KR20010035601A

KR20010035601A - Electric motor

Info

Publication number: KR20010035601A
Application number: KR1019990042246A
Authority: KR
Inventors: 이건영; 강성현
Original assignee: 이건영
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-05-07

Abstract

PURPOSE: An electric motor is provided to efficiently use the space by obtaining a rotational force larger than that of a conventional motor of a same size and to reduce the size of the motor. CONSTITUTION: Magnetic poles(12,13,14,15) are formed on the inner surface of a core(11) which has a circular closed loop at the interval of 90°. A stator(16) includes wound energized coils(18,19,20,21) in a core between the magnetic poles. A rotor(17) is separated from the magnetic poles, and comprises a permanent magnet installed in the interior of the core(11). The energized coils(18,19,20,21) has a same magnetic flux when the current is applied. The energized coils(18,19,20,21) are wound in the core between the magnetic poles.

Description

Electric motor

본 발명은 코일의 위치가 변경된 모터에 관한 것으로, 자극(pole)과 자극사이의 코어에 코일을 감아 회전자를 구동시키게 되어 안정적인 출력과 높은 효율을 갖는 모터와 그 모터의 구동방법 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor in which the position of a coil is changed, and a coil is wound around a core between a pole and a pole to drive a rotor, and a motor having a stable output and high efficiency, and a method of driving the motor and a method of manufacturing the same. It is about.

일반적으로 모터는 전류의 종류에 따라 직류모터(DC motor)와 교류모터(AC motor)로 크게 구분되며, 교류모터는 유도모터와 동기모터로 구분되고, 직류모터는 브러시모터와 브러시리스모터가 있으며, 브리시리스모터는 스텝모터와 BLDC모터, SR(Switched Reluctance)모터로 구분된다.In general, motors are classified into DC motors and AC motors according to the type of current. AC motors are classified into induction motors and synchronous motors. DC motors include brush motors and brushless motors. , Bricless motor is divided into step motor, BLDC motor and Switched Reluctance (SR) motor.

이와 같은 다양한 종류의 모터는 각각의 고유한 특성이 있으며, 그 특성에 따라 가장 적합한 산업분야에 각각 응용되고 있다.These various types of motors have their own unique characteristics, and are applied to the most suitable industrial fields according to their characteristics.

이와같은 모터중 가장 일반적인 직류모터의 구조도인 도 1을 참조하여 모터의 구동방법에 대하여 간략하게 설명한다.A driving method of the motor will be briefly described with reference to FIG. 1, which is a structural diagram of the most common DC motor among such motors.

코어(1)의 내면에 90。간격으로 돌출되어 각각 코일이 감긴 4개의 자극(2,3,4,5)이 구비된 고정자(6)와, 코어(1)의 내부에 영구자석으로 된 회전자(7)가 구비되어 직경방향의 대칭되는 자극에 전류를 인가하면 이 전류에 의하여 한쪽의 전극에는 N극이 형성되고, 반대편의 전극에는 S극이 형성되어 각 자극에 대응되는 회전자(7)의 자극에 인력 또는 척력이 작용하여 회전자(7)가 회전하게 된다. 회전자(7)의 회전방향에 따라 현재의 코일에 전류공급을 끊고 다음번 자극에 감긴 코일에 전류를 인가하여 나가면 또다시 그 자극에 의해 인력 내지 척력이 발생되어 회전자(7)의 계속적인 회전이 가능하다. 이 회전자(7)의 축이 구동축으로서의 역할을 하게 된다.A stator 6 provided with four magnetic poles 2, 3, 4 and 5, each of which has a coil wound around the inner surface of the core 1, having 90 ° intervals, and a permanent magnet inside the core 1 When electrons 7 are provided and a current is applied to the symmetrical magnetic poles in the radial direction, the N pole is formed at one electrode and the S pole is formed at the opposite electrode, so that the rotor 7 corresponding to each magnetic pole is formed. Force or repulsive force acts on the magnetic pole of the rotor 7 to rotate. When the current is cut off from the current coil according to the rotational direction of the rotor 7 and the current is applied to the coil wound around the next magnetic pole, the magnetic force or repulsive force is again generated by the magnetic pole to continuously rotate the rotor 7. This is possible. The shaft of this rotor 7 serves as a drive shaft.

