KR20220021009A - 저소음，하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

저소음，하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 모터 Download PDF

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KR20220021009A
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마헤쉬 크리시나무르티
트레버 크리어리
마크 존스턴
피유쉬 데자이
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턴타이드 테크놀로지스 인크.
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Abstract

본 실시예는 Sn = m x Fp일 때, Rn = 2Sn - Fp인 수학 공식에 의해 정의되는 수치 관계를 사용하여 로터 폴의 수(Rn)와 스테이터 폴의 수(Sn)의 복수의 조합을 제공하는 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)이며, 여기서 Fp는 스테이터 및 로터 폴이 완전히 정렬될 때 스테이터에서 독립 플럭스 경로의 최대 수이고, m은 상의 수이다. 해당 수학 공식은 기계에 개선된 소음 성능 및 설계 유연성을 제공한다. 해당 수학 공식은 선택된 m 및 Fp에 대해 스테이터 및 로터 폴의 특정 수를 더 제공한다. HRSRM은 다양한 상의 수로 설계될 수 있다. HRSRM은 회전당 높은 스트로크 수로 인해 더 매끄러운 토크 프로파일을 제공한다.

Description

저소음，하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 모터 {LOW-NOISE, HIGH ROTOR POLE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR }
본 개시내용은 일반적으로 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(high rotor pole switched reluctance machine, HRSRM)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 로터 폴 및 스테이터 폴의 복수의 조합을 제공하여 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치의 소음 및 진동을 감소시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전자기 시뮬레이션 능력 및 전력 전자 장치의 최근 발전으로 SRM(switched reluctance motor)이 전기 모터 용례의 매력적인 후보가 되었다. SRM 구동장치의 긍정적인 측면은 넓은 동작 범위에 걸친 그 고유한 가변 속도 능력, 간단한 구성, 강인한 성능 및 낮은 제조 비용을 포함한다. SRM은 돌출 로터 및 스테이터 폴을 갖는 브러시리스 동기식 기계이다. 각 스테이터 폴에는 집중 권선이 있지만 로터 상에는 권선이나 영구 자석이 없다. SRM은 스테이터 폴과 로터 폴의 여러 조합을 가질 수 있는데, 로터는 통상적으로 스테이터보다 소수의 폴을 갖는다. 정반대로 대향한 스테이터 폴 권선 쌍은 직렬 또는 병렬로 연결되어 다상 SRM의 독립적인 기계 상 권선을 형성한다. 이상적으로, 하나의 스테이터 폴로부터 로터에 진입하는 플럭스는 정반대로 대향한 스테이터 폴로부터 로터를 벗어나는 플럭스와 균형을 이루기 때문에 위상 사이에 어떠한 상호 자기 결합도 존재하지 않는다. 토크는 로터의 각도 위치와 동기화된 미리 결정된 시퀀스로 각 상 권선에서 전류를 스위칭함으로써 생성된다. 이러한 방식으로, 서로 접근하는 로터 폴과 스테이터 폴 사이에서 자기 인력이 발생한다. 전류는 각 상에서 해당 상의 스테이터 폴에 가장 가까운 로터 폴이 정렬된 위치를 지나 회전하기 전에 스위치 오프되고, 이에 의해 자기 인력이 음 또는 제동 토크를 생성하는 것을 방지한다. 따라서, 로터 각도에 대해 상 권선을 적절하게 여기시킴으로써, 순방향 또는 역방향 동작 및 모터링 또는 생성 동작이 얻어질 수 있다.
종래의 SRM과 비교하여 HRSRM은 더 높은 정적 토크 능력을 갖고, 이는 토크 리플 및 음향 소음을 효과적으로 해결한다. SRM 및 HRSRM의 전력 변환기의 설계 파라미터는 다르다. 이는 HRSRM이 상이한 인덕턴스 프로파일과 더 많은 스트로크 수를 가지기 때문이다. 종래의 HRSRM에 대한 가장 신뢰성 있는 기술은 상 코일의 자체 인덕턴스를 사용하여 위치를 추정한다. HRSRM은 종래 SRM과 동일한 원주에 대해 로터 폴의 수가 더 많다. 로터 폴의 수가 많을수록 여기당 각도 이동이 줄어든다. 그러나, 더 많은 수의 로터 폴은 더 작은 간극을 초래하고 2개의 로터 폴 사이의 호 길이(또는 각도 길이)는 더 작다. 결과적으로, HRSRM에 대한 자체 인덕턴스 프로파일이 더 평탄해져 신뢰할 수 없는 위치 추정을 초래한다.
