KR970005702Y1

KR970005702Y1 - 직류 전동기

Info

Publication number: KR970005702Y1
Application number: KR2019910006130U
Authority: KR
Inventors: 김용수
Original assignee: 삼성전기 주식회사; 서주인
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1997-06-10
Also published as: KR920022247U

Abstract

내용없음

Description

직류 전동기

제1도는 종래 영구자석 8극, 전기자 12극을 갖는 직류전동기의 구성을 나타낸 평면도

제2도의 (가)(나)는 제1도의 영구자석과 동극간의 자 속의 경로를 나타낸 개요도

제3도는 본 고안에 따른 직류전동기의 구성을 나타낸 평면도

제4도는 (가)(나)는 제3도의 영구자석과 돌극간의 자 속의 경로를 나타낸 개요도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21 : 돌극22 : 철심

23 : 전기자부24 : 코일

25 : 자기요오크26 : 영구자석

27 : 로터부28,28' : 홀(Hole)

29 : 축

본 고안의 철심과 코일로 이루어진 전기자와 N극 및 S극이 교대로 반경방향에 착자된 영구자석을 가지며, 그 전기자와 영구자석과의 사이의 전자 흡인력 및/또는 반발력으로 회전하는 직류모터에 관한 것으로서, 특히 코깅(cogging)이 적은 특성을 갖는 직류전동기에 관한 것이다.

코일과 철심으로 이루어진 전기자부 형태의 직류전동기는 그 철심에 복수의 돌극이 형성되고, 그 돌극 주위에는 N,S극이 교대로 착자된 영구자석이 원주방향에 대향된 원주 대향의 것이 일반적이다.

이러한 전기자부 원주 대향형 직류전동기는 권선을 할 슬롯이 필요하기 때문에 이 슬롯으로 인해 토오크 및 속도의 불균일의 원인이 되는 코깅이 발생되는 단점을 가진다.

즉, 상기 전기자부 철심의 돌극과 상기 영구자석의 자극사이에 축적 되어진 자기 에너지가 그들이 상대적으로 이동하는 것에 따라 변화하는 데서 기인된 반작용 토오크(이를 코깅 토오크라 한다)의 변동에 의하여 전동기의 토오크 및 속도에 변화가 발생되었던 것이다.

따라서, 정속회전을 필요로 하는 직류전동기에서는 상술한 코깅 토오크의 감소가 절실한 것이다.

그러면, 종래 전기자부 원주 대향형 직류전동기의 한 예를 들어 그 문제점의 원인을 관찰해 보기로 한다.

제1도에 도시된 종래 직류전동기는 돌극(21)이 형성된 철심(22)과 코일(24)로서 12자극을 갖는 전기자부(23)와, 자기요우크(25) 내면에 N,S극이 교대로 착자된 영구자석(26)으로서 8극을 갖는 로터부(27)가 상호 원주대향되어 있다. 여기에서 상기 로터부(27)가 회전할 때 제2도에 도시된 바와같이 상기 영구자석(26)이 극성이 변화함에 따라 즉, 영구자석(26)과 돌극(21)과의 상대위치가 변화함에 따라 자속쇄교수의 변동이 커짐으로 해서 코깅토오크가 크게 되어 즉, 최대 토오크와 최소 토오크와의 차이가 커지므로 로터부(27)의 불균일한 회전이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안에서는 종래 문제점을 감안하여 상기 영구자석에 대향되어 있는 전기자부의 돌극에 자기저항을 갖는 홀을 형성하여 상기 영구자석과 돌극과의 상대위치 변화에 따른 자속의 변화를 총자속량의 감소없이 줄임으로써 코깅토오크의 최대치 및 그 변동률을 낮추어 균일한 코오크 및 속도특성을 갖는 직류전동기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 코링, 돌극, 철심으로 이루어진 전기자부와 N극 및 S극이 교대로 착자된 영구자석이 상호 원주방향에 대향된 직류전동기에 있어서, 상기 영구자석과 돌극간의 상대위치의 변화에 따른 상호 쇄교자속수이 변화량이 적도록 상기 돌극에 전폐형 홀이 형성되어 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

