KR20040071340A - 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 고정자(101)의 양측에 브라켓(102)(102')이 결합되어 있고, 내측에는 회전자(103)가 회전가능하게 설치되어 있으며, 그 회전자(103)의 축공에 회전축(104)이 압입고정되어 있고, 상기 회전자(103)의 일측 회전축(105) 상에는 센서디스크가 설치되어 있고, 그 센서디스크(106)에 대향하는 브라켓(102')의 내측에 설치된 피시비(107)에는 센서디스크(106)의 회전을 감지하기 위한 센서(108)가 구비되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 회전자(103)의 일측면에 추가관성체(110)를 설치하여, 회전자(103)가 회전시에 추가관성체(110)에 의해 공진주파수가 변경되어 그에 따라 소음이 감소되어진다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조{NOISE REDUCTION STRUCTURE OF SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM:SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)의 소음저감구조에 관한 것으로, 특히 가진되는 릴럭턴스 토크리플 주파수와 시스템의 축계 비틀림 공진 주파수가 모터의 작동 범위내에서 존재하여 공진으로 인한 큰 소음이 발생되는 것을 저감할 수 있도록 한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조에 관한 것이다.

일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자제품들에 적용되어 사용되고 있다.

이러한 스위치드 릴럭턴스 모터의 일예를 도 1을 참고하여 간단히 설명하면, 양측에 일정 간격을 두고 한쌍의 브라켓(1)(1')이 설치되어 있고, 그 브라켓(1)(1')의 사이에는 강판이 적층된 고정자(2)가 고정되어 있으며, 그 고정자(2)의 내측에 일정각도를 두고 돌출 형성된 수개의 고정자측 티스(미도시)에는 코일(3)이 각각 권선되어 있다.

그리고, 고정자(2)의 내측에는 강판이 적층된 회전자(4)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(4)의 외주면에는 일정각도로 수개의 회전자측 티스(미도시)가 돌출 형성되어 있다.

또한, 상기 회전자(4)의 중심에 형성된 축공에는 회전축(5)이 압입되어 있고, 그 회전축(5)의 양단부는 브라켓(1)(1')의 내측에 고정된 볼 베어링(6)에 의해지지되어 있다.

그리고, 상기 회전자(4) 일측의 회전축(5)에는 센서 디스크(7)가 압입고정되어 있고, 상기 브라켓(1')의 내측에 고정된 피시비(8)에는 센서 디스크(7)의 회전을 감지하기 위한 센서(9)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 센서(9)에 의해 회전자측 티스의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(A,B,C)의 여자 코일(3)에 전류를 인가하면 전자기력(Fr)이 발생된다.

그리고, 어느 한상에 전류를 인가하여 여자시켜서 전자기력을 발생시킨 다음, 인접한 다른 상에 전류를 인가하여 여자시키면 회전자(4)의 회전자측 티스가 자기저항을 최소화하기 위하여 일정방향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(4)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 각상을 여자시키기 위하여 온/오프(ON/OFF)를 반복하는 과정에서 오프(OFF)할때에 전자기 력(Fr)이 급격히 줄어드는 토크 리플(TORQUE RIPPLE)이 발생되며, 그와 같은 토크 리플에 의해 고정자를 진동을 하게 되며, 이러한 진동은 도 2의 그래프에서와 같이 각상에서 전류가 오프될때 마다 주기적으로 발생하게 되므로, 그 발생되는 진동에 의한 소음이 기본적으로 존재하게 된다.

또한, 상기와 같은 스위치드 릴럭턴스 모터가 창문형 에어컨에 적용되는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 실내측에는 축류팬(11)이 설치되고, 실외측에는터보 블로어(12)가 설치되는데, 이와 같은 시스템은 3자유도 비틀림 축계 모델로 가정시 비틀림 공진 주파수가 발생되며, 그와 같이 발생되는 시스템의 비틀림 공진 주파수는 모터의 작동 범위내에 존재하므로, 토크리플에 의한 소음과 함께 공진되어 진동에 의한 소음이 설계한 것 보다 더욱 크게 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 상기 공진 주파수의 변화는 J(회전질량 관성모멘트) 및 Kt(비틀림 강성)값 변화에 의하여 어느정도 조정이 가능하나 설계상의 제약에 의해 현실적인 대안이 되지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 토크 리플에 의해 발생되는 진동소음과 함께 발생되는 축계 비틀림 진동을 감소시켜서 공진에 의한 모터의 전체 소음을 획기적으로 감소시키도록 하는데 적합한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 보인 횡단면도.

