. 복수의 영구자석(22)의 폭은 동일하다. 예컨대 복수의 제1 영구자석(28)에 있어서, 앞선 영구자석(22a)의 길이(a)를 뒤선 영구자석(22b)의 길이(b)보다 짧게 제작할 수 있다.In order to manufacture the permanent magnets 22a and 22c in the direction of rotation relatively smaller than the permanent magnets 22b and 22d in the direction of rotation, the permanent magnets 22a and 22c in the direction of rotation are permanent magnets 22b and 22d. It can be made shorter than the length of. The width of the plurality of permanent magnets 22 is the same. For example, in the plurality of first permanent magnets 28, the length a of the front permanent magnet 22a can be made shorter than the length b of the rear permanent magnet 22b.

도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 및 제2 영구자석(28,29)은 각각 두 개일 수 있다. 한 쌍의 제1 영구자석(28) 사이의 각과, 한 쌍의 제2 영구자석(29) 사이의 각은 각각 90도 이상이고, 이웃하는 제1 영구자석(28)과 제2 영구자석(29) 사이의 각은 90도 이하가 되게 복수의 제1 및 제2 영구자석(28,29)은 회전자 철심(21)에 삽입 설치될 수 있다.As shown in FIG. 1, the plurality of first and second permanent magnets 28 and 29 may each be two. The angle between the pair of first permanent magnets 28 and the angle between the pair of second permanent magnets 29 are each 90 degrees or more, and the neighboring first permanent magnets 28 and the second permanent magnets 29 A plurality of first and second permanent magnets 28 and 29 may be inserted into the rotor iron core 21 so that an angle between the two poles is 90 degrees or less.

그리고 제1 실시예에서는 회전축 삽입구멍(25)을 중심으로 4개의 영구자석(22)이 배치되고, 한 쌍의 제1 영구자석(28)이 N극을 형성하고, 한 쌍의 제2 영구자석(29)이 S극을 형성하는 경우를 설명하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 4개 이상의 짝수의 영구자석(22)이 회전자 철심(21)에 삽입 설치되거나, 이웃하는 복수의 영구자석(22)은 서로 다른 극성을 갖도록 회전자 철심(21)에 삽입 설치될 수도 있다.In the first embodiment, four permanent magnets 22 are arranged around the rotation shaft insertion hole 25, and the pair of first permanent magnets 28 form an N pole, and the pair of second permanent magnets is arranged. Although the case where (29) forms an S pole was demonstrated, it is not limited to this. For example, four or more even-numbered permanent magnets 22 may be inserted into the rotor iron cores 21, or a plurality of neighboring permanent magnets 22 may be inserted into the rotor iron cores 21 to have different polarities. .

한편 제1 실시예에서는 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 길이가 뒤선 영구자석(22b,22d)의 길이에 비해서 상대적으로 짧게 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 폭이 뒤선 영구자석(22b,22d)의 폭에 비해서 상대적으로 짧게 형성할 수 있다. 이 경우 복수의 영구자석(22)의 길이는 동일할 수 있다. 또는 회전축(30)의 회전 방향으로 앞선 영구자석(22a,22c)의 길이와 폭이 뒤선 영구자석(22b,22d)의 길이와 폭에 비해서 상대적으로 짧게 형성할 수 있다.On the other hand, the first embodiment discloses an example in which the lengths of the permanent magnets 22a and 22c in the rotational direction of the rotary shaft 30 are shorter than the lengths of the permanent magnets 22b and 22d in the reverse direction. It is not. For example, the widths of the permanent magnets 22a and 22c that are advanced in the rotational direction of the rotary shaft 30 can be formed relatively shorter than the widths of the permanent magnets 22b and 22d that are later. In this case, the plurality of permanent magnets 22 may have the same length. Alternatively, the lengths and widths of the permanent magnets 22a and 22c leading in the rotational direction of the rotary shaft 30 may be relatively shorter than the lengths and widths of the permanent magnets 22b and 22d.

