KR102084999B1 - 전기 기계용 로터 및 로터의 제조 방법 - Google Patents

전기 기계용 로터 및 로터의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기 기계용 로터로서, 상기 로터는 다수의 스택 요소들을 포함하고, 또한 상기 스택 요소들의 각각은 제1 자기 컨덕턴스의 물질을 포함한다. 상기 스택 요소들의 각각은 로터의 회전축 주위에 분배되어 있는 다수의 부채꼴 부분들을 포함한다. 상기 부채꼴 부분들의 각각은 하나 또는 다수의 자속 장벽들을 포함한다. 상기 하나 또는 다수의 자속 장벽들 중의 적어도 하나는 공통의 부채꼴 부분의 상이한 부채꼴 절반들에서의 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질의 충전과 연관되는 차이를 갖되, 상기 제1 자기 컨덕턴스는 상기 제3 자기 컨덕턴스보다 크다.

Description

전기 기계용 로터 및 로터의 제조 방법
본 발명은 전기 기계용 로터(rotor), 및 로터의 제조 방법에 관한 것이다.
동기 자기저항 모터(synchronous reluctance motor) 또는 모터의 로터는, 박판 적층(lamination)으로 된, 전기강(electrical steel)과 같은, 높은 상대 투자율 값을 갖는 자기적으로 전도성인 물질로 이루어진 적어도 대체로 원형인 플레이트 형상의 다수의 스택(stack) 요소들을 배치함으로써 형성된다. 상기 스택 요소들은 부채꼴 부분들로 분할되는데, 그 부분들의 수는 로터의 극들(poles)의 수에 해당한다. 상기 부채꼴 부분들 각각은, 로터의 축 방향으로 장벽 채널들을 형성하고 그에 의해 로터에서 자기장을 안내하는 적어도 하나의 자속 장벽들(magnetic flux barriers)을 갖는다. 자속 장벽들은 자기적 전도성 물질보다는 더 낮은 상대 투자율을 갖는 알루미늄과 같은 전기적 전도성 물질로 충전될 수도 있다.
이러한 충전은 천연자원의 바람직하지 않은 사용과 높은 경제적 비용을 야기하는 대량의 전기적 전도성 물질을 소비한다. 부가적으로, 현재의 전기 모터들은 그 동작에 있어 이상적이지 않은 것으로, 예컨대, 시뮬레이션 상으로 인식되고 있다. 그러나 그러한 적층 요소들의 설계상의 변경은 자속 장벽들에 관한 새로운 장기간의 연구과제, 그 연구과제에 기초하여 스택 요소들에 새로운 유형의 자속 장벽들을 압인하는 신형의 공구들, 및 그러한 연구 및 제조 모두에 대한 대규모의 투자를 요구한다.
그러므로 개선이 필요하다.
본 발명은 로터와 관련하여 성능 개량을 도모하기 위한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 청구범위 제1항에 정의된 것과 같은 로터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 청구범위 제11항에서의 로터를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명은 다음과 같은 장점을 보유한다. 충전을 위한 전기적 전도성 물질의 소비가 감소 가능하다. 그의 자속 장벽들이 완전히 충전되는 형태의 스택 요소들에 대하여 의도되는 스택 요소 디자인의 어떤 변경도 없이 자속 장벽들의 부분적인 충전만으로써 전기 모터의 효율이 증가 될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시 예들을 단지 예를 드는 방식으로 설명할 것이다.
도 1은 전기 모터용 로터의 스택 요소의 일례를 예시한다.
도 2는 스택 요소의 부채꼴 부분의 일례를 예시한다.
도 3은 그의 자속 장벽들이 상이한 부채꼴 부분들에서 교호적으로 채워진 형태의 스택 요소의 일례를 예시한다.
도 4는 로터의 스택의 일례를 예시한다.
도 5는 6-극 로터의 스택 요소의 일례를 예시한다.
도 6은 브리지가 없는 스택 요소의 일례를 예시한다.
도 7은 로터 제조 방법의 흐름도의 일례를 예시한다.
