KR101666931B1 - Magnetic circuit with variable magnetic flux - Google Patents

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Abstract

자속을 변경할 수 있는 가변 마그넷의 착자 및 감자의 과정을 통해 저속 및 고속의 넓은 회전 영역 모두에서 높은 효율을 구현할 수 있는 마그넷 배치구조를 갖는 가변 자속 자기 회로가 개시된다. 상기 가변 자속 자기 회로는, 일정 간격으로 배열된 복수의 권선부를 갖는 고정자 코어 및 상기 복수의 권선부에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자- 상기 복수의 코일 각각에는 상기 복수의 권선부의 배열 순서에 따라 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐름-; 및 상기 복수의 코일과 자기적인 작용을 하도록 일정 간격으로 배치된 복수의 영구 마그넷을 갖는 이동자를 포함한다. 상기 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐르는 코일 중 일 위상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 권선부 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나와, 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일과는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일 또는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일이 권선된 권선부 사이의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나는 그 착자량 변경이 가능한 보자력을 가진 가변 영구 마그넷이다.Disclosed is a variable magnetic flux magnetic circuit having a magnet arrangement structure capable of realizing high efficiency in both a low speed and a wide rotation range through a magnetization and a potato process of a variable magnet capable of changing a magnetic flux. Wherein the variable magnetic flux magnetic circuit includes: a stator core having a plurality of winding portions arranged at regular intervals; and a stator having a plurality of coils wound around the plurality of winding portions, wherein each of the plurality of coils includes A current having a different phase is flowing; And a mover having a plurality of permanent magnets arranged at regular intervals to have a magnetic action with the plurality of coils. At least one of a coil through which a current flows in one phase among the coils through which the current having the different phases flows, or a permanent magnet aligned in the center of the winding section in which the coil through which the current flows in one phase, At least one of the permanent magnets arranged in the center between the mutually adjacent coils through which currents of two phases different from the coils flow, or the coils wound with mutually adjacent coils through which the currents of the two phases flow, Is a permanent permanent magnet.

Description

가변 자속 자기 회로{MAGNETIC CIRCUIT WITH VARIABLE MAGNETIC FLUX}[0001] MAGNETIC CIRCUIT WITH VARIABLE MAGNETIC FLUX [0002]

본 발명은 가변 자속 자기 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자속을 변경할 수 있는 가변 마그넷의 착자 및 감자의 과정을 통해 저속 및 고속의 넓은 회전 영역 모두에서 높은 효율을 구현할 수 있는 마그넷 배치구조를 갖는 가변 자속 자기 회로에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable magnetic flux magnetic circuit, and more particularly, to a variable magnetic flux circuit having a magnet arrangement structure capable of realizing high efficiency in a wide rotation range at low and high speeds through magnetization and potatoing processes of a variable magnet, To a variable magnetic flux magnetic circuit.

전동기(모터) 또는 발전기와 같이 자기 회로 구조를 갖는 장치들은 영구 마그넷을 구비하고 그 자속을 이용하여 토크나 전력 생산하는 장치이다. 이러한 자기 회로들 중 영구 마그넷(Permanent Magnet)을 적용한 전동기나 발전기는 기존의 유도식(induction) 자기 회로에 비해 여자 전류에 의한 손실이 없어 효율이 높고 소음이 적은 장점이 있다.Devices having a magnetic circuit structure, such as a motor (motor) or a generator, are devices that have a permanent magnet and produce torque or electric power using the magnetic flux. Among the magnetic circuits, the permanent magnets and the electric motors and generators applying the permanent magnets have the advantages of high efficiency and low noise as compared with the conventional induction magnetic circuits due to no loss due to the excitation current.

그러나 영구 마그넷을 적용한 자기 회로 역시 회전 속도나 토크의 조건에 있어서 운전 범위 전체에서 최적인 특성을 발휘할 수 있는 것은 아니며 효율이 저하되는 문제가 여전히 발생할 수 있다.However, the magnetic circuit using the permanent magnet can not exhibit the optimum characteristics in the entire operation range in terms of the rotational speed or the torque, and the efficiency may be lowered.

이러한 영구 마그넷을 적용한 자기 회로의 단점을 해소하기 위해 영구 마그넷의 자속을 운전 조건에 따라 가변할 수 있는 가변 자속 자기 회로가 제안되었다. 가변 자속 자기 회로는 단시간의 자화 전류에 의해 운전 조건에 적합하게 영구 마그넷의 자속량을 변화시킴으로써 효율을 향상시킬 수 있다.In order to solve the disadvantage of the magnetic circuit using the permanent magnet, a variable magnetic flux magnetic circuit capable of varying the magnetic flux of the permanent magnet according to the operating condition has been proposed. The variable magnetic flux magnetic circuit can improve the efficiency by changing the magnetic flux amount of the permanent magnet in accordance with the operating conditions by the magnetizing current in a short time.

통상적으로, 자속 변경이 어려운 높은 보자력을 갖는 영구 마그넷(이하, 제1 마그넷이라 함)과 가변 자속 자기회로는 자속을 변경할 수 있는 낮은 보자력을 갖는 영구 마그넷(이하, 제2 마그넷이라 함)을 포함한 회전자 또는 이동자가 적용되는데, 이 제1 마그넷과 제2 마그넷의 배치구조는 단순히 대칭구조나 일정한 배열을 갖는 구조 등이 적용되고 있다. 이러한, 종래의 가변 자속 자기 회로의 단순 마그넷 배치구조는 등록특허 제10-1276016호에 개시된다.Conventionally, permanent magnets (hereinafter, referred to as first magnets) and variable magnetic flux circuits having a high coercive force, which are difficult to change the magnetic flux, include permanent magnets having a low coercive force (hereinafter referred to as second magnets) A rotor or a mover is applied. The arrangement structure of the first magnet and the second magnet is simply a symmetric structure or a structure having a constant arrangement. Such a simple magnet arrangement structure of a conventional variable magnetic flux magnetic circuit is disclosed in Patent Registration No. 10-1276016.

