WO2019151783A1 - 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기 - Google Patents

토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기 Download PDF

Info

Publication number
WO2019151783A1
WO2019151783A1 PCT/KR2019/001316 KR2019001316W WO2019151783A1 WO 2019151783 A1 WO2019151783 A1 WO 2019151783A1 KR 2019001316 W KR2019001316 W KR 2019001316W WO 2019151783 A1 WO2019151783 A1 WO 2019151783A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
stator
inner rotor
outer rotor
type motor
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/001316
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
유동석
김기만
엄상준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to DE112019000640.1T priority Critical patent/DE112019000640T5/de
Priority to US16/966,814 priority patent/US11824408B2/en
Publication of WO2019151783A1 publication Critical patent/WO2019151783A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/02—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of reciprocating-piston type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a dual rotor type motor for reducing torque ripple and a compressor including the same.
  • the vibration and noise of the motor are caused by cogging torque, torque ripple and electromagnetic excitation sources.
  • the cogging torque and torque ripple are generated by the flux change of the stator when the rotor rotates and can be improved through the core design.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a conventional dual rotor type motor
  • Figure 2 is a view showing a planar structure of a dual rotor type motor.
  • the conventional dual rotor type motor 10 includes an outer rotor 11, an inner rotor 13, and a stator 15.
  • the outer rotor 11 in which a plurality of permanent magnets 11a and 11b are arranged in the inner circumferential direction, and the inner rotor 13 in which the plurality of permanent magnets 13a and 13b are arranged in the outer circumferential direction are formed in the stator 15. Rotate on each outside and inside.
  • the total torque value is calculated by the sum of the torques generated by the outer rotor 11 and the inner rotor 13.
  • Korean Patent Publication No. 10-2010-0085057 (2010.07.28. Publication date) (hereinafter referred to as "prior document 2”) discloses a dual rotor motor.
  • the dual core motor disclosed in Prior Document 2 improves the tooth structure of the stator core such that the inner slot angle is larger than the inner slot angle, thereby suppressing coating torque to implement a low noise effect.
  • Korean Patent Publication No. 10-2013-0044754 discloses a permanent magnet motor.
  • Prior art 3 discloses a permanent magnet motor that improves the assembly between the teeth and the rotor of the permanent magnet motor, lowers the deformation and failure rate of the rotor, and minimizes the leakage magnetic flux to reduce cogging torque.
  • prior art document 3 forms a tooth extension in the circumferential direction at the outer circumferential side end of the tooth, forms an incision groove in the rotor axis center direction at the outer circumference of the tooth, and forms a penetration groove in which the injection is introduced in the radial direction at the inner circumference of the tooth do.
  • it takes a lot of time for the machining operation there is a problem that the operation cost increases.
  • An object of the present invention is to provide a dual rotor type motor capable of reducing torque ripple through a rotation misalignment by giving a difference in an initial angle between an inner rotor and an outer rotor.
  • An object of the present invention is to provide a compressor with a motor that can reduce the vibration and noise by reducing the torque ripple even by simple assembly by adopting a structure in which the initial angle difference between the inner rotor and the outer rotor occurs when the shaft is fastened.
  • Dual rotor type motor is installed in a coil wound stator, facing the outer ring of the stator, a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction through the inner peripheral surface facing the outer ring of the stator
  • An outer rotor that is installed to face the inner ring of the stator, the inner rotor having a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction through an outer circumferential surface facing the inner ring of the stator, and each of the inner rotor and the outer rotor
  • the dual rotor type motor can be rotated to reduce the torque profile of the inner rotor and the torque profile of the outer rotor, thereby reducing torque ripple. have.
  • Compressor for this purpose is provided with a coil wound around the outer, the outer ring of the stator, the outer periphery of the plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction through the inner peripheral surface facing the outer ring of the stator A rotor and an inner rotor installed to face the inner ring of the stator, the inner rotor having a plurality of permanent magnets arranged in a circumferential direction through an outer circumferential surface facing the inner ring of the stator, and the initial stage of each of the inner rotor and the outer rotor.
  • the inner rotor and the outer rotor are fastened through a dual rotor type motor that is misaligned with each other in response to the difference of the initial angle, through the rotation centers of the outer rotor and the inner rotor.
  • a shaft rotating together with the outer rotor and the inner rotor, a coupling of the shaft upper portion.
  • a connecting rod connected through a pin to linearly move the piston using rotation of the shaft, storing a refrigerant, a cylinder compressing the refrigerant using the piston, and a cylinder supporting the shaft and providing the cylinder. Contains a block.
  • a fastening protrusion is formed on the shaft, and the first and second insertion grooves are formed in the outer rotor and the inner rotor, and at this time, approximately 5 degrees (eg, 4.5 to 5.5) between the first and second insertion grooves. Given the difference in angle, etc., it is possible to implement a structure that reduces the torque ripple by only assembly work without any extra work.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a conventional dual rotor type motor.
  • FIG. 2 is a view showing a planar structure of a conventional dual rotor type motor.