후술하는 실시 예들은 단지 예이다. 본 명세서에서 여러 부분에 걸쳐 일 실시 예라고 지칭할 수도 있지만, 이것은 그러한 각각의 언급이 동일한 실시 예(들)에 대한 것이거나, 아니면 그 특징이 단지 하나의 실시 예에만 적용된다는 것을 필연적으로 의미하지는 않는다. 상이한 실시 예들의 단일한 특징들이 조합되어 다른 실시 예들을 제공할 수도 있다. 더욱이, "포함하는" 및 "갖는"이라는 표현들은 원하는 실시 예들이 언급된 그 특징들만으로 이루어지는 것으로 한정하는 것이 아니라, 그러한 실시 예들은 특정하게 언급되지 아니한 특징들/구조들도 또한 포함할 수도 있는 것으로 이해되어야만 할 것이다.
도면들은 다양한 실시 예들을 예시하고는 있지만, 이것들은 어떤 구조들 및/또는 기능적 개체들을 단지 보여주는 단순화된 도면들이라는 것을 유의하여야 할 것이다. 개시된 장치는 도면과 설명에 기술된 것이 아닌 다른 기능들과 구조들을 포함할 수도 있음이 당해 기술분야의 전문가에게는 자명할 것이다. 따라서, 그것들은 여기에서 더 상세히 기술될 필요는 없을 것이다.
도 1은 전기 모터 또는 발전기일 수도 있는 전기 기계용 로터의 스택 요소(100)의 일례를 도시하고 있다. 상기 스택 요소(100)는 제1 자기 컨덕턴스(magnetic conductance) 물질로 이루어지는 원형의 플레이트일 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 플레이트는 일정한 두께를 가질 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 플레이트의 두께는 그 플레이트의 다른 위치들에서는 상이할 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상이한 플레이트들은 상이한 두께를 가질 수도 있다. 전형적으로, 스택 요소(100)는 상기 제1 자기 컨덕턴스의 물질로 주로 이루어진다. 상기 스택 요소(100)의 물질은, 예컨대, 전기강(electrical steel) 또는 압축된 분말 금속일 수도 있다.
상기 스택 요소(100)는 그 스택 요소(100)의 회전축(104)을 중심으로 배분되어 있는 다수의 부채꼴 형상의 부분들(102, 102', 102'', 102''')을 포함한다.
상기 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 수는 전기 모터 또는 발전기의 극들의 수와 같을 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')은 로터의 극을 지칭할 수도 있다. 일반적으로, 하나의 극당 하나 또는 다수의 부채꼴 부분들이 존재할 수도 있다. 도 1에서는 단지 하나의 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')만이 파선(dashed line)으로 두 개의 절반 부분들(102A, 102B)로 분할되지만, 일반적으로는, 모든 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')은 유사한 방식으로 부채꼴 절반들(102A, 102B)로 분할될 수 있다. 상기 부채꼴 절반들(102A, 102B)은 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')은 아닌데, 그 이유는 각각의 부채꼴 절반(102A, 102B)은 단지 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')의 일부이기 때문이다.
도 2는 하나의 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102'''), 즉 하나의 극의 일례를 도시하고 있다.
상기 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')의 각각은 제2 자기 컨덕턴스의 하나 또는 다수의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)을 포함한다. 제1 자기 컨덕턴스의 수치는 제2 자기 컨덕턴스의 수치보다 더 크다. 자기 컨덕턴스는 투자율(permeability)을 이용해 표현될 수도 있다. 더 높은 자기 컨덕턴스의 물질 또는 물체는 그 물질 또는 물체가 더 높은 상대 투자율을 갖는다는 것을 의미한다.
우선, 상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 스택 요소(100)에 있는 개방된 개구(aperture)들이다. 그러나 적어도 하나의 개구는 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질로서 부분적으로 충전된다. 제1 자기 컨덕턴스의 수치는 제3 자기 컨덕턴스의 수치보다 더 크다. 상기한 적어도 하나 또는 다수의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112) 중의 적어도 하나의 비-충전 부분(unfilled part)은 제4 자기 컨덕턴스를 갖는다. 제1 자기 컨덕턴스의 수치는 제4 자기 컨덕턴스의 수치보다 더 크다. 상기 충전(filling)은, 예를 들어, 캐스팅(casting)에 의해 수행될 수도 있다. 상기 캐스팅은 함께 적층되는 다수의 스택 요소들을 구비하는 로터에 대해 수행될 수도 있다. 충전되지 않는 자속 장벽들의 부분들은, 예를 들어, 마스크 플레이트로써 가려질 수도 있다. 즉, 상기한 마스크 플레이트는 전기적 전도성 물질이 어떤 자속 채널들에서 캐스팅되는 것을 차단할 것이며, 이 자속 채널들은 로터의 회전 축과 평행하고 로터(100) 내부에 위치한다. 상기한 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 이러한 부분들은 비어있을 것이다. 부가적으로 또는 선택적으로, 상기 로터(100) 내의 자속 채널들 안으로 연장될 수도 있는 다른 구조들이 사용되어 그 충전이 원하는 방식으로 구현되도록 캐스팅을 조절할 수도 있다. 캐스팅을 실행하고 조절하는 방법은, 그 자체로는, 당해 기술분야의 전문가에게 공지되어 있는 것으로 간주될 수 있다.
