KR20140077260A - 권선형 동기모터의 회전자 - Google Patents

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Abstract

권선형 동기모터의 회전자가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 권선형 동기모터의 회전자는 회전자 코어를 다수 개의 코어블록으로 형성하고, 상기 코어블록은 코일이 권선된 보빈이 삽입되는 몸체와 샤프트와 접촉되는 하단 연결부로 구성되며, 상기 코어블록은 이웃하는 다른 코어블록과 각 하단 연결부의 측면을 상호 결합하여서 조립하고, 조립된 상기 하단 연결부는 고정구에 의해 커버되어 지지된다.

Description

권선형 동기모터의 회전자{ROTOR OF WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR}
본 발명은 동기모터의 회전자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분할된 코어블록들의 조립구조가 개선된 권선형 동기모터의 회전자에 관한 것이다.
일반적으로 권선형 동기모터는(WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR; WRSM)는 고정자 뿐만 아니라 회전자도 권선을 감는 구조로 형성된다.
최근 희토류로 형성된 영구자석의 원자재 가격이 상승함에 따라 매입형 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM)를 대체할 수 있는 권선형 동기모터(WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR; WRSM)에 대한 개발이 더욱 진행되고 있다.
이러한 권선형 동기모터는 손실을 줄이고 효율을 높이기 위하여 고정자와 회전자의 권선 점적률을 최대한으로 높여야 하며, 고정자 및 회전자의 권선 점적률을 높이기 위한 수단으로 분할 코어방식을 많이 사용하고 있다.
분할 코어방식은 고정자 및 회전자를 코어블록들로 형성하고, 코어블록들의 몸체에 각각 코일을 권선한 후 이들을 조립하는 방식이다.
이러한 분할 코어방식은 각각의 코어블록에 코일을 감기가 쉬워 제작이 용이하며, 권선 점적률이 올라가 동손이 줄어들며 효율이 상승한다는 효과가 있다.
고정자의 분할 코어방식은 코어블록을 코일을 권선하는 몸체와 몸체 상단의 상단 연결부로 구성한다. 그리고, 코어블록의 상단 연결부 양측면에 돌기부와 돌기수용홈을 각각 형성하여 상호 끼움 결합하도록 구성한다.
그리고, 지지링을 더 구성하여 상호 조립된 코어블록들의 상단 연결부들을 감싸서 고정하도록 한다.
그러나, 회전자의 분할 코어방식은 고정자와 같이 코어블록들을 지지하는 지지링을 사용하기가 곤란하다는 문제점이 있다.
따라서, 종래기술의 일 예로, 도 1에 도시된 회전자(2)는 샤프트(미도시)에 끼워지는 회전봉(3)과, 회전봉(3)에 끼움 결합되는 복수개의 코어블록(5)들로 구성된다.
코어블록(5)들은 코일(4)이 권선되는 몸체(7) 하단에 돌기부(8)가 형성되고, 회전봉(3)의 외주면에는 돌기수용홈(6)들이 형성되어서 상호 끼움 결합되도록 구성된다.
그리고, 발생된 응력은 강판의 특성을 변화시키고, 자속의 흐름에 영향을 주어 출력 및 효율을 감소시킬 수 있다.
그러나, 상기과 같은 회전자(2)는 제작이 용이하지 않고, 조립시 공간이 많이 생기게 된다.
또한, 회전봉(3)과 코어블록(5)들의 연결 부분이 주자석 경로(A)에 위치하므로 자속의 흐름에 영향을 주어 동기모터의 출력 및 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 제작 및 조립이 용이하고, 조립된 코어블록들 사이의 공간을 최소화하며, 회전자의 자속의 흐름에 영향을 주지 않고, 권선 점적률이 증가되며, 동기모터의 출력 및 효율을 향상시킬 수 있는 권선형 동기모터의 회전자를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 회전자 코어를 다수 개의 코어블록으로 형성하고, 상기 코어블록은 코일이 권선된 보빈이 삽입되는 몸체와 샤프트와 접촉되는 하단 연결부로 구성되며, 상기 코어블록은 이웃하는 다른 코어블록과 각 하단 연결부의 측면을 상호 결합하여서 조립하고, 조립된 상기 하단 연결부는 고정구에 의해 커버되어 지지됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자를 제공할 수 있다.
또한, 상기 하단 연결부는 양 측면에 돌기와 돌기수용홈이 각각 형성되고, 인접한 코어블록의 하단 연결부끼리 상호 끼움 결합되어서 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정구는 2개의 링 프레임에 끼움핀들을 결합하여서 구성할 수 있다.
