KR20200099773A - Motor - Google Patents

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KR20200099773A
KR20200099773A KR1020190017808A KR20190017808A KR20200099773A KR 20200099773 A KR20200099773 A KR 20200099773A KR 1020190017808 A KR1020190017808 A KR 1020190017808A KR 20190017808 A KR20190017808 A KR 20190017808A KR 20200099773 A KR20200099773 A KR 20200099773A
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권병일
아유브
굴람
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한양대학교 에리카산학협력단
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K19/00Synchronous motors or generators
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a motor which minimizes heating. The motor comprises: a stator including main windings to which a mixed current, in which a first current having a first frequency to generate a stator field, but having a different phase, and a second current having a second frequency consisting of a predetermined multiple than the first frequency to generate a third harmonic are mixed, is applied; and a rotor including a harmonic winding generating a harmonic current from the third harmonic generated by the second current and a field winding generating a rotor field based on the harmonic current.

Description

전동기{Motor}Electric motor {Motor}

본 발명은 전동기에 관련된 것으로 보다 구체적으로는 고정자의 메인 권선에 고정자 필드를 생성하는 제1 전류와 회전자 필드를 유도하는 제2 전류를 포함하는 혼합 전류를 공급하는 전동기에 관련된 것이다. The present invention relates to a motor, and more particularly, to a motor that supplies a mixed current including a first current for generating a stator field and a second current for inducing a rotor field to a main winding of a stator.

전동기(electric motor)는, 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용해 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치이다. 그 중에서도 동기전동기(Synchronous Motor, SM)는, 고정자의 회전필드(field)에 동기하여 회전자가 일정한 속도로 회전할 수 있는 전동기를 말한다. 동기전동기의 회전자는 가변하는 전압 환경 속에서도 일정한 회전 속도를 유지할 수 있는 장점이 있다. An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy by using the force received by a conductor through which an electric current flows in a magnetic field. Among them, a synchronous motor (SM) refers to a motor in which a rotor can rotate at a constant speed in synchronization with a rotation field of a stator. The rotor of a synchronous motor has the advantage of being able to maintain a constant rotational speed even in a variable voltage environment.

이러한 동기전동기에는 영구자석 동기전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)와 계자권선형 동기전동기(Wound Rotor Synchronous Motor, WRSM)가 있다.Such synchronous motors include a permanent magnet synchronous motor (PMSM) and a wound rotor synchronous motor (WRSM).

영구자석 동기전동기는, 회전자 자계(flux)를 발생시키기 위하여 영구자석을 이용할 수 있다. 영구자석 동기전동기는, 부하나 전압의 흔들림에도 불구하고 전력원의 주파수에 동기하여 고정된 속도를 제공할 수 있으며, 높은 효율과 높은 토크 밀도의 우수한 성능을 이유로 다양한 산업 및 가정용 응용 프로그램에 널리 사용되고 있다. 특히 영구자석 동기전동기는 모터의 설계 사양에 허락하는 범위 내에서 메인 주파수에 동기하여 고정된 속도를 제공할 수 있는 점에서 유용할 수 있다. 다만 영구자석 동기전동기에 사용되는 희토류 자석의 단가가 비싸기 때문에 적용상 한계를 가지고 있다.A permanent magnet synchronous motor may use a permanent magnet to generate a rotor magnetic field (flux). Permanent magnet synchronous motors can provide a fixed speed in synchronization with the frequency of the power source despite fluctuations in load or voltage, and are widely used in various industrial and household applications due to their high efficiency and excellent performance of high torque density. have. In particular, a permanent magnet synchronous motor can be useful in that it can provide a fixed speed in synchronization with the main frequency within the range allowed by the design specifications of the motor. However, there are limitations in application because the unit cost of rare earth magnets used in permanent magnet synchronous motors is expensive.

이에 비해 계자권선형 동기전동기는, 영구자석 전동기와 달리 영구자석을 사용하지 않으므로 비용 면에서 저렴한 장점을 가지고 있다. 계자권선형 동기전동기는, 회전자에 영구자석 대신에 필드권선(field winding)을 사용하며, 이 때 필드권선은, 회전자 자장을 생성하기 위하여 DC 전류를 인가 받는다. On the other hand, the field-winding type synchronous motor has an advantage in terms of cost because it does not use a permanent magnet unlike a permanent magnet motor. A field winding type synchronous motor uses a field winding instead of a permanent magnet in the rotor, and the field winding receives DC current to generate the rotor magnetic field.

일반적으로 회전자의 필드권선이 전류를 인가 받음에 있어서, 브러쉬(brush) 또는 슬립링(slip-ring)의 사용을 필요로 하기 때문에, 계자권선형 동기전동기는, 브러시 및 슬립링에 의한 전기적 및 기계적 손실이 발생하고, 자기장 손실 및 유지보수 관리에 어려움을 발생시키게 된다.In general, when the field winding of the rotor receives electric current, it requires the use of a brush or a slip-ring. Mechanical loss occurs, magnetic field loss, and difficulty in maintenance management.

