KR101307058B1 - Permanent magnet dc motor - Google Patents

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KR101307058B1
KR101307058B1 KR1020120022854A KR20120022854A KR101307058B1 KR 101307058 B1 KR101307058 B1 KR 101307058B1 KR 1020120022854 A KR1020120022854 A KR 1020120022854A KR 20120022854 A KR20120022854 A KR 20120022854A KR 101307058 B1 KR101307058 B1 KR 101307058B1
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권병일
이진희
토마스.에이.리포
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A permanent magnet direct current motor for providing improved torque is provided to reduce manufacturing costs by controlling magnetic flux generated from a permanent magnet to be concentrated to the direction of an air gap for increasing air gap magnetic flux density. CONSTITUTION: A permanent magnet (130) comprises a first magnetic member (131) which is combined with an embedded hole (130h) of a rotator core (111) and inclined perpendicularly to the radial direction of the rotator core, a second magnetic member (133) combined with the embedded hole to be inclined perpendicular to the first magnetic member at the both sides of the first magnetic member and a connecting magnetic member (135) combined with the embedded hole and connecting the first and second magnetic members in an inclined way.

Description

영구자석 직류전동기{Permanent magnet DC motor}Permanent magnet DC motor

영구자석 직류 전동기가 개시된다. 보다 상세하게는, 영구자석으로부터 발생된 자속이 공극 방향을 향해 집중되므로 공극자속밀도가 증가할 수 있으며 이를 통해 토크를 증대시킬 수 있는 영구자석 직류전동기가 개시된다.
Permanent magnet DC motor is disclosed. More specifically, since the magnetic flux generated from the permanent magnet is concentrated toward the pore direction, the pore magnetic flux density can be increased and thereby the permanent magnet DC motor can be increased.

영구자석 동기전동기(Permanent Magnet synchronous Motor)는, 계자에 영구자석을 사용한 동기전동기로서, 다른 전동기들에 비해 상대적으로 고효율이고, 보수가 용이하며, 또한 계자 손실에 따른 온도 상승이 없기 때문에 계자 온도 상승에 대한 보호가 불필요하다는 장점이 있다.
예를 들면, 2006년 2월 23일 공개된 국내공개특허 10-2006-0016958호(발명의 명칭 : 무정류자 직류 모터의 영구자석)에 브러시리스 직류 모터에 대해서 개시되어 있다.Permanent magnet synchronous motor is a synchronous motor using permanent magnets in the field, which is relatively more efficient than other motors, easy to repair, and has no temperature rise due to field loss. There is an advantage that protection against is unnecessary.
For example, Korean Patent Publication No. 10-2006-0016958 published on February 23, 2006 (name of the invention: a permanent magnet of a non-commutator DC motor) is disclosed for a brushless DC motor.

영구자석 전동기 중 영구자석 표면부착형 브러쉬리스 직류전동기는 영구자석과 고정자 전류의 상호 작용으로 인해 발생하는 마그네틱 토크만을 이용하지만, 영구자석 매입형 브러쉬리스 직류전동기는 d축에 대한 투자율이 거의 1에 가까운 영구자석이 삽입된 형태로써 추가적인 공극이 존재한다.Permanent magnet surface-mount brushless DC motors in permanent magnet motors use only the magnetic torque generated by the interaction of permanent magnets and stator currents. Additional voids exist in the form of near permanent magnets inserted.

따라서 영구자석을 통과하지 않고 회전자 철심만을 통고하는 q 축의 자로에 비해 d축 자로의 자기 저항이 커서 q축 인덕턴스가 d축 인덕턴스보다 크다. 이러한 인덕턴스 차이로 인해 발생되는 릴럭턴스 토크도 이용할 수 있다.Therefore, the magnetic resistance of the d-axis magnetic path is larger than that of the q-axis magnetic path that passes only the rotor core without passing through the permanent magnet, so the q-axis inductance is larger than the d-axis inductance. The reluctance torque generated by this inductance difference can also be used.

그런데 종래의 영구자석 매입형 브러쉬리스 직류전동기는 네오디뮴 자석을 사용하기 때문에 고출력을 얻을 수 있으나, 네오디뮴 자석이 고가이므로 전동기 제작 시 재료비가 증가하는 문제가 있다. By the way, the conventional permanent magnet embedded brushless DC motor can obtain a high output because it uses a neodymium magnet, but since the neodymium magnet is expensive, there is a problem that the material cost increases when manufacturing the motor.