  • FIG 3 is a view showing an arrangement structure between an outer rotor and an inner rotor of a conventional dual rotor type motor.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which an initial angle difference is given between an outer rotor and an inner rotor in a dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing torque waveforms of each of the conventional comparative example T1 shown in FIG. 3 and one embodiment T2 of the present invention shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a graph showing waveforms obtained by synthesizing the torque of the outer rotor, the torque of the inner rotor, and the torque of the outer rotor and the inner rotor in the dual rotor type motor according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view briefly showing a compressor including a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded view illustrating a coupling structure between a shaft, an outer rotor, and an inner rotor constituting a compressor including a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a planar shape of the dual rotor type motor coupled by the coupling structure shown in FIG.
  • a component when a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected to or connected to that other component. It is to be understood that other components may be “interposed” between each component, or that each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through other components.
  • the dual rotor type motor refers to a motor having an outer rotor and an inner rotor, that is, a structure having a plurality of rotors.
  • FIG. 9 is a view illustrating a planar shape of a dual rotor type motor, and the dual rotor type motor 100 illustrated in the drawing includes an outer rotor 110, an inner rotor 130, and a stator 150.
  • the coil is wound around the stator 150.
  • the coil may be wound in a shape such as reference numeral 17 in FIG. 1, but is not necessarily limited to the shape shown.
  • the outer rotor 110 is installed to face the outer ring of the stator 150.
  • the outer rotor 110 may have a structure in which a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction through an inner circumferential surface (or an inner surface) facing the outer ring of the stator 150.
  • permanent magnets of the N and S poles may be alternately arranged in the circumferential direction through the inner circumferential surface of the outer rotor 110.
  • the inner rotor 130 is installed to face the inner ring of the stator 150.
  • the inner rotor 130 may have a structure in which a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction through an outer circumferential surface (or an outer surface) facing the inner ring of the stator 150.
  • permanent magnets of the N and S poles may be alternately arranged in the circumferential direction through the outer circumferential surface of the inner rotor 130.
  • the outer rotor 110 is configured to rotate outside the stator 150
  • the inner rotor 130 is configured to rotate inside the stator 150.
  • outer rotor 110 and the inner rotor 130 are configured to rotate inside and outside the stator 150 as described above, current flows through a coil wound around the stator 150 to generate torque.
  • FIG 3 is a view showing the arrangement between the outer rotor and the inner rotor of the conventional dual rotor type motor
  • Figure 4 shows the initial angle difference between the outer rotor and the inner rotor in the dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention Drawing.
  • FIG. 3 a conventional general dual rotor type motor 10 is shown.
  • the outer rotor 11 having the permanent magnet 11a on the inner side and the inner rotor 13 having the permanent magnet 13b on the outer side are ⁇ (example). It is arranged to face each other with respect to the reference axis (Q-axis) rotated at an angle such as 40 degrees.
  • the torque is calculated by the sum of the torques generated from the inner rotor 13 and the outer rotor 11.
  • the rotational alignment between the inner rotor 13 and the outer rotor 11 Alignment can increase vibration and noise.
  • the dual rotor type motor 100 has an outer rotor 110 and a permanent magnet 131 having a permanent magnet 111 provided on an inner side thereof.
  • the provided inner rotors 130 are disposed to face each other based on a reference axis Q-axis rotated at an angle of ⁇ (eg, 40 degrees).
  • ⁇ eg, 40 degrees
  • the inner rotor 130 further has an initial angle by an angle as compared with the outer rotor 110.
  • the inner rotor 130 and the outer rotor 110 may be formed to be misaligned with each other in response to the difference in the initial angle by the ⁇ angle.
  • the stator 150 is disposed between the inner rotor 130 and the outer rotor 110 configured as described above, and the shape and structure of the stator 150 may be the same as or similar to those of the conventional one, and in particular, the structure of the stator 150. Does not change.
  • the coil 170 is wound inside the stator 150.
  • the torque is rotated. Is generated.
  • the torque at this time means the sum of the torque generated from the inner rotor 130 and the torque generated from the outer rotor 110.
  • the inner rotor 130 and the outer rotor 110 are intentionally misaligned by an ⁇ angle so that the torque between the inner rotor 130 and the outer rotor 110 is reduced from each other. It was. This can reduce torque ripple, resulting in less vibration and noise.
  • FIG. 5 shows a conventional dual rotor type motor 10 (see FIG. 3) which does not give an initial angle to the inner rotor, and a dual rotor type motor 100 according to an embodiment of the present invention which gives an initial angle to the inner rotor.
  • Fig. 1 is a graph comparing the torque waveforms of the reference.
  • the torque waveform of the conventional dual rotor type motor 10 (refer to FIG. 3) is represented by a dotted line T1, and according to an embodiment of the present invention, The torque waveform is represented by the solid line T2.
  • the torque waveform of T2 is a waveform of the inner rotor having an initial angle of 5 degrees more than that of the outer rotor. Accordingly, it can be confirmed that the torque ripple is significantly reduced in comparison with the conventional comparative example in which the inner rotor is not given an initial angle. have.
  • the inner rotor 130 may be 4.5 to 5.5 based on a reference axis Q-axis in which the outer rotor 110 is arranged. It may further have an initial angle of the figure, ie ⁇ angle.
  • the inner rotor 130 is in a range of 4.5 to 5.5 degrees relative to the reference axis Q-axis. It may further rotate to have an angle within the range of 44.5 to 45.5 degrees (ie, ⁇ + ⁇ ).
  • the permanent magnets 111 arranged on the inner circumferential surface of the outer rotor 110 and the permanent magnets 131 arranged on the outer circumferential surface of the inner rotor 130 may be disposed to face each other in the same number.