나아가, 최근의 WFSM(wound-field synchronous machine)이 개발되고 있으나, 회전자 필드를 유도하기 위한 전류 공급을 위하여 별도의 구성이 요구됨에 따라 어려움이 있다.Furthermore, although a recent WFSM (wound-field synchronous machine) has been developed, there is a difficulty as a separate configuration is required for supplying current to induce a rotor field.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 최소한의 인버터로 구동하는 전동기를 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide an electric motor driven with a minimum inverter.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 브러시 및 슬립링을 사용하지 않는 전동기를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electric motor that does not use brushes and slip rings.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 메인 권선들이 연결된 스타 포인트(star point)에서의 발열을 최소화하는 전동기를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electric motor that minimizes heat generation at a star point to which the main windings are connected.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기는 고정자 필드를 생성하도록 제1 주파수를 가지되 서로 다른 상(phase)을 가지는 제1 전류와 서드 하모닉을 생성하도록 상기 제1 주파수보다 소정의 배수로 이루어진 제2 주파수를 가지는 제2 전류가 혼합된 혼합 전류를 인가받는 메인 권선들을 포함하는 고정자; 및 상기 제2 전류에 의하여 생성된 서드 하모닉으로부터 하모닉 전류를 생성하는 하모닉 권선 및 상기 하모닉 전류에 기반하여 회전자 필드를 생성하는 필드 권선을 포함하는 회전자를 포함할 수 있다.An electric motor according to an embodiment of the present invention has a first frequency to generate a stator field, but a first current having a different phase and a second frequency that is a predetermined multiple than the first frequency to generate a third harmonic. A stator including main windings to which a mixed current in which a second current is mixed is applied; And a rotor including a harmonic winding generating a harmonic current from the third harmonic generated by the second current, and a field winding generating a rotor field based on the harmonic current.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수를 가지는 제1 신호와 상기 제2 주파수를 가지는 제2 신호를 믹싱하는 믹싱부; 및 상기 믹싱부에서 믹싱된 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여, 상기 혼합 전류를 생성하는 혼합 전류 생성부를 가지는 인버터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a mixing unit for mixing the first signal having the first frequency and the second signal having the second frequency; And an inverter having a mixed current generator configured to generate the mixed current based on the first signal and the second signal mixed by the mixing unit.

일 실시 예에 따르면, 상기 인버터의 갯 수는 1개일 수 있다.According to an embodiment, the number of inverters may be one.

일 실시 예에 따르면, 상기 혼합 전류는 상기 제1 전류의 상이 다른 경우에도 동일한 상의 제2 전류를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the mixed current may include a second current of the same phase even when the phases of the first current are different.

일 실시 예에 따르면, 상기 메인 권선들은 상기 상에 따라 그룹핑되며, 각각의 메인 권선의 일 단은 상기 혼합 전류를 제공하는 단자와 전기적으로 연결되며, 각각의 메인 권선의 타 단은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, the main windings are grouped according to the phase, one end of each main winding is electrically connected to a terminal providing the mixed current, and the other end of each main winding is electrically connected to each other. I can.

일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 메인 권선의 타 단이 서로 전기적으로 연결된 연결 노드에서 상기 각각의 혼합 전류에 포함된 제2 전류는 같은 전위 부호를 가질 수 있다.According to an embodiment, in a connection node in which the other ends of each of the main windings are electrically connected to each other, the second currents included in each of the mixed currents may have the same potential sign.

일 실시 예에 따르면, 상기 연결 노드는 상기 메인 권선 외에 다른 전기 라인과 연결될 수 있다.According to an embodiment, the connection node may be connected to an electric line other than the main winding.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기 라인의 일 단은 일 다이오드와 타 다이오드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, one end of the electric line may be electrically connected between one diode and the other diode.

일 실시 예에 따르면, 상기 메인 권선의 극 수는, 상기 필드 권선의 극 수와 동일할 수 있다.According to an embodiment, the number of poles of the main winding may be the same as the number of poles of the field winding.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 n 배 많은 경우, 상기 하모닉 권선의 극 수는 상기 메인 권선보다 n 배 많을 수 있다.According to an embodiment, when the second frequency is n times greater than the first frequency, the number of poles of the harmonic winding may be n times greater than that of the main winding.

일 실시 예에 따르면, 상기 회전자의 원주 방향을 따라 회전자 치가 마련되며, 상기 회전자 치에는 슬롯이 마련되며, 상기 하모닉 권선은 상기 회전자 치에 형성되며, 상기 필드 권선은 상기 회전자 치와 상기 슬롯에 형성될 수 있다.According to an embodiment, a rotor tooth is provided along the circumferential direction of the rotor, a slot is provided in the rotor tooth, the harmonic winding is formed on the rotor tooth, and the field winding is the rotor tooth. And may be formed in the slot.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기에 공급되는 혼합 전류는 단일 인버터에서 생성될 수 있다.The mixed current supplied to the electric motor according to an embodiment of the present invention may be generated by a single inverter.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기는 고정자에서 생성된 서드 하모닉에 기반하여 회전자가 회전자 필드를 생성할 수 있다.In an electric motor according to an embodiment of the present invention, a rotor may generate a rotor field based on a third harmonic generated in a stator.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기는 메인 권선들이 연결된 스타 포인트에서의 발열을 최소화할 수 있다. The electric motor according to an embodiment of the present invention can minimize heat generation at a star point to which the main windings are connected.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기를 회로 관점에서 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전자를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혼합 전류를 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 노드에서의 발열과 발열에 대한 해결 수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 winding factor order를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예의 winding factor order를 고려한 전동기를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
1 is a view for explaining an electric motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for describing an electric motor according to an embodiment of the present invention from a circuit perspective.
3 is a view for explaining in detail a rotor according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining an inverter according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are simulation results for explaining a mixed current according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams for explaining a means for solving heat generation and heat generation at a connection node according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for describing a winding factor order according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram for explaining an electric motor in consideration of a winding factor order according to an embodiment of the present invention.
12 to 15 show simulation results of an electric motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configuration It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기를 회로 관점에서 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전자를 상세하게 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혼합 전류를 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.1 is a view for explaining an electric motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining the electric motor according to an embodiment of the present invention from a circuit perspective, and Figure 3 is an embodiment of the present invention 4 and 5 are views for explaining an inverter according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are views for explaining a rotor according to an embodiment of the present invention. This is a simulation result to explain the current.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기(1000)는, 고정자(100)와 회전자(200)를 포함할 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술한다.Referring to FIG. 1, an electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention may include a stator 100 and a rotor 200. Each configuration is described in detail below.

