KR20040081632A - 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기는 고정자(102)의 내측에 회전자(103)가 회전가능하게 설치되고, 그 회전자(103)의 축공(103b)에 회전축(109)이 압입되어 있는 유도 전동기에서, 상기 고정자(102)와 회전자(103)의 사이에 자유회전 마그네트(111)를 설치하고, 고정자(102)에서 발생되는 회전자계에 의해 저관성 상태의 자유회전 마그네트(111)가 회전되고, 그와 같이 회전되는 자유회전 마그네트(111)에서 발생되는 강한 자속을 가진 회전자계에 의해 회전자(103)가 회전되도록 함으로써, 전동기의 고효율, 저소음 운전이 가능해진다.

Description

자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기{INDUCTION MOTOR HAVING FREE MAGNET}

본 발명은 고정자에 흐르는 회전자계와 회전자에 발생하는 유도전류와의 상호작용에 의해 회전력을 발생시키는 유도 전동기에 관한 것으로, 특히 강한 자속의 회전자계에 의해 회전자가 회전되도록 하여 고효율, 저소음운전을 할 수 있도록 한 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기에 관한 것이다.

도 1은 종래 유도 전동기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'를 절취한 횡단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래 단상의 유도 전동기는 브라켓(1)의 내측에 고정자(2)가 고정되어 있고, 그 고정자(2)의 내측에는 회전자(3)가 일정간격의 공극이 유지되도록 설치되어 있으며, 그 회전자(3)의 중심에는 회전자(3)의 회전력을 외부로 출력하기 위한 회전축(5)이 압입되어 있다.

상기 고정자(1)는 규소강판으로된 적층 철심으로, 그 내주면을 따라 다수개의 슬롯부(11)가 반복형성되어 있고, 그 슬롯부(11)에는 각각 구동코일(12)이 권선되어 있다.

상기 회전자(2)는 규소강판으로된 적층 철심으로, 그 적층 철심에 일정간격으로 형성된 통공(2a)에 알루미늄의 봉도체(21)가 삽입되어 있고, 그 봉도체(21)들의 양단부는 앤드링(end ring)(22)으로 연결된 농형(籠型)의 회전자(2)(squirrel cage rotor)이다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래의 유도 전동기모터는 고정자(1)에 권선되어있는 구동코일(12)에 전원이 인가되면 구동코일(12)에 흐르는 전류에 의해 회전자계가 발생되고, 회전자(2)의 봉도체(21)에 의해 유도전류가 발생되는데, 이와 같이 발생되는 회전자계와 유도전류와의 상호작용에 의해 회전자(2)에 회전토크가 발생되며, 그와 같이 발생되는 회전토크는 회전축(5)을 통하여 외부로 전달되어 진다.

즉, 상기와 같은 단상의 유도 전동기는 회전토크를 발생시키는 전자기적인 성분인 회전자계를 발생시키는 전류(자화전류)와 회전자(2)에서 발생하는 유도전류를 모두 외부전원과 결선된 구동코일(12)을 통하여 공급하게 된다.

따라서, 종래의 유도 전동기는 고정자(1)의 구동코일(12)에서 발생되는 1차동손과 회전자(2)의 봉도체(21)에서 발생되는 2차동손에 의해 전류의 손실이 많이 발생되고, 그에 따라 전동기의 효율을 향상시키는데 한계가 있는 문제점을 가지고 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 강한 자속의 회전자계에 의해 회전자가 회전되도록 하여 전동기의 효율을 향상시키도록 하는데 적합한 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기를 제공함에 있다.

도 1은 종래 유도 전동기의 종단면도.

도 2는 도 1의 A-A'를 절취한 횡단면도.

도 3은 본 발명에 따른 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기의 종단면도.

도 4는 도 3의 B-B' 단면도.

도 5는 본 발명의 자유회전 마그네트의 사시도.