또한, 상기 코어블록의 하단 연결부의 양 측면 상부에는 끼움홈을 더 형성하고, 상기 끼움핀을 상기 끼움홈에 각각 삽입하여 고정할 수 있다.
또한, 상기 고정구는 상기 끼움핀이 일측 링 프레임에 고정 결합되고, 타측 링 프레임에는 상기 끼움핀을 끼우는 끼움홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정구의 일측과 타측의 링 프레임에는 상기 끼움핀을 끼우는 끼움홈이 각각 형성되어 결합하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 코어블록의 몸체 상단에는 상기 몸체보다 돌출 형성된 루프가 구성되고, 상기 보빈은 코어블록 삽입홈이 형성된 본체에 상하판이 일체 결합되어서 형성되며, 상기 보빈의 상판은 상기 루프보다 더 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 보빈의 하판은 상기 하단 연결부의 상면에 접하도록 구성되고, 인접한 보빈의 하판과 연결되어 원형으로 형성되며, 상기 보빈의 하판에는 상기 링 프레임이 안착될 수 있다.
또한, 상기 끼움홈은 상기 보빈의 하판과 접하는 상기 하단 연결부의 양 측면 상부에 형성되며, 인접한 2개의 코어블록들의 끼움홈들에 상기 고정구의 하나의 끼움핀이 끼워질 수 있다.
또한, 상기 고정구의 링 프레임은 조립된 상기 하단 연결부를 덮을 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정구는 비자성체로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 코어블록과 고정구의 구조가 단순하여 제작 및 조립이 용이하고, 분할 코어블록 사이의 공간을 최소화하여 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 코어블록들의 결합 부분이 주자속 경로 이외의 부분에 위치하고 고정구가 비자성체로 형성되므로, 회전자의 자속의 흐름에 영향을 주지 않고, 동기모터의 출력 및 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 권선 점적률을 높여서 동손이 줄어들며 모터의 효율을 상승시킬 수 있다.
도 1은 종래의 권선형 동기모터의 회전자의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코어블록의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 코어의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 권선형 동기모터의 회전자의 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 권선형 동기모터의 회전자의 조립된 모습을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코어블록의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자 코어의 구성도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 권선형 동기모터의 회전자의 결합 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 권선형 동기모터의 회전자의 조립된 모습을 나타낸 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 권선형 동기모터의 회전자(10)는 제작 및 조립이 용이하고, 조립된 코어블록(18)들 사이의 공간을 최소화할 수 있고, 자속의 경로에 영향을 미치지 않아 동기모터의 출력 및 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.
이를 위해, 도 4 내지 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 권선형 동기모터의 회전자(10)는 회전자 코어(12)를 다수 개의 코어블록(18)으로 형성하고, 코어블록(18)을 몸체와 하단 연결부(36)로 구성하고, 코어블록(18)들을 자속의 경로와 연관이 없는 하단 연결부(36)의 양 측면에서 1차로 결합하고, 조립된 코어블록(18)들의 하단 연결부(36)를 고정구(16)에 의하여 2차로 고정하여서 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 회전자 코어(12)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수 개의 코어블록(18)들로 형성되고, 코어블록(18)들을 방사상으로 배치하여서 구성된다.
회전자 코어(12)를 형성하는 코어블록(18)은 도 2에 도시된 바와 같이, 코일(32)이 권선되는 몸체와, 몸체 하측의 하단 연결부(36)와, 몸체 상측의 루프(38)로 구성된다.
코어블록(18)의 몸체는 사각 형상으로 형성되고, 외측에 코일(32)이 권선된 보빈(14)이 삽입된다.
코어블록(18)의 몸체(34)의 상측에는 몸체보다 돌출 형성된 루프(38)가 구성된다.
루프(38)의 상단면은 만곡지게 형성되어 조립된 코어블록(18)들의 루프(38)면들이 대략 원형으로 형성되도록 구성된다.
코어블록(18)에 삽입되는 보빈(14)은 코어블록 삽입홈(미도시)이 형성된 본체에 상하판(22)(24)이 일체로 연결되어서 구성된다.
보빈(14)의 상하판(22)(24)은 보빈(14)의 본체보다 돌출 형성되게 구성되는데, 특히, 보빈(14)의 상판(22)은 코어블록(18)의 루프(38)보다 더 돌출되도록 구성된다.
