KR101918064B1

KR101918064B1 - 가변자속 모터

Info

Publication number: KR101918064B1
Application number: KR1020170031976A
Authority: KR
Inventors: 고효진; 오승석; 김도선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: KR20180104978A; CN210246428U; WO2018169203A1; US11165322B2; US20200014289A1

Abstract

본 발명은 가변자속 모터에 관한 것으로서, 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및 상기 스테이터에 대하여 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 로터코어; 상기 로터코어의 반경방향을 따라 배치되되 일 단부가 상기 공극에 근접 배치되는 고정자석; 및 상기 로터코어의 반경방향을 따라 상기 고정자석의 내측에 배치되는 가변자석;을 구비하고, 상기 가변자석은 상기 스테이터코일에 미리 설정된 전류 인가 시 자속이 가변될 수 있게 구성된다. 이에 의해, 고가의 영구자석의 사용을 배제할 수 있다.

Description

가변자속 모터{VARIABLE FLUX MOTOR}

본 발명은, 가변자속 모터에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 모터는, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다.

모터는, 전기 공급 방식에 따라 직류용, 단상 교류용 및 3상 교류용으로 구별된다.

이러한 모터는, 통상 스테이터와, 상기 스테이터에 대해 상대 운동 가능하게 구비되는 로터를 구비하여 구성된다.

상기 로터 중 일부는, 로터코어, 상기 로터코어에 축방향으로 삽입되는 복수의 도체바 및 상기 도체바를 단락시키는 엔드링을 구비하여 구성된다.

상기 로터 중 다른 일부는 영구자석을 구비하여 구성된다.

그런데, 이러한 종래의 모터에 있어서는, 미리 설정된 특정의 속도구간에서 미리 설정된 토크로 운전되도록 되어 있어, 상기 특정의 속도보다 낮은 속도로 운전되거나, 상기 특정의 속도보다 높은 속도로 운전될 경우, 운전 효율이 저하될 수 있다.

이러한 문제점을 고려하여 일부의 영구자석을 구비한 모터에 있어서는, 로터의 영구자석의 자속의 변화가 상대적을 적은 고정자석 및 자속을 가변시킬 수 있는 가변자석을 구비한 소위 가변자속 모터가 공개되어 있다.

그런데 이러한 종래의 가변자속 모터에 있어서는, 고정자석이 높은 보자력을 가지는 자성재료를 이용하여 형성되고, 가변자석 또한 착자 및 감자가 용이하게 될 수 있는 자성재료를 이용하여 형성되도록 하고 있어, 제작 비용이 현저하게 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 일부의 가변자속 모터에 있어서는, 제1마그네트와, 상기 제1마그네트에 비해 낮은 보자력을 가지는 제2마그네트를 원주방향을 따라 동일 원주에 배치하되, 상기 제2마그네트의 양 측에 각각 복수의 제1마그네트를 배치하되, 상기 제2마그네트는 착자 및 감자가 용이하게 될 수 있는 고가의 자석재료를 사용하도록 되어 있어, 제조비용이 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 스테이터코어의 각 티스에 이어 및 홈부를 각각 형성하도록 되어 있어스테이터의 구성이 복잡하여 제작 공수가 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.

US

08552678

B1 (2013.10.08.)

KR

101407854

B1 (2014.06.16.)

따라서, 본 발명은, 고가의 영구자석의 사용을 배제할 수 있는 가변자속 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 가변자석의 증자 및 감자시 자속을 집중할 수 있어 증자 효율 및 감자 효율을 제고시킬 수 있는 가변자속 모터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 영구자석의 개수를 줄일 수 있어 제작이 용이하게 될 수 있는 가변자속 모터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및 상기 스테이터에 대하여 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 로터코어; 상기 로터코어의 반경방향을 따라 배치되되 일 단부가 상기 공극에 근접 배치되는 고정자석; 및 상기 로터코어의 반경방향을 따라 상기 고정자석의 내측에 배치되는 가변자석;을 구비하고, 상기 가변자석은 상기 스테이터코일에 미리 설정된 전류 인가 시 자속이 가변되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터를 제공한다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 고정자석 및 가변자석은 상기 로터의 반경방향을 따라 직선형으로 배치되되, 상기 고정자석이 상기 가변자석의 외측에 배치된다.

