KR101842827B1 - Double Stator Axial Field Type Switched Reluctance Motor - Google Patents

Double Stator Axial Field Type Switched Reluctance Motor Download PDF

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KR101842827B1
KR101842827B1 KR1020170017043A KR20170017043A KR101842827B1 KR 101842827 B1 KR101842827 B1 KR 101842827B1 KR 1020170017043 A KR1020170017043 A KR 1020170017043A KR 20170017043 A KR20170017043 A KR 20170017043A KR 101842827 B1 KR101842827 B1 KR 101842827B1
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안진우
손동호
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경성대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a dual stator axial field-type switched reluctance motor and, more specifically, to a dual stator axial field-type switched reluctance motor configured to uniformly and effectively maintain air gaps by arranging a rotor between double stators in an axial direction, and to improve torque generation efficiency by using a magnetic flux path in an axial direction. According to an embodiment of the present invention, the dual stator axial field-type switched reluctance motor comprises: a first stator having a plurality of first stator poles and a plurality of first stator auxiliary poles facing an axial direction; a second stator having a plurality of second stator poles and a plurality of second stator auxiliary poles symmetrically formed opposite to the first stator; and a rotor positioned between the first and second stators and having a plurality of rotator poles. In addition, each of the first and second stator poles is wound with coils, and a constant air gap is formed between the rotor and the first stator, and between the rotor and the second stator.

Description

이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기{Double Stator Axial Field Type Switched Reluctance Motor}[0001] The present invention relates to a double stator axial field type switched reluctance motor

본 발명은 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축 방향으로 이중 고정자 사이에 회전자를 배치하여 공극을 일정하게 효율적으로 유지하고 축 방향 자속 경로를 이용하여 토크 발생 효율을 높일 수 있기 위한 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a double-stator axial field type switched reluctance motor, and more particularly, to a double-stator field-type switched reluctance motor in which a rotor is disposed between double stator in an axial direction, To a dual-stator field-type switched reluctance motor.

스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor, 이하 'SRM'이라 함)는 자기저항(magnetic reluctance)의 변화에 따른 릴럭턴스 토크를 이용하여 회전자(rotor)를 회전시키는 것으로, 제조가격이 낮고 유지보수가 거의 필요 없으며 신뢰성이 높아 수명이 거의 영구적인 장점이 있다.A Switched Reluctance Motor (hereinafter referred to as SRM) rotates a rotor by using a reluctance torque according to a change in magnetic reluctance, There is little or no need for it, and reliability is high, and life is almost permanent.

이러한 SRM은 이중 돌극형 구조이고 단일 여자방식의 기기이다.The SRM is a double pole-type structure and is a single excitation type device.

여기서 고정자(stator)에 권선이 감겨있고, 회전자(rotor)는 규소강판으로 적층된 구조로 권선이 없는 간단한 구조로 만들어진다. 다른 형태의 모터와 비교했을 때, SRM은 낮은 유지보수비 및 내구성이 뛰어나고, 견고한 구조를 가지며, 영구자석을 사용하지 않아, 다른 모터들에 비해 간단한 구조와 넓은 범위의 속도 특성을 갖는다.Here, a winding is wound around a stator, and a rotor is formed of a simple structure without a winding by a laminated structure of a silicon steel plate. Compared to other types of motors, SRM has a low maintenance and durability, a solid structure, a permanent magnet, and a simple structure and a wide range of speed characteristics compared to other motors.

또한, SRM은 높은 신뢰성과 낮은 히스테리시스 손실과 같은 뛰어난 특징을 갖는다. 이러한 이유로 SRM은 최근 많은 관심을 받고 있으며, 드라이브 응용분야에서 훌륭한 대안으로 논의되고 있다.SRM also has outstanding features such as high reliability and low hysteresis loss. For this reason, SRM has received much attention in recent years and is being discussed as a good alternative in drive applications.

따라서 SRM은 하나의 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이 기계적으로 강인하고, 고속운전에 대해 안정적이며, 가격이 저렴하고, 고열 또는 격렬한 온도 변화에서도 가동 가능한 점과 같은 유리한 특징이 있다.Therefore, the SRM is advantageous in that it is mechanically robust as shown in Fig. 1, is stable for high-speed operation, is inexpensive, and can operate at high temperature or intense temperature changes.

즉, SRM은 이중 돌극형 구조로 고정자에만 여자권선이 존재하며, 회전자에는 여자권선이나 자석이 없는 단순한 구조의 전동기로 저가형으로 제작이 가능하며 기구적으로 강인하고 고속이나 열악한 환경 적용이 유리한 전동기이다.In other words, the SRM is a dual-pole-type structure, and there is a excitation winding only in the stator, and a simple structure motor without a winding or a magnet is used as a rotor. The motor can be manufactured at low cost, and is mechanically robust, to be.

SRM은 도 2에 도시된 바와 같이, 에머드릴, 블로워, 세탁기, 전기자동차, 항공우주산업 등 많은 분야에서 연구가 진행되고 있다.As shown in FIG. 2, SRM is being studied in many fields such as an emer drill, a blower, a washing machine, an electric vehicle, and an aerospace industry.

또한, SRM은 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차 쿨링팬(Cooling Fan)을 돌리는 데 사용될 수 있다.In addition, the SRM can be used to drive a car cooling fan, as shown in FIG.

그러나 종래의 SRM은 고정자 내측에 회전자가 삽입되어 있는 방사형 구성이므로, 토크 발생 효율을 높이기 위하여 이러한 종래의 구성에서 벗어나 축 방향을 따라 고정자 및 회전자를 차례로 배치하고 축 방향 자속 경로를 이용하여 보다 개선된 SRM 구성이 필요하다.However, since the conventional SRM has a radial configuration in which the rotor is inserted in the stator, the stator and the rotor are disposed in order along the axial direction and the axial flux path is used to improve the torque generating efficiency. SRM configuration is required.

한국 특허등록번호 제10-1255934호, 발명의 명칭 "횡방향 스위치드 릴럭턴스 모터" (등록일자 2013.04.11.)Korean Patent Registration No. 10-1255934 entitled " Lateral Switched Reluctance Motor "(Registered on April 11, 2013).

