WO2015102387A1 - 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조 - Google Patents

스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조 Download PDF

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정병환
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • the present invention relates to a position angle parking structure of a switched reluctance motor, and in particular, a fixed electromagnet part and a rotating electromagnet part are provided inside the motor housing so that the parking function can be implemented by a power applied through the switching unit. .
  • a switched reluctance motor generates rotational torque by interrupting the power supplied to a coil wound around a multi-phase stator by using a switching element. Rotational torque can be generated.
  • the rotor When the specific excitation state is not changed, the rotor can be stopped at a certain position, and various drive control is possible to generate reverse rotational power by controlling the phase of the input pulse signal applied to the switching element based on the maximum inductance shape. As a result, it is used as a power source for household appliances such as washing machines and vacuum cleaners.
  • Switched reluctance motors have no windings or permanent magnets in the rotor, simple drive circuits, low manufacturing costs, low rotor inertia and high efficiency over a wide range of speeds. It is an electric motor with many advantages in its structure and operation because it can be operated.
  • the switched reluctance motor When a current flows through the field coil by the driving circuit unit, the switched reluctance motor generates reluctance torque between the stator and the rotor, and the rotor is rotated in a direction in which the resistance of the magnetic circuit is minimized.
  • the switched reluctance motor should always be parked in the effective torque generating area at the time of initial start-up.
  • the size of the motor increases in the process of providing a separate auxiliary coil, ring-type magnet and solenoid, and thus There was a problem that the structure is complicated.
  • the present invention is to simplify the structure that the rotor is always parked in the effective torque generating area during the initial start-up to prevent the torque ripple generated during the initial drive while reducing the size of the motor.
  • the present invention provides a fixed electromagnet portion (10) provided inside the motor housing (12) having a stator (11); A rotating electromagnet portion 20 provided on the rotating shaft 22 having the rotor 21 into the stator 11; And a power supply unit 30 having a switching unit 31 to which power is applied to the fixed electromagnet unit 10 and the rotating electromagnet unit 20.
  • the fixed electromagnet portion 10 has the same shape as the stator 11 and the stator finger 101 spaced apart from the stator (11); And an outer coil 102 wound on a surface of the stator finger 101.
  • the rotating electromagnet unit 20 has a rotor finger having the same shape as the rotor 21 provided on the rotating shaft 22 penetrating the inside of the stator finger 101 provided in the motor housing 12. 201; And an inner coil 202 wound around the rotor finger 201, wherein both end portions of the inner coil 202 are connected to a rotary connector 203 provided on the rotating shaft 22.
  • the rotary connector 203 has a rotary connecting piece 203-1 having a disk shape in which the rotary shaft 22 is inserted therethrough; A plurality of ring terminals 203-2 having a ring shape formed on an outer circumferential surface of the rotary connecting piece 203-1; And an arm terminal 203-3 connected to the ring terminal 203-2 and fixed to the motor housing 12 and connected to the switching unit 31.
  • the switching unit 31 is applied to the parking structure at the initial stage of the driving of the motor by using the relay 31 'so that the current is parked in the effective torque generating region. It is characterized by being suppressed.
  • the present invention is provided with a fixed electromagnet part and a rotating electromagnet part inside the motor housing so that the parking function can be implemented by the power applied through the switching part, thereby preventing the torque ripple generated during initial driving. have.
  • the parking structure can be simplified, thereby reducing the size of the electric motor, thereby increasing the space utilization.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the inside and outside of the switched reluctance motor according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the separation of the switched reluctance motor in accordance with the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a switched reluctance motor according to the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the switched reluctance motor according to the present invention in another direction;
  • FIG. 5 is an exemplary view showing a position angle parking circuit of a switched reluctance motor according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the inside and outside of the switched reluctance motor according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the separated switch reluctance motor according to the present invention
  • Figure 3 is a switched reluctance according to the present invention
  • Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the switched reluctance motor according to the present invention in a different direction.
  • the switched reluctance motor according to the present invention has a structure in which the rotor 21 has no windings or permanent magnets, the driving circuit is simple, and the manufacturing cost is low, the inertia of the rotor is low, and high efficiency at a wide range of speeds.
  • the stator 11 and the rotor 21 are driven. Reluctance torque is generated in between to rotate the rotor in a direction that minimizes the resistance of the magnetic circuit.
  • the motor 21 should always be parked in the effective torque generating area at the time of initial start-up.
  • the size of the motor is increased.
  • the position angle parking structure of the switched reluctance motor according to the present invention having this purpose is composed of a fixed electromagnet part 10, a rotating electromagnet part 20, and a power supply unit 30, as shown in FIGS. It is.
  • the fixed electromagnet portion 10 has a function of generating a magnetic flux in a state fixed inside the motor housing 12, and is provided inside the motor housing 12 having the stator 11.
