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KR101533228B1 - 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터 Download PDF

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KR101533228B1
KR101533228B1 KR1020130090769A KR20130090769A KR101533228B1 KR 101533228 B1 KR101533228 B1 KR 101533228B1 KR 1020130090769 A KR1020130090769 A KR 1020130090769A KR 20130090769 A KR20130090769 A KR 20130090769A KR 101533228 B1 KR101533228 B1 KR 101533228B1
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stator
stator winding
permanent magnets
magnetic field
core portion
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이치우
허진
이정종
유세현
서정무
김영균
정인성
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전자부품연구원
울산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로서, 본 발명의 스위치르 릴럭턴스 모터의 고정자는 고정자 코어부, 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고 외측면에 코일이 권취된 복수의 고정자 권취부, 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고 복수의 고정자 권취부 사이에 형성되는 고정자 돌출부, 고정자 권취부에 삽입되어 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 한 쌍의 영구자석을 포함한다.
이를 통해, 고정자는 코일이 여자되어 발생되는 자계의 교번이 발생되지 않게 설계하고, 고정자에 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 영구 자석을 삽입하여 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시킬 수 있다.

Description

고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터{Stator and switched reluctance motor therewith}
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.
최근 들어, 자동차, 항공우주, 군수산업, 의료장비, 가전제품 등의 다양한 분야에서 사용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다. 특히, 희토류 물질의 가격이 급등함으로서, 회전자에 희토류 물질을 이용한 영구자석을 활용하는 모터의 단가가 상승하여 새로운 대안으로서 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)가 주목을 받고 있다.
스위치드 릴럭턴스 모터의 구동원리는 자기저항(magnetic reluctance)의 변화에 따라 발생하는 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 이용하여 회전자를 회전시키는 것이다.
일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자와 회전자가 모두 돌극(salient)인 자기구조를 가지고 있다. 고정자의 돌극에는 자기저항의 변화에 따라 릴럭턴스 토크가 발생하는 코일이 권선되어 있고, 회전자에는 어떠한 여자 장치(코일권선 또는 영구자석 등)도 없이 철심으로만 구성된다. 회전자의 중앙으로는 외부로 모터의 구동력을 전달하는 회전축이 결합되어 회전자와 함께 일체로 회전하게 된다.
이처럼, 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자의 돌극에 권선된 코일에서 발생하는 릴럭턴스 토크 만으로 회전자를 회전시키기 때문에, 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력은 여자 장치가 구비된 회전자를 포함하는 모터보다 출력이 떨어지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1247354호(2013.03.25)
이러한 문제를 해소하기 위해서, 고정자에 영구자석을 삽입시키는 방법을 고려해 볼 수 있다. 하지만 일반적으로 스위치드 릴럭턴스 모터는 각각 코일이 권선되어 있는 고정자의 돌극에 발생되는 자속으로 인해, 고정자 코어(core)에서 자속의 교번을 일으키는 영역과 자속의 교번이 없는 영역이 발생하게 된다. 따라서, 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시키기 위해 고정자에 영구자석을 삽입 시킬 경우, 자속의 교번을 일으키는 영역에서는 영구자석과 코일에서 발생하는 자속이 서로 상쇄되어 코일의 자속이 감소하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 고정자의 코일이 여자되어 발생되는 자계가 교번이 발생되지 않도록 고정자의 전자계 구조를 설계하고, 고정자에 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 영구 자석을 삽입하여 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자 코어부, 상기 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고 외측면에 코일이 권취된 복수의 고정자 권취부, 상기 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고 복수의 고정자 권취부 사이에 형성되는 복수의 고정자 돌출부, 상기 복수의 고정자 권취부에 각각 삽입되어 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 한 쌍의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자를 제공한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 돌출부 및 고정자 권취부에 각각 삽입되어, 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 권취부 및 상기 고정자 권취부와 맞닿는 고정자 코어부에 삽입되어 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되고, 각각 삽입되어 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 권취부의 돌출 형성 방향과 동일한 수평 방향으로 각각 삽입되어 상기 코일이 여자되어 방생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고정자 코어부와, 상기 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고 외측면에 코일이 권취된 복수의 고정자 권취부와, 상기 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되고, 복수의 고정자 권취부 사이에 형성되는 복수의 고정자 돌출부와, 상기 복수의 고정자 권취부에 각각 삽입되어, 상기 코일의 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 한 쌍의 영구자석을 구비하는 고정자, 상기 고정자 내측에 설치되어, 회전자 코어부와, 상기 회전자 코어부에 돌출 형성되어 상기 고정자 권취부 및 고정자 돌출부와 대응되는 복수의 회전자 돌출부를 구비하는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 돌출부 및 고정자 권취부에 각각 삽입되어, 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 권취부 및 상기 고정자 권취부와 맞닿는 고정자 코어부에 삽입되어 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터에 따르면, 고정자는 코일이 여자되어 발생되는 자계의 교번이 발생되지 않게 설계하고, 고정자에 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 영구 자석을 삽입하여 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시킬 수 있다.
