KR100480124B1 - 쉐이딩 코일형 단상유도전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 관한 것으로서, 내부 수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 압입 고정된 쉐이딩 코일형 스테이터와, 상기 스테이터 중심에 회전 가능하게 삽입 고정된 농형 로터와, 상기 농형 로터의 중심에 압입 고정되어 회전력을 외부로 전달하는 회전축으로 구성되는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 있어서, 상기 스테이터의 내주면과 로터의 외주면 사이에 위치함과 아울러 상기 로터의 외주면 상에서 독립적으로 회전 가능하게 설치되는 중공 원통형 영구자석이 구비되어 정형파형의 회전 자계를 추가 형성시켜 회전시킴과 아울러 농형 로터의 원주면 상에서 윤활 접촉하여 물리적으로 회전시키도록 함으로써 고 효율의 운전을 가능하게 함과 아울러 저 소음 운전이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

Description

쉐이딩 코일형 단상유도전동기{SHADING COIL TYPE SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고 효율이면서 저소음화에 적합한 회전 영구자석 타입의 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 관한 것이다.

일반적으로, 쉐이딩 코일형 단상유도전동기(Shading Coil Type Single-Phase Induction Motor)는 스테이터(Stator)에서 회전 자계를 발생시켜 기동 및 회전이 가능하도록 한 상의 스테이터 코일(Stator Coil)과 다른 한 상의 역활을 하는 쉐이딩 코일(Shading Coil)을 스테이터 코일과 공간적으로 적당한 각도에 위치시켜 타원형의 회전 자계에 의해 유도기 로터(Induction Rotor)를 회전시키도록 하며 비록, 효율은 낮으나 저가의 모터 구현이 가능해진다. 이러한 쉐이딩 코일형 단상유도전동기는 냉장고용 팬 모터, 가정용 선풍기 등의 경 부하용으로 많이 사용되고 있다.

이하, 종래의 쉐이팅 코일형 단상유도전동기를 도시한 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1 또는 도 4는 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기를 도시한 것으로서, 도 1은 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A부분 절개 단면도이며, 도 3은 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 로터 측면도이고, 도 4는 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 로터 정단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 종래의 쉐이딩 코일형 단상유도전동기는 일정 수용공간을 갖는 모터 하우징(Motor Housing; 110)과, 상기 모터 하우징(110)의 내주면에 압입 고정되는 쉐이딩 코일형 스테이터(120)와, 회전축에 상기 스테이터(120)의 중심부에 삽입되어 회전축(140)에 의해 회전 가능하게 고정된 스퀘럴 케이지형 유도기 로터(130)로 구성된다.

상기 모터 하우징(110)은 일 측단이 개방된 컵 형상의 하우징(111)과, 상기 하우징(111)의 개방단을 밀폐시키도록 결합되는 하우징 커버(112)와, 상기 하우징(111)과 하우징 커버(112)의 양 측면 중심부에 회전축(140)을 회전 가능하게 고정하기 위한 각각의 베어링(113)(114)으로 이루어진다.

상기 스테이터(120)는 외주면이 상기 하우징(111)의 내주면에 안착 고정됨과 아울러 내주면을 따라 형성된 복수개의 티스(122)가 돌출 형성되고, 각 티스(122)가 N극 또는 S극의 극성을 갖도록 1차 전류가 인가되는 스테이터 코일(124)이 권선되며, 스테이터 코일(124)과 공간적으로 적당한 각도를 가지고 감겨 2차 전류를 인가함으로써 타원형의 회전 자계를 형성하도록 상기 티스(122)의 회전 방향 측에 형성된 그루브(Groove; 123)에 권취된 쉐이딩 코일(Shading Coil; 125)로 이루어진다.

상기 유도기 로터(130)는 로터 코어(131)의 중심을 관통하여 회전축(140)이 압입 고정됨과 아울러 로터 코어(131)의 원주를 따라 복수개의 알류미늄 또는 구리 재질의 도체 바(Bar; 133)가 길이 방향으로 관통되도록 다이케스팅 되고, 상기 도체 바(133)에 전류가 인가되어 길이 방향으로 흐르도록 양 측단에 형성된 엔드 링(End-Ring; 134)으로 이루어진다.

이와 같은 구성에 의하여, 종래의 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 작동은 상기 전원 인가회로(미도시)에 의해 순차적으로 스테이터 코일(124)에 1차 전원이 인가되면, 각 티스(122)가 순차적으로 N극 또는 S극의 자성을 갖는 교번 자계가 형성된다.

