KR20210092014A - high speed motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초고속 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위칭 손실이 저감되고, 토크 리플에 의한 소음, 진동 및 공진이 최소화되는 초고속 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to a high-speed motor, and more particularly, to a high-speed motor in which switching loss is reduced and noise, vibration, and resonance caused by torque ripple are minimized.
일반적으로, 전동기는 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 고정자(stator)와, 상기 자기장에 의해 회전되도록 영구자석이 설치된 회전자(rotor)를 포함하여 구비된다. In general, an electric motor is provided including a stator (stator) in which a coil is wound to form a magnetic field, and a rotor (rotor) in which a permanent magnet is installed so as to be rotated by the magnetic field.
이때, 상기 코일은 3상으로 구비되어 고정자의 내주측 권선돌기를 따라 분할 권선되며, 분할 권선된 코일에 인가되는 전원의 위상 변화에 따라 회전자계가 형성된다. 그리고, 상기 회전자계에 따라 상기 영구자석에 가해지는 인력과 척력을 통해 상기 회전자가 회전될 수 있다. At this time, the coil is provided in three phases and is dividedly wound along the winding protrusion on the inner peripheral side of the stator, and a rotating magnetic field is formed according to a phase change of power applied to the divided winding. In addition, the rotor may be rotated through attractive and repulsive forces applied to the permanent magnet according to the rotating magnetic field.
그리고, 일반적인 이너로터형 전동기의 고정자는 다수의 얇은 판이 적층되어 형성된다. 이때, 상기 고정자의 반경 내측으로 상기 영구자석이 구비된 상기 회전자가 배치된다. And, the stator of a general inner rotor type electric motor is formed by stacking a plurality of thin plates. At this time, the rotor provided with the permanent magnet is disposed inside the radius of the stator.
여기서, 상기 고정자에는 상기 회전자를 향하여 방사상으로 돌출되는 슬롯부가 형성되며, 상기 슬롯부 사이에는 공간이 형성된다. 그리고, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석과 회전자계를 형성하도록 상기 공간에 상기 코일이 권선되어 구성된다.Here, a slot portion protruding radially toward the rotor is formed in the stator, and a space is formed between the slot portions. And, as the current is applied, the coil is wound in the space to form a rotating magnetic field with the permanent magnet.
도 1은 종래의 전동기에 구비되는 코일을 나타낸 예시도이다. 1 is an exemplary view showing a coil provided in a conventional electric motor.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래에는 3상 구동방식으로 권선된 각 코일(1)이 폐회로로 상호간 회로 연결되었다. 그리고, 각 상기 코일(1)은 3상 전원이 순차적으로 스위칭되도록 스위칭회로에 회로 연결되었다.As shown in FIG. 1 , in the related art, each
따라서, 각 상기 코일(1)에 전류가 인가되어 펄스폭 변조(PWM,pulse width modulation) 스위칭을 통한 전동기의 구동시 스위칭 손실이 발생하며 필연적으로 전동기의 온도가 상승하는 문제점이 있었다. Therefore, when a current is applied to each of the
이로 인해, 전동기의 온도가 상승하면 영구자석이 과열됨으로 인하여 특정 임계온도 이상으로 과열되어 탈자가 발생하고, 한번 탈자가 발생한 영구자석은 재냉각되더라도 기존에 비해 자성이 급격히 저하되므로 전동기의 출력 저하의 원인이 되는 심각한 문제점이 있었다. For this reason, when the temperature of the motor rises, the permanent magnet is overheated to a certain critical temperature or higher and demagnetization occurs. There was a serious problem that caused it.
더욱이, 초고속으로 회전되는 전동기에서 열로 손실되는 히스테리시스 손실, 와전류로 인한 손실, 동손, 철손, 누설자속손 및 프렌지손이 발생되며 이러한 손실은 모터의 효율을 저하시키는 동시에 열로 변환되어 모터 과열의 원인이 되었다.Moreover, hysteresis loss, loss due to eddy current, copper loss, iron loss, leakage flux loss, and frenzy loss occur as heat in a motor rotating at a high speed. These losses reduce the efficiency of the motor and at the same time are converted into heat and cause overheating of the motor. became
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 전동기에는 특정 주파수 영역을 차단하도록 추가적인 LC 필터가 더 구비되었으나 전동기의 구성수가 증가하며, 필터값이 고정되어 있어 부하 및 속도에 따라 최적 제어가 어려운 문제점이 있었다. In order to solve this problem, an additional LC filter is further provided in the conventional motor to block a specific frequency region, but the number of motor components is increased and the filter value is fixed, so it is difficult to optimally control the motor according to the load and speed.
또한, 종래에는 각 코일이 폐회로로 구성되어 구동됨에 따라 회전자의 회전시 토크 리플에 의한 소음, 진동 및 공진이 발생하는 문제점이 있었다.Also, in the related art, as each coil is configured and driven in a closed circuit, there is a problem in that noise, vibration, and resonance are generated due to torque ripple during rotation of the rotor.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스위칭 손실이 저감되고, 토크 리플에 의한 소음, 진동 및 공진이 최소화되는 초고속 전동기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a high-speed electric motor in which switching loss is reduced and noise, vibration and resonance due to torque ripple are minimized.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하우징부의 내부에 형성된 수용공간에 회전되도록 구비되는 영구자석부와, 상기 영구자석부가 고정되도록 연결되는 연장축부를 포함하는 회전자; 중앙부에 상기 회전자가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어의 내부에 상기 회전자를 향하여 방사상으로 복수개의 슬롯부가 돌설되며, 각 상기 슬롯부 사이에 코일권선공간이 형성되는 고정자; 각 상기 슬롯부에 상호간 독립적으로 병렬 권선되되 상호간 전기적으로 구획된 상태에서 교차 권선되며, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석부와 회전자계를 형성하고, 제1코일, 제2코일 및 제3코일을 포함하는 복수개의 코일; 각 상기 코일에 개별적으로 회로 연결되되 다이오드소자와, 상기 다이오드소자의 입력단에 회로 연결된 에미터단, 상기 다이오드소자의 출력단에 회로 연결된 콜렉터단 및 제어신호가 인가되는 베이스단으로 구성된 트랜지스터로 세트화되어 구성된 복수개의 스위칭소자를 포함하는 인버터부; 상기 인버터부에 3상 전원을 인가하도록 구비되며, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일에 상호 독립적으로 각각 전원을 공급하는 전원인가부; 및 출력 제어를 위해 각 상기 트랜지스터의 베이스단에 회로 연결되며, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일에 상호 독립적으로 전원이 순차 공급되도록 균등시간분배 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 초고속 전동기를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a rotor comprising a permanent magnet portion provided to rotate in a receiving space formed inside the housing portion, and an extension shaft portion connected to the permanent magnet portion to be fixed; a stator in which a plurality of slots radially protrude toward the rotor in a core on which a plurality of laminated plates having a hollow formed therein so that the rotor is disposed therethrough, and a coil winding space is formed between the slots; Each of the slot parts is independently wound in parallel and cross-wound in a state in which they are electrically separated from each other, and as a current is applied, a rotating magnetic field is formed with the permanent magnet part, and the first coil, the second coil and the third coil are wound together. a plurality of coils including; Each of the coils is individually circuit-connected and configured with a diode element, an emitter circuit connected to the input terminal of the diode element, a collector terminal circuit connected to the output terminal of the diode element, and a base terminal to which a control signal is applied. an inverter unit including a plurality of switching elements; a power supply unit provided to apply three-phase power to the inverter unit and supplying power to the first coil, the second coil, and the third coil independently of each other; and a control unit connected to a base terminal of each transistor for output control and applying an equal time distribution control signal so that power is sequentially supplied to the first coil, the second coil, and the third coil independently of each other high-speed motors are provided.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solution means, the present invention provides the following effects.
첫째, 코일이 폐회로로 구성되던 종래와 달리, 각 코일이 각 슬롯부에 병렬 권선되되 상호간 전기적으로 구획된 상태에서 교차 권선되고 각 전단 및 후단이 복수개의 스위칭소자에 개별 회로 연결되어 스위칭 손실이 저감되므로 발열이 최소화되어 영구자석부의 탈자가 방지되며 전동기의 성능이 현저히 개선될 수 있다. First, unlike the prior art in which the coils were composed of a closed circuit, each coil is wound in parallel in each slot part, but cross-wound in a state in which they are electrically partitioned from each other, and each front and rear ends are individually circuit connected to a plurality of switching elements to reduce switching loss Therefore, heat generation is minimized, demagnetization of the permanent magnet is prevented, and the performance of the motor can be remarkably improved.
둘째, 스위칭소자가 각 코일의 전단 및 후단 수에 비례 대응하는 개수로 구비되어 각 코일의 전단 및 후단이 각 스위칭소자에 개별적으로 회로 연결되므로 스위칭 손실을 제거하기 위한 추가적인 필터가 더 요구되지 않아 실질적인 전 주파수 대역에서 전동기를 최적 제어할 수 있어 범용성이 현저히 개선될 수 있다. Second, since the number of switching elements is provided in proportion to the number of front and rear ends of each coil, and the front and rear ends of each coil are individually circuit-connected to each switching element, an additional filter to remove the switching loss is not required. Since the motor can be optimally controlled in the entire frequency band, the versatility can be significantly improved.
셋째, 제1코일, 제2코일 및 제3코일의 각 전단이 복수개의 슬롯부 내측부 및 외측부에 연속 권선된 후 각 후단이 다른 슬롯부 외측부 및 내측부에 각각 전후/내외로 교차 권선되어 분포밀도가 균등분산 배열됨에 따라 코일과 영구자석부 간에 균일한 회전자계가 형성되므로 회전자의 회전시 역기전력이 감소됨에 따라 토크 리플에 의한 소음, 진동 및 공진이 최소화되어 전동기의 성능이 개선될 수 있다.Third, after each front end of the first coil, the second coil and the third coil is continuously wound on the inner and outer sides of a plurality of slots, each rear end is cross-wound back and forth/inside and out, respectively, on the outer and inner sides of the other slot parts, so that the distribution density is Since a uniform rotating magnetic field is formed between the coil and the permanent magnet by evenly distributed arrangement, as the counter electromotive force is reduced during rotation of the rotor, noise, vibration, and resonance caused by torque ripple are minimized, thereby improving the performance of the motor.