제1 실시예에서는 앞선 영구자석(22a,22c)의 길이를 뒤선 영구자석(22b,22d)에 비해서 상대적으로 짧게 형성할 때, 앞선 영구자석(22a,22c)은 자극의 중심 부분을 짧게 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 앞선 영구자석(22a,22c)의 자극의 가장자리 부분을 짧게 형성할 수도 있다. 또는 앞선 영구자석(22a,22c)의 양단부를 짧게 형성할 수도 있다.In the first embodiment, when the length of the preceding permanent magnets 22a and 22c is made relatively short compared to the latter permanent magnets 22b and 22d, the preceding permanent magnets 22a and 22c form a short central portion of the magnetic pole. Although the example was disclosed, it is not limited to this. For example, the edge portions of the magnetic poles of the preceding permanent magnets 22a and 22c may be formed short. Alternatively, both ends of the preceding permanent magnets 22a and 22c may be formed short.

그리고 전술된 바와 같이 회전자 철심(21)은 복수의 영구자석 삽입구멍(26)의 외측의 가장자리 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍(27)이 형성되어 있다. 여기서 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 영구자석 삽입구멍(26)이 형성된 방향 즉, 회전자 철심(21)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 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) 사이의 간격은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 복수의 도체바 삽입구멍(27)은 자극의 중심 부분이 자극의 가장자리 부분에 비해서 길이가 짧게 형성될 수 있다(L1>L2). 바람직하게는 복수의 도체바 삽입구멍(26)의 길이는 자극의 중심에서 가장자리 쪽으로 갈수록 점차적으로 길이가 짧아지게 형성하는 것이다.As described above, the rotor iron core 21 has a plurality of conductor bar insertion holes 27 formed around the outer edges of the plurality of permanent magnet insertion holes 26. Here, the plurality of conductor bar insertion holes 27 may be formed in a direction in which the permanent magnet insertion hole 26 is formed, that is, penetrating the rotor iron core 21. The plurality of conductor bar insertion holes 27 have an elongated shape and are disposed outside the rotor iron core 21. The conductor bar insertion hole 27 may be formed as a slot toward the permanent magnet 22. For example, the conductor bar insertion hole 27 may be formed in an elongated ellipse or an elongated rectangular shape in which both ends of the long side are convex outward. The spacing between the plurality of conductor bar insertion holes 27 may be formed substantially the same. The plurality of conductor bar insertion holes 27 may have a central length of the magnetic pole shorter than that of the edge of the magnetic pole (L1> L2). Preferably, the lengths of the plurality of conductor bar insertion holes 26 are gradually shortened from the center of the magnetic pole toward the edge.

그리고 복수의 도체바(23)는 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 각각 삽입되어 설치된다. 복수의 도체바(23) 사이의 간격은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 복수의 도체바(23)는 도체바 삽입구멍(27)에 다이캐스팅 방법으로 설치될 수 있다. 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. 이때 복수의 도체바(23)의 길이는 전술된 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 의해 자극의 중심 부분이 자극의 가장자리 부분에 비해서 짧게 형성된다. 이와 같이 복수의 도체바(23)를 형성함으로써, 자극을 형성하는 영구자석(22)과 도체바(28) 간의 거리는 자극의 중심 부분이 자극의 가장자리 부분에 비해서 길게 형성된다.The plurality of conductor bars 23 are inserted into and installed in the plurality of conductor bar insertion holes 27, respectively. The spacing between the plurality of conductor bars 23 may be formed substantially the same. The plurality of conductor bars 23 may be installed in the conductor bar insertion hole 27 by a die casting method. The conductor bar 23 may generally use an aluminum (Al) material having excellent electrical conductivity and capable of die casting. The conductor bar 23 formed by die casting is formed in a shape corresponding to the shape of the conductor bar insertion hole 27. At this time, the length of the plurality of conductor bars 23 is shorter than the edge portion of the magnetic pole by the plurality of conductor bar insertion holes 27 described above. By forming the plurality of conductor bars 23 in this manner, the distance between the permanent magnets 22 and the conductor bars 28 forming the magnetic poles is longer than the central portion of the magnetic poles.

