KR100643899B1 - 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서; 상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부로 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 플럭스 베리어가 외측과 연통됨으로 인하여, 고정자에서 발생되어 회전자를 통과하는 유기 기전력의 손실을 최대로 감소시켜 모터의 효율을 극대화 하게 된다.

동기 릴럭턴스 모터, 회전자, 고정자, 플럭스 베리어

Description

동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조{Rotor structure of synchronous reluctance motor}

도 1은 종래 동기 릴럭턴스 모터의 회전자와 고정자를 도시한 도면.

도 2는 도 1에서 회전자만을 도시한 도면.

도 3은 본 발명 제1실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명 제2실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명 제3실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 도면.

도 6은 본 발명 실시예에 의한 회전자의 고정구조.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20,21,22 : 회전자 23 : 외주부

24 : 압입공 26 : 스틸부

30 : 자로 40 : 플럭스 베리어

50 : 제1개구부 52 : 제2개구부

60 : 제1연결부 62 : 제2연결부

70 : 동력전달축 80 : 요홈

82 : 극홀더 84 : 체결볼트

본 발명은 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자에 형성된 플럭스 베리어의 일단이 외측으로 연통되도록 개구부를 형성하여, 상기 고정자에서 발생된 유기 기전력인 자속이 플럭스 베리어 사이에 형성된 자로 이외의 곳으로 흐르는 것으로 인하여 손실이 발생됨을 방지하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 관한 것이다.

일반적으로, 동기 릴럭턴스 모터(SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR)는 회전자의 회전에 따른 자기저항의 변화에 의해서 회전력이 발생되는 원리를 이용한 것으로, 도 1과 도 2를 참조하여 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래 동기 릴럭턴스 모터는 전원이 인가되는 코일(C)이 권선되는 고정자(1)와, 그 고정자(1)의 내부에 회전가능하게 배치되며 90°간격으로 수개의 플럭스 베리어(FLUX BARRIER)(2)가 형성되어 각각의 극이 형성되어 있는 회전자(3)와, 그 회전자(3)에 압입되며 회전자(3)의 회전시 회전력을 전달하는 동 력전달축(4)으로 구성되어 있다.

상기 고정자(1)에는 링 형상으로 이루어진 철심(5)의 내주면으로 부터 다수개의 돌극(6)들이 돌출 형성되어 있고, 상기와 같은 형상의 규소강판들이 적층되어 고정자(1)를 형성하게 된다.

상기 회전자(3)도 여러장의 규소강판을 적층하여 구성되어지며, 중앙부에는 동력전달축(4)이 압입되어지는 압입공(7)이 형성되어 있고, 상기 플럭스 베리어(2)는 공기(AIR)가 채워지도록 상,하방향으로 크기가 다르게 관통되도록 형성되어 있으며, 그 나머지 부분은 스틸부(8)로 이루어져 있다.

상기 플럭스 베리어(2)의 양단에서 상기 회전자(3)의 외주부(10)에 이르는 거리에 위치한 부분을 연결부(12)라 하며, 상기 스틸부(8)와 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 동기 릴럭턴스 모터는 고정자(1)에 권취되어 있는 코일(C)에 전류가 인가되면 그 인가된 전류에 의하여 플럭스가 형성되고, 회전자(3)의 위치에 따른 인덕턴스의 차이에 의해 릴럭턴스 토크(RELUCTANCE TORQUE)가 발생되어 회전자(3)가 회전하게 된다.

즉, 상기 회전자(3)의 회전에 따라 상기 회전자(3)에 형성된 플럭스 베리어(2)의 위치가 변화하면서 자기저항이 변화하게 되는데, 그와 같은 자기저항의 변화에 의하여 고정자(1)와 회전자(3) 사이의 공극에 축척되어 있는 에너지가 변화하게 되어 회전자(3)의 회전위치에 대한 에너지의 변화가 토크가 되어 회전력이 발생하게 되며, 그와 같이 회전자(3)에 발생된 회전력은 동력전달축(4)를 통하여 외부로 동력이 전달되어 진다.

상기와 같은 회전자(3)의 인접한 플럭스 베리어(2) 사이에는 자로(9)가 형성되며, 상기 고정자(1)에서 발생된 유기 기전력인 자속은 상기 자로(9)를 따라서 이동하게 된다.

상기 자로(9)를 형성하기 위하여 회전자(3)에 통공 형성된 플럭스 베리어(2)는 밀도가 큰 쪽으로 자속이 흐르는 유기 기전력의 성질을 이용하여 상기 스틸부(8)에 형성된 것이다.

따라서, 상기 플럭스 베리어(2) 방향으로는 자속이 흐르지 않고, 상기 자로(9) 방향으로만 자속이 흐르도록 구성됨이 이상적이다.

그러나, 상기 플럭스 베리어(2)의 양단과 회전자(3)의 원둘레를 형성하는 외주부(10) 사이에는 스틸부(8)와 연결된 연결부(12)가 위치하게 됨으로, 가깝고 밀도가 큰 쪽으로 이동되는 자속의 흐름은 자로(9) 방향뿐만 아니라 연결부(12)를 통하여 플럭스 베리어(2) 방향으로도 이동됨으로 인하여 유기 기전력인 자속이 누설되는 현상이 발생된다.

상기 열거된 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 회전자에서 자로를 형성하기 위하여 통공 형성된 플럭스 베리어의 양단에 연결부가 형성됨으로, 상기 연결부를 통하여 자속이 자로 방향이 아닌 플럭스 베리어 방향으로 흐르는 것에 의하여 모터 출력이 저감되는 문제점을 해결하기 위한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서; 상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부를 형성하게 된다.

바람직하게, 상기 개구부는 연이어 설치된 플럭스 베리어의 좌우 양단에 교대로 형성된다.

또는, 상기 개구부는 연이어 설치된 플럭스 베리어의 일단으로만 개구부를 형성하게 된다.

그리고, 상기 회전자에서 극성을 갖는 부분에 요홈을 형성하고, 상기 요홈에 비자성 재질의 극홀더를 설치하여, 체결볼트가 상기 극홀더와 회전자를 통과하여 회전자 중심에 삽입된 동력전달축에 체결된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 플럭스 베리어가 외측과 연통됨으로 인하여, 고정자에서 발생되어 회전자를 통과하는 유기 기전력의 손실을 최대로 감소시켜 모터의 효율을 극대화 하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 제1실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명 제2실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조 를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명 제3실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명 실시예에 의한 회전자의 고정구조이다.

동기 릴럭턴스 모터(SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR)는 회전자(20,21,22)의 회전에 따른 자기저항의 변화에 의해서 회전력이 발생되는 원리를 이용한 것이며, 상기 회전자(20,21,22)에는 코일이 권선된 고정자에서 발생된 자속이 지나가는 통로인 자로(30)가 형성된다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 회전자는 원판 형상의 스틸부(26)에 다수개의 플럭스 베리어(40)가 통공되어 있으며, 상기 플럭스 베리어(40) 사이에는 자로(30)(磁路)가 형성되어 있다.

상기 회전자의 원둘레를 따라 외주부(23)가 형성되며, 상기 회전자를 이루는 원판 형상의 스틸부(26) 중심에는 동력전달축(70)이 삽입되기 위하여 압입공(24)이 뚫려있다.

상기 회전자에는 자속의 흐름을 유도하기 위하여 자로(30)가 형성되며, 상기와 같은 자로(30)를 형성하기 위하여 플럭스 베리어(40)가 스틸부(26)에 통공 형성된다.

상기 플럭스 베리어(40)의 일단은 외주부(23)에 인접되고 타단은 외측과 연통되어 개구부를 형성하게 된다.

그리고, 상기 플럭스 베리어(40)의 중앙 영역이 압입공(24) 측으로 돌출된 원호형상을 가지며, 각 플럭스 베리어(40) 사이에 자로(30)가 형성될 수 있도록 반 경 방향을 따라 소정 거리를 두고 이격 설치된다.

상기 플럭스 베리어(40)의 일단이 상기 회전자 외측으로 연통되어 제1개구부(50)를 형성하게 되며, 상기 제1개구부(50)가 형성된 플럭스 배리어의 타단은 제2연결부(62)가 형성되어 상기 자로(30)가 스틸부(26)에 고정된 상태가 되도록 한다.

상기와 같이 일측으로 제1개구부(50)를 갖는 플럭스 베리어(40)와 인접한 다른 플럭스 베리어(40)는 타측으로 제2개구부(52)를 형성하게 되며, 자로(30)의 고정을 위하여 상기 제2개구부(52)의 반대편에는 제1연결부(60)가 형성된다.

즉, 본 발명의 제1실시예에 의하면, 플럭스 베리어(40)의 좌우양단에 교대로 제1개구부(50)와 제2개구부(52)가 순서대로 번갈아 가며 형성되며, 상기 제1개구부(50)와 제2개구부(52)의 반대 방향에는 제2연결부(62)와 제1연결부(60)가 각각 형성된다.

상기와 같은 구조를 갖는 회전자는 도 6에 도시된 바와 같이, 동력전달축(70)에 고정된다.

상기 회전자의 스틸부(26) 외측을 가공하거나, 주물 제작시 회전자 외측에 요홈(80)을 형성하게 된다.

상기 요홈(80)은 플럭스 베리어(40)가 오목하게 형성된 부분, 즉 회전자에서 극성을 갖는 부분에 형성된다.

그리고, 상기 요홈(80)에는 비자성 재질의 극홀더(82)가 설치되며, 상기 극홀더(82)와 회전자와 동력전달축(70)에는 체결볼트(84)가 고정되기 위한 체결홀이 형성된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 제1실시예에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조의 작동상태를 설명하기로 한다.

코일이 권선된 고정자의 돌극에서 발생된 유기 기전력의 흐름인 자속은 회전자의 자로(30)를 따라 흘러들어와서 다시 고정자로 나가게 된다.

상기 자속은, 회전자에서 밀도가 크고 고정자에 가까운 부분을 향하여 흐르는 성질을 갖고 있으며, 이로 인하여, 제1개구부(50)나 제2개구부(52)가 형성된 플럭스 베리어(40)로 흐르지 않고, 자로(30)를 따라 자속이 흐르게 된다.

상기와 같은 작용에 의하여 , 상기 회전자에 형성된 플럭스 베리어(40)의 위치가 변화하면서 자기저항이 변화하게 되는데, 그와 같은 자기저항의 변화에 의하여 고정자와 회전자 사이의 공극에 축척되어 있는 에너지가 변화하게 되어 회전자의 회전위치에 대한 에너지의 변화가 토크가 되어 회전력이 발생하게 되며, 그와 같이 회전자에서 발생된 회전력은 동력전달축(70)을 통하여 외부로 동력 전달이 이루어진다.

상기와 같은 형상의 강판들이 적층되어 도 6에 도시된 바와 같은 회전자를 구성하게 되며, 상기 회전자를 고정하기 위해서 요홈(80)에 극홀더(82)를 놓고 체결볼트(84)로 체결을 하여, 상기 동력전달축(70)에 체결볼트(84)의 일단이 체결되도록 한다.

본 발명의 제2실시예에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌측으로 제1연결부(60)가 연이어 두번 형성되고, 우측으로 제2연결부(62)가 연이어 두번 형성된다.

그리고, 본 발명의 제3실시예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측 또 는 우측으로만 제1연결부(60)가 형성되거나 제2연결부(62)가 형성된다.

그리고, 상기 제2실시예와 제3실시예에 의한 회전자(21,22)도 도 6에 도시된 바와 같이, 요홈(80)을 형성하고 체결볼트(84)를 이용하여 극홀더(82)를 동력전달축(70)에 고정함으로, 상기 회전자(20)의 회전시 안정적인 동작상태를 갖도록 한다.

상기와 같은 본 발명의 제1 내지 제3실시예 외에도, 제1연결부(60)와 제2연결부(62)의 형성위치에 따라 다양한 형상이 가능하며, 플럭스 베리어(40)의 일측이 개방된 상태가 되어 자속의 흐름이 플럭스 베리어(40) 방향으로 흐르지 않게 되어 자속의 손실을 방지하기 위한 기술 사상안에서 다양한 변화가 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 플럭스 베리어(40)가 외측과 연통됨으로 인하여, 고정자에서 발생되어 회전자를 통과하는 유기 기전력이 플럭스 베리어(40)를 통해 흐르지 않고 자로(30)를 따라서 흐르게 됨으로 자속의 손실을 최대로 감소시켜 모터의 효율을 극대화 하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라, 단지 예시로 제시된 것이며, 본 발명의 기술사상 안에서 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조에 의하면, 회전자에서 자로를 형성하기 위하여 통공 형성된 플럭스 베리어의 양단에 제1, 제2개구부가 형성됨으로, 고정자에서 발생된 자속이 플럭스 베리어 방향으로 흐르지 않고 자로만을 따라 이동됨으로 모터의 출력이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

Claims (4)

1. 코일이 권선된 고정자의 내측에 회전자가 회동가능하게 설치되며, 상기 회전자에는 자로(磁路)를 형성하기 위한 플럭스 베리어가 스틸부에 통공 형성된 동기 릴럭턴스 모터에 있어서;

   상기 플럭스 베러어의 일단은 상기 회전자의 외측으로 연통되어 개구부를 형성하게 됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부는 연이어 설치된 플럭스 베리어의 좌우 양단에 교대로 형성됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 개구부는 연이어 설치된 플럭스 베리어의 일단으로만 개구부를 형성하게 됨을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터의 회전자구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자에서 극성을 갖는 부분에 요홈을 형성하고, 상기 요홈에 비자성 재질의 극홀더를 설치하여, 체결볼트가 상기 극홀더와 회전자를 통과하여 회전자 중심에 삽입된 동력전달축에 체결됨을 특징으로 하는 동기 릴 럭턴스 모터의 회전자구조.

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