코어블록(18)의 루프(38)보다 수평으로 돌출된 보빈(14)의 상판(22)은 보빈 본체에 코일(32)을 더 많이 감을 수 있도록 하고, 회전자(10)의 회전시 보빈 본체에 감겨진 코일(32)이 외측으로 탈선되지 않도록 고정하는 역할을 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 회전자(10)는 권선 점적률을 높게 가질 수 있어 동손이 줄어들며 모터의 효율이 증가되는 효과가 있다.
보빈(14)의 하판(24)은 코어블록(18)의 하단 연결부(36)들의 상면에 접한다.
보빈(14)들의 하판(24)은 상호 조립되어 원형으로 형성되며, 후술할 고정구(16)의 링 프레임(28)(30)이 안착된다.
코어블록(18)의 하단 연결부(36)는 부채꼴 형태로 형성되고, 코어블록(18)들의 하단 연결부(36)가 조립되어 환형으로 형성되도록 구성된다.
조립된 코어블록(18)들의 하단 연결부(36)들은 샤프트와 접촉되는 회전자 코어(12)의 내주면으로 형성된다.
코어블록(18)의 하단 연결부(36)는 양 측면에 돌기(40)와 돌기수용홈(42)이 형성된다. 인접한 코어블록(18)들은 돌기(40)와 돌기수용홈(42)이 마주보도록 배치되어 상호 끼움 결합된다.
한편, 보빈(14)의 하판(24)과 접하는 코어블록(18)의 하단 연결부(36) 양측 상부에는 끼움홈(46)이 더 형성된다.
코어블록(18)의 끼움홈(46)은 인접한 2개가 상호 연결되어 후술할 고정구(16)의 1개의 끼움핀(26)이 삽입된다. 코어블록(18)의 하단 연결부(36) 양 측면에 형성된 돌기(40)와 돌기수용홈(42)만으로의 끼움 결합은 결합력이 견고하지 않을 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 코어블록(18)들의 하단 연결부(36)들을 고정구(16)의 끼움핀(26)으로 한번 더 고정함으로써 결합력을 더욱 견고하게 하는 효과가 있다.
조립된 코어블록(18)들을 고정하는 고정구(16)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 링 프레임(28)(30)과 다수 개의 끼움핀(26)으로 구성된다.
이 경우, 고정구(16)는 비자성체로 형성되어 회전자(10)의 자속의 흐름에 영향을 주지 않도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고정구(16)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일측 링 프레임(28)에 다수 개의 끼움핀(26)들이 고정 결합되고, 타측 링 프레임(30)에 다수 개의 끼움홈(48)들이 형성되어서 구성된다.
고정구(16)의 링 프레임(28)(30)은 상기 조립된 코어블록(18)들의 하단 연결부(36)들과 대응되는 크기로 형성되어 하단 연결부(36)들을 덮을 수 있도록 구성된다.
그리고, 고정구(16)의 끼움핀(26)들은 조립된 코어블록(18)들의 끼움홈(46)들의 개수와 대응되도록 구성된다. 보다 구체적으로 설명하면, 인접한 2개의 끼움홈(46)들에 하나의 끼움핀(26)들이 삽입될 수 있도록 한다.
그리고, 고정구(16)의 타측 링 프레임(30)에 형성된 끼움홈(48)들도 끼움핀(26)들의 개수와 대응되게 형성된다.
고정구(16)는 끼움핀(26)들을 조립된 코어블록(18)들의 끼움홈(46)들에 끼우고 일측 링 프레임(28)을 코어블록(18)들의 일측 하단 연결부(36)들 위에 놓은 후, 마지막으로 타측 링 프레임(30)을 코어블록(18)들의 타측 하단 연결부(36)들 위에 놓고 끼움핀(26)들을 타측 링 프레임(30)의 끼움홈(48)들에 끼워서 고정한다.
본 발명의 일 예에서는 고정구(16)의 일측 링 프레임(28)과 끼움핀(26)들을 고정 결합하여서 형성하였지만, 변형 예로서 도 5에 도시된 바와 같이, 고정구(16)의 일측 링 프레임(28)에도 끼움홈(48)들을 형성하고 끼움핀(26)들을 끼워서 결합하는 형태로 할 수도 있음이 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
또한, 본 발명의 일 예에서는 고정구(16)와 조립된 코어블록(18)들의 결합 구조를 조립된 하단 연결부(36)들의 끼움홈(46)에 고정구(16)의 끼움핀(26)을 끼워서 고정하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시 예로서 고정구(16)를 링 프레임(28)(30)으로만 형성하여 조립된 하단 연결부(36)들 상면에 배치한 후 용접이나 볼팅하는 방식으로 고정할 수도 있다.
