WO2019156419A1 - 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기 - Google Patents

스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기 Download PDF

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유동석
김기만
엄상준
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엘지전자 주식회사
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    • 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 dual rotor type motor and a compressor including the same in which a stator structure is improved to reduce coating torque and torque ripple while preventing a reduction in efficiency of the motor.
  • 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.
  • 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 rotor 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 cogging torque and torque ripple without processing the teeth in a complicated shape and structure by giving a misalignment between the outer teeth in the stator.
  • An object of the present invention is to provide a dual rotor type motor that can reduce vibration and noise while maintaining the output of the motor by improving the stator slot shape.
  • Dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention for this purpose is installed in the coil is wound opposite to the outer ring of the stator, the outer ring, the outer circumferential direction is arranged in the circumferential direction through the inner peripheral surface facing the outer ring of the stator It includes a rotor and an inner rotor which is installed to face the inner ring of the stator and has a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction through an outer circumferential surface facing the inner ring of the stator.
  • the stator may include an inner tooth facing the inner rotor and an outer tooth facing the outer rotor, and the inner tooth may be misaligned in the rotation direction by an angle set based on the outer tooth.
  • the inner teeth may be misaligned at an angle of -2 or more and less than 0 or more than 0 or more and 4 or less based on the outer tooth.
  • the first magnetic flux generated through the permanent magnets arranged in the outer rotor and the second magnetic flux generated through the permanent magnets arranged in the inner rotor are mutually interfering while flowing through the stator, causing a miss between the inner tooth and the outer tooth.
  • the alignment can reduce the torque ripple.
  • the efficiency of the motor is not reduced by adjusting the size of the slot opening between the inner teeth of the stator and the size of the slot opening between the outer teeth at a constant ratio. It is possible to provide a dual rotor type motor capable of reducing torque ripple.
  • Dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention for this purpose, the coil is wound around the stator, the outer ring of the stator is installed, a plurality of permanent magnets are arranged in the circumferential direction through the inner peripheral surface facing the outer ring of the stator An outer rotor and an inner rotor installed opposite to 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, the stator having an inner tooth facing the inner rotor, An outer tooth facing the outer rotor.
  • a first slot open portion having a first gap may be formed between inner teeth adjacent to each other, and a second slot open portion having a second gap may be formed between outer teeth adjacent to each other.
  • the size of the second gap of the second slot open part may be larger than the size of the first gap of the first slot open part at a predetermined ratio.
  • the second spacing of the second slot opening portion may have a size 1.2 to 1.4 times the first spacing of the first slot opening portion.
  • a dual rotor type motor that can give a torque misalignment between the inner and outer teeth of the stator to reduce the torque ripple without reducing the motor efficiency It provides a compressor.
  • the compressor is provided with a coil wound stator, an outer rotor having a plurality of permanent magnets arranged in a circumferential direction through an inner circumferential surface facing the outer ring of the stator, and an outer rotor of the stator.
  • an 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, wherein the stator includes an inner tooth facing the inner rotor and facing the outer rotor.
  • An outer tooth wherein the inner tooth is fastened through a dual rotor type motor, the outer rotor and the inner rotor, which are misaligned in a rotational direction by an angle set with respect to the outer tooth, And a shaft rotating together with the outer rotor and the inner rotor, the sharp It is connected to the upper connecting rod of a linear motion to the piston by the rotation of the shaft; And a cylinder block compressing the refrigerant using the piston, and a cylinder block supporting the shaft and providing the cylinder. Accordingly, there is an advantage in processing compared to the conventional method of giving a skew to the motor, and it is possible to prevent the reduction of the efficiency of the motor.
  • According to another aspect of the present invention for achieving the above another object is to reduce the efficiency of the motor by adjusting the size of the slot opening between the inner tooth of the stator and the size of the slot opening between the outer tooth at a constant ratio
  • It provides a compressor including a dual rotor type motor that can reduce torque ripple without.
