KR101221251B1 - Rotor of interior permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 매입형 영구자석 모터의 회전자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다층 매입형 영구자석 모터의 회전자를 최적화하여 고속 사용시 강력한 토크를 발생하고, 자속의 누설을 최소한으로 한 매입형 영구자석 모터의 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of an embedded permanent magnet motor, and more particularly, to optimize the rotor of a multilayer embedded permanent magnet motor to generate strong torque during high-speed use, and to embed the permanent magnet motor with minimum magnetic flux leakage. Relates to the rotor.
일반적으로 모터는 고정자와 회전자로 구성되며, 고정자에 동선(銅線)을 감아 권선을 하며 회전자에는 영구자석을 매입하고 있다. In general, a motor is composed of a stator and a rotor, and a winding is wound around a stator and a permanent magnet is embedded in the rotor.
매입형 영구자석 모터의 대표적인 예로 BLDC 모터(Brushless DC motor)와 스위치드 릴럭턴스 모터가 있다. 상기 BLDC 모터는 전자적으로 전류의 흐름 방향을 바꿔 자기장의 방향을 절환 시킴으로 하여 영구자석 회전자가 회전하게 된다. 그리고 상기 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자에 각 상의 교류 전압을 가하고, 회전자의 영구자석과 고정자에 설치된 각 상의 코일에 흐르는 통전 전류를 단속함으로써 발생되는 자기장의 릴럭턴스의 변화에 의해서 영구자석 회전자가 회전하게 된다. 이러한 BLDC 모터는 회전 속도 및 회전 방향을 제어가 용이한 가변속 모터로서 가전기기 등의 구동장치에 많이 사용된다.Representative examples of embedded permanent magnet motors include brushless DC motors and switched reluctance motors. The BLDC motor electronically changes the flow direction of the current to switch the direction of the magnetic field to rotate the permanent magnet rotor. In addition, the switched reluctance motor applies an alternating current voltage to each stator to the stator, and the permanent magnet rotor rotates by changing the reluctance of the magnetic field generated by interrupting the energizing current flowing through the permanent magnet of the rotor and the coil of each phase installed in the stator. Done. The BLDC motor is a variable speed motor that can easily control the rotational speed and the rotational direction and is widely used in driving devices such as home appliances.
보다 구체적으로, 상기 BLDC 모터는 계자(field)를 형성하고 토크를 외부로 전달하기 위한 회전자, 상기 계자와의 상호작용에 의해 회전 자계가 발생되도록 하여 토크를 발생시키는 고정자 코일이 권선됨과 동시에 자로를 형성하는 고정자, 그리고 상기 회전자의 회전 위치를 검출하기 위한 위치검출장치를 포함하여 이루어진다.More specifically, the BLDC motor includes a rotor for forming a field and transmitting torque to the outside, and a stator coil for generating torque by winding a stator coil to generate a torque by interaction with the field. It comprises a stator, and a position detecting device for detecting the rotational position of the rotor.
상기 매입형 영구자석 모터의 회전자에 있어서의 회전자는 고속 회전으로 작동되기 때문에, 이들 모터에 채택하고 있는 회전자는 고속 회전 시 전기적 손실과 진동 없이 회전하도록 구성되어야 한다. 따라서 종래에는 회전자의 외면에 영구자석이 부착되었으나, 최근에는 회전자 내부에 영구자석이 매립된 형태의 영구자석 회전자가 많이 사용되고 있다.Since the rotor in the rotor of the embedded permanent magnet motor is operated at high speed rotation, the rotor employed in these motors should be configured to rotate without electric loss and vibration at high speed rotation. Therefore, in the past, the permanent magnet is attached to the outer surface of the rotor, but in recent years the permanent magnet rotor of the type in which the permanent magnet is embedded in the rotor is used a lot.
도 1을 참조하여 종래의 매입형 영구자석 모터에 있어서의 릴럭턴스 모터의 회전자 구조에 대해서 상세히 설명한다.Referring to Fig. 1, the rotor structure of a reluctance motor in a conventional embedded permanent magnet motor will be described in detail.
