KR102613923B1 - high speed motor - Google Patents
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Abstract
누설 자속이 최소화되며 역률이 개선되도록, 본 발명은 비자성체로 구비된 링형 판재가 길이방향을 따라 다단 적층되되 회전자계가 형성되도록 반경방향 내측으로 복수의 코어치가 일체로 돌설되고 각 상기 코어치를 따라 코일이 권선되며 상기 코어치의 내측으로 수용공간이 형성되는 고정자; 및 링형으로 구비되어 상기 수용공간에 길이방향을 따라 복수개 다단 적층되되 각 외주가 상기 코어치의 내측단과 이격 배치되고 내주에 제1축삽입홀이 관통 형성되며 외주와 상기 제1축삽입홀 사이에 복수개의 자석삽입홀이 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 배열되되 길이방향으로 관통 형성되는 비자성체 재질의 코어부와, 각 상기 자석삽입홀에 관통 삽입되는 복수개의 영구자석과, 외주가 상기 제1축삽입홀에 걸림 결합되되 상기 고정자의 길이방향을 따라 연장되는 비자성체 재질의 회전축부를 포함하는 회전자를 포함하는 초고속 전동기를 제공한다.In order to minimize leakage magnetic flux and improve power factor, the present invention involves stacking ring-shaped plates made of non-magnetic material in multiple stages along the longitudinal direction, with a plurality of core teeth integrally protruding inward in the radial direction to form a rotating magnetic field, and along each of the core teeth. A stator on which a coil is wound and a receiving space is formed inside the core tooth; and is provided in a ring shape and is stacked in a plurality of stages along the longitudinal direction in the receiving space, each outer periphery of which is spaced apart from the inner end of the core tooth, a first shaft insertion hole is formed through the inner periphery, and a plurality of first shaft insertion holes are formed between the outer periphery and the first shaft insertion hole. A core portion made of a non-magnetic material in which two magnet insertion holes are arranged continuously along the circumferential and radial directions and penetrating in the longitudinal direction, a plurality of permanent magnets inserted through each of the magnet insertion holes, and an outer circumference made of the above-described material. Provided is a high-speed electric motor including a rotor that is engaged with a single-axis insertion hole and includes a rotating shaft made of a non-magnetic material extending along the longitudinal direction of the stator.
Description
본 발명은 초고속 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설 자속이 최소화되며 역률이 개선되는 초고속 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-high-speed electric motor, and more specifically, to an ultra-high-speed electric motor in which leakage magnetic flux is minimized and the power factor is improved.
일반적으로 일반적으로, 전동기는 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 고정자(stator)와, 상기 자기장에 의해 회전되도록 영구자석이 설치된 회전자(rotor)를 포함하여 구비된다. In general, an electric motor includes a stator in which a coil is wound to form a magnetic field, and a rotor in which permanent magnets are installed to be rotated by the magnetic field.
이때, 상기 코일은 3상으로 구비되어 고정자의 내주측 권선돌기를 따라 분할 권선되며, 분할 권선된 코일에 인가되는 전원의 위상 변화에 따라 회전자계가 형성된다. 그리고, 상기 회전자계에 따라 상기 영구자석에 가해지는 인력과 척력을 통해 상기 회전자가 회전될 수 있다. At this time, the coil is provided in three phases and is split-wound along the winding protrusion on the inner circumference of the stator, and a rotating magnetic field is formed according to the phase change of the power applied to the split-wound coil. In addition, the rotor may be rotated through attractive and repulsive forces applied to the permanent magnet according to the rotating magnetic field.
그리고, 일반적인 이너로터형 전동기의 고정자는 다수의 얇은 판이 적층되어 형성된다. 이때, 상기 고정자의 반경 내측으로 상기 영구자석이 구비된 상기 회전자가 배치된다. And, the stator of a typical inner rotor type electric motor is formed by stacking a number of thin plates. At this time, the rotor equipped with the permanent magnet is disposed inside the radius of the stator.
여기서, 상기 고정자에는 상기 회전자를 향하여 방사상으로 돌출되는 슬롯부가 형성되며, 상기 슬롯부 사이에는 공간이 형성된다. 그리고, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석과 회전자계를 형성하도록 상기 공간에 상기 코일이 권선되어 구성된다.Here, slots are formed in the stator to protrude radially toward the rotor, and a space is formed between the slots. Then, the coil is wound in the space to form a rotating magnetic field with the permanent magnet as current is applied.
도 1은 종래의 회전자를 나타낸 단면예시도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a conventional rotor.
도 1에서 보는 바와 같이, 회전자(1)에는 고속 회전을 위해 영구자석(1a) 또는 코어(1b)의 외경에 캔(1c)을 씌워 원심력에 의한 영구자석의 이탈을 방지하도록 구비되었다. 예컨대, 상기 캔(1c)은 비자성 재질의 원통형 부재로 구비되어 상기 코어(1b)를 감싸는 상기 영구자석(1a)의 표면을 감싸도록 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 회전자(1)의 고속 회전시에도 영구자석(1a) 및 코어(1b)의 결합상태가 안정적으로 유지될 수 있다. As shown in Figure 1, the rotor 1 is equipped with a can 1c to cover the outer diameter of the permanent magnet 1a or core 1b for high-speed rotation to prevent the permanent magnet from being separated by centrifugal force. For example, the can 1c may be made of a cylindrical member made of a non-magnetic material and may be coupled to the surface of the permanent magnet 1a surrounding the core 1b. Accordingly, the coupled state of the permanent magnet 1a and the core 1b can be maintained stably even when the rotor 1 rotates at high speed.
