KR20080107053A - Permanent magnet motor - Google Patents

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Abstract

A permanent magnet embedded type electric motor is provided to prevent sudden magnetic flux change in a teeth portion when the pole portion is entered into the teeth portion or breaks away from the teeth portion and make that the waveform of induced voltage induced in coil consists of sine. A permanent magnet embedded type electric motor comprises: a teeth portion(120) in which coil is rolled; a rotor core(140) in which the permanent magnet is installed at inside; a stepped part(130) which is developed at the end part of the teeth portion and which has a plurality of stepped sides; and a protrusion(150) having a plurality of projection surfaces on the domain corresponding to the permanent magnet among the outer circumference of the rotor core. The protrusion and stepped part are separated each other with distance for preventing magnetic flux saturation generation in the teeth portion.

Description

영구자석 매립형 전동기{Permanent magnet motor}Permanent magnet embedded motor

도 1은 종래의 영구자석 매립형 전동기의 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional permanent magnet embedded motor.

도 2는 종래의 영구자석 매립형 전동기의 코일에 유도되는 유기전압 파형도이다.2 is a waveform diagram of induced voltage induced in a coil of a conventional permanent magnet embedded motor.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 횡단면도이다.3 is a cross-sectional view of a permanent magnet embedded motor according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 티스부의 단부에 형성되는 단차부를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a stepped portion formed at an end portion of a tooth portion of a permanent magnet embedded motor according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 회전자에 형성되는 돌출부를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a protrusion formed on the rotor of the permanent magnet embedded motor according to the first exemplary embodiment of the present invention.

도 6 과 도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 단차부와 돌출부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are views for explaining the operation of the stepped portion and the protrusion of the permanent magnet embedded motor according to the first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 코일에 유기되는 유기전압 파형도이다.8 is an organic voltage waveform diagram induced in the coil of the permanent magnet embedded motor according to the first embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 티스부의 단부에 형성되는 단차부를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a stepped portion formed at an end of a tooth portion of a permanent magnet embedded motor according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 회전자에 형성되는 돌출부를 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a protrusion formed on a rotor of a permanent magnet embedded motor according to a second exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

120: 티스부 130: 단차부120: Teeth 130: stepped portion

140: 회전자 148: 회전자 코어140: rotor 148: rotor core

150: 돌출부150: protrusion

본 발명은 영구자석 매립형 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티스부에서 급격한 자속변화와 누설 자속의 발생을 방지하여 코일에 유도되는 유도전압 파형이 정현적으로 되도록 하는 영구자석 매립형 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to a permanent magnet embedded motor, and more particularly, to a permanent magnet embedded motor to prevent the occurrence of a rapid magnetic flux change and leakage magnetic flux in the tooth portion so that the induced voltage waveform induced in the coil is sine.

일반적으로 매립형 영구자석 전동기는 회전자의 표면에 영구자석을 부착하여 자장을 형성하는 표면 부착형 영구자석 전동기와 다르게 회전자 내부에 영구자석이 매립되어 있어, 회전자가 고속으로 회전하는 동안에 영구자석의 비산 현상이 방지되어 고속 구동용으로 많이 사용되고 있다.In general, the embedded permanent magnet motor has a permanent magnet embedded in the rotor, unlike the surface-mounted permanent magnet motor that forms a magnetic field by attaching a permanent magnet to the surface of the rotor. It is widely used for high speed driving because scattering phenomenon is prevented.

종래의 영구자석 매립형 전동기(1)는 대한민국 공개 특허공보 특 1998-015497호에 개시되었으며 도 1에서 도시되는 바와 같이, 내주연에 다수의 티스부(4)가 형성되는 고정자(2)와 고정자(2)의 내측에 고정자(2)와 일정한 공극(G)을 가지고 수용되는 회전자(3)를 포함한다. 그리고 티스부(3)에는 3 상 교류전원이 인가되는 코일이 감겨진다. 그리고 회전자(3)의 내부에는 짝수 개의 판형 영구자 석(5)들이 매립된다.The conventional permanent magnet embedded motor 1 is disclosed in Korean Unexamined Patent Publication No. 1998-015497, and as shown in FIG. 1, a stator 2 and a stator (2) having a plurality of teeth 4 formed on an inner circumference thereof. It includes a rotor (3) accommodated with a stator (2) and a constant gap (G) inside the 2). A coil to which a three-phase AC power is applied is wound around the tooth portion 3. In addition, an even number of plate-shaped permanent magnets 5 are embedded in the rotor 3.

이러한 종래의 영구자석 매립형 전동기(1)의 코일에 3 상의 교류전원이 인가되면 고정자(2)에 형성되는 다수의 티스부(4)에는 시계방향 또는 시계반대방향을 향하는 회전 자계가 형성된다. 이러한 회전 자계와 회전자(3)에 매립되는 영구자석의 인력과 척력에 의하여 회전자는 회전하게 된다.When three-phase AC power is applied to the coil of the conventional permanent magnet embedded motor 1, a plurality of tooth portions 4 formed in the stator 2 are provided with a rotating magnetic field that faces clockwise or counterclockwise. The rotor is rotated by the attraction force and the repulsive force of the permanent magnet embedded in the rotating magnetic field and the rotor (3).

