KR20060019118A - Rotor of motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동기의 로터에 관한 것으로서, 특히 코어의 원주 방향으로 복수개의 마그네트가 방사형으로 삽입되고, 상기 마그네트들 사이에 자속을 차단하는 자속 배리어가 형성된 전동기의 로터에 있어서; 상기 로터에는 상기 배리어 부근의 자속을 유도하는 가이드홀이 추가로 형성되어, 누설 자속을 유도하는 경우에는 전동기에 의하여 발생하는 평균 토크를 증가시키고 토크 리플을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 가이드홀의 형상에 따라 각각 발생되는 토크의 특성 및 토크 리플의 정도를 간단하게 변경할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a rotor of an electric motor, and more particularly, to a rotor of an electric motor in which a plurality of magnets are radially inserted in a circumferential direction of a core and a magnetic flux barrier is formed to block magnetic flux between the magnets; The rotor is further provided with a guide hole for inducing magnetic flux in the vicinity of the barrier, when inducing leakage magnetic flux can increase the average torque generated by the motor and reduce the torque ripple, according to the shape of the guide hole There is an effect that can easily change the characteristics of the generated torque and the degree of torque ripple, respectively.
전동기, 로터, 배리어, 토크, 토크 리플, 가이드홀, 자속Motor, rotor, barrier, torque, torque ripple, guide hole, magnetic flux
Description
도 1은 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기,1 is a motor provided with a rotor according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도,2 is a magnetic flux flow diagram at no load in the electric motor with a rotor according to the prior art,
도 3은 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프,3 is a graph showing the counter electromotive force according to each phase of the motor with a rotor according to the prior art,
도 4는 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프,Figure 4 is a graph showing the torque generated in the motor with a rotor according to the prior art,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기,5 is a motor provided with a rotor according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도,6 is a magnetic flux flow diagram at no load in the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프,7 is a graph showing the counter electromotive force according to each phase of the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프,8 is a graph showing the torque generated in the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기와 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 토크가 함께 도시된 그래프,Figure 9 is a graph showing the torque of the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention and the motor with a rotor according to the prior art,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기,10 is a motor provided with a rotor according to another embodiment of the present invention,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도,11 is a magnetic flux flow diagram at no load in the electric motor with a rotor according to another embodiment of the present invention,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프,12 is a graph showing counter electromotive force according to each phase of a motor provided with a rotor according to another embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프,13 is a graph showing the torque generated in the motor with a rotor according to another embodiment of the present invention,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기와 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 토크가 함께 도시된 그래프이다.14 is a graph illustrating torques of an electric motor including a rotor according to another embodiment of the present invention and an electric motor including the rotor according to the related art.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
3 : 스테이터 4 : 로터3: stator 4: rotor
31 : 요크 32 : 슬롯31: York 32: Slot
33 : 티스 35 : 코일33: Teeth 35: Coil
37 : 공극 42 : 마그네트37: void 42: magnet
43 : 코어 44 : 배리어43: core 44: barrier
45, 45': 가이드홀45, 45 ': guide hole
본 발명은 전동기의 로터에 관한 것으로서, 특히 로터의 마그네트에서 발생하는 일부 누설 자속을 유도하는 가이드홀을 추가로 형성하여 평균 토크를 크게 하고 토크 리플을 감소할 수 있는 전동기의 로터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor of an electric motor, and more particularly, to a rotor of an electric motor that can further form a guide hole for inducing some leakage magnetic flux generated in a magnet of the rotor to increase the average torque and reduce the torque ripple.
일반적으로 전동기는 자기장 속에 도체를 자기장과 직각으로 놓고 여기에 전류를 통하면 자기장에도 직각 방향으로 전자기적인 힘이 발생한다는 전자 유도 현상을 응용한 것으로 전원의 종별에 따라 직류 전동기와 교류 전동기로 분류된다.In general, electric motors apply electromagnetic induction, in which magnetic force is generated at right angles to a magnetic field, and electromagnetic force is generated at right angles to magnetic fields. Electric motors are classified into DC motors and AC motors according to the type of power source. .
