KR20070113730A - 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

스위치드 릴럭턴스 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 계자코일이 권선된 스테이터와, 스테이터와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 회전하는 로터와, 로터와 함께 회전하도록 결합되고, 중심으로부터 분기되어 둘레를 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 감지부를 가지며, 도체로 이루어지는 감지플레이트와, 감지플레이트의 일측에 이격되도록 고정되어 감지플레이트의 감지부를 감지함으로써 로터의 위치를 검출하는 위치검출센서를 포함한다. 따라서, 본 발명은 로터의 위치나 속도를 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써 정교하게 구동을 제어할 수 있는 효과를 가지고 있다.
스위치드 릴럭턴스 모터, 로터, 스테이터, 링형 마그네트, 위치검출센서

Description

스위치드 릴럭턴스 모터{SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}
도 1은 종래의 기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 요부 구성을 도시한 평면도이고,
도 2는 종래의 기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터 어셈블리를 도시한 측단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터 어셈블리를 도시한 측단면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 감지플레이트를 도시한 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 스테이터 111 : 계자코일
112 : 요크 113 : 투스
120 : 로터 121 : 돌극
122 : 회전축 123 : 베어링
130 : 감지플레이트 131 : 제 1 감지부
132 : 제 2 감지부 140 : 위치검출센서
160 : 링형 마그네트 170 : 파킹 마그네트
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로터의 위치나 속도를 정확하게 검출할 수 있도록 하는 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.
일반적으로, 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor)는 동기형 릴럭턴스 모터와 함께 릴럭턴스 모터로 분류되는데, 동기형 릴럭턴스 모터가 정현파에 의해 구동되는데 반해, 스위치드 릴럭턴스 모터는 펄스 신호에 의해 구동되며, 그 구조가 간단하고 견고하여 유지 및 보수가 거의 필요없으며, 생산단가가 저렴하다는 장점을 가진다.
종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 요부를 도시한 평면도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터 어셈블리를 도시한 측단면도이다. 종래의 스위치드 릴럭럭턴스 모터는 미도시된 구동부와, 구동부로부터 소정의 전류를 공급받는 코일(2a)이 권선된 투스(2b)가 내주면에 원주방향으로 복수로 돌출 형성되는 스테이터(2)와, 스테이터(2) 내부에 위치함과 아울러 외주면에 스테이터(2)를 향해 돌극(4a)이 복수로 돌출 형성되는 로터(4)와, 로 터(4)에 함께 회전하도록 결합된 링형 마그네트(6)와, 링형 마그네트(6) 일측에 대향되게 배치되어 제동시 링형 마그네트(6)와의 자력을 이용하여 로터(4)를 초기 기동위치, 즉 유효토크발생영역(SEP)에 제동시키는 파킹 마그네트(8)와, 링형 마그네트(6) 타측에 대향되게 배치되어 로터(4)와 함께 회전되는 링형 마그네트(6)와의 사이에 발생되는 자계 변화를 통해 로터(4)의 위치 및 속도를 검출하여 그 신호를 구동부에 전달하는 홀센서(10)를 포함한다.
로터(4)는 중앙에 외부로 구동력을 전달하기 위한 회전축(12)이 결합되어 회전축(12)과 일체로 회전되는데, 회전축(12)은 양단이 모터 하우징(미도시)과의 사이에 배치된 베어링(14)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 단부에 링형 마그네트(6)가 끼워져서 고정된다. 한편, 미설명부호 UEP는 무효토크발생영역이다.
이와 같은 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
구동부를 통해 계자 코일(2a)에 소정의 전류가 흐르면 로터(4)가 자기저항이 최소로 되는 방향으로 회전하고, 이 때, 로터(4)와 함께 회전축(12)과 링형 마그네트(6)가 일체로 회전된다. 여기서, 링형 마그네트(6)가 회전함에 따라 홀센서(10)가 링형 마그네트(6)와의 사이에 발생되는 자계의 변화를 통해 로터(4)의 위치 및 속도를 검출한 후 그 검출신호를 구동부에 출력하고, 구동부는 이 검출신호에 따라 계자 코일(2a)에 소정의 전류를 공급한다.
그리고, 제동시 로터(4)는 링형 마그네트(6)와 파킹 마그네트(8)의 상호 작용에 의해 로터(4)가 유효토크발생영역(SEP)에 제동하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 링형 마그 네트(6)의 자극수가 로터(4)의 유효토크발생영역(SEP)내의 파킹을 위해서 제한되기 때문에 홀센서(10)를 이용한 로터(4)의 위치검출에 대한 정확도를 증가시키는데 한계를 가지는 문제점을 가지고 있었다.
그러므로, 로터(4)의 위치나 속도를 정확하게 검출함으로써 구동을 정교하게 제어할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터의 개발이 필요하게 되었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 로터의 위치나 속도를 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써 정교하게 구동을 제어할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 계자코일이 권선된 스테이터와, 스테이터와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 회전하는 로터와, 로터와 함께 회전하도록 결합되고, 중심으로부터 분기되어 둘레를 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 감지부를 가지며, 도체로 이루어지는 감지플레이트와, 감지플레이트의 일측에 이격되도록 고정되어 감지플레이트의 감지부를 감지함으로써 로터의 위치를 검출하는 위치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터 어셈블리를 도시한 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 계자코일(111)이 권선되는 스테이터(110)와, 스테이터(110)로부터 회전하도록 설치되는 로터(120)와, 로터(120)와 함께 회전하도록 설치됨과 아울러 다수의 감지부(131,132)를 가지는 감지플레이트(130)와, 감지플레이트(130)의 감지부(131,132)를 감지함으로써 로터(120)의 위치를 검출하는 위치검출센서(140)를 포함한다.
