KR20150064624A

KR20150064624A - Wound-field motor

Info

Publication number: KR20150064624A
Application number: KR1020130149551A
Authority: KR
Inventors: 도상화
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-11

Abstract

The present invention relates to a wound-field motor which can reduce costs by reducing the used amount of a steel core while improving the performance of the motor by cooling heat generated by the motor and simultaneously not preventing the movement of magnetic flux. The wound-field motor comprises: a rotor rotating around a rotating axis and having radial protruding arms formed thereon; and a cooling device formed inside the rotor to conduct cooling.

Description

{WOUND-FIELD MOTOR}

본 발명은 전동기 중에서도 영구자석을 사용하지 않아 탈희토류가 가능하고 운전 영역이 넓은 계자권선형 전동기에 관한 것이다.
Field of the Invention [0002] The present invention relates to a field winding type motor in which a permanent magnet is not used and a rare earth element can be used and the operation region is wide.

종래에는 친환경자동차의 개발로 인해 전동기의 연구개발의 비중이 높아지고 있는 추세이다. 특히, 계자권선형 전동기는 영구자석을 사용하지 않기 때문에 탈희토류가 가능하고, 운전 영역이 넓다는 장점이 있어 영구자석 전동기를 대체할 수 있는 대표적인 전동기라고 할 수 있다. 그러나, 회전자에 권선이 감긴 형태이기 때문에 회전에 따른 발열이 심하므로 적절한 냉각이 필요한 단점이 있다.
Conventionally, the development of eco-friendly automobiles has increased the proportion of research and development of electric motors. In particular, since the field winding type motor does not use a permanent magnet, it is possible to replace the permanent magnet motor because it is possible to remove the rare earth and the operation area is wide. However, since the winding is wound around the rotor, heat is generated due to rotation, which is disadvantageous in that proper cooling is required.

대한민국 특허 공개번호 10-2010-0077242 A에는 발전기 계자철심(1)의 N극 S극(3)의 회전방향 뒤쪽에 절개공부(4)와 절개공부 돌출턱(5)을 각각 형성하여 전기자철심(6)상의 회전자속이 앞쪽의 계자철심(1)의 자속과 뒤쪽의 절개공부 돌출턱(5)에 공히 인력이 작용하여 두 인력이 상쇄되어 회전자를 돌리기 위한 동력을 최소화한 발전기가 개시되어 있다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0077242 A discloses a cutting tool 4 and a cutting protruding protrusion 5 formed behind the N pole S pole 3 of the generator iron core 1 in the rotating direction, 6 are applied to both the magnetic flux of the field iron core 1 on the front side and the incising and projecting protrusions 5 on the rear side so that the two forces are canceled and the power for rotating the rotor is minimized .

그러나, 상기한 특허에서는 고정자외 회전자 철심에 무분별하게 홈을 파서 공기가 유통되게 하였으나, 기준없이 임의의 위치에 홈을 형성하기 때문에 냉각이 되기는 하나 자속의 이동을 방해하여 전동기 자체의 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
However, in the above-mentioned patent, air is circulated by indiscriminately grooving the rotor iron core outside the stator. However, since the grooves are formed at an arbitrary position without reference, the performance of the motor itself deteriorates because it interferes with the movement of the magnetic flux, There was a problem.

따라서, 전동기에서 발생하는 열을 용이하게 냉각하면서도 자속의 이동을 방해하지 않아 전동기의 성능을 향상시키면서도 철심 사용량을 줄여 원가를 절감할 수 있는 계자권선형 전동기가 필요한 것이다.
Therefore, it is necessary to provide a field winding type motor capable of easily reducing the heat generated by the motor and preventing the movement of the magnetic flux, thereby improving the performance of the motor and reducing the cost of the iron core to reduce the cost.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KRKR 10-2010-007724210-2010-0077242 AA

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동기에서 발생하는 열을 용이하게 냉각하면서도 자속의 이동을 방해하지 않아 전동기의 성능을 향상시키면서도 철심 사용량을 줄여 원가를 절감할 수 있는 계자권선형 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve such problems and it is an object of the present invention to provide a field winding type electric motor which can easily reduce the heat generated by the electric motor and prevent the movement of the magnetic flux, The purpose is to provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계자권선형 전동기는 회전축을 중심으로 회전하고, 방사형 돌출암이 형성된 회전자; 및 상기 회전자의 내측에 형성되어 냉각을 실시하기 위한 냉각수단;을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a field winding type electric motor including: a rotor having a radial protrusion arm which is rotated about a rotation axis; And cooling means formed inside the rotor to perform cooling.

