KR102220618B1 - 하이브리드 유도 전동기 회전자 및 이를 이용한 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효율 향상을 위해 도전율이 높은 도체바를 회전자에 삽입하는 하이브리드 유도 전동기 회전자 및 이를 이용한 전동기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자는 회전축, 중심부에 회전축이 삽입되는 회전축 삽입홀이 형성되며, 회전축 삽입홀을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯이 형성된 회전자 코어, 복수의 슬롯 각각 내부에 삽입되며, 회전축 삽입홀 방향으로 밀착 배치되며, 회전자 코어로부터 돌출되어 형성되는 돌출부가 형성된 복수의 제1 도체바, 복수의 제1 도체바의 돌출부들을 감싸도록 배치되어, 복수의 제1 도체바를 고정하는 고정부, 제1 도체바가 삽입된 복수의 슬롯 각각 내부에 배치되는 제2 도체바를 포함한다.

Description

하이브리드 유도 전동기 회전자 및 이를 이용한 전동기{Hybrid induction motor rotor and motor using the same}

본 발명은 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 효율 향상을 위해 도전율이 높은 도체바를 회전자에 삽입하는 하이브리드 유도 전동기 회전자 및 이를 이용한 전동기에 관한 것이다.

통상적으로 모터(motor, 또는 전동기)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 발생시키는 장치로서, 가정용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다. 이러한 모터는 크게 교류 모터(AC motor)와 직류 모터(DC motor)로 구분할 수 있다.

한편, 교류 모터 중 유도 전동기는 고정자의 유도 회전 자계와 회전자에 설치된 자석으로 회전자의 유도자계에 의해 회전할 수 있으며, 또한, 회전자의 도체바에 유기되는 전압에 의하여 생성되는 2차 전류와, 고정자의 권선에 의하여 발생하는 자속의 상호작용에 의하여 발생하는 토크에 의해 회전자가 회전을 시작하고, 기동되어 운전할 수 있다.

이때, 고정자의 구조로 인해 발생하는 회전 자속과 회전자의 도체바에서 발생하는 유도 전류와의 상호 작용에 의해 회전자 회전 효율을 높일 수도 있어 유도 전동기의 회전 효율을 높이기 위한 도체바의 구조에 대해 많은 연구가 진행되어 왔다.

한편 한국공개특허 제10-2006-0094811호는 "유도전동기의 회전자"에 관한 내용을 개시하고 있다.

개시된 유도전동기의 회전자는 복수개의 강판이 적층되어 형성되되 그 가장자리에는 둘레 방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 관통되는 복수개의 외측슬롯 및 상기 각 외측슬롯의 내부 안쪽의 측방과 연통되게 적어도 1/2원보다 큰 원주면을 가지는 내측슬롯이 형성되어 있는 회전자코어와, 상기 외측슬롯의 내부에 형성되는 외측도체와, 상기 내측슬롯의 내부에 형성되되 상기 외측도체보다 높은 도전율(導電律)을 갖는 금속으로 형성되는 내측도체로 이루어지는 도체바를 포함하여 구성된다.

개시된 유도전동기의 회전자는 외측도체와 내측도체를 통해 효율 저하를 방지하면서 제조 공정을 간소화시킬 수 있는 내용을 개시하고 있다.

그러나 개시된 유도전동기 회전자는 외측도체를 다이캐스팅 시 상하, 좌우 등으로 내측도체가 이탈하는 문제점이 있고, 이에 따라 외측도체가 슬롯 전체에 제대로 채워지지 않고, 기포 등 빈 공간이 발생하여 전동기 성능에 오히려 악영향을 주는 문제점이 있었다.

이에 따라 도체바의 유동을 방지할 수 있도록 별도의 지그를 사용했으나, 제조공정이 복잡해질 뿐만 아니라, 원가가 상승되고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 효율 향상을 위해 복수의 서로 다른 재질의 도체바를 안정적으로 회전자에 적용할 수 있는 하이브리드 유도 전동기 회전자 및 이를 이용한 전동기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자는 회전축, 중심부에 상기 회전축이 삽입되는 회전축 삽입홀이 형성되며, 상기 회전축 삽입홀을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯이 형성된 회전자 코어, 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 삽입되며, 상기 회전축 삽입홀 방향으로 밀착 배치되며, 상기 회전자 코어로부터 돌출되어 형성되는 돌출부가 형성된 복수의 제1 도체바, 상기 복수의 제1 도체바의 돌출부들을 감싸도록 배치되어, 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 고정부, 상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 배치되는 제2 도체바를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 고정부는 링 또는 와이어 형태인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 돌출부는 외측면에 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 고정부는 상기 고정홈에 삽입되어 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 제2 도체바는 상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯의 나머지 영역에 다이캐스팅을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 돌출부는 상기 회전자 코어의 상부로 돌출된 제1 돌출부와, 상기 회전자 코어의 하부로 돌출된 제2 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기 회전자에 있어서, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 중 하나는 한 쌍으로 분할되어 형성되며, 외부 압력에 의해 상기 회전자 코어의 상부면 또는 하부면에 밀착 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기는 회전축, 중심부에 상기 회전축이 삽입되는 회전축 삽입홀이 형성되며, 상기 회전축 삽입홀을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯이 형성된 회전자 코어, 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 삽입되며, 상기 회전축 삽입홀 방향으로 밀착 배치되며, 상기 회전자 코어로부터 돌출되어 형성되는 돌출부가 형성된 복수의 제1 도체바, 상기 복수의 제1 도체바의 돌출부들을 감싸도록 배치되어, 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 고정부, 상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 배치되는 제2 도체바를 포함하는 회전자, 상기 회전자와 일정 간격 이격되어 배치되는 고정자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기의 회전자는 회전자 코어에 슬롯을 형성하고, 서로 다른 재질의 제1 도체바 및 제2 도체바를 구비하되, 복수의 제1 도체바를 고정부를 통해 고정함으로써, 다이캐스팅을 통해 제2 도체바를 안정적으로 형성할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기의 회전자는 제2 도체바를 안정적으로 형성함으로써, 전동기의 품질을 균일하게 함과 동시에 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 도체바의 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 도체바의 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 도체바의 고정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 도체바의 형태를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동기(300)는 회전자(100), 고정자(200) 및 케이스(210)를 포함하여 구성된다.

