WO2015102365A1 - 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자 - Google Patents

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synchronous reluctance
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor for a synchronous reluctance motor, and in particular, the magnetic flux barrier formed between the outer periphery and the shaft hole of the rotor body gradually decreases in length toward the outer periphery so that the thickness of both ends arranged in a plurality of rows is different. It is.
  • a motor is composed of a rotor (rotor) and a stator (stator) regardless of its type, and is classified into a DC motor and an AC motor according to the power source to be driven.
  • the AC motor is classified according to the rotor, it is classified into an asynchronous motor and a synchronous motor, and the synchronous motor is divided into a reluctance motor, a permanent magnet motor, and a hysteresis motor. Step motors that receive a DC power but rotate a certain angle by a separate control circuit have been rapidly used in recent years.
  • the reluctance synchronous motor has a rotor with salient-poled-rotor, the number of salient poles is the number of poles of the motor, the number of poles produced by the stator, and can have a constant speed in synchronism with the power frequency.
  • This reluctance synchronous motor is rotated at the synchronous speed by the reluctance torque generated by the difference between inductance and inductance, and its use is gradually increased due to the low manufacturing cost, high reliability, and almost permanent life. It is becoming.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the inside and outside of the stator and rotor of the synchronous reluctance motor according to the prior art
  • Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the stator and rotor of the synchronous reluctance motor according to the prior art.
  • the rotor 70 of the reluctance motor is provided with a rotor core 72 rotatably coupled about the rotation axis 71, the rotor core 72 Is formed in the center shaft hole 73, a plurality of magnetic flux barriers 74 around the shaft hole 73 is formed in an arrangement in which the left and right symmetry.
  • the rotor 70 has a shape inserted into the stator 80 having a stator coil 81 on the outside.
  • the present invention is to reduce the cost of the coil and core to reduce the cost without increasing the size of the rotor core, and to increase the reluctance torque easily.
  • a rotor for a synchronous reluctance motor includes a rotor body; A shaft hole formed to penetrate the rotor body; A magnetic flux barrier formed between the outer periphery of the rotor body and the shaft hole; And a rotor shaft coupled to the shaft hole.
  • the magnetic flux barrier of the rotor for a synchronous reluctance motor is formed such that both ends of each of the rotor body is divided into four equal parts of the rotor body. It includes a plurality of unit magnetic flux barrier having, the plurality of unit magnetic flux barrier may be arranged in a plurality of rows so as to reduce the length from the rotor shaft toward the outer periphery of the rotor body.
  • the thicknesses of both ends of the unit magnetic flux barrier of the rotor for the synchronous reluctance motor may be different.
  • the spacing between both ends of the unit magnetic flux barrier of the rotor for a synchronous reluctance motor may be formed differently.
  • the magnetic flux barrier formed between the outer circumferential edge of the rotor body and the shaft hole decreases in length toward the outer circumferential edge, so that both end thicknesses are different, thereby reducing the use of the coil and the core while increasing the size of the rotor core. The effect can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the inside and outside of the stator and the rotor of the synchronous reluctance motor according to the prior art.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a stator and a rotor of a synchronous reluctance motor according to the prior art
