KR200462693Y1

KR200462693Y1 - 자속 집중형 전동기

Info

Publication number: KR200462693Y1
Application number: KR2020080001489U
Authority: KR
Inventors: 윤태호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-09-26
Also published as: KR20090007924U

Abstract

본 고안은 자속 집중형 전동기에 관한 것으로, 본 고안의 목적은 영구자석 감자 발생이 저감되도록 하는 자속 집중형 전동기를 제공함에 있다.

이를 위해 본 고안에 따른 자속 집중형 전동기는 코일이 적재되는 슬롯이 형성되는 고정자;기 고정자의 내측에서 방사형으로 배치되어 영구자석이 수용되는 영구자석안착부가 형성되도록 하는 복수의 분할코어를 구비한 회전자;상기 영구자석안착부의 외측에 형성되는 감자방지부를 포함한다.

자속 집중형 전동기, 영구자석, 감자

Description

자속 집중형 전동기{Spoke type motor}

본 고안은 자속 집중형 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 영구자석 감자 발생이 저감되도록 하는 자속 집중형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 자속 집중형 전동기는 중심에 회전축이 결합되는 회전자와 회전자를 외부에서 둘러싸며 내부에 형성된 슬롯에 코일이 권선되는 고정자를 포함한다. 회전자 내부에는 회전축을 중심으로 고정자 방향으로 방사형태로 뻗으며 일정 간격을 갖고 배치되는 다수의 영구자석이 설치된다. 이러한 자속 집중형 전동기는 회전자의 자속 집중도가 높아 고 토크 및 고 출력의 특성을 갖어 큰 토크를 필요로 하는 세탁기의 구동용 등으로 이용되고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 자속 집중형 전동기(1)는 회전축(21)을 중심으로 방사형으로 배치되어 그들 사이에 영구자석안착부(25)가 형성되는 복수의 분할코어(23)와 영구자석안착부(25)에 자계의 방향이 원주방향을 향하여 안착되는 복수의 영구자석(24) 및 회전축(21)과 복수의 분할코어(23) 및 복수의 영구자석(23)을 결합하는 몰딩 부재(22)를 구비한 회전자(20)와, 원통형의 코어본체(12)와 코어본체(12)의 내주 면에서 일정한 간격으로 회전축(21)방향으로 연장되어 형 성되는 복수의 티스부(13) 및 복수의 티스부(13)들 사이에 제공되는 코일(11)이 적재되며 회전자(20)를 향하여 개구되는 슬롯(14)을 구비한 고정자(10)을 포함한다.

한편, 종래의 자속 집중형 전동기(1)의 영구자석안차부(25)의 개구부(25a) 의 길이(D)가 작아 개구부(25a)의 일단에서 타단으로 연결하는 자로가 형성된다. 이에 따라, 회전자(20)의 자석안착부(25)에 안착되는 영구자석(24)의 자속들 중 일부가 개구부(25a)의 일단에서 타단으로 흐르는 누설자속이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 누설자속은 자속 집중형 전동기(1)의 성능을 저하시킨다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 개구부(25a)의 길이(D)를 길게 하여 개구부(25a)의 자기저항을 증가시켜 누설자속의 발생을 저감시키는 방법이 제안될 수 있을 것이다.

그러나, 자기저항을 증가시켜 누설자속의 발생을 저감시키 위해 개구부(25a)의 길이(D)를 길게 하는 경우, 코일(11)에 영구자석(14)과 자기방향이 다르도록 하는 전류가 흐르는 경우 티스부(13)에서 형성되는 영구자석(14)에 대한 역 방향을 가지는 자계가 영구자석(14)의 고정자(10)와 인접한 부분으로 집중된다. 이에 따라, 영구자석(14)이 감자되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 회전자의 영구자석이 감자되는 것이 저감되도록 하는 자속 집중형 전동기를 제공하는 데에 목적이 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 자속 집중형 전동기는 코일이 적재되는 슬롯이 형성되는 고정자;기 고정자의 내측에서 방사형으로 배치되어 영구자석이 수용되는 영구자석안착부가 형성되도록 하는 복수의 분할코어를 구비한 회전자;상기 영구자석안착부의 외측에 형성되는 감자방지부를 포함한다.