또한 배리어와 영구자석의 구조 때문에 생기는 누설 자속으로 인해 공극자속밀도가 감소되며 이로 인해 쇄교 자속량의 감소로 역기전력의 크기가 줄어들어 평균토크가 줄어들게 된다.In addition, the void flux density is reduced due to the leakage flux generated by the structure of the barrier and the permanent magnet, which reduces the magnitude of the counter electromotive force and decreases the average torque due to the decrease in the amount of crosslink flux.

따라서, 제조 비용을 감소시킬 수 있으면서도 누설 자속 발생을 최소화할 수 있는 구조를 영구자석 직류전동기의 개발이 요구된다.
Therefore, it is required to develop a permanent magnet DC motor having a structure that can reduce manufacturing costs and minimize leakage flux.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 영구자석으로부터 발생된 자속이 공극 방향을 향해 집중되므로 공극자속밀도가 증가할 수 있으며 이를 통해 토크를 증대시킬 수 있는 영구자석 직류전동기를 제공하는 것이다.An object according to an embodiment of the present invention is to provide a permanent magnet DC motor capable of increasing the pore magnetic flux density and thereby increasing torque because the magnetic flux generated from the permanent magnet is concentrated toward the pore direction.

또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 영구자석의 자속 집중 구조로 인해 잔류자속밀도가 작은 예를 들면 페라이트 자석으로 영구자석을 제조하여도 공극자속밀도를 증가시킬 수 있으며, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있는 영구자석 직류전동기를 제공하는 것이다.
In addition, another object according to an embodiment of the present invention, due to the magnetic flux concentration structure of the permanent magnet, even if the permanent magnet is produced, for example, a small residual magnetic flux density of ferrite magnet can increase the pore magnetic flux density, and thus the manufacturing cost It is to provide a permanent magnet DC motor that can be reduced.

본 발명의 실시예에 따른 영구자석 직류전동기는, 샤프트를 중심으로 축 회전 가능한 회전자 코어와, 상기 회전자 코어의 외측 부분에 형성된 매입홀에 매입되는 영구자석을 갖는 회전자; 및 상기 회전자를 감싸도록 마련되며 권선을 구비하는 고정자;를 포함하며, 상기 영구자석으로부터 발생되는 자속의 집중을 위해 상기 영구자석은 일부분에 대해 양측 부분이 절곡된 자속 집중 구조를 가질 수 있으며, 이를 통해 영구자석으로부터 발생된 자속이 공극 방향을 향해 집중되므로 공극자속밀도가 증가할 수 있으며 이를 통해 토크를 증대시킬 수 있다.Permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention, the rotor having a rotor core axially rotatable about the shaft, and a permanent magnet embedded in the buried hole formed in the outer portion of the rotor core; And a stator provided to surround the rotor and having a winding. The permanent magnet may have a magnetic flux concentrating structure in which both sides of the permanent magnet are bent with respect to a portion to concentrate the magnetic flux generated from the permanent magnet. As a result, the magnetic flux generated from the permanent magnet is concentrated toward the pore direction, so that the pore magnetic flux density can be increased, thereby increasing the torque.

여기서, 상기 영구자석은 열린 부분이 상기 고정자 방향을 향하는 U자 형상으로 마련되며, 상기 매입홀은 상기 영구자석의 형상에 대응되도록 관통 형성될 수 있다.Here, the permanent magnet may be provided in a U-shape in which the open portion faces the stator direction, and the embedding hole may be penetrated to correspond to the shape of the permanent magnet.

상기 영구자석은, 상기 회전자 코어의 반경 방향과 수직 방향으로 형성되며 상기 회전자 코어의 매입홀에 결합되는 제1 자석부재; 상기 제1 자석부재의 양측에 배치되되 상기 고정자를 향하여 상기 제1 자석부재와 경사지게 배치되는 제2 자석부재; 및 상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재의 사이에서 상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재를 경사지게 연결하는 연결 자석부재를 포함하며, 상기 제1 자석부재, 상기 제2 자석부재 및 상기 연결 자석부재로부터 발생되는 자속은 상기 권선 사이의 공극을 향해 집중될 수 있다.The permanent magnet may include a first magnet member formed in a direction perpendicular to the radial direction of the rotor core and coupled to the buried hole of the rotor core; Second magnet members disposed on both sides of the first magnet member and disposed to be inclined with the first magnet member toward the stator; And a connecting magnet member configured to obliquely connect the first magnet member and the second magnet member between the first magnet member and the second magnet member, wherein the first magnet member, the second magnet member, and the The magnetic flux generated from the connecting magnet member can be concentrated towards the gap between the windings.

