KR20060027707A - 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법은 원통형의 회전자 코어와; 그 회전자 코어의 가장자리에 상,하방향으로 슬롯의 내부 외측에 형성되는 알루미늄재질의 외측도체와, 그 슬롯의 내부 내측에 형성되며 알루미늄 보다 저항이 낮은 저저항금속으로된 내측도체로된 도체바들과; 그 도체바들과 전기적으로 연결되도록 상기 회전자 코어의 상측과 하측에 각각 설치되는 단락환으로 구성되어, 기동시 영향을 많이 받는 도체바의 외측을 알루미늄 재질의 외측도체로 하고, 내측은 그 외측도체에 비하여 저항이 상대적으로 적은 동 재질의 내측도체로 이루어지도록 함으로써, 전동기의 초기 기동시에는 저항이 높은 도체바의 외측도체에 의해 영향을 많이 받고 정상상태에서는 도체바 전체적으로 영향을 많이 받게 되어, 기동특성과 정상상태의 특성이 모두 향상되게 된다.

Description

유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법{ROTOR OF INDUCTION MOTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 유도 전동기의 내부 구조를 도시한 단면도.

도 2는 종래 회전자의 사시도.

도 3은 도 2의 A-A'선 단면도.

도 4는 본 발명의 유도 전동기의 농형 회전자를 부분 절결하여 보인 사시도.

도 5는 도 4의 B-B'를 절취한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 유도 전동기의 농형 회전자의 제조순서를 보인 횡단면도.

도 7은 본 발명 종래기술을 시물레이션하여 유한요소법(FEM)으로 해석한 비교 데이터.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 회전자 코어 102 : 슬롯

103 : 내측도체 104 : 외측도체

105 : 도체바 106 : 단락환

본 발명은 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 2차측인 회전자에서 유도자기가 초기 기동시에 도체바의 바깥쪽에 주로 형성되고 정상상태에서는 전체적으로 영향을 많이 받도록 하여 기동특성과 정상상태 특성을 모두 향상시킬 수 있도록 한 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동기(Motor)는 전기에너지를 운동에너지로 변환시키는 기기이며, 이와 같은 전동기는 전기에너지를 회전 운동으로 변환시키는 회전형 전동기와 전기에너지를 직선 왕복 운동으로 변환시키는 왕복동형 전동기 등으로 분류된다.

상기 전동기는 동력원으로서 냉장고, 에어컨, 세탁기, 선풍기, 청소기 등 가정에서 사용되는 거의 모든 제품에 장착되어 있다.

도 1은 종래 유도 전동기의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래 회전자의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래 유도 전동기는 모터 하우징이나 프레임 등에 장착되는 고정자(stator)(1)와, 상기 고정자(1)의 내부에 회전 가능하도록 삽입되는 농형의 회전자(rotor)(2)와, 상기 회전자(2)의 중심부에 삽입되는 회전축(3)을 포함하여 구성된다.

상기 고정자(1)는 낟장 규소강판이 적층되어 이루어진 고정자측 코어(11)와, 그 고정자측 코어(11)의 내측에 돌출되도록 형성된 고정자측 티스(12)에 권취되어 인가되는 전원에 의해 전자기력이 형성되는 코일(13)로 이루어져 있다.

상기 농형의 회전자(2)는 낟장 규소강판이 적층되어 원형 봉상으로 이루어진 회전자측 코어(21)와, 그 회전자측 코어(21)의 가장자리에 상,하방향으로 관통되게 형성된 다수개의 통공(21b)에 형성된 알루미늄 재질의 도체바(22)와, 그 도체바(22)의 상단부와 하단부에 그 도체바(22)들이 전기적으로 연결되게 형성되는 링형의 단락환(23)으로 이루어져 있다.