본 발명과 관련된 일예에 의하면, 상기 가변자석은 상기 고정자석에 비해 낮은 보자력을 구비하게 구성된다.

본 발명과 관련된 일예에 의하면, 상기 고정자석 및 가변자석은 상기 로터의 원주방향을 따라 서로 다른 자극이 각각 배치되게 착자된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어는 일 단부는 상기 고정자석과 가변자석의 경계에 배치되고 타 단부는 상기 공극에 근접되게 배치되는 자석간플럭스배리어를 구비하여 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어는 일 단부는 상기 가변자석에 근접배치되고 타 단부는 상기 공극에 근접 배치되는 가변자석플럭스배리어를 구비하여 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터는 상기 스테이터의 내측에 배치되고, 상기 스테이터는, 복수의 슬롯 및 복수의 티스를 각각 구비한 스테이터코어; 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일;을 구비하여 구성된다.

상기 스테이터코어는 36슬롯을 구비하고, 상기 로터는 6개의 고정자석 및 가변자석을 각각 구비하여 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 가변자석은 상기 고정자석에 비해 긴 반경방향 길이를 구비하게 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어는, 일 단부는 상기 고정자석과 가변자석의 경계영역에 근접 배치되고 타 단부는 상기 공극에 근접 배치되는 자석간플럭스배리어 및 일 단부는 상기 가변자석에 근접 배치되고 타 단부는 상기 공극에 근접 배치되는 가변자석플럭스배리어를 구비하여 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 고정자석의 단부가 상기 복수의 티스에서 어느 하나인 제1티스에 대응되게 배치될 때, 상기 자석간플럭스배리어의 단부는 상기 제1티스에 근접한 제2티스 및 제3티스 사이의 슬롯에 대응되게 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 고정자석의 단부가 상기 제1티스에 대응되게 배치될 때, 상기 가변자석플럭스배리어의 단부는 상기 제3티스와 제4티스 사이의 슬롯에 대응되게 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어는 원주방향을 따라 연속으로 배치된 상기 가변자석 사이에 상기 로터코어의 반경방향을 따라 각각 형성되는 자극간플럭스배리어를 더 구비하여 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 자극간플럭스배리어는 상기 로터코어의 중심을 향해 내폭이 점진적으로 증가되게 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터코어는, 상기 고정자석이 삽입되는 고정자석삽입부를 구비하고,

상기 고정자석삽입부는 상기 공극과 연통되게 절취 형성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 고정자석은 네오디뮴 자석이고, 상기 가변자석은 페라이트 자석으로 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 고정자석 및 가변자석은 일체로 사출 성형되게 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 가변자석은, 상기 로터가 미리 설정된 제1속도로 운전 되기 전에, 자속이 증가되게 상기 스테이터코일에 의해 증자되게 구성된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 가변자석은, 상기 로터가 상기 제1속도에 비해 빠른 제2속도로 운전되기 전에, 자속이 감소되게 상기 스테이터코일에 의해 감자되게 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영구자석의 적절한 배치를 통해 증감자 효율을 제고시킴으로써, 고가의 영구자석의 사용을 배제할 수 있다. 이에 의해, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 고정자석 및 가변자석이 일체로 형성되도록 함으로써, 영구자석의 설치 개수를 줄일 수 있어 로터의 제작이 용이하게 될 수 있다.

또한, 고정자석과 가변자석의 경계에 배치되는 자석간플럭스배리어를 구비함으로써, 가변자석의 증자 및 감자시, 자속의 통로가 확보되어 증자 및 감자 효율을 제고시킬 수 있다.

또한, 가변자석의 일 측에 일 단부는 상기 가변자석에 근접배치되고 타 단부는 공극에 근접 배치되는 가변자석플럭스배리어를 구비하도록 구성함으로써, 가변자석의 증감자 시 자속의 통로가 확보되어 증가 및 감자 효율이 더욱 제고될 수 있다.

또한, 상기 가변자석은, 상기 로터가 미리 설정된 제1속도로 운전 되기 전에, 자속이 증가되게 상기 스테이터코일에 의해 증자되게 구성함으로써, 상기 제1속도 운전 시, 토크가 증대되어 고토크 운전이 가능하게 될 수 있다.