다른 종래의 접근법은 모터, 발전기 또는 둘 다 중 어느 쪽으로 동작하든, 개선된 전력 밀도 및 토크 생성을 제공하면서 SRM에 최소량의 토크 리플 및 음향 소음을 제공하도록 스테이터 폴과 로터 폴의 수 사이에 새로운 관계를 갖는 스위치드 릴럭턴스 기계를 설명한다. 이 발명은 R = 2S - 2로서 표현될 수 있는, S > 2인 스테이터 폴의 수 S와 로터 폴의 수 R의 돌출 로터 및 스테이터 폴 수치 관계, 예컨대 6/10, 8/14 또는 10/18 구성의 S/R 폴 카운트를 갖는 SRM을 제공한다. 또한, 본 발명은 회전 기계의 예시적인 형태와 관련하여 설명되지만, 다른 형태의 회전 기계 및 선형 및 인버트형 기계에도 마찬가지로 적용 가능하다. 이 접근법은 주어진 수의 스테이터 폴에 대해 로터 폴에 대해 단지 하나의 가능한 수만을 설명하는 하나의 특정 공식을 설명한다. 예로서, 16개의 스테이터 폴은 30개의 로터 폴을 초래할 것이다.
다른 접근법은 하나 이상의 상을 지원하는 SRM을 설명하며, 각 상은 스테이터, 로터 및 코일을 포함한다. 스테이터는 중공의 원통형이며, 인접한 스테이터 폴 사이에 리세스가 형성되도록 내향 연장된 스테이터 폴을 포함한다. 코일은 스테이터 폴에 감겨져 리세스를 점유한다. 로터는 스테이터 내부에 위치하며 외향 연장되는 폴을 갖는다. 로터 및 스테이터 폴은 회전 중심에서 0.5 전기 폴 피치의 최대값을 갖는 각도에 대응한다. 서로 다른 상이 SRM의 축을 따라 분포된다. 운동을 유지하는 데 필요한 최소 정류 각도를 통해 로터가 회전할 때까지 전류 제어된 방식으로 상을 여기시키고, 그 내부에 저장된 에너지를 사용하여 프리휠링시킴으로써 상을 탈여기하고, 동시에 제2 순차적으로 인접한 상을 여기시킴으로써 생성된 릴럭턴스 토크에 의해 로터가 회전된다. 이러한 종래의 접근법은 로터 스테이터의 조합을 복제할 뿐이며 자기 회로(플럭스 경로)와 기계의 스테이터 또는 로터 폴의 수 사이에 어떠한 관계도 나타내지 않는다.
또 다른 접근법은 2상 스위치드 릴럭턴스 기계를 설명하며, 이 기계는 저렴한 비용의 고성능 구동장치의 일부로서의 효과적인 사용을 위해 스테이터로서 불연속 코어 구조를 사용한다. 이 불연속 스테이터 코어 구조는 로터 위치에 관계 없이 스테이터 불연속 코어 구조에서 로터 폴과 스테이터 폴 사이에 짧은 플럭스 경로 및 최대 중첩을 포함한다. 이러한 코어 구조의 예시적인 구성은 E-코어, L-코어 및 I-코어 구성을 포함한다. 종래의 SRM 설계보다 적은 강철 및 자석 와이어를 사용하면 스테이터 재료 및 권선 재료 비용을 절감할 수 있다. 이 새로운 SRM의 효율은 코어 손실을 감소시키는 더 짧은 플럭스 경로 및 구리 손실을 감소시키는 감소된 상 저항으로 인해 개선된다. 새로운 SRM의 2상 동시 여기는 기존의 2상 SRM에 비해 정류 중 토크 리플을 감소시킬 수 있다. 이러한 종래의 접근법은 감소된 스테이터를 갖는 HRSRM에 대해 하나의 다른 기하학적 형상을 도입하지만, 상이한 구성을 예측하는 데 사용될 수 있는 어떠한 전자기적 관계도 나타내지 않는다.