상기한 바와 같은 종래의 유도 전동기는 상기 권선된 코일(13)에 전류가 교번되게 인가되면 그 코일(13)에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되며, 상호 작용력에 의해 회전자(2)가 회전하게 되고, 상기 회전자(2)에 연동되어 상기 회전축(3)도 회전하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 종래의 농형 회전자(2)를 제작하는 방법은, 먼저 낟장 규소강판을 적층하여 다수개의 통공(21b)이 형성된 회전자 코어(21)를 제작하고, 그와 같이 제작된 회전자 코어(21)를 알루미늄 다이캐스팅 금형(aluminum die casting tool)에 넣고 알루미늄 다이 캐스팅을 실시하여 회전자 코어(21)의 통공(21b)에 각각 용융된 알루미늄이 채워져서 도체바(22)가 형성되도록 함과 아울러 회전자 코어(21)의 양단부에 도체바(22)에 일체로 연결되는 링형의 단락환(23)이 형성되도록 하는 순서로 제작한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 유도 전동기의 농형 회전자(2)는 회전자(2)를 회전시키는 유도자기가 초기기동시에는 도체바(22)의 바깥쪽에 많이 형성되므로 바깥쪽의 영향을 많이 받고, 정상상태에서는 전체적으로 영향을 많이 받음에도 불구하고, 설계시 초기기동시와 정상상태의 유도자기에 대한 적절한 고려를 하지 못하여 기동특성과 기동특성 모두를 향상시키는데는 한계가 있는 문제점을 가지 고 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은

도체바의 안쪽과 바깥쪽의 저항을 각기 다르게 하여 초기 기동시의 특성과 정상상태에서의 특성이 모두 향상되어질 수 있도록 하는데 적합한 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

원통형의 회전자 코어와;

그 회전자 코어의 가장자리에 상,하방향으로 슬롯의 내부 외측에 형성되는 알루미늄재질의 외측도체와, 그 슬롯의 내부 내측에 형성되며 알루미늄 보다 저항이 낮은 저저항금속으로된 내측도체로된 도체바들과,

그 도체바들과 전기적으로 연결되도록 상기 회전자 코어의 상측과 하측에 각각 설치되는 단락환으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 농형 회전자가 제공된다.

또한, 낟장강판을 타발 및 적층하여 가장자리에 상,하방향으로 관통되는 복수개의 슬롯이 형성되는 회전자 코어를 제작하는 단계와,

상기 회전자 코어에 형성된 슬롯의 내부 안쪽에 봉상의 저저항금속으로된 내측도체를 설치하는 단계와,

상기 슬롯의 내부 바깥쪽에 알루미늄재질의 외측도체를 형성하여 내측도체와 함께 도체바를 이루도록 함과 동시에 그 도체바들이 전기적으로 연결되도록 회전자 코어의 상,하측에 단락환을 형성하는 단계를,

순차적으로 실시하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 농형 회전자 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 유도 전동기의 농형 회전자 및 그 제조방법을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

그리고, 종래 구조와 동일한 구조를 이루는 고정자(1), 회전축(3)의 도시는 생략하며, 그에 대한 설명은 도 1을 인용한다.

도 4는 본 발명의 유도 전동기의 농형 회전자를 부분 절결하여 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 B-B'를 절취한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도 전동기의 농형 회전자(100)는 낟장 규소강판이 적층되어 이루어진 원통형으로된 회전자 코어(101)의 상,하측 가장자리에는 상,하방향으로 관통되게 형성되는 복수개의 슬롯(102)들이 일정간격을 두고 형성되어 있다.

그리고, 상기 슬롯(102)의 내부 내측에는 후술하는 알루미늄(Al)재질의 외측도체(104)에 비하여 전기적인 저항이 작은 동(Cu)재질로된 내측도체(103)가 압입되어 있고, 그 내측도체(103)의 외측에는 알루미늄 재질의 외측도체(104)가 다이캐스팅에 의해 주입되어 내측도체(103)와 함께 한 몸체를 이루도록 도체바(105)가 설치되어 있다.

또한, 상기 도체바(105)의 상,하측의 단부가 연결되도록 상기 회전자 코어(101)의 상,하측에는 알루미늄 재질로된 링형의 단락환(106)이 형성되어 있다.

