KR20010107641A

KR20010107641A - 영구 자석형 모터

Info

Publication number: KR20010107641A
Application number: KR1020010028031A
Authority: KR
Inventors: 나카노마사츠구; 도미나가츠토무; 메가타히데키
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2001-12-07
Also published as: JP3691345B2; US6462452B2; DE10125005A1; FR2809547A1; FR2809547B1; JP2001339921A; US20020003382A1; KR100589817B1; DE10125005B4

Abstract

영구 자석형 모터는 외주면에 원주방향으로 소정 간격으로 이격된 다수의 영구 자석(8)이 설치된 회전자(9)와, 영구 자석(8)에 대향하여 원주방향으로 소정의 간격으로 정렬된 다수의 자극부(3)를 구비하며, 고정자(6)는 회전자(9)를 둘러싸고 있는 한편, 보조홈(4)은 회전자(9)의 영구 자석(8)에 대향하는 고정자(6)의 각 자극부(3)의 면상에 제공되며, 전기각 72°의 스큐(skew)는 회전자(9)와 고정자(6)의 사이에서 상대적으로 제공된다.

Description

영구 자석형 모터{PERMANENT MAGNET MOTOR}

본 발명은 영구 자석형 모터에 관한 것으로, 특히 코깅 토크(cogging torque)가 감소되고 토크 리플(torque ripple)이 감소되는 고성능의 영구 자석형 모터의 구조에 관한 것이다.

최근에, 다양한 용도에 따라 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시키는 전기 모터가 요구되고 있다. 통상적으로, 영구 자석형 모터의 코깅 토크를 감소시키는 하나의 방법은 일본 특허 공개공보 제 JP-A-10-42531 호에 개시된 바와 같이 보조홈이 회전자의 영구 자석에 대향하는 고정자의 각 자극부의 면상에 형성되거나, 또는 예를 들면 일본 특허 공개공보 제 JP-A-8-223832 호에 개시되는 바와 같이 스큐가 일련의 코깅 토크의 양에 의해 제공되는 것이 제안되었다.

통상의 영구 자석 모터에 있어서, 상술한 바와 같이, 보조홈은 회전자의 영구 자석에 대향하는 고정자의 각 자극부의 면상에 형성되며, 스큐는 코깅 토크의 주기의 양에 의해서 제공되어 코깅 토크를 감소시킨다. 그러나, 이 때 제공된 스큐각(skew angle)이 토크 리플을 감소시키기에 적합하지 않을 경우에, 코깅 토크와 토크 리플은 동시에 감소되지 않는다. 예를 들면, 6개의 극, 9개의 슬롯 전기 모터에 있어서, 2개의 보조홈이 고정자의 각 자극부의 면상에 형성된다면, 고정자의 슬롯의 수는 실질적으로 27개인 곳에서 거의 동등한 효과가 있다. 그 다음, 회전자의 회전 당 코깅 토크 리플의 수는 극 수인 6과 실질적 슬롯 수인 27의 최소공배수인 54가 된다. 코깅 토크의 주기는 전기각의 경우에 20°로 변환되며, 코깅 토크는 전기각 20°의 스큐에 의해 상당히 감소될 수 있다.

그러나, 토크 리플을 감소하기 위하여, 유도 전압의 제 5 고조파 및 제 7 고조파가 감소되어야 한다.

