KR101106420B1

KR101106420B1 - 로터 및 동기 릴럭턴스 모터

Info

Publication number: KR101106420B1
Application number: KR1020050062445A
Authority: KR
Inventors: 이경훈; 정달호; 오재윤; 원준희; 안준호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2012-01-17
Also published as: KR20070007672A

Abstract

본 발명은 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로터는, 회전축과; 원반형상을 가지며 중앙에 상기 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 관통형성되는 축공과, 상기 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 상기 축공을 향해 볼록하게 관통되되 각 단부가 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 복수의 슬릿과, 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비하도록 형성되는 로터코어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있다.

Description

로터 및 동기 릴럭턴스 모터{ROTOR AND SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTOR}

도 1은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 일 예를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 로터코어의 평면도,

도 3은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 다른 예의 평면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 평면도,

도 5는 도 4의 요부확대도,

도 6은 도 5의 각 슬릿의 확대도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 스테이터 111 : 스테이터코어

115 : 슬롯 117 : 티스

120 : 로터 131 : 로터코어

135 : 제1슬릿 136c : 원호

136d : 직선부 145 : 제2슬릿

146c,156c : 제1원호 146d, 156d : 제2원호

155 : 제3슬릿 161 : D축

162 : Q축

본 발명은, 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 향상시킬 수 있도록 한 로터 및 동기 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

일반적으로 동기 릴럭턴스 모터는 통상의 유도식 및 동기식 구동 시스템에 비해 구성이 간단하고 소형의 전력 공급장치가 소요되므로 경제적이며 신뢰성이 높은 것으로 평가되고 있다.

동기 릴럭턴스 모터는 통상 고정자 및 회전자 모두 복수의 자극(pole)을 구비하도록 형성되며, 고정자는 상 권선을 구비하며 회전자는 권선 또는 자석을 구비하지 아니한다고 하는 특징이 있다.

도 1은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 로터코어의 평면도이며, 도 3은 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터의 다른 예의 평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 동기 릴럭턴스 모터의 로터는, 회전축(11)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(11)이 수용 결합되는 축공(23)과 축공(23)의 둘레에 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 형성시킬 수 있도록 관통 형성된 복수의 슬릿(24)을 구비한 전기강판(22)을 절연적층하여 형성되는 로터코어(21)를 구비하고 있다.

각 슬릿(24)은 단부가 외경면과 소정 거리 이격되고 중앙영역이 축공(23)측으로 볼록한 형상을 이루도록 관통되고 반경방향을 따라 이격되게 형성되어 있으며, 반경방향을 따라 각 슬릿(24)의 사이에는 자로를 형성하도록 스트립부(25)가 각각 형성되어 있다.

한편, 릴럭턴스 토크는, 주지된 바와 같이, 극수(pole number)와, 도시 않은 스테이터의 각 티스와 로터 사이에 공극만이 존재하게 되는 D축(direct-axis) 방향의 릴럭턴스와 스테이터의 각 티스와 로터 사이에 다수의 플럭스 배리어(flux barrier)가 존재하는 Q축(quadrature-axis) 방향의 릴럭턴스의 차와, D축 방향의 전류 및 Q축 방향의 전류의 곱에 의해 결정되므로, 플럭스 배리어를 형성하는 슬릿(24)의 폭을 작게 하여 슬릿(24)의 갯수를 증가시키는 것이 릴럭턴스 토크를 증가시키는 데 유리하지만, 그럴 경우 로터코어(21)의 변형을 억제할 수 있는 적절한 형상유지강도를 확보하기가 곤란하고 슬릿(24)의 증가에 따른 제조상의 공수 추가 등의 문제가 발생되므로, 실제 제작에 있어서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬릿(24)의 폭 및 갯수를 적절하게 형성하는 것이 요구된다.

그런데, 이러한 종래의 동기 릴럭턴스 모터의 로터에 있어서는, 각 슬릿(24)의 단부는 도 2에 도시된 바와 같이, 직선형 단부(31a)로 형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률(R)을 가지는 단일의 원호형 단부(31b)의 형태로 형성되도록 하고 있어, 자속의 흐름이 원활하게 되지 못하여 모터의 효율을 제고시키는 데에는 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있는 로터 및 동기 릴럭턴스 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축과; 원반형상을 가지며 중앙에 상기 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 관통형성되는 축공과, 상기 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 상기 축공을 향해 볼록하게 관통되되 각 단부가 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 복수의 슬릿과, 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비하도록 형성되는 로터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터에의해 달성된다.