유도전동기는 교류 전동기의 일종으로 단상 유도전동기 및 3상 유도전동기로 구분되며, 단상 유도전동기는 비교적 작은 출력을 갖는 전기 제품에 널리 사용되며, 3상 유도전동기는 고출력의 전기 제품에 널리 이용되고 있다.Induction motor is a kind of AC motor. It is divided into single phase induction motor and three phase induction motor. Single phase induction motor is widely used in electrical products with relatively small output, and three phase induction motor is widely used in high power electrical products. .
도 1은 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기, 도 2는 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도, 도 3은 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프, 도 4는 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프이다.1 is a motor with a rotor according to the prior art, Figure 2 is a magnetic flux flow diagram at no load in the motor with a rotor according to the prior art, Figure 3 is a counter electromotive force according to each phase of the motor with a rotor according to the
종래 기술에 따른 전동기는 도 1에 도시된 바와 같이, 9:6 집중권 매입형 페라이트 마그네트가 삽입된 일반적인 형상의 전동기로, 전원이 인가되면 자력이 발생되는 스테이터(1)와, 상기 스테이터(1)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터(2)와, 상기 로터(2)의 중심부에 고정되어 회전하는 축(21)을 포함하여 구성된 다.As shown in FIG. 1, the motor according to the related art is a motor having a general shape in which a 9: 6 concentrated winding embedded ferrite magnet is inserted. The stator 1 generates magnetic force when power is applied, and the stator 1 ) And a rotor (2) which rotates electromagnetically in interaction with each other, and a shaft (21) which is fixed to and rotated at the center of the rotor (2).
상기 스테이터(1)는 판상부재를 적층하여 제작되는데, 상기 스테이터(1)는 몸체를 구성하는 링형의 요크(11)와, 상기 요크(11) 내부의 원주 방향을 따라 중심을 향해 개방되고 상호 이격하여 방사형으로 배치되어 코일(15)이 수용되는 복수개의 슬롯(12)과, 중심을 향해 돌출되고 원주 방향으로 상기 슬롯(12)사이의 간격을 유지하는 복수개의 티스(13)를 포함하여 구성된다.The stator 1 is manufactured by stacking plate members, and the stator 1 is opened toward the center along the circumferential direction inside the
상기 스테이터(1)와 로터(2)의 사이는 로터 회전을 위한 공극(17)이 형성된다.A
상기 로터(2)는 상기 로터(2)는 몸체를 구성하는 코어(23)와, 상기 코어(23)의 내부에 복수개가 원주 방향으로 배열되고 상기 로터(2)의 길이 방향으로 삽입되는 마그네트(22)와, 상기 마그네트(22)의 양단 사이에 각각 형성되어 자속을 차단하는 배리어(24)를 포함하여 구성된다.The
상기 배리어(24)는 상기 마그네트(22)의 단부에 각 방향의 마그네트(22) 마다 형성되고, 상기 로터(2)의 중심 방향에서 멀어질수록 길이가 커지는 삼각형 단면의 홀로 형성된다.The
상기 마그네트(22)는 절단면에서 볼 때, N극과 S극이 원주방향으로 교번되도록 배치된다.The
한편, 상기 마그네트(22)에 의하여 상기 로터(2)의 코어(23) 및 상기 스테이터(1)의 티스(13)에는 무부하시에 도 2에 도시된 바와 같이 자속 흐름이 형성되는 데, 이 때 상기 마그네트(22)에서 발생되는 자속이 모두 상기 티스(13) 방향으로 향하지 못하고, 그 일부는 상기 마그네트(22) 사이에 위치하는 배리어(24)와 공극(17)사이로 형성되는 누설 자속이 형성됨을 알 수 있다.On the other hand, the magnetic flux flow is formed in the
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
상기 압축기에 전원이 인가되면 상기 스테이터(1)에는 코일(15)에 의한 자기력이 발생하고, 이에 대응하여 상기 마그네트(22)에서 발생한 자속에 의하여 상기 로터(2)가 회전하게 되고, 이러한 회전력에 의하여 토크가 발생하게 된다.When power is applied to the compressor, the magnetic force generated by the
도 3은 상기 전동기에 약 1100RPM 회전하고 있는 경우에 각 상의 역기전력 파형을 나타내는 그래프로서, 굵은 실선, 가는 실선, 파선이 각각 3 상의 각 상에 의한 역기전력을 나타내고, 상부의 곡선은 상기 각 상의 역기전력의 합을 나타내는 것인데, 상기 역기전력 파형은 마그네트의 배열, 로터의 형상에 따라 그 일부분이 튐 현상과 같은 왜곡이 포함되고 있음을 알 수 있다.3 is a graph showing the counter electromotive force waveform of each phase when the motor rotates about 1100 RPM, wherein a thick solid line, a thin solid line, and a broken line each show counter electromotive force by each of the three phases. The counter electromotive force waveform can be seen that a part of the back electromotive force includes a distortion such as a swelling phenomenon depending on the arrangement of the magnet and the shape of the rotor.