또한, 고정자 권취부에 영구자석을 삽입한 후 그 위에 코일을 감기 때문에 영구자석 삽입으로 인한 기계적 강성 저하의 우려가 적고, 회전자의 회전으로 인한 영구자석의 충격 및 파손에 의한 2차적인 고장의 가능성이 낮다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 영구자석의 자화방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 영구자석 삽입유무에 따른 인덕턴스의 변화값을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 영구자석 삽입유무에 따른 토크의 변화값을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 영구자석의 자화방향을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 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.
스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)는 자기저항(magnetic reluctance)의 변화에 따라 발생하는 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 이용하여 회전자(rotor)를 회전시키는 모터이다. 달리 말하면, 고정자(stator)에 권취된 코일에 전기 에너지(electrical energy)가 공급되면 자계 에너지(magnetic energy), 즉 자기 저항(megnetic reluctance)의 변화에 따라 릴럭턴스 토크(reluctance torque)가 발생하고, 이를 이용하여 회전자를 회전시키는 것이다. 따라서, 스위치드 릴럭턴스 모터는 회전자에 값비싼 희토류의 영구자석이 사용되지 않기 때문에 가격이 저렴한 장점이 있다.
하지만, 이러한 스위치드 릴럭턴스 모터는 회전자에 영구자석이 사용되지 않기 때문에, 회전자에 영구자석이 사용된 모터보다 출력이 적은 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위한, 스위치드 릴럭턴스 모터의 출력을 향상시키기 위한 본 발명에 따른 고정자 및 이를 구비한 스위치드 릴럭턴스 모터를 이하 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 2상(phase) 스위치드 릴럭턴스 모터(100)를 개시하고 있지만 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고 다상의 스위치드 릴럭턴스 모터가 사용될 수 있다.
고정자(10)는 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 영구자석(20)를 포함한다.
고정자(10)는 복수의 코어 시트를 적층하여 형성할 수 있다.
고정자 코어부(15)는 관형으로 형성되어 관형의 내측으로는 고정자 권취부(12) 및 고정자 돌출부(16)가 돌출 형성된다. 고정자 코어부(15)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 설계 형태에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 달리 말하면, 본 발명의 고정자 코어부(15)는 관형으로 형성되어 있지만, 사각형의 스위치드 릴럭턴스 모터로 설계될 때, 고정자 코어부(15)는 사각형으로 형성되고, 오각형의 스위치드 릴럭턴스 모터로 설계될 때, 고정자 코어부는 오각형으로 형성될 수 있다.
고정자 권취부(12)는 고정자 코어부(15) 내측에 복수개로 돌출 형성된다. 달리 말하면, 복수의 고정자 권취부(12)는 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 설치된다.
본 발명의 제1 실시예에서는 4개의 고정자 권취부(12)가 고정자 코어부(15) 내측에 돌출 형성되어 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 설치되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조적인 설계변경에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 3상의 스위치드 릴럭턴스 모터로 설계되어 있다면, 6개의 고정자 권취부가 고정자 코어부 내측에 돌출 형성되어 회전축을 중심으로 등간격을 이루어 설치된다.
고정자 귄취부(12)는 외측면에 코일(14)이 권취되어 있다. 코일(14)에 전기 에너지가 공급되면 자계가 형성되고, 이로 인해 릴럭턴스 토크가 형성되어 회전자(30)가 회전하게 되는데 이와 관련해서는 후술하기로 한다. 또한, 코일(14)은 권취된 방향에 따라 암페어의 법칙(Ampere's law)에 의해 방향성을 가지고 자계가 형성되는데 이와 관련해서는 후술하기로 한다.
고정자 돌출부(16)는 고정자 코어부(15) 내측에 복수개로 돌출 형성되고, 복수개의 고정자 권취부(12) 사이에 형성된다. 달리 말하면, 고정자 코어부(15) 내측에 복수개의 고정자 권취부(12)가 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 형성되면, 고정자 돌출부(16)가 고정자 권취부(12) 사이에 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 형성되는 것이다.