한편, 일반적으로 가변 자속 자기회로는 다음과 같은 요건을 만족하여야 한다. 먼저, 각 상의 역기전력(Back EMF) 크기는 상호 동일한 크기를 가져야 하며, 코일에 순간 전류를 인가시 발생되어지는 자계가 제1 마그넷을 착감자 할 수 있는 영역에 있어야 하고, 제2 마그넷은 보자력이 매우 커 착감자 가변이 이루어 지지 않아야 한다. 또한, 제1 마그넷을 착감자하는 경우 전자기 회로가 평행을 이루는 상태여야 하며(슬롯(slot)과 폴(pole)의 조합), 착감자 전류 인가 후 역 기전력의 크기 변화가 발생해야 한다.On the other hand, in general, the variable magnetic flux magnetic circuit should satisfy the following requirements. First, the magnitudes of the back EMFs of the respective phases should be the same. When the instantaneous current is applied to the coil, the magnetic field should be in a region where the first magnet can be excited. The second magnet has a coercive force It should not be very variable. In addition, when the first magnet is magnetized, the electromagnetic circuit must be in a parallel state (combination of a slot and a pole), and a magnitude of the back electromotive force must be changed after the magnetizing current is applied.

따라서, 당 기술 분야에서는 가변 자속 자기회로에 요구되는 여러 가지 조건을 충족시키면서 효율을 극대화할 수 있는 마그넷 배치구조를 갖는 가변 자속 자기 회로가 요구되고 있다.Accordingly, there is a need in the art for a variable magnetic flux circuit having a magnet arrangement structure that can maximize efficiency while satisfying various conditions required for the variable magnetic flux circuit.

등록번호 제10-1276016호Registration No. 10-1276016

따라서, 본 발명은 자속을 변경할 수 있는 가변 마그넷의 착자 및 감자의 과정을 통해 저속 및 고속의 넓은 회전 영역 모두에서 높은 효율을 구현할 수 있는 마그넷 배치구조를 갖는 가변 자속 자기 회로를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a variable magnetic flux magnetic circuit having a magnet arrangement structure capable of realizing a high efficiency in both a low speed and a high speed wide range by magnetizing and potatoing of a variable magnet capable of changing a magnetic flux To be a technical challenge.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

일정 간격으로 배열된 복수의 권선부를 갖는 고정자 코어 및 상기 복수의 권선부에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자- 상기 복수의 코일 각각에는 상기 복수의 권선부의 배열 순서에 따라 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐름-; 및A stator comprising: a stator core having a plurality of winding portions arranged at regular intervals; and a stator having a plurality of coils wound on the plurality of winding portions, wherein each of the plurality of coils includes a current Flow -; And

상기 복수의 코일과 자기적인 작용을 하도록 일정 간격으로 배치된 복수의 영구 마그넷을 갖는 이동자를 포함하며,And a mover having a plurality of permanent magnets arranged at regular intervals to perform a magnetic action with the plurality of coils,

상기 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐르는 코일 중 일 위상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 권선부 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나와, 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일과는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일 또는 상기 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일이 권선된 권선부 사이의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나는 그 착자량 변경이 가능한 보자력을 가진 가변 영구 마그넷인 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로At least one of a coil through which a current flows in one phase among the coils through which the current having the different phases flows, or a permanent magnet aligned in the center of the winding section in which the coil through which the current flows in one phase, At least one of the mutually neighboring coils through which currents of two phases different from the coils flow, or the permanent magnets arranged at the center between the coils wound with mutually adjacent coils through which the current of the other two phases flows, Wherein the variable permanent magnet magnetic circuit is a variable permanent magnet having a coercive force.

를 제공한다.Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가변 영구 마그넷은 AlNiCo 마그넷(60~120 kA/m) 또는 FeCrCo 마그넷(약 60 kA/m) 또는 SmCo 마그넷일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the variable permanent magnet may be an AlNiCo magnet (60 to 120 kA / m) or an FeCrCo magnet (about 60 kA / m) or a SmCo magnet.

본 발명의 일 실시형태에서, 식 ‘

Figure 112014098502115-pat00001
’(Nspp: 매극 매상 당 슬롯수, Nph: 상기 서로 다른 위상의 수, Ns: 가변 자속 자기 회로의 슬롯수, Nm: 복수의 영구 마그넷의 극수)에 의해 정의된 매극 매상 당 슬롯수가 0.25인 경우, 상기 가변 영구 마그넷의 수는 ‘
Figure 112014098502115-pat00002
’(
Figure 112014098502115-pat00003
, n은 양의 정수)일 수 있다.In one embodiment of the present invention,
Figure 112014098502115-pat00001
(N spp : number of slots per active pole, N ph : number of the different phases, N s : number of slots in the variable magnetic flux circuit, N m : number of poles of the permanent magnets) When the number is 0.25, the number of the variable permanent magnets is "
Figure 112014098502115-pat00002
'(
Figure 112014098502115-pat00003
, and n is a positive integer).

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.25인 경우, 상기 가변 영구 마그넷 전체는 상호 동일한 극성을 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the number of slots per active pole is 0.25, the entire variable permanent magnets may have the same polarity.

본 발명의 일 실시형태에서, 식 ‘

Figure 112014098502115-pat00004
’(Nspp: 매극 매상 당 슬롯수, Nph: 상기 서로 다른 위상의 수, Ns: 가변 자속 자기 회로의 슬롯수, Nm: 복수의 영구 마그넷의 극수)에 의해 정의된 매극 매상 당 슬롯수가 0.5인 경우, 상기 가변 영구 마그넷의 수는 ‘
Figure 112014098502115-pat00005
’(
Figure 112014098502115-pat00006
, n은 양의 정수)일 수 있다.In one embodiment of the present invention,
Figure 112014098502115-pat00004
(N spp : number of slots per active pole, N ph : number of the different phases, N s : number of slots in the variable magnetic flux circuit, N m : number of poles of the permanent magnets) When the number is 0.5, the number of the variable permanent magnets is "
Figure 112014098502115-pat00005
'(
Figure 112014098502115-pat00006
, and n is a positive integer).

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.5인 경우, 상기 가변 영구 마그넷은 동일한 개수의 서로 다른 극성을 갖는 가변 영구 마그넷을 포함할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, when the number of slots per polarity is 0.5, the variable permanent magnets may include the same number of variable permanent magnets having different polarities.

특히, 본 발명은 전동기나 발전기와 같은 회전 운동하는 3상의 가변 자속 자기 회로에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 3상의 가변 자속 자기 회로는,Particularly, the present invention can be applied to a three-phase variable magnetic flux magnetic circuit that rotates, such as an electric motor or a generator. In the three-phase variable magnetic flux magnetic circuit according to the present invention,

일정 간격으로 배열된 복수의 티쓰를 갖는 고정자 코어 및 상기 복수의 티쓰에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자- 상기 복수의 코일 각각에는 티쓰 배열 순서에 따라 U상, V상 및 W상의 3상 전류가 번갈아 흐름-; 및A stator having a plurality of teeth arranged at regular intervals and a stator having a plurality of coils each wound on the plurality of teeth, wherein each of the plurality of coils has a U phase, V phase and W phase three phase current Alternating flow -; And

상기 복수의 코일과 자기적인 작용을 하도록 일정 간격으로 배치된 복수의 영구 마그넷을 갖는 회전자를 포함한다.And a rotor having a plurality of permanent magnets arranged at regular intervals to have a magnetic action with the plurality of coils.