일반적으로 유도 전압이 제 7 고조파의 양보다 제 5 고조파의 양을 더 많이 포함하기 때문에, 그것은 제 5 고조파가 완전히 제거되는 각에서 스큐를 제공하도록 토크 리플을 감소하는데 효과적이다. 그러나, 제 5 고조파는 상술한 바와 같이 전기각 20°의 스큐가 제공될지라도 감소될 수 없다. 따라서, 이러한 전기 모터가 사인곡선 전기 전류를 야기함으로써 피동되는 경우에, 토크 리플이 작아지지 않게 된다. 보조홈이 형성되거나 또는 스큐각이 제공될지라도 문제가 있으며, 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시키는 것이 어렵게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 코깅 토크가 감소되며 토크 리플이 감소되는 고성능의 영구 자석형 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 다수의 영구 자석을 구비한 회전자와, 상기 원주방향으로 소정 간격으로 정렬되며 다수의 영구 자석과 대향하는 다수의 자극부를 구비한 고정자를 포함하며, 다수의 보조홈이 상기 회전자의 영구 자석에 대향하는 상기 고정자의 각 자극부의 면에 규정되며, 전기각 72°의 스큐가 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 2N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 1이상의 정수인 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 2 이상의 짝수인 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 4N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 1 이상의 정수인 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 상기 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자중 하나에 제공되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 상기 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 모두에 제공되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 7 실시예에 따르면, 4개의 보조홈이 모든 자극부에 대해 형성되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 8 실시예에 따르면, 상기 고정자의 권선은 집중적으로 권회되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

본 발명의 제 9 실시예에 따르면, 상기 회전자의 영구 자석은 반경방향으로 자화되는 영구 자석형 모터를 포함하는 영구 자석형 모터가 제공되어 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 사이의 관계(9개의 극, 6개의 슬롯)를 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 전기각 72°가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치된 경우의 개념을 나타내는 도면,

도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐(skew)가 영구 자석형 모터의 고정자내에 배치된 경우의 개념을 나타내는 도면,

도 4는 제 1 실시예에 있어서 영구 자석형 모터의 코깅 토크 파형(cogging torque waveform)을 종래와 비교하여 나타내는 파형도,

도 5는 제 1 실시예에 있어서 영구 자석형 모터의 통전시의 토크 파형을 종래와 비교하여 나타내는 파형도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 사이의 관계(8개의 극, 12개의 슬롯)를 나타내는 도면,

도 7은 도 6에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치된 경우의 개념을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 6의 영구 자석형 모터와 상이한 구성을 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 사이의 관계(6개의 극, 8개의 슬롯)를 나타내는 도면,

도 10은 도 9에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치된 경우의 개념을 나타내는 도면,

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 사이의 관계(8개의 극, 12개의 슬롯)를 나타내는 도면,

도 12는 도 11에 도시된 바와 같이 전기각 36°의 스큐가 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 각각에 배치되는 도면,

도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 고정자와 회전자 사이의 관계(8개의 극, 12개의 슬롯)을 나타내는 도면,

도 14는 도 13에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치되는 경우의 개념을 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : 자극부 4 : 보조홈

6 : 고정자 7 : 회전축

8 : 영구 자석 9 : 회전자

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.

영구 자석형 모터는 보조홈이 코깅 토크의 주기를 단축시키는 고정자의 각 자극부내에 제공되며, 전기각 72°의 스큐는 고정자와 회전자 사이에 상대적으로 제공됨으로써 코깅 토크와 토크 리플을 감소시키도록 영향을 미친다.

여기서, 스큐에 대한 유동 전압의 고조파를 감소시키는 방법이나, 또는 극의 수, 슬롯의 수, 보조홈의 수에 따라서 코깅 토크가 어떻게 변화하는가는 아래에 설명될 것이다.

우선, 스큐각이 θ°(전기각)이면, 유도 전압의 q차 고조파에 대한 스큐 계수는 다음의 수학식 1에 따라서 나타날 수 있다.

[수학식 1]

fs = (2sinqπθ/360) / (q2πθ/360)

이 수학식에서, θ가 360/q°가 되도록 선택된다면 스큐가 유도 전압의 고조파를 제거하도록 배치될 때, 무부하 유도 전압의 q차 고조파는 완전히 제거될 수 있다. 즉, 제 5 고조파를 제거하기 위하여, θ=360/5=72°가 되는 것이 요구되며, 이러한 스큐는 토크 리플을 감소시키도록 영향을 미치는 것이 명확해진다.