도 4는 도 3과 같은 역기전력 파형에서 3상 델타결선을 적용한 이상적인 전류를 입력되었을 경우에 발생하는 토크를 나타내고 있으며, 하단의 가는 실선은 각 각 3상에서의 토크를 나타내고 상단의 굵은 실선은 각 경우의 토크의 합을 나타낸다. 여기서 각각의 경우에 역기전력 파형의 왜곡에 따른 토크 리플이 나타나고 있다.Figure 4 shows the torque generated when the ideal current applying the three-phase delta connection in the back EMF waveform as shown in Figure 3, the thin solid line at the bottom represents the torque in each of the three phases, the thick solid line at the top of each case Represents the sum of torques. In each case, the torque ripple due to the distortion of the back EMF waveform is shown.
여기서 도 4에 따른 상기 토크에 따른 평균 토크 및 최대, 최소 토크를 산출하면 다음의 <표 1>과 같다.Here, the average torque and the maximum and minimum torque according to the torque according to FIG. 4 are calculated as shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
그러나, 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기는 상기 전동기의 로터(2)에 구비된 마그네트(22)에서 발생한 자속이 상기 스테이터(1)의 티스(13)로 흐르지 못하는 누설 자속이 생김에 따라, 전동기가 구동될 때 역기전력의 파형이 왜곡되는 부분이 생기게 되므로, 발생되는 토크의 크기가 줄어들고, 전동기의 진동 및 소음을 발생시키는 토크 리플이 발생되는 문제점이 있다.However, the motor with a rotor according to the prior art, as the magnetic flux generated in the
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전동기의 회전에 의하여 발생하는 평균 토크를 증가시키거나, 토크 리플을 줄일 수 있는 전동기의 로터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a rotor of an electric motor that can increase the average torque generated by the rotation of the motor or reduce the torque ripple.
또한, 전동기가 장착되는 기구에서 요구하는 토크의 특성 및 토크 리플의 정도에 대응하려 할 때, 전동기의 로터의 간단한 형상 변형만으로 이에 대응할 수 있는 전동기의 로터를 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, it is an object of the present invention to provide a rotor of an electric motor that can cope with only a simple shape deformation of the rotor of the electric motor when trying to cope with the characteristics of torque and the degree of torque ripple required by a mechanism in which the electric motor is mounted.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전동기의 로터는 코어의 원주 방향으로 복수개의 마그네트가 방사형으로 삽입되고, 상기 마그네트들 사이에 자속을 차단하는 자속 배리어가 형성된 전동기의 로터에 있어서; 상기 로터에는 상기 배리어 부근의 자속을 유도하는 가이드홀이 추가로 형성된다.In the rotor of the motor according to the present invention for solving the above problems a plurality of magnets are radially inserted in the circumferential direction of the core, the rotor of the motor having a magnetic flux barrier to block the magnetic flux between the magnets; The rotor is further formed with a guide hole for inducing magnetic flux in the vicinity of the barrier.
