KR20010003881A

KR20010003881A - Switched Rectance Motor

Info

Publication number: KR20010003881A
Application number: KR1019990024368A
Authority: KR
Inventors: 이강우
Original assignee: 배길성; 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-15

Abstract

PURPOSE: A switched reluctance motor is provided to be capable of easily changing a design and of easily performing winding work. CONSTITUTION: A switched reluctance motor comprises a rotator(20) which has a plurality of stacked core sheets, each of which has a rotation shaft hole(21) for receiving a rotation shaft, and four rotator protrusions(23) projected outside of a radius direction. A stator(10) includes six protrusions(13) projected toward the rotator(20) and six yokes(11) for connecting the protrusions(13) along a circumference direction. A winding(25) is wound so as to cover inner and outer surfaces of the yokes(11) in a radius direction.

Description

Switched Rectance Motor

본 발명은, 고정자와 회전자 모두 돌극를 가지고 있으며, 각기 다른 갯수의 극이 마련되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a switched reluctance motor in which both the stator and the rotor have salient poles and are provided with different numbers of poles.

스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)는 기존의 유도모터나 동기모터보다 구조가 간단하며 단위체적당 토오크 및 효율이 높으며, 속도제어가 용이하고 광범위한 변속범위와 초저속 운전시 우수한 특성을 가지고 있다. 또한, SRM은 기존의 가변속 모터와 비교하여 저렴하게 제작할 수 있고, 유지 보수가 용이하고 효율이 높다.Switched reluctance motor (SRM) has simpler structure than conventional induction motor or synchronous motor, has higher torque and efficiency per unit volume, easy speed control, and has excellent characteristics in wide speed range and ultra low speed operation. In addition, SRM can be manufactured inexpensively compared to the conventional variable speed motor, and is easy to maintain and high in efficiency.

이러한 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자와 회전자 모두 돌극를 가지고 있으며, 각기 다른 갯수의 극이 마련된다. 특히, 고정자부분의 돌극에만 권선이 감겨져 있으며 회전자부분에는 어떠한 영구자석이나 권선도 존재하지 않는다.These switched reluctance motors have salient poles for both the stator and the rotor and are provided with different numbers of poles. In particular, the winding is wound only on the salient pole of the stator section and there are no permanent magnets or windings on the rotor section.

그런데, 이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터는, 권선을 고정자의 돌극에 권취하는 것이기 때문에 돌극에 권선을 감는 것이 용이하지 않으며 돌극의 크기에 따라 한정 횟수 이상의 권선은 감기지 않는다는 문제점을 가지고 있다.However, such a conventional switched reluctance motor has a problem in that it is not easy to wind the windings on the salient poles because the windings are wound on the salient poles of the stator, and windings of more than a limited number of times are not wound depending on the size of the salient poles.

이러한 종래의 문제점을 보완하기 위하여 일정횟수 만큼의 권선을 미리 권취한 후에 각각의 돌극에 삽입하는 보빈을 마련하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 제공되고 있다.In order to compensate for such a conventional problem, it is provided in a switched reluctance motor for providing a bobbin inserted in each salient pole after winding a predetermined number of turns in advance.

이와 같이 보빈을 이용하여 전선을 권취하는 경우, 우선 보빈에 전선을 권취한 후 권선에 권취된 보빈을 각각의 돌극에 끼우는 작업을 수행해야 하기 때문에 권선을 권취하는 작업은 용이하지만, 보빈의 크기에 권선의 양이 한정되어 있을 뿐 아니라 보빈의 제작에 경비가 소요된다는 문제점이 있다.As described above, in the case of winding the wire by using the bobbin, the winding of the winding is easy because the bobbin wound on the winding must be first inserted into the bobbin after winding the wire on the bobbin. Not only the amount of winding is limited, but there is a problem in that a cost is required for the manufacture of the bobbin.

또한, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 제어하는 제어회로는 상호 대향하는 한 쌍의 돌극만을 제어하도록 스위칭동작을 수행하는 트랜지스터가 연결되어 있어, 두쌍의 돌극을 여자하는 것이 용이하지 않을 뿐만 아니라 그 제어회로가 다른 모터에서 사용할 수 있는 제어회로와 상이하기 때문에 다른 모터에서 사용할 수 있는 제어회로를 사용할 수 없어 회로구성이 번거로우며, 이에 따른 제작경비가 많이 소요된다,In addition, a control circuit for controlling a conventional switched reluctance motor is connected to a transistor which performs a switching operation so as to control only a pair of mutually opposing poles, so that it is not easy to excite two pairs of poles, as well as the control circuit. Is different from the control circuit that can be used in other motors, so it is not possible to use the control circuit that can be used in other motors.