그러나, 종래의 회전자는 캔(1c) 두께 만큼의 공간이 더 요구되어 전동기의 전체 부피가 증가되는 문제점이 있었다. 특히, 종래의 회전자(1)는 캔(1c) 두께에 의해 영구자석(1a)과 영구자석의 외측에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 이격 배치된 고정자의 코일 간의 이격 간격이 증가되어 자력 손실 발생하며 전동기의 출력이 저하되는 문제점이 있었다. However, the conventional rotor had the problem of requiring more space equal to the thickness of the can 1c, thereby increasing the overall volume of the electric motor. In particular, in the conventional rotor 1, the thickness of the can 1c increases the separation distance between the permanent magnet 1a and the coils of the stator spaced radially outward along the circumferential direction on the outside of the permanent magnet, resulting in magnetic force loss. There was a problem that occurred and the output of the motor decreased.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 누설 자속이 최소화되며 역률이 개선되는 초고속 전동기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention aims to provide an ultra-high-speed electric motor in which leakage magnetic flux is minimized and power factor is improved.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 비자성체로 구비된 링형 판재가 길이방향을 따라 다단 적층되되 회전자계가 형성되도록 반경방향 내측으로 복수의 코어치가 일체로 돌설되고 각 상기 코어치를 따라 코일이 권선되며 상기 코어치의 내측으로 수용공간이 형성되는 고정자; 및 링형으로 구비되어 상기 수용공간에 길이방향을 따라 복수개 다단 적층되되 각 외주가 상기 코어치의 내측단과 이격 배치되고 내주에 제1축삽입홀이 관통 형성되며 외주와 상기 제1축삽입홀 사이에 복수개의 자석삽입홀이 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 배열되되 길이방향으로 관통 형성되는 비자성체 재질의 코어부와, 각 상기 자석삽입홀에 관통 삽입되는 복수개의 영구자석과, 외주가 상기 제1축삽입홀에 삽입되어 걸림 결합되되 상기 고정자의 길이방향을 따라 연장되는 비자성체 재질의 회전축부를 포함하는 회전자를 포함하되, 각 상기 자석삽입홀은 상기 제1축삽입홀로부터 구획 이격되되, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 한 수평선 및 수직선을 기준으로 상기 코어부의 각 사분면마다 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 경사지게 배열되며, 각 사분면마다 경사지게 배열된 각 상기 자석삽입홀은 각 사분면별 전체 형상이 상기 제1축삽입홀을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 정렬되고, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되고, 각 상기 자석삽입홀은 기설정된 마디 단위로 상호 구획되며, 상기 코어부에는 상호 구획된 각 상기 자석삽입홀의 사이에 상기 영구자석의 직경 미만의 두께를 가진 구획연결부가 일체로 각각 형성되되, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되며, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 원주방향으로 상호 인접한 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호간 상이한 극성을 갖도록 배치됨을 특징으로 하는 초고속 전동기를 제공한다.In order to solve the above problem, in the present invention, ring-shaped plates made of non-magnetic material are stacked in multiple stages along the longitudinal direction, a plurality of core teeth are integrally protruded inward in the radial direction to form a rotating magnetic field, and a coil is formed along each of the core teeth. A stator that is wound and has a receiving space formed inside the core tooth; and is provided in a ring shape and is stacked in a plurality of stages along the longitudinal direction in the receiving space, each outer periphery of which is spaced apart from the inner end of the core tooth, a first shaft insertion hole is formed through the inner periphery, and a plurality of first shaft insertion holes are formed between the outer periphery and the first shaft insertion hole. A core portion made of a non-magnetic material in which two magnet insertion holes are arranged continuously along the circumferential and radial directions and penetrating in the longitudinal direction, a plurality of permanent magnets inserted through each of the magnet insertion holes, and an outer circumference made of the above-described material. A rotor that is inserted and engaged in a single-axis insertion hole and includes a rotating shaft made of a non-magnetic material extending along the longitudinal direction of the stator, wherein each magnet insertion hole is spaced apart from the first-axis insertion hole, Based on the horizontal and vertical lines centered on the first axis insertion hole, each quadrant of the core part is continuously inclined to each other along the circumferential and radial directions, and each of the magnet insertion holes obliquely arranged in each quadrant is located in each quadrant. The entire star shape is aligned in a concave shape radially inward toward the first axis insertion hole, and each of the permanent magnets are identical to each other in each of the magnet insertion holes in the two quadrants that are mutually symmetrical around the first axis insertion hole. It is arranged to have polarity, and each of the magnet insertion holes is mutually partitioned in predetermined node units, and the core part is integrally formed with a partition connection part having a thickness less than the diameter of the permanent magnet between each of the mutually partitioned magnet insertion holes. Each of the permanent magnets is disposed to have the same polarity in each of the two quadrants that are each symmetrical about the first axis insertion hole, and are arranged in a circumferential direction around the first axis insertion hole. An ultra-high-speed electric motor is provided in which the permanent magnets are arranged in each of the magnet insertion holes in two adjacent quadrants to have different polarities.
여기서, 다단 적층된 각 상기 코어부의 사이에 각각 링형으로 구비되며 길이방향을 따라 상기 코어부와 교번 배치되는 구획링부와, 상호 교번되며 다단 적층된 각 상기 코어부 및 각 상기 구획링부의 길이방향 양단에 링형으로 구비되는 한쌍의 밸런싱링부를 더 포함하되, 각 상기 구획링부에는 각 상기 자석삽입홀과 대향되는 양면에 복수개의 자석결합홈이 각각 함몰 형성되고, 각 상기 영구자석은 길이방향 양단이 각 상기 자석결합홈에 삽입되되 상기 구획링부에 의해 상호간 구획 배치됨이 바람직하다.Here, partition ring parts are provided in a ring shape between each core part stacked in multiple stages and alternately arranged with the core part along the longitudinal direction, and both longitudinal ends of each core part and each partition ring part alternate with each other and stacked in multiple stages. It further includes a pair of balancing ring portions provided in a ring shape, wherein each of the partition ring portions has a plurality of magnet coupling grooves recessed on both sides opposite each of the magnet insertion holes, and each permanent magnet has both ends in the longitudinal direction. It is preferable that the magnets be inserted into the magnet coupling groove and be partitioned from each other by the partition ring portion.
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그리고, 상기 코어부의 내주 및 상기 회전축부의 외주 중 일측에는 걸림돌기가 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되고, 대향되는 타측에는 상기 걸림돌기가 걸림 결합되도록 제1걸림홈이 길이방향을 따라 반경방향으로 함몰 형성됨이 바람직하다.In addition, a locking protrusion is formed to protrude radially along the longitudinal direction on one side of the inner circumference of the core portion and the outer circumference of the rotating shaft portion, and on the other side, a first locking groove is recessed in the radial direction along the length so that the locking protrusion is engaged. It is desirable to form
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solutions, the present invention provides the following effects.
첫째, 영구자석을 감싸는 종래의 캔 없이, 영구자석이 복수개 다단 적층된 코어부에 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 배열되며 관통 형성되는 복수개의 자석삽입홀에 각각 삽입되므로 와전류에 의한 발열현상이 미연에 제거되어 구동성능이 현저히 개선될 수 있다.First, without the conventional can surrounding the permanent magnet, the permanent magnets are arranged continuously along the circumferential and radial directions in the multi-stage core part and are respectively inserted into the plurality of magnet insertion holes formed through the core, thereby generating heat due to eddy current. By eliminating this in advance, driving performance can be significantly improved.
둘째, 각 자석삽입홀이 코어부의 각 사분면마다 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 경사지게 배열되되 각 사분면별로 제1축삽입홀을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 정렬되는 구조를 통해 자기 저항이 감소되어 누설 자속이 최소화되며 단위 체적당 발생하는 토크 및 역률이 현저히 개선될 수 있다. Second, the magnetic resistance is increased through a structure in which each magnet insertion hole is arranged to be continuously inclined to each other along the circumferential and radial directions in each quadrant of the core part, but is aligned in a concave shape radially inward for each quadrant toward the first axis insertion hole. By reducing the leakage magnetic flux, the torque and power factor generated per unit volume can be significantly improved.
셋째, 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 자석삽입홀에는 각 영구자석이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되며, 원주방향으로 상호 인접한 두 사분면의 각 자석삽입홀에는 각 영구자석이 상호간 상이한 극성을 갖도록 배치되면서도 각 자석삽입홀은 기설정된 마디 단위로 상호 구획 형성되므로 영구자석의 조립성이 개선될 수 있다. Third, each permanent magnet is arranged to have the same polarity in each magnet insertion hole in the two quadrants that are mutually symmetrical around the first axis insertion hole, and each permanent magnet is placed in each magnet insertion hole in the two quadrants adjacent to each other in the circumferential direction. Although each magnet insertion hole is arranged to have different polarities, the assembly of the permanent magnet can be improved because each magnet insertion hole is mutually partitioned by preset nodes.