고정자(100)Stator(100)

고정자(100)는, 회전자(200)의 일 측 예컨대, 반경 방향 외측에 마련되어, 회전자(200)에 회전력을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 고정자(100)는, 내측에 중공을 포함하는 원통형상으로 생성될 수 있고, 이에 회전자(200)는, 고정자(100)의 중공에 인입된 상태에서 회전할 수 있다.The stator 100 may be provided on one side of the rotor 200, for example, outside in the radial direction, and may provide rotational force to the rotor 200. To this end, the stator 100 may be created in a cylindrical shape including a hollow inside, and the rotor 200 may rotate while being inserted into the hollow of the stator 100.

실시 예에 따르면, 고정자(100)는, 메인 권선이 안착되는 복수의 치(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 치(111)는, 고정자(100)의 원통형 내측에 원주 방향으로 배열될 수 있다. According to an embodiment, the stator 100 may include a plurality of teeth 110 on which the main winding is seated. For example, the plurality of teeth 111 may be arranged in a circumferential direction inside the cylinder of the stator 100.

고정자(100)는, 회전자(200)가 회동할 수 있도록 자계를 생성하는 메인 권선(120)을 포함할 수 있다. 상기 메인 권선(120)은 인가받는 전류의 상(phase)에 따라 그룹핑 될 수 있다. 예를 들어, Iu, Iv, Iw로 이루어진 3 상 전류가 인가되는 메인 권선(120)은 Iu 전류를 인가받는 제1 메인 권선(120u), Iv 전류를 인가받는 제2 메인 권선(120v), Iw 전류를 인가받는 제3 메인 권선(120w)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 각각의 메인 권선(120u, 120v, 120w)는 상기 치(110)에 형성되되, 이중 레이어로 형성될 수 있다. 이 경우, 특정 치에는 동일한 그룹의 메인 권선이 형성되고, 특정 치에는 이종 그룹의 메인 권선이 형성될 수 있다.The stator 100 may include a main winding 120 that generates a magnetic field so that the rotor 200 can rotate. The main winding 120 may be grouped according to a phase of an applied current. For example, the main winding 120 to which a three-phase current consisting of Iu, Iv, and Iw is applied is a first main winding 120u to which Iu current is applied, a second main winding 120v to which Iv current is applied, Iw It may include a third main winding (120w) to which current is applied. Referring to FIG. 1, each of the main windings 120u, 120v, and 120w is formed on the tooth 110, and may be formed as a double layer. In this case, the same group of main windings may be formed in a specific tooth, and a different group of main windings may be formed in a specific tooth.

회전자(200)Rotor(200)

회전자(200)는, 회전자(200)가 생성한 회전자 필드와 고정자(100)가 생성한 고정자 필드에 의하여 고정자(100)에 대하여 회전할 수 있다.The rotor 200 may rotate with respect to the stator 100 by a rotor field generated by the rotor 200 and a stator field generated by the stator 100.

이를 위하여, 회전자(200)는 하모닉 권선(220)과 정류기(230), 필드 권선(240)을 포함할 수 있다. 하모닉 권선(220) 및 필드 권선(240)은, 회전자(200)의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. To this end, the rotor 200 may include a harmonic winding 220, a rectifier 230, and a field winding 240. The harmonic winding 220 and the field winding 240 may be arranged along the circumferential direction of the rotor 200.

보다 구체적으로 회전자(200)의 원주 방향을 따라 복수의 치(211)가 마련되며, 하모닉 권선(220) 및 필드 권선(240)은 복수의 치(211)에 각각 형성될 수 있다. More specifically, a plurality of teeth 211 are provided along the circumferential direction of the rotor 200, and the harmonic winding 220 and the field winding 240 may be formed on the plurality of teeth 211, respectively.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 하모닉 권선(220)은 치(211) 및 치의 일 측에 형성된 슬롯(213)에 형성될 수 있다. 이 때, 슬롯(213)에 마련된 하모닉 권선(220)은 이중 레이어로 이루어질 수 있다.1 and 3, the harmonic winding 220 may be formed in a tooth 211 and a slot 213 formed on one side of the tooth. In this case, the harmonic winding 220 provided in the slot 213 may be formed of a double layer.

상기 필드 권선(240)은 상기 치(211)에 마련될 수 있다. The field winding 240 may be provided on the tooth 211.

일 예에 따르면, 상기 메인 권선(120)의 극 수는 상기 필드 권선(240)의 극 수와 동일할 수 있다. 이는, 상기 메인 권선(120)에서 생성되는 고정자 필드와 상기 필드 권선(240)에서 생성되는 회전자 필드의 상호 작용으로 토크가 발생하도록 하기 위함이다.According to an example, the number of poles of the main winding 120 may be the same as the number of poles of the field winding 240. This is to generate torque due to the interaction between the stator field generated in the main winding 120 and the rotor field generated in the field winding 240.

