KR20080058577A

KR20080058577A - A rotor of a squirrel cage induction motor

Info

Publication number: KR20080058577A
Application number: KR1020060132413A
Authority: KR
Inventors: 한필완; 구대현; 전연도
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-26

Abstract

A rotor of a squirrel cage induction motor is provided to improve performance and efficiency by inserting a copper bar into the rotor in an axial line direction and joining a retaining ring on both ends of the inserted copper bar by copper die-casting. A rotor of a squirrel cage induction motor includes a rotor core(121), a plurality of copper bars(123), a retaining ring(124), and a rotation shaft(130). The rotor core is configured by stacking a plurality of steel plates. A plurality of slot units(125) are formed to penetrate in an axial line direction. The copper bars are inserted into an inside of each of the slots of the rotor core. The retaining ring is joined to both end portions of each copper bar to be disposed at both ends of the rotor core. The rotation shaft is press-joined to a center portion of the rotor core.

Description

Rotor of squirrel cage induction motor {A ROTOR OF A SQUIRREL CAGE INDUCTION MOTOR}

도 1은 종래의 유도전동기 구조를 도시한 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing a conventional induction motor structure;

도 2은 종래의 유도전동기의 구조를 도시한 횡단면도,Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional induction motor,

도 3은 본 발명에 따른 유도전동기 구조로서, 회전자에 구리바가 구비된 유도전동기의 구조를 도시한 종단면도,3 is a longitudinal cross-sectional view showing a structure of an induction motor having a copper bar in a rotor as an induction motor structure according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 유도전동기 구조로서, 회전자에 구리바가 구비된 유도전동기의 구조를 도시한 횡단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of the induction motor structure with an induction motor according to the invention, the rotor is provided with a copper bar.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 고정자 111: 고정자 코어110: stator 111: stator core

113 : 엔드 코일 120 : 회전자113: end coil 120: rotor

121 : 회전자코어 123 : 구리바121: rotor core 123: copper bar

124 : 단락환 125 : 슬롯부124: short circuit ring 125: slot

126 : 결합홈 130 : 회전축126: coupling groove 130: rotation axis

본 발명은 농형 유도전동기의 회전자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유도전동기의 회전자 제조시 전도체를 형성하기 위한 동 다이캐스팅 공정에서 나타나는 문제점을 보완하여, 회전자에 구리바를 적용할 수 있도록 함으로써, 유도전동기의 성능 및 효율을 보다 향상시킬 수 있고, 그 생산성 및 품질을 보다 향상시킬 수 있도록 한 농형 유도전동기의 회전자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of a squirrel cage induction motor and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a rotor of a squirrel cage induction motor and a method of manufacturing the same, whereby the performance and efficiency of the induction motor can be further improved, and the productivity and quality thereof can be further improved.

주지된 바와 같이, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전동력을 얻도록 한 것이 전동기이며, 이러한 전동기는 교류전동기와 직류전동기로 대별될 수 있고, 그 중에서도 유도전동기는 교류전동기의 일종이다.As is well known, the electric motor converts electrical energy into mechanical energy to obtain rotational power, and such an electric motor can be roughly classified into an AC motor and a DC motor, and among them, an induction motor is a kind of AC motor.

상기 유도전동기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구성되며, 고정자 권선에 교류가 흐를 때 발생하는 회전 자기장(rotating magnetic field)에 의해서 회전자에 토오크가 발생하여 전동기가 회전 구동을 하게 된다.The induction motor is composed of a stator and a rotor, and torque is generated in the rotor by a rotating magnetic field generated when an alternating current flows in the stator winding, thereby causing the motor to rotate. .

대개, 상기 유도전동기는 회전자의 권선 형태에 따라 구리나 알루미늄 환봉이 회전자 도체를 형성하는 농형 유도전동기(squirrel cage induction motor)와, 회전자에도 고정자와 마찬가지로 권선이 결선되어 있는 권선형 유도 전동기(wound-rotor induction motor)로 구분되고 있다.Usually, the induction motor is a squirrel cage induction motor in which copper or aluminum round rods form the rotor conductors according to the winding type of the rotor, and the winding induction motor in which the winding is connected to the rotor as well as the stator. (wound-rotor induction motor).

여기서, 종래의 농형 유도전동기에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.Here, look at the configuration for a conventional squirrel cage induction motor as follows.