  • the compressor is provided with a coil wound stator, an outer rotor having a plurality of permanent magnets arranged in a circumferential direction through an inner circumferential surface facing the outer ring of the stator, and an outer rotor of the stator.
  • an 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, wherein the stator includes an inner tooth facing the inner rotor and facing the outer rotor.
  • Dual rotor type motor that reduces torque ripple by adjusting the size of the two-slot opening part at a set ratio
  • the connecting rod is coupled through the rotation center of the rotor rotor and the inner rotor, and is connected to the shaft that rotates together with the outer rotor and the inner rotor, and the upper part of the shaft, and linearly moves the piston using the rotation of the shaft.
  • the present invention can reduce torque ripple like the effect of skew while reducing processing inconvenience in the manner of skewing the motor.
  • the torque ripple can be reduced to a satisfactory level without design change of the stator structure into a complicated shape by giving a misalignment between the inner and outer teeth of the stator by a predetermined angle.
  • torque ripple can be significantly improved while maintaining the efficiency of the motor at the same level.
  • This has the advantage of processing compared to the conventional structure (eg, the rotating laminated structure of the stator core, the multi-stage laminated structure of the permanent magnet, etc.), which has reduced the torque ripple by skewing the motor, thereby reducing the efficiency of the motor. Can be prevented.
  • torque ripple can be reduced without reducing the efficiency of the motor by adjusting the size of the slot opening between the inner teeth of the stator and the size of the slot opening between the outer teeth at a constant ratio.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a conventional dual rotor type motor.
  • FIG. 2 is a view showing a planar structure of a dual rotor type motor.
  • FIG. 3 is a view briefly showing a stator structure of a conventional dual rotor type motor.
  • FIG. 4 is a view schematically illustrating a stator structure of a dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing motor efficiency and torque ripple according to misalignment angles between inner and outer teeth in a stator structure of a dual rotor type motor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view briefly showing a dual rotor type motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing torque ripple when the size of the second slot opening part is kept constant and the size of the first slot opening part is changed.
  • FIG. 8 is a graph showing torque ripple when the size of the first slot opening part is kept constant and the size of the second slot opening part is changed.
  • 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 illustrated dual rotor type motor 100 includes an outer rotor 110, an inner rotor 130, and a stator 150.
  • the coil 170 is wound around the stator 150.
  • the stator 150 includes an outer tooth 151 and an inner tooth 153.
  • the outer tooth 151 refers to a portion formed to protrude to face the outer rotor 110.
  • inner tooth 153 refers to a portion formed to protrude to face the inner rotor (130).
  • outer tooth 151 and the inner tooth 153 shown in FIG. 2 do not limit the present invention, and may have other modified shapes.
  • 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.
  • the first magnetic flux F1 (that is, the outer magnetic flux flow) is generated through the permanent magnets arranged in the outer rotor 110.
  • the second magnetic flux F2 (that is, the inner magnetic flux flow) is generated through the permanent magnets arranged in the inner rotor 130.
  • the flow of the magnetic flux (F1, F2) generated in this way is to share a single stator 150 located between the outer rotor 110 and the inner rotor 130, and mutual interference occurs between the magnetic flux (F1, F2) Can be.
  • Dual rotor type motor 100 according to an embodiment of the present invention can reduce cogging torque and torque ripple in the design by using the mutual interference between the magnetic flux.
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a stator structure of a conventional dual rotor type motor
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a stator structure of a dual rotor type motor according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as a 'first embodiment'). It is a simplified diagram.
  • the conventional dual rotor type motor 10 shown in FIG. 3 includes an outer rotor 11 having a permanent magnet 11a disposed on an inner side thereof, and an inner rotor 13 provided with a permanent magnet 13a disposed on an outer side thereof. And a stator 15 positioned between them and wound with a coil 17.
  • the dual rotor type motor 100 includes an outer rotor 110 having a permanent magnet 111 disposed on an inner side thereof, and a permanent magnet 131 disposed on an outer side thereof. It includes an inner rotor 130 and a stator 15 wound around the coil 170.