스테이터(110)는 하우징(미도시) 내측에 고정되고, 원통형으로 형성된 요크(112) 내주면에 로터(120)를 향하여 원주방향으로 6개의 투스(113)가 일정 간격을 두고서 돌출 형성되며, 투스(113) 각각에 계자코일(111)이 권선되고, 계자코일(111)에 미도시된 구동부로부터 전류가 공급된다.
로터(120)는 다수의 규소 강판의 적층에 의해 제작되고, 외주면에 원주방향으로 일정 간격을 두고서 스테이터(110)의 투스(113)의 수와 상응하는 개수, 즉 6개의 돌극(121)이 돌출 형성되며, 중심에 외부로 회전력을 전달하기 위한 회전축(122)이 결합되고, 회전축(122)의 상단과 하단이 베어링(123)을 매개로 하우징(미도시)에 설치됨으로써 스테이터(110)와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 스테이터(110)의 내측에서 회전한다.
감지플레이트(130)는 회전축(122)이 중심에 삽입되어 고정됨으로써 로터(120)와 함께 회전하도록 결합되고, 중심으로부터 분기되어 둘레를 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 감지부(131,132)를 가지며, 위치검출센서(140)가 감지 부(131,132)를 감지할 수 있도록 도체로 이루어진다.
감지부(131,132)는 제 1 감지부(131)와 제 2 감지부(132)로 이루어져서 감지플레이트(130)의 둘레를 따라서 서로 교대로 배열되고, 위치검출센서(140)가 제 1 및 제 2 감지부(131,132)를 구분하여 감지할 수 있도록 제 1 및 제 2 감지부(131,132)의 끝단이 두께 또는 폭 또는 넓이를 서로 달리하도록 형성되는데, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제 1 감지부(131)는 끝단이 제 2 감지부(132)의 끝단에 비하여 넓은 폭을 가짐으로써 넓이 역시 크게 형성된다.
감지부(131,132)는 로터(120)의 외주면을 따라 형성되는 돌극(121) 개수의 배수로 이루어짐으로써 위치검출센서(140)가 돌극(121)의 위치를 보다 세분하여 검출하도록 하는데, 바람직하게는 제 1 및 제 2 감지부(131,132)가 로터(120)의 돌극(121) 개수의 2배수로 이루어짐으로써 예컨대, 도 5에서 위치검출센서(140)가 제 1 감지부(131)를 검출시 로터(120)의 위치가 유효토크파킹영역이라면, 도 6에서 위치검출센서(140)가 제 2 감지부(132)를 검출시 로터(120)의 위치는 유효토크파킹영역을 벗어난 것으로 확인할 수 있다.
위치검출센서(140)는 홀센서나 근접센서 등이 사용될 수 있으며, 감지플레이트(130)의 일측에 이격되도록 모터(100)의 하우징(미도시)이나 미도시된 커버 등에 고정되며, 도체로 이루어진 감지플레이트(130)의 감지부(131,132) 각각을 근접시 감지하여 회전자(120)의 위치 및 속도를 검출하여 그 신호를 구동부(미도시)에 전달한다.
한편, 감지플레이트(130)의 감지부(131,132)에 의해 로터(120)의 위치를 정 교하게 감지함으로써 이를 구동부(미도시)가 스테이터(110)의 계자코일(111)로 공급되는 전류의 제어를 통해서 로터(120)의 초기 기동을 가능하게 할 수 있으며, 이에 한하지 않고, 로터(120)의 초기 기동 위치를 결정할 수 있도록 링형 마크네트(160)와 파킹 마그네트(170)를 더 구비할 수 있다.
링형 마그네트(160)는 로터(120)와 함께 회전하도록 회전축(122)에 끼워져서 결합되며, 자극이 원주방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배열된다.
파킹 마그네트(170)는 링형 마그네트(160)의 일측에 이격되도록 하우징(미도시) 또는 커버(미도시)에 고정되어 로터(120)가 정지시 링형 마그네트(160)와의 자력에 의해 로터(120)를 유효토크발생영역에 파킹시킨다.
이와 같은 구조로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 모터의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
로터(120)는 정지시 링형 마그네트(160)와 파킹 마그네트(170)간의 자력에 의하여 로터(120)가 초기 기동 위치, 즉 유효토크발생영역에 파킹되며, 구동부(미도시)의 제어신호에 의해 계자코일(111)에 전류가 인가되면, 스테이터(110)와 로터(120)간에 발생되는 전자기력에 의해 로터(120)는 유효회전방향으로 회전함으로써 구동력을 발생시킨다.
위치검출센서(140)가 도체로 이루어진 감지플레이트(130)의 제 1 및 제 2 감지부(131,132)를 구분하여 각각 감지함으로써 감지신호를 구동부(미도시)로 출력하면, 구동부는 위치검출센서(140)의 신호에 따라 계자코일(111)에 흐르는 전류의 세기를 조절하여 로터(120)의 속도를 가변시킨다.
한편, 감지플레이트(130)의 감지부(131,132)의 수를 원하는 수로 증가시킴으로써 위치검출센서(140)가 로터(120)의 위치 및 속도를 보다 정밀하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라 위치검출센서(140)가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 감지부(131,132)를 구분하여 검출할 수 있도록 함으로써 로터(120)의 위치 및 속도를 정확하게 검출할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 로터의 위치나 속도를 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써 정교하게 구동을 제어할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims (4)