한편, 코깅 토크를 감소시키기 위한 스큐각은 코깅 토크의 주기 또는 주기의 정수배가 되어야 한다. 예를 들면, 전기각 60°의 주기를 가진 코깅 토크를 감소하기 위하여, 60°또는 120°의 전기각의 스튜 각이 고려되며, 토크 리플을 감소시키기 위한 스큐각이 상술한 바와 같이 72°이기 때문에, 코깅 토크의 주기는 72°의 계수가 될 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

그 다음, 극의 수, 슬롯의 수 및 보조홈의 수에 따른 코깅 토크의 주기가 어떻게 변하는가를 아래에 설명할 것이다.

보조홈이 고정자의 자극부내에 제공되지 않는 경우에, 코깅 토크는 회전자의 회전 당 극의 수와 슬롯의 수의 최소공배수이며, 리플 토크의 값은 리플의 최대값보다 작게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 보조홈은 고정자의 자극부내에 제공되어 슬롯의 수를 실질적으로 증가시키고 주기를 감소시키는 방식으로 리플의 수를 증가시키는 방법이 있다.

예를 들면, 8개의 극과 12개의 슬롯 전기 모터의 경우에, 고정자의 자극부당 보조홈의 수 및 코깅 토크의 주기가 아래의 표에 나타날 것이다.

[표 1]

보조홈의 수	극의 수 : 슬롯의 수	코깅 토크 리플의 수	주기(전기각)
0	8:12	24	60°
1	8:24	24	60°
2	8:36	72	20°
3	8:48	48	30°
4	8:60	120	12°
5	8:72	72	20°

표 1에서, 보조홈의 수는 고정자의 하나의 자극부에 제공된 보조홈의 수를 나타내며, 슬롯의 수는 보조홈을 구비한 슬롯의 실제 수를 나타내며, 코깅 토크 리플의 수는 회전자의 회전 당 코깅 토크 리플의 수를 나타내며, 주기는 코깅 토크의 주기(전기각)를 나타낸다.

이러한 표 1에서, 코깅 토크를 줄이기 위한 스큐각을 알 수 있다. 예를 들면, 2개의 보조홈이 제공된 경우에, 코깅 토크의 주기는 전기각에서 20°로 됨으로써 20°의 정수배를 합한 스큐가 코깅 토크를 감소시키도록 배치될 수도 있다.

그러나, 토크 리플을 감소시키기 위하여, 그것은 전기각 72°의 스큐를 배치하는데 효과적이나, 상술한 바와 같이, 20이 72의 약수가 아니기 때문에, 코깅 토크는 전기각 72°의 스큐에 대해 감소될 수 없다. 한편, 4개의 보조홈이 제공되는 경우에, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°가 된다. 그러므로, 전기각 72°의 스큐가 토크 리플을 감소시키도록 배치될 경우에, 토크 리플과 코깅 토크는 동일한 시간에서 감소될 수 있으며, 12가 72의 약수이기 때문에, 스큐는 코깅 토크의 주기의 정수배(6배)에 의해 배치된다.

스큐의 전기각은 72°의 각도로부터 약 -1°내지 1°까지 벗어날 수도 있다. 상술한 설명에서, 전기각 72°의 스큐를 배치하는 것이 설명되어 있다. 이하, 제조시의 진동 등의 영향으로 인하여 스큐각이 약 -1°내지 1°까지 벗어날지라도 토크 리플과 코깅 토크가 충분히 감소되는 것이 설명될 것이다.

상술한 바와 같이, 토크 리플을 발생시키는 주요 계수인 제 5 고조파는 단지 전기각 72°를 갖는 스큐를 제공함으로써 완전히 제거된다. 또한, 수학식(1)에 따르면, 스큐각이 72°의 각으로부터 약 1°의 전기각까지 벗어날지라도, 유도 전압의 제 5 고조파의 스큐 계수가 전기각 71°인 경우에 0.0141이며, 전기각 73°인 경우에 -0.0137이다. 이러한 결과는 유도 전압의 제 5 고조파가 감소될 수 있으며 또한 리플이 적합하게 감소될 수 있다는 것을 의미한다.

