WO2011145778A1 - 가변자기저항형 레졸버 - Google Patents

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엄홍찬
김영식
신인섭
최규룡
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대성전기공업 주식회사
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    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

Definitions

  • the present invention relates to a variable magnetoresistive type resolver including an outer stator having an excitation winding and an output winding and an inner rotor having a salient pole.
  • a resolver is a kind of sensor for precisely measuring the rotational speed and the rotation angle of a motor.
  • a variable reluctance type resolver to which the present invention belongs includes both an excitation winding and an output winding. It has a relatively simple structure in which a rotor having an elliptic or multipole shape is located inside the stator.
  • variable magnetoresistive resolver having such a structure has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-178610, "Barrier reluctance type angle detector” (published: July 12, 1996).
  • FIG. 1 is a view attached to the Japanese Laid-Open Patent Publication, wherein the rotor 10 has four protrusions 10a formed therein, and the excitation winding and the output winding are accommodated in the slot 11a of the stator 11.
  • the AC voltage induced from the rotor 10 changes while being output due to the protrusion 10a.
  • Figure 2 is an improved shape of the rotor 20, the outer circumferential surface of the eight elliptical protrusions 20a are formed at regular intervals of 45 degrees in the circumferential direction.
  • the present invention provides a variable magnetoresistance type comprising a stator configured to receive an excitation winding and an output winding in a plurality of slots formed on an inner circumferential surface of an annular shape, and a rotor disposed to have a predetermined gap with an inner circumferential surface of the stator.
  • the rotor is a variable magnetic, characterized in that the tooth-shaped protrusions and the flat surface is alternately formed on the outer circumferential surface, the length of the circumferential direction of the protrusion is formed larger than the length of the circumferential direction of the flat surface Provide a resistive resolver.
  • the salient pole portion may have an inclined surface that is set to be greater than or equal to 90 degrees and less than or equal to 145 degrees with respect to the flat surface.
  • the inclined surface may be set to 113 degrees.
  • the protrusions and the flat surface may be formed to be arranged alternately each of the eight in the circumferential direction of the rotor.
  • the circumferential surface of the protrusion may have a central angle of 29 degrees, and the flat surface may have a central angle of 15 degrees.
  • a variable magnetic comprising a stator in which the excitation winding and the output winding is accommodated in a plurality of slots formed in the inner peripheral surface of the annular and the rotor disposed to have a predetermined gap with the inner peripheral surface of the stator
  • the rotor has a trapezoidal protrusion and a flat surface are alternately formed on the outer peripheral surface, the circumferential length of the protrusion is formed larger than the circumferential length of the flat surface
  • a variable magnetoresistive resolver is provided.
  • the same stator is formed by alternately forming a serrated protrusion and a flat surface on the outer peripheral surface of the rotor, the protrusion is formed longer in the circumferential direction than the flat surface
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional variable magnetoresistive resolver
  • FIG. 2 is a plan view showing another example of a rotor that can be employed in the variable magnetoresistive resolver of FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the performance according to the rotor of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing a rotor of a variable magnetoresistive resolver according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a graph showing the performance according to the rotor of FIG.
  • variable magneto-resistive resolver according to the embodiment of the present invention has an annular rotor 30 structure as shown in FIG.
  • the rotor 30 is alternately formed with a serrated salient pole portion 31 and an embedded flat surface 32 on the outer circumferential surface thereof.
  • the protrusions 31 and the flat surface 32 are alternately formed by eight in the circumferential direction of the rotor 30, respectively.
  • the protrusion 31 has a length in the circumferential direction of its outer circumference greater than the circumferential length of the flat surface 32.
  • the circumferential surface formed by the outer circumferential edge 31a of the protrusion 31 has a central angle of 29 degrees and the flat surface 32 is formed to have a central angle of 15 degrees.
  • the protrusions 31 have a trapezoidal shape as a whole by having the inclined surface 31b between the flat surface 32.
  • the inclined surface 31b is set to be inclined to more than 90 degrees and 145 degrees or less with respect to the flat surface 32.
  • the inclined surface 31b is formed to be set at 113 degrees based on the flat surface 32.
  • the input voltage (exciting input voltage) to 2.5 [Vrms], 10 [kHz] under the same conditions as the rotor (20 in FIG. 2) according to the prior art
  • the induced voltage (output voltage 1, 2) was found to be 4.0 [Vpkpk] (see Fig. 5).
  • the transformer ratio is improved compared to the prior art, it is possible to reduce the number of windings of the stator and the number of laminations of the steel sheet under the same output condition, thereby reducing the cost.