상기 U상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 U상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 티쓰의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나와, 상기 V상 및 W상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 V상 및 W상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나는 그 착자량 변경이 가능한 보자력을 가진 가변 영구 마그넷이다.At least one of a coil through which the U phase current flows or a permanent magnet aligned in the center of the coil through which the coil through which the U phase current flows is wound and a coil in which the current flows through the V phase and the W phase, At least one of the permanent magnets arranged in the center between the coils of the flowing coils is a variable permanent magnet having a coercive force capable of changing its magnetization amount.

본 발명에 따르면, 자기 회로에 사용되는 코일의 위상에 따라 가변 마그넷을 적절하게 배치함으로써 가변 자속 자기 회로에 요구되는 역기전력 조건을 충실하게 만족시키면서 동시에 회전 속도에 따른 운전 구간별 모터 효율을 최대화할 수 있는 우수한 효과가 있다.According to the present invention, by suitably arranging the variable magnet according to the phase of the coil used in the magnetic circuit, it is possible to satisfactorily satisfy the back electromotive force condition required for the variable magnetic flux magnetic circuit and to maximize the motor efficiency according to the rotation speed There is an excellent effect.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 일례를 간략하게 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 마그넷 배치 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 마그넷 배치 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 가변 마그넷을 착감자 하는데 적용되는 착감자 회로의 일례를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 구현된 다수의 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 예를 간략히 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 가변 자속 전동기의 가변 마그넷 수에 따른 각 상의 역기전력을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 구현된 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 착감자에 따른 역기전력을 도시한 표 및 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 구현된 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 착감자에 따른 부하 평가 결과를 나타낸 표 및 그래프이다.
1 is an exploded perspective view briefly showing an example of a variable magnetic flux circuit according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of a magnet arrangement structure of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing another example of a magnet arrangement structure of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 shows an example of an exciter circuit applied to excite a variable magnet of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view briefly showing an example of a variable magnetic flux motor to which a plurality of variable magnets implemented according to the present invention is applied.
6 is a graph showing the counter electromotive force of each phase according to the number of variable magnets of the variable magnetic flux motor shown in FIG.
FIG. 7 is a table and graph showing counter electromotive force according to an exciter of a variable magnetic flux motor to which a variable magnet according to the present invention is applied.
FIG. 8 and FIG. 9 are tables and graphs showing load evaluation results according to an exciter of a variable magnetic flux motor to which a variable magnet according to the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. In addition, in describing the present invention, the defined terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and they may be changed depending on the intention or custom of the technician working in the field, so that the technical components of the present invention are limited It will not be understood as meaning.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 일례를 간략하게 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view briefly showing an example of a variable magnetic flux circuit according to an embodiment of the present invention.

이하의 설명은 가변 자속 자기 회로 중 토크를 생성하는 회전 전동기(모터)에 대한 예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 회전 전동기에 한정되는 것은 아니며, 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이하의 설명을 통해 회전 전동기뿐만 아니라 발전기 또는 선형 모터 등과 같이 영구 마그넷과 코일의 상호 자기적 작용을 통해 운전되는 다양한 자기 회로에 응용할 수 있음은 자명하다. The following description describes an example of a rotating electric motor (motor) that generates torque among the variable magnetic flux magnetic circuits. However, the present invention is not limited to a rotating electric motor. Those skilled in the art will be able to understand the operation of the rotating electric motor through mutual magnetic action between the permanent magnet and the coil, such as a generator or a linear motor, It is obvious that the present invention can be applied to various magnetic circuits.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로는 이동자(10)와 고정자(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 1, a variable magnetic flux circuit according to an embodiment of the present invention may include a mover 10 and a stator 20.

고정자(20)는 코일을 권선하기 위한 복수의 권선부를 갖는 고정자 코어(21)를 포함한다. 회전 전동기 또는 발전기에서 고정자 코어가 갖는 권선부는 티쓰(teeth)라고도 한다. 고정자 코어에 포함된 복수의 티쓰는 상호 일정한 간격으로 배열된다. The stator 20 includes a stator core 21 having a plurality of winding portions for winding the coils. The winding portion of the stator core in the rotary motor or generator is also referred to as teeth. The plurality of teeth in the stator core are arranged at regular intervals.

도 1에 도시하지는 않았지만, 고정자 코어(21)의 복수의 티쓰 각각에는 코일이 권선된다. 모터 구동 또는 후술하는 가변 마그넷의 착감자 시 각 코일에는 서로 다른 위상을 갖는 전류가 코일이 권선된 순서대로 반복하여 흐른다. 예를 들어, 서로 다른 위상을 갖는 전류가 3상인 경우, 코일이 배열된 순서대로 반복하여 ‘제1 상- 제2 상-제3 상-제1 상-제2 상-제3 상-제1 상-…’의 전류가 의 복수의 코일에 각각 흐른다. Although not shown in Fig. 1, each of the plurality of teeth of the stator core 21 is wound with a coil. Currents having different phases flow repeatedly in the order in which the coils are wound on the coils when the motor is driven or when the tuning magnet of the variable magnet described below is turned on. For example, when the currents having different phases are three phases, the coils are repeatedly arranged in the order of 'first phase-second phase-third phase-first phase-second phase-third phase-first Prize-… Of the current flows through the plurality of coils of each.

이동자(20)는 회전 자기 회로에서 회전자(rotor)라고도 불리는 요소이다. 이동자(20)는 회전자 코어(11) 및 회전자 코어(11)의 내주면에 일정간격으로 배열된 영구 마그넷(12)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에 예로서 도시된 가변 자속 전동기는 특히 36 슬롯 48 폴의 외전형 전동기로, 회전자(20)는 스테이터(20)의 외부에 배치되어 회전자(10) 내 마그넷과 스테이터(20)에 권선된 코일의 상호 전자기적 작용을 통해 회전력(토크)를 생산할 수 있다. The mover 20 is an element also called a rotor in a rotating magnetic circuit. The mover 20 may include a permanent magnet 12 arranged at regular intervals on the inner circumferential surfaces of the rotor core 11 and the rotor core 11. The variable magnetic flux motor shown as an example in FIG. 1 is an external type electric motor of 36 slots and 48 poles in particular. The rotor 20 is disposed outside the stator 20 and is connected to the magnet in the rotor 10 and the stator 20 The torque (torque) can be produced through the mutual electromagnetic action of the wound coils.

