KR20170123971A - Line-start Tpye Single Phase Permanent Magnet Synchronous Induction Motor - Google Patents

Abstract

The present invention relates to an upright driving type permanent magnet type single phase synchronous motor. According to an embodiment of the present invention, to achieve a purpose, a conductor surrounds a rotor instead of inserting a squirrel cage conductor and a shading coil is wound on stator slot teeth. And, the conductor is made of ring and conductive bar types so that an eddy current can be formed to be arranged along a rotor circumference in a stereotypical type.

Description

직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기{Line-start Tpye Single Phase Permanent Magnet Synchronous Induction Motor}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a permanent magnet type single-phase synchronous motor,

본 발명은 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 회전자에 전도체와 영구자석을 이중 구조로 형성하여 기동안정성 확보, 효율 증가, 제작의 간편화, 제작비용을 감소할 수 있도록 한 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기에 관한 것이다. The present invention relates to an upright-running permanent magnet type single-phase synchronous motor, and more particularly, to a dual-phase induction motor in which a conductor and a permanent magnet are formed in a double structure in a rotor to secure maneuvering stability, increase efficiency, Phase synchronous motor of the upright-running type.

또한, 고정자 치(teeth)에 셰이딩 코일을 권선하여 인버터나 드라이브없이 상용교류전원에 의해 기동과 운전이 가능하게 한 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기에 관한 것이다. The present invention also relates to an upright-running permanent magnet type single-phase synchronous motor in which a shading coil is wound around stator teeth to enable starting and operation by a commercial AC power source without an inverter or a drive.

전동기는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 장치로서, 사용전원에 따라 직류전동기와 교류전동기로 구분할 수 있다. An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy, and can be classified into a DC motor and an AC motor depending on the power source used.

교류전동기에는 유도전동기, 동기전동기, 정류자전동기 등이 있으며, 유도전동기와 동기전동기의 특성을 결합한 유도형 동기전동기가 있다. There are induction motors, synchronous motors, commutator motors, and induction type synchronous motors which combine the characteristics of induction motors and synchronous motors.

유도형 동기전동기는 회전자계에 의해 동기자가 회전됨과 동시에 회전자의 전도체가 유도되어 회전되는 방식의 전동기다. The induction type synchronous motor is a motor in which a synchronizer is rotated by a rotary system and a conductor of the rotor is induced and rotated.

종래의 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기는 기동 시에 회전자계는 동기속도로 회전하지만 회전자는 정지되어 있어 그 속도 차가 크므로 기동이 어려웠다. 이를 개선하기 위해 회전자의 철심에 도체바를 삽입하여 설치하기도 하였지만, 도체바를 알루미늄 다이캐스팅으로 만들며, 회전자 구조가 복잡하여 제작이 까다로울 뿐만 아니라 그 비용이 매우 비싼 문제가 있다.In the conventional upright-running permanent magnet type single-phase synchronous motor, when the starting system is started, the rotating system is rotated at a synchronous speed, but the rotor is stopped and the speed difference is large. In order to solve this problem, a conductor bar is inserted into the iron core of the rotor. However, the conductor bar is made of aluminum die casting and the rotor structure is complicated.

본 발명에 따른 일 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 영구자석을 회전자에 적용하여 그 자속을 활용하여 전동기의 입력저감에 의한 고효율화를 얻고자 하며, 제작의 간편화, 제작비용의 감소, 기동안정성 확보, 효율의 증가를 제고시킬 수 있는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to apply a permanent magnet to a rotor to obtain high efficiency by reducing the input of the motor by utilizing the magnetic flux, Type permanent magnet synchronous machine having a permanent magnet type single-phase synchronous motor and a permanent magnet type permanent magnet type permanent magnet synchronous motor.

또한, 본 발명의 일 실시예는 동특성적으로 안정적이며 효과적인 기동을 달성하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an upright-running permanent magnet type single-phase synchronous motor that achieves stable and effective starting with dynamic characteristics.

본 발명의 일 실시예는, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 회전자에 농형도체를 삽입하는 대신 특정한 구조(형상)을 가지는 전도체를 둘러 씌우고, 고정자 치에 셰이딩코일을 권선한다.One embodiment of the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, surrounds a conductor having a specific structure (shape) instead of inserting a thin conductor into a rotor, and winds a shading coil to a stator tooth.