또한, 상기 가변자석은, 상기 로터가 상기 제1속도에 비해 빠른 제2속도로 운전되기 전에, 자속이 감소되게 상기 스테이터코일에 의해 감자되게 구성됨으로써, 상기 제2속도 운전 시, 토크가 감소되어 운전 효율이 제고될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변자속 모터의 단면도,
도 2는 도 1의 스테이터 및 로터의 평면도,
도 3은 도 2의 고정자석 및 가변자석의 사시도,
도 4는 도 3의 고정자석 및 가변자석의 측면도,
도 5는 도 3의 고정자석 및 가변자석의 자속밀도 및 자계의 세기를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자석 및 가변자석의 결합상태를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 고정자석 및 가변자석의 결합영역의 확대도
도 8은 도 2의 스테이터 및 로터의 결합영역의 요부확대도,
도 9는 도 1의 모터의 제어블록도
도 10은 도 3의 가변자석의 착자를 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 3의 가변자석의 감자를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변자속 모터의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변자속 모터는, 스테이터코일(141)을 구비한 스테이터(130); 및 상기 스테이터(130)에 대하여 공극(G)을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터(160);를 포함하고, 상기 로터(160)는, 로터코어(171); 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 배치되되 일 단부가 상기 공극(G)에 근접 배치되는 고정자석(181); 및 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 상기 고정자석(181)의 내측에 배치되는 가변자석(191);을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 스테이터(130)는 프레임(110)에 의해 지지될 수 있게 구성될 수 있다.

상기 프레임(110)은, 예를 들면, 내부에 수용공간이 구비된 통 형상을 구비할 수 있다.

상기 프레임(110)은 양 측이 개구되게 구성될 수 있다.

상기 프레임(110)의 양 측에는 커버(115)가 각각 구비될 수 있다.

상기 커버(115)는 상기 프레임(110)에 대해 착탈 가능하게 구성될 수 있다.

상기 스테이터(130)의 내측에는 로터(160)가 구비될 수 있다.

상기 로터(160)는 중앙의 회전축(161)을 중심으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.

상기 회전축(161)은 양 측이 베어링(119)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기 베어링(119)은, 예를 들면, 상기 커버(115)에 각각 구비될 수 있다.

상기 커버(115)에는 상기 베어링(119)이 결합될 수 있게 베어링결합부(117)가 각각 구비될 수 있다.

상기 스테이터(130)는, 예를 들면, 내부에 로터수용공(135)이 형성되는 스테이터코어(131) 및 상기 스테이터코어(131)에 권선되는 스테이터코일(141)을 구비할 수 있다.

상기 스테이터코어(131)는, 예를 들면, 중앙에 상기 로터수용공(135)이 형성된 복수의 전기강판(132)을 절연 적층하여 형성될 수 있다.

상기 프레임(110)은, 예를 들면, 상기 스테이터코어(131)의 외면과 적어도 일 영역이 면접촉이 가능하게 원통 형상으로 구현될 수 있다.

상기 로터(160)는, 로터코어(171); 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 배치되되 일 단부가 상기 공극(G)에 근접 배치되는 고정자석(181); 및 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 상기 고정자석(181)의 내측에 배치되는 가변자석(191);을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 로터(160)는 상기 스테이터(130)의 내측에 미리 설정된 공극(G)(에어갭)을 두고 회전 가능하게 수용 배치될 수 있다.

상기 로터코어(171)는, 예를 들면, 중앙에 상기 회전축(161)이 삽입될 수 있게 회전축공(174)이 형성된 복수의 전기강판(172)을 절연 적층하여 구성될 수 있다.

상기 스테이터(130)는, 예를 들면, 원통 형상으로 구현될 수 있다.

도 2는 도 1의 스테이터 및 로터의 결합 상태의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(130)는, 상기 로터수용공(135)의 둘레에 원주방향을 따라 형성되는 복수의 티스(136) 및 슬롯(137)를 구비하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 스테이터(130)는 36개의 슬롯(137)을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 스테이터(130)는 36개의 티스(136)를 구비할 수 있다.

상기 스테이터코일(141)은, 예를 들면, 복수의 슬롯(137)에 권선되는 분포권으로 구성될 수 있다.