넷째, 온도 상승에 따른 회전자의 기설정치 이상의 길이방향 팽창이 센서부를 통해 실시간 감지되면 제어부가 회전자의 구동을 자동 제어하여 영구자석부의 감자 및 탈자 현상이 미연에 방지되므로 전동기의 작동정밀성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.Fourth, when the longitudinal expansion of the rotor due to the temperature rise is detected in real time through the sensor unit, the control unit automatically controls the driving of the rotor to prevent demagnetization and demagnetization of the permanent magnet in advance, so the operation precision and safety of the motor This can be significantly improved.
도 1은 종래의 전동기에 구비되는 코일을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 코일의 배치관계를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 고정자에 권선된 코일의 배치상태를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 회로도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 측단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 커버부를 외측에서 바라본 전면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 커버부를 내측에서 바라본 후면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 변형예를 나타낸 측단면도.1 is an exemplary view showing a coil provided in a conventional electric motor.
2 is an exemplary view showing a high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing the arrangement of coils in the high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary view showing the arrangement of the coil wound on the stator in the high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram showing a high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
6 is a side cross-sectional view showing a high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
7 is a front view of the cover portion of the high-speed electric motor viewed from the outside according to an embodiment of the present invention.
8 is a rear view of the cover portion of the high-speed electric motor in accordance with an embodiment of the present invention viewed from the inside.
9 is a side cross-sectional view showing a modified example of the high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초고속 전동기를 상세히 설명한다. Hereinafter, a high-speed electric motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 코일의 배치관계를 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기에서 고정자에 권선된 코일의 배치상태를 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 회로도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기를 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 커버부를 외측에서 바라본 전면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 커버부를 내측에서 바라본 후면도이다.Figure 2 is an exemplary view showing a high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an exemplary view showing the arrangement relationship of the coils in the high-speed motor according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an example of the present invention It is an exemplary view showing the arrangement state of the coil wound on the stator in the high-speed electric motor according to the embodiment, Figure 5 is a circuit diagram showing the high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is according to an embodiment of the present invention It is a side cross-sectional view showing a high-speed motor, FIG. 7 is a front view of the cover part of the high-speed motor according to an embodiment of the present invention, as viewed from the outside, and FIG. 8 is a view from the inside of the cover part of the high-speed motor according to an embodiment of the present invention. is the rear view.
도 2 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기(100)는 회전자(30), 고정자(20), 코일(23), 인버터부(70), 전원인가부(61) 및 제어부(60)를 포함한다. 2 to 8, the high-speed
한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 회전자(30)는 하우징부(10)의 내부에 형성된 수용공간에 회전되도록 구비되는 영구자석부(31)와, 상기 영구자석부(31)가 고정되도록 연결되는 연장축부(32a,32b)를 포함하여 구비됨이 바람직하다. Meanwhile, referring to FIGS. 2 to 4 , the
그리고, 상기 고정자(20)는 중앙부에 상기 회전자(30)가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어(21)의 내부에 상기 회전자(30)를 향하여 방사상으로 복수개의 슬롯부(22)가 돌설되며, 각 상기 슬롯부(22) 사이에 코일권선공간이 형성됨이 바람직하다. In addition, the
상세히, 상기 고정자(20)는 상기 하우징부(10)의 케이스부(11) 반경반향 내측에 구비되되, 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어(21)의 내주에 반경방향 내측으로 복수개의 상기 슬롯부(22)가 돌설되며, 전류가 인가됨에 따라 회전자계가 형성되도록 상기 슬롯부(22)에 코일(23)이 권선됨이 바람직하다.In detail, the
여기서, 상기 고정자(20)는 상기 하우징부(10) 내주에 고정되되, 규소강판 등으로 구비된 링형 판재가 다단 적층되는 상기 코어(21)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정자(20)의 반경방향 중앙부에는 상기 회전자(30)가 배치되도록 중공이 형성됨이 바람직하다.Here, the
그리고, 상기 슬롯부(22)는 반경방향 내측에 상기 회전자(30)가 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 상기 코어(21)로부터 상기 회전자(30)를 향하여 방사상으로 복수개소 돌설 형성됨이 바람직하다. In addition, the
이때, 상기 슬롯부(22)는 복수개로 형성되되, 상기 고정자(20)의 반경방향 내측에 원주방향을 따라 상호간 기설정된 각도 및 간격으로 이격되어 형성됨이 바람직하다. At this time, it is preferable that the
또한, 상기 슬롯부(22)의 내측단 단부는 각 상기 슬롯부(22) 사이에 권선되는 상기 코일(23)이 반경방향 내측으로 이탈되지 않도록 상기 고정자(20)의 접선방향 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다.In addition, the inner end of the
이때, 상기 회전자(30)는 각 상기 슬롯부(22)의 반경방향 내측단 프로파일의 내경보다 작은 외경으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 슬롯부(22)의 내측단은 상기 회전자(30)와 기설정된 간격으로 이격되어 배치됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 슬롯부(22)와 상기 회전자(30) 사이에 이격 형성된 간격으로 외부로부터 공기가 유입됨에 따라 상기 회전자(30)의 고속회전에 의해 발생되는 열이 냉각될 수 있다.At this time, it is preferable that the
한편, 각 상기 슬롯부(22) 사이에는 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석부(31)와 회전자계를 형성하도록 구리 재질 등의 재질로 구비되는 상기 코일(23)이 분할 권선되는 코일권선공간이 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 코일권선공간은 상기 슬롯부(22) 사이에 형성되는 공간으로 이해함이 바람직하다.On the other hand, a coil winding space in which the
이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 슬롯부(22)가 상기 고정자(20)의 원주방향을 따라 순차적으로 배열되는 제1 내지 제24 슬롯부(k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,k16,k17,k18,k19,k20,k21,k22,k23,k24)를 포함하며 이에 대응하여 상기 코일권선공간에 24개소 형성되는 경우를 예로써 도시 및 설명하나, 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 원주방향으로 배열된 상기 슬롯부(22)의 개수가 24개인 경우에는 같은 상의 코일(23)이 권선된 원주방향으로 인접한 4개의 슬롯부(22)에 연속 배열되며, 상기 슬롯부(22)의 개수가 36개인 경우에는 인접한 6개의 슬롯부(22)에 연속 배열 될 수 있다. At this time, in an embodiment of the present invention, the first to the 24th slot parts k1, k2, k3, k4, k5, k6, in which the
그리고, 상기 코일(23)은 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석부(31)와 회전자계를 형성하되, 상호간 상이한 각 위상마다 독립적으로 병렬 권선되며 상호간 전기적으로 구획된 상태에서 각 상기 슬롯부(22)에 교차 권선되되, 제1코일(A), 제2코일(B) 및 제3코일(C)을 포함하여 구비됨이 바람직하다. In addition, the
이때, 도 3을 참조하면, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)은 상호간 독립적으로 구비되어 상기 슬롯부(22)에 개별적으로 권선됨이 바람직하다. 즉, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)은 종래와 같이 폐회로로 구성되지 않고 상호 독립적으로 병렬 권선된다. At this time, referring to FIG. 3 , it is preferable that the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) are provided independently of each other and are individually wound on the
그리고, 상기 제1코일(A)의 전단(A1) 및 후단(A2)은 상호 일체로 연결되며, 상기 제2코일(B)의 전단(B1) 및 후단(B2)은 상호 일체로 연결되고, 상기 제3코일(C)의 전단(C1) 및 후단(C2)은 상호 일체로 연결됨이 바람직하다. 이때, 코일의 전단이라 함은 코일의 길이방향 중앙을 기준으로 한 일측 영역으로 이해함이 바람직하며, 코일의 후단이라 함은 상기 전단을 제외한 나머지 영역으로 이해함이 바람직하다. And, the front end (A1) and the rear end (A2) of the first coil (A) are integrally connected to each other, and the front end (B1) and the rear end (B2) of the second coil (B) are integrally connected to each other, It is preferable that the front end C1 and the rear end C2 of the third coil C are integrally connected to each other. In this case, the front end of the coil is preferably understood as a region on one side with respect to the longitudinal center of the coil, and the rear end of the coil is preferably understood as the remaining region excluding the front end.
