KR20040008940A - 슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 슬롯 구조를 비대칭으로 설계하여, 기동시에는 원형 슬롯의 효과를 나타내어 기동토크를 증가시키며, 동기시에는 동기화 토크 또한 증가하도록 하는 전동기 슬롯 형상구조에 관한 내용이다.

원형의 회전자 철심(3)의 끝단으로 자석(4)이 사각형의 형상으로 장착되고, 상기 장착된 자석(4)의 외측으로 회전자 슬롯이 형성되고, 상기 회전자 슬롯의 외측으로 고정자 슬롯(6)과 고정자 철심(5)으로 이루어진 통상의 전동기에 있어서;

고정자 슬롯(6)의 내측에 형성되며 자석(4)의 후방으로 원호의 형상으로 형성되는 회전자 슬롯이 자석(4)의 양끝으로부터 중앙으로 이동하면서 각기 다른 형상과 면적을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 자석의 양 끝 부분의 슬롯 형상과 자석의 중심부분의 슬롯 형상의 회전자를 구성하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 매입형 유도 동기 전동기이다.

Description

슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기{ELECTRIC MOTOR WITH SLOTS OF DIFFERENTIAL SHAPES}

본 발명은 영구 자석 매입형 유도 동기 전동기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 슬롯 구조를 비대칭으로 설계하여 기동시에는 원형 슬롯의 효과를 나타내어 기동 토크를 증가시키며 동기시에는 동기화 토크 또한 증가하도록 하는 전동기 슬롯형상 구조에 관한내용이다.

일반적으로 유도 동기 전동기란 유도 전동기와 동기 전동기를 결합시켜 놓음으로서 두 전동기의 장점들을 모두 갖고 있는 전동기이다.

즉, 기동시에는 유도 전동기와 같이 회전자 슬롯에 와전류가 유기되어 토크를 발생시켜 기동을 가능하게 하며, 속도를 증가시켜 유도 전동기의 정격 속도근처에 도달하게 되면 영구 자석에 의한 토크가 더해져서 동기 속도로 진입하게 되는 것이다.

이를 동기화라 하는데 유도 동기 전동기의 가장 큰 특성이다.

상기와 같은 유도 동기 전동기의 설계에서 가장 고려해야 할 부분은 기동 여부와 동기화 가능 여부인데 기동 여부란 전동기에 전압을 인가한 후 회전시키는 힘이 발생하여 부하를 이기고 전동기를 움직일 수 있는 가의 여부인 것이다.

또한 동기화 가능이란 유도기의 정격 속도 상태에서 유도기와 동기기의 토크가 더하여 동기 속도까지 도달하는 힘을 발생시키는 것을 말하는 것이다. 결국 유도 동기 전동기는 동기기로써 동작하기 때문에 동기화가 되지 않으면 정상적으로작동하지 않는다.

그러나 도 5와 6에 도시한 바와 같이 종래의 전동기의 회전자 형상은 동일한 형상으로 타원 또는 원형으로 제작되어 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이 회전자 슬롯이 원형으로 구성되어 면적이 작은 경우는 기동 토크는 크지만 동기화 토크가 감소하고, 도 6에 도시한 바와 같은 타원형으로 이루어진 경우는 단면적이 증가하여 동기화 토크는 증가하지만 기동 토크가 감소하는 동시에 양쪽 끝의 슬롯이 영구 자석과의 폭이 매우 좁으므로 철 부분이 심하게 포화되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 슬롯 구조를 비대칭으로 설계하여 큰 기동 토크를 발생시켜 기동을 원활하게 하며 또한 동기화 토크 역시 증가시킨 비대칭 슬롯형상에 관한 것이다.

기동 및 동기화 토크의 최대화라는 목적을 달성하기 위해 원형의 회전자 철심의 끝단으로 자석이 사각형의 형상으로 장착되고, 상기 장착된 자석의 외측으로 회전자 슬롯이 형성되고, 상기 회전자 슬롯의 외측으로 고정자 슬롯과 고정자 철심으로 이루어진 통상의 전동기에 있어서;

고정자 슬롯의 내측에 형성되며 자석의 후방으로 원호의 형상으로 형성되는 회전자 슬롯을 자석이 양끝으로부터 중앙으로 이동하면서 그 형상이 전혀 다르고 면적 또한 다른구조, 즉, 비대칭 형상을 갖는 회전자 슬롯구조를 제공함으로써 기동시에는 원형 슬롯의 효과를 동기화 과정에서는 단면적이 넓어진 효과를 발생시켜 기동 및 동기화 토크를 둘 다 증가시키도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명 슬롯 구조 전동기의 사시도

