KR20160081491A - 전동기의 회전자 - Google Patents

전동기의 회전자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각 축공이 형성된 복수개의 회전자코어가 적층되어 형성되는 회전자에서 각각의 회전자코어에 회전축의 원주방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어군을 구비하고, 각각의 플럭스 베이러군은 회전축의 반경방향으로 복수개 형성되는 플럭스 베리어를 구비하며, 이러한 1개의 플럭스 베리어군에 형성되는 복수의 플럭스 베리어 중에서 축공에 인접한 플럭스 베리어들의 폭과 축공에 인접하지 않은 플럭스 베리어들의 폭을 상이하게 형성함에 따라, 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입할 때에 회전자에 작용하는 응력과 토크리플을 저감시키고, 전동기의 효율을 증대시킬 수 있는 동기 릴럭턴스 전동기의 회전자에 관한 것이다.

Description

전동기의 회전자{Rotor of electric motor}
본 발명은 전동기의 회전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 회전자코어에 형성되는 플럭스 베리어군에서 회전축의 반경방향으로 복수개 형성되는 플럭스 베리어를 구비하고, 이러한 복수의 플럭스 베리어 중에서 축공에 인접한 플럭스 베리어들의 폭과 축공에 인접하지 않은 플럭스 베리어들의 폭을 상이하게 형성함에 따라, 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입할 때에 회전자에 작용하는 응력과 토크리플을 저감시킬 수 있는 동기 릴럭턴스 전동기의 회전자에 관한 것이다.
일반적으로, 전동기(electric motor)는 전기에 의해 자기를 발생시키는 코일이 권선된 고정자(stator)와 그 고정자와의 상호 전자기력에 의해 회전되는 회전자(rotor)를 포함한다.
전동기는 회전축의 반경방향을 따라 내,외측에 로터와 스테이터를 구비한 코어형(radial type)과, 로터와 스테이터를 회전축의 축방향으로 나열한 코어레스형(axial type)으로 나눌 수 있다.
코어형 모터 중 동기 릴럭턴스 모터는, d축 인덕턴스(inductance)(Ld) 및 q축 인덕턴스(Lq)의 차(Ld-Lq)에 기인하여 발생되는 릴럭턴스 토크(reluctance torque)에 의해 동기 속도로 회전되는 동기모터이다.
동기 릴럭턴스 전동기는 다른 타입의 모터에 비해 제조가격이 저렴하고 신뢰성이 높으며 수명이 거의 영구적이고 전자계 특성은 우수하나, 소음 및 진동 측면에서는 불리한 단점이 있다.
도 1은 종래 동기 릴럭턴스 전동기(1)의 축방향 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 동기 릴럭턴스 전동기(1)의 회전자(2)의 사시도를 나타낸다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 종래 동기 릴럭턴스 전동기(1)는 외부 전원과 연결된 고정자(Stator)(3)와, 고정자(3)의 내부에 회전 가능하게 구비되어 고정자(3)에 전원이 인가되면 유도 기전력에 의해 기동된 후 릴럭턴스 토크(Reluctance Torque)에 의해 동기속도로 회전되는 회전자(rotor)(2) 등으로 이루어진다.
도 2에 도시된 것처럼, 회전자(2)는 복수개의 회전자코어(6)가 적층되어 형성된다. 각각의 회전자코어(6)에는 회전축의 원주방향을 따라 소정 간격으로 형성되는 복수의 플럭스 베리어군(7)이 형성된다. 플럭스 베리어군(7)은 회전축의 반경방향을 따라 형성되는 플럭스 베리어(8)를 구비한다. 각각의 회전자코어(6)는 중앙에 축공(5)이 형성되고, 각각의 축공(5)에 회전축(4)이 압입된다. 더욱 상세하게는, 복수의 회전자코어(6)를 절연 적층한 후에, 적층된 회전자(2)를 회전축(4)에 열박음에 의해 압입하여 조립한다.
회전자코어가 적층되는 회전자가 회전축에 열박음에 의해 압입하여 조립됨에 따라, 회전자에 발생하는 응력이나 회전자의 일부에 국부적 응력이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 회전자에 발생하는 응력이나 국부적 응력이 증가함에 따라 전동기의 토크리플과 소음 및 진동이 증가하는 문제점이 있었다.