여기서, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)은 각 전단(A1,B1,C1) 및 각 후단(A2,B2,C2)이 상기 고정자(20)로부터 노출되어 상기 인버터부(70)의 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)에 개별적으로 회로 연결됨이 바람직하다. 더불어, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)은 각 중앙측이 상기 슬롯부(22)에 권선됨이 바람직하다. Here, the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) each have a front end (A1, B1, C1) and each rear end (A2, B2, C2) of the stator (20) ) and individually circuit-connected to the switching elements s1, s2, s3, s4, s5, s6, s7, s8, s9, s10, s11, s12 of the
즉, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)의 각 전단(A1,B1,C1) 및 각 후단(A2,B2,C2)이 상기 고정자(20)로부터 노출되어 상기 인버터부(70)의 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)에 개별적으로 회로 연결되어, 종래 코일의 전단 및 후단 중 어느 하나만이 고정자로부터 노출되는 것과 차이점이 있다. That is, each of the front ends (A1, B1, C1) and each rear end (A2, B2, C2) of the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) is connected to the stator 20 ) exposed from and individually circuit-connected to the switching elements s1, s2, s3, s4, s5, s6, s7, s8, s9, s10, s11, s12 of the
그리고, 상기 코일(23)은 각 상기 코일권선공간을 관통하여 상기 고정자(20)의 외곽을 감싸도록 권선될 수 있다. 이때, 상기 코일(23)이 슬롯부(22)에 권선되는 것과 코일권선공간에 권선되는 것은 실질적으로 동일한 의미로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 코일(23)은 각 상기 코일권선공간를 관통하여 다발형태로 권선됨으로 이해함이 바람직하다.In addition, the
여기서, 각 상기 코일권선공간에 권선된 상기 코일(23)은 상기 고정자(20)의 접선방향 양측으로 돌출된 상기 슬롯부(22)의 내측단 단부에 의해 걸림되어 지지될 수 있다. 이에 따라, 상기 코일(23)이 상기 회전자(30)로 이탈됨이 방지되어 내구성이 현저히 향상될 수 있다.Here, the
그리고, 상기 코일(23)은 인가되는 전원의 위상 변화에 따라 회전자계가 형성되도록 상이한 상으로 분할 권선될 수 있다. 이때, 상기 코일(23)은 상기 전원인가부(61)로부터 전원이 공급되어 3상 교류가 발생되도록 구비될 수 있다. 이때, 상이한 상의 전원이 인가된다 함은 각 상기 슬롯부(22)에 권선된 3상 코일에 120°위상으로 시프트된 교류 전원이 순차 공급된다는 의미로 이해함이 바람직하다. In addition, the
이때, 3상 코일에 120°위상으로 시프트된 교류 전원이 순차 공급됨으로써 전압이 높은 쪽의 코일에 N극, 전압이 낮은 쪽에 S극이 발생된다. 그리고 각각의 상은 정현파 상태로 변화하므로, 각 3상 코일에서 발생하는 자극방향 및 자력이 변화된다. 그리고, 각 3상 코일에 전원이 인가되면 권선된 3상 코일 내의 전류 흐름에 대응하여 상기 슬롯부(22)를 따라 반경방향의 구동자계가 회전될 수 있다. 여기서, 회전자계는 순차적인 전원 공급에 따라 회전되는 구동자계를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.At this time, the AC power shifted by 120° in phase is sequentially supplied to the three-phase coil, so that an N pole is generated in the coil with a high voltage and an S pole is generated on the low voltage side. And since each phase changes to a sinusoidal state, the magnetic pole direction and magnetic force generated in each three-phase coil are changed. In addition, when power is applied to each of the three-phase coils, the driving magnetic field in the radial direction may be rotated along the
표 1은 각 슬롯부(22)에 각 코일(23)이 권선된 상태를 나타낸 표이다. Table 1 is a table showing a state in which each
상세히, 표 1 및 도 4를 참조하면, 상기 슬롯부(22)는 상기 고정자(20)의 원주방향을 따라 순차적으로 배열되는 제1 내지 제24 슬롯부(k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10,k11,k12,k13,k14,k15,k16,k17,k18,k19,k20,k21,k22,k23,k24)를 포함할 수 있다. In detail, referring to Tables 1 and 4, the
이때, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)의 각 후단(A2,B2,C2)은 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)의 각 전단(A1,B1,C1)이 권선된 슬롯부(22)와 다른 슬롯부(22)에 각각 교차 권선됨이 바람직하다. At this time, the rear ends A2, B2, C2 of each of the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) are the first coil (A), the second coil (B) ) and each front end (A1, B1, C1) of the third coil (C) is preferably cross-wound in the
이와 동시에, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)의 각 전단(A1,B1,C1) 및 각 후단(A2,B2,C2)은 상기 슬롯부의 내측부 및 외측부에 상호 교차 권선됨이 바람직하다.At the same time, each of the front ends (A1, B1, C1) and the rear ends (A2, B2, C2) of the first coil (A), the second coil (B), and the third coil (C) is connected to the slot part. It is preferred that the inner and outer portions are cross-wound to each other.
여기서, 상기 제1코일(A)의 전단(A1)은 제1 내지 제4 슬롯부(k1,k2,k3,k4)의 내측부 및 제10 내지 제13 슬롯부(k10,k11,k12,k13)의 외측부에 연속 권선될 수 있다. 그리고, 상기 제1코일(A)의 후단(A2)은 제1 슬롯부(k1)의 외측부, 제13 내지 제16 슬롯부(k13,k14,k15,k16)의 내측부 및 제22 내지 제24 슬롯부(k22,k23,k24)의 외측부에 연속 권선될 수 있다. 이때, 상기 제1코일(A)의 전단(A1) 및 상기 제1코일(A)의 후단(A2) 간의 경계영역이 제1 슬롯부(k1) 및 상기 제13 슬롯부(k13)에 배치될 수 있다. Here, the front end A1 of the first coil A is an inner portion of the first to fourth slot portions k1, k2, k3, k4 and the tenth to thirteenth slot portions k10, k11, k12, k13. It can be continuously wound on the outer side of the. In addition, the rear end A2 of the first coil A is an outer portion of the first slot portion k1, an inner portion of the thirteenth to sixteenth slot portions k13, k14, k15, and k16, and the twenty-second to twenty-fourth slots. It may be continuously wound on the outer side of the parts k22, k23, and k24. At this time, a boundary region between the front end A1 of the first coil A and the rear end A2 of the first coil A is disposed in the first slot portion k1 and the thirteenth slot portion k13. can
더불어, 상기 제2코일(B)의 전단(B1)은 제5 내지 제8 슬롯부(k5,k6,k7,k8)의 내측부 및 제14 내지 제17 슬롯부(k14,k15,k16,k17)의 외측부에 연속 권선될 수 있다. 그리고, 상기 제2코일(B)의 후단(B2)은 제2 내지 제5 슬롯부(k2,k3,k4,k5)의 외측부 및 제17 내지 제20 슬롯부(k17,k18,k19,k20)의 내측부에 연속 권선될 수 있다. 이때, 상기 제2코일(B)의 전단(B1) 및 상기 제2코일(B)의 후단(B2) 간의 경계영역이 제5 슬롯부(k5) 및 상기 제17 슬롯부(k17)에 배치될 수 있다. In addition, the front end B1 of the second coil B is the inner side of the fifth to eighth slot parts k5, k6, k7, and k8 and the 14th to 17th slot parts k14, k15, k16, and k17. It can be continuously wound on the outer side of the. In addition, the rear end B2 of the second coil B is the outer side of the second to fifth slot parts k2, k3, k4, and k5 and the 17th to 20th slot parts k17, k18, k19, k20. It can be continuously wound on the inner side of the. At this time, a boundary region between the front end B1 of the second coil B and the rear end B2 of the second coil B is disposed in the fifth slot part k5 and the 17th slot part k17. can
또한, 상기 제3코일(C)의 전단(C1)은 제9 내지 제12 슬롯부(k9,k10,k11,k12)의 내측부 및 제18 내지 제21 슬롯부(k18,k19,k20,k21)의 외측부에 연속 권선될 수 있다. 그리고, 상기 제3코일(C)의 후단(C2)은 제6 내지 제9 슬롯부(k6,k7,k8,k9)의 외측부 및 제21 내지 제24 슬롯부(k21,k22,k23,k24)의 내측부에 연속 권선될 수 있다. 이때, 상기 제3코일(C)의 전단(C1) 및 상기 제3코일(C)의 후단(C2) 간의 경계영역이 제9 슬롯부(k9) 및 상기 제21 슬롯부(k21)에 배치될 수 있다. In addition, the front end C1 of the third coil C includes inner portions of the ninth to twelfth slot portions k9, k10, k11, and k12 and the eighteenth to twenty-first slot portions k18, k19, k20, and k21. It can be continuously wound on the outer side of the. In addition, the rear end C2 of the third coil C has the outer side portions of the sixth to ninth slot portions k6, k7, k8, and k9 and the twenty-first to twenty-fourth slot portions k21, k22, k23, and k24. It can be continuously wound on the inner side of the. At this time, a boundary region between the front end C1 of the third coil C and the rear end C2 of the third coil C is disposed in the ninth slot part k9 and the 21st slot part k21. can
이때, 본 발명의 일실시예에서 각 코일이 각 슬롯부의 내측부 및 외측부에 권선되는 경우를 하나의 예로써 도시 및 설명한 것으로 이해함이 바람직하며, 각 코일이 상술된 일실시예와 다르게 각 슬롯부의 내측부 및 외측부가 서로 바뀌어 권선되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해함이 바람직하다. 또한, 각 슬롯부의 내측부 및 외측부라 함은 상기 고정자(20)의 반경방향 내측부 및 외측부로 이해함이 바람직하다. At this time, it is preferable to understand that the case where each coil is wound on the inner side and the outer side of each slot part in an embodiment of the present invention is illustrated and described as an example, and each coil is different from the above-described embodiment on the inner side of each slot part And it is preferable to understand that the case where the outer part is changed and wound is also included in the scope of the present invention. In addition, it is preferable that the inner and outer portions of each slot be understood as radially inner and outer portions of the
그리고, 도 5를 참조하면, 상기 인버터부(70)는 각 상기 코일(23)에 개별적으로 회로 연결됨이 바람직하다. 여기서, 상기 인버터부(70)는 복수개의 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)를 포함한다. And, referring to FIG. 5 , it is preferable that the
이때, 각 상기 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)는 다이오드소자(71)와, 상기 다이오드소자(71)의 입력단에 회로 연결된 에미터단, 상기 다이오드소자(71)의 출력단에 회로 연결된 콜렉터단 및 상기 제어부(60)에 회로 연결되어 선택적으로 제어신호가 인가되는 베이스단으로 구성된 트랜지스터(72)로 각각 세트화되어 구성됨이 바람직하다. At this time, each of the switching elements s1, s2, s3, s4, s5, s6, s7, s8, s9, s10, s11, s12 is connected to the
그리고, 상기 스위칭소자는 각 상기 코일(23)의 전단 및 후단 수에 비례 대응하는 개수로 구비되되. 상기 스위칭소자는 제1 내지 제12 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)를 포함하고, 각 상기 코일(23)의 전단 및 후단은 각 상기 스위칭소자에 개별적으로 회로 연결됨이 바람직하다. 즉, 종래와 같이 코일의 전단 및 후단 중 어느 하나만이 스위칭소자에 회로 연결되는 구성과 차별점이 있다. 이때, 비례 대응하는 개수로 구비된다는 말은 각 상기 코일(23)의 전단 및 후단 수가 6개인 경우 상기 스위칭소자가 12개로 구비되는 것을 포괄하는 개념으로 이해함이 바람직하다. In addition, the number of the switching elements is provided in proportion to the number of front and rear ends of each of the
상세히, 상기 제1코일(A)의 전단(A1)은 제1 및 제2 스위칭소자(s1,s2)의 사이에 회로 연결되되, 상기 제1코일(A)의 후단(A2)은 제3 및 제4 스위칭소자(s3,s4)의 사이에 회로 연결될 수 있다. In detail, the front end A1 of the first coil A is circuit-connected between the first and second switching devices s1 and s2, and the rear end A2 of the first coil A is connected to the third and A circuit may be connected between the fourth switching elements s3 and s4.