상기 하모닉 권선(220)의 극 수는 상기 메인 권선(120)의 극 수 보다 n 배 많을 수 있다. 예를 들어, 메인 권선(120)에 공급되는 서드 하모닉(third harmonic) 생성을 위한 전류의 주파수가 메인 권선(120)에 공급되는 고정자 필드를 생성을 위한 전류의 주파수보다 n 배 많은 경우, 상기 하모닉 권선(220)의 극 수는 상기 메인 권선(120)의 극 수 보다 n 배 많을 수 있다. 이는, 메인 권선(120)에서 생성된 서드 하모닉에 의하여 상기 하모닉 권선(220)에서 하모닉 MMF가 유도되도록 하기 위함이다.The number of poles of the harmonic winding 220 may be n times greater than the number of poles of the main winding 120. For example, when the frequency of the current for generating the third harmonic supplied to the main winding 120 is n times greater than the frequency of the current for generating the stator field supplied to the main winding 120, the harmonic The number of poles of the winding 220 may be n times greater than the number of poles of the main winding 120. This is to induce a harmonic MMF in the harmonic winding 220 by the third harmonic generated in the main winding 120.

혼합 전류Mixed current

상기 메인 권선(120)에는 혼합 전류가 인가될 수 있다. A mixed current may be applied to the main winding 120.

상기 혼합 전류는 고정자 필드를 생성하도록 제1 주파수를 가지는 제1 전류와 서드 하모닉을 생성하도록 상기 제1 주파수보다 소정의 배수로 이루어진 제2 주파수를 가지는 제2 전류가 혼합된 성분을 가질 수 있다. 이 때, 제1 전류의 크기는 제2 전류보다 클 수 있다.The mixed current may have a component in which a first current having a first frequency to generate a stator field and a second current having a second frequency that is a predetermined multiple of the first frequency to generate a third harmonic are mixed. In this case, the magnitude of the first current may be greater than that of the second current.

상기 혼합 전류는 단일 인버터에서 생성될 수 있다. 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터의 혼합 전류를 생성을 설명하기로 한다.The mixed current can be generated in a single inverter. Hereinafter, generation of a mixed current of an inverter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4 및 도 5를 참조하면, 인버터는, 믹서(10), 비교기(20), 및 혼합 전류 생성부(30) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.4 and 5, the inverter may include at least one of a mixer 10, a comparator 20, and a mixed current generator 30.

상기 믹서(10)는 제1 주파수를 가지는 제1 신호(S1)과 제2 주파수를 가지는 제2 신호(S2)를 혼합할 수 있다. 앞서 설명한 데로, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수 보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수 보다 3 배 클 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제1 주파수는 60Hz이고 제2 주파수는 180Hz인 것을 상정하기로 한다.The mixer 10 may mix a first signal S1 having a first frequency and a second signal S2 having a second frequency. As described above, the second frequency may be greater than the first frequency. For example, the second frequency may be three times greater than the first frequency. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the first frequency is 60 Hz and the second frequency is 180 Hz.

상기 믹서(10)는 제1 신호(S1)와 제2 신호(S2)를 혼합함으로써, 혼합 신호(S3)를 생성할 수 있다. 상기 혼합 신호(S3)는 아래 수학식으로 표현될 수 있다.The mixer 10 may generate a mixed signal S3 by mixing the first signal S1 and the second signal S2. The mixed signal S3 may be expressed by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

이 때, Vmodref_singnal은 혼합 신호(S3)를 전압을 기준으로 표현한 것이다. Vmodref_singnal의 첫 번째 부분은 제1 신호(S1)에 의한 성분이고, 두 번째 부분은 제2 신호(S2)에 의한 성분이다.In this case, Vmodref_singnal is a representation of the mixed signal S3 based on a voltage. The first part of Vmodref_singnal is a component by the first signal S1, and the second part is a component by the second signal S2.

상기 비교기(20)는 혼합 신호(S3)와 캐리어 신호(CS)를 비교하여 인버터 게이팅 펄스(GP)를 생성할 수 있다. The comparator 20 may generate an inverter gating pulse GP by comparing the mixed signal S3 and the carrier signal CS.

상기 인버터 게이팅 펄스(GP)는 각 상에 대응하도록 생성될 수 있다. 즉, 3 상 전류의 경우, Iu 생성을 위한 제1 인버터 게이팅 퍽스(GP1), Iv 생성을 위한 제2 인버터 게이팅 퍽스(GP2), Iw 생성을 위한 제3 인버터 게이팅 퍽스(GP3)가 각각 생성될 수 있다. The inverter gating pulse GP may be generated to correspond to each phase. That is, in the case of a three-phase current, a first inverter gating perk (GP1) for generating Iu, a second inverter gating perk (GP2) for generating Iv, and a third inverter gating perk (GP3) for generating Iw are generated. I can.

상기 인버터 게이팅 펄스(GP)은 혼합 전류 생성부(30)의 스위칭 게이트로 공급될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 인버터 게이팅 펄스(GP1)는 Iu 전류 생성을 위한 스위칭 게이트로 공급되고, 제2 인버터 게이팅 펄스(GP2)는 Iv 전류 생성을 위한 스위칭 게이트로 공급되고, 제3 인버터 게이팅 펄스(GP3)는 Iw 전류 생성을 위한 스위칭 게이트로 공급될 수 있다. The inverter gating pulse GP may be supplied to a switching gate of the mixed current generator 30. More specifically, the first inverter gating pulse GP1 is supplied to the switching gate for generating Iu current, the second inverter gating pulse GP2 is supplied to the switching gate for generating Iv current, and the third inverter gating pulse ( GP3) can be supplied as a switching gate for generating Iw current.

