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KR100551638B1 - Stator and rotor structure of magnetic flux reversing device - Google Patents

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KR100551638B1
KR100551638B1 KR1020030048833A KR20030048833A KR100551638B1 KR 100551638 B1 KR100551638 B1 KR 100551638B1 KR 1020030048833 A KR1020030048833 A KR 1020030048833A KR 20030048833 A KR20030048833 A KR 20030048833A KR 100551638 B1 KR100551638 B1 KR 100551638B1
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South Korea
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rotor
stator
magnetic flux
teeth
reversing device
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이주
김태형
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학교법인 한양학원
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Abstract

본 발명은 전동기 또는 발전기 등에서 사용되는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조에 관한 것으로, 고정자의 치 양단부에는 영구자석을 기계적으로 지지하도록 돌출 구조를 형성하고, 회전자의 치에는 자속 장벽을 구성하는 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a stator and a rotor structure of a magnetic flux reversing device used in an electric motor or a generator, and includes a protruding structure to mechanically support a permanent magnet at both ends of teeth of a stator, and a magnetic flux barrier at the teeth of the rotor. It relates to a structure of a stator and a rotor of a magnetic flux reversing device.

본 발명에 의한 자석 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조는 자석의 이탈을 막고 유효 자속에 대한 통로를 형성하여 역기전력 및 토크 상수의 증가를 가져오게 하고, 회전자 치의 양쪽 가장자리 부분에 자속 장벽을 구성하여 누설 자속에 대한 자기 저항을 강화하여 토크 상수가 증가하는 효과가 있다. The stator and rotor structure of the magnet reversing device according to the present invention prevents the magnet from escaping and forms a passage for the effective magnetic flux, which leads to an increase in the counter electromotive force and the torque constant, and forms a magnetic flux barrier on both edge portions of the rotor teeth. Therefore, the torque constant is increased by strengthening the magnetic resistance to leakage magnetic flux.

영구자석, 스위치드 릴럭턴스 전동기, 발전기, 자속 역전식 기기, 고정자 치, 회전자 치, 코깅 토크Permanent magnets, switched reluctance motors, generators, magnetic flux reversing devices, stator teeth, rotor teeth, cogging torque

Description

자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조{The stator and rotor Structure of flux reversal machine}Stator and rotor structure of flux reversal machine

도 1은 통상적으로 사용되는 자속 역전식 기기의 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing the structure of a conventional magnetic flux reversing device.

도 2a는 종래의 자속 역전식 기기에서 회전자 치에 보조 슬롯을 구비한 구조를 나타낸 부분확대도.Figure 2a is a partially enlarged view showing a structure having an auxiliary slot in the rotor teeth in the conventional magnetic flux reversing device.

도 2b는 종래 자속 역전식 기기에서 고정자 치의 영구자석의 형상 변경을 적용한 구조를 나타낸 부분확대도.Figure 2b is a partially enlarged view showing a structure to which the shape change of the permanent magnet of the stator teeth in the conventional magnetic flux reversing device.

도 2c는 종래 자속역전식 기기에서 회전자 치의 형상 변경을 적용한 구조를 나타낸 부분확대도.Figure 2c is a partially enlarged view showing a structure to which the shape change of the rotor teeth is applied in the conventional magnetic flux reversing device.

도 3은 종래 기술을 사용하였을 경우, 코깅 토크 값의 변화를 그린 그래프를 나타낸 도면.3 is a graph showing a change in cogging torque value when the conventional technique is used.

도 4는 종래 기술을 사용하였을 경우, 역기전력 값의 변화를 부분 확대하여 나타낸 그래프를 그린 도면.4 is a graph illustrating a partially enlarged graph of a change in back EMF value when the conventional technique is used.

도 5는 종래 기술을 사용하였을 경우, 토크의 값을 그린 그래프를 나타낸 도면.5 is a graph showing a torque value when the prior art is used.

도 6a는 본 발명에서 제안한, 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자의 구조를 나타낸 도면.Figure 6a is a view showing the structure of the stator and the rotor of the magnetic flux reversing device proposed in the present invention.