상기 냉각수단은 회전자의 축방향으로 관통 형성된 냉각홀일 수 있다.The cooling means may be a cooling hole formed in the axial direction of the rotor.

상기 냉각홀은 상기 회전축의 외측으로 돌출암과 돌출암의 사이에 원주방향을 따라 형성될 수 있다.The cooling holes may be formed along the circumferential direction between the protruding arms and the protruding arms to the outside of the rotating shaft.

상기 냉각홀은 복수개가 소정의 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
The plurality of cooling holes may be spaced apart from each other by a predetermined distance.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 계자권선형 전동기에 따르면 회전자 내측의 불필요한 부분에 냉각수단을 형성하여 회전자의 회전 시 발생하는 열을 자속밀도에 영향을 미치지 않으면서도 효과적으로 냉각시킴으로써 전동기의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
According to the field winding type motor having the above-described structure, the cooling means is formed in an unnecessary portion inside the rotor to effectively cool the rotor, thereby effectively improving the efficiency of the motor without affecting the magnetic flux density .

또한, 일정한 간격으로 복수개가 이격되어 형성됨으로써 냉각면적을 극대화하며, 철심의 사용량을 줄일 수 있어 원가를 절감하고 중량을 줄여 연비를 향상시키는 효과가 있게 된다.
Also, since a plurality of spaces are formed at regular intervals, the cooling area can be maximized and the amount of iron core used can be reduced, thereby reducing cost and weight, thereby improving fuel economy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계자권선형 전동기를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1의 회전자의 냉각수단을 상세히 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전자의 냉각수단을 상세히 도시한 도면.1 is a view showing a field winding type electric motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
3 is a detailed view of the cooling means of the rotor of FIG. 1;
FIG. 4 is a detailed view of a cooling means of a rotor according to another embodiment of the present invention. FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계자권선형 전동기에 대하여 살펴본다.
Hereinafter, a field winding type electric motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계자권선형 전동기를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며 도 3은 도 1의 회전자(300)의 냉각수단(500)을 상세히 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전자(300)의 냉각수단(500)을 상세히 도시한 도면이다.
1 is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig. 1, and Fig. 3 is a cross-sectional view of the cooling means 500 of the rotor 300 of Fig. 1 in detail Fig. 4 is a detailed view of the cooling means 500 of the rotor 300 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 계자권선형 전동기는 회전축(100)을 중심으로 회전하고, 방사형 돌출암(310)이 형성된 회전자(300); 및 상기 회전자(300)의 내측에 형성되어 냉각을 실시하기 위한 냉각수단(500);을 포함한다.
The field winding type electric motor according to a preferred embodiment of the present invention includes a rotor 300 rotating around a rotation axis 100 and having a radial protrusion arm 310 formed therein; And a cooling unit 500 formed inside the rotor 300 to perform cooling.

통상적으로 전동기는 고정자(700) 및회전축(100)과 회전축(100)을 중심으로 회전하도록 형성된 회전자(300)로 구성된다. 상기 회전자(300)의 돌출암(310)에 계자코일(900)이 권취되고 회전자(300)는 스테이터 코어와 인슐레이터가 결합되어 회전자(300)가 자기장 내에서 회전함에 따라 기전력이 발생하게 된다.
Generally, an electric motor is composed of a stator 700, a rotating shaft 100, and a rotor 300 configured to rotate around a rotating shaft 100. The field coil 900 is wound around the protruding arm 310 of the rotor 300 and the stator core and the insulator are engaged with each other so that the electromotive force is generated as the rotor 300 rotates in the magnetic field do.