더불어, 상기 제2코일(B)의 전단(B1)은 제5 및 제6 스위칭소자(s5,s6)의 사이에 회로 연결되되, 상기 제2코일(B)의 후단(B2)은 제7 및 제8 스위칭소자(s7,s8)의 사이에 회로 연결될 수 있다.In addition, the front end B1 of the second coil B is circuit-connected between the fifth and sixth switching elements s5 and s6, and the rear end B2 of the second coil B is connected to the seventh and sixth switching elements s5 and s6. A circuit may be connected between the eighth switching elements s7 and s8.
또한, 상기 제3코일(C)의 전단(C1)은 제9 및 제10 스위칭소자(s9,s10)의 사이에 회로 연결되되, 상기 제3코일(C)의 후단(C2)은 제11 및 제12 스위칭소자(s11,s12)의 사이에 회로 연결될 수 있다. In addition, the front end C1 of the third coil C is circuit-connected between the ninth and tenth switching elements s9 and s10, and the rear end C2 of the third coil C is connected to the eleventh and tenth switching elements s9 and s10. A circuit may be connected between the twelfth switching elements s11 and s12.
한편, 상기 전원인가부(61)는 상기 인버터부(70)에 3상 전원을 인가하도록 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 전원인가부(61)는 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 상호 독립적으로 각각 전원을 공급하도록 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 전원인가부(61)가 상기 제1코일(A)에 전원 공급시 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단되며, 상기 제2코일(B)에 전원 공급시 상기 제1코일(A) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단되고, 상기 제3코일(C)에 전원 공급시 상기 제1코일(A) 및 상기 제2코일(B)에 인가되는 전원은 차단됨이 바람직하다.Meanwhile, the
또한, 상기 초고속 전동기(100)는 상기 전원인가부(61)와 상기 인버터부(70)의 사이에 회로 연결되어 인가되는 전류를 정류하는 정류부(62)를 더 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 정류부(62)는 상기 전원인가부(61)로부터 상기 인버터부(70)로 3상 전원의 공급시 역류가 방지되도록 다이오드소자를 포함하여 구성될 수 있다. In addition, it is preferable that the high-speed
이때, 상기 정류부(62)의 전단은 제1 및 제3 및 제5 및 제7 및 제9 및 제11 스위칭소자(s1,s3,s5,s7,s9,s11)의 각 다이오드소자(71) 출력단측 공통노드에 회로 연결될 수 있다. 더불어, 상기 정류부(62)의 후단은 제2 및 제4 및 제6 및 제8 및 제10 및 제12 스위칭소자(s2,s4,s6,s8,s10,s12)의 각 다이오드소자(71) 입력단측 공통노드에 회로 연결될 수 있다. At this time, the front end of the
그리고, 상기 제어부(60)는 상기 인버터부(70)의 출력 제어를 위해 제1 내지 제12 스위칭소자(s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12)의 각 상기 트랜지스터 베이스단에 회로 연결되어 정현파 등의 제어신호를 인가하도록 구비됨이 바람직하다. In addition, the
여기서, 상기 제어부(60)는 출력 제어를 위해 각 상기 트랜지스터(72)의 베이스단에 회로 연결되며, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 상호 독립적으로 전원이 순차 공급되도록 균등시간분배 제어신호를 인가함이 바람직하다.Here, the
이때, 상기 제어부(60)는 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 독립적으로 전원을 공급하도록 복수개로 구비되어 각각의 제어부가 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 각각 개별 회로 연결될 수 있다.At this time, the
예컨대, 상기 제어부(60)는 상기 제1코일(A)에 기설정된 시간동안 제1균등시간분배 제어신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 전원인가부(61)가 상기 제1코일(A)에 전원을 공급함과 동시에 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단할 수 있다. For example, the
이어서, 상기 제어부(60)는 상기 제2코일(B)에 기설정된 시간동안 제2균등시간분배 제어신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 전원인가부(61)가 상기 제2코일(B)에 전원을 공급함과 동시에 상기 제1코일(A) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단할 수 있다. Subsequently, the
그리고, 상기 제어부(60)는 상기 제3코일(C)에 기설정된 시간동안 제3균등시간분배 제어신호를 인가할 수 있다. 이에 따라, 상기 전원인가부(61)가 상기 제3코일(C)에 전원을 공급함과 동시에 상기 제1코일(A) 및 상기 제2코일(B)에 인가되는 전원은 차단할 수 있다. In addition, the
이때, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 각각 전원이 인가되는 시간이 상호 균등하게 분배됨이 바람직하다. 더불어, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 각각 전원이 인가되지 않는 시간이 상호 균등하게 분배됨이 바람직하다.At this time, it is preferable that the time when power is applied to each of the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) is equally distributed to each other. In addition, it is preferable that the time during which no power is applied to each of the first coil (A), the second coil (B) and the third coil (C) is equally distributed to each other.
또한, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 각각 전원은 상호 중첩되지 않고 독립적으로 순차적으로 인가됨이 바람직하다. 즉, 상기 전원인가부(61)가 상기 제1코일(A)에 전원 공급시 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단되며, 상기 제2코일(B)에 전원 공급시 상기 제1코일(A) 및 상기 제3코일(C)에 인가되는 전원은 차단되고, 상기 제3코일(C)에 전원 공급시 상기 제1코일(A) 및 상기 제2코일(B)에 인가되는 전원은 차단됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that power is applied to each of the first coil (A), the second coil (B), and the third coil (C) independently and sequentially without overlapping each other. That is, when the
이에 따라, 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 상호 독립적으로 전원이 순차 공급되도록 균등시간분배 제어신호를 인가하면 상기 전원인가부(61)가 상기 제1코일(A), 상기 제2코일(B) 및 상기 제3코일(C)에 상호 독립적으로 각각 전원을 공급함에 따라 스위칭 손실에 따른 발열이 저감되면서도 전동기의 고속 제어가 구현 가능하므로 제어정밀성이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, when an equal time distribution control signal is applied so that power is sequentially supplied to the first coil (A), the second coil (B), and the third coil (C) independently of each other, the power supply unit (61) As power is independently supplied to the first coil (A), the second coil (B), and the third coil (C), high-speed control of the motor can be realized while reducing heat due to switching loss. Control precision can be significantly improved.
이처럼, 각 코일이 폐회로로 구성되던 종래와 달리, 각 상기 코일(23)이 각 상기 슬롯부(22)에 상호간 개별적으로 병렬 권선되되 상호간 전기적으로 구획된 상태에서 교차 권선되어 각 전단(A1,B1,C1) 및 후단(A2,B2,C2)이 복수개의 스위칭소자에 개별 회로 연결된다. 따라서, 스위칭 손실이 저감되어 발열이 최소화됨에 따라 영구자석부의 탈자가 미연에 방지되며 전동기의 성능이 현저히 개선될 수 있다. In this way, unlike the prior art in which each coil is configured as a closed circuit, each of the
더불어, 제1코일(A), 제2코일(B) 및 제3코일(C)의 각 전단(A1,B1,C1)이 상기 고정자(20)에 순차적으로 배열된 복수개의 슬롯부(22)의 내측부 및 외측부에 연속 권선된 후 각 후단(A2,B2,C2)이 각 전단(A1,B1,C1)이 권선된 슬롯부(22)와 다른 슬롯부(22)의 외측부 및 내측부에 각각 전후/내외로 교차 권선된다. 따라서, 권선의 분포밀도가 균등분산 배열됨에 따라 각 상기 코일(23)과 상기 영구자석부(31) 간에 균일한 회전자계가 형성되어 상기 회전자(30)의 회전시 역기전력이 감소됨에 따라 토크 리플에 의한 소음, 진동 및 공진이 최소화되어 전동기의 성능이 현저히 개선될 수 있다.In addition, the first coil (A), the second coil (B), and each front end (A1, B1, C1) of the third coil (C) is a plurality of
또한, 코일의 전단 및 후단 중 어느 하나만이 스위칭소자에 회로 연결되어 스위칭 손실을 제거하기 위한 추가적인 필터가 더 요구되던 종래와 달리, 상기 스위칭소자는 각 상기 코일(23)의 전단 및 후단 수에 비례 대응하는 개수로 구비되어 각 상기 코일(23)의 전단 및 후단이 각 상기 스위칭소자에 개별적으로 회로 연결된다. 따라서, 스위칭 손실을 제거하기 위한 추가적인 필터가 더 요구되지 않아 실질적인 전 주파수 대역에서 전동기를 최적 제어할 수 있어 전동기의 범용성이 현저히 개선될 수 있다. In addition, unlike the prior art in which only one of the front and rear ends of the coil is circuit-connected to the switching element and an additional filter for removing the switching loss is further required, the switching element is proportional to the number of front and rear ends of each
한편, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기(100)는 상기 하우징부(10), 에어베어링부(40), 센서부(50)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 6 to 8 , the high-speed
상세히, 상기 하우징부(10)는 상기 케이스부(11)와, 한쌍의 커버부(13a,13b)를 포함함이 바람직하다. 상세히, 상기 케이스부(11)는 비자성체 재질의 원통형으로 구비되되, 내부에 상기 고정자(20), 상기 회전자(30)가 수용되도록 수용공간이 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 케이스부(11)의 내경은 상기 고정자(20)의 외경에 대응되어 구비됨이 바람직하다. In detail, the
