[go: up one dir, main page]

KR101744412B1 - Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same - Google Patents

Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101744412B1
KR101744412B1 KR1020150146127A KR20150146127A KR101744412B1 KR 101744412 B1 KR101744412 B1 KR 101744412B1 KR 1020150146127 A KR1020150146127 A KR 1020150146127A KR 20150146127 A KR20150146127 A KR 20150146127A KR 101744412 B1 KR101744412 B1 KR 101744412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
magnetic flux
permanent magnet
magnet motor
permanent magnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020150146127A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170045961A (en
Inventor
이주
설현수
이재준
이재광
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020150146127A priority Critical patent/KR101744412B1/en
Publication of KR20170045961A publication Critical patent/KR20170045961A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101744412B1 publication Critical patent/KR101744412B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

q축 인덕턴스를 감소시키는 영구자석 전동기 및 이에 포함되는 회전자가 제공된다. 개시된 영구자석 전동기는 영구자석 전동기에 있어서, 고정자; 및 다수의 영구자석과, 상기 다수의 영구자석 각각의 사이에 배치되는 다수의 폴 피스와, 상기 다수의 폴 피스 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽을 포함하며, 상기 고정자의 내부에서 회전하는 회전자;를 포함하되, 상기 다수의 자속 장벽은 상기 회전자의 외부면 방향의 폴 피스에 위치한다. A permanent magnet motor for reducing q-axis inductance and a rotor included therein are provided. The disclosed permanent magnet motor includes a stator; And a plurality of pole pieces disposed between each of the plurality of permanent magnets and a plurality of magnetic flux barriers located in each of the plurality of pole pieces, Wherein the plurality of magnetic flux barriers are located in a pole piece in the outer surface direction of the rotor.

Description

q축 인덕턴스를 감소시키는 영구자석 전동기 및 이에 포함되는 회전자{Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same}[0001] The present invention relates to a permanent magnet motor for reducing q-axis inductance and a rotor included therein,

본 발명의 실시예들은 q축 인덕턴스를 감소시키는 영구자석 전동기 및 이에 포함되는 회전자에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a permanent magnet motor that reduces q-axis inductance and a rotor included therein.

영구자석 전동기 특히, 자속 집중형 영구자석 전동기는 DC 모터에서 브러시 구조를 없애고 정류를 전자적으로 수행하는 전동기이다. Permanent Magnet Motor In particular, a magnetic flux concentrating permanent magnet motor is an electric motor that removes a brush structure from a DC motor and performs rectification electronically.

도 1은 종래의 자속 집중형 영구자석 전동기의 평면도를 도시한 도면이다.1 is a plan view of a conventional magnetic flux concentrating permanent magnet motor.

도 1를 참조하면, 종래의 자속 집중형 영구자석 전동기(100)는 고정자(110) 및 회전자(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a conventional magnetic flux concentrating permanent magnet motor 100 includes a stator 110 and a rotor 120.

고정자(110)는 회전기의 정지한 부분을 말하며, 권선을 지지하는 철심 및 철심을 부착하는 프레임으로 이루어져 있다. The stator 110 refers to a stationary portion of the rotating machine, and comprises an iron core for supporting the windings and a frame for attaching the iron core.

회전자(120)는 고정자(110)의 내부에서 회전하는 것으로서, 다수의 영구자석(121)를 포함한다. 다수의 영구자석(121)는 회전자(120)의 회전축을 중심으로 방사형으로 배치된다. The rotor 120 rotates inside the stator 110 and includes a plurality of permanent magnets 121. The plurality of permanent magnets 121 are radially arranged about the rotational axis of the rotor 120.