그리고, 상기 티스(122)의 회전방향 쪽으로 형성된 그루브(123)에 권취된 쉐이딩 코일(125)에 2차 전원이 인가되어 일정 위상차를 두고 동일 자성을 갖도록 하여 형성된 타원형의 회전 자계에 의해 상기 유도기 로터(130)가 동기되어 회전하도록 한다.

따라서, 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기는 저가의 전동기의 구현이 가능하나 손실일 발생하여 효율이 저하되고, 상기 유도기 로터를 구동시키는 구동력이 균일하게 발생되지 못하여 진동이 발생되며, 상기 발생된 진동에 의한 진공 소음이 발생되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따르면 고 효율이면서 저소음화가 가능한 회전 영구자석 타입 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부 수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 압입 고정된 쉐이딩 코일형 스테이터와, 상기 스테이터 중심에 회전 가능하게 삽입 고정된 농형 로터와, 상기 농형 로터의 중심에 압입 고정되어 회전력을 외부로 전달하는 회전축으로 구성되는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 있어서, 상기 스테이터의 내주면과 로터의 외주면 사이에 위치함과 아울러 상기 로터의 외주면 상에서 독립적으로 회전 가능하게 설치되는 중공 원통형 영구자석이 포함됨을 특징으로 하는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기를 제공한다.

여기서, 상기 농형 로터는 양 측단 원주를 따라 영구자석 이탈 방지 돌기가 구비된다.

또한, 상기 농형 로터의 외주면에 윤활 코팅층이 구비됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 베어링리스 회전 영구자석 타입 쉐이딩 코일형 단상유도전동기를 도시한 도면을 따라 그 구성 및 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링리스 회전 영구자석 타입 쉐이딩 코일형 단상유도전동기를 도시한 것으로서, 도 5는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 측 단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B부분 절개 단면도이며, 도 7은 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 회전자 측 단면도이고, 도 8은 쉐이딩 코일형 단상 유동 전동기의 회전자 정 단면도이다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 영구자석 타입 쉐이딩 코일형 단상유도전동기는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 일정 수용공간을 갖는 모터 하우징(10)과, 상기 모터 하우징(10)의 내주면에 압입 고정되는 쉐이딩 코일형 스테이터(20)와, 상기 스테이터(20)의 중심부에 삽입되어 회전축에 의해 회전 가능하게 고정되는 스퀘럴 케이지형 농형 로터(30)와, 상기 스테이터(20)와 상기 농형 로터(30) 사이에 위치함과 아울러 상기 농형 로터의 외주면에 독립적으로 회전 가능하게 고정되는 중공 원통형 영구자석(50)으로 구성된다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 모터 하우징(10)은 일 측단이 개방된 컵 형상의 하우징(11)과, 상기 하우징(11)의 개방단을 밀폐시키도록 결합되는 하우징 커버(12)와, 상기 하우징(11)과 하우징 커버(12)의 양 측면 중심부에 회전축(40)을 회전 가능하게 고정시키기 위한 각각의 베어링(13)(14)으로 이루어진다.

또한, 상기 스테이터(20)는 외주면이 상기 하우징(11)의 내주면에 안착 고정됨과 아울러 내주면을 따라 형성된 복수개의 티스(22)가 돌출 형성되고, 각 티스(22)가 N극 또는 S극의 극성을 갖도록 1차 전류를 인가하도록 스테이터 코일(24)이 권선되며, 스테이터 코일(24)과 공간적으로 적당한 각도를 가지고 감겨 2차 전류를 인가하여 타원형의 회전 자계를 형성하도록 상기 티스(22)의 회전방향 쪽으로 형성된 그루브(23)에 권취된 쉐이딩 코일(25)로 이루어진다.

도 7 또는 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 농형 로터(30)는 로터 코어(31)의 중심을 관통하여 회전축(40)이 압입 고정됨과 아울러 로터 코어(31)의 원주를 따라 복수개의 도체 바(33)가 길이 방향으로 관통되도록 다이케스팅 되고, 상기 도체 바(33)에 전류가 인가되어 길이 방향의 흐름이 발생되도록 양 측단에 형성된 엔드링(34)으로 이루어진다.

그리고, 상기 영구자석(50)은 상기 농형 로터(30)의 외주면에 자유 회전이 가능하도록 고정되며, 상기 농형 로터(30)의 양 측단 원주를 따라 상기 중공 원통형 영구자석(50)이 상기 농형 로터(30)의 외주면으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 영구자석 이탈 방지 돌기(51)가 구비된다.

