KR100390502B1 - 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 원통형 고정자(10)의 내측에 회전자(20)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 고정자(10)의 내주면에 형성된 수개의 고정자측 티스(11)에는 각각 코일(12)이 권취되어 전류를 인가하는 것에 의하여 여자되는 각각의 상(A,B,C)이 형성되도록 되어 있으며, 상기 회전자(20)의 외주면에 수개의 회전자측 티스(21)가 형성되어 있어서 상기 고정자(10)의 각 상에 전류를 차례로 인가하여 회전자(20)가 회전하도록 되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터에서, 상기 각 상을 여자시키기 위하여 인가된 전류가 오프될때 전자기력이 제거되며 발생되는 진동을 흡수할 수 있도록 고정자(10)의 몸체부에 흡진수단(40)을 설치하고, 그 모터의 구동시 발생되는 진동을 흡진수단(40)에서 흡수하여, 공진에 의하여 모터의 전체소음이 증가하는 것을 방지하게 된다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조{STRUCTURE OF RELUCTANCE MOTOR FOR NOISE REDUCTION}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)의 소음저감구조에 관한 것으로, 특히 고정자에 형성되어 있는 각 상에 차례로 여자를 시켜서 회전자를 회전시키는 과정에서 발생되는 진동을 완충하여 소음이 발생되는 것을 방지하도록 하는데 적합한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조에 관한 것이다.

일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자제품들에 적용되어 사용되고 있다.

이러한 스위치드 릴럭턴스 모터의 일예를 도 1을 참고하여 간단히 설명하면, 원통형의 고정자(1) 내측에 회전자(2)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(2)의 중심에는 출력축이되는 회전축(3)이 압입고정되어 있으며, 상기 회전자(2)의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단 및 그 검출된 위치에 따라 제어하기 위한 제어부 등이 구비되어 있다.

그리고, 상기 고정자(1)는 몸체부의 내측에 일정각도(60°간격)로 6개의 고정자측 티스(TEETH)(1a)가 돌출형성되어 있고, 그 각각의 고정자측 티스(1a)에는 코일(4)이 권취되어 각각 고정자극(Aa,Ab,Ba,Bb,Ca,Cb)을 이루고 있으며, 그 고정자극(Aa,Ab, Ba,Bb,Ca,Cb)들은 서로 대향하는 고정자극들끼리 서로 전기적으로 연결되어 동일한 극성이 발생되는 3상(A(Aa,Ab),B(Ba,Bb),C(Ca,Cb))을 이루도록 되어 있다.

그리고, 상기 회전자(2)는 외주면에 일정각도(90°)로 4개의 회전자측 티스(2a)가 돌출형성되어 있어서, 상기 고정자측 티스(1a)의 단부와 공극을 형성하며 회전하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 위치검출수단에 의하여 회전자측 티스(2a)의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(A,B,C)의 여자 코일(4)에 전류를 인가하면 도 3에서와 같이 전자기력(Fr)이 발생된다.

그리고, 도 2a에서와 같이 A상에 전류를 인가하여 여자시켜서 전자기력을 발생시킨 다음, 도 2b와 같이 B상에 전류를 인가하여 여자시키면 회전자(2)의 회전자측 티스(2a)가 자기저항을 최소화하기 위하여 시계반대반향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 순차적으로 가변시켜서 회전자(2)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터는 각상을 여자시키기 위하여 온/오프(ON/OFF)를 반복하는 과정에서 오프(OFF)할때에 전자기 력(Fr)이 급격히 줄어들면서 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이 고정자를 진동을 하게 되며, 이러한 진동이 각상에서 전류가 오프될때 마다 발생하게 되므로, 이와 같이 발생되는 진동에 의한 소음은 도 5의 그래프에 나타난 바와 같이 점선으로 표시한 고정자의 고유진동 특성 그래프의 정점에서 실선으로 표시한 소음의 최대치를 나타내고 있으며, 이 소음은 1~3kHz의 고주파 영역에서 사용자에서 심한 소음으로 들리게 되어, 일반 가정용 전자제품(냉장고,에어컨, 세탁기 등)에 적용하기에는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 각상에서 전류가 오프될때에 고정자에 가해지는 진동을 완충하여 고주파 영역에서의 소음이 발생되는 것을 방지하도록 하는데 적합한 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 구조를 보인 횡단면도.

