KR20170028271A

KR20170028271A - 가정용 기기, 펌프, 단상 영구 자석 모터 및 그 고정자 코어

Info

Publication number: KR20170028271A
Application number: KR1020160112630A
Authority: KR
Inventors: 유에 리; 추이 요우 조우; 용 왕; 용 리
Original assignee: 존슨 일렉트릭 에스.에이.
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2017-03-13
Also published as: CN106487184B; JP2017060390A; US10637304B2; CN106487190B; JP2017063599A; KR20170027306A; CN106487184A; MX2016010984A; US20170063175A1; BR102016020024A2; CN106487190A; JP3209790U; MX363886B

Abstract

가정용 기기, 펌프, 단상 영구 자석 모터 및 그 고정자 코어
단상 영구 자석 모터는 고정자 코어, 고정자 코어 주위에 감기는 권선, 및 영구 자석 회전자를 포함한다. 고정자 코어는 단부 부분과 두 개의 이격된 아암 부분을 포함한다. 각각의 아암 부분은 단부 부분에 연결되는 연결 아암과, 연결 아암의 원단부에 형성되는 극 클로(pole claw)를 포함한다. 두 개의 극 클로는 회전자를 수용하기 위한 공간을 한정한다. 극 클로는 이 공간을 에워싸서 호형 극 표면을 형성한다. 호형 극 표면은 오목하게 되어 극 클로의 중심축에 위치한 시동 홈을 형성한다. 두 개의 극 클로는 이격되어 그 사이에 두 개의 슬롯 개구를 형성한다. 두 개의 슬롯 개구를 연결하는 선은 극 클로의 중심축에 직교하여, 모터는, 모터가 다시 시작하게 될 때, 어느 방향으로도 신속하게 시작할 수 있다.

Description

가정용 기기, 펌프, 단상 영구 자석 모터 및 그 고정자 코어{HOME APPLIANCE, PUMP, SINGLE PHASE PERMANENT MAGNET MOTOR AND STATOR CORE THEREOF}

본 발명은 단상 모터, 및 상세하게는 단상 영구 자석 모터의 고정자 코어에 관한 것이다.

단상 영구 자석 모터는 보통 고정자 코어, 고정자 권선 및 영구 자석 회전자로 구성된다. 고정자 코어는 일반적으로 U자형이며 두 개의 이격된 극 아암(pole arm)을 포함한다. 극 클로(pole claw)가 각 극 아암의 원단부에 형성된다. 각 극 클로의 내벽면이 내부로 오목하게 되어 호형 극 표면(arc pole surface)을 형성한다. 권선은 극 아암 주위에 감긴다. 회전자는 두 개의 극 클로 사이에 배열되어 호형 극 표면과 마주보며, 일반적으로 균일한 공극이 그 사이에 형성된다.

회전자의 시동을 용이하게 하기 위해, 호형 극 표면은 내부로 오목하게 되어 시동 홈을 형성한다. 시동 홈은 극 클로의 중심 축으로부터 오프셋되어, 모터에 전원 공급이 끊긴 후 회전자가 정지할 때, 회전자의 극 축은 극 클로의 중심 축으로부터 일정 각도만큼 오프셋되어 시동각을 형성한다. 대응하는 시동 회로의 구동 하에서, 회전자는, 모터에 전원이 공급될 때 특정 방향을 따라 성공적으로 시작할 수 있다. 그러나, 상기 단상 영구 자석은 양방향 시동을 할 수 없으며, 이점이 그 응용을 제한한다.

그에 따라, 양방향 시동을 할 수 있는 단상 영구 자석 모터와 그러한 모터의 고정자 코어에 대한 바램이 있다.

일 양상에서, 본 발명은, 단부 부분과, 이 단부 부분으로부터 연장하는 두 개의 이격된 아암 부분을 포함하는 고정자 코어를 제공한다. 각 아암 부분은 단부 부분에 연결되는 연결 아암과, 연결 아암의 원단부에 형성되는 극 클로를 포함한다. 각 극 클로는 호형 극 표면을 형성하며, 두 개의 호형 극 표면은 내부의 공간을 규정한다. 호형 극 표면은 내부로 오목하게 되어 극 클로의 중심 축에 위치한 시동 홈을 형성한다. 두 개의 극 클로는 떨어져 이격되어 그 사이에 두 개의 슬롯 개구를 형성한다. 두 개의 슬롯 개구를 연결하는 선은 극 클로의 중심 축에 직교한다.

