KR20000052190A

KR20000052190A - 가변릴럭턴스모터용 고정자

Info

Publication number: KR20000052190A
Application number: KR1019990003100A
Authority: KR
Inventors: 이형철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-01-30
Filing date: 1999-01-30
Publication date: 2000-08-16

Abstract

본 발명은, 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 각 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부를 갖는 가변릴럭턴스모터용 고정자에 관한 것으로서, 상기 각 요크부에는 반경방향의 내벽면과 외벽면을 둘러싸도록 권선이 감겨져 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 설계변경을 용이하게 할 수 있으며, 권취작업이 용이해진 가변릴럭턴스모터용 고정자가 제공된다.

Description

가변릴럭턴스모터용 고정자{STATOR FOR VARIABLE RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 가변릴럭턴스모터(switched reluctance motor)용 고정자에 관한 것으로서, 설계변경이 용이하며, 권취작업이 용이해진 가변릴럭턴스모터용 고정자에 관한 것이다.

가변릴럭턴스모터는 구조가 간단하고 제조가 용이할 뿐 아니라 제조원가가 다른 형식의 모터들에 비하여 월등히 저렴하다. 이러한 장점 때문에 가변릴럭턴스모터는 최근 전기자동차, 항공기, 직결구동(DD; direct drive) 로봇 등 여러 기계기구의 동력원으로 사용되고 있다.

가변릴럭턴스모터는, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 고정자(60)와 회전자 모두 돌극을 가진 일종의 쌍돌극형 브러시리스 모터(doubly salient brushless motor)이다.

고정자(60)의 돌극(55)에는 권선(51,52,53)이 감기는데, 회전자(70)는 권선(51,52,53)이나 영구자석 없이 단지 자계내에서 자화될 수 있는 자기이방성 연자성체인 철심으로만 제작된다. 즉, 고정자(60) 돌극(55)에 감긴 권선(51,52,53)을 차례로 여자시키면 여자된 권선(51,52,53)을 감고 있는 돌극(55)이 그 권선(51,52,53)을 흐르는 전류의 방향(권선방향)에 따라 자극(N극 또는 S극)을 띠면서 가장 인접해 있는 회전자(70)의 돌극(75)을 자화하여 끌어당김으로써 그 회전자(70)가 한 스텝(도면의 경우 30°의 각도) 회전하게 된다.

도 5에서와 같이, 처음에는 권선중 상호 180°방향에 마주하는 2개의 쌍으로 되는 제1상권선(51)의 전원을 단속하는 제1스위치를 온시켜 제1상권선(51)에만 스텝전류를 흘린다. 그런 다음, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 제1스위치가 온된 상태에서 제2상권선(52)의 전원을 단속하는 제2스위치를 온시켜 제2상권선(52)에 스텝전류를 공급한 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1스위치를 오프시키면, 회전자(70)가 회전하게 된다. 이렇게 각 스위치를 온오프시켜 제1과 제2 및 제3상권선(53)의 순으로 순차적으로 스위칭하면, 회전자(70)는 각 권선이 여자되는 방향과 반대방향으로 연속적으로 회전하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 가변릴럭턴스모터는, 권선이 고정자(60)의 돌극(55)에 감겨져 있으므로, 돌극(55)의 크기에 따라 한정된 횟수 이상의 권선을 감을 수 없다. 따라서, 설계변경, 즉, 모터의 용량을 가변하기 위해서는, 돌극(55)을 길게 형성하여야 하며, 돌극(55)을 길게 형성하려면 고정자(60) 자체의 크기가 커진다는 문제점이 있다.

또한, 돌극(55)이 고정자(60)의 내경면으로부터 돌출되어 있으므로, 권선을 감는 작업이 번거롭다는 문제점도 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 모터의 용량을 가변이 용이하며, 권선의 권취작업을 용이하게 할 수 있는 가변릴럭턴스모터용 고정자를 제공하는 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 가변릴럭턴스모터의 동작을 순차적으로 나타낸 개략적 단면도,

도 5 내지 도 8은 종래의 가변릴럭턴스모터의 동작을 순차적으로 나타낸 개략적 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1권선 2 : 제2권선

3 : 제3권선 6 : 돌극I

7 : 돌극II 8 : 돌극III

10 : 고정자 11 : 돌극A

12 : 돌극B 15 : 요크부

20 : 회전자

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 각 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부를 갖는 가변릴럭턴스모터용 고정자에 있어서, 상기 각 요크부에는 반경방향의 내벽면과 외벽면을 둘러싸도록 권선이 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 가변릴럭턴스모터용 고정자에 의해 달성된다.

여기서, 축선을 중심으로 대항된 한 쌍의 요크부에 감겨진 권선은 직렬로 결선되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 직렬로 결선된 각 쌍의 권선을 온오프하는 복수의 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치는 두 쌍의 권선에 동시에 전원을 인가시키도록 턴온되는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

가변릴럭턴스모터는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 권선이 권취된 고정자(10)와, 고정자(10)내에 삽입되어 회전하는 회전자(20)를 갖는다. 회전자(20)에는 반경방향 외측으로 돌출한 4개의 돌극(11,12)이 형성되어 있으며, 상호 대항하는 돌극A쌍(11)과, 돌극B쌍(12)으로 이루어진다. 그리고, 고정자(10)는, 거의 육각형상의 코어가 다수 적층되어 형성되며, 코어는 회전자(20)를 향해 내측으로 돌출한 6개의 돌극(6,7,8)과, 이웃하는 돌극(6,7,8)을 상호 연결하는 6개의 요크부(15)로 형성된다. 여기서, 고정자(10)와 회전자(20)의 돌극의 3:2의 비율로 형성되어 있다.

