KR20180002195A - Induction Motor - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an induction motor capable of improving rotation efficiency of a rotor by enlarging a magnetic path and increasing a cross-sectional area of a rotor slot conductor not to saturate a magnetic flux. The induction motor comprises: a stator disposed on an inner surface of a frame; a rotation shaft rotatably disposed at the center of the frame; and a rotor coupled to the rotation shaft and having a plurality of slots arranged in a circular pattern around the rotation shaft, wherein a slot is a polygonal shape.

Description

유도전동기{Induction Motor}Induction motor

본 발명은 유도전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 슬롯 단면적 증가 및 최적 자로 설계를 통한 효율을 향상시키기 위한 유도전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an induction motor, and more particularly, to an induction motor for increasing the cross-sectional area of a rotor slot and improving efficiency through designing of an optimum magnetic path.

유도전동기는 각종 산업현장에서 많이 사용되고 있다. 이러한 유도전동기는 전류에 의해 회전하는 회전자를 통해 힘을 발생시킨다. 예를 들어, 유도전동기는 회전자의 슬롯 도체와 고정자에 감긴 코일 사이에 생성되는 기전력에 회전된다.Induction motors are widely used in various industrial fields. Such an induction motor generates a force through a rotor rotating by an electric current. For example, the induction motor is rotated by an electromotive force generated between the slot conductor of the rotor and the coil wound on the stator.

도 1은 종래 기술에 따른 유도전동기의 회전자(100)를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 회전자(100)는 화살촉 이중노형 모양의 슬롯(101)을 갖는다. 이러한 형상의 슬롯(101)은 기동 시 전류를 감소시키고 토크를 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있으나, 회전자 슬롯 도체의 단면적을 증가시키는데 한계가 있으며, 회전자 외경과 슬롯(101) 간의 충분한 자로(flux path)를 확보하기 어려워 회전자(100)의 회전효율이 저하되는 문제점이 있다.1 is a view showing a rotor 100 of an induction motor according to the prior art. As shown in FIG. 1, the rotor 100 according to the related art has a slot 101 of a double arrow shape. The slot 101 having such a shape has the advantage of reducing the current and improving the torque at the time of starting. However, there is a limit in increasing the cross-sectional area of the rotor slot conductor, and the rotor 101 has a sufficient magnetic path between the outer diameter of the rotor and the slot 101 it is difficult to ensure the flux path and the rotation efficiency of the rotor 100 is deteriorated.

KRKR 15633141563314 B1B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자속이 포화되지 않도록 자로의 확대와 회전자 슬롯 도체의 단면적 증가를 통한 회전자의 회전효율을 향상시킬 수 있는 유도전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an induction motor capable of improving the rotation efficiency of the rotor by enlarging the magnetic path and increasing the cross-sectional area of the rotor slot conductor so as not to saturate the magnetic flux .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기는 프레임의 내면에 배치되는 고정자; 상기 프레임의 중앙에 회전 가능하게 배치되는 회전축; 및 상기 회전축과 결합하고, 상기 회전축을 중심으로 원형배치되는 다수의 슬롯이 형성되는 회전자;를 포함하고, 상기 슬롯은 다각형의 형상이다.According to an aspect of the present invention, there is provided an induction motor including: a stator disposed on an inner surface of a frame; A rotating shaft rotatably disposed at the center of the frame; And a rotor coupled to the rotating shaft and having a plurality of slots arranged in a circle around the rotating shaft, wherein the slots have a polygonal shape.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기에서 상기 슬롯은 상기 고정자와 인접한 부분이 뾰족한 오각형의 형상이다.In the induction motor according to an embodiment of the present invention, the slot has a pentagonal shape with a sharp portion adjacent to the stator.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기에서 상기 회전자는, 복수의 회전자 철심; 및 상기 회전자 철심 사이에 배치되어 회전자 철심 사이에 공기 유로를 형성하는 덕트 플레이트;를 포함한다.In the induction motor according to an embodiment of the present invention, the rotor includes a plurality of rotor iron cores; And a duct plate disposed between the rotor iron cores to form an air flow path between the rotor iron cores.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기에서 상기 회전자 철심에는 다수의 제1슬롯이 형성되고, 상기 덕트 플레이트에는 상기 제1슬롯과 중첩되도록 배치되는 다수의 제2슬롯이 형성된다.In the induction motor according to an embodiment of the present invention, a plurality of first slots are formed in the rotor iron core, and a plurality of second slots are formed in the duct plate so as to overlap with the first slots.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기에서 상기 회전자 철심에는 축 방향으로 연장되는 다수의 공기구멍이 형성되고, 상기 덕트 플레이트에는 상기 공기구멍과 연결되고 상기 공기구멍을 통해 유입되는 공기를 원주방향으로 배출시키는 다수의 덕트 슬릿이 형성된다.In the induction motor according to an embodiment of the present invention, a plurality of air holes extending in the axial direction are formed in the rotor iron core, and the duct plate is connected to the air holes, A plurality of duct slits are formed.