한편, 이러한 영구자석 매립형 전동기(1)의 회전자(3)이 회전할 때에 코일에 인가되는 유기전압의 파형이 정현적이어야 영구자석 매립형 전동기(1)에서 발생되는 진동 및 소음이 최소화되는 되며, 영구자석 매립형 전동기의 효율이 최대화되는 것으로 알려져 있다.On the other hand, when the rotor 3 of the permanent magnet embedded motor 1 rotates, the waveform of the induced voltage applied to the coil should be sine to minimize the vibration and noise generated in the permanent magnet embedded motor 1, It is known that the efficiency of permanent magnet embedded motors is maximized.

도 2는 종래의 영구자석 매립형 전동기의 유기전압 파형도이다. 여기서,유기전압 파형도는 종래의 영구자석 매립형 전동기에 전원을 인가하지 않은 상태에서 회전자(3)을 회전하면서 어느 하나의 티스부(4)에 감겨지는 코일(7)에서의 유기 전압를 측정한 것이다.2 is an organic voltage waveform diagram of a conventional permanent magnet embedded motor. Here, the organic voltage waveform diagram is a measure of the induced voltage in the coil (7) wound on any one of the teeth (4) while rotating the rotor (3) without applying power to a conventional permanent magnet embedded motor will be.

그러나, 종래의 영구자석 매립형 전동기(1)는 회전자(3)의 자극부(6)가 티스부(4)를 진입하는 시점과 이탈하는 시점에서 티스부(4)에서 급격하게 자속이 변하게 된다. 이에 따라, 도 2의 B와 같이 유기전압(V)이 급격히 상승하거나 하강하게 됨에 따라 유기전압(V)의 파형이 비 정현적으로 되는 문제점이 있다. However, in the conventional permanent magnet embedded motor 1, the magnetic flux changes rapidly at the tooth part 4 at the time when the magnetic pole part 6 of the rotor 3 enters and leaves the tooth part 4. . Accordingly, there is a problem that the waveform of the induced voltage V becomes non-sinusoidal as the induced voltage V rises or falls rapidly as shown in FIG.

그리고 회전자(3)에 매립되는 판형 영구자석(5)의 중앙부가 티스부(4)의 중앙부를 통과하는 때에는 티스부(4)의 중앙부에서 발생하는 자속의 포화에 의해 티스부(4)의 양측으로 자속이 누설된다. 이에 따라, 도 2의 B와 같이 유기전압(V)에 누설 자속에 의한 고조파가 포함되어 유기전압(V)의 파형이 비정현적으로 되는 문제점이 있다.When the central portion of the plate-shaped permanent magnet 5 embedded in the rotor 3 passes through the central portion of the tooth portion 4, the saturation of the magnetic portion generated by the magnetic flux generated at the central portion of the tooth portion 4 Magnetic flux leaks to both sides. Accordingly, as shown in B of FIG. 2, harmonics caused by leakage magnetic flux are included in the induced voltage V, and thus the waveform of the induced voltage V becomes non-sinusoidal.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 티스부에서 급격한 자속 변화와 누설 자속의 발생을 방지하여 코일에 유도되는 유도전압 파형이 정현적으로 되도록 하는 영구자석 매립형 전동기를 제공하는 데에 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to prevent a sudden magnetic flux change and leakage magnetic flux in the tooth part so that the induced voltage waveform induced in the coil is sinusoidal. It is to provide an embedded electric motor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영구자석 매립형 전동기는 내부에 영구자석이 설치되는 회전자 코어의 외주면 중 상기 영구자석에 대응하는 영역에 형성되는 복수의 돌출 면을 가진 돌출부를 포함한다.Permanent magnet-embedded electric motor according to the present invention for achieving the above object includes a protrusion having a plurality of protruding surface formed in the region corresponding to the permanent magnet of the outer peripheral surface of the rotor core is installed permanent magnet therein. .

여기서, 상기 복수의 돌출면과 상기 회전자 코어 중심의 사이거리는 상기 돌출부의 중심에서 외측으로 갈수록 짧아진다. Here, the distance between the plurality of protruding surfaces and the center of the rotor core is shortened toward the outside from the center of the protruding portion.

그리고 코일이 감겨지는 티스부의 단부에 연장되며 복수의 단차면을 가지는 단차부를 더 포함한다. 여기서, 상기 영구자석은 복수로 이루어지고, 상기 단차부의 중심에 위치되는 단차면의 폭은 상기 영구자석들의 최단거리보다 크게 형성된다.그리고 상기 복수의 단차면과 상기 회전자 코어 중심의 사이거리는 상기 단차부의 중심에서 외측으로 갈수록 길어진다.And a stepped portion extending to an end portion of the tooth portion on which the coil is wound and having a plurality of stepped surfaces. Here, the permanent magnet is made of a plurality, the width of the stepped surface located in the center of the stepped portion is formed larger than the shortest distance of the permanent magnets. And the distance between the plurality of stepped surface and the center of the rotor core is It becomes longer from the center of the step portion to the outside.