또한, 상기 가이드홀은 상기 로터의 마그네트와 공극 사이에 위치하고, 상기 마그네트 양쪽 자극 부근에 형성된다.In addition, the guide hole is located between the magnet and the gap of the rotor, and formed near both magnetic poles of the magnet.
또한, 상기 가이드홀은 상기 로터의 반경 방향으로 길게 형성된다.In addition, the guide hole is formed long in the radial direction of the rotor.
또한, 상기 가이드홀은 누설되는 자속 수만큼 복수개가 형성된다.In addition, a plurality of the guide holes are formed by the number of magnetic fluxes leaked.
여기서 상기 가이드홀은 상기 마그네트의 자극 중심 방향으로 기울어져 위치하거나, 상기 가이드홀은 상기 마그네트의 자극 중심 반대 방향으로 기울어져 위치한다.Here, the guide hole is inclined in the direction of the magnetic pole of the magnet, or the guide hole is inclined in the direction opposite to the magnetic pole of the magnet.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 로터가 구비된 전동기와 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 토크가 함께 도시된 그래프이다.Figure 5 is a motor with a rotor according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a magnetic flux flow at no load in the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention, Figure 7 according to an embodiment of the present invention Figure 8 is a graph showing the counter electromotive force according to each phase of the motor with a rotor, Figure 8 is a graph showing the torque generated in the motor with a rotor according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is an embodiment of the present invention It is a graph showing the torque of the motor with a rotor according to the motor with a rotor according to the prior art.
본 발명에 따른 전동기는 9:6 집중권 매입형 페라이트 마그네트가 삽입된 형 상의 전동기로, 전원이 인가되면 자력이 발생되는 스테이터(3)와, 상기 스테이터(3)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터(4)와, 상기 로터(4)의 중심부에 고정되어 회전하는 축(41)을 포함하여 구성된다.The electric motor according to the present invention is a motor having a shape of a 9: 6 immersion-type ferrite magnet inserted therein, and a magnetic force is generated when power is applied, and the motor rotates by electromagnetically interacting with the stator 3.
상기 스테이터(3)는 판상부재를 적층하여 제작되는데, 상기 스테이터(3)는 몸체를 구성하는 링형의 요크(31)와, 상기 요크(31) 내부의 원주 방향을 따라 중심을 향해 개방되고 상호 이격하여 방사형으로 배치되어 코일(35)이 수용되는 복수개의 슬롯(32)과, 중심을 향해 돌출되고 원주 방향으로 상기 슬롯(32)사이의 간격을 유지하는 복수개의 티스(33)를 포함하여 구성된다.The stator 3 is manufactured by stacking plate members, and the stator 3 is open toward the center along the circumferential direction inside the
상기 스테이터(3)와 로터(4)의 사이는 로터 회전을 위한 공극(37)이 형성된다.A
상기 로터(4)는 상기 로터(4)는 몸체를 구성하는 코어(43)와, 상기 코어(43)의 내부에 복수개가 원주 방향으로 배열되고 상기 로터(4)의 길이 방향으로 삽입되는 마그네트(42)와, 이웃하는 마그네트(42) 사이에 각각 형성되어 자속을 차단하는 배리어(44)를 포함하여 구성된다.The
상기 마그네트(22)는 절단면에서 볼 때, N극과 S극이 원주방향으로 교번되도록 배치된다.The
상기 배리어(44)는 상기 마그네트(42)의 단부에 각각 형성되어 상기 마그네트(42)의 양쪽 자극 사이에는 2개씩 형성되며, 상기 로터(2)의 중심 방향에서 멀어질수록 길이가 커지는 삼각형 단면의 홀로 형성된다.The
