KR20020090338A - 영구자석식 회전전기기계 및 이를 이용한 공기조화기 - Google Patents

영구자석식 회전전기기계 및 이를 이용한 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계는 전기자반작용자속으로 인한 철손을 감소시키고 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용할 수 있다. 영구자석삽입홀에 수용된 영구자석을 갖춘 제1회전자코어 및 릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서, 제1회전자코어의 외주면 부근의 극 사이에 오목부가 제공되고, 제2회전자코어의 릴럭턴스자기회로를 구성하는 플럭스배리어(flux barrier)가 상기 영구자석삽입홀과 다른 형상으로 배치됨에 따라, 전기자반작용자속의 자로가 정해지고, 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용하여, 큰 출력을 산출하는 영구자석식 회전전기기계가 얻어진다.

Description

영구자석식 회전전기기계 및 이를 이용한 공기조화기 {PERMANENT MAGNET TYPE ROTATING ELECTRICAL MACHINE AND AIR CONDITIONER USING IT}
본 발명은 계자용 영구자석을 갖춘 회전자를 구비한 영구자석식 회전전기기계에 관한 것으로, 특히 공기조화기의 압축기에 장착된 영구자석식 회전전기기계에 관한 것이다.
일본국 특개평 11-285188호 공보에 따르면, 영구자석식 회전전기기계내의 회전자코어는 단지 릴럭턴스토크만 생성하는 제1코어 및 극의 개수에 해당하는 숫자의 영구자석이 코어 외주면를 따라 동일하게 이격된 간격으로 임베드되어 적어도 마그넷토크를 발생시키는 제2코어로 이루어진다.
일본국 특개평 2000-37052호 공보에는, 영구자석 회전자가 중앙에 위치되고 릴럭턴스토크회전자는 각각 양끝단부에 배치되는 영구자석식 회전전기기계가 개시되어 있다.
(본 발명에 의하여 해결되는 문제들)
릴럭턴스토크를 사용하기 위하여는, 전기자권선에 의하여 생성될 전기자반작용자속을 발생시킬 필요가 있다. 그러나, 모든 종래기술에서는 릴럭턴스토크가 생성되더라도, 전기자반작용자속으로 인한 철손이 증가하여, 영구자석식 회전전기기계의 출력을 향상시킬 수 없는 문제를 안고 있다.
본 발명의 목적은 전기자반작용자속으로 인한 철손의 증가를 억제하고 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용할 수 있는 영구자석식 회전전기기계를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제1실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 주어진 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 제1실시예로서 제1회전자코어(1)를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 제1실시예로서 제2회전자코어(2)를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 제2실시예로서 회전자코어형태를 나타내는 사시도,
도 6은 도 5에 주어진 회전자코어형태를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 제3실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 제4실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 제5실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 제6실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 제7실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 다른 제8실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 제9실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 제10실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 15는 본 발명에 따른 제11실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 16은 본 발명에 따른 제12실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도,
도 17은 본 발명에 따른 제13실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도,
도 18은 본 발명에 따른 제14실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도,
도 19는 본 발명에 따른 제15실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도,
도 20은 본 발명에 따른 제16실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도,
도 21은 본 발명에 따른 제17실시예로서 공기조화기의 냉동사이클을 나타내는 블록도이다.
(문제해결을 위한 수단)
영구자석식 회전전기기계의 출력을 향상시키기 위하여는, 릴럭턴스토크의 효과적인 사용이 필수적이다. 릴럭턴스토크는 전기자권선에 공급된 전류에 의하여 생성된 전기자반작용자속의 크기와 관계가 있다. 전기자반작용자속은 회전자코어의 영구자석의 극 사이에 위치된 극간코어(interpolar core)를 통과한다. 그러나, 극간코어는 또한 영구자석으로부터의 자속을 통과하므로, 자기적으로 포화영역에 있어, 전기자반작용자속이 쉽게 통과할 수 없다. 또한, 기본파자속 뿐만 아니라 고조파자속도 전기자권선에 의하여 발생된 자속에 발생한다. 전기자권선에 의하여 생성된 고조파자속이 자기적으로 포화영역에 있는 극간코어를 통과하면, 철손이 증가되고, 릴럭턴스토크의 효과적인 사용을 저해하는 결과가 된다.