상기 로터(160)는, 반경방향을 따라 배치되고 원주방향을 따라 이격된 복수의 고정자석(181) 및 가변자석(191)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은, 상기 로터(160)의 반경방향을 따라 직선형으로 배치될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 외측에 고정자석(181)이 구비되고 상기 고정자석(181)의 내측에 가변자석(191)이 직선형을 유지하게 배치될 수 있다.

상기 로터코어(171)의 중앙에는 상기 회전축(161)이 삽입 결합될 수 있게 회전축공(174)이 관통 형성될 수 있다.

도 3은 도 2의 고정자석 및 가변자석의 사시도이고, 도 4는 도 3의 측면도이며, 도 5는 도 2의 고정자석 및 가변자석의 자속밀도 및 자계의 세기를 도시한 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은, 일체(1 body)로 형성될 수 있다.

상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은, 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.

이에 의해, 고정자석(181) 및 가변자석(191)의 제작이 용이하게 될 수 있다.

또한, 상기 로터코어(171)과 상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)의 결합이 용이하게 될 수 있다.

상기 고정자석(181)의 두께(t1)는 상기 가변자석(191)의 두께(t2)와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 가변자석(191)은, 예를 들면, 상기 고정자석(181)의 반경방향 길이(Lr1)에 비해 긴 반경방향 길이(Lr2)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 가변자석(191)의 반경방향 길이(Lr2)는 상기 고정자석(181)의 반경방향 길이(Lr2)의 1.7 내지 2.3배로 구성될 수 있다.

상기 고정자석(181)의 축방향 길이(La1)는, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가변자석(191)의 축방향 길이(La2)와 서로 동일하게 형성될 수 있다.

상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은 서로 다른 보자력을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 가변자석(191)은, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정자석(181)의 보자력에 비대 더 낮은 보자력을 구비하게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 상기 가변자석(191)은 상기 고정자석(181)의 잔류자기밀도의 30 내지 48% 정도의 잔류자기밀도를 구비하게 구성될 수 있다.

상기 가변자석(191)은 상기 고정자석(181)의 8 내지 12%의 보자력을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 고정자석(181)은, 예를 들면, 네오디뮴(Nd) 자석으로 구현될 수 있다.

상기 가변자석(191)은, 예를 들면, 페라이트(Ferrite) 자석으로 구현될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 고정자석(181)이 네오디뮴 자석으로 구성되고, 상기 가변자석(191)이 페라이트 자석으로 서로 다른 재질로 구현된 경우를 예시하고 있지만, 이는 예시에 불과하며, 상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은 동일한 자석 재질로 구성되되 서로 다른 보자력을 구비하게 구성될 수도 있다.

상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은 상기 로터코어(171)의 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 교호적으로 배치되게 구성될 수 있다.

상기 고정자석(181) 및 가변자석(191)은 두께방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 각각 형성되게 착자될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자석 및 가변자속이 결합된 영역을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 고정자석 및 가변자석의 결합영역의 확대도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 고정자석(181a) 및 가변자석(191a)은, 서로 독립적으로 형성될 수 있다.

상기 고정자석(181a) 및 가변자석(191a)은, 미리 설정된 크기로 각각 독립적(개별적)으로 형성되고, 상기 로터코어(171)와 결합 시 상기 고정자석(181a)이 외측에 배치되고 상기 가변자석(191a)이 상기 고정자석(181a)의 내측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 고정자석(181a) 및 가변자석(191a)은, 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(171)의 결합 전에 결합재 또는 접착제(195)에 의해 서로 일체로 결합(접착)될 수도 있다.

도 8은 도 2의 스테이터 및 로터의 결합상태의 요부확대도이다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 로터(160)는, 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 교호적으로 배치되게 구성될 수 있다.

상기 로터(160)는 6극을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 로터코어(171)에는 원주방향을 따라 이격된 복수의 영구자석수용부(201)가 구비될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 로터코어(171)에는 원주방향을 따라 이격된 6개의 영구자석수용부(201)가 형성되어 있다.

상기 영구자석수용부(201)는, 예를 들면, 등각도 간격(예를 들면 60도 간격)으로 서로 이격되게 관통 형성될 수 있다.

상기 영구자석수용부(201)는, 외측으로 개방(개구)되게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 영구자석수용부(201)는 상기 고정자석(181)의 결합 시 상기 고정자석(181)의 외측 모서리를 각각 지지할 수 있게 형성된 지지돌기(203)를 각각 구비할 수 있다.

