KR101992094B1

KR101992094B1 - 유도분극 전동기

Info

Publication number: KR101992094B1
Application number: KR1020180018246A
Authority: KR
Inventors: 오영한
Original assignee: 오영한
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-06-24

Abstract

본 발명은 유도분극 전동기에 관한 것으로서, 코어 및 슬롯의 구조 및 코일 권선형태 변경을 통해 전동기의 출력량은 동일하게 유지되는 가운데 코일의 사용량 및 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 고정자(100)의 내부 중심에는 회전자의 삽입을 위한 중공(10)이 형성되고, 상기 고정자 내주면에는 코어(20)와 슬롯홈(30)이 교번하는 형태로 구성되어진 전동기에 있어서, 상기 각 코어(20)에는 코어를 분극시키기 위한 절개홈(21,21')이 중심 위치에 일정 길이를 이루어 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

유도분극 전동기{INDUCED POLARIZATION MOTOR}

본 발명은 유도분극 전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동기 코어 구조 및 코일 권선형태의 변경을 통해 출력은 동일하게 유지하는 가운데 소비전력을 감소시킬 수 있는 유도분극 전동기에 관한 것이다.

일반적으로, 전동기는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻는 장치로서, 일반적으로 모터라고 말한다.

이러한 전동기는 고정자에 전류를 인가하여 다른 한쪽은 전자기력에 의해 회전되도록 함으로서 기계적인 동력을 발생시키게 되는데, 고정자측에는 중공이 형성되고 그 내주면에 일정한 간격으로 슬롯이 형성되어 코일을 권선시키는 구조를 이루게 된다.

도 1은 종래 일 예에 따른 전동기 코어 구조를 나타낸 것으로서, 고정자코어(110)의 내경측 원주방향에 소정간격 이격되어 다수의 슬롯(120)이 형성된 고정자(100)에는 내부에 중공이 형성되어 회전자의 설치가 이루어지게 되는 구성을 확인할 수 있다.

한편, 종래 전동기는 종류에 따라 슬롯(120)의 갯수가 24개, 30개, 36개, 54개 등 다양한 형태를 이루게 되는데, 각각의 슬롯(120)에 코일의 권선이 이루어지게 됨으로 코일의 사용량 과다에 따른 소비전력량 증가 및 전동기의 무게 과다의 원인이 되는 지적이 있었다.

한국특허등록 제613495호(2006.08.09 등록) 한국특허등록 제462693호(2012.09.18 등록)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 코어의 구조 변경을 통해 전동기의 출력량은 동일하게 유지되는 가운데 코일의 사용량 및 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하여 에너지 효율을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 고정자의 내부 중심에는 회전자의 삽입을 위한 중공이 형성되고, 상기 고정자 내주면에는 코어와 슬롯홈이 교번하는 형태로 구성되어진 전동기에 있어서, 상기 각 코어에는 코어를 분극시키기 위한 절개홈이 중심 위치에 일정 길이를 이루어 형성되고, 상기 각 슬롯홈에는 한칸씩 건너서 코일이 권취되어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절개홈은 일측이 중공측으로 개방되어 중공과 연통된 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 유도분극 전동기는, 고정자 코어의 각 슬롯홈 사이에 유도분극용 절개홈을 형성시킴으로서 전동기의 출력량은 동일하게 유지되는 가운데 코일의 사용량 및 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하여 에너지 효율을 향상시키는 효과를 나타낸다.