넷째, 다단 적층된 각 코어부 사이에 비자성체 재질의 구획링부가 교번 배치되되, 구획링부에는 자석삽입홀과 대향되는 양면에 영구자석 양단이 삽입되어 상호 구획되도록 복수개의 자석결합홈이 함몰 형성되므로 영구자석 간의 극성 배치가 정확하게 정렬되어 누설 자속 최소화에 따른 고효율의 구동출력을 제공할 수 있다. Fourth, partition ring parts made of non-magnetic material are alternately arranged between each multi-layered core part, and a plurality of magnet coupling grooves are formed in the partition ring parts so that both ends of the permanent magnets are inserted on both sides opposite the magnet insertion hole and are mutually partitioned. The polarity arrangement between permanent magnets is precisely aligned, enabling high-efficiency drive output by minimizing leakage magnetic flux.
도 1은 종래의 회전자를 나타낸 단면예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 고정자를 나타낸 정단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 코어부를 나타낸 정단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 사용상태를 나타낸 정단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 구획링부를 나타낸 정단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 밸런싱링을 나타낸 정단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 영구자석의 배치상태를 나타낸 측단면도.Figure 1 is a cross-sectional view showing a conventional rotor.
Figure 2 is a side cross-sectional view showing an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front cross-sectional view showing a stator in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front cross-sectional view showing the core portion of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a front cross-sectional view showing the use state of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a front cross-sectional view showing the partition ring portion of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a front cross-sectional view showing the balancing ring of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a side cross-sectional view showing the arrangement of permanent magnets in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초고속 전동기를 상세히 설명한다.Hereinafter, an ultra-high-speed electric motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 고정자를 나타낸 정단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 코어부를 나타낸 정단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 사용상태를 나타낸 정단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 구획링부를 나타낸 정단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 회전자의 밸런싱링을 나타낸 정단면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 영구자석의 배치상태를 나타낸 측단면도이다.Figure 2 is a side cross-sectional view showing an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a front cross-sectional view showing a stator in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is an embodiment of the present invention. Figure 5 is a front cross-sectional view showing the core portion of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a front cross-sectional view showing the use state of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention. It is a front cross-sectional view showing the partition ring of the rotor in an ultra-high-speed electric motor, Figure 7 is a front cross-sectional view showing the balancing ring of the rotor in an ultra-high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, and Figure 8 is a front cross-sectional view showing the dividing ring of the rotor according to an embodiment of the present invention. This is a side cross-sectional view showing the arrangement of permanent magnets in an ultra-high-speed electric motor.
도 2 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기(100)는 고정자(10) 및 회전자(20)를 포함한다. As shown in Figures 2 to 8, the ultra-high-speed electric motor 100 according to an embodiment of the present invention includes a stator 10 and a rotor 20.
여기서, 상기 고정자(10)는 상기 초고속 전동기(100)의 외관을 형성하는 하우징(미도시) 내에 고정되되, 규소강판 등의 비자성체로 구비된 링형 판재가 길이방향을 따라 다단 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 본 발명에서 상기 고정자(10)의 길이방향과 상기 회전자(20) 및 회전축부(23)의 길이방향은 동일한 방향으로 이해함이 바람직하다. Here, the stator 10 is fixed within a housing (not shown) that forms the exterior of the ultra-high-speed electric motor 100, and may be formed by stacking ring-shaped plates made of a non-magnetic material such as a silicon steel plate in multiple stages along the longitudinal direction. there is. At this time, in the present invention, it is preferable to understand that the longitudinal direction of the stator 10 and the longitudinal direction of the rotor 20 and the rotation shaft portion 23 are the same direction.
그리고, 상기 고정자(10)에는 회전자계가 형성되도록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 복수의 코어치(11)가 일체로 돌설되고 각 상기 코어치(11)를 따라 코일(12)이 권선되며 상기 코어치(11)의 내측으로 수용공간(13)이 형성된다. In addition, a plurality of core teeth 11 are integrally protruded radially inward along the circumferential direction to form a rotating magnetic field on the stator 10, and a coil 12 is wound along each of the core teeth 11. A receiving space 13 is formed inside the core tooth 11.
이때, 상기 코일(12)은 3상으로 구비되어 절연 처리된 상태에서 각 상기 코어치(11)에 분할 권선될 수 있다. 그리고, 상기 각 코일(12)에 전원이 인가되면 나선형으로 권선된 상기 코일(12) 내의 나선형 전류 흐름에 대응하여 상기 코어치(11)를 따라 반경방향의 구동자계가 형성될 수 있다.At this time, the coil 12 can be divided into three phases and wound on each core 11 in an insulated state. And, when power is applied to each coil 12, a radial driving magnetic field may be formed along the core tooth 11 in response to a spiral current flow within the spirally wound coil 12.
상세히, 상기 전원이 인가된 코일(12)에 대응되는 각 상기 코어치(11)에 따라 상이한 방향의 구동자계가 형성될 수 있으며, 각 상기 코어치(11)에 분할 권선된 코일(12)에 순차적으로 전원이 공급되어 상기 고정자(10)에 형성되는 구동자계가 회전될 수 있다. 즉, 상기 회전자계는 순차적인 전원 공급에 따라 회전되는 구동자계를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다. In detail, a driving magnetic field in different directions may be formed depending on each of the core teeth 11 corresponding to the coil 12 to which the power is applied, and the coil 12 splitly wound on each core tooth 11 may be formed. Power is supplied sequentially so that the driving magnetic field formed in the stator 10 can be rotated. In other words, it is preferable to understand that the rotating magnetic field means a driving magnetic field that rotates according to sequential power supply.
한편, 상기 회전자(20)는 코어부(21), 영구자석(22) 및 회전축부(23)를 포함하여 구비된다. Meanwhile, the rotor 20 includes a core portion 21, a permanent magnet 22, and a rotating shaft portion 23.
상세히, 상기 코어부(21)는 복수개 구비되되, 각각 링형으로 구비되어 상기 수용공간(13)에 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 다단 적층됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 코어부(21)는 규소강판 등의 비자성체로 구비됨이 바람직하다. 또한, 각 상기 코어부(21)는 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 기설정된 두께를 갖도록 구비됨이 바람직하며, 상호간의 두께가 동일하게 설정됨이 가장 바람직하나, 경우에 따라 상호간의 두께가 상이하게 설정될 수도 있다. In detail, it is preferable that a plurality of core parts 21 are provided, each in a ring shape, and stacked in multiple stages along the longitudinal direction of the stator 10 in the accommodation space 13. At this time, each core portion 21 is preferably made of a non-magnetic material such as a silicon steel plate. In addition, each of the core portions 21 is preferably provided to have a preset thickness along the longitudinal direction of the stator 10. It is most preferable that the thickness of each core portion 21 is set to be the same, but in some cases, the thickness of each core portion 21 may vary. may be set differently.