더욱이, 전동기의 토크리플과 소음 및 진동이 증가함에 따라 전동기의 효율이 감소하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0709296호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 각각 축공이 형성된 복수개의 회전자코어가 적층되어 형성되는 회전자에서 각각의 회전자코어에 회전축의 원주방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어군을 구비하고, 각각의 플럭스 베이러군은 회전축의 반경방향으로 복수개 형성되는 플럭스 베리어를 구비하며, 이러한 1개의 플럭스 베리어군에 형성되는 복수의 플럭스 베리어 중에서 축공에 인접한 플럭스 베리어들의 폭과 축공에 인접하지 않은 플럭스 베리어들의 폭을 상이하게 형성함에 따라, 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입할 때에 회전자에 작용하는 응력과 토크리플을 저감시키고, 전동기의 효율을 증대시킬 수 있는 동기 릴럭턴스 전동기의 회전자를 제공하는 것이다.
발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 중앙에 회전축이 압입될 수 있는 축공이 형성되고 상기 회전축의 원주방향을 따라 소정 간격으로 형성되는 복수개의 플럭스 베리어군을 구비하는 복수개의 회전자코어가 적층되어 형성되는 전동기의 회전자에 있어서, 각각의 상기 플럭스 베리어군은 상기 회전축의 반경방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어를 포함하되, 각각의 상기 플럭스 베리어의 폭이 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 다른 실시예에서, 각각의 상기 회전자코어에는 4개의 플럭스 베리어를 갖는 플럭스 베리어군이 4개가 형성되되, 각각의 상기 플럭스 베리어군에서 상기 축공에 가까운 순으로 제1 플럭스 베리어, 제2 플럭스 베리어, 제3 플럭스 베리어, 및 제4 플럭스 베리어라 할 때에 상기 제1 플럭스 베리어의 폭과 상기 제2 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되고, 상기 제3 플럭스 베리어의 폭과 상기 제4 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제3 플럭스 베리어의 폭이 상기 제1 플럭스 베리어의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제3 플럭스 베리어의 폭대 상기 제1 플럭스 베리어의 폭의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제1 플럭스 베리어의 폭대 상기 회전자코어의 내주면에서 상기 제1 제플럭스 베리어의 내측면까지의 간격의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제1 플럭스 베리어에 제1 브릿지부가 형성되고, 상기 제2 플럭스 베리어에 제2 브릿지부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 또 다른 실시예에서, 각각의 상기 회전자코어에는 5개의 플럭스 베리어를 갖는 플럭스 베리어군이 4개가 형성되되, 각각의 상기 플럭스 베리어군에서 상기 축공에 가까운 순으로 제1 플럭스 베리어, 제2 플럭스 베리어, 제3 플럭스 베리어, 제4 플럭스 베리어, 및 제5 플럭스 베리어라 할 때에 상기 제1 플럭스 베리어의 폭, 상기 제2 플럭스 베리어의 폭, 및 상기 제3 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되고, 상기 제4 플럭스 베리어의 폭과 상기 제5 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 또 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제4 플럭스 베리어의 폭이 상기 제1 플럭스 베리어의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 또 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제4 플럭스 베리어의 폭대 상기 제1 플럭스 베리어의 폭의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 또 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제1 플럭스 베리어의 폭대 상기 회전자코어의 내주면에서 상기 제1 제플럭스 베리어의 내측면까지의 간격의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 전동기의 회전자의 또 다른 실시예에서, 전동기 회전자의 각각의 플럭스 베리어군의 상기 제1 플럭스 베리어에 제1 브릿지부가 형성되고, 상기 제2 플럭스 베리어에 제2 브릿지부가 형성되며, 상기 제3 플럭스 베리어에 제3 브릿지부가 형성될 수 있다.
본 발명은 각각의 회전자코어에 회전축의 원주방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어군을 구비하고, 각각의 플럭스 베이러군은 회전축의 반경방향으로 복수개 형성되는 플럭스 베리어를 구비하며, 이러한 1개의 플럭스 베리어군에 형성되는 복수의 플럭스 베리어 중에서 축공에 인접한 플럭스 베리어들의 폭과 축공에 인접하지 않은 플럭스 베리어들의 폭을 상이하게 형성됨에 따라 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입함에 따라 발생하는 응력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 발 발명은 회전자에 발생하는 응력을 감소시킴에 따라 토크리플을 저감할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명은 회전자에 토크리플의 저감에 따라 전동기의 효율을 증대시키킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 동기 릴럭턴스 전동기의 축방향 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 동기 릴럭턴스 전동기의 회전자의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동기 회전자의 축방향 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기 회전자의 A부분의 상세도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전동기 회전자의 축방향 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에서 본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자의 B부분의 상세도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동기 회전자의 축방향 단면도를 나타내고, 도 4는 도 3에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기 회전자의 A부분의 상세도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전동기 회전자의 축방향 단면도를 나타내고, 도 6은 도 5에서 본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자의 B부분의 상세도를 나타낸다.