그리고, 상기 케이스부(11)의 내주에 상기 고정자(20)가 별도의 고정수단을 통해 상호간 고정될 수 있다. 여기서, 상기 고정자(20)의 외주가 안착되도록 상기 케이스부(11)의 길이방향 일측이 반경방향 내측으로 단턱지게 연장될 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 케이스부(11)의 반경방향 테두리에는 상기 커버부(13a,13b)와 체결 및 고정되도록 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 복수개의 결합홀(12)이 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 결합홀(12)은 상기 케이스부(11)의 길이방향을 따라 관통 형성될 수 있으며, 경우에 따라 관통된 홀 형태가 아닌, 함몰 형성된 홈 형태로 형성될 수도 있다.In addition, it is preferable that a plurality of coupling holes 12 are formed at predetermined intervals along the circumferential direction so as to be fastened and fixed to the
그리고, 각 상기 커버부(13a,13b)는 상기 케이스부(11)의 양단부를 커버하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 각 상기 커버부(13a,13b)는 상기 케이스부(11)와 동일한 비자성체 재질로 구비됨이 바람직하며, 상기 케이스부(11)의 외경과 실질적으로 대응되는 외경으로 구비됨이 바람직하다.In addition, each of the
여기서, 각 상기 커버부(13a,13b)에는 상기 결합홀(12)에 대응되는 반경방향 테두리에 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 복수개의 체결홀(18a,18b)이 각각 형성됨이 바람직하다.Here, it is preferable that a plurality of
이를 통해, 상기 케이스부(11)의 결합홀(12)과 각 상기 커버부(13a,13b)의 체결홀(18a,18b)이 상호간 정렬된 상태에서 별도의 체결부재를 통해 상기 케이스부(11) 및 각 상기 커버부(13a,13b)가 상호간 체결 및 고정될 수 있다. Through this, the
그리고, 각 상기 커버부(13a,13b)에는 각 상기 커버부(13a,13b)의 각 내측단으로부터 길이방향 내측으로 일체로 연장 돌설된 연장부(15a,15b)가 각각 형성됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that
상세히, 각 상기 커버부(13a,13b)에는 각 내측단으로부터 길이방향 내측으로 단턱지게 연장 돌설된 끼움단턱(14a,14b)이 각각 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 끼움단턱(14a,14b)의 외경은 상기 케이스부(11)의 내경에 실질적으로 대응되어 형성됨이 바람직하다.In detail, it is preferable that
이를 통해, 각 상기 커버부(13a,13b)의 끼움단턱(14a,14b)이 상기 케이스부(11) 양단부 내주로 삽입되어 끼움 결합력을 제공하므로 상기 초고속 전동기(100)의 고속회전시에도 진동이 저감되어 내구성이 개선될 수 있다.Through this, the
그리고, 각 상기 연장부(15a,15b)는 각 상기 끼움단턱(14a,14b)의 내측단으로부터 길이방향 내측으로 일체로 연장 돌설 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 연장부(15a,15b)의 외경은 상기 회전자(30)의 외경을 초과하여 형성되되, 상기 케이스부(11)의 내경 미만으로 형성됨이 바람직하며, 상기 연장부(15a,15b)의 외경이 상기 회전자(30)의 외경보다 미세하게 초과되는 외경으로 형성되는 것이 가장 바람직하다.In addition, each of the extension portions (15a, 15b) is preferably formed to protrude integrally in the longitudinal direction from the inner end of each of the fitting step (14a, 14b). At this time, the outer diameter of the extension (15a, 15b) is formed to exceed the outer diameter of the rotor (30), preferably formed to be less than the inner diameter of the case portion (11), the extension (15a, 15b) It is most preferable that the outer diameter is formed as an outer diameter that slightly exceeds the outer diameter of the
또한, 각 상기 연장부(15a,15b)는 상기 회전자(30)의 길이방향 외측단의 반경방향 테두리측과 대향 배치되며, 상기 회전자(30)의 길이방향 외측단과 기설정된 간격으로 이격 배치됨이 바람직하다. In addition, each of the extension parts (15a, 15b) is disposed opposite to the radial edge side of the longitudinal outer end of the
그리고, 상기 회전자(30)의 길이방향 외측단의 반경방향 테두리측에 대향되는 각 상기 연장부(15a,15b)의 내측단에는 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 외측으로 함몰 형성되는 센서삽입홀(16a,16b)이 형성될 수 있다.And, the inner end of each of the extension parts (15a, 15b) opposite to the radial edge side of the longitudinal outer end of the rotor (30) is recessed in the longitudinal direction of the extension (15a, 15b) is formed
이를 통해, 상기 센서부(50)가 상기 센서삽입홀(16a,16b)에 삽입 및 고정되어 상기 회전자(30)의 길이방향 외측단과 대향 배치됨에 따라 상기 연장부(15a,15b) 및 상기 회전자(30)의 길이방향 외측단 사이의 거리가 측정 및 산출될 수 있다.Through this, as the
그리고, 각 상기 커버부(13a,13b)에는 상기 회전자(30)의 각 회전축부(33a,33b) 및 상기 에어베어링부(40)가 통과되도록 반경방향 내측에 축삽입홀(17a,17b)이 각각 관통 형성됨이 바람직하다. In addition, each of the
이때, 각 상기 축삽입홀(17a,17b)이 각 상기 연장부(15a,15b)를 포함하는 각 상기 커버부(13a,13b)의 반경방향 내측에 길이방향을 따라 관통 형성됨으로 이해함이 바람직하다.At this time, it is preferable to understand that each of the
또한, 각 상기 축삽입홀(17a,17b)의 내경은 상기 에어베어링부(40)의 외경과 실질적으로 대응되어 형성됨이 바람직하다. 그리고, 각 상기 축삽입홀(17a,17b)의 길이방향 중앙부에는 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단턱지게 함몰 확장되는 확장여유부(17c,17d)가 형성될 수 있다.In addition, the inner diameter of each of the shaft insertion holes (17a, 17b) is preferably formed to substantially correspond to the outer diameter of the air bearing portion (40). In addition,
그리고, 각 상기 커버부(13a,13b)에는 후술되는 확장단턱(44a,44b)의 위치에 대응되어 각 상기 축삽입홀(17a,17b)에 인접한 각 상기 커버부(13a,13b)의 길이방향 외측의 원주방향을 따라 상기 축삽입홀(17a,17b)을 감싸는 형태로 복수개의 나사홈(19a,19b)이 형성될 수 있다.In addition, each of the
또한, 각 상기 커버부(13a,13b) 중 적어도 어느 하나에는 상기 고정자(20)에 권선된 각 상기 코일(23)의 전단(A1,B1,C1) 및 후단(A2,B2,C2)이 외부로 통과됨과 동시에 상기 하우징부(10) 내부에서 발생된 열이 배출되도록 배출홀이 관통 형성될 수 있다.In addition, the front ends A1, B1, C1 and rear ends A2, B2, C2 of each of the
한편, 상기 회전자(30)는 상기 고정자(20)의 반경방향 내측에 배치되되 상기 코일(23)에 전류가 인가됨에 따라 회전되도록 구비되는 상기 영구자석부(31)와, 상기 영구자석부(31)의 길이방향 양단부에 각각 결합되되 길이방향 외측 단부가 상기 연장부(15a,15b)의 내측단과 기설정된 간격으로 이격되며 대향 배치되는 한쌍의 연장축부(32a,32b)를 포함함이 바람직하다. On the other hand, the
여기서, 상기 회전자(30)는 상기 고정자(20)의 반경방향 중앙부에 형성된 중공, 즉, 각 상기 슬롯부(22)의 반경방향 내측단 프로파일의 내측에 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 회전자(30)가 회전 가능하도록 상기 회전자(30) 및 상기 고정자(20)의 각 상기 슬롯부(22)는 기설정된 간격을 두고 배치됨이 바람직하다.Here, the
그리고, 상기 영구자석부(31)는 반경방향을 따라 극성을 갖도록 착자된 원통형의 자석으로 구비되어 상기 고정자(20)의 반경방향 내측, 즉, 상기 슬롯부(22)의 반경방향 내측단 프로파일의 내측에 배치됨이 바람직하다.And, the
또한, 상기 영구자석부(31)는 네오디움 자석 등으로 구비될 수 있으며, 양극이 N극과 S극으로 착자되어 배치됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 영구자석부(31)의 자극이 일방향으로 착자되어 형성되되, 자극이 N극과 S극으로 서로 상하로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 영구자석부(31)의 일면이 N극으로 형성되고, 중심점으로부터 일면과 대칭되는 타면이 S극으로 형성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 영구자석부(31)는 한 쌍의 N극과 S극으로 착자되어 배치될 수 있으며, 더욱이, 복수개의 N극과 S극이 순차적으로 착자되되, 각각의 N극과 S극은 상하 대칭을 이루도록 구비될 수도 있다.In addition, the
여기서, 상기 영구자석부(31)의 착자 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 영구자석을 제조하기 위한 착자 대상물인 마그네트가 준비될 수 있다. 이때, 상기 마그네트는 페라이트, 알니코, 코발트, 인코넬 등의 소재로 준비될 수 있다. 그리고, 상기 마그네트는 별도의 착자장치 내에 배치되고, 상기 착자장치에 순간적으로 높은 착자 전원을 인가하게 되면 자장의 범위 내에 있는 상기 마그네트의 자구가 일정방향으로 배열되면서 상기 마그네트가 반영구적인 극성을 띠게된다.Here, the magnetization method of the
이를 통해, 상기 고정자(20)에 권선된 코일(23)이 여자되어 구동자계가 형성되면, 구동자계에 대응되는 방향으로 상기 영구자석부(31)에 인력 및 척력이 가해지게 되고, 구동자계가 회전되면 인력 및 척력의 방향이 전환되며 상기 영구자석부(31) 및 상기 회전자(30)에 회전토크가 발생된다. Through this, when the
한편, 각 상기 연장축부(32a,32b)는 상기 영구자석부(31)의 길이방향 양단부에 각각 결합되되 길이방향 외측 단부가 상기 연장부(15a,15b)의 내측단과 기설정된 간격으로 이격되며 대향 배치됨이 바람직하다.On the other hand, each of the extension shaft portions (32a, 32b) is coupled to both ends in the longitudinal direction of the
여기서, 각 상기 연장축부(32a,32b)는 원통형 등으로 구비될 수 있으며, 각 상기 연장축부(32a,32b)의 외경은 상기 영구자석부(31)의 외경보다 크게 구비되되 상기 고정자(20)의 내경보다 작게 형성됨이 바람직하다.Here, each of the extension shaft portions (32a, 32b) may be provided in a cylindrical shape, etc., and the outer diameter of each of the extension shaft portions (32a, 32b) is larger than the outer diameter of the permanent magnet portion (31) The stator (20) It is preferable to be formed smaller than the inner diameter of
또한, 각 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 길이는 길이방향 내측단이 상기 영구자석부(31)에 접촉된 상태에서 길이방향 외측단이 상기 연장부(15a,15b)의 내측단과 기설정된 간격으로 이격되며 대향 배치되는 길이로 구비됨이 바람직하다.In addition, the longitudinal length of each of the extension shaft portions (32a, 32b) is in the state in which the longitudinal inner end is in contact with the