따라서, 스테이터 폴보다 더 많은 수의 로터 폴을 포함하고 높은 토크 리플 및 음향 소음의 문제를 해결할 수 있는 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)가 필요하다. 이러한 스위치드 릴럭턴스 기계는 최소량의 토크 리플을 가능하게 하고 기계의 토크 품질을 더욱 개선시킬 것이다. 이러한 HRSRM은 특정 수학 공식에 의해 정의된 수치 관계를 사용하여 로터 폴 및 스테이터 폴의 복수의 조합을 제공할 것이다. 이러한 기계는 개선된 소음 성능 및 설계 유연성을 용이하게 한다. 본 실시예는 이러한 중요한 목적을 달성함으로써 이 영역에서 앞서 설명한 단점을 극복한다.
종래 기술에서 발견된 한계를 최소화하고, 본 명세서를 읽을 때 명백해질 다른 한계를 최소화하기 위해, 본 발명은 복수의 스테이터 폴을 구비하는 스테이터와, 복수의 로터 폴을 구비하는 로터를 포함하고, 다음 수학 공식에 의해 정의된 수치 관계를 사용하여 로터 폴과 스테이터 폴의 복수의 조합을 제공하는 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)이다:
R n = 2S n - F p;
여기서, Sn = m x Fp, Fp> 2이고, m > 1이며, m 및 Fp는 독립 변수이고, Rn은 로터 폴의 수이고, Sn은 스테이터 폴의 수이며, Fp는 스테이터 및 로터 폴이 완전히 정렬될 때 스테이터 내의 독립 플럭스 경로의 최대 수이며, m은 상의 수이다.
본 발명은 로터 폴/스테이터 폴 구성의 개선을 통해 발생되는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 기계(SRM)에 관한 것이다. 개선된 구성은 기계의 토크 품질을 개선시킬 수 있는 로터 위치에 관한 더 높은 인덕턴스 변화율을 제공한다. 제안된 공식은 선택된 m 및 Fp에 대해 스테이터 및 로터 폴의 특정 수를 갖는 수학 공식을 제시하며, 이는 개선된 소음 성능과 설계 유연성을 제공한다. 일 예에서, m = 4일 때, 4상 및 Fp = 4인 기계는 4개의 가능한 독립 플럭스 경로를 갖는 기계를 나타내며, 결과적으로 16/28 SRM이 된다. 이 공식의 실시예는 스테이터 폴 및 로터 폴의 몇 가지 다른 실행 가능한 조합에 의해 기술될 수 있다. 제안된 공식을 사용하면 다양한 수의 상 및 스테이터/로터 구성을 갖는 기계를 설계할 수 있다. 본 발명은 개선된 출력 밀도 및 토크 생성을 제공하면서 SRM에 최소량의 토크 리플 및 음향 소음을 제공하기 위해 스테이터 폴과 로터 폴의 수 사이의 관계를 포함하는, 회전식 또는 선형 설계 모두를 위한 용례를 갖는 SRM을 제공한다. 특히, 본 발명은 Rn = 2Sn - Fp로 표현될 수 있는 스테이터 폴의 수 Sn과 로터 폴의 수 Rn의 돌출 로터 및 스테이터 폴 수치 관계를 갖는 SRM, 예컨대, 16/28 구성의 Sn/Rn 폴 카운트를 갖는 기계를 제공한다. 본 발명은 모터, 발전기 또는 둘 모두 중 어느 쪽으로 동작하든, SRM을 제공한다. 제안된 토폴로지는 종래의 SRM과 매우 유사하게 정렬시 가장 높은 인덕턴스를 가지며 정렬되지 않은 위치에서 가장 낮은 인덕턴스를 갖는다. 종래의 SRM에 채택된 모든 종래의 전력 전자 변환기 및 제어 전략이 제안된 SRM에 적용될 수 있다. 제안된 SRM은 회전당 더 많은 스트로크 수로 인해 더 매끄러운 토크 프로파일을 나타낸다. 이는 종래의 SRM에 비해 더 우수한 피크 및 평균 토크 프로파일을 제공한다.
본 발명의 제1 목적은 동작 중에 기계로부터 발생되는, 감소된 소음 특성 및 진동 레벨을 갖는 HRSRM을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 종래의 SRM 및 HRSRM과 비교하여 기계의 개선된 토크 품질 및 최소량의 토크 리플을 갖는 HRSRM을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 높은 전력 밀도 및 토크를 갖는 HRSRM을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 다양한 수의 상을 갖는 HRSRM을 제공하는 것이다.
본 발명의 제5 목적은 수학 공식으로 정의된 수치 관계를 사용하여 로터 폴과 스테이터 폴의 복수의 조합을 갖는 HRSRM을 제공하는 것이다.