도 6은 도 5의 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102 : 고정자 103 : 회전자

103a : 통공 105 : 슬롯부

106 : 구동코일 107 : 봉도체

108 : 앤드링 109 : 회전축

111 : 자유회전 마그네트 121 : 링 마그네트

122 : 마그네트 서포터 123 : 베어링

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

내주면에 형성된 다수개의 슬롯부에 구동코일이 권선되어 있는 고정자와,

그 고정자의 내측에 회전가능하게 설치되며 가장자리를 따라 상,하방향으로 관통된 슬롯부에 도체인 봉도체가 형성됨과 아울러 양단부가 앤드링으로 연결되어있는 회전자와,

그 회전자의 중심에 압입되어 회전자의 회전력을 외부로 전달하기 위한 회전축과,

상기 고정자와 회전자의 사이에 회전가능하게 설치되어 고정자에서 발생되는 회전자계로 회전하면서 강한 자속으로 회전자를 회전시키기 위한 자유회전 마그네트를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기의 종단면도이고, 도 4는 도 3의 B-B' 단면도이며, 도 5는 본 발명의 자유회전 마그네트의 사시도이고, 도 6은 도 5의 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 브라켓(101)의 내측에는 규소강판이 적층된 적층철심으로된 고정자(102)가 설치되어 있고, 그 고정자(102)의 내측에는 규소강판이 적층된 적층철심으로된 회전자(103)가 회전가능하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 고정자(102)의 내측에는 다수개의 슬롯부(105)가 반복적으로 돌출형성되어 있고, 그 슬롯부(105)에는 공급되는 전류가 인가되는 구동코일(106)이 각각 권선되어 있다.

또한, 상기 회전자(103)의 가장자리에 상,하방향으로 관통형성된 다수개의 통공(103a)에 알루미늄 봉도체(107)가 상,하방향으로 삽입된 상태에서 양단부가 앤드링(108)으로 연결되어 전기적인 단락이 이루어져 있다.

그리고, 상기 회전자(103)의 중심에 형성된 축공(103b)에는 회전자(103)의 회전력을 외부로 전달하기 위한 회전축(109)이 압입되어 있고, 그 회전축(109)의 양단부는 브라켓(101)에 설치된 베어링(110)에 삽입된 상태로 회전가능하게 지지되어 있다.

또한, 상기 고정자(102)와 회전자(103)의 사이에는 고정자(102)에서 발생되는 회전자계로 회전하면서 강한 자속으로 회전자(103)를 회전시키기 위한 자유회전 마그네트(111)가 설치되어 있다.

상기 자유회전 마그네트(111)는 고정자(102)와 회전자(103)의 사이에 위치되는 링 마그네트(121)와, 그 링 마그네트(121)의 일측에 접합되어 있는 마그네트 서포터(122)와, 그 마그네트 서포터(122)에 압입됨과 아울러 회전축(109)에 회전가능하게 결합되어 있는 베어링(123)으로 구성되어 있다.

상기 링 마그네트(121)는 상기 고정자(102)와 회전자(103)의 사이에 일정간격의 공극을 두고 회전가능하게 배치되는 원통형의 영구자석이고, 상기 마그네트 서포터(122)는 플라스틱과 같은 비자성체로서, 링 마그네트(121)의 일측에 마그네트 서포터(122)가 접합되어지도록 일체로 사출성형된다.

또한, 상기 마그네트 서포터(122)는 링 마그네트(121)의 한쪽에만 설치된 것을 예로들어 설명하였으나, 양쪽에 설치하여도 무방하다.

또한, 상기의 실시예에서는 링 마그네트(121)와 마그네트 서포터(122)가 별도로 이루어진 것으로 예로 들어 설명하였으나 꼭 그에 한정하는 것은 아니고, 링마그네트(121)와 마그네트 서포터(122)가 하나의 자성재질로 형성되어도 무방하다

상기 베어링(123)은 볼 베어링 또는 오일레스 베어링 등 어느것을 사용하여도 무방하나 가격을 고려하는 오일레스 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기는 AC 상용전압을 인가하면 고정자(102)의 코일(106)에 인가되는 교번전류에 자유회전 마그네트(111)가 회전을 하며, 그와 같이 회전하는 자유회전 마그네트(111)에서 강한 자속을 가진 회전자계를 다시 발생시켜서 회전자(103)를 회전시키게 된다.

