KR102210361B1 - 회전자 철심 및 이를 포함하는 유도전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자 철심 및 이를 포함하는 유도전동기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 회전자 철심은 철심몸체;와, 상기 철심몸체를 관통하는 구멍으로 제공되고, 단일폐곡선인 제1 슬롯; 및 상기 철심몸체의 외주에 노치로 형성된 제2 슬롯;을 포함할 수 있다.

Description

회전자 철심 및 이를 포함하는 유도전동기{Rotator core and induction motor having the same}

본 발명은 회전자 철심 및 이를 포함하는 유도전동기에 관한 것이다.

도 1에서 보이듯, 통상의 유도전동기(10)는 회전하게 구비된 회전축(11), 상기 회전축(11)에 연결된 회전자 철심(12), 상기 회전자 철심(12)과 대면하고, 상기 회전자 철심(12)의 이동에 대하여 고정된 고정자 코어(15)를 포함할 수 있다.

회전자 철심(12)은 다수개가 상기 회전축(11)의 축방향으로 적층되며, 상기 회전자 철심(12)에는 도체바(14)가 수용될 수 있다.

도체바(14)는 알루미늄 다이캐스팅으로 제작되거나 원심주조에 의해 회전자 철심(12)에 형성될 수 있고, 이와 같이 형성된 도체바(14)는 고정자 코어(15)와 전기적 작용을 통해 회전축(11)의 회전에 필요한 기전력을 생성하게 된다.

이러한 도체바(14)는 도 2에서 보이듯, 회전자 철심(12)에 형성된 회전자 슬롯(13)에 수용될 수 있다. 회전자 철심(12)의 외주는 고정자 코어(15)의 외주와 이격됨으로써 상기 회전자 철심(12)과 고정자 코어(15) 사이에는 공극(16)이 형성된다.

이처럼 구성되는 유도전동기는 회전자 슬롯(13)의 형상에 의해 도체바(14)의 단면적을 증가시키고, 유도전동기의 효율을 향상시킬 수 있는데 도 2에 도시된 것과 같은 회전자 슬롯(13)의 형상은 특히 알루미늄 재질로 된 도체바(14)의 누설을 유발하여 도 3에서 보이듯, 회전자 철심(12)의 외주 쪽으로 누설자속 발생영역(17)을 형성한다.

이와 같은 유도전동기는 무부하 전류가 상승하고, 역률이 떨어져 궁극적으로 유도전동기의 효율도 떨어지게 된다는 문제가 있다.

KR 10-2014-0123737 A (2014.10.23)

본 발명은 회전자의 역률이 저하되는 것을 방지하고, 회전자의 회전 효율을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 유도전동기의 효율을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 회전자 철심 및 이를 포함하는 유도전동기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 회전자 철심은, 철심몸체; 상기 철심몸체를 관통하는 구멍으로 제공되고, 단일폐곡선인 제1 슬롯; 및 상기 철심몸체의 외주에 노치로 형성된 제2 슬롯을 포함하고, 상기 철심몸체는, 상기 제2 슬롯이 상기 제1 슬롯의 외주로부터 일정거리 이격됨으로써, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯 사이에 형성되는 캡영역을 포함하며, 상기 제1 슬롯은, 상기 철심몸체의 외주방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 제2 슬롯은, 상기 제1 슬롯의 상기 돌출부에 대응되도록 오목하게 형성되는 오목부를 포함하며, 상기 돌출부는, 상기 철심몸체의 외주방향으로 갈수록 너비가 선형적으로 좁아지면서 상기 철심몸체의 외주방향으로 단부가 뾰족하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 슬롯은, 상기 철심몸체의 원주방향으로 복수개가 제공되고, 상기 제2 슬롯은, 상기 제1 슬롯과 일대일 대응되도록 상기 철심몸체의 외주에 형성될 수 있다.

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또한, 상기 오목부는, 상기 돌출부의 외주와 대면하는 외주가 'Λ'형일 수 있다.

또한, 상기 캡영역은, 상기 철심몸체의 직경방향으로의 너비가 적어도 0.7mm일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유도전동기는, 전동기몸체; 상기 전동기몸체에서 회전하게 구비되는 회전축; 상기 전동기몸체 내부에서 상기 회전축에 연결된 회전자; 및 상기 회전자와 대면하도록 상기 전동기몸체에 구비된 고정자를 포함하고, 상기 회전자는, 상기 회전축에 연결되고 전술된 회전자 철심을 포함하고, 상기 고정자는, 외주가 상기 제2 슬롯으로부터 일정거리 이격된 고정자 철심을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 본 발명은 회전자의 역률이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 회전자의 회전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 유도전동기의 회전 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 통상의 유도전동기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 통상의 유도전동기의 회전자 철심을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 통상의 유도전동기의 회전자 철심의 누설자속 해석결과를 도시한 것이다.
도 4는 통상의 유도전동기의 회전자 철심을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 통상의 유도전동기의 회전자 철심의 누설자속 해석결과를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 회전자 철심을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 회전자 철심의 부분확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 회전자 철심의 누설자속 해석결과를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 유도전동기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10 및 도 11는 본 발명에 따른 유도전동기와 종래 유도전동기의 역률 시험 결과를 도시한 것이다.