마그넷(12)은 자속 변경이 어려운 높은 보자력을 갖는 영구 마그넷(121)(이하, 제1 마그넷이라 함)과 가변 자속 자기회로는 자속을 변경할 수 있는 낮은 보자력을 갖는 제2 마그넷(122)(이하, 제2 마그넷이라 함)을 포함할 수 있다. The permanent magnet 121 having a high coercive force (hereinafter referred to as a first magnet) and the variable magnetic flux circuit having a low coercive force (hereinafter referred to as " second magnet " , And a second magnet).

일반적으로 영구 마그넷은 외부로부터 전류 등을 흘리지 않는 상태에서 자화된 상태를 지속적으로 유지하는 마그넷을 뜻하나 엄밀하게 말하면 주변 조건에 따라 그 자속밀도가 전혀 변화하지 않는 것은 아니다. 영구 마그넷이란, 그 자속량이 불변인 것이 아니라 통상의 정격 운전 조건에서는 인버터 등으로부터 공급되는 전류에 의해 자속밀도가 대체로 변화하지 않는 것을 의미한다. 본 발명의 실시형태에 적용되는 가변 마그넷은 이러한 인버터 등으로 제공될 수 있는 전류에 의해 자속밀도가 변화하는 마그넷을 의미한다.Generally, a permanent magnet means a magnet which keeps magnetized state continuously without flowing current from the outside, but strictly speaking, the magnetic flux density does not change at all depending on the surrounding conditions. The permanent magnet means that the magnetic flux density does not change substantially by the electric current supplied from the inverter or the like in the normal rated operating condition, not in the constant magnetic flux amount. The variable magnet applied to the embodiment of the present invention means a magnet whose magnetic flux density is changed by a current that can be provided by such an inverter or the like.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 마그넷은 약 1000 kA/m의 높은 보자력을 갖는 네오디뮴 마그넷을 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 제2 마그넷은 보자력이 낮은 AlNiCo 마그넷(60~120 kA/m) 또는 FeCrCo 마그넷(약 60 kA/m) 또는 SmCo 마그넷이 적용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first magnet can be applied to a neodymium magnet having a high coercive force of about 1000 kA / m. In an embodiment of the present invention, the second magnet may be a low coercive force AlNiCo magnet (60 to 120 kA / m) or a FeCrCo magnet (about 60 kA / m) or a SmCo magnet.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 마그넷 배치 구조의 일례를 도시한 도면이다. 특히, 도 2는 회전형 전동기의 마그넷 배치구조를 이해하기 쉽도록 직선형으로 변형한 도면이다.2 is a view showing an example of a magnet arrangement structure of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention. Particularly, FIG. 2 is a diagram that is linearly deformed so as to facilitate understanding of the magnet arrangement structure of the rotating electric motor.

도 2는 매극 매상 당 슬롯수(Nspp)가 0.25 인 가변자속 자기회로에 적용되는 마그넷 배치 방법의 일례를 도시한다. 매극 매상 당 슬롯수는 하기 식 1과 같이 정의될 수 있다.FIG. 2 shows an example of a magnet arrangement method applied to a variable magnetic flux circuit having a slot number (N spp ) of 0.25 per active pole phase. The number of slots per pass through can be defined as: < EMI ID = 1.0 >

[식 1][Formula 1]

Figure 112014098502115-pat00007
Figure 112014098502115-pat00007

상기 식 1에서 Nph는 자기회로의 상(phase), 즉 각 코일에 제공되는 전류의 상의 개수이고, Ns는 슬롯수이고 Nm은 마그넷 극수이다. In Equation 1, N ph is the phase of the magnetic circuit, that is, the number of phases of current supplied to each coil, N s is the number of slots, and N m is the number of magnetic poles.

0.25의 매극 매상 당 슬롯수(Nspp)를 갖는 자기회로는 통상적으로 많이 사용되는 ‘슬롯수/폴수’가 3/4, 9/12, 12/16, 15/20, 18/24, 21/28, 36/48인 3상(U상, V상, W상) 전동기일 수 있다. 이 경우 가변 마그넷의 수는 ‘

Figure 112014098502115-pat00008
’(
Figure 112014098502115-pat00009
, n은 양의 정수)로 결정될 수 있다.A magnetic circuit having a slot number (N spp ) of 0.25 for each magnetic pole spot is generally used in a number of slots of 3/4, 9/12, 12/16, 15/20, 18/24, 21 / 28, and 36/48 (U-phase, V-phase, W-phase) motors. In this case, the number of variable magnets is'
Figure 112014098502115-pat00008
'(
Figure 112014098502115-pat00009
, and n is a positive integer).

도 2의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서는, 일 위상의 전류가 흐르는 코일 또는 일 위상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 권선부의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나와, 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일과는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일 또는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나를 착자량이 변경 가능한 보자력을 가진 가변 영구 마그넷, 즉 제2 마그넷으로 배치시킬 수 있다.As shown in Figs. 2 (a) and 2 (b), in one embodiment of the present invention, a coil through which a current flows in one phase or a permanent magnet And a plurality of mutually adjacent coils to which currents of two phases different from those of the coils through which the current of one phase flows, or a pair of permanent magnets At least one of them can be arranged as a variable permanent magnet having a coercive force capable of changing the magnetization amount, that is, a second magnet.

더욱 구체적으로, 도 2의 (a)에서 U상의 코일(22-u) 또는 U상의 코일(22-u)이 권선된 티쓰의 중앙에 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬되어 배치되는 경우, 나머지 하나의 제2 마그넷(121)은 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬된 U상의 코일(22-u)에 바로 인접한 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w) 또는 바로 인접한 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w)이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬되어 배치될 수 있다.More specifically, when one second magnet 122 is aligned and disposed in the center of the coil on which the U-phase coil 22-u or the U-phase coil 22-u is wound in FIG. 2 (a) The other one of the second magnets 121 is connected to the V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-w immediately adjacent to the U-phase coil 22-u aligned with one second magnet 122 The immediately adjacent V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-w can be arranged in the center between the wound tines.