종래의 자속 집중형 영구자석 전동기(100)는 영구자석(121)의 위치, 즉 회전자(120)의 위치를 홀 센서 등의 전자적 센서(자극 검출 센서)로 검출하고, 검출된 신호로 전기각을 판단하여 코일에 전류를 흘려서 토크를 발생시키는 원리는 사용한다. 회전자(120)에 계자, 고정자(110)에 전기자 권선을 설치하고, 홀 센서를 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써, 브러쉬 형과 같은 특성을 갖도록 하였다. 전기자 권선에서 발생하는 자계의 자극이 회전자에 설치된 고정자극과 항상 90도가 되도록 전기자 전류를 흘린다. The conventional magnetic flux concentrating permanent magnet motor 100 detects the position of the permanent magnet 121, that is, the position of the rotor 120 by an electronic sensor such as a Hall sensor (magnetic pole detecting sensor) And a current is supplied to the coil to generate a torque. An armature winding is provided in the rotor 120 and an armature winding is provided in the stator 110 and the current direction of the winding is determined using the Hall sensor so as to have the same characteristics as the brush type. The armature current is supplied so that the magnetic field generated in the armature winding is always at 90 degrees with the fixed magnetic pole provided in the rotor.

한편, 고속 운전이 요구되는 경우, 종래의 전동기(100)는 주파수가 높아져 전압이 제한치에 도달하여 더 이상 전류를 인가할 수 없게 된다. 그런 이유로 더 높은 속도에서 운전하고자 하는 경우, 전동기(100)의 d축 전류를 증가시켜 역자계를 통해 계자 자속을 감소시켜 단자 전압의 상승을 억제하는 방법을 사용하며, 이를 약계자 제어 방법이라고 한다 On the other hand, when high-speed operation is required, the frequency of the conventional motor 100 becomes high, and the voltage reaches the limit value, so that the current can not be applied any more. For this reason, when the motor 100 is operated at a higher speed, a method of increasing the d-axis current of the motor 100 to reduce the field magnetic flux through the inverse magnetic field to suppress the rise of the terminal voltage is used,

세부적으로, 약계자 제어 방법은 3상 전류를 d,q축으로 변환하여 전류의 위상각을 조정을 통해 회전자(120) 자속을 억제함으로써 더 높은 속도에 운전 영역을 확보하고자 하는 운전 방법을 말한다. 여기서 q축 전류는 전동기(100)의 토크를 생성하는 전류로 분류하고, d축 전류는 회전자(120)에서 발생하는 계자 자속을 억제하는 전류로 분류하게 된다. 고속 영역에 들어가게 되면 회전자(120) 자속으로 인해 유기 기전력의 상승으로 운전 속도가 제한되게 되고, 이 때 전류 위상각을 증가시켜 자속을 억제하는 축인 d축 전류를 증가시켜 회전자(120) 자속을 억제하여 고속 운전 영역을 확보한다. Specifically, the weak field control method refers to a driving method in which the operating area is secured at a higher speed by controlling the flux of the rotor 120 by adjusting the phase angle of the current by converting the three-phase current to the d and q axes . Here, the q-axis current is classified into the current that generates the torque of the motor 100, and the d-axis current is classified into the current that suppresses the field magnetic flux generated in the rotor 120. When the rotor 120 enters the high speed region, the operation speed is limited due to the increase of the organic electromotive force due to the magnetic flux of the rotor 120. At this time, the current phase angle is increased to increase the d- Thereby ensuring a high-speed operation region.

그러나, 종래의 약계자 제어 방법의 경우, 고속 영역에서 약계자 운전을 하면 전류 위상각이 높아지게 되어 전체 전류 중 자속을 억제하는 전류인 d축 전류가 증가하게 되고, 그 만큼 토크를 발생시키는 전류인 q축 전류가 감소하게 된다. 그 결과 출력의 한계가 발생하게 되는 문제점이 있다. However, in the conventional weak field control method, when the field operation is weakly performed in the high speed region, the current phase angle becomes high, and the d-axis current which is the current for suppressing the magnetic flux in the entire current increases. the q-axis current decreases. As a result, there is a problem that output is limited.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 q축 인덕턴스를 감소시켜 q축 전류를 높이기 위한 영구자석 전동기 및 이에 포함되는 회전자를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a permanent magnet motor for increasing q-axis current by reducing q-axis inductance and a rotor included therein.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 영구자석 전동기에 있어서, 고정자; 및 다수의 영구자석과, 상기 다수의 영구자석 각각의 사이에 배치되는 다수의 폴 피스와, 상기 다수의 폴 피스 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽을 포함하며, 상기 고정자의 내부에서 회전하는 회전자;를 포함하되, 상기 다수의 자속 장벽은 상기 회전자의 외부면 방향의 폴 피스에 위치하는 것을 특징으로 하는 영구자석 전동기가 제공된다. To achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a permanent magnet motor comprising: a stator; And a plurality of pole pieces disposed between each of the plurality of permanent magnets and a plurality of magnetic flux barriers located in each of the plurality of pole pieces, Wherein the plurality of magnetic flux barriers are located on a pole piece in the outer surface direction of the rotor.