이로써, 상기 혼합 전류 생성부(30)는 상기 스위칭 게이트로 공급되는 인버터 게이팅 펄스(GP)로 전압원(36)에 의한 전류의 흐름을 제어됨으로써 혼합 전류를 생성할 수 있다. 즉, 상기 혼합 전류 생성부(30)는 Iu, Iv, Iw를 생성할 수 있다. Accordingly, the mixed current generation unit 30 may generate a mixed current by controlling the flow of the current by the voltage source 36 with the inverter gating pulse GP supplied to the switching gate. That is, the mixed current generation unit 30 may generate Iu, Iv, and Iw.

생성된 Iu, Iv, Iw는 아래와 같이 수학적으로 표현될 수 있다.The generated Iu, Iv, and Iw can be expressed mathematically as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

I1은 제1 전류의 전류 피크를 의미하고, k는 제1 전류에 대한 제2 전류의 피크 비율이고, w는 전기각 주파수를 의미하고, t는 시간을 의미한다.I1 means the current peak of the first current, k is the peak ratio of the second current to the first current, w means the electric angular frequency, and t means the time.

도 6을 참조하면, 각각의 상에 대응하여, Iu, Iv, Iw가 제대로 생성된 것을 확인할 수 있다. 도 6의 시뮬레이션 결과 중 Iu를 푸리에 변환하게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 주파수인 60Hz를 가지는 제1 전류와 제2 주파수인 180Hz를 가지는 제2 전류가 독립적으로 혼재함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be confirmed that Iu, Iv, and Iw are properly generated corresponding to each phase. When Iu is Fourier transformed among the simulation results of FIG. 6, it can be confirmed that the first current having a first frequency of 60 Hz and a second current having a second frequency of 180 Hz are independently mixed as shown in FIG. have.

생성된 Iu, Iv, Iw 전류는 각각 제1 메인 권선(120u), 제2 메인 권선(120v) 및 제3 메인 권선(120w)로 공급될 수 있다. The generated currents Iu, Iv, and Iw may be supplied to the first main winding 120u, the second main winding 120v, and the third main winding 120w, respectively.

이에 따라, 상기 메인 권선(120)은 고정자 필드 즉 MMF를 생성할 수 있다. 상기 메인 권선(120)이 Iu, Iv, Iw 전류를 공급받아 생성하는 MMF는 아래와 같이 수학식으로 표현될 수 있다.Accordingly, the main winding 120 may generate a stator field, that is, MMF. The MMF generated by the main winding 120 by receiving currents Iu, Iv, and Iw may be expressed as an equation as follows.

Figure pat00003
Figure pat00003

NΦ각 상 당 턴 수를 의미하고, 는 전기각을 의미한다. 이 때, MMF의 수식 중 두 번째 부분은 서드 하모닉을 수학적으로 표현한 것이다.NΦ means the number of turns per phase, and is the electric angle. In this case, the second part of the MMF equation is a mathematical expression of the third harmonic.

이상 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 혼합 전류를 설명하였다. The mixed current according to an exemplary embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 4 to 7.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기의 구동 방법이 설명된다.Hereinafter, a driving method of an electric motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

전동기(1000)의 메인 권선(120)으로 혼합 전류가 인가될 수 있다. 즉, 메인 권선(120u)로 혼합 전류(Iu)가 인가되고, 메인 권선(120v)로 혼합 전류(Iv)가 인가되고, 메인 권선(120w)로 혼합 전류(Iw)가 인가될 수 있다.A mixed current may be applied to the main winding 120 of the motor 1000. That is, the mixed current Iu may be applied to the main winding 120u, the mixed current Iv may be applied to the main winding 120v, and the mixed current Iw may be applied to the main winding 120w.

상기 혼합 전류 중 제1 주파수를 가지는 제1 전류는 고정자 필드를 생성할 수 있다. 이와 달리, 상기 혼합 전류 중 제2 주파수를 가지는 제2 전류는 서드 하모닉을 생성할 수 있다. A first current having a first frequency among the mixed currents may generate a stator field. In contrast, a second current having a second frequency among the mixed currents may generate a third harmonic.

상기 서드 하모닉은 상기 회전자(200)의 하모닉 권선(220)을 유도시킬 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 하모닉 권선(220)의 극 수가 상기 서드 하모닉에 대응하도록 설계되었기 때문에, 하모닉 권선(220)은 서드 하모닉에 의하여 유도될 수 있다.The third harmonic may induce the harmonic winding 220 of the rotor 200. As described above, since the number of poles of the harmonic winding 220 is designed to correspond to the third harmonic, the harmonic winding 220 may be induced by the third harmonic.

