KR20210115940A - Rotor for Wound Rotor Synchronous Motor improving weight dispersion effect - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a rotor for a wound rotor synchronous motor with an improved weight dispersion effect, which is capable of minimizing noise and vibration by effectively distributing weight to ameliorate an imbalance in the center of gravity of the rotor. The rotor for a wound rotor synchronous motor with an improved weight dispersion effect includes: a rotor core which is formed with a shaft groove which has a shaft axially installed in the central portion thereof; a plurality of salient poles which are formed, in a protruding manner, on the outer periphery of the rotor core at equal intervals; and a plurality of coils which are respectively wound, in a transverse direction, around slots formed between the salient poles to distribute the weight.

Description

하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자{Rotor for Wound Rotor Synchronous Motor improving weight dispersion effect}Rotor for Wound Rotor Synchronous Motor improving weight dispersion effect

본 발명은 권선계자형 동기 모터(WRSM : Wound Rotor Synchronous Motor)에 관련한 것으로, 특히 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a Wound Rotor Synchronous Motor (WRSM), and more particularly, to a rotor of the Wound Rotor Synchronous Motor having an improved load distribution effect.

권선계자형 동기 모터(WRSM : Wound Rotor Synchronous Motor)는 가정용, 산업용으로 쓰이는 모터 중 하나로 회전자 철심(Rotor Core)에 영구자석이 구비되지 않고, 코일을 권선하여 기자력을 발생시키는 구조를 가지고 있다.Wound Rotor Synchronous Motor (WRSM) is one of the motors used for home and industrial use. It has a structure that generates magnetomotive force by winding a coil without a permanent magnet in the rotor core.

최근 세계 최대 희토류 공급 국가인 중국이 미국과의 무역 분쟁을 계기로 영구 자석의 주원료인 희토류를 무기화 선언함에 따라, 국내의 안정적인 희토류 영구자석 수급에 우려가 되고 있다.Recently, China, the world's largest supplier of rare earths, has declared weaponization of rare earths, the main raw material of permanent magnets, in the wake of a trade dispute with the United States, raising concerns about the stable supply of rare earth permanent magnets in Korea.

이에 따라, 가장 널리 사용되던 영구자석형 견인용 모터(Traction motor)에서 영구자석이 사용되지 않는 권선계자형 모터를 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.Accordingly, research is being actively conducted to apply a wound field type motor in which a permanent magnet is not used in the most widely used permanent magnet type traction motor.

대한민국 공개특허 제10-2018-0068105호(2018.06.21)에 기재된 바와 같이, 종래의 권선계자형 동기 모터(WRSM)의 회전자는 자극을 형성하는 돌극들에 종방향으로 코일들이 각각 권선된다.As described in Korean Patent Laid-Open No. 10-2018-0068105 (June 21, 2018), in the rotor of a conventional wound field-type synchronous motor (WRSM), coils are wound longitudinally on salient poles forming magnetic poles, respectively.

이에 따라, 회전자의 돌극 부분들에 하중이 편중되어 있어, 돌극에 권선되는 코일의 형태와 정렬 상태에 따라 회전자 무게 중심의 불평형 현상이 발생할 수 있다. 이러한 회전자 무게 중심의 불평형 현상은 회전자 회전에 편심을 일으켜 소음과 진동의 원인이 된다.Accordingly, the load is biased on the salient pole portions of the rotor, and thus an imbalance in the rotor center of gravity may occur depending on the shape and alignment state of the coil wound around the salient pole. This imbalance in the center of gravity of the rotor causes eccentricity in the rotation of the rotor, causing noise and vibration.

따라서, 본 발명자는 하중을 효율적으로 분산하여 회전자 무게 중심의 불평형 현상을 개선함으로써 소음과 진동을 최소화할 수 있는 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자 구조에 대한 연구를 하였다.Therefore, the present inventors conducted a study on the rotor structure of a wound field type synchronous motor with an improved load distribution effect that can minimize noise and vibration by improving the imbalance of the rotor center of gravity by efficiently distributing the load.