  • the permanent magnets 111 and 131 disposed to face each other based on the rotation center of the outer rotor 110 and the inner rotor 130 are mutually different. It may be arranged to be offset by the angle ⁇ .
  • FIG. 6 is a graph showing waveforms obtained by synthesizing the torque of the outer rotor, the torque of the inner rotor, and the torque of the outer rotor and the inner rotor in the dual rotor type motor according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the torque profile of FIG. 6 is a dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention, and is a result obtained by a motor manufactured by a six-pole, 18-slot, toroidal winding method.
  • FIG. 7 is a view briefly showing a compressor including a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • a compressor 1000 including a dual rotor type motor may be provided.
  • the illustrated compressor 1000 includes a dual rotor type motor 100, a shaft 200, a connecting rod 400, a cylinder 500, and a cylinder block 300.
  • the dual rotor type motor 100 includes a stator 150 wound around a coil, an outer rotor 110, and an inner rotor 130.
  • the outer rotor 110 may be installed to face the outer ring of the stator 150, and may have a structure in which a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction through an inner circumferential surface facing the outer ring of the stator 150.
  • the inner rotor 130 is installed to face the inner ring of the stator 150, and may have a structure in which a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction through an outer circumferential surface facing the inner ring of the stator 150.
  • an initial angle eg, 4.5 to 5.5 degrees
  • the inner rotor 130 and the outer rotor 110 correspond to the difference of the initial angle.
  • the shaft 200 may be fastened through the center of rotation of the outer rotor 110 and the inner rotor 130. Accordingly, the shaft 200 may rotate in the compressor 1000 together with the outer rotor 110 and the inner rotor 130.
  • the cylinder block 300 serves to support the shaft 200 to rotate in the inner center, and serves as a body that provides the cylinder 500 for compressing the refrigerant through the upper one side.
  • the connecting rod 400 is connected to the coupling pin 200a protruding from the shaft 200 to move the piston in the linear direction in the cylinder 500 using the rotational force of the shaft 200.
  • the cylinder 500 stores the refrigerant and may compress the refrigerant stored inside by using the movement of the piston.
  • FIG. 8 is an exploded view illustrating a coupling structure between a shaft, an outer rotor, and an inner rotor constituting a compressor including a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • the disassembled state of the dual rotor type motor 100 in which the shaft 200 and the shaft 200 are fastened through the rotation center may be confirmed.
  • the dual rotor type motor 100 has an inner rotor 130 inserted into and coupled from the bottom of the stator 150 to face the inner ring of the stator 150, and the outer rotor 110 to face the outer ring of the stator 150. ) Is inserted and inserted from above.
  • the shaft 200 is coupled to penetrate up and down along the rotation center of the dual rotor type motor 100.
  • the shaft 200 is inserted through the center of the outer rotor 110 positioned at the upper portion and inserted through the center of the inner rotor 130 positioned at the lower portion thereof.
  • the fastening protrusion 210 having a straight shape in the vertical direction through the outer peripheral surface of the shaft 200 protrudes.
  • a first insertion groove 113 into which the fastening protrusion 210 is inserted is formed in the center of the outer rotor 110, and a second insertion groove into which the fastening protrusion 210 is inserted into the center of the inner rotor 130. 133 is formed.
  • the first insertion groove 113 and the second insertion groove 133 have a size corresponding to the size and shape of the projecting cross section of the fastening protrusion 210.
  • the first and second insertion grooves 113 and 133 may correspond to the protruding length t1 and the protruding width w1 of the fastening protrusion.
  • the groove depths t2 and t3 and the groove widths w2 and w3 may be formed.
  • first and second insertion grooves 113 and 133 may be misaligned with each other through the outer rotor 110 and the inner rotor 130 in response to an initial angle difference between the outer rotor 110 and the inner rotor 130. It can be formed on the position of the seal.
  • the fastening protrusion 210 is sequentially penetrated through the first and second insertion grooves 113 and 133 by simply assembling the shaft 200 to the outer rotor 130 and the inner rotor 110 sequentially.
  • an initial angle difference of approximately 5 degrees exists between the outer rotor 110 and the inner rotor 130 according to a predetermined positional relationship between the first and second insertion grooves 113 and 133. Phosphorus is formed.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a coupling structure of a shaft, an outer rotor, and an inner rotor constituting a compressor including a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • the shaft 200 is fastened to the dual rotor type motor 100 through the rotation center.
  • the fastening protrusion 210 protruding from the outer circumferential surface of the shaft 200 is fitted through the first insertion groove 113 of the outer rotor 110, and then the fastening protrusion 210 is connected to the inner rotor 130. It is fitted through the second insertion groove 133.
  • the inner rotor 130 may further have an initial angle of about 5 degrees compared to the outer rotor 110 due to the positional difference between the first and second insertion grooves 113 and 133 predetermined by simple assembly.
  • the torque profiles generated in each of the inner rotor and the outer rotor are reduced to each other to reduce torque ripple, and to reduce vibration and noise of the motor.
  • the initial angle difference of approximately 5 degrees e.g. 4.5 to 5.5 degrees, etc.
  • misalignment may occur during rotation, which may reduce torque ripple by up to 2%. have.
  • the present invention provides a structure that can reduce torque ripple of a dual rotor type motor by an operator only by assembling a shaft, an outer rotor, and an inner rotor, thereby improving compressor performance and reducing vibration and noise. Can be.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 아우터 로터, 및 이너 로터를 포함하며, 이너 로터와 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 이너 로터와 아우터 로터는 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 하며, 비교적 간단한 방식으로 토크리플을 감소시킬 수 있어 모터의 효율을 향상시키고 진동 및 소음을 줄일 수 있다.