이와 같은 기본적인 구조에서 자극의 수를 달리할 수 있으며, 그 구조의 변경에 따라 앞서 언급한 다양한 모터가 구분되는데, 고정자의 자극에 코일이 감기지 않고 회전자에 코일이 감긴 경우가 있고, 회전자가 영구자석이 아닌 경우도 있으며, 고정자의 자극수와 회전자의 자극수를 달리하는 경우도 있다.In this basic structure, the number of magnetic poles can be varied, and the various motors mentioned above are classified according to the change of the structure, and the coil is wound around the rotor without the coil being wound around the magnetic pole of the stator. Sometimes it is not a permanent magnet, and the number of poles of the stator and the number of poles of the rotor may be different.

그러나 이러한 모든 경우에 있어서, 그 회전력의 증감을 위해 자극에 감긴 코일수를 조정하거나 전류공급량을 달리하는 방법을 채택하고 있으나, 발열문제, 소음문제, 효율저하 등의 문제점이 필수적으로 수반되고 있어 새로운 방법의 도입에 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.In all these cases, however, the method of adjusting the number of coils wound around the magnetic pole or varying the amount of current supply is adopted to increase or decrease the rotational force. However, problems such as heat generation, noise, and efficiency reduction are essential. There is a lot of effort in the introduction of the method.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 현재 사용되고 있는 모터에 자극을 생성하기 위한 코일의 위치를 변화시켜 같은 코일수로도 수배이상의 출력을 얻을 수 있게 된 모터와 그 모터의 구동방법 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the motor and the method of manufacturing the motor that can obtain the output of several times the same number of coils by changing the position of the coil for generating a magnetic pole in the motor currently being used and its manufacture The purpose is to provide a method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐루프상의 코어와, 이 코어에서 코어 중심점을 기준으로 대응되게 돌출형성된 여러쌍의 자극과, 자극과 자극사이의 코어에 와인딩된 여자코일로 이루어진 고정자; 및 상기 코어의 자극에서 발생된 자력에 의해 코어의 중심점을 기준으로 회전하도록 된 회전자;로 이루어진 것이다.The present invention for achieving the above object is a stator consisting of a core on a closed loop, a pair of magnetic poles protruded correspondingly with respect to the core center point in the core, and an excitation coil wound around the core between the magnetic poles and the magnetic poles; And a rotor configured to rotate about the center point of the core by the magnetic force generated by the magnetic poles of the core.

상기 구조의 모터를 구동하기 위하여, 여러쌍의 자극중에 자력이 발생될 자극을 결정하고, 결정된 자극에 대응되게 여자코일에 전류를 인가하여 회전자를 회전시키는 방법을 채택한다.In order to drive the motor of the above structure, a method of determining a magnetic pole to generate magnetic force among a plurality of magnetic poles and applying a current to the excitation coil corresponding to the determined magnetic pole is adopted to rotate the rotor.

상기 구조의 모터를 제조하기 위하여, 자극과 자극사이가 절단된 여러조각의 코어와 와인딩된 여자코일을 만들고, 여자코일의 중앙구멍에 조각난 코어를 끼워넣어 폐루프상의 코어를 갖는 고정자를 제조하는 것이 바람직하다.In order to manufacture the motor of the above structure, it is necessary to make a core of a plurality of pieces and a winding excitation coil cut between the magnetic pole and the magnetic pole, and insert a fragmented core into the central hole of the excitation coil to manufacture a stator having a core in a closed loop. desirable.

이와 같은 본 발명에 따른 모터는 회전자의 회전력에 모든 여자코일에서 발생되는 자력의 합산치가 작용토록 되어 기존의 자극에 감긴 한쌍의 코일만을 활용하여 회전자를 회전하도록 된 것보다 그 사이즈면에서나 안정성 측면에서 효율적인 모터이다.Such a motor according to the present invention is more stable in terms of its size than the rotor to rotate the rotor using only a pair of coils wound on the existing magnetic pole to the sum of the magnetic force generated in all the excitation coil to the rotational force of the rotor In terms of efficiency, the motor.

도 1은 종래 4극 모터의 구조도,1 is a structural diagram of a conventional four-pole motor,

도 2는 본 발명에 따른 모터의 일실시예를 나타낸 구조도,2 is a structural diagram showing an embodiment of a motor according to the present invention;

도 3a, 3b는 도 2 모터의 동작설명을 위한 회로도 및 스위치 동작도,3A and 3B are a circuit diagram and a switch operation diagram for explaining the operation of the motor of FIG.