그리고, 상기 전도체는 와전류가 회전자 둘레를 따라 정형화된 형태로 배열되어 형성될 수 있도록 상/하의 링과 그 링들 사이를 연결하도록 원주 방향으로 일정 간격을 가지며 배치되는 다수의 도체바 형태의 구조로 만들어진다.The conductors are arranged in a shape of a plurality of conductor bars arranged at regular intervals in the circumferential direction so as to connect the upper and lower rings and the rings so that the eddy currents can be formed in a regular shape along the circumference of the rotor Is made.

본 발명에 의한 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기는, 회전자 영구자석에 전도체를 씌움으로써 유도전동기와 같이 회전자에 농형도체를 삽입하는 효과를 가져와 구동 드라이브 없이 직립 운전이 가능하며, 기동토크 감소, 효율 증가, 제작의 간편화, 제작비용 감소 등의 효과를 가져올 수 있다.The upright running type permanent magnet type single-phase synchronous motor according to the present invention has the effect of inserting a conductive conductor into a rotor like an induction motor by covering a rotor with a permanent magnet, thereby enabling upright operation without a drive drive, Reduction in efficiency, increase in efficiency, simplification of production, and reduction of production cost.

또한, 기동시에 보다 효과적이고 동특성적으로 안정적인 기동성을 달성할 수 있다.Further, it is possible to achieve a more effective and dynamic characteristic stable maneuver at the time of starting.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기의 단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기의 사시도,
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기의 종단면도이다.1 is a cross-sectional view of an upright-driving permanent magnet type single-phase synchronous motor according to one embodiment of the present invention,
2 is a perspective view of an upright-type permanent magnet type single-phase synchronous motor according to an embodiment of the present invention;
3 is a longitudinal sectional view of an upright-running permanent magnet type single-phase synchronous motor according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 3을 통해 본 발명의 일 실시예에 의한 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기에 대해 상세히 설명한다.1 to 3, an upright-type permanent magnet type single-phase synchronous motor according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 일 실시예에 의한 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기는, 주전선(3)과 셰이딩코일(4)을 구비하는 고정자(1)와; 상기 고정자(1)의 안쪽에 소정의 공극을 구비하여 회전 가능하게 삽입하고, 반경방향의 바깥쪽에서 안쪽으로 감에 따라 전도체(2a), 영구자석(2b), 백요크(2c), 샤프트(2d)로 구성되는 회전자(2)를 포함한다.First, an upright running type permanent magnet type single-phase synchronous motor according to an embodiment includes a stator 1 having a main electric wire 3 and a shading coil 4; The permanent magnet 2b, the back yoke 2c, the shaft 2d, and the rotor 2c are inserted into the stator 1 with a predetermined gap therebetween so as to be rotatable, And a rotor 2 which is composed of a rotor (not shown).

고정자(1)는 도 1에서와 같이 2극의 구조에서는 그 중앙부 일측에는 소정의 공극을 두고 회전자(2)를 수용하는 회전체수용홈(1a)을 형성하고, 회전체수용홈(1a)의 일측에는 주전선(3)을 감아 설치하는 코일수용부(1b)를 포함한다.1, the stator 1 has a rotor housing receiving groove 1a for receiving the rotor 2 with a predetermined gap at one side of its central portion in the structure of two poles, Includes a coil receiving portion (1b) for winding a main wire (3) on one side thereof.

또한, 회전체수용홈(1a)의 주변에는 상기한 주전선(3)과 공간적으로 적당한 각도에 위치시켜 회전자계가 발생하도록 셰이딩코일(4)을 감아 설치하는 슬롯(1c)이 구성된다. 여기서, 셰이딩코일(4)은 슬롯(1c) 잇날에 2회 내지 3회로 단락될 수 있다.A slot 1c for winding the shading coil 4 so as to generate a rotating magnetic field is formed around the rotor receiving groove 1a at an angle spatially appropriate to the main electric wire 3 described above. Here, the shading coil 4 may be short-circuited two to three times on the slot 1c.

회전자(2)는 도 2 및 도 3에서와 같이 원봉 모양으로 형성하되 그 중심에는 상기한 샤프트(2d)로 구성되고, 샤프트(2d) 외주면으로 백요크(2c)가 둘러싸고, 백요크(2c) 외주면을 영구자석(2b)이 둘러싼다. 그리고 영구자석(2b) 외주면으로 전도체(2a)가 둘러싸는 형태로 구성된다. 여기서, 전도체(2a)는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다.The rotor 2 is formed in a circular rod shape as shown in Figs. 2 and 3, and the shaft 2d is formed at the center thereof. The back yoke 2c surrounds the shaft 2d on the outer circumferential surface thereof. The back yoke 2c Is surrounded by the permanent magnet 2b. And the outer circumferential surface of the permanent magnet 2b surrounds the conductor 2a. Here, the conductor 2a is made of copper or aluminum.