본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

통상 회전자 슬롯의 형상을 변형하여 누설자속을 억제하기 위한 시도는 꾸준히 있어 왔다. 일예로, 도 4에는 도 3에 개시된 형상의 회전자 슬롯(13)에 의해 발생하는 누설자속을 억제하기 위해서 회전자 철심(12)의 외주방향으로 단부가 뾰족하게 형성된 회전자 슬롯(13)이 개시되어 있다.

이러한 회전자 슬롯(13)은 도 5에서 보이듯, 회전자 철심(12)의 외주 쪽으로 형성되는 누설자속 발생영역(17)에서의 누설자속의 수치가 도 3에 도시된 누설자속 발생영역(17)에서의 누설자속의 수치보다 상대적으로 낮아진 것을 알 수 있다.

그러나, 도 5에 도시된 누설자속 발생영역(17)에서의 누설자속의 수치도 낮은 것으로 보기 어려우므로 본 발명은 아래에서 개시되는 구성에 의해 누설자속의 수치를 현저히 떨어뜨리고, 회전자의 역률이 저하되는 것을 방지하여 궁극적으로는 유도전동기의 회전 효율을 향상시키고자 한다.

도 6에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전자 철심(100)은 철심몸체(110), 상기 철심몸체(110)를 관통하는 구멍으로 제공되되, 그 외주가 단일폐곡선인 제1 슬롯(120) 및 상기 철심몸체(110)의 외주에 노치로 형성된 제2 슬롯(130)을 포함할 수 있다.

제1 슬롯(120)의 외주가 단일폐곡선인 것에 반해, 노치로 형성되는 제2 슬롯(130)의 외주는 단일폐곡선이 아닌 것을 알 수 있다.

상기 제1 슬롯(120)은 다수의 제1 단위슬롯(121)을 포함할 수 있고, 상기 제1 단위슬롯(121)은 상기 철심몸체(110)의 원주방향으로 다수개가 형성되어 제1 슬롯(120)을 형성할 수 있다.

제1 단위슬롯(121)이 형성되는 개수는 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 전동기의 사양 등에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.

제2 슬롯(130)은 제1 단위슬롯과 일대일 대응되게 철심몸체(110)의 외주에 형성된 다수의 제2 단위슬롯(131)을 포함할 수 있다.

다만, 도 7에서 보이듯, 상기 제2 단위슬롯(131)의 외주인 제2 외주(130a)는 상기 제1 단위슬롯의 외주인 제1 외주(120a)로부터 일정거리 이격되며, 이에 의해 상기 철심몸체(110)에는 제1 단위슬롯의 제1 외주(120a)와 상기 제2 단위슬롯의 제2 외주(130a) 사이에 존재하는 캡(Cap)영역(111)이 구비된다.

이와 같은 캡영역(111)은 추후 제1 슬롯(120)에 수용되는 도체바(미도시)의 면적손실을 최소화할 수 있고, 도체바(미도시)의 막힌 부분 즉, 철심몸체(110)의 철손을 최소화할 수 있는 효과를 창출한다. 따라서, 이는 누설자속의 억제를 최대화하는 효과를 창출한다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 슬롯(120)은 철심몸체(110)의 외주방향으로 돌출된 돌출부(122)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제2 슬롯(130)은, 상기 제1 슬롯(120)의 상기 돌출부(122)에 대응되도록 상기 철심몸체(110)의 외주방향으로 오목하게 형성되는 오목부(132)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1 슬롯(120) 및 상기 제2 슬롯(130)은 상기 제1 슬롯(120)의 돌출부(122)의 적어도 일부가 상기 제2 슬롯(130)의 상기 오목부(132)에 삽입되는 형태로 배치되도록 상기 철심몸체(110)에 형성될 수 있다.

이에 의해 캡영역(111)이 철심몸체(110)에서 차지하는 영역은 철심몸체(110)의 원주방향으로 상기 제2 슬롯(130)의 너비에 해당하면서, 제1 슬롯(120)의 제1 외주(120a)와 제2 슬롯(130)의 제2 외주(130a)에 해당하는 영역으로 한정될 수 있다.

일 실시 예에서 제1 슬롯(120)의 제1 외주(120a)와 제2 슬롯(130)의 제2 외주(130a)까지의 최단거리는 적어도 0.7mm일 수 있다.

한편, 상기 제1 슬롯의 돌출부(122)는 그 너비(122a)가 상기 철심몸체(110)의 외주방향으로 갈수록 선형적으로 좁아지게 제공될 수 있고, 또한, 돌출부(122)의 외주는 'Λ'형으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 돌출부(122)에 대응되는 오목부(132)는 상기 돌출부(122)의 외주와 대면하는 외주가 'Λ'형으로 구비될 수 있다.