바람직하게도, 시동 홈은 극 클로의 중심 축에 대해 대칭이다.

바람직하게도, 시동 홈은 시동 홈의 두 개의 원주 방향 측면으로부터 그 중심을 향해 점진적으로 증가하는 깊이를 가지며, 이 깊이는 극 클로의 중심 축에 대응하는 위치에 최대치를 갖는다.

바람직하게도, 호형 극 표면은 극 클로의 중심 축에 대해 대칭이다.

바람직하게도, 극 클로의 두 개의 원주 방향 측면은 외부로 연장하여 두 개의 극 팁을 형성하고, 두 개의 극 클로의 대향하는 극 팁은 떨어져서 이격되어 슬롯 개구를 형성하며, 슬롯 개구는 연결 아암 사이의 간격의 폭보다 작은 폭을 갖는다.

바람직하게도, 단부 부분과 아암 부분은 복수의 라미네이션을 스택함으로써 각각 형성되며 기계적으로 상호 연결되고, 각 아암 부분과 단부 부분 중 하나는 잠금 홈을 형성하고, 각 아암 부분과 단부 부분 중 다른 하나는 잠금 블록을 형성하며, 각 잠금 블록은 하나의 대응하는 잠금 홈에 체결되어 아암 부분과 단부 부분을 연결한다.

제2 양상에서, 본 발명은 고정자 코어; 고정자 코어 주위에 감기는 권선; 및 고정자 코어에 회전 가능하게 배열되는 영구 자석 회전자를 포함하는 단상 영구 자석 모터를 제공한다. 고정자 코어는 단부 부분과, 단부 부분으로부터 연장하는 두 개의 이격된 아암 부분을 포함한다. 각 아암 부분은 단부 부분에 연결되는 연결 아암과, 연결 아암의 원단부에 형성되는 극 클로를 포함한다. 각 극 클로는 호형 극 표면을 형성하며, 두 개의 호형 극 표면은 이 표면에 공간을 규정한다. 호형 극 표면은 내부로 오목하게 되어 극 클로의 중심 축에 위치한 시동 홈을 형성한다. 두 개의 극 클로는 떨어져 이격되어 그 사이에 두 개의 슬롯 개구를 형성한다. 두 개의 슬롯 개구를 연결하는 선은 극 클로의 중심 축에 직교한다. 고정자 코어의 호형 극 표면은 회전자를 에워싸며, 호형 극 표면과 회전자 사이에 공극이 형성된다.

제3 양상에서, 본 발명은 상기 단상 영구 자석 모터를 포함하는 펌프를 제공하며; 또한 이러한 펌프를 갖는 가전 제품을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터를 예시한다.
도 2는 도 1의 모터의 분해도이다.
도 3은 도 1의 모터의 평면도이다.

도면은 실제 축적대로 되어 있지 않으며, 유사한 구조나 기능의 요소는 도면에 걸친 예시용으로 일반적으로 유사한 참조 번호로 나타냄을 주목해야 한다. 또한, 도면은 바람직한 실시예에 대한 설명을 단지 용이하게 하고자 함을 주목해야 한다. 도면은 설명한 실시예의 모든 양상을 예시하지 않으며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 영구 자석 모터를 예시한다. 모터는 고정자 코어(10), 고정자 코어(10) 주위에 감기는 (미도시한) 권선, 및 고정자 코어(10)에 회전 가능하게 배열되는 영구 자석 회전자(12)를 포함한다. 도면에서, 본 발명의 모터의 고정자 코어(10)의 구조와 특성부를 명백하게 도시하기 위해, 권선, 권선의 전류를 제어하기 위한 회로, 모터 하우징 등과 같은 모터의 일부 부품은 도시하지 않으며, 이들 부품은 알려진 단상 영구 자석 모터에서처럼 구성될 수 있다. 회전 샤프트가 영구 자석 회전자(12)를 고정되게 통과할 수 있어서 부하와 연결된다. 권선에 전원이 공급되면, 영구 자석 회전자(12)의 자계와 상호작용하는 고정자 코어(10)는 극성을 갖게 되어 영자 자석 회전자(12)를 밀어 회전시키며, 이것은 이제 부하를 동작하게 구동한다.