도 6b는 본 발명에 있어서, 고정자 및 회전자 구조의 부분 확대도.6B is an enlarged partial view of the stator and rotor structure in the present invention.

도 7은 본 발명에 있어서, 다른 실시예를 나타낸 도면.7 is a view showing another embodiment in the present invention.

도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는 자속 역전식 기기의 동작 원리를 나타낸 도면.8A, 8B, 8C and 8D show the principle of operation of the magnetic flux reversing device.

도 9는 본 발명을 적용하였을 경우, 발생하는 등포텐셜도를 나타낸 도면.9 is a diagram illustrating isopotential diagrams generated when the present invention is applied.

도 10은 본 발명을 적용하였을 경우, 발생하는 코깅 토크의 값을 종래 기술과 비교하여 그린 그래프를 나타낸 도면.10 is a graph showing a green graph comparing the value of the cogging torque generated when the present invention is applied to the prior art.

도 11은 본 발명을 적용하였을 경우, 발생하는 역기전력의 값을 종래 기술과 비교하여 그린 그래프를 나타낸 도면.11 is a graph showing a green graph comparing the value of the counter electromotive force generated when the present invention is applied.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

10 : 고정자 11 : 고정자 치10: stator 11: stator teeth

12 : 고정자 치 슈 13 : 요홈부12: stator tooth shoe 13: groove

20 : 회전자 21 : 회전자 치20: rotor 21: rotor teeth

22 : 회전자 축 23 : 회전자 자속 장벽22: rotor shaft 23: rotor flux barrier

24 : 회전자 치 슈 30 : 영구자석24: Rotor Chi shoe 30: Permanent magnet

100 : 자속 역전식 기기100: magnetic flux reversing device

본 발명은 전동기 또는 발전기 등에서 사용되는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조에 관한 것으로, 영구자석을 포함하는 고정자와, 자속 장벽을 포함하는 회전자로 구성되며, The present invention relates to a stator and a rotor structure of a magnetic flux reversing device used in an electric motor or a generator, and comprises a stator including a permanent magnet and a rotor including a magnetic flux barrier.

고정자 치의 양단부에 영구자석을 기계적으로 지지하도록 돌출 구조를 형성하고, 회전자 치에는 자속 장벽을 구성하는 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자의 구조에 관한 것이다. It relates to the structure of the stator and the rotor of the magnetic flux reversing device characterized in that the protrusion structure is formed to mechanically support the permanent magnet at both ends of the stator teeth, and the magnetic flux barrier is formed on the rotor teeth.

일반적으로, 자속 역전식 기기는 스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched reluctance motor)의 단점들을 보완하고 영구자석형 기기의 장점을 이용하기 위해, 스위치드 릴럭턴스 전동기의 고정자 치에 영구자석을 부착시킨 형태의 구조를 갖게 되며, 이러한 기기는 전동기(Motor) 및 발전기(Generator)로서 이용된다. In general, the magnetic flux reversing device has a structure in which a permanent magnet is attached to the stator of the switched reluctance motor in order to compensate for the disadvantages of the switched reluctance motor and to take advantage of the permanent magnet type device. Such equipment is used as a motor and a generator.

자속 역전식 기기의 일예를 도 1을 참고하여 설명하면, 원통형의 고정자(10)는 내측으로 회전자(20)가 회전가능하게 삽입될 수 있는 공간이 있고, 고정자(10) 내측면에는 일정각도의 간격으로 고정자 치(11)가 돌출되어 형성되어 있으며, 고정자 치(11)의 끝단부에는 영구자석(30)을 구비하고 있고, 그 각각의 고정자 치(11)에는 코일이 권선되어 각각 고정자극을 이루고 있다.An example of the magnetic flux reversing device will be described with reference to FIG. 1, and the cylindrical stator 10 has a space in which the rotor 20 can be rotatably inserted inward, and the inner surface of the stator 10 has a predetermined angle. The stator teeth 11 protrude at intervals of, and end portions of the stator teeth 11 are provided with permanent magnets 30, and coils are wound around the stator teeth 11, respectively. Is fulfilling.