상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재는 서로 수직 방향을 가질 수 있으며, 이러한 구조에 의해 자속밀도를 크게 할 수 있다.The first magnet member and the second magnet member may have a perpendicular direction to each other, thereby increasing the magnetic flux density.

상기 영구자석은 페라이트 자석으로 제조될 수 있으며, 이로 인해 제조 비용을 줄일 수 있다.The permanent magnet may be made of a ferrite magnet, thereby reducing the manufacturing cost.

상기 영구자석은 일체로 제작되어 상기 매입홀에 삽입될 수 있다.
The permanent magnet may be manufactured integrally and inserted into the buried hole.

본 발명의 실시예에 따르면, 영구자석으로부터 발생된 자속이 공극 방향을 향해 집중되므로 공극자속밀도가 증가할 수 있으며 이를 통해 토크를 증대시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the magnetic flux generated from the permanent magnet is concentrated toward the pore direction, the pore magnetic flux density may increase, thereby increasing the torque.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 영구자석의 자속 집중 구조로 인해 잔류자속밀도가 작은 예를 들면 페라이트 자석으로 영구자석을 제조하여도 공극자속밀도를 증가시킬 수 있으며, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있다.
In addition, according to the embodiment of the present invention, due to the magnetic flux concentration structure of the permanent magnet, even if the permanent magnet is manufactured with a small residual magnetic flux density, for example, ferrite magnet can increase the pore magnetic flux density, thus reducing the manufacturing cost .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 일부분을 확대한 확대 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 영구자석 직류전동기의 자속 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기와 종래의 영구자석 직류전동기의 기계각에 따른 자속밀도의 변화를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기와 종래의 영구자석 직류전동기의 기계각에 따른 토크의 변화를 비교한 그래프이다.
1 is a view for explaining the configuration of a permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view illustrating a portion of FIG. 1 enlarged.
FIG. 3 is a diagram illustrating a magnetic flux flow of the permanent magnet DC motor shown in FIG. 2.
Figure 4 is a graph comparing the change in magnetic flux density according to the mechanical angle of a permanent magnet DC motor and a conventional permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph comparing the change in torque according to the mechanical angle of the permanent magnet DC motor and the conventional permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 일부분을 확대한 확대 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged view of an enlarged portion of FIG.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기(100)는, 영구자석 매입형 브러쉬리스 직류전동기로서, 영구자석(130)이 매입되는 구조를 갖는 회전자(110)와, 영구자석(130)과 전자기적으로 상호 작용하는 권선(160)을 구비하는 고정자(150)를 포함할 수 있다.As shown, the permanent magnet DC motor 100 according to an embodiment of the present invention, a permanent magnet embedded brushless DC motor, the rotor 110 having a structure in which the permanent magnet 130 is embedded; The stator 150 may include a stator 150 having a winding 160 that electromagnetically interacts with the permanent magnet 130.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 회전자(110)는, 회전 중심을 이루는 샤프트(120)와, 샤프트(120)에 결합되며 원통형을 이루는 회전자 코어(111)와, 회전자(110)에 매입되어 결합되는 복수 개의 영구자석(130)을 구비할 수 있다.Referring to each configuration, first, the rotor 110 of the present embodiment, the shaft 120 forming the center of rotation, the rotor core 111 is coupled to the shaft 120 to form a cylindrical, the rotor ( It may be provided with a plurality of permanent magnets 130 embedded in the 110.

여기서, 회전자 코어(111)에 관통 형성되는 매입홀(130h)과, 이에 결합되는 영구자석(130)은 상호 대응되는 형상을 갖는다. 이러한 형상 및 구조를 통해 영구자석(130)으로부터의 자속을 집중시킬 수 있어 공극자속밀도를 향상시킬 수 있으며 따라서 토크를 증대시킬 수 있다. 이러한 영구자석(130)의 구체적인 구성에 대해서는 자세하게 후술하기로 한다.Here, the buried hole 130h formed through the rotor core 111 and the permanent magnet 130 coupled thereto have a shape corresponding to each other. Through such a shape and structure it is possible to concentrate the magnetic flux from the permanent magnet 130 can improve the pore magnetic flux density and thus increase the torque. Detailed configuration of the permanent magnet 130 will be described later in detail.