본 발명의 제1특징은, 영구자석삽입홀에 영구자석을 포함한 제1회전자코어에 있어서, 제1회전자코어상의 외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되고, q-축선측의 자로(magnetic path)의 갭간격이 d축선측의 자로의 갭간격보다 커서, 그 결과 전기자반작용자속의 통과가 어려워지는 것이다. 한편, 릴럭턴스토크회전자로서의 제2회전자코어에는 제1회전자코어의 영구자석삽입홀과는 다른 형태로 d축선 자속에 대한 플럭스배리어(flux barrier)가 제공되는 것을 기초로 한다.
상술된 배치는 외주면의 부근의 극간에 제공된 오목부로 인하여, 전기자반작용자속이 그것에 임베드된 영구자석과 제1회전자코어를 쉽게 통과할 수 없게 하였고, 반면 전기자반작용자속은 제2회전자코어의 극간코어를 쉽게 통과할 수 있게 하였다.
제2회전자코어는 d축선 자속에 대하여 효과적인 플럭스배리어를 제공할 수 있다. 영구자석이 없기 때문에, 극간코어의 자속밀도는 낮고, 큰 전기자반작용자속이 소량의 전기자전류에 의하여 생성된다. 이는 소량의 전기자전류를 발생시킨다. 이것은 전기자반작용자속으로 인한 철손을 작게 한다. 이것은 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용하여, 향상된 출력을 얻을 수 있는 영구자석식 회전전기기계를 제공할 수 있게 한다.
본 발명의 제2특징은, 오목부가 외주면의 부근의 극간에 제공되고, 그 안에 영구자석이 임베드된 제1회전자코어 및 다수의 아치형상(U자형상) 플럭스배리어를 구비한 제2회전자코어가 조합되어 사용되는 것을 기초로 한다.
본 발명의 제3특징은 오목부가 외주면의 부근의 극간에 제공되고, 그 안에 영구자석이 임베드된 제1회전자코어 및 q축선측에 있는 돌출극(salient pole)을 구비한 스위치된 릴럭턴스구조로 설계된 제2회전자코어가 조합되어 사용되는 것을 기초로 한다.
본 발명의 제4특징은 오목부가 외주면의 부근의 극간에 제공되고, 그 안에 직선, U자형(아치형상) 또는 V자형상으로 임베드된 영구자석을 구비한 제1회전자코어 및 q축선측에 배치된 플럭스배리어를 구비한 제2회전자코어가 조합되어 사용되는 것을 기초로 한다.
본 발명의 제5특징은 오목부가 외주면의 부근의 극간에 제공되는 것을 기초로 한다. 이것은 또한 그 안에 임베드된 영구자석을 구비한 제1회전자코어 및 그 사이에 상기 제1회전자코어를 수용하도록 플럭스배리어가 샤프트의 양끝단부상에 있는 제2회전자코어의 배치를 기초로 한다.
본 발명의 제6특징은 플럭스배리어가 제공된 제2회전자코어 및 양 샤프트끝단부로부터 그 사이에 제2회전자코어를 수용하도록 오목부가 외주면의 부근의 극간에 제공되고, 영구자석이 그 안에 임베드되는 것을 특징으로 하는 제1회전자코어의 배치에 있다.
본 발명의 기타 특징은 아래의 실시예의 설명에 의하여 명확해진다.
(바람직한 실시예의 설명)
아래의 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 실시예를 기술한다.
제1실시예
도 1은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제1실시예의 회전자형태를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 주어진 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 회전자(10)는 축선방향으로 분할된 제1회전자코어(1) 및 제2회전자코어(2)를 포함하고, 축선방향에서의 제1회전자코어(1)의 길이(L1)가 축선방향에서의 제2회전자코어(2)의 길이(L2)보다 긴 방식으로 배치된다. 제1회전자코어(1)는 주로 영구자석식 동기전동기에 의한 모터링토크를 발생시키도록 기여하는 한편, 제2회전자코어(2)는 릴럭턴스모터에 의한릴럭턴스토크를 발생시키도록 기여한다.