상술한 바와 같이, 제 4 보조홈이 고정자의 각 자극부에 제공된 경우에, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°가 되며, 전기각 72°의 스큐가 배치된 경우에, 코깅 토크는 전기각 12°의 정수배(6배)인 전기각 72°에 의해 감소될 수 있다. 스큐각이 72°의 전기각으로부터 약 -1°내지 1°까지 벗어나는 경우에, 코깅 토크를 감소하는 효과는 유동 전압을 이용하는 것뿐만 아니라 스큐 계수를 이용하는 것을 추정할 수 있다. 전기각 12°의 코깅 토크에 대응하는 스큐 계수는 수학식 1에서 q = (360°)/12 = 30°인 경우와 동등하게 된다. 71°의 스큐각(θ)인 경우에, 스큐 계수는 0.0135가 된다. 그 결과는 코깅 토크가 양쪽 경우에 상당히 감소될 수 있다는 것을 명백하게 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 설명될 것이다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영구 자석형 모터(8개의 극, 6개의 슬롯)내에서 고정자와 회전자 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치된 경우의 개념을 나타낸 것이다. 도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구자석형 모터의 고정자내에 배치된 경우의 개념을 나타낸 것이다. 도 4는 제 1 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 코깅 토크 파형을 종래와 비교하여 나타낸 파형도이다. 도 5는 제 1 실시예에 따른 영구 자석형 모터의 통전시의 토크 파형을 종래와 비교하여 나타낸 파형도이다.

도 1 및 도 2에서, 참조부호(1)는 환상 요크 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(2)는 요크 부재(1)의 내주면상에 소정 간격으로 돌출된 6개의 자극 치형 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(3)는 각 자극 치형 부재(2)의 선단에 형성된 자극부를 나타낸 것이다. 참조부호(4)는 각 자극부(3)의 내주면상에 형성된 4개의 보조홈을 나타낸 것이다. 참조부호(5)는 자극부(3) 사이에 형성된 슬롯을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 6개의 슬롯이 제공되며 각 슬롯이 내부에 정렬된 권선(도시하지 않음)을 가진다. 고정자(6)는 환상 요크 부재(1), 자극 치형 부재(2), 자극부(3), 보조홈(4) 및 슬롯(5)으로 이루어진다. 8개의 영구 자석(8)은 회전축(7)의 표면 주위에 부착되며, 각 영구 자석은 축방향으로 연장되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전기각 72°의 스큐가 배치되어 있다. 회전자(9)는 회전축(7) 및 영구 자석(8)을 포함한다.

제 1 실시예에서 영구 자석형 모터는 고정자(6) 및 회전자(9)를 구비하며, 이것은 상술한 방식으로 구성된다. 4개의 보조홈(4)은 각각의 자극부(3)로 제공되기 때문에, 30개의 슬롯(5)이 실질적으로 제공되는 사실상 동일한 효과가 있다. 코깅 토크는 회전자(9)의 회전당 120의 리플을 가지며, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°가 된다. 회전자(9)의 각 영구 자석(8)은 전기각 72°를 갖고 스큐되기 때문에, 코깅 토크의 주기의 6배까지 스큐가 배치되는 것이 허용된다. 따라서, 코깅 토크는 상당히 감소될 수 있으며, 유도 전압의 제 5 고조파는 도 4에 실선에 의해 도시된 바와 같이 완전히 제거될 수 있으며, 반면에 종래에는 점선에 의해 도시되는 바와 같이 그렇지 못하다. 따라서, 점선에 의해 도시된 종래의 실시예와 비교되는 바와 같이, 토크 리플은 도 5에 도시된 실선에 의해 도시되는 바와 같이 감소될 수 있다.

도 1 및 도 2의 구성에 있어서, 회전자(9)의 영구 자석(8)이 스큐를 가짐으로써 고정자(6)와 회전자(9) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐를 제공한다. 변형예로서, 고정자(6)의 각 자극부(3)의 내주면상에 형성된 보조홈(4)은 도 3에 도시된 바와 같이 스큐를 가짐으로써 고정자(6)와 회전자(9) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐를 제공하며, 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것은 당연하다.