본 명세서에서는 본 발명의 핵심이 되는 회전자(300)를 중심으로 설명하되, 전동기의 나머지 구성에 대해서는 통상적으로 널리 알려진 주지관용의 기술이기 때문에 별도의 서술은 생략하도록 한다.
In this specification, the rotor 300, which is the core of the present invention, will be mainly described, but the rest of the structure of the motor is generally well-known technology, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

도 2에 도시한 것처럼 회전축(100)의 중심에서부터 돌출암(310)을 지나 고정자(700)까지는 자속이 통과하는 반지름 방향으로써 D축이라고 하고, 회전축(100)의 중심에서부터 돌출암(310)과 돌출암(310)의 사이 빈공간을 지나는 반지름 방향은 자속이 거의 통과하지 않아 자속밀도가 높지 않는 곳으로써, Q축이라고 한다.
2, the protrusion arm 310 and the stator 700 extend from the center of the rotary shaft 100 to the stator 700 in the radial direction through which the magnetic flux passes, The radial direction passing through the space between the protruding arms 310 is a place where the magnetic flux density is not high because the magnetic flux hardly passes through, and is referred to as the Q axis.

본 발명의 상기 냉각수단(500)은 회전자(300)의 축방향으로 관통 형성된 냉각홀(500)로써, 축방향으로 길게 형성됨으로써 공기와 접촉하는 면적을 넓혀 냉각의 효율을 상승시키도록 형성된다. 특히, 상기 냉각홀(500)은 자속밀도가 높은 D축이 아닌 상기 회전축(100)의 외측으로 돌출암(310)과 돌출암(310)의 사이인 Q축 상에 원주방향을 따라 복수개가 소정의 간격으로 이격되어 형성됨으로써, 자속밀도에는 아무런 영향을 미치지 않으면서도 냉각 효율을 극대화시키는 효과가 발생하게 된다.
The cooling means 500 of the present invention is formed as a cooling hole 500 formed in the axial direction of the rotor 300 so as to be long in the axial direction so as to increase the area of contact with the air to increase the cooling efficiency . In particular, the cooling holes 500 are formed on the Q axis, which is between the protruding arm 310 and the protruding arm 310, on the outside of the rotating shaft 100, not on the D axis having a high magnetic flux density, So that the cooling efficiency is maximized without affecting the magnetic flux density.

도 3에 도시한 것처럼 냉각홀(500)은 단면이 원의 형상을 갖도록 형성할 수도 있으며, 도 4에 도시한 것처럼 단면이 사각형의 형상을 갖도록 형성할 수 있으며 사각형이 원형보다 냉각 면적이 넓어 철심 사용량을 조금 더 저감시킬 수 있다. 그러나 내용은 설계나 환경에 따라 얼마든지 변경 가능함은 통상의 기술자에게 자명한 사실이며 설계에 맞는 형상을 선택하여 적용할 수 있다.
As shown in FIG. 3, the cooling holes 500 may be formed to have a circular shape in cross section, or may have a rectangular shape in cross section as shown in FIG. 4, The use amount can be further reduced. However, it is obvious to a general technician that the contents can be changed as much as the design or the environment, and the shape suitable for the design can be selected and applied.

본 실시예에 따라 냉각홀을 형성하고 테스트한 결과, 기존 구조의 회전자와 본 발명의 회전자에서 발생하는 평균토크는 동일한 것으로 확인되어 전기적인 특성에는 아무런 영향을 미치지 않으면서도 철심의 사용량이 약 5~7%정도 저감되는 것을 확인할 수 있다.
As a result of forming and testing a cooling hole according to this embodiment, it was confirmed that the average torque generated in the rotor of the present invention and the rotor of the present invention were the same, so that the use amount of the iron core was about It can be confirmed that it is reduced by 5 to 7%.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 계자권선형 전동기는 회전자 내측의 불필요한 부분에 냉각수단을 형성하여 회전자의 회전 시 발생하는 열을 자속밀도에 영향을 미치지 않으면서도 효과적으로 냉각시킴으로써 전동기의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
Therefore, in the field winding type electric motor according to the embodiment of the present invention, the cooling means is formed in an unnecessary portion inside the rotor, so that the heat generated during the rotation of the rotor is effectively cooled without affecting the magnetic flux density, Can be improved.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

100 : 회전축 300 : 회전자
310 : 돌출암 500 : 냉각수단100: rotation shaft 300: rotor
310: protruding arm 500: cooling means

Claims

A rotor rotatable about a rotational axis and having a radial protruding arm; And
And cooling means formed inside the rotor for cooling the field winding motor.

The method according to claim 1,
Wherein the cooling means is a cooling hole formed in an axial direction of the rotor.

The method of claim 2,
And the cooling hole is formed along the circumferential direction between the protruding arm and the protruding arm to the outside of the rotating shaft.

The method of claim 2,
Wherein a plurality of the cooling holes are formed spaced apart at a predetermined interval.