Description

토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
본 발명은 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기에 관한 것이다.
냉장고의 경우, 제품에서 발생하는 소음의 대부분은 냉매를 순환시키기 위한 컴프레서에서 발생하며, 컴프레서 소음의 대부분은 모터에 의해 발생한다. 따라서 제품의 소음을 저감하기 위해서는 모터의 소음을 감소시켜야 하는 결론이 나온다.
모터의 진동 및 소음은 코깅토크, 토크리플, 전자기 가진원에 의해 발생된다. 그 중 코깅토크와 토크리플은 로터가 회전시 스테이터의 자속 변화에 의해 발생하며 코어 설계를 통하여 개선할 수 있다.
종래의 IPM(Interior Permanent Magnet) 모터의 경우, 진동 및 소음을 개선하기 위하여 스테이터의 스큐(Skew) 및 로터 영구자석의 다단 적층 등의 방식을 적용하여 토크리플을 저감시켰다. 그러나 이 같은 종래의 방식은 모터의 제작 및 가공 측면에서 여러 가지 불리한 단점이 있다.
도 1은 종래의 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 듀얼 로터 타입 모터의 평면 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)는 아우터 로터(11), 이너 로터(13), 그리고 스테이터(15)를 포함한다.
다수 개의 영구자석(11a, 11b)이 내측 원주 방향으로 배열된 아우터 로터(11)와, 다수 개의 영구자석(13a, 13b)이 외측 원주 방향으로 배열된 이너 로터(13)는 스테이터(15)의 외측 및 내측 각각에서 회전한다.
이로써, 아우터 로터(11) 및 이너 로터(13) 사이에 위치하는 스테이터(15)에 감겨진 코일(17)을 통해 전류가 흐르게 되며 토크가 발생된다.
그리고 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우, 아우터 로터(11)와 이너 로터(13)에서 발생되는 토크의 합으로 전체 토크 값이 산정된다.
한편, 이와 같은 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우에도 모터의 진동 및 소음을 감소시키기 위한 노력이 이루어지고 있다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 10-2013-0092887호(2013.08.21. 공개일)(이하, '선행문헌 1'이라 함)에는 영구자석 모터가 개시된다. 이에 개시된 선행문헌 1의 영구자석 모터의 경우 회전자 티스의 티스확장자 높이, 인접한 티스확장자 간의 거리, 회전자티스의 전기각 및 티스확장부의 직선부 각도를 조절하여 토크리플을 최소화할 수 있다. 다만, 선행기술 1의 티스는 복잡한 구조로 개선되어야 하기에, 가공에 어려움이 있다.
또한, 본 발명과 관련된 다른 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 10-2010-0085057호(2010.07.28. 공개일)(이하, '선행문헌 2'라 함)에는 듀얼 로터 모터에 관하여 개시된다. 이에 개시된 선행문헌 2의 듀얼 코어 모터는 내측 슬롯 각도를 내측 슬롯 각도보다 크게 하는 등 스테이터 코어의 티스 구조를 개선하여 코팅 토크를 억제하여 저소음 효과를 구현해 낸다. 다만, 선행문헌 2에 따른 티스의 형상으로 가공을 하기에는 현실적으로 어려움이 따르며, 가공에 따른 비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 본 발명과 관련된 또 다른 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 10-2013-0044754에는 영구자석 모터가 개시된다. 선행문헌 3은 영구자석 모터의 티스와 회전자 간의 조립성을 향상시키고, 회전자의 변형 및 불량률을 낮추고, 누설 자속을 최소화하여 코깅토크를 감소시키는 영구자석 모터에 관하여 개시하고 있다. 다만, 선행문헌 3은 티스의 외주 측단에서 원주방향으로 티스확장부를 형성하고, 티스의 외주에서 로터 축 중심 방향으로 절개홈을 형성하고, 티스의 내주에서 방사방향으로 사출물이 관입되는 관입홈을 형성한다. 이와 같은 티스의 복잡한 구조를 제공하기 위해서는 가공 작업에 많은 시간이 소요되고, 작업 비용이 증가되는 문제가 있다.
따라서, 티스의 구조를 개선하거나 스큐 및 적층 구조를 적용하는 등과 같이 복잡한 가공 절차가 요구되지 않으며, 간단한 구조 개선을 통해 듀얼 로터 타입 모터의 진동 및 소음을 저감할 수 있는 기술적 해결 방안이 요청된다.
본 발명은 이너 로터와 아우터 로터 간의 초기 각에 차이를 주어 회전 미스얼라인을 통해 토크리플을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 샤프트 체결 시 이너 로터와 아우터 로터 간의 초기 각 차이가 발생되는 구조를 채택하여 간단한 조립만으로도 토크리플이 감소되어 진동 및 소음을 줄일 수 있는 모터가 적용된 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 티스의 구조적인 개선이나 복잡한 스큐 조절, 다단 적층 구조 등을 적용하지 않으면서 간단한 방식으로 이너 로터와 아우터 로터 간의 초기 각에 차이를 주어 회전 미스얼라인을 통해 토크리플을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면 이너 로터와 아우터 로터 사이에 5도 정도의 초기 각 차이를 부여함으로써 이너 로터의 토크 프로파일과 아우터 로터의 토크 프로파일을 서로 감소시키도록 듀얼 로터 타입 모터를 회전시킬 수 있어 토크리플을 저감시킬 수 있다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 샤프트를 아우터 로터와 이너 로터의 중심 방향으로 순차적으로 체결하여 조립하는 작업만으로도 이너 로터와 아우터 로터 간의 초기 각 차이가 발생되는 구조를 채택한 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기는 코일이 감긴 스테이터와, 상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터와, 상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 듀얼 로터 타입 모터, 상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터의 회전 중심을 관통하여 체결되어, 상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터와 함께 회전하는 샤프트, 상기 샤프트 상부의 결합 핀을 통해 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드, 냉매를 보관하며, 상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더, 및 상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록을 포함한다. 이러한 압축기를 통해 샤프트와 아우터 로터, 이너 로터 사이의 간단한 조립 작업만으로도 듀얼 로터 타입 모터의 토크리플을 감소시킬 수 있어 압축기의 진동 및 소음을 줄일 수 있다.
본 발명에 의하면, 듀얼 로터 타입 모터의 회전 시, 이너 로터와 아우터 로터 각각에서 발생되는 토크 프로파일을 서로 감소시켜 토크리플을 감소시키고, 모터의 진동 및 소음을 줄일 수 있다.