본 발명의 제6 목적은 높은 신뢰성과 효율성을 나타내는 HRSRM을 제공함으로써 이러한 모터의 소비자 비용을 감소시키는 것이다.
본 발명의 제7 목적은 HRSRM에서 독립 플럭스 경로를 고려한 수학적 설계 공식을 제시하는 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 장점과 특징은 본 발명을 본 기술 분야의 숙련자가 이해할 수 있도록 구체화하여 설명된다.
도면의 요소는 그 명확성을 개선시키고 본 발명의 이들 다양한 요소 및 실시예에 대한 이해를 개선시키기 위해 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 대한 명확한 고찰을 제공하기 위해 업계에 있는 사람에게 일반적이고 잘 알려져 있는 요소는 도시하지 않는다. 따라서, 도면은 명확성과 간결함을 위한 형태로 일반화되어 있다.
본 발명의 전술한 양태 및 수반되는 이점 중 다수는 첨부 차트 및 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 더 양호하게 이해하게 됨에 따라 더욱 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 스위치드 릴럭턴스 모터의 단면도를 도시한다.
도 2는 제안된 공식의 예로서 16/28 SRM을 도시한다.
도 3은 제안된 공식의 예로서 16/28 SRM의 3차원 도면이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일 및 로터 조립체가 없는 16/28 SRM의 16개의 스테이터 폴을 도시한다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이터 조립체가 없는 16/28 SRM에 대한 28개의 로터 폴을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 4개의 독립적인 짧은 플럭스 경로를 허용하도록 수정될 수 있는 16/28 SRM의 코일 구성을 도시한다.
도 5c는 대안적인 권선 조합을 보여주는, 16/28 SRM의 유한 요소 해석 시뮬레이션을 도시한다.
도 6은 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)의 로터 폴의 수를 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
본 발명의 다수의 실시예 및 응용을 다루는 다음의 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 사용될 수 있고 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
서로 독립적으로 또는 다른 특징과 조합하여 각각 사용될 수 있는 다양한 발명 특징이 이하에 설명된다. 그러나, 임의의 단일 발명의 특징은 앞서 설명한 문제점 중 어느 것도 해결하지 못하거나 앞서 설명된 문제점 중 하나 이상 만을 해결할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 하나 이상의 문제점은 이하에 설명되는 임의의 특징에 의해 완전히 해결되지 않을 수도 있다. 본 발명은 이제 본 발명의 범위 및 영역을 제한하지 않는 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명의 다수의 실시예 및 응용을 다루는 다음의 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 사용될 수 있고 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 다음의 수학 공식으로 정의된 수치 관계를 사용하여 로터 폴 및 스테이터 폴의 복수의 조합을 제공한다:
R n = 2S n - F p;
여기서, Sn = m x Fp, Fp> 2, m > 1이고, m 및 Fp는 독립 변수이며, Rn은 로터 폴의 수이고, Sn은 스테이터 폴의 수이며, Fp는 스테이터 및 로터 폴이 완전히 정렬되었을 때 스테이터의 독립 플럭스 경로의 최대 수를 나타내며, Fp > 2이고, m은 상의 수이며 m> 1이고, m과 Fp는 독립 변수이다.
먼저 도 1을 참조하면, 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 단면도가 도시되어 있다. 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 스테이터(102)와 스테이터(102)의 내부에서 회전하는 로터(104)를 포함한다. 스테이터(102)는 복수의 스테이터 폴(106)을 포함하고, 로터(104)는 복수의 로터 폴(108)을 포함한다. 로터(104)가 회전함에 따라 공극(110)은 로터 폴(108)로부터 스테이터 폴(106)을 분리한다. 도 1에 도시된 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 8/6 SRM이라 지칭되며, 그 이유는 스테이터(102)가 8개의 스테이터 폴(106)을 포함하고, 로터(104)가 6개의 로터 폴(108)을 포함하기 때문이다. 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 스테이터 폴 및 로터 폴의 다른 실행 가능한 조합이 본 발명의 교시로부터 이익을 얻을 수 있다. 권선(112), 예를 들어 구리 권선이 각 스테이터 폴(16) 주위에 권선된다. 스테이터 폴(106)의 정반대로 대향한 쌍의 권선(112)은 직렬 또는 병렬로 연결된다. 상 전류(phase current)는 직렬 또는 병렬로 연결된 스테이터 폴(106) 쌍에 있는 권선(112)을 통해 전송되며 스테이터(102)에 관한 로터(104)의 각도 위치에 기초하여 켜지고 꺼진다.