고정자(200)는 케이스(210)의 내측면에 고정될 수 있으며, 내부에 회전자(100)를 수용할 수 있도록 중공이 형성된 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 고정자(200)는 내측면으로 돌출된 복수의 치가 형성될 수 있다. 치와 치 사이의 공간을 통해 치를 감싸도록 코일이 권선될 수 있다.

이러한 고정자(200)는 복수의 전기강판을 적층하여 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고 연자성 분말(Soft Magnetic Composites, SMC)을 통해 제작될 수도 있다.

회전자(100)는 고정자(200)의 내부 공간에 수용될 수 있으며, 고정자(200)와 일정 간격 이격된 상태로 공극을 형성한다.

이러한 회전자(100)는 회전축(110), 회전자 코어(120), 제1 도체바(130), 고정부(140) 및 제2 도체바(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

회전축(110)은 케이스(210)에 회전 가능하도록 결합되며, 회전자 코어(120)와 고정 결합되어 고정자(200)와 회전자 코어(120) 사이에 형성되는 자속에 따라 회전자 코어(120)와 함께 회전한다.

회전자 코어(120)는 고정자(200)에서 발생된 자속이 이동할 수 있는 자로를 형성한다. 이러한 회전자 코어(120)는 중심부에 회전축(110)이 삽입되는 회전축 삽입홀(121)이 형성될 수 있다.

또한 회전자 코어(120)는 원통형으로 형성되며, 복수의 전기 강판을 적층하여 형성될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니고, 연자성 분말을 통해 일체로 제작될 수도 있다.

이러한 회전자 코어(120)는 고정자(200)의 코일에 전류가 교번 인가되면 고정자(200) 코일에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 생성된 유도자기와의 상호 작용에 의해 회전자(120)와 함께 회전하게 된다.

또한 회전자 코어(120)는 회전축 삽입홀(121)을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯(122)이 형성된다. 이러한 복수의 슬롯(122)은 후술할 제1 도체바(130) 및 제2 도체바(150)를 수용한다.

이러한 복수의 슬롯(122)은 도시된 바와 같이, 타원 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 제1 도체바(130)와 제2 도체바(150)가 삽입되는 영역이 구분된 이중 농형으로 형성될 수도 있다.

제1 도체바(130)는 복수의 슬롯(122) 각각 내부에 삽입되며, 회전축 삽입홀(121) 방향으로 밀착 배치되며, 회전자 코어(120)로부터 돌출되어 형성되는 제1 돌출부(131)가 형성된다. 여기서 제1 돌출부(131)는 회전자 코어(120)의 상부면 또는 하부면 중 적어도 하나에 돌출되어 형성될 수 있다.

이러한 제1 도체바(130)는 알루미늄에 비해 상대적으로 도전율이 높은 구리를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.

여기서 제1 돌출부(131)는 외측면에 고정홈(131a)이 형성될 수 있다. 여기서 고정홈(131a)은 후술할 링 형상 또는 와이어 형상의 고정부(140) 수용하기 위한 공간을 형성한다. 바람직하게 고정홈(131a)은 고정부(140)가 삽입된 상태로 유동하지 않도록 고정부(140)의 내측부와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

고정부(140)는 복수의 제1 도체바(130)의 제1 돌출부(131)들을 감싸도록 배치되어, 복수의 제1 도체바(130)를 고정한다. 이러한 고정부(140)는 링 형상 또는 와이어 형상으로 형성될 수 있다.

여기서 고정부(140)는 철, 동, 알루미늄 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.

이러한 고정부(140)는 복수의 제1 도체바(130)의 고정홈(131a)에 완전히 결합되었을때, 복수의 제1 도체바(130)가 복수의 슬롯(122) 내부에서 회전축 삽입홀(121) 방향으로 완전히 밀착된 상태가 될 수 있다.