다른 측면에서 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영구자석 매립형 전동기는 코일이 감겨지는 티스부; 내부에 영구자석이 설치되는 회전자 코 어; 상기 티스부의 단부에서 형성되며 복수의 단차면을 가지는 단차부; 상기 회전자 코어의 외주면 중 상기 영구자석에 상응하는 영역에 복수의 돌출면을 가지는 돌출부를 포함한다.In another aspect, the permanent magnet embedded motor according to the present invention for achieving the above object is a tooth portion wound coil; Rotor core with permanent magnet installed inside; A stepped portion formed at an end of the tooth portion and having a plurality of stepped surfaces; And a protrusion having a plurality of protrusions in an area corresponding to the permanent magnet among the outer circumferential surfaces of the rotor core.

여기서, 상기 돌출부와 상기 단차부는 적어도 상기 티스부에서 자속 포화 발생을 방지하기 위한 거리로 서로 이격 된다.Here, the protruding portion and the stepped portion are spaced apart from each other by at least a distance for preventing magnetic flux saturation in the tooth portion.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기(100)는 회전축(146)이 회전되도록 하는 회전자(140)와 회전자(140)에 회전 자계를 제공하는 고정자(110)를 포함한다. 3, the permanent magnet embedded motor 100 according to the first embodiment of the present invention is a stator for providing a rotating magnetic field to the rotor 140 and the rotor 140 to rotate the rotating shaft 146 ( 110).

회전자(140)는 회전축(146)과, 회전축(146)이 삽입되며 외주 면에서 반경방향으로 돌출되는 돌출부(150)를 포함한 코어(148)와, 코어(148)의 내부에 매립되어 설치되는 영구자석(143) 및 코어(148)를 상하부 덮는 상하 커버 플레이트(도면에 도시되지 않은)를 포함한다.The rotor 140 includes a core 148 including a rotating shaft 146, a rotating shaft 146 inserted therein, and a protrusion 150 projecting radially from an outer circumferential surface thereof, and embedded in the core 148. It includes a top and bottom cover plate (not shown) covering the upper and lower portions of the permanent magnet 143 and the core 148.

코어(148)는, 대략 도넛 모양을 가지는 강판들이 회전축(146)의 축방향으로 다수매가 적층된 후에 강판에 형성되는 리벳 홀(142)과 도면에 도시되지 않은 리벳에 의해 결합됨으로써, 형성된다.The core 148 is formed by joining by a rivet hole 142 formed in the steel plate and a rivet not shown in the drawing after a plurality of sheets having substantially donut shape are stacked in the axial direction of the rotation shaft 146.

그리고 코어(148)의 중심부에는 회전축(146)이 관통되어 결합되도록 하는 회전축 삽입 홀(145)이 형성된다. 이러한 회전축 삽입 홀(146)에 회전축(146)이 삽입결합 된 상태에서 코어(148)가 회전하면, 회전축(146)은 코어(148)와 함께 회전된 다.In addition, a rotation shaft insertion hole 145 is formed at the center of the core 148 to allow the rotation shaft 146 to pass therethrough. When the core 148 rotates while the rotation shaft 146 is inserted into and coupled to the rotation shaft insertion hole 146, the rotation shaft 146 rotates together with the core 148.

그리고 코어(148)의 회전축 삽입 홀(146)의 외측에는 직육면체 형상을 가지는 짝수개의 영구자석 매립홀(143)이 회전축 삽입홀(146)의 접선과 평행하게 형성된다. In addition, an even number of permanent magnet buried holes 143 having a rectangular parallelepiped shape is formed outside the rotation shaft insertion hole 146 of the core 148 in parallel with the tangent of the rotation shaft insertion hole 146.

그리고 짝수개의 영구자석 매립홀(143) 각각에는 서로 다른 극을 가지는 짝수개의 영구자석(141a, 141b)이 교번하여 매립된다. 다시 말하면, 어느 하나의 영구자석 매립홀(143)에는 N극이 회전자(140)의 반경외측방향을 향하는 선행영구자석(141a)이 매립되고, 그 다음의 영구자석 매립홀(143)에는 S극이 회전자(140)의 반경외측방향을 향하는 후행영구자석(141b)이 매립된다. In addition, even-numbered permanent magnets 141a and 141b having different poles are alternately embedded in each of the even-numbered permanent magnet buried holes 143. In other words, one permanent magnet buried hole 143 is embedded with a leading permanent magnet 141a in which the N pole faces the radially outward direction of the rotor 140, and the next permanent magnet buried hole 143 is filled with S. FIG. A trailing permanent magnet 141b having a pole facing radially outward of the rotor 140 is embedded.

그리고 영구자석 매립홀(143)의 양측 단에는 자속 단락 방지구조 (144)가 형성된다. 여기서, 자속 단락 방지구조(144)는 투자율이 작은 공기가 채워지도록 하는 공간이다. 이러한 자속 단락 방지구조(144)는 선행 영구자석(141a)과 후행 영구자석(141b)의 자속 단락을 방지한다. 다시 말하면, 선행 영구자석(141a)과 후행 영구자석(141b)을 잇는 자력선이 형성되는 것을 방지한다.A magnetic flux short circuit prevention structure 144 is formed at both ends of the permanent magnet buried hole 143. Here, the magnetic flux short circuit prevention structure 144 is a space for filling the air having a small permeability. The magnetic flux short circuit prevention structure 144 prevents magnetic flux short circuits of the preceding permanent magnet 141a and the trailing permanent magnet 141b. In other words, a magnetic force line connecting the preceding permanent magnet 141a and the trailing permanent magnet 141b is prevented from being formed.