그리고, 각 상기 연장축부(32a,32b) 중 어느 하나의 반경방향 외측 테두리로부터 원주방향을 따라 길이방향 내측으로 일체로 연장 돌설되되, 상기 영구자석부(31)의 외주를 감싸도록 캔부(34)가 구비될 수 있다. And, doedoe extending integrally in the longitudinal direction along the circumferential direction from the radial outer edge of any one of the
여기서, 상기 캔부(34)는 비자성 재질의 원통형 부재로 구비되어 상기 영구자석부(31)의 표면을 감싸되, 상기 연장축부(32a,32b)와 일체로 회전되도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 캔부(34)는 고속회전시 상기 영구자석부(31)의 비산을 방지하고 변형을 최소화하기 위하여 충분한 강도를 갖고, 자력의 통과가 용이해질 수 있도록 인코넬 등의 비자성체로 형성될 수 있다.Here, it is preferable that the
이를 통해, 상기 회전자(30)의 고속 회전시에도 각 상기 연장축부(32a,32b) 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 영구자석부(31)를 감싸는 상기 캔부(34)에 의해 상기 영구자석부(31)의 반경방향 외측으로의 이탈이 방지되므로 내구성이 개선될 수 있다. Through this, even during high-speed rotation of the
또한, 상기 연장축부(32a,32b) 중 다른 하나의 반경방향 외측 테두리에는 상기 캔부(34)가 끼움 결합되도록 원주방향을 따라 길이방향 외측으로 함몰 형성된 끼움홈이 형성될 수 있다.In addition, a fitting groove recessed in the longitudinal direction along the circumferential direction may be formed in the outer edge of the other one of the
이를 통해, 상기 캔부(34)의 반경방향 내측으로 상기 영구자석부(31)가 삽입되고 각 상기 연장축부(32a,32b)가 상호간 끼움 결합되면 상기 영구자석부(31)의 길이방향 및 반경방향 이탈이 방지되므로 내구성이 개선될 수 있다.Through this, when the
물론, 경우에 따라 각 상기 연장축부(32a,32b)의 반경방향 외측 테두리에 원주방향을 따라 길이방향 외측으로 함몰 형성된 끼움홈이 각각 형서되고, 상기 캔부(34)가 각 상기 연장축부(32a,32b)와는 별도로 구비되어 상호간 끼움 결합될 수도 있다.Of course, in some cases, fitting grooves recessed in the longitudinal direction along the circumferential direction are formed on the radially outer edges of each of the
그리고, 상기 회전자(30)는 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단으로부터 길이방향 외측으로 일체로 연장 돌설되는 회전축부(33a,33b)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 회전축부(33a,33b)의 외경은 상기 연장축부(32a,32b)의 외경 미만으로 형성됨이 바람직하다.And, it is preferable that the
여기서, 각 상기 회전축부(33a,33b)의 길이방향 외측단은 각 상기 커버부(13a,13b)의 축삽입홀(17a,17b)에 배치된 상기 에어베어링부(40)의 내주를 통과하여 길이방향 외측으로 노출될 수 있다.Here, the longitudinal outer ends of each of the
그리고, 각 상기 연장축부(32a,32b) 및 각 상기 회전축부(33a,33b)는 알루미늄 등 가벼우면서도 높은 강도를 갖는 비자성체 재질로 구비될 수 있다. 또한, 경우에 따라 상기 회전자(30)에는 상기 회전자(30)의 반경방향 중앙부에 길이방향을 따라 관통되는 냉각유로가 형성될 수도 있다. In addition, each of the
한편, 상기 에어베어링부(40)는 각 상기 커버부(13a,13b)의 축삽입홀(17a,17b)을 관통하며 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 에어베어링부(40)는 한쌍의 제1베어링부(41a,41b)와, 한쌍의 제2베어링부(42a,42b)와, 한쌍의 에어유로부(43a,43b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 에어베어링부(40)는 상기 회전축부(33a,33b)의 외주를 감싸며 배치되어 상기 회전자(30)의 회전시 회전지지 기능을 제공함이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the
그리고, 상기 제1베어링부(41a,41b)는 중공형 몸체로 구비되어 각 상기 커버부(13a,13b)의 반경방향 내측에 배치되되, 상기 제1베어링부(41a,41b)에는 상기 커버부(13a,13b)로부터 노출된 길이방향 외측단이 반경방향 외측으로 확장되는 확장단턱(44a,44b)이 형성됨이 바람직하다.In addition, the
여기서, 상기 확장단턱(44a,44b)은 상기 커버부(13a,13b)의 길이방향 외면부에 안착 걸림되되, 상기 확장단턱(44a,44b)의 반경방향 외측 테두리에는 원주방향을 따라 복수개의 나사홀(45a,45b)이 형성될 수 있다. Here, the
이때, 상기 나사홀(45a,45b)은 각 상기 커버부(13a,13b)의 나사홈(19a,19b)과 대응되는 위치에 형성되며, 상기 나사홀(45a,45b) 및 상기 나사홈(19a,19b)이 상호간 정렬되어 볼트 체결됨에 따라 상기 커버부(13a,13b) 및 상기 에어베어링부(40)가 상호간 고정될 수 있다.At this time, the screw holes 45a and 45b are formed at positions corresponding to the
그리고, 상기 제1베어링부(41a,41b)의 길이방향 내측이 상기 축삽입홀(17a,17b)의 내주에 밀착 배치되며, 상기 제1베어링부(41a,41b)의 길이방향 내측 외주 및 상기 축삽입홀(17a,17b)의 내주 사이에 상호간 억지 끼움력이 증가되도록 고무링 등의 부재가 더 구비될 수 있다.And, the longitudinal inner side of the first bearing part (41a, 41b) is disposed in close contact with the inner periphery of the shaft insertion hole (17a, 17b), the longitudinal direction inner outer periphery of the first bearing part (41a, 41b) and the A member such as a rubber ring may be further provided to increase the interfering force between the inner periphery of the
한편, 상기 제2베어링부(42a,42b)는 상기 제1베어링부(41a,41b)의 반경방향 내측 및 상기 회전축부(33a,33b)의 외주 사이에 배치되되, 상기 회전자(30)의 회전축부(33a,33b)를 감싸며 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제1베어링부(41a,41b) 및 상기 제2베어링부(42a,42b)는 상호간 반경방향으로 기설정된 간격만큼 이격 배치됨이 바람직하다. On the other hand, the second bearing parts (42a, 42b) are disposed between the radially inner side of the first bearing part (41a, 41b) and the outer periphery of the rotation shaft part (33a, 33b), the rotor (30) It is preferable to wrap around the rotating shaft portion (33a, 33b). Here, it is preferable that the
그리고, 상기 제2베어링부(42a,42b)의 길이방향 내측단은 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단에 밀착 배치됨이 바람직하다. 이를 위해, 상기 제2베어링부(42a,42b)의 길이방향 내측단이 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단보다 더 길이방향 내측으로 배치됨이 바람직하다. 즉, 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단이 상기 제2베어링부(42a,42b)의 길이방향 내측단과는 밀착되되, 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단과는 이격 배치됨으로 이해함이 바람직하다.In addition, the longitudinal inner ends of the
또한, 상기 제2베어링부(42a,42b)에는 상기 제2베어링부(42a,42b)의 길이방향 내측단으로부터 반경방향 외측으로 확장된 밀착단턱이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1베어링부(41a,41b)의 길이방향 내측단에는 반경방향 외측으로 함몰된 단턱홈이 형성될 수 있다.In addition, close contact steps extending radially outward from the longitudinal inner ends of the
이를 통해, 상기 제2베어링부(42a,42b)의 길이방향 내측단으로부터 반경방향 외측으로 확장된 밀착단턱에 의해 상기 제2베어링부(42a,42b)가 상기 제1베어링부(41a,41b)에 걸림됨에 따라 길이방향 외측으로의 이탈이 방지될 수 있다.Through this, the
그리고, 상기 에어유로부(43a,43b)는 상기 에어베어링부(40)의 완충기능이 제공되도록 상기 제1베어링부(41a,41b) 및 상기 제2베어링부(42a,42b) 사이에 길이방향을 따라 형성됨이 바람직하다.In addition, the
이에 따라, 상기 회전자(30)의 고속회전시에도 상기 에어베어링부(40)에 의해 상기 회전자(30)의 길이방향 양단부가 회전지지되므로 내구성이 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, even when the
한편, 상기 센서부(50)는 상기 연장부(15a,15b) 중 적어도 어느 하나의 내측단에 배치되되, 상기 회전자(30)의 길이방향 길이 변화를 측정하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 센서부(50)가 한쌍으로 구비되어 각 상기 연장부(15a,15b)의 내측단에 배치됨으로 도시 및 설명한다.On the other hand, the
그리고, 상기 센서부(50)는 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단에 배치되되 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단에 대향되는 반경방향 외측 테두리에 배치됨이 바람직하다. In addition, the
상세히, 상기 센서부(50)는 상기 회전자(30)의 길이방향 양단부의 반경방향 테두리측에 대향되는 각 상기 연장부(15a,15b)의 내측단에 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 외측으로 함몰 형성되는 상기 센서삽입홀(16a,16b)에 삽입 및 고정될 수 있다.In detail, the
여기서, 상기 센서부(50)는 상기 회전자(30)의 길이방향 길이 변화량을 측정하기 위해 수 밀리미터 단위 또는 밀리미터 보다 작은 단위의 정밀한 측정이 가능한 레이저 변위측정 센서, 라이다(lidar) 센서, 원적외선 센서, 초음파 센서 등의 센서 중 적어도 어느 하나로 구비될 수 있다.Here, the
그리고, 상기 센서부(50)는 상기 회전자(30) 단부의 구동전 길이방향 기준길이로부터 상기 회전자(30)의 고속회전시 팽창되는 길이값을 측정함이 바람직하다. 즉, 상기 센서부(50)를 통해 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값을 실시간 감지 및 측정함이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
이때, 상기 센서부(50)의 송신부를 통해 송신된 레이저 등이 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단에서 반사되어 수신부로 복귀하는데 소요되는 시간을 측정하는 방법을 통해, 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값이 측정될 수 있다.At this time, the laser transmitted through the transmitter of the
이에 따라, 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단과 대향되는 상기 커버부(13a,13b)의 연장부(15a,15b)에 배치되는 상기 센서부(50)를 통해 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값이 비접촉식으로 실시간 측정되므로 측정정밀성 및 내구성이 개선될 수 있다.Accordingly, the
한편, 상기 제어부(60)는 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 길이방향 길이값을 실시간 감지하여 고속회전시 상기 회전자(30)의 길이방향 팽창에 따른 상기 연장부(15a,15b) 내측단과의 접촉이 방지되도록 상기 코일(23)을 자동 제어함이 바람직하다. On the other hand, the