따라서, 본 발명의 목적은, 설계변경을 용이하게 할 수 있으며 권취작업을 용이하게 할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a switched reluctance motor that can facilitate design changes and facilitate winding operations.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 다른 모터에 사용하는 제어회로를 공통으로 사요하여 범용화 할 수 있는 릴럭턴스 모터를 제공하는 것이다.Further, another object of the present invention is to provide a reluctance motor that can be commonly used by using a control circuit used for other motors in common.

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도,1 is a perspective view of a switched reluctance motor according to the present invention;

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 Y결선형 회로구성도의 작동상태도,2 to 5 is an operating state diagram of a Y-connected circuit diagram of a switched reluctance motor according to the present invention,

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 △결선형 회로구성도의 작동상태도이다.7 to 9 are operation state diagrams of the Δ connection type circuit diagram of the switched reluctance motor according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 스위치드 릴럭턴스 모터 10 : 고정자1: switched reluctance motor 10: stator

11 : 권선 13 : 돌극11 winding 13 salient pole

15 : 요크부 20 : 회전자15: yoke 20: rotor

21 : 회전축공 23 : 회전자돌극21: rotating shaft hole 23: rotor magnetic pole

41,42,43,44,45,46 : 트랜지스터 47 : 전원공급부41, 42, 43, 44, 45, 46: transistor 47: power supply

상기 목적은, 본 발명에 따라, 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 반경방향외측으로 돌출된 4개이상의 회전자돌극을 갖는 회전자와; 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 6개이상의 돌극과, 상기 각각의 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 6개이상의 요크부가 구비된 고정자와; 상기 각 요크부에 권취되는 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a switched reluctance motor, comprising: a rotor having four or more rotor poles protruding radially outwardly; A stator having six or more protrusions radially disposed along the circumferential direction, and six or more yoke portions interconnecting the respective protrusions along the circumferential direction; It is achieved by a switched reluctance motor, characterized in that it comprises a winding wound around each yoke.

여기서, 상기 권선은 고정자의 축선을 중심으로 대향된 한 쌍의 요크부에 직렬로 결선되어 있으며, 상기 직렬로 결선된 각 쌍의 권선을 온오프하는 복수의 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the winding is connected in series to a pair of yoke portions opposed to the axis of the stator, it is preferable to further include a plurality of switches for turning on and off each pair of windings connected in series.

또한, 상기 복수의 스위치 중 적어도 두 개의 스위치를 온 시켜 2상을 동시에 여자시키는 것이 더욱 바람직하며, 상기 복수의 스위치는 트랜지스터이다.Further, it is more preferable to simultaneously turn on at least two switches of the plurality of switches to simultaneously excite two phases, and the plurality of switches are transistors.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도이며, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 Y결선형 회로구성도의 작동상태도이다. 이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는, 권선(11)이 권취된 고정자(10)와, 고정자내에 압입되어 회전하는 회전자(20)를 갖는다. 이 회전자(20)는 중앙영역에 도시 않은 회전축을 수용하는 회전축공(21)이 형성된 다수의 코어판이 적층형성되어 있으며, 반경방향외측으로 돌출된 네 개의 회전자돌극(23)을 가지고 있다. 여기서, 돌출형성된 네 개의 회전자돌극(23)은 상호 대향하는 방향의 회전자돌극(23)들을 돌극α쌍, 돌극β쌍이라 한다.1 is a perspective view of a switched reluctance motor according to the present invention, Figures 2 to 5 is an operating state diagram of the Y-connected circuit diagram of the switched reluctance motor according to the present invention. As shown in these figures, the switched reluctance motor 1 has a stator 10 in which a winding 11 is wound and a rotor 20 that is pressed into the stator and rotates. The rotor 20 is formed by stacking a plurality of core plates on which a rotating shaft hole 21 for receiving a rotating shaft (not shown) is formed in a central region, and has four rotor poles 23 protruding radially outward. Here, the four protruding rotor poles 23 are referred to as the pole pole α pair and the pole pole β pair of rotor poles 23 in mutually opposite directions.