상기 구성에서는, 영구 자석(8)은 회전축(7)의 표면상에 부착된다. 변형예로서, 영구 자석(8)은 회전축(7)내에 끼워질 수도 있다.

또한, 상기 구성에서는, 영구 자석형 모터는 8개의 극 및 6개의 슬롯을 가진다. 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으나, 본질적으로는 극의 수는 4N이며 슬롯의 수는 3N(N은 1이상의 정수)이 되는 요구를 만족시키도록 영구 자석(8)의 수 및 슬롯(5)의 수가 설정됨으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다는 것은 당연하다.

제 2 실시예

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영구 자석형 모터(8 극, 12 슬롯)에서고정자와 회전자 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7은 전기각 72°의 스큐가 도 6에 도시된 바와 같이 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치되는 경우의 개념을 나타낸 도면이다. 도 8은 영구 자석형 모터의 도 6과의 상이한 구성을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7에 있어서, 참조부호(11)은 요크 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(12)는 요크 부재(11)의 내주면상에 소정 간격으로 돌출된 12개의 자극 치형 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(13)는 각 자극 치형 부재(12)의 선단에 형성된 자극부를 나타낸 것이다. 도면부호(14)는 각 자극부(13)의 내주면상에 형성된 4개의 보조홈을 나타낸 것이다. 도면부호(15)는 자극부(13) 사이에 형성된 슬롯을 나타낸 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 12개의 슬롯이 제공되며, 각 슬롯은 내부에 정렬된 권선(도시하지 않음)을 가진다. 고정자(16)는 환상 요크 부재(11), 자극 치형 부재(12), 자극부(13), 보조홈(14) 및 슬롯(15)으로 구성된다. 8개의 영구 자석(18)은 회전축(17)의 표면 주위에 부착되며, 각 영구 자석은 축방향으로 연장된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전기각 72°의 스큐가 배치된다. 회전자(19)는 회전축(17) 및 영구 자석(18)으로 구성된다.

제 2 실시예에서 영구 자석형 모터는 고정자(16) 및 회전자(19)를 구비하며, 이것은 상술한 방식으로 구성된다. 4개의 보조홈(14)이 각 자극부(13)에 대해 제공되기 때문에, 60개의 슬롯(15)이 실질적으로 제공되는 동일한 효과가 사실상 있다. 이러한 코깅 토크는 회전자(19)의 회전 당 120의 리플을 가지며, 코깅 토크의 주기가 전기각 12°이다. 회전자(19)의 각 영구 자석(18)은 전기각 72°의 스큐가되며, 코깅 토크의 주기의 6배가 되는 스큐가 배치된다. 따라서, 코깅 토크는 상당히 감소될 수 있으며, 유도 전압의 제 5 고조파는 제 1 실시예와 같이 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 토크 리플이 감소될 수 있다.

도 6 및 도 7의 구성에 있어서, 회전자(19)의 영구 자석(18)은 스큐를 가짐으로써 고정자(16)와 회전자(19) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐를 제공한다. 변형예로서, 도시되지 않았지만 고정자(16)의 각 자극부(13)의 내주면상에 형성된 보조홈(14)은 스큐를 가짐으로써 고정자(16)와 회전자(19) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐를 제공하도록 스큐를 가질 수 있으며, 동일한 효과가 달성될 수 있다는 것은 당연하다.

상기 구성에서는, 영구 자석(18)은 회전축(17)의 표면상에 부착된다. 변형예로서, 영구 자석(18)은 회전축(17)내에 끼워질 수 있다.

또한, 상기 구성에서는 상세하게 설명되지 않았지만, 고정자(16)의 자극 치형 부재(12)는 코일(20)을 집중적으로 권회함으로써 코일(20)의 권회 작업을 촉진하며, 도 8에 도시된 바와 같이 코일 단부를 단축시킴으로써 고정자의 크기를 감소시킬 수 있다.

상기 구성에 있어서, 영구 자석형 모터는 8개의 극 및 12개의 슬롯을 포함한다. 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으나, 실질적으로는 극의 수가 2N이며 슬롯의 수가 3N(N은 1이상의 정수)이 될 수도 있도록 영구 자석(18)의 수 및 슬롯(15)의 수가 설정됨으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다는 것은 당연하다.

