KR100531807B1

KR100531807B1 - Noise reduction structure of switched reluctance motor

Info

Publication number: KR100531807B1
Application number: KR10-2003-0007244A
Authority: KR
Inventors: 이동일; 최용원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2005-11-30
Also published as: KR20040071341A

Abstract

본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 고정자(101)의 양측에 브라켓(102)(102')이 결합되어 있고, 내측에는 회전자(103)가 회전가능하게 설치되어 있으며, 그 회전자(103)의 축공에 회전축(104)이 압입고정되어 있고, 상기 회전자(103)의 일측 회전축(105) 상에는 센서 디스크(106)가 설치되어 있고, 그 센서 디스크(106)에 대향하는 브라켓(102')의 내측에 설치된 피시비(107)에는 센서디스크(106)의 회전을 감지하기 위한 센서(108)가 구비되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 센서 디스크(106)가 회전자(103)에 추가되는 관성체의 역할까지 하도록 하여, 회전자(103)가 회전시에 공진주파수가 변경되어 공진이 감소되고, 그에 따라 소음이 감소되어진다.In the noise reduction structure of the switched reluctance motor of the present invention, the brackets 102 and 102 'are coupled to both sides of the stator 101, and the rotor 103 is rotatably installed on the inner side thereof. The rotating shaft 104 is press-fitted to the shaft hole of the 103, and the sensor disk 106 is provided on one side of the rotating shaft 105 of the rotor 103, and the bracket 102 facing the sensor disk 106 is provided. In a switched reluctance motor having a sensor 108 for detecting rotation of the sensor disk 106 in the PCB 107 installed inside the '), the sensor disk 106 is added to the rotor 103. By the role of the inertial body, the resonant frequency is changed when the rotor 103 rotates so that the resonance is reduced, and thus the noise is reduced.

Description

Noise Reduction Structure of Switched Reluctance Motor {NOISE REDUCTION STRUCTURE OF SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM:SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)에 관한 것으로, 특히 가진되는 릴럭턴스 토크리플 주파수와 시스템의 축계 비틀림 공진 주파수가 모터의 작동 범위내에서 존재하여 공진으로 인한 큰 소음이 발생되는 것을 저감시키는 동시에 부품의 절감에 따른 제조원가를 절감할 수 있도록 한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switched reluctance motor (SRM). In particular, the excitation of the reluctance torque ripple frequency and the axis system torsional resonance frequency of the system are present within the operating range of the motor, thereby generating a large noise due to resonance. The present invention relates to a noise reduction structure of a switched reluctance motor that can reduce manufacturing costs and reduce manufacturing costs due to component reduction.

일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 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 방향제어가 필요한 전자제품들에 적용되어 사용되고 있다.A general switched reluctance motor generates rotational torque by interrupting the power supplied to a coil wound around a multi-phase stator using a switching element. It is possible to generate the forward rotation torque by this, and when the specific excitation state is not changed, the rotor can be stopped at a certain position, and the reverse rotational power by controlling the phase of the input pulse signal applied to the switching element based on the maximum inductance shape. As various driving controls capable of generating a pressure are possible, they are applied to electronic products requiring direction control.

이러한 스위치드 릴럭턴스 모터의 일예를 도 1을 참고하여 간단히 설명하면, 양측에 일정 간격을 두고 한쌍의 브라켓(1)(1')이 설치되어 있고, 그 브라켓(1)(1')의 사이에는 강판이 적층된 고정자(2)가 고정되어 있으며, 그 고정자(2)의 내측에 일정각도를 두고 돌출 형성된 수개의 고정자측 티스(미도시)에는 코일(3)이 각각 권선되어 있다.An example of such a switched reluctance motor will be briefly described with reference to FIG. 1, and a pair of brackets (1) (1 ') are provided at regular intervals on both sides, and between the brackets (1) (1'). The stator 2 in which the steel plate is laminated is fixed, and coils 3 are wound around several stator-side teeth (not shown) which protrude at a predetermined angle inside the stator 2.

그리고, 고정자(2)의 내측에는 강판이 적층된 회전자(4)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(4)의 외주면에는 일정각도로 수개의 회전자측 티스(미도시)가 돌출 형성되어 있다.A rotor 4 having a steel plate laminated therein is rotatably inserted into the stator 2, and several rotor side teeth (not shown) protrude from the outer peripheral surface of the rotor 4 at a predetermined angle. Formed.