본 발명은 상기한 필요성에 의해서 창출된 것으로, 두 개의 고정자 사이에 하나의 분절 회전자를 축 방향으로 차례로 배열하여 공극을 일정하게 효율적으로 유지하고 축 방향 자속 경로를 이용하여 토크 발생 효율을 높일 수 있는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described need, and it is an object of the present invention to provide a stator of a stator, which can arrange one segment rotor in the axial direction between two stator so as to efficiently maintain the gap constantly, The present invention relates to a dual-stator axial-field-type switched reluctance motor.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기는 축 방향을 향한 복수의 제1 고정자극 및 제1 고정자 보조극을 구비한 제1 고정자와, 상기 제1 고정자와 대향하여 대칭으로 형성된 복수의 제2 고정자극 및 제2 고정자 보조극을 구비한 제2 고정자와, 상기 제1 고정자 및 제2 고정자 사이에 위치하고 복수의 회전자극을 구비한 회전자를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a double-stator field-type switched reluctance motor including a first stator having a plurality of first fixed magnetic poles and a first stator auxiliary pole oriented in an axial direction, A second stator having a plurality of second fixed magnetic poles symmetrically opposed to the first stator and a second stator auxiliary pole opposed to the first stator and a rotor having a plurality of rotating magnetic poles and disposed between the first stator and the second stator, .

또한, 제1 고정자극 및 제2 고정자극 각각은 권선으로 감겨 있고, 회전자 및 제1 고정자 사이와 회전자 및 제2 고정자 사이에 일정한 공극(air gap)이 형성되는 것을 특징으로 한다.Each of the first stationary magnetic pole and the second stationary magnetic pole is wound with a winding, and a constant air gap is formed between the rotor and the first stator, and between the rotor and the second stator.

본 발명에 따르면, 회전자(rotor) 양측에 두 개의 고정자(stator)를 가져 고정자가 양쪽에서 회전자를 흡인하도록 하여 공극 변화를 최소화할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there are two stator (s) on both sides of the rotor, so that the stator attracts the rotor from both sides, thereby minimizing the pore change.

또한, 권선이 감기는 고정자극은 팁(tip)(βs1)이 베이스(base)(βs)보다 좁게 형성되는 사다리꼴 형상으로 이루어져 짧은 자속 경로를 갖는 이점이 있다.The stationary magnetic pole in which the winding is wound has a trapezoidal shape in which the tip? S1 is narrower than the base? S, which is advantageous in that it has a short magnetic flux path.

또한, 회전자극의 극호각(δ1)이 고정자극의 극호각(θ1)보다 크게 구성하여 기동 토크(Starting Torque) 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the pole tooth angle? 1 of the rotating magnetic pole is made larger than the pole tooth angle? 1 of the fixed magnetic pole so that the starting torque efficiency can be increased.

도 1은 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM)를 도시한 예시적인 도면이다.
도 2는 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM)가 적용되는 분야를 예시적으로 표시한 도면이다.
도 3은 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM)가 자동차 분야에 적용되는 예시적으로 표현한 도면이다.
도 4는 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 단면 개념도이다.
도 7은 단일 고정자 횡축 SRM을 적용한 예시적인 실물 사진이다.
도 8은 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 분해 사시도이다.
도 11은 도 10의 고정자(stator)를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 10의 회전자(rotor)를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기를 도시한 개략적인 개념 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 토크 비교 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 인덕턴스 비교 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 축 방향 힘(force) 비교 그래프이다.
도 17은 횡축 SRM의 고정자의 부호를 표시한 도면이다.
도 18은 이중 고정자 슬롯 부호를 표시한 도면이다.
도 19는 분절 회전자 부호를 표시한 도면이다.
도 20은 자속 밀도 분포도 도면이다.
도 21은 모터 토크 비교 그래프이다.
1 is an exemplary diagram showing a switched reluctance motor (SRM).
2 is a diagram illustrating an example of a field to which a switched reluctance motor (SRM) is applied.
3 is an exemplary illustration of a switched reluctance motor (SRM) applied to the automotive field.
4 is a perspective view schematically illustrating a single stator transverse axis SRM.
5 is an exploded perspective view schematically illustrating a single stator transverse axis SRM.
6 is a schematic cross-sectional view showing a single stator transverse axis SRM.
FIG. 7 is an exemplary real image of a single stator transverse axis SRM.
8 is a cross-sectional view schematically showing a single stator transverse axis SRM.
9 is a schematic perspective view illustrating a dual stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
10 is an exploded perspective view of Fig.
11 is a schematic perspective view showing the stator of Fig.
12 is a schematic perspective view showing the rotor of Fig.
13 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a dual stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a torque comparison graph for a dual stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph showing a comparison of inductance of a dual stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
16 is a graph illustrating axial force comparison for a double stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing the sign of the stator of the transverse axis SRM.
18 shows a double stator slot code.
19 is a diagram showing a segmented rotor code.
20 is a magnetic flux density distribution diagram.
21 is a motor torque comparison graph.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 걸치거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다.The embodiments of the present invention described with reference to the drawings specifically illustrate an ideal embodiment of the present invention. As a result, various variations of the illustration, for example variations in the manufacturing method and / or specification, are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture. The regions shown or described as being flat may have characteristics that are generally wavy / rough and nonlinear.

또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것도 아니다.Also, the portion shown as having a sharp angle may be rounded. Thus, the regions shown in the figures are merely approximate, and their shapes are not intended to depict the exact shape of the regions, nor are they intended to limit the scope of the present invention.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시 예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element, or component appearing in more than one of the figures, the same reference numerals are used to denote corresponding or similar features in other embodiments.

도 4는 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 단면 개념도이고, 도 7은 단일 고정자 횡축 SRM을 적용한 예시적인 실물 사진이며, 도 8은 단일 고정자 횡축 SRM을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 4 is a perspective view schematically showing a single stator transverse axis SRM, FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing a single stator transverse axis SRM, FIG. 6 is a cross sectional schematic view showing a single stator transverse axis SRM, FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a single stator transverse axis SRM. FIG.

본 발명에서 제안하는 횡축 SRM(Switched Reluctance Motor)은 기존의 방사형과 달리 축 방향 자속 경로를 사용하여 토크 발생 효율이 높다. 제안된 모터의 회전자(rotor)는 분절로 이루어지며 고정자(stator)는 자극 및 보조 자극으로 구성되어 있다. 양측 즉, 상·하측 여자방식의 고정자로 높은 출력 토크를 만들 수 있다. 본 발명에서는 모터의 평균 토크를 증가시키기 위해 설계 파라미터(Parameter)를 선정하고 단일 고정자 여자방식과 시뮬레이션으로 비교하였다.The transverse axis SRM (Switched Reluctance Motor) proposed in the present invention uses an axial magnetic flux path unlike the conventional radial type, so that the torque generating efficiency is high. The rotor of the proposed motor consists of segments and the stator consists of stimulus and auxiliary stimulus. High output torque can be produced by stator of both sides, that is, upper and lower excitation system. In the present invention, the design parameter is selected to increase the average torque of the motor and compared with a single stator excitation method by simulation.

본 발명에서는 두 개의 고정자와 하나의 분절 회전자를 가지는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)를 제안하고, 단일 고정자 방식의 SRM의 특성을 비교하였다.In the present invention, a dual stator axial field type switched reluctance motor 100 having two stators and one segment rotor is proposed, and characteristics of a single stator SRM are compared.