  • the dual rotor type motor 100 according to the first embodiment of the present invention has a misaligned arrangement between the outer tooth 151 and the inner tooth 153.
  • the inner teeth 153 facing the inner rotor 130 are misaligned in the rotation direction by an angle set based on the outer teeth 151 facing the outer rotor 110.
  • the inner tooth 153 may be misaligned with respect to the outer tooth 151 in an angular range of -2 and less than 0 or an angular range of more than 0 and 4 or less.
  • the permanent magnets 111 arranged on 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.
  • first and second magnetic fluxes flows sharing a single stator 150, mutual interference between the magnetic flux appears, the misalignment between the inner tooth 153 and the outer tooth 151 The torque ripple is reduced by the arrangement.
  • FIG. 5 is a graph showing motor efficiency and torque ripple according to misaligned angles between inner and outer teeth in the stator structure of the dual rotor type motor according to the first embodiment of the present invention.
  • the torque ripple is maintained while the efficiency of the motor is maintained at the same level while the misaligned angle between the outer tooth 151 (see FIG. 4) and the inner tooth 153 (see FIG. 4) is in the range of -2 to 4 degrees. It can be confirmed that this is reduced.
  • the torque ripple can be reduced to a satisfactory level through a simple structural change.
  • FIG. 6 is a plan view briefly illustrating a dual rotor type motor according to another exemplary embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as a second exemplary embodiment).
  • the dual rotor type motor 200 includes an outer rotor 210, an inner rotor 230, and a stator 250.
  • the coil 270 is wound around the stator 250, and the stator 250 includes an outer tooth 251 and an inner tooth 253.
  • the outer rotor 210 is installed to face the outer ring of the stator 250, and a plurality of permanent magnets 211 are arranged in the circumferential direction through the inner circumferential surface.
  • the permanent magnets of the N and S poles may be alternately arranged through the inner circumferential surface of the outer rotor 210.
  • the inner rotor 230 is installed to face the inner ring of the stator 250, and a plurality of permanent magnets 231 are arranged in the circumferential direction through the outer circumferential surface. That is, permanent magnets of the N and S poles may be alternately arranged through the outer circumferential surface of the inner rotor 230.
  • the outer rotor 210 rotates outside the stator 250, and the inner rotor 230 rotates inside the stator 250. At this time, current flows through the coil 270 wound on the stator 250 and torque is generated.
  • a first slot open portion 271 having a first gap X1 is formed between inner teeth 253 and 253 'adjacent to each other. do.
  • a second slot opening portion 261 having a second spacing X2 is formed between the outer teeth 251 and 251 ′ adjacent to each other.
  • the second interval X2 of the second slot open part 261 may be formed at a larger rate than the first interval X1 of the first slot open part 271.
  • the second interval X2 of the second slot open part 261 may have a size of 1.2 to 1.4 times larger than the first interval X1 of the first slot open part 271.
  • the second spacing X2 of the second slot opening 261 is less than 1. 2 times the first spacing X1 of the first slot opening 271, a target torque ripple reduction effect may be obtained. none.
  • the second spacing X2 of the second slot opening part 261 exceeds 1.4 times the first spacing X1 of the first slot opening part 271, the second spacing X2 becomes too large. There may be a problem with the assembly stiffness.
  • FIG. 7 is a graph showing torque ripple when the size of the second slot opening part is kept constant and the size of the first slot opening part is changed.
  • the second spacing (X2, see FIG. 6) of the second slot open portion 261 (see FIG. 6) is kept constant at 2.6 mm
  • the first slot open portion 271 (see FIG. 6) is The size of the first gap (X1, see FIG. 6) was changed step by step from 2.6 mm to 1.0 mm.
  • the torque is the same at the same current and the torque ripple is reduced.
  • FIG. 8 is a graph showing torque ripple when the size of the first slot opening part is kept constant and the size of the second slot opening part is changed.