그리고, 상기 제어부(60)는 별도로 구비된 전원부(미도시)에 연결되어, 상기 전원부(미도시)로부터 전력을 공급받도록 구비됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
여기서, 상기 제어부(60)는 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 고속회전시 팽창되는 길이값이 기설정치 이상인 경우 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 감소 제어함이 바람직하다. 다시 말해, 상기 제어부(60)는 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b) 길이방향 외측단 사이의 거리값이 기설정치 미만인 경우, 상기 회전자(30)의 구동 속도가 감소되거나 구동이 정지되도록 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 감소시키거나 전류의 인가를 중단함이 바람직하다. Here, the
또한, 시간이 경과됨에 따라 가열된 상태로부터 상기 회전자(30)가 냉각될 수 있다. 이때, 상기 제어부(60)는 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 길이값이 기설정치 미만인 경우 상기 코일(23)에 전류를 인가함이 바람직하다. 다시 말해, 상기 제어부(60)는 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값이 기설정치 이상인 경우, 상기 회전자(30)가 구동되도록 상기 코일(23)에 전류를 인가함이 바람직하다. In addition, as time elapses, the
이에 따라, 상기 회전자(30)의 길이방향 길이값을 실시간 측정하는 상기 센서부(50)를 통해 고속회전되는 상기 회전자(30)의 기설정치 이상의 길이방향 팽창이 실시간 감지되면 상기 제어부(60)가 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 신속히 감소시키므로 상기 회전자(30) 및 상기 에어베어링(40) 간의 접촉에 따른 에어베어링(40)의 소손이 미연에 방지됨에 따라 초고속 전동기(100)의 파손이 예방되어 작동안정성 및 내구성이 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, when the longitudinal expansion of the
또한, 상기 제어부(60)는 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 길이방향 길이값을 기반으로 상기 회전자(30)의 온도값을 산출함이 바람직하다. 즉, 상기 제어부(60)는 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값을 기반으로 상기 회전자의 온도값을 산출함이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
여기서, 상기 회전자(30)의 영구자석부(31) 및 연장축부(32a,32b)의 각 재질에 대한 온도변화에 따른 길이변화 특성데이터가 상기 제어부(60)에 기저장됨이 바람직하다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 각 상기 연장축부(32a,32b)가 알루미늄으로 구비됨으로 설명된다. Here, it is preferable that the length change characteristic data according to the temperature change for each material of the
그리고, 상기 제어부(60)는 상기 특성데이터를 기반으로 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 길이값을 이에 비례하여 대응되는 온도값으로 환산하여 산출함이 바람직하다. 즉, 상기 제어부(60)는 상기 특성데이터를 기반으로 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단 및 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 사이의 거리값을 이에 반비례 대응되는 온도값으로 환산하여 산출함이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
따라서, 상기 센서부(50)를 통해 온도 상승에 따른 회전자(30)의 길이방향 팽창을 실시간 감지하여 상기 회전자(30)의 구동이 한계범위 이내에서 구동되도록 자동 제어되므로 상기 영구자석부(31)의 감자 및 탈자 현상이 미연에 방지되어 전동기의 작동정밀성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.Therefore, the permanent magnet part ( 31), the demagnetization and demagnetization phenomenon can be prevented in advance, so that the operation precision and safety of the motor can be remarkably improved.
더욱이, 상기 센서부(50)를 통해 측정된 상기 회전자(30)의 길이방향 길이값을 기반으로 상기 제어부(60)가 상기 회전자(30)의 온도값을 자동 산출하므로 상기 회전자(30)의 고속회전시 온도값이 실시간 파악 가능하므로 사용정밀성이 현저히 개선될 수 있다.Moreover, since the
또한, 경우에 따라 상기 회전자(30)의 길이값 및 온도값에 대한 데이터가 표시되는 디스플레이부(미도시)가 더 구비되어 사용자에 의해 상기 회전자(30)의 길이값 및 온도값이 용이하게 파악할 수도 있다.In addition, in some cases, a display unit (not shown) for displaying data on the length value and temperature value of the
그리고, 상기 제어부(60)는 상기 회전자(30)의 온도값이 기설정온도 이상인 경우 상기 회전자(30)의 구동 속도가 감소되도록 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 감소시킬 수 있다.In addition, when the temperature value of the
이에 따라, 상기 회전자(30)의 기설정치 이상의 길이방향 팽창이 상기 센서부(50)를 통해 실시간 감지되면 상기 제어부(60)가 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 신속히 감소 제어함에 따라 상기 회전자(30)의 구동 속도가 감소되므로 상기 영구자석부(31)의 감자 및 탈자 현상이 미연에 방지되어 전동기의 작동정밀성 및 안전성이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, when the longitudinal expansion of the
한편, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 초고속 전동기의 변형예를 나타낸 측단면도이다. 본 변형예에서는 센서부(50)의 배치 위치를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.On the other hand, Figure 9 is a side cross-sectional view showing a modified example of the high-speed electric motor according to an embodiment of the present invention. In this modified example, since the basic configuration except for the arrangement position of the
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(50)는 상기 연장부(15a,15b) 중 적어도 어느 하나의 내측단에 배치되되, 상기 회전자(30)의 길이방향 길이를 측정하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 본 변형예에서 상기 센서부(50)가 한쌍으로 구비되어 각 상기 연장부(15a,15b)의 내측단에 배치됨으로 도시 및 설명한다.9, the
그리고, 상기 센서부(50)는 상기 연장부(15a,15b)의 길이방향 내측단에 배치되되, 상기 연장부(15a,15b)의 반경방향 외측 테두리에 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 연장부(15a,15b)의 외경이 상기 연장축부(32a,32b)의 외경을 초과하여 구비됨이 바람직하다.In addition, the
이때, 상기 센서부(50)가 상기 연장축부(32a,32b)의 길이방향 내측단에 대향되어 센서삽입홀(16a,16b)에 삽입 및 고정되던 일실시예와 달리, 본 변형예의 센서부(50)는 상기 연장축부(32a,32b)의 반경방향 외측 테두리보다 더 외측으로 배치됨이 바람직하다.At this time, unlike the one embodiment in which the
여기서, 상기 센서부(50)가 상기 연장부(15a,15b)에 고정되되 상기 연장축부(32a,32b)의 외주를 감싸며 기설정된 간격으로 이격 배치됨이 바람직하다. 즉, 상기 센서부(50)의 내주부 및 상기 회전자의 반경방향 외측 사이가 기설정된 간격으로 이격됨이 바람직하다.Here, it is preferable that the
또한, 경우에 따라 상기 센서부(50)가 고정되도록 상기 센서부(50) 및 상기 연장축부(32a,32b)의 반경방향 외측을 감싸는 고정부재가 더 구비될 수도 있다.In addition, in some cases, a fixing member surrounding the radially outer side of the
그리고, 상기 센서부(50)는 상기 회전자(3)의 상기 연장축부(32a,32b) 길이방향 외측단의 길이변화량를 측정하되, 상기 길이변화량은 상기 연장축부(32a,32b) 길이방향 외측단의 구동전 기준 위치로부터 상기 회전자의 고속회전시 상기 기준 위치로부터 길이방향 외측으로 팽창되는 길이값으로 이해함이 바람직하다. And, the
이때, 상기 센서부(50)의 송신부를 통해 송신된 레이저 등이 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b) 또는 회전축부(33a,33b)의 길이방향 외측단에서 반사되어 수신부로 복귀하는데 소요되는 시간을 측정하는 방법을 통해, 상기 길이변화량이 측정될 수 있다.At this time, the laser, etc. transmitted through the transmitter of the
이에 따라, 상기 연장부(15a,15b)의 반경방향 외측 테두리에 고정되되 상기 연장축부(32a,32b)의 외주를 감싸며 기설정된 간격으로 이격 배치되는 상기 센서부(50)를 통해 상기 회전자(30)의 연장축부(32a,32b)의 길이방향 외측단 길이변화량이 비접촉식으로 실시간 측정되므로 측정정밀성 및 내구성이 개선될 수 있다.Accordingly, the rotor (50) is fixed to the radially outer edge of the extension parts (15a, 15b) and surrounds the outer periphery of the extension shaft parts (32a, 32b) and is spaced apart from the
여기서, 상기 제어부(60)는 상기 길이변화량, 즉, 상기 길이값이 기설정치 이상인 경우 상기 회전자(30)의 구동 속도가 감소되거나 구동이 정지되도록 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 감소시키거나 전류의 인가를 중단함이 바람직하다. Here, the
이에 따라, 상기 회전자(30)의 길이방향 길이값을 실시간 측정하는 상기 센서부(50)를 통해 고속회전되는 상기 회전자(30)의 기설정치 이상의 길이방향 팽창시 상기 제어부(60)가 상기 코일(23)에 인가되는 전류를 감소시켜 상기 연장부(15a,15b) 내측단과의 접촉이 미연에 방지됨에 따라 초고속 전동기의 파손이 예방되므로 작동안정성 및 내구성이 현저히 개선될 수 있다. Accordingly, when the longitudinal direction of the
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In this case, terms such as "include", "comprise" or "comprise" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, so other components are excluded. Rather, it should be construed as being able to include other components further. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms such as terms defined in the dictionary should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and modifications can be implemented by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the scope of the claims of the present invention. and such modifications are within the scope of the present invention.