한편, 어느 하나의 영구자석 매립홀(143)의 일단과 인접한 다른 하나의 영구자석 매립홀(143)의 일단과의 거리 중 가까운 거리를 가지는 어느 하나의 영구자석 매립홀(143)과 인접한 다른 하나의 영구자석 매립홀(143) 사이는 자극부(147)로 정의되며, 어느 하나의 영구자석 매립홀(143)과 인접한 다른 하나의 영구자석 매립홀(143) 사이 거리는 자극부 폭(D1)으로 정의 된다.On the other hand, the other one adjacent to any one of the permanent magnet buried hole 143 having a close distance from one end of one of the permanent magnet buried hole 143 and one end of the other permanent magnet buried hole 143 Between the permanent magnet buried hole 143 is defined by the magnetic pole portion 147, the distance between one permanent magnet buried hole 143 and the other permanent magnet buried hole 143 adjacent to the magnetic pole width (D1) It is defined.

그리고 코어(148)의 상부와 하부에서 영구자석 매립 홀(143)에 영구자 석(141a, 141b)이 매립된 상태에서 영구자석(141a,141b)이 빠지는 것을 방지하기 위해 도면에 도시되지 않은 상하부 커버 플레이트가 결합된다. In addition, the upper and lower parts of the core 148, which are not shown in the drawing, to prevent the permanent magnets 141a and 141b from falling out in the state in which the permanent magnets 141a and 141b are embedded in the permanent magnet buried holes 143. The cover plate is combined.

그리고 코어(148)의 외주 면의 각각의 영구자석(141a, 141b)이 담당하는 영역(F-F')에서 코어(148)의 반경외측방향으로 돌출하는 돌출부(150)가 형성된다. 이러한 돌출부(150)는 후술하는 단차부(130)과 함께 티스부(120)에서의 급격한 자속 변화와 누설 자속발생을 방지하여 티스부(120)에서의 자속변화가 정현적이도록 한다.In addition, a protrusion 150 protruding in the radially outward direction of the core 148 is formed in the region F-F ′ of the permanent magnets 141a and 141b of the outer circumferential surface of the core 148. The protrusion 150 prevents a sudden magnetic flux change and leakage magnetic flux in the tooth part 120 together with the stepped part 130 to be described later so that the magnetic flux change in the tooth part 120 is sinusoidal.

고정자(110)는 중심부에 회전자(140)이 배치될 수 있도록 하는 중공부(112)가 형성되는 고정자 본체(111)와, 고정자 본체(111)에 설치되는 코일(122), 및 코일(122) 또는 회전자(140)의 영구자석(141a,141b)에 의한 자력선이 원활하게 지나갈 수 있도록 하는 티스부(120)를 포함한다. The stator 110 includes a stator main body 111 in which a hollow part 112 is formed so that the rotor 140 may be disposed at a central portion thereof, a coil 122 installed in the stator main body 111, and a coil 122. Or a tooth portion 120 to allow the magnetic lines of force by the permanent magnets 141a and 141b of the rotor 140 to pass smoothly.

고정자의 본체(111)는 회전자의 코어(148)와 마찬가지로 도넛 모양을 가지는 다수 매의 강판이 적층 결합됨으로써 형성된다.The main body 111 of the stator is formed by stacking a plurality of steel sheets having a donut shape similarly to the core 148 of the rotor.

그리고 고정자의 본체(111)의 외주와 중공부(112) 사이에는 코일이 지나가면서 적재될 수 있도록 하는 슬롯(121)이 형성된다. 슬롯(121) 사이에는 중공부(112)를 향하여 연장되는 티스부(120)가 형성된다. 코일(122)은 티스부(120)를 감으면서 슬롯(121)에 적재된다. 이렇게 슬롯(121)에 적재되는 코일(121)에 전원이 인가되면 코일(122)의 내측에 위치되는 티스부(120)에 자력선이 형성된다. A slot 121 is formed between the outer circumference of the main body 111 of the stator and the hollow part 112 to allow the coil to be loaded while passing. Between the slots 121, a tooth part 120 extending toward the hollow part 112 is formed. The coil 122 is loaded into the slot 121 while winding the tooth part 120. When power is applied to the coil 121 loaded in the slot 121 as described above, magnetic lines of force are formed in the tooth part 120 positioned inside the coil 122.

그리고 티스부(120)의 단부에는 돌출부(150)와 함께 티스부(120)에서의 급격한 자속의 변화와 누설 자속 발생을 방지하여 티스부(120)에서의 자속의 변화가 정 현적으로 되도록 하는 단차부(130)가 형성된다. In addition, at the end of the tooth portion 120, the protrusion 150 may prevent the sudden magnetic flux change and the leakage magnetic flux from occurring in the tooth portion 120 so that the change in the magnetic flux in the tooth portion 120 may be sine. The unit 130 is formed.