본 발명의 제1 실시예에서는 4개의 고정자 권취부(12)가 고정자 코어부(15) 내측에 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 형성되고, 4개의 고정자 돌출부(16)가 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 형성된 4개의 고정자 권취부(12) 사이에 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루어 형성되어 있는데, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고, 만일 6개의 고정자 권취부가 고정자 코어부 내측에 회전축을 중심으로 등간격을 이루어 형성되어 있으면, 6개의 고정자 돌출부가 6개의 고정자 권취부 사이에 등간격을 이루어 형성될 수 있는 것이다.
고정자 돌출부(16)는 일단에 반경 방향으로 연장된 고정자치(18)를 포함한다. 고정자치(18)가 형성되는 이유는 고정자(10)와 회전자(30)가 대면하여 자계를 형성하기 위한 것이다. 달리 말하면, 코일(14)이 여자되서 발생되는 자계는 고정자 귄취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 회전자(30)에 형성되는데, 고정자치(18) 및 고정자 권취부(12) 일단과 회전자 돌출부(34)가 대면하게 설치되어야, 코일(14)의 여자에 의해 자계를 형성하게 되는 것이다.
앞서 언급했듯이, 고정자(10)는 회전축(40)을 중심으로 고정자 코어부(15) 내측에 등간격을 이루면서 복수의 고정자 권취부(12) 사이에 복수의 고정자 돌출부(16)가 형성된다. 고정자(10)가 이와 같은 구조를 갖는 이유는 고정자 권취부(12)에 권취된 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계의 교번(reversal)이 발생하지 않게 하기 위함이다. 달리 말하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 고정자(10)는 상(phase)이 여자 스위칭(switching)을 할 때, 자계의 교번이 발생하지 않게 된다.
자계의 교번이 발생하지 않는 이유는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 코일이 여자시 발생되는 자계 방향과 영구자석의 자화방향을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 여자시킬 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 자계가 형성되게 된다. 자계는 전류가 흐르는 도체에 자력이 미치는 영역을 말하는데, 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제1 고정자 권취부(12a, 12b), 제1 고정자 권취부(12a, 12b)와 인접한 고정자 코어부(15), 고정자 돌출부(16) 및 고정자 돌출부(16)와 대면하고 있는 회전자(30)에 자계가 형성된다. 달리 말하면, 코일(14)은 제1 고정자 권취부(12a, 12b) 외측면에 시계방향으로 권취되어 있는데, 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에서 고정자 코어부(15) 방향으로 방향성을 가지고 자계가 형성되는 것이다.
이와 같이, 자계가 형성되면 릴럭턴스 토크가 발생하게 되고, 이로 인해 회전자(30)는 회전하게 된다.
제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 여자시킬 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 자계가 형성되게 된다. 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제2 고정자 권취부(12c, 12d), 제2 고정자 권취부(12c, 12d)와 인접한 고정자 코어부(15), 고정자 돌출부(16) 및 고정자 돌출부(16)와 대면하고 있는 회전자(30)에 자계가 형성된다. 달리 말하면, 코일(14)은 제2 고정자 권취부(12c, 12d) 외측면에 시계방향으로 권취되어 있는데, 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에서 고정자 코어부(15) 방향으로 방향성을 가지고 자계가 형성되는 것이다.
이와 같이, 자계가 형성되면 릴럭턴스 토크가 발생하게 되고, 이로 인해 회전자(30)는 회전하게 된다.
결론적으로, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 형성된 자계와, 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 형성된 자계는 복수의 고정자 귄취부(12) 사이에 고정자 돌출부(16)를 형성함으로서 자계의 경로가 중첩되지 않아 자계의 교번이 발생되지 않게 된다. 이처럼, 자계의 교번이 없는 고정자(10)에 자계 방향과 일치되도록 영구자석(permanent magnets, PM)(20)을 삽입하게 되는데 이와 관련해서는 후술하기로 한다.
영구자석(20)은 복수의 고정자 권취부(12)에 각각 한 쌍이 삽입된다. 고정자 권취부(12)에 삽입된 영구자석(20)은 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입된다. 달리 말하면, 코일(14)은 고정자 권취부(12) 외측면에 시계 방향으로 권취되어 암페어의 법칙에 의해 고정자 코어부(15) 방향으로 자계가 형성되는데, 한 쌍의 영구자석(20)은 S극에서 N극으로 자화되기 때문에 S극에서 N극으로 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 설치되게 된다. 즉, 고정자 권취부(12)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치된다.
고정자 권취부(12)에 삽입된 영구자석(20)은 연장되어 삽입될 수 있는데, 즉, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12) 및 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 연장 삽입되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화될 수 있다.