100 : 초고속 전동기
10: 하우징부
20: 고정자
21: 코어
22: 슬롯부
23: 코일
30: 회전자
31: 영구자석부
60: 제어부
61: 전원인가부
62: 정류부
70: 인버터부100: high-speed electric motor 10: housing unit
20: stator 21: core
22: slot part 23: coil
30: rotor 31: permanent magnet part
60: control unit 61: power supply unit
62: rectifying unit 70: inverter unit
Claims (5)
중앙부에 상기 회전자가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어의 내부에 상기 회전자를 향하여 방사상으로 복수개의 슬롯부가 돌설되며, 각 상기 슬롯부 사이에 코일권선공간이 형성되는 고정자;
각 상기 슬롯부에 상호간 독립적으로 병렬 권선되되 상호간 전기적으로 구획된 상태에서 교차 권선되며, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석부와 회전자계를 형성하고, 제1코일, 제2코일 및 제3코일을 포함하는 복수개의 코일;
각 상기 코일에 개별적으로 회로 연결되되 다이오드소자와, 상기 다이오드소자의 입력단에 회로 연결된 에미터단, 상기 다이오드소자의 출력단에 회로 연결된 콜렉터단 및 제어신호가 인가되는 베이스단으로 구성된 트랜지스터로 세트화되어 구성된 복수개의 스위칭소자를 포함하는 인버터부;
상기 인버터부에 3상 전원을 인가하도록 구비되며, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일에 상호 독립적으로 각각 전원을 공급하는 전원인가부; 및
출력 제어를 위해 각 상기 트랜지스터의 베이스단에 회로 연결되며, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일에 상호 독립적으로 전원이 순차 공급되도록 균등시간분배 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 초고속 전동기.a rotor including a permanent magnet portion provided to rotate in a receiving space formed inside the housing portion, and an extension shaft portion connected to the permanent magnet portion to be fixed;
a stator in which a plurality of slots radially protrude toward the rotor in a core on which a plurality of laminated plates having a hollow formed therein so that the rotor is disposed therethrough, and a coil winding space is formed between the slots;
Each of the slot parts is independently wound in parallel and cross-wound in a state of being electrically partitioned from each other, and as a current is applied, a rotating magnetic field is formed with the permanent magnet part, and the first coil, the second coil and the third coil are wound together. a plurality of coils including;
Each of the coils is individually circuit-connected with a diode element, an emitter circuit connected to an input terminal of the diode element, a collector terminal circuit connected to an output terminal of the diode element, and a base terminal to which a control signal is applied. an inverter unit including a plurality of switching elements;
a power supply unit provided to apply three-phase power to the inverter unit and supplying power to the first coil, the second coil, and the third coil independently of each other; and
A control unit circuit connected to the base terminal of each transistor for output control and applying an equal time distribution control signal so that power is sequentially supplied to the first coil, the second coil, and the third coil independently of each other; high-speed electric motor.
상기 슬롯부는 상기 고정자의 원주방향을 따라 순차적으로 배열되는 제1 내지 제24 슬롯부를 포함하되,
상기 제1코일의 전단은 제1 내지 제4 슬롯부의 내측부 및 제10 내지 제13 슬롯부의 외측부에 연속 권선되며, 상기 제2코일의 전단은 제5 내지 제8 슬롯부의 내측부 및 제14 내지 제17 슬롯부의 외측부에 연속 권선되고, 상기 제3코일의 전단은 제9 내지 제12 슬롯부의 내측부 및 제18 내지 제21 슬롯부의 외측부에 연속 권선됨을 특징으로 하는 초고속 전동기.The method of claim 1,
The slot part includes first to 24th slot parts sequentially arranged along the circumferential direction of the stator,
The front end of the first coil is continuously wound on the inner side of the first to fourth slot portions and the outer side of the tenth to thirteenth slot portion, and the front end of the second coil is on the inner side of the fifth to eighth slot portions and the 14th through 17th slot portions. The high-speed electric motor, characterized in that continuously wound on the outer side of the slot portion, and the front end of the third coil is continuously wound on the inner portion of the ninth to twelfth slot portion and the outer portion of the 18th to twenty-first slot portion.
상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일의 각 후단은 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일의 각 전단이 권선된 슬롯부와 다른 슬롯부에 각각 교차 권선되되,
상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 제3코일의 각 전단 및 각 후단은 상기 슬롯부의 내측부 및 외측부에 상호 교차 권선되며,
상기 제1코일의 후단은 제1 슬롯부의 외측부, 제13 내지 제16 슬롯부의 내측부 및 제22 내지 제24 슬롯부의 외측부에 연속 권선되고, 상기 제2코일의 후단은 제2 내지 제5 슬롯부의 외측부 및 제17 내지 제20 슬롯부의 내측부에 연속 권선되며, 상기 제3코일의 후단은 제6 내지 제9 슬롯부의 외측부 및 제21 내지 제24 슬롯부의 내측부에 연속 권선되고,
상기 제1코일의 전단 및 후단 간의 경계영역은 제1 슬롯부 및 상기 제13 슬롯부에 배치되며, 상기 제2코일의 전단 및 후단 간의 경계영역은 제5 슬롯부 및 상기 제17 슬롯부에 배치되고, 상기 제3코일의 전단 및 상기 제3코일의 후단 간의 경계영역은 제9 슬롯부 및 상기 제21 슬롯부에 배치됨을 특징으로 하는 초고속 전동기.3. The method of claim 2,
Each rear end of the first coil, the second coil and the third coil is cross-wound in a slot portion different from the slot portion in which the front ends of the first coil, the second coil and the third coil are wound, respectively;
Each front end and each rear end of the first coil, the second coil and the third coil are cross-wound on the inner side and the outer side of the slot part,
The rear end of the first coil is continuously wound on the outer portion of the first slot portion, the inner portion of the 13th to 16th slot portion, and the outer portion of the 22nd to 24th slot portion, and the rear end of the second coil is the outer portion of the second to fifth slot portion. and the 17th to 20th slot portions are continuously wound on the inner side, and the rear end of the third coil is continuously wound on the outer side of the sixth to ninth slot portions and the inner portions of the 21st to 24th slot portions,
A boundary region between the front and rear ends of the first coil is disposed in the first slot portion and the thirteenth slot portion, and a boundary region between the front and rear ends of the second coil is disposed in a fifth slot portion and the seventeenth slot portion and a boundary region between the front end of the third coil and the rear end of the third coil is disposed in a ninth slot portion and the twenty-first slot portion.
상기 스위칭소자는 각 상기 코일의 전단 및 후단 수에 비례 대응하는 개수로 구비되되, 상기 스위칭소자는 제1 내지 제12 스위칭소자를 포함하고, 각 상기 코일의 전단 및 후단은 각 상기 스위칭소자에 개별적으로 회로 연결되되,
상기 제1코일의 전단은 제1 및 제2 스위칭소자의 사이에 회로 연결되며, 상기 제1코일의 후단은 제3 및 제4 스위칭소자의 사이에 회로 연결되고, 상기 제2코일의 전단은 제5 및 제6 스위칭소자의 사이에 회로 연결되되, 상기 제2코일의 후단은 제7 및 제8 스위칭소자의 사이에 회로 연결되며, 상기 제3코일의 전단은 제9 및 제10 스위칭소자의 사이에 회로 연결되되, 상기 제3코일의 후단은 제11 및 제12 스위칭소자의 사이에 회로 연결되고,
상기 전원인가부와 상기 인버터부의 사이에 회로 연결되어 인가되는 전류를 정류하는 정류부를 더 포함함을 특징으로 하는 초고속 전동기.The method of claim 1,
The switching elements are provided in a number proportional to the number of front and rear ends of each coil, wherein the switching elements include first to twelfth switching elements, and the front and rear ends of each of the coils are individually to each of the switching elements connected in a circuit with
The front end of the first coil is circuit-connected between the first and second switching elements, the rear end of the first coil is circuit-connected between the third and fourth switching elements, and the front end of the second coil is connected to the first A circuit is connected between the fifth and sixth switching elements, the rear end of the second coil is circuit-connected between the seventh and eighth switching elements, and the front end of the third coil is connected between the ninth and tenth switching elements Doedoe circuit-connected, the rear end of the third coil is circuit-connected between the eleventh and twelfth switching elements,
The high-speed electric motor according to claim 1, further comprising a rectifying unit connected to a circuit between the power supply unit and the inverter unit to rectify the applied current.
상기 하우징부는 원통형 케이스부와, 상기 케이스부의 양단부를 커버하되 각 내측단으로부터 길이방향 내측으로 일체로 연장 돌설된 연장부가 형성되는 한쌍의 커버부를 포함하고,
상기 연장부 중 적어도 어느 하나의 내측단에 배치되되, 상기 회전자의 길이방향 길이 변화를 측정하는 센서부를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 센서부를 통해 측정된 상기 회전자의 길이방향 길이값을 실시간 감지하여 고속회전시 상기 회전자의 길이방향 팽창에 따른 상기 연장부 내측단과의 접촉이 방지되도록 상기 길이값을 기반으로 상기 회전자의 온도값을 산출하며, 상기 회전자의 온도값이 기설정온도 이상인 경우 상기 코일에 인가되는 전류를 감소 제어함을 특징으로 하는 초고속 전동기.The method of claim 1,
The housing part includes a cylindrical case part, and a pair of cover parts that cover both ends of the case part but are formed with extensions integrally extending in the longitudinal direction from each inner end,
Doedoe disposed on the inner end of at least one of the extension parts, further comprising a sensor unit for measuring a change in the length of the rotor in the longitudinal direction,
The control unit detects the longitudinal length value of the rotor measured through the sensor unit in real time to prevent contact with the inner end of the extension part according to the longitudinal expansion of the rotor during high-speed rotation based on the length value. A high-speed electric motor, characterized in that calculating the temperature value of the rotor, and controlling the reduction of the current applied to the coil when the temperature value of the rotor is above a preset temperature.
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- 2020-01-15 KR KR1020200005453A patent/KR102305556B1/en active IP Right Grant
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