상기 로터(4)에는 마그네트(42)와 공극(37) 사이의 상기 마그네트 양쪽 자극 부근에는 로터의 반경 방향으로 길게 형성된 가이드홀(45)이 복수개 형성된다.The
그리고 상기 가이드홀(45)은 상기 마그네트의 자극 중심 방향으로 기울어져 위치한다.The
한편, 상기 마그네트(42)에 의하여 상기 로터(4)의 코어(43) 및 상기 스테이터(3)의 티스(33)에는 무부하시에 도 6에 도시된 바와 같이 자속 흐름이 형성되는데, 이 때 상기 마그네트(42)에서 발생되는 자속 중 일부는 상기 마그네트(42)와 공극(37) 사이의 공간을 이용하여 상기 배리어(42)를 중심으로 순환하는 폐곡선의 형태가 되어 상기 티스(33) 방향으로 향하지 못하게 된다.On the other hand, the magnetic flux flow is formed in the
여기서 상기 가이드홀(45)이 상기 마그네트(42)의 자극 중심 방향으로 기울어져 형성됨에 따라 누설되어야할 자속의 일부가 상기 가이드홀(45)의 안내를 받아 상기 티스(33) 방향으로 유도되어 누설되어야할 자속의 일부를 좀 더 스테이터(3)로 유도할 수 있어 유효 자속을 늘리게 된다.Here, as the
따라서, 상기 가이드홀(45)은 상기 배리어(42) 부근의 누설되는 자속 수만큼 형성되어 발생되는 자속이 상기 스테이터(3)로 향하도록 유도하는 것이 보다 효율적이다.Therefore, it is more efficient to guide the magnetic flux generated by the
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
상기 압축기에 전원이 인가되면 상기 스테이터(3)에는 코일(35)에 의한 자기력이 발생하고, 이에 대응하여 상기 마그네트(42)에서 발생한 자속에 의하여 상기 로터(4)가 회전하게 되고, 이러한 회전력에 의하여 토크가 발생하게 된다.When power is applied to the compressor, the magnetic force generated by the
도 7은 상기 전동기에 약 1100RPM 회전하고 있는 경우에 각 상의 역기전력 파형을 나타내는 그래프로서, 굵은 실선, 가는 실선, 파선이 각각 3 상의 각 상에 의한 역기전력을 시간에 따라 나타내고, 상부의 곡선은 하부의 각 상의 역기전력의 합을 나타내는데, 상기 역기전력 파형은 도 3에 도시된 종래의 전동기에서의 파형에 비하여 튐현상이 현저하게 줄어들고 완만한 값을 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the counter electromotive force waveform of each phase when the motor is rotated about 1100 RPM. The thick solid line, the thin solid line, and the broken line each show the counter electromotive force of each of the three phases over time. It shows that the sum of the counter electromotive force of each phase, the back electromotive force waveform is significantly reduced and has a gentle value compared to the waveform in the conventional electric motor shown in FIG.
또한, 도 8은 도 7과 같은 3상 델타결선을 적용한 이상적인 전류를 입력되었을 경우에 발생하는 토크를 시간에 따라 나타낸 그래프로서, 하단의 가는 실선은 각 상에 대한 토크를 나타내고, 상단의 굵은 실선은 각 상에 대한 토크의 합을 나타내는데, 도 9에 도시된 바와 같이 종래 전동기와 비교해 볼 때, 역기전력 파형의 왜곡이 줄어듦에 따라 토크 리플이 현저하게 줄어든 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph showing the time-dependent torque generated when the ideal current to which the three-phase delta connection as shown in FIG. 7 is applied is input. The thin solid line at the bottom represents the torque for each phase and the thick solid line at the top. Represents the sum of torques for each phase. As shown in FIG. 9, it can be seen that the torque ripple is remarkably reduced as the distortion of the back EMF waveform decreases.
여기서 도 9에 따른 상기 토크에 따른 평균 토크 및 최대, 최소 토크을 비교 산출하면 다음의 <표 2>과 같다.Here, when the average torque and the maximum and minimum torque according to the torque according to FIG. 9 are compared and calculated, it is shown in Table 2 below.