도 2a,2b는 종래 스위치드 일럭턱스 모터의 동작원리를 보인 횡단면도.

도 3은 종래 전자기힘의 발생상태를 보인 그래프.

도 4는 종래 고정자의 진동상태를 보인 그래프.

도 5는 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음주파수 특성을 보인 그래프.

도 6은 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 보인 일실시예의 횡단면도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 작용를 보인 횡단면도.

도 8은 고정자의 고유진동 주파수 특성을 보인 그래프.

도 9는 고정자의 티스부 진동특성을 보인 그래프.

도 10은 본 발명에서 완충부재의 설계조건을 설명하기 위한 도면.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 보인 횡단면도.

도 12는 본 발명의 변형예를 보인 횡단면도.

도 13는 본 발명의 다른 변형예를 보인 횡단면도.

도 14는 본 발명의 또다른 변형예를 보인 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 고정자 11 : 고정자측 티스

12 : 코일 20 : 회전자

21 : 회전자측 티스 30 : 회전축

50 : 흡진공 50a : 장공

50b : 원형공 60 : 흡진재

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 고정자측 티스에 코일이 감겨져서 전자기력이 발생될 수 있는 수개의 상이 내주면에 형성되어 있는 원통형의 고정자와, 그 고정자의 내측에 삽입되며 외주면에 수개의 회전자측 티스가 형성되어 고정자의 상이 차례로 여자되는 것에 의하여 자기저항이 최소화되는 방향으로 회전하는 회전자와, 그 회전자의 중심에 고정결합되어 출력축이 되는 회전축과, 상기 고정자의 각상에 인가되는 전류가 오프될때 고정자에 가해지는 진동을 흡수하기 위하여 구비되는 흡진수단으로 구성되고, 그 흡진수단은 고정자의 몸체부 내측에 일정간격을 두고 여러개의 흡진재를 고정설치하여 진동이 흡수되도록 한 것을 포함하여 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조를 보인 일실시예의 횡단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 소음저감구조를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터는 내주면에 60°간격으로 6개의 고정자측 티스(11)가 형성되어 있고 그 고정자측 티스(11)에 각각 여자 코일(12)이 감겨짐과 아울러 각각 대각선 방향의 여자코일(12)이 전기적으로 연결되어 하나의 상이 형성되도록 3상(A(Aa,Ab),B(Ba,Bb),C(Ca,Cb))이 형성되어 있으며 철심이 적층되어 이루어진 원통형의 고정자(10)와, 그 고정자(10)의 내측에 회전가능하게 삽입되어 있고 외주면에 90°간격으로 4개의 회전자측 티스(21)가 형성되어 있으며 철심이 적층되어 이루어진 회전자(20)와, 그 회전자(20)의 중심에 형성된 고정공에 압입결합되어 출력축이 되는 회전축(30)과, 상기 회전자(20)자의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단과, 그 검출된 위치에 따라 각 상에 전류를 인가하도록 제어하는 제어부 및 상기 고정자(10)의 몸체부 내측에는 각상에 인가되는 전류가 오프(OFF)될때에 고정자(10)의 몸체부에 가해지는 진동을 흡수하기 위하여 몸체부 내측에 설치되는 흡진수단을 포함하여 구성되어 있다.

상기 흡진수단은 상기 고정자(10)의 몸체부 내측에 진동을 흡수할 수 있도록 흡진공(50)들을 형성하되, 각상(A,B,C)의 후위에는 각각 일정길이를 갖는 장공(50a)을 형성하고, 그 장공(50a)들의 사이에는 각각 원형공(50b)이 형성되도록 장공(50a)과 원형공(50b)을 교대로 형성하여 진동이 고정자(10)의 몸체부 외측면까지 전달되는 것을 차단할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 소음저감구조를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자(10)의 상(A,B,C)에 전류를 인가하면 상(A,B,C)이 여자되어 전자기력(Fr)이 발생되고, 각 상(A,B,C)들을 차례로 여자시키면 발생된 전자기력에 의하여 회전자(20)의 회전자측 티스(21)가 자기저항이 "0"이 되는 방향으로 회전하려는 회전 토크가 발생되어 회전자(20)가 연속적으로 회전을 하게 된다.