도면들에서, 전기적 전도성 물질로 충전되는 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 상기한 부분들은 평행선의 음영이 그려져(해칭되어) 있다. 상기한 전기적 전도성 물질은, 예컨대, 알루미늄, 구리, 그들의 합금 및/또는 탄소 섬유일 수도 있다. 따라서, 제2 자기 컨덕턴스는 상기 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112) 내에서 제3 자기 컨덕턴스와 제4 자기 컨덕턴스 사이의 값들을 가질 수도 있다.
따라서, 상기 전기적 전도성 물질의 자기 컨덕턴스는 제1 자기 컨덕턴스보다 더 낮다. 마찬가지로, 만일 자속 장벽에 어떤 충전도 존재하지 않는다면, 이 경우에는 공기, 어떠한 다른 가스 또는 진공에 관련된 제4 자기 컨덕턴스는 제1 자기 컨덕턴스보다 더 낮다.
어떤 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')도 두 개의 절반(half) 부분들로 분할될 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기한 두 개의 절반들은 동일한 부분들일 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기한 두 개의 절반들은 동일한 크기를 가질 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 두 개의 절반들은 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전들을 제외하고는 서로의 거울 대칭형 이미지일 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 부채꼴 부분(102)을 두 개의 절반들(102A, 102B)로 분할하는 파선은 부채꼴 부분(102)의 열림 각(α)의 값을 둘로 분할할 수도 있으며, 즉, β = α/2인데, 여기서 β는 각각의 절반(102A, 102B)의 열림 각이다. 열림 각 β가 α/2와 같을 때, 열림 각 γ은 또한 열림 각 β와 같은데, 즉, γ = α/2이다. 일반적으로, 열림 각 β는 대략 α/2와 동일할 수도 있고, 그리고 같은 방식으로, 열림 각 γ는 대략 열림 각 β 또는 α/2와 같다.
상기한 적어도 하나의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112) 중의 적어도 하나는 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')의 다른 부채꼴 절반들(102A, 102B)에서 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질의 충전과 연관되는 차이를 갖는데, 여기서 제1 자기 컨덕턴스는 제3 자기 컨덕턴스보다 더 크다. 일 실시 예에 있어, 상기한 충전과 연관되는 차이는 하나의 절반은 충전 물질(filling material)을 가지며, 또 다른 절반은 충전 물질을 갖지 않도록 할 수도 있다. 일 실시 예에서, 상기한 충전과 연관되는 차이는 제1 절반은 제2 절반보다 더 많은 충전 물질을 갖도록 하는 것일 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 제1 절반이 제2 절반보다 충전 물질을 더 갖는다는 사실은 상기 제1 절반이 제2 절반보다 더 많은 양의 충전 물질을 갖는다는 것을 의미할 수도 있다. 일 실시 예에서, 상기 제1 절반이 제2 절반보다 더 많은 충전 물질을 갖는다는 사실은 상기 제1 절반에서의 충전이 제2 절반의 충전 물질보다 더 큰 질량(mass)을 갖는다는 것을 의미할 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기 제1 절반이 제2 절반보다 더 많은 충전 물질을 갖는다는 사실은 상기 제1 절반에서의 충전이 제2 절반에서의 충전물질보다 더 큰 부피를 갖는다는 것을 의미할 수도 있다.
즉, 상기한 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')과 연관되는 다른 부채꼴 절반들(102A, 102B)에서 상이하게 충전된다. 따라서, 상기한 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')의 다른 부채꼴 절반들(102A, 102B)에서 상이하게 충전된다. 상기 스택 요소들(100)은 또한 완전히 충전된 하나 또는 다수의 다른 자속 장벽들을 가질 수도 있고, 아니면 상기 스택 요소(100)는 전혀 충전되지 않은 하나 또는 다수의 다른 자속 장벽들을 가질 수도 있다.
