KR20070094379A - 모터 - Google Patents

Abstract

모터가 개시된다. 본 발명에 따른 모터는 다수의 슬롯이 형성되도록 하는 복수개의 티스와 상기 티스의 끝단에 의해 중심부에 형성된 관통공과 상기 티스에 권선되며 전원을 인가하여 회전자계를 형성하는 코일을 구비한 고정자; 상기 관통공에 회전가능하게 삽입되며, 회전축이 삽입되는 축공과 상기 축공의 둘레에 배치된 복수개의 영구자석을 구비한 회전자; 및 상기 회전자의 외주면에 설치된 히스테리시스 밴드;를 포함한다.

모터, 히스테리시스 밴드, 히스테리시스 토크

Description

모터{MOTOR}

도 1은 종래 모터를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 도 1의 모터의 속도변화에 따른 토크 특성을 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 도 3의 모터의 속도변화에 따른 토크 특성을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 고정자 11: 티스

12: 슬롯 13: 관통공

20: 회전자 21: 케이지바

22: 축공 23: 영구자석

30: 히스테리시스 밴드

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과도상태에서는 영구자석에 의한 브레이킹 토크(braking torque)를 이겨내고 정상적인 기동이 가능하며, 동기속도의 정상운전시에는 자속을 발생시킬 수 있는 효율이 높은 모터에 관한 것이 다.

도 1은 종래 모터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 모터의 속도변화에 따른 토크 특성을 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 종래 모터는 다수의 슬롯(12)이 형성되도록 하는 복수개의 티스(11)와 상기 티스(11)의 끝단에 의해 중심부에 형성된 관통공(13)과 상기 티스(11)에 권선되며 전원을 인가하여 회전자계를 형성하는 코일(미도시)을 구비한 고정자(10); 상기 관통공(13)에 회전가능하게 삽입되며, 회전축(미도시)이 삽입되는 축공(22)과 상기 축공(22)의 둘레에 마름모꼴로 배치된 4개의 영구자석(23)과 원주방향을 따라 일정간격으로 배치된 복수개의 케이지바(21)를 구비한 회전자(20);를 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하여, 이러한 모터의 동작원리를 살펴보기로 한다.

모터를 동작시키기 위한 토크성분은 크게 케이지바(21)에 의한 케이지토크(cage torque)와 영구자석(23)에 의한 마그네트토크(magnet torque)로 구성된다.

과도상태에서는 케이지바(21)에 의한 케이지토크와 영구자석(23)에 의한 마그네트토크가 발생되고, 두 성분의 합산토크(resultant torque)에 의해 회전자(20)가 가속된다. 이때 마그네트토크 성분은 음의 브레이킹토크(braking torque)로 작용하게 된다. 즉, 마그네트토크는 회전속도에 따라 0 ~ -1 사이에 있다.

동기속도에 도달하게 되면 코일에 의해 발생하는 회전자계의 속도와 회전자(20)의 회전속도가 같아져 케이지바(21)에 의한 유기전압이 발생되지 않아 케이지토크가 생성되지 않는다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 회전속도가 1 이상에서는 케이지토크가 0으로 떨어지는 것을 알 수 있다.

따라서, 정상운전상태인 동기속도에서는 오로지 영구자석(23)에 의한 마그네트토크에 의해서만 회전자(20)가 회전되게 된다.

즉, 케이지바(21)는 과도상태에서 회전자(20)를 가속시키는 케이지토크를 발생시킬 뿐, 동기속도에 도달한 정상운전상태에서는 더 이상 회전자(20)를 가속시키기 위한 토크를 발생시키지 못한다. 이로 인해 모터의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 과도상태에서는 영구자석에 의한 브레이킹 토크(braking torque)를 이겨내고 정상적인 기동이 가능하며, 동기속도의 정상운전시에는 자속을 발생시킬 수 있는 효율이 높은 모터를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터는, 다수의 슬롯이 형성되도록 하는 복수개의 티스와 상기 티스의 끝단에 의해 중심부에 형성된 관통공과 상기 티스에 권선되며 전원을 인가하여 회전자계를 형성하는 코일을 구비한 고정자; 상기 관통공에 회전가능하게 삽입되며, 회전축이 삽입되는 축공과 상기 축공의 둘레에 배치된 복수개의 영구자석을 구비한 회전자; 및 상기 회전자의 외주면에 설치된 히스테리시스 밴드;를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 모터의 속도변화에 따른 토크 특성을 나타낸 그래프이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는, 다수의 슬롯(12)이 형성되도록 하는 복수개의 티스(11)와 티스(11)의 끝단에 의해 중심부에 형성된 관통공(13)과 티스(11)에 권선되며 전원을 인가하여 회전자계를 형성하는 코일을 구비한 고정자(10); 관통공(13)에 회전가능하게 삽입되며, 회전축(미도시)이 삽입되는 축공(22)과 축공(22)의 둘레에 배치된 복수개의 영구자석(23)을 구비한 회전자(20); 및 회전자(20)의 외주면에 설치된 히스테리시스 밴드(30);를 포함한다.