여기서, 상기 로터코어는 원주방향을 따라 4극을 구비하도록 형성되며, 각 자극에는 외경면측으로부터 반경방향을 따라 상기 축공측으로 차례로 배치되는 제1 내지 제3슬릿이 각각 구비되는 것이 바람직하다.

상기 각 슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 D축에 근접되게 배치되는 원호의 곡률이 Q축에 근접되게 배치된 원호의 곡률에 비해 작도록 구성하는 것이 효과적이다.

상기 제1슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 상기 D축에 근접되게 배치되는 원호를 포함하며, 상기 Q축측은 상기 제1슬릿의 외측연부와 직선형태로 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상술한 특징을 가지는 로터중 어느 하나의 로터와, 중앙에 상기 로터를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되고 상기 로터의 각 자극당 상기 수용공측으로 개방된 6개의 슬롯 및 티스를 각각 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 평면도이고, 도 5는 도 4의 요부확대도이며, 도 6은 도 5의 각 슬릿의 확대도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 동기 릴럭턴스 모터의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 동기 릴럭턴스 모터는, 회전축(121)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(121)이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 축공(133)이 구비되며 축공(133)의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 축공(133)을 향해 볼록하게 관통되는 복수의 제1슬릿 내지 제3슬릿(135,145,155)과 반경방향을 따라 각 슬릿(135,145,155) 사이에 자로를 형성하도록 각 슬릿(135,145,155)과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부(141)를 각각 구비한 4개의 자극을 가지며, 각 슬릿(135,145,155)의 단부는 외경면과의 두께(t)가 최소로 되는 기준지점(O)을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 로터코어(131)를 구비한 로터(120)와; 중앙에 로터(120)를 수용할 수 있도록 수용공(113)이 형성되고 로터(120)의 각 자극당 수용공(113)측으로 개방된 6개의 슬롯(115) 및 티스(117)를 각각 구비한 스테이터(110)를 포함하여 구성되어 있다.

스테이터(110)는, 중앙에 로터(120)를 수용할 수 있도록 수용공(113)이 형성 되고 수용공(113)의 둘레방향을 따라 24개의 슬롯(115) 및 티스(117)가 서로 교번적으로 배치된 스테이터코어(111)와, 각 슬롯(115)에 4극 분포권 방식으로 권선되는 스테이터코일(112)을 구비하고 있다. 스테이터코일(112)은 통상의 3상 유도기의 분포권 방식과 동일하게 구성되며 회전자계를 생성하는 원리도 통상의 3상 교류 모터와 동일하게 구성되어 있다.

로터(120)는, 회전축(121)과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축(121)을 수용할 수 있도록 축공(133)이 관통 형성되어 있고 릴럭턴스 토크를 발생시킬 수 있도록 축공(133)의 둘레에 반경방향을 따라 양 단부는 외경면에 근접되고 중앙영역은 축공(133)을 향해 볼록하게 관통형성되는 복수의 슬릿(135,145,155)을 구비한 전기강판을 절연적층하여 형성되는 로터코어(131)를 구비하고 있다.

로터코어(131)의 판면에는 스테이터(110)의 각 자극에 대응되게 외경면으로부터 반경방향을 따라 이격되게 배치되는 제1슬릿 내지 제3슬릿(135,145,155)이 각각 형성되어 있으며, 제1슬릿(135)은 각각 한 쌍으로 구성되어 있다.

한편, 각 슬릿(135,145,155)의 단부는 로터코어(131)의 외경면에 대해 소정의 형상유지강도를 유지할 수 있는 정도의 두께(t)로 이격되게 형성되어 있으며, 외경면과의 두께(t)가 최소가 되는 기준지점(O1,O2,O3))을 중심으로 서로 다른 곡률(R1~R6)을 가지도록 각각 형성되어 있다.