고정자 권취부(12)에 삽입되는 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되어 설치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 영구자석(20)은 각각 고정자 코어부(15)에서 양방향으로 형성되는 자계 방향에 동일한 방향으로 자화되는데, 한 쌍의 영구자석(20)이 고정자 권취부(12)의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되어 설치 되기 때문에, 양방향으로 형성되는 자계에 동일한 양의 자화가 포함되게 한다. 자화의 양은 인덕턴스에 영향을 주는데 이와 관련해서는 후술하기로 한다.
고정자 권취부(12)에 삽입되는 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)의 돌출 형성 방향과 동일한 수평 방향으로 각각 삽입될 수 있다.
영구자석(20)은 고정자 권취부(12)에 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입되므로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 출력을 상승시킬 수 있는데, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 영구자석 삽입유무에 따른 인덕턴스의 변화값을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자에 영구자석 삽입유무에 따른 토크의 변화값을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 토크값이 커질 수록 큰 출력을 발생시키는데, 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 토크값은 다음과 같은 식으로 구해진다.
Figure 112013069516959-pat00001
T : torgue, Nm L(θ) : inductance, H
i : phase current, A θ : rotor position, deg
스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 토크값은 전류(phase current)의 제곱과 회전자(30) 위치(rotor position)에 따른 인덕턴스(inductance)의 변화율과 비례한다. 달리 말하면, 인덕턴스는 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 토크값에 영향을 미친다.
고정자에 영구자석이 없는 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터의 인덕턴스는 다음과 같은 식으로 구해진다.
Figure 112013069516959-pat00002
λ : flux linkage, Wb Øcoil : flux of excited coil, Wb
N : number of turns per pole, turns I : phase current, A
본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 인덕턴스는 다음과 같은 식으로 구해진다.
Figure 112013069516959-pat00003
λ : flux linkage, Wb Øcoil : flux of excited coil, Wb
N : number of turns per pole, turns I : phase current, A
Øpm : flux of permanent magnets, Wb
스위치드 릴럭턴스 모터의 인덕턴스를 구하는데 있어서, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터의 경우 여자된 코일의 자속(flux of excite coil)이 인덕턴스와 비례하는 반면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 여자된 코일(14)의 자속뿐만 아니라 영구자석(20)의 자속(flux of permanent magnets)이 인덕턴스와 비례하게 된다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 여자된 코일(14)의 자속과 영구자석(20)의 자속이 합쳐지기 때문에, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 인덕턴스가 커지게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 인덕턴스는 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 고정자(10)와 인접한 위치에 회전자(30)가 가까이 접근할 수록 더 커진다. 이와 같은 인덕턴스의 상승은 더 큰 토크를 발생시키므로 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 더 큰 출력을 발생시킨다.
결과적으로, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터의 경우 고정자에 영구자석이 삽입되지 않아 코일에 공급되는 전기 에너지만을 활용하여 자계 에너지로 변환한 뒤 기계 에너지를 출력하는 구조지만, 고정자(10)에 영구자석(20)이 삽입된 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)의 경우 코일(15) 및 영구자석(20)의 자계 에너지를 합하여 기계 에너지를 만들기 때문에, 동일 입력의 전기 에너지에서 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 더 높은 출력을 생성하므로 출력 상승의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)는 고정자 권취부(12)에 한 쌍의 영구자석(20)을 삽입한 후 그 위에 코일(14)이 권취되기 때문에 영구자석(20)의 삽입으로 인한 고정자(10) 강성 저하의 우려가 적고, 회전자(30)의 회전으로 인한 영구자석(20)의 충격 및 파손 등에 의한 2차적인 고장의 가능성이 낮은 효과가 있다.
영구자석(20)은 네오디움 자석(neodymium magnet), 페라이트 자석(ferrite magnet), 고무 자석, 알리코 자석(alnico magnet), 사마륨코발트 자석(samarium-cobalt magnet) 중 적어도 하나의 자석이 사용될 수 있다. 즉, 고정자(10)에 삽입될 수 있는 영구자석(20)은 값비싼 희토류 원소(rare earth resources)를 이용한 자석 뿐만 아니라, 한번 착자된 상태로 자력을 영구히 보존할 수 있는 자석이면 무엇이든 사용될 수 있다. 또한, 스위치드 릴럭턴스 모터(100)가 사용되는 장비에 따라 적합한 영구자석(20)을 선택하여 사용될 수 있다.