상기 지지돌기(203)의 사이에는 상기 로터수용공(135)과 상기 영구자석수용부(201)가 서로 연통되게 절취된 개구(OPEN)(202)가 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 고정자석(181)의 외측 모서리 영역의 자속의 흐름이 억제되어, 상기 고정자석(181)의 외측 모서리의 감자 발생이 억제될 수 있다.

이에 의해, 상기 고정자석(181)의 수명이 연장될 수 있다.

한편, 상기 로터(160)(로터코어(171))는 상기 고정자석(181)과 가변자석(191)의 경계에 구비되는 자석간플럭스배리어(211)를 구비할 수 있다.

이에 의해, 상기 가변자석(191)의 증자 및 감자 시 필요한 자속의 통로가 확보될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 자석간플럭스배리어(211)는, 예를 들면, 일 단부는 상기 고정자석(181)과 가변자석(191)의 경계영역에 배치되고 타 단부는 상기 공극(G)에 근접되게 배치될 수 있다.

상기 자석간플럭스배리어(211)는, 일 단부는 상기 영구자석수용부(201)에 근접 배치되고 타 단부는 외측으로 연장되어 상기 로터코어(171)의 외측 테두리(외주면,외경면)에 근접 되게 상기 로터코어(171)에 관통 형성될 수 있다.

상기 자석간플럭스배리어(211)는, 예를 들면, 상기 공극(G)측으로 오목한 원호 형상으로 구현될 수 있다.

상기 자석간플럭스배리어(211)는, 예를 들면, 상기 영구자석수용부(201)의 양 측에 각각 형성될 수 있다.

상기 로터(160)(로터코어(171))는 상기 가변자석(191)을 향하는 자속을 안내하는 가변자석플럭스배리어(221)를 구비할 수 있다.

상기 가변자석플럭스배리어(221)는, 일 단부는 상기 가변자석(191)에 근접 배치되고 타 단부는 상기 공극(G)에 근접 배치되게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 가변자석플럭스배리어(221)는 일 단부는 상기 영구자석수용부(201)에 근접되게 형성되고 타 단부는 상기 로터코어(171)의 외측 테두리에 근접되게 상기 로터코어(171)를 관통 하여 형성될 수 있다.

상기 가변자석플럭스배리어(221)는, 예를 들면, 상기 공극(G)측으로 오목한 원호 형상으로 구현될 수 있다.

상기 가변자석플럭스배리어(221)는, 예를 들면, 상기 자석간플럭스배리어(211)와 거의 동일한 간격으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 영구자석수용부(201)가 상기 스테이터(130)의 복수의 티스(136) 중 어느 하나인 제1티스(136a)에 대응되게 배치될 때, 상기 자석간플럭스배리어(211)는 상기 공극(G)측에 배치되는 단부가 상기 스테이터(130)의 원주방향을 따라 상기 제1티스(136a)의 양 측에 시계방향 및 반시계방향으로 각각 근접배치되는 제2티스(136b) 및 제3티스(136c) 사이에 형성되는 제2슬롯(137b)에 대응되게 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 영구자석수용부(201)가 상기 스테이터(130)의 복수의 티스(136) 중 어느 하나인 제1티스(136a)에 대응되게 배치될 때, 상기 가변자석플럭스배리어(221)는, 상기 공극(G)측에 배치되는 단부가 상기 제1티스(136a)의 시계방향 및 반시계방향을 따라 각각 3번째 및 4번째에 각각 배치되는 제3티스(136c) 및 제4티스(136d)에 사이에 형성되는 제3슬롯(137c)에 대응되게 각각 형성될 수 있다.

한편, 상기 로터(160)(로터코어(171))는, 상기 로터(160)의 원주방향을 따라 이격 형성된 서로 다른 자극 사이에 구비되는 자극간플럭스배리어(231)를 구비할 수 있다.

상기 자극간플럭스배리어(231)는, 예를 들면, 상기 로터코어(171)의 원주방향을 따라 연속으로 배치된 상기 가변자석(191) 사이에 상기 로터코어(171)의 반경방향을 따라 배치되게 상기 로터코어(171)에 관통 형성될 수 있다.

상기 자극간플럭스배리어(231)는, 예를 들면, 상기 로터코어(171)의 중심을 향해 내폭이 점진적으로 증가되게 형성될 수 있다.