도 1은 종래 기술에서의 전동기 고정자 단면 개략도.
도 2는 종래 기술에서 코어 및 슬롯 형상 단면 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도분극 코어 및 슬롯 형상 단면 확대도.
도 4는 본 발명에서의 유도분극 전동기 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 코어부 부분 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유도분극 코어 및 슬롯 형상 단면 확대도.
도 7은 본 발명의 응용 예에 따른 코어 구조도.
도 8은 본 발명이 30개 슬롯홈 고정자에 적용된 상태도.
도 9는 본 발명이 36개 슬롯홈 고정자에 적용된 상태도.
도 10은 본 발명이 54개 슬롯홈 고정자에 적용된 상태도.
도 11 내지 도 13은 본 발명이 적용된 전동기 고정자 실물 사진.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도분극 전동기의 구성을 도 3 내지 도 4를 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시 예에서는 전동기 고정자(100)의 내부 중심에 회전자의 삽입을 위한 중공(10)이 형성되고, 상기 고정자 내주면에는 24개의 코어(20)와 슬롯홈(30)이 상호 교번하는 형태로 구성되어지는 공지의 구조를 이루게 된다.

이때, 본 발명에서는 상기 각 코어(20) 부위에 코어를 말굽자석 형태로 분극시키기 위한 절개홈(21)이 중심 위치에 수직방향으로 일정 길이를 이루어 형성시키게 된다.

이와 함께, 각 슬롯홈(30)에는 도 4에서와 같이 한칸씩 건너서 교번하는 형태로 코일(40)이 권취되어지게 된다.

특히, 절개홈(21)은 일측이 중공(10)측으로 개방되어 중공(10)과 연통된 형상을 이루는 것을 확인할 수 있다.

또한, 코어(20)에는 절개홈(21,21')을 기준으로 중공(10)과 대응되는 위치의 고정자(100) 테두리부에 분극 향상을 위한 제1자석(51)이 삽입되는 제1 자석안내공(22)이 형성되고, 고정자(100)의 테두리부에는 회전자와 상호 작용을 위한 제2자석(52)이 삽입되어지는 제2 자석안내공(24)이 형성되되, 상기 제2 자석안내공(24)은 제1자석안내공(22) 보다 고정자(100)의 테두리에 근접한 위치에 형성된다.

한편, 필요에 따라서는 도 5에서와 같이 절개홈(21,21') 양측에 방열효율 개선을 위한 방열공(23)이 대칭형태로 구비될 수 있다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 유도분극 전동기의 사용에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

이와 같이 코어 절개홈(21)이 구성되고 코일(40)이 교번하는 위치에 권취되어진 전동기의 고정자(100)에 전원을 인가하면 슬롯홈(30)의 양쪽 계자면은 절개홈(12)으로 인해 유도분극 작용이 이루어져 기자력(Magnetmotive Force)을 배가시키면서 회전자(Rotor)를 회전시키게 된다.

즉, 절개홈(12)의 구성으로 인해 코어(20) 부분이 막대자석에서 말굽자석의 형태로 변화되어지는 것과 같은 원리로 인해 유도분극 작용이 이루어질 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 코일(40)이 슬롯홈(30)에 한칸 건너씩 권선이 이루어지게 되는데, 이때 코일(40)의 굵기는 기존의 1/2로, 그리고 길이는 2배가 되도록 하여 권선 수를 증가시킴으로서 전동기의 출력량은 동일하게 유지되는 가운데 코일의 사용량 및 소비전력을 절감시킬 수 있게 된다.

한편, 본 실시 예에서는 코어(20)에 형성된 제1 자석안내공(22)과 제2 자석안내공(24)에 각각 제1자석(51)과 제2자석(52)이 삽입 구성됨으로서 유도분극 효과를 극대화시킬 수 있게 되며, 방열공(23)으로 인한 방열효율이 향상됨으로서 전동기의 동작과정에서 온도상승을 저감시킬 수 있는 이점을 나타내게 된다.

따라서, 본 발명은 고정자 코어(20)의 구조 및 코일(40)의 권선형태를 변화시킴으로서 재료비 절감과 함께 전동기의 에너지 소비효율을 극대화시키는 이점을 나타낼 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코어 구조를 나타낸 것으로서, 절개홈(21')은 완전 절개가 아닌 중공(10)과 비연통된 구조를 이루는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 코어(20) 중앙부에 형성된 절개홈(21') 으로 인해 절개홈(21') 형성부위를 기준으로 양측의 유도분극 작용이 이루어질 수 있게 된다.