회전자(20)는 중앙에 회전자 축(22)을 구비하고 있으며, 회전자(20)의 외측면에는 일정각도 간격으로 다수의 회전자 치(21)가 돌출 형성되어, 상기 다수의 고정자 치(11)의 단부와 대항하여 공극을 형성하며 회전하도록 되어 있다. The rotor 20 has a rotor shaft 22 at the center thereof, and a plurality of rotor teeth 21 protrude from the outer surface of the rotor 20 at regular angle intervals. It rotates forming a space | gap against the edge part of (11).

상기의 고정자(10)와 회전자(20)로 이루어진 자속 역전식 기기(100)에서 코일에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 고정자 치(11)와 회전자 치(21) 사이에 반발력 또는 흡인력을 생성하여 회전 토크를 발생시켜 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 회전 기기로 사용할 수 있다. In the magnetic flux reversing device 100 consisting of the stator 10 and the rotor 20, a repulsive force or a suction force is generated between the stator tooth 11 and the rotor tooth 21 by changing the direction of the current flowing through the coil. It can be used as a rotating device to generate a rotational torque to convert electrical energy into mechanical energy.

그러나, 이와 같은 종래의 자속 역전식 기기(100)는 고정자(10) 측의 영구자석(30)과 회전자(20)간의 흡인, 반발력에 의해 발생하는 코깅 토크로 인해 소음과 진동 등이 크게 발생하는 문제점이 있다. However, the conventional magnetic flux reversing device 100 generates noise and vibration due to the cogging torque generated by the suction and repulsive force between the permanent magnet 30 and the rotor 20 on the stator 10 side. There is a problem.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 자속 역전식 기기(100)에서 코깅 토크를 줄이기 위해 도 2a에서처럼 회전자 치(21)에 보조 슬롯을 구비하거나, 도 2b에서와 같이 고정자 치(11)의 영구자석(30)을 아크 형상으로 영구자석(30)의 형상을 변경하거나, 도 2c에 나타낸 것처럼 회전자 치(21)의 구조를 아크 형상으로 회전자 치(21)의 형상을 변경하는 방법을 사용하였다. In order to solve the above problems, in order to reduce the cogging torque in the magnetic flux reversing device 100, an auxiliary slot is provided in the rotor tooth 21 as shown in FIG. 2A, or as shown in FIG. 2B. A method of changing the shape of the permanent magnet 30 into the arc shape of the permanent magnet 30 or the shape of the rotor tooth 21 into the arc shape of the rotor tooth 21 as shown in FIG. Used.

또한 코깅 토크를 줄이는 방법으로 회전자(20)나 고정자(10)에 스큐 적층하여 구성하는 방법도 사용하였다. In addition, a method of skewing and stacking the rotor 20 and the stator 10 as a method of reducing cogging torque was also used.

그러나, 상기와 같은 방법들을 적용하면 도 3, 4, 5에서와 같이 코깅 토크는 저감되지만, 역기전력 및 토크 상수도 함께 줄어들기 때문에, 자속 역전식 기기에서 발생하는 토크가 초기에 비해 상당히 저하되는 문제점을 가지고 있다. However, when the above methods are applied, the cogging torque is reduced as in FIGS. 3, 4, and 5, but the counter electromotive force and torque constant are also reduced, so that the torque generated in the magnetic flux reversing device is considerably lowered than the initial stage. Have.

도 3은 일반적인 자석 역전식 기기와, 7.5도 및 15도 스큐 적층을 사용한 경우와, 회전자에 보조 슬롯을 구성한 경우와, 영구자석 형상 변경을 적용한 경우와, 회전자 치의 형상 변경을 적용한 경우에 코깅 토크의 변화 값을 비교한 그래프이다. 3 illustrates a general magnet reversing device, a case where 7.5 degree and 15 degree skew lamination is used, a case where an auxiliary slot is configured in a rotor, a case where a permanent magnet shape change is applied, and a shape change of the rotor value is applied. This is a graph comparing the change of cogging torque.