여기서, 상기 코어부(21)는 각 외주가 상기 코어치(11)의 내측단과 이격 배치됨이 바람직하다. 또한, 상기 코어부(21)는 내주에 상기 회전축부(23)의 외경에 대응되는 내경을 갖는 제1축삽입홀(21a)이 관통 형성됨이 바람직하다. Here, it is preferable that each outer circumference of the core portion 21 is spaced apart from the inner end of the core tooth 11. In addition, the core portion 21 preferably has a first shaft insertion hole 21a formed on its inner circumference penetrating the inner diameter of the rotary shaft portion 23.
그리고, 상기 코어부(21)에는 상기 코어부(21)의 외주와 상기 제1축삽입홀(21a) 사이에 복수개의 자석삽입홀(21c)이 상기 고정자(10)의 길이방향으로 관통 형성됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 자석삽입홀(21c)은 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 각각 관통 형성됨이 바람직하다. In addition, in the core portion 21, a plurality of magnet insertion holes 21c are formed penetrating in the longitudinal direction of the stator 10 between the outer periphery of the core portion 21 and the first shaft insertion hole 21a. desirable. At this time, it is preferable that each of the magnet insertion holes 21c is formed through the stator 10 along the longitudinal direction.
여기서, 각 상기 자석삽입홀(21c)은 상기 제1축삽입홀(21a)로부터 구획 이격되되, 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심으로 한 가상의 수평선 및 가상의 수직선을 기준으로 가상 분할된 상기 코어부(21)의 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 경사지게 배열됨이 바람직하다.Here, each of the magnet insertion holes 21c is spaced apart from the first axis insertion hole 21a, and is virtually divided based on an imaginary horizontal line and a virtual vertical line centered on the first axis insertion hole 21a. It is preferable that the quadrants 20a, 20b, 20c, and 20d of the core portion 21 are arranged to be continuously inclined to each other along the circumferential and radial directions.
이때, 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 경사지게 배열된 각 상기 자석삽입홀(21c)은 각 사분면(20a,20b,20c,20d)별 형상이 상기 제1축삽입홀(21a)을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 라운드지게 정렬됨이 바람직하다. At this time, each of the magnet insertion holes (21c) inclined at an angle in each quadrant (20a, 20b, 20c, 20d) has a shape for each quadrant (20a, 20b, 20c, 20d) that forms the first axis insertion hole (21a). It is preferable that it is arranged roundly in a concave shape radially inward.
여기서, 각 상기 자석삽입홀(21c)은 기설정된 마디 단위로 상호 구획되며, 상기 코어부(21)에는 상호 구획된 각 상기 자석삽입홀(21c)의 사이에 구획연결부(21d)가 일체로 각각 형성됨이 바람직하다. Here, each of the magnet insertion holes 21c is mutually partitioned in preset units, and the core portion 21 has partition connecting portions 21d integrally between each of the mutually partitioned magnet insertion holes 21c. It is desirable to form
이때, 각 상기 자석삽입홀(21c)의 관통된 단면 면적은 상기 제1축삽입홀(21a)의 관통된 단면 면적 미만으로 설정될 수 있다. 또한, 각 상기 자석삽입홀(21c)의 관통된 단면 형상은 사각형 단면 형상으로 설정되되 삽입될 상기 영구자석(22)의 외면 윤곽에 대응되는 내면 윤곽으로 각 꼭지점이 단차지게 절곡 형성될 수 있다. At this time, the penetrated cross-sectional area of each of the magnet insertion holes 21c may be set to be less than the penetrated cross-sectional area of the first axis insertion hole 21a. In addition, the cross-sectional shape of each magnet insertion hole 21c is set to a rectangular cross-sectional shape, and each vertex may be bent to have an inner contour corresponding to the outer contour of the permanent magnet 22 to be inserted.
또한, 각 상기 구획연결부(21d)의 두께는 각 상기 자석삽입홀(21c)의 직경 미만으로 설정될 수 있다. 즉, 각 상기 구획연결부(21d)의 두께는 각 상기 영구자석(22)의 직경 미만으로 설정될 수 있다. Additionally, the thickness of each section connecting portion 21d may be set to be less than the diameter of each magnet insertion hole 21c. That is, the thickness of each section connecting portion 21d may be set to be less than the diameter of each permanent magnet 22.
그리고, 각 상기 자석삽입홀(21c)은 상기 제1축삽입홀(21a)로부터 반경방향 외측으로 구획 이격되고, 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 한 상기 코어부(21)의 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 상호간 연속적으로 정렬 배치됨이 바람직하다. 이때, 사분면(20a,20b,20c,20d)은 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 하여 코어부(21)가 4등분된 각 영역으로 이해함이 바람직하며, 제1사분면(20a), 제2사분면(20b), 제3사분면(20c) 및 제4사분면(20d)를 포함하고, 제1사분면(20a)은 도 5에서 코어부(21)의 좌측 상단 영역을 의미하며, 제2사분면(20b)은 도 5에서 코어부(21)의 우측 상단 영역을 의미하고, 제3사분면(20c)은 도 5에서 코어부(21)의 좌측 하단 영역을 의미하며, 제4사분면(20d)은 도 5에서 코어부(21)의 우측 하단 영역을 의미한다. In addition, each of the magnet insertion holes (21c) is spaced radially outwardly from the first shaft insertion hole (21a), and the core portion (21) has the first shaft insertion hole (21a) as its center (o). ) It is preferable that the quadrants 20a, 20b, 20c, and 20d are sequentially aligned with each other. At this time, the quadrants (20a, 20b, 20c, 20d) are preferably understood as each area in which the core portion 21 is divided into four with the first axis insertion hole 21a as the center (o), and the first quadrant ( 20a), the second quadrant 20b, the third quadrant 20c, and the fourth quadrant 20d, and the first quadrant 20a refers to the upper left area of the core portion 21 in FIG. 5, The second quadrant 20b refers to the upper right area of the core portion 21 in FIG. 5, the third quadrant 20c refers to the lower left area of the core portion 21 in FIG. 5, and the fourth quadrant ( 20d) refers to the lower right area of the core portion 21 in FIG. 5.
또한, 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 연속 정렬된 각 상기 자석삽입홀(21c)은 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 하여 상호간 대칭이 되는 형상으로 배열됨이 바람직하다. In addition, the magnet insertion holes 21c sequentially aligned in each quadrant 20a, 20b, 20c, and 20d are arranged in a symmetrical shape with the first axis insertion hole 21a as the center o. This is desirable.
여기서, 각 상기 자석삽입홀(21c)은 상기 코어부(21)의 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 연속 정렬되되, 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 한 가상의 수평선 및 가상의 수직선을 기준으로 각각 경사지게 배열되고, 각 사분면(20a,20b,20c,20d)별로 세트화된 각 상기 자석삽입홀(21c)들의 전체 형상이 상기 제1축삽입홀(21a)을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 라운드지게 정렬됨이 바람직하다. Here, each of the magnet insertion holes 21c is continuously aligned in each quadrant (20a, 20b, 20c, 20d) of the core portion 21, with the first axis insertion hole 21a as the center (o). The overall shape of each of the magnet insertion holes 21c, which are arranged inclinedly with respect to the virtual horizontal line and the virtual vertical line and set for each quadrant (20a, 20b, 20c, 20d), is the first axis insertion hole 21a. ) It is preferable that it is arranged roundly in a concave shape radially inward.