그리고 본 실시예의 고정자(150)는, 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 회전자(110)를 감싸는 고정자 코어(151)와, 고정자 코어(151)의 내측에 마련되어 영구자석(130)과 전자기적으로 상호 작용하는 권선(160, coil)들을 구비할 수 있다.And the stator 150 of the present embodiment, as shown schematically in Figs. 1 and 2, the stator core 151 surrounding the rotor 110, and the permanent magnet 130 is provided inside the stator core 151 ) Coils 160 that electromagnetically interact with each other.

이러한 구성의 고정자(150)의 권선(160)에 전류가 인가되면 영구자석(130)과의 상호 전자기적인 작용이 발생되어 회전자(110)는 고정자(150)에 대해 상대 회전할 수 있다.When a current is applied to the windings 160 of the stator 150 having the above-described configuration, mutual electromagnetic effects with the permanent magnets 130 are generated, so that the rotor 110 may rotate relative to the stator 150.

다만, 이 때 원하는 토크를 발생시키기 위해서는, 공극자속밀도가 좋아야 하며, 이를 위해 영구자석(130)으로부터 발생되는 자속을 집중시켜야 한다.However, in order to generate the desired torque at this time, the pore magnetic flux density should be good, and for this purpose, the magnetic flux generated from the permanent magnet 130 should be concentrated.

그런데, 전술한 것처럼 종래의 경우, 영구자석 및 배리어의 구조로 인해 누설 자속이 발생되고 이로 인해 공극자속밀도가 감소될 수 있으며 따라서 평균토크가 줄어드는 한계가 있었으며, 또한 고출력을 위해 영구자석으로 네오디뮴과 같은 재질을 사용하였으나 이러한 재질은 고가이기 때문에 제조 비용이 많이 드는 단점이 있었다.However, as described above, in the conventional case, the leakage magnetic flux is generated due to the structure of the permanent magnet and the barrier, and thus the pore magnetic flux density may be reduced, and thus the average torque may be reduced. Although the same material was used, these materials were expensive and had a disadvantage of high manufacturing cost.

이에, 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 즉 자속밀도를 증가시키고 제조 비용을 절감시키기 위해, 본 실시예의 영구자석(130)은 자속 집중 구조를 가지며 또한 저가의 재질로 마련된다.Thus, in order to solve these problems, that is, to increase the magnetic flux density and to reduce the manufacturing cost, the permanent magnet 130 of the present embodiment has a flux concentrating structure and is provided with a low cost material.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 경우, 영구자석(130)은 자속 집중을 위해 일부분에 대해 양측 부분이 절곡된 형상, 자속 집중 구조를 갖는다. 따라서, 고정자(150)의 권선(160)에 전류가 흐를 때 발생되는 영구자석(130)으로부터의 자속이 누설되지 않고 집중되어 공극자속밀도를 증대시킬 수 있다Referring to FIG. 2, in the present embodiment, the permanent magnet 130 has a shape in which both sides are bent with respect to a portion to concentrate the magnetic flux, and a magnetic flux concentration structure. Therefore, the magnetic flux from the permanent magnet 130 generated when the current flows in the winding 160 of the stator 150 may be concentrated without leakage, thereby increasing the pore magnetic flux density.

본 실시예의 영구자석(130)은, 전체적으로 U자 형상을 가짐으로써 영구자석(130)의 내측 방향으로 자속(131)이 집중될 수 있고 집중된 자속(131)이 도 3에 도시된 바와 같이 고정자(150)의 권선(160) 사이를 지날 수 있다.Permanent magnets 130 of the present embodiment, by having a U-shape as a whole, the magnetic flux 131 can be concentrated in the inner direction of the permanent magnet 130 and the concentrated magnetic flux 131 as shown in Figure 3 stator ( It may pass between the windings 160 of 150.

