KR20190117280A - 가변 자속 세이디드 폴 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자속조정기를 구비한 가변 자속 세이디드 폴 모터에 관한 것이다. 자속조정기를 회전시키면 자속의 흐름이 변하면서 회전속도가 조정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 가변 속도 세이디드 폴 모터는 선풍기 등의 제품에 적용할 수 있다.

Description

가변 자속 세이디드 폴 모터 {VARIABLE FLUX SHADED POLE MOTOR}

본 발명은 자속조정기를 구비하여 회전속도의 조정을 가능하게 한 세이디드 폴 모터에 관한 것이다.

세이디드 폴 모터는 단상 교류를 전원으로 운전된다. 냉장고나 선풍기 등의 팬 구동용으로 많이 사용된다.

세이디드 폴 모터의 주요 구성 요소에는 고정자권선이 감긴 고정자, 회전자권선이 감긴 회전자 그리고 세이딩코일이 있다.

고정자와 회전자에는 자로(magnetic path)를 형성하는 자기코어(magnetic core)가 있다. 자기코어는 적층된 규소강판이나 적층된 철판이나 페라이트나 퍼얼로이 나 어모퍼스 등의 자성재료를 사용하여 자속(flux)이 잘 통하도록 한다.

고정자권선은 절연처리된 동선 또는 알루미늄선 등을 사용하고, 회전자권선은 도체를 슬롯에 삽입하고 엔드링으로 연결하는 농형이 많이 사용되고 있다.

세이딩코일은 단락된 권선으로 고정자코어에 삽입되며, 기동권선의 역할을 한다.

세이디드 폴 모터의의 회전속도 조정은 종래 탭 절환방식 또는 전압 조정방식이 주로 이용하여 왔다.

대한민국 등록특허 20-0337930 (명칭: 쉐이드 폴 모터의 소음 방지구조, 공고일자: 2004년 01월 13일)에서 고안되어 있는 세이디드 폴 모터는 회전속도를 조정하려면 고정자권선에 탭단자를 연결하여 탭 절환을 하거나, 외부의 전압을 조정하여야 한다.

반면에 본 발명에 따른 가변 자속 세이디드 폴 모터는 인버터 등의 제어회로 없이 속도 조정을 가능하게 한다.

본 발명의 과제는 회전속도의 조정이 가능한 가변 자속 세이디드 폴 모터를 구현하는 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 가변 자속 유니버셜 모터는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어와 제 2 자기코어 및 제 3 자기코어를 포함하며, 상기 제 1 자기코어의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어와 상기 제 1 자기코어에 감긴 고정자권선과 상기 제 2 자기코어에 감긴 세이딩코일과 자로를 형성하는 회전자코어와 상기 회전자코어에 고정된 회전축을 포함하며, 상기 제 2 자기코어의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자와 자로를 형성하는 조정기코어를 포함하며, 상기 제 3 자기코어의 중간에 조정 가능하게 삽입된 자속조정기를 포함한다.

또한, 상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 1 자기코어 또는 상기 제 2 자기코어 또는 상기 제 3 자기코어를 가운데에 배치할 수 있다.

또한, 상기 조정기코어에 고정된 조정축을 포함하며, 상기 조정축을 회전시켜서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조정기코어의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있을 수 있다.

또한, 상기 조정기코어의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있을 수 있다.

또한, 상기 평면 또는 곡면에 비자성물질로 만들어진 커버가 부착되어 상기 자속조정기의 외관이 원통 형상일 수 있다.