종래의 매입형 영구자석 모터의 회전자는 얇은 규소 강판으로 이루어진 회전자 철판을 적층하여 하나의 회전자 코어(10)를 형성한다. 상기 회전자 코어(10)의 중심에는 관통홀이 형성되어 회전축이 압입되어 상기 회전자와 일체로 상기 회전축이 회전하게 된다.The rotor of a conventional embedded permanent magnet motor is laminated with a rotor iron plate made of a thin silicon steel sheet to form one
그리고, 상기 회전자 코어(10)에는 영구자석 매입하기 위한 복수 개의 매입부(20)가 형성되며, 이러한 상기 매입부(20)의 개수는 영구자석 회전자 모터의 자극 수와 동일하게 된다.In addition, the
도 1에 도시된 바와 같이 매입부(20)의 형상은 상기 회전자 코어(10) 내부에 영구자석을 삽입하기 위하여 'V'자형태로 된 다층의 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈과 홈 사이에 브릿지(30)가 형성된다.As shown in Figure 1, the shape of the buried
또한, 상기 매입부(20)의 양단에는 반원형태로 형성되어 있으며, 상기 매입부(20)에는 영구자석이 매입되어 고정되게 된다.In addition, both ends of the buried
또한, 다층의 매입부(20)에 의해 회전자의 강성이 취약해지는 문제점이 있으며, 이를 보완하기 위해 상기 매입부(20) 중간에 상기 브릿지(30)를 만들어 강성을 향상시켰다.In addition, there is a problem in that the rigidity of the rotor is weakened by the multi-layer buried
그러나, 상기 브릿지(30)로 인해 크기가 다양한 영구자석이 필요로 하며, 상기 브릿지(30)에 의해 자속이 누설되는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 매입부(20)의 양단이 반원 형상으로 모터가 고속으로 회전 시 원심력을 견디기에는 효과적이나 자속 누설이 증대되는 문제점이 있다.However, due to the
본 발명의 실시예들에 따르면 모터의 회전자에서 매입홈 양단의 형태를 최적화 하여 누설되는 자속을 최소한으로 하고 큰 원심력을 견딜 수 있는 모터의 회전자를 제공하기 위한 것이다.According to embodiments of the present invention to provide a rotor of the motor that can withstand large centrifugal force to minimize the magnetic flux leakage by optimizing the shape of both ends of the recess in the rotor of the motor.
또한, 매입홈 구조를 단순화하여 매입되는 영구 자석의 종류를 줄일 수 있는 모터의 회전자를 제공하기 위한 것이다.In addition, it is to provide a rotor of the motor that can reduce the type of the permanent magnet to be embedded by simplifying the buried groove structure.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 매입형 영구자석 모터의 회전자는 회전자 코어에 영구자석이 삽입되는 복수 개의 매입홈이 형성되며, 상기 매입홈은 그 양단이 돌출되되 반원이 아닌 곡선 형태로 돌출된 돌출 파트와, 돌출되지 않고 직선인 직선파트로 구성된다.The rotor of the embedded permanent magnet motor according to the embodiments of the present invention described above is formed with a plurality of recessed grooves into which the permanent magnet is inserted into the rotor core, and the recessed grooves protrude both ends thereof in a curved shape rather than a semicircle. It consists of a protruding protruding part and a straight part that is straight without being protruded.
일 실시예에 따른, 상기 매입홈은 중앙에 위치하는 제1매입홈, 상기 제1 매입홈을 기준으로 좌측에는 제2매입홈 및 상기 제2매입홈과 대칭으로 위치하는 제3매입홈을 포함하여 구성된다.According to one embodiment, the buried groove includes a first buried groove located in the center, a second buried groove on the left side relative to the first buried groove and a third buried groove symmetrically positioned with the second buried groove. It is configured by.