여기된 스테이터 폴(들)(106)에 대한 로터 폴(들)(108)의 인력에 의해 전자기 토크가 스위치드 릴럭턴스 모터(100)에서 생성된다. 예를 들어, 스테이터 폴(106)의 권선(112)을 통해 전류를 켜서 스테이터 폴(106)을 여기하면 공극(110)내에 전자기력 밀도가 생성된다. 이 전자기력 밀도의 접선 성분으로 인해 스테이터 폴(106) 근방의 로터 폴(108)이 스테이터 폴(106)에 견인된다. 마찬가지로 스테이터 폴(106) 근방의 정반대로 대향한 로터 폴(108)은 스테이터 폴(106)에 견인되어 그와의 정렬을 자체적으로 시도한다. 따라서 전자기 토크력이 생성되어 로터(104)를 반시계 방향으로 회전시킨다.
도 2는 16개의 집중된 스테이터 코일-스테이터 폴(106)과 28개의 로터 폴(108)을 갖는 제안된 공식의 예로서 16/28 SRM을 도시한다. 도 3은 16개의 집중된 스테이터 코일-스테이터 폴(106)과 28개의 로터 폴(108)을 구비한 로터 및 스테이터를 보여주는 제안된 공식의 예로서 16/28 SRM의 3차원 도면을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일 및 로터 조립체가 없는 16/28 SRM의 16개의 스테이터 폴(106)을 도시한다. 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이터 조립체가 없는 16/28 SRM을 위한 28개의 로터 폴(108)을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 4개의 독립 짧은 플럭스 경로(140A-140D)를 허용하도록 수정될 수 있는 16/28 SRM의 코일 구성을 도시한다. 도 5a는 2개의 기계 내의 독립 플럭스 경로(140A 및 140B), 제2 사분면(132) 및 제4 사분면(136)을 도시하는 16/28 SRM의 유한 요소 해석 시뮬레이션을 도시한다. 도 5b는 16/28 SRM의 유한 요소 해석 시뮬레이션을 도시하며, 이는 기계 내의 2개의 다른 독립 플럭스 경로(140C 및 140D), 제1 사분면(130) 및 제3 사분면(134)을 도시한다. 도 5c는 기계 내의 4개의 독립 플럭스 경로(140E, 140F, 140G 및 140H)를 또한 도출하는 대안적인 권선 조합을 도시하는 16/28 SRM의 유한 요소 해석 시뮬레이션을 도시한다. 또 다른 실시예에서, SRM은 외부-로터 내부-스테이터 설계로 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 권선을 각각 갖는 복수의 스테이터 폴을 포함하는 스테이터 및 복수의 로터 폴을 포함하는 로터를 포함하는 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)에 대한 로터 폴의 수를 추정하는 방법이 개시된다. 도 6의 제1 단계는 블록 152에 도시된 바와 같이 복수의 권선을 각각 갖는 복수의 스테이터 폴을 포함하는 스테이터 및 복수의 로터 폴을 포함하는 로터를 포함하는 HRSRM을 제공하는 것을 수반한다. 그런 다음, 적어도 하나의 스테이터 폴을 여기하고, 나머지 스테이터 폴의 권선 각각은 블록 154에 도시된 바와 같이 개회로 상태에 있다. 블록 156에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 스테이터 폴에 전류가 인가된다. 다음에, 자기 플럭스를 유도하고, 자기 플럭스는 블록 158에 도시된 바와 같이 복수의 스테이터 폴을 통과하는 경로를 따른다. 블록 160에 예시된 바와 같이 스테이터 및 로터 폴이 완전히 정렬될 때 스테이터에 독립 플럭스 경로의 최대 수(Fp)를 저장한다. 그런 다음, 블록 162에 도시된 바와 같이 상의 수(m)를 계산한다. 마지막으로, 수학 공식 Sn = m x Fp를 사용하여 스테이터 폴의 수(Sn)를 결정하는 것이 블록 164에 도시되어 있고, 여기서, Fp > 2, m > 1이고, m 및 Fp는 독립 변수이다. 따라서, 수학 공식, Rn = 2Sn - Fp를 사용하여 로터 폴의 수(Rn)를 추정하는 것이 블록 166에 도시된 바와 같이 달성된다.