이와 마찬가지로, 도 2의 (b)에 나타난 바와 같이, U상의 코일(22-u) 또는 U상의 코일(22-u)이 권선된 티쓰의 중앙에 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬되어 배치되는 경우, 나머지 하나의 제2 마그넷(122)은 하나의 제2 마그넷(121)이 정렬된 U상의 코일(22-u)에서 이격된 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w) 사이 또는 이격된 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w)이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬되어 배치될 수 있다. 두 개의 제2 마그넷이 이격된 거리는 크게 중요하지 않으며, 3상인 경우 하나의 상에 하나의 제2 마그넷이 정렬되는 경우 나머지 두 상의 사이에 나머지 제2 마그넷이 정렬되도록 제2 마그넷이 배치될 수 있다.Likewise, as shown in FIG. 2 (b), one second magnet 122 is aligned and arranged in the center of the U-phase coil 22-u or the U-phase coil 22- , The other one second magnet 122 is connected to the V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-v spaced apart from the U-phase coil 22-u in which one second magnet 121 is aligned, w of the coil 22-v and the coil 22-w of the W-phase can be arranged in the center between the wound tines. The distance between the two second magnets is not important. In case of three phases, when one second magnet is aligned on one phase, the second magnet may be arranged such that the remaining second magnets are aligned between the remaining two phases .

도 2의 예에서, 가변 마그넷(122)의 극성은 동일하게 된다.In the example of Fig. 2, the polarities of the variable magnets 122 are the same.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 마그넷 배치 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.3 is a view showing another example of a magnet arrangement structure of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 식 1에 의해 정의된 매극 매상 당 슬롯수(Nspp)가 0.5 인 가변자속 자기회로에 적용되는 마그넷 배치 방법의 일례를 도시한다. FIG. 3 shows an example of a magnet arrangement method applied to a variable magnetic flux circuit having a slot number N spp of 0.5 for each pole track defined by the above-mentioned equation (1).

0.5의 매극 매상 당 슬롯수(Nspp)를 갖는 자기회로는 통상적으로 많이 사용되는 ‘슬롯수/폴수’가 3/2, 9/6, 12/8, 15/10, 18/12, 21/14, 36/24인 3상(U상, V상, W상) 전동기일 수 있다. 이 경우 가변 마그넷의 수는 ‘

Figure 112014098502115-pat00010
’(
Figure 112014098502115-pat00011
, n은 양의 정수)로 결정될 수 있다.A magnetic circuit having a slot number (N spp ) of 0.5 for each magnetic pole spot is commonly used in the case where the number of slots / poles is 3/2, 9/6, 12/8, 15/10, 18/12, 21 / 14, and 36/24 (U-phase, V-phase, W-phase) motors. In this case, the number of variable magnets is'
Figure 112014098502115-pat00010
'(
Figure 112014098502115-pat00011
, and n is a positive integer).

전술한 도 2에 도시된 예와 마찬가지로, 도 3의 (a) 및 (b) 도시된 본 발명의 일 실시형태에서는, 일 위상의 전류가 흐르는 코일 또는 일 위상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 권선부의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나와, 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일과는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일 또는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일이 권선된 권선부 사이의 중앙에 정렬된 영구 마그넷 중 적어도 하나를 착자량이 변경 가능한 보자력을 가진 가변 영구 마그넷, 즉 제2 마그넷으로 배치시킬 수 있다.In the embodiment of the present invention shown in Figs. 3A and 3B, similarly to the example shown in Fig. 2 described above, a coil through which a current of one phase flows or a coil through which a current of one phase flows is wound And a permanent magnet arranged in the center of the portion, and a pair of adjacent coils in which currents of two phases different from those of the coil in which the one-phase current flows, or mutually adjacent coils in which two- At least one of the permanent magnets arranged at the center between the first magnet and the second magnet can be arranged as a variable permanent magnet having a coercive force capable of changing the magnetization amount, that is, a second magnet.

더욱 구체적으로, 도 3의 (a)에서 U상의 코일(22-u) 또는 U상의 코일(22-u)이 권선된 티쓰의 중앙에 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬되어 배치되는 경우, 나머지 하나의 제2 마그넷(121)은 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬된 U상의 코일(22-u)에 바로 인접한 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w) 또는 바로 인접한 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w)이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬되어 배치될 수 있다.More specifically, when one second magnet 122 is aligned and disposed in the center of a coil in which the U-phase coil 22-u or the U-phase coil 22-u is wound in Fig. 3 (a) The other one of the second magnets 121 is connected to the V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-w immediately adjacent to the U-phase coil 22-u aligned with one second magnet 122 The immediately adjacent V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-w can be arranged in the center between the wound tines.

이와 마찬가지로, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, U상의 코일(22-u) 또는 U상의 코일(22-u)이 권선된 티쓰의 중앙에 하나의 제2 마그넷(122)이 정렬되어 배치되는 경우, 나머지 하나의 제2 마그넷(122)은 하나의 제2 마그넷(121)이 정렬된 U상의 코일(22-u)에서 이격된 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w) 또는 이격된 V상의 코일(22-v) 및 W상의 코일(22-w)이 권선된 티스 사이의 중앙에 정렬되어 배치될 수 있다.Likewise, as shown in FIG. 3 (b), one second magnet 122 is aligned and arranged in the center of the U-phase coil 22-u or U-phase coil 22- , The other one second magnet 122 is connected to the V-phase coil 22-v and the W-phase coil 22-v spaced apart from the U-phase coil 22-u in which one second magnet 121 is aligned, w or spaced V-phase coil 22-v and W-phase coil 22-w may be arranged in the center between the wound-up teeth.

도 2의 예와 마찬가지로, 도 3의 예에서도, 두 개의 제2 마그넷이 이격된 거리는 크게 중요하지 않으며, 3상인 경우 하나의 상에 하나의 제2 마그넷이 정렬되는 경우 나머지 두 상의 사이에 나머지 제2 마그넷이 정렬되도록 제2 마그넷이 배치될 수 있다.3, the distances between the two second magnets do not matter much. In the case of three phases, when one second magnet is aligned on one phase, The second magnet may be arranged so that the two magnets are aligned.

도 2의 예와는 달리, 도 3에 도시된 예는 가변 마그넷(122)의 극성은 서로 상이하다.Unlike the example of Fig. 2, the polarities of the variable magnets 122 are different from each other in the example shown in Fig.