  • the first spacing (see X1, eh 6) of the first slot opening portion 271 (see FIG. 6) is kept constant at 2.6 mm, and the second slot opening portion 261 (see FIG. 6) is maintained.
  • the size of the second gap (X2, see FIG. 6) was changed step by step from 2.6 mm to 1.0 mm. As a result, it was confirmed that the torque ripple changes with the change in the size of the second slot opening part 261 (see FIG. 6).
  • the torque ripple can be reduced without reducing the efficiency of the motor by adjusting the size of the slot opening between the inner teeth of the stator and the size of the slot opening between the outer teeth at an appropriate ratio.
  • a compressor including the aforementioned dual rotor type motor, a shaft, a connecting rod, a cylinder, and a cylinder block is provided.
  • the shaft is fastened through the center of rotation of the outer rotor and the inner rotor, and rotates in the compressor together with the outer rotor and the inner rotor described above.
  • the cylinder block supports it so that the shaft rotates in the inner center.
  • the cylinder block may provide a cylinder for compressing the refrigerant.
  • the connecting rod is connected to the upper part of the shaft to operate the piston in a linear direction by using the rotational force of the shaft.
  • the cylinder stores the refrigerant and compresses the refrigerant by the piston.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 아우터 로터, 및 이너 로터를 포함하며, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 것을 특징으로 하며, 스테이터 구조를 복잡한 형상으로 설계 변경하지 않으면서도 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다.

Description

스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
본 발명은 모터의 효율 감소를 방지하면서 코팅토크 및 토크리플을 감소시키기 위해 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기에 관한 것이다.
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 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.
그런데 이러한 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우에도 진동 및 소음 발생 문제가 존재하는데, 진동 및 소음을 감소시키기 위하여 코깅토크 또는 토크리플을 저감시키기 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 로터 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, 스테이터 구조를 간단히 개선하여 코깅토크 및 토크리플을 저감시킬 수 있는 기술적 해결 방안이 요청된다.
본 발명은 스테이터 내, 외측 티스 사이에 미스얼라인을 주는 방식으로 복잡한 형상 및 구조로 티스를 가공하지 않으면서도 코깅토크 및 토크리플을 저감시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 스테이터 슬롯 형상을 개선하여 모터의 출력을 유지하면서도 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 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, 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 소정의 각도만큼 미스얼라인을 주어 토크리플을 감소시킨 듀얼 로터 타입 모터를 제공할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함한다. 이때, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 -2 이상 0 미만 또는 0 초과 4이하의 각도로 미스얼라인 배열될 수 있다. 이 경우, 아우터 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제1 자속과, 이너 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제2 자속은, 스테이터를 공유하여 흐르면서 상호 간섭되어 내측 티스와 외측 티스 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플을 감소시킬 수 있다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 일정 비율로 조절하는 방식으로 모터의 효율을 감소시키지 않으면서 토크리플을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는, 코일이 감긴 스테이터, 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함한다. 이때, 서로 인접한 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 슬롯오픈부의 제2 간격의 크기는 제1 슬롯오픈부의 제1 간격의 크기에 비해 설정 비율로 크게 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서, 제2 슬롯오픈부의 제2 간격은 제1 슬롯오픈부의 제1 간격에 비해 1.2 ~ 1.4배의 크기를 가질 수 있다.
상기의 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 미스얼라인을 주어 모터 효율을 감소시키지 않으면서도 토크리플을 저감시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 제공한다. 상기 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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 상기 내측 티스는 상기 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 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 상부에 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드; 상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더, 및 상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록;을 포함한다. 이에 따라, 모터에 스큐(skew)를 주는 기존의 방식에 비해 가공상에 이점이 있으며, 모터의 효율 감소를 방지할 수 있다.