그리고, 고정자(10)는 회전자(20)와 마찬가지로 다수의 코어판이 적층형성되어 있는 것이며, 회전자(20)측을 향하여 돌출한 6개의 돌극(13)과, 이웃하는 6개의 돌극(13)을 원주방향을 따라 상호 연결하는 6개의 요크부(15)를 갖는다. 이때, 고정자(10)에 마련된 6개의 돌극(13) 또한 상호 대향하는 방향의 돌극(13)들로 각각 쌍으로 이루고 있으며 이들을 돌극Ⅰ, 돌극Ⅱ, 돌극Ⅲ 이라고 한다.The stator 10 is formed by stacking a plurality of core plates similarly to the rotor 20, and includes six protrusions 13 protruding toward the rotor 20 and six neighboring poles 13. It has six yoke portions 15 that interconnect to each other along the circumferential direction. At this time, the six salient poles 13 provided in the stator 10 are also composed of pairs of salient poles 13 in opposite directions, respectively, and these are called salient poles I, salient poles II, and salient poles III.

한편, 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 토로이달 권선법을 채택하여 고정자(10)에 권선하는 것으로, 고정자(10)에 마련된 6개의 요크부(15)의 반경방향의 내벽면과 외벽면을 둘러싸도록 권선(11)을 권취한다. 고정자(10)에 권취된 권선(11)은, 상호 180°방향에 마주하는 한 쌍의 요크부(15)를 따라 권취된 권선(11)은 직렬로 결선되어 있으며, 이들 각각의 권선(11)의 일영역에는 각각의 권선을 온오프하여 스위칭작용을 수행하는 트랜지스터(41,42,43,44,45,46)가 마련되어 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the switched reluctance motor 1 uses the toroidal winding method to wind the stator 10. The radius of the six yoke portions 15 provided in the stator 10 is measured. The winding 11 is wound around the inner wall surface and the outer wall surface in the direction. The windings 11 wound on the stator 10 are wound in series with a pair of yoke portions 15 facing each other in a 180 ° direction. Each of the windings 11 is connected in series. Transistors 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are provided in one region of the circuit to turn on and off respective windings.

이때, 6개의 요크부(23)에 감겨진 권선(11)은, A와A'를 연결하는 제1권선, B와 B'를 연결하는 제2권선 및 C와 C'를 연결하는 제3권선으로 이루어진다. 제1권선의 A는 제1 및 제2트랜지스터(41,42) 사이에 연결되어 있으며, 제2권선의 B는 제3 및 제4트랜지스터(43,44) 사이에, 제3권선의 C는 제5 및 제6트랜지스터(45,46) 사이에 연결되어 있다. 그리고, 각각의 트랜지스터(41,42,43,44,45,46)의 양단에는 외부로부터 전원을 공급하도록 전원공급부(47)가 연결되어 있다.At this time, the winding 11 wound around the six yoke portions 23, the first winding connecting A and A ', the second winding connecting B and B', and the third winding connecting C and C ' Is done. A of the first winding is connected between the first and second transistors 41 and 42, B of the second winding is between the third and fourth transistors 43 and 44, and C of the third winding is It is connected between the fifth and sixth transistors 45 and 46. A power supply 47 is connected to both ends of each of the transistors 41, 42, 43, 44, 45, and 46 to supply power from the outside.

또한, 본 발명의 스위치드 릴럭턴스 모터(1)에는 회전자돌극(23) 즉, 돌극α쌍과 돌극β쌍의 위치를 감지하는 도시 않은 위치감지센서가 마련되어 있으며, 이 위치감지센서의 감지값에 따라 돌극α쌍과 돌극β쌍의 위치를 파악할 수 있다. 이러한 회전자돌극(23)의 위치에 따라 각 트랜지스터의 동작을 제어하며, 두 쌍의 권선에 전원을 인가하는 2여자방식을 사용한다.In addition, the switched reluctance motor 1 of the present invention is provided with a position detecting sensor (not shown) for detecting the positions of the rotor poles 23, that is, the pole pole α pair and the pole pole β pair. Accordingly, the positions of the salient pole pairs and the salient pole pairs can be identified. The operation of each transistor is controlled according to the position of the rotor pole 23, and a two-excitation method of applying power to two pairs of windings is used.