도 1, 도 4, 도 6에 도시된 바와 같이, d축은 회전축의 중심으로부터 반경반향을 따라 연장되는 방향선 중 플럭스 배리어군들의 사이 공간을 이등분하는 방향선이고, q축은 플럭스 배리어들을 이등분하는 중심선이다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "내주면"이란 회전축에 인접한 둘레면을 의미한다. "내측면"이란 회전축에 인접한 측면, 즉 축공에 인접한 측면을 의미한다. "외측면"이란 내측면에 대해 회전축에 대향되는 면, 즉 축공에 인접하지 않은 측면을 의미한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전동기 회전자를 설명한다.
본 발명에 의한 전동기 회전자(10)는 동기 릴럭턴스 전동기(synchronous reluctance electrical motor)에 적용될 수 있다.
회전자(10)는 복수개의 회전자코어(100)가 적층되어 형성된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 복수개의 회전자코어(100)가 적층된 회전자(10)의 양단부에 상부 플레이트와 하부 플레이트가 볼트, 리벳 등에 의해 체결된다.
각각의 회전자코어(100)는 중앙에 회전축이 압입될 수 있는 축공(110)이 형성되어 있다. 또한, 각각의 회전자코어(100)는 회전축의 원주방향을 따라 소정 간격으로 형성되는 복수개의 플럭스 베리어군(200)을 구비한다.
각각의 플럭스 베리어군(200)은 회전축의 반경방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어를 구비한다.
각각의 플럭스 베리어의 폭이 상이하게 형성된다. 바람직하게는 도 3에 도시된 것처럼, 회전축에 압입하는 과정에서 회전자에 발생하는 응력을 감소시키기 위해 축공(110)에 인접하는 플럭스 베리어의 폭이 가장 크고, 축공(110)에서 가장 멀리 위치하는 플럭스 베리어의 폭이 가장 작게 형성된다. 즉, 축공(110)에서 가장 인접한 플럭스 베리어에서 축공(110)에 가장 멀리 위치하는 플럭스 베리어 순으로 플럭스 베리어의 폭이 순차적으로 감소되게 형성된다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기 회전자(10)를 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에는 4개의 플럭스 베리어(210, 220, 230, 240)를 갖는 플럭스 베리어군(200)이 4개가 형성된다.
각각의 플럭스 베리어군(200)에서 축공(110)에 가까운 순서로하여 제1 플럭스 베리어(210), 제2 플럭스 베리어(220), 제3 플럭스 베리어(230), 및 제4 플럭스 베리어(240)로 지칭한다.
제1, 2, 3, 4 플럭스 베리어(210, 220, 230, 240)는 각각 회전축의 반경방향을 가로질러 직선으로 형성되는 직선부와 직선부의 양단에서 소정 각도로 절곡되게 형성되는 곡선부를 구비한다. 직선부는 q축에 대해 수직하게 형성되고, 곡선부는 q축에 대해 소정 각도로 절곡되게 형성된다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에 형성되는 각각의 플럭스 베리어군(200)에서 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)과 제2 플럭스 베리어(220)의 폭(L2)이 동일하게 형성되고(L1=L2), 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)과 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)이 동일하게 형성된다.(L3=L4)
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에 형성되는 각각의 플럭스 베리어군(200)에서 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)이 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)보다 작게 형성된다.(L3<L1) 즉, 제1, 2, 3, 4 플럭스 베리어의 폭(L1, L2, L3, L4)이 L3=L4 < L1=L4가 되도록 형성된다.
열박음에 의해 회전축에 압입되는 회전자(10)는 자속밀도를 균일하게 하기 위해 각각의 플럭스 베리어(210, 220, 230, 240)의 폭(L1, L2, L3. L4)은 작게 형성하고, 회전자코어(110)의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)은 원심력을 지탱하고 응력집중에 따른 하중분포를 위해 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L3/L1)는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)과 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)은 동일하게 형성(L3=L4)되고, 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)은 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 80%~90%가 되도록 형성된다.