상기의 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 일정 비율로 조절하는 방식으로 모터의 효율을 감소시키지 않으면서 토크리플을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 포함하는 압축기를 제공한다. 상기 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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 서로 인접한 상기 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 상기 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성되며, 상기 제1, 2 슬롯오픈부의 크기를 설정 비율로 조절하여 토크리플을 저감하는 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 상부에 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드, 상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더, 및 상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록을 포함한다. 이와 같이, 본 발명은 모터에 스큐를 주는 방식에서의 가공상의 불편을 줄이면서도 스큐의 효과처럼 토크리플을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 소정의 각도만큼 미스얼라인을 주는 방식으로, 스테이터 구조를 복잡한 형상으로 설계 변경하지 않으면서도 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다.
특히, 외측 티스를 기준으로 내측 티스를 소정의 각도 범위(예: -2 ~ +4도 등)로 변경하였을 경우, 모터의 효율을 동등수준으로 유지한 채 토크리플을 대폭 개선할 수 있다. 이에 따르면, 모터에 스큐(skew)를 주어 토크리플을 감소시켰던 종래의 구조(예: 스테이터 코어의 회전 적층 구조, 영구자석의 다단 적층 구조 등)에 비해 가공상에 이점이 있으며, 모터의 효율 감소를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 일정 비율로 조절하는 방식으로 모터의 효율을 감소시키지 않으면서 토크리플을 감소시킬 수 있다.
특히, 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x1)와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x2)를 일정 비율, 예를 들면 x2/x1 = 1.2 ~ 1.4의 비율로 조절할 수 있다. 이에 따르면, 스큐 효과처럼 토크리플을 감소시킬 수 있으면서, 종래의 경우 토크의 감소로 인해 모터의 효율까지 저하되는 문제를 방지할 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 듀얼 로터 타입 모터의 평면 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조에서 내, 외측 티스 간의 미스얼라인 각도에 따른 모터 효율 및 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 평면도이다.
도 7은 제2 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제1 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도 8은 제1 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제2 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.
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.
제1 실시예
도 2는 듀얼 로터 타입 모터의 평면 형상을 보여주는 도면이다. 도시된 듀얼 로터 타입 모터(100)는 아우터 로터(110), 이너 로터(130), 그리고 스테이터(150)를 포함한다.
스테이터(150)에는 코일(170)이 감겨진다.
이때, 스테이터(150)는 외측 티스(151)와 내측 티스(153)를 포함한다.
여기서, 외측 티스(151)는 아우터 로터(110)와 마주하도록 돌출하여 형성된 부분을 말한다.
그리고 내측 티스(153)는 이너 로터(130)와 마주하도록 돌출하여 형성된 부분을 말한다.
다만, 도 2에 도시된 외측 티스(151) 및 내측 티스(153)의 구체적인 형상은 본 발명을 제한하지 않으며, 이와 다른 변형된 형상을 가질 수도 있다.
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.
아우터 로터(110)에 배열된 영구자석을 통해 제1 자속(F1)(즉, 외측 자속 흐름)이 발생된다. 이와 마찬가지로, 이너 로터(130)에 배열된 영구자석을 통해 제2 자속(F2)(즉, 내측 자속 흐름)이 발생된다.
이렇게 발생된 자속(F1, F2)의 흐름은 아우터 로터(110)와 이너 로터(130) 사이에 위치하는 하나의 스테이터(150)를 공유하여 흐르게 되며, 자속(F1, F2) 간에 상호 간섭이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 이러한 자속 간의 상호 간섭을 이용하여 설계 시 코깅토크 및 토크리플을 줄일 수 있다.
도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예(이하, '제1 실시예'라 함)에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)를 보여준다. 도 3에 도시된 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)는 영구자석(11a)이 내측 면에 구비된 아우터 로터(11)와, 영구자석(13a)이 외측 면에 구비된 이너 로터(13)와, 이들 사이에 위치하며 코일(17)이 감겨진 스테이터(15)를 포함한다.
종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 외측 티스(15a)의 얼라인 기준 선(C1)과 내측 티스(15b)의 얼라인 기준 선(C2)이 일치하는 구조로 이루어져 있었다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 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)와, 코일(170)이 감겨진 스테이터(15)를 포함한다.