제1회전자코어(1)는 회전자(10)샤프트에 대하여 볼록V자형 영구자석삽입홀(3)에 배치된 희토류(rare earth)영구자석(4)(여기서 4극형으로 도시됨), 극간코어(5), 샤프트(도시되지 않음)에 끼워 맞추기 위한 회전자샤프트홀(6) 및 제1회전자코어(1)를 고정하기 위한 리벳홀(rivet hole)(7)로 이루어진다. 영구자석(4)은 네오듐-철-보론 또는 사마륨 코발트자석으로 대표되는 희토류자석인 것이 바람직하다. 저렴한 페라이트계 자석도 이러한 목적에 사용될 수 있다. 영구자석(4)이 삽입되어, V자의 중심방향을 d축선이라 칭하고, 자속축으로 제공된다. d축과 전기각으로 90°다른 자속축을 q축선이라 칭하고, 전기자반작용축으로 제공된다. 제1회전자코어(1)가 전기자반작용자속을 통과시키지 않게 하기 위하여, q축선측의 회전자표면 부근의 극간코어(5)를 약간 V자로 잘라내어 오목부(12)를 형성한다. 도면에 도시되는 바와 같이, 제1회전자코어(1)의 자로갭(magnetic path gap)은 d축선 자속보다 작고, 동기전동기로서의, 모터링토크의 양을 충분히 발생시킨다. 뿐만 아니라, 전기자반작용으로 인한 q축선 자속에 대처하도록 자로갭이 커진다. 따라서, 상기 자속은 쉽게 수용되지 않고, 전기자반작용으로 인한 q축선 자속은 제2회전자코어(2)측을 향하도록 된다.
제2회전자코어(2)는 회전자(10)의 샤프트에 대하여 볼록다중아치형(U자형)플럭스배리어(81)를 포함하는 릴럭턴스자기회로(8)(영구자석삽입홀(3)과 상이한 형태) 및 구리판(82)을 갖는다. 이것은 또한, 샤프트(도시되지 않음)에 끼워 맞추기기 위한 회전자샤프트홀(9) 및 제2회전자코어(2)를 고정시키기 위한 리벳홀(11)을갖는다. 제2회전자코어(2)의 극간코어(13)에는 오목부가 형성되지 않는다. 외주면은 정확히 원형이다. 따라서, 전기자반작용자속은 제2회전자코어(2)의 극간코어(13)를 쉽게 통과할 수 있다. 이것이 도 3을 참조하여 더 상세히 기술된다.
도 3은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제1실시예로서 제1회전자코어(1)를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 영구자석식회전전기기계의 제1실시예로서 제2회전자코어(2)를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도 3 및 도 4에서, 고정자(14)는 동일하고, 다수의 티이(16)(tees) 및 슬롯(17)은 고정자코어(15)에 제공된다. 집중권(concentrated winding)에서의 전기자권선(18)은 티이(16)를 둘러싸도록 슬롯(17)에 제공된다; 즉, U상권선(18U), V상권선(18V) 및 W상권선(18W)이 집중권에 제공된다.
회전자로 관심을 돌리면, 도 3에 도시된 제1회전자코어(1)의 배치에 따르면, 제1회전자코어(1)의 극간코어(5)를 통과하는 전기자반작용자속의 통과가 어렵다. 달리 말하면, 도 3의 제1회전자코어(1)의 배치에 따르면, q축선상의 갭간격이 gg1만큼 넓어진다. 극간코어(5)는 영구자석(4)에 의하여 자기적으로 포화된 영역에 있어, 전기자반작용자속의 통과가 어려워진다.
이에 반해, 도 4에 도시된 제2회전자코어(2)의 배치가 되면, 제2회전자코어(2)의 극간코어(13)를 통과하는 전기자반작용자속의 통과가 쉽다. 달리 말하면, 도 4에 도시된 제2회전자코어(2)의 배치에 따르면, q축선측의 갭간격이 gg2만큼 작아진다. 영구자석이 없기 때문에, 극간코어(13)를 통과하는 전기자반작용자속(Φ1, Φ2)의 통과가 쉬어진다. 특히, 다수의 아치형(U자형)플럭스배리어(81) 및 리브(82)를 포함하는 릴럭턴스자기회로(8)는 전기자반작용자속(Φ1, Φ2)(q축선 자속)이 쉽게 통과하도록 한다. d축선 자속에 대처하기 위하여, 임의의 위치에서도 자속의 방향과 거의 직각인 플럭스배리어가 형성됨에 따라, 사실상 이상적인 배리어효과를 제공한다. 따라서, 제2회전자코어(2)측에서는, 작은 전기자전류에 의하여 큰 전기자반작용(q축선)자속(Φ1, Φ2)이 발생된다. 이것은 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용하여, 출력이 큰 특징을 갖는 영구자석식 회전전기기계를 얻는 것을 가능하게 한다.