더불어, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀(21c)에는 각 상기 영구자석(22)이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치됨이 바람직하다. In addition, it is preferable that the permanent magnets 22 are disposed in each of the magnet insertion holes 21c in the two quadrants that are mutually symmetrical about the first axis insertion hole so that the permanent magnets 22 have the same polarity.
또한, 상기 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 하여 원주방향으로 상호 인접한 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀(21c)에는 각 상기 영구자석(22)이 상호간 상이한 극성을 갖도록 배치됨이 바람직하다. In addition, the permanent magnets 22 are arranged to have different polarities in each of the magnet insertion holes 21c in two quadrants adjacent to each other in the circumferential direction with the first axis insertion hole 21a as the center (o). desirable.
예컨대, 도 5를 참조하면, 동일단면상에서, 상기 코어부(21)의 제1사분면(20a) 및 제4사분면(20d)에 위치한 각 상기 자석삽입홀(21c)에 삽입된 각 상기 영구자석(22)의 극성이 'N'극을 갖도록 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 5, on the same cross-section, each of the permanent magnets ( 22) can be arranged so that the polarity has an 'N' pole.
이와 동시에, 동일단면상에서, 상기 코어부(21)의 제2사분면(20b) 및 제3사분면(20c)에 위치한 각 상기 자석삽입홀(21c)에 삽입된 각 상기 영구자석(22)의 극성이 'S'극을 갖도록 배치될 수 있다.At the same time, on the same cross-section, the polarity of each permanent magnet 22 inserted into each magnet insertion hole 21c located in the second quadrant 20b and the third quadrant 20c of the core portion 21 is It can be arranged to have an 'S' pole.
여기서, 각 상기 영구자석(22)은 복수개로 구비되어 각 상기 자석삽입홀(21c)에 상기 고정자(10)의 길이방향으로 관통 삽입되도록 구비됨이 바람직하다. Here, it is preferable that the permanent magnets 22 are provided in plural numbers and are inserted through each magnet insertion hole 21c in the longitudinal direction of the stator 10.
이때, 상기 영구자석(22)은 상기 회전자(20)의 내측에 원통형상으로 구비됨이 바람직하다. 또한, 영구자석(22)는 양극이 N극과 S극으로 착자되어 배치되는 것이 바람직하다. 상세히, 상기 영구자석(22)의 착자 방향은 일방향으로 형성되고, 자극이 N극과 S극으로 서로 상하로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 영구자석(22)의 일측은 N극으로 형성되고, 타측은 S극으로 형성될 수 있다.At this time, the permanent magnet 22 is preferably provided in a cylindrical shape inside the rotor 20. In addition, the permanent magnet 22 is preferably disposed with its anode magnetized to the N pole and the S pole. In detail, the magnetization direction of the permanent magnet 22 may be unidirectional, and the magnetic poles may be formed to be vertically symmetrical with the N pole and the S pole. Here, one side of the permanent magnet 22 may be formed as an N pole, and the other side may be formed as an S pole.
여기서, 상기 영구자석(22)의 착자 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 영구자석(22)의 재료로 착자 대상물인 마그네트가 준비된다. 이때, 상기 마그네트는 페라이트, 알니코, 코발트, 인코넬 등의 소재로 준비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 마그네트는 별도의 착자장치 내에 배치되고, 상기 착자장치에 순간적으로 높은 착자 전원을 인가하게 되면 자장의 범위 내에 있는 상기 마그네트의 자구가 일정방향으로 배열되면서 상기 마그네트가 반영구적인 극성을 띠게된다. 그리고, 상기 고정자(10)가 여자되어 구동자계가 형성되면, 구동자계에 대응되는 방향으로 상기 영구자석(22)에 인력 및 척력이 가해지게 되고, 구동자계가 회전되면 인력 및 척력의 방향이 전환되며 상기 영구자석(22) 및 상기 회전자(20)에 회전토크가 발생된다.Here, the method of magnetizing the permanent magnet 22 is as follows. First, a magnet, which is an object to be magnetized, is prepared as a material for the permanent magnet 22. At this time, the magnet is preferably prepared from materials such as ferrite, alnico, cobalt, and Inconel. In addition, the magnet is placed in a separate magnetizing device, and when a high magnetizing power is momentarily applied to the magnetizing device, the magnetic domains of the magnet within the range of the magnetic field are aligned in a certain direction and the magnet assumes a semi-permanent polarity. . Then, when the stator 10 is excited and a driving magnetic field is formed, attractive and repulsive forces are applied to the permanent magnet 22 in a direction corresponding to the driving magnetic field, and when the driving magnetic field rotates, the directions of attractive and repulsive forces change. And rotational torque is generated in the permanent magnet 22 and the rotor 20.
한편, 상기 회전축부(23)는 외주가 상기 제1축삽입홀(21a)에 관통 삽입되어 걸림 결합되되 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 연장되도록 구비되며, 고속회전시 상기 영구자석(22)의 비산을 방지하고 변형을 최소화하기 위하여 충분한 강도를 갖고, 자력의 통과가 용이해질 수 있도록 인코넬 등의 비자성체 재질로 구비됨이 바람직하다. Meanwhile, the outer circumference of the rotating shaft portion 23 is inserted through and engaged with the first shaft insertion hole 21a and is provided to extend along the longitudinal direction of the stator 10. When rotating at high speed, the permanent magnet 22 ), it has sufficient strength to prevent scattering and minimize deformation, and is preferably made of a non-magnetic material such as Inconel to facilitate the passage of magnetic force.
이때, 인코넬은 니켈을 주체로 하여 15%의 크롬, 6∼7%의 철, 2.5%의 티탄, 1% 이하의 알루미늄·망간·규소를 첨가한 내열성이 우수한 합금이다. 상세히, 상기 인코넬은 고온 내열 설비에 우수한 강재특성을 지니고 있어 내열성이 좋고, 900℃ 이상의 산화기류 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는다. 또한, 상기 인코넬은 신장, 인장강도, 항복점도 600℃ 정도까지 대부분 변화하지 않는 등 기계적 성질에 우수하며, 유기물·염류용액에 대해서도 부식하지 않는 특징이 있다.At this time, Inconel is an alloy with excellent heat resistance made primarily of nickel, with the addition of 15% chromium, 6-7% iron, 2.5% titanium, and less than 1% aluminum, manganese, and silicon. In detail, the Inconel has excellent steel properties for high-temperature heat-resistant equipment, has good heat resistance, does not oxidize even in an oxidizing air current of 900 ° C or higher, and is not immersed in an atmosphere containing sulfur. In addition, Inconel has excellent mechanical properties, with elongation, tensile strength, and yield point remaining mostly unchanged up to about 600°C, and has the characteristic of not corroding organic substances or salt solutions.
여기서, 상기 코어부(21)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에는 걸림돌기(23a)가 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되고, 상기 코어부(21)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에 대향되는 타측에는 상기 걸림돌기(23a)가 걸림 결합되도록 제1걸림홈(21b)이 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 함몰 형성됨이 바람직하다.Here, a locking protrusion 23a is formed on one side of the inner circumference of the core portion 21 and the outer circumference of the rotation shaft portion 23 in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10, and the core portion 21 ) On the other side opposite to one of the inner circumference of the rotary shaft portion 23 and the outer circumference of the rotary shaft portion 23, a first locking groove 21b is formed in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10 so that the locking protrusion 23a is engaged. It is desirable to form a depression.