도 2 및 도 3에 도시된 가변 마그넷의 착자 및 감자는 도 4에 도시된 것과 같은 착감자 회로를 이용하여 구현될 수 있다.The magnetizations and potatoes of the variable magnet shown in Figs. 2 and 3 can be implemented using an exciter circuit as shown in Fig.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가변 자속 자기 회로의 가변 마그넷을 착감자 하는데 적용되는 착감자 회로의 일례를 도시한다.Fig. 4 shows an example of an exciter circuit applied to excite a variable magnet of a variable magnetic flux magnetic circuit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 착감자 회로는 스위칭을 통해 극성을 변경하여 전력을 제공하는 직류 전원부(41)와 직류 전원부에서 제공되는 전력을 스위칭을 통해 3상의 교류 전력으로 변환하는 인버터부(42)를 포함하여 구성될 수 있다. 인버터부(42)의 각 상의 출력은 모터(43)의 각 상의 코일로 제공될 수 있다.Referring to FIG. 4, the admittance circuit includes a DC power supply unit 41 for changing the polarity and switching power to provide power, and an inverter unit 42 for converting power supplied from the DC power supply unit into AC power of three phases through switching And the like. The output of each phase of the inverter section 42 can be provided as a coil of each phase of the motor 43. [

도 4에 도시된 예에서, 가변 마그넷의 착자 및 감자는 U상 코일에 제공되는 전류에 의해 이루어질 수 있다. 도 4와 같이 착감자 대상이 되는 가변 마그넷을 착자/감자 시킬지 여부를 결정하고, 가변 마그넷을 하나의 상(도 4의 예에서는 U상)의 코일 또는 하나의 상의 코일이 권선된 티쓰의 중앙에 정렬한 후 가변 마그넷의 극성과 착자/감자 여부에 따라 적절한 방향의 전원 극성을 선택하여 해당 상의 코일에 일시적으로 강한 전류를 제공함으로써 이루어질 수 있다. 하나의 가변 마그넷의 착감자가 이루어진 후 다른 가변 마그넷도 착감자가 이루어지는 상의 코일 또는 해당 코일이 권선된 티쓰의 중앙에 정렬한 후 가변 마그넷의 극성과 착자/감자 여부에 따라 적절한 극성의 전원이 인가되도록 함으로써 착감자가 이루어질 수 있다.In the example shown in Fig. 4, the magnetization and the potato of the variable magnet can be made by the electric current provided to the U-phase coil. It is determined whether or not to magnetize the variable magnet to be magnetized as shown in FIG. 4, and the variable magnet is moved to the center of one coil (U phase in the example of FIG. 4) or one coil of the upper coil The polarity of the variable magnet and the polarity of the power of the proper direction according to whether the magnet is magnetized or not can be selected to temporarily provide a strong current to the coil of the corresponding phase. After one magnet of the variable magnet is made, the other magnet of the variable magnet is aligned with the coil of the upper magnetic pole or the center of the coil where the coil is wound, and then the polarity of the variable magnet and the polarity power So that an impulse generator can be achieved.

도 5는 다수의 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 예를 간략히 도시한 사시도이다.5 is a perspective view briefly showing an example of a variable magnetic flux motor to which a plurality of variable magnets are applied.

도 5에 도시된 예는 36개의 슬롯과 48개의 폴을 갖는 외전형 전동기의 예로서 가변 마그넷(제2 마그넷)이 2개, 4개 6개, 8개, 10개, 12개, 16개, 20개 및 24개인 경우의 마그넷 배치구조를 도시한다. 도 5에 도시되지는 않았지만, 가변 마그넷의 수를 14, 18, 및 22 개가 되도록 구현할 수도 있다. 본 발명에서 가변 마그넷의 짝수 개로 구현되고 한쌍의 가변 마그넷 중 하나는 U상 코일 또는 U상의 코일이 권선된 티쓰의 중앙에 정렬되면 나머지 하나는 V상과 W상의 코일 또는 V상과 W상의 코일 사이의 중앙에 정렬되므로, 다수의 가변 마그넷 중 절반이 U상 코일의 중앙에 정렬되면 나머지 절반은 V상과 W상의 사이의 중앙에 정렬된 배치구조를 갖게 된다.The example shown in Fig. 5 is an example of an external type motor having 36 slots and 48 pawls, in which two variable magnets (second magnets) are arranged in two, four, six, eight, ten, twelve, sixteen, 20, and 24, respectively. Although not shown in FIG. 5, the number of variable magnets may be 14, 18, and 22. In the present invention, one of the variable magnets is implemented as an even number of variable magnets, and one of the pair of variable magnets is arranged in the center of a U-phase coil or a U-phase coil, and the other is a coil of V- and W- When half of the plurality of variable magnets are aligned in the center of the U-phase coil, the other half has an arrangement structure arranged in the center between the V-phase and the W-phase.

도 6은 도 5에 도시된 가변 자속 전동기의 가변 마그넷 수에 따른 각 상의 역기전력을 도시한 그래프이다.6 is a graph showing the counter electromotive force of each phase according to the number of variable magnets of the variable magnetic flux motor shown in FIG.

도 6에 나타난 것과 같이, 다양한 개수의 가변 마그넷이 적용된 경우에 각 상의 역기전력을 살펴보면, 각 상의 역기전력이 거의 동일한 크기로 유지됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, when various numbers of variable magnets are applied, it can be seen that the counter electromotive force of each phase is maintained at substantially the same magnitude.

도 7은 본 발명에 따라 구현된 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 착감자에 따른 역기전력을 도시한 표 및 그래프이다.FIG. 7 is a table and graph showing counter electromotive force according to an exciter of a variable magnetic flux motor to which a variable magnet according to the present invention is applied.

도 7의 (a)에 나타난 것과 같이, 가변 자속 전동기의 회전수별로 감자량(감자를 위해 코일에 제공되는 전류의 크기)에 따른 역기전력을 비교할 때, 각 회전수별로 감자량에 따른 역기전력 크기가 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7A, when the counter electromotive force according to the number of rotations of the variable magnetic flux motor is compared with the amount of potato (the magnitude of the current supplied to the coil for the potato), the magnitude of the counter electromotive force It can be confirmed that it is maintained almost constant.

또한, 도 7의 (b)에 나타난 것과 같이, 가변 자속 전동기의 회전수별로 착자량(착자를 위해 코일에 제공되는 전류의 크기)에 따른 역기전력을 비교할 때, 각 회전수별로 착자량에 따른 역기전력 크기가 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.7 (b), when the counter electromotive force corresponding to the magnetization amount (the magnitude of the current supplied to the coil for magnetization) is compared with the rotation number of the variable magnetic flux motor, the counter electromotive force It can be seen that the size remains almost constant.

