KR19980029083U - Motor with permanent magnet rotor - Google Patents

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Abstract

본 고안은 영구자석 회전자(Permanent Magnet Rotor)를 갖는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석을 가진 회전자가 회전될 때 별도의 보조권선을 이용하여 이것에서 발생된 역기전력으로 비교적 적은 부하의 입력전원으로 사용하고자 하는 영구자석 회전자를 갖는 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor having a permanent magnet rotor, and more particularly, to input a relatively low load with the counter electromotive force generated from this by using a separate auxiliary winding when the rotor having a permanent magnet is rotated. It relates to a motor having a permanent magnet rotor to be used as a power source.

즉, 본 고안의 구성은 주권선과 보조권선이 취부된 고정자, 고정자 내부에 공극을 두고 회전가능하게 결합된 영구자석이 결합된 회전자로 이루어 진다.That is, the configuration of the present invention consists of a stator, the main winding and the auxiliary winding is mounted, the rotor is coupled to the permanent magnet rotatably coupled with a gap inside the stator.

본 고안에 따르면, 영구자석 회전자를 구비한 모터에서 보조권선을 둠으로써 영구자석 회전자 회전시 역기전력을 얻게 되고, 이러한 역기전력을 다수의 부하사용시 비교적 입력전원이 적은 부하에 공급함으로써 전부하에 공급되는 전체적인 소비전력을 절감하는 효과가 있다.According to the present invention, by providing an auxiliary winding in a motor having a permanent magnet rotor, the counter electromotive force is obtained when the permanent magnet rotor rotates, and the counter electromotive force is supplied at full load by supplying a load having a relatively low input power when using a plurality of loads. It has the effect of reducing the overall power consumption.

Description

영구자석 회전자를 갖는 모터Motor with permanent magnet rotor

본 고안은 영구자석 회전자(Permanent Magnet Rotor)를 갖는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석을 가진 회전자가 회전될 때 주권선외에 별도의 보조권선을 이용하여 이것에서 얻어진 역기전압으로 비교적 적은 부하에 입력전원으로 사용하여 전체적인 소비전력 절감효과를 얻는 영구자석 회전자를 갖는 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor having a permanent magnet rotor, and more particularly, when the rotor having a permanent magnet is rotated, a relatively low back-electromotive voltage obtained from this by using a separate auxiliary winding in addition to the main winding. The present invention relates to a motor having a permanent magnet rotor which is used as an input power source to a load to obtain an overall power consumption reduction effect.

영구자석 회전자 모터는 일반적인 모터가 전기자를 회전자, 계자가 고정자에 위치하는 것에 반하여 영구자석을 회전자로, 전기자의 권선을 고정자에 위치시킨다. 따라서, 모터의 구동시 브러시와 정류자가 불필요하게 되고 이를 대신하여 고정자에 인가되는 전원을 전자회로에 의해 스위칭하여 모터를 구동시키게 된다.Permanent magnet rotor motors place permanent magnets as rotors and armature windings in stators, whereas conventional motors place armatures in rotors and field stators. Therefore, the brush and the commutator become unnecessary when the motor is driven, and instead, the power is applied to the stator to switch the electronic circuit to drive the motor.

이러한 영구자석 회전자를 사용하는 일반적인 브러시레스모터는 도 1에서 도시한 바와 같이 회전자계를 발생시키기 위해 코일이 권선된 고정자(4), 고정자 내부에 공극을 두고 위치하며 영구자석(20g)을 갖는 회전자(2), 회전자(2)의 위치를 감지하기 위한 위치검출부(1)로 이루어진다.A general brushless motor using such a permanent magnet rotor is a stator (4) coiled with a coil to generate a rotor magnetic field as shown in FIG. 1, and has a permanent magnet (20g) positioned with a gap in the stator. It consists of a rotor (2), a position detection unit (1) for detecting the position of the rotor (2).

고정자(4)는 얇은 규소강판을 축 방향으로 성층하여 형성되며 그 내부에 중심축을 향해 방사상으로 슬롯이 형성되며, 이 각각의 슬롯에는 전류를 인가하여 자계를 형성하는 코일이 권선되어 있다.The stator 4 is formed by laminating a thin silicon steel sheet in the axial direction, and a slot is formed radially toward the central axis therein, each of which is wound with a coil that forms a magnetic field by applying current.

회전자(2)는 영구자석(20g)으로 이루어지며 고정자의 중심부에 축방향으로 설치되고, 고정자의 극수와 동일하게 극수를 이룬다.The rotor 2 is made of a permanent magnet (20g) and is installed in the center of the stator in the axial direction, the pole number of the same as the pole number of the stator.