보다 구체적으로는, 본 실시예의 영구자석(130)은, 도 2에 도시된 것처럼, 회전가 코어(111)의 반경 방향과 수직 방향을 가지며 회전자 코어(111)의 매입홀(130h)에 결합되는 제1 자석부재(131)와, 제1 자석부재(131)의 양측에서 제1 자석부재(131)와 수직 방향을 갖도록 매입홀(130h)에 결합되는 제2 자석부재(133)와, 제1 자석부재(131) 및 제2 자석부재(133)를 경사지게 연결하며 매입홀(130h)에 결합되는 연결 자석부재(135)를 포함할 수 있다.More specifically, the permanent magnet 130 of the present embodiment, as shown in Figure 2, the rotation is perpendicular to the radial direction of the core 111 is coupled to the buried hole 130h of the rotor core 111 A first magnet member 131, a second magnet member 133 coupled to the buried hole 130h to be perpendicular to the first magnet member 131 on both sides of the first magnet member 131, and a first magnet member 131. The magnet member 131 and the second magnet member 133 may be inclined and may include a connection magnet member 135 coupled to the buried hole 130h.

이러한 구성의 영구자석(130)이 회전자 코어(111)의 매입홀(130h)에 매입될 수 있도록 매입홀(130h)도 영구자석(130)의 형상에 대응되는 U자 형상을 갖는다. The embedding hole 130h also has a U-shape corresponding to the shape of the permanent magnet 130 so that the permanent magnet 130 having such a configuration can be embedded in the embedding hole 130h of the rotor core 111.

이러한 영구자석(130)의 구성에 의해서, 제1 자석부재(131)는 반경 방향(도 2의 화살표 A 방향)으로 자속을 발생시킬 수 있고, 제2 자석부재(1300)는 제1 자석부재(131)의 자속 방향과 수직 방향을 갖는 방향(화살표 B 방향)으로 자속을 발생시킬 수 있으며, 연결 자석부재(135)는 제1 자석부재(131)의 자속 방향과 제2 자석부재(133)의 자속 방향에 경사진 방향(화살표 C 방향)을 갖는 자속을 발생시킬 수 있다.By the configuration of the permanent magnet 130, the first magnet member 131 can generate the magnetic flux in the radial direction (arrow A direction of FIG. 2), the second magnet member 1300 is the first magnet member ( The magnetic flux may be generated in a direction (arrow B direction) having a direction perpendicular to the magnetic flux direction of the 131, and the connecting magnet member 135 may be formed of the magnetic flux direction of the first magnet member 131 and the second magnet member 133. A magnetic flux having a direction inclined (arrow C direction) in the magnetic flux direction can be generated.

따라서 도 3에 도시된 것처럼, 제1 자석부재(131) 및 제2 자석부재(133) 그리고 연결 자석부재(135)로부터 발생된 자속(131)이 누설됨 없이 권선(160) 사이의 공극을 지나 권선(160)의 외측 부분으로 흐를 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, the magnetic flux 131 generated from the first magnet member 131, the second magnet member 133, and the connecting magnet member 135 does not leak through the gap between the windings 160. May flow to an outer portion of the winding 160.

한편, 본 실시예의 영구자석(130)은, 네오디뮴 재질과 같은 고가의 재질이 아닌 가격이 저렴한 페라이트 자석을 이용하여 일체로 제조될 수 있다. 이는, 전술한 영구자석(130)의 자속 집중 구조로 인해 공극자석밀도를 향상시킬 수 있고 이를 통해 원하는 토크를 얻을 수 있기 때문에, 페라이트 자석을 영구자석(130)으로 적용시킬 수도 있는 것이다.Meanwhile, the permanent magnet 130 of the present embodiment may be integrally manufactured by using an inexpensive ferrite magnet rather than an expensive material such as neodymium. This is because the pore magnet density can be improved due to the flux concentration structure of the permanent magnet 130 described above, and the desired torque can be obtained. Therefore, the ferrite magnet can be applied to the permanent magnet 130.

다만, 영구자석(130)의 재질 및 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 성능 향상을 위해 다른 재질이 사용될 수 있음은 물론 각각의 자석부재(131, 133, 135)가 개별 제작된 후 매입홀(130h)에 각각 결합될 수 있음은 당연하다.
However, the material and manufacturing method of the permanent magnet 130 is not limited thereto, and other materials may be used to improve performance, and each magnet member 131, 133, 135 may be manufactured separately, and then the buying hole ( Naturally, it can be combined to 130h).