제 3 실시예

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 영구 자석형 모터(6개의 극, 18개의 슬롯)에서 고정자와 회전자 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도 10은 도 9에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자내에 배치된 경우의 개념을 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10에 있어서, 참조부호(21)은 환상 요크 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(22)는 요크 부재(21)의 내주면상에 소정 간격으로 돌출된 18개의 자극 치형 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(23)는 각 자극 치형 부재(22)의 선단에 형성된 자극부를 나타낸 것이다. 참조부호(24)는 각 자극부(23)의 내주면상에 형성된 4개의 보조홈을 나타낸 것이다. 참조부호(25)는 자극부(23) 사이에 형성된 슬롯을 나타낸 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이 18개의 슬롯이 제공된다. 고정자(26)는 환상 요크 부재(21), 자극 치형 부재(22), 자극부(23), 보조홈(24) 및 슬롯(25)으로 구성된다. 6개의 영구 자석(28)은 회전축(27)의 표면 주위에 부착되며, 각 영구 자석은 축방향으로 연장된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전기각 72°의 스큐가 배치된다. 회전자(29)는 회전축(27) 및 영구 자석(28)으로 구성된다.

제 3 실시예에서 영구 자석형 모터는 고정자(26) 및 회전자(29)를 구비하며, 이것은 상술한 방식으로 구성된다. 4개의 보조홈(24)이 각 자극부(23)에 대해 제공되기 때문에, 90개의 슬롯(25)이 실질적으로 제공되어 사실상 동일한 효과가 있다. 코깅 토크는 회전자(29)의 회전 당 90개의 리플을 가지며, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°이다. 회전자(29)의 각 영구 자석(28)은 전기각 72°의 스큐이기때문에, 코깅 토크의 주기의 6배까지 스큐가 배치된다. 따라서, 코깅 토크가 상당히 감소될 수 있으며, 유도 전압의 제 5 고조파가 완전히 제거될 수 있다. 그 결과, 토크 리플이 감소될 수 있다.

도 9 및 도 10의 구성에 있어서, 회전자(29)의 영구 자석(28)은 스큐를 가짐으로써 고정자(26)와 회전자(29) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐가 제공된다. 변형예로서, 도시되지는 않았지만 고정자(26)의 각 자극부(23)의 내주면상에 형성된 보조홈(24)은 스큐를 가짐으로써 고정자(26)와 회전자(29) 사이에 상대적으로 전기각 72°의 스큐가 제공될 수도 있으며, 동일한 효과가 달성될 수 있다.

상기 구성에서는, 영구 자석(28)은 회전축(27)의 표면상에 부착된다. 변형예로서, 영구 자석(28)은 회전축(27)내에 끼워질 수도 있다.

또한, 상기 구성에서는, 영구 자석형 모터는 6개의 극 및 18개의 슬롯을 포함한다. 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으나, 실질적으로는 극의 수가 N이 되며 슬롯의 수가 3N(N은 2이상의 짝수)이 되는 요구를 만족시키도록 영구 자석(28)의 수 및 슬롯(25)의 수가 설정됨으로써, 동일한 효과가 달성될 수 있다는 것은 당연하다.

제 4 실시예

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 영구 자석형 모터(8개의 극, 12개의 슬롯)에서 고정자와 회전자 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도 12는 도 11에 도시된 바와 같이 전기각 36°의 스큐가 영구 자석형 모터의 고정자 및 회전자 각각에배치된 경우의 개념을 나타낸 도면이다.