만약, 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L3/L1)가 0.8 미만인 경우에는, 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면에 국부적인 응력집중과 토크리플이 오히려 증가될 수 있고, 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L3/L1)가 0.9를 초과하는 경우에는 전체적으로 제1, 제2, 제3, 제4 플럭스 베리어가 회전자코어에서 차지하는 면적이 커짐에 따라 회전자코어의 강성이 저하되어 토크리플이 증가될 수 있기 때문이다.
표 1은 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비((L1/W=KW))에 따른 토크(Nm), 토크리플(%), 및 전동기 효율(%)의 변화량을 나타낸다.
Kw 토크(Nm) 토크리플(%) 전동기 효율(%)
비교예1 0.7 22.7323 11.60 92.31
실험예1 0.8 22.6874 6.17 93.39
실험예2 0.9 22.6427 6.10 93.40
비교예2 1.0 22.4658 8.36 92.30
표 1에 나타난 것처럼, 회전자코어의 적층에 의해 형성되는 회전자를 열박음에 의해 회전축에 압입할 때에 발생하는 응력과 토크리플을 저감하고, 전동기 효율을 증가시키기 위해서 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비((L1/W=KW)는 0.8이상 0.9이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비((L1/W=KW))는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)은 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 80% 이상 90%이하가 되도록 형성되고, 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)은 다시 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 80% 내지 90%가 되도록 형성된다.
만약, 제1 플럭스 베리어(230)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W=KW)가 0.8 미만인 경우에는, 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면에 국부적인 응력집중 및 토크리플이 오히려 증가될 수 있고, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W)가 0.9를 초과하는 경우에는 전체적으로 제1, 제2, 제3, 제4 플럭스 베리어가 회전자코어에서 차지하는 면적이 커짐에 따라 회전자코어의 강성이 저하되어 토크리플이 증가될 수 있기 때문이다.
이처럼, 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L3/L1)가 0.8 이상 내지 0.9 이하로 형성되고, 또한 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W)는 0.8 이상 내지 0.9 이하로 형성됨에 따라 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입함에 따라 발생하는 응력 및 토크리플을 저감하고, 최종적으로 전동기의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 브릿지부(211)가 제1 플럭스 베리어(210)에 형성되고, 제2 브릿지부(221)가 제2 플럭스 베리어(220)에 형성된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 제1 브릿지부(211)는 q축을 따라 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)과 동일한 길이를 갖도록 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면과 외측면에 사이에 연장 형성된다. 이와 마찬가지로, 제2 브릿지부(212)가 q축을 따라 제2 플럭스 베리어(220)의 폭(L2)과 동일한 길이를 갖도록 제2 플럭스 베리어(220)의 내측면과 외측면에 사이에 연장 형성된다.
제1, 2플럭스 베리어(210, 220)에 제1, 2 브릿지부(211, 221)가 형성되어, 회전자를 회전축에 열박음할 때에 제1, 2브릿지부(211, 221, 231)에 응력을 분산함에 따라 토크리플이 저감된다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 전동기 회전자를 설명한다.
본 발명에 의한 전동기 회전자(10)는 동기 릴럭턴스 전동기(synchronous reluctance electrical motor)에 적용될 수 있다.
회전자(10)는 복수개의 회전자코어(100)가 적층되어 형성된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 복수개의 회전자코어(100)가 적층된 회전자(10)의 양단부에 상부 플레이트와 하부 플레이트가 볼트, 리벳 등에 의해 체결된다.
각각의 회전자코어(100)는 중앙에 회전축이 압입될 수 있는 축공(110)이 형성되어 있다. 또한, 각각의 회전자코어(100)는 회전축의 원주방향을 따라 소정 간격으로 형성되는 복수개의 플럭스 베리어군(200)을 구비한다.
각각의 플럭스 베리어군(200)은 회전축의 반경방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어를 구비한다.
각각의 플럭스 베리어의 폭이 상이하게 형성된다. 바람직하게는 도 3에 도시된 것처럼, 회전축에 압입하는 과정에서 회전자에 발생하는 응력을 감소시키기 위해 축공(110)에 인접하는 플럭스 베리어의 폭이 가장 크고, 축공(110)에서 가장 멀리 위치하는 플럭스 베리어의 폭이 가장 작게 형성된다. 즉, 축공(110)에서 가장 인접한 플럭스 베리어에서 축공(110)에 가장 멀리 위치하는 플럭스 베리어 순으로 플럭스 베리어의 폭이 순차적으로 감소되게 형성된다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자(10)를 설명한다. 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에는 5개의 플럭스 베리어(210, 220, 230, 240, 250)를 갖는 플럭스 베리어군(200)이 4개가 형성된다.