또한, 다른 실시 예로서, 코어블록(18)의 하단 연결부(36)에 끼움홈(46)을 별도로 형성하지 않고, 고정구(16)의 끼움핀(26)이 조립된 코어블록(18)들 사이의 공간에서 체결되도록 할 수 있다. 이 때, 고정구(16)의 끼움핀(26)은 조립된 코어블록(18)들 사이의 공간에 적합하게 크기 조정할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명의 실시 예들에 의한 회전자(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 코어블록(18)들의 결합 부분이 주자속 경로(A) 이외의 부분에 위치하므로 회전자(10)의 자속의 흐름에 영향을 주지 않다는 효과가 있다.
즉, 회전자(10)내의 주자속 경로(A)는 코어블록(18)의 상측으로 수직으로 내려와 하단 연결부(36)에서는 양측 방향으로 분산되는데, 본 발명의 실시 예에 따른 회전자(10)는 코어블록(18)들의 결합 부분이 하단 연결부(36)의 양 측면 상부에 형성되므로 주자속 경로(A) 이외의 부분에 위치하게 된다.
또한, 코어블록(18)들과 고정구(16)의 형상이 단순하여 제작 및 조립이 용이하고, 조립 후 코어블록들(18) 사이의 공간을 최소화할 수 있다.
조립된 코어블록(18)들 사이의 공간은 회전자(10) 내 자속의 흐름에 대하여 저항으로 작용하여 모터의 성능 저하의 요인이 될 수 있는데, 본 발명의 실시 예에 따른 회전자는 최소화된 공간을 가지게 되므로 모터의 성능이 향상될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 코어블록(18)들의 끼움 방식은 응력을 최소화할 수 있는 구조로 형성되고, 또 응력이 가해지는 주로 고정구(16)의 재질 또한 비자성체로 형성되어 회전자(10) 강판의 특성 변화를 최소화할 수 있다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 회전자 12 : 회전자 코어
14 : 보빈 16 : 고정구
18 : 코어블록 26 : 끼움핀
28,30 : 링 프레임 36 : 하단 연결부
38 : 루프 40 : 돌기
42 : 돌기수용홈 46,48 : 끼움홈

Claims (11)

  1. 회전자 코어를 다수 개의 코어블록으로 형성하고, 상기 코어블록은 코일이 권선된 보빈이 삽입되는 몸체와 샤프트와 접촉되는 하단 연결부로 구성되며, 상기 코어블록은 이웃하는 다른 코어블록과 각 하단 연결부의 측면을 상호 결합하여서 조립하고, 조립된 상기 하단 연결부는 고정구에 의해 커버되어 지지됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하단 연결부는 양 측면에 돌기와 돌기수용홈이 각각 형성되고, 인접한 코어블록의 하단 연결부끼리 상호 끼움 결합되어서 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정구는 2개의 링 프레임에 끼움핀들을 결합하여서 구성함을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코어블록의 하단 연결부의 양 측면 상부에는 끼움홈을 더 형성하고, 상기 끼움핀을 상기 끼움홈에 각각 삽입하여 고정함을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정구는 상기 끼움핀이 일측 링 프레임에 고정 결합되고, 타측 링 프레임에는 상기 끼움핀을 끼우는 끼움홈이 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고정구의 일측과 타측의 링 프레임에는 상기 끼움핀을 끼우는 끼움홈이 각각 형성되어 결합하도록 구성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 코어블록의 몸체 상단에는 상기 몸체보다 돌출 형성된 루프가 구성되고, 상기 보빈은 코어블록 삽입홈이 형성된 본체에 상하판이 일체 결합되어서 형성되며, 상기 보빈의 상판은 상기 루프보다 더 돌출 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보빈의 하판은 상기 하단 연결부의 상면에 접하도록 구성되고, 인접한 보빈의 하판과 연결되어 원형으로 형성되며, 상기 보빈의 하판에는 상기 링 프레임이 안착됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 끼움홈은 상기 보빈의 하판과 접하는 상기 하단 연결부의 양 측면 상부에 형성되며, 인접한 2개의 코어블록들의 끼움홈들에 상기 고정구의 하나의 끼움핀이 끼워짐을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 고정구의 링 프레임은 조립된 상기 하단 연결부를 덮을 수 있는 크기로 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고정구는 비자성체로 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
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