또한, 상기 회전자(4)의 중심에 형성된 축공에는 회전축(5)이 압입되어 있고, 그 회전축(5)의 양단부는 브라켓(1)(1')의 내측에 고정된 볼 베어링(6)에 의해 지지되어 있다.In addition, a rotating shaft 5 is press-fitted into the shaft hole formed at the center of the rotor 4, and both ends of the rotating shaft 5 are fixed to the ball bearing 6 fixed inside the bracket 1, 1 ′. Supported by

그리고, 상기 회전자(4) 일측의 회전축(5)에는 센서 디스크(7)가 압입고정되어 있고, 상기 브라켓(1')의 내측에 고정된 피시비(8)에는 센서 디스크(7)의 회전을 감지하기 위한 센서(9)가 설치되어 있다.The sensor disk 7 is press-fitted to the rotating shaft 5 on one side of the rotor 4, and the sensor disk 7 is rotated to the PCB 8 fixed inside the bracket 1 ′. A sensor 9 for sensing is provided.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 센서(9)에 의해 회전자측 티스의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(A,B,C)의 여자 코일(3)에 전류를 인가하면 전자기력(Fr)이 발생된다.In the conventional switched reluctance motor configured as described above, the sensor 9 detects the position of the rotor side teeth and outputs a position detection pulse to synchronize with the position detection pulse to excite three phases (A, B, and C). Applying a current to the coil 3 generates an electromagnetic force (Fr).

그리고, 어느 한상에 전류를 인가하여 여자시켜서 전자기력을 발생시킨 다음, 인접한 다른 상에 전류를 인가하여 여자시키면 회전자(4)의 회전자측 티스가 자기저항을 최소화하기 위하여 일정방향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(4)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.Then, by applying a current to one of the phases to generate an electromagnetic force, and then by applying a current to the other adjacent phase, the rotor teeth of the rotor 4 rotates in a predetermined direction to minimize the magnetoresistance. Torque is generated, and thus, the exciting state of each phase is sequentially changed to generate a driving force for the rotor 4 to rotate.

그러나, 상기와 같은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 각상을 여자시키기 위하여 온/오프(ON/OFF)를 반복하는 과정에서 오프(OFF)할때에 전자기 력(Fr)이 급격히 줄어드는 토크 리플(TORQUE RIPPLE)이 발생되며, 그와 같은 토크 리플에 의해 고정자를 진동을 하게 되며, 이러한 진동은 도 2의 그래프에서와 같이 각상에서 전류가 오프될때 마다 주기적으로 발생하게 되므로, 그 발생되는 진동에 의한 소음이 기본적으로 존재하게 된다.However, in the conventional switched reluctance motor as described above, the torque ripple that the electromagnetic force (Fr) decreases sharply when turned off in the process of repeating the ON / OFF to excite each phase. The vibration of the stator is generated by such a torque ripple, and the vibration is generated periodically whenever the current is turned off in each phase as shown in the graph of FIG. Will exist.

또한, 상기와 같은 스위치드 릴럭턴스 모터가 창문형 에어컨에 적용되는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 실내측에는 축류팬(11)이 설치되고, 실외측에는 터보 블로어(12)가 설치되는데, 이와 같은 시스템은 3자유도 비틀림 축계 모델로 가정시 비틀림 공진 주파수가 발생되며, 그와 같이 발생되는 시스템의 비틀림 공진 주파수는 모터의 작동 범위내에 존재하므로, 토크리플에 의한 소음과 함께 공진되어 진동에 의한 소음이 설계한 것 보다 더욱 크게 발생되는 문제점이 있었다.In addition, when the switched reluctance motor as described above is applied to a window type air conditioner, as shown in FIG. 3, an axial flow fan 11 is installed at an indoor side and a turbo blower 12 is installed at an outdoor side. The torsion resonance frequency is generated when a three degree of freedom torsion axis model is assumed, and the torsion resonance frequency of such a system exists within the operating range of the motor. There was a problem that occurred more than one.

한편, 상기 공진 주파수의 변화는 J(회전질량 관성모멘트) 및 Kt(비틀림 강성)값 변화에 의하여 어느정도 조정이 가능하나 설계상의 제약에 의해 현실적인 대안이 되지 못하는 문제점이 있었다.On the other hand, the change in the resonance frequency can be adjusted to some extent by the change of the J (rotational mass moment of inertia) and Kt (torsional rigidity) value, but there was a problem that can not be a realistic alternative due to design constraints.

본 발명의 주목적은 상기와 같은 여러 문제점을 갖지 않는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a noise reduction structure of a switched reluctance motor that does not have various problems as described above.

본 발명의 다른 목적은 토크 리플에 의해 발생되는 진동소음과 함께 발생되는 축계 비틀림 진동을 감소시켜서 공진에 의한 모터의 전체 소음을 획기적으로 감소시키도록 하는데 적합한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a noise reduction structure of a switched reluctance motor suitable for significantly reducing the total noise of a motor due to resonance by reducing the axial torsional vibration generated along with the vibration noise generated by the torque ripple. have.