첨부한 도 1은 종래 유도전동기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래 유도전동기의 구조를 도시한 횡단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view showing the structure of a conventional induction motor, Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional induction motor.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 종래 유도전동기는 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 고정자(stator)(10)와, 상기 고정자(10)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(rotor)(20)와, 상기 회전자(20)의 중심부에 압입 결합되는 회전축(30)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, a conventional induction motor has a stator 10 fixedly installed to a motor housing or a frame, and a rotor rotatably inserted into the stator 10. 20 and a rotating shaft 30 press-fitted to the center of the rotor 20 is configured.

상기 고정자(10)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 고정자 코어(11)와, 상기 고정자코어(11)의 중앙부에 관통 형성된 수용공(11a)의 둘레 방향을 따라 일정간격을 두고 이격됨과 아울러 그 내측으로 돌출 형성되는 복수개의 티스(12)에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 고정자코일(13)을 포함하여 구성되어 있다.The stator 10 is spaced apart at regular intervals along the circumferential direction of the stator core 11 formed by stacking a plurality of steel plates and the receiving hole 11a formed through the central portion of the stator core 11. It comprises a stator coil 13 for forming an electromagnetic force by a power source wound and applied to a plurality of teeth 12 protruding inward.

이와 같은 종래 유도전동기는 고정자코일(13)에 전류가 교번되게 인가되면 고정자코일(13)에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 형성된 유도자기와의 상호 작용에 의해 회전자(20)가 회전하게 되며, 이에 따라 상기 회전자(20)와 함께 회전축(30)이 회전을 하게 된다. In the conventional induction motor, when an electric current is alternately applied to the stator coil 13, an induction magnet is generated by the current flowing through the stator coil 13, and the rotor 20 is interacted with the induction magnet formed as described above. Is rotated, and thus the rotating shaft 30 rotates together with the rotor 20.

한편, 상기와 같은 종래 유도전동기의 회전자(20)의 제작 방법을 살펴보면, 먼저 복수개의 강판을 적층하여 복수개의 슬롯(22)이 형성된 회전자 코어(21)를 제조하고, 이와 같이 제조된 회전자코어(21)를 다이캐스팅 금형의 내부에 배치시킨 후, 알루미늄 다이캐스팅을 실시하여 회전자 코어(21)의 각 슬롯(22)에 용융된 알루미늄이 충진되게 함으로써, 충진된 알루미늄은 도체바(23)로 형성되고, 또한 상 기 도체바(23)에 단락환(24)이 일체로 연결되는 순서로 제조된다.On the other hand, looking at the manufacturing method of the rotor 20 of the conventional induction motor as described above, first, by manufacturing a rotor core 21 having a plurality of slots 22 formed by stacking a plurality of steel sheets, After placing the electronic core 21 inside the die casting mold, aluminum die casting is performed to fill molten aluminum in each slot 22 of the rotor core 21, thereby filling the conductive bar 23 with the conductor bar 23. It is formed in the order is also manufactured in the order that the short-circuit ring 24 is integrally connected to the conductor bar (23).

그러나, 종래 유도전동기의 회전자(20)에 있어서는 전도체의 재질로서 알루미늄이 사용되고, 또 이 알루미늄은 다이캐스팅 공정을 통해 가공되도록 되어 있는 바, 알루미늄 고유의 특성상 회전자(20)의 성능 및 효율의 최적화를 이루기 어려운 문제점이 있다.However, in the rotor 20 of the conventional induction motor, aluminum is used as a material of a conductor, and the aluminum is processed through a die casting process, and thus, the performance and efficiency of the rotor 20 are optimized due to the inherent characteristics of aluminum. There is a problem that is difficult to achieve.