여기서, 상기 제1 매입홈을 기준으로 상기 제2매입홈과 제3매입홈의 간격이 동일하게 이격된 것을 특징으로 한다.Here, the interval between the second buried groove and the third buried groove with respect to the first buried groove is characterized in that spaced equally.
일 실시예에 따른, 상기 제1매입홈이 제2매입홈과 제3매입홈의 개수보다 하나 더 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the first recessed groove is further provided with one more than the number of the second recessed groove and the third recessed groove.
일 실시예에 따른, 상기 제2 및 제3매입홈은 회전축 중심에서 반지름 방향으로 상기 제2 및 제3매입홈의 폭이 점점 작아지는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the second and third buried grooves are characterized in that the width of the second and third buried grooves in the radial direction from the center of the rotation axis becomes smaller.
이와 같은 구성으로, 매입형 영구자석 모터의 회전자에서 매입홈의 양단 형태를 최적화 하여 누설되는 자속을 최소한으로 하고, 큰 원심력을 효과적으로 견딜 수 있다.With such a configuration, by optimizing the shape of both ends of the embedded groove in the rotor of the embedded permanent magnet motor to minimize the leakage magnetic flux, it can effectively withstand large centrifugal force.
또한, 매입홈 구조를 단순화하여 매입되는 영구 자석의 종류를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the type of permanent magnet to be embedded by simplifying the buried groove structure.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 매입형 영구자석 모터의 회전자에서 매입홈의 양단 형태를 최적화 하여 누설되는 자속을 최소한으로 하고, 큰 원심력을 효과적으로 견딜 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by optimizing the shape of both ends of the recess groove in the rotor of the embedded permanent magnet motor to minimize the magnetic flux leakage, it can effectively withstand large centrifugal force.
또한, 매입홈 구조를 단순화하여 매입되는 영구 자석의 종류를 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the type of permanent magnet to be embedded by simplifying the buried groove structure.
도1은 종래의 매입형 영구자석 모터의 회전자의 단면을 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 회전자의 단면을 도시한 단면도이다.
도3은 도2의 A부분을 확대한 확대도이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a rotor of a conventional embedded permanent magnet motor.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the rotor of the embedded permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2 enlarged.
이하, 도 2 내지 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구 자석 모터의 회전자에 대해서 자세히 설명한다.Hereinafter, the rotor of the embedded permanent magnet motor according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 회전자의 단면을 도시한 단면도이고, 도3은 도2의 A부분을 확대한 확대도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the rotor of the embedded permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an enlarged view of an enlarged portion A of FIG.
도2 내지 도3을 참고하며, 매입형 영구자석 모터의 회전자에 대해 설명한다.2 to 3, the rotor of the embedded permanent magnet motor will be described.