단일 고정자 횡축 SRM은 도 4에 도시된 바와 같이 고정자(stator), 상기 고정자를 감싸는 권선(winding) 및 상기 고정자(stator)와 소정 간격 이격된 회전자(rotor)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the single stator transverse SRM includes a stator, a winding surrounding the stator, and a rotor spaced apart from the stator by a predetermined distance.

더욱 자세하게는 도 5에 도시된 바와 같이, 단일 고정자 횡축 SRM은 고정자 극 및 고정자 보조극이 형성된 고정자(stator)와, 상기 고정자(stator)와 소정 간격 이격되어 회전자극이 형성된 회전자(rotor)를 포함하여 구성된다.More specifically, as shown in FIG. 5, a single stator transverse axis SRM includes a stator having stator poles and stator auxiliary poles, and a rotor having a rotating magnetic pole spaced apart from the stator by a predetermined distance .

도 6은 단일 고정자 횡축 SRM의 단면을 개략적으로 나타낸 것으로, 고정자극에 권선이 감겨 있고, 고정자(stator)와 소정 간격 이격되게 회전자(rotor)가 위치한다.6 schematically shows a cross-section of a single stator transverse axis SRM in which a winding is wound around a stationary magnetic pole, and a rotor is located at a predetermined distance from the stator.

한편, 기존 고정자 횡축 SRM은 도 6에 도시된 바와 같이 고정자극에 감기는 권선 부분이 위와 아래가 동일한 폭을 유지하고 있다.On the other hand, in the conventional stator transverse axis SRM, as shown in FIG. 6, the winding portions wound around the stationary magnetic poles have the same width at the top and bottom.

또한, 단일 고정자 횡축 SRM은 기본 12/8 SRM보다 토크 밀도가 높고 낮은 동손과 철손을 가진다.In addition, the single stator abscissa SRM has higher torque density, lower copper loss and iron loss than the basic 12/8 SRM.

하지만, 단일 고정자 횡축 SRM은 도 7에 도시된 바와 같이 일정한 공극을 유지하기 위하여 고가 베어링이 필요하고 토크 유지가 힘들며 단락(short)이 쉽게 발생할 수 있는 문제점이 있다.However, as shown in FIG. 7, a single stator transverse axis SRM requires a high-priced bearing to maintain a constant gap, has difficulty in maintaining a torque, and has a problem that a short can easily occur.

즉, 단일 고정자 횡축 SRM은 도 8에 도시된 바와 같이 구동시 고정자(stator)와 회전자(rotor) 사이에 좌우 진동이 쉽게 생겨 공극(G)을 일정하게 유지하는 것이 매우 힘들다.That is, as shown in FIG. 8, when the single stator transverse axis SRM is driven, it is very difficult to keep the gap G constant since the left and right vibrations are easily generated between the stator and the rotor at the time of driving.

도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 10은 도 9의 분해 사시도이며, 도 11은 도 10의 고정자(stator)를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 12는 도 10의 회전자(rotor)를 도시한 개략적인 사시도이다.FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating a double-stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is an exploded perspective view of FIG. 9, Fig. 12 is a schematic perspective view showing the rotor of Fig. 10; Fig.

또한, 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기를 도시한 개략적인 개념 단면도이고, 도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 토크 비교 그래프이며, 도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 인덕턴스 비교 그래프이고, 도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 축 방향 힘(force) 비교 그래프이다.13 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a dual-stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view of a dual stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention. 15 is a graph showing a comparison of inductance of a double-stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a graph showing the inductance of a dual stator field-type rotary reluctance motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing an axial force comparison for a switched reluctance type motor.

따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 회전자(rotor) 양측에 두 개의 고정자(stator)를 가져 고정자가 양쪽에서 회전자를 흡인하도록 하여 공극 변화를 최소화할 수 있는 본 발명을 제안한다.Therefore, in order to overcome this disadvantage, as shown in Figs. 9 and 10, it is possible to have two stator (s) on both sides of the rotor so that the stator attracts the rotor from both sides, The present invention is proposed.

특히, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)는 도 11에 도시된 바와 같이 고정자극에 감기는 권선 부분이 아래보다 위가 좁게 형성하여 짧은 자속 경로를 갖게 하였다.In particular, as shown in FIG. 11, the dual-stator axial field-type switched reluctance motor 100 proposed in the present invention has a winding portion wound on a stationary magnetic pole so as to be narrower than the lower portion to have a short magnetic flux path.

또한, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)는 기동 토크(Starting Torque) 효율을 위하여 회전자극의 극호각(δ1)이 고정자극의 극호각(θ1)보다 크게 구성한다.In addition, greater than the double stator Axial Field Type Switched Reluctance Motor 100 has a starting torque (Starting Torque) pole firing angle of the rotating magnetic pole to the Efficiency (δ 1) pole firing angle of the fixed magnetic pole (θ 1) proposed by the present invention .

또한, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)는 기존의 12/8형이나 단일 고정자 횡축 방식보다 더 높은 토크를 낼 수 있다.In addition, the dual stator field-type switched reluctance motor 100 proposed in the present invention can generate a higher torque than the conventional 12/8 type or single stator transverse shaft type.

그럼, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)에 대해 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The dual-stator axial field type switched reluctance motor 100 proposed by the present invention will now be described in more detail.

본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(Double Stator Axial Field Type Switched Reluctance Motor)(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 고정자(110), 회전자(120) 및 제2 고정자(130)를 포함하고, 상기 제1 고정자(110) 및 제2 고정자(130) 사이에 회전자(120)가 위치하며, 축 방향을 따라 상기 제1 고정자(110), 회전자(120) 및 제2 고정자(130)이 배열되어 종래에 토크 유지가 힘들거나 공극을 일정하게 유지하기 어려웠던 문제점을 해소할 수 있다.As shown in FIG. 9, a double stator axial field type switched reluctance motor 100 according to an embodiment of the present invention includes a first stator 110, a rotor 120 And a second stator 130. The rotor 120 is positioned between the first stator 110 and the second stator 130 and the first stator 110, The electrons 120 and the second stator 130 are arranged so that it is possible to solve the problem that the torque is hardly maintained or the gap can not be kept constant.

또한, 제1 고정자(110) 및 제2 고정자(130) 각각에는 권선(Winding)이 감겨 있다.Windings are wound around the first stator 110 and the second stator 130, respectively.