상기 영구자석(23)은 축공(22)의 둘레에 소정간격 떨어져 마름모꼴로 4개가 배치된다.

상기 히스테리시스 밴드(30)는 케이지바(21, 도 1참조)를 대신하여 회전자(20)의 외주면에 설치된 링 형상의 자성체이다. 보다 구체적으로 히스테리시스 밴드(30)는 보자력이 낮고 자속밀도가 높은 네어디옴(NdFeB) 본드 자석으로 구성된다.

이러한 히스테리시스 밴드(30)는 개별 제작하여 회전자(20)에 접합하거나, 사출하여 회전자(20)와 일체로 구성할 수 있다.

상술한 히스테리시스 밴드(30)로 인해 종래의 케이지바(21, 도 1참조)가 가지고 있는 문제점, 즉, 과도상태에서 회전자(20)를 가속시키는 케이지토크를 발생시킬 뿐 정상상태에서 케이지토크를 발생시키지 않아 더 이상 회전자(20)를 가속시키기 위한 토크를 생성하지 못한다는 문제점을 해결한다.

상술한 모터의 동작원리를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4를 참조하여, 과도상태에서는 히스테리시스 밴드(30)에 의한 히스테리시스 토크와, 히스테리시스 밴드(30)내의 와류전류(eddy current)에 의한 와류토크(eddy torque)와, 영구자석(23)에 의한 마그네트토크가 발생된다. 이러한 세 성분의 합산토크인 합산토크(ideal resultant torque)에 의해 회전자(20)가 가속된다. 다만, 실제로는 부하(load line)의 영향을 받아 테스트토크(test torque)와 같은 토크곡선에 따라 회전자(20)가 가속된다.

한편, 동기속도에 도달한 정상상태에서는 와류전류(eddy current)에 의한 토크가 사라지게 되고, 히스테리시스 토크와 마그네트토크만 남게된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 회전속도가 1 이상에서는 와류토크가 0으로 떨어지는 것을 알 수 있다.

결론적으로, 과도상태에서는 영구자석(23)에 의한 음의 성분을 가진 마그네트 토크를 히스테리시스 토크와 에디커런트 토크로 보상하고, 동기속도에 도달한 정상상태에서는 히스테리시스 토크와 마그네트토크에 의해 회전자(20)가 가속되어, 모터가 히스테리시스 모터와 영구자석 모터의 장점을 모두 구비하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 의하면, 회전자의 외주면에 히스테리시스 밴드가 설치되어 있어, 과도상태에서는 영구자석에 의한 브레이킹 토크(braking torque)를 이겨내고 정상적인 기동이 가능하며, 동기속도의 정상운전시에는 자속을 발생시킬 수 있어 모터의 효율이 높아진다.

Claims (4)

1. 다수의 슬롯이 형성되도록 하는 복수개의 티스와 상기 티스의 끝단에 의해 중심부에 형성된 관통공과 상기 티스에 권선되며 전원을 인가하여 회전자계를 형성하는 코일을 구비한 고정자;

   상기 관통공에 회전가능하게 삽입되며, 회전축이 삽입되는 축공과 상기 축공의 둘레에 배치된 복수개의 영구자석을 구비한 회전자; 및

   상기 회전자의 외주면에 설치된 히스테리시스 밴드;를 포함하는 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히스테리시스 밴드는 링 형상의 자성체인 모터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 히스테리시스 밴드는 보자력이 낮고 자속밀도가 높은 네어디옴(NdFeB) 본드 자석인 모터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 히스테리시스 밴드는,

   과도상태에서 상기 영구자석에 의한 음의 성분을 가진 마그네트 토크를 보상하고 정상상태에서 상기 회전자를 회전시키는 히스테리시스 토크를 발생시키는 모터.

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