상기 충전은 충전의 정도에 기초할 수도 있다. 하나의 부채꼴 절반(102A)에서의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 일부분의 충전의 정도와 그리고 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')의 또 다른 부채꼴 절반(102B)에서의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 일부분의 충전의 정도는 서로 차이가 난다. 달리 말하면, 상기 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 공통 부채꼴 부분의 다른 부채꼴 절반들(102A, 102B)에서의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 일부분의 충전의 정도는 서로 차이가 난다.
일 실시 예에 있어, 충전의 정도는 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 개구의 체적에 관련되는 전기적 전도성 물질의 부피를 참조할 수도 있다. 상기 스택 요소(100)가 일정한 두께를 가질 때, 충전의 정도는, 예컨대, 전기적 전도성 물질의 면적과 상기 자속 장벽(106, 108, 110, 112) 등의 개구의 면적 간의 비율을 참조할 수도 있다.
부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')에서 둘 이상의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)이 존재할 때, 상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112) 중의 하나의 충전의 정도는 공통 부채꼴 절반(102A, 102B)의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 또 다른 하나의 그것과는 차이가 날 수도 있다. 충전의 정도는 충전될 체적 또는 그 체적을 충전하기 위해 필요한 최대 질량에 관한 충전의 백분율에 기초해 결정될 수도 있다. 상기 백분율은 사용된 충전 물질의 질량 또는 체적에 기초하여 측정되어도 좋다. 그것은 상기한 다수의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''') 중의 임의의 것에 대해 적용될 수도 있다.
일 실시 예에 있어, 자속 장벽들의 개구들 또는 자속 장벽들(106, 108, 110, 112) 그 자체는 스택 요소(100)에서 연속적인 구조일 수도 있다. 즉, 상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 개구들은 연속적인 윤곽을 가질 수도 있다. 반면에, 개구 또는 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 브리지들(120)에 의해 서로 분리되는 둘 이상의 구조적 부분들을 포함할 수도 있다(상기 브리지들 중의 단지 4개만 도 1에서 표시되어 있지만, 도 2에서는 그들 중의 12개가 표시되어 있다). 상기 브리지(120)는 전형적으로는, 상기 개구 또는 자속 장벽의 종 방향에 대해 수직 방향으로 상기 개구 또는 자속 장벽(106, 108, 110, 112)을 통하는 스택 요소 물질의 좁은 경로이다.
도 3에 그 일례가 도시되어 있는 일 실시 예에서, 상기 다수의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''') 중의 2개의 바로 인접한 부채꼴 부분들(102, 102'; 102', 102''; 102'', 102'''; 또는 102, 102''')의 충전의 배분은 서로 차이가 날 수도 있다. 상기한 바로 인접한 부채꼴 부분들(102, 102'; 102', 102''; 102'', 102'''; 또는 102, 102''') 간의 차이는 여러 가지 방식으로 구현될 수도 있다. 상기한 차이는 자속 장벽의 어느 일단에 또는 그 자속 장벽의 단부들 사이에 존재할 수도 있다. 그렇지 않으면, 도 3은 도 1에 유사하다.
도 1 내지 6에 그 예들이 도시되어 있는 실시 예들에서, 상기 스택 요소(100)의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전의 분배는 로터의 회전 축(104)에 대해 회전 대칭형으로 이루어질 수도 있다. 그러나 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전의 분배는 스택 요소(100)의 임의의 방사상 방향에 대해 거울 대칭성(mirror symmetry)을 갖지 않을 수도 있다.
도 1 내지 6에 그 예들이 도시되어 있는 실시 예들에서, 스택 요소(100)의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전의 정도의 분배는 로터의 회전 축(104)에 대해 회전 대칭성을 가질 수도 있다. 그러나 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전의 정도의 분배는 상기 스택 요소(100)의 임의의 방사상 방향에 대해 거울 비대칭성(mirror asymmetry)을 가질 수도 있다.
