KR19990073260A - 영구자석매입형3단전기자직류전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철심과 코일로 이루어진 전기자와 N극과 S극의 자극이 교대로 원주 방향으로 매입 착자된 영구자석으로 구성되어, 또한 3조의 전기자가 하나의 회전축에 나누어 설치되며, 영구자석과 전자석이 흡인 또는 반발력으로 회전하는 직류 모터로서 종래의 매입형 영구자석 직류 전동기보다 소비전력이 적고, 출력과 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 구성은 전기자 코일(15)과 철심(13)으로 이루어진 전기자부와 N극과 S극이 교대로 교착된 매입형 영구자석 직류전동기에 있어서 N,S극 영구자석간의 미세홀겸 요크철편(18)은 마그네트 토크 발생의 최대점이며, 홀간격의 크기에 따라 전기자부의 인덕턴스의 증가 및 감소를 조정할 수 있도록 설치된 요크철편구조이며 이것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 3단 전기가 직류전동기이다.

Description

영구자석 매입형 3단 전기자 직류전동기{.}

본발명은 철심과 코일로 이루어진 전기자와 N극과 S극이 교차 원주방향으로 매입된 영구자석으로 구성되며 3조의 전기자 철심이 하나의 회전축에 밀착 설치되어 영구자석과 전자석의 흡인 또는 반발력으로 회전하는 직류전동기로써, 소비전력이 적고 출력토크를 크게 향상시킬 수 있는 구조이며 회전축(17)에 3조로 설치된 전기자 철심은 동작시 도3이 1군, 도2와 도4가 1군, 동작2군으로 나누어져 1군씩 교차여자되어 반발 흡인력으로 동작하게 된다.

도시된바와 같이 제6도의 영구자석(22)은 반경방향에 하나의 회로로 착자되어 있으며 전기자부의 철심(13)은 회전축(17)에 도2, 도3, 도4가 수평대각으로 설치된다.

또한 도3의 전기자 철심(13)은 그 양쪽에 도2의 전기자 철심과 도4의 전기자 철심이 도2, 도4 돌극 중심선 대각(27)으로 설치되고, 도3의 전기자는 도2의 전기자와 도4의 전기자 철심(13) 사이에 위치하여, 동작시 도3의 돌극은 회전축을 중심으로 연결된 도2와, 도4의 전기자 돌극 사이의 슬롯 즉 대각으로 설치된다.

이러한 상기구조의 전동기는 3조의 전기자 철심(13)으로 구성되어 있으나 동작시는 도2,도3,도4의 전기자가 동작 2군으로 교대 여자되면서, 흡인발반력으로 작동한다.

또한 전기자부에 전원이 인가되면 전기자가 동작2군으로 여자되면서 여자되지 않는 전기자군은 단순한 철심자성체로써 영구자기력의 최대점인 도6의 요크철편(21)으로 끌려 가게되고, 여자된 전기자군은 반발력으로 밀리면서 회전방향에 반대되는 영구자극으로 흡인되면서 높은 출력으로 동작하는 방법으로써 영구자석(22) 사이에 설치된 도6의 영구자극간의 요크철편(21)은 전기자코일(15)의 전류흐름의 큰 영향을 주며 전동기의 속도(RPM)에도 크게 작용하게 된다.

한편 도시된바와 같이 제7도에서 전기자 철심(25)를 회전자 양쪽에 도2와 도4의 전기자철심(24,26)을 설치하고 전기자(25)를 중심으로 전기자(24,26)은 대각(27)으로 설치함으로써 회전시 생기는 전기자부 철심돌극과 영구자석(22) 사이에 생기는 코킹토크(수평진동현상)을 방지한다.

또한 실시예에 따른 도5와 도2의 전기자 돌극과 슬롯에서 전기자 돌극(14)간의 간격은 단순한 자성체로서 영구자기력의 최대점으로 흡인될 때 돌극간의 간격이(돌극면의 2분의 1이상) 맞지 않으면 영구자극에 흡인력이 저하되며 전동기의 출력 토크와 효율이 감소한다.

따라서 상기와 같은 문제점을 방지하기 위하여 전기자 돌극간의 간격을 전기가 돌극과 영구자석 대향면의 횡으로 돌극면의 2분의 1이상 설계되어야 함은 본발명의 특징중의 일부이다.

일반적으로 매입형이나 회전자측 영구자석 직류 전동기는 입력 소지전력에 비해 높은 출력 효율을 얻을 수 없다.

따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 보완, 설계된 전동기로서 적은 입력 소비전력으로 높은 마그네트 토크를 발생함으로서 효율이 뛰어난 방법이다.

이같은 목적을 이루기 위하여 원통형 요크본체에 매입된 제6도의 영구자석(22)은 N,S의 자극이 서로 대향 교착상태에서 제6도의 영구자석의 접합점에 요크철편을 설치하여 전기자의 여자시 두극간의 자기장에 의하여 전기자의 인덕턴스를 임의로 조정할 있도록 구성되어 있다.

또한 전지자는 도2, 도3, 도4와 같이 3조로 나뉘어 설치하여 고정자측내 매입된 영구자석의 자기력을 최대로 흡인 반발할수있도록 고안되어 있다. 이때 전기자의 돌극간 슬롯(16)은 여자되지 않는 상태에서 영구자석의 자기력을 최대로 흡인 할수 있도록 도2의 전기자 돌극(14)간의 간격을 고정자 영구자석 대향면의 돌극면 횡으로 2분의 1이상이 되도록 설계된것이 특징이며, 특히 회전자의 철심코아는 동작2군으로 설계하여 입력 전력 여자군과 영구자석의 자기력 흡인군으로 서로 교대 반복동작함으로써 소비전력을 최소화 하고 높은 마그네트 토크를 발생하도록 설계된 점이 특징중의 일부이다.

