KR101676157B1 - Wound field synchronous motor rotor - Google Patents
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Abstract
권선계자형 모터 회전자가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자는 권선되는 티스(teeth) 및 상기 티스의 일단에 좌·우 대칭으로 돌출된 슈(shoe)를 포함하되, 상기 슈는 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.A winding-type motor rotor is provided. The motor rotor according to an embodiment of the present invention includes teeth to be wound and a shoe protruding left and right symmetrically at one end of the tooth, wherein the shoe is formed in a stepped shape .
Description
본 발명은 권선계자형 모터 회전자에 관한 것이다.
The present invention relates to a winding type motor rotor.
권선계자형 모터(Wound Field Synchronous Motor;WFSM)는 통상적으로 고정자와 회전자로 구성되며, 고정자는 권선되어 회전자 외곽에 고정되어 설치된다.Wound Field Synchronous Motor (WFSM) is usually composed of a stator and a rotor, and the stator is wound and installed in the outer periphery of the rotor.
그리고 회전자는 영구자석형 모터와 달리 영구자석 대신 권선이 감겨져 있는 티스(teeth)가 배열된다.And, unlike the permanent magnet type motor, the rotor is arranged with teeth in which a winding is wound instead of a permanent magnet.
종래의 경우, 회전자 권선의 비산을 방지하기 위해 각 회전자 티스에 슈(shoe)를 형성하지만, 슈의 폭을 일정 값 이상으로 증가시킬 경우 출력 밀도가 감소하므로, 회전자 권선의 비산을 방지하는 목적으로 슈의 폭을 연장하는데 한계가 있다.
Conventionally, a shoe is formed on each rotor tooth to prevent scattering of the rotor winding. However, when the width of the shoe is increased to a predetermined value or more, the output density is reduced, There is a limit to extending the width of shoes for the purpose of
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전자의 티스(teeth)를 중심으로 슈의 폭을 더욱 넓게 연장하여 권선의 비산을 효율적으로 방지하는 권선계자형 모터 회전자를 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to solve the problems of the prior art described above and to provide a winding-type motor rotor in which the width do.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자는 권선되는 티스(teeth) 및 상기 티스의 일단에 좌·우 대칭으로 돌출된 슈(shoe)를 포함하되, 상기 슈는 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a motor rotor according to an embodiment of the present invention includes teeth to be wound and a shoe protruding left and right symmetrically at one end of the tooth, And is formed in a stepped shape.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전자의 각 티스(teeth)를 중심으로 슈(shoe)의 폭을 좌우 대칭으로 계단형으로 증가시킴으로써, 회전자 권선의 비산을 방지하면서 출력 밀도를 증가시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by increasing the width of the shoe in a stepwise manner symmetrically with respect to each tooth of the rotor, the output density can be increased while preventing scattering of the rotor winding have.
또한, 종래의 권선계자형 모터보다 더욱 높고 안정된 출력을 제공함으로써, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy)과 같은 희토류 재료의 의존성을 감소시킬 수 있다.Further, by providing a higher and more stable output than a conventional winding type motor, the dependency of rare earth materials such as neodymium (Nd) and dysprosium (Dy) can be reduced.
또한, 친환경 차량용 전동기 개발 및 발전 효과를 가져올 수 있다.In addition, the development and development of an electric motor for an environmentally friendly vehicle can be achieved.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 슈 폭에 따른 인덕턴스 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 슈의 폭에 따른 토크 변화를 도시한 그래프이다.FIGS. 1A and 1B are views showing a motor rotor according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph illustrating inductance variation according to rotor shoe width according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating a torque change according to a width of a rotor shoe according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" .