이에 따르면 캡영역(111)의 면적을 일정하게 형성할 수 있고, 도체바(미도시)의 면적손실을 최소화하면서 누설자속을 억제할 수 있다.

위와 같이 형성된 철심몸체(110)는 도 8에서 보이듯, 누설자속 발생영역(111a) 즉, 캡영역(도 7의 111)의 면적이 도 3 및 도 5에 도시된 누설자속 발생영역(17)의 면적보다 감소되며, 누설자속의 수치 또한 도 3 및 도 5에 도시된 것보다 저하된 것을 알 수 있다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 도 9에서 보이듯, 전동기몸체(210), 상기 전동기몸체에서 회전하게 구비되는 회전축(220), 상기 전동기몸체 내부에서 상기 회전축에 연결된 회전자(230) 및 상기 회전자와 대면하도록 상기 전동기몸체에 구비된 고정자(240)를 포함하는 유도전동기(200)를 제공한다.

그리고, 상기 회전자는, 상기 회전축에 연결된 상기 회전자 철심(100)을 포함할 수 있고, 상기 고정자는 그 외주가 상기 회전자 철심(100)의 제2 슬롯(130)으로부터 일정거리 이격된 고정자 철심(241)을 포함할 수 있다.

회전자 철심(100)은 회전축(220)의 축 방향으로 다수개가 적층될 수 있고, 고정자 철심(241) 또한 회전축(220)의 축 방향으로 다수개가 적층될 수 있다. 이들을 적층하는 방법은 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

상기와 같이 고정자 철심(241)의 외주가 회전자 철심(100)의 제2 슬롯(130)으로부터 일정거리 이격됨으로써 역률 저하가 방지되고, 유도전동기의 회전 효율이 향상된다.

본 발명의 실시 예에 따른 유도전동기들의 역률 시험 결과는 도 10 및 도 11에 도시되어 있다.

먼저 도 10의 A 내지 J는 종래 유도전동기들의 정격용량에 따른 역률을 도시한 것으로서 그 평균값이 91.294인 것에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 유도전동기들인 K 및 L은 각각의 역률 값이 종래 유도전동기들의 평균 역률에 비해 높은 것을 알 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 A' 내지 F'는 종래 유도전동기들의 정격용량에 따른 역률을 도시한 것으로서 그 평균값이 91.305인 것에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 유도전동기들인 K' 및 L'은 각각의 역률 값이 종래 유도전동기들의 평균 역률에 비해 높은 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100 : 회전자 철심 110 : 철심몸체
111 : 캡영역 120 : 제1 슬롯
122 : 돌출부 130 : 제2 슬롯
132 : 오목부 200 : 유도전동기
210 : 전동기몸체 220 : 회전축
230 : 회전자 240 : 고정자

Claims (9)

1. 철심몸체;
   상기 철심몸체를 관통하는 구멍으로 제공되고, 단일폐곡선인 제1 슬롯; 및
   상기 철심몸체의 외주에 노치로 형성된 제2 슬롯
   을 포함하고,
   상기 철심몸체는, 상기 제2 슬롯이 상기 제1 슬롯의 외주로부터 일정거리 이격됨으로써, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯 사이에 형성되는 캡영역을 포함하며,
   상기 제1 슬롯은, 상기 철심몸체의 외주방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
   상기 제2 슬롯은, 상기 제1 슬롯의 상기 돌출부에 대응되도록 오목하게 형성되는 오목부를 포함하며,
   상기 돌출부는, 상기 철심몸체의 외주방향으로 갈수록 너비가 선형적으로 좁아지면서 상기 철심몸체의 외주방향으로 단부가 뾰족하게 형성된 회전자 철심.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 슬롯은,
   상기 철심몸체의 원주방향으로 복수개가 제공되고,
   상기 제2 슬롯은,
   상기 제1 슬롯과 일대일 대응되도록 상기 철심몸체의 외주에 형성된 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 오목부는, 상기 돌출부의 외주와 대면하는 외주가 'Λ'형인 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 캡영역은, 상기 철심몸체의 직경방향으로의 너비가 적어도 0.7mm인 것을 특징으로 하는회전자 철심.
   
9. 전동기몸체;
   상기 전동기몸체에서 회전하게 구비되는 회전축;
   상기 전동기몸체 내부에서 상기 회전축에 연결된 회전자; 및
   상기 회전자와 대면하도록 상기 전동기몸체에 구비된 고정자
   를 포함하고,
   상기 회전자는, 상기 회전축에 연결되고 제1항, 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항에 따른 회전자 철심을 포함하고,
   상기 고정자는, 외주가 제2 슬롯으로부터 일정거리 이격된 고정자 철심을 포함하는 유도전동기.
   

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