특히, 이너 로터와 아우터 로터 사이에 대략 5도(예: 4.5 ~ 5.5도 등)의 초기 각 차이를 줄 경우, 회전 시 미스얼라인(misalign)이 발생될 수 있어 토크리플이 최대 2%까지 감소될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 샤프트에 체결돌기를 형성하고, 아우터 로터와 이너 로터에는 제1, 2 삽입 홈을 형성하는데, 이때, 제1, 2 삽입 홈 사이에 대략 5도(예: 4.5 ~ 5.5도 등)의 각도 차이를 주어, 별다른 작업 없이 조립작업만으로도 토크리플을 감소하는 구조를 구현해 낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래의 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 평면 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 아우터 로터와 이너 로터 간의 배열 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서 아우터 로터와 이너 로터 사이에 초기 각 차이가 주어진 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 종래의 비교예(T1)와 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예(T2) 각각의 토크 파형을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서 아우터 로터의 토크, 이너 로터의 토크, 및 아우터 로터 및 이너 로터의 토크를 합성한 것의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 간략히 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 구성하는 샤프트, 아우터 로터, 및 이너 로터 간의 결합 구조를 분해 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 결합 구조에 의해 결합된 듀얼 로터 타입 모터의 평면 형상을 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
듀얼 로터 타입 모터는 아우터 로터(outer rotor)와 이너 로터(inner rotor), 즉 복수의 로터를 갖는 구조의 모터를 말한다.
도 9는 듀얼 로터 타입 모터의 평면 형상을 보여주는 도면으로서, 이에 도시된 듀얼 로터 타입 모터(100)는 아우터 로터(110), 이너 로터(130), 그리고 스테이터(150)를 포함한다.
스테이터(150)에는 코일이 감겨진다. 코일은 도 1의 도면부호 17과 같은 형상으로 감겨질 수 있는데, 반드시 도시된 형상에 한정되지는 않는다.
아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외륜과 대향하여 설치된다.
구체적으로는, 아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외륜과 마주하는 내주 면(또는 내측 면)을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, N, S극의 영구자석이 아우터 로터(110)의 내주 면을 통해 교대로 원주 방향으로 배열될 수 있다.
이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 설치된다.
구체적으로는, 이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 마주하는 외주 면(또는 외측 면)을 통해 다수 개의 영구자석이 원주방향으로 배열되는 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, N, S극의 영구자석이 이너 로터(130)의 외주 면을 통해 교대로 원주 방향으로 배열될 수 있다.
아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외측에서 회전하도록 구성되며, 이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내측에서 회전하도록 구성된다.
이와 같이 아우터 로터(110)와 이너 로터(130)가 스테이터(150)의 외, 내측에서 회전하도록 구성됨에 따라, 스테이터(150)에 감겨진 코일을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.
도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 아우터 로터와 이너 로터 간의 배열을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서 아우터 로터와 이너 로터 사이에 초기 각 차이를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 일반적인 듀얼 로터 타입 모터(10)를 보여준다.
도 3에 도시된 듀얼 로터 타입 모터(10)는 영구자석(11a)이 내측 면에 구비된 아우터 로터(11)와 영구자석(13b)이 외측 면에 구비된 이너 로터(13)는 θ(예: 40도 등) 각도로 회전한 기준 축(Q-axis)을 기준으로 서로 마주하여 배치된다.
듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우 이너 로터(13)와 아우터 로터(11)에서 발생하는 토크의 합으로 토크를 산정하는데, 이와 같이 이너 로터(13)와 아우터 로터(11) 간에 회전 얼라인(align)이 이루어지면 진동 및 소음이 증가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 영구자석(111)이 내측 면에 구비된 아우터 로터(110)와 영구자석(131)이 외측 면에 구비된 이너 로터(130)는 θ(예: 40도 등) 각도로 회전한 기준 축(Q-axis)을 기준으로 서로 마주하여 배치된다. 다만, 이 경우에는 이너 로터(130)는 아우터 로터(110)에 비해 α 각도만큼 초기 각을 더 갖는다.
이를 통해 이너 로터(130)와 아우터 로터(110)는 α 각도만큼 초기 각의 차이에 대응하여 서로 회전이 미스얼라인(misalign) 되도록 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 사이에는 스테이터(150)가 배치되는데, 스테이터(150)의 형상 및 구조는 종래의 것과 동일하거나 유사할 수 있으며, 특별히 스테이터(150)의 구조가 달라지진 않는다.
스테이터(150)의 내측에는 코일(170)이 감겨지는데, 이너 로터(130) 및 아우터 로터(110)가 회전하면 스테이터(150)에 감겨진 코일(170)을 통해 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 토크가 발생된다. 이때의 토크는 이너 로터(130)에서 발생된 토크와, 아우터 로터(110)에서 발생된 토크의 합을 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 간에 의도적으로 α 각도만큼 미스얼라인이 되도록 하여, 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 간의 토크가 서로 감소되도록 하였다. 이를 통해 토크리플을 감소시킬 수 있어, 결과적으로 진동 및 소음을 줄일 수 있다.
도 5는 이너 로터에 초기 각을 주지 않은 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10, 도 3 참조)와, 이너 로터에 초기 각을 준 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100, 도 4 참조)의 토크 파형을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10, 도 3 참조)의 토크 파형은 점선인 T1으로 표현되었고, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100, 도 4 참조)의 토크 파형은 실선인 T2로 표현되었다.
이때, T2의 토크 파형은 이너 로터가 아우터 로터에 비해 5도의 초기 각을 더 갖도록 한 것의 파형으로서, 이에 따르면 이너 로터에 초기 각을 주지 않은 종래의 비교예에 비해 토크리플이 확연히 저감되었음을 확인할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)에서 이너 로터(130)는 아우터 로터(110)가 배열된 기준 축(Q-axis)을 기준으로 4.5 ~ 5.5 도의 초기 각, 즉 α 각도를 더 가질 수 있다.
예를 들어, 아우터 로터(110)가 배열된 기준 축(Q-axis)의 각도인 θ가 40도일 때, 이너 로터(130)는 상기 기준 축(Q-axis)에 비해 4.5 ~ 5.5도 범위로 더 회전하여 44.5 ~ 45.5도 범위 내의 각도(즉, θ+α)를 가질 수 있다.
이때, 아우터 로터(110)의 내주 면에 배열된 영구자석(111)과 이너 로터(130)의 외주 면에 배열된 영구자석(131)은 서로 동일한 개수로 일대일로 대향하여 배치될 수 있다.