본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)는 도 10에 도시된 바와 같이 제1 고정자(110), 회전자(120) 및 제2 고정자(130)가 축(axial) 방향으로 순서대로 배치되고, 상기 제1 고정자(110)는 축 방향으로 돌출된 복수의 제1 고정자극(111) 및 제1 고정자 보조극(113)이 구비되며, 상기 제2 고정자(130)는 상기 제1 고정자(110)와 대향하여 복수의 제2 고정자극(131) 및 제2 고정자 보조극(133)이 구비되고, 상기 회전자(120)는 제1 고정자(110) 및 제2 고정자(130) 사이에 위치하여 복수의 회전자극(121)이 구비되며, 상기 제1 고정자극(111) 및 제2 고정자극(131)은 권선으로 둘러싸여 있다. (참고로, 도 10은 고정자 형상을 쉽게 이해할 수 있도록 도면상 제1 고정자(110)에 권선을 표시하지 않음.)10, the first stator 110, the rotor 120, and the second stator 130 are coupled to a shaft (not shown) of the double-stator field-type switched reluctance motor 100 according to an embodiment of the present invention. The first stator 110 includes a plurality of first fixed magnetic poles 111 protruding in the axial direction and a first stator auxiliary pole 113 and the second stator 130 Is provided with a plurality of second fixed magnetic poles 131 and second stator auxiliary poles 133 opposed to the first stator 110. The rotors 120 are disposed between the first stator 110 and the second stator 110. [ A plurality of rotating magnetic poles 121 are disposed between the stator 130 and the first stationary magnetic poles 111 and the second stationary magnetic poles 131 are surrounded by windings. (For reference, FIG. 10 does not show the windings on the first stator 110 in the drawing so that the shape of the stator can be easily understood.)

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 제1 고정자(110)는 제1 고정자극(111)과 제1 고정자 보조극(113)으로 구성되고, 고정자극이 메인(main) 극으로 고정자극의 극호각(θ1)은 고정자 보조극의 극호각(θ2)보다 크다.11, the first stator 110 proposed in the present invention includes a first fixed magnetic pole 111 and a first stator auxiliary pole 113, and the fixed magnetic pole is fixed to the main pole The polar angle of the excitation (θ 1 ) is greater than the polar angle of the stator auxiliary pole (θ 2 ).

여기서, 도 11에서 X는 고정자 극과 고정자 보조극 사이 간격을 말한다.11, X denotes the distance between the stator poles and the stator coils.

또한, 본 발명에서 제안하는 고정자는 고정자극에 권선이 감기고, 권선이 감기는 부분에 팁(tip)(βs1)이 베이스(base)(βs)보다 좁게 형성되는 사다리꼴 형상으로 이루어져 짧은 자속 경로를 갖게 하고 토크 발생 효율을 높인다.The stator proposed in the present invention has a trapezoidal shape in which a winding is wound on a stationary magnetic pole and a tip (β s1 ) is formed narrower than a base (β s ) And increases the torque generation efficiency.

한편, 제2 고정자(130)는 제1 고정자(110)와 그 구성이 동일하다.The second stator 130 has the same configuration as that of the first stator 110.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 회전자(120)는 복수의 회전자극(121)을 가지고 상기 회전자극(121)을 고정하는 알루미늄 등과 같은 비자성 부재로 연결된다.12, the rotor 120 proposed by the present invention has a plurality of rotating magnetic poles 121 and is connected to a non-magnetic member such as aluminum for fixing the rotating magnetic poles 121. As shown in FIG.

여기서, 도 12에서 δ1은 회전자극의 극호각, R1은 회전자극의 내경, R2는 회전자극의 외경, Y는 회전자극(121) 간의 사이 간격을 말한다.12,? 1 denotes a polar angle of the rotating magnetic pole, R1 denotes the inner diameter of the rotating magnetic pole, R2 denotes the outer diameter of the rotating magnetic pole, and Y denotes the interval between the rotating magnetic poles.

<Motor Dimensions><Motor Dimensions> ParameterParameter One Stator
12-10 SRM
One Stator
12-10 SRM
Double Stator
12-10 SRM
Double Stator
12-10 SRM
Number of PhaseNumber of Phase 33 33 Outer Radius (mm)Outer Radius (mm) 5252 5252 Stack length (mm)Stack length (mm) 3535 3535 Air gap (mm)Air gap (mm) 0.250.25 0.250.25 Stator pole arc (°)Stator pole arc (°) 3232 36.5/23.536.5 / 23.5 Rotor pole arc (°)Rotor pole arc (°) 3131 3838 Turn number PhaseTurn number Phase 1010 5×25 × 2 Slot fill factor(%)Slot fill factor (%) 0.30.3 0.30.3

표 1은 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 설계 치수 및 단일 고정자 SRM의 치수이다.Table 1 shows the design dimensions and the dimensions of a single stator SRM for a dual-stator axial field type switched reluctance motor proposed in the present invention.

본 발명의 일실시 예에 따라 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기의 설계 치수는 상기 표 1과 같이 고정자극의 극호각(θ1)이 36.5°이고 고정자 보조극의 극호각(θ2)이 23.5이며, 회전자극의 극호각(δ1)이 38°이다.Design dimensions of the double stator Axial Field type switched reluctance motor in accordance with an embodiment of the invention is a pole firing angle (θ 1) of the fixed magnetic pole is 36.5 ° and the pole firing angle of the stator auxiliary pole (θ 2) as shown in Table 1 above. 23.5, and the polar angle? 1 of the rotating magnetic pole is 38 °.

도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)를 도시한 개략적인 개념 단면도로, 본 발명에서 제안하는 SRM(100)은 권선이 감기는 부분에 팁(tip)(βs1)이 베이스(base)(βs)보다 좁게 형성되는 사다리꼴 형상으로 이루어져 짧은 자속 경로를 갖게 되고 토크 발생 효율을 높일 수 있게 된다.FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating a dual-stator axial field type switched reluctance motor 100 according to an embodiment of the present invention. In the SRM 100 proposed in the present invention, tip ( s1 ) is formed in a trapezoidal shape that is narrower than the base ( s ) to have a short magnetic flux path and increase the torque generation efficiency.

도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)에 대한 토크 비교 그래프로, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(빨간선)은 단일 고정자 횡축 SRM(파란점선)보다 완만한 곡선을 유지하여 토크 리플이 작다.FIG. 14 is a torque comparison graph for a double stator axial field type switched reluctance motor 100 according to an embodiment of the present invention. The double stator axial field type switched reluctance motor (red line) The torque ripple is small by maintaining a gentler curve than the stator horizontal axis SRM (blue dotted line).

도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 인덕턴스 비교 그래프로, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(빨간선)은 단일 고정자 횡축 SRM(파란점선)보다 좌우 대칭을 이루어 안정적인 토크가 형성될 수 있다.FIG. 15 is a graph showing the inductance of a dual-stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention. The double stator axial field type switched reluctance motor (red line) proposed in the present invention is a single stator transverse axis SRM (Blue dotted line), so that a stable torque can be formed.