따라서, 고가 및 재활용문제(recycling problems)를 갖고 있는 영구자석을 절약하면서, 릴럭턴스토크의 도움을 받아, 충분한 토크를 공급하는 영구자석식 회전전기기계를 제공하는 것이 가능하다.
제2실시예
도 5는 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제2실시예로서 회전자코어형태를 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5에 주어진 회전자코어형태를 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 1 내지 도 4의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 1 내지 도 4와 유사하게, 회전자(10)는 축선방향으로 분할된 제1회전자코어(1) 및 제2회전자코어(2)로 이루어지고, 축선방향에서의 제1회전자코어(1)의 길이(L1)가 축선방향에서의 제2회전자코어(2)의 길이보다 길어지도록 배치된다. 제1회전자코어(1)는 영구자석식 동기전동기에 의한 모터링토크를 발생시키는데 주로 기여하는 한편, 제2회전자코어(2)는 릴럭턴스모터에의한 릴럭턴스토크를 발생시키는데 기여한다. 도 1 내지 도 4와 다른 점은, 제2회전자코어(2)가 q축선측에 있는 돌출극(salient pole)을 구비한 스위칭된 릴럭턴스구조로 설계되고, d축선 자속에 대처하도록 큰 오목부(83)에 의하여 플럭스배리어가 형성되는 것이다.
이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 효과를 제공한다.
제3실시예
도 7은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제3실시예로서 반경방향으로 회전자코어형태를 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 2와 다른 점은 1개의 평판으로 만들어진 영구자석(41)이 제1회전자코어(1)내에서 직선의 영구자석삽입홀(31)안으로 삽입된다는 것이다.
이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제4실시예
도 8은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제4실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 6 및 도 7의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 제1회전자코어(1)는 도 7의 것과 동일하고, 제2회전자코어(2)는 도 6의 것과 동일한 구조를 갖는다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바과 동일한 기본성능을 제공한다.
제5실시예
도 9는 본 발명에 따른 영구자석식 전기회전기기의 제5실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 2와 다른 점은, U자형(아치형) 영구자석(42)이 제1회전자코어(1)내에서 U자형(아치형) 영구자석삽입홀(32)안으로 삽입된다는 것이다.
이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제6실시예
도 10은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제6실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 6 및 도 9의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 제1회전자코어(1)는 도 9의 것과 동일한 구조를 갖는 한편, 제2회전자코어(2)는 도 6의 것과 동일한 구조를 갖는다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제7실시예
도 11은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제7실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 2와 다른 점은, 영구자석(43, 44)이 제1회전자코어(1)내에서 영구자석삽입홀(33, 34)안으로 삽입되고, 영구자석(43, 44)은 2중V자형태로 배치되는 것이다.
이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제8실시예
도 12는 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제8실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 6 및 도 7의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 제1회전자코어(1)는 도 11의 것과 동일한 구조를 갖는 한편, 제2회전자코어(2)는 도 6의 것과 동일한 구조를 갖는다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제9실시예
도 13은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제9실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 2와 다른 점은, 영구자석(45, 46)이 제1회전자코어(1)내에서 2중직선으로 형성된 영구자석삽입홀(35, 36)안으로 삽입되고, 영구자석(45, 46)은 2개의 평판자석으로 만들어지는 것이다.