예컨대, 본 발명의 일실시예에서, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 회전축부(23)의 외주 일측으로부터 일체로 돌출 형성되고, 상기 제1걸림홈(21b)은 상기 코어부(21)의 내주의 제1축삽입홀(21a)로부터 상기 걸림돌기(23a)에 대향되도록 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 제1걸림홈(21b)에 걸림 삽입되어 상기 회전축부(23)가 축을 중심으로 회전되면 상기 코어부(21) 및 상기 영구자석(22)이 동시에 일체로 연동 회전됨에 따라 안정적인 출력을 제공할 수 있다. 물론, 경우에 따라 걸림돌기가 코어 내주에 형성되며 제1걸림홈이 회전축부 외주에 형성될 수도 있다. For example, in one embodiment of the present invention, the locking protrusion 23a is formed to protrude integrally from one side of the outer circumference of the rotation shaft portion 23, and the first locking groove 21b is formed on the inner circumference of the core portion 21. A depression may be formed from the first axis insertion hole 21a to face the stopping protrusion 23a. In addition, the locking protrusion 23a is inserted into the first locking groove 21b so that when the rotating shaft portion 23 rotates about its axis, the core portion 21 and the permanent magnet 22 are simultaneously integrated into one body. It can provide stable output as it rotates interlocked. Of course, in some cases, the locking protrusion may be formed on the inner periphery of the core and the first locking groove may be formed on the outer periphery of the rotating shaft.
한편, 상기 초고속 전동기(100)는 다단 적층된 각 상기 코어부(21)의 사이에 각각 구비되며 상기 회전축부(23)의 길이방향을 따라 상기 코어부(21)와 교번 배치되는 구획링부(24)를 더 포함함이 바람직하다.Meanwhile, the ultra-high-speed electric motor 100 is provided between each of the core parts 21 that are stacked in multiple stages, and partition ring parts 24 are arranged alternately with the core parts 21 along the longitudinal direction of the rotation shaft part 23. ) is preferably further included.
그리고, 각 상기 구획링부(24)는 상기 코어부(21)의 재질과 상이한 스테인레스스틸(SUS) 등의 비자성체 재질로 구비되되, 링형으로 각각 구비되어 내주에 상기 제1축삽입홀(21a)에 정렬 연통되며 상기 회전축부(23)의 외주를 감싸며 삽입되는 제2축삽입홀(24a)이 관통 형성됨이 바람직하다. In addition, each of the partition ring parts 24 is made of a non-magnetic material such as stainless steel (SUS), which is different from the material of the core part 21, and is each provided in a ring shape and has the first axis insertion hole 21a on the inner circumference. It is preferable that the second shaft insertion hole 24a, which is aligned and communicated with and inserted while surrounding the outer circumference of the rotating shaft portion 23, is formed through.
여기서, 상기 구획링부(24)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에는 걸림돌기(23a)가 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되고, 상기 구획링부(24)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에 대향되는 타측에는 상기 걸림돌기(23a)가 걸림 결합되도록 제2걸림홈(24b)이 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 함몰 형성됨이 바람직하다.Here, a locking protrusion (23a) is formed on one side of the inner circumference of the partition ring portion 24 and the outer circumference of the rotating shaft portion 23 in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10, and the partition ring portion 24 ), and on the other side opposite to one side of the inner circumference of the rotating shaft portion 23, a second locking groove 24b is formed in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10 so that the locking protrusion 23a is engaged. It is desirable to form a depression.
예컨대, 본 발명의 일실시예에서, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 회전축부(23)의 외주 일측으로부터 일체로 돌출 형성되고, 상기 제2걸림홈(24b)은 상기 제1걸림홈(21b)에 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 연통되며 상기 구획링부(24)의 내주의 제2축삽입홀(24a)로부터 상기 걸림돌기(23a)에 대향되도록 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 제2걸림홈(24b)에 걸림 삽입되어 상기 회전축부(23)가 축을 중심으로 회전되면 상기 구획링부(24) 및 상기 영구자석(22)이 동시에 일체로 연동 회전될 수 있다. 물론, 경우에 따라 걸림돌기가 구획링부 내주에 형성되며 제2걸림홈이 회전축부 외주에 형성될 수도 있다. For example, in one embodiment of the present invention, the locking protrusion (23a) is integrally formed to protrude from one side of the outer circumference of the rotation shaft portion 23, and the second locking groove (24b) is formed with the first locking groove (21b). It communicates along the longitudinal direction of the stator 10 and may be recessed from the second axis insertion hole 24a on the inner circumference of the partition ring portion 24 to face the stopping protrusion 23a. In addition, the locking protrusion 23a is inserted into the second locking groove 24b so that when the rotating shaft portion 23 rotates about its axis, the partition ring portion 24 and the permanent magnet 22 are simultaneously integrated into one body. Can be rotated interlocked. Of course, in some cases, the locking protrusion may be formed on the inner periphery of the partition ring and the second locking groove may be formed on the outer periphery of the rotating shaft.
그리고, 각 상기 구획링부(24)는 외주가 상기 코어치(11)의 내측단과 이격 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 구획링부(24)의 외경은 상기 코어부(21)의 외경과 동일하게 설정될 수 있다. In addition, it is preferable that the outer circumference of each of the partition ring portions 24 is spaced apart from the inner end of the core tooth 11. At this time, the outer diameter of the partition ring portion 24 may be set to be the same as the outer diameter of the core portion 21.
또한, 각 상기 구획링부(24)에는 각 상기 자석삽입홀(21c)과 대향되는 양면에 복수개의 자석결합홈(24c)이 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 각각 함몰 형성되고, 각 상기 영구자석(22)은 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 배치된 양단이 각 상기 자석결합홈(24c)에 삽입됨이 바람직하다. 여기서, 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 배치되는 영구자석(22)들이 상기 구획링부(24)에 의해 상호간 구획 배치될 수 있다. In addition, each of the partition ring portions 24 has a plurality of magnet engaging grooves 24c recessed on both sides opposite each of the magnet insertion holes 21c along the longitudinal direction of the stator 10, and each of the permanent It is preferable that both ends of the magnet 22 arranged along the longitudinal direction of the stator 10 are inserted into each of the magnet coupling grooves 24c. Here, the permanent magnets 22 arranged along the longitudinal direction of the stator 10 may be partitioned from each other by the partition ring portion 24.
한편, 상기 초고속 전동기(100)는 상호 교번되며 다단 적층된 각 상기 코어부(21) 및 각 상기 구획링부(24)의 길이방향 양단에 구비되는 한쌍의 밸런싱링부(25)를 더 포함함이 바람직하다. 그리고, 각 상기 밸런싱링부(25)는 상기 코어부(21)의 재질과 상이한 스테인레스스틸(SUS) 등의 비자성체 재질로 구비될 수 있으며, 링형으로 각각 구비되어 내주에 상기 제1축삽입홀(21a) 및 상기 제2축삽입홀(24a)에 정렬 연통되며 상기 회전축부(23)의 외주를 감싸며 삽입되는 제3축삽입홀(25a)이 관통 형성됨이 바람직하다.Meanwhile, the ultra-high-speed electric motor 100 preferably further includes a pair of balancing ring parts 25 provided at both longitudinal ends of each core part 21 and each partition ring part 24, which are alternately stacked in multiple stages. do. In addition, each of the balancing ring parts 25 may be made of a non-magnetic material such as stainless steel (SUS), which is different from the material of the core part 21, and each is provided in a ring shape and has the first axis insertion hole ( 21a) and the third axis insertion hole 25a, which is in alignment with and communicates with the second axis insertion hole 24a and is inserted while surrounding the outer circumference of the rotation shaft portion 23, is preferably formed through.