이하, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단차부(130)와 돌출부(150)에 대하여 도면과 함께 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the stepped portion 130 and the protrusion 150 according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4를 참조하면, 단차부(130)는 티스부(120)의 단부에 형성된다. 이러한 단차부(130)는 회전자(140)의 중심(RC)과의 거리가 가장 짧은 제 1 단차면(131)과, 가장 긴 제 3 단차면(133), 및 제 1 단차면(131)과 제 3 단차면(133)을 연결하며 제 3 단차면(133)쪽으로 갈수록 회전자(140)의 중심(RC)과의 거리가 길어지는 제 2 단차면(132)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the stepped part 130 is formed at the end of the tooth part 120. The stepped part 130 may include a first stepped surface 131 having the shortest distance from the center RC of the rotor 140, a longest third stepped surface 133, and a first stepped surface 131. And a second stepped surface 132 connecting the third stepped surface 133 and having a longer distance from the center RC of the rotor 140 toward the third stepped surface 133.

그리고 제 1 단차면(131)은 티스부(120)의 가운데 부분에 위치하고, 제 2 단차면(132)는 제 1 단차면(131)의 양 외측에 형성되며, 제 3 단차면(133)은 제 2 단차면(132)의 양 외측에 형성된다.The first stepped surface 131 is positioned at the center of the tooth portion 120, and the second stepped surface 132 is formed at both outer sides of the first stepped surface 131, and the third stepped surface 133 is It is formed on both outer sides of the second step surface 132.

그리고 제 1 단차면(131)은 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 1 단차면 중심각(θS1)을 가지고 제 2 단차면(132)는 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 2 단차면 중심각(θS2)를 가지며, 제 3 단차면(133)은 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 3 단차면 중심각(θS3)를 가진다. 여기서, 제 1 내지 제 3 단차면 중심각(θS1,θS2,θS3)들은 티스부(120)에서 자속 변화가 정현적으로 되도록 하기 위하여 1/2θS1>θS3>θS2와 같은 관계를 가진다.The first stepped surface 131 has a first stepped surface center angle θS1 with respect to the center RC of the rotor 140, and the second stepped surface 132 is located at the center RC of the rotor 140. The second stepped surface θS2 has a third stepped surface θS2, and the third stepped surface 133 has a third stepped surface angle θS3 with respect to the center RC of the rotor 140. Here, the first to third stepped center angles θS1, θS2 and θS3 have the same relationship as 1 / 2θS1> θS3> θS2 in order to make the flux change sinusoidal in the teeth 120.

그리고 제 1 단차면(132)의 양단 직선거리는 제 1 단차면(132)의 폭(W2)으로 정의 되며, 자극부(147)가 제 1 단차면(132)를 지나갈 때에 티스부(120)에서의 자속이 급격하게 변하는 것을 방지하기 위해 자극부(147)의 폭(D1)보다 크게 형성된 다.In addition, the straight line distance between both ends of the first stepped surface 132 is defined as the width W2 of the first stepped surface 132, and when the magnetic pole part 147 passes the first stepped surface 132, the tooth part 120 passes through the first stepped surface 132. In order to prevent the magnetic flux of the sudden change is formed larger than the width (D1) of the magnetic pole portion 147.

도 5를 참조하면, 도출부(150)는 어느 하나의 자극부(147) 중앙과 어느 하나의 자극부(147)에 인접하는 다른 하나의 자극부(147)의 중앙 사이에 형성된다. 그리고 도출부(150)의 중앙에는 회전축 홀(145)의 접선과 마주보는 영구자석(143)이 설치된다.Referring to FIG. 5, the lead-out part 150 is formed between the center of one magnetic pole part 147 and the center of another magnetic pole part 147 adjacent to one magnetic pole part 147. In addition, a permanent magnet 143 facing the tangent of the rotation shaft hole 145 is installed at the center of the lead portion 150.

그리고 돌출부(150)는 그 중앙에 형성되는 제 1 돌출면(151)과 제 1 돌출면(151)의 양측에 형성되는 제 2 돌출면(152) 및 제 2 돌출면(152)의 외측에 형성되는 제 3 돌출면(153)으로 이루어진다. The protrusion 150 is formed at the outside of the second protrusion 152 and the second protrusion 152 formed at both sides of the first protrusion 151 and the first protrusion 151 formed at the center thereof. Consisting of a third protruding surface 153.

그리고 티스부(120)에서 자속의 변화가 정현적으로 되도록 하기 위해, 제 1 돌출면(151)과 회전자(140)의 중심(RC)의 거리는 제 2 돌출면(152)과 회전자(140)의 중심(RC)의 거리보다 길고, 제 2 돌출면(152)와 회전자(140)의 중심(RC)의 거리는 제 3 돌출면(153)과 회전자(140)의 중심(RC)의 거리보다 길게 형성된다.The distance between the first projecting surface 151 and the center RC of the rotor 140 is equal to the second projecting surface 152 and the rotor 140 so that the change of the magnetic flux in the tooth part 120 is sinusoidal. Longer than the center RC and the distance between the second projecting surface 152 and the center RC of the rotor 140 is greater than that of the third projecting surface 153 and the center RC of the rotor 140. It is formed longer than the distance.

그리고 티스부(120)에서 자속의 변화가 정현적으로 되도록 하기 위해, 제 2 돌출면(152)의 곡률반경(R2)은 제 1 돌출면(152)의 곡률반경(R2)보다 크고 제 3 돌출면(153)의 곡률반경(R3)는 제 2 돌출면(152)의 곡률반경(R2)보다 크게 형성된다.In addition, in order to make the change of the magnetic flux in the tooth part 120 sine, the radius of curvature R2 of the second protrusion 152 is greater than the radius of curvature R2 of the first protrusion 152 and the third protrusion The radius of curvature R3 of the surface 153 is larger than the radius of curvature R2 of the second protruding surface 152.