도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 축 방향 힘(force) 비교 그래프으로, 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(빨간선)는 축 방향 힘이 거의 0을 유지하여 회전자와 고정자 사이의 공극이 일정하게 유지될 수 있다.FIG. 16 is a graph showing an axial force comparison for a dual-stator axial field type switched reluctance motor according to an embodiment of the present invention. The dual-stator axial field type switched reluctance motor (red line) The axial force can be kept almost zero so that the gap between the rotor and the stator can be kept constant.

반면에 단일 고정자 횡축 SRM(파란선)은 축 방향 힘이 각도에 따라 불안정하게 작용하여 회전자와 고정자 사이의 공극(air gap)이 일정하게 유지될 수 없게 된다.On the other hand, the single stator abscissa SRM (blue line) is unstable due to the axial force, and the air gap between the rotor and the stator can not be maintained constant.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기(100)는 축 방향을 향한 복수의 제1 고정자극(111) 및 제1 고정자 보조극(113)을 구비한 제1 고정자(110)와, 상기 제1 고정자(110)와 대향하여 대칭으로 형성된 복수의 제2 고정자극(131) 및 제2 고정자 보조극(133)을 구비한 제2 고정자(130)와, 상기 제1 고정자(110) 및 제2 고정자(130) 사이에 위치하고 복수의 회전자극(121)을 구비한 회전자(120)를 포함한다.Therefore, the dual-stator axial field type switched reluctance motor 100 according to an embodiment of the present invention includes a first fixed magnetic pole 111 and a first stator auxiliary pole 113, A second stator 130 having a plurality of second fixed magnetic poles 131 and second stator auxiliary poles 133 formed symmetrically opposite to the first stator 110; And a rotor 120 disposed between the first stator 110 and the second stator 130 and having a plurality of rotating magnetic poles 121.

또한, 제1 고정자극(111) 및 제2 고정자극(131) 각각은 권선으로 감겨 있고, 회전자(120) 및 제1 고정자(110) 사이와 회전자(120) 및 제2 고정자(130) 사이에 일정한 공극(air gap)이 형성된다.Each of the first stationary magnetic poles 111 and the second stationary magnetic poles 131 is wound by a winding and is disposed between the rotor 120 and the first stator 110, between the rotor 120 and the second stator 130, A constant air gap is formed.

또한, 제1 고정자극(111) 및 제2 고정자극(131) 각각은 도 13에 도시된 바와 같이 그 단면이 소정 깊이 단이 진 후 사다리꼴 모양으로 상부(tip)가 하부(base)보다 좁게 형성되어 권선이 감겨 있다.13, each of the first fixed magnetic poles 111 and the second fixed magnetic poles 131 has a trapezoidal shape after a predetermined depth end thereof is formed, and a tip thereof is formed to be narrower than a base The winding is wound.

또한, 제1 고정자(110)는 6개의 제1 고정자극(111)과 6개의 제1 고정자 보조극(113)이 구성되고, 제2 고정자(130)는 6개의 제2 고정자극(131)과 6개의 제2 고정자 보조극(133)이 구성되며, 회전자(120)는 10개의 회전자극(121)이 구성된다.The first stator 110 includes six first fixed magnetic poles 111 and six first stator auxiliary poles 113. The second stator 130 includes six second fixed magnetic poles 131, Six second stator auxiliary poles 133 are constituted, and the rotor 120 is constituted by ten rotating magnetic poles 121.

또한, 제1 고정자극(111)의 극호각(θ1)은 제1 고정자 보조극(113)의 극호각(θ2)보다 크고, 제2 고정자극(131)의 극호각(θ1)은 제2 고정자 보조극(133)의 극호각(θ2)보다 크며, 회전자극(121)의 극호각(δ1)은 상기 제1 고정자극(111)의 극호각(θ1) 또는 상기 제2 고정자극(131)의 극호각(θ1)보다 크게 형성된다.Further, the first pole firing angle (θ 1) of the fixed magnetic pole 111 pole firing angle (θ 1) is a first stator auxiliary pole 113 pole firing angle (θ 2) greater than the second fixed magnetic pole (131) of the second pole firing angle of the stator auxiliary pole 133 pole whistle, the rotational magnetic pole (121) greater than (θ 2)1) is the first pole firing angle of the fixed magnetic pole (111) (θ 1) or the second Is formed to be larger than the polar angle? 1 of the fixed magnetic pole 131.

본 발명의 일실시 예에 따른 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기는 본 발명자가 2016년 7월 대한전기학회 학술대회 논문집에 발표한 연구 자료를 기초로 연구 개발하여 개량된 발명으로, 상기 발표 논문자료는 다음과 같다.The dual-stator axial field type switched reluctance motor according to one embodiment of the present invention is an improved invention based on the research data published by the present inventor in July, The data are as follows.

도 17은 횡축 SRM의 고정자의 부호를 표시한 도면이고, 도 18은 이중 고정자 슬롯 부호를 표시한 도면이며, 도 19는 분절 회전자 부호를 표시한 도면이고, 도 20은 자속 밀도 분포도 도면이며, 도 21은 모터 토크 비교 그래프이다.FIG. 17 is a diagram showing the stator of a transverse axis SRM, FIG. 18 is a diagram showing a double stator slot code, FIG. 19 is a diagram showing a segmented rotor code, FIG. 20 is a magnetic flux density distribution diagram, 21 is a motor torque comparison graph.

1. 이중 고정자 설계1. Dual stator design

도 17은 횡축 SRM의 설계치수를 정의하였다. D1은 외경, Di는 내경을 의미한다. 이중 고정자 횡축 SRM과 단일 고정자 횡축 SRM의 내경과 외경은 비슷하다.Figure 17 defines the design dimensions of the transverse axis SRM. D 1 is the outer diameter, and Di is the inner diameter. The inner diameter and outer diameter of the double stator transverse SRM and single stator transverse SRM are similar.

하지만, 이중 고정자 횡축 SRM의 고정자 높이는 단일 고정자 횡축 SRM의 고정자 높이에 절반의 크기를 가진다. 그러면 예를 들어 단일 고정자 횡축 SRM의 고정자 높이는 30mm이면 이중 고정자 횡축 SRM의 고정자 높이는 15mm로 한다.However, the stator height of the double stator transverse SRM is half the stator height of the single stator transverse SRM. For example, if the stator height of a single stator transverse SRM is 30 mm, the stator height of the double stator transverse SRM is 15 mm.

횡축 SRM의 폴-아크 계수와 고정자 회전자 폴의 요크 두께, 극수의 선택 등 이전의 연구 작업을 바탕으로 제안한 구조의 수학적 모델을 설명한다.We describe the mathematical model of the proposed structure based on the previous studies such as the pole-arc coefficient of the transverse axis SRM, the yoke thickness of the stator rotor pole, and the choice of pole number.