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자를 도시한 도면이다.FIGS. 1A and 1B are views showing a motor rotor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자(100)는 티스(teeth)(110) 및 슈(shoe)(120)를 포함할 수 있다.The motor rotor 100 according to an embodiment of the present invention may include
여기서 슈(120)는 티스(110)를 중심으로 좌?우 폭이 연장될 수 있으며, 도 1a에 도시된 바와 같이 계단형으로 형성될 수 있다.Here, the
그리고 회전자 최외각 슈(121)는 d-q축간의 인턱턴스 차를 크게 하여 높은 출력 밀도를 확보할 수 있는 폭을 유지하면서, 회전자 내측의 슈(122) 폭은 넓게 하여 회전자 권선의 비산을 방지할 수 있다.The width of the
아래의 수학식은 모터의 출력을 나타낸 것으로서, 각 변수에 대한 설명은 아래와 같다.The following equation shows the output of the motor, and the description of each variable is as follows.
T = T = PP nn ψψ aa ii qq + + PP nn (( LL dd - - LL qq )i) i dd ii qq
T : 출력(토크)T: Output (torque)
Pn : 극쌍수P n : pole pair number
ψa : 계자 전류에 의한 전기자 쇄교자속ψ a : armature flux due to field current
Ld : d축 인덕턴스L d : d-axis inductance
Lq : q축 인덕턴스L q : q-axis inductance
id : d축 전류i d : d axis current
iq : q축 전류i q : q-axis current
위 수학식으로부터, d-q축간의 인덕턴스 차, 즉, (Ld - Lq)를 증가시키는 경우 출력 밀도가 증가됨을 알 수 있다.From the above equation, it can be seen that increasing the inductance difference between dq axes, i.e., (L d - L q ), increases the output density.
따라서, d축 인덕턴스(Ld)를 유지하면서 q축 인덕턴스(Lq)를 감소시킨다면 d-q축간의 인덕턴스 차를 증가시킬 수 있는데, 회전자 최외각 슈(121)의 폭을 짧게 하는 경우 q축 인덕턴스(Lq)를 감소시킬 수 있다.Accordingly, if the q-axis inductance L q is reduced while maintaining the d-axis inductance L d , the inductance difference between the dq axes can be increased. If the width of the rotor
한편, 권선의 비산을 방지하기 위해서는 회전자 내측 슈(122)의 폭이 길수록 유리하다.On the other hand, the longer the width of the rotor
그러나, d-q축간의 인덕턴스 차를 증가시키기 위해 회전자 최외각 슈(121)의 폭을 짧게 하고, 권선의 비산을 방지하기 위해 회전자 내측 슈(122)의 폭을 길게 하는 경우, 도 1b와 같이 공극 간격이 길어지게 되므로 회전자가 회전 시 리플(ripple)이 발생하여 고조파가 발생하고 모터의 출력이 불규칙해짐으로써 모터의 동작 안정성이 감소하게 된다.However, when the width of the rotor
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자(100)는 도 1a에 도시된 바와 같이 슈(120)의 형상을 계단형으로 하여, 회전자 최외각 슈(121)의 폭을 짧게 하고 회전자 내측 슈(122)의 폭을 길게 하여 d-q축간의 인덕턴스 차를 증가시켜 출력 밀도를 확보함은 물론 권선의 비산도 함께 방지할 수 있다.1A, the motor rotor 100 according to the embodiment of the present invention has a step shape of the
그리고, 회전자 최외각 슈(121)와 내측 슈(122) 사이에 중간 슈(123)를 형성하여 도 1b와 같이 공극 간격을 줄임으로써 리플 발생 감소는 물론 고조파를 제거(감소)함으로써 모터의 출력을 일정하게 하여 모터가 안정적으로 동작하도록 할 수 있다.The
참고로, 회전자 최외각 슈(121)의 폭과, 회전자 내측 슈(122)의 폭 및 그 사이에 형성되는 중간 슈(123)의 폭 비율은 실시예에 따라서 얼마든지 다양하게 설정될 수 있으며, 중간 슈(123)의 개수 또한 실시예에 따라서 복수로 설정될 수 있다.For reference, the width of the rotor
따라서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자(100)를 이용 시, 종래의 권선 계자형 동기 전동기 보다 더욱 높고 안정된 출력을 제공함으로써, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy)과 같은 희토류 재료의 의존성을 감소시킬 수 있으며, 친환경 차량용 전동기 개발 및 발전 효과를 가져올 수 있다.Therefore, when the motor rotor 100 according to the embodiment of the present invention described above is used, it is possible to provide a higher and more stable output than the conventional winding type synchronous motor, so that a rare earth element such as neodymium (Nd), dysprosium The dependency of the material can be reduced, and the development and development of an electric motor for an environmentally friendly vehicle can be brought about.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 슈 폭에 따른 인덕턴스 변화를 도시한 그래프이다.2 is a graph illustrating inductance variation according to rotor shoe width according to an embodiment of the present invention.