그리고 제 1 돌출면(152)과 제 1 단차면(131) 사이는 최단거리(D2)로 이격 되며, 이러한 최단거리(D2)는 제 1 돌출면(152)이 제 1 단차면(131)과 대면할 때에, 제 1 돌출면(152)과 대면하는 제 1 단차면(131)에서 자속 포화가 이루어지지 않는 거리이다.The first protruding surface 152 and the first stepped surface 131 are spaced apart from the shortest distance D2, and the shortest distance D2 has the first protruding surface 152 of the first stepped surface 131. When facing, it is the distance which magnetic flux saturation is not made in the 1st step surface 131 which faces the 1st protrusion surface 152. As shown in FIG.

그리고 제 1 돌출면(151)은 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 1 돌출면 중 심각(θF1)을 가지고 제 2 돌출면(152)은 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 2 돌출면 중심각(θF2)를 가지고 제 3 돌출면(153)은 회전자(140)의 중심(RC)에 대한 제 3 돌출면 중심각(θF3)를 가진다. 여기서, 제 1 내지 제 3 돌출면 중심각(θF1,θF2,θF3)들은 코일(122)에서 유도되는 유기전압이 정현성을 가지도록 1/2θF1>θF3>θF2와 같은 관계를 가진다.The first protruding surface 151 has a seriousness θF1 among the first protruding surfaces with respect to the center RC of the rotor 140, and the second protruding surface 152 has a center RC of the rotor 140. The third protrusion surface 153 has a third protrusion surface center angle θF3 with respect to the center RC of the rotor 140. Here, the center angles θF1, θF2, θF3 of the first to third protruding surfaces have a relationship such as 1 / 2θF1> θF3> θF2 so that the induced voltage induced in the coil 122 may be sinusoidal.

이하, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 작용 및 효과에 대하여 도면 및 실험 데이터를 나타낸 그래프와 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation and effects of the permanent magnet embedded motor according to the first embodiment of the present invention will be described with a graph showing drawings and experimental data.

우선, 회전자(140)의 회전각이 0도에서 20도 이하의 범위에 있는 경우에 대하여 설명하기로 한다.First, the case where the rotation angle of the rotor 140 is in a range of 0 degrees to 20 degrees or less will be described.

도 6에서 도시되는 바와 같이 회전자(140)의 자극부(147)의 중심(MC)이 티스부(120)의 중심(TC)이 일치된 상태에서 도면을 기준으로 시계반대방향으로 회전하기 시작하면, 선행 영구자석(141a)의 후단은 단차부(150)의 제 1 단차면(151)으로부터 이탈하기 시작하고, 후행 영구자석(141b)가 단차부(150)의 제 1 단차면(151)으로 진입하기 시작한다.  As shown in FIG. 6, the center MC of the magnetic pole part 147 of the rotor 140 starts to rotate counterclockwise with reference to the drawing in the state in which the center TC of the tooth part 120 coincides. When the rear end of the preceding permanent magnet 141a starts to deviate from the first stepped surface 151 of the stepped part 150, the trailing permanent magnet 141b begins to move away from the first stepped surface 151 of the stepped part 150. Start to enter

이때에, 선행 영구자석(143a)의 후방측 제 2 및 제 3 돌출면(152, 153)와 제 2 및 제 3 단차면(132, 133)의 간격이 점차적으로 길어짐으로써, 티스부(120)에서 선행영구자석(141a)에 의해 형성되는 자속이 점차적으로 감소하게 된다. 이와 동시에 후행 영구자석(141b)의 전방측 제 3 및 2 돌출면(153, 152)과 제 1 단차면(131)의 간격이 점차적으로 짧아짐으로써, 티스부(120)에서 후행 영구자석(143b)에 의해 형성되는 자속은 점차적으로 증가된다.At this time, the distance between the second and third protruding surfaces 152 and 153 and the second and third stepped surfaces 132 and 133 of the rear side of the preceding permanent magnet 143a is gradually longer, so that the teeth portion 120 is formed. In the magnetic flux formed by the leading permanent magnet (141a) is gradually reduced. At the same time, the interval between the front third and second protruding surfaces 153 and 152 and the first stepped surface 131 of the trailing permanent magnet 141b is gradually shortened, so that the trailing permanent magnet 143b is formed at the tooth portion 120. The magnetic flux formed by the is gradually increased.

따라서, 티스부(120)에서의 자속이 점차적으로 변화하게 되어 코일(122)에 유기되는 유기전압의 파형은 도 8의 B1과 같이 점차적으로 증가하는 파형을 가지게 된다.Therefore, the magnetic flux in the tooth part 120 is gradually changed, so that the waveform of the induced voltage induced in the coil 122 has a waveform gradually increasing as shown in B1 of FIG. 8.

그 다음 회전자(140)의 회전각이 45도 근처에 있는 경우에 대하여 설명하기로 한다.Next, a case in which the rotation angle of the rotor 140 is about 45 degrees will be described.