상기 회전자는 상기 다수의 폴 피스 각각과 연결되는 다수의 브릿지를 더 포함하고, 상기 다수의 자속 장벽은 대응되는 상기 브릿지를 중심으로 방사 형태로 위치할 수 있다. The rotor may further include a plurality of bridges coupled to each of the plurality of pole pieces, wherein the plurality of magnetic flux barriers may be positioned radially about the corresponding bridges.

상기 다수의 영구자석은 상기 회전자의 회전축을 중심으로 방사 형태로 위치할 수 있다. Wherein the plurality of permanent magnets are radially arranged about the rotation axis of the rotor Can be located.

상기 브릿지를 중심으로 한 상기 영구자석 사이의 중심선을 기준으로 상기 다수의 자속 장벽의 크기가 좌우대칭으로 배치될 수 있다. The plurality of magnetic flux barriers may be arranged symmetrically with respect to a center line between the permanent magnets with the bridge as a center.

상기 브릿지를 중심으로 한 상기 영구자석 사이의 중심선을 기준으로 상기 영구자석 쪽의 방향으로 갈수록 상기 다수의 자속 장벽의 크기가 점차적으로 증가할 수 있다. The magnitude of the plurality of magnetic flux barriers may gradually increase toward the permanent magnet side with respect to the center line between the permanent magnets with the bridge as a center.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 영구자석 전동기에 사용되는 원기둥 형상의 회전자에 있어서, 다수의 영구자석; 상기 다수의 영구자석 각각의 사이에 배치되는 다수의 폴 피스; 및 상기 다수의 폴 피스 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽;를 포함하되, 상기 다수의 자속 장벽은 상기 회전자의 외부면 방향의 폴 피스에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전자가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a cylindrical rotor used in a permanent magnet motor, comprising: a plurality of permanent magnets; A plurality of pole pieces disposed between each of the plurality of permanent magnets; And a plurality of magnetic flux barriers located in each of the plurality of pole pieces, wherein the plurality of magnetic flux barriers are located on a pole piece in the outer surface direction of the rotor.

본 발명에 따른 영구자석 전동기 및 이에 포함되는 회전자는 q축 인덕턴스를 감소시켜 q축 전류를 높일 수 있는 장점이 있다. The permanent magnet motor according to the present invention and the rotor included therein have an advantage that the q-axis inductance can be reduced and the q-axis current can be increased.

도 1은 종래의 자속 집중형 영구자석 전동기의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에 영구자석 전동기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 중 일부분의 평면도를 도시하고 있다.
도 4는 자속 집중형 영구자석 전동기의 d, q축 자로를 도시한 도면이다
도 5는 자속 장벽의 크기가 동일한 회전자의 형성을 도시한 도면이다. 1 is a plan view of a conventional magnetic flux concentrating permanent magnet motor.
2 is a diagram showing a schematic configuration of a permanent magnet motor according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a top view of a portion of a rotor in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the d, q-axis magnetic path of the magnetic flux concentration type permanent magnet motor
5 shows the formation of a rotor having the same magnitude of the magnetic flux barrier.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시에 영구자석 전동기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a permanent magnet motor according to one embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 전동기(200)는 자속 집중형 영구자석 전동기일 수 있으며, 고정자(210) 및 회전자(220)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the permanent magnet motor 200 according to an embodiment of the present invention may be a magnetic flux concentrating permanent magnet motor, and includes a stator 210 and a rotor 220.