이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제10실시예
도 14는 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제10실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 6 및 도 13의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 제1회전자코어(1)는 도 13의 것과 동일하고, 제2회전자코어(2)는 도 6의 것과 동일한 구조를 갖는다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제11실시예
도 15는 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제11실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 2와 다른 점은, 영구자석(47, 48)이 제1회전자코어(1)내에서 영구자석삽입홀(37, 38)안으로 삽입되고, 영구자석(47, 48)은 2중U자형상(아치형상)형태로 배치되는 것이다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제12실시예
도 16은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제12실시예로서 회전자코어형태를 반경방향으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 도 6 및 도 15의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 제1회전자코어(1)는 도 15의 것과 동일하고, 제2회전자코어(2)는 도 6의 것과 동일한 구조를 갖는다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제13실시예
도 17은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제13실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도이다. 도면에 도시된 회전자에서, 도 1의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 1과 다른 점은, 회전자코어(21, 22)가 샤프트의 양 끝단부로부터의 사이에 제1회전자코어를 잡아주는 방식으로 회전자(10)가 배치되고, 여기서, 축선방향으로 제1회전자코어(1)의 길이(L1)는 축선방향으로 제2회전자코어(21, 22)의 합성길이(L21 + L22)보다 길어지도록 배치된다는 것이다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제14실시예
도 18은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제14실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도이다. 도면에 도시된 회전자에서, 도 5의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 5와 다른 점은, 제2회전자코어(23, 24)가 샤프트의 양 끝단부로부터 사이에 제1회전자코어를 잡아주는 방식으로 회전자(10)가 배치된다는 것이다. 제2회전자코어(23, 24)는 도 6(b)에 반경방향으로 도시된 단면형상을 갖는다. 축선방향에서의 제1회전자코어(1)의 길이(L1)는 축선방향에서의 제2회전자코어(23, 24)의 합성길이(L23 + L24)보다 길어지도록 배치된다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제15실시예
도 19는 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제15실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도이다. 도면에 도시된 회전자에서, 도 1 및 도 2의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 1 및 도 2와 다른 점은, 제1회전자코어(111, 112)가 축선방향의 양 끝단부로부터의 사이에 제2회전자코어(2)를 잡아주는 방식으로 회전자(10)가 배치된다는 것이다. 제1회전자코어(111, 112)는 도 2(a)에 반경방향으로 도시된 단면형상을 갖는 한편, 제2회전자코어(2)는 도 1 및 도 2에 도시된 형태를 갖는다. 여기서, 축선방향에서의 제1회전자코어(111, 112)의 합성길이(L111 + L112)는 축선방향에서의 제1회전자코어(2)의 길이(L2)보다 길어지도록 배치된다. 도면에서, 영구자석(4)은 단일 V자형으로 도시되지만, 단일 또는 이중직선의 형태, 아치형상(U자형상) 또는 V자형상의 형태로 배치될 수 있다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제16실시예
도 20은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제16실시예로서 회전자형태를 나타내는 사시도이다. 도면에 도시된 회전자에서, 도 1 및 도 5의 것과 동일한 구성요소는 중복설명을 피하기 위하여 동일한 참조부호로 표시된다. 도 1 및 도 5와 다른 점은, 제1회전자코어(111, 112)가 샤프트의 양 끝단부로부터의 사이에 제2회전자코어(2)를 잡아주는 방식으로 회전자(10)가 배치된다는 것이다.
제1회전자코어(111, 112)는 도 2(a)에 반경방향으로 도시된 단면형상을 갖는 한편, 제2회전자코어(2)는 도 5 및 도 6에 도시된 형태를 갖는다. 여기서, 축선방향에서의 제1회전자코어(111, 112)의 합성길이(L111 + L112)는 축선방향에서의 제2회전자코어(2)의 길이(L2)보다 길어지도록 배치된다. 도면에서, 영구자석(4)은 단일 V자형상으로 도시되지만, 단일 또는 이중직선의 형태, 아치형상(U자형상) 또는 V자형상의 형태로 배치될 수 있다. 이 배치는 또한, 제1실시예에 기술된 바와 동일한 기본성능을 제공한다.