이와 같이 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23)의 길이(L1)를 자극의 가장자리 부분의 도체바(23)의 길이(L2) 보다는 짧게 형성하는 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하기 위해서이다. 즉 통상적인 경우 복수의 도체바는 회전축(30)의 중심을 향하여 방사형으로 설치되기 때문에, 회전자와 고정자 간의 공극자속밀도가 구형파를 형성하고, 이로 인해 발생되는 코깅 토오크로 인해 진동과 소음이 커졌다. 반면에 제1 실시예와 같이 자극의 중심 부분의 도체바(23)의 길이(L1)를 자극의 가장자리 부분의 도체바(23)의 길이(L2) 보다는 짧게 형성함으로써, 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다. 이로 인해 제1 실시예에 따른 LSPM 모터(100)의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄여 LSPM 모터(100)의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다.The reason why the length L1 of the conductor bar 23 at the center of the magnetic pole formed by the permanent magnet 22 is shorter than the length L2 of the conductor bar 23 at the edge of the magnetic pole is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 6, the pore flux density is focused to a central portion of the magnetic pole to realize the pore flux density in a sinusoidal shape. In other words, since the plurality of conductor bars are radially installed toward the center of the rotation shaft 30, the pore flux density between the rotor and the stator forms a square wave, and the cogging torque generated thereby increases vibration and noise. . On the other hand, as in the first embodiment, the length L1 of the conductor bar 23 in the center portion of the magnetic pole is formed to be shorter than the length L2 of the conductor bar 23 in the edge portion of the magnetic pole. Can be implemented. Therefore, the cogging torque generated when the LSPM motor 100 is driven according to the first embodiment may be reduced to reduce the generation of vibration and noise when the LSPM motor 100 is driven.

특히 복수의 도체바(23)의 길이는 자극의 중심에서 가장자리 쪽으로 갈수록 점차적으로 작아지는 회전자 철심(21)에 삽입 설치함으로써, 공극자속밀도는 영구자석(22)의 자극의 중심 부분에서 가장 높고, 자극의 중심 부분에서 외곽으로 갈수록 공극자속밀도가 점차적으로 감소시킬 수 있기 때문에, 공극자속밀도를 사인파 형상에 더욱 가깝게 구현할 수 있다.In particular, the length of the plurality of conductor bars 23 is inserted into the rotor core 21 which gradually decreases from the center of the magnetic pole toward the edge, so that the pore magnetic flux density is the highest in the central portion of the magnetic pole of the permanent magnet 22. As the pore flux density gradually decreases from the center of the magnetic pole toward the outside, the pore flux density can be realized closer to the sinusoidal shape.

이와 같은 제1 실시예에 따른 LSPM 모터(100)는 회전자(20)의 도체바(23)에 유기되는 전압에 의하여 생성되는 2차 전류와, 고정자(10)의 권선(16)에 의하여 발생되는 자속의 상호작용에 의하여 발생되는 토오크에 의해 회전자(20)가 회전을 시작하고, 기동되어 정격 운전시에는 회전자(20)에 설치된 영구자석(22)의 자속과 고정자(10)에서 발생되는 자속의 상호 동기화되어 고정자(10)의 회전자계의 속도로써 운전한다. 이때 LSPM 모터(100) 구동시 회전자(20)의 회전 방향으로 인력이 발생하기 때문에, 앞선 영구자석(22)에서는 회전자(20)의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 증가하므로 크기를 줄이고, 척력이 발생하는 뒤선 영구자석(22)에서는 회전자(20)의 회전에 의해 부가적으로 발생되는 인력으로 인해 자속의 세기가 감소하므로 크기를 크게 하여 자속 감소를 보상함으로써, 공극자속밀도의 불균형을 해소할 수 있다.The LSPM motor 100 according to the first embodiment is generated by the secondary current generated by the voltage induced in the conductor bar 23 of the rotor 20 and the winding 16 of the stator 10. The rotor 20 starts to rotate by the torque generated by the interaction of the magnetic fluxes, and is started and generated at the magnetic flux of the permanent magnet 22 installed in the rotor 20 and the stator 10 at the rated operation. The magnetic flux is synchronized with each other to operate at the speed of the rotor magnetic field of the stator 10. At this time, since the attraction force occurs in the rotational direction of the rotor 20 when the LSPM motor 100 is driven, the strength of the magnetic flux due to the attraction force additionally generated by the rotation of the rotor 20 in the preceding permanent magnet 22 In order to reduce the size and increase the size of the magnetic flux generated by the additional force generated by the rotation of the rotor 20 in the rear permanent magnet 22, the repulsive force is reduced by increasing the size to compensate for the magnetic flux reduction by This can solve the imbalance in the pore flux density.