도 4는 일반적인 자석 역전식 기기, 7.5도 및 15도 스큐 적층을 사용한 경우, 회전자에 보조 슬롯을 구비하거나, 회전자 치의 형상 변경을 적용한 경우, 영 구자석의 형상 변경을 적용하는 경우의 역기전력의 크기의 값을 나타낸 도면이다. 4 is a general magnet reversing device, in the case of using 7.5 degree and 15 degree skew lamination, when the rotor is provided with an auxiliary slot or when the shape change of the rotor teeth is applied, the counter electromotive force when the shape change of the permanent magnet is applied The figure which shows the value of magnitude | size.

도 5는 상기와 같은 경우에 발생하는 토크 값을 그래프로 나타낸 도면이다. 5 is a graph showing torque values generated in the above cases.

상기의 그래프를 자세히 설명하면, 종래 초기 모델의 경우 코깅 토크가 큰 값을 가지게 될 때 역기전력의 값과 토크의 값도 큰 값을 가지게 되나, 코깅 토크가 크게 되면, 소음과 진동이 많이 발생하게 되는 문제점을 가지고 있다. When the above graph is described in detail, in the conventional initial model, when the cogging torque has a large value, the counter electromotive force and the torque value have a large value, but when the cogging torque becomes large, noise and vibration are generated a lot. I have a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위해 15도 스큐 적층을 사용한 경우를 보면, 도 3에서의 코깅 토크의 값은 현저하게 줄어들었으나, 도 4에서의 역기전력 값 또한 종래 초기 모델에 비해 현저하게 줄었음을 볼 수 있으며, 출력되는 토크의 값 역시 종래 초기 모델에 비해 줄어들어 토크가 약해진 것을 볼 수 있다. When the 15 degree skew lamination is used to solve this problem, the value of the cogging torque in FIG. 3 is significantly reduced, but the counter electromotive force value in FIG. 4 is also significantly reduced compared to the conventional initial model. In addition, the value of the output torque is also reduced compared to the conventional initial model can be seen that the torque is weakened.

따라서 본 발명은 상기에서 서술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 코깅 토크의 값은 줄어들면서 역기전력 및 토크 상수의 값은 줄지 않도록하는 자속 역전식 기기를 발명하는 것이다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and to invent a magnetic flux reversing device that reduces the value of the cogging torque while reducing the value of the counter electromotive force and the torque constant.

본 발명은 자속 역전식 기기의 고정자 치의 원주 방향 끝단부에는 영구자석을 결합할 수 있도록 요홈부를 구성하여 영구자석을 기계적으로 지지하고, 유효 자속분에 대한 통로 역할을 할 수 있도록 고정자 치 슈(shoe)의 가장자리를 돌출 구조로 형성하고, According to the present invention, a circumferential end portion of a stator tooth of a magnetic flux reversing device is configured with a recess for coupling a permanent magnet to mechanically support the permanent magnet, and to stably serve as a passage for effective magnetic flux. To form an edge of the protrusion,

회전자 치의 양측 벽면에는 누설 자속분을 억제시키기 위해 자속 장벽을 갖도록 구성하여, 소음과 진동을 발생하는 코깅 토크를 최소화하는 반면에 역기전력 및 토크 상수는 최대화하여 자속 역전식 기기의 출력밀도를 높이는 것을 목적으로 한다.  Both sides of the rotor have a magnetic flux barrier to suppress leakage magnetic flux, which minimizes cogging torque that generates noise and vibration, while maximizing counter electromotive force and torque constant to increase the output density of the magnetic flux reversing device. The purpose.