상기 하모닉 권선(220)이 유도되어 생성된 하모닉 전류는 정류기(230)에 의하여 정류될 수 있다. 상기 정류기(230)에 의하여 정류된 하모닉 전류는 필드 권선(240)으로 제공될 수 있다. 상기 필드 권선(240)은 정류된 하모닉 전류를 통하여 회전자 필드를 생성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 메인 권선(120)의 극 수와 필드 권선(240)의 극 수가 동일하므로 메인 권선(120)에 의하여 생성된 고정자 필드와 필드 권선(240)에 의하여 생성된 회전자 필드의 상호 작용으로 회전자(200)가 회전할 수 있다.The harmonic current generated by the induction of the harmonic winding 220 may be rectified by the rectifier 230. The harmonic current rectified by the rectifier 230 may be provided to the field winding 240. The field winding 240 may generate a rotor field through a rectified harmonic current. As described above, since the number of poles of the main winding 120 and the number of poles of the field winding 240 are the same, the interaction between the stator field generated by the main winding 120 and the rotor field generated by the field winding 240 As a result, the rotor 200 can rotate.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연결 노드에서의 발열과 발열에 대한 해결 수단을 설명하기 위한 도면이다.8 and 9 are diagrams for explaining a means for solving heat generation and heat generation at a connection node according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 메인 권선(120u), 제2 메인 권선(120u), 제3 메인 권선(120u)의 일 단은 혼합 전류를 공급 받기 위하여 혼합 전류 생성부(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 1 and 2, one end of the first main winding 120u, the second main winding 120u, and the third main winding 120u according to an embodiment of the present invention is supplied with a mixed current. It may be electrically connected to the mixed current generation unit 30.

또한, 상기 제1 메인 권선(120u), 제2 메인 권선(120u), 제3 메인 권선(120u)의 타 단은 서로 연결 노드(N, 도 2 참조)에서 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the other ends of the first main winding 120u, the second main winding 120u, and the third main winding 120u may be electrically connected to each other at a connection node N (refer to FIG. 2).

상기 연결 노드(N)에는 혼합 전류를 구성하는 제1 전류와 제2 전류가 흐르게 된다. 이 때, 제 1 전류는 연결 노드의 발열에 큰 영향을 미치지 않으나, 제2 전류 각 상은 같은 부호의 전위를 가지기 때문에 연결 노드에 열이 발생할 수 있다. A first current and a second current constituting a mixed current flow through the connection node N. In this case, the first current does not significantly affect heat generation of the connection node, but since each phase of the second current has a potential of the same sign, heat may be generated in the connection node.

구체적인 설명을 위하여, 도 8을 참조하기로 한다. 도 8은, 혼합 전류 중 제1 전류(Iu_Fun, Iv_Fun, Iw_Fun) 성분 만을 나타낸 것이다. 즉, 제1 메인 권선(120u)로는 혼합 전류 중 제1 전류인 Iu_Fun이 흐르고, 제2 메인 권선(120v)로는 혼합 전류 중 제1 전류인 Iv_Fun이 흐르고, 제3 메인 권선(120w)로는 혼합 전류 중 제1 전류인 Iu_Fun이 흐르게 된다. For a detailed description, reference will be made to FIG. 8. 8 shows only the first current (Iu_Fun, Iv_Fun, Iw_Fun) components of the mixed current. That is, Iu_Fun, which is the first current of the mixed current, flows through the first main winding 120u, Iv_Fun, which is the first current of the mixed current, flows through the second main winding 120v, and the mixed current flows through the third main winding 120w. The first current, Iu_Fun, flows.

각각의 메인 권선을 흐르는 전류는 연결 노드(N)에서 합류하게 된다. 이 때, 각각의 메인 권선을 흐르는 전류는 연결 노드(N)에서 서로 다른 부호의 전위를 가지게 된다. 도 8의 T1 시점을 참조하면, T1 시점의 연결 노드(N)에는 양의 전압의 Iv_Fun과 음의 전압의 Iu_Fun 및 Iw_Fun이 합류하는 것으로 볼 수 있다. 이 경우, 제2 메인 권선(120v)에서, 제1 및 제3 메인 권선(120u, 120w) 방향으로 전기 라인이 자연적으로 형성될 수 있다. T2 시점의 연결 노드(N)에는 양의 전압의 Iv_Fun, Iw_Fun과 음의 전압의 Iu_Fun이 합류하는 것으로 볼 수 있다. 이 경우, 제2 및 제3 메인 권선(120v, 120w)에서 제1 메인 권선(120u) 방향으로 전기 라인이 자연적으로 형성될 수 있다. 즉, 전기 라인이 자연적으로 형성되므로 각 상의 제1 전류(Iu_Fun, Iv_Fun, Iw_Fun)를 연결 노드(N)를 통과하여 흐를 수 있다.Current flowing through each main winding is joined at the connection node (N). At this time, the current flowing through each main winding has a potential of a different sign at the connection node (N). Referring to time T1 of FIG. 8, it can be seen that Iv_Fun of a positive voltage and Iu_Fun and Iw_Fun of a negative voltage join the connection node N at the time T1. In this case, in the second main winding 120v, an electric line may be naturally formed in the directions of the first and third main windings 120u and 120w. It can be seen that the positive voltage Iv_Fun and Iw_Fun and the negative voltage Iu_Fun join the connection node N at the time point T2. In this case, an electric line may be naturally formed from the second and third main windings 120v and 120w to the first main winding 120u. That is, since the electric line is naturally formed, the first currents Iu_Fun, Iv_Fun, and Iw_Fun of each phase may flow through the connection node N.