또한 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23)의 길이(L1)를 자극의 가장자리 부분의 도체바(23)의 길이(L2) 보다는 짧게 형성함으로써, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현할 수 있다.In addition, the length L1 of the conductor bar 23 in the center portion of the magnetic pole formed by the permanent magnet 22 is shorter than the length L2 of the conductor bar 23 in the edge portion of the magnetic pole, thereby stimulating the void magnetic flux density. By focusing to the central part of, the pore magnetic flux density can be realized in a sinusoidal shape.

한편 제1 실시예에서는 복수의 도체바(23) 사이의 간격은 실질적으로 동일하게 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23) 간의 간격(d1)을 자극의 가장자리 부분의 도체바(23) 간의 간격(d2) 보다는 넓게 형성할 수도 있다.Meanwhile, in the first embodiment, an example in which the spacing between the plurality of conductor bars 23 is formed substantially the same is disclosed, but the present invention is not limited thereto. That is, as shown in FIG. 4, the distance d1 between the conductor bars 23 of the center portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets 22 is the distance d2 between the conductor bars 23 of the edge portion of the magnetic pole. It can be formed rather wide.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LSPM 모터의 회전자(120)를 보여주는 평면도이다.4 is a plan view illustrating the rotor 120 of the LSPM motor according to the second exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자(120)는 복수의 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23) 간의 간격(d1)을 자극의 가장자리 부분의 도체바(23) 간의 간격(d2) 보다는 넓게 형성되는 것을 제외하면 제1 실시예에 따른 회전자(도 1의 20)와 동일한 구조를 갖기 때문에, 복수의 도체바(23)가 회전자 철심(21)에 설치된 구조를 중심으로 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the rotor 120 according to the second embodiment of the present invention has a distance d1 between the conductor bars 23 of the central portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets 22. Since a plurality of conductor bars 23 have the same structure as that of the rotor (20 in FIG. 1) according to the first embodiment except that they are formed wider than the distance d2 between the conductor bars 23 of the portion, the plurality of conductor bars 23 are rotors. Referring to the structure installed in the iron core 21 as follows.

여기서 복수의 도체바(23)는 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 각각 삽입되어 설치된다. 복수의 도체바(23) 사이의 간격은 전술된 복수의 도체바 삽입구멍(27)에 의해 자극의 중심 부분이 자극의 가장자리 부분에 비해서 넓게 형성된다.Here, the plurality of conductor bars 23 are inserted into and installed in the plurality of conductor bar insertion holes 27, respectively. The spacing between the plurality of conductor bars 23 is formed by the plurality of conductor bar insertion holes 27 described above so that the center portion of the magnetic pole is wider than the edge portion of the magnetic pole.

이와 같이 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23) 간의 간격(d1)을 자극의 가장자리 부분의 도체바(23) 간의 간격(d2) 보다는 넓게 형성하는 이유는, 공극자속밀도를 자극의 중심 부분으로 집속시켜 공극자속밀도를 사인파 형상으로 구현하기 위해서이다. 제2 실시예와 같이 영구자석(22)이 형성하는 자극의 중심 부분의 도체바(23)의 길이를 자극의 가장자리 부분의 도체바(23)의 길이 보다는 짧게 형성하고, 동시에 자극의 중심 부분의 도체바(23) 간의 간격(d1)을 자극의 가장자리 부분의 도체바(23) 간의 간격(d2) 보다는 넓게 형성함으로써, 공극자속밀도를 사인파 형상에 더욱 가깝게 구현할 수 있다. 따라서 제2 실시예에 따른 LSPM 모터의 구동시 발생되는 코깅 토오크를 줄일 수 있고, 이로 인해 LSPM 모터의 구동시 진동 및 소음이 발생하는 것을 줄일 수 있다.The reason why the space d1 between the conductor bars 23 in the center portion of the magnetic pole formed by the permanent magnet 22 is wider than the distance d2 between the conductor bars 23 in the edge portion of the magnetic pole is due to the void magnetic flux. This is to achieve the pore flux density in a sinusoidal shape by focusing the density to the center of the magnetic pole. As in the second embodiment, the length of the conductor bar 23 of the center portion of the magnetic pole formed by the permanent magnet 22 is shorter than the length of the conductor bar 23 of the edge portion of the magnetic pole, and at the same time By forming the space d1 between the conductor bars 23 wider than the space d2 between the conductor bars 23 at the edges of the magnetic poles, the pore magnetic flux density can be made closer to the sinusoidal shape. Accordingly, the cogging torque generated when the LSPM motor is driven according to the second embodiment can be reduced, thereby reducing the occurrence of vibration and noise when the LSPM motor is driven.