네오디움 자석은 네오디움, 철, 붕소로 이루어진 자석으로, 영구자석 중 자력이 가장 강하며, 보자력(coercive force)이 우수하고, 최대 에너지적(maximum energy product)을 갖는다. 페라이트 자석은 망간, 코발트, 니켈과 같은 산화물과 철을 혼합하여 제작된 자석으로 고온에서도 자력을 잃지 않으며 가격이 저렴하다. 고무자석은 페라이트 분말에 고무 또는 플라스틱을 혼합한 자석으로 신축성이 좋고 유연하여 특별한 장비없이 재단 가능하다. 알리코 자석은 알리코를 주 성분으로 하는 자석으로 600℃이상의 매우 높은 고온에서도 사용가능하고 경도가 높아 외부의 충격에도 쉽게 깨지지 않는다. 사마륨코발트 자석은 코발트, 기타 희토류 원소의 합금으로 제작된 자석으로, 높은 잔류자속밀도와 보자력을 갖는다.
회전자(30)는 고정자(10) 내측에 설치되고, 중심에는 관통홀이 형성되어 있어 회전축(40)이 연결된다. 회전자(30)가 회전하게 되면 관통홀에 연결된 회전축(40)도 같이 회전하게 되고, 기계 에너지를 전달하게 된다.
회전자(30)는 회전자 코어부(32)와 회전자 코어부(32)에 돌출 형성되는 복수의 회전자 돌출부(34)를 구비한다. 즉, 회전자(30)는 고정자(10)의 내측에서 회전가능하도록 설치되고, 회전축(40)을 중심으로 등간격을 이루는 복수의 회전자 돌출부(34)로 구성된다.
이웃하는 두 개의 회전자 돌출부(34)는 고정자치(18) 및 고정자 권취부(16)부 일단과 각각 대면하게 설치되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계를 형성하여, 릴럭턴스 토크에 의해 회전자(30)가 회전하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서, 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 영구자석의 자화방향을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 2상(phase) 스위치드 릴럭턴스 모터(200)를 개시하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고 다상의 스위치드 릴럭턴스 모터가 사용될 수 있다.
고정자(10)는 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 영구자석(20, 22)를 포함한다.
고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 영구자석(20, 22)을 위주로 설명한다.
제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 여자시킬 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 자계가 형성되게 된다. 자계는 전류가 흐르는 도체에 자력이 미치는 영역을 말하는데, 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제1 고정자 권취부(12a, 12b), 제1 고정자 권취부(12a, 12b)와 인접한 고정자 코어부(15), 고정자 돌출부(16) 및 고정자 돌출부(16)와 대면하고 있는 회전자(30)에 자계가 형성된다. 달리 말하면, 코일(14)은 제1 고정자 권취부(12a, 12b) 외측면에 시계방향으로 권취되어 있는데, 코일(14)이 여자되면 암페어의 법칙에 의해 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에서 고정자 코어부(15) 방향으로 방향성을 가지고 자계가 형성되는 것이다.
이와 같이, 자계가 형성되면 릴럭턴스 토크가 발생하게 되고, 이로 인해 회전자(30)는 회전하게 된다.
제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 여자시킬 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 자계가 형성되게 된다. 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제2 고정자 권취부(12c, 12d), 제2 고정자 권취부(12c, 12d)와 인접한 고정자 코어부(15), 고정자 돌출부(16) 및 제2 고정자 돌출부(16)와 대면하고 있는 회전자(30)에 자계가 형성된다. 달리 말하면, 코일(14)은 제2 고정자 권취부(12c, 12d) 외측면에 시계방향으로 권취되어 있는데, 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에서 고정자 코어부(15) 방향으로 방향성을 가지고 자계가 형성되는 것이다.
이와 같이, 자계가 형성되면 릴럭턴스 토크가 발생하게 되고, 이로 인해 회전자(30)는 회전하게 된다.
결론적으로, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 형성된 자계와, 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 권취된 코일(14)에 전기 에너지를 인가하여 형성된 자계는 복수의 고정자 귄취부(12) 사이에 고정자 돌출부(16)를 형성함으로서 자계의 경로가 중첩되지 않아 자계의 교번이 발생되지 않게 되는 것이다.
영구자석(20, 22)은 한 쌍으로 이루어져 복수의 고정자 권취부(12) 및 복수의 고정자 돌출부(16)에 각각 삽입된다. 고정자 권취부(14) 및 고정자 돌출부(16)에 각각 삽입된 영구자석(20, 22)은 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입된다. 달리 말하면, 코일(14)은 고정자 권취부(12) 외측면에 시계 방향으로 권취되어 암페어의 법칙에 의해 고정자 코어부(15) 방향으로 자계가 형성되는데, 한 쌍의 영구자석(20)은 S극에서 N극으로 자화되기 때문에 S극에서 N극으로 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 설치되게 된다. 즉, 고정자 권취부(14)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿은 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치되고, 고정자 돌출부(14)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(22)은 고정자 돌출부(14) 외측에서 고정자 돌출부(14) 내측으로 자화되게 설치된다.