본 발명의 또다른 목적은 부품수를 절감하여 제조원가를 절감할 수 있도록 함과 아울러 모터의 전체 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있도록 하는데 적합한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a noise reduction structure of a switched reluctance motor, which is suitable to reduce the number of parts and to reduce manufacturing costs, and to make the overall size of the motor compact.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여In order to achieve the object of the present invention as described above

일정간격으로 두고 양측에 설치되는 한쌍의 브라켓과, 그 브라켓의 내측에 고정되며 적층철심으로된 고정자와, 그 고정자의 내측에 형성된 고정자측 티스에 권선되어 있는 코일과, 상기 고정자의 내측에 회전가능하게 설치되며 외주면에 회전자측 티스가 형성된 적층철심으로된 회전자와, 그 회전자의 일측에 고정되는 센서디스크와, 상기 브라켓의 내측에 고정되는 피시비에 설치되어 센서디스크의 회전을 감지하는 센서로 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,A pair of brackets installed at both sides at a predetermined interval, a stator made of a laminated iron core fixed to the inside of the bracket, a coil wound on a stator side tooth formed inside the stator, and rotatable inside the stator. Sensor installed on the outer circumferential surface and having a rotor having a rotor side tooth, a sensor disk fixed to one side of the rotor, and a PCB fixed to the inside of the bracket to detect rotation of the sensor disk. In a switched reluctance motor composed of

상기 센서 디스크는 원판체로서 가장자리에는 상기 센서가 상기 회전자의 회전 위치를 감지할 수 있도록 상기 센서에 대응하여 돌출된 돌출부가 여러개 등간격으로 형성되며, 일정무게를 가지도록 하여 축계 비틀림 진동을 감소시켜 공진주파수 변경을 위한 추가관성체로서 역할을 동시에 할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공한다. The sensor disk is a disk, and at the edges, a plurality of protrusions protruding corresponding to the sensor are formed at equal intervals so that the sensor can detect the rotational position of the rotor, and have a constant weight to reduce the axial torsional vibration. It provides a noise reduction structure of the switched reluctance motor, characterized in that configured to act as an additional inertia for changing the resonant frequency at the same time.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the noise reduction structure of the switched reluctance motor of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to an embodiment of the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 종단면도로서, 기본적인 구조는 종래와 동일하다.Figure 4 is a longitudinal sectional view of a switched reluctance motor having a noise reduction structure according to the present invention, the basic structure is the same as in the prior art.

즉, 코일(100)이 감겨있는 고정자(101)의 양측에 브라켓(102)(102')이 결합되어 있고, 그 고정자(101)의 내측에는 회전자(103)가 회전가능하게 삽입되어 있으며, 그 회전자(103)의 중심에 형성된 축공에는 회전축(104)이 압입되어 있고, 상기 회전축(104)의 양단부는 브라켓(102)(102')에 결합된 볼 베어링(105)에 의해 지지되어 있다.That is, brackets 102 and 102 'are coupled to both sides of the stator 101 on which the coil 100 is wound, and the rotor 103 is rotatably inserted inside the stator 101. A rotating shaft 104 is press-fitted into the shaft hole formed at the center of the rotor 103, and both ends of the rotating shaft 104 are supported by a ball bearing 105 coupled to the brackets 102 and 102 '. .

그리고, 상기 회전자(103)의 일측에는 회전축(104) 상에 센서 디스크(106)가 압입고정되어 있고, 상기 브라켓(102')의 내측에 고정된 피시비(107)에는 센서 디스크(106)의 회전을 감지하기 위한 센서(108)가 설치되어 있다.The sensor disk 106 is press-fitted on the rotating shaft 104 at one side of the rotor 103, and the sensor disk 106 is fixed at the inside of the bracket 102 ′. A sensor 108 is installed for detecting rotation.

여기서, 센서 디스크(106)의 내측 영역(106a)에는 센서 디스크(106)의 원주 방향을 따라서 일정간격을 두고 돌출부(111)가 형성되어 있어서, 센서(108)에서 회전되는 회전자(103)의 각도(나아가, 각속도 또는 회전수)를 감지할 수 있도록 되어 있다.또한, 본 발명은 상기 센서 디스크(106)의 외측 영역(106b)을 회전자(103)에 추가되는 관성체의 역할을 동시에 할 수 있도록, 소정무게를 가지고서 내측 영역(106a)에서 일체로 연장하는 부분이 되도록 구성하고 있다.Here, in the inner region 106a of the sensor disk 106, protrusions 111 are formed at regular intervals along the circumferential direction of the sensor disk 106, so that the rotor 103 rotates in the sensor 108. In addition, the present invention is capable of detecting an angle (or an angular velocity or rotational speed). The present invention may also serve as an inertial body which adds the outer region 106b of the sensor disk 106 to the rotor 103 at the same time. It is comprised so that it may become a part which extends integrally in the inner side area 106a with predetermined weight.