즉, 상기 도체바(105)는 기동시에는 유도자기가 도체바(105)의 외측에 영향을 많이 받고, 정상상태에서는 내측에 많이 받기 때문에, 도체바(105)의 내측도체(103)를 알루미늄 재질의 외측도체(104)에 비하여 전기적인 저항이 낮은 동재질로 설치하여, 기동특성과 정상상태의 특성이 모두 향상되어지도록 하였다.

상기와 같이 구성된 회전자(100)를 제조하는 방법을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6의 a)에서와 같이, 낟장 규소강판을 타발 및 적층하여 가장자리에 상,하방향으로 관통되는 복수개의 슬롯(102)이 일정간격을 두고 형성되는 회전자 코어(101)를 제작한다.

그런 후, 도 6의 b)에서와 같이, 상기 회전자 코어(101)에 형성된 슬롯(102)의 내부 바깥쪽에는 후술하는 알루미늄 재질의 외측도체(104)에 비하여 저항이 낮은 금속인 봉상으로된 동재질의 내측도체(103)를 압입시킨다.

그런 후, 도 6의 c)에서와 같이, 상기 슬롯(102)의 내부 바깥쪽에 알루미늄재질의 외측도체(104)를 형성하여 내측도체(103)와 함께 도체바(105)를 이루도록 함과 동시에 그 도체바(105)들이 전기적으로 연결되도록 회전자 코어(101)의 상,하측에 단락환(106)을 형성하여 회전자(100)를 완성한다.

도 7은 본 발명 종래기술을 시물레이션하여 유한요소법(FEM)으로 해석한 비교 데이터를 보인 표로서, 여기에 나타난 것처럼 알루미늄 재질만으로된 도체바가 적용된 종래의 회전자가 적용된 유도 전동기의 효율이 82.49인 반면에, 동으로된 내측도체와 알루미늄으로된 외측도체로된 도체바가 적용된 본 발명의 회전자가 적용된 유도 전동기의 효율은 84.46이므로, 본 발명의 효율이 매우 높은 것으로 나타났다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유도 전동기의 농형 회전자는 기동시 영향을 많이 받는 도체바의 외측을 알루미늄 재질의 외측도체로 하고, 내측은 그 외측도체에 비하여 저항이 상대적으로 적은 동 재질의 내측도체로 이루어지도록 하여, 전동기의 초기 기동시에는 저항이 높은 도체바의 외측도체에 의해 영향을 많이 받고 정상상태에서는 도체바 전체적으로 영향을 많이 받게 되어, 기동특성과 정상상태의 특성이 모두 향상되어지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원통형의 회전자 코어와;

   그 회전자 코어의 가장자리에 상,하방향으로 슬롯의 내부 외측에 형성되는 알루미늄재질의 외측도체와, 그 슬롯의 내부 내측에 형성되며 알루미늄 보다 저항이 낮은 저저항금속으로된 내측도체로된 도체바들과;

   그 도체바들과 전기적으로 연결되도록 상기 회전자 코어의 상측과 하측에 각각 설치되는 단락환으로;

   구성된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 농형 회전자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 저저항금속은 동 재질로된 봉형태인 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 농형 회전자.
3. 낟장의 강판을 타발 및 적층하여 가장자리에 상,하방향으로 관통되는 복수개의 슬롯이 형성되는 회전자 코어를 제작하는 단계와,

   상기 회전자 코어에 형성된 슬롯의 내부 안쪽에 봉상의 저저항금속으로된 내측도체를 설치하는 단계와,

   상기 슬롯의 내부 바깥쪽에 알루미늄재질의 외측도체를 형성하여 내측도체와 함께 도체바를 이루도록 함과 동시에 그 도체바들이 전기적으로 연결되도록 회전자 코어의 상,하측에 단락환을 형성하는 단계를,

   순차적으로 실시하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 농형 회전자 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 내측도체는 동 재질로된 봉으로, 슬롯의 내측에 압입되는 것을 특징으로 하는 유니버설 모터의 로터 슬롯구조.

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