KR100744495B1 - Switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
권선작업을 용이하게 하고 효율, 토크 및 진동/소음 감소성능을 향상시킬 수 있도록 한 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로, 극 부분이 돌출되고 각 극의 사이마다 함몰된 구조를 갖는 고정자와, 회전자와, 고정자의 각 극마다 권선된 상권선과, 고정자의 각 극마다 권선되고 서로 연결된 보조권선을 포함하여 구성되어 고정자의 함몰구조가 대칭구조를 가지므로 모터 효율, 토오크가 감소되고 진동/소음이 증가하는 것을 방지할 수 있고, 앤드 턴이 짧아져 모터 효율저하를 방지할 수 있으며, 보조권선과 상권선의 권선형태가 동일하므로 권선작업이 용이해져 제작효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a switched reluctance motor that facilitates winding and improves efficiency, torque, and vibration / noise performance. The stator has a structure in which a pole part protrudes and is recessed between each pole, and It consists of a winding winding for each pole of the stator and an auxiliary winding wound around each pole of the stator, and the depression structure of the stator has a symmetrical structure, so that the motor efficiency, torque is reduced and vibration / noise is increased. It can be prevented, and the end turn is shortened to prevent the motor efficiency deterioration, and because the winding form of the auxiliary winding and the upper winding is the same, the winding operation is easy, and the production efficiency can be improved.
SRM/보조 권선SRM / Secondary Winding
Description
도 1은 일반적인 SRM 구동회로의 구성을 나타낸 도면1 is a view showing the configuration of a general SRM driving circuit
도 2는 도 1의 SRM의 권선형태를 설명하기 위한 도면2 is a view for explaining the winding form of the SRM of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 SRM의 권선형태를 설명하기 위한 도면3 is a view for explaining the winding form of the SRM according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 SRM의 인덕턴스 및 토오크 특성을 나타낸 그래프4 is a graph showing the inductance and torque characteristics of the SRM according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 SRM의 보조권선 유기전압을 나타낸 그래프5 is a graph showing the induced winding induced voltage of the SRM according to the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
31: 고정자 32: 회전자31: stator 32: rotor
33: 상권선 34: 보조권선33: commercial winding 34: auxiliary winding
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 특히 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor: SRM)에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a motor, and more particularly, to a switched reluctance motor (SRM).
일반적으로 SRM은 단상, 2상, 3상 등으로 구분할 수 있고, 고정자와 회전자 그리고 상(相)을 이루기 위한 상권선으로만 구성된 고정자계 구조에, 상기 SRM을 구동하기 위한 구동회로, 회전자의 위치를 검출하기 위한 회전자 위치센서 및 회전 자 위치센서의 출력에 따라 상기 구동회로를 제어하기 위한 제어부로 구성되었다.In general, SRM can be divided into single phase, two phase, three phase, etc., and a stator and rotor, and a stator field structure composed only of a phase winding to form a phase, a driving circuit for driving the SRM, and a rotor And a control unit for controlling the driving circuit according to the output of the rotor position sensor and the rotor position sensor for detecting the position of.
이와 같은 고정자계 구조에 직류형태의 전압을 구형파 펄스로 순시인가하고 소호시키는 방식으로 SRM을 구동하였는데, 고정자계 구조로 인한 순시 전자력의 변화로 진동과 소음이 증가하는 문제점이 발생되었다. 이와 같이 고정자계 구조의 순시 전자력의 변화를 흡수하여 다음에 턴온되는 고정자 상권선에 에너지를 전달함으로서 상술한 문제점을 해결하기 위해 상권선 이외에 보조권선을 추가하는 SRM이 구성되었다.The SRM was driven in such a manner as to instantaneously apply a DC voltage to the stator structure as a square wave pulse and extinguish it. However, the vibration and noise increase due to the change of the instantaneous electromagnetic force due to the stator field structure. As described above, in order to solve the above-mentioned problems by absorbing a change in the instantaneous electromagnetic force of the stator structure and transferring energy to the stator winding which is turned on next, an SRM is configured to add an auxiliary winding in addition to the winding winding.