제2 도체바(150)는 제1 도체바(130)가 삽입된 복수의 슬롯(122) 내부에 배치된다. 여기서 제2 도체바(150)는 제1 도체바(130)가 삽입된 복수의 슬롯(122)의 나머지 영역에 다이캐스팅을 통해 형성될 수 있다.

여기서 제2 도체바(150)는 알루미늄을 포함하는 재질로 형성될 수 있으며, 제1 도체바(130)가 고정부(140)에 의해 고정된 이후에 복수의 슬롯(122)의 나머지 영역에 다이 캐스팅을 통해 용융된 알루미늄이 충진되게 함으로써 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 유도 전동기(300)의 회전자(100)는 회전자 코어(120)에 슬롯(122)을 형성하고, 서로 다른 재질의 제1 도체바(130) 및 제2 도체바(150)를 구비하되, 복수의 제1 도체바(130)를 고정부(140)를 통해 고정함으로써, 다이캐스팅을 통해 제2 도체바(150)를 안정적으로 형성할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 하이브리드 유도 전동기(300)의 회전자(100)는 제2 도체바(150)를 안정적으로 형성함으로써, 전동기의 품질을 균일하게 함과 동시에 효율을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자(400)에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 도체바의 형태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 도체바의 고정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

한편 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자(400)는 본 발명의 실시예에 따른 회전자(100)와 제1 도체바의 돌출부의 형태를 제외하고는 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하기로 하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자(400)의 제1 도체바(230)는 회전자 코어(120)의 상부로 돌출된 제1 돌출부(131)와, 회전자 코어(120)의 하부로 돌출된 제2 돌출부(231)가 형성될 수 있다.

여기서 제2 돌출부(231)는 한 쌍으로 분할되어 형성될 수 있다. 즉 제2 돌출부(231)는 중심부에 공간이 형성되며, 판 형태로 분할되어 형성되어, 외부 압력에 의해 회전자 코어(120)의 상부면 또는 하부면에 밀착 고정될 수 있다.

즉 제2 돌출부(231)는 리벳 꼬리 형태로 돌출된 부분을 두드려 회전자 코어(120)에 밀착시켜 제1 도체바(230)를 흔들리지 않게 고정할 수 있다.

즉 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자(400)는 제1 돌출부(131)가 상술한 실시예와 같이 고정홈이 형성된 형태로 형성될 수 있으며, 제2 돌출부(231)는 리벳 형태로 외부 압력에 의해 회전자 코어(120)의 상부면 또는 하부면에 밀착 고정될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

100 : 회전자 110 : 회전축
120 : 회전자 코어 121 : 회전축 삽입홀
122 : 슬롯 130, 230 : 제1 도체바
131 : 제1 돌출부 140 : 고정부
150 : 제2 도체바 200 : 고정자
231 : 제2 돌출부 300 : 전동기

Claims (8)

1. 회전축;
   중심부에 상기 회전축이 삽입되는 회전축 삽입홀이 형성되며, 상기 회전축 삽입홀을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯이 형성된 회전자 코어;
   상기 복수의 슬롯 각각 내부에 삽입되며, 상기 회전축 삽입홀 방향으로 밀착 배치되며, 상기 회전자 코어로부터 돌출되어 형성되는 돌출부가 형성된 복수의 제1 도체바;
   상기 복수의 제1 도체바의 돌출부들을 감싸도록 배치되어, 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 고정부;
   상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 배치되는 제2 도체바; 를 포함하고,
   상기 고정부는 링 또는 와이어 형태이며,
   상기 돌출부는 외측면에 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기 회전자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 고정홈에 삽입되어 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기 회전자.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 도체바는 상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯의 나머지 영역에 다이캐스팅을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기 회전자.
6. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는,
   상기 회전자 코어의 상부로 돌출된 제1 돌출부와, 상기 회전자 코어의 하부로 돌출된 제2 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기 회전자.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 돌출부는 한 쌍으로 분할되어 형성되며, 외부 압력에 의해 상기 회전자 코어의 상부면 또는 하부면에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기 회전자.
8. 회전축, 중심부에 상기 회전축이 삽입되는 회전축 삽입홀이 형성되며, 상기 회전축 삽입홀을 중심으로 방사상으로 상부면과 하부면을 관통하는 복수의 슬롯이 형성된 회전자 코어, 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 삽입되며, 상기 회전축 삽입홀 방향으로 밀착 배치되며, 상기 회전자 코어로부터 돌출되어 형성되는 돌출부가 형성된 복수의 제1 도체바, 상기 복수의 제1 도체바의 돌출부들을 감싸도록 배치되어, 상기 복수의 제1 도체바를 고정하는 고정부, 상기 제1 도체바가 삽입된 상기 복수의 슬롯 각각 내부에 배치되는 제2 도체바를 포함하는 회전자;
   상기 회전자와 일정 간격 이격되어 배치되는 고정자; 를 포함하고,
   상기 고정부는 링 또는 와이어 형태이며,
   상기 돌출부는 외측면에 고정홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 유도 전동기.

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