도 2는 종래 회전자의 회전에 따른 토크발생 그래프.

도 3은 종래 모터의 동특성을 보인 구성도.

도 4는 본 발명에따른 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 종단면도.

도 5는 종래와 본 발명의 소음 스펙트럼 비교 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 고정자 103 : 회전자

104 : 회전축 110 : 추가관성체

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

고정자의 내측에 일정간격의 공극을 이루도록 회전자가 회전가능하게 설치되어 있고, 그 회전자의 축공에는 회전축이 압입고정되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

상기 회전자의 일측에 공진주파수를 변경시키기 위한 추가관성체를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에따른 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 종단면도로서, 기본적인 구조는 종래와 동일하다.

즉, 코일(100)이 감겨있는 고정자(101)의 양측에 브라켓(102)(102')이 결합되어 있고, 그 고정자(101)의 내측에는 회전자(103)가 회전가능하게 삽입되어 있으며, 그 회전자(103)의 중심에 형성된 축공에는 회전축(104)이 압입되어 있고, 상기 회전축(104)의 양단부는 브라켓(102)(102')에 결합된 볼 베어링(105)에 의해 지지되어 있다.

그리고, 상기 회전자(103)의 일측에는 회전축(104) 상에 센서 디스크(106)가 압입고정되어 있고, 상기 브라켓(102')의 내측에 고정된 피시비(107)에는 센서 디스크(106)의 회전을 감지하기 위한 센서(108)가 설치되어 있다.

여기서, 본 발명은 상기 회전자(103)의 일측에 원판체로된 추가관성체(110)를 설치하여 회전자(103) 코어부의 회전관성모멘트를 증가시켜 시스템의 공진주파수 변경에 의한 소음이 감소되어 지도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 소음저감구조를 가지는 스위치드 릴럭턴스 모터의 동작도 종래와 유사하다.

즉, 센서(107)에 의해 회전자측 티스의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(A,B,C)의 여자 코일(100)에 전류를 인가하면 전자기력(Fr)이 발생되고, 각 상에 전류를 차례로 인가하여 여자시키면 회전자(103)의 회전자측 티스가 자기저항을 최소화하기 위하여 일정방향으로 회전하는회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(103)가 회전하는 구동력을 발생시키게 되는데, 이때 상기와 같이 회전자(103)가 회전할때에 추가관성체(110)에 의해 공진주파수가 변경되어지므로, 그에 따라 공진에 의한 소음이 감소되어지게 된다.

도 5는 종래와 본 발명의 소음 스펙트럼 비교 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, a)의 종래 소음 스펙트럼에서는 그래프에 나타난 것과 같이 어떠한 기본 주파수와 그들의 조화성분(HARMONIC COMPONENT)을 갖는 소음 패턴을 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 이는 모터의 릴럭턴스 토크 리플(RELUCTANCE TORQUE RIPPLE)에 의한 가진주파수와 일치하며 주관적인 음질에 있어서 좋지않은 특성을 가진다.

b)의 그래프는 추가관성체(110)가 설치된 본 발명에서의 소음 스펙트럼을 보인 그래프로서, 공진에 의한 소음이 제거되고, 양호한 소음특성이 나타남을 확인할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 고정자의 내측에 회전자가 설치되고, 그 회전자의 축공에 회전축이 압입고정되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 회전자의 일측면에 추가관성체를 설치하여, 회전체가 회전시에 추가관성체에 의해 공진주파수가 변경되어 공진이 감소됨에 따라 소음이 감소되어 지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고정자의 내측에 일정간격의 공극을 이루도록 회전자가 회전가능하게 설치되어 있고, 그 회전자의 축공에는 회전축이 압입고정되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

   상기 회전자의 일측에 공진주파수를 변경시키기 위한 추가관성체를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 추가관성체는 원판체로 된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조.