이와 같이, 보조권선이 추가된 SRM은 도 1과 같이, SRM(11)을 구동하기 위해 IGBT(Insulating Gate Bipolar Transistor) 등의 스위칭 소자로 이루어진 구동회로(12)와, SRM 회전자의 위치를 검출하기 위한 회전자 위치센서(13) 및 회전자 위치센서(14)의 출력에 따라 상기 구동회로(12)를 제어하기 위한 제어부(14)가 연계 구성된다.As described above, the SRM to which the auxiliary winding is added, as shown in FIG. 1, detects the position of the
이때 도 1은 SRM의 3상중 1상의 경우에 대한 구동회로만 도시되어 있다.1 illustrates only a driving circuit for one of three phases of an SRM.
그리고 보조권선이 추가된 SRM의 권선형태는 도 2에 도시된 바와 같이, 상권선(23)이 고정자(21)의 6극 각각에 집중(集中)권 형태로 감기고 보조권선(24)이 고정자(21)의 6극중 양 3극에 걸쳐 감기는 권선형태를 나타낸다. 따라서 상권선(23)과 보조권선(24)이 함께 감기는 계철은 다른 계철에 비해 권선량이 많으므로 다른 계철에 비해 함몰된 비대칭적인 구조를 갖게된다.In addition, as shown in FIG. 2, the winding form of the SRM to which the auxiliary winding is added, the
종래의 기술에 따른 SRM은 다음과 같은 문제점이 있다. SRM according to the prior art has the following problems.
첫째, 상권선과 보조권선의 권선방식이 다르므로 권선작업이 어렵다.First, winding is difficult because the winding method of the upper winding and the auxiliary winding is different.
둘째, 보조권선에 의해 계철이 비대칭적인 구조를 가지므로 자계의 취약부위가 발생하여 모터의 효율, 토크 및 진동/소음 감소성능을 저하시킨다.Second, since the yoke has an asymmetrical structure due to the auxiliary winding, a weak part of the magnetic field is generated, which reduces the efficiency of the motor, torque and vibration / noise reduction performance.
셋째, 상권선에 비해 보조권선의 앤드 턴(End-Turn)이 길어져 권선저항이 증가하므로 모터의 효율을 저하시킨다.Third, since the end-turn of the auxiliary winding is longer than that of the upper winding, the winding resistance increases, thereby reducing the efficiency of the motor.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 권선작업을 용이하게 하고 효율, 토크 및 진동/소음 감소성능을 향상시킬 수 있도록 한 SRM을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an SRM that can be made to solve the above-mentioned conventional problems and to facilitate the winding operation and improve the efficiency, torque, and vibration / noise reduction performance.
본 발명에 따른 SRM은 극 부분이 돌출되고 각 극의 사이마다 함몰된 구조를 갖는 고정자와, 회전자와, 고정자의 각 극마다 권선된 상권선과, 고정자의 각 극마다 권선되고 서로 연결된 보조권선을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.SRM according to the present invention is a stator having a structure in which the pole portion is protruded and recessed between each pole, a rotor, a winding winding wound around each pole of the stator, and an auxiliary winding wound around each pole of the stator and connected to each other Characterized in that configured to include.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 SRM의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the SRM according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 3은 본 발명에 따른 SRM의 권선형태를 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 SRM의 인덕턴스 및 토오크 특성을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 SRM의 보조권선 유기전압을 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a view for explaining the winding form of the SRM according to the present invention, Figure 4 is a graph showing the inductance and torque characteristics of the SRM according to the present invention, Figure 5 is a secondary winding induced voltage of the SRM according to the present invention It is a graph.
본 발명에 따른 SRM은 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 상권선(33)은 고정자(31)의 6극 각각에 감긴 집중권 형태를 유지한다. 반면에 보조권선(34)은 종래기술과 달리 상권선(33)과 동일한 형태로 고정자(31)의 6극 각각에 대해 집중권형태로 감기는데, 각 보조권선(34)들이 직렬연결된 점이 상권선(33)과 다르다.