여기서, 도 2의 (a)는 영구자석 전동기(200)의 평면도, 도 2의 (b)는 회전자(220)의 평면도 각각 도시하고 있다. 2 (a) is a plan view of the permanent magnet electric motor 200, and FIG. 2 (b) is a plan view of the rotor 220, respectively.

고정자(210)는 영구자석 전동기(200)의 정지한 부분을 말하며, 권선을 지지하는 철심 및 철심을 부착하는 프레임으로 이루어져 있다. The stator 210 is a stationary portion of the permanent magnet electric motor 200, and comprises a core for supporting the coil and a frame for attaching the core.

회전자(220)는 고정자(210)의 내부에서 회전하는 것으로서, 원기둥 형상이며, 다수의 영구자석(221), 다수의 폴 피스(pole piece)(222), 다수의 폴 피스(222) 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽(flux barrier)(232) 및 다수의 브릿지(224)를 포함한다. The rotor 220 rotates inside the stator 210 and is cylindrical and has a plurality of permanent magnets 221, a plurality of pole pieces 222, and a plurality of pole pieces 222, A plurality of flux barriers 232 and a plurality of bridges 224,

다수의 영구자석(221)은 회전자(220)의 평면도 상에서, 회전자(220)의 회전축을 중심으로 방사 형태로 위치한다. The plurality of permanent magnets 221 are radially positioned about the rotational axis of the rotor 220 on a top view of the rotor 220.

다수의 폴 피스(222) 각각은 하나의 영구자석 및 이와 인접한 다른 영구자석 사이에 위치하는 계자극 부분이다. Each of the plurality of pole pieces 222 is a total magnetic pole portion positioned between one permanent magnet and another permanent magnet adjacent thereto.

다수의 폴 피스(222) 각각에는 다수의 자속 장벽(223)이 위치한다. 자속 장벽(223)은 q축 자기저항을 크게 하여 q축 인덕턴스를 감소하도록 하는 역할을 수행한다. A plurality of magnetic flux barriers 223 are located in each of the plurality of pole pieces 222. The magnetic flux barrier 223 serves to increase the q-axis magnetoresistance to reduce the q-axis inductance.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 폴 피스(222)에서의 다수의 자속 장벽(223)은 회전자(220)의 외부면 방향의 폴 피스, 즉 폴 피스(222)의 최외각 부분에 위치할 수 있다. A plurality of magnetic flux barriers 223 in each pole piece 222 are disposed on the outermost portion of the pole piece 222 in the direction of the outer surface of the rotor 220, Can be located.

다수의 브릿지(bridge) 각각은 다수의 폴 피스(222) 각각과 연결되며, 회전자(220)의 선단부와 회전자(220)의 기부를 연결한다. Each of the plurality of bridges is connected to each of the plurality of pole pieces 222 and connects the front end of the rotor 220 and the base of the rotor 220.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 자속 장벽(223)은 배치된 폴 피스(222)과 연결된 브릿지(223)(이하, "대응되는 브릿지)라고 함)를 중심으로 방사 형태로 위치할 수 있다. 이에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. According to one embodiment of the present invention, a plurality of magnetic flux barriers 223 may be radially positioned about a bridge 223 (hereinafter referred to as "corresponding bridge ") connected to the disposed pole piece 222 This will be described in more detail as follows.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자(220) 중 일부분의 평면도를 도시하고 있다. Figure 3 illustrates a top view of a portion of the rotor 220 in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3은 다수의 영구자석(221) 중 i번째 영구 자석(311)과 i+1번째 영구 자석(312) 및 그 사이에 위치하는 폴 피스(320) 및 브릿지(330)와, 폴 피스(320) 상에 위치하는 다수의 자속 장벽(340)을 포함하는 회전자(220)의 일부분을 도시하고 있다. FIG. 3 is a cross-sectional view of the pole piece 320 and the pole piece 320, which are positioned between the i-th permanent magnet 311 and the i + 1-th permanent magnet 312 among the plurality of permanent magnets 221, A portion of the rotor 220 including a plurality of magnetic flux barriers 340 located on the rotor.