도 2의 A부분은 전도체(2a)의 일부분을 확대한 것으로 A부분을 보면, 전도체(2a)는 제1 엔드링(21), 제2 엔드링(22) 및 복수의 도체바(23)를 포함한다.A portion of FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the conductor 2a. When the portion 2a is seen, the conductor 2a includes a first end ring 21, a second end ring 22, and a plurality of conductor bars 23 .

제1 엔드링(21)은 영구자석(2b)의 상부 외주면을 둘러싸는 형태로 구성되며, 제2 엔드링(22)는 영구자석(2b)의 하부 외주면을 둘러싸는 형태로 구성된다. The first end ring 21 is configured to surround the upper outer peripheral surface of the permanent magnet 2b and the second end ring 22 is configured to surround the lower outer peripheral surface of the permanent magnet 2b.

그리고 복수의 도체바(23)는 제1 엔드링(21)과 제2 엔드링(22) 사이를 연결하며, 영구자석(2b)의 외주면을 둘러싸도록 서로 일정 간격을 두고 배치된다. The plurality of conductor bars 23 connect between the first end ring 21 and the second end ring 22 and are spaced apart from each other so as to surround the outer circumferential surface of the permanent magnet 2b.

이러한 복수의 도체바(23)는 도 2의 A부분에 보이는 바와 같이 설정 각도로 스큐(Skew)되어 있다. 본 실시예에서는 그와 같이 도체바(23)이 스큐되어 있지만 다른 실시예에서는 스큐되지 않을 수도 있다.These plurality of conductor bars 23 are skewed at a set angle as shown in part A of FIG. In this embodiment, the conductor bar 23 is skewed like this, but it may not be skewed in other embodiments.

또한, 도 2의 A부분을 보면, 위와 같은 구조의 전도체(2a)에 의해 복수의 와전류(ie, Eddy-Current) 루프가 회전자의 외주를 따라 일정 간격으로 배치되며 형성된다. 여기서, 도체바(23)이 스큐되어 있기 때문에 복수의 와전류(ie) 루프는 설정 각도로 스큐되어 형성된다.2, a plurality of eddy currents (i.e., Eddy-Current loops) are formed at regular intervals along the outer circumference of the rotor by the conductor 2a having the above-described structure. Here, since the conductor bar 23 is skewed, a plurality of eddy current (ie) loops are formed by skewing at a set angle.

이러한 와전류(ie)에 의해 안정된 기동성을 얻을 수 있다.Stable maneuverability can be obtained by this eddy current (ie).

종래에는 전도체가 원통 형상의 통체로 형성되었으며, 그로 인해 와전류가 흐를 수 있는 통로가 임의적이었기 때문에, 와전류는 임의의 길이와 패스(path)를 가졌으며, 이 때문에 기동 시에 큰 도움이 되지 못하였다.Conventionally, since the conductor is formed of a cylindrical body, and the passage through which the eddy current can flow is arbitrary, the eddy current has an arbitrary length and a path, which is not very helpful in starting .

본 실시예에서는 전도체(2a)가 제1 내지 제2 엔드링(21, 22)과 도체바(23)로 형성되어 있기 때문에 그에 형성되는 와전류(ie)는 기동토크로 활용될 수 있다. 더 나아가서는 도체바(23)가 스큐되어 있기 때문에, 축방향의 점핑 포스(jumping force)가 억제되어 기동 시의 동특성이 개선되며, 따라서, 안정적인 기동성을 달성할 수 있다.In this embodiment, since the conductor 2a is formed of the first and second end rings 21 and 22 and the conductor bar 23, the eddy current (ie) formed thereon can be utilized as the starting torque. Furthermore, since the conductor bar 23 is skewed, the jumping force in the axial direction is suppressed to improve the dynamic characteristics at the time of starting, and therefore, stable maneuverability can be achieved.

샤프트(2d)는 회전자(2)의 회전력이 전달되어 피회전물체에 회전력을 전달하는 역할을 한다.The shaft 2d transmits the rotational force of the rotor 2 to transmit the rotational force to the object to berotated.