본 발명은 유도전동기의 회전효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the rotation efficiency of the induction motor.

도 1은 종래기술에 따른 유도전동기의 회전자의 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기의 회전자의 평면도
도 3은 도 2에 도시된 회전자의 부분 확대도
도 4는 도 3에 도시된 회전자 슬롯 선단의 확대도1 is a plan view of a rotor of an induction motor according to the prior art;
2 is a plan view of a rotor of an induction motor according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a partially enlarged view of the rotor shown in Fig. 2
Fig. 4 is an enlarged view of the tip of the rotor slot shown in Fig. 3

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.In describing the present invention, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing the present invention only and is not intended to limit the technical scope of the present invention.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, a configuration is referred to as being 'connected' to another configuration, including not only when the configurations are directly connected to each other, but also when they are indirectly connected with each other . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도전동기를 설명한다.An induction motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

유도전동기는 프레임, 고정자, 회전자가 포함할 수 있다.The induction motor may include a frame, a stator, and a rotor.

프레임은 유도전동기의 몸체를 형성한다. 프레임은 고정자 및 회전자를 수용할 수 있도록 구성된다. The frame forms the body of the induction motor. The frame is configured to accommodate the stator and the rotor.

고정자는 프레임의 내부에 배치된다. 부연 설명하면, 고정자는 프레임의 내벽에 단단히 고정된다. 고정자는 고정자 철심과 고정자 코일을 포함한다. 이와 같이 구성된 고정자는 회전자에 기전력을 발생시켜 회전자의 회전운동을 가능케 한다. The stator is disposed inside the frame. In other words, the stator is firmly fixed to the inner wall of the frame. The stator includes a stator core and a stator coil. The stator thus configured generates an electromotive force in the rotor to enable the rotary motion of the rotor.

회전자는 회전축, 회전자 철심, 회전자 도체를 포함한다.The rotor includes a rotating shaft, a rotor iron core, and a rotor conductor.

회전축은 프레임의 길이방향을 따라 형성되고, 프레임에 대한 상대적인 회전 가능하게 설치된다. 이를 위해 프레임에는 복수의 베어링이 배치된다. 예를 들어, 프레임의 양단에는 회전축을 지지하는 한 쌍의 베어링이 배치될 수 있다.The rotation axis is formed along the longitudinal direction of the frame, and is rotatably installed relative to the frame. To this end, a plurality of bearings are arranged in the frame. For example, a pair of bearings may be disposed at both ends of the frame to support the rotation shaft.

회전축은 유도전동기의 회전력을 외부로 전달할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 회전축의 일 단은 프레임의 외측으로 연장되어 구동력이 필요한 기구 또는 장치와 연결될 수 있다.The rotating shaft is configured to transmit the rotational force of the induction motor to the outside. For example, one end of the rotating shaft may extend to the outside of the frame and be connected to an apparatus or device requiring a driving force.

회전자 철심(200)은 회전축과 결합한다. 부연 설명하면, 회전자 철심(200)은 회전축의 둘레를 감싸는 형태로 배치되어, 회전축과 함께 회전한다. 회전자 철심(200)은 적층된 전기강판으로 이루어진다.The rotor iron core 200 is engaged with the rotation shaft. In other words, the rotor iron core 200 is arranged so as to surround the periphery of the rotation axis, and rotates together with the rotation axis. The rotor iron core 200 is formed of a laminated electric steel plate.