  • the fixed electromagnet portion 10 has the same shape as the stator 11 provided in the motor housing 12 and is provided with a stator finger 101 spaced apart from the stator 11, and the surface of the stator finger 101 is provided.
  • the outer coil 102 is provided so as to be wound around and connected to a switching unit 31 described later.
  • the rotating electromagnet part 20 is rotated in the same manner as the rotor 21 and has a function of generating a magnetic flux during parking so that the parked state can be maintained at a predetermined position. It is provided in the rotating shaft 22 which has the electron 21.
  • the rotating electromagnet portion 20 has a rotor finger having the same shape as the rotor 21 provided on the rotating shaft 22 passing through the inside of the stator finger 101 provided in the motor housing 12 ( 201, which is provided with an inner coil 202 wound around the rotor finger 201.
  • Both end portions of the inner coil 202 are connected to the rotary connector 203 provided on the rotary shaft 22.
  • FIG. 5 is an exemplary view showing a position angle parking circuit of a switched reluctance motor according to the present invention.
  • the power supply unit 30 is provided so that power is applied to the fixed electromagnet unit 10 and the rotating electromagnet unit 20 through the switching unit 31 to be driven.
  • the switching unit 31 is preferably such that the relay 31 'is used.
  • the rotary connector 203 has a function of applying power to the rotary electromagnet unit 20 which is coupled to the rotary shaft 22 and rotates.
  • the rotary connector 203 has a disk shape on the rotary shaft 22. 1) is fixed in the inserted state, and a plurality of ring terminals 203-2 having a ring shape are provided on the outer circumferential surface of the rotary connecting piece 203-1.
  • the arm terminal 203-3 is preferably formed to have a predetermined elastic force so that the arm terminal 203-3 is always connected to the ring terminal 203-2.
  • stator finger 101 is to be in direct contact with the interior of the motor housing 12, but in addition to this form, it is preferable to be coupled in a state written on the outer guide (G1) made of an insulator having a ring shape.
  • the rotor finger 201 is to be directly coupled to the rotating shaft 22, in addition to this form, the inner guide (G2) made of a separate insulator is inserted between the rotating shaft 22 and the rotor finger 201 It is desirable to be coupled in the state.
  • the present invention relates to a position angle parking structure of a switched reluctance motor, and in particular, a fixed electromagnet part and a rotating electromagnet part are provided inside the motor housing so that the parking function can be implemented by a power applied through the switching unit. .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 고정자를 갖는 전동기 하우징 내부에 구비된 고정 전자석부와; 상기 고정자의 내부로 회전자를 갖는 회전축에 구비된 회전 전자석부; 및 상기 고정 전자석부와 회전 전자석부에 전원이 인가되는 스위칭부를 갖는 전원공급부로 구성됨을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 초기 구동시 발생되는 토크 리플을 막을 수 있도록 하는 가운데 회전자가 항상 유효토크 발생 영역에 파킹될 수 있도록 하고, 아울러 전동기의 크기를 줄여 공간활용율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조에 관한 것으로서, 특히 전동기 하우징의 내부에 고정 전자석부와 회전 전자석부가 구비되도록 하여 스위칭부를 경유하여 인가되는 전원에 의하여 파킹 기능이 구현될 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 스위치드 릴럭턴스 전동기는 다상의 고정자에 감겨진 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있다.
특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 세탁기나 진공청소기등의 가전제품의 동력원으로 사용되고 있다.
스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched reluctance motor;SRM)은 회전자에 권선이나 영구자석이 없는 구조로 이루어지고, 구동회로가 간단하여 제작비용이 저렴하고, 회전자의 관성이 적으며 넓은 범위의 속도에서 고효율운전이 가능하기 때문에 그 구조 및 작동상 여러 이점을 갖는 전동기이다
스위치드 릴럭턴스 전동기는 구동회로부에 의해 계자 코일에 전류가 흐르면 고정자와 회전자사이에 릴럭턴스 토크가 발생되어 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전자가 회전된다.