영구자석(2b)은 2극의 경우, 반은 N극 영구자석(2b1)으로, 나머지 반은 S극 영구자석(2b2)으로, 각각 원주방향을 따라 N극과 S극을 교번 자화시켜 단일 원통 모양으로 형성하고 있고, 그 반경은 상기 회전자(2) 전체 반경의 1/3이상으로 구성될 수 있다.In the case of two poles, the permanent magnets 2b are alternately magnetized into N poles and S poles along the circumferential direction, with the N poles being the N pole permanent magnets 2b1 and the other half poles being the S pole permanent magnets 2b2, And the radius thereof may be equal to or greater than 1/3 of the total radius of the rotor 2. [

상기 전도체(2a)의 축박향 길이는 상기 영구자석(2b)의 축방향 길이와 동일하게 또는, 일정 길이만큼 오버행(over hang)을 두어 더 길게 형성할 수 있다. 특히, 제1 엔드링(21) 및 제2 엔드링(22)이 고정자(1)에 의해 둘러싸인 영역 밖에 위치되는 것이 바람직하다.The shaft flake length of the conductor 2a may be the same as the axial length of the permanent magnet 2b or may be longer by overhanging by a predetermined length. In particular, it is preferable that the first end ring 21 and the second end ring 22 are located outside the region surrounded by the stator 1.

상기 전도체(2a)는 적어도 일부가 원주방향을 따라서 형성된 비자성체로서 알루미늄이나 비자성 SUS계열(스테인레스) 또는 구리의 금속체를 포함할 수도 있다.The conductor 2a may be a non-magnetic material formed at least partially along the circumferential direction and may include aluminum, non-magnetic stainless steel (SUS) or a metal body made of copper.

상기 금속체는 하나의 원통형상으로서 일체형으로 드로우잉(Drawing)공법으로 만들거나 얇은 판을 말아서 형성될 수 있으며, 그와 같이 마련된 원통형의 금속체에 대해 원주를 따라 일정 간격으로 사각 또는 평행사변형 홈을 커팅 제거하여 형성함으로써 상기 전도체(2a)를 제작할 수 있다. The metal body may be formed as a single cylindrical shape by a drawing technique or by rolling a thin plate. The metal body may be formed in a square or parallelogram shape at regular intervals along the circumference of the cylindrical metal body, So that the conductor 2a can be manufactured .

상기와 같은 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기는 다음과 같이 동작한다.The upright-operation-type permanent magnet type single-phase synchronous motor as described above operates as follows.

고정자(1)의 주전선(3)에 전류가 인가되면 N극과 S극의 교번 자계가 형성되는 동시에 셰이딩코일(4)에 2차 전류가 인가되어, 고정자(1)의 자극과 셰이딩코일(4)이 감긴 자극에 위상차를 가진 자속이 형성되어 회전 자계가 형성되고, 이 자계에 영구자석(2b)이 동기되어 회전력을 받음과 동시에, 상기 전도체가 유도되어 회전력을 받아, 이 회전자(2)의 샤프트(2d)가 같이 회전하게 된다. When an electric current is applied to the main electric wire 3 of the stator 1, an alternating magnetic field of the N pole and the S pole is formed and a secondary current is applied to the shading coil 4 so that the magnetic pole of the stator 1 and the shading coil The permanent magnet 2b is synchronized with the magnetic field to receive the rotational force and the electric conductor is induced to receive the rotational force and the rotor 2 Is rotated together with the shaft 2d.

이때, 셰이딩코일(4)에 의해 회전자계가 형성되고 회전자 전도체(2a)에 의해 유도토크가 발생되어 상용교류전원에 의해서도 기동이 된다. At this time, the rotating system is formed by the shading coil 4, and the induction torque is generated by the rotor conductor 2a and is started by the commercial AC power source.

그리고 기동 이후 동기속도까지 도달하게 되면 고정자의 회전자계와 회전자의 회전속도가 동기화되어 회전자의 전도체(2a)에는 와전류(ie)가 유기되지 않으며 영구자석(2b) 자속과 고정자(1)의 회전자계에 의해 토크가 발생된다. 이때 회전자의 영구자석(2b)의 자속 활용으로 전동기 입력이 저감되어 고효율 운전 특성을 가질 수 있다.When the synchronous speed is reached after starting, the rotational speed of the rotor and the rotor of the stator is synchronized so that the eddy current (ie) is not induced in the conductor 2a of the rotor, and the magnetic flux of the permanent magnet 2b and the stator 1 Torque is generated by the rotary system. At this time, the input of the motor is reduced by utilizing the magnetic flux of the permanent magnet 2b of the rotor, so that high-efficiency operation characteristics can be obtained.