이와 달리, 혼합 전류 중 제2 전류는 연결 노드(N)에서 발열을 야기할 수 있다. 구체적인 설명을 위하여 도 9를 참조하면, 혼합 전류 중 제2 전류는, 각 상의 구분 없이 동일한 주파수 및 위상을 가진다. 즉, 제1 메인 권선(120u)에 공급되는 혼합 전류 중 제2 전류(Iu_3rd) 성분과 제2 메인 권선(120v)에 공급되는 혼합 전류 중 제2 전류(Iv_3rd) 성분과 제3 메인 권선(120w)에 공급되는 혼합 전류 중 제2 전류(Iw_3rd) 성분은 서로 동일한 주파수 및 위상을 가진다. 이는 제1 전류 대비 제2 전류가 n배 예를 들어, 앞서 상정한 바와 같이 3배의 주파수를 가지기 때문이다. In contrast, the second current among the mixed currents may cause heat generation at the connection node N. For a detailed description, referring to FIG. 9, the second current among the mixed currents has the same frequency and phase regardless of each phase. In other words, the first second current in a mixed current supplied to the main windings (120u) (Iu_3 rd) component and the second main winding (120v) a second current (Iv_3 rd) component and the third main windings of the mixed current supplied to the The second current (Iw_3 rd ) component of the mixed current supplied to (120w) has the same frequency and phase. This is because the second current has a frequency of n times compared to the first current, eg, 3 times as previously assumed.

즉, T3 시점에서의 연결 노드(N)에는 양의 전압으로만 이루어진 Iu_3rd, Iv_3rd , Iw_3rd가 합류하게 된다. 또한 T4 시점에서의 연결 노드(N)에는 음의 전압으로만 이루어진 Iu_3rd, Iv_3rd , Iw_3rd가 합류하게 된다. 즉 각 상의 제2 전류가 합류할 때는 전위 부호의 차이가 없기 때문에 전류의 흐름에 장애가 발생하고, 전류 흐름의 장애는 연결 노드(N)에 의도치 않은 발열이 발생함을 의미할 수 있다. That is, the connection node (N) at the time point T3, the Iu_3 rd consisting of only a positive voltage, Iv_3 rd, the Iw_3 rd joined. Also connected to the node (N) at the point in time T4 has thereby joined the Iu_3 rd, Iv_3 rd, Iw_3 rd only consists of a negative voltage. That is, when the second currents of each phase merge, since there is no difference in potential sign, a current flow disturbance occurs, and a current flow disturbance may mean that unintended heat generation occurs in the connection node N.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기(1000)는 상기 연결 노드(N)와 전기적으로 연결된 전기 라인(40)을 더 포함하도록 구성하였다. 상기 전기 라인(40, 도 2 및 도 5 참조)은 상기 메인 권선들(120) 외의 경로로 연결 노드(N)에서 합류된 제2 전류를 제거하기 위함이다. 이를 위하여 상기 전기 라인(40)의 일 단은 상기 연결 노드(N)에 연결되고, 상기 전기 라인(40)의 타 단은 직렬로 마련된 제1 다이오드(32) 및 제2 다이오드(34) 사이에 마련될 수 있다. 즉 백투백(back to back) 다이오드 사이에 전기 라인(40)이 연결됨으로써, 저렴한 비용으로 연결 노드(N)의 의도치 않은 발열 문제를 해소할 수 있다.Accordingly, the electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention is configured to further include an electric line 40 electrically connected to the connection node N. The electric line 40 (refer to FIGS. 2 and 5) is for removing the second current joined at the connection node N through a path other than the main windings 120. To this end, one end of the electric line 40 is connected to the connection node N, and the other end of the electric line 40 is between the first diode 32 and the second diode 34 provided in series. Can be provided. That is, since the electric line 40 is connected between the back-to-back diodes, the problem of unintended heat generation of the connection node N can be solved at low cost.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 winding factor order를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예의 winding factor order를 고려한 전동기를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a winding factor order according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram for explaining an electric motor in consideration of a winding factor order according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제1 전류에 의한 KW1과 제2 전류에 의한 KW3을 모두 활용할 수 있는 전동기 구조로써, 4 극 18 슬롯과 9극 42 슬롯이 적절함을 확인할 수 있었다. 즉, 4 극 18 슬롯과 9극 42 슬롯 전동기는 KW1과 KW3을 모두 활용할 수 있는 구조로 선정될 수 있다. 4극 18슬롯의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 전동기가 구비될 수 있고, 9극 42 슬롯의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 전동기가 구비될 수 있다. 이하 4극 18슬롯은 제1 실험 예로 호칭하고, 9극 42 슬롯은 제2 실험 예로 호칭하기로 한다. 이하 이들 실시 예에 따른 전동기의 시뮬레이션 결과를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 10, as a motor structure capable of utilizing both KW1 by the first current and KW3 by the second current, it was confirmed that 18 slots of 4 poles and 42 slots of 9 poles are appropriate. That is, the 4-pole 18-slot and 9-pole 42-slot motors can be selected with a structure that can utilize both KW1 and KW3. In the case of the four-pole 18 slots, an electric motor may be provided as shown in FIG. 1, and in the case of the nine-pole 42 slot, the electric motor may be provided as shown in FIG. Hereinafter, the four-pole 18 slots will be referred to as the first experimental example, and the nine-pole 42 slot will be referred to as the second experimental example. Hereinafter, a simulation result of an electric motor according to these embodiments will be described.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동기의 시뮬레이션 결과를 도시한다.12 to 15 show simulation results of an electric motor according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, No-load EMF가 제1 및 제2 실험 예 모두 정현파를 이루며 잘 나오는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the No-load EMF forms a sine wave and comes out well in both the first and second experimental examples.

도 13을 참조하면, 하모닉 권선에 의하여 생성된 하모닉 전류를 확인할 수 있고, 도 14를 참조하면, 하모닉 전류가 정류기에 의하여 정류된 필드 전류를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 13, a harmonic current generated by a harmonic winding can be checked, and referring to FIG. 14, a field current in which the harmonic current is rectified by the rectifier can be checked.