상기에 서술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자속 역전식 기기에서 사용하는 고정자와 회전자의 구조에 관한 것으로,In order to achieve the above object, the present invention relates to a structure of a stator and a rotor for use in a magnetic flux reversing device,

본 발명에 의한 고정자는 고정자 치의 원주 방향 끝단부에는 영구자석을 결합할 수 있도록 요홈부를 구성하여 영구자석을 지지할 수 있도록 감쌀 수 있도록 구성하고, 회전자는 회전자 치의 공극 방향 양쪽 가장자리 부분에 자속 장벽을 구비하는 것을 특징으로 한다. The stator according to the present invention is configured to be wound around the circumferential end of the stator tooth to support the permanent magnet by forming a recess to join the permanent magnet, the rotor is a magnetic flux barrier on both edges of the rotor in the air gap direction It characterized by having a.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is as follows.

도 6a는 본 발명에서 제안한 자속 역전식 기기(100)의 고정자(10) 및 회전자(20)의 구조를 나타낸 도면이다. Figure 6a is a view showing the structure of the stator 10 and the rotor 20 of the magnetic flux reversing device 100 proposed in the present invention.

고정자(10)는 자속 역전식 기기(100)에서 일반적으로 사용되는 원통형의 형상을 가지며, 내측으로는 회전자(20)가 삽입될 수 있는 공간이 마련되어 있고, 내측면에는 일정 각도의 간격으로 6개의 고정자 치(11)가 돌출되어 형성되며, 고정자 치(11)의 끝단부에는 영구자석(30)을 포함하고 있다.The stator 10 has a cylindrical shape which is generally used in the magnetic flux reversing device 100, and has a space in which the rotor 20 can be inserted inward, and at an interval of 6 degrees on the inner side thereof. Two stator teeth 11 are formed to protrude, and the end of the stator teeth 11 includes a permanent magnet 30.

도 6b의 부분확대도를 참고하여 설명하면, 고정자 치(11)의 끝단부는 고정자 치 슈(12, Shoe)의 형태로 구성하며, 고정자 치 슈(12)의 길이는 영구자석(30)의 크기보다 약간 길게 구성하며, 영구자석(30)의 크기와 대응하는 크기의 요홈부(13)를 가지고 있다. 6B, the end of the stator tooth 11 is configured in the form of a stator tooth shoe 12 and the length of the stator tooth shoe 12 is the size of the permanent magnet 30. It is configured to be slightly longer, and has a recess 13 of a size corresponding to the size of the permanent magnet 30.

상기의 요홈부(13)에 영구자석(30)을 결합하여 영구자석(30)이 고정자 치(11)에서 이탈하는 것을 방지하며, 영구자석(30)이 결합된 후 양 옆에 나머지 부분은 유효 자속분에 대한 통로 역할을 할 수 있도록 구성되어 있다. The permanent magnet 30 is coupled to the recess 13 to prevent the permanent magnet 30 from being separated from the stator tooth 11, and the remaining parts are effective at both sides after the permanent magnet 30 is coupled. It is configured to act as a passage for magnetic flux.

본 발명의 회전자(20)는 회전자(20)의 중앙에는 회전자 축(22)을 구비하고, 상기 고정자(10)의 내측에 마련된 공간에 삽입되며, 회전자(20)의 외측면에는 일정각도의 간격으로 회전자 치(21)가 돌출되어 형성되고, 상기 고정자 치(11)의 단부와 공극을 형성하며 회전할 수 있도록 구성된다. The rotor 20 of the present invention includes a rotor shaft 22 at the center of the rotor 20, is inserted into a space provided inside the stator 10, and is provided at an outer surface of the rotor 20. The rotor teeth 21 are formed to protrude at an interval of a predetermined angle, and are configured to rotate while forming an air gap with an end of the stator teeth 11.

상기 회전자의 치(21)의 폭은 종래의 자속 역전식 기기(100)에서는 고정자(10)에 고정되어 있는 영구자석(30)의 한 극의 폭과 1:1의 관계를 가지고 있으나, 본 발명의 회전자 치(21)의 폭은 영구자석(30)의 한 극의 폭과 1:0.5 에서부터 1:1.0 사이의 크기 비례가 되도록 구성되어 있다.The width of the teeth 21 of the rotor has a relationship of 1: 1 with the width of one pole of the permanent magnet 30 fixed to the stator 10 in the conventional magnetic flux reversing device 100. The width of the rotor tooth 21 of the invention is configured to be proportional to the width of one pole of the permanent magnet 30 and 1: 0.5 to 1: 1.0.