도 2에 그 예가 도시되어 있는 실시 예에서, 상기 전기적 전도성 물질은 스택 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 종 방향으로 최대로 절반 자속 장벽을 충전할 수도 있다. 상기 전기적 전도성 물질은 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 길이의 절반에 못 미치게 충전을 할 수도 있다. 상기 전기적 전도성 물질은 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 종 방향으로 절반에 못 미치게 충전할 수도 있다. 자속 장벽의 길이는 스택 요소(100)의 가장자리에서 자속 장벽의 일단으로부터 또 다른 위치의 가장자리에서 동일한 자속 장벽의 타단까지 자속 장벽을 통하는 일정 거리로서 결정될 수도 있다.
도 1 내지 5에 그 예가 도시되어 있는 실시 예들에서, 상기 스택 요소(100)의 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 전기적 전도성 물질을 가질 수도 있으며, 동일한 스택 요소(100)의 또 다른 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 공통 부채꼴 절반(102A, 102B)에서 전기적 전도성 물질을 갖지 않을 수도 있다.
도 1, 4 및 5에 그 예가 도시되어 있는 실시 예들에서, 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 각각은 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')에서 전기적 전도성 물질로 대략 절반이 충전될 수도 있다. 여전히, 전기적 전도성 물질이 존재하는 상기 절반들(102A, 102B)은 적어도 두 개의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)에 대하여 다른 절반들일 수도 있다.
도 1 및 3에 도시된 실시 예에서, 상기 다수의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''') 중의 2개의 바로 인접한 부채꼴 부분들(102, 102'; 102', 102''; 102'', 102'''; 또는 102, 102''')은 상기 스택 요소(100)의 샤프트 구멍(116)과 가장자리 사이에서 상기 스택 요소(100) 위로 방사상으로 연장되는 연속적인 물질의 통로(corridor)에 의해 서로 분리될 수도 있다. 상기 통로(114) 물질은 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)을 제외하고는 스택 요소(100)의 물질과 동일할 수도 있다. 따라서, 다른 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 물리적으로 서로 분리된 상태이다.
도 4는 전기 모터 또는 발전기용 로터의 스택(400)의 일례를 예시한다. 상기 로터는 다수의 스택 요소들(100, 100', 100'', 100''')을 포함하는데, 이것들은 전형적으로는 함께 적층되어 스택(400)을 형성하게 된다. 상기 전기 기계는, 예컨대, 동기형 릴럭턴스 모터(synchronous reluctance motor) 또는 발전기일 수도 있다.
일 실시에에 따르면, 하나의 스택 요소(100)의 상기한 다수의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 각각은 소정의 방식으로 상기 스택(100)의 또 다른 하나의 스택 요소의 해당하는 부채꼴 부분과 오버랩된다. 2개의 바로 인접한 스택 요소들(100, 100'; 100', 100''; 100'', 100''')과 공통 부채꼴 부분(102, 102', 102'', 102''')에서의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전은 유사한 방식으로 분배될 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기한 충전의 분배는 동일할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에서 스택 요소의 부채꼴 부분(102)은 도 3에서 스택 요소의 부채꼴 부분(102)과 오버랩되어 있다.
일 실시 예에 있어, 2개의 바로 인접한 스택 요소들(100)에서 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 충전은 비-유사 방식으로 분배될 수도 있다. 일 실시 예에 있어, 상기한 분배는 비-동일할 수도 있다. 예컨대, 도 1에 스택 요소의 부채꼴 부분(102)은 도 3에서의 스택 요소의 부채꼴 부분(102)과 오버랩하고 있다. 모든 부채꼴 부분들은 2개의 바로 인접한 스택 요소들 사이에 상이한 분배의 충전들을 가지는 것이 또한 가능하다.
전술한 것에 기초하여, 하나의 부채꼴 부분을 반분하는 중간선(도 1에서 파선)에 대하여 자속 장벽의 충전된 측면은 상기한 부채꼴 부분들 사이에서 교호적으로 형성될 수도 있다. 달리 설명하면, 하나의 부채꼴 부분을 반분하는 중간선에 대하여 자속 장벽의 충전된 측면은 부채꼴 부분의 함수로서 교호적으로 이루어질 수도 있다. 즉, 자속 장벽의 좌측 측면은 하나의 부채꼴 부분에 충전되고, 상응하는 자속 장벽의 우측 측면은 다음 부채꼴 부분에 충전되어도 좋다(도 6 참조).