즉, 고정자(102)의 회전자계에 의해 팬(미도시)과 분리되어 저관성상태인 자유회전 마그네트(111)가 기동됨과 아울러 동기되고, 그와 같이 회전되는 자유회전 마그네트(111)의 회전자계에 의해 회전자(103)에 토크발생용 자속이 공급되어 회전자(103)를 회전시키게 된다.

부연하여 설명하면, 상기 자유회전 마그네트(111)의 링 마그네트(121)는 베어링(123)이 압입된 마그네트 서포터(122)의 측면에 접합되어 있고, 그 베어링(123)이 회전축(109)에 결합된 상태에서 자유롭게 회전가능하게 설치되어 있으며, 그와 같은 상태에서 고정자(102)에서 발생되는 회전자계에 의해 자유회전 마그네트(111)가 회전되기 때문에 자유회전 마그네트(111)는 저관성 상태에서 자유롭게 회전이 가능하고, 또한 그와 같이 회전되는 영구자석인 자유회전 마그네트(111)에서 강한 자속으로 회전자(103)를 회전시키기 때문에 고효율, 저소음운전이 가능해진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기는 고정자와 회전자의 사이에 자유회전 마그네트를 설치하고, 고정자에서 발생되는 회전자계에 의해 저관성 상태의 자유회전 마그네트를 회전시키고, 그와 같이 회전되는 자유회전 마그네트에서 강한 자속을 가진 회전자계를 다시 발생시켜서 회전자를 회전시킴에 따라 전동기의 고효율, 저소음 운전이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 설치되는 자유회전 마그네트는 영구자석인 링 마그네트가 마그네트 서포터에 일체화되도록 사출성형되므로 간단한 구조로 용이하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 내주면에 형성된 다수개의 슬롯부에 구동코일이 권선되어 있는 고정자와,

   그 고정자의 내측에 회전가능하게 설치되며 가장자리를 따라 상,하방향으로 관통된 슬롯부에 도체인 봉도체가 형성됨과 아울러 양단부가 앤드링으로 연결되어 있는 회전자와,

   그 회전자의 중심에 압입되어 회전자의 회전력을 외부로 전달하기 위한 회전축과,

   상기 고정자와 회전자의 사이에 회전가능하게 설치되어 고정자에서 발생되는 회전자계로 회전하면서 강한 자속으로 회전자를 회전시키기 위한 자유회전 마그네트를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 자유회전 마그네트는 고정자와 회전자의 사이에 위치되는 링 마그네트와, 그 링 마그네트의 일측에 접합되어 있는 마그네트 서포터와, 그 마그네트 서포터에 압입됨과 아울러 회전축에 회전가능하게 결합되어 있는 베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 링 마그네트는 상기 고정자와 회전자의 사이에 일정간격의 공극을 두고 회전가능하게 배치되는 원통형의 영구자석인 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 마그네트 서포터는 비자성체인 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
5. 제 2항 또는 제4항에 있어서

   상기 마그네트 서포터는 링 마그네트의 일측에 사출성형에 의해 일체로 접합되는 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
6. 제 2항 또는 제4항에 있어서

   상기 마그네트 서포터는 링 마그네트의 양측에 사출성형에 의해 일체로 접합되는 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
7. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 링 마그네트와 마그네트 서포터가 일체로된 자성재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
8. 제 2항에 있어서,

   상기 베어링은 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.
9. 제 2항에 있어서,

   상기 베어링은 오일레스 베어링인 것을 특징으로 하는 자유회전 마그네트를 구비한 유도 전동기.