도 3c는 각 스위치 동작에 따른 상태도,3C is a state diagram according to each switch operation;

도 4a, 4b, 4c는 코어의 다양한 형태를 설명하기 위한 예시도,4A, 4B, and 4C are exemplary views for explaining various types of cores;

도 5는 본 발명에 따른 SR모터 실시예를 나타낸 구조도,5 is a structural diagram showing an embodiment of an SR motor according to the present invention;

도 6은 도 5의 모터 동작설명을 위한 참조도이다.6 is a reference diagram for explaining the operation of the motor of FIG. 5.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1, 11, 50 : 코어 2, 12, 40, 51 : 자극1, 11, 50: Core 2, 12, 40, 51: Stimulation

6, 16 : 고정자 7, 17, 53 : 회전자6, 16: stator 7, 17, 53: rotor

8, 18, 52 : 여자코일 42 : 요홈8, 18, 52: Female coil 42: Home

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 4극 모터의 예를 도시한 것으로, 중앙에 원형상의 폐루프로 된 코어(11)의 내면에 원주방향으로 90。의 간격으로 자극(12,13,14,15)이 돌출형성되어 있고, 각각의 자극과 자극 사이 코어에 와인딩된 여자코일(18,19,20,21)이 구비된 고정자(16)와, 각각의 자극에 소정거리만큼 이격되어 코어(11)의 내부에 설치된 영구자석으로 된 회전자(17)로 이루어진 4극 모터이다.Fig. 2 shows an example of a four-pole motor according to the present invention, wherein magnetic poles 12, 13, 14, and 15 are spaced in the circumferential direction on the inner surface of the core 11 with a circular closed loop in the center thereof. The stator 16 is provided with protrusions and is provided with excitation coils 18, 19, 20, and 21 wound around the core between the magnetic poles and the magnetic poles. It is a four-pole motor consisting of a rotor 17 made of a permanent magnet installed therein.

상기 여자코일(18,19,20,21)은 같은 전류를 인가하였을 때 동일한 자속을 갖는 것이 사용되어야 한다.The excitation coils 18, 19, 20, and 21 should have the same magnetic flux when the same current is applied.

이 모터의 가장 큰 특징은 여자코일(18,19,20,21)이 자극(12,13,14,15)에 와인딩된 것이 아니라 자극과 자극사이의 코어에 와인딩된 것으로, 회전자(17) 회전방향을 시계방향으로 되게 하기 위하여 이 모터의 자력이 구현되는 방법과 구현된 자력이 다른 자극으로 이동함으로서 회전력을 발생시키도록 하는 코일권선의 전류 인가방법을 도 3a의 회로도와 도 3b의 스위치 동작도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The main feature of this motor is that the coils 18, 19, 20 and 21 are not wound on the poles 12, 13, 14 and 15, but on the core between the poles and the poles. The circuit diagram of FIG. 3A and the switch operation of FIG. 3B show a method of applying a magnetic force of this motor to cause the rotational direction to be clockwise and a method of applying a coil winding to generate a rotational force by moving the implemented magnetic force to another magnetic pole. Referring to the drawings as follows.

우선 도 3a의 회로도에서 볼 수 있듯이 전원과 여자코일의 연결부위에 각각 스위치 8개를 두어 이 스위치의 개폐동작에 의해 자력이 발현되는 자극이 결정되도록 되어 있다. 각 스위치는 도 3b와 같이 동작한다. 전체적으로 4개의 상태가 주기적으로 반복되는데, a상태는 S1, S4, S5, S8이 오프되고 S2, S3, S6, S7이 온되어 도 3c의 a와 같이 자속이 발현된다. 이후 S1, S4를 온시키고 S2, S3를 오프시키면 자속의 방향이 도 3c의 b상태로 변화하면서 회전자에 토크가 걸려 시계방향으로 회전하기 시작한다. 이후 S5, S8을 온시키고 S6, S7을 오프시키면 도 3c의 c상태로 변화하여 회전자에 회전력을 주고 다시 S1, S4를 오프시키고 S2, S3를 온시켜 d상태로 전환시킨다. 이와 같은 a,b,c,d상태가 주기적으로 반복되면서 회전자가 회전한다.First, as shown in the circuit diagram of FIG. 3A, eight switches are provided at the connection portions of the power supply and the excitation coil, respectively, to determine the magnetic pole that generates magnetic force by the opening and closing operation of the switch. Each switch operates as shown in FIG. 3B. In general, four states are periodically repeated. In the state a, S1, S4, S5, and S8 are turned off, and S2, S3, S6, and S7 are turned on, and magnetic flux is expressed as shown in a of FIG. 3C. Then, when S1 and S4 are turned on and S2 and S3 are turned off, the direction of the magnetic flux changes to the b state of FIG. 3C, and torque is applied to the rotor to start rotating clockwise. After turning on S5 and S8 and turning off S6 and S7, the motor changes to the state c of FIG. 3c to give a rotational force to the rotor, and turns off S1 and S4 again and turns on S2 and S3 to the d state. As the a, b, c, d state is repeated periodically, the rotor rotates.