고정자 코어(10)는 페라이트와 같은 연질 자기 소재로 만들 수 있다. 바람직하게도, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 고정자 코어(10)는, 단부 부분(14)과, 단부 부분(14)으로부터 외부로 수직으로 연장하는 극 아암(16)을 포함하는 U자형 고정자 코어이다. 이 실시예에서, 극 아암(16)은 두 개의 별도의 아암 부분(18)을 포함한다. 두 개의 아암 부분(18)은 서로로부터 이격되며 서로와 평행하게 배열되며, 그 사이에 공간이 형성되어 권선의 권선 감기를 용이하게 한다. 이 실시예에서, 단부 부분(14)과 극 아암(16)의 두 개의 아암 부분(18)은 별도로 형성한 후 기계적 연결을 통해 함께 연결된다. 이처럼, 권선은, 아암 부분(18)이 단부 부분(14)에 연결되기 전, 아암 부분(18) 주위에 각각 감기며, 이 구성은 권선 감기 공정을 더 용이하고 더 편리하게 한다. 바람직하게도, 단부 부분(14)과 두 개의 아암 부분(18) 각각은 실리콘 강 시트와 같은 복수의 라미네이션을 스택함으로써 만든다. 도면은, 복수의 스택된 레이어의 특정한 구조를 도시하지 않고, 라미네이션이 스택된 후 단부 부분(14)과 아암 부분(18)의 전체 형상을 단지 도시한다.

라미네이션의 조립을 용이하게 하기 위해, 각 라미네이션에는 대응하는 조립 구멍(22)이 형성된다. 이 실시예에서, 조립 구멍(22)은 오목한 블라인드 구멍이며, 라미네이션은 블라인드 구멍에 대응하는 돌출부를 갖는다. 라미네이션을 스택하는 동안, 한 라미네이션의 돌출부는 인접한 라미네이션의 조립 구멍에 체결되어 그 사이에 기계적 연결을 형성한다. 단부 부분(14)과 아암 부분(18)은 각각 방법에 의해 형성된다.

이 실시예에서, 단부 부분(14)은 그 두 개의 측면에 인접한 위치에 두 개의 잠금 홈(22)을 형성한다. 두 개의 아암 부분(18)의 단부 부분(14)을 향한 단면은 외부로 돌출하여 각각 잠금 블록(24)을 형성한다. 두 개의 아암 부분(18)의 잠금 블록(24)은 각각 축 방향을 따라 잠금 홈(22) 내로 삽입되어 아암 부분(18)을 단부 부분(14)과 연결하여, 고정자 코어(10)를 형성한다. 바람직하게도, 잠금 블록(24)은 더브테일(dovetail) 형상이며, 잠금 홈(22)은 잠금 블록(24)에 매칭하는 형상을 가져서, 잠금 블록(24)과 잠금 홈(22) 사이의 연결을 강화하여, 그 사이의 풀림을 회피한다. 다른 실시예에서, 잠금 홈(22)은 아암 부분(18)에 형성될 수 있으며, 잠금 블록(24)은 대응하여 단부 부분(14)에 형성되어, 아암 부분(18)과 단부 부분(14)은 또한 함께 연결되어 고정자 코어(10)를 형성한다.

극 아암(16)의 두 개의 아암 부분(18)은 실질적으로 대칭 구조를 갖는다. 각 아암 부분(18)은 세장형이며, 단부 부분(14)과 연결되는 연결 아암(26)과, 연결 아암(26)의 원단부에 형성되는 극 클로(28)를 포함한다. 두 개의 아암 부분(18)의 연결 아암(26)은 서로와 평행하게 배열되며 공간만큼 떨어져 이격된다. 두 개의 극 클로(28)는 서로에게 대향하며, 서로로부터 이격된다. 두 개의 극 클로(28)의 대향하는 내벽면은 오목하게 되어 호형 극 표면(30)을 형성한다. 호형 극 표면(30)은 수용 공간(32)을 규정하여 회전자(12)를 이 공간에 수용한다. 수용 공간(32)은 일반적으로 회전자(12)와 동축인 폐쇄되지 않은 원통의 형태를 갖는다. 수용 공간(32)은 회전자(12)의 직경보다 약간 큰 직경을 갖는다. 결국, 호형 극 표면(30)은 회전자(12)의 외표면으로부터 작은 방사상 거리로 이격되어, 회전자(12)와 고정자 코어의 호형 극 표면(30) 사이에 일반적으로 균일한 공극을 형성한다.