제1슬릿(135)의 단부는 기준지점(O1)과 제1슬릿(135)의 내측연부(136a)를 연결하는 소정의 곡률(R1)을 가지는 원호(136c)와 기준지점(O1)과 제1슬릿(135)의 외측연부(136b)를 거의 직선형태로 연결하는 직선부(136d)를 구비하도록 형성되어 있다.

제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)은, 기준지점(O2,O3)과 제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)의 각 내측연부(146a,156a)를 연결하도록 D축(161)에 근접되게 배치되는 제1원호(146c,156c)와, 기준지점(O2,O3)과 제2슬릿(145) 및 제3슬릿(155)의 각 외측연부(146b,156b)를 연결하도록 Q축(162)에 근접되게 배치되는 제2원호(146d,156d)를 구비하도록 형성되어 있다. 여기서, 각 제1원호(146c,156c)의 곡률(R3,R5)은 각 제2원호의 곡률(R4,46)에 비해 각각 작게(R3<R4, R5<R6) 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하여, 스테이터코일(112)에 전원이 인가되면 스테이터코어(111)의 각 티스(117) 및 로터코어(131)의 스트립부(141)에는, 도 7b에 도시된 종래의 단일의 곡률을 가지는 원호로 형성되는 각 슬릿을 구비한 로터에 비해, 도 7a에 도시된 바와 같이, 자속이 적절하게 분배되어 흐름이 원활하게 될 뿐만 아니라 D축(161)상의 자속 밀도가 증가하게 되어 모터의 효율이 제고된다. 즉, 종래 단일 곡률을 가지는 원호로 구성된 로터의 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이, D축상의 스테이터코어의 자속밀도(A영역)에 비해 로터코어의 자속밀도(A'영역)의 자속밀도가 저하되는 반면, 본 발명에 따른 로터(120)를 구비한 동기 릴럭턴스 모터는 도 7a에 도시된 바와 같이, D축(161) 상의 스테이터코어(111)의 자속밀도(A영역)와 로터코어(131)의 자속밀도(A'영역)가 거의 비슷한 수준을 보이고 있어 종래에 비해 자속밀도가 증가됨을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전축과, 원반형상을 가지며 중앙에 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 축공이 구비되며 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 축공을 향해 볼록하게 관통되는 복수의 슬릿과 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비한 4개의 자극을 가지며, 각 슬릿의 단부는 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 로터코어를 구비하도록 함으로써, 자속의 흐름이 원활하게 되어 효율을 제고시킬 수 있는 로터 및 동기 릴럭턴스 모터가 제공된다.

Claims

회전축과; 원반형상을 가지며 중앙에 상기 회전축이 수용 결합될 수 있도록 중앙에 관통형성되는 축공과, 상기 축공의 둘레에 각 단부는 외경면과 소정 간격을 두고 이격되고 중앙영역은 상기 축공을 향해 볼록하게 관통되되 각 단부가 상기 외경면과의 두께가 최소로 되는 기준지점을 중심으로 서로 다른 곡률을 가지도록 형성되는 복수의 슬릿과, 반경방향을 따라 상기 슬릿 사이에 자로를 형성하도록 상기 슬릿과 교번적으로 배치되는 복수의 스트립부를 각각 구비하도록 형성되는 로터코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터.
제1항에 있어서,

상기 로터코어는 원주방향을 따라 4극을 구비하도록 형성되며, 각 자극에는 외경면측으로부터 반경방향을 따라 상기 축공측으로 차례로 배치되는 제1 내지 제3슬릿이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 로터.
제2항에 있어서,

상기 각 슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 D축에 근접되게 배치되는 원호의 곡률이 Q축에 근접되게 배치된 원호의 곡률에 비해 작은 것을 특징으로 하는 로터.
제3항에 있어서,

상기 제1슬릿의 단부는 상기 기준지점을 중심으로 상기 D축에 근접되게 배치되는 원호를 포함하며, 상기 Q축측은 상기 제1슬릿의 외측연부와 직선형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 로터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 로터와, 중앙에 상기 로터를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되고 상기 로터의 각 자극당 상기 수용공측으로 개방된 6개의 슬롯 및 티스를 각각 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 릴럭턴스 모터.