이러한 가변릴럭턴스모터는, Toroidal 권선법을 채택하여, 고정자(10)의 각 요크부(15)에 권선(1,2,3)을 권취하였다. 고정자(10)의 6 개의 요크부(15)에는 3 쌍의 권선(1,2,3)이 권취되어 있으며, 각 권선(1,2,3)은 종래에 돌극에 권선(1,2,3)을 권취하던 것과 마찬가지로, 상호 180°방향에 마주하는 한 쌍의 요크부(15)에 감겨진 권선(1,2,3)은 직렬로 결선되어 있다.

이에 따라, 6개의 요크부(15)에 감겨진 권선(1,2,3)은 3 쌍의 상, 즉, 제1권선(1)과 제2권선(2) 및 제3권선(3)을 형성하게 되며, 각 권선(1,2,3)의 일측 단자는 공통으로 접속되어 있고, 타측 단자는 각각 제1스위치와 제2스위치 및 제3스위치에 접속되어 전원의 플러스 단자로부터 전류를 공급하도록 되어 있다. 여기서, 제1권선(1)과 제2권선(2) 사이의 돌극은 돌극I(6)이고, 제2권선(2)과 제3권선(3) 사이의 돌극은 돌극II(7)이고, 제3권선(3)과 제1권선(1) 사이의 돌극은 돌극III(8)이라 한다.

이러한 가변릴럭턴스모터는, 회전자(20)의 위치를 감지하는 도시않은 위치감지센서로부터의 감지값에 의해 회전자(20) 돌극의 위치를 감지하며, 두 쌍의 권선에 전원을 인가하는 2여자방식을 사용하게 된다.

위치감지센서에 의해 회전자(20)의 돌극A쌍(11)이, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정자(10)의 돌극I(6)과 돌극III(8) 사이에 위치하고 있음이 감지되면, 돌극I(6)에 기자력이 발생하도록 제1스위치와 제2스위치를 턴온시켜 제1권선(1)과 제2권선(2)에 전원을 인가한다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 릴럭턴스에 의해 돌극A쌍(11)이 고정자(10)의 돌극I(6)와 평행하게 되도록 회전자(20)가 회전하게 된다.

이 때, 회전자(20)의 돌극B쌍(12)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자(10)의 돌극II(7)와 돌극III(8) 사이에 위치하게 되고, 회전자(20)를 연속적으로 회전시키기 위해서는, 돌극III(8)에 기자력이 발생하도록 제1스위치와 제3스위치를 턴온시켜 제1권선(1)과 제3권선(3)에 전원을 인가한다. 그러면, 회전자(20)가 회전하여 돌극B쌍(12)이 고정자(10)의 돌극III(8)와 평행하게 된다.

이 때, 회전자(20)의 돌극A쌍(11)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 고정자(10)의 돌극I(6)과 돌극II(7) 사이에 위치하게 되며, 마찬가지로, 회전자(20)를 연속적으로 회전시키기 위해서, 돌극II(7)에 기자력이 발생하도록 제2스위치와 제3스위치를 턴온시켜 제2권선(2)과 제3권선(3)에 전원을 인가한다. 그러면, 회전자(20)가 회전하여 돌극A쌍(11)이 돌극II(7)와 평행하게 된다.

즉, 회전자(20) 돌극의 위치에 따라, 제1 및 제2스위치→제2 및 제3스위치→제3 및 제1스위치를 순차적으로 턴온시킴으로써, 시계방향을 따라 제1 및 제2권선(1,2)→제2 및 제3권선(2,3)→제3 및 제2권선(3,2)에 순차적으로 전원이 인가된다. 그리고, 각 권선의 전원인가에 따라, 돌극I(6)→돌극III(8)→돌극II(7)에 순차적으로 기자력이 발생하여 회전자(20)가 반시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 권선을 고정자(10)의 요크부(15)에 권취시키고, 권선을 2 쌍씩 순차적으로 여자시킴으로써, 회전자(20)가 권선(1,2,3)에 순차적으로 전원이 인가되는 방향의 반대방향으로 연속적으로 회전하게 된다.

이러한 가변릴럭턴스모터는, 돌극보다 면적이 큰 요크부(15)에 권선(1,2,3)을 권취시킴으로써, 원하는 출력을 얻기위해 권선수를 용이하게 가변시킬 수 있다. 즉, 설계변경을 용이하게 할 수 있다. 또한, 요크부(15)에 권선(1,2,3)을 권취함으로써, 고정자(10)의 내경면에 형성되고 일단부가 개방된 돌극에 권선을 권취하는 것보다 권취작업이 용이해진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 설계변경을 용이하게 할 수 있으며, 권취작업이 용이해진 가변릴럭턴스모터용 고정자가 제공된다.

Claims

원주방향을 따라 방사상으로 배치된 복수의 돌극과, 상기 각 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 요크부를 갖는 가변릴럭턴스모터용 고정자에 있어서,

상기 각 요크부에는 반경방향의 내벽면과 외벽면을 둘러싸도록 권선이 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 가변릴럭턴스모터용 고정자.
제 1 항에 있어서,

축선을 중심으로 대항된 한 쌍의 요크부에 감겨진 권선은 직렬로 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 가변릴럭턴스모터용 고정자.
제 2 항에 있어서,

상기 직렬로 결선된 각 쌍의 권선을 온오프하는 복수의 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치는 두 쌍의 권선에 동시에 전원을 인가시키도록 턴온되는 것을 특징으로 하는 가변릴럭턴스모터용 고정자.