  1. 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,
    계자코일이 권선된 스테이터와,
    상기 스테이터와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 회전하는 로터와,
    상기 로터와 함께 회전하도록 결합되고, 중심으로부터 분기되어 둘레를 따라 일정 간격으로 배열되는 다수의 감지부를 가지며, 도체로 이루어지는 감지플레이트와,
    상기 감지플레이트의 일측에 이격되도록 고정되어 상기 감지플레이트의 감지부를 감지함으로써 상기 로터의 위치를 검출하는 위치검출센서
    를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지플레이트는,
    상기 감지부가 제 1 및 제 2 감지부로 이루어져서 서로 교대로 배열되되, 상기 위치검출센서가 상기 제 1 및 제 2 감지부를 구분할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 감지부의 끝단이 두께 또는 폭 또는 넓이를 서로 달리하도록 형성되는 것
    을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 로터의 외주면을 따라 형성되는 돌극 개수의 2배수로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터와 함께 회전하도록 결합되며, 자극이 원주방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배열되는 링형 마그네트와,
    상기 링형 마그네트의 일측에 이격되도록 고정되어 상기 로터가 정지시 상기 링형 마그네트와의 자력에 의해 상기 로터를 유효토크발생영역에 파킹시키는 파킹 마그네트
    를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140104340A (ko) * 2013-02-19 2014-08-28 가부시기가이샤 후지고오키 스테핑 모터 및 그것을 이용한 전동밸브
CN109951042A (zh) * 2019-05-09 2019-06-28 浙江万冠电机有限公司 一种开关磁阻电机
WO2021157935A1 (ko) * 2020-02-05 2021-08-12 엘지이노텍 주식회사 모터
KR20220105184A (ko) * 2021-01-18 2022-07-27 주식회사 에스엔이노베이션 왕복동 스위치드 릴럭턴스 모터 구동식 엔진

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