본 발명에 따른 가변 자속 세이디드 폴 모터는 자속조정기를 이용하여 회전속도의 조정이 가능하다. 자속조정기 방식은 탭방식이나 전압제어방식에 비하여 신뢰성이 높고, 낮은 비용으로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코어 제 1 실시예의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 코어 제 2 실시예의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 코어 제 3 실시예의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 회전자의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 자속조정기 제 1 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 자속조정기 제 2 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 자속조정기 제 3 실시예의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 자속조정기 제 4 실시예의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 사시도.
도 10은 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 고출력 개념도.
도 11은 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 중출력 개념도.
도 12는 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 저출력 개념도.
도 13은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터의 특성곡선.
도 14는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 2 실시예에 따른 단면도.
도 15는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 3 실시예에 따른 단면도.
도 16은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 4 실시예에 따른 단면도.
도 17은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 5 실시예에 따른 단면도.
도 18은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 6 실시예에 따른 단면도.
도 19는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 7 실시예에 따른 단면도.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 코어 제 1 실시예의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 코어 제 2 실시예의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코어 제 3 실시예의 평면도이다.

도 1 내지 도 3에는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)를 포함하며, 상기 제 1 자기코어(11)의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어(12)의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어(13)의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어(10)가 있다. 또, 자로를 형성하는 회전자코어(31)가 제 2 자기코어(12)의 중간에 삽입되어 있다. 또, 자로를 형성하는 조정기코어(41)가 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입되어 있다.

도 3에서의 점선은 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12)와 제 3 자기코어(13)를 구분 짓는 가상선이다. 고정자코어(10)는 일체여서 외형적으로 자기코어(11,12,13)를 구분 짓기가 어려울 수도 있다. 그러나 상기 자기코어(11,12,13)를 구분 짓는 것은 자로(magnetic path)의 개념이다. 회전자코어(31)를 통과하는 자로가 있고, 그 자로의 양쪽 끝단이 만나는 부분을 제 2 자기코어(12)로 구분하면 된다.

고정자코어(10)의 제 1 자기코어(11) 와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)의 배열에 있어서, 제 1 자기코어(11) 또는 제 2 자기코어(12) 또는 제 3 자기코어(13)를 가운데에 배치하더라도 본 발명의 기술적 사상을 이용하는데 문제가 없다. 적용 제품의 필요에 따라 상기 배열뿐만 아니라 외형도 변형이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 회전자의 사시도이다. 자로를 형성하는 회전자코어(31)와 상기 회전자코어(31)에 고정된 회전축(32)과 상기 회전자코어에 고정된 도체(33)를 포함하는 회전자(30)가 있다.

도 5는 본 발명에 따른 자속조정기 제 1 실시예의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자속조정기 제 2 실시예의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 자속조정기 제 3 실시예의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자속조정기 제 4 실시예의 사시도이다.

도 5의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)는 원통의 곡면 양쪽을 절단한 형상이다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 두 곳의 곡면과 두 곳의 평면으로 되어 있다.

도 6의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)가 있다. 조정기코어(41)의 평면에 비자성물질로 만들어진 커버(43)가 부착되어 자속조정기(40)의 외관은 원통 형상이다. 커버(43)는 조정기코어(41)의 형상에 따라 자속조정기(40)의 외관을 원통 형상으로 만들기위하여 평면 또는 곡면에 적절히 부착될 수 있다.

도 7의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 하나의 곡면과 하나의 평면으로 되어 있다.

도 8의 자속조정기(40)에는 자로를 형성하는 조정기코어(41)와 조정기코어(41)에 고정된 막대 모양의 조정축(42)이 있다. 조정기코어(41)의 둘레를 감싸는 외주면은 세 곳의 곡면과 두 곳의 평면으로 되어 있다. 조정기코어(41)는 2단으로 구성되어서 제 3 자기코어(13)와 대면하는 면을 넓힐 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 자속조정기(40)는 조정시에 자로 상의 자기저항을 변화시켜서 통과하는 자속량을 조정하는 역할을 한다. 만약에 조정기코어(41)가 완전한 원통이라면 자속조정기(40)가 회전하여도 자기저항의 변화를 기대하기 어렵다. 그러나 현실에서 완전한 원통은 구현할 수가 없다. 따라서 조정기코어(41)를 포함하는 자속조정기(40)라면 조정시에 자기저항의 변화를 만들어서 통과하는 자속량을 조정하는 역할을 한다.