회전자 슬롯 도체(201)는 알루미늄 다이캐스팅으로 제작되어 회전자 철심(200)에 형성된다. 이와 같이 구성된 회전자 슬롯 도체(201)는 고정자 코일과의 전기적 작용을 통해 회전축의 회전에 필요한 기전력을 생성할 수 있다.The rotor slot conductor 201 is made of aluminum die casting and formed on the rotor iron core 200. The rotor slot conductor 201 thus configured can generate an electromotive force necessary for rotating the rotating shaft through electrical action with the stator coil.

다음에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 회전자 철심(200)을 상세히 설명한다.Next, the rotor core 200 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

회전자 슬롯 도체(201)는 도 3에 도시된 바와 같이 대체로 오각형 형상을 갖는다. 자속이 포화되어 회전자 표면 및 슬롯 도체에 고조파 손실이 발생하지 않도록 하면서 회전자 슬롯 도체(201)의 단면적을 효율적으로 증가시키기 위해 회전자 외경과 회전자 슬롯 도체(201) 사이에 간격(G)는 0.2㎜ ~ 1.0㎜가 되도록 한다. 참고로, 상기 수치범위는 회전자 슬롯 도체(201)와 회전자 외경 설계를 위한 최적조건일 수 있다. 일 예로, 간격(G)이 0.2㎜ 미만이면, 자속이 흐를 수 있는 통로가 좁아 자속이 포화되고 이에 따라 고조파 철손 및 고조파 회전자 동손이 증가하게 되는 문제점이 있다. 다른 예로, 간격(G)이 1.0㎜를 초과하면, 회전자 누설 리액턴스가 증가하고 이에 따라 역률이 감소해 고정자 동손이 증가하는 경향을 가지는 문제점이 있다.The rotor slot conductor 201 has a generally pentagonal shape as shown in Fig. In order to efficiently increase the cross-sectional area of the rotor slot conductor 201 while avoiding harmonic loss in the rotor surface and the slot conductor, the gap G between the rotor outer diameter and the rotor slot conductor 201, Is set to be 0.2 mm to 1.0 mm. For reference, this numerical range may be an optimal condition for designing rotor slot conductor 201 and rotor outer diameter. For example, if the gap G is less than 0.2 mm, there is a problem that the passage through which the magnetic flux can flow is narrow and the magnetic flux saturates, thereby increasing the harmonic iron loss and the harmonic rotor copper loss. As another example, if the gap G exceeds 1.0 mm, there is a problem that the rotor leakage reactance increases, and accordingly, the power factor decreases and the stator copper loss tends to increase.

회전자 슬롯 도체 총 길이(L) 대비 회전자 슬롯 도체 상부 길이(H) 비는 6.0% ~ 14.0%이다. 회전자 슬롯 도체(201) 간의 간격을 일정하게 유지하고 비를 조정할 경우 상기 비가 짧을수록 회전자 슬롯 도체 단면적이 증가하여 기본파 회전자 동손을 감소시킬 수 있다. 그러나 상기 비를 6% 미만이면, 길이(H) 부근의 회전자 철심에 흐르는 자속이 포화되어 고조파 회전자 동손이 증가하는 문제점이 발생한다. 이와 반대로, 상기 비가 14%를 초과하면, 회전자 슬롯 도체 단면적이 즐어들어 기본파 회전자 동손이 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 회전자 슬롯 도체 총 길이(L) 대비 회전자 슬롯 도체 상부 길이(H) 비는 6.0% ~ 14.0%로 한정하는 것이 바람직하다.The ratio of the rotor slot conductor length (H) to the rotor slot conductor length (L) is 6.0% to 14.0%. In the case where the gap between the rotor slot conductors 201 is kept constant and the ratio is adjusted, the cross sectional area of the rotor slot conductor increases as the ratio becomes shorter, thereby reducing the basic copper rotor copper loss. However, if the ratio is less than 6%, there is a problem that the magnetic flux flowing in the rotor iron core near the length H becomes saturated, and the harmonic rotor copper loss increases. On the other hand, if the ratio exceeds 14%, there is a problem that the cross-sectional area of the rotor slot conductor is improved and the basic copper rotor copper loss increases. Therefore, it is preferable that the ratio of the length H of the rotor slot conductor to the total length L of the rotor slot conductor is limited to 6.0% to 14.0%.