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Abstract

본 발명은, 환형의 내주면에 형성된 다수 개의 슬롯에 여자권선과 출력권선이 수납되는 고정자와 상기 고정자의 내주면과 소정의 간극을 갖도록 배치되는 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 관한 것으로서, 상기 회전자는 외주면에 톱니 모양의 돌극부와 평탄면이 교대로 형성되되 상기 돌극부의 원주방향의 길이는 상기 평탄면의 원주방향의 길이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해, 회전자의 형상 개선을 통한 레졸버의 성능 개선 및 고 신뢰성을 확보하고 원가절감의 방안을 고려하여 양산성을 향상시킬 수 있다.

Description

가변자기저항형 레졸버
본 발명은 여자권선과 출력권선을 갖는 외측의 고정자와 돌극을 갖는 내측의 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 관한 것이다.
레졸버(resolver)는 모터의 회전속도 및 회전각을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 일종으로서, 특히 본 발명이 속하는 가변자기저항형 레졸버(variable reluctance type resolver)는 여자권선과 출력권선이 모두 고정자에 위치하고 타원 또는 다극의 형상을 지닌 회전자가 상기 고정자의 내측에 위치하는 비교적 단순한 구조를 갖는다.
이러한 구조의 가변자기저항형 레졸버에 관하여는 일본 공개특허 평8-178610호 "배리어블 리럭턴스형 각도검출기"(공개일: 1996. 7. 12) 등에 개시된 바 있다.
도 1은 상기 일본 공개특허의 공보에 첨부된 도면으로서, 회전자(10)에는 4개의 돌극부(10a)가 형성되어 있으며 고정자(11)의 슬롯(11a)에는 여자권선과 출력권선이 수납되어, 상기 회전자(10)로부터 유기되는 교류전압이 돌극부(10a)로 인해 변화하면서 출력하게 된다.
한편, 도 2는 개선된 형태의 회전자(20)로서 외주면에는 8개의 타원형 돌극부(20a)가 원주방향으로 45도의 일정한 간격으로 형성되어 있다.
일 실험례에 따르면, 도 2의 구조를 갖는 회전자(20)에 의할 때 입력전압(exciting input voltage)을 2.5[Vrms], 10[kHz]로 할 경우의 유기전압(output voltage 1, 2)은 2.96[Vpkpk]로 나타난 바 있다(도 3 참조).
그러나, 이와 같이 낮은 유기전압을 나타내는 회전자(20)의 구조 및 이를 채용하는 레졸버에 대하여는 그 성능면에서의 개선 내지 이와 같은 맥락에서 동일한 유기전압의 조건 하에서의 원가절감을 위한 구조 개선이 요구되었다.
본 발명의 목적은 제품의 형상 개선을 통한 성능 개선 및 고 신뢰성을 확보하고 원가절감의 방안을 고려하여 양산성을 향상시킨 가변자기저항형 레졸버를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 환형의 내주면에 형성된 다수 개의 슬롯에 여자권선과 출력권선이 수납되는 고정자와 상기 고정자의 내주면과 소정의 간극을 갖도록 배치되는 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 있어서, 상기 회전자는 외주면에 톱니 모양의 돌극부와 평탄면이 교대로 형성되되 상기 돌극부의 원주방향의 길이는 상기 평탄면의 원주방향의 길이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버를 제공한다.
여기서, 상기 돌극부는, 상기 평탄면과의 사이에 상기 평탄면을 기준으로 90도를 초과하고 145도 이하로 설정되는 경사면을 갖도록 할 수도 있다.
이때, 상기 경사면은 113도로 설정되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 돌극부와 평탄면은 상기 회전자의 원주방향으로 각각 8개씩 교대로 배치 형성되도록 할 수 있다.
이때, 상기 돌극부의 원주면은 29도의 중심각을 가지며 상기 평탄면은 15도의 중심각을 갖도록 할 수도 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 환형의 내주면에 형성된 다수 개의 슬롯에 여자권선과 출력권선이 수납되는 고정자와 상기 고정자의 내주면과 소정의 간극을 갖도록 배치되는 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 있어서, 상기 회전자는 외주면에 사다리꼴 모양의 돌극부와 평탄면이 교대로 형성되되 상기 돌극부의 원주방향의 길이는 상기 평탄면의 원주방향의 길이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 가변자기저항형 레졸버에 의하면, 회전자의 외주면에 톱니 모양의 돌극부와 평탄면을 교대로 형성하되 상기 돌극부가 평탄면에 비해 원주방향으로 더 길게 형성함으로써 동일한 고정자의 구조 및 권선수 조건 하에서 회전자의 형상만을 변경함으로써 입력전압 대비 유기전압을 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 종래기술 대비 동일한 유기전압의 출력 조건하에서라면 상기와 같은 유기전압의 증가에 힘입어 고정자의 권선 수와 아울러 강판 적층수를 크게 줄일 수 있으므로 원가절감의 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 종래의 가변자기저항형 레졸버를 도시한 개략도,
도 2는 도 1의 가변자기저항형 레졸버에 채용 가능한 회전자의 다른 예를 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 회전자에 따른 성능을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변자기저항형 레졸버의 회전자를 도시한 평면도,
도 5는 도 4의 회전자에 따른 성능을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변자기저항형 레졸버는 도 2에 도시된 바와 같은 환형의 회전자(30) 구조를 갖는다.
회전자(30)에는 외주면에 톱니 모양의 돌극부(31)와 이에 비해 함입된 평탄면(32)이 교대로 형성된다.
본 실시예에서, 상기 돌극부(31)와 평탄면(32)은 회전자(30)의 원주방향으로 각각 8개씩 교대로 배치 형성된다.
그리고, 돌극부(31)는 그 외주연의 원주방향의 길이가 상기 평탄면(32)의 원주방향 길이보다 더 크게 형성된다.
구체적으로는, 돌극부(31)의 외주연(31a)이 형성하는 원주면은 29도의 중심각을 가지며 상기 평탄면(32)은 15도의 중심각을 갖도록 형성된다.
한편, 본 실시예에서, 돌극부(31)는 평탄면(32)과의 사이에 경사면(31b)을 가짐으로써 전체적으로 사다리꼴 모양을 갖는다.
여기서, 상기 경사면(31b)은, 평탄면(32)을 기준으로 90도를 초과하고 145도 이하로 경사지게 설정된다.
본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 경사면(31b)이 평탄면(32) 기준으로 113도로 설정되게 형성된다.
이상 설명된 바와 같은 형상을 갖는 회전자(30)에 의하면, 종래기술에 따른 회전자(도 2의 20)와 동일한 조건으로 입력전압(exciting input voltage)을 2.5[Vrms], 10[kHz]로 하여 실험한 결과 그 유기전압(output voltage 1, 2)은 4.0[Vpkpk]로 나타났다(도 5 참조).
즉, 다른 조건을 동일하게 하였을 경우, 회전자의 형상 변경을 통해 4.0/2.96 = 1.35, 즉 35[%]의 변압비 향상을 가져옴을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의할 경우, 종래기술에 비해 변압비가 향상되므로 동일 출력 조건일 경우 고정자의 권선 수 및 강판의 적층수를 줄일 수 있어 원가절감의 효과를 누릴 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 회전자(30) 및 이를 포함하는 가변자기저항형 레졸버는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과한 것이므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