이 실시예에서, 각각의 극 클로(28)는 일반적으로 C자형이며, 두 개의 원주 방향 측면이 연결 아암(26)에 대해 측방향으로 외부로 돌출하여 각각 극 팁(34)을 형성한다. 극 팁(34)은 일반적으로 단부 부분(14)에 평행하며 두 개의 연결 아암(26) 사이에서 공간에 위치한다. 바람직하게도, 극 팁(34)의 연장 길이는 연결 아암(26)의 간격의 폭의 절반보다 작다. 이처럼, 아암 부분(18)의 조립 후, 두 개의 극 클로(28)의 극 팁(34)은 서로에게 대향하며, 작은 슬롯 개구(36)가 두 개의 대응하는 대향 극 팁(34) 사이에 형성되며, 이 구성으로 인해 호형 극 표면(30)은 원주 방향을 따라 불연속적이 된다. 바람직하게도, 슬롯 개구(36)는 두 개의 연결 아암(26)의 공간 중간과 면하도록 위치한다. 바람직하게도, 슬롯 개구(36)의 폭은 호형 극 표면(30)과 회전자(12) 사이의 공극의 폭의 3배보다 작다. 더욱 바람직하게도, 슬롯 개구(36)의 폭이 호형 극 표면(30)과 회전자(12) 사이의 공극의 폭의 2배보다 작으며, 이 구성은, 자기 누설을 가능한 한 많이 감소시키면서, 코깅 토크를 감소시켜서, 모터의 효율을 보장하며 잡음을 감소시킨다.

도 3을 또한 참조하면, 호형 극 표면(30)이 내부로 오목하게 되어, 두 개의 극 클로(28) 상에 각각 위치하는 두 개의 시동 홈(38)을 형성한다. 각각의 시동 홈(38)이 원주 방향을 따라 대응하는 극 클로(28)의 중심에 위치한다. 시동 홈(38)은, 극 클로(28)의 중심 축(X)에 일치하는 대칭 축을 갖는 축-대칭 구조를 갖는다. 시동 홈(38)은 두 개의 원주 방향 측면으로부터 그 중심을 향해 점진적으로 증가하는 깊이를 갖는다. 시동 홈(38)의 최대 깊이는 중심 축(X)에 대응하는 위치에 있다. 호형 극 표면(30)은 내부로 오목하게 되어 시동 홈(38)을 형성하기 때문에, 시동 홈(38)의 영역에서 고정자 코어(10)와 회전자(12) 사이의 공극은 불균일하게 되며, 공극은, 극 클로(28)의 중심 축(X)에 대응하는 시동 홈(38)의 위치에서 최대폭을 갖는다. 그러므로, 본 발명에서, 회전자(12)의 외표면과 호형 극 표면(30) 사이에 형성한 실질적으로 균일한 공극은 시동 홈(38)이 형성된 호형 극 표면 부분을 제외하고 회전자(12)와 호형 극 표면(30) 사이에 형성되는 실질적으로 균일한 공극을 지칭한다.

본 실시예에서, 시동 홈(38)은 극 클로(28)의 중심 축(X)에 배열되며, 최대 공극이 중심 축(X)에 대응하는 위치에 형성된다. 모터에 전원 공급이 끊겨서 회전자가 회전을 정지할 때, 회전자(12)의 자극의 중심선은 고정자 극의 중심 축(X)과 일치하며, 회전자(12)의 자극은 극 클로(28)의 극 팁(34)과 정렬되어, 90도의 시동각을 형성한다. 모터가 다시 시작해야 할 때, 회전자(12)는 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 모터는 빠른 양방향 시동을 할 수 있으며, 이 구성은 특정한 회전 방향을 필요로 하지 않는 응용에 특히 적절하다.