고정자 권취부(12) 및 고정자 돌출부(16)에 각각 삽입된 한 쌍의 영구자석(20, 22)은 코일(14)이 여자되어 형성된 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되어, 릴럭턴스 토크밀도가 향상될 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 자계의 교번이 발생하지 않는 고정자(10)의 구조에 고정자 권취부(12) 및 고정자 돌출부(16)에 코일(14)이 여자되어 형성된 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 각각 한 쌍의 영구자석(20, 22)을 삽입함으로서 인덕턴스를 증가시키고, 이로 인해 릴럭턴스 토크가 증가하여 큰 출력을 발생시킨다.
앞서 언급했듯이, 스위치드 릴럭턴스 모터(200)의 출력과 연관된 토크값은 전류의 제곱과 회전자(30) 위치에 따른 인덕턴스의 변화율과 비례한다. 달리 말하면, 인덕턴스는 스위치드 릴럭턴스 모터(200)의 출력과 연관이 있다.
스위치드 릴럭턴스 모터의 인덕턴스를 구하는데 있어서, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터의 경우 여자된 코일의 자속이 인덕턴스와 비례하는 반면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 여자된 코일(14)의 자속뿐만 아니라 영구자석(20, 22)의 자속이 인덕턴스와 비례하게 된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 여자된 코일(14)의 자속과 고정자 권취부(12) 및 고정자 돌출부(16)에 각각 삽입된 영구자석(20, 22)의 자속이 합쳐지기 때문에, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 인덕턴스가 커지게 된다.
결과적으로, 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터의 경우 고정자에 영구자석이 삽입되지 않아 코일에 공급되는 전기 에너지만을 활용하여 자계 에너지로 변환한 뒤 기계 에너지를 출력하는 구조지만, 고정자(10)에 영구자석(20, 22)이 삽입된 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)의 경우 코일(15) 및 영구자석(20, 22)의 자계 에너지를 합하여 기계 에너지를 만들기 때문에, 동일 입력의 전기 에너지에서 기존의 스위치드 릴럭턴스 모터보다 더 높은 출력을 생성하므로 출력 상승의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(200)는 고정자 권취부(12)뿐만 아니라 고정자 돌출부(16)에 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 각각 한 쌍의 영구자석(20, 22)을 삽입함으로서, 고정자 권취부(12)에만 한 쌍의 영구자석(20)이 삽입된 본 발명의 제1 실시에에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)보다 더 높은 출력을 생성할 수 있다.
고정자 권취부(12)에 삽입된 영구자석(20)은 연장되어 삽입될 수 있는데, 즉, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12) 및 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 연장 삽입되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화될 수 있다.
또한, 고정자 돌출부(16)에 삽입된 영구자석(22)은 연장되어 삽입될 수 있는데, 즉, 한 쌍의 영구자석(22)은 고정자 돌출부(16) 및 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 연장 삽입되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(300)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(300)는 코일(14)의 권취 방향만 다르고, 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(100)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 코일(14)을 위주로 설명한다.
앞서 언급했듯이, 코일(14)은 고정자 권취부(12)에 권취된다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(300)은 제1 고정자 권취부(12a, 12b)는 코일(14)이 시계 방향으로 권취되어 있고, 제2 고정자 권취부(12c, 12d)는 코일(14)이 반시계 방향으로 권취된다.
제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 시계방향으로 권취된 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에서부터 제1 고정자 권취부(12a, 12b)와 인접한 고정자 코어부(15), 고정자 돌출부(16) 및 고정자 돌출부(16)와 대면하고 있는 회전자(30)로 방향성을 가지고 자계가 형성된다.
제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 코일(14)이 여자되어 형성된 자계 방향과 동일한 방향으로 자화된다. 달리 말하면, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 S극에서 N극으로 자화되기 때문에 S극에서 N극으로 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 설치되게 된다. 즉, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 제1 고정자 권취부(12a, 12b)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치된다.
제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 반시계방향으로 권취된 코일(14)이 여자되면, 암페어의 법칙에 의해 코일(14)이 권취된 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에서부터 제2 고정자 권취부(12c, 12d)와 대면하고 있는 회전자(30), 고정자 돌출부(16), 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15)로 방향성을 가지고 자계가 형성된다.