구체적으로는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 외측 티스(151)와 내측 티스(153) 간에 미스얼라인 배열이 이루어져 있다.
다시 말해, 이너 로터(130)와 마주하는 내측 티스(153)는 아우터 로터(110)와 마주하는 외측 티스(151)를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인 배열되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 내측 티스(153)의 얼라인 기준 선(C2)과 외측 티스(151)의 얼라인 기준 선(C1) 사이에는 일정 각도(θ)만큼 미스얼라인 되어 있다.
예컨대, 내측 티스(153)는 외측 티스(151)를 기준으로 -2 이상 0 미만의 각도 범위 또는 0 초과 4이하의 각도 범위로 미스얼라인 배열될 수 있다.
아우터 로터(110)에 배열된 영구자석(111)과 이너 로터(130)의 외주 면에 배열된 영구자석(131)은 서로 동일한 개수로 대향하여 배치될 수 있다.
아우터 로터(110)와 이너 로터(130)가 스테이터(150)의 외, 내측에서 회전하면 스테이터(150)에 감겨진 코일을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.
그 결과, 아우터 로터(110)에 배열된 영구자석(111)을 통해 제1 자속(F1, 도 2 참조) 흐름이 발생되고, 이너 로터(130)에 배열된 영구자석(131)을 통해 제2 자속(F2, 도 2 참조) 흐름이 발생된다.
이러한 제1, 2 자속(F1, F2, 도 3 참조)은 단일의 스테이터(150)를 공유하며 흐르게 되는데, 자속 간의 상호 간섭이 나타나며, 내측 티스(153)와 외측 티스(151) 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플이 감소된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조에서 내, 외측 티스 간의 미스얼라인 각도에 따른 모터 효율 및 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 외측 티스(151, 도 4 참조)와 내측 티스(153, 도 4 참조) 간의 미스얼라인 각도가 -2 내지 4도 범위에서 모터의 효율은 동등수준으로 유지한 채로 토크리플이 저감되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에 의하면 스테이터의 내, 외측 티스를 일정 각도로 미스얼라인 배열하여 간단한 구조 변경을 통해 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다.
그 결과, 스큐(skew)를 주어 토크리플을 감소시켰던 종래의 방식(예: 스테이터 코어의 회전 적층 구조, 영구자석의 다단 적층 구조 등)에 비해 가공상에 이점이 있으며, 모터의 효율을 감소시키지 않으며, 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.
제2 실시예
도 6은 본 발명의 다른 실시예(이하, '제2 실시예'라 함)에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(200)는 아우터 로터(210), 이너 로터(230), 그리고 스테이터(250)를 포함한다.
스테이터(250)에는 코일(270)이 감겨지고, 스테이터(250)는 외측 티스(251)와 내측 티스(253)를 포함한다.
아우터 로터(210)는 스테이터(250)의 외륜과 대향하여 설치되며, 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석(211)이 원주 방향으로 배열된다. 다시 말해, N, S극의 영구자석이 아우터 로터(210)의 내주 면을 통해 교대로 배열될 수 있다.
이너 로터(230)는 스테이터(250)의 내륜과 대향하여 설치되며, 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석(231)이 원주방향으로 배열된다. 즉, N, S극의 영구자석이 이너 로터(230)의 외주 면을 통해 교대로 배열될 수 있다.
아우터 로터(210)는 스테이터(250)의 외측에서 회전하며, 이너 로터(230)는 스테이터(250)의 내측에서 회전한다. 이때, 스테이터(250)에 감겨진 코일(270)을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(200)에서는, 서로 인접한 내측 티스(253, 253′) 사이에는 제1 간격(X1)을 갖는 제1 슬롯오픈부(271)가 형성된다. 그리고 서로 인접한 외측 티스(251, 251′) 사이에는 제2 간격(X2)을 갖는 제2 슬롯오픈부(261)가 형성된다.
