KR20040071341A - 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 센서 디스크(106)가 설치되어 있고, 그 센서 디스크(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 센서 디스크(106)가 회전자(103)에 추가되는 관성체의 역할까지 하도록 하여, 회전자(103)가 회전시에 공진주파수가 변경되어 공진이 감소되고, 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)에 관한 것으로, 특히 가진되는 릴럭턴스 토크리플 주파수와 시스템의 축계 비틀림 공진 주파수가 모터의 작동 범위내에서 존재하여 공진으로 인한 큰 소음이 발생되는 것을 저감시키는 동시에 부품의 절감에 따른 제조원가를 절감할 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 의해 지지되어 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, 실외측에는 터보 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.

본 발명의 주목적은 상기와 같은 여러 문제점을 갖지 않는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 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.

본 발명의 또다른 목적은 부품수를 절감하여 제조원가를 절감할 수 있도록 함과 아울러 모터의 전체 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있도록 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 본 발명에 따른 센서 디스크 타입 추가 관성체의 정면도.

도 6은 도 5의 평면도.

도 7은 도 6의 A-A'절취 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 코일 101 : 고정자

102,102' : 브라켓 103 : 회전자

104 : 회전축 106 : 센서 디스크

107 : 피시비 108 : 센서

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

일정간격으로 두고 양측에 설치되는 한쌍의 브라켓과, 그 브라켓의 내측에 고정되며 적층철심으로된 고정자와, 그 고정자의 내측에 형성된 고정자측 티스에 권선되어 있는 코일과, 상기 고정자의 내측에 회전가능하게 설치되며 외주면에 회전자측 티스가 형성된 적층철심으로된 회전자와, 그 회전자의 일측에 고정되는 센서디스크와, 상기 브라켓의 내측에 고정되는 피시비에 설치되어 센서디스크의 회전을 감지하는 센서로 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

상기 센서 디스크는 일정무게를 가지도록 하여 공진을 감소시키기 위한 추가관성체로서 역할을 동시에 할 수 있도록 한 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 센서 디스크(106)를 회전자(103)에 추가되는 관성체의 역할을 동시에 할 수 있도록 소정무게를 가지도록 되어 있다.

도 5 내지 도 7은 상기 센서 디스크(106)를 상세히 보인 도면으로, 도시된 바와 같이, 추가 관성체로서 역할을 할 수 있도록 소정의 무게를 가지는 원판체로된 센서 디스크(106)의 외측 가장자리에 일정간격을 두고 돌출부(111)가 형성되어 있어서, 센서(108)에서 회전되는 회전자(103)의 위치를 감지할 수 있도록 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 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(103)가 회전하는 구동력을 발생시키게 되는데, 이때 상기와 같이 회전자(103)가 회전할때에 센서 디스크(106)가 회전자(103)와 동시에 회전하며 회전자(103)의 위치를 센서(108)에 의해 감지할 수 있도록 함과 아울러 소정의 무게를 가지고 있어서 회전자(103)에 추가되는 추가적인 관성체로서의 역할을 동시에 하므로 공진주파수의 변경에 의한 방사체(fan) 등으로의 진동전달을 감소시켜 소음이 감소되어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 고정자의 내측에 회전자가 설치되고, 그 회전자의 일측에 센서디스크가 설치되며, 그 센서 디스크에 대향하는 위치에 센서가 구비되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 센서 디스크가 일정무게를 가지는 관성체로서의 역할을 동시에 할 수 있도록 하여 회전자가 회전시에 추가관성체에 의해 공진주파수가 변경되어 소음이 감소되어 지는 효과가 있다.

또한, 별도의 부품을 추가하지 않고 센서 디스크가 추가 관성체 역할까지 하도록 함으로써, 모터의 소음감소를 위한 별도의 부품추가없이 전체크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 일정간격으로 두고 양측에 설치되는 한쌍의 브라켓과, 그 브라켓의 내측에 고정되며 적층철심으로된 고정자와, 그 고정자의 내측에 형성된 고정자측 티스에 권선되어 있는 코일과, 상기 고정자의 내측에 회전가능하게 설치되며 외주면에 회전자측 티스가 형성된 적층철심으로된 회전자와, 그 회전자의 일측에 고정되는 센서디스크와, 상기 브라켓의 내측에 고정되는 피시비에 설치되어 센서디스크의 회전을 감지하는 센서로 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

   상기 센서 디스크는 일정무게를 가지도록 하여 공진주파수 변경을 위한 추가관성체로서 역할을 동시에 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 센서 디스크는 원판체로서, 가장자리에는 센서가 회전자의 위치를 감지할 수 있도록 돌출된 돌출부가 여러개 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조.