다만, 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 간의 초기 각 차이로 인하여 서로 대향하여 배치되는 영구자석(111, 131) 간에는 아우터 로터(110)와 이너 로터(130)의 회전 중심을 기준으로 서로 α 각도만큼 어긋나게 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서 아우터 로터의 토크, 이너 로터의 토크, 및 아우터 로터 및 이너 로터의 토크를 합성한 것의 파형을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도시된 점선은 아우터 로터(110, 도 4 참조)의 토크(Outer Torque)이고, 1점 쇄선은 이너 로터(130, 도 4 참조)의 토크(Inner Torque)이고, 실선은 이들 토크의 합(Outer Torque + Inner Torque)이다. 도 6의 토크 프로파일은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터로서, 6극, 18슬롯, 토로이달(Toroidal) 권선법으로 제작된 모터를 통해 도출한 결과이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이너 로터(130, 도 4 참조)와 아우터 로터(110, 도 4 참조) 간에 4.5~5.5 도의 초기 각 차이를 주어 서로 간의 회전이 미스얼라인 되는 경우, 토크리플을 최대 2%까지 감소시킬 수 있었다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 간략히 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따르면 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기(1000)를 제공할 수 있다. 도시된 압축기(1000)는 듀얼 로터 타입 모터(100), 샤프트(200), 커넥팅 로드(400), 실린더(500), 실린더 블록(300)을 포함한다.
듀얼 로터 타입 모터(100)는 코일이 감긴 스테이터(150), 아우터 로터(110), 그리고 이너 로터(130)를 포함한다.
이때, 아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터(150)의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 구조로 이루어질 수 있다.
이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터(150)의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 각각의 초기 각(예: 4.5~5.5도 등)에 차이를 주는데, 이러한 초기 각의 차이에 대응하여 이너 로터(130)와 아우터 로터(110)는 상호 회전에 있어 미스얼라인(misalign) 될 수 있다. 이와 같은 구조에 따라 이너 로터(130)와 아우터 로터(110) 에서의 토크 프로파일을 서로 감소시킬 수 있어 진동 및 소음의 원인이 되는 토크리플을 저감시킬 수 있다.
샤프트(200)는 아우터 로터(110)와 이너 로터(130)의 회전 중심을 관통하여 체결될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(200)는 아우터 로터(110)와 이너 로터(130)와 함께 압축기(1000) 내에서 회전할 수 있다.
실린더 블록(300)은 이러한 샤프트(200)가 내측 중앙에서 회전하도록 이를 지지하는 역할을 하며, 이와 함께 냉매를 압축하는 실린더(500)를 상부 일 측을 통해 제공하는 몸체 역할을 한다.
커넥팅 로드(400)는 샤프트(200) 상부에 돌출된 결합 핀(200a)과 연결되어, 샤프트(200)의 회전력을 이용하여 실린더(500) 내에서 피스톤을 직선 방향으로 움직이게 해준다.
실린더(500)는 냉매를 보관하며 피스톤의 움직임을 이용하여 내측에 보관된 냉매를 압축시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 구성하는 샤프트, 아우터 로터, 및 이너 로터 간의 결합 구조를 분해 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 샤프트(200)와, 샤프트(200)가 회전 중심을 관통하여 체결되는 듀얼 로터 타입 모터(100)의 분해된 모습을 확인할 수 있다.
듀얼 로터 타입 모터(100)는 스테이터(150)를 중심으로, 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 이너 로터(130)가 아래에서 삽입 결합되고, 스테이터(150)의 외륜과 대향하여 아우터 로터(110)가 위에서 삽입 결합된다.
그리고 이러한 듀얼 로터 타입 모터(100)의 회전 중심을 따라 샤프트(200)가 상하로 관통하여 결합된다.
구체적인 결합 순서로서, 먼저, 샤프트(200)가 상부에 위치하는 아우터 로터(110)의 중앙을 관통하여 삽입되고, 하부에 위치하는 이너 로터(130)의 중앙을 관통하여 삽입된다.
이때, 샤프트(200)의 외주 면을 통해 상하 길이 방향으로 일자 형상을 갖는 체결돌기(210)가 돌출된다.
이와 함께, 아우터 로터(110)의 중앙에는 체결돌기(210)가 삽입되는 제1 삽입 홈(113)이 형성되며, 이너 로터(130)의 중앙에는 체결돌기(210)가 삽입되는 제2 삽입 홈(133)이 형성된다.
이들 제1 삽입 홈(113)과 제2 삽입 홈(133)은 체결돌기(210)의 돌출 단면 크기 및 형상에 대응하는 크기를 갖는다. 예를 들어, 체결돌기(210)가 도 8에 도시된 바와 같이 사각 단면으로 돌출되면 체결돌기의 돌출 길이(t1) 및 돌출 폭(w1)에 대응하도록 제1, 2 삽입 홈(113, 133)의 홈 깊이(t2, t3) 및 홈 너비(w2, w3)가 형성될 수 있다.
또한, 제1, 2 삽입 홈(113, 133)은 아우터 로터(110)와 이너 로터(130) 간의 초기 각 차이에 대응하여, 아우터 로터(110)와 이너 로터(130) 각각을 통해 서로 미스얼라인 된 위치상에 형성될 수 있다.
이에 따라, 샤프트(200)를 아우터 로터(130) 및 이너 로터(110)로 순차 조립하는 것만으로도 체결돌기(210)가 제1, 2 삽입 홈(113, 133)을 순차적으로 관통하여 체결된다. 이로써, 제1, 2 삽입 홈(113, 133)의 미리 정해진 위치 관계에 따라 아우터 로터(110)와 이너 로터(130) 사이에는 대략 5도의 초기 각 차이가 존재하게 되고, 서로 간의 회전 시 미스얼라인이 형성된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 구성하는 샤프트, 아우터 로터, 및 이너 로터의 결합 구조를 평면으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 샤프트(200)가 회전 중심을 관통하여 듀얼 로터 타입 모터(100)에 체결된다. 이때, 샤프트(200)의 외주 면에 돌출된 체결돌기(210)는 아우터 로터(110)의 제1 삽입 홈(113)을 통해 끼움 결합되고, 이어서 체결돌기(210)는 이너 로터(130)의 제2 삽입 홈(133)을 통해 끼움 결합된다.
이와 같이 간단한 조립만으로도 미리 정해진 제1, 2 삽입 홈(113, 133) 간의 위치 차이로 인하여 이너 로터(130)는 아우터 로터(110)에 비해 5도 정도의 초기 각을 더 가질 수 있다. 이로써, 토크리플이 저감되는 듀얼 로터 타입 모터의 구조가 제공될 수 있으며, 복잡한 가공 및 구조 개선을 통하지 않더라도 간단한 조립 작업만으로도 토크리플을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 듀얼 로터 타입 모터의 회전 시, 이너 로터와 아우터 로터 각각에서 발생되는 토크 프로파일을 서로 감소시켜 토크리플을 감소시키고, 모터의 진동 및 소음을 줄일 수 있다. 특히, 이너 로터와 아우터 로터 사이에 대략 5도(예: 4.5 ~ 5.5도 등)의 초기 각 차이를 줄 경우, 회전 시 미스얼라인(misalign)이 발생되어 토크리플이 최대 2%까지 감소될 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면 작업자에 의해 샤프트, 아우터 로터, 및 이너 로터의 조립 공정만으로도 듀얼 로터 타입 모터의 토크리플을 저감시킬 수 있는 구조를 제공하여, 압축기의 성능 향상 및 진동, 소음 감소를 구현해 낼 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (20)