한편, 이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 전동기와 종래의 일반적인 영구자석 전동기의 성능 비교를 한 실험에 대해 설명하기로 한다.On the other hand, with reference to Figures 4 and 5 will be described for the experiment comparing the performance of the permanent magnet motor according to an embodiment of the present invention and the conventional permanent magnet motor.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기와 종래의 영구자석 직류전동기의 기계각에 따른 자속밀도의 변화를 비교한 그래프이다.Figure 4 is a graph comparing the change in magnetic flux density according to the mechanical angle of a permanent magnet DC motor and a conventional permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영구자석 직류전동기(100)의 기계각에 따른 자속밀도는 종래의 영구자석 직류전동기에 비해 상대적으로 큰 값을 가짐을 알 수 있다. 즉, 본 실시예의 영구자석 직류전동기(100)는 0.446T라는 공극자속밀도 값을 갖는 반면에 종래의 영구자석 직류전동기는 0.312T의 공극자속밀도를 가짐을 알 수 있으며 이를 통해 종래에 비해 대략 23.5퍼센트의 공극자속밀도의 증가가 이루어졌을 알 수 있다.As shown, the magnetic flux density according to the mechanical angle of the permanent magnet DC motor 100 according to the embodiment of the present invention can be seen that has a relatively large value compared to the conventional permanent magnet DC motor. That is, the permanent magnet DC motor 100 of the present embodiment has a pore magnetic flux density value of 0.446T, whereas the conventional permanent magnet DC motor has a pore magnetic flux density of 0.312T, which is approximately 23.5. It can be seen that a percentage increase in pore flux density has been achieved.

이를 통해, 페라이트 자석으로 마련되는 U자 형상의 영구자석(130)을 갖는 영구자석 직류전동기(100)는 고가의 네오디뮴 재질로 제조된 영구자석을 구비한 종래의 영구자석 직류전동기에 비해 자속밀도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있으며, 이를 통해 공극자속밀도를 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Through this, the permanent magnet DC motor 100 having a U-shaped permanent magnet 130 is provided as a ferrite magnet has a magnetic flux density compared to the conventional permanent magnet DC motor having a permanent magnet made of expensive neodymium material It can be seen that it can be improved, and through this, it can be seen that the void flux density can be improved.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 직류전동기와 종래의 영구자석 직류전동기의 기계각에 따른 토크의 변화를 비교한 그래프이다.On the other hand, Figure 5 is a graph comparing the change in torque according to the mechanical angle of the permanent magnet DC motor and the conventional permanent magnet DC motor according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영구자석 직류전동기(100)의 기계각에 따른 토크는 종래의 영구자석 직류전동기에 비해 상대적으로 큰 값을 가짐을 알 수 있다. 즉, 본 실시예의 영구자석 직류전동기(100)는 정격 5000rpm, 1.1A 에서 0.544Nm의 토크값을 갖는 반면에 종래의 영구자석 직류전동기는 동일 조건에서 0.523Nm의 토크값을 가짐을 알 수 있으며, 이를 통해 출력 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
As shown in the figure, the torque according to the mechanical angle of the permanent magnet DC motor 100 according to an embodiment of the present invention can be seen that has a relatively large value compared to the conventional permanent magnet DC motor. That is, the permanent magnet DC motor 100 of the present embodiment has a torque value of 0.544Nm at a rated 5000rpm, 1.1A, while the conventional permanent magnet DC motor has a torque value of 0.523Nm under the same conditions, This shows that the output characteristics are improved.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영구자석(130)으로부터 발생된 자속(131)이 공극 방향을 향해 집중되므로 공극자속밀도가 증가할 수 있으며 이를 통해 토크를 증대시킬 수 있으며, 아울러 영구자석(130)의 자속 집중 구조로 인해 잔류자속밀도가 작은 예를 들면 페라이트 자석으로 영구자석(130)을 제조하여도 공극자속밀도를 증가시킬 수 있으며, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, since the magnetic flux 131 generated from the permanent magnet 130 is concentrated toward the pore direction, the pore magnetic flux density may increase, thereby increasing torque, and permanently. Due to the magnetic flux concentrating structure of the magnet 130, even when the permanent magnet 130 is manufactured from a small ferrite magnet, for example, the pore magnetic flux density can be increased, thereby reducing the manufacturing cost.