상기 회전자(20)는 얇은 철판(규소강판과 같은 철판)을 적층하여 구성되며, 회전자 치(21)의 공극과 만나는 양쪽 가장자리 부분에 일정한 크기의 구멍을 뚫어 자속 장벽(23)을 추가로 구성하여, 누설 자속에 대한 자기 저항을 강화함으로서 토크 상수의 증가를 가져올 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. The rotor 20 is configured by stacking a thin iron plate (iron plate such as silicon steel plate), and by drilling holes of a predetermined size in both edge portions that meet the voids of the rotor teeth 21 to further add a magnetic flux barrier 23. It is characterized in that it is configured to bring an increase in the torque constant by strengthening the magnetic resistance to leakage magnetic flux.

상기의 자속 장벽(23)은 토크 값이 큰 기기의 경우와 토크 값이 작은 기기, 각각의 경우에 따라서 다른 크기로 만들어질 수 있다. The magnetic flux barrier 23 may be made in a different size in the case of a device having a large torque value and a device having a small torque value, depending on the respective cases.

또한 상기의 회전자(20)는 회전자 치(21)의 부분이 도 7에서처럼 회전자 치 슈(24)를 가지는 구조로 구성될 수 있으며, 이 경우 회전자 치 슈(24) 아래쪽의 치 폭이 좁아짐으로서 자속 장벽(23)과 같은 역할을 하므로 추가로 자속 장벽(23)을 구비하지 않아도 된다. In addition, the rotor 20 may be configured in a structure in which a portion of the rotor tooth 21 has the rotor tooth shoe 24, in which case the tooth width below the rotor tooth shoe 24 As this narrows, it plays the same role as the magnetic flux barrier 23, and thus it is not necessary to further provide the magnetic flux barrier 23.

그리고, 상기의 회전자(20)는 종래의 자속 역전식 기기에도 적용할 수 있으며, 본 발명의 자속 역전식 기기의 고정자(10)와 같이 사용할 수도 있다. The rotor 20 may also be applied to a conventional magnetic flux reversing device, and may be used together with the stator 10 of the magnetic flux reversing device of the present invention.

자속 역전식 기기(100)에서의 동작을, 도 6에서 A상 권선의 회전자(20) 위치에서 회전자(20)가 회전하면서 일어나는 자속의 변화를 통하여 설명하면 다음과 같다. The operation of the magnetic flux reversing device 100 will be described with reference to a change in magnetic flux occurring while the rotor 20 rotates at the position of the rotor 20 of the A-phase winding in FIG. 6.

상기의 고정자(10)의 각각 고정자 치(11)에는 코일이 권선되어 각각 고정자 극을 이루고 있으며, 그 고정자 극들은 서로 대각선 방향의 고정자 극들끼리 서로 전기적으로 연결되어 동일한 극성이 발생하도록 이루어져 있다. Coils are wound around the stator teeth 11 of the stator 10 to form stator poles. The stator poles are electrically connected to each other in diagonal directions to generate the same polarity.

회전자(20)가 도 8a에서와 같은 위치에 있을 때, 영구자석(30)에 의한 자속은 고정자 치(11)와 회전자 치(21)에서만 순환하게 되므로 A상 권선에는 쇄교 자속이 존재하지 않게 되나, 회전자(20)가 현재의 상태에서 시계 반대 방향으로 회전하게 되면 자속은 점차 고정자 요크를 통해 흐르게 되므로 A상 권선에 쇄교하는 자속은 역의 방향으로 증가하게 되고 고정자(10)에 고정되어 있는 영구자석(30)의 한 극과 회전자 치(21)가 완전히 일치하게 되면 A상의 쇄교 자속은 최대가 된다. When the rotor 20 is in the same position as in FIG. 8A, the magnetic flux by the permanent magnet 30 circulates only in the stator tooth 11 and the rotor tooth 21, so there is no chain bridge magnetic flux in the A-phase winding. However, when the rotor 20 rotates counterclockwise in the current state, the magnetic flux gradually flows through the stator yoke, so the magnetic flux that links to the A-phase winding increases in the reverse direction and the stator 10 When one pole of the fixed permanent magnet 30 and the rotor teeth 21 are completely coincident with each other, the A-chain linkage magnetic flux becomes maximum.