이때, 보조권선(34)은 고정자(31)의 각 극에 동일한 턴수로 권선되어 각 계철은 동일한 권선량을 가지며 대칭적인 구조를 갖게 된다.As shown in FIG. 3, the SRM according to the present invention, first, the upper
At this time, the
이와 같이, 본 발명에 따른 SRM은 기존 이상의 보조권선 역할을 수행함과 동시에, 보조권선(34)이 고정자(31)의 6극에 대해 집중권 형태로 감기므로 모든 계철이 대칭되고 동일한 단면적을 갖고, 앤드 턴이 상권선(33)과 동일한 수준으로 짧아져 기존 보조권선의 구조적 문제를 해결할 수 있다.As described above, the SRM according to the present invention performs the role of the auxiliary winding more than the existing, while the
도 4는 본 발명에 따른 SRM의 인덕턴스 및 토오크 특성을 도시한 것으로, 상권선(33)의 인덕턴스가 위상에 따라 La, Lb, Lc 와 같이 변동하고, 보조권선(34) 자체의 인덕턴스가 Lf와 같이 변동하는 특성을 나타낸다.Figure 4 shows the inductance and torque characteristics of the SRM according to the present invention, the inductance of the
이때 상권선(33)의 전압과 전류 변화에 따라 보조권선(34)에 유기되는 전압은 도 5와 같다.At this time, the voltage induced in the
이와 같이, 상권선(33)의 인덕턴스 변화의 영향을 받은 보조권선(34)의 인덕턴스는 Maf, Mbf, Mcf와 같이 변동하게 되고, 상권선(33)과 보조권선(34)의 연계동작에 따라 보조권선(34)의 전류(If)는 위상의 변화에 상관없이 일정하고 전체 토오크(T) 역시 일정하여 기존과 동일한 보조권선(34)의 역할을 수행함을 알 수 있다.In this way, the inductance of the
이때 토오크(T)는 상권선(33) 및 보조권선(34)의 전류와 인덕턴스 변화에 의해 발생한다.At this time, the torque (T) is generated by the current and inductance change of the
결국, 본 발명에 따른 SRM은 보조권선의 권선형태 및 계철의 구조를 변경하여 기존의 문제점을 해결함과 동시에 기존과 동일하거나 그 이상의 보조권선 역할 즉, SRM의 진동/소음 감소를 기대할 수 있다.As a result, the SRM according to the present invention can be expected to reduce the vibration / noise of the same or more auxiliary windings, that is, SRM while solving the existing problems by changing the winding form of the auxiliary winding and the structure of the yoke.
본 발명에 따른 SRM은 다음과 같은 효과가 있다. SRM according to the present invention has the following effects.
첫째, 고정자의 전체 계철에 대해 상권선과 보조권선이 균일하게 권선되므로 전체 계철들이 대칭구조를 가져 모터 효율, 토오크가 감소되고 진동/소음이 증가하는 것을 방지할 수 있다.First, since the upper windings and the auxiliary windings are uniformly wound on the entire yoke of the stator, the whole yoke has a symmetrical structure to prevent the motor efficiency and torque from decreasing and the vibration / noise increases.
둘째, 보조권선이 고정자의 각 극에 대해 집중 권선되므로 앤드 턴이 짧아져 권선저항이 감소하고 그에 따라 모터 효율저하를 방지할 수 있다.Second, since the auxiliary winding is concentrated around each pole of the stator, the end turn is shortened, which reduces the winding resistance and thus prevents the motor efficiency from decreasing.
셋째, 보조권선과 상권선의 권선형태가 동일하므로 권선작업이 용이해져 제작효율을 향상시킬 수 있다.Third, since the winding form of the auxiliary winding and the upper winding are the same, the winding work becomes easy, and the production efficiency can be improved.
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