제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 코일(14)이 여자되어 형성된 자계 방향과 동일한 방향으로 자화된다. 달리 말하면, 제1 고정자 권취부(12a, 12b)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 S극에서 N극으로 자화되기 때문에 S극에서 N극으로 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 설치되게 된다. 즉, 제2 고정자 권취부(12c, 12d)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 제2 고정자 권취부(12c, 12d)의 내측에서 외측 방향으로 자화되게 설치된다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(400)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
고정자(10)는 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 영구자석(20)를 포함한다.
고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 영구자석(20)을 위주로 설명한다.
한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 삽입될 수 있다. 즉, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 삽입되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입될 수 있다. 달리 말하면, 코일(14)은 고정자 권취부(12) 외측면에 시계 방향으로 권취되어 암페어의 법칙에 의해 고정자 권취부(12)에서 고정자 코어부(15)방향으로 자계가 형성되는데, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치될 수 있다.
고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에 삽입된 영구자석(20)은 연장되어 삽입될 수 있어, 영구자석(20)의 일부 영역은 고정자 권취부(12) 상부에 연장 삽입되어, 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(500)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
고정자(10)는 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 영구자석(20)를 포함한다.
고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 영구자석(20)을 위주로 설명한다.
한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)에 삽입되는데, 고정자 권취부(12)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되어 사선 방향으로 설치될 수 있다. 즉, 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 부분에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)의 사이거리는 상대적으로 좁고, 회전자(30)와 대면하는 고정자 권취부(12) 부분에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)의 사이거리는 상대적으로 넓게 삽입될 수 있다.
이와 같이 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입될 수 있다. 달리 말하면, 코일(14)은 고정자 권취부(12) 외측면에 시계 방향으로 권취되어 암페어의 법칙에 의해 고정자 권취부(12)에서 고정자 코어부(15)방향으로 자계가 형성되는데, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(400)는 고정자(10) 및 회전자(30)를 포함한다.
고정자(10)는 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16) 및 영구자석(20)를 포함한다.
고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정자 코어부(15), 고정자 권취부(12), 고정자 돌출부(16), 회전자(30)와 동일하다. 따라서, 이하에서는 영구자석(20)을 위주로 설명한다.
한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)에 삽입되는데, 고정자 권취부(12)에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되어 "ㄴ" 모양으로 설치될 수 있다. 즉, 고정자 권취부(12)와 맞닿은 고정자 코어부(15) 부분에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20) 부분은 고정자 권취부(12)와 수평 방향으로 삽입되고, 회전자(30)와 대면하는 고정자 권취부(12) 부분에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿은 고정자 코어부(15) 부분에 삽입된 한 쌍의 영구자석(20) 부분과 고정자 권취부(12)의 외측을 향하여 수직 방향으로 삽입될 수 있다.
이와 같이 삽입된 한 쌍의 영구자석(20)은 코일(14)이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되게 삽입될 수 있다. 달리 말하면, 코일(14)은 고정자 권취부(12) 외측면에 시계 방향으로 권취되어 암페어의 법칙에 의해 고정자 권취부(12)에서 고정자 코어부(15)방향으로 자계가 형성되는데, 한 쌍의 영구자석(20)은 고정자 권취부(12)와 맞닿는 고정자 코어부(15)에서 고정자 돌출부(16)와 맞닿는 고정자 코어부(15) 방향으로 자화되게 설치될 수 있다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 고정자
12 : 고정자 권취부
14 : 코일
15 : 고정자 코어부
16 : 고정자 돌출부
18 : 고정자치
20, 22 : 영구자석
30 : 회전자
32 : 회전자 코어부
34 : 회전자 돌출부
40 : 회전축
100, 200, 300, 400, 500, 600 : 스위치드 릴럭턴스 모터

Claims (12)

  1. 고정자 코어부;
    상기 고정자 코어부 내측으로부터 돌출 형성된 복수의 고정자 권취부;
    상기 고정자 코어부 내측으로부터 돌출 형성되고 복수의 고정자 권취부 사이에 형성되는 복수의 고정자 돌출부;
    상기 복수의 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되게 상기 고정자 권취부의 양쪽에 각각 삽입되며 상기 고정자 코어부의 외측면으로부터 상기 고정자 권취부의 단부로 연장되어 상기 고정자 권취부와 맞닿는 상기 고정자 코어부에서 상기 고정자 돌출부와 맞닿는 상기 고정자 코어부 방향으로 자화되게 설치되는 한 쌍의 영구 자석들;
    상기 영구 자석들이 감싸지도록 상기 고정자 권취부에 권취되는 코일을 포함하며,
    상기 영구 자석의 자계 방향은 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 영구자석은 상기 고정자 권취부의 돌출 형성 방향과 동일한 수평 방향으로 각각 삽입되어 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자.