이와 같은 일련의 스위칭동작을 통해 항상 코일전체에는 전류가 일정하게 흐르도록 한 상태에서 단지 코일에 흐르는 전류방향을 전환시킴으로써 자력이 발현되는 자극을 달리하도록 되어 있다.Through such a series of switching operations, the magnetic pole is expressed differently by only changing the current direction flowing through the coil in a state in which a current flows through the coil at all times.

그리고 회전자를 회전시키기위해 코일에 인가되는 전류방향을 살펴보면 코일 전체의 전류방향이 바뀌는 것이 아니라 몇개의 코일만 전류방향을 바꾸어주면 되므로 안정성 측면에서 유리하다.In addition, when looking at the current direction applied to the coil to rotate the rotor, the current direction of the entire coil is not changed, only a few coils need to change the current direction is advantageous in terms of stability.

따라서 폐루프를 이루는 코어에 와인딩된 모든 여자코일에 인가되는 전류는 항상 일정하나 여러쌍의 자극중에 자력이 발생될 자극을 결정하고, 결정된 자극에 대응되게 여자코일에 전류를 인가하여 모든 여자코일에서 발생된 자력의 합산치가 회전자의 구동에 활용토록 된 것이다.Therefore, the current applied to all excitation coils wound on the core of the closed loop is always constant, but it determines the stimulus to generate the magnetic force among several pairs of stimuli, and applies the current to the excitation coil corresponding to the determined stimulus to all the excitation coils. The sum of the generated magnetic forces is used to drive the rotor.

일반적인 코어구조인 도 4a와 코일의 감기는 위치를 최대한 확보하기 위해 자극(40)의 옆면을 움푹하게 처리하고 자속이 발현되는 면을 넓게 처리한 도 4b, 코어의 외면으로 자극(40)이 돌출되어 코어 외면에 회전자를 두어 구동되도록 된 도 4c와 같이 자극의 형태와 코어의 형태를 다양하게 할 수 있는데, 각 코어에서 자극(40)의 돌출된 부위의 반대편에 요홈(42)이 구비된 것은 코어의 중량을 최대한도로 줄이기 위해서이다.4a, which is a general core structure and the winding of the coil, to secure the position as much as possible, the side surface of the magnetic pole 40 is pitted, and the magnetic pole is expressed on the outer surface of the core. As shown in Figure 4c to be driven by placing the rotor on the outer surface of the core can be a variety of forms of the core, the groove 42 is provided on the opposite side of the protruding portion of the magnetic pole 40 in each core This is to reduce the weight of the core to the maximum.

그리고 모터의 대량생산을 위해 코일을 코어에 직접 감는 것이 아니라 와인딩된 코일을 준비하여 이를 코어에 결합시키는 제조공정이 바람직한데, 자극과 자극사이가 절단된 여러조각의 코어와 와인딩된 여자코일을 만들고, 여자코일의 중앙구멍에 조각난 코어를 끼워넣어 폐루프상의 코어를 갖는 고정자를 제조하도록 한다.For the mass production of motors, it is desirable to manufacture coils wound on the cores instead of winding them directly to the cores, and to combine them with the cores. Then, a fragmented core is inserted into the center hole of the excitation coil to produce a stator having a core in a closed loop.

도 5는 SR모터중 6-4극 SR모터에 본 발명을 적용한 예로서, 도시된 바와 같이 원형상의 폐루프 코어(50)의 내면에 형성된 자극(51)과 자극(51) 사이에 여자코일(52)이 와인딩되어 코어(50) 내부의 회전자(53)를 구동시킬 수 있다.5 is an example in which the present invention is applied to a 6-4 pole SR motor of an SR motor. As illustrated, an excitation coil is formed between a pole 51 and a pole 51 formed on an inner surface of a circular closed loop core 50. 52 may be wound to drive the rotor 53 inside the core 50.