여기서, 상기 감자방지부는 공기가 채워지는 공간을 제공한다.

그리고 상기 감자방지부는 공기와 유사한 투자율을 가지는 재질이다.

그리고 상기 영구자석안착부와 상기 감자방지부재수용부의 사이에 형성되는 자석이탈방지부를 포함한다.

상기와 같은 본 고안에 따른 자속 집중형 전동기에 의하여, 회전자의 영구자석이 감자되는 것이 저감되는 효과가 있다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 자속 집중형 전동기(1)는 내측에 회전자(200)가 설치되며 회전자(200)에 회전 자계를 제공하기 위한 코일(140)이 설치되는 고정자(100)를 포함한다.

고정자(100)는 규소강판이 복수 매로 적층되어 중앙에 회전자(200)가 회전 가능하게 배치되는 중공부(130)가 형성된 원통형의 고정자 코어(110) 및 고정자 코어(110)에 설치되며 외부에서 교류전원을 인가받는 경우 회전자(100)에 회전 자계를 제공하는 코일(140)을 포함한다.

고정자 코어(110)는 원통형의 코어본체(111)와 코어본체(111)의 내주 면에서 일정한 간격으로 코어본체(111)의 축 중심방향으로 연장되어 형성되는 복수의 티스부(112) 및 복수의 티스부(112)들 사이에 제공되는 코일(140)이 적재되며 회전자(200)를 향하여 소정의 개구 길이(Ls)로 개구되는 슬롯(120)을 포함한다.

코일(140)은 3 상 결선(예컨데, Y결선 또는 Δ결선)되어 티스부(112)에 권선되면서 슬롯(120)에 적재된다. 이러한 코일(140)에 3상의 교류전원이 인가되면 3상 회전 자계를 회전자(200)에 제공한다. 이에 따라, 3상의 회전 자계와 회전자(200)에 설치되는 영구자석(230)의 자계가 상호 작용하여 회전자(200)는 회전하게 되어 회전축(210)이 회전된다.

회전자(200)는 회전축(210)을 중심으로 방사형으로 배치되어 그들 사이에 영구자석안착부(240)와 감자방지부(250)가 형성되는 복수의 분할코어(220)와, 영구자석안착부(240)에 자계의 방향이 회전축(210)을 중심으로 원주방향을 향하여 안착되는 복수의 영구자석(230), 및 회전축(210)과 복수의 분할코어(220) 및 복수의 영구자석(230)을 몰딩 처리 되어 결합하는 몰딩부재(270)를 포함한다.

그리고 회전자(200)는 고정자(100)와 공극(g1)을 가지며 고정자(100)의 중공부(130)에 회전 가능하게 설치된다.

감자방지부(250)는 고정자(100)에 인접하는 영구자석안착부(240)의 외측에서 소정의 개구길이(Lr)와 소정의 깊이(g2)를 가지며 공기가 채워지는 공간을 제공한다.

한편, 감자방지부(250)는 투자율이 공기와 유사하거나 작은 재질일 수 있으며 분할코어(220)와 영구자석(230)을 결합하는 몰딩부재(270)가 이용될 수 있다. 이때, 소정의 개구길이(Lr)는 투자율이 공기와 유사하거나 작은 재질의 고정자(100)을 향하여 노출되는 길이이고, 소정의 깊이(g2)는 투자율이 공기와 유사하거나 작은 재질의 두께이다.

이러한 감자방지부(250)는 고정자(100)의 티스부(111)에서 생성되는 감자발생 역자계의 방향을 변경함으로써 영구자석(230)의 고정자(100)와 인접한 부분에 집중되는 것을 방지하여 영구자석(230)의 감자발생을 감소시킨다.

그리고 감자방지부(250)의 바닥에는 회전자(200)가 회전하는 경우 영구자석안착부(240)에 안착되는 영구자석(230)이 원심력방향으로 이탈되는 것을 방지하는 영구자석이탈방지부(251)가 형성된다. 본 고안의 실시 예에서는 감자방지부(250)의 일측면에서 감자방지부(250)의 내측으로 돌출되는 돌기로서 구현되었다. 이러한 영구자석이탈방지부(251)의 작용은 감자방지부(250)가 공기를 채우는 공간을 제공할 때 극명해진다.