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상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 동작은 다음과 같다.The operation of the switched reluctance motor having the noise reduction structure of the present invention configured as described above is as follows.

센서(107)에 의해 회전자측 티스의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(A,B,C)의 여자 코일(100)에 전류를 인가하면 전자기력(Fr)이 발생되고, 각 상에 전류를 차례로 인가하여 여자시키면 회전자(103)의 회전자측 티스가 자기저항을 최소화하기 위하여 일정방향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(103)가 회전하는 구동력을 발생시키게 되는데, 이때 상기와 같이 회전자(103)가 회전할 때에 센서 디스크(106)가 회전자(103)와 동시에 회전하며 회전자(103)의 회전 위치를 센서디스크(106)에 형성된 돌출부(111)를 통해 센서(108)가 감지할 수 있도록 함과 아울러 소정의 무게를 가지고 있어서 회전자(103)에 추가되는 추가적인 관성체로서의 역할을 동시에 하므로 공진주파수의 변경에 의한 방사체(fan) 등으로의 진동전달을 감소시켜 소음이 감소되어지게 된다.The sensor 107 detects the position of the rotor side teeth and outputs a position detection pulse to apply an electric current to the excitation coil 100 of three phases A, B, and C in synchronization with the position detection pulse. ) Is generated, and when the current is applied to each phase in turn to excite, the rotor side teeth of the rotor 103 generate a rotating torque that rotates in a predetermined direction to minimize the magnetic resistance. By sequentially changing the state to generate a driving force to rotate the rotor 103, as described above, when the rotor 103 rotates as described above, the sensor disk 106 rotates simultaneously with the rotor 103 and the rotor The rotational position of the 103 can be sensed by the sensor 108 through the protrusion 111 formed on the sensor disk 106 and has a predetermined weight as an additional inertial body added to the rotor 103. Play a role at the same time Reduce the vibration from being transmitted to the radiator (fan) and so on according to the change in the resonance frequency becomes noise is reduced.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 고정자의 내측에 회전자가 설치되고, 그 회전자의 일측에 센서디스크가 설치되며, 그 센서 디스크에 대향하는 위치에 센서가 구비되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 센서 디스크가 일정무게를 가지는 관성체로서의 역할을 동시에 할 수 있도록 하여 회전자가 회전시에 추가관성체에 의해 공진주파수가 변경되어 소음이 감소되어 지는 효과가 있다.As described in detail above, in the noise reduction structure of the switched reluctance motor of the present invention, a rotor is installed inside the stator, a sensor disk is installed on one side of the rotor, and a sensor is provided at a position opposite to the sensor disk. In the switched reluctance motor, the sensor disk can simultaneously serve as an inertial body having a constant weight, so that the resonance frequency is changed by the additional inertia when the rotor rotates, thereby reducing noise.

또한, 별도의 부품을 추가하지 않고 센서 디스크가 추가 관성체 역할까지 하도록 함으로써, 모터의 소음감소를 위한 별도의 부품추가없이 전체크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, by allowing the sensor disk to act as an additional inertia without adding a separate component, there is an effect that can be manufactured in a compact size without adding a separate component for reducing the noise of the motor.

도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 보인 횡단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional switched reluctance motor.

도 2는 종래 회전자의 회전에 따른 토크발생 그래프.Figure 2 is a graph of torque generation according to the rotation of the conventional rotor.

도 3은 종래 모터의 동특성을 보인 구성도.3 is a configuration diagram showing the dynamic characteristics of a conventional motor.

도 4는 본 발명에따른 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 종단면도.Figure 4 is a longitudinal sectional view of a switched reluctance motor having a noise reduction structure according to the present invention.

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* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 코일 101 : 고정자100: coil 101: stator

102,102' : 브라켓 103 : 회전자102,102 ': Bracket 103: rotor

104 : 회전축 106 : 센서 디스크104: rotation axis 106: sensor disk

107 : 피시비 108 : 센서107: PCB 108: sensor

Claims

A pair of brackets installed at both sides at a predetermined interval, a stator made of a laminated iron core fixed to the inside of the bracket, a coil wound on a stator side tooth formed inside the stator, and rotatable inside the stator. Sensor installed on the outer circumferential surface and having a rotor having a rotor side tooth, a sensor disk fixed to one side of the rotor, and a PCB fixed to the inside of the bracket to detect rotation of the sensor disk. In a switched reluctance motor composed of

The sensor disk is a disk, and at the edges, a plurality of protrusions protruding corresponding to the sensor are formed at equal intervals so that the sensor can detect the rotational position of the rotor, and have a constant weight to reduce the axial torsional vibration. The noise reduction structure of the switched reluctance motor, characterized in that configured to act as an additional inertia for changing the resonant frequency at the same time.

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