물론, 알루미늄보다 상대적으로 저항이 작고 도전율이 높은 구리가 전도체의 재질로서는 훨씬 뛰어난 성능을 가진다는 점은 이미 알려져 있지만, 이와 같은 구리는 용융점과 밀도가 높아 다이캐스팅 공정을 통해 가공하기 어려워 일반적으로 전도체의 재질로서는 알루미늄이 사용되고 있는 실정에 있다.Of course, it is already known that copper, which has a lower resistance and higher conductivity than aluminum, has a much better performance as a material of a conductor. However, such a copper has a high melting point and a high density, which is difficult to process through a die casting process. Aluminum is used as a material.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 유도전동기의 회전자에 전도체로서 구리를 적용하여 성능 및 효율을 보다 향상시킬 수 있도록, 회전자에 축선방향으로 구리바를 삽입하고, 삽입된 구리바의 양끝단에 동다이캐스팅으로 단락환을 결합한 구조의 농형 유도전동기의 회전자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, inserting a copper bar in the axial direction in the rotor to apply copper as a conductor to the rotor of the induction motor to further improve the performance and efficiency, It is an object of the present invention to provide a rotor of a cage-type induction motor having a structure in which a short-circuit ring is coupled to both ends of an inserted copper bar by copper die casting.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일구현예는: 복수개의 강판이 적층되어 형성되되 그 가장자리에는 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따 라 복수개의 슬롯부가 관통 형성된 회전자코어와; 상기 회전자코어의 각 슬롯부의 내부에 삽입 결합되는 복수개의 구리바와; 상기 회전자코어의 양단부에 배치되도록 상기 각 구리바의 양단부에 다이캐스팅을 통해 결합되는 단락환과; 상기 회전자코어의 중심부에 압입 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 농형 유도전동기의 회전자를 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object is: a rotor core is formed by laminating a plurality of steel sheets are spaced along the circumferential direction at the edge thereof and a plurality of slots through the axial direction; A plurality of copper bars inserted into and coupled to respective slots of the rotor core; Short-circuit rings coupled to both ends of each of the copper bars by die casting so as to be disposed at both ends of the rotor core; It provides a rotor of the squirrel cage induction motor, characterized in that it comprises a rotary shaft press-coupled to the center of the rotor core.

바람직한 구현예로서, 상기 복수개의 삽입된 구리바의 양끝단부는 그 둘레방향을 따라 단락환의 결합강도를 향상시키기 위한 결합홈이 형성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, both ends of the plurality of inserted copper bar is characterized in that the coupling groove is formed to improve the bonding strength of the short ring in the circumferential direction.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 복수개의 강판이 적층되어 구성되는 회전자코어의 가장자리에 그 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 복수개의 슬롯부를 관통 형성하는 단계와; 상기 회전자코어의 각 슬롯부의 내부에 소정 길이를 갖는 구리바를 삽입 결합하는 단계와; 상기 회전자코어의 양단부를 통하여 삽입된 상기 각 구리바의 양끝단부에 다이캐스팅 공법으로 단락환을 결합하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농형 유도전동기의 회전자 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above object is a step of forming a plurality of slots through the plurality of slots along the axial direction and spaced apart along the circumferential direction at the edge of the rotor core is composed of a plurality of steel sheets are laminated and ; Inserting and coupling a copper bar having a predetermined length into each slot of the rotor core; It provides a rotor manufacturing method of a squirrel cage induction motor, comprising the step of coupling a short-circuit ring by a die casting method to both ends of each of the copper bars inserted through both ends of the rotor core.

바람직한 구현예로서, 상기 구리바의 진동에 의한 소음 및 성능 저하를 막기 위해 구리바를 회전자코어에 삽입 결합하는 단계에서, 상기 회전자코어를 가열하여 슬롯부를 확장시킨 후, 구리바를 삽입하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, in the step of inserting and coupling the copper bar to the rotor core to prevent noise and performance degradation due to vibration of the copper bar, after heating the rotor core to expand the slot portion, characterized in that the copper bar is inserted It is done.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명하기로 하며, 본 발명의 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 한 하기의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명에 의해 더욱 명확해질 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and the objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 농형 유도전동기의 회전자는 유도전동기의 성능 및 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 전도체로서 복수개의 구리바를 적용하고, 구리는 용융점과 밀도가 높아 다이캐스팅 공정을 통해 가공하기 어려운 점을 감안하여 구리바의 양끝단에 다이캐스팅 공법으로 단락환을 결합시킨 점에 주안점이 있다.The rotor of the squirrel cage induction motor according to the present invention applies a plurality of copper bars as a conductor to further improve the performance and efficiency of the induction motor, and the copper has a high melting point and density, and thus is difficult to process through a die casting process. The main point is to combine the short ring with die casting method at both ends of the bar.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 유도전동기 구조로서, 회전자에 구리바가 구비된 유도전동기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4는 횡단면도이다.3 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a structure of an induction motor having a copper bar in a rotor as an induction motor structure according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view.

본 발명에 따른 유도전동기는 고정자 및 회전자, 회전자와 함께 회전하게 되는 회전축을 포함하며, 회전자의 구조를 구리바가 포함된 구조로 개선한 점에 특징이 있다.The induction motor according to the present invention includes a rotating shaft which rotates together with the stator, the rotor and the rotor, and is characterized in that the structure of the rotor is improved to a structure including a copper bar.