제17실시예
도 21은 본 발명에 따른 영구자석식 회전전기기계의 제17실시예로서 공기조화기의 냉동사이클을 나타내는 블록도이다. 참조부호 60은 실외장치, 61은 실내장치, 62는 압축기를 나타낸다. 영구자석식 회전전기기계(63) 및 압축부(64)가 압축기에 봉입된다. 65는 응축기, 66은 팽창밸브, 67은 증발기를 나타낸다. 냉동사이클은 냉매를 화살표방향으로 순환시키고, 압축기(62)는 냉매를 압축시킨다. 그런 후, 응축기(65) 및 팽창밸브(66)로 이루어지는 실외장치(60)와 증발기(67)를 포함하는 실내장치(61) 사이에서 열교환이 수행됨에 따라, 냉방기능이 수행된다.
이하의 설명에서, 상술된 실시예에 도시된 영구자석식 회전전기기계가 영구자석식 회전전기기계(63)로서 사용된다. 이것은 영구자석식 회전전기기계(63)의 출력을 향상시키고, 공기조화기의 입력을 감소시킨다. 따라서, 지구온난화를 유발시킬 수 있는 CO2의 방출을 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 냉장고 및 냉동고의 압축기에 사용될 때에도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 것도 없다.
상술된 실시예에 따르면, 영구자석을 갖춘 제1회전자코어의 q축선측의 갭을 더 크게 하여, 전기자반작용자속의 통과는 어려워지지만, 릴럭턴스자기회로만을 갖는 제2회전자코어(2)는 전기자반작용자속의 통과를 촉진시키도록 배치된다. 이것은 작은 양의 전기자전류를 가지고 큰 전기자반작용자속을 발생시킬 수 있도록 한다. 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용하여, 큰 출력을 산출할 수 있는 영구자석식 회전전기기계가 제공될 수 있다.
본 발명은 영구자석을 절약하면서, 릴럭턴스토크를 효과적으로 사용하여 큰 출력을 산출할 수 있는 영구자석식 회전전기기계 및 공기조화기를 제공한다.

Claims (9)

  1. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향의 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    상기 제1회전자코어의 외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되고, 상기 제2회전자코어의 상기 릴럭턴스자기회로는 반경방향의 단면상에, 상기 제1회전자코어의 영구자석삽입홀과 상이한 형태를 갖는 플럭스배리어(flux barrier)를 갖는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  2. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향에서 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    상기 제1회전자코어의 외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되고, 상기 제2회전자코어의 상기 릴럭턴스자기회로는 반경방향의 단면상에, 상기 제1회전자코어의 영구자석삽입홀과 상이한 형태를 갖는 다수의 아치형상(U자형상)플럭스배리어를 갖는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  3. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향에서 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    상기 제1회전자코어의 외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되고, 상기 제2회전자코어는 돌출극이 q축선측에 있는 스위치된 릴럭턴스구조로 설계되는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  4. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향에서 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    오목부는 외주면 부근의 극간에 제공되고;
    고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자,
    직선, 아치형상(U자형상) 또는 V자형상으로 그 안에 임베드된(embedded) 영구자석을 구비한 제1회전자코어, 및
    q-축선측에 배치된 플럭스배리어를 구비한 상기 제2회전자코어의 조합을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  5. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향에서 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되는 상기 제1회전자코어, 및
    상기 제1회전자코어를 사이에 잡아주도록 플럭스배리어가 양 샤프트끝단상에 제공되는 상기 제2회전자코어의 배치를 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  6. 고정자코어상의 다수의 슬롯에 전기자권선이 제공된 고정자;
    축선방향에서 다수의 부분으로 분할되어, 다수의 영구자석삽입홀에 내장된 영구자석을 포함하는 제1회전자코어; 및
    릴럭턴스자기회로를 구비한 제2회전자코어로 이루어진 영구자석식 회전전기기계에 있어서,
    d-축자로에 대하여 플럭스배리어가 형성되는 상기 제2회전자코어; 및
    외주면 부근의 극간에 오목부가 제공되고, 상기 플럭스배리어와 상이한 형태로 영구자석이 임베드되는 2개의 제1회전자코어들이, 상기 제2회전자코어가 샤프트의 양끝단부로부터 사이에 잡혀지는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1회전자코어의 축선방향 길이는 상기 제2회전자코어의 축선방향 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 영구자석식 회전전기기계.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 영구자석식 회전전기기계에 의하여 구동되도록 배치된 압축기.
  9. 제8항에 따른 압축기가 제공된 공기조화기.
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