<표 2>TABLE 2
<표 2>에 나타난 바와 같이 평균 토크 값은 1.92 Nm를 나타내어 약 2% 이상, 최대 토크 값은 2.04 Nm를 나타내어 약 4% 이상 증가하였고, 최대값과 최소값의 차는 0.46(평균토크의 22%)으로서 그 차이는 약 43% 증가한 것을 알 수 있다.As shown in <Table 2>, the average torque value is 1.92 Nm, which is about 2% or more and the maximum torque value is 2.04 Nm, which is increased by about 4% or more, and the difference between the maximum value and the minimum value is 0.46 (22% of the average torque). As a result, the difference increased by about 43%.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 무부하시 자속 흐름도, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기의 각 위상에 따른 역기전력이 도시된 그래프, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기에서 발생하는 토크가 도시된 그래프, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터가 구비된 전동기와 종래 기술에 따른 로터가 구비된 전동기의 토크가 함께 도시된 그래프이다.Figure 10 is a motor with a rotor according to another embodiment of the present invention, Figure 11 is a magnetic flux flow at no load in the motor with a rotor according to another embodiment of the present invention, Figure 12 according to another embodiment of the present invention FIG. 13 is a graph showing the counter electromotive force according to each phase of the motor with a rotor, FIG. 13 is a graph showing the torque generated in the motor with a rotor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is another embodiment of the present invention. It is a graph showing the torque of the motor with a rotor according to the motor with a rotor according to the prior art.
본 실시예에 따른 전동기의 로터는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트(42)의 자극 중심 반대 방향으로 기울어져서 상기 배리어(44) 쪽을 향하고 로터(4)의 반경 방향으로 길게 형성된 가이드홀(45')이 형성되며, 상기 가이드홀(45' ) 이외의 구성은 본 발명 일실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 10, the rotor of the electric motor according to the present embodiment is inclined in a direction opposite to the magnetic pole center of the
상기 마그네트(42)에 의하여 상기 로터(4)의 코어(43) 및 상기 스테이터(3)의 티스(33)에는 무부하시에 도 11에 도시된 바와 같이 자속 흐름이 형성되는데, 이 때 상기 마그네트(42)에서 발생되는 자속 중 일부는 상기 마그네트(42)와 공극(37) 사이의 공간을 이용하여 상기 배리어(42)를 중심으로 순환하는 폐곡선의 형태가 된다.The magnetic flux flow is formed in the
여기서 상기 가이드홀(45')이 상기 마그네트(42)의 자극 중심 반대 방향으로 기울어져서 상기 배리어(44) 쪽을 향함에 따라, 상기 티스(33) 방향으로 향하는 유효 자속의 일부가 상기 가이드홀(45')의 안내를 받아 누설 자속이 되도록 상기 배 리어(44)가 유도하여 결국 누설 자속이 늘어난다.Here, as the guide hole 45 'is inclined in the direction opposite to the magnetic pole center of the
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
도 12는 상기 전동기에 약 1100RPM 회전하고 있는 경우에 각 상의 역기전력 파형을 시간에 따라 나타내는 그래프로서, 굵은 실선, 가는 실선, 파선이 각각 3 상의 각 상에 의한 역기전력을 나타내고, 상부의 곡선은 상기 각 상의 역기전력의 합을 나타내는 것인데, 상기 역기전력 파형은 도 3에 도시된 종래의 전동기에서의 파형에 비하여 역기전력 그래프에서의 편평한 부분이 넓어지고, 튐현상이 줄어든 것을 알 수 있다.12 is a graph showing the back EMF waveform of each phase over time when the motor rotates about 1100 RPM. The thick solid line, the thin solid line, and the broken line each show the back EMF of each of the three phases. The counter electromotive force waveform indicates that the flat portion in the counter electromotive force graph is wider than the waveform in the conventional electric motor shown in FIG.
또한, 도 13은 도 11과 같은 역기전력 파형에서 3상 델타결선을 적용한 이상적인 전류를 입력되었을 경우에 발생하는 토크를 시간에 따라 나타낸 그래프로서, 하단의 가는 실선은 각 상에 대한 토크를 나타내고 상단의 굵은 실선은 각 상에 대한 토크의 합을 나타내는데, 도 14에 도시된 바와 같이 종래 전동기와 비교해 볼 때, 역기전력 파형의 편평한 부분이 넓어지고, 토크의 최대값과 최소값의 차이가 작아지며, 토크 리플이 줄어든 것을 알 수 있다.FIG. 13 is a graph showing a time-dependent torque generated when an ideal current to which a three-phase delta connection is applied is input in a counter electromotive force waveform as shown in FIG. 11, and a thin solid line at the bottom represents torque for each phase and The thick solid line represents the sum of the torques for each phase. Compared with the conventional electric motor, as shown in FIG. 14, the flat portion of the back EMF waveform becomes wider, and the difference between the maximum and minimum values of torque becomes smaller, and torque ripple. It can be seen that this is reduced.