이 SR모터의 구동방법에 대한 설명은 도 6의 a, b, c, d, e, f의 참조도면을 보면 쉽게 이해될 수 있는데, 우선 도 6의 a는 회전자(53)에 유도자극이 형성되는 것을 설명하기 위한 상태도로서, 도면과 같이 코어(50)에 와인딩된 여자코일(52)에 전류를 인가하면 상하에 위치하는 자극(51)에 6개의 여자코일(52)에서 각각 발생된 N과 S값이 합산된 6N과 6S의 자력이 발생되어 그 자극(51)에 가장 가까운 회전자(53)의 자극에 대응되는 N극 또는 S극이 유도된다. 이와 같은 원리를 이용해 회전자를 구동시키는 방법을 설명하는 도면이 이후의 b, c, d, e, f,로서, 코어의 자극과 회전자의 자극이 일치하지 않고 어긋나 있어야 자력에 의한 토크가 발생하여 회전자가 구동되는데, b도면을 보면 회전자(53)를 시계방향으로 회전시키기위해 회전방향으로 자극에 가장 접근된 코어(50)의 자극(51)에 자력이 발생되도록 코일에 전류를 인가한다. 코어(50)의 자극(51)에 대응되는 회전자(53)의 자극에 유도자극이 형성되어 회전자가 구동되며, 계속적인 회전자(53)의 회전을 위해 c, d, e, f와 같이 여자코일의 전류방향을 조정하면 회전자가 연속적으로 회전하게 되고, 이를 계속적으로 반복하면 회전자가 회전하게 되는 것이다.The description of the driving method of the SR motor can be easily understood by referring to the reference drawings of a, b, c, d, e, and f of FIG. 6. First, in FIG. As a state diagram for explaining the formation, when the current is applied to the excitation coil 52 wound on the core 50 as shown in the figure, N generated in each of the six excitation coils 52 on the magnetic poles 51 located above and below each other. The magnetic force of 6N and 6S in which S and S are added is generated to induce an N pole or an S pole corresponding to the pole of the rotor 53 closest to the pole 51. As a diagram illustrating a method of driving the rotor using this principle, b, c, d, e, and f, the torque caused by the magnetic force is generated when the magnetic poles of the core and the magnetic poles of the rotor do not coincide with each other. In order to rotate the rotor 53 in the clockwise direction, the rotor is driven, and a current is applied to the coil so that a magnetic force is generated in the magnetic pole 51 of the core 50 closest to the magnetic pole in the rotational direction. . Induction stimulation is formed on the magnetic pole of the rotor 53 corresponding to the magnetic pole 51 of the core 50 to drive the rotor, and for continuous rotation of the rotor 53, such as c, d, e, f If the current direction of the excitation coil is adjusted, the rotor rotates continuously, and if it is repeated continuously, the rotor rotates.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모터는 종래의 모터와 동일한 회전력이 요할 경우 그 크기를 현저히 줄일 수 있고, 동일한 크기의 모터일 경우 수배정도의 회전력을 얻을 수 있으므로 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the motor according to the present invention can significantly reduce its size when the same rotational force as that of the conventional motor is required, and can obtain the rotational force of several times in the case of the motor of the same size. have.

또한 그 코일에 인가되는 전류 방향이 일부 여자코일에 그치므로 리플현상이 현저히 줄어들어 안정성이 높아지는 한편, 회전력이 요구되는 모든 분야에 쉽게 응용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the current direction applied to the coil is only a part of the excitation coil, the ripple phenomenon is significantly reduced, thereby increasing stability, and it is easily applied to all fields requiring rotational force.

Claims

A stator consisting of a core on a closed loop, a pair of magnetic poles protruding correspondingly from the core center point, and an excitation coil wound around the core between the magnetic poles and the magnetic poles; And

And a rotor configured to rotate about the center point of the core by the magnetic force generated by the magnetic poles of the core.

According to claim 1, wherein the groove is provided on the opposite side of the magnetic pole protruding portion of the motor.

In order to drive the motor of claim 1, a method of driving a motor configured to determine a magnetic pole to be generated magnetic force among the pair of magnetic poles, and to rotate the rotor by applying a current to the excitation coil corresponding to the determined magnetic poles.

In order to manufacture the motor of claim 1, to prepare a stator having a core in a closed loop by making several pieces of core and a winding excitation coil cut between the magnetic pole and the magnetic pole, and inserting a fragmented core into the central hole of the excitation coil. A motor manufacturing method characterized in that.