위치검출부(1)는 회전자(2) 축에 회전판을 고정하여 광원과 광전소자의 사이를 회전하게 하여 광전소자의 수광에 따라 회전자(2)의 위치를 검출하고, 검출된 정보를 기초로하여 고정자(4)의 각상에 인가되는 전원을 스위칭함으로써 고정자(4)의 권선(5)을 여자시켜 자계를 형성시킨다.The position detecting unit 1 fixes the rotating plate to the shaft of the rotor 2 so as to rotate between the light source and the photoelectric element to detect the position of the rotor 2 according to the reception of the photoelectric element, and based on the detected information. By switching the power applied to each phase of the stator 4 to excite the winding 5 of the stator 4 to form a magnetic field.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 일반적인 브러시레스모터의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the general brushless motor having the configuration as described above are as follows.

브러시레스모터에 전원이 인가되면 위치검출부(1)의 회전판이 정지된 상태에서 회전판에 가려지지 않는 부분의 광전소자는 광원을 수광하게 되어 회전자(2)의 위치를 검출하게 된다. 이 검출된 정보를 기초로 하여 위치검출부(1)의 트랜지스터나 MOSFET를 이용한 전자회로에서 고정자(4)에 인가되는 전원을 스위칭함으로써, 고정자(4)를 여자하게 되고 여자된 고정자(4)는 영구자석(20g)으로 마련된 회전자(2)와 자기회로를 구성하며 상호 전자기적 현상을 발하여 구동력을 얻게 된다. 이처럼, 어떤 광전소자가 수광하고 있는가에 따라 회전자의 위치를 검출하게 되고, 이 검출된 정보를 기초로 하여 고정자의 권선(5)에 인가되는 전원을 스위칭하게 된다. 즉, 전자회로의 스위칭을 회전자의 위치를 검출하면서 실행해 나가기 때문에 브러시레스모터는 반드시 기동하게 된다.When power is applied to the brushless motor, the photoelectric element of the portion which is not covered by the rotating plate while the rotating plate of the position detecting unit 1 is stopped receives the light source to detect the position of the rotor 2. Based on this detected information, by switching the power applied to the stator 4 in the electronic circuit using the transistor of the position detection unit 1 or the MOSFET, the stator 4 is excited and the excited stator 4 is permanent. The rotor 2 and the magnetic circuit provided with the magnet 20g constitute a magnetic circuit, and the driving force is obtained by generating electromagnetic phenomena with each other. In this way, the position of the rotor is detected according to which photoelectric element is receiving, and the power applied to the winding 5 of the stator is switched based on the detected information. That is, since the switching of the electronic circuit is performed while detecting the position of the rotor, the brushless motor is always started.

도 2는 도 1의 브러시레스모터의 고정자 권선을 개략적으로 보인 것으로, 고정자(4)는 얇은 규소강판을 축 방향으로 성층하여 형성되며, 그 내부에 중심축을 향해 방사상으로 슬롯(6)이 형성되며, 이 각각의 슬롯(6) 내부에는 전류를 인가하여 자계를 형성하는 코일(U,V,W)이 권선되어 있다.FIG. 2 schematically shows a stator winding of the brushless motor of FIG. 1, wherein the stator 4 is formed by laminating a thin silicon steel sheet in an axial direction, and a slot 6 is radially formed toward a central axis therein. In each of the slots 6, coils U, V, and W are wound to apply a current to form a magnetic field.

고정자의 슬롯(6)에 넣어진 코일은 상(phase)이라고 불리는 세 개의 권선(U,V,W)을 형성하도록 연결되어 있다. 권선된 상은 고정자 내에 자계를 형성하며, 이 회전자계는 회전자(2)를 일정속도로 회전하도록 한다.The coils encased in the slots 6 of the stator are connected to form three windings U, V and W called phases. The wound phase forms a magnetic field in the stator, which causes the rotor 2 to rotate at a constant speed.

그러나, 이러한 영구자석 회전자를 갖는 브러시레스모터가 회전자 회전시 역기전압이 발생하게 되는데 이 발생된 역기전압은 회전자와 고정자 사이에서 발생하는 회전자계와 상쇄되어 소비되어 버리는 문제점이 있었다.However, a brushless motor having such a permanent magnet rotor generates a counter electromotive voltage when the rotor is rotated, and this generated counter electromotive voltage is offset and consumed by the magnetic field generated between the rotor and the stator.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 브러시레스모터 내부에 보조권선을 취부하여 회전자 회전시 발생되는 역기전력을 얻어 내고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, to install a secondary winding inside the brushless motor to obtain a back EMF generated when the rotor rotates.