한편, 스위치드 릴럭턴스 전동기는 초기 기동시 회전자가 항상 유효토크 발생영역에 파킹되어야 하는데, 이를 위해 별도의 보조 코일이나 링형 마그네트 및 솔레노이드 등을 구비하는 과정에서 전동기의 크기가 커지는 가운데 그로 인해 전체적인 전동기의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
또한, 초기 구동시 링형 마그네트가 회전자 상부에 위치하여 구동시 회전자와 링형 마그네트와의 상호 반응에 토크 리플이 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 초기 기동시 회전자가 항상 유효토크 발생영역에 파킹되는 구조를 간단하게 하여 전동기의 크기를 줄이는 가운데 초기 구동시 발생되는 토크 리플을 막을 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 고정자(11)를 갖는 전동기 하우징(12) 내부에 구비된 고정 전자석부(10)와; 상기 고정자(11)의 내부로 회전자(21)를 갖는 회전축(22)에 구비된 회전 전자석부(20); 및 상기 고정 전자석부(10)와 회전 전자석부(20)에 전원이 인가되는 스위칭부(31)를 갖는 전원공급부(30)로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 전자석부(10)는 상기 고정자(11)와 동일한 형태를 가지며 상기 고정자(11)와 이격된 스테이터 핑거(101); 및 상기 스테이터 핑거(101)의 표면에 감겨진 아우터 코일(102)로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전 전자석부(20)는 전동기 하우징(12)의 내부에 구비된 스테이터 핑거(101)의 내부를 관통하는 회전축(22)에 구비된 회전자(21)와 동일한 형태를 갖는 회전자 핑거(201); 및 상기 회전자 핑거(201)에 감겨진 인너 코일(202)로 구성되되, 상기 인너 코일(202)의 양측단부는 회전축(22)에 구비된 회전접속구(203)에 접속됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전 접속구(203)는 회전축(22)이 관통되게 삽입된 디스크형태를 갖는 회전접속편(203-1)과; 상기 회전접속편(203-1)의 외주면에 형성된 링형태를 갖는 복수개의 링단자(203-2); 및 상기 링단자(203-2)에 접속되며 전동기 하우징(12)에 고정되어 스위칭부(31)에 접속된 아암단자(203-3)으로 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 상기 스위칭부(31)는 릴레이(31')를 이용하여 전동기의 구동 초기에 파킹구조로 전류가 인가되어 유효토크 발생 영역에 파킹되도록 하고, 일정 전압 이상이면 고정자측으로 전류가 인가되어 토크 리플이 억제됨을 특징으로 한다.
본 발명은 전동기 하우징의 내부에 고정 전자석부와 회전 전자석부가 구비되어 스위칭부를 경유하여 인가되는 전원에 의하여 파킹 기능이 구현될 수 있도록 함으로써, 초기 구동시 발생되는 토크 리플을 막을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 초기 기동시 회전자가 항상 유효토크 발생 영역에 파킹될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 이를 통해 파킹 구조를 간단하게 하여 전동기의 크기를 줄여 공간활용율을 높일 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 내, 외부를 절개하여 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기를 분리 도시한 사시도.
도3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 종단면도.
도4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 다른 방향에서 도시한 종단면도.
도5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹 회로를 도시한 예시도.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 내, 외부를 절개하여 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기를 분리 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 종단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 다른 방향에서 도시한 종단면도이다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기는 회전자(21)에 권선이나 영구자석이 없는 구조로 이루어지고, 구동회로가 간단하여 제작비용이 저렴하고, 회전자의 관성이 적으며 넓은 범위의 속도에서 고효율운전이 가능하기 때문에 그 구조 및 작동상 여러 이점을 갖는 전동기로서, 미도시한 구동회로부에 의해 고정자(11)에 감겨진 계자 코일(C)에 전류가 흐르면 고정자(11)와 회전자(21) 사이에 릴럭턴스 토크가 발생되어 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전자가 회전된다.
전동기는 초기 기동시 회전자(21)가 항상 유효토크 발생영역에 파킹되어야 하는데, 이를 위해 종래 별도의 보조 코일이나 링형 마그네트 및 솔레노이드 등을 구비하는 과정에서 전동기의 크기가 커지는 가운데 그로 인해 전체적인 전동기의 구조가 복잡해지는 문제점을 해소하는데 본 발명의 목적이 있다.
이러한 목적을 갖는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 고정 전자석부(10), 회전 전자석부(20) 및 전원공급부(30)로 구성되어 있다.
여기에서, 상기 고정 전자석부(10)는 전동기 하우징(12)의 내부에 고정된 상태에서 자속이 발생되는 기능을 갖는 것으로 고정자(11)를 갖는 전동기 하우징(12) 내부로 구비되어 있다.
이러한 상기 고정 전자석부(10)는 전동기 하우징(12)에 구비된 고정자(11)와 동일한 형태를 가지며 고정자(11)와 이격된 스테이터 핑거(101)가 구비되고, 상기 스테이터 핑거(101)의 표면에 아우터 코일(102)이 감져지게 구비되어 후술하는 스위칭부(31)에 접속되어 있다.
상기 회전 전자석부(20)는 평상시 회전자(21)와 동일하게 회전되는 가운데 파킹시 자속이 발생되어 일정한 위치에서 파킹된 상태가 유지될 수 있도록 하는 기능을 갖는 것으로 고정자(11)의 내부로 회전자(21)를 갖는 회전축(22)에 구비되어 있다.