도 3을 참조하면, 다수의 자속 장벽(340)는 브릿지(330)를 중심으로 방사 형태로 위치하고 있다. Referring to FIG. 3, a plurality of magnetic flux barriers 340 are radially positioned about a bridge 330.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 브릿지(330)를 중심으로 한 영구자석(311, 312) 사이의 중심선을 기준으로 다수의 자속 장벽(330)의 크기가 좌우대칭으로 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the plurality of magnetic flux barriers 330 may be arranged symmetrically with respect to the center line between the permanent magnets 311 and 312 with the bridge 330 as a center.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 브릿지(340)를 중심으로 한 영구자석(311, 312) 사이의 중심선을 기준으로 영구자석(311, 312) 쪽의 방향으로 갈수록 다수의 자속 장벽의 크기가 점차적으로 증가할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the magnitude of a plurality of magnetic flux barriers decreases toward the permanent magnets 311 and 312 on the basis of the center line between the permanent magnets 311 and 312 around the bridge 340 Can be gradually increased.

일례로, 중심선에 위치한 제1 자속 장벽(331)은 제2 자속 장벽(332) 보다 크기가 작으며, 제2 자속 장벽(332)는 제3 자속 장벽(333) 보다 크기가 작다. 즉, 중심선의 오른쪽 면을 기준으로 5개의 자속 장벽(331, 332, 333, 334, 335)의 크기는 "제1 자속 장벽(331)<제2 자속 장벽(332)<제3 자속 장벽(333)<제4 자속 장벽(334)<제5 자속 장벽(335)"의 관계를 가진다. 또한, 중심선의 왼쪽 면 역시 같은 자속 장벽의 크기 관계를 가진다. For example, the first magnetic flux barrier 331 located on the center line is smaller than the second magnetic flux barrier 332, and the second magnetic flux barrier 332 is smaller than the third magnetic flux barrier 333. That is, the magnitudes of the five magnetic flux barriers 331, 332, 333, 334 and 335 with reference to the right side of the center line are the same as those of the first magnetic flux barrier 331, the second magnetic flux barrier 332, ) &Lt; fourth magnetic flux barrier 334 < fifth magnetic flux barrier 335 &quot;. Also, the left side of the center line has the same magnitude relation of the magnetic flux barrier.

이와 같은 형상을 통해, 본 발명은 q축 인덕턴스를 감소시켜 동일 속도에서 기존에 운전하는 전류 위상각보다 작은 전류 위상각에서 운전되도록 하여 토크를 생성하는 전류인 q축 전류를 더 사용할 수 있게 된다. 그 결과, 종래의 영구자석 전동기에 비해 더 낮은 전류 위상각으로도 동일 속도로 운전할 수 있고, q축 전류의 여유가 더 확보됨으로써 고속에서의 토크가 증가하는 장점이 있다. With such a configuration, the present invention can further reduce the q-axis inductance and further use a q-axis current that is a current for generating torque by operating at a current phase angle smaller than a current phase angle that operates at the same speed. As a result, it is possible to operate at the same speed even at a lower current phase angle as compared with the conventional permanent magnet motor, and the margin of the q-axis current is further secured, so that the torque at high speed is advantageously increased.

이하 도 4 및 5를 참조하여, 본 발명에 따른 영구자석 전동기(200)를 더 상세하게 설명한다. 4 and 5, the permanent magnet motor 200 according to the present invention will be described in more detail.