도 11 및 도 12에 있어서, 참조부호(31)은 환상 요크 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(32)는 요크 부재(31)의 내주면상에 소정 간격으로 돌출된 12개의 자극 치형 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(33)는 각 자극 치형 부재(32)의 선단에 형성된 자극부를 나타낸 것이다. 참조부호(34)는 도 12에 도시된 바와 같이 각 자극부(33)의 내주면상에 형성되며, 자극 치형 부재(32) 및 자극부(33)와 결합되어 전기각 36°로 스큐되어 있는 4개의 보조홈을 나타낸 것으로, 도 11에 도시된 바와 같이 12개의 슬롯이 제공된다. 고정자(36)는 환상 요크 부재(31), 자극 치형 부재(32), 자극부(33), 보조홈(34) 및 슬롯(35)으로 구성된다. 8개의 영구 자석(38)은 회전축(37)의 표면 주위에 부착되며, 각 영구 자석은 축방향으로 연장된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전기각 36°의 스큐가 배치된다. 회전자(39)는 회전축(37) 및 영구 자석(38)으로 구성된다.

제 4 실시예에서 영구 자석형 모터는 고정자(36) 및 회전자(39)를 구비하며, 이것은 상술한 방식으로 구성된다. 4개의 보조홈(34)이 각 자극부(33)에 대해 제공되기 때문에, 60개의 슬롯(35)이 실질적으로 제공되어 사실상 동일한 효과가 있다. 코깅 토크는 회전자(39)의 회전 당 120개의 리플을 가지며, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°이다. 고정자(36)의 보조홈(34) 및 슬롯(35)과 회전자(39)의 영구 자석(38)은 전기각 36°의 스큐를 갖기 때문에, 코깅 토크의 주기의 6배까지 스큐가 배치된다. 따라서, 코깅 토크가 상당히 감소될 수 있으며, 유도 전압의 제 5 고조파가 완전히 제거될 수 있다. 그 결과, 토크 리플이 감소될 수 있다.

도 11 및 도 12의 구성에 있어서, 전기각 36°의 스큐가 고정자(36) 및 회전자(39)의 각각에 배치된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 변형예로서, 고정자(36) 및 회전자(39)에 대한 스큐각의 합은 전기각 72°와 같을 수도 있다.

상기 구성에서는, 영구 자석(38)은 회전축(37)의 표면상에 부착된다. 변형예로서, 영구 자석(38)은 회전축(37)내에 끼워질 수도 있다.

제 5 실시예

도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 영구 자석형 모터(8개의 극, 12개의 슬롯)에서 고정자와 회전자 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도 14는 도 13에 도시된 바와 같이 전기각 72°의 스큐가 영구 자석형 모터의 회전자에 배치된 경우의 개념을 나타낸 도면이다.

도 13 및 도 14에 있어서, 참조부호(41)은 환상 요크 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(42)는 요크 부재(31)의 내주면상에 소정 간격으로 돌출된 12개의 자극 치형 부재를 나타낸 것이다. 참조부호(43)는 각 자극 치형 부재(42)의 선단에 형성된 자극부를 나타낸 것이다. 참조부호(44)는 각 자극부(43)의 내주면상에 형성된 4개의 보조홈을 나타낸 것이다. 참조부호(45)는 자극부(43) 사이에 형성된 슬롯을 나타낸 것으로, 도 13에 도시된 바와 같이 12개의 슬롯이 제공된다. 고정자(46)는 환상 요크 부재(41), 자극 치형 부재(42), 자극부(43), 보조홈(44) 및 슬롯(45)으로 구성된다. 8개의 영구 자석(48)은 회전축(47)의 표면 주위에 부착되며, 각 영구 자석은 축방향으로 연장되며 반경방향으로 자화된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 전기각 72°의 스큐가 배치된다. 회전자(49)는 회전축(47) 및 영구 자석(48)으로 구성된다.

제 5 실시예에서 영구 자석형 모터는 고정자(46) 및 회전자(49)를 구비하며, 이것은 상술한 방식으로 구성된다. 4개의 보조홈(44)이 각 자극부(43)에 대해 제공되기 때문에, 60개의 슬롯(45)이 실질적으로 제공되어 사실상 동일한 효과가 있다. 코깅 토크는 회전자(49)의 회전 당 120개의 리플을 가지며, 코깅 토크의 주기는 전기각 12°이다. 회전자(49)의 각 영구 자석(48)은 전기각 72°의 스큐를 갖기 때문에, 코깅 토크의 주기의 6배까지 스큐가 배치된다. 따라서, 코깅 토크가 상당히 감소될 수 있으며, 유도 전압의 제 5 고조파가 완전히 제거될 수 있다. 그 결과, 토크 리플이 감소될 수 있다. 또한, 반경방향으로 자화된 영구 자석(48)을 이용하는 영구 자석형 모터는 많은 고조파를 포함하는 자기력을 가지며, 큰 코깅 토크 또는 토크 리플을 가지며, 상당히 감소 효과가 기대될 수 있다.