도 5는 절반이 충전된(파선으로 채워져 있는) 자속 장벽들을 갖는 스택 요소(100)의 또 다른 예를 예시한다. 일반적으로, 상기 자속 장벽들은 세로로 부분적으로는 전기적으로 전도성이지만 자기적으로는 비-전도성인 물질로 충전될 수도 있다. 이 예에서는 6개의 부채꼴 부분들, 따라서 전형적으로는 6개의 극이 존재한다. 이 예에서, 각각의 부채꼴 부분에서의 상기 자속 장벽들의 수는 이전의 도면들에서의 그것들과는 또한 상이하다.
도 6은 부분적으로 충전된 자속 장벽들을 갖는 스택 요소(100)의 여전히 또 다른 하나의 예를 예시한다. 이 예에서는 어떠한 브리지들(120)도 존재하지 않다. 각각의 부채꼴 부분에는 단지 하나의 부분적으로 충전된 자속 장벽이 존재할 수도 있다. 일반적으로는 각각의 부채꼴 부분에서 임의의 수의 부분적으로 충전된 자속 장벽들이 존재할 수도 있다.
상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)의 부분적인 충전은 로터의 손실을 경감시켜주고, 이에 따라서 전체적인 손실도 또한 감소시킬 수 있다. 스타팅 전류가 감소하면서도 스타팅 토크가 양호한 수준에 유지될 것이다. 상기한 부채꼴 부분들의 비대칭적 충전은 정상 상태에서 케이지(cage)에 의해 발생되는 손실과 알루미늄의 소모를 경감시켜 준다.
일 실시 예에 있어, 로터는 짝수(2p) 개의 극들을 가질 수도 있다. 상기 로터는 스택 요소(100)인 다수의 자기적으로 전도성인 적층 요소들을 갖는 대체로 실린더형의 적층 된 스택(laminate stack)을 포함한다. 하나 또는 다수의 상기한 자기적으로 전도성인 적층 요소들은 방사상 방향으로 서로 이격되어 있는 비-자기적 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)을 포함한다. 하나 또는 다수의 상기 비-자기적 자속 장벽들(106, 108, 110)은 상기 자기적으로 전도성인 적층 요소의 바깥쪽 가장자리로써 적어도 하나의 제1공기-간격(air-gap)을 형성하는 자기적으로 전도성인 브리지들(120)을 갖는다. 상기한 자기적으로 전도성인 브리지들(120)은 또한 브리지들(120)(도 2에서 파선 영역들을 참조) 사이의 제1 내부 공간을 형성한다. 상기 자속 장벽들(106, 108, 110)에서의 상기 제1 내부 공간들은 전기적으로 전도성이며 자기적으로 비전도성인 물질로 충전된다.
일 실시 예에 있어, 로터는 해당하는 극의 직접축(direct pole axis)(D-축)과 횡축(quadratureaxis)(Q-축)을 정의하는 형성하는 n 개의 극들의 쌍들(p)을 갖는다. 상기 로터는 로터 축 방향(z)으로 적층된 다수의 자기적으로 전도성인 적층요소들을 갖는다. 상기한 자기적으로 전도성인 적층 요소들은 다수의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)을 형성하는 잘라낸 부분들을 포함할 수도 있다. 상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 자속의 경로들에 의해 방사상으로 교호적으로 형성된 상기한 자기적으로 전도성인 적층 요소들의 제1 가장자리 부분으로부터 제2 가장자리로 상기 Q-축에 대해 연속적으로 연장될 수도 있다. 즉, 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 상기 가장자리의 일부분으로부터 그 가장자리의 타부분으로 세로로 연장된다. 상기 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 곡률 값의 부호가 동일 구간에서 가장자리의 그것에 반대되도록 굴곡이 이루어질 수도 있다. 상기 다수의 자속 장벽들(106, 108, 110, 112)은 상응하는 다수의 공동들, 즉, 상기 축 방향(z)을 따라서 로터 코어에서 연장되는 자속 채널들을 형성할 수도 있다. 상기 다수의 공동들의 적어도 몇몇은 자기적으로 비-전도성의 물질로 적어도 부분적으로는 충전될 수도 있다. 상기 공동들은 상기 축 방향(z)을 따라서 주변을 둘러싸고 이격되어 있는 다수의 채널들을 더 포함할 수도 있다. 상기 채널들 각각은 상기 다수의 공동들의 두 개의 인접한 공동들을 횡으로 연결할 수도 있는데, 여기서 상기 채널들의 적어도 몇몇은 자기적으로 비-전도성인 물질로써 적어도 부분적으로는 충전된다.