따라서, 상기 일 실시 예에서와 유사 내지는 동등한 유도분극 작용효과를 나타낼 수 있게 된다.

또한, 도 7은 본 발명의 응용 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 제1자석(51) 보다 상대적으로 구경이 큰 제2자석(52) 표면에는 제2 자석안내공(24)으로의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있도록 윤활코팅층(52a)이 띠형태를 이루어 일정 간격으로 형성되되, 상기 윤활코팅층(52a)은 테프론 30~40중량%, 글리세린 10~30중량%, 나노은 10~30중량%, 염화제일철 10~20중량%의 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 제2자석(52)이 제2 자석안내공(24)에 삽입 장착되는 과정에서 표면에 점형태로 형성된 윤활코팅층(52a)의 작용에 의해 제2 자석안내공(24) 내주면과의 마찰력 저감에 따른 착탈이 용이하게 이루어질 수 있게 되는데, 특히 윤활코팅층(52a)에는 통상의 윤활재료인 테프론 외에도 글리세린, 나노은 염화제일철 등이 추가로 첨가됨으로서 윤활코팅층(52a)의 크랙 내지는 탈락 현상이 방지됨과 함께 균일한 두께가 유지되어질 수 있는 이점을 나타낸다. 이때, 염화제일철은 테프론 분말의 변색 및 산화를 방지하는 기능을 수행하게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 유도분극 전동기 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 슬롯홈(30)이 24개로 형성된 고정자(100)의 구조가 설명 및 도시되었으나, 이러한 슬롯홈(30)의 갯수는 필요에 따라 도 8에서와 같이 30개, 도 9에서와 같이 36개 및 도 10에서와 같이 54개로 형성된 전동기용 고정자 구성에도 적용되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 중공 20 : 코어
21,21': 절개홈 22 : 제1 자석안내공
23 : 방열공 24 : 제2 자석안내공
30 : 슬롯홈 40 : 코일
51 : 제1자석 52 : 제2자석
100 : 고정자

Claims

고정자(100)의 내부 중심에는 회전자의 삽입을 위한 중공(10)이 형성되고, 상기 고정자 내주면에는 코어(20)와 슬롯홈(30)이 교번하는 형태로 구성되어진 전동기에 있어서,
상기 각 코어(20)에는 코어를 분극시키기 위한 절개홈(21,21')이 중심 위치에 일정 길이를 이루어 형성되고,
상기 슬롯홈(30)에는 한칸씩 건너서 코일(40)이 권취되며,
상기 코어(20)에는 절개홈(21,21')을 기준으로 중공(10)과 대응되는 위치의 고정자(100) 테두리부에 분극 향상을 위한 제1자석(51)이 삽입되는 제1 자석안내공(22)이 형성되고, 절개홈(21,21') 양측에는 방열효율 개선을 위한 방열공(23)이 대칭형태로 구비되고,
상기 고정자(100)의 테두리부에는 회전자와 상호 작용을 위한 제2자석(52)이 삽입되어지는 제2 자석안내공(24)이 형성되되, 상기 제2 자석안내공(24)은 제1자석안내공(22) 보다 고정자(100)의 테두리에 근접한 위치에 형성되며,
상기 제2자석(52) 표면에는 자석안내공(24)으로의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있도록 윤활코팅층(52a)이 띠형태로 형성되되, 상기 윤활코팅층(52a)은 테프론, 글리세린, 나노은, 염화제일철의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 유도분극 전동기.
청구항 1에 있어서,
상기 절개홈(21)은 일측이 중공(10)측으로 개방되어 중공(10)과 연통된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 유도분극 전동기.
청구항 1에 있어서,
상기 절개홈(21')은 중공(10)과 비연통된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 유도분극 전동기.
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