회전자 슈의 폭은 각도(deg)로 나타냈으며, 도 2의 실험에 사용한 슈의 폭은 19°와 23°이다.The width of the rotor shoe is represented by the angle (deg), and the width of the shoe used in the experiment of Fig. 2 is 19 ° and 23 °.
도 2의 그래프를 통해, 슈의 폭이 커지면 d-q축간의 인덕턴스 차가 감소함을 알 수 있다.It can be seen from FIG. 2 that the difference in inductance between the d-q axes decreases as the width of the shoe increases.
즉, 슈의 폭이 19°인 경우의 d-q축간 인덕턴스 차가 슈의 폭이 23°인 경우보다 더 큰 것을 알 수 있으며, 이는 전술한 회전자 최외각 슈(121)의 폭을 짧게 할수록 d-q축간의 인덕턴스 차가 증가된다는 내용을 뒷받침한다.That is, it can be seen that the inductance difference between the dq axes when the width of the shoe is 19 degrees is larger than that when the width of the shoe is 23 degrees. This is because the shorter the width of the rotor
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 슈의 폭에 따른 토크 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 3 is a graph illustrating a torque change according to a width of a rotor shoe according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3역시, 회전자 슈의 폭은 각도(deg)로 나타냈으며, 도 3의 실험에 사용한 슈의 폭은 19°와 23°이다.3, the width of the rotor shoe is expressed in degrees (deg), and the width of the shoe used in the experiment of Fig. 3 is 19 ° and 23 °.
도 3의 그래프를 통해, 슈의 폭이 19°인 경우가 슈의 폭이 23°인 경우보다 더 높은 토크를 출력하고 있음을 알 수 있다.3, it can be seen that the case where the width of the shoe is 19 ° is higher than the case where the width of the shoe is 23 °.
따라서, 회전자 최외각 슈(121)의 폭을 좁게 유지하면서 계단형으로 슈의 폭을 좌?우로 연장하여, d-q축간의 인덕턴스 차를 증가시켜 출력 밀도를 확보하고 권선의 비산을 방지할 수 있다.Therefore, the width of the shoe can be extended to the left and right in a stepwise manner while keeping the width of the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
100 : 모터 회전자
110 : 티스(teeth)
120 : 슈(shoe)
121 : 최외각 슈
122 : 내측 슈
123 : 중간 슈100: Motor rotor
110: Teeth
120: shoe
121: Outermost shoe
122: inner shoe
123: Middle Shoe
Claims (3)
권선되는 티스(teeth); 및
상기 티스의 일단에 좌·우 대칭으로 돌출된 슈(shoe)
를 포함하되,
상기 슈는,
최외각 슈;
상기 최외각 슈 보다 폭이 넓은 내측 슈; 및
상기 내측 슈와 상기 최외각 슈의 사이에 형성된 적어도 하나의 중간 슈를 포함하여 계단형으로 형성되고,
상기 최외각 슈와 상기 내측 슈의 폭의 비율은 d-q축간의 인덕턴스 차를 증가시키는 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
In the motor rotor,
Teeth to be wound; And
A shoe protruding in left and right symmetry on one end of the tooth,
, ≪ / RTI &
The shoe,
Outermost shoe;
An inner shoe having a width wider than the outermost shoe; And
At least one intermediate shoe formed between the inner shoe and the outermost shoe,
Wherein the ratio of the width of the outermost shoe to the width of the inner shoe is determined within a range of increasing an inductance difference between dq axes.
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