각각의 플럭스 베리어군(200)에서 축공(110)에 가까운 순서로하여 제1 플럭스 베리어(210), 제2 플럭스 베리어(220), 제3 플럭스 베리어(230), 제4 플럭스 베리어(240), 및 제5 플럭스 베리어(250)로 지칭한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자(10)는 제5 플럭스 베리어(250)를 추가로 구비하고, 제1, 2, 3, 4, 5 플럭스 베리어(210, 220, 230, 240, 250)의 구성은 동일한바 이하에서는 본 발명의 제2 실시예와의 차이점을 중점으로 설명한다.
도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에 형성되는 각각의 플럭스 베리어군(200)에서 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1), 제2 플럭스 베리어(220)의 폭(L2), 및 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)이 동일하게 형성되고(L1=L2=L3), 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)과 제5 플럭스 베리어(250)의 폭(L5)이 동일하게 형성된다.(L4=L5)
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 전동기 회전자(10)의 각각의 회전자코어(100)에 형성되는 각각의 플럭스 베리어군(200)에서 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)이 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)보다 작게 형성된다.(L4<L1) 즉, 제1, 2, 3, 4, 5 플럭스 베리어의 폭(L1, L2, L3, L4, L5)이 L4=L5 < L1=L2=L3가 되도록 형성된다.
제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L4/L1)는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다.
제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)과 제5 플럭스 베리어(250)의 폭(L5)은 동일하게 형성되고, 제5 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)은 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 80%~90%가 되도록 형성된다.
만약, 제4 플럭스 베리어(250)의 폭(L4)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L5/L1)가 0.8 미만인 경우에는, 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면에 국부적인 응력집중과 토크리플이 오히려 증가될 수 있고, 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L4/L1)가 0.9를 초과하는 경우에는 전체적으로 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 플럭스 베리어가 회전자코어에서 차지하는 면적이 커짐에 따라 회전자코어의 강성이 저하되어 토크리플이 증가될 수 있기 때문이다.
또한, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비((L1/W=KW))는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것이 바람직하다. 즉, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)은 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 80% 이상 90%이하가 되도록 형성되고, 제5 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)은 다시 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 80% 내지 90%가 되도록 형성된다.
만약, 제1 플럭스 베리어(230)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W=KW)가 0.8 미만인 경우에는, 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면에 국부적인 응력집중 및 토크리플이 오히려 증가될 수 있고, 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W)가 0.9를 초과하는 경우에는 전체적으로 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 플럭스 베리어가 회전자코어에서 차지하는 면적이 커짐에 따라 회전자코어의 강성이 저하되어 토크리플이 증가될 수 있기 때문이다.
이처럼, 제4 플럭스 베리어(240)의 폭(L4)대 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)의 비(L4/L1)가 0.8 이상 내지 0.9 이하로 형성되고, 또한 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)대 회전자코어의 내주면(101)에서 제1 제플럭스 베리어(210)의 내측면(212)까지의 간격(W)의 비(L1/W)는 0.8 이상 내지 0.9 이하로 형성됨에 따라 회전자를 회전축에 열박음에 의해 압입함에 따라 발생하는 응력 및 토크리플을 저감하고, 최종적으로 전동기의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 제1 브릿지부(211)가 제1 플럭스 베리어(210)에 형성되고, 제2 브릿지부(221)가 제2 플럭스 베리어(220)에 형성되며, 제3 브릿지부(231)가 제3 플럭스 베리어(230)에 형성된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 제1 브릿지부(211)는 q축을 따라 제1 플럭스 베리어(210)의 폭(L1)과 동일한 길이를 갖도록 제1 플럭스 베리어(210)의 내측면과 외측면에 사이에 연장 형성된다. 이와 마찬가지로, 제2 브릿지부(212)가 q축을 따라 제2 플럭스 베리어(220)의 폭(L2)과 동일한 길이를 갖도록 제2 플럭스 베리어(220)의 내측면과 외측면에 사이에 연장 형성된다. 제3 브릿지부(213)가 q축을 따라 제3 플럭스 베리어(230)의 폭(L3)과 동일한 길이를 갖도록 제3 플럭스 베리어(230)의 내측면과 외측면에 사이에 연장 형성된다.