일단, 매입형 영구자석 모터는 고정자 및 회전자를 구비하고 있으며, 그 중 회전자는 회전자 코어(100) 및 영구 자석으로 구비된다.First, the embedded permanent magnet motor has a stator and a rotor, among which the rotor is provided with a
상기 회전자 코어(100)는 규소 강판을 적층하여 형성되며, 중앙에 관통홀(미도시)이 형성되어 회전축(400)이 압입된다. 또한, 상기 회전자 코어(100)는 상기 관통홀(미도시)을 중심으로 주위에 영구자석이 삽입되는 복수 개의 매입홈(200)이 형성되며, 상기 매입홈(200)은 그 양단이 돌출되되 반원이 아닌 곡선 형태로 돌출된 돌출 파트(300)와, 돌출되지 않고 직선인 직선파트(310)로 구성된다.The
여기서, 상기 매입홈(200)는 중앙에 위치하는 제1매입홈(210), 상기 제1 매입홈(210)을 기준으로 좌측에는 제2매입홈(220) 및 상기 제2매입홈(220)과 대칭되는 곳에 위치한 제3매입홈(230)을 포함하여 구성된다.Here, the buried
상기 제1매입홈(210)은 복수 개로 형성되며, 각각의 매입홈(210)의 크기가 동일하여 같은 크기의 영구자석을 삽입함으로써, 사용되는 영구 자석을 종류를 감소할 수 있다.The first buried
또한, 상기 제1매입홈(210)은 도2에서 도시된 바와 같이 5개 이상의 매입홈(210)이 형성되며, 상기 매입홈(210)의 수량은 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 모터의 설계시 자속 및 크기에 의해 변경될 수 있다.In addition, the first buried
상기 제2 매입홈(220)은 상기 제1 매입홈(210)의 좌측에 복수 개로 형성되며, 상기 회전자 코어(100)의 중심에서 외측방향인 반지름 방향으로 나아가면서 상기 제2 매입홈(220)의 폭이 점점 줄어든다.The second buried
또한, 상기 제2매입홈(220)은 도2에서 도시된 바와 같이 4개 이상의 매입홈(220)이 형성되며, 상기 매입홈(220)의 수량은 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 모터의 설계시 자속 및 크기에 의해 변경될 수 있다.In addition, the second buried
상기 제3 매입홈(230)은 상기 제1 매입홈(210)의 우측에 복수 개로 형성되며, 상기 회전자 코어(100)의 중심에서 외측방향인 반지름 방향으로 나아가면서 상기 제3 매입홈(230)의 폭이 점점 줄어든다.The third buried
또한, 상기 제3매입홈(230)은 도2에서 도시된 바와 같이 4개 이상의 매입홈(230)이 형성되며, 상기 매입홈(230)의 수량은 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 모터의 설계시 자속 및 크기에 의해 변경될 수 있다.In addition, the third buried
한편, 상기 제1 매입홈(210)을 기준으로 상기 제2매입홈(220)과 제3매입홈(230)의 간격이 회전축(400) 중심에서 반지름 방향으로 점점 좁아지며, 상기 제1매입홈(210)이 제2매입홈(220)과 제3매입홈(230)의 개수보다 하나 더 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.On the other hand, the distance between the second buried
또한, 상기 제2매입홈(220)과 제3매입홈(230)의 크기와 형태가 같기 때문에 매입되는 영구 자석의 종류가 같을 수 있다. 따라서, 상기 매입홈(220,230)에 삽입되는 영구자석의 종류를 줄임으로써 제조비용을 줄일 수 있다.In addition, since the size and shape of the second buried
한편, 상기 매입홈(200)은 양단이 돌출되어 있으며, 일부가 반원이 아닌 곡선 형태로 돌출파트(300)와 상기 돌출파트(300)와 연결되어 있으며 직선으로 형성된 직선파트(310)로 구성되어 있다.On the other hand, the buried
또한, 상기 제1 매입홈(210) 및 상기 제2 매입홈(220)를 연결하거나, 상기 제1 매입홈(210) 및 상기 제3 매입홈(230)을 연결하는 부분을 브릿지(320)라고 하며, 상기 브릿지(320)의 크기는 상기 회전축에서 멀어질수록 점점 더 작아질 수 있다. In addition, a portion connecting the first buried
즉, 상기 브릿지(320)를 형성함으로써 상기 회전자 코어(100)의 강성을 높일 수 있다. 그리고, 상기 매입홈(200) 양단의 형태가 직선 또는 반원의 형태가 아닌 일부는 곡선의 형태를 가지고 일부는 직선의 형태를 함으로써 큰 원심력을 지지할 수 있으며, 자속이 누설되는 것을 최소한으로 줄일 수 있다.That is, the rigidity of the
또한, 상기 제1매입홈(210) 및 제2매입홈(220)이 형성하는 각도 및 제1매입홈(210) 및 제3매입홈(230)이 형성하는 각도는 상기 회전축(400)에서 멀어질수록 점점 더 커지게 형성함으로써, 상기 영구자석이 자속을 전달하는 표면적을 최대화하여 누설되는 자속을 줄일 수 있다.In addition, an angle formed by the first buried
이와 같은 구성으로, 매입형 영구자석 모터의 회전자에서 상기 매입홈(200)의 양단 형태를 최적화 하여 누설되는 자속을 최소한으로 하고, 큰 원심력을 효과적으로 견딜 수 있다. 또한, 상기 매입홈(200) 구조를 단순화하여 매입되는 영구 자석의 종류를 줄일 수 있다.