도 4는 자속 집중형 영구자석 전동기의 d, q축 자로를 도시한 도면이다 4 is a diagram showing the d, q-axis magnetic path of the magnetic flux concentration type permanent magnet motor

일반적으로, 영구자석 전동기는 전압 제한치 때문에 속도 제한이 발생한다. 그리고, 영구자석 전동기의 상전압(

Figure 112015101701516-pat00001
)는 속도(
Figure 112015101701516-pat00002
) 및 무부하 쇄교자속(
Figure 112015101701516-pat00003
), 전류위상각(
Figure 112015101701516-pat00004
)이 결정되어 있는 상태에서 d축 인덕턴스(Ld)와 q축 인덕턴스(Lq)에 의해서 결정된다. 영구자석 전동기의 상전압(
Figure 112015101701516-pat00005
)은 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Generally, the permanent magnet motor has a speed limit due to the voltage limit. Then, the phase voltage of the permanent magnet motor
Figure 112015101701516-pat00001
) Is the speed
Figure 112015101701516-pat00002
) And no load chain
Figure 112015101701516-pat00003
), A current phase angle (
Figure 112015101701516-pat00004
Is determined by the d-axis inductance (L d ) and the q-axis inductance (L q ). The phase voltage of the permanent magnet motor (
Figure 112015101701516-pat00005
) Is expressed by the following equation (1).

Figure 112015101701516-pat00006
Figure 112015101701516-pat00006

본 발명의 따른 영구자석 전동기(200)는 q축 자로에 자속 장벽(224, 340)을 배치함으로써 q축 인덕턴스 (Lq)를 작아지게 하는 역할을 수행한다. Permanent magnet electric motor 200 according to the present invention is responsible for decreases the q-axis inductance (L q), by placing the flux barriers (224, 340) to the q-axis character.

도 5는 자속 장벽의 크기가 동일한 회전자의 형성을 도시하고 있다. Figure 5 shows the formation of a rotor having the same magnitude of the magnetic flux barrier.

q축 인덕턴스 (Lq)가 작아지면, 동일한 전류위상각(

Figure 112015101701516-pat00007
)에서 상전압(
Figure 112015101701516-pat00008
)이 낮아지고, 상전압(
Figure 112015101701516-pat00009
)이 낮아지면, 토크분 전류(iq)를 증가시킬 수 있기 때문에 영구자석 전동기의 토크(T)가 커진다. 영구자석 전동기의 토크(T)는 아래의 수학식 2과 같이 표현된다.
When the q-axis inductance ( Lq ) becomes smaller, the same current phase angle (
Figure 112015101701516-pat00007
) To the phase voltage (
Figure 112015101701516-pat00008
) Becomes lower, and the phase voltage (
Figure 112015101701516-pat00009
The torque T of the permanent magnet motor becomes large because the torque partial current i q can be increased. The torque T of the permanent magnet motor is expressed by the following equation (2).

Figure 112015101701516-pat00010
Figure 112015101701516-pat00010

이 때, 본 발명에 따른 자속 장벽(224. 340)을 가지는 회전자(220)가 도 5에 도시된 회전자보다 q축 인덕턴스(Lq)를 줄이는데 효과적이다. At this time, the rotor 220 having a magnetic flux barrier (224.340) according to the invention is effective in reducing a q-axis inductance (L q) than the rotor shown in Fig.

표 1은 도 1에 도시된 종래의 회전자와, 도 5에 도시된 회전자와, 본 발명에 따른 회전자(220)와 유한요소해석 결과 및 전동기 파라미터를 나타낸 표이다.
Table 1 is a table showing the conventional rotor shown in Fig. 1, the rotor shown in Fig. 5, the rotor 220 according to the present invention, the results of the finite element analysis and the motor parameters.

도 11 도 55 본 발명Invention 속도 [RPM]Speed [RPM] 2100021000 토크 [mNm]Torque [mNm] 343343 352352 359359 상전압[V]Phase voltage [V] 160.9160.9 160.7160.7 160.7160.7 전류위상각 [degE]Current phase angle [degE] 81.781.7 80.780.7 80.380.3 d축 인덕턴스 (Ld)[mH]d-axis inductance Ld [mH] 26.526.5 25.625.6 25.325.3 q축 인덕턴스 (Lq)[mH]q-axis inductance (Lq) [mH] 37.737.7 34.634.6 33.333.3 d축 전류(id)[A]d axis current (id) [A] -3.94-3.94 -3.93-3.93 -3.93-3.93 q축 전류(iq)[A]q axis current (iq) [A] 0.590.59 0.640.64 0.670.67