도 7에서 도시되는 바와 같이 후행영구자석(143b)의 제 1 돌출면(151)은 티스부(120)의 중앙부분을 지나고 있게 되면, 돌출부(150)와 단차부(120) 사이는 적어도 단차부(120)에서 자속 포화가 이루어지지 않는 이격 거리(D2) 이격 된다.이에 따라, 단차부(130)에서 자속 포화가 발생되지 않게 되어 티스부(120)를 통과해야 할 자속이 티스부(120) 이외를 통과하는 누설 자속이 발생하지 않게 된다. 그리고 제 1 내지 제 3 돌출면(151, 152, 153)과 제 1 내지 제 3 단차면(131, 132, 133)에 의하여, 제 1 돌출면(151)의 정점(151a)을 중심으로 도출부(150)의 전후방으로 갈수록 커지게 된다.As shown in FIG. 7, when the first protruding surface 151 of the trailing permanent magnet 143b passes through the central portion of the tooth part 120, at least a stepped portion between the protruding portion 150 and the stepped portion 120 is provided. In step 120, the magnetic flux saturation distance is not spaced apart (D2). Accordingly, the magnetic flux saturation does not occur in the stepped portion 130 so that the magnetic flux to pass through the tooth portion 120 is the tooth portion 120 There is no leakage flux that passes through other than that. In addition, the lead portion is formed around the vertex 151a of the first protruding surface 151 by the first to third protruding surfaces 151, 152, and 153 and the first to third stepped surfaces 131, 132, and 133. It becomes larger toward the front and rear of 150.

따라서, 티스부(120)에서의 자속 변화가 누설 자속 없이 정현적으로 되어, 도 8의 A1와 같이 코일(122)에 유도되는 유기전압은 누설 자속에 의한 고조파가 제거되어 정현적으로 된다.Therefore, the change in the magnetic flux in the tooth portion 120 becomes sine without leakage flux, and the induced voltage induced in the coil 122 as shown in A1 of FIG. 8 is sine by eliminating harmonics caused by the leakage magnetic flux.

한편, 회전자(140)의 회전각이 70에서 90도 이하의 범위에 있는 경우의 작용은 코일(122)에 유기되는 유기전압의 파형이 점진적으로 감소하는 것을 제외하고는 회전자(140)의 회전각이 0에서 20이하의 범위인 경우와 실질적으로 동일함으로 상세한 작용 및 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 회전자(140)의 회전각 이 90에서 180 이하인 경우의 작용은 코일(122)에 유기되는 유기전압의 파형이 마이너스 전압을 가지는 것을 제외하고는 회전자(140)의 회전각이 0에서 90이하의 범위인 경우와 실질적으로 동일함으로 상세한 작용 및 효과에 대한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, the action when the rotation angle of the rotor 140 is in the range of 70 to 90 degrees or less of the rotor 140 except that the waveform of the induced voltage induced in the coil 122 gradually decreases. Since the rotation angle is substantially the same as the range of 0 to 20 or less, the detailed description of the operation and effect will be omitted. And when the rotation angle of the rotor 140 is less than 90 to 180, the action is that the rotation angle of the rotor 140 is 0 to 90 except that the waveform of the induced voltage induced in the coil 122 has a negative voltage Since it is substantially the same as the following range, the description of the detailed operation and effect will be omitted.

이하, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 돌출부와 단차부에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the protrusions and the stepped portions of the permanent magnet embedded motor according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 단차부(230)는 제 1 단차면(231)과 제 2 단차면(232)으로 이루어진다.Referring to FIG. 9, the stepped part 230 of the permanent magnet embedded motor according to the second exemplary embodiment includes a first stepped surface 231 and a second stepped surface 232.

여기서, 제 1 단차면(231)은 제 1단차면 중심각(θS4))을 가지고, 제 2 단차면(232)은 제 2 단차면 중심각(θS5)을 가진다. 그리고 제 1 단차면 중심각(θS4)과 제 2 단차면 중심각(θS5)은 티스부(120)에서 정현적인 자속의 변화가 일어나도록 1/2θS4>θS5와 같은 관계를 가진다. 그리고 제 1 단차면(231)과 회전자(140)의 중심(RC) 거리(Rd4)는 티스부(120)에서 정현적인 자속의 변화 일어나도록 제 2 단차면(232)과 회전자(140)의 중심(RC) 거리(Rd5) 보다 짧게 형성된다.Here, the first stepped surface 231 has a first stepped surface center angle θS4, and the second stepped surface 232 has a second stepped surface center angle θS5. In addition, the first stepped plane angle θS4 and the second stepped plane angle θS5 have a relationship such as 1 / 2θS4> θS5 so that the sinusoidal flux changes in the tooth portion 120. In addition, the center RC distance Rd4 of the first stepped surface 231 and the rotor 140 may cause the second stepped surface 232 and the rotor 140 to have a sinusoidal change in the teeth 120. It is formed shorter than the center (RC) of the distance (Rd5).

도 10을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 돌출부(250)는 제 1 돌출면(251)과 제 2 도출면(252)으로 이루어진다.Referring to FIG. 10, the protrusion 250 of the permanent magnet embedded motor according to the second exemplary embodiment may include a first protruding surface 251 and a second leading surface 252.