도 1은 영구자석 회전자를 갖는 일반적인 브러시레스모터의 구조를 보인 개략도,1 is a schematic view showing the structure of a general brushless motor having a permanent magnet rotor,

도 2는 도 1의 브러시레스모터의 고정자 권선을 보인 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a stator winding of the brushless motor of Figure 1,

도 3은 본 고안에 따른 브러시레스모터의 고정자 보조권선을 보인 개략도.3 is a schematic view showing the stator auxiliary winding of the brushless motor according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts

1 :위치감지부 2 :회전자 20g:영구자석1: Position detecting unit 2: Rotor 20g: Permanent magnet

4 :고정자 5 :고정자 권선4: stator 5: stator winding

U,V,W:3상권선 a,c,e:보조권선U, V, W: 3-phase winding a, c, e: auxiliary winding

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 자계를 형성하는 코일이 권선된 고정자, 상기 고정자의 내부에 공극을 두고 마련되는 영구자석 회전자를 갖는 모터에 있어서, 상기 고정자에 보조권선을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a motor having a stator winding a coil forming a magnetic field, a permanent magnet rotor provided with a gap inside the stator, wherein the stator further comprises an auxiliary winding It features.

이하, 본 고안에 따른 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 고안에 따른 브러시레스모터의 권선을 보인 개략도로서, 일반적인 3상 권선법에 보조권선인 3상을 더 구비한 것이다.3 is a schematic view showing a winding of a brushless motor according to the present invention, and further includes three phases as auxiliary windings in a general three-phase winding method.

3상 권선은 일정한 수의 코일(U,V,W)이 직렬로 결선되어 모터 내에서 각 그룹을 형성하여 자기회로를 형성하며, 3상 모터의 모든 코일은 동일한 회전수와 동일한 코일 피치를 가지고 있다. 따라서, 영구자석 회전자를 갖고 있는 모터인 브러시레스모터는 회전자(2)가 영구자석(2')이기 때문에 영구자석(2')의 위치 즉, 극성에 따라 고정자(4)의 권선을 여자시켜 고정자(4)의 각상의 극과 반발, 흡인하게끔 회전자계를 발생시켜 회전자(2)인 영구자석(2')의 회전으로 인해 주권선(U,V,W)과 별도로 권선된 보조권선(a,c,e)에 역기전압을 발생시킨다. 이들의 원리는 모터에서는 플레밍의 왼손법칙, 보조권선을 이용한 역기전력 발생에서는 플레밍의 오른손 법칙으로 설명되어 진다. 상기 역기전력을 발생시키는 원리를 좀 더 알아보면, 자계내에서 자력선을 자르도록 도체(conductor)를 이동하면 도체는 전압을 유기한다. 발생전압(generated voltage)의 크기는 자계의 세기 및 도체가 자력선을 자르는 속도에 달려있다. 자계의 세기가 강할수록 또는 자력선을 자르는 속도가 빠를수록 유기전압은 커진다. 즉, 전기를 얻으려면 세 가지 요소가 필요하다. 이것들은 자력선(자속)과 도체 그리고, 도체에 의한 자속의 절단이다.Three-phase winding has a certain number of coils (U, V, W) connected in series to form each group in the motor to form a magnetic circuit, all coils of the three-phase motor have the same rotation speed and the same coil pitch have. Therefore, the brushless motor, which is a motor having a permanent magnet rotor, excites the winding of the stator 4 according to the position of the permanent magnet 2 ', that is, the polarity since the rotor 2 is the permanent magnet 2'. The auxiliary winding wound separately from the main windings (U, V, W) due to the rotation of the permanent magnet (2 ') of the rotor (2) by generating a rotating magnetic field to repulse and attract poles and poles of each phase of the stator (4). A counter voltage is generated at (a, c, e). Their principle is explained by Fleming's left-hand law in motors and Fleming's right-hand law in back EMF generation using auxiliary windings. To further understand the principle of generating the counter electromotive force, when a conductor is moved to cut a magnetic field line in a magnetic field, the conductor induces a voltage. The magnitude of the generated voltage depends on the strength of the magnetic field and the speed at which the conductor cuts the lines of magnetic force. The stronger the field strength or the faster the magnetic field lines are cut, the greater the induced voltage. In other words, three elements are required to obtain electricity. These are magnetic force lines (magnetic flux), conductors, and cutting of magnetic flux by a conductor.

다음은 역기전압인 유기기전력을 구하는 식이다.The following formula calculates the organic electromotive force, which is the counter electromotive voltage.