이때, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)은 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 설정 비율로 크게 형성될 수 있다.
구체적으로는, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)은 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1. 2 ~ 1.4배의 크기를 가질 수 있다.
만일, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)이 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1. 2배 미만일 경우 목표하는 토크리플 저감 효과를 얻을 수 없다. 반대로, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)이 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1.4배를 초과할 경우 지나치게 제2 간격(X2)이 커져 조립 강성에 문제가 있을 수 있다.
도 7은 제2 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제1 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도시된 바와 같이, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 제2 간격(X2, 도 6 참조)을 2.6mm로 일정하게 유지시키고, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 제1 간격(X1, 도 6 참조)의 크기를 2.6mm에서 1.0mm까지 단계별로 변경시켰다. 그 결과, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 크기가 작아질수록 같은 전류에서 토크는 동일하며 토크리플이 저감되는 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다.
도 8은 제1 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제2 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도시된 바와 같이, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 제1 간격(X1, eh 6 참조)을 2.6mm로 일정하게 유지시키고, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 제2 간격(X2, 도 6 참조)의 크기를 2.6mm에서 1.0mm까지 단계별로 변경시켰다. 그 결과, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 크기 변화에 따라 토크리플이 변화하는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 적절한 비율로 조절하여 모터의 효율 감소 없이 토크리플을 저감시킬 수 있다. 예컨대, 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x1)와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x2)를 일정 비율, 예를 들면 x2/x1 = 1.2 ~ 1.4의 비율로 조절할 수 있다. 그 결과, 스큐 효과처럼 토크리플이 감소하는 효과를 확보하면서도 모터의 효율 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따르면 전술한 듀얼 로터 타입 모터, 샤프트, 커넥팅 로드, 실린더, 및 실린더 블록을 포함하는 압축기를 제공한다. 샤프트는 아우터 로터와 이너 로터의 회전 중심을 관통하여 체결되며, 전술한 아우터 로터, 이너 로터와 함께 압축기 내에서 회전한다. 실린더 블록은 샤프트가 내측 중앙에서 회전하도록 이를 지지한다. 그리고 실린더 블록은 냉매를 압축하는 실린더를 제공할 수 있다. 커넥팅 로드는 샤프트 상부에 연결되어, 샤프트의 회전력을 이용하여 피스톤을 직선 방향으로 동작시킨다. 실린더는 냉매를 보관하며 피스톤에 의해 냉매를 압축시킨다.
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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고,
    상기 내측 티스는 상기 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 것을 특징으로 하는 듀얼 로터 타입 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 티스는,
    상기 외측 티스를 기준으로 -2 이상 0 미만 또는 0 초과 4이하의 각도로 미스얼라인 배열되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제1 자속과, 상기 이너 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제2 자속은,
    상기 스테이터를 공유하여 흐르면서 상호 간섭됨에 따라 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되되, N, S극의 영구자석이 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이너 로터의 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되되, N, S극의 영구자석이 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  7. 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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고,
    서로 인접한 상기 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 상기 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성되며,
    상기 제1, 2 슬롯오픈부의 크기를 설정 비율로 조절하여 토크리플을 저감하는 것을 특징으로 하는 듀얼 로터 타입 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 간격은 상기 제1 간격에 비해 설정 비율로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 간격은,
    상기 제1 간격에 비해 1.2 ~ 1.4배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는
    듀얼 로터 타입 모터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 상기 내측 티스는 상기 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 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 상부에 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드;
    상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더; 및
    상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록;
    을 포함하는 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내측 티스는,
    상기 외측 티스를 기준으로 -2 이상 0 미만 또는 0 초과 4이하의 각도로 미스얼라인 배열되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 아우터 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제1 자속과, 상기 이너 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제2 자속은,