제1, 2, 3 플럭스 베리어(210, 220, 230)에 제1, 2, 3 브릿지부(211, 221, 231)가 형성되어, 회전자를 회전축에 열박음할 때에 제1, 2, 3 브릿지부(211, 221, 231)에 응력을 분산함에 따라 토크리플이 저감된다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 동기 릴럭턴스 전동기, 2 : 회전자,
3 : 고정자, 4 : 회전축,
5 : 축공, 6 : 회전자 코어,
7 : 플럭스 베리어군, 8 : 플럭스 베리어,
10 : 회전자, 100 : 회전자코어,
101 : 내주면, 110 : 축공,
200 : 플럭스 베리어군, 210 : 제1 플럭스 베리어,
211 : 제1 브릿지부, 212 : 내측면,
220 : 제2 플럭스 베리어, 221 : 제2 브릿지부,
230 : 제3 플럭스 베리어, 231 : 제3 브릿지부,
240 : 제4 플럭스 베리어, 250 : 제5 플럭스 베리어,
L1 : 제1 플럭스 베리어의 폭, L2 : 제2 플럭스 베리어의 폭,
L3 : 제3 플럭스 베리어의 폭, L4 : 제4 플럭스 베리어의 폭,
L5 : 제5 플럭스 베리어의 폭,
W : 회전자코어의 내주면에서 제1 플럭스 베리어의 내측면까지의 간격.

Claims (11)

  1. 중앙에 회전축이 압입될 수 있는 축공이 형성되고 상기 회전축의 원주방향을 따라 소정 간격으로 형성되는 복수개의 플럭스 베리어군을 구비하는 복수개의 회전자코어가 적층되어 형성되는 전동기의 회전자에 있어서,
    각각의 상기 플럭스 베리어군은 상기 회전축의 반경방향을 따라 형성되는 복수의 플럭스 베리어를 포함하되,
    각각의 상기 플럭스 베리어의 폭이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 회전자코어에는 4개의 플럭스 베리어를 갖는 플럭스 베리어군이 4개가 형성되되,
    각각의 상기 플럭스 베리어군에서 상기 축공에 가까운 순으로 제1 플럭스 베리어, 제2 플럭스 베리어, 제3 플럭스 베리어, 및 제4 플럭스 베리어라 할 때,
    상기 제1 플럭스 베리어의 폭과 상기 제2 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되고,
    상기 제3 플럭스 베리어의 폭과 상기 제4 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 플럭스 베리어의 폭이 상기 제1 플럭스 베리어의 폭보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 플럭스 베리어의 폭대 상기 제1 플럭스 베리어의 폭의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 전동기 회전자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 플럭스 베리어의 폭대 상기 회전자코어의 내주면에서 상기 제1 제플럭스 베리어의 내측면까지의 간격의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 전동기 회전자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 플럭스 베리어에 제1 브릿지부가 형성되고,
    상기 제2 플럭스 베리어에 제2 브릿지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 회전자코어에는 5개의 플럭스 베리어를 갖는 플럭스 베리어군이 4개가 형성되되,
    각각의 상기 플럭스 베리어군에서 상기 축공에 가까운 순으로 제1 플럭스 베리어, 제2 플럭스 베리어, 제3 플럭스 베리어, 제4 플럭스 베리어, 및 제5 플럭스 베리어라 할 때,
    상기 제1 플럭스 베리어의 폭, 상기 제2 플럭스 베리어의 폭, 및 상기 제3 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되고,
    상기 제4 플럭스 베리어의 폭과 상기 제5 플럭스 베리어의 폭이 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 플럭스 베리어의 폭이 상기 제1 플럭스 베리어의 폭보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4 플럭스 베리어의 폭대 상기 제1 플럭스 베리어의 폭의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 전동기 회전자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 플럭스 베리어의 폭대 상기 회전자코어의 내주면에서 상기 제1 제플럭스 베리어의 내측면까지의 간격의 비는 0.8 이상 내지 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 전동기 회전자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 플럭스 베리어에 제1 브릿지부가 형성되고,
    상기 제2 플럭스 베리어에 제2 브릿지부가 형성되며,
    상기 제3 플럭스 베리어에 제3 브릿지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.



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