Ea = z/a * p * Φ * n = Ke * nEa = z / a * p * Φ * n = Ke * n

Ea:코일의 유기기전력, z: 한상당 코일 도체수, a: 병렬회로수, p: 극수, Φ:유효자속, n: 회전수, Ke: 역기전력 상수, n: 회전수Ea: coil's organic electromotive force, z: number of coil conductors per phase, a: number of parallel circuits, p: number of poles, Φ: effective flux, n: number of revolutions, Ke: back EMF constant, n: number of revolutions

상기 식에서 본 바와 같이, 역기전압은 그 크기가 회전자(2)의 회전속도와 자속, 그리고 한상당 코일도체수에 비례하고 방향은 영구자석(2') 극의 경계면에서 반전되는 것을 이용하는 것으로서, 보조권선(a,c,e)에서 얻어진 역기전력을 외부로 인출하여 사용할 수 있게 된다. 또한, 권선수와 유기기전력의 크기는 비례하므로 특정부하를 사용하기위해 고정자(4)에 취부된 보조권선(a,c,e)의 권선수를 조작함으로써 부하에 알맞는 전압을 얻게된다. 그리고, 역기전력을 얻기위한 권선구조를 보면, 보조권선은 일반적으로 3상 권선법에 의해 권선된 고정자 슬롯상에 각 상을 절연한다음 그위에 보조권을 감게되는데, 이는 주권선보다 얇고 권선수도 적게 마련된다. 또한 권선 방법에 있어서는 다양하게 실행될 수 있다. 예를 들어, 주권선과 별도로 보조권선만을 권선할 수 있도록 슬롯을 재구성한다거나, 주권선 어느 일측에 보조권선을 권선하기위한 구조를 더 포함하도록 한다거나, 보조권선을 단상으로 하여 상기 구성을 하는 등, 일반적으로 알려진 권선법에 의해 양호하게 실시될 수 있다.As seen from the above equation, the counter electromotive voltage is used in which the magnitude is proportional to the rotational speed and magnetic flux of the rotor 2 and the number of coil conductors per phase, and the direction is inverted at the boundary of the pole of the permanent magnet 2 '. The counter electromotive force obtained from the auxiliary windings (a, c, and e) can be drawn out and used. In addition, since the number of turns and the magnitude of the organic electromotive force are proportional, a voltage suitable for the load is obtained by manipulating the number of turns of the auxiliary windings a, c, and e mounted on the stator 4 to use a specific load. In addition, in the winding structure for obtaining counter electromotive force, the auxiliary winding generally insulates each phase on the stator slot wound by the three-phase winding method, and then wound the auxiliary winding thereon, which is thinner and has fewer windings than the main winding. do. In addition, the winding method may be variously performed. For example, the slot is reconfigured so that only the auxiliary winding can be wound separately from the main winding, a structure for winding the auxiliary winding on one side of the main winding is further included, or the above configuration is made with the auxiliary winding as a single phase. It can be preferably carried out by the winding method known as.

본 고안에 따르면, 영구자석 회전자를 구비한 모터에서 보조권선을 둠으로써 영구자석 회전자 회전시 역기전력을 얻게 되고, 이러한 역기전력을 다수의 부하를 이용하는 장치에서 비교적 입력전원이 적은 부하에 공급함으로써 전부하에 공급되는 전체적인 소비전력을 절감하는 효과가 있다.According to the present invention, by providing an auxiliary winding in a motor having a permanent magnet rotor, the counter electromotive force is obtained during the rotation of the permanent magnet rotor, and the counter electromotive force is supplied to a load having a relatively low input power in a device using a plurality of loads. There is an effect of reducing the overall power consumption supplied under.

Claims (4)

자계를 형성하도록 코일이 권선된 고정자, 상기 고정자의 내부에 공극을 두고 회전가능하도록 마련된 영구자석 회전자를 갖는 모터에 있어서,In a motor having a stator with a coil wound to form a magnetic field, and a permanent magnet rotor provided to be rotatable with a void in the stator, 상기 고정자는 상기 영구자석 회전자의 회전시 역기전력을 발생시키는 역기전력발생수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자를 갖는 모터.The stator has a motor having a permanent magnet rotor, characterized in that the back electromotive force generating means for generating a counter electromotive force during the rotation of the permanent magnet rotor. 제 1항에 있어서, 상기 역기전력발생수단은 권선된 코일인 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자를 갖는 모터.The motor having a permanent magnet rotor according to claim 1, wherein the counter electromotive force generating means is a wound coil. 제 1항에 있어서, 상기 고정자는 자계를 형성하도록 권선된 코일과, 상기 역기전력발생수단이 교호적으로 마련된 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자를 갖는 모터.The motor having a permanent magnet rotor according to claim 1, wherein the stator is alternately provided with a coil wound to form a magnetic field and the counter electromotive force generating means. 제 1항에 있어서, 상기 고정자는 상기 고정자의 내부에 자계를 형성하도록 마련된 코일을 절연하는 절연부재,According to claim 1, The stator is an insulating member for insulating the coil provided to form a magnetic field inside the stator, 상기 절연부재위에 권선되는 역기전력발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자를 갖는 모터.A motor having a permanent magnet rotor, characterized in that it comprises a counter electromotive force generating means wound on the insulating member.
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KR100610157B1 (en) * 2004-07-20 2006-08-10 김고정 Rotary machine serves as generaroe and vibrator

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