  • FIG. 3 is a perspective view showing a stator and a rotor of a synchronous reluctance motor according to the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the stator and the rotor of the synchronous reluctance motor in accordance with the present invention.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a stator and a rotor of a synchronous reluctance motor according to the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a stator and a rotor of a synchronous reluctance motor according to the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a stator and a rotor of a synchronous reluctance motor according to the present invention
  • the rotor for the synchronous reluctance motor according to the present invention is provided with a function to reduce the amount of use of the coils and cores without increasing the size of the rotor core, the rotor body ( 10), the shaft hole 20, the magnetic flux barrier 30 and the rotor shaft 40.
  • the shaft body 20 is formed in the rotor body 10 to penetrate in the axial direction, and the magnetic flux barrier 30 is formed between the outer periphery of the rotor body 10 and the shaft hole 20.
  • the reluctance torque can be increased efficiently.
  • the rotor shaft 940 is inserted into and coupled to the insertion rotor body 10 through the shaft hole 20.
  • the magnetic flux barrier 30 includes a plurality of unit magnetic flux barriers 50 on the rotor shaft 40 having a plurality of unit magnetic flux barriers 50 having a form in which both ends of the magnetic flux barrier 30 are virtually divided into four parts. Are arranged in a number of rows so that the length gradually decreases toward the outer periphery of the head. As such, the plurality of unit magnetic flux barriers 50 are arranged in a plurality of rows such that the length of the unit magnetic flux barrier 50 gradually decreases from the rotor shaft 40 toward the outer periphery of the rotor body 10, thereby reducing the amount of material used to form the rotor. It is configured to be.
  • Both end thickness T (T ') of each unit magnetic flux barrier 50 is formed differently, and it is comprised so that material use amount can be further reduced. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, one end thickness T and the other end thickness T ′ of the unit magnetic flux barrier 50 are formed different from each other based on one unit magnetic flux barrier 50. . Thus, as shown in FIG. 5, the unit magnetic flux barrier 50 decreases in thickness from one end to the other end of the unit magnetic flux barrier 50 adjacent to the rotor shaft 40.
  • the magnetic flux barrier 30 has a plurality of unit magnetic flux barriers 50 having a form in which both end portions thereof are respectively extended to portions of the rotor body 10 that are virtually divided into four parts. It is arranged in a plurality of rows gradually decreasing in length toward the outer periphery of the rotor body (10).
  • the spacing D (D ') between the opposite ends of each unit magnetic flux barrier 50 is formed differently to further increase the reluctance torque while reducing the amount of material used as described above. That is, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the distance D between one end of the unit magnetic flux barrier 50 and the distance D ′ between the other end are mutually different based on one unit magnetic flux barrier 50. It is formed differently.
  • the unit magnetic flux barrier 50 decreases in thickness from one end to the other end of the unit magnetic flux barrier 50 adjacent to the rotor shaft 40.
  • the rotor for this reluctance motor is driven by the inductance torque is generated by the magnetic flux barrier 30 formed in the rotor body (10).
  • the inductance torque generated has an asymmetrical form in which the magnetic flux barrier 30 is different from side to side, resulting in a larger inductance difference, thereby improving torque density and increasing efficiency compared to the prior art.
  • the present invention relates to a rotor for a synchronous reluctance motor that can reduce the cost by reducing the amount of coils and cores used while increasing the size of the rotor core, and can easily increase the reluctance torque.