또한, 상기의 상태에서 회전자(20)가 다시 시계 반대 방향으로 회전하여 도 8b의 위치로 이동하게 되면, 쇄교 자속의 양은 점점 감소하게 되고 회전자(20)의 돌출되지 않은 부분의 중심부가 영구자석(30)의 극과 극 사이에 위치하게 되면 쇄교 자속은 0이 된다. In addition, in the above state, when the rotor 20 rotates counterclockwise again and moves to the position of FIG. 8B, the amount of the linkage flux decreases gradually and the center of the unprotruding portion of the rotor 20 is permanent. If it is located between the pole and the pole of the magnet 30, the linkage magnetic flux is zero.

회전이 시계 반대 방향으로 더 진행되어 도 8c의 위치로 이동하게 되면 자속 의 극성은 바뀌게 되고, 영구자석(30)의 한 쪽 극과 회전자 치(21)가 일치하면 쇄교 자속은 최대 값을 갖게 되고, As the rotation proceeds further counterclockwise and moves to the position of FIG. 8C, the polarity of the magnetic flux is changed. When one pole of the permanent magnet 30 and the rotor teeth 21 coincide, the linkage magnetic flux has a maximum value. Become,

회전자(20)가 시계 반대 방향으로 회전하여 도 8d의 위치로 이동하게 되면 회전자 치(21)의 중심부와 영구자석(30)의 극과 극 사이에 위치하게 되면 권선의 쇄교 자속 량은 다시 0으로 된다. When the rotor 20 rotates counterclockwise to move to the position of FIG. 8d, the magnetic flux amount of the winding is again when it is located between the center of the rotor tooth 21 and the pole of the permanent magnet 30. It becomes zero.

도 9는 본 발명에서 제안한 구조로 구성된 자속 역전식 기기를 동작시켰을 경우 발생하는 자속의 등포텐셜도를 나타낸 것으로, 종래의 기술보다 유효 자속분이 많이 생성되어 토크가 크게 나오는 것을 알 수 있다. Figure 9 shows the isopotential diagram of the magnetic flux generated when the magnetic flux reversing device having the structure proposed in the present invention is operated, it can be seen that the effective magnetic flux is generated more than the conventional technology, the torque is large.

도 10은 본 발명을 적용하였을 경우에 발생하는 코깅 토크의 크기를 종래의 기술과 비교하여 그린 그래프로, 종래 기술에 비해 코깅 토크가 현저하게 감소한 것을 볼 수 있다. FIG. 10 is a graph showing the magnitude of the cogging torque generated when the present invention is applied in comparison with the conventional technique, and it can be seen that the cogging torque is significantly reduced compared with the conventional technique.

도 11은 본 발명을 적용하였을 경우에 발생하는 역기전력을 나타낸 그래프로, 도 10에서 본 것처럼 코깅 토크가 저감되었음에도 불구하고 오히려 역기전력은 증가하고 있음을 볼 수 있다. 11 is a graph showing the counter electromotive force generated when the present invention is applied, it can be seen that the counter electromotive force is increased even though the cogging torque is reduced as shown in FIG.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자석 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조는 자석의 이탈을 막고 유효 자속에 대한 통로를 형성하여 역기전력 및 토크 상수의 증가를 가져오게 하고, 회전자 치의 양쪽 가장자리 부분에 자속 장벽을 구성하여 누설 자속에 대한 자기 저항을 강화하여 토크 상수가 증가하는 효과가 있다. As described above, the stator and rotor structure of the magnet reversing device according to the present invention prevents the magnet from detaching and forms a passage for the effective magnetic flux, which leads to an increase in the counter electromotive force and the torque constant, and both edges of the rotor teeth. The magnetic flux barrier is formed in the part to enhance the magnetic resistance to the leakage magnetic flux, thereby increasing the torque constant.                     