도 7의 (c)는 가변 자속 전동기의 회전 속도가 47 rpm인 경우 착감자에 따른 역기전력의 변동폭을 나타낸 것으로 자속의 변경이 이루어지는 경우에도 약 0.408 V 정도의 미소한 역기전력 변동을 나타내었음을 확인할 수 있다.7C shows the fluctuation range of the counter electromotive force according to the admittance when the rotation speed of the variable magnetic flux motor is 47 rpm and it is confirmed that even when the magnetic flux is changed, the fluctuation of the counter electromotive force is about 0.408 V have.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따라 구현된 가변 마그넷이 적용된 가변 자속 전동기의 착감자에 따른 부하 평가 결과를 나타낸 표 및 그래프이다.FIG. 8 and FIG. 9 are tables and graphs showing load evaluation results according to an exciter of a variable magnetic flux motor to which a variable magnet according to the present invention is applied.

도 8의 (a)는 착자시 회전자 속도에 따른 부하토크, 모터 효율 및 인버터 효율을 나타내며, (b)는 감자시 회전자 속도에 따른 부하토크, 모터 효율 및 인버터 효율을 나타낸다. 또한, 도 9는 도 8의 (a) 및 (b)에 나타난 수치들 중 모터 효율에 대한 값을 회전자 속도에 따라 도시하였다.8A shows the load torque, motor efficiency and inverter efficiency according to the rotor speed at the time of magnetization, and FIG. 8B shows the load torque, the motor efficiency, and the inverter efficiency according to the rotor speed at the time of magnetization. In addition, FIG. 9 shows values of motor efficiency among the values shown in FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b) according to the rotor speed.

도 8의 (a) 및 (b) 및 도 9에 나타난 바와 같이, 저속 운전시에는 착자한 경우 모터 효율이 더 향상되고 고속 운전시에는 감자한 경우 효율이 더욱 향상됨을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 자기 회로가 적용되는 세탁기용 전동기의 경우, 저속 운전하는 세탁 운전 구간에서는 가변 마그넷을 착자하여 구동하고, 고속 운전하는 탈수 운전 구간에서는 가변 마그넷을 감자하여 구동함으로써 전체적인 운전 구간에서 모터 효율의 향상을 도모할 수 있다.
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) and FIG. 9, it can be seen that the motor efficiency is further improved when the motor is driven at low speed and the efficiency is further improved when the motor is driven at high speed. For example, in the case of a motor for a washing machine to which a magnetic circuit according to an embodiment of the present invention is applied, a variable magnet is magnetized and driven in a low-speed washing operation section, and a variable magnet is magnetized in a high- It is possible to improve the motor efficiency in the entire operation section.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 자기 회로의 마그넷 배치구조는 가변 자속 자기 회로에 요구되는 역기전력 조건을 충실하게 만족시키면서 동시에 회전 속도에 따른 운전 구간별 모터 효율을 최대화할 수 있다.
As described above, the magnet arrangement structure of the magnetic circuit according to the embodiment of the present invention can maximally satisfy the back electromotive force condition required for the variable magnetic flux magnetic circuit while maximizing the motor efficiency according to the rotation speed .

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the following claims and equivalents thereof.

10: 회전자(이동자) 11: 회전자 코어
12: 마그넷 121: 고정 마그넷
122: 가변 마그넷 20: 고정자
21: 고정자 코어 22-u, 22-v, 22-w: 코일
10: rotor (mover) 11: rotor core
12: Magnet 121: Fixed Magnet
122: variable magnet 20: stator
21: stator core 22-u, 22-v, 22-w: coil

Claims (7)