제3도와 같이 돌극(21)이 형성된 철침(22)과 코일(24)로서 12자극을 갖는 전기자부(23)와 자기요우크(25)내면에 N,S극이 교대로 착자된 영구자석(26)으로서 8극을 갖는 로커부(27)가 상호 원주 대향된 직류전동기에 대하여 본 고안의 특징으로서 상기 돌극(21)에 자기저항을 갖는 공극 즉, 전폐형 홀(28)(28')이 형성되어져 있는 바, 이 홀(28)(28')의 돌극(21)내의 형성위치는 상기 직류전동기의 토크 발생 수식으로 부터의 결과에 의해 형성한다. 즉

: 자화함수각

: 회전자의 회전각

P : 계자함수의 기본차수(극수)

Xℓg : 계자함수에 대응하는 성분의 절대치

Yℓg : 전기자함수에 대응하는 성분의 절대치

G : 계자함수의 기본차수와 전기자함수의 기본차수와의 최소공배수

Dℓg : 토오크 방향의 고조파 차수각도

Qℓg : 토오크 방향과 직각방향의 고조파 차수각도

여기서 코깅 토오크의 기본차수는 G(극수와 돌극수와의 최소공배수)가 되며 또한 코깅 토오크의 각 성분 절대치는, 계자함수에 대응하는 성분의 절대치 Xℓg와 전기함수에 대응하는 성분의 절대치 Yℓg 그리고 차수 ℓ 과 G의 곱 ℓ.G.Xℓg.Yℓg 에 비례한다.

상기의 식에서 Sin(ℓ.G.+Dℓg+Qℓg )의 값이 큰 부분에 자기저항을 갖는 공극 즉, 홀(28)(28')을 형성한다.

이상과 같이 구성의 본 고안에 따른 직류전동기는 상기 코일(24)이 여자될 때 상기 철심(22)의 돌극(21)은 자성을 띠게되어 대향된 영구자석(26)의 자극표면(N극 또는 S극)과 잔자 흡입력(또는 반발력)을 유발시킨다.

따라서 그 흡입력 및 또는 반발력으로 상기의 영구자석(26)이 그의 요우크(25)와 함께 축(29)을 중심으로 소정의 변위각 만큼 회전이동하게 된다.

실질적으로 상기 코일(24)은 그 대향위치에 따라 서로 몇 개의 군으로 나뉘어서 각기 다른 위상의 순차적인 전류를 공급받음으로써 연속적으로 이어지는 토오크를 발생시키게 되므로 상기의 회전이동이 연속적으로 행해지는 것이다.

제4도의 (가)(나)는 본 고안의 돌극(21)과 영구자석(26)과의 상대위치 변화에 따른 자속의 분포를 점선으로 나타낸 개요도이다.

여기에서 알 수 있는 바와같이 자속밀도가 높은 부분의 일부 자속이이 상기 홀(28)(28')주위를 흐르게 되므로 돌극(21) 전체에 대략 균일한 자속이 흐르게 된다.

따라서 총 자속량은 줄지 않으면서 자속밀도가 높은 최고의 토오크는 줄고 최저 토오크는 증가되어 즉 상호자속쇄교수의 변동을 줄임으로써 낮은 코깅 토오크를 얻을 수 있고 토오크 리플(Ripple)도 감소됨으로써 정속운전이 가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 돌극에 전폐형 홀을 형성하여 토오크에 직접영향을 미치는 지속분포의 양을 그 총자속량을 줄이지 않고 균일하게 함으로써 낮게 코깅 토오크를 실현시킬 수 있게 된다.

따라서 정속운전이 가능하는 점을 감안할 때 본 고안은 정속회전을 필요로 하는 고정도 제어용 직류전동기로서 매우 바람직한 고안인 것이다.

Claims

코일과 철심, 돌극으로 이루어진 전기자부와 N극 및 S극이 교대로 착자된 영구자석이 상호 원주방향에 대향된 직류전동기에 있어서, 상기 영구자석(26)과 돌극(21)간의 상대위치의 변화에 따른 상호 쇄교자속수의 변화량이 적도록 상기 돌극(21)에 전폐혈 홀(28)(28')이 형성되어 된 것을 특징으로 하는 직류전동기.