또한, 상기 영구자석(50)가 상기 농형 로터(30)의 외주면 상에서 자유롭게 회전하도록 농형 로터(30)의 외주면에 윤활 코팅층(60)이 구비된다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 작동은 상기 전원 인가회로에 의해 순차적으로 스테이터 코일(24)에 1차 전류가 인가되면, 각 티스(22)가 순차적으로 N극 또는 S극의 자성을 갖는 교번 자계가 형성된다.

그리고, 상기 티스(22)의 회전방향 쪽으로 형성된 그루브(23)에 권취된 쉐이딩 코일(25)에 2차 전원이 인가되면 동일 티스(22) 내에서 일정 위상차를 두고 자성을 형성시킴으로써 타원형의 회전 자계를 형성하여 중공 원통형 영구자석(50)가 상기 농형 로터(30)의 외주면상에서 동기되어 회전하도록 한다.

상기 영구자석(50)는 회전하면서 강한 자속력을 가진 정현 파형의 회전 자계를 발생시켜 상기 로터 코어(31)를 관통하는 복수개의 도체 바(33)를 따라 흐르는 전류에 의하여 형성된 유도 자계와 상호 작용하여 상가 농형 로터(30)가 기동됨과 아울러 회전하도록 한다.

또한, 상기 영구자석(50)가 회전하면서 상기 농형 로터(30)의 외주면 사이에 형성된 윤활 코팅층(60)이 유체 베어링 역활을 하여 상기 영구자석이 농형 로터(30)를 물리적으로 회전시키는 역활을 동시에 수행하도록 한다.

따라서, 농형 로터(30)가 스테이터(20)에 의해 발생되는 타원형의 교번 회전 자계와 영구자석(50)에 의해 발생되는 정현 파형의 회전 자계가 중첩된 이상 회전 자계에 의하여 회전됨과 아울러 상기 영구자석(50)가 상기 농형 로터(30)의 외주면에 윤활 접촉하여 물리적인 회전력을 전달시킴으로써 고 효율의 운전이 가능하고, 또한, 농형 로터(30)가 균일한 구동 토크를 갖음으로써 저 소음 운전이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 스테이터와 농형 로터 사이에 위치함과 아울러 농형 로터의 외주면 상에서 회전 가능하게 고정된 영구자석에 의하여 정형파형의 회전 자계를 추가 형성시켜 회전시킴과 아울러 농형 로터의 원주면 상에서 윤활 접촉하여 물리적으로 회전시키도록 함으로써 고 효율의 운전을 가능하게 함과 아울러 저 소음 운전이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 측 단면도,

도 2는 도 1의 A-A 부분 절개 정 단면도,

도 3은 종래 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 회전자 측 단면도,

도 4는 종래 쉐이딩 코일형 단상 유동 전동기의 회전자 정 단면도,

도 5는 본 발명의 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 측 단면도,

도 6은 도 1의 A-A 부분 절개 정 단면도,

도 7은 본 발명의 쉐이딩 코일형 단상유도전동기의 회전자 측 단면도,

도 8은 본 발명의 쉐이딩 코일형 단상 유동 전동기의 회전자 정 단면도,

*도면의 주요부분에 대한 설명*

10: 모터 하우징 20: 스테이터

21: 스테이터 코어 22: 티스

24: 스테이터 코일 25: 쉐이딩 코일

26: 형성된 그루브 30: 농형 로터

31: 로터 코어 33: 도체 바

33: 도체 바 34: 엔드 링

40: 회전축 50: 영구자석

51: 이탈 방지 돌기 60: 윤활 코팅층

Claims (3)

1. 내부 수용공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 압입 고정된 쉐이딩 코일형 스테이터와, 상기 스테이터 중심에 회전 가능하게 삽입 고정된 농형 로터와, 상기 농형 로터의 중심에 압입 고정되어 회전력을 외부로 전달하는 회전축으로 구성되는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기에 있어서,

   상기 스테이터의 내주면과 로터의 외주면 사이에 위치함과 아울러 상기 로터의 외주면 상에서 독립적으로 회전 가능하게 설치되는 중공 원통형 영구자석이 포함됨을 특징으로 하는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 농형 로터는 양 측단 원주를 따라 영구자석 이탈 방지 돌기가 구비됨을 특징으로 하는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 농형 로터의 외주면에 윤활 코팅층이 구비됨을 특징으로 하는 쉐이딩 코일형 단상유도전동기.