그리고, 상기와 같이 각상(A,B,C)에 전류를 차례로 인가하는 과정에서 전류가 오프(OFF)될때에 전자기 력(Fr)이 제거되면서 진동이 발생되는데, 이때 발생되는 진동을 도 7에 점선으로 표시한 바와 같이, 흡진공(50)에서 흡수를 하여 고정자(10)의 몸체부 외측까지는 전달이 되지 않기 때문에 고정자(10)가 고정된 모터의 프레임을 통하여 외부로 진동소음이 전달되는 것을 방지하게 된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 여자되는 고정자측 티스(11)의 후위에 형성되는 흡진공(50)의 길이를 설정하는 θ값과 폭을 설정하는 t는 도 9에 도시된 바와 같은 고정자측 티스의 진동 주파수 특성을 고려해야 될 것이며, 결과적으로 고정자(10)의 고유 진동 주파수에 의하여 공진되어 모터의 전체 소음이 커지는 a점 기준으로 볼때 θ값이 작을때는 고정자의 고유진동 주파수의 정점이 c점이 될 것이고, θ값이 클때는 b점이 될 것이므로 이를 감안하여 공진을 피하도록 함으로써 모터의 전체소음을 감소시키게 되는 것이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 보인 횡단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 도 6의 흡진공(50)에 진동을 흡수할 수 있는 탄성재료인 흡진재(60)를 채우거나 삽입하여 고정한 것으로, 이와 같이 고정되는 흡진재(60)에 의하여 진동이 흡수되므로 진동에 의하여 모터의 전체 소음을 감소시키게 된다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 변형예들을 보인 것으로, 도 12와 같이 흡진재(70)을 이중으로 형성하여 진동소음을 감소시키거나, 도 13과 같이 원형 단면을 갖는 일정길이의 흡진재(80)를 고정자에 일정간격을 두고 연속하여 설치하여 진동소음을 감소시킬 수 있으며, 도 14와 같이, 사각단면을 갖는 모터의 고정자에도 티스 후위에도 흡진재(90)를 각각 삽입설치하여 진동소음을 감소시킬 수 있는데, 그밖에도 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 진동을 흡수하여 소음을 감소시키는 것이라면 여러가지 다양하게 실시하는 것이 가능할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조는 내주면에 고정자측 티스들이 형성되어 있고 그 고정자측 티스에 각각 코일이 감겨져 있는 원통형의 고정자와, 그 고정자의 내측에 회전가능하게 삽입되며 외주면에 돌출형성되는 수개의 회전자측 티스가 구비되어 있는 회전자와, 그 회전자의 중심에 고정되어 출력축이 되는 회전축과, 상기 고정자에 가해지는 진동을 흡수하기 위한 흡진수단을 포함하여 구성되어, 모터의 가동시 흡진수단에 의하여 고정자의 진동이 완충되도록 하여, 고정자의 고유진동 주파수가 모터의 소음 주파수에 영향을 미치는 것을 방지함으로써, 모터 전체의 소음이 감소되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고정자측 티스에 코일이 감겨져서 전자기력이 발생될 수 있는 수개의 상이 내주면에 형성되어 있는 원통형의 고정자와, 그 고정자의 내측에 삽입되며 외주면에 수개의 회전자측 티스가 형성되어 고정자의 상이 차례로 여자되는 것에 의하여 자기저항이 최소화되는 방향으로 회전하는 회전자와, 그 회전자의 중심에 고정결합되어 출력축이 되는 회전축과, 상기 고정자의 각상에 인가되는 전류가 오프될때 고정자에 가해지는 진동을 흡수하기 위하여 구비되는 흡진수단으로 구성되고, 그 흡진수단은 고정자의 몸체부 내측에 일정간격을 두고 여러개의 흡진재를 고정설치하여 진동이 흡수되도록 한 것을 포함하여 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터의 소음저감구조.
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