식 (1)과 (2)에서??Dav는 코어의 평균 길이이고, La는 코어의 두께를 나타낸다.In equations (1) and (2), D av is the average length of the core and L a is the thickness of the core.

Dav =

Figure 112017012870910-pat00001
(1)D av =
Figure 112017012870910-pat00001
(One)

La =

Figure 112017012870910-pat00002
(2)L a =
Figure 112017012870910-pat00002
(2)

피상 전력(KVA)는 다음과 같다.Apparent power (KVA) is as follows.

Sc=m·Ea·Ia·10- 3 (3) Sc = m · E a · I a · 10 - 3 (3)

m은 전기자 권선수, Ea는 전체 부하 위상 기전력 Ia는 위상 전류이다.m is the armature winding current, E a is the total load phase electromotive force I a is the phase current.

Ea =2·KB·f·Nφ·K dp·Φ = 2·αδ·Ka·(pn/60)·Nφ·Bδ·τav·La (4) E a = 2 · K B · f · N φ · K dp · Φ = 2 · α δ · K a · (pn / 60) · N φ · B δ · τ av · L a (4)

Φ = αδ·τav·La ·Bδ = (π/8p)·αδ·(

Figure 112017012870910-pat00003
)·Bδ (5)陸 = 留 · τ av · L a · B δ = (π / 8p) · α δ · (
Figure 112017012870910-pat00003
) &Amp;bull; (5)

τav는 폴의 평균 거리이고 Bδ는 공극 자속 밀도이며, KB는 충격계수(duty cycle), Kdp는 어플리케이션 응용 범위 상수, αδ는 공극 공기 밀도, Ka

Figure 112018008490385-pat00030
이다.K av is the duty cycle, K dp is the application application constant, α δ is the pore air density, K a is the air gap density, δ av is the average distance of the pole, B δ is the vacancy flux density, K B is the duty cycle,
Figure 112018008490385-pat00030
to be.

Ea는 다음과 같이 다시 정의될 수 있다.E a can be redefined as follows.

Ea = 2·αδ·Ka·(pn/60)·Nφ·Bδ·(π/8p)·τav·(

Figure 112017012870910-pat00004
) (6) E a = 2 · α δ · K a · (pn / 60) · N φ · B δ · (π / 8p) · τ av · (
Figure 112017012870910-pat00004
) (6)

그리고 전기자 전류는 다음과 같이 계산된다.And the armature current is calculated as follows.

I =

Figure 112017012870910-pat00005
(7)I =
Figure 112017012870910-pat00005
(7)

피상 전력(KVA)는 다음과 같이 다시 계산된다.Apparent power (KVA) is recalculated as follows.

Sc =

Figure 112017012870910-pat00006
(8)S c =
Figure 112017012870910-pat00006
(8)

슬롯의 권선수는 정의되어 있기 때문에 부하의 권선은 직경과 관련 있다. 최대 내경 A=Amin이므로 Aav와??Amax를 사용하는 내측 및 외측 선부하의 전력은 다음과 같이 정의될 수 있다.Since the winding of the slot is defined, the winding of the load is related to the diameter. Since the maximum inner diameter A = A min , the power of the inner and outer line loads using A av and A max can be defined as:

Sc =

Figure 112017012870910-pat00007
(9)S c =
Figure 112017012870910-pat00007
(9)

식 (9)로 Amax, Bδ, D1을 구하고 Di를 유도하여 Sc를 얻는다. 이때 외경과 내경의 비 k는 다음과 같다. k=D1/Di=

Figure 112017012870910-pat00008
=1.732를 얻을 수 있다.Equation (9) to obtain the A max, B δ, D 1 to D i induce to obtain the S c. The ratio of the outer diameter to the inner diameter is as follows. k = D 1 / D i =
Figure 112017012870910-pat00008
= 1.732.

k의 값을 큰 값으로 구하면 내경 Di는 작아질 것이고 부하는 높아진다.If the value of k is taken as a large value, the inner diameter D i will be small and the load will be high.

또한, 모터의 온도가 높아지고 코일의 끝을 수정하기 어려워진다. 가장 적합한 비율의 k의 값은 1.732의 값을 가지고 이때 피상전력은 가장 적합한 값을 얻을 수 있다.Further, the temperature of the motor becomes high, and it becomes difficult to correct the end of the coil. The most suitable ratio of k has a value of 1.732, at which time the apparent power is most suitable.

2. 이중 고정자 슬롯 설계2. Dual stator slot design

위 식으로 고정자의 내경과 외경을 구하였다. 고정자 슬롯은 자속 경로와 자속 밀도를 고려하여 설계한다. 또한 필팩터(30mm2)를 고려해서 슬롯을 설정해야 한다. 고정자 슬롯은 폴의 길이를 결정하는데 폴의 길이는 모터의 구동에 영향을 준다.The inner diameter and outer diameter of the stator were determined by the above equation. The stator slot is designed considering flux path and magnetic flux density. Also, the slot should be set considering the fill factor (30 mm 2 ). The stator slot determines the length of the pole, and the length of the pole affects the drive of the motor.

도 18을 참조하면, 고정자 폴 사이의 거리 X는 분절 회전자 사이의 거리 Y와 같아야 한다. 이때 X, Y의 값이 커지게 되면 분절 회전자의 크기 βr는 작아진다.Referring to Figure 18, the distance X between the stator poles should be the same as the distance Y between the segmented rotors. At this time, when X, Y becomes larger, the size of the segment rotor β r becomes smaller.

분절 회전자의 크기가 작아지면 고정자와 회전자의 자속 경로는 작아지게 된다. 또한, X, Y의 값이 커지게 되면 같은 분절 회전자 모양은 정확한 10등분의 모양이 나오지 않게 된다. 슬롯 안의 넓이 (Scs + Ls)×ωsb는 항상 같은 넓이로 고려하여 설계해야 한다. 또한, 자속밀도 1.8[T]보다 작게 고려해서 설계해야 한다.As the size of the segmented rotor decreases, the flux path of the stator and the rotor becomes smaller. Also, when the value of X and Y becomes large, the shape of the same segment rotor will not be exactly the shape of the tenth. The width in the slot (S cs + L s ) × ω sb should always be designed considering the same area. In addition, the magnetic flux density should be designed to be smaller than 1.8 [T].

Scs + Ls는 전체 스택의 길이를 고려하여 15mm로 정의했다. 그리고 Ls와 분절 회전자 두께는 두 구간에서 자속 전달을 동일하게 만들기 위해 두 길이는 같게 한다.S cs + L s is defined as 15 mm considering the length of the entire stack. And L s and the segment rotor thickness are equal to each other to make the magnetic flux transfer the same in both sections.