상기 구성에서는, 영구 자석(48)은 회전축(47)의 표면상에 부착된다. 변형예로서, 영구 자석(48)은 회전축(47)내에 끼워질 수도 있다.

상술한 실시예에서, 4개의 보조홈은 각 자극부에 대해 제공되지만, 자극부의 크기를 고려하여 용이한 처리를 위해서 적합하게 될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 다수의 영구 자석을갖는 회전자와, 원주방향으로 소정 간격으로 정렬된 다수의 자극부를 갖는 고정자를 구비한 영구 자석형 모터가 제공되며, 자극부는 영구 자석에 대향하며, 보조홈은 회전자의 영구 자석에 대향하는 고정자의 각 작극부의 면상에 제공되며, 전기각 72°의 스큐는 회전자와 고정자 사이에 상대적으로 제공된다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소된다. 따라서, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기각 72°의 스큐가 회전자와 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 극의 수는 2N이고, 슬롯의 수는 3N(N은 1이상의 정수)이 되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소된다. 따라서, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기각 72°의 스큐가 회전자와 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 극의 수는 N이고, 슬롯의 수는 3N(N은 2이상의 짝수)이 되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기각 72°의 스큐가 회전자와 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 극의 수는 4N이고, 슬롯의 수는 3N(N은 1이상의 정수)이 되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 스큐가 회전자와 고정자중 하나에 배치되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 스큐가 회전자와 고정자 모두에 배치되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 고성능의 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 4개의 보조홈이 모든 자극부에 대해 제공되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그러므로, 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 보조홈이 용이하게 제조될 수 있는 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 고정자의 권선을 집중적으로 하는 권회하는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그 결과 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소되며, 크기가 감소되고 권회 작업이 용이한 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전자의 영구 자석이 반경방향으로 자화되는 영구 자석형 모터를 제공하고 있다. 그 결과 코깅 토크와 토크 리플이 동시에 감소된 영구 자석형 모터가 제공될 수 있다.

상술한 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에서, 내부 회전자형 전기 모터가 예시되어 있다. 본 발명은 이러한 내부 회전자형 전기 모터에 제한되지 않으며, 외부 회전자형 전기 모터에 이용될 수 있고, 상술한 바와 같이 동일한 효과가 있는 것은 당연하다.

또한, 내부 회전자형 및 외부 회전자형 외에도, 본 발명은 선형 전기 모터에 적용될 수 있다.

Claims

영구 자석형 모터에 있어서,

회전자의 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 다수의 영구 자석을 구비한 회전자와,

상기 원주방향으로 소정 간격으로 정렬되며 다수의 영구 자석과 대향하는 다수의 자극부를 구비한 고정자를 포함하며,

다수의 보조홈이 상기 회전자의 영구 자석에 대향하는 상기 고정자의 각 자극부의 면에 규정되며, 전기각 72°의 스큐가 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되는

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 2N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 1이상의 정수인

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 2 이상의 짝수인

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 전기각 72°의 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 사이에 상대적으로 제공되며, 상기 영구 자석의 수가 4N이고, 상기 자극부의 수가 3N이며, 여기서 N은 1 이상의 정수인

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자중 하나에 제공되는

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 스큐는 상기 회전자와 상기 고정자 모두에 제공되는

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

4개의 보조홈이 모든 자극부에 대해 형성되는

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 고정자의 권선은 집중적으로 권회되는

영구 자석형 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 회전자의 영구 자석은 반경방향으로 자화되는

영구 자석형 모터.