Claims (6)

  1. 환형의 내주면에 형성된 다수 개의 슬롯에 여자권선과 출력권선이 수납되는 고정자와 상기 고정자의 내주면과 소정의 간극을 갖도록 배치되는 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 있어서,
    상기 회전자는 외주면에 톱니 모양의 돌극부와 평탄면이 교대로 형성되되 상기 돌극부의 원주방향의 길이는 상기 평탄면의 원주방향의 길이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌극부는, 상기 평탄면과의 사이에 상기 평탄면을 기준으로 90도를 초과하고 145도 이하로 설정되는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사면은 113도로 설정되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌극부와 평탄면은 상기 회전자의 원주방향으로 각각 8개씩 교대로 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌극부의 원주면은 29도의 중심각을 가지며 상기 평탄면은 15도의 중심각을 갖는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
  6. 환형의 내주면에 형성된 다수 개의 슬롯에 여자권선과 출력권선이 수납되는 고정자와 상기 고정자의 내주면과 소정의 간극을 갖도록 배치되는 회전자를 포함하는 가변자기저항형 레졸버에 있어서,
    상기 회전자는 외주면에 사다리꼴 모양의 돌극부와 평탄면이 교대로 형성되되 상기 돌극부의 원주방향의 길이는 상기 평탄면의 원주방향의 길이보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자기저항형 레졸버.
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