도 7은 전기 기계의 로터의 스택 요소를 제조하는 방법의 흐름도이다. 과정 700에서, 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')은, 제1 자기 컨덕턴스의 물질을 포함하는 스택 요소(100)에서, 상기 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''') 각각의 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)의 각각에 대해 적어도 하나의 구멍을 만듦으로써 상기 스택 요소(100)의 회전축(104) 주위에 형성된다. 과정 702에서, 스택 요소들(100, 100, 100, 100)은 함께 적층 된다. 과정 704에서, 공통의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 다른 부채꼴 절반들(102A, 102B)에서 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질의 충전과 관련한 차이점을 갖는 적어도 하나의 자속 장벽(106, 108, 110, 112)은 적어도 하나의 스택 요소들(100)의 부채꼴 부분들(102, 102', 102'', 102''')의 각각에 형성되며, 이때 상기 제1 자기 컨덕턴스는 제3 자기 컨덕턴스보다 더 크다.
기술의 진보에 따라서, 본 발명의 개념은 다양한 방식으로 구현 가능할 것이라는 사실은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명할 것이다. 본 발명 및 그 실시 예들은 전술한 예시적인 실시 예들에 대해서만 한정되는 것이 아니라, 후술하는 청구범위의 영역 내에서 변화할 수도 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 전기 기계용 로터로서,
    상기 로터는 다수의 스택 요소들을 포함하고, 상기 스택 요소들의 각각은 제1 자기 컨덕턴스 물질을 포함하며;
    상기 스택 요소들의 각각은 상기 로터의 회전축 주위에 분배되어 있는 다수의 부채꼴 부분들을 포함하고;
    상기 부채꼴 부분들의 각각은 하나 또는 다수의 자속 장벽들을 포함하며,
    상기 하나 또는 다수의 자속 장벽들 중의 적어도 하나는 적어도 하나의 부채꼴 부분들에서만 충전으로서 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질을 갖도록 구성되고, 공통의 부채꼴 부분의 상이한 부채꼴 절반들에서 충전된 및 비충전된 부분 사이에 자기 컨덕턴스와 연관된 차이를 갖도록 구성되되, 상기 제1 자기 컨덕턴스의 수치는 상기 제3 자기 컨덕턴스의 수치보다 더 큰 것을 특징으로 하는 로터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자속 장벽들 중의 하나의 충전은 상기 다수의 부채꼴 부분들 중의 적어도 하나의 공통 부채꼴 절반에서의 자속 장벽들의 또 다른 하나의 충전과는 차이가 나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 부채꼴 부분들 중의 2개의 바로 인접한 부채꼴 부분들의 상기한 충전의 분배는 서로 차이가 나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자속 장벽들의 충전은 상기 스택 요소들 방사 방향에 대해 거울 대칭성이 없이 상기 로터의 회전축에 대해 회전 대칭성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 전도성 물질은 상기 자속 장벽의 종 방향으로 최대로 자속 장벽의 절반을 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자속 장벽들 중의 하나는 상기 전기적 전도성 물질을 갖도록 구성되고, 그리고 상기 자속 장벽들 중의 또 다른 하나는 공통 부채꼴 절반 내에서 상기 전기적 전도성 물질이 없도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부채꼴 부분들 중의 2개의 바로 인접한 부채꼴 부분들은 상기 스택 요소의 샤프트 구멍과 가장자리 사이에서 상기 스택 요소 위로 방사상으로 연장되는 연속적인 물질의 통로에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 로터.