여기서 도 14에 따른 상기 토크에 따른 평균 토크 및 최대, 최소 토크을 비교 산출하면 다음의 <표 3>과 같다.Here, when the average torque and the maximum and minimum torque according to the torque according to FIG. 14 are compared and calculated, it is shown in Table 3 below.
<표 3>TABLE 3
<표 3>에 나타난 바와 같이 평균 토크 값은 1.84 Nm를 나타내어 약 2%, 최대 토크 값은 1.90 Nm를 나타내어 약 3% 감소하였지만, 최소값은 약 10% 증가하여 최대값과 최소값의 차는 0.09(평균토크의 5%)으로서 그 차이는 약 72% 감소한 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, the average torque value is 1.84 Nm, which is about 2%, and the maximum torque value is 1.90 Nm, which is decreased by about 3%, but the minimum value is increased by about 10%, and the difference between the maximum and minimum values is 0.09 5% of torque), the difference is reduced by about 72%.
한편, 상기 가이드홀(45, 45')의 모양, 개수 및 그 기울기와 길이는 수회의 실험 및 그 해석을 통하여 결정되어야하므로, 본 발명은 상기의 2개의 실시예에 한정되지 않고 가이드홀의 기울기와 길이가 다른 형상으로 구비된 전동기의 로터는 본 발명에 해당한다. On the other hand, since the shape, number and the slope and length of the guide holes 45, 45 'should be determined through several experiments and their interpretation, the present invention is not limited to the above two embodiments, The rotor of the electric motor provided in a shape having a different length corresponds to the present invention.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전동기의 로터는 전동기를 제작함에 있어 추가로 다른 구성요소를 구비하지 않고서 가이드홀을 추가하는 공정단계를 통하여 마그네트에서 발생한 자속이 스테이터로 향하는 자속의 양을 조절할 수 있어 전동기의 사용 목적에 따라 가이드홀의 설계 변경만으로 이에 대응할 수 있는 이점이 있다.The rotor of the motor according to the present invention configured as described above can adjust the amount of magnetic flux generated in the magnet to the stator through the process step of adding a guide hole without additional components in manufacturing the motor There is an advantage that can be responded to only by changing the design of the guide hole according to the purpose of use of the motor.
특히 마그네트와 공극 사이에서 양쪽 자극 부근에 형성되고 마그네트의 자극 중심 방향으로 기울어져 위치하는 가이드홀이 형성된 전동기의 로터는 유효 자속량 이 증가하여 평균 토크 및 최대 토크 값이 커지고, 토크 리플이 크게 줄어드는 이점이 있다.In particular, the rotor of the electric motor formed between the magnet and the air gap near each magnetic pole and inclined toward the magnetic pole center of the magnet has an effective magnetic flux to increase the average torque and the maximum torque value, and greatly reduce the torque ripple. There is an advantage.
또한, 마그네트의 자극 중심과 반대 방향으로 기울어져 위치하는 가이드홀이 형성된 전동기의 로터는 유효 자속량이 감소하여 평균 토크 및 최대 토크 값이 작아지지만, 최소 토크 값 및 최대최소 토크값의 차이가 현저하게 줄어들어, 토크값이 편평한 부분이 넓어지고, 토크 리플이 줄어드는 이점이 있다.In addition, the rotor of a motor with a guide hole inclined in a direction opposite to the magnetic pole center of the magnet has an effective magnetic flux amount to decrease the average torque and the maximum torque value, but the difference between the minimum torque value and the maximum torque value is remarkable. In other words, the torque flat portion is widened, and the torque ripple is reduced.
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