여기서, 상기 밸런싱링부(25)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에는 걸림돌기(23a)가 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되고, 상기 밸런싱링부(25)의 내주 및 상기 회전축부(23)의 외주 중 일측에 대향되는 타측에는 상기 걸림돌기(23a)가 걸림 결합되도록 제3걸림홈(25b)이 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 반경방향으로 함몰 형성됨이 바람직하다.Here, a locking protrusion 23a is formed on one side of the inner circumference of the balancing ring portion 25 and the outer circumference of the rotating shaft portion 23 to protrude in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10, and the balancing ring portion 25 ), and on the other side opposite to one side of the inner circumference of the rotating shaft portion 23, a third locking groove 25b is formed in the radial direction along the longitudinal direction of the stator 10 so that the locking protrusion 23a is engaged. It is desirable to form a depression.
예컨대, 본 발명의 일실시예에서, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 회전축부(23)의 외주 일측으로부터 일체로 돌출 형성되고, 상기 제3걸림홈(25b)은 상기 제1걸림홈(21b)에 상기 고정자(10)의 길이방향을 따라 연통되며 상기 밸런싱링부(25)의 내주의 제3축삽입홀(25a)로부터 상기 걸림돌기(23a)에 대향되도록 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 상기 걸림돌기(23a)는 상기 제3걸림홈(25b)에 걸림 삽입되어 상기 회전축부(23)가 축을 중심으로 회전되면 상기 밸런싱링부(25) 및 상기 영구자석(22)이 동시에 일체로 연동 회전될 수 있다. 물론, 경우에 따라 걸림돌기가 밸런싱링부 내주에 형성되며 제3걸림홈이 회전축부 외주에 형성될 수도 있다. For example, in one embodiment of the present invention, the locking protrusion 23a is integrally formed to protrude from one side of the outer circumference of the rotation shaft portion 23, and the third locking groove 25b is formed with the first locking groove 21b. It communicates along the longitudinal direction of the stator 10 and may be recessed from the third axis insertion hole 25a on the inner circumference of the balancing ring part 25 to face the stopping protrusion 23a. In addition, the locking protrusion 23a is inserted into the third locking groove 25b so that when the rotating shaft portion 23 rotates about its axis, the balancing ring portion 25 and the permanent magnet 22 are simultaneously integrated into one body. Can be rotated interlocked. Of course, in some cases, a locking protrusion may be formed on the inner circumference of the balancing ring portion and a third locking groove may be formed on the outer circumference of the rotating shaft portion.
이처럼, 본 발명은 영구자석(22)이 복수개 다단 적층된 코어부(21)에 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 배열되며 관통 형성되는 복수개의 자석삽입홀(21c)에 각각 삽입되는 컴팩트한 구조로, 영구자석 이탈방지를 위해 영구자석의 외곽을 감싸며 구비되던 종래의 캔에서 발생하는 와전류에 의한 발열현상이 미연에 제거되므로 구동성능이 현저히 개선될 수 있다. 즉, 영구자석 이탈방지를 위해 회전자와 고정자 사이에 캔이 요구되지 않아 고정자 회전자계의 슬립 주파수에 비례하여 캔에서 발생하는 와전류에 의한 발열 및 에너지손실이 미연에 제거될 수 있다.In this way, the present invention is a compact magnet in which the permanent magnets 22 are each inserted into a plurality of magnet insertion holes 21c formed through and arranged continuously along the circumferential and radial directions in a plurality of multi-stage stacked core portions 21. With this structure, the heating phenomenon caused by eddy currents generated in the conventional can, which was provided by surrounding the outer perimeter of the permanent magnet to prevent the permanent magnet from leaving, is eliminated in advance, so driving performance can be significantly improved. That is, since a can is not required between the rotor and the stator to prevent permanent magnet separation, heat generation and energy loss due to eddy currents generated in the can in proportion to the slip frequency of the stator rotating magnetic field can be eliminated in advance.
또한, 각 자석삽입홀(21c)이 코어부(21)의 각 사분면(20a,20b,20c,20d)마다 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 경사지게 배열되되 각 사분면(20a,20b,20c,20d)별로 제1축삽입홀(21a)을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 정렬되는 구조를 통해 자기 저항이 감소되어 누설 자속이 최소화되며 단위 체적당 발생하는 토크 및 역률이 현저히 개선될 수 있다. In addition, each magnet insertion hole 21c is arranged to be continuously inclined to each other along the circumferential and radial directions in each quadrant 20a, 20b, 20c, and 20d of the core portion 21. Through the structure arranged in a concave shape radially inward toward the first shaft insertion hole 21a for each 20d), magnetic resistance is reduced, leakage magnetic flux is minimized, and torque and power factor generated per unit volume can be significantly improved.
그리고, 제1축삽입홀(21a)을 중심(o)으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 자석삽입홀(21c)에는 각 영구자석(22)이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되며, 원주방향으로 상호 인접한 두 사분면의 각 자석삽입홀(21c)에는 각 영구자석(22)이 상호간 상이한 극성을 갖도록 배치되면서도 각 자석삽입홀(21c)은 기설정된 마디 단위로 상호 구획 형성되므로 영구자석(22)의 조립성이 개선될 수 있다.In addition, each permanent magnet 22 is arranged to have the same polarity in each magnet insertion hole 21c of the two quadrants that are mutually symmetrical with the first axis insertion hole 21a as the center o, and are adjacent to each other in the circumferential direction. Each permanent magnet 22 is arranged to have different polarities in each magnet insertion hole 21c of the two quadrants, and each magnet insertion hole 21c is mutually partitioned in preset units, thereby improving the assembly of the permanent magnets 22. This can be improved.
또한, 다단 적층된 각 코어부(21) 사이에 비자성체 재질의 구획링부(24)가 교번 배치되되, 각 구획링부(24)에는 각 자석삽입홀(21c)과 대향되는 양면에 각 영구자석(22)의 양단이 삽입되어 상호 구획되도록 복수개의 자석결합홈(24c)이 함몰 형성되므로 영구자석(22) 간의 극성 배치가 정확하게 정렬되어 누설 자속 최소화에 따른 고효율의 구동출력을 제공할 수 있다. In addition, partition ring parts 24 made of non-magnetic material are alternately arranged between the multi-stage stacked core parts 21, and each partition ring part 24 has a permanent magnet on both sides opposite each magnet insertion hole 21c. Since a plurality of magnet coupling grooves 24c are recessed so that both ends of 22) are inserted and mutually partitioned, the polarity arrangement between the permanent magnets 22 is accurately aligned, thereby providing high efficiency driving output by minimizing leakage magnetic flux.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.At this time, terms such as “include,” “comprise,” or “equipped” described above mean that the corresponding component may be present, unless specifically stated to the contrary, excluding other components. It should be interpreted as being able to include other components. All terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the contextual meaning of the related technology, and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and implementations can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the claims of the present invention. And such modifications fall within the scope of the present invention.