대한민국 공개특허 제10-2018-0068105호(2018.06.21)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0068105 (2018.06.21)

본 발명은 하중을 효율적으로 분산하여 회전자 무게 중심의 불평형 현상을 개선함으로써 소음과 진동을 최소화할 수 있는 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자를 제공함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a rotor of a wound field type synchronous motor having an improved load distribution effect capable of minimizing noise and vibration by improving an imbalance in the center of gravity of a rotor by efficiently distributing a load.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자가 중앙 부위에 샤프트가 축설되는 샤프트 홈이 형성되는 회전자 철심(Rotor Core)과; 회전자 철심 외연에서 등간격으로 돌출 형성되는 다수의 돌극(Salient-Pole)들과; 돌극들 사이에 형성되는 슬롯(Slot)들 각각에 횡방향으로 권선되어 하중을 분산시키는 다수의 코일(Coil)들을 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the rotor of the field-wound field-type synchronous motor having an improved load distribution effect comprises: a rotor core in which a shaft groove is formed in which the shaft is axially installed; a plurality of salient-poles protruding at equal intervals from the outer periphery of the iron core of the rotor; A plurality of coils are wound in the transverse direction to each of the slots formed between the salient poles to distribute the load.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자가 돌극들 사이에 형성되는 슬롯들 각각을 따라 절개되는 다수의 권선 홈들을 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, a rotor of a wound field type synchronous motor having an improved load distribution effect includes a plurality of winding grooves cut along each of the slots formed between the salient poles.

본 발명은 하중을 효율적으로 분산하여 회전자 무게 중심의 불평형 현상을 개선함으로써 소음과 진동을 최소화할 수 있으므로, 모터 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.Since the present invention can minimize noise and vibration by improving the imbalance of the center of gravity of the rotor by efficiently distributing the load, there is an effect of improving the motor performance.

도 1 은 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자가 고정자 내에 설치된 것을 예시한 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 코일 권선과 종래의 코일 권선을 비교한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자와 종래의 회전자의 하중 분산을 비교한 도면이다.1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a rotor of a wound field type synchronous motor having an improved load distribution effect according to the present invention.
2 is a perspective view illustrating that the rotor of the wound field type synchronous motor with improved load distribution effect according to the present invention is installed in the stator.
3 is a view comparing a coil winding of a rotor of a field-wound synchronous motor having an improved load distribution effect according to the present invention and a conventional coil winding.
4 is a view comparing the load distribution of the rotor of the wound field type synchronous motor with improved load distribution effect according to the present invention and the conventional rotor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. While specific embodiments are illustrated in the drawings and the related detailed description is set forth, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to a specific form.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

도 1 은 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 일 실시예의 구성을 도시한 사시도, 도 2 는 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자가 고정자 내에 설치된 것을 예시한 사시도이다.1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of a rotor of a wound field type synchronous motor with an improved load distribution effect according to the present invention, and FIG. 2 is a wound field type synchronous motor with an improved load distribution effect according to the present invention. It is a perspective view illustrating that the rotor is installed in the stator.

도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자(Rotor)(100)는 고정자(Stator)(200) 내에 설치되며, 회전자 철심(Rotor Core)(110)과, 다수의 돌극(Salient-Pole)(120)들과, 다수의 코일(Coil)(130)들을 포함한다.As shown in the drawing, the rotor 100 of the wound field type synchronous motor with the improved load distribution effect according to this embodiment is installed in the stator 200, and the rotor core ) 110 , a plurality of salient-poles 120 , and a plurality of coils 130 .

회전자 철심(Rotor Core)(110)은 중앙 부위에 샤프트(도면 도시 생략)가 축설되는 샤프트 홈(111)이 형성된다. 회전자 철심(Rotor Core)(110)은 고정자(Stator)(200) 내에서 샤프트를 중심으로 회전한다.A shaft groove 111 in which a shaft (not shown) is installed is formed in the central portion of the rotor core 110 . The rotor core (Rotor Core) 110 rotates about the shaft in the stator (Stator) (200).