1 : 고정자 1a : 회전체수용홈 1b : 코일수용부 1c : 슬롯
2 : 회전자
2a : 전도체 2b : 영구자석 2c : 백요크 2d : 샤프트
2b1 : N극 영구자석 2b2 : S극 영구자석
21: 제1 엔드링
22: 제2 엔드링
23: 도체바
3 : 주전선
4 : 셰이딩코일
ie : 와전류1: stator 1a: rotor housing receiving groove 1b: coil receiving portion 1c: slot
2: rotor
2a: conductor 2b: permanent magnet 2c: back yoke 2d: shaft
2b1: N pole permanent magnet 2b2: S pole permanent magnet
21: first end ring
22: second end ring
23: conductor bar
3: Main wire
4: Shading coil
ie: eddy current

Claims (8)

주전선과 셰이딩코일을 구비하는 고정자; 및
상기 고정자의 안쪽에 소정의 공극을 구비하여 회전 가능하게 삽입되고, 반경방향의 바깥쪽에서 안쪽으로 감에 따라 전도체, 영구자석, 백요크, 샤프트로 구성되는 회전자를 포함하되,
상기 전도체는:
상기 영구자석의 상부 외주면을 둘러싸는 제1 엔드링;
상기 영구자석의 하부 외주면을 둘러싸는 제2 엔드링; 및
상기 제1 엔드링과 제2 엔드링 사이를 연결하며, 상기 영구자석의 외주면을 둘러싸도록 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 도체바
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.A stator having a main wire and a shading coil; And
And a rotor including a conductor, a permanent magnet, a back yoke, and a shaft, the rotor being rotatably inserted into the stator with a predetermined gap therebetween and radially inwardly from the outside in the radial direction,
The conductor comprises:
A first end ring surrounding the upper outer circumferential surface of the permanent magnet;
A second end ring surrounding a lower outer circumferential surface of the permanent magnet; And
A plurality of conductor bars connecting the first end ring and the second end ring and spaced from each other so as to surround the outer circumferential surface of the permanent magnet,
Up type permanent magnet type single-phase synchronous motor. 제1항에 있어서,
상기 복수의 도체바는 설정 각도로 스큐된 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of conductor bars are skewed at a set angle. ≪ RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 전도체는 구리, 스테인레스 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.The method according to claim 1,
Wherein the conductor is made of copper, stainless steel or aluminum. 제1항에 있어서,
상기 영구자석은, 반은 N극으로 나머지 반은 S극으로 형성된 2극 영구자석이거나 또는 N극 및 S극이 교번하여 배치된 4극 영구자석으로 형성된 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.The method according to claim 1,
Wherein the permanent magnet is formed of a quadrupole permanent magnet formed by alternately arranging N poles and S poles alternately in the form of a bipolar permanent magnet formed by an N pole in the other half and an S pole in the other half, Synchronous motor. 제1항에 있어서,
상기 전도체의 상기 제1 엔드링 및 제2 엔드링은 상기 고정자에 의해 둘러싸이는 부분 바깥에 위치하는 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.The method according to claim 1,
Wherein the first end ring and the second end ring of the conductor are located outside the portion surrounded by the stator. 제1항에 있어서,
상기 고정자는 상기 회전자의 중심부를 기준으로 대칭하여 슬롯을 형성하며, 상기 슬롯 잇날에 셰이딩 코일을 권선하는 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.The method according to claim 1,
Wherein the stator forms a slot symmetrically with respect to a central portion of the rotor, and the shading coil is wound around the slotted tooth. 주전선과 셰이딩코일을 구비하는 고정자; 및
상기 고정자의 안쪽에 소정의 공극을 구비하여 회전 가능하게 삽입되고, 반경방향의 바깥쪽에서 안쪽으로 감에 따라 전도체, 영구자석, 백요크, 샤프트로 구성되는 회전자를 포함하되,
상기 전도체는 복수의 와전류 루프가 상기 회전자의 외주를 따라 일정 간격으로 통전할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.A stator having a main wire and a shading coil; And
And a rotor including a conductor, a permanent magnet, a back yoke, and a shaft, the rotor being rotatably inserted into the stator with a predetermined gap therebetween and radially inwardly from the outside in the radial direction,
Wherein the conductor is formed such that a plurality of eddy current loops can be energized at regular intervals along the outer circumference of the rotor. 제7항에 있어서,
상기 복수의 와전류 루프는 설정 각도로 스큐된 것을 특징으로 하는 직립 운전형 영구자석형 단상 동기전동기.8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of eddy current loops are skewed at a set angle. ≪ RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >

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