100: 초고속 전동기 10: 고정자
11: 코어치 20: 회전자
21: 코어부 21a: 제1축삽입홀
21b: 제1걸림홈 21c: 자석삽입홀
21d: 구획연결부 22: 영구자석
23: 회전축부 23a: 걸림돌기
24: 구획링부 24a: 제2축삽입홀
24b: 제2걸림홈 24c: 자석결합홈
25: 밸런싱링부 25a: 제3축삽입홀
25b: 제3걸림홈100: high-speed electric motor 10: stator
11: core 20: rotor
21: Core portion 21a: First axis insertion hole
21b: First locking groove 21c: Magnet insertion hole
21d: compartment connection 22: permanent magnet
23: Rotating shaft portion 23a: Locking protrusion
24: Division ring portion 24a: Second axis insertion hole
24b: second locking groove 24c: magnet coupling groove
25: Balancing ring part 25a: Third axis insertion hole
25b: Third locking groove
Claims (5)
링형으로 구비되어 상기 수용공간에 길이방향을 따라 복수개 다단 적층되되 각 외주가 상기 코어치의 내측단과 이격 배치되고 내주에 제1축삽입홀이 관통 형성되며 외주와 상기 제1축삽입홀 사이에 복수개의 자석삽입홀이 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 배열되되 길이방향으로 관통 형성되는 비자성체 재질의 코어부와, 각 상기 자석삽입홀에 관통 삽입되는 복수개의 영구자석과, 외주가 상기 제1축삽입홀에 삽입되어 걸림 결합되되 상기 고정자의 길이방향을 따라 연장되는 비자성체 재질의 회전축부를 포함하는 회전자를 포함하되,
각 상기 자석삽입홀은 상기 제1축삽입홀로부터 구획 이격되되, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 한 수평선 및 수직선을 기준으로 상기 코어부의 각 사분면마다 원주방향 및 반경방향을 따라 상호간 연속적으로 경사지게 배열되며,
각 사분면마다 경사지게 배열된 각 상기 자석삽입홀은 각 사분면별 전체 형상이 상기 제1축삽입홀을 향하여 반경방향 내측으로 오목한 형태로 정렬되고, 상기 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되고,
각 상기 자석삽입홀은 기설정된 마디 단위로 상호 구획되며, 상기 코어부에는 상호 구획된 각 상기 자석삽입홀의 사이에 상기 영구자석의 직경 미만의 두께를 가진 구획연결부가 일체로 각각 형성되되,
상기 제1축삽입홀을 중심으로 상호 대칭되는 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호 동일한 극성을 갖도록 배치되며,
상기 제1축삽입홀을 중심으로 원주방향으로 상호 인접한 두 사분면의 각 상기 자석삽입홀에는 각 상기 영구자석이 상호간 상이한 극성을 갖도록 배치됨을 특징으로 하는 초고속 전동기. Ring-shaped plates made of non-magnetic material are stacked in multiple stages along the longitudinal direction, and a plurality of core teeth are integrally protruded inward in the radial direction to form a rotating magnetic field. A coil is wound along each of the core teeth, and a receiving space is formed inside the core teeth. stator; and
It is provided in a ring shape and is stacked in a plurality of stages along the longitudinal direction in the receiving space. Each outer circumference is spaced apart from the inner end of the core tooth, a first axis insertion hole is formed through the inner circumference, and a plurality of plurality of layers are formed between the outer circumference and the first axis insertion hole. A core portion made of a non-magnetic material in which magnet insertion holes are arranged continuously along the circumferential and radial directions and penetrating in the longitudinal direction, a plurality of permanent magnets inserted through each of the magnet insertion holes, and an outer periphery of the first magnet. It includes a rotor inserted into the shaft insertion hole and engaging a rotor including a rotating shaft portion made of a non-magnetic material extending along the longitudinal direction of the stator,
Each of the magnet insertion holes is spaced apart from the first axis insertion hole, and is continuously inclined to each other along the circumferential and radial directions in each quadrant of the core part based on the horizontal and vertical lines centered on the first axis insertion hole. arranged,
Each of the magnet insertion holes arranged obliquely in each quadrant is aligned in a concave shape radially inward in the overall shape of each quadrant toward the first axis insertion hole, and has two quadrants that are mutually symmetrical around the first axis insertion hole. Each of the permanent magnets is disposed in each magnet insertion hole to have the same polarity,
Each of the magnet insertion holes is mutually partitioned in predetermined node units, and in the core portion, a partition connection part having a thickness less than the diameter of the permanent magnet is integrally formed between each of the mutually partitioned magnet insertion holes,
Each of the permanent magnets is arranged to have the same polarity in each of the magnet insertion holes in the two quadrants that are mutually symmetrical about the first axis insertion hole,
An ultra-high-speed electric motor, wherein the permanent magnets are arranged to have different polarities in each of the magnet insertion holes in two quadrants adjacent to each other in the circumferential direction around the first shaft insertion hole.
다단 적층된 각 상기 코어부의 사이에 각각 링형으로 구비되며 길이방향을 따라 상기 코어부와 교번 배치되는 구획링부와, 상호 교번되며 다단 적층된 각 상기 코어부 및 각 상기 구획링부의 길이방향 양단에 링형으로 구비되는 한쌍의 밸런싱링부를 더 포함하되,
각 상기 구획링부에는 각 상기 자석삽입홀과 대향되는 양면에 복수개의 자석결합홈이 각각 함몰 형성되고, 각 상기 영구자석은 길이방향 양단이 각 상기 자석결합홈에 삽입되되 상기 구획링부에 의해 상호간 구획 배치됨을 특징으로 하는 초고속 전동기. According to claim 1,
Division ring portions are provided in a ring shape between each of the multi-stage stacked core portions and arranged alternately with the core portion along the longitudinal direction, and ring-shaped portions are provided at both longitudinal ends of each of the core portions and each partition ring portion alternating with each other and multi-stage stacked. It further includes a pair of balancing rings provided as,
Each of the partition ring portions has a plurality of magnet coupling grooves recessed on both sides opposite each of the magnet insertion holes, and each permanent magnet is inserted into each magnet coupling groove at both ends in the longitudinal direction, and is mutually partitioned by the partition ring portion. A high-speed electric motor characterized by being arranged.
상기 코어부의 내주 및 상기 회전축부의 외주 중 일측에는 걸림돌기가 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되고,
대향되는 타측에는 상기 걸림돌기가 걸림 결합되도록 제1걸림홈이 길이방향을 따라 반경방향으로 함몰 형성됨을 특징으로 하는 초고속 전동기. According to claim 1,
A locking protrusion is formed to protrude in the radial direction along the longitudinal direction on one side of the inner circumference of the core portion and the outer circumference of the rotating shaft portion,
An ultra-high-speed electric motor, wherein a first locking groove is formed radially recessed along the longitudinal direction so that the locking protrusion is engaged with the locking protrusion on the opposite side.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |