KR100400451B1 - 유도 동기기의 로터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석을 삽입한 후 양측면에 사이드 플레이트를 추가함으로써, 다이 케스팅 작업시 영구자석의 크랙을 방지하고, 2차측 도체로 사용되는 알루미늄의 재료 손실을 줄일 수 있어 경제적이고 신뢰성이 뛰어난 유도 동기기의 로터 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 로터는 스테이터의 중앙측에 회전 가능하게 배치되는 로터 코어와, 상기 로터 코어의 원주방향으로 배치되어 동기속도까지 유도기로 동작하는 2차측 도체와, 상기 2차측 도체와 로터 코어 사이에 삽입되어 자력을 발생시키도록 일정 간격을 두고 설치되는 영구자석과, 상기 영구자석 사이에 배치되어 자속의 누설을 방지하는 자속 장벽을 포함하는 유도 동기기의 로터로 구성되고, 상기 2차측 도체의 다이 케스팅 작업시 2차측 도체로 사용되는 알루미늄이 상기 영구자석 및 자속 장벽측으로 유입되는 것을 방지하도록 상기 로터 코어의 양측면에 사이드 플레이트가 장착된다.

Description

유도 동기기의 로터 및 그 제조방법 { Manufacturing rotor and method of line bar started permanent magnet motor }

본 발명은 유도 동기기에 관한 것으로, 특히 2차측 도체 다이 케스팅 작업시 영구자석의 크랙을 방지하고 도체의 재료손실을 줄일 수 있어, 경제적이고 신뢰성이 향상된 유도 동기기의 로터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유도 동기기는 기존의 유도 전동기에 영구자석을 삽입한 구조로서, 기동부터 동기속도까지는 동기 작용에 의해 동작되고, 동기속도에서부터는 영구자석과 스테이터 사이에서 발생되는 릴럭턴스 토크에 의해 구동되는 모터이다.

이러한 유도 동기기는 부가적인 위치센서나 드라이브 없이 상용 전원의 직입으로 운전시킬 수 있는 장점이 있고, 유도 전동기와는 달리 여자 전류가 필요없고, 동기속도에서의 로터의 도체에 전류가 흐르지 않기 때문에 동력 손실을 저감할 수 있어 전체적인 전동기의 효율을 향상시킬 수 있다.

그러므로, 현재 유도 전동기를 대신하여 가전용 및 기타 구동부에 주로 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 동기기의 단면도이다.

종래의 유도 전동기는 중앙측에 공간을 갖는 스테이터와, 이 스테이터의 중앙측에 일정 간격을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터로 이루어진다.

상기 스테이터는 외측에 형성되는 스테이터 코어(106)와, 이 스테이터 코어(106)의 중앙측 공간부 둘레방향으로 일정 간격으로 다수개의 형성되어 스테이터 코일이 감겨지는 스테이터 슬롯(108)으로 구성된다.

상기 로터는 중앙측에 구동력이 전달되는 샤프트(110)가 장착되는 로터 코어(112)와, 상기 로터 코어(112)의 원주방향으로 외측면에 설치되어 동기속도까지 유도기로 동작하는 도체(116)와, 상기 도체(116)와 로터 코어(112) 사이에 삽입된 영구자석(118)으로 구성된다.

그리고, 상기 영구자석(118)의 양 끝단에는 자속장벽(120)이 설치되어 영구자석(118)에 의한 자속의 누설을 방지한다.

이와 같은 종래 기술에 따른 유도 동기기의 로터 제조방법은 먼저 로터 코어를 적층한 후 2차 도체로 사용되는 알루미늄의 삽입되는 홀을 펀칭하여 형성한다. 그리고 로터 코어의 내측으로 영구자석을 삽입한 후, 다이 케스팅(die-casting) 주조방법으로 상기 홀에 알루미늄을 삽입하여 제조된다.

여기에서, 자속 장벽 부분이 영구자석과 근접하여 위치되기 때문에 전류가 흐를 경우 유도기 작용에 의한 기동토크 성분의 증가보다는 영구자석의 자력을 감소시키는 역할을 하게 되고, 다이 케스팅 작업시 영구자석이 삽입된 부위까지도 높은 압력이 가해지기 때문에 영구자석에 충격이 가해져 크랙이 발생되어 유도 동기기의 신뢰성이 저하되고 알루미늄의 재료 손실이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 영구자석을 삽입한 후 양측면에 사이드 플레이트를 추가함으로써, 다이 케스팅 작업시 영구자석의 크랙을 방지하고, 2차측 도체로 사용되는 알루미늄의 재료 손실을 줄일 수 있어 경제적이고 신뢰성이 뛰어난 유도 동기기의 로터 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 동기기의 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 동기기의 구성도,

도 3은 본 발명의 요부구성인 사이드 플레이트의 평면도,도 4는 본 발명의 요부구성인 로터의 단면도,도 5는 본 발명에 따른 유도 동기기의 제조방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 로터 코어 10 : 2차측 도체

12: 영구자석 20 : 자속 장벽

26 : 사이드 플레이트 28 : 관통홀

30 : 개구부 32 : 삽입홀

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 유도 동기기의 로터는 스테이터의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터 코어와; 상기 로터 코어에원주방향으로 복수개 형성된 삽입홀에 각각 다이케스팅 공정을 통해 삽입되어 기동시 동기속도까지 상기 스테이터와 상호 작용하는 알루미늄 재질의 도체와; 상기 로터 코어에 원주방향으로 착자되어 동기속도에 도달하면 동기 운전되도록 상기 스테이터와 상호작용하는 영구자석과; 상기 영구자석 사이의 로터 코어에 형성되어 자속의 누설을 방지하는 자속장벽과; 로터 코어의 양측면에 각각 설치되어 다이케스팅 공정시 알루미늄이 상기 영구자석 및 자속 장벽으로 흘러가는 것을 방지하는 사이드 플레이트로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 유도 동기기의 로터 제조방법은 스테이터의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터 코어에 원주방향으로 삽입홀을 복수개 형성하는 제1단계와; 상기 제1단계 후, 상기 로터 코어에 동기 운전되도록 상기 스테이터와 상호작용하는 복수개의 영구자석을 그 사이에 자속장벽이 위치하도록 착자하는 제2단계와; 상기 제2단계 후, 상기 로터 코어의 양측면에 상기 영구자석 및 자속장벽은 덮고, 상기 로터 코어의 삽입홀은 개방되도록 상기 로터 코어의 삽입홀과 대응되는 관통홀이 형성된 사이드 플레이트를 설치하는 제3단계와; 상기 제3단계 후, 다이캐스팅 공정을 통해 상기 로터 코어의 삽입홀에 알루미늄을 주입하여 기동시 상기 스테이터와 상호 작용하여 동기속도까지 유도하는 도체를 성형하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 유도 동기기의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 사이드 플레이트의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 로터의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유도 동기기는 스테이터와, 이 스테이터의 중앙측에 일정 간격을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터로 이루어진다.

상기 스테이터는 외측에 형성되는 스테이터 코어(2)와, 이 스테이터 코어(2)의 중앙측 공간부 둘레방향으로 일정 간격으로 다수개의 형성되어 스테이터 코일이 감겨지는 스테이터 슬롯(6)으로 구성된다.

상기 로터는 중앙측에 구동력이 전달되는 샤프트(8)가 장착되는 로터 코어(4)와, 상기 로터 코어(4)의 원주방향으로 배치되어 기동시 상기 스테이터 코일에 전류가 흐르면, 상기 스테이터와 상호 작용하여 동기속도까지 로터를 기동시키는 알루미늄 재질의 도체(10)와, 상기 로터 코어(4)에 N극과 S극이 원주방향으로 교대로 배열되도록 착자되어 로터가 동기속도에 도달하면, 로터가 동기 운전되도록 상기 스테이터와 상호작용하는 한 쌍의 영구자석(12)으로 구성된다.

상기에서, 로터 코어(4)에는 외둘레에 원주방향으로 상기 도체(10)가 각각 삽입 가능토록 복수개의 삽입홀(32)이 형성되고, 상기 도체(10)는 다이캐스팅 주조방법에 의해 상기 로터 코어(4)의 삽입홀(32)에 형성된다.

따라서, 본 발명에서는 다이캐스팅 공정시 용융된 알루미늄이 상기 로터 코어(4)의 삽입홀(32)이 아닌 영구자석(12) 또는 자속장벽(20) 측으로 유입되는 것을 방지하기 위해 로터 코어(4)의 양측면에 사이드 플레이트(26)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 사이드 플레이트(26)는 상기 로터 코어(4)에 형성된 알루미늄이 삽입되는 삽입홀(32)과 동일한 형태의 관통홀(28)이 외측 둘레방향으로 형성되며, 영구 자석(12)이 배치되는 부분과 자속 장벽(20)이 배치되는 부분은 막힌 상태이고, 중앙측에는 상기 샤프트(8)가 통과하는 개구부(30)가 형성된다.

이러한 사이드 플레이트(26)는 일정 두께를 갖는 원판 형태이고, 상기 관통홀(28)은 펀칭 작업에 의해 형성된다. 그리고, 사이드 플레이트(26)의 두께는 알루미늄 다이 케스팅 작업시 다이 케스팅 압력에 견딜 수 있는 일정 두께로 형성된다.

이와 같이 이루어지는 유도 동기기는 기동시부터 동기속도까지는 2차측 도체(10)의 작용에 따라 유도 동기기의 원리로 동작하고, 동기속도에 도달된 시점에서부터는 영구자석(12)에서 발생되는 자속과 스테이터 코일의 상호 작용에 따라 릴럭턴스 토크를 발생하여 구동된다.

상기한 바와 같은 유도 동기기의 로터 제조방법을 다음에서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 로터 제조방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 로터 코어(4)의 외둘레에 원주방향으로 복수개의 삽입홀(32)을 형성한다.(S10)

여기에서, 상기 삽입홀(32)은 프레스 펀칭 작업에 의해 성형된다.

다음, 상기 로터 코어(4)에 영구자석(12)을 삽입한다.(S20)

다음, 상기 로터 코어(4)의 양측면에 상기 영구자석(12) 및 자속장벽(20)은 덮되, 상기 로터 코어(4)의 삽입홀(32)은 개방되도록 사이드 플레이트(26)를 밀착시킨다.(S30)

상기에서, 사이드 플레이트(26)의 밀착이 완료되면, 알루미늄을 상기 관통홀(28)을 통해 삽입홀(32)로 유입시키는 알루미늄 다이 케스팅 주조방법을 실시한다.(S40)

즉, 상기 사이드 플레이트(26)를 덧 댄 상태에서 알루미늄 다이 케스팅 작업을 실시하면, 알루미늄이 사이드 플레이트의 관통홀을 통해서만 로터 코어의 삽입홀로 흘러들어가고, 자속 장벽이나 영구자석측으로 유입되는 것이 방지된다.

상기에서, 알루미늄 다이 케스팅이 완료되면 로터 제조가 완료된다.(S50)

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 유도 동기기는 로터를 제조할 때 로터 코어의 양 측면에 알루미늄이 유입되는 관통홀이 형성되는 사이드 플레이트를 설치하여 알루미늄 다이 케스팅 작업시 자속장벽이나 영구자석측으로 알루미늄이 흘러 들어가는 것을 방지함으로써, 알루미늄의 제료손실을 줄일 수 있고, 영구자석의 크랙을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 스테이터의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터 코어와; 상기 로터 코어에원주방향으로 복수개 형성된 삽입홀에 각각 다이케스팅 공정을 통해 삽입되어 기동시 동기속도까지 상기 스테이터와 상호 작용하는 알루미늄 재질의 도체와; 상기 로터 코어에 원주방향으로 착자되어 동기속도에 도달하면 동기 운전되도록 상기 스테이터와 상호작용하는 영구자석과; 상기 영구자석 사이의 로터 코어에 형성되어 자속의 누설을 방지하는 자속장벽과; 로터 코어의 양측면에 각각 설치되어 다이케스팅 공정시 알루미늄이 상기 영구자석 및 자속 장벽으로 흘러가는 것을 방지하는 사이드 플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도 동기기의 로터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사이드 플레이트는 상기 영구자석과 자속장벽을 덮을 수 있도록 원판형으로 형성되고, 다이캐스팅 공정시 알루미늄이 상기 로터 코어의 삽입홀에 주입될 수 있도록 상기 로터 코어의 삽입홀과 대응되는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 유도 동기기의 로터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 사이드 플레이트는 다이케스팅 공정시 압력에 견딜 수 있도록 일정 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 유도 동기기의 로터.
4. 스테이터의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터 코어에 원주방향으로 삽입홀을 복수개 형성하는 제1단계와;

   상기 제1단계 후, 상기 로터 코어에 동기 운전되도록 상기 스테이터와 상호작용하는 복수개의 영구자석을 그 사이에 자속장벽이 위치하도록 착자하는 제2단계와;

   상기 제2단계 후, 상기 로터 코어의 양측면에 상기 영구자석 및 자속장벽은 덮고, 상기 로터 코어의 삽입홀은 개방되도록 상기 로터 코어의 삽입홀과 대응되는 관통홀이 형성된 사이드 플레이트를 설치하는 제3단계와;

   상기 제3단계 후, 다이캐스팅 공정을 통해 상기 로터 코어의 삽입홀에 알루미늄을 주입하여 기동시 상기 스테이터와 상호 작용하여 동기속도까지 유도하는 도체를 성형하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도 동기기의 로터 제조방법.