상기 고정자(110)는 전술한 바와 같이, 모터 하우징이나 프레임 등에 고정 설치되는 구성으로서, 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 고정자 코어(111)와, 상기 고정자코어(111)의 복수개의 티스에 권회되어 인가되는 전원에 의해 전자기력을 형성시키는 고정자코일 즉, 엔드코일(113)을 포함하여 구성된다.As described above, the stator 110 is fixed to a motor housing or a frame, and is wound around a stator core 111 formed by stacking a plurality of steel sheets and a plurality of teeth of the stator core 111. It comprises a stator coil, that is, the end coil 113 to form an electromagnetic force by the applied power source.

상기 회전자(120)는 복수개의 강판이 적층되어 구성되는 회전자코어(121)을 포함하는 바, 이 회전자코어(121)의 가장자리에는 둘레방향을 따라 이격됨과 아울러 축선 방향을 따라 복수개의 슬롯부(125)가 관통 형성된다.The rotor 120 includes a rotor core 121 formed by stacking a plurality of steel plates, and the plurality of slots are spaced along the circumferential direction and spaced apart at the edges of the rotor core 121. The part 125 is formed through.

여기서, 상기 회전자코어(121)의 각 슬롯부(125)의 내부에 복수개의 구리바(123)가 삽입 체결되는 바, 상기 구리바(123)의 진동에 의한 소음 및 성능 저하를 막기 위해 구리바(123)를 회전자코어(121)에 삽입 결합할 때, 상기 회전자코 어(121)를 가열하여 슬롯부(125)를 확장시킨 후, 구리바(123)를 삽입 결합시키는 것이 바람직하다.Here, the plurality of copper bars 123 are inserted into and fastened inside the slots 125 of the rotor core 121, and copper is prevented to prevent noise and performance degradation due to vibration of the copper bars 123. When the bar 123 is inserted into and coupled to the rotor core 121, the rotor core 121 may be heated to expand the slot 125, and then the copper bar 123 may be inserted into and coupled to the rotor core 121.

다시 말해서, 상기 회전자코어(121)의 슬롯부(125)를 확장하지 않고 구리바(123)를 삽입하기 위해서는 슬롯부(125)의 치수가 구리바(123)의 치수보다 어느 정도 커야 삽입이 가능한 바, 이렇게 될 경우 구리바(123)와 슬롯부(125)간에 미세한 틈이 발생하여 운전시 진동 및 소음의 원인이 될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 구리바(123)와 동일하거나 미세하게 작은 치수의 슬롯부(125)을 제작하여 가열 확장한 후, 구리바(123)를 삽입하면 냉각된 후에는 슬롯부(125)가 구리바와 보다 더 강하게 결합하여 소음 및 진동을 없앨 수 있다.In other words, in order to insert the copper bar 123 without expanding the slot 125 of the rotor core 121, the size of the slot 125 is larger than the size of the copper bar 123. If possible, a fine gap is generated between the copper bar 123 and the slot part 125 in this case, which may cause vibration and noise during operation, and thus the same or finer as the copper bar 123 to prevent this. After manufacturing and expanding the slot portion 125 having a small dimension, and inserting the copper bar 123, after cooling, the slot portion 125 may be more strongly coupled with the copper bar to eliminate noise and vibration.

이에, 별도의 다이캐스팅 공법의 실시없이도, 알루미늄보다 상대적으로 저항이 작고 도전율이 높은 구리를 회전자코어(121)에 포함시킬 수 있게 되어, 유도전동기의 성능 및 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.Thus, even without the implementation of a separate die casting method, it is possible to include a relatively low resistance and high conductivity copper in the rotor core 121 than aluminum, it is possible to further improve the performance and efficiency of the induction motor.

이때, 상기 각 구리바(123)의 양끝단부는 상기 회전자코어(121)의 양단부를 통하여 삽입되며, 이 구리바의 양끝단부에는 그 둘레방향을 따라 단락환(124)의 결합이 보다 견고하게 이루어질 수 있도록 한 결합홈(126)이 V자 형태로 오목하게 형성된다.At this time, both ends of each of the copper bar 123 is inserted through both ends of the rotor core 121, the coupling of the short-circuit ring 124 in the circumferential direction to both ends of the copper bar more firmly The coupling groove 126 is formed to be concave in the V shape to be made.