특히 복수의 도체바(23) 사이의 간격은 자극의 중심에서 가장자리 쪽으로 갈수록 좁아지게 회전자 철심(21)에 삽입 설치함으로써, 공극자속밀도는 영구자석(22)의 자극의 중심 부분에서 가장 높고, 자극의 중심 부분에서 외곽으로 갈수록 공극자속밀도가 점차적으로 감소시킬 수 있기 때문에, 공극자속밀도를 사인파 형상에 더욱 가깝게 구현할 수 있다.In particular, the spacing between the plurality of conductor bars 23 is inserted into the rotor core 21 so as to become narrower from the center of the magnetic pole toward the edge, so that the pore magnetic flux density is the highest in the central portion of the magnetic pole of the permanent magnet 22, Since the pore magnetic flux density can be gradually reduced from the center of the magnetic pole to the outer portion, the pore magnetic flux density can be realized closer to the sinusoidal shape.

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.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented.

10 : 고정자
11 : 고정자 철심
12 : 고정자 철판
14 : 투스
16 : 코일
18 : 회전자 삽입구멍
20, 120 : 회전자
21 : 회전자 철심
22 : 영구자석
23 : 도체바
24 : 회전자 철판
25 : 회전축 삽입구멍
26 : 영구자석 삽입구멍
27 : 도체바 삽입구멍
100 : LSPM 모터
10: Stator
11: stator iron core
12: stator iron plate
14: Tooth
16: coil
18: rotor insertion hole
20, 120: rotor
21: rotor iron core
22: permanent magnet
23: conductor bar
24: rotor iron plate
25: rotating shaft insertion hole
26: permanent magnet insertion hole
27: conductor bar insertion hole
100: LSPM Motor

Claims (8)