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Abstract

본 발명은 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 회전자 몸체와; 상기 회전자 몸체에 관통되게 형성된 축홀과; 상기 회전자 몸체의 외주연부와 축홀 사이에 형성된 자속장벽; 및 상기 축홀에 결합되 회전자축으로 구성됨을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 회전자 코어의 크기를 증가시키지 않는 가운데 코일과 코어의 사용량을 줄일 수 있도록 하고, 아울러 릴럭턴스 토크가 증가될 수 있도록 한 것이다.

Description

싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자
본 발명은 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자에 관한 것으로서, 특히 회전자 몸체의 외주연부와 축홀 사이에 형성된 자속장벽이 외주연부를 향하여 점진적으로 길이가 줄어드는 가운데 다수열로 배열된 양측 단부 두께가 상이하도록 한 것이다.
일반적으로 모터는 그 종류를 불문하고 반드시 로터(회전자)와 스테이터(고정자)로 구성되며, 구동하는 전원에 따라 직류 모터와 교류 모터로 구분된다. 교류 모터를 회전자에 따라 분류하면 비동기 모터와 동기 모터로 구분되고, 동기 모터는 릴럭턴스 모터, 영구자석 모터 및 히스테리시스 모터로 구분된다. 직류전원을 인가받으나 별도의 제어회로에 의해 일정각도를 회전하는 스텝모터가 최근에는 급속히 사용되고 있다.
릴럭턴스 동기모터는 로터가 돌극(salient-poled-rotor)를 가지며 돌극의 수가 모터의 극수이고, 스테이터가 만드는 자극의 수와 같으며, 전원주파수에 동기하여 일정한 속도를 가질수있다.
이러한 릴럭턴스 동기모터는 인덕턴스(inductance) 및 인덕턴스의 차이로 인하여 발생되는 릴럭턴스 토크(reluctance torque)에 의해 동기 속도로 회전되는 것으로 제조가격이 저렴하고 신뢰성이 높고 수명이 거의 영구적이라 이용이 점차 증가되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 내,외부를 절개하여 도시한 사시도이고, 도2는 종래 기술에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 종단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 릴럭턴스 모터의 회전자(70)는 회전축(71)을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 회전자 코어(72)가 구비되어 있고, 회전자 코어(72)는 중앙에 축공(73)이 형성되며, 축공(73)의 둘레에 복수의 자속장벽(74)이 좌,우 대칭되는 배열로 형성되어 있다. 상기 회전자(70)는 외부에 고정자 코일(81)을 갖는 고정자(80)의 내부에 삽입된 형태를 갖도록 되어 있다.
이러한 릴럭턴스 모터의 회전자(70)는 회전자 코어(72)의 인덕턴스 차에 의해 릴럭턴스 토크가 결정되므로 자속장벽(74)의 형상, 개수 및 배치에 많은 노력이 집중되고 있으나, 회전자 코어(72)의 크기를 증가시키지 않으면서 자속장벽(74)의 형상, 개수 및 배치의 변경을 통해 릴럭턴스 토크를 증가시키는 데 많은 어려움이 있었다.
또한, 주재료인 코일과 코어의 사용량이 증가됨으로써, 원가가 증가되는 또 다른 문제점이 있었다.
본 발명은 회전자 코어의 크기를 증가시키지 않는 가운데 코일과 코어의 사용량을 줄여 원가를 낮출 수 있도록 하고, 아울러 릴럭턴스 토크를 용이하게 증가시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자는 회전자 몸체; 상기 회전자 몸체에 관통되게 형성된 축홀; 상기 회전자 몸체의 외주연부와 상기 축홀 사이에 형성되는 자속장벽; 및 상기 축홀에 결합되는 회전자축;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 다른 실시예에서, 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 자속장벽은 상기 회전자 몸체를 가상으로 4등분한 부분에 각각 양측단부가 확관되는 형태를 갖는 복수의 단위자속장벽을 포함하되, 상기 복수의 단위자속장벽은 상기 회전자축에서 상기 회전자 몸체의 외주연부를 향하여 길이가 줄어들도록 다수열로 배열될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 다른 실시예에서, 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 단위자속장벽의 양측 단부의 두께가 상이하게 형성될 수 있다.
한, 본 발명에 의한 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 다른 실시예에서, 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자의 단위자속장벽의 양측 단부 사이의 간격이 상이하게 형성될 수 있다.