이하에서는 도면과 함께 감자방지부(250)의 깊이(g2)와 회전자(200)와 고정자(100)의 공극(g1)의 비율(g2/g1)을 결정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 감자방지부(250)의 깊이(g2)와 회전자(200)와 고정자(100)의 공극(g1)의 비율(g2/g1)에 따른 영구자석(230)의 3% 감자발생전류의 크기를 나타낸 그래프이다. 여기서, 영구자석(230)의 3% 감자발생전류의 크기는 영구자석(230)을 3% 감자시키는 코일(140)에 인가되는 전류의 크기이다.

도 5에서 도시되는 바와 같이, 회전자(200)와 고정자(100)의 공극(g1)과 감자방지부(250)의 깊이(g2)의 비율(g2/g1)은 제1 기준값(R1) 이상 자속 집중형 전동기(90)의 토크특성이 저감하기 시작하는 제2 기준 값(R2) 이하에서 결정된다. 여기서, 제1 기준 값은 자속 집중형 전동기(1)의 운전 시에 코일(140)에 인가될 수 있는 최대 전류 크기가 영구자석(230)을 3% 감자하는 코일(140)에 인가되는 전류의 크기와 같을 때의 회전자(200)와 고정자(100)의 공극(g1)과 감자방지부재수용부(250)의 깊이(g2)의 비율(g2/g1)이다.

이하에서는 도면과 함께 감자방지부(250)의 개구길이(Lr)와 슬롯(120)의 개구길이(Ls)의 비율(Lr/Ls)을 결정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 감자방지부(250)의 개구길이(Lr)와 슬롯(120)의 개구길이(Ls) 의 비율(Lr/Ls)에 따른 누설자속율과 자속 집중형 전동기(1)가 정격속도로 회전할 때에 코일에 유기되는 유기전압증가율을 나타낸 그래프이다.

도 6에서 도시되는 바와 같이, 감자방지부(250)의 개구길이(Lr)와 슬롯(120)의 개구길이(Ls)의 비율(Lr/Ls)은 누설자속비율의 변화율과 유기전압 증가율의 변화율이 급격히 변하지 않는 제3 기준 값(R3) 이상 자속 집중형 전동기(90)의 토크특성을 저감하기 시작하는 제4 기준 값(R4) 이하에서 결정된다.

도 1은 종래의 자속 집중형 전동기를 개략적으로 나타낸 부분 횡단면도이다.

도 2는 도 1의 B를 나타낸 확대도이다.

도 3은 본 고안에 따른 자속 집중형 전동기를 개략적으로 나타낸 부분 횡단면도이다.

도 4은 도 3의 A를 나타낸 확대도이다.

도 5는 본 고안에 따른 감자방지부재수용부의 깊이와, 회전자와 고정자의 공극의 비율에 따른 영구자석의 3% 감자발생 전류의 크기를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 고안에 따른 감자방지부재수용부의 개구길이와 슬롯의 개구길이의 비율에 따른 누설자속비율과 자속 집중형 전동기의 유기전압증가율을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 고정자 200: 회전자

250: 감자방지부 251: 영구자석이탈방지부

Claims

코일이 적재되는 슬롯이 형성되는 고정자;

상기 고정자의 내측에서 방사형으로 배치되어 영구자석이 수용되는 영구자석안착부가 형성되도록 하는 복수의 분할코어를 구비한 회전자;

상기 복수의 분할코어 사이에 형성되되 상기 영구자석안착부의 외측에 형성되는 감자방지부를 포함하고,

상기 감자 방지부는 상기 슬롯의 개구 길이보다 긴 개구 길이와, 상기 회전자와 고정자의 공극보다 깊은 깊이를 갖는 공간으로 형성되는 자속 집중형 전동기.
제1 항에 있어서,

상기 감자방지부는 공기가 채워지는 공간을 제공하는 자속 집중형 전동기.
제1 항에 있어서,

상기 감자방지부는 투자율이 공기와 유사한 재질의 몰딩부재인 자속 집중형 전동기.
제1 항에 있어서,

상기 영구자석안착부와 상기 감자방지부 사이에는 상기 영구자석이 이탈되는 것을 방지하는 영구자석이탈방지부가 형성되는 자속 집중형 전동기.