본 발명은 로터 폴/스테이터 폴 구성의 개선을 통해 발생되는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 기계(SRM)에 관한 것이다. 개선된 구성은 기계의 토크 품질을 개선시킬 수 있는 로터 위치에 관한 더 높은 인덕턴스 변화율을 제공한다. 이 시스템은 돌출 로터 폴과 스테이터 폴을 수치 관계로 갖는 스위치드 릴럭턴스 기계를 제공한다. 제안된 공식은 선택된 m 및 Fp에 대해 스테이터 및 로터 폴의 특정 수를 갖는 수학 공식을 제시하며 이는 개선된 소음 성능과 설계 유연성을 제공한다. 일 예에서, m = 4, 4개의 상을 갖는 기계 및 Fp = 4, 4개의 가능한 독립 플럭스 경로를 갖는 기계일 때, 16/28 SRM이 얻어진다.
표 1: m = 4인 제안된 공식을 사용하는 스테이터 폴과 로터 폴의, 전부가 아닌 일부의 실행 가능한 조합은 다음과 같다:
상의 수(m) 4
Fp Sn Rn
3 12 21
4 16 28
5 20 35
6 24 42
7 28 49
8 32 56
9 36 63
10 40 70
11 44 77
12 48 84
13 52 91
14 56 98
15 60 105
16 64 112
17 68 119
18 72 126
19 76 133
20 80 140
이 공식의 실시예는 스테이터 폴 및 로터 폴의 몇 가지 다른 실행 가능한 조합에 의해 설명될 수 있다. 제안된 공식을 사용하면 다양한 수의 상 및 스테이터/로터 구성을 갖는 기계를 설계할 수 있다. 본 발명은 개선된 출력 밀도 및 토크 생성을 제공하면서 SRM에 최소량의 토크 리플 및 음향 소음을 제공하기 위해 스테이터 폴과 로터 폴의 수 사이의 관계를 포함하는, 회전식 또는 선형 설계 모두를 위한 용례를 갖는 SRM을 제공한다. 특히, 본 발명은 스테이터 폴의 수 Sn 및 로터 폴의 수 Rn의 돌출 로터 및 스테이터 폴 수치 관계를 갖는 SRM을 제공하며, 이는 Rn=2Sn-Fp, 예컨대, 16/28 구성의 Sn/Rn 폴 카운트로서 표현될 수 있다. 본 발명은 모터, 발전기 또는 둘 모두 중 어느 쪽으로 동작하든, SRM을 제공한다. 제안된 토폴로지는 종래의 SRM과 매우 유사하게 정렬시 가장 높은 인덕턴스를 가지며 정렬되지 않은 위치에서 가장 낮은 인덕턴스를 갖는다. 종래의 SRM에 채택된 모든 종래의 전력 전자 변환기 및 제어 전략이 제안된 SRM에 적용될 수 있다. 제안된 SRM은 회전당 더 많은 스트로크 수로 인해 더 매끄러운 토크 프로파일을 나타낸다. 이는 종래의 SRM에 비해 더 우수한 피크 및 평균 토크 프로파일을 제공한다. 더 좁은 스테이터 폴은 더 큰 충전 팩터, 즉 더 많은 권선을 용이하게 하며, 이는 권선 저항 및 상 권선의 열적 한계를 현저히 개선시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명을 위해 제공되었다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하거나 모두를 설명하고자 하는 것은 아니다. 전술한 교시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 이 상세한 설명에 의해 제한되지 않고, 이에 첨부된 청구범위 및 청구범위에 대한 균등물에 의해 한정되는 것으로 의도된다.

Claims (1)

  1. 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계(HRSRM)이며,
    복수의 스테이터 폴을 구비하는 스테이터; 및
    복수의 로터 폴을 구비하는 로터를 포함하고,
    복수의 로터 폴은 복수의 스테이터 폴과 수치 관계에 있고, 다음 수학 공식으로 정의된 수치 관계를 사용하여 스테이터 폴 및 로터 폴의 복수의 조합을 제공하며,
    Rn = 2Sn - Fp;
    여기서, Sn = m x Fp, Fp> 2이고, m > 1이며, m 및 Fp는 독립 변수이고, Rn은 로터 폴의 수이고, Sn은 스테이터 폴의 수이며, Fp는 스테이터 및 로터 폴이 완전히 정렬될 때 스테이터 내의 독립 플럭스 경로의 최대 수이고, m은 상의 수이고, 상의 수 및 독립 플럭스 경로의 수는 상기 스테이터 폴 및 로터 폴의 복수의 조합을 결정하는, 하이 로터 폴 스위치드 릴럭턴스 기계.
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