바람직한 실시예는 본 발명에 따른 조정기코어(41)의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있는 것이다.

또, 바람직한 실시예는 본 발명에 따른 조정기코어(41)의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있어서 자기저항의 변화를 최대화하는 것이다.

또, 바람직한 실시예는 조정기코어(41) 외주면 상에서 가장 큰 곡면의 반경과 상기 곡면에 대면하는 제 3 자기코어(13)의 절단면의 반경을 비슷하게 하여, 조정기코어(41)와 제 3 자기코어(13)와의 사이 공극을 최소화 하는 것이다.

또, 바람직한 실시예는 조정기코어(41) 외주면 상의 곡면과 상기 곡면에 대면하는 제 3 자기코어(13)의 절단면에 구배를 주는 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 사시도이고, 도 10은 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 고출력 개념도이고, 도 11은 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 중출력 개념도이고, 도 12는 도 9의 세이디드 폴 모터 제 1 실시예에 따른 저출력 개념도이다.

도 9에는 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12) 및 제 3 자기코어(13)를 포함하며, 상기 제 1 자기코어(11)의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어(12)의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어(13)의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어(10)가 있다. 또, 상기 제 1 자기코어(11)에 감긴 고정자권선(20)이 있다. 또, 상기 제 2 자기코어(12)에 감긴 세이딩코일(50)이 있다. 또, 자로를 형성하는 회전자코어와 상기 회전자코어에 고정된 회전축(32)을 포함하며, 상기 제 2 자기코어(12)의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자(30)가 있다. 또, 자로를 형성하는 조정기코어(41)를 포함하며, 상기 제 3 자기코어(13)의 중간에 조정 가능하게 삽입된 자속조정기(40)가 있다.

고정자권선(20)이 감긴 제 1 자기코어(11)는 제 2 자기코어(12)와 제 3 자기코어(13)의 가운데에 배치되어 있다.

조정기코어(41)에 고정된 조정축(42)을 회전시켜서 회전속도를 조정할 수 있다. 또는, 조정기코어(41)에 접촉하여 밀거나 당기는 힘을 가하여 조정할 수도 있다. 이 두 방법은 외부의 기계요소와 결합하여 다양한 조정방식을 제공할 수 있다.

여기서 자속조정기(40)가 조정 가능하다는 것은 요구되는 범위 내에서 외력에 의한 움직임이 가능하다는 의미이다. 요구되는 범위는 제품이나 모터의 운전조건에 따라 다양하게 달라질 수 있다.

그 외에 회전자(30)와 조정자(40)를 지지하는 브라켓이 포함될 수 있다. 브라켓은 하우징, 케이싱, 프레임 등의 여러 이름으로 불리기도 하며, 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

도 10에서 제 3 자기코어(13)와 조정기코어(41) 간에는 공극이 커서 큰 자기저항이 생긴다. 따라서 대부분의 자속(71)은 제 2 자기코어(12)를 통과하고, 고출력이 발생하게 된다.

도 11에서 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 조정기코어(41)의 곡면은 제 3 자기코어(13)의 절단면과 부분적으로 대면하고 있다. 이 때 자속(71)의 일부는 제 3 자기코어(13)를 통과하고, 나머지 자속(71)은 대부분 제 2 자기코어(12)를 통과하고, 중출력이 발생하게 된다.

도 12에서 제 3 자기코어(13)와 조정기코어(41) 간에는 공극이 적어서 자기저항이 낮아진다. 이 때 비교적 많은 자속(71)이 제 3 자기코어(13)를 통과하고, 제 2 자기코어(12)를 통과하는 자속(71)은 줄어들어서 저출력이 발생하게 된다.

도 13은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터의 특성곡선이다.

도 13에서 가로축은 회전속도(N)이고, 세로축은 토크(T)이다. 본 발명에 따른 자속조정기를 조정하면, 회전속도는 출력곡선(T1,T2,T3)과 부하곡선(L)이 만나는 지점(N1,N2,N3) 사이에서 조정되게 된다.