다수의 돌극(Salient-Pole)(120)들은 회전자 철심(110) 외연에서 등간격으로 돌출 형성된다. 이 때, 돌극(120)들은 서로 대향하는 돌극과는 동일 자극, 이웃하는 돌극들과는 반대 자극을 가지도록 구현된다. A plurality of salient-poles 120 are formed to protrude at equal intervals from the outer periphery of the rotor core 110 . In this case, the salient poles 120 are implemented to have the same magnetic pole as the opposite salient poles and opposite poles from neighboring salient poles.

다수의 코일(Coil)(130)들은 돌극(120)들 사이에 형성되는 슬롯(Slot)(112)들 각각에 횡방향으로 권선되어 하중을 분산시킨다. 여기서, 횡방향으로 권선된다 함은 회전자의 회전 중심축에 대해 수직한 방향으로 권선된다는 것을 의미한다.A plurality of coils 130 are wound in the transverse direction in each of the slots 112 formed between the salient poles 120 to distribute the load. Here, the transverse winding means winding in a direction perpendicular to the central axis of rotation of the rotor.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자(100)가 다수의 권선 홈(140)들을 더 포함할 수 있다. 다수의 권선 홈(140)들은 돌극(120)들 사이에 형성되는 슬롯(112)들 각각을 따라 절개된다. Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the rotor 100 of the field-wound synchronous motor having an improved load distribution effect may further include a plurality of winding grooves 140 . A plurality of winding grooves 140 are cut along each of the slots 112 formed between the salient poles 120 .

즉, 권선 홈(140)들은 슬롯(112)들 외연과 특정 두께를 가지도록 원주 방향으로 특정 간격을 가지고 절개되어 형성되며, 권선 홈(140)들 각각에 코일(Coil)(130)이 횡방향으로 권선되어 하중을 분산시킨다.That is, the winding grooves 140 are formed by cutting the slots 112 at a specific interval in the circumferential direction to have a specific thickness and a coil 130 in each of the winding grooves 140 in the lateral direction. wound to distribute the load.

도 3 은 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 코일 권선과 종래의 코일 권선을 비교한 도면이다. 도 3 의 (a)는 종래의 코일 권선 형태로 돌극들에 종방향으로 코일들이 각각 권선되어 있음을 볼 수 있다. 여기서, 종방향은 회전자의 회전 중심축에 대해 평행한 방향으로 권선된다는 것을 의미한다.3 is a view comparing a coil winding of a rotor of a field-wound synchronous motor having an improved load distribution effect according to the present invention and a conventional coil winding. In FIG. 3 (a), it can be seen that the coils are wound in the longitudinal direction on the salient poles in the conventional coil winding form, respectively. Here, longitudinal means winding in a direction parallel to the central axis of rotation of the rotor.

이와는 달리, 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 코일 권선 형태는 도 3 의 (b)에 도시한 바와 같이 돌극(120)들 사이에 형성되는 슬롯(112)들 각각에 횡방향으로 권선되어 있음을 볼 수 있다.On the other hand, the coil winding form of the rotor of the wound field type synchronous motor with improved load distribution effect according to the present invention has a slot 112 formed between the salient poles 120 as shown in FIG. 3(b). It can be seen that each of them is wound in the transverse direction.

도 4 는 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자와 종래의 회전자의 하중 분산을 비교한 도면이다. 도 4 의 (a)는 종래의 회전자의 하중 분산 형태로 4개의 돌극 부분에서 돌극 하중과 코일 하중이 중첩되어 하중이 편중되어 있음을 볼 수 있다.4 is a view comparing the load distribution of the rotor of the wound field type synchronous motor with improved load distribution effect according to the present invention and the conventional rotor. 4(a) shows that the load is unbalanced by overlapping the salient pole load and the coil load at the four salient pole portions in the conventional load distribution form of the rotor.