이와 같은 구성에 의하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 위치감지센서에 의해 회전자의 돌극β쌍이, 고정자(20)의 돌극Ⅱ와 돌극Ⅲ 사이에 위치하고 있음이 감지되면, 돌극Ⅲ에 기자력이 발생하도록 제5트랜지스터(45)와 제2트랜지스터(42)를 턴온시켜 제3권선과 제1권선에 전원을 인가한다. 제3권선과 제1권선에 전원이 인가되면, 릴럭턴스에 의해 돌극β쌍이, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자의 돌극Ⅲ와 평행하게 되도록 회전자(10)가 회전하게 된다.By such a configuration, as shown in FIG. 2, when the position detecting sensor detects that the pair of pole poles β of the rotor is located between the pole pole II and the pole pole III of the stator 20, magnetic force is generated in the pole pole III. The fifth transistor 45 and the second transistor 42 are turned on to apply power to the third and first windings. When power is applied to the third winding and the first winding, the rotor 10 rotates so that the pair of pole poles β is parallel to the pole pole III of the stator, as shown in FIG.

회전자(10)가 회전하여 회전자(10)의 돌극β쌍이, 도 4에 도시된 비와 같이, 돌극Ⅲ과 평행하게 되고, 돌극α쌍은 고정자(20)의 돌극Ⅰ과 돌극Ⅱ 사이에 위치한다. 이처럼 돌극α쌍이, 고정자(20)의 돌극Ⅰ과 돌극Ⅱ 사이에 위치하면 돌극Ⅱ에 기자력이 발생하도록 제3트랜지스터(43)와 제6트랜지스터(46)를 턴온시켜 제2권선과 제3권선에 전원을 인가한다. 제2권선과 제3권선에 전원이 인가되면 릴럭턴스에 의해 회전자돌극(13)의 돌극α쌍이 고정자(20)의 돌극Ⅱ와 평행하도록 회전한다.The rotor 10 rotates so that the pole pole β pair of the rotor 10 becomes parallel to the pole pole III, as shown in FIG. 4, and the pole pole α pair is placed between the pole pole I and the pole pole II of the stator 20. Located. When the pair of pole poles α is located between the pole poles I and the pole poles II of the stator 20, the third transistor 43 and the sixth transistor 46 are turned on so as to generate a magnetic force in the pole pole II to the second winding and the third winding. Apply power. When power is applied to the windings 2 and 3, the pair of poles α of the rotor poles 13 rotates in parallel with the poles II of the stator 20 by reluctance.

이와 같이, 위치감지센서에서 감지하는 회전자돌극(13)의 위치에 따라 각각의 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프시켜 자기저항을 발생시키는 것으로 회전자(10)를 회전시킬 수 있다. 이때, 위치감지센서에서 감지하는 회전자돌극(13)의 위치 감지타임을 보다 짧게 유지시켜 트랜지스터(41,42,43,44,45,46)를 작동시키면 보다 선형적으로 회전자계를 발생시킬 수 있다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, Y결선형 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는 회전자돌극(13)을 반시계방향으로 회전시켜 회전자계를 발생하는 구성으로 A-A'-B'-B에서의 자계형성, B'-B-C-C'에서의 자계형성, C-C'-A'-A에서의 자계형성을 아주 짧은 시간속에서 반복적으로 이루게 하는 것이다.As described above, the rotor 10 may be rotated by generating magnetoresistance by turning each transistor on or off according to the position of the rotor pole 13 detected by the position sensor. At this time, when the transistors 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are operated by keeping the position sensing time of the rotor pole 13 detected by the position sensor shorter, the magnetic field can be generated more linearly. have. 2 to 5, the Y-connected switched reluctance motor 1 is configured to rotate the rotor pole 13 in a counterclockwise direction to generate a rotor magnetic field A-A'-B'-. Magnetic field formation at B, magnetic field formation at B'-BC-C 'and magnetic field formation at C-C'-A'-A are repeated in a very short time.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 △결선형 회로구성도의 작동상태도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 △결선형 회로구성을 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터는 Y결선형 스위치드 릴럭턴스 모터와 그 구성의 차이가 없음으로 그 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.7 to 9 are operation state diagrams of the Δ connection type circuit diagram of the switched reluctance motor according to the present invention. As shown in these figures, the switched reluctance motor having the present? -Connected circuit configuration has no difference between the Y-connected switched reluctance motor and its configuration, and thus the description thereof will be omitted.