도 2는 본 발명이 적용된 상태를 확대 도시한 전동기의 요부 확대도

도 3은 본 발명 전동기의 기동시 속도 증가를 도시한 그래프

도 4는 본 발명 전동기의 정상 도달에 걸리는 시간을 나타낸 그래프

도 5는 종래 원형 슬롯으로 형성된 전동기의 요부 확대도

도 6은 종래 이중 슬롯으로 형성된 전동기의 요부 확대도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 원형 회전자 슬롯

(2) : 타원형 회전자 슬롯

(3) : 회전자 철심

(4) : 자석

(5) : 고정자 철심

(6) : 고정자 슬롯

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 슬롯 구조 전동기의 사시도,

도 2는 본 발명이 적용된 상태를 확대 도시한 전동기의 요부 확대도,

도 3은 본 발명 전동기의 기동시 속도 증가를 도시한 그래프,

도 4는 본 발명 전동기의 정상 도달에 걸리는 시간을 나타낸 그래프를 도시한 것이다.

원형의 회전자 철심(3)의 끝단으로 자석(4)이 사각형의 형상으로 장착되고, 상기 장착된 자석(4)의 외측으로 회전자 슬롯이 형성되고, 상기 회전자 슬롯의 외측으로 고정자 슬롯(6)과 고정자 철심(5)으로 이루어진 통상의 전동기에 있어서;

고정자 슬롯(6)의 내측에 형성되며 자석(4)의 후방으로 원호의 형상으로 형성되는 회전자 슬롯이 자석(4)의 양끝으로부터 중앙으로 원형 회전자 슬롯(1)의 형상으로 시작하여 자석(4)의 중앙으로 갈수록 슬롯의 형상이 변화하여 타원형 회전자 슬롯(2)을 형성하는 것으로 구성되어진 것이다.

본 발명의 작용은 다음과 같다.

상기와 같이 형성된 전동기의 특성을 살펴보면 도 3에 도시한 바와 같이pm2_1은 원형의 회전자 슬롯(1)이 형성된 전동기이고, pm2_2는 타원형의 회전자 슬롯(2)이 형성된 전동기이고, pm2_3은 본 발명인 전동기로 원형 회전자 슬롯(1) 및 타원형 회전자 슬롯(2)이 같이 형성된 전동기의 특성을 도시한 것으로 기동시의 속도 증가를 나타낸 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명 전동기인 pm2_3이 원형 회전자 슬롯(1)이 형성된 pm2_1과 비슷하게 속도가 증가하는 것을 알 수 있으며 pm2_2인 타원형 회전자 슬롯(2)이 형성된 전동기는 약간 더딘 것을 알 수 있는 것이다.

이는 pm2_2의 기동 토크가 pm2_3이나 pm2_1에 비하여 적게 발생하였기 때문이다.

도 4에 도시한 바와 같이 동기화 특성을 살펴보면 도 4의 원형 회전자 슬롯(1)이 형성된 전동기인 pm2_1이 타원형 회전자 슬롯(2)만 형성된 pm2_2와 복합적으로 형성된 pm2_3보다 정상에 도달하는 시간이 느리다는 것을 알 수 있으며 그 원인은 pm2_1 동기화 토크가 상대적으로 작기 때문이다.

* Rotor의 관성은 0.03() , Drag Torque는 5.5(N.m)으로 동일하게 주었다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

그러므로 본 발명은 기동 및 동기화 특성이 우수한 것을 알 수 있으며 이는 본 발명품의 감소 슬롯구조가 철심의 포화를 감소시켜서 슬롯을 최대한 이용할 수 있고 기동시에는 단일 슬롯의 효과를 동기화시에는 이중 슬롯의 효과를 발생하여 기동 및 동기화 토크를 최대로 발생시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 원형의 회전자 철심(3)의 끝단으로 자석(4)이 사각형의 형상으로 장착되고, 상기 장착된 자석(4)의 외측으로 회전자 슬롯이 형성되고, 상기 회전자 슬롯의 외측으로 고정자 슬롯(6)과 고정자 철심(5)으로 이루어진 통상의 전동기에 있어서;

   고정자 슬롯(6)의 내측에 형성되며 자석(4)의 후방으로 원호의 형상으로 형성되는 회전자 슬롯을 자석(4)의 양끝으로부터 중앙으로 원형 회전자 슬롯(1)의 형상으로 시작하여 자석(4)의 중앙에는 타원형 회전자 슬롯(2)의 형상을 갖는 회전자 슬롯을 형성하는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 슬롯형상이 서로 다른 구조를 갖는 전동기.