일정 간격으로 배열된 복수의 권선부를 갖는 고정자 코어 및 상기 복수의 권선부에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자- 상기 복수의 코일 각각에는 상기 복수의 권선부의 배열 순서에 따라 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐름-;
상기 복수의 코일과 자기적인 작용을 하도록 일정 간격으로 배치된 복수의 영구 마그넷을 갖는 이동자;
상기 서로 다른 위상을 갖는 전류가 흐르는 코일 중 일 위상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 권선부 중앙에 정렬된 제1 영구 마그넷과, 상기 일 위상의 전류가 흐르는 코일과는 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일 사이 또는 상기 다른 두 위상의 전류가 흐르는 상호 이웃한 코일이 권선된 권선부 사이의 중앙에 정렬된 제2 영구 마그넷에 배치되는 가변 영구 마그넷 -상기 가변 영구 마그넷은 그 착자량 변경이 가능한 보자력을 가지고, 매극 매상 당 슬롯수를 고려하여 결정되는 상기 가변 영구 마그넷의 수에 기반하여 상기 제1 영구 마그넷 및 상기 제2 영구 마그넷과 동일한 배치 패턴으로 상기 이동자에 결정-; 및
상기 가변 영구 마그넷을 착감자하는 착감자 회로- 상기 착감자 회로는 스위칭을 통해 극성을 변경하여 전력을 제공하는 직류 전원부와 직류 전원부에서 제공되는 전력을 스위칭을 통해 상기 서로 다른 위상 각각의 교류 전력으로 변환하는 인버터부를 포함-; 을 포함하며,
상기 가변 영구 마그넷의 수, 상기 가변 영구 마그넷의 착감자량, 상기 이동자의 회전 속도의 변화에도 상기 서로 다른 위상 각각의 역기전력은 동일 크기 내에서 유지되고,
상기 이동자의 회전 속도에 기반하여 상기 서로 다른 위상의 역기전력이 지정된 크기를 가지도록 상기 착감자 회로를 통하여 상기 가변 영구 마그넷의 착감자량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
A stator comprising: a stator core having a plurality of winding portions arranged at regular intervals; and a stator having a plurality of coils wound on the plurality of winding portions, wherein each of the plurality of coils includes a current Flow -;
A mover having a plurality of permanent magnets arranged at regular intervals to have a magnetic action with the plurality of coils;
A first permanent magnet arranged at a center of a winding portion in which a coil through which a current flows in one phase among the coils through which the current having the different phases flow, or a coil through which the current flows in the one phase, A variable permanent magnet disposed in a second permanent magnet arranged between the mutually adjacent coils through which currents of two phases differ from each other or between the coils wound with mutually adjacent currents flowing in the other two phases, Wherein the variable permanent magnet has a coercive force capable of changing its magnetization amount and is arranged in the same arrangement pattern as the first permanent magnet and the second permanent magnet based on the number of the variable permanent magnets, Decided on mover -; And
And an exciter circuit for exciting the variable permanent magnet, the exciter circuit comprising: a DC power source for changing the polarity by switching and providing power; and a DC power source for converting power supplied from the DC power source to alternating current Comprising an inverter section for converting; / RTI >
The counter electromotive forces of the different phases are kept within the same magnitude even when the number of the variable permanent magnets, the magnetization amount of the variable permanent magnet, and the rotational speed of the mover are varied,
And controls the amount of admittance of the variable permanent magnet through the admittance circuit so that the counter electromotive force of the different phases has a specified magnitude based on the rotating speed of the mover.
제1항에 있어서,
상기 가변 영구 마그넷은 AlNiCo 마그넷(60~120 kA/m) 또는 FeCrCo 마그넷(약 60 kA/m) 또는 SmCo 마그넷인 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the variable permanent magnet is an AlNiCo magnet (60 to 120 kA / m) or an FeCrCo magnet (about 60 kA / m) or a SmCo magnet.
제1항에 있어서,
식 '
Figure 112015114264378-pat00027
’(Nspp: 매극 매상 당 슬롯수, Nph: 상기 서로 다른 위상의 수, Ns: 가변 자속 자기 회로의 슬롯수, Nm: 복수의 영구 마그넷의 극수)에 의해 정의된 상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.25인 경우, 상기 가변 영구 마그넷의 수는 '
Figure 112015114264378-pat00028
’(
Figure 112015114264378-pat00029
, n은 양의 정수)인 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
The method according to claim 1,
Expression '
Figure 112015114264378-pat00027
(N spp : number of slots per polarity, N ph : number of the different phases, N s : number of slots of the variable magnetic flux circuit, N m : number of poles of the permanent magnets) When the number of slots is 0.25, the number of the variable permanent magnets is'
Figure 112015114264378-pat00028
'(
Figure 112015114264378-pat00029
, and n is a positive integer).
제3항에 있어서,
상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.25인 경우, 상기 가변 영구 마그넷 전체는 상호 동일한 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
The method of claim 3,
And when the number of slots per the active pole of the magnetic pole is 0.25, the variable permanent magnets all have the same polarity.
제1항에 있어서,
식 '
Figure 112015114264378-pat00030
’(Nspp: 매극 매상 당 슬롯수, Nph: 상기 서로 다른 위상의 수, Ns: 가변 자속 자기 회로의 슬롯수, Nm: 복수의 영구 마그넷의 극수)에 의해 정의된 상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.5인 경우, 상기 가변 영구 마그넷의 수는 '
Figure 112015114264378-pat00031
’(
Figure 112015114264378-pat00032
, n은 양의 정수)인 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
The method according to claim 1,
Expression '
Figure 112015114264378-pat00030
(N spp : number of slots per polarity, N ph : number of the different phases, N s : number of slots of the variable magnetic flux circuit, N m : number of poles of the permanent magnets) When the number of slots is 0.5, the number of the variable permanent magnets is'
Figure 112015114264378-pat00031
'(
Figure 112015114264378-pat00032
, and n is a positive integer).
제5항에 있어서,
상기 매극 매상 당 슬롯수가 0.5인 경우, 상기 가변 영구 마그넷은 동일한 개수의 서로 다른 극성을 갖는 가변 영구 마그넷을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
6. The method of claim 5,
Wherein when the number of slots per active pole is 0.5, the variable permanent magnets comprise the same number of variable permanent magnets having different polarities.
일정 간격으로 배열된 복수의 티쓰를 갖는 고정자 코어 및 상기 복수의 티쓰에 각각 권선된 복수의 코일을 갖는 고정자- 상기 복수의 코일 각각에는 티쓰 배열 순서에 따라 U상, V상 및 W상의 3상 전류가 번갈아 흐름-;
상기 복수의 코일과 자기적인 작용을 하도록 일정 간격으로 배치된 복수의 영구 마그넷을 갖는 이동자;
상기 U상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 U상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 티쓰의 중앙에 정렬된 제1 영구 마그넷과, 상기 V상 및 W상의 전류가 흐르는 코일 또는 상기 V상 및 W상의 전류가 흐르는 코일이 권선된 티쓰 사이의 중앙에 정렬된 제2 영구 마그넷에 배치되는 가변 영구 마그넷 -상기 가변 영구 마그넷은 그 착자량 변경이 가능한 보자력을 가지고, 매극 매상 당 슬롯수를 고려하여 결정되는 상기 가변 영구 마그넷의 수에 기반하여 상기 제1 영구 마그넷 및 상기 제2 영구 마그넷과 동일한 배치 패턴으로 상기 이동자에 결정-; 및
상기 가변 영구 마그넷을 착감자하는 착감자 회로- 상기 착감자 회로는 스위칭을 통해 극성을 변경하여 전력을 제공하는 직류 전원부와 직류 전원부에서 제공되는 전력을 스위칭을 통해 상기 3상의 교류 전력으로 변환하는 인버터부를 포함-; 을 포함하며,
상기 가변 영구 마그넷의 수, 상기 가변 영구 마그넷의 착감자량, 상기 이동자의 회전 속도의 변화에도 상기 3상 각각의 역기전력은 동일 크기 내에서 유지되고,
상기 이동자의 회전 속도에 기반하여 상기 3상의 역기전력이 지정된 크기를 가지도록 상기 착감자 회로를 통하여 상기 가변 영구 마그넷의 착자량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 자기 회로.
A stator having a plurality of teeth arranged at regular intervals and a stator having a plurality of coils each wound on the plurality of teeth, wherein each of the plurality of coils has a U phase, V phase and W phase three phase current Alternating flow -;
A mover having a plurality of permanent magnets arranged at regular intervals to have a magnetic action with the plurality of coils;
A first permanent magnet in which a coil through which the U phase current flows or a coil through which the U phase current flows is arranged in the center of the coil, a coil through which the V phase and W phase current flows, or a V phase and W phase current A variable permanent magnet disposed in a second permanent magnet aligned in the center between the coils of the wound coil, the variable permanent magnet having a coercive force capable of changing its magnetization amount, the variable permanent magnet having a coercive force capable of changing its magnetization amount, Determining, based on the number of magnets, the mover in the same arrangement pattern as the first permanent magnet and the second permanent magnet; And
An exciter circuit for exciting the variable permanent magnet, the exciter circuit comprising: a DC power source part for changing the polarity by switching and providing power; and an inverter for converting power supplied from the DC power part to AC power of three phases through switching Including wealth -; / RTI >
The back electromotive force of each of the three phases is kept within the same magnitude even when the number of the variable permanent magnets, the magnetization amount of the variable permanent magnet, and the rotational speed of the mover are varied,
And controls the magnetization amount of the variable permanent magnet through the admittance circuit so that the three-phase counter electromotive force has a designated magnitude based on the rotating speed of the mover.
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