이러한 상기 회전 전자석부(20)는 전동기 하우징(12)의 내부에 구비된 스테이터 핑거(101)의 내부를 관통하는 회전축(22)에 구비된 회전자(21)와 동일한 형태를 갖는 회전자 핑거(201)가 구비되고, 상기 회전자 핑거(201)에 감겨진 인너 코일(202)로 구비되어 있다.
상기 인너 코일(202)의 양측단부는 회전축(22)에 구비된 회전접속구(203)에 접속되어 있다.
도5는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹 회로를 도시한 예시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 전원공급부(30)는 고정 전자석부(10)와 회전 전자석부(20)에 전원이 스위칭부(31)를 통해 인가되어 구동될 수 있게 구비되어 있다. 이러한 상기 스위칭부(31)는 릴레이(31')가 사용되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 전동기가 구동되는 초기에는 파킹 구조로 전류가 인가되는 가운데 일정 전압 이상이 되면 전동기의 고정자측으로 전류가 인가됨으로써, 초기 기동시 회전자가 항상 유효토크 발생 영역에 파킹될 수 있도록 하고, 아울러 구동시 발생되는 토크 리플을 막을 수 있게 된다.
한편, 상기 회전 접속구(203)는 회전축(22)에 결합되어 회전되는 회전 전자석부(20)에 전원이 인가되도록 하는 기능을 갖는 것으로 상기 회전축(22)에 디스크형태를 갖는 회전접속편(203-1)이 관통되게 삽입된 상태로 고정되고, 상기 회전접속편(203-1)의 외주면에는 링형태를 갖는 복수개의 링단자(203-2)가 구비되어 있다.
상기 링단자(203-2)에 일측이 접속되며 전동기 하우징(12)에 타측이 고정되어 상기 스위칭부(31)에 접속된 아암단자(203-3)으로 구성되어 있다. 상기 아암단자(203-3)은 소정 탄성력을 갖도록 형성되어 링단자(203-2)에 항상 접속된 상태가 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 스테이터 핑거(101)가 전동기 하우징(12)의 내부에 직접 맞대어지도록 하였으나, 이러한 형태 이외에 링형태를 갖는 절연체로 이루어진 아우터 가이드(G1)에 씌어진 상태로 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 회전자 핑거(201)가 회전축(22)에 직접 결합되도록 하였으나, 이러한 형태 이외에 회전축(22)과 회전자 핑거(201) 사이에 별도의 절연체로 이루어진 인너 가이드(G2)가 삽입된 상태로 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
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 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조에 관한 것으로서, 특히 전동기 하우징의 내부에 고정 전자석부와 회전 전자석부가 구비되도록 하여 스위칭부를 경유하여 인가되는 전원에 의하여 파킹 기능이 구현될 수 있도록 한 것이다.

Claims (5)

  1. 고정자(11)를 갖는 전동기 하우징(12) 내부에 구비된 고정 전자석부(10)와;
    상기 고정자(11)의 내부로 회전자(21)를 갖는 회전축(22)에 구비된 회전 전자석부(20); 및
    상기 고정 전자석부(10)와 회전 전자석부(20)에 전원이 인가되는 스위칭부(31)를 갖는 전원공급부(30)로 구성됨을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 전자석부(10)는 상기 고정자(11)와 동일한 형태를 가지며 상기 고정자(11)와 이격된 스테이터 핑거(101); 및
    상기 스테이터 핑거(101)의 표면에 감겨진 아우터 코일(102)로 구성됨을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 전자석부(20)는 전동기 하우징(12)의 내부에 구비된 스테이터 핑거(101)의 내부를 관통하는 회전축(22)에 구비된 회전자(21)와 동일한 형태를 갖는 회전자 핑거(201); 및
    상기 회전자 핑거(201)에 감겨진 인너 코일(202)로 구성되되, 상기 인너 코일(202)의 양측단부는 회전축(22)에 구비된 회전접속구(203)에 접속됨을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 접속구(203)는 회전축(22)이 관통되게 삽입된 디스크형태를 갖는 회전접속편(203-1)과;
    상기 회전접속편(203-1)의 외주면에 형성된 링형태를 갖는 복수개의 링단자(203-2); 및
    상기 링단자(203-2)에 접속되며 전동기 하우징(12)에 고정되어 스위칭부(31)에 접속된 아암단자(203-3)으로 구성됨을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부(31)는 릴레이(31')를 이용하여 전동기의 구동 초기에 파킹구조로 전류가 인가되어 유효토크 발생 영역에 파킹되도록 하고, 일정 전압 이상이면 고정자측으로 전류가 인가되어 토크 리플이 억제됨을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조.
PCT/KR2014/013071 2013-12-30 2014-12-30 스위치드 릴럭턴스 전동기의 위치각 파킹구조 Ceased WO2015102387A1 (ko)

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