상기 자극간플럭스배리어(231)는, 양 측에 반경방향에 대해 각각 경사진 직선구간을 각각 구비할 수 있다.

이에 의해, 상기 자극간플럭스배리어(231)의 양 측에는 반경방향을 따라 외측으로 자로가 감소되는 자속 통로(236)가 각각 형성될 수 있다.

이에 의해, 상기 스테이터코일(141) 및 상기 가변자석(191)에서 각각 발생되어 상기 가변자석(191)을 통과(경유)하는 자속이 상기 회전축공(174)의 둘레방향을 따라 이동되는 것이 억제되고, 상기 가변자석플럭스배리어(221)를 따라 이동하게 되므로 자속 경로가 단축될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 가변자석플럭스배리어(221)의 양 측(도면상 상측 및 하측)을 통과하는 자속의 분산이 억제되고 단축된 경로를 따라 이동하게 됨으로써, 상기 가변자석(191)의 증자 및 감자 시 상기 가변자석(191)의 증자 및 감자 효율이 각각 제고될 수 있다.

상기 자극간플럭스배리어(231)는, 예를 들면, 일 단부(내측 단부)가 상기 회전축공(174)과 연통되게 개구가 형성될 수 있다.

이에 의해, 상기 가변자석(191)을 통과(경유)한 자속이 상기 회전축공(174)의 둘레를 따라 이동되는 것이 억제될 수 있다.

또한, 상기 가변자석(191)을 통과(경유)한 자속의 손실 발생이 억제되며 상기 가변자석플럭스배리어(221)를 따라 이동됨으로써, 증자 및 감자 효율이 각각 증대될 수 있다.

상기 자극간플럭스배리어(231)의 내측 단부(상기 개구의 양 측)에는 상기 로터코어(171)의 원주방향을 따라 돌출된 확장부(235)가 각각 형성될 수 있다.

이에 의해, 상기 회전축공(174)의 둘레방향을 따른 자속의 이동이 억제됨과 아울러 상기 확장부(235)에 의해 상기 로터코어(171)와 상기 회전축(161)의 결합력이 증대될 수 있다.

도 9는 도 1의 가변자석 모터의 제어블록도이고, 도 10은 도 3의 가변자석의 착자를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 3의 가변자석의 감자를 설명하기 위한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가변자석 모터는, 제어프로그램을 구비하여 마이크로프로세서로 구현되는 제어부(250)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제어부(250)에는 상기 스테이터(130)가 제어가능하게 연결될 수 있다.

상기 제어부(250)에는 상기 로터(160)의 회전속도를 제어하는 제어신호가 입력될 수 있게 신호입력부(255)가 통신 가능하게 연결될 수 있다.

본 실시예의 가변자석 모터는, 예를 들면, 전기차량의 휠 구동용 모터로 구현될 수 있다.

본 실시예의 가변자석 모터는, 예를 들면, 의류처리장치의 구동모터(드럼구동모터)로 구현될 수 있다.

상기 제어부(250)는, 상기 로터(160)의 저속 운전 시 토크가 증대될 수 있게 상기 가변자석(191)을 증자되게 상기 스테이터(130)를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(250)는 상기 로터(160)가 미리 설정된 제1속도로 운전되기 전에, 상기 가변자석(191)이 증자될 수 있게 상기 스테이터(130)(스테이터코일(141))를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.

상기 제1속도는, 예를 들면, 상기 전기차량의 경사지 등판 속도일 수 있다.

상기 제1속도는, 예를 들면, 상기 의류처리장치의 세탁 행정 및 헹굼 행정 시 회전 속도일 수 있다.

상기 제어부(250)는 상기 로터(160)가 고속 운전 시 토크가 감소될 수 있게 상기 가변자석(191)이 감자될 수 있게 상기 스테이터(130)를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(250)는 상기 로터(160)가 상기 제1속도보다 빠른 제2속도로 운전되기 전에, 상기 가변자석(191)이 감자될 수 있게 상기 스테이터(130)(스테이터코일(141))를 제어할 수 있게 구성될 수 있다.

상기 제2속도는, 예를 들면, 상기 제1속도보다 빠른 상기 전기차량의 평지 주행 속도일 수 있다.