또한, 공극에 대한 자기저항의 변화도 적기 때문에 코깅 토크는 저감되며, 코깅 토크를 완전히 제거하기 위해 추가로 스큐나 영구자석의 형상 변경을 적용할 수 있어 추가적으로 코깅 토크가 저감되고, 역기전력 및 토크 상수가 최대화 되므로, 기기의 출력 밀도를 높이는 효과를 볼 수 있다. In addition, the cogging torque is reduced because the change in the magnetic resistance to the air gap is small, and additionally, the shape change of the skew or permanent magnet can be applied to completely remove the cogging torque, further reducing the cogging torque, and the counter electromotive force and the torque constant. Is maximized, which increases the power density of the device.

Claims (6)

(정정) 복수의 고정자 치가 내측으로 형성된 고정자와, 고정자 치와 대향하도록 외측으로 복수의 회전자 치가 형성된 회전자가 구비된 자속 역전식 기기에 있어서,(Correction) A magnetic flux reversing device comprising a stator having a plurality of stator teeth formed inward and a rotor having a plurality of rotor teeth formed outward so as to face the stator teeth, 상기 회전자 치와 대향하는 고정자 치의 원주방향으로 영구자석이 안착되는 요홈부가 형성되고,Grooves are formed in which the permanent magnet is seated in the circumferential direction of the stator teeth facing the rotor teeth, 상기 영구자석이 안착되는 요홈부로부터 원주방향을 따라 외측으로 확장되어 돌출된 형태의 고정자 치 슈가 형성되며,A stator shoe is formed to protrude outwardly along the circumferential direction from the recess in which the permanent magnet is seated. 상기 회전자 치 사이에 형성된 공극과 접하는 회전자 치의 가장자리에 자속 장벽이 형성된 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조.A stator and a rotor structure of a magnetic flux reversing device, characterized in that a magnetic flux barrier is formed at an edge of the rotor tooth in contact with a gap formed between the rotor teeth. (삭제)(delete) 제 1항에 있어서, 상기 회전자 치는 회전자 치 슈의 형태로 양쪽 끝단부가 원주방향 양 옆쪽으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조. 2. The stator and rotor structure as set forth in claim 1, wherein both ends of the rotor teeth protrude from the circumferential sides in the form of a rotor tooth shoe. 고정자와 회전자를 포함하는 자속 역전식 기기에 있어서, 회전자 치의 폭과 고정자 치에 결합된 영구자석의 한 극의 폭의 비율은 0.5에서 1.0 사이를 가지는 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조.In a magnetic flux reversing device comprising a stator and a rotor, the ratio of the width of the rotor tooth to the width of one pole of the permanent magnet coupled to the stator tooth has a stator between 0.5 and 1.0. And rotor structure. 고정자와 회전자를 포함하는 자속 역전식 기기에 있어서, 상기 회전자는 공극과 마주하는 양쪽 회전자 치의 가장자리 부분에 자속 장벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조.A magnetic flux reversing device comprising a stator and a rotor, wherein the rotor forms a magnetic flux barrier at edge portions of both rotor teeth facing the voids. 제 5항에 있어서, 상기 자속 장벽은 공극과 마주하는 양쪽 회전자 치의 가장자리 부분에 위치하며, 빈 공간으로 공극을 형성한 것을 특징으로 하는 자속 역전식 기기의 고정자 및 회전자 구조.6. The stator and rotor structure as set forth in claim 5, wherein the magnetic flux barrier is located at edge portions of both rotor teeth facing the voids, and voids are formed into empty spaces.
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