  1. 코일이 감긴 스테이터;
    상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터; 및
    상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터;를 포함하며,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이너 로터는, 상기 아우터 로터가 배열된 기준 축을 기준으로 4.5 ~ 5.5도의 초기 각을 더 갖는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터가 배열된 기준 축의 각도가 40도 일 때,
    상기 이너 로터는 상기 기준 축에 비해 4.5 ~ 5.5도 범위로 더 회전하여 44.5 ~ 45.5도 범위 내에 각도를 갖는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은,
    서로 동일한 개수로 일대일로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은,
    상기 아우터 로터와 상기 이너 로터의 회전 중심을 기준으로 상기 초기 각의 크기 차이에 대응하여 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  6. 코일이 감긴 스테이터;
    상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터; 및
    상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터;를 포함하며,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이너 로터는, 상기 아우터 로터가 배열된 기준 축을 기준으로 4.5 ~ 5.5도의 초기 각을 더 갖는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 아우터 로터가 배열된 기준 축의 각도가 40도 일 때,
    상기 이너 로터는 상기 기준 축에 비해 4.5 ~ 5.5도 범위로 더 회전하여 44.5 ~ 45.5도 범위 내에 각도를 갖는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은,
    서로 동일한 개수로 일대일로 대향하여 배치되되, 상기 아우터 로터와 상기 이너 로터의 회전 중심을 기준으로 상기 초기 각의 크기 차이에 대응하여 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  11. 코일이 감긴 스테이터와,
    상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터와,
    상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 듀얼 로터 타입 모터;
    상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터의 회전 중심을 관통하여 체결되어, 상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터와 함께 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트 상부의 결합 핀을 통해 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드;
    냉매를 보관하며, 상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더; 및
    상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록;
    을 포함하는 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이너 로터는, 상기 아우터 로터가 배열된 기준 축을 기준으로 4.5 ~ 5.5도 범위 내의 초기 각을 더 갖는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 아우터 로터가 배열된 기준 축의 각도가 40도 일 때,
    상기 이너 로터는 상기 기준 축에 비해 4.5 ~ 5.5도 범위로 더 회전하여 44.5 ~ 45.5도 범위 내에 각도를 갖는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 샤프트의 외주 면을 통해 상하 길이 방향으로 일자 형상을 갖는 체결돌기가 돌출되고,
    상기 아우터 로터에는 상기 체결돌기가 삽입되도록 상기 체결돌기의 돌출된 단면 크기 및 형상에 대응하는 제1 삽입 홈이 형성되며,
    상기 이너 로터에는 상기 제1 삽입 홈을 통해 삽입된 상기 체결돌기가 후속하여 삽입되도록 상기 제1 삽입 홈과 동일한 크기 및 형상을 갖는 제2 삽입 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1, 2 삽입 홈은 상기 아우터 로터와 상기 이너 로터 간의 초기 각 차이에 대응하여, 상기 아우터 로터와 상기 이너 로터 각각을 통해 서로 미스얼라인 된 위치상에 형성되며,
    상기 체결돌기가 상기 제1, 2 삽입 홈을 순차적으로 관통하여 체결됨에 따라, 상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 사이에는 상기 초기 각 크기에 대응하는 미스얼라인이 형성되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  16. 코일이 감긴 스테이터와,
    상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터와,
    상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터는 상호 미스얼라인(misalign) 되는 듀얼 로터 타입 모터;
    상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터의 회전 중심을 관통하여 체결되어, 상기 아우터 로터 및 상기 이너 로터와 함께 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트 상부의 결합 핀을 통해 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드;
    냉매를 보관하며, 상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더; 및
    상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록;
    을 포함하는 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이너 로터와 상기 아우터 로터 각각의 초기 각에 차이를 주어, 상기 초기 각의 차이에 대응하여 상호 미스얼라인(misalign) 되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이너 로터는, 상기 아우터 로터가 배열된 기준 축을 기준으로 4.5 ~ 5.5도의 초기 각을 더 갖는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 아우터 로터가 배열된 기준 축의 각도가 40도 일 때,
    상기 이너 로터는 상기 기준 축에 비해 4.5 ~ 5.5도 범위로 더 회전하여 44.5 ~ 45.5도 범위 내에 각도를 갖는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 샤프트의 외주 면을 통해 상하 길이 방향으로 일자 형상을 갖는 체결돌기가 돌출되고,
    상기 아우터 로터에는 상기 체결돌기가 삽입되도록 상기 체결돌기의 돌출된 단면 크기 및 형상에 대응하는 제1 삽입 홈이 형성되며,
    상기 이너 로터에는 상기 제1 삽입 홈을 통해 삽입된 상기 체결돌기가 후속하여 삽입되도록 상기 제1 삽입 홈과 동일한 크기 및 형상을 갖는 제2 삽입 홈이 형성되고,
    상기 제1, 2 삽입 홈은 상기 아우터 로터와 상기 이너 로터 간의 초기 각 차이에 대응하여, 상기 아우터 로터와 상기 이너 로터 각각을 통해 서로 미스얼라인 된 위치상에 형성되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
PCT/KR2019/001316 2018-02-01 2019-01-30 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기 WO2019151783A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019000640.1T DE112019000640T5 (de) 2018-02-01 2019-01-30 Motor vom Doppelrotortyp zum Reduzieren einer Drehmomentwelligkeit und Kompressor damit
US16/966,814 US11824408B2 (en) 2018-02-01 2019-01-30 Dual rotor-type motor for reducing torque ripple and compressor comprising same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180013124A KR102047880B1 (ko) 2018-02-01 2018-02-01 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
KR10-2018-0013124 2018-02-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019151783A1 true WO2019151783A1 (ko) 2019-08-08