상기 제2속도는, 상기 의류처리장치의 탈수 속도일 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 제어부(250)는, 상기 로터(160)가 상기 제1속도로 운전되기 전에, 상기 가변자석(191)이 증자될 수 있게 상기 스테이터(130)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(250)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가변자석(191)의 최초 착자방향과 동일한 방향의 자속이 형성될 수 있게 상기 스테이터(130)(스테이터코일(141))의 전류 공급방향을 제어할 수 있다.

상기 제어부(250)는, 상기 가변자석(191)의 증자 시, 상기 스테이터코일(141)에 미리 설정된 크기의 전류(착자전류)가 인가될 수 있게 제어할 수 있다.

상기 제어부(250)는, 예를 들면, 상기 가변자석(191)이 수용된 영구자석수용부(201)가 상기 제1티스(136a)에 위치될 때, 상기 스테이터코일(141)에 미리 설정된 전류(착자전류)가 순간적으로 인가되게 제어할 수 있다.

상기 스테이터코일(141)에 미리 설정된 크기의 전류가 인가되면, 상기 스테이터코어(131)의 각 티스(136)는 상기 스테이터코어(131)에서 상기 공극(G)을 지나 상기 로터코어(171)를 지나는 자속의 자로를 각각 형성하게 된다.

상기 각 티스(136)에서 상기 공극(G)을 지나 상기 로터코어(171)로 이동된 자속은 상기 자석간플럭스배리어(211)에 의해 상기 고정자석(181)을 경유하는 자속 및 상기 가변자석(191)을 경유하는 자속으로 각각 구획될 수 있다.

상기 가변자석(191)을 경유하는 자속은, 또한 상기 가변자석플럭스배리어(221)에 의해 적절히 분할되어 상기 가변자석(191)의 전 영역을 골고루 경유(통과)하게 될 수 있다.

이에 의해, 상기 각 가변자석(191)은 상기 스테이터코일(141)에서 발생된 자속에 의해 각각 증자가 이루어질 수 있다.

이때, 상기 자극간플럭스배리어(231)는 상기 가변자석(191)을 통과한 자속이 상기 회전축공(174)의 둘레 방향을 따라 이동되는 것을 억제하고, 상기 가변자석플럭스배리어(221)를 따라 이동되게 함으로써 증자효율이 증대될 수 있다.

여기서, 상기 고정자석(181)은 상기 가변자석(191)에 비해 보자력이 현저하게 크기 때문에 상기 착자전류에도 불구하고, 착자 전류 인가 전후 자속의 크기에는 거의 변동이 발생되지 아니한다.

상기 제어부(250)는 상기 가변자석(191)의 증자가 완료되면 상기 스테이터(130)를 제어하여 상기 로터(160)가 상기 제1속도로 회전될 수 있게 제어할 수 있다.

이에 의해, 상기 로터(160)는 상기 가변자석(191)의 증자에 의해 증대된 토크로 상기 제1속도로 운전될 수 있다.

한편, 상기 제어부(250)는, 상기 로터(160)가 상기 제2속도로 회전되기 전에, 상기 가변자석(191)이 감자될 수 있게 상기 스테이터(130)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(250)는 상기 로터(160)가 상기 제2속도로 운전되기 전에, 상기 스테이터코일(141)에 상기 가변자석(191)의 착자방향과 반대방향의 자속이 형성될 수 있게 상기 스테이터(130)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(250)는, 상기 로터(160)가 상기 제2속도로 운전되기 전에, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코일(141)에 미리 설정된 크기의 전류(감자전류)가 순간적으로 인가되게 제어할 수 있다.

상기 스테이터코일(141)에 상기 미리 설정된 크기의 전류(감자전류)가 인가되면, 상기 스테이터코어(131)의 각 티스(136)에는 상기 공극(G)을 지나 상기 로터코어(171)로 이동되는 자속의 자로가 형성된다.

상기 스테이터(130)에서 발생된 자속이 상기 가변자석(191)을 통과하여 이동되면, 상기 각 가변자석(191)은 각각 감자되어 자기력이 현저하게 저감될 수 있다.

이에 의해, 상기 각 가변자석(191)의 감자 후, 상기 로터(160)는, 상기 고정자석(181)에서 발생된 자속과 상기 스테이터코일(141)에서 발생된 자속의 상호 작용에 의해 회전될 수 있다.