따라서, 상기 회전자코어(121)의 양단부에 배치되도록 상기 각 구리바(123)의 양끝단부에 다이캐스팅을 통해 단락환(124)이 용이하게 결합될 수 있다.Therefore, the short-circuit ring 124 may be easily coupled to both ends of the copper bars 123 by die casting so as to be disposed at both ends of the rotor core 121.

한편, 상기 회전자코어(121)의 중심부에는 회전축(130)이 압입 결합된다.On the other hand, the rotating shaft 130 is press-fitted to the center of the rotor core 121.

상기와 같은 본 발명의 유도전동기는 엔드코일(113)에 전류가 교번되게 인가 되면 엔드코일(113)에 흐르는 전류에 의해 유도자기가 발생되고, 이와 같이 형성된 유도자기와의 상호 작용에 의해 회전자(120)가 회전하게 되며, 이에 따라 상기 회전자(120)와 함께 회전축(130)이 회전을 하는 작동을 하게 되며, 상기 회전자(120)에 구리바(123)가 포함되어, 그 성능 및 효율을 보다 증대시킬 수 있게 된다.When the induction motor of the present invention as described above is applied alternately to the end coil 113, the induction magnet is generated by the current flowing in the end coil 113, the rotor by the interaction with the induction magnet formed in this way 120 is rotated, and thus the rotation shaft 130 is rotated together with the rotor 120, and the rotor 120 includes a copper bar 123, and the performance and The efficiency can be further increased.

이와 같이, 다이캐스팅에 의해 성형될 경우 미성형 및 기포에 의해 단락의 발생 또는 품질 저하가 우려되는 도체바는 구리바(123)를 사용하고, 상기 구리바(123)의 양끝단간을 연결하기 위한 단락환(124)만 용융된 구리를 다이캐스팅하여 성형함으로써, 회전자의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.As such, when molded by die casting, a conductor bar that may cause shortage or deterioration of quality due to unmolding and bubbles is used for the copper bar 123, and a short circuit for connecting the two ends of the copper bar 123 to each other. By die-casting molten copper by only the ring 124, the productivity and quality of the rotor can be improved.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 농형 유도전동기의 회전자에 의하면, 회전자에 축선방향으로 구리바를 삽입하고, 삽입된 구리바의 양끝단에 동다이캐스팅으로 단락환을 결합한 구조의 제공으로, 유도전동기의 성능 및 효율을 보다 향상시킬 수 있다.As described above, according to the rotor of the squirrel cage induction motor according to the present invention, by inserting a copper bar in the axial direction to the rotor, by providing a structure in which a short-circuit ring is coupled to both ends of the inserted copper bar by copper die casting, The performance and efficiency of the induction motor can be further improved.

Claims

A rotor core 121 formed by stacking a plurality of steel sheets and having a plurality of slots 125 penetrated along the axial direction and spaced apart from each other at an edge thereof;

A plurality of copper bars 123 inserted into and coupled to the slots 125 of the rotor core 121;

A short ring 124 coupled to both ends of each of the copper bars 123 through die casting so as to be disposed at both ends of the rotor core 121;

A rotary shaft 130 press-fitted to the center of the rotor core 121;

Rotor of the squirrel cage induction motor, characterized in that configured to include.

The method of claim 1, wherein both ends of the plurality of copper bars 123 are inserted through both ends of the rotor core 121, the both ends of the inserted copper bar of the short-circuit ring 124 along the circumferential direction Rotor of the squirrel cage induction motor, characterized in that the coupling groove 126 is formed to improve the coupling strength.

Spaced apart along the circumferential direction of the rotor core 121 formed by stacking the plurality of steel sheets and penetrating the plurality of slots 125 along the axial direction;

Inserting and coupling a copper bar (123) having a predetermined length inside each slot portion (125) of the rotor core (121);

Coupling a short-circuit ring (124) to both ends of each of the copper bars (123) inserted through both ends of the rotor core (121) by a die casting method;

Rotor manufacturing method of squirrel cage induction motor, characterized in that consisting of.

The method of claim 3, in the step of inserting the copper bar 123 into the rotor core 121 to prevent noise and performance degradation due to vibration of the copper bar 123, the rotor core 121 is heated After the expansion of the slot 125, the copper bar 123 is inserted, characterized in that the rotor manufacturing method of the induction motor.