본 발명은 회전자 몸체의 외주연부와 축홀 사이에 형성된 자속장벽이 외주연부를 향하여 길이가 줄어드는 가운데 양측 단부 두께가 상이하도록 함으로써, 회전자 코어의 크기를 증가시키지 않는 가운데 코일과 코어의 사용량을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 릴럭턴스 토크를 용이하게 증가시킬 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 내,외부를 절개하여 도시한 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자를 분리 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 종단면도.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
10:회전자 몸체 20:축홀
30:자속장벽 40:회전자축
50:단위자속장벽
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자를 분리 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 종단면도이다.
본 발명에 따른 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전자 코어의 크기를 증가시키지 않는 가운데 코일과 코어의 사용량을 줄일 수 있는 기능이 제공되는 것으로 회전자 몸체(10), 축홀(20), 자속장벽(30) 및 회전자축(40)으로 구성되어 있다.
여기에서, 상기 회전자 몸체(10)에 축홀(20)이 축방향으로 관통되게 형성되어 있고, 상기 회전자 몸체(10)의 외주연부와 축홀(20) 사이에 자속장벽(30)이 형성되어 릴럭턴스 토크가 효율적으로 증가될 수 있게 되어 있다. 회전자축(940)이 축홀(20)을 관통하여 삽입 회전자 몸체(10)에 삽입 결합된다.
상기 자속장벽(30)은 회전자 몸체(10)를 가상으로 4등분한 부분에 각각 양측단부가 확관되는 형태를 갖는 복수의 단위자속장벽(50)이 회전자축(40)에서 회전자 몸체(10)의 외주연부를 향하여 점진적으로 길이가 줄어들도록 다수열로 배열된다. 이처럼, 복수의 단위자속장벽(50)이 회전자축(40)에서 회전자 몸체(10)의 외주연부를 향하여 점진적으로 길이가 줄어들도록 다수열로 배열됨에 따라, 회전자를 형성하는 소재 사용량을 줄일 수 있도록 구성되어 있다.
각각의 단위자속장벽(50)의 양측 단부 두께(T)(T')가 상이하게 형성되어 소재 사용량을 더 줄일 수 있게 구성되어 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 1개의 단위자속장벽(50)을 기준으로 단위자속장벽(50)의 일측 단부 두께(T)와 타측 단부 두께(T')가 서로 상이하게 형성된다. 따라서, 단위자속장벽(50)은 도 5에 도시된 것처럼, 회전자축(40)에 인접한 단위자속장벽(50)의 일측 단부에서 타측 단부까지 전체적으로 두께가 감소하게 형성되게 된다.
한편, 이러한 형태 이외에 상기 자속장벽(30)은 회전자 몸체(10)를 가상으로 4등분한 부분에 각각 양측단부가 확관되는 형태를 갖는 복수의 단위자속장벽(50)이 회전자축(40)에서 회전자 몸체(10)의 외주연부를 향하여 점진적으로 길이가 줄어드는 다수열로 배열된다. 각각의 단위자속장벽(50)의 양측 단부 사이의 간격(D)(D')이 상이하게 형성되어 상기한 바와 같이 소재 사용량을 줄이는 가운데 릴럭턴스 토크를 더 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 1개의 단위자속장벽(50)을 기준으로 단위자속장벽(50)의 일측 단부 사이의 간격(D)과 타측 단부 사이의 간격(D')이 서로 상이하게 형성된다. 따라서, 단위자속장벽(50)은 도 5에 도시된 것처럼, 회전자축(40)에 인접한 단위자속장벽(50)의 일측 단부에서 타측 단부까지 전체적으로 두께가 감소하게 형성되게 된다.
이러한 릴럭턴스 모터용 회전자는 회전자 몸체(10)에 형성된 자속장벽(30)에 의하여 인덕턴스 토크가 발생되어 구동된다. 이때 발생되는 인덕턴스 토크는 자속장벽(30)의 형태가 좌우로 상이한 비대칭형태를 가짐에 따라 인덕턴스 차가 더 크게 되어 종래 기술에 비해 토크 밀도가 향상되어 효율이 높아지게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다.
본 발명은 회전자 코어의 크기를 증가시키지 않는 가운데 코일과 코어의 사용량을 줄여 원가를 낮출 수 있도록 하고, 아울러 릴럭턴스 토크를 용이하게 증가시킬 수 있는 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자에 관한 것이다.

Claims (4)

  1. 회전자 몸체;
    상기 회전자 몸체에 관통되게 형성된 축홀;
    상기 회전자 몸체의 외주연부와 상기 축홀 사이에 형성되는 자속장벽; 및
    상기 축홀에 결합되는 회전자축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자속장벽은 상기 회전자 몸체를 가상으로 4등분한 부분에 각각 양측단부가 확관되는 형태를 갖는 복수의 단위자속장벽을 포함하되,
    상기 단위자속장벽은 상기 회전자축에서 상기 회전자 몸체의 외주연부를 향하여 길이가 줄어들도록 다수열로 배열되는 것을 특징으로 하는 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위자속장벽의 양측 단부의 두께가 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위자속장벽의 양측 단부 사이의 간격이 상이하게 형성됨을 특징으로 하는 싱크로너스 릴럭턴스 모터용 회전자.
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