스위치드 릴럭턴스 모터의 △결선은 스위칭동작을 수행하는 트랜지스터의 온오프 시점을 Y결선 구성과 반대방향으로 수행하는 것으로, 회전자돌극(13)의 위치에 따라 각각의 권선에 전원을 인가하여 자계를 형성하여 회전자돌극(13)을 회전시킴으로 Y결선과 달리 시계방향으로 회전을 하게 된다. 따라서, △결선형 스위치드 릴럭턴스 모터는 A-A'-B-B'에서의 자계형성, B-B'-C-C'에서의 자계형성, C-C'-A-A'에서의 자계형성이 반복적으로 이루어지면서 시계방향회전한다.The △ connection of the switched reluctance motor performs on / off timing of the transistor performing the switching operation in the opposite direction to the Y connection configuration. The magnetic field is applied by applying power to each winding according to the position of the rotor pole 13. It is rotated in the clockwise direction unlike the Y connection by rotating the rotor magnetic pole (13). Thus, the Δ-connected switched reluctance motor has a magnetic field formation at A-A'-B-B ', a magnetic field formation at B-B'-C-C', and a magnetic field at C-C'-A-A '. Formation is made repeatedly and rotates clockwise.

이와 같이, 반경방향외측으로 돌출된 4개이상의 회전자돌극을 갖는 회전자와; 원주방향을 따라 방사상으로 배치된 6개이상의 돌극과, 상기 각각의 돌극들을 원주방향을 따라 상호 연결하는 6개이상의 요크부가 구비된 고정자와; 상기 각 요크부에 권취되는 권선을 마련함으로서, 권선의 권취를 용이하게 할 수 있으며, 하나의 회로구성으로 Y결선 및결선을 동시에 이룰 수 있고, 이미 다른 모터에서 채용하는 제어회로를 채용하여 새로운 회로구성에 소요되는 경비를 줄일 수 있다.Thus, the rotor having four or more rotor poles protruding radially outward; A stator having six or more protrusions radially disposed along the circumferential direction, and six or more yoke portions interconnecting the respective protrusions along the circumferential direction; By providing the windings to be wound around each yoke, winding of the windings can be facilitated, and the Y connection and The wiring can be made at the same time, and the control circuit that is already used by other motors can be adopted to reduce the cost of constructing a new circuit.

또한, 고정자의 외주면을 따라 마련되는 하우징을 절연재로 마련하고, 고정자의 각각의 돌극과 요크부가 이루는 공간내에 절연재를 채우면 절연효과를 향상시킬 수 있으며 회전자의 회전시 발생할 수 있는 소음을 줄일 수 있다.In addition, by providing a housing provided along the outer circumferential surface of the stator as an insulating material, and filling the insulating material in the space formed by each of the protrusions and yoke of the stator can improve the insulation effect and reduce the noise that may occur during the rotation of the rotor .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 설계변경을 용이하게 할 수 있으며 토로이달 권선법을 사용하여 권취작업을 용이하게 할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a switched reluctance motor that can facilitate design changes and facilitate the winding operation using the toroidal winding method.

또한, 본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 하나의 회로구성으로 Y결선 및결선을 동시에 이룰 수 있으며, 종래의 다른 모터에서 사용하는 제어회로를 채용하여 제어회로를 구성하는 데 소요되는 제조비용을 절감시킬 수 있는 모터가 제공된다.In addition, according to another object of the present invention, the Y connection and The connection can be made at the same time, and by employing a control circuit used in another conventional motor is provided a motor that can reduce the manufacturing cost required to configure the control circuit.

Claims

In switched reluctance motors,

A rotor having four or more rotor poles protruding radially outwardly;

A stator having six or more protrusions radially disposed along the circumferential direction, and six or more yoke portions interconnecting the respective protrusions along the circumferential direction;

Switched reluctance motor, characterized in that it comprises a winding wound around each yoke.

The method of claim 1,

The winding is connected in series with a pair of yoke portions opposed to the axis of the stator, and switched reluctance further comprises a plurality of switches to turn on and off the respective pair of windings in series motor.

The method of claim 2,

Switched reluctance motor, characterized in that the two phases are simultaneously excited by turning on at least two switches of the plurality of switches.

The method of claim 2,

Switched reluctance motor, characterized in that the plurality of switches are transistors.