제1도는 본발명에 따른 고정자와 회전자를 표시한 사시도(대표도)

제2도, 제3도, 제4도는 본발명에 따른 매입형 영구자석 10극과 전기자 10극을 갖는 직류전동기의 구성을 나타낸 평면도이다.

제 5도는 본발명에 다른 전기자 돌극과 슬롯의 구조를 나타낸 평면도이다.

제 6도는 고정자측의 매입형 영구자석과 전기자 돌극간의 동작구성 회로도이다.

제7도는 본발명의 변형에 따른 영구자석 자극간의 요크철편이 없이 밀착형으로 매입된 회로도이다.

제8도는 본발명의 실시예에 따른 회전축에 하나로 결합된 전기자부의(회전자) 내부 측면도이다.

도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

11. 영구자석자기력 요크 12. 영구자석

13. 전기자부의 철심 14. 14-1 전기자부의 돌극

15. 전기자의 코일 16. 전기자의 슬롯

17. 회전축 18. 영구자석의 미세흘겸 요크철편

19. 공극 20. 전기자 코일

21. 요크철편 22. 영구자석

23. 영구자석이 매입된 요크본체 24. 도2의 전기자 철심

25. 도3의 전기자 철심 26. 도4의 전기자 철심

27. 도8의 대각 28. 도7의 영구자석 착자 결합 밀착극

29. 도6의 동작점2 30. 도6의 동작점 1

상기의 목적을 달성하기 위하여 고안된 본 발명은 회전자계를 발생하는 고정자에 자극이 영구자석으로 구성된 영구자석 매입형 직류전동기 로써 회전자에는 마그네트 토크를 발생하는 도2.도4의 철심코아와 도3의 철심코아로 회전축(17)에 일체형으로 설치하여 입력 전력 여자시 출력 토크가 발생될때, 고정자극간의 요크철편(21)은 전기자의 인덕턴스를 임의로 설정할수있도록 설계 되어 있다.

본발명에서 영구자석(22)을 밀접착자 시켜 마그네트 토크발생점과 여자시 도2의 전기자(13)의 동작 시작점으로 매입된 영구자석의 자극간의 접함점과 도3의 매입연구자석(12) 중심점으로 두가지 방법으로 설정되며 각각의 동작특성이 있다.

회전자 철심코아는 각10극씩 3조로 구성하여 동작시 동작2군중 동작1군인 도3이 여자되여 회전으로 반발 흡인 되는 한편 동작2군인 도2.도4는 여자 되지 않는 단순자성체로써 고정자측의 영구자석의 자기력에 의하여 흡인됨으로 3기점 회전 출력이 발생된다. 이러한 상기동작원리는 전기자의 동작1군과 2군이 교대 반복동작한다.

또한 도4의 전기자(16) 돌극간 슬롯은 돌극간의 간격을 유지 시켜 주는데 마그네트 토크를 높여주는 중요한 포인트가된다.

상기 설명과 같이 본발명은 입력측 소비 전력에 비해 훨씬 더 큰 출력을 얻어내는 형식의 영구자석 매입형 직류 전동기이다.

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Claims (5)

1. 제1도, 제2도, 제3도, 제4도에 있어서 전기자 코일(15) 철심(13)으로 이루어진 전기자부와 N극S극이 교대로 교착된 매입형 영구자석(22) 직류전동기에 있어서 영구자석의 N극 및 S극간의 미세홀겸 요크철편(21)은 마그네트 토크 발생 최대점이며, 홀간격의 크기에 따라 전기자부의 인덕턴스에 증가 및 감소를 조정할 수 있도록 설계된 직류전동기이다.
2. 회전자인 도3의 전기자부 철심(13)은 높은 마그네트 토크를 얻기 위하여 도2,도3,도4의 전기자 철심(24,25,26)과 한 회전축(17)에 3조로 결합되어 있고 동작시 2군으로 나누어 회전동작하는 전기자 동작 2개군과 여자시 반발력을 크게 증가시키기 위하여 전기자 철심의 코일변을 횡으로 폭을 짧게 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 직류전동기이다.
3. 제1항에 있어서 제5도의 전기자 슬롯(16)은 도5의 전기자부의 돌극(14)과 돌극(14-1)간의 간격을 적정하게 유지시켜 영구자석의 자기력이 최대 흡인력을 발생하도록 하기 위하여 고정자측 대향면의 돌극을 종방향의 길이에 2분의 1이상 설정함을 특징으로 하는 매입형 영구자석 직류전동기이다.
4. 제1항에 있어서 실시예에 따른 제3도의 전기자부의 철심(13)의 돌극(14)과 영구자석 자기력 요크(11)에 착자된 10개의 영구자석(22)의 구조를 특징으로 하는 매입형 영구자석 직류전동기이다.
5. 제1항에 있어서 변형에 따른 매입형 영구자석(22) N극과 S극 사이의 요크 철편을 넣지 않고 밀착결합된 밀착극(28)을 특징으로 하는 매입형 영구자석 직류전동기이다.