회전자 슬롯 도체의 선단은 곡선 형태이다. 예를 들어, 회전자 슬롯 도체의 선단의 일 부분은 소정의 곡률 반경(R)을 가질 수 있다. 여기서, 회전자 슬롯 도체 선단의 곡률 반경(R)은 0.4㎜ ~ 1.0㎜일 수 있다. 참고로, 곡률 반경(R)이 0.4㎜ 미만이면, 알루미늄 다이캐스팅 충진 불량 등과 같은 문제가 제작과정에서 발생한다. 반대로, 곡률 반경(R)이 1.0㎜를 초과하면, 고정자 철심과 회전자 철심 사이 공극에 주로 발생되는 고조파 자속 성분이 회전자 슬롯 도체(201)에 고조파 회전자 동손을 증가시키는 문제점이 있다. 따라서, 회전자 슬롯 도체 선단의 곡률 반경(R)은 0.4㎜ ~ 1.0㎜로 하는 것이 바람직하다. 참고로, 슬롯 도체 상부 길이(H)는 슬롯 도체의 최대 폭을 가진 부분으로부터 슬롯 도체의 선단까지의 거리를 의미한다.
The tip of the rotor slot conductor is curved. For example, a portion of the tip of the rotor slot conductor may have a predetermined radius of curvature R. Here, the curvature radius R of the rotor slot conductor tip may be 0.4 mm to 1.0 mm. For reference, if the radius of curvature (R) is less than 0.4 mm, problems such as aluminum die casting failure occur during the manufacturing process. On the contrary, when the radius of curvature R exceeds 1.0 mm, harmonic flux components mainly generated in the gap between the stator core and the rotor iron core increase the harmonic rotor copper loss in the rotor slot conductor 201. Therefore, it is preferable that the curvature radius R of the rotor slot conductor tip is 0.4 mm to 1.0 mm. For reference, the length H of the top of the slot conductor means the distance from the portion having the maximum width of the slot conductor to the tip of the slot conductor.

본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions And various modifications may be made. For example, various features described in the foregoing embodiments can be applied in combination with other embodiments unless the description to the contrary is explicitly stated.

200 : 회전자 철심
201 : 회전자 슬롯 도체
H : 회전자 슬롯 도체 상부 길이
L : 회전자 슬롯 도체 총 길이
G : 회전자 외경과 회전자 슬롯 도체 사이 간격
R : 회전자 슬롯 도체 상부 반경200: Rotor iron core
201: rotor slot conductor
H: Upper length of rotor slot conductor
L: Total length of rotor slot conductor
G: Spacing between rotor outer diameter and rotor slot conductor
R: Upper radius of rotor slot conductor

Claims (5)

고정자; 및
회전축을 중심으로 원형배치되는 다수의 슬롯 도체가 형성되는 회전자 철심;
을 포함하고,
상기 슬롯 도체는 다각형의 형상인 유도전동기.Stator; And
A rotor iron core having a plurality of slot conductors formed in a circle around a rotation axis;
/ RTI >
Wherein the slot conductor is a polygonal shape. 제1항에 있어서,
상기 슬롯 도체는 상기 고정자와 인접한 부분이 오각형의 형상인 유도전동기.The method according to claim 1,
Wherein the slot conductor has a pentagonal shape in a portion adjacent to the stator. 제1항에 있어서,
상기 슬롯 도체의 선단으로부터 상기 회전자 철심의 외경까지의 간격(G)은 0.2 ~ 1.0 ㎜인 유도전동기.The method according to claim 1,
And an interval (G) from the tip end of the slot conductor to the outer diameter of the rotor iron core is 0.2 to 1.0 mm. 제1항에 있어서,
상기 슬롯 도체의 총 길이(L)에 대한 상기 슬롯 도체 상부 길이(H)의 비는 6 ~ 14%인 유도전동기.The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the slot conductor upper length (H) to the total length (L) of the slot conductor is 6 to 14%. 제1항에 있어서,
상기 슬롯 도체의 선단은 곡률 반경을 갖는 형태인 유도전동기.

The method according to claim 1,
Wherein a tip end of the slot conductor has a radius of curvature.

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