도 15를 참조하면, 제1 실험 예의 경우, 토크 리플 41.96%, 평균 토크 5.28727Nm인 것을 확인할 수 있고, 제2 실험 예의 경우 토크 리플 34.05%, 평균 토크 5.2724Nm인 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 15, in the case of the first experimental example, it can be confirmed that the torque ripple is 41.96% and the average torque is 5.28727Nm, and in the case of the second experimental example, it can be confirmed that the torque ripple is 34.05% and the average torque is 5.2724Nm.

즉, 도 12 내지 도 15를 참조하여 설명한 시뮬레이션 결과에 따르면, 제1 실험 예 및 제2 실험 예 모두 혼합 전류에 기반하여 제대로 동작함을 확인할 수 있다.That is, according to the simulation results described with reference to FIGS. 12 to 15, it can be confirmed that both the first and second experimental examples operate properly based on the mixed current.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As described above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

Claims (11)

고정자 필드를 생성하도록 제1 주파수를 가지되 서로 다른 상(phase)을 가지는 제1 전류와 서드 하모닉을 생성하도록 상기 제1 주파수보다 소정의 배수로 이루어진 제2 주파수를 가지는 제2 전류가 혼합된 혼합 전류를 인가받는 메인 권선들을 포함하는 고정자; 및
상기 제2 전류에 의하여 생성된 서드 하모닉으로부터 하모닉 전류를 생성하는 하모닉 권선 및 상기 하모닉 전류에 기반하여 회전자 필드를 생성하는 필드 권선으로 이루어진 회전자를 포함하는 전동기.
A mixed current in which a first current having a first frequency to generate a stator field but having a different phase and a second current having a second frequency that is a predetermined multiple than the first frequency to generate a third harmonic are mixed A stator including main windings to which are applied; And
An electric motor comprising a rotor comprising a harmonic winding generating a harmonic current from the third harmonic generated by the second current and a field winding generating a rotor field based on the harmonic current.
제1 항에 있어서,
상기 제1 주파수를 가지는 제1 신호와 상기 제2 주파수를 가지는 제2 신호를 믹싱하는 믹싱부; 및
상기 믹싱부에서 믹싱된 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여, 상기 혼합 전류를 생성하는 혼합 전류 생성부를 가지는 인버터를 포함하는 전동기.
The method of claim 1,
A mixing unit for mixing the first signal having the first frequency and the second signal having the second frequency; And
An electric motor including an inverter having a mixed current generating unit generating the mixed current based on the first signal and the second signal mixed by the mixing unit.
제2 항에 있어서,
상기 인버터의 갯 수는 1개인, 전동기.
The method of claim 2,
The number of inverters is one, motor.
제1 항에 있어서,
상기 혼합 전류는 상기 제1 전류의 상이 다른 경우에도 동일한 상의 제2 전류를 포함하는, 전동기.
The method of claim 1,
The mixed current includes a second current of the same phase even when the phases of the first current are different.
제1 항에 있어서,
상기 메인 권선들은 상기 상에 따라 그룹핑되며,
각각의 메인 권선의 일 단은 상기 혼합 전류를 제공하는 단자와 전기적으로 연결되며, 각각의 메인 권선의 타 단은 서로 전기적으로 연결된, 전동기.
The method of claim 1,
The main windings are grouped according to the phase,
One end of each main winding is electrically connected to a terminal providing the mixed current, and the other end of each main winding is electrically connected to each other.
제5 항에 있어서,
상기 각각의 메인 권선의 타 단이 서로 전기적으로 연결된 연결 노드에서 상기 각각의 혼합 전류에 포함된 제2 전류는 같은 전위 부호를 가지는, 전동기.
The method of claim 5,
In a connection node in which the other ends of each of the main windings are electrically connected to each other, the second currents included in each of the mixed currents have the same potential sign.
제6 항에 있어서,
상기 연결 노드는 상기 메인 권선 외에 다른 전기 라인과 연결된, 전동기.
The method of claim 6,
The connection node is connected to an electric line other than the main winding, an electric motor.
제7 항에 있어서,
상기 전기 라인의 일 단은 일 다이오드와 타 다이오드 사이에 전기적으로 연결된, 전동기.
The method of claim 7,
One end of the electric line is electrically connected between one diode and the other diode.
제1 항에 있어서,
상기 메인 권선의 극 수는, 상기 필드 권선의 극 수와 동일한, 전동기.
The method of claim 1,
The number of poles of the main winding is the same as the number of poles of the field winding.
제1 항에 있어서,
상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 n 배 많은 경우, 상기 하모닉 권선의 극 수는 상기 메인 권선보다 n 배 많은, 전동기.
The method of claim 1,
When the second frequency is n times greater than the first frequency, the number of poles of the harmonic winding is n times greater than that of the main winding.
제1 항에 있어서,
상기 회전자의 원주 방향을 따라 회전자 치가 마련되며,
상기 회전자 치에는 슬롯이 마련되며,
상기 하모닉 권선은 상기 회전자 치에 형성되며,
상기 필드 권선은 상기 회전자 치와 상기 슬롯에 형성되는, 전동기.
The method of claim 1,
A rotor tooth is provided along the circumferential direction of the rotor,
A slot is provided in the rotor tooth,
The harmonic winding is formed on the rotor teeth,
The field winding is formed in the rotor tooth and the slot, the electric motor.
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