    상기 스테이터를 공유하여 흐르면서 상호 간섭됨에 따라 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 아우터 로터에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되되, N, S극의 영구자석이 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 이너 로터의 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되되, N, S극의 영구자석이 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  17. 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 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 서로 인접한 상기 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 상기 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성되며, 상기 제1, 2 슬롯오픈부의 크기를 설정 비율로 조절하여 토크리플을 저감하는 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 상부에 연결되며, 상기 샤프트의 회전을 이용하여 상기 피스톤을 직선 운동시키는 커넥팅 로드;
    상기 피스톤을 이용하여 냉매를 압축하는 실린더; 및
    상기 샤프트를 지지하며 상기 실린더를 제공하는 실린더 블록;
    을 포함하는 압축기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 간격은 상기 제1 간격에 비해 설정 비율로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 간격은,
    상기 제1 간격에 비해 1.2 ~ 1.4배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는
    압축기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
    압축기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239129B1 (pl) * 2020-02-17 2021-11-08 Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Napedow I Masz Elektrycznych Komel Blacha tworników silników elektrycznych

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112583221A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 西北工业大学 一种用于水下航行器的大功率差对转电机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001073948A (ja) * 1999-07-02 2001-03-21 Matsushita Refrig Co Ltd 電動圧縮機
JP2003299327A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機
KR20090004451A (ko) * 2007-07-05 2009-01-12 파나소닉 주식회사 전동기
KR20120076172A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 엘지전자 주식회사 압축기용 모터 및 이를 적용한 압축기
US9621014B2 (en) * 2014-07-31 2017-04-11 Mcmaster University Torque ripple and radial force reduction in double-rotor switched reluctance machines

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG131758A1 (en) 1999-07-02 2007-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric compressor
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
WO2007043506A1 (ja) * 2005-10-13 2007-04-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ２つのロータを有するモータ
US20100295401A1 (en) * 2006-01-13 2010-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor and device using the same
CN101042112B (zh) * 2007-04-16 2012-10-17 顾为东 大功率非并网风力发电机组
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
KR101140924B1 (ko) * 2010-06-23 2012-05-03 주식회사 아모텍 더블 스테이터-더블 로터형 모터 및 이를 이용한 세탁기의 직결형 구동 장치
KR101310529B1 (ko) * 2011-09-01 2013-09-23 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터
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
JP6269818B2 (ja) * 2014-04-02 2018-01-31 株式会社Ihi ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機
JP6595443B2 (ja) * 2016-12-01 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 回転電機
JP6605517B2 (ja) * 2017-01-27 2019-11-13 株式会社豊田中央研究所 回転電機
KR102047880B1 (ko) * 2018-02-01 2019-12-04 엘지전자 주식회사 토크리플 감소를 위한 듀얼 로터 타입 모터 및 이를 포함하는 압축기
CN110429778B (zh) * 2019-08-31 2022-08-02 郑州大学 一种电动车用u型双定子结构开关磁阻电机
CN112583221A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 西北工业大学 一种用于水下航行器的大功率差对转电机
CN116032087A (zh) * 2023-02-28 2023-04-28 安徽信息工程学院 一种用于风力发电的双转子永磁电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001073948A (ja) * 1999-07-02 2001-03-21 Matsushita Refrig Co Ltd 電動圧縮機
JP2003299327A (ja) * 2002-04-01 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 回転電機
KR20090004451A (ko) * 2007-07-05 2009-01-12 파나소닉 주식회사 전동기
KR20120076172A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 엘지전자 주식회사 압축기용 모터 및 이를 적용한 압축기
US9621014B2 (en) * 2014-07-31 2017-04-11 Mcmaster University Torque ripple and radial force reduction in double-rotor switched reluctance machines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239129B1 (pl) * 2020-02-17 2021-11-08 Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Napedow I Masz Elektrycznych Komel Blacha tworników silników elektrycznych

Also Published As

Publication number Publication date
US12046953B2 (en) 2024-07-23
KR20190096217A (ko) 2019-08-19
US20210036591A1 (en) 2021-02-04
DE112019000732T5 (de) 2020-11-12
KR102016250B1 (ko) 2019-08-29

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