In such a configuration, by optimizing the shape of both ends of the buried
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments, such as specific components, and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.
10: 회전자 코어
20: 매입부
30: 브릿지
100: 회전자 코어
200: 매입홈
210: 제1매입홈
220: 제2매입홈
230: 제3매입홈
300: 돌출파트
310: 직선파트
320: 브릿지
400: 회전축10: rotor core
20: purchase part
30: the bridge
100: rotor core
200: buy groove
210: first purchase groove
220: second purchase groove
230: third purchase groove
300: protrusion part
310: straight part
320: the bridge
400: axis of rotation
Claims (8)
상기 회전자 코어에 영구자석이 삽입되는 복수 개의 매입홈이 형성되며,
상기 매입홈은 중앙에 위치하는 제1매입홈, 상기 제1 매입홈을 기준으로 좌측에는 제2매입홈 및 상기 제2매입홈과 대칭하여 위치하는 제3매입홈을 포함하고,
상기 제1 매입홈 및 상기 제2 매입홈를 연결하거나, 상기 제1 매입홈 및 상기 제3 매입홈을 연결하는 브릿지를 더 포함하고,
상기 브릿지는 상기 회전축에서 멀어질수록 점점 더 작아지는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.In a rotor structure of an embedded permanent magnet motor having a rotor core rotating about a rotation axis,
A plurality of recess grooves are formed in the rotor core to insert a permanent magnet,
The buried groove includes a first buried groove located at the center, a second buried groove on the left side of the first buried groove, and a third buried groove located symmetrically with the second buried groove,
Further comprising a bridge connecting the first buried groove and the second buried groove, or connecting the first buried groove and the third buried groove,
The bridge of the embedded permanent magnet motor, characterized in that the smaller the further away from the axis of rotation.
상기 제1 매입홈과 상기 제2매입홈 사이의 간격은 상기 회전축에서 멀어질수록 점점 좁아지는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.The method of claim 1,
The rotor between the first buried groove and the second buried groove is a rotor of the embedded permanent magnet motor, characterized in that it becomes narrower farther away from the rotation axis.
상기 제1 매입홈과 상기 제3매입홈 사이의 간격은 상기 회전축에서 멀어질수록 점점 좁아지는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.The method of claim 1,
The rotor between the first buried groove and the third buried groove is narrower as the distance from the rotary shaft becomes narrower.
상기 제1매입홈이 제2매입홈과 제3매입홈의 개수보다 하나 더 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.The method of claim 1,
The rotor of the embedded permanent magnet motor, characterized in that the first recessed groove is further provided than the number of the second recessed groove and the third recessed groove.
상기 제2 및 3매입홈은 상기 회전축 중심에서 반지름 방향으로 상기 제2 및 제3매입홈의 폭이 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.The method of claim 1,
The second and third recessed grooves are the rotor of the embedded permanent magnet motor, characterized in that the width of the second and third recessed grooves in the radial direction from the center of the rotation axis becomes smaller.
상기 제1매입홈 및 제2매입홈이 형성하는 각도 및 제1매입홈 및 제3매입홈이 형성하는 각도는 상기 회전축에서 멀어질수록 점점 더 커지는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 회전자.The method of claim 1,
The angle formed by the first buried groove and the second buried groove and the angle formed by the first buried groove and the third buried groove becomes larger as the distance away from the rotation axis, the rotor of the embedded permanent magnet motor .
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- 2012-03-30 KR KR1020120033474A patent/KR101221251B1/en active IP Right Grant
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