바람직하게도, 단상 영구 자석 모터는, 세탁기나 식기 세척기와 같은 가전 제품의 배수 펌프나 순환 펌프에서 사용하기에 특히 적절한 단상 영구 자석 브러시리스 동기 모터이다.

본 발명은 하나 이상의 바람직한 실시예를 참조하여 설명할지라도, 당업자는, 여러 변경이 가능함을 인식해야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위를 참조하여 결정할 것이다.

Claims

단부 부분; 및
상기 단부 부분으로부터 연장하는 두 개의 이격된 아암 부분으로서, 각각의 아암 부분은 상기 단부 부분에 연결되는 연결 아암과, 상기 연결 아암의 원단부에 형성되는 극 클로(pole claw)를 포함하고, 각각의 극 클로는 호형 극 표면을 형성하며, 두 개의 상기 호형 극 표면은 내부의 공간을 규정하고, 상기 호형 극 표면은 내부로 오목하게 되어 상기 극 클로의 중심 축에 위치한 시동 홈을 형성하고, 두 개의 상기 극 클로는 떨어져 이격되어 그 사이에 두 개의 슬롯 개구를 형성하며, 두 개의 상기 슬롯 개구를 연결하는 선은 상기 극 클로의 중심 축에 직교하는, 상기 아암 부분을 포함하는, 고정자 코어.
청구항 1에 있어서, 상기 시동 홈은 상기 극 클로의 중심 축에 대해 대칭인, 고정자 코어.
청구항 1에 있어서, 상기 시동 홈은, 상기 시동 홈의 두 개의 원주 방향 측면으로부터 그 중심을 향해 점진적으로 증가하는 깊이를 가지며, 상기 깊이는 상기 극 클로의 중심 축에 대응하는 위치에 최대치를 갖는, 고정자 코어.
청구항 1에 있어서, 상기 호형 극 표면은 상기 극 클로의 중심 축에 대해 대칭인, 고정자 코어.
청구항 1에 있어서, 상기 극 클로의 두 개의 원주 방향 측면은 외부로 연장하여 두 개의 극 팁을 형성하고, 두 개의 상기 극 클로의 대향하는 극 팁은 떨어져서 이격되어 상기 슬롯 개구를 형성하며, 상기 슬롯 개구는 상기 연결 아암들 사이의 간격의 폭보다 작은 폭을 갖는, 고정자 코어.
청구항 1에 있어서, 상기 단부 부분과 상기 아암 부분은 복수의 라미네이션을 스택함으로써 각각 형성되고 기계적으로 상호 연결되며, 각 아암 부분과 상기 단부 부분 중 하나는 잠금 홈을 형성하고, 각 아암 부분과 상기 단부 부분 중 다른 하나는 잠금 블록을 형성하며, 각 잠금 블록은 하나의 대응하는 잠금 홈에 체결되어 상기 아암 부분과 상기 단부 부분을 연결하는, 고정자 코어.
청구항 1에 기재된 고정자 코어;
고정자 코어 주위에 감기는 권선; 및
두 개의 극 클로 내의 공간에 회전 가능하게 배열되는 영구 자석 회전자를 포함하며, 상기 고정자 코어의 호형 극 표면은 회전자를 에워싸며, 상기 호형 극 표면과 상기 회전자 사이에 공극(air gap)이 형성되는, 단상 영구 자석 모터.
청구항 7에 있어서, 상기 호형 극 표면은 상기 회전자의 중심으로부터 시동 홈의 영역에서를 제외하고 일정한 거리로 이격되는, 단상 영구 자석 모터.
청구항 7에 기재된 단상 영구 자석 모터를 포함하는 펌프.
청구항 9에 있어서, 상기 호형 극 표면은 상기 회전자의 중심으로부터 시동 홈의 영역에서를 제외하고 일정한 거리로 이격되는, 펌프.
청구항 9에 기재된 펌프를 포함하는 가전 제품.
청구항 11에 있어서, 상기 호형 극 표면은 상기 회전자의 중심으로부터 시동 홈의 영역에서를 제외하고 일정한 거리로 이격되는, 가전 제품.