3. 분절 회전자3. Segmented rotor

분절 회전자는 도 19에 도시된 바와 같이 10개의 분절 회전자를 가지고 분절 회전자를 고정하는 알루미늄으로 된 회전자를 가진다.The segmented rotor has an aluminum rotor that holds the segmented rotor with ten segmented rotors as shown in FIG.

도 19는 고정자 슬롯 폴의 형성에 따라 만든 분절 회전자이다. 각 분절 회전자 사이 Y의 거리는 고정자 슬롯 X의 거리와 같게 한다. 이는 고정자와 회전자가 비 정렬 위치에 있을 때 불필요한 투과도를 없게 한다. 이때 Y의 값에 따라 βr을 수정해야 한다.19 is a segmented rotor made in accordance with the formation of a stator slot pole. The distance between each segment rotor Y is equal to the distance of stator slot X. This eliminates unnecessary transmission when the stator and rotor are in an unaligned position. At this time, β r must be modified according to the value of Y.

<Design Parametes><Design Parametes> ParameterParameter Conventional
12/8 SRM
Conventional
12/8 SRM
One Stator
12-10 SRM
One Stator
12-10 SRM
Double Stator
12-10 SRM
Double Stator
12-10 SRM
Number of PhaseNumber of Phase 33 33 33 Outer Radius (mm)Outer Radius (mm) 5252 5252 5252 Outer Radius of Rotor (mm)Outer Radius of Rotor (mm) 3131 5252 5252 Inner radius of Rotor (mm)Inner radius of rotor (mm) 2424 3232 3232 Length of stack
(mm)
Length of stack
(mm)
3535 3535 3535
Length of air gap
(mm)
Length of air gap
(mm)
0.250.25 0.250.25 0.250.25
Number of turnsNumber of turns 1010 1010 1010 Stator pole arc
(°)
Stator pole arc
(°)
1414 3232 36.536.5
Rotor pole arc
(°)
Rotor pole arc
(°)
1616 3131 3838

표 2는 설계된 치수와 기존 모터의 치수이다. 각 모터는 3상이고 공극은 0.25이다.Table 2 shows the designed dimensions and the dimensions of the existing motors. Each motor has three phases and a gap of 0.25.

4. 제안된 모터 특성4. Proposed motor characteristics

도 20은 자속 밀도 최대치를 1.8[T]에서 보았을 때 정렬 위치에서 자속 밀도 분포도를 나타낸다. 도 20을 보면 자속 밀도는 1.8[T]보다 낮게 나온 것을 확인할 수 있다.20 shows magnetic flux density distribution at the alignment position when the maximum magnetic flux density is 1.8 [T]. 20, it can be seen that the magnetic flux density is lower than 1.8 [T].

한 상의 한 주기는 36°이고 도 14에서 정 토크 부분은 0°~ 18°까지이다.One cycle of one phase is 36 °, and the constant torque portion in Fig. 14 is 0 ° to 18 °.

도 21은 3종류 모터의 토크 특성 비교결과이다. 이때 이중 고정자, 단일 고정자, 12/8 SRM의 순으로 평균토크는 1.4[N.m], 1.3[N.m], 1.2[N.m]으로 산정되어, 이중 고정자형의 평균토크가 가장 크게 발생됨을 알 수 있다.Fig. 21 shows the torque characteristic comparison results of the three types of motors. In this case, the average torque in the order of double stator, single stator, and 12/8 SRM is 1.4 [N.m], 1.3 [N.m] and 1.2 [N.m], respectively.

따라서, 본 발명에서는 단일 고정자의 단점을 보안하기 위해 이중 고정자를 제안하였다. 분절 회전자와 이중 고정자를 설게 하여 시뮬레이션을 하고 토크와 자속 밀도를 비교하였다. 횡축 SRM은 기존 방사형 12/8 SRM보다 짧은 자속 경로와 분절 회전자의 넓은 면적을 가지고 있기 때문에 더 많은 토크를 얻을 수 있고 낮은 철손과 동손을 가진다. 시뮬레이션 결과 설계된 이중 고정자 횡축 SRM은 12/8 SRM보다 20% 평균 토크가 증가하였고 단일 횡축 SRM보다는 10%증가 하였다. 공극을 일정하게 유지하기 위해 이중 고정자로 설계하였다.Therefore, in the present invention, a double stator is proposed to secure the disadvantages of a single stator. We simulated a segmented rotor and a double stator and compared torque and magnetic flux density. The transverse axis SRM has a shorter flux path and a larger area of the segmented rotor than the conventional radial 12/8 SRM, resulting in more torque and lower core loss and copper loss. Simulation results show that the designed dual stator abscissa SRM increased 20% average torque and 12% more than 12/8 SRM and 10% more than single axle SRM. The double stator was designed to keep the gap constant.

이와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 더블 스테이터 액시얼 필드형 SRM(100)은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.As described above, the double stator axial field type SRM 100 according to the embodiment of the present invention can expect the following effects.

회전자(rotor) 양측에 두 개의 고정자(stator)를 가져 고정자가 양쪽에서 회전자를 흡인하도록 하여 공극 변화를 최소화할 수 있는 이점이 있다.There are two stator (s) on either side of the rotor, which allows the stator to attract the rotor from both sides, minimizing pore changes.

또한, 권선이 감기는 고정자극은 팁(tip)(βs1)이 베이스(base)(βs)보다 좁게 형성되는 사다리꼴 형상으로 이루어져 짧은 자속 경로를 갖는 이점이 있다.The stationary magnetic pole in which the winding is wound has a trapezoidal shape in which the tip? S1 is narrower than the base? S, which is advantageous in that it has a short magnetic flux path.

또한, 회전자극의 극호각(δ1)이 고정자극의 극호각(θ1)보다 크게 구성하여 기동 토크(Starting Torque) 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the pole tooth angle? 1 of the rotating magnetic pole is made larger than the pole tooth angle? 1 of the fixed magnetic pole so that the starting torque efficiency can be increased.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. will be.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings .

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 본 발명에서 제안하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기
110 : 제1 고정자
120 : 회전자
130 : 제2 고정자
100: Dual stator axial field type switched reluctance motor proposed by the present invention
110: first stator
120: rotor
130: second stator

Claims (4)

축 방향을 향한 복수의 제1 고정자극 및 제1 고정자 보조극을 구비한 제1 고정자와,
상기 제1 고정자와 대향하여 대칭으로 형성된 복수의 제2 고정자극 및 제2 고정자 보조극을 구비한 제2 고정자와,
상기 제1 고정자 및 제2 고정자 사이에 위치하고 복수의 회전자극을 구비한 회전자를 포함하고,
상기 제1 고정자극 및 제2 고정자극 각각은 권선으로 감겨 있고,
상기 회전자 및 제1 고정자 사이와 상기 회전자 및 제2 고정자 사이에 일정한 공극(air gap)이 형성되며,
상기 제1 고정자극은 그 단면이 소정 깊이 단이 진 후 사다리꼴 모양으로 상부가 하부보다 좁게 형성되어 상기 권선이 감겨 있고,
상기 제2 고정자극은 그 단면이 소정 깊이 단이 진 후 사다리꼴 모양으로 상부가 하부보다 좁게 형성되어 상기 권선이 감겨 있는 것을 특징으로 하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기.
A first stator having a plurality of first fixed magnetic poles oriented in the axial direction and a first stator auxiliary pole,
A second stator having a plurality of second fixed magnetic poles and second stator auxiliary poles symmetrically opposed to the first stator,
And a rotor disposed between the first stator and the second stator and having a plurality of rotating magnetic poles,
Each of the first fixed magnetic pole and the second fixed magnetic pole is wound with a winding,
A constant air gap is formed between the rotor and the first stator and between the rotor and the second stator,
Wherein the first stationary magnetic pole has a trapezoidal shape after a predetermined depth end thereof is formed, and an upper portion of the first stationary magnetic pole is narrower than a lower portion thereof,
Wherein the second stationary magnetic pole has a trapezoidal shape after a predetermined depth of a cross section thereof is formed, and an upper portion of the second stationary magnetic pole is narrower than a lower portion of the second stationary magnetic pole so that the coil is wound.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 고정자는 6개의 상기 제1 고정자극과 6개의 상기 제1 고정자 보조극이 구성되고,
상기 제2 고정자는 6개의 상기 제2 고정자극과 6개의 상기 제2 고정자 보조극이 구성되며,
상기 회전자는 10개의 상기 회전자극이 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기.
The method according to claim 1,
Wherein the first stator comprises six first fixed magnetic poles and six first stator auxiliary poles,
The second stator comprises six (6) second fixed magnetic poles and six (6) second stator auxiliary poles,
Wherein the rotor comprises ten rotating magnetic poles. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 1 항에 있어서,
상기 제1 고정자극의 극호각은 상기 제1 고정자 보조극의 극호각보다 크고,
상기 제2 고정자극의 극호각은 상기 제2 고정자 보조극의 극호각보다 크며,
상기 회전자극의 극호각은 상기 제1 고정자극의 극호각 또는 상기 제2 고정자극의 극호각보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 고정자 Axial Field형 스위치드 릴럭턴스 전동기.
The method according to claim 1,
Wherein a polar angle of the first fixed magnetic pole is larger than a polar angle of the first stator auxiliary pole,
Wherein a polar angle of the second fixed magnetic pole is greater than a polar angle of the second stator auxiliary pole,
Wherein the pole tip angle of the rotating magnetic pole is formed to be larger than the pole tip angle of the first stationary magnetic pole or the pole tip angle of the second stationary magnetic pole.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023221532A1 (en) * 2022-05-16 2023-11-23 中国矿业大学 Axial magnetic flux switch reluctance electric motor with full-pitch winding, and multi-objective optimization method therefor

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04118752U (en) * 1991-04-05 1992-10-23 テイアツク株式会社 Axial gear motor
JP2004222384A (en) * 2003-01-14 2004-08-05 Toyota Motor Corp Sr motor and its manufacturing method
JP2005110414A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Okuma Corp Synchronous motor
JP2007006699A (en) * 2003-02-26 2007-01-11 Fujitsu General Ltd Axial gap version dynamo-electric motor
JP2008252979A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Daikin Ind Ltd Axial-gap type rotating machine
JP2008312319A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Daikin Ind Ltd Armature manufacturing method
JP2009033885A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Asmo Co Ltd Axial gap motor
KR20100084939A (en) * 2009-01-19 2010-07-28 뉴모텍(주) Axial type motor
JP2011182576A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Daihatsu Motor Co Ltd Axial gap motor
KR101255951B1 (en) * 2011-07-14 2013-05-02 삼성전기주식회사 Transverse Type Switched Reluctance Motor
JP2016119791A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 スズキ株式会社 Axial gap type rotary electric machine
KR20160087882A (en) * 2013-11-20 2016-07-22 산산 다이 Ac permanent-magnet switched reluctance electric motor

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04118752U (en) * 1991-04-05 1992-10-23 テイアツク株式会社 Axial gear motor
JP2004222384A (en) * 2003-01-14 2004-08-05 Toyota Motor Corp Sr motor and its manufacturing method
JP2007006699A (en) * 2003-02-26 2007-01-11 Fujitsu General Ltd Axial gap version dynamo-electric motor
JP2005110414A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Okuma Corp Synchronous motor
JP2008252979A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Daikin Ind Ltd Axial-gap type rotating machine
JP2008312319A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Daikin Ind Ltd Armature manufacturing method
JP2009033885A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Asmo Co Ltd Axial gap motor
KR20100084939A (en) * 2009-01-19 2010-07-28 뉴모텍(주) Axial type motor
JP2011182576A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Daihatsu Motor Co Ltd Axial gap motor
KR101255951B1 (en) * 2011-07-14 2013-05-02 삼성전기주식회사 Transverse Type Switched Reluctance Motor
KR20160087882A (en) * 2013-11-20 2016-07-22 산산 다이 Ac permanent-magnet switched reluctance electric motor
JP2016119791A (en) * 2014-12-22 2016-06-30 スズキ株式会社 Axial gap type rotary electric machine

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
손동호,안진우."이중 회전자와 단일 고정자를 가지는 횡축 SRM 특성 해석".대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부분회 추계학술대회 논문집,페이지 20-21.(2016.10.21.) *
왕박,이동희,안진우."단일 고정자 치와 분절 회전자를 가지는 새로운 종축 디스크 형 SRM의 특성해석".대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부분회 추계학술대회 논문집,페이지 192-194.(2013.10.25.) *
왕박,이동희,안진우."분절회전자를 가지는 종축 SRM의 운전특성".대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부분회 추계학술대회 논문집,페이지 12-14.(2014.10.17.) *
왕박,이동희,안진우."분절회전자를 가지는 종축 SRM의 운전특성".대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부분회 추계학술대회 논문집,페이지 12-14.(2014.10.17.) 1부. *
왕박,이동희,안진우."분절회전자를 가지는 종축 SRM의 운전특성".대한전기학회 전기기기 및 에너지변환시스템부분회 추계학술대회 논문집,페이지 12-14.(2014.10.17.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023221532A1 (en) * 2022-05-16 2023-11-23 中国矿业大学 Axial magnetic flux switch reluctance electric motor with full-pitch winding, and multi-objective optimization method therefor

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