  8. 제1항에 있어서,
    하나의 스택 요소의 상기한 다수의 부채꼴 부분들의 각각은 소정의 방식으로 로터의 또 다른 스택 요소의 상응하는 부채꼴 부분과 오버랩되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  9. 제1항에 있어서,
    2개의 바로 인접한 스택 요소들에서의 상기 자속 장벽의 충전은 동일하지 않게 분배되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  10. 제1 자기 컨덕턴스의 물질을 포함하는 각각의 스택 요소에서, 상기 스택 요소의 회전축 주위에 부채꼴 부분들을 형성하는 동작;
    상기 스택 요소들을 함께 적층하는 동작; 및
    상기 스택 요소들 중의 적어도 하나의 상기한 부채꼴 부분들의 각각에, 적어도 하나의 자속 장벽의 적어도 하나의 부채꼴 부분들에서만 제3 자기 컨덕턴스의 전기적 전도성 물질을 위치시킴으로써 공통의 부채꼴 부분들의 다른 부채꼴 절반들에서 충전된 및 비충전된 부분 사이에 자기 컨덕턴스와 연관된 차이를 갖는 적어도 하나의 자속 장벽을 형성하되, 상기 제1 자기 컨덕턴스의 수치는 상기 제3 자기 컨덕턴스의 수치보다 더 큰 것인 동작;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 기계의 로터를 제조하는 방법.
  11. 삭제
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI593214B (zh) * 2016-12-28 2017-07-21 東元電機股份有限公司 同步磁阻馬達之轉子結構
EP3610558B1 (en) * 2017-04-13 2021-02-17 ABB Schweiz AG Sheet and rotor of electric machine and method of manufacturing them
US10644576B2 (en) * 2017-12-30 2020-05-05 Abb Schweiz Ag Method for manufacturing an electrical machine
CN109347229B (zh) * 2018-11-14 2024-05-14 珠海格力电器股份有限公司 电机转子结构及永磁电机
CN109802504B (zh) * 2019-04-04 2023-12-08 山东大学 一种永磁聚磁式同步磁阻电机及其非对称转子
IT202100016667A1 (it) * 2021-06-24 2022-12-24 Spin Applicazioni Magnetiche S R L Rotore, metodo di fabbricazione, macchina elettrica sincrona, e veicolo
JP2023130805A (ja) * 2022-03-08 2023-09-21 ニデック株式会社 ロータコア、ロータおよび回転電機

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189568A (ja) * 2001-12-19 2003-07-04 Mitsubishi Electric Corp 同期電動機、送風機、圧縮機、冷凍・空調装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051340B2 (ja) * 1996-06-18 2000-06-12 オークマ株式会社 同期電動機
US6058596A (en) 1998-08-03 2000-05-09 General Electric Company Method of making an induction motor rotor
JP2002078259A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Yamaha Motor Co Ltd 永久磁石回転子
JP3764375B2 (ja) * 2001-11-15 2006-04-05 三菱電機株式会社 同期誘導電動機の回転子及び電動機の回転子及び同期誘導電動機及び誘導電動機及び直流ブラシレスモータ及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機和機及び同期誘導電動機の回転子の製造方法
KR100591338B1 (ko) * 2004-08-26 2006-06-19 엘지전자 주식회사 영구자석 보조형 동기 릴럭턴스 모터 및 그 착자방법
JP5039482B2 (ja) * 2007-08-31 2012-10-03 株式会社三井ハイテック リラクタンスモータ用回転子積層鉄心
EP2752971B1 (en) * 2013-01-03 2017-09-13 ABB Schweiz AG Rotor for an electric machine and electric machine including the same
CN105122613B (zh) 2013-02-01 2019-09-13 Ksb 股份公司 转子、磁阻机器以及转子的制造方法
EP2790296A1 (de) 2013-04-12 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Reluktanzmotor mit stabilisiertem Rotor
EP2790295A1 (de) 2013-04-11 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Rotor für einen Reluktanzmotor, Verfahren zum Herstellen eines Rotors für einen Reluktanzmotor sowie elektrische Maschine, insbesondere ein Reluktanzmotor
RU2638826C2 (ru) * 2013-04-12 2017-12-18 Сименс Акциенгезелльшафт Реактивный ротор, имеющий пусковое вспомогательное устройство
DE102014014487A1 (de) 2014-02-11 2015-08-13 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Luftfahrzeug mit einer Synchronreluktanzmaschine
DE102014215303A1 (de) * 2014-08-04 2016-02-04 Ksb Aktiengesellschaft Rotor und Reluktanzmaschine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003189568A (ja) * 2001-12-19 2003-07-04 Mitsubishi Electric Corp 同期電動機、送風機、圧縮機、冷凍・空調装置

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Publication number Publication date
US20180233971A1 (en) 2018-08-16
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CN107852076A (zh) 2018-03-27
KR20180033290A (ko) 2018-04-02
EP3332471A1 (en) 2018-06-13
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WO2017021078A1 (en) 2017-02-09

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