Family

ID=67478509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/001316 WO2019151783A1 (ko) 2018-02-01 2019-01-30 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11824408B2 (ko)
KR (1) KR102047880B1 (ko)
DE (1) DE112019000640T5 (ko)
WO (1) WO2019151783A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3832850A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-09 Whirlpool Corporation Direct drive electric motor having stator and magnet configurations for improved torque capability

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102016250B1 (ko) * 2018-02-08 2019-08-29 엘지전자 주식회사 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003299281A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機及びその回転電機を用いたハイブリッド車両
JP2003299327A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機
KR20120076172A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 엘지전자 주식회사 압축기용 모터 및 이를 적용한 압축기
KR101382599B1 (ko) * 2012-11-23 2014-04-08 한국생산기술연구원 코깅 상쇄형 듀얼로터 타입 모터
JP2018011426A (ja) * 2016-07-13 2018-01-18 スズキ株式会社 回転電機

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4269544B2 (ja) * 2000-09-14 2009-05-27 株式会社デンソー 複数ロータ型同期機
US6924574B2 (en) * 2003-05-30 2005-08-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Dual-rotor, radial-flux, toroidally-wound, permanent-magnet machine
EP1854199B1 (en) * 2005-01-17 2018-03-28 LG Electronics Inc. Dual rotor type motor
KR100651880B1 (ko) * 2005-01-27 2006-12-01 엘지전자 주식회사 이중 로터형 모터
JP4983022B2 (ja) * 2006-01-05 2012-07-25 パナソニック株式会社 モータ
JP5256801B2 (ja) * 2007-07-05 2013-08-07 パナソニック株式会社 電動機
JP5556000B2 (ja) * 2008-10-15 2014-07-23 パナソニック株式会社 デュアルロータモータ
JP5565365B2 (ja) 2011-04-01 2014-08-06 株式会社デンソー 回転電機のロータおよびその製造方法
KR101846966B1 (ko) 2011-10-24 2018-04-09 엘지전자 주식회사 영구자석 모터의 회전자 구조 및 이를 이용한 세탁기
KR101846968B1 (ko) 2012-02-13 2018-04-09 엘지전자 주식회사 영구자석 모터 및 이를 이용한 세탁기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003299281A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機及びその回転電機を用いたハイブリッド車両
JP2003299327A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機
KR20120076172A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 엘지전자 주식회사 압축기용 모터 및 이를 적용한 압축기
KR101382599B1 (ko) * 2012-11-23 2014-04-08 한국생산기술연구원 코깅 상쇄형 듀얼로터 타입 모터
JP2018011426A (ja) * 2016-07-13 2018-01-18 スズキ株式会社 回転電機

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3832850A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-09 Whirlpool Corporation Direct drive electric motor having stator and magnet configurations for improved torque capability
US11245317B2 (en) 2019-12-05 2022-02-08 Whirlpool Corporation Direct drive electric motor having stator and magnet configurations for improved torque capability
US11569719B2 (en) 2019-12-05 2023-01-31 Whirlpool Corporation Direct drive electric motor having stator and magnet configurations for improved torque capability

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190093458A (ko) 2019-08-09
KR102047880B1 (ko) 2019-12-04
DE112019000640T5 (de) 2020-10-29
US20210044186A1 (en) 2021-02-11
US11824408B2 (en) 2023-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7560844B2 (en) Permanent magnet rotary motor
US6462452B2 (en) Permanent magnet motor
WO2011162500A2 (ko) 더블 스테이터／더블 로터형 모터 및 이를 이용한 세탁기의 직결형 구동 장치
WO2017105147A1 (ko) 영구자석 매립형 전동기를 위한 로터 및 그를 이용한 전동기
WO2019151783A1 (ko) 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
WO2014129791A1 (ko) 전동기 및 전동기 제조방법
WO2013085231A1 (ko) 두께가 다른 영구자석을 갖는 회전자 및 그를 포함하는 모터
WO2019156419A1 (ko) 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
CN111384837A (zh) 自动化设备、直线电机、直线电机初级及其装配方法
WO2009119320A1 (ja) ステータ、モータおよび圧縮機
KR101382599B1 (ko) 코깅 상쇄형 듀얼로터 타입 모터
WO2018062656A1 (ko) Ｂｌｄｃ 모터
WO2018012885A1 (ko) 로터 및 이를 포함하는 모터
WO2018030779A1 (ko) 리니어 압축기
CN218633498U (zh) 转子组件、电机、电器和车辆
WO2011008016A2 (ko) 스테이터 및 이를 구비한 모터
CN116961271A (zh) 转子及其错极安装方法、电机
WO2021071171A1 (ko) 전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터
WO2018124634A1 (ko) 로터 및 이를 포함하는 모터
US20090072649A1 (en) Brushless electric motor
WO2021124703A1 (ja) 巻上機及びエレベーター
WO2016108614A1 (ko) 전동기의 회전자
WO2019124950A1 (ko) Ipm bldc 전동기
WO2021133083A1 (ko) 전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터
RU2435282C2 (ru) Двигатель, структура ротора и магнитная машина

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19747016

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19747016

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1