고정자의 회전자 삽입구멍에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 LSPM 모터의 회전자로서,
중심 부분에 회전축이 삽입 설치되는 회전축 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전축 삽입구멍의 둘레에 복수의 영구자석 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 영구자석 삽입구멍 외측의 둘레에 복수의 도체바 삽입구멍이 형성되어 있는 회전자 철심;
상기 복수의 영구자석 삽입구멍에 각각 삽입되어 N극과 S극을 형성하는 복수의 영구자석;
상기 복수의 도체바 삽입구멍에 각각 삽입되어 설치되는 복수의 도체바;를 포함하며,
상기 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 상기 도체바의 길이는 상기 자극의 가장자리 부분의 상기 도체바의 길이 보다는 짧게 형성되고,
상기 복수의 영구자석은,
상기 N극을 형성하며 서로 이웃하는 두 개의 제1 영구자석;
상기 S극을 형성하며 서로 이웃하는 두 개의 제2 영구자석;을 포함하며,
상기 두 개의 제1 영구자석 및 상기 두 개의 제2 영구자석은 각각 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석이 뒤선 영구자석 보다는 크기가 상대적으로 작고,
상기 두 개의 제1 영구자석 및 상기 두 개의 제2 영구자석은 각각 회전축의 회전 방향으로 앞선 영구자석의 길이가 뒤선 영구자석의 길이에 비해서 상대적으로 짧게 형성되되 앞선 영구자석의 자극의 중심 부분을 향하는 쪽이 짧게 형성되어, 마주보는 상기 두 개의 제1 영구자석의 양단 사이의 간격 및 마주보는 상기 두 개의 제2 영구자석의 양단 사이의 간격이 각각 이웃하는 상기 제1 및 제2 영구자석의 양단 사이의 간격보다는 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
A rotor of an LSPM motor inserted into a rotor insertion hole of a stator and rotatably installed.
A rotation shaft insertion hole is formed in the center portion and the rotation shaft is inserted. A plurality of permanent magnet insertion holes are formed around the rotation shaft insertion hole, and a plurality of conductor bars are inserted around the outer side of the plurality of permanent magnet insertion holes. A rotor iron core in which holes are formed;
A plurality of permanent magnets respectively inserted into the plurality of permanent magnet insertion holes to form an N pole and an S pole;
And a plurality of conductor bars respectively inserted into and installed in the plurality of conductor bar insertion holes.
The length of the conductor bar of the central portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is formed shorter than the length of the conductor bar of the edge portion of the magnetic pole,
The plurality of permanent magnets,
Two first permanent magnets forming the N pole and neighboring each other;
And two second permanent magnets forming the S pole and neighboring each other.
The two first permanent magnets and the two second permanent magnets are each smaller in size than the permanent magnets that are preceded by the permanent magnets in the direction of rotation of the rotary shaft,
The two first permanent magnets and the two second permanent magnets are respectively formed in a relatively short length of the permanent magnet in the direction of rotation of the rotation axis compared to the length of the permanent magnet in the direction of the magnetic pole of the preceding permanent magnet. The short side is formed so that the distance between both ends of the two first permanent magnets facing each other and the distance between both ends of the two second permanent magnets facing each other between the both ends of the first and second permanent magnets adjacent to each other. The rotor of the LSPM motor, characterized in that formed wider than the interval of.
제1항에 있어서, 상기 복수의 영구자석은,
상기 회전축 삽입구멍을 중심으로 서로 대칭되게 설치되며, 서로 마주보게 배치된 영구자석은 크기가 서로 동일하고, 이웃하는 영구자석은 크기가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
The method of claim 1, wherein the plurality of permanent magnets,
The rotor of the LSPM motor, wherein the permanent magnets are installed symmetrically with respect to the rotation shaft insertion hole, and the permanent magnets facing each other have the same size, and neighboring permanent magnets have different sizes.
삭제delete 제2항에 있어서, 상기 복수의 영구자석은,
폭이 동일한 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
The method of claim 2, wherein the plurality of permanent magnets,
Rotor of the LSPM motor, characterized in that the same width.
제4항에 있어서,
상기 두 개의 제1 영구자석 사이의 각과, 상기 두 개의 제2 영구자석 사이의 각은 각각 90도 이상이고, 이웃하는 상기 제1 영구자석과 상기 제2 영구자석 사이의 각은 90도 이하인 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
5. The method of claim 4,
The angle between the two first permanent magnets and the angle between the two second permanent magnets are each 90 degrees or more, and the angle between the neighboring first permanent magnets and the second permanent magnets is 90 degrees or less. Rotor of LSPM motor.
제1항에 있어서,
상기 복수의 도체바의 길이는 자극의 중심에서 가장자리 쪽으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
The method of claim 1,
The length of the plurality of conductor bar is a rotor of the LSPM motor, characterized in that the smaller from the center of the magnetic pole toward the edge.
제1항에 있어서,
상기 복수의 영구자석이 형성하는 자극의 중심 부분의 상기 도체바 간의 간격은 상기 자극의 가장자리 부분의 상기 도체바 간의 간격 보다는 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 LSPM 모터의 회전자.
The method of claim 1,
The rotor of the LSPM motor, characterized in that the spacing between the conductor bars of the central portion of the magnetic pole formed by the plurality of permanent magnets is wider than the interval between the conductor bars of the edge portion of the magnetic pole.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 회전자;
중심 부분에서 상기 회전자가 삽입 설치되는 회전자 삽입구멍이 형성되어 있고, 상기 회전자 삽입구멍의 내주면에 코일이 권선된 고정자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 LSPM 모터.
The rotor according to any one of claims 1, 2, 4-7;
A stator in which a rotor insertion hole into which the rotor is inserted is formed at a central portion thereof, and a coil is wound around an inner circumferential surface of the rotor insertion hole;
LSPM motor comprising a.
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