전술한 실시예에서는, 영구자석이 U자 형상을 갖는다고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 자속을 집중시킬 수 있는 구조라면 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면 열린 부분이 고정자를 향하는 디귿자 형상, 또는 V자 형상 등으로 마련될 수 있음은 당연하다.In the above-described embodiment, the permanent magnet has a U-shape, but the present invention is not limited thereto, and the permanent magnet may have another shape as long as the magnetic flux can be concentrated. For example, it is obvious that the open portion may be provided in a depression shape or a V shape toward the stator.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100 : 영구자석 직류전동기
110 : 회전자 111 : 회전자 코어
120 : 샤프트 130 : 영구자석
131 : 제1 자석부재 133 : 제2 자석부재
135 : 연결 자석부재 150 : 고정자
160 : 권선100: permanent magnet DC motor
110: rotor 111: rotor core
120: shaft 130: permanent magnet
131: first magnet member 133: second magnet member
135: connecting magnet member 150: stator
160: winding

Claims (6)

샤프트를 중심으로 축 회전 가능한 회전자 코어와, 상기 회전자 코어의 외측 부분에 형성된 매입홀에 매입되는 영구자석을 갖는 회전자; 및
상기 회전자를 감싸도록 마련되며 권선을 구비하는 고정자;
를 포함하며,
상기 영구자석으로부터 발생되는 자속의 집중을 위해 상기 영구자석은 일부분에 대해 양측 부분이 절곡된 자속 집중 구조를 가지며,
상기 영구자석은,
상기 회전자 코어의 반경 방향과 수직 방향으로 형성되며 상기 회전자 코어의 매입홀에 결합되는 제1 자석부재;
상기 제1 자석부재의 양측에 배치되되 상기 고정자를 향하여 상기 제1 자석부재와 경사지게 배치되는 제2 자석부재; 및
상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재로부터 발생되는 자속은 상기 권선 사이의 공극을 향해 집중되는 영구자석 직류전동기.
A rotor having a rotor core axially rotatable about a shaft and a permanent magnet embedded in a buried hole formed in an outer portion of the rotor core; And
A stator provided to surround the rotor and having a winding;
Including;
In order to concentrate the magnetic flux generated from the permanent magnet, the permanent magnet has a magnetic flux concentrating structure in which both sides of the permanent magnet are bent.
The permanent magnet,
A first magnet member formed in a direction perpendicular to the radial direction of the rotor core and coupled to the buried hole of the rotor core;
Second magnet members disposed on both sides of the first magnet member and disposed to be inclined with the first magnet member toward the stator; And
The magnetic flux generated from the first magnet member and the second magnet member is concentrated toward the gap between the windings permanent magnet DC motor.
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 열린 부분이 상기 고정자 방향을 향하는 U자 형상으로 마련되며, 상기 매입홀은 상기 영구자석의 형상에 대응되도록 관통 형성되는 영구자석 직류전동기.
The method of claim 1,
The permanent magnet is provided in a U-shaped open portion toward the stator direction, the permanent magnet DC motor is formed so as to penetrate to correspond to the shape of the permanent magnet.
제2항에 있어서,
상기 영구자석은,
상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재의 사이에서 상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재를 경사지게 연결하는 연결 자석부재를 포함하며,
상기 제1 자석부재, 상기 제2 자석부재 및 상기 연결 자석부재로부터 발생되는 자속은 상기 권선 사이의 공극을 향해 집중되는 영구자석 직류전동기.
The method of claim 2,
The permanent magnet,
A connecting magnet member inclinedly connecting the first magnet member and the second magnet member between the first magnet member and the second magnet member,
The magnetic flux generated from the first magnet member, the second magnet member and the connecting magnet member is concentrated toward the air gap between the windings.
제1항에 있어서,
상기 제1 자석부재 및 상기 제2 자석부재는 서로 수직 방향을 갖는 영구자석 직류전동기.
The method of claim 1,
The first magnet member and the second magnet member is a permanent magnet DC motor having a perpendicular direction to each other.
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 페라이트 자석으로 제조되는 영구자석 직류전동기.
The method of claim 1,
The permanent magnet is a permanent magnet DC motor made of a ferrite magnet.
제1항에 있어서,
상기 영구자석은 일체로 제작되어 상기 매입홀에 삽입되는 영구자석 직류전동기.The method of claim 1,
The permanent magnet is manufactured integrally and the permanent magnet DC motor is inserted into the buried hole.
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