표 1를 참조하면, 같은 속도에서 d축 인덕턴스는 거의 유사하지만 q축 인덕턴스가 감소한 것을 확인할 수 있으며, 그에 따라 토크분 전류인 q축 전류분을 더 사용할 수 있으므로 토크가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5에 따른 회전자보다 본 발명에 따른 회전자(220)가 q축 인덕턴스 감소가 더 크고 그에 따라 토크가 더 큼을 확인할 수 있다.
Referring to Table 1, it can be seen that the d-axis inductance is almost the same but the q-axis inductance is decreased at the same speed. As a result, the q-axis current component as the torque current can be further used. Also, it can be seen that the rotor 220 according to the present invention has a greater q-axis inductance reduction than the rotor according to FIG. 5 and thus has a higher torque.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (8)

영구자석 전동기에 있어서,
고정자; 및
다수의 영구자석과, 상기 다수의 영구자석 각각의 사이에 배치되는 다수의 폴 피스와, 상기 다수의 폴 피스 각각과 연결되는 다수의 브릿지와, 상기 다수의 폴 피스 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽을 포함하며, 상기 고정자의 내부에서 회전하는 회전자;를 포함하되,
상기 다수의 영구자석 각각은 상기 회전자의 회전축을 중심으로 방사 형태로 위치하고, 상기 다수의 자속 장벽은 대응되는 상기 브릿지를 중심으로 상기 회전자의 외부면 방향의 폴 피스에서 방사 형태로 위치하며,
상기 브릿지를 중심으로 한 상기 영구자석 사이의 중심선을 기준으로 상기 영구자석 쪽의 방향으로 갈수록 상기 다수의 자속 장벽의 크기가 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 영구자석 전동기. In the permanent magnet motor,
Stator; And
A plurality of pole pieces disposed between each of the plurality of permanent magnets; a plurality of bridges connected to each of the plurality of pole pieces; and a plurality of magnetic flux barrier And a rotor rotatable within the stator,
Wherein each of the plurality of permanent magnets is radially positioned about a rotation axis of the rotor and the plurality of magnetic flux barriers are positioned radially from a pole piece in the outer surface direction of the rotor about a corresponding bridge,
And the magnitude of the plurality of magnetic flux barriers gradually increases in a direction toward the permanent magnet with respect to a center line between the permanent magnets with the bridge as a center. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 브릿지를 중심으로 한 상기 영구자석 사이의 중심선을 기준으로 상기 다수의 자속 장벽의 크기가 좌우대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 영구자석 전동기. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of magnetic flux barriers are arranged symmetrically with respect to a center line between the permanent magnets with the bridge as a center. 삭제delete 영구자석 전동기에 사용되는 원기둥 형상의 회전자에 있어서,
상기 회전자의 회전축을 중심으로 방사 형태로 위치하는 다수의 영구자석;
상기 다수의 영구자석 각각의 사이에 배치되는 다수의 폴 피스;
상기 다수의 폴 피스 각각과 연결되는 다수의 브릿지; 및
상기 다수의 폴 피스 각각에 위치하는 다수의 자속 장벽;를 포함하되,
상기 다수의 자속 장벽은 대응되는 상기 브릿지를 중심으로 상기 회전자의 외부면 방향의 폴 피스에서 방사 형태로 위치하며,
상기 브릿지를 중심으로 한 상기 영구자석 사이의 중심선을 기준으로 상기 영구자석 쪽의 방향으로 갈수록 상기 다수의 자속 장벽의 크기가 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 회전자. In a cylindrical rotor used in a permanent magnet motor,
A plurality of permanent magnets positioned radially around the rotation axis of the rotor;
A plurality of pole pieces disposed between each of the plurality of permanent magnets;
A plurality of bridges coupled to each of the plurality of pole pieces; And
A plurality of magnetic flux barriers located in each of the plurality of pole pieces,
Wherein the plurality of magnetic flux barriers are positioned radially from the pole piece in the direction of the outer surface of the rotor about the corresponding bridge,
And the magnets of the plurality of magnetic flux barriers gradually increase in the direction toward the permanent magnet with respect to a center line between the permanent magnets with the bridge as a center. 삭제delete 삭제delete
KR1020150146127A 2015-10-20 2015-10-20 Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same Expired - Fee Related KR101744412B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146127A KR101744412B1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146127A KR101744412B1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170045961A KR20170045961A (en) 2017-04-28
KR101744412B1 true KR101744412B1 (en) 2017-06-08