이와 같이, 회전자의 돌극 부분들에 하중이 편중되어 있을 경우, 돌극에 권선되는 코일의 형태와 정렬 상태에 따라 회전자 무게 중심의 불평형 현상이 발생할 수 있다. 이러한 회전자 무게 중심의 불평형 현상은 회전자 회전에 편심을 일으켜 소음과 진동의 원인이 된다.As such, when the load is unbalanced on the salient poles of the rotor, an imbalance in the center of gravity of the rotor may occur depending on the shape and alignment of the coil wound around the salient pole. This imbalance in the center of gravity of the rotor causes eccentricity in the rotation of the rotor, causing noise and vibration.

그러나, 본 발명에 따른 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자의 경우 도 4 의 (b)에 도시한 바와 같이 4개의 돌극 부분과 4개의 돌극들 사이의 4개의 슬롯 부분에 권선된 코일에 의해 하중들이 8개의 부분에서 회전자 전체에 골고루 분산되어 하중이 편중되지 않음을 볼 수 있다. 즉, 종래에 비해 본 발명은 산술적으로 하중의 50%가 분산되게 된다.However, in the case of the rotor of the wound field type synchronous motor with improved load distribution effect according to the present invention, as shown in FIG. It can be seen that the load is evenly distributed throughout the rotor in eight parts by the coil, so that the load is not unbalanced. That is, 50% of the load is arithmetically distributed in the present invention compared to the prior art.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 하중을 효율적으로 분산하여 회전자 무게 중심의 불평형 현상을 개선함으로써 소음과 진동을 최소화할 수 있으므로, 모터 성능을 향상할 수 있다. By implementing in this way, the present invention can minimize noise and vibration by effectively distributing the load to improve the imbalance of the rotor's center of gravity, thereby improving the motor performance.

본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of various embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of various embodiments of the present invention, in addition to the embodiments described herein, all changes or modifications derived based on the technical idea of various embodiments of the present invention are included in the scope of various embodiments of the present invention. should be interpreted as being

본 발명은 권선계자형 동기 모터(WRSM : Wound Rotor Synchronous Motor) 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be industrially used in a field related to a Wound Rotor Synchronous Motor (WRSM) and an applied technology thereof.

100 : 회전자
110 : 회전자 철심
111 : 샤프트 홈
112 : 슬롯
120 : 돌극
130 : 코일
140 : 권선 홈
200 : 고정자100: rotor
110: rotor iron core
111: shaft groove
112: slot
120: stone pole
130: coil
140: winding groove
200: stator

Claims (2)

중앙 부위에 샤프트가 축설되는 샤프트 홈이 형성되는 회전자 철심(Rotor Core)과;
회전자 철심 외연에서 등간격으로 돌출 형성되는 다수의 돌극(Salient-Pole)들과;
돌극들 사이에 형성되는 슬롯(Slot)들 각각에 횡방향으로 권선되어 하중을 분산시키는 다수의 코일(Coil)들을;
포함하는 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자.a rotor core in which a shaft groove is formed in the central portion of which the shaft is axially installed;
a plurality of salient-poles protruding at equal intervals from the outer periphery of the iron core of the rotor;
a plurality of coils wound in the transverse direction in each of the slots formed between the salient poles to distribute the load;
The rotor of a wound field type synchronous motor with improved load dissipation effect. 제 1 항에 있어서,
하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자가:
돌극들 사이에 형성되는 슬롯들 각각을 따라 절개되는 다수의 권선 홈들을;
포함하는 하중 분산 효과가 개선된 권선계자형 동기 모터의 회전자.The method of claim 1,
The rotor of a field wound synchronous motor with improved load dissipation effect:
a plurality of winding grooves cut along each of the slots formed between the salient poles;
The rotor of a wound field type synchronous motor with improved load dissipation effect.

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