  6. 고정자 코어부, 상기 고정자 코어부 내측으로부터 돌출 형성된 복수의 고정자 권취부, 상기 고정자 코어부 내측으로부터 돌출 형성되고 복수의 고정자 권취부 사이에 형성되는 복수의 고정자 돌출부, 상기 복수의 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되게 상기 고정자 권취부의 양쪽에 각각 삽입되며 상기 고정자 코어부의 외측면으로부터 상기 고정자 권취부의 단부로 연장되어 상기 고정자 권취부와 맞닿는 상기 고정자 코어부에서 상기 고정자 돌출부와 맞닿는 상기 고정자 코어부 방향으로 자화되게 설치되는 한 쌍의 영구 자석들, 상기 영구 자석들이 감싸지도록 상기 고정자 권취부에 권취되는 코일을 포함하며, 상기 영구 자석의 자계 방향은 상기 코일이 여자되어 발생되는 자계 방향과 동일한 방향으로 자화되는고정자; 및
    상기 고정자 내측에 설치되어, 회전자 코어부와, 상기 회전자 코어부에 돌출 형성되어 상기 고정자 권취부 및 고정자 돌출부와 대응되는 복수의 회전자 돌출부를 구비하는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 영구 자석들은 상기 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되며 상기 영구자석들의 폭은 상기 고정자 권취부의 단부로 갈수록 넓어지게 상호 사선 방향으로 설치된 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 영구 자석들은 상기 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되며, 상기 영구자석들의 일부는 상기 고정자 권취부의 상기 중심과 반대 방향으로 절곡된 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자.
  11. 제6항에 있어서,
    한 쌍의 영구 자석들은 상기 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되며, 상기 영구자석들의 폭은 상기 고정자 권취부의 단부로 갈수록 넓어지게 상호 사선 방향으로 설치된 스위치드 릴럭턴스 모터.
  12. 제6항에 있어서,
    한 쌍의 영구 자석들은 상기 고정자 권취부의 중심을 기준으로 동일한 거리로 이격되며, 상기 영구자석들의 일부는 상기 고정자 권취부의 상기 중심을 향하는 방향으로 절곡된 스위치드 릴럭턴스 모터.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955841B2 (en) 2018-09-18 2024-04-09 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Stator and motor assembly including same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021149131A1 (ja) * 2020-01-21 2021-07-29 三菱電機株式会社 固定子およびこれを用いた回転電機
EP4096070A4 (en) * 2020-01-21 2023-01-18 Mitsubishi Electric Corporation STATOR AND ROTATING ELECTRIC MACHINE USING IT
EP3916962A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-01 Volvo Car Corporation Permanent magnet motor with field weakening arrangement
US11742734B2 (en) * 2021-07-19 2023-08-29 Abb Schweiz Ag Permanent magnet machine and rotor therefor
KR102783375B1 (ko) * 2022-10-14 2025-03-19 임성룡 영구 자석이 포함된 스위치드 릴럭턴스 전동기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004236369A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Mitsuba Corp スイッチトリラクタンスモータ
JP2011177021A (ja) * 2011-04-25 2011-09-08 Denso Corp モータ
KR101255960B1 (ko) * 2011-11-29 2013-04-23 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3984711A (en) * 1975-04-07 1976-10-05 Warner Electric Brake & Clutch Company Variable reluctance step motor with permanent magnets
SE516499C2 (sv) * 1996-05-30 2002-01-22 Vilmos Toeroek Självstartande borstlös elektrisk motor
GB0817423D0 (en) * 2008-09-24 2008-10-29 Rolls Royce Plc Flux-switching magnetic machine
WO2011139627A1 (en) * 2010-04-26 2011-11-10 Ramu, Inc. High power density switched reluctance machines with hybrid excitation
KR101247354B1 (ko) 2011-08-16 2013-03-25 경성대학교 산학협력단 6/5극 3상 스위치드 릴럭턴스 모터

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004236369A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Mitsuba Corp スイッチトリラクタンスモータ
JP2011177021A (ja) * 2011-04-25 2011-09-08 Denso Corp モータ
KR101255960B1 (ko) * 2011-11-29 2013-04-23 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955841B2 (en) 2018-09-18 2024-04-09 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Stator and motor assembly including same

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