여기서, 제 1 돌출면 중심각(θF4)과 제 2 돌출면 중심각(θF5)의 관계는 티스부(120)에서 정현적인 자속의 면화가 일어나도록 1/2θF4>θF5 와 같은 관계를 가진다. 그리고 티스부(120)에서 정현적인 자속의 변화가 일어나도록 제 2 돌출면의 곡률반경(R5)은 제 1 돌출면의 곡률반경(R4)보다 크게 형성된다.Here, the relationship between the center angle of the first projecting surface θF4 and the center angle of the second projecting surface θF5 has a relationship such as 1 / 2θF4> θF5 so that the surface of the sine magnetic flux occurs in the tooth portion 120. In addition, the radius of curvature R5 of the second protruding surface is larger than the radius of curvature R4 of the first protruding surface so that the sinusoidal change of magnetic flux occurs in the tooth part 120.

한편, 돌출부(250)와 단차부(230)는 본 발명의 제 1 실시 예와 같이 누설 자속이 발생하지 않는 최소의 이격 거리를 가진다. On the other hand, the protrusion 250 and the stepped portion 230 has a minimum separation distance in which no leakage magnetic flux occurs, as in the first embodiment of the present invention.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 돌출부와 단차부의 작용 및 효과는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 매립형 전동기의 돌출부와 단차부와 실질적으로 동일 함으로 이에 대해서는 본 발명의 제 1 실시 예를 참조하기로 한다.Hereinafter, the action and effect of the protrusion and the step of the permanent magnet embedded motor according to the second embodiment of the present invention having the above configuration is substantially the same as the protrusion and step of the embedded motor according to the first embodiment of the present invention. For this, reference will be made to the first embodiment of the present invention.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 영구자석 매립형 전동기에 의하여, 회전자의 자극부가 티스부를 진입 또는 이탈하는 시점에서 티스부에서 급격한 자속변화가 일어나지 않게 되고, 회전자에 매립되는 판형 영구자석의 중앙부가 티스부의 중앙부를 통과하는 때에는 티스부의 중앙부에서는 자속 포화가 일어나지 않게 되어 코일에 유도되는 유기전압의 파형이 정현적으로 되는 효과가 있다.By the permanent magnet embedded motor according to the present invention as described above, a sudden magnetic flux change does not occur at the tooth portion when the magnetic pole portion of the rotor enters or leaves the tooth portion, the central portion of the plate-shaped permanent magnet embedded in the rotor When passing through the center portion of the tooth portion, the magnetic flux saturation does not occur at the center portion of the tooth portion, so that the waveform of the induced voltage induced by the coil is sinusoidal.

Claims (7)

내부에 영구자석이 설치되는 회전자 코어의 외주면 중 상기 영구자석에 대응하는 영역에 형성되는 복수의 돌출 면을 가진 돌출부를 포함하는 영구자석 매립형 전동기.Permanent magnet-embedded electric motor comprising a projection having a plurality of protruding surface formed in the area corresponding to the permanent magnet of the outer peripheral surface of the rotor core is provided with a permanent magnet therein. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 돌출면과 상기 회전자 코어 중심의 사이거리는 상기 돌출부의 중심에서 외측으로 갈수록 짧아지는 영구자석 매립형 전동기.And a distance between the plurality of protruding surfaces and the center of the rotor core is shortened toward the outside from the center of the protruding portion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 코일이 감겨지는 티스부의 단부에 연장되며 복수의 단차면을 가지는 단차부를 더 포함하는 영구자석 매립형 전동기.A permanent magnet embedded motor further comprising a stepped portion extending to an end portion of the tooth portion on which the coil is wound and having a plurality of stepped surfaces. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 영구자석은 복수로 이루어지고, The permanent magnet is made of a plurality, 상기 단차부의 중심에 위치되는 단차면의 폭은 상기 영구자석들의 최단거리보다 큰 영구자석 매립형 전동기.A permanent magnet embedded motor having a width of the stepped surface positioned at the center of the stepped portion is greater than the shortest distance of the permanent magnets. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 복수의 단차면과 상기 회전자 코어 중심의 사이거리는 상기 단차부의 중심에서 외측으로 갈수록 길어지는 영구자석 매립형 전동기.And a distance between the plurality of stepped surfaces and the center of the rotor core is longer from the center of the stepped portion to the outside. 코일이 감겨지는 티스부;A tooth portion around which the coil is wound; 내부에 영구자석이 설치되는 회전자 코어;A rotor core having a permanent magnet installed therein; 상기 티스부의 단부에서 형성되며 복수의 단차면을 가지는 단차부;A stepped portion formed at an end of the tooth portion and having a plurality of stepped surfaces; 상기 회전자 코어의 외주면 중 상기 영구자석에 상응하는 영역에 복수의 돌출면을 가지는 돌출부를 포함하는 영구자석 매립형 전동기.Permanent magnet-embedded electric motor comprising a projection having a plurality of protruding surface in the region corresponding to the permanent magnet of the outer peripheral surface of the rotor core. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 돌출부와 상기 단차부는 적어도 상기 티스부에서 자속 포화 발생을 방지하기 위한 거리로 서로 이격 되는 영구자석 매립형 전동기.And the projecting portion and the stepped portion are spaced apart from each other at a distance to prevent magnetic flux saturation from at least the tooth portion.
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