상기 제어부(250)는, 상기 스테이터코일(141)에서 발생되는 자속을 상기 고정자석(181)에서 발생된 자속에 대응하여 형성되게 제어함으로써, 상기 스테이터코일(141)의 전원 입력을 저감할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

110 : 프레임 115: 커버
130 : 스테이터 131: 스테이터코어
132,172 : 전기강판 135: 로터수용공
136: 티스 137: 슬롯
141 : 스테이터코일 160: 로터
161: 회전축 171 : 로터코어
181,181a: 고정자석 191,191a : 가변자석
201 : 영구자석수용부 202,233 : 개구
203 : 지지돌기 211 : 자석간플럭스배리어
221 : 가변자석플럭배리어 231 : 자극간플럭스배리어
235 : 확장부 236 : 자속 통로
250 : 제어부 255 : 신호입력부

Claims

내측의 복수의 슬롯과 복수의 티스를 구비하는 스테이터코어와, 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및
상기 스테이터에 대하여 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
상기 로터는,
로터코어;
상기 로터코어의 반경방향을 따라 배치되되 일 단부가 상기 공극에 근접 배치되는 고정자석; 및
상기 로터코어의 반경방향을 따라 상기 고정자석의 내측에 배치되는 가변자석;을 구비하고,
상기 가변자석은 상기 고정자석에 비해 낮은 보자력을 구비하고,
상기 가변자석은 상기 스테이터코일에 미리 설정된 전류 인가 시 자속이 가변되고,
상기 로터코어는,
상기 고정자석 또는 상기 가변자석의 일측면에서 상기 공극을 향하여 원호 형상으로 연장되고, 일단부는 상기 고정자석과 가변자석의 경계에 근접하게 배치되고, 타단부는 상기 복수의 슬롯 중 하나의 슬롯과 마주하게 배치되는 복수의 자석간플럭스배리어를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항에 있어서,
상기 고정자석 및 가변자석은 상기 로터의 원주방향을 따라 서로 다른 자극이 각각 배치되게 착자되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자석간플럭스배리어 각각의 타 단부는 상기 공극에 근접되게 배치되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터코어는 일 단부는 상기 가변자석에 근접배치되고 타 단부는 상기 공극에 근접 배치되는 가변자석플럭스배리어를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터는 상기 스테이터의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제5항에 있어서,
상기 스테이터코어는 36슬롯을 구비하고,
상기 로터는 6개의 고정자석 및 가변자석을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제6항에 있어서,
상기 가변자석은 상기 고정자석에 비해 긴 반경방향 길이를 구비하게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
삭제
제4항에 있어서,
상기 고정자석의 단부가 상기 복수의 티스에서 어느 하나인 제1티스에 대응되게 배치될 때, 상기 자석간플럭스배리어의 단부는 상기 제1티스에 근접배치되는 제2티스 및 제3티스 사이의 슬롯에 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제9항에 있어서,
상기 고정자석의 단부가 상기 제1티스에 대응되게 배치될 때, 상기 가변자석플럭스배리어의 단부는 상기 제3티스와 제4티스 사이의 슬롯에 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제6항에 있어서,
상기 로터코어는 원주방향을 따라 연속으로 배치되는 상기 가변자석 사이에 상기 로터코어의 반경방향을 따라 각각 형성되는 자극간플럭스배리어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제11항에 있어서,
상기 자극간플럭스배리어는 상기 로터코어의 중심을 향해 내폭이 점진적으로 증가되게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제6항에 있어서,
상기 로터코어는, 상기 고정자석이 삽입되는 고정자석삽입부를 구비하고,
상기 고정자석삽입부는 상기 공극과 연통되게 절취 형성되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항에 있어서,
상기 고정자석은 네오디뮴 자석이고, 상기 가변자석은 페라이트 자석인 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자석 및 가변자석은 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변자석은, 상기 로터가 미리 설정된 제1속도로 운전 되기 전에, 자속이 증가되게 상기 스테이터코일에 의해 증자되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.
제16항에 있어서,
상기 가변자석은, 상기 로터가 상기 제1속도에 비해 빠른 제2속도로 운전되기 전에, 자속이 감소되게 상기 스테이터코일에 의해 감자되는 것을 특징으로 하는 가변자속 모터.