도 14는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 2 실시예에 따른 단면도이고, 도 15는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 3 실시예에 따른 단면도이고, 도 16은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 4 실시예에 따른 단면도이고, 도 17은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 5 실시예에 따른 단면도이고, 도 18은 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 6 실시예에 따른 단면도이고, 도 19는 본 발명에 따른 세이디드 폴 모터 제 7 실시예에 따른 단면도이다.

도 14에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 조정기코어(41)와 커버(43)를 포함하여 도 6처럼 외관이 원통형상이다.

도 15에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 조정기코어(41)와 조정축(42)을 포함하며, 도 7의 형상이다.

도 16에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 상하로 조정이 가능한 형상이다.

도 17에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 제 3 자기코어(13)의 중간에 삽입된 자속조정기(40)는 좌우로 조정이 가능한 형상이다.

도 18에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 자속조정기(40)가 중간에 삽입된 제 3 자기코어(13)는 제 1 자기코어(11)와 제 2 자기코어(12)의 가운데에 배치되어 있다.

도 19에는 본 발명에 따른 고정자코어(10), 고정자권선(20), 회전자(30), 자속조정기(40) 및 세이딩코일(50)이 있다. 회전자(30)가 중간에 삽입된 제 2 자기코어(12)는 제 1 자기코어(11)와 제 3 자기코어(13)의 가운데에 배치되어 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 적용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경과 수정이 가능하다는 것을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 고정자코어
11 : 제 1 자기코어
12 : 제 2 자기코어
13 : 제 3 자기코어
20 : 고정자권선
30 : 회전자
31 : 회전자코어
32 : 회전축
33 : 도체
40 : 자속조정기
41 : 조정기코어
42 : 조정축
43 : 커버
50 : 세이딩코일
71 : 자속

Claims (6)

1. 세 갈래로 자로를 형성하는 제 1 자기코어와 제 2 자기코어 및 제 3 자기코어를 포함하며, 상기 제 1 자기코어의 양쪽 끝단과 상기 제 2 자기코어의 양쪽 끝단 및 상기 제 3 자기코어의 양쪽 끝단은 양쪽에서 연결되고, 상기 제 2 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있고, 상기 제 3 자기코어의 중간에 비어있는 공간이 있는 고정자코어;와
   상기 제 1 자기코어에 감긴 고정자권선;과
   상기 제 2 자기코어에 감긴 세이딩코일;과
   자로를 형성하는 회전자코어와 상기 회전자코어에 고정된 회전축을 포함하며, 상기 제 2 자기코어의 중간에 회전 가능하게 삽입된 회전자;와
   자로를 형성하는 조정기코어를 포함하며, 상기 제 3 자기코어의 중간에 조정 가능하게 삽입된 자속조정기;를 포함하는 가변 자속 세이디드 폴 모터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 자기코어 와 상기 제 2 자기코어 및 상기 제 3 자기코어의 배열에 있어서, 상기 제 1 자기코어 또는 상기 제 2 자기코어 또는 상기 제 3 자기코어를 가운데에 배치한 가변 자속 세이디드 폴 모터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조정기코어에 고정된 조정축을 포함하며, 상기 조정축을 회전시켜서 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 자속 세이디드 폴 모터이디드 모터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 조정기코어의 외주면에 하나 이상의 곡면과 하나 이상의 평면이 있거나 또는 둘 이상의 반경이 서로 다른 곡면이 있는 가변 자속 세이디드 폴 모터.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 조정기코어의 외주면에 원통의 곡면 양쪽을 절단한 것처럼 두 개의 곡면과 두 개의 평면이 있는 가변 자속 세이디드 폴 모터.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 평면 또는 곡면에 비자성물질로 만들어진 커버가 부착되어 상기 자속조정기의 외관이 원통 형상인 가변 자속 세이디드 폴 모터.

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