Family

ID=58702261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150146127A Expired - Fee Related KR101744412B1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101744412B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200116622A (en) 2019-04-02 2020-10-13 엘지전자 주식회사 Motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094968A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Toshiba Kyaria Kk Permanent magnet motor
JP2006340487A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Denso Corp Brushless motor
JP2008187778A (en) * 2007-01-29 2008-08-14 Mitsubishi Electric Corp Rotor, blower and compressor of embedded permanent magnet motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094968A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Toshiba Kyaria Kk Permanent magnet motor
JP2006340487A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Denso Corp Brushless motor
JP2008187778A (en) * 2007-01-29 2008-08-14 Mitsubishi Electric Corp Rotor, blower and compressor of embedded permanent magnet motor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170045961A (en) 2017-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7919900B2 (en) Motor apparatus including Lundell motor having Lundell-type rotor
Zhu et al. Electrical machines and drives for electric, hybrid, and fuel cell vehicles
JP5161612B2 (en) Permanent magnet type rotating electrical machine, method for assembling permanent magnet type rotating electrical machine, and method for disassembling permanent magnet type rotating electrical machine
CN1332493C (en) Blushless DC motor and blushless DC motor controller
KR102746892B1 (en) System and method for preventing permanent magnet demagnetization in electrical machines
JP2008245367A (en) Permanent magnet type rotating electrical machine and permanent magnet motor drive system
Chen et al. Comparison of interior and surface permanent magnet machines with fractional slot concentrated windings for direct-drive wind generators
Zhu et al. On-load voltage distortion in fractional-slot interior permanent magnet machines
Ionel et al. Finite element analysis of a novel brushless DC motor with flux barriers
Du et al. Influence of dimensional parameters on three-phase short circuit and demagnetization in surface-mounted PM machines
KR102015214B1 (en) Rotor by application of end-plate with saliency
Zhou et al. Cogging torque and operation torque ripple reduction of interior permanent magnet synchronous machines by using asymmetric flux-barriers
US7482724B2 (en) Ipm electric rotating machine
CN210629214U (en) Rotor structure and permanent magnet synchronous motor
KR101744412B1 (en) Permanent Magnet Motor for reducing q-axis inductance and rotor using the same
Nakamura et al. Characteristics of a novel switched reluctance motor having permanent magnets between the stator pole-tips
Wang et al. Design and experimental verification of an 18-slot/10-pole fractional-slot surface-mounted permanent-magnet machine
Schmidt Synchronous reluctance machines with high-anisotropy rotors—Comparison of their operational characteristics
Petrov et al. Importance of accurate iron permeability in saturated condition on performance evaluation of flux-switching permanent magnet synchronous machines
KR20160149725A (en) Permanent Magnet Motor for high-speed driving having rotor overhang and shield using the same
Sulaiman et al. Design study and analysis of hybrid excitation flux switching motor with DC excitation in radial direction
KR102038084B1 (en) A rotor structure for detecting position of motor
KR20220033400A (en) Dual Consequent Pole PMSM
Zhu et al. On-load performance in IPM machines having different slot/pole number combinations considering local magnetic saturation
Wu et al. Effectiveness of terminal voltage distortion minimization methods in fractional slot surface-mounted permanent magnet machines considering local magnetic saturation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20151020

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20160929

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20170526

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20170531

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20170531

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PC1903 Unpaid annual fee