KR100707431B1 - 속도가변형 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 릴레이를 통해 모터의 직병렬 권선을 절환하여 상기 모터의 속도 가변범위를 확대하고, 주권선 및 보조권선과 연결되어 상기 모터의 회전속도를 다단계로 가변시킬 수 있도록 하는 속도가변형 모터에 관한 것으로써, 다수의 극을 형성하며 고정자에 장착된 주권선 및 보조권선과, 상기 주권선 및 보조권선과 각각 릴레이를 통해 연결되어 직/병렬권선을 형성하여 속도의 가변범위를 확대하는 탭권선을 포함하여 구성되어, 상기 모터 회전속도의 가변범위를 크게 확대할 수 있으며, 확대된 범위내에서의 속도를 다단계로 가변시킬 수 있을 뿐만 아니라, 4극 운전시 상기 모터의 속도를 가변하는 데 있어 위상제어 또는 온/오프제어 대신 탭권선의 절환을 통한 속도제어방법을 사용함으로써 상기 모터의 구동시 발생하는 소음을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
주권선, 보조권선, 탭권선, 릴레이, 모터, 극수변환
Description
도 1 은 일반적인 외전형 모터의 고정자 및 회전자가 도시된 분해사시도,
도 2 는 본 발명에 따른 속도가변형 모터의 개략적인 구성이 도시된 회로도,
도 3 은 본 발명에 따른 속도가변형 모터에 있어서, 주권선 및 보조권선의 직병렬 권선과 탭권선이 도시된 회로도,
도 4 는 본 발명에 따른 속도가변형 모터에 있어서, 탭권선의 절환에 따른 탈수속도의 변화가 도시된 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
LM1, LM2: 주권선 LS1, LS2: 보조권선
LC1, LC2: 탭권선 R1, R2: 릴레이
본 발명은 속도가변형 모터로서, 특히 릴레이를 통해 모터의 직병렬 권선을 절환하여 상기 모터의 속도 가변범위를 확대하고, 주권선 및 보조권선과 연결되어 상기 모터의 회전속도를 다단계로 가변시킬 수 있도록 하는 속도가변형 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 권선이 장착된 고정자와 영구자석, Al 또는 철심구조로 형성된 회전자로 구성되며, 상기 고정자에 권선된 코일에 주기적으로 변화하는 전류를 흘려보내 전류변화에 따른 자계의 일정한 변화에 의해 상기 회전자에 토크가 발생하여 회전동력을 발생시키는 장치이다.
도 1은 일반적인 외전형 모터의 고정자 및 회전자가 도시된 분해사시도이다.
즉, 상기 모터는 고정자(1) 및 회전자(2)의 위치에 따라 분류되는데, 이중 회전자(2)가 고정자(1)의 외부에 설치되어 상기 고정자(1)의 권선에 흐르는 전류의 변화에 의해 상기 회전자(2)가 회전하는 외전형 모터는 상기 회전자(2)가 외측에 설치됨에 따라 상기 회전자(2)가 상기 고정자(1) 내측에 위치하여 회전하는 내전형 모터에 비해 그 회전반경이 증가하게 된다.
따라서, 상기 외전형 모터는 상기 내전형 모터에 비해 단위 체적당 토크의 발생이 증가하여 고가의 기동장치의 필요없이 기동토크가 큰 부하의 용도에 사용될 수 있으며, 동일한 토크의 발생을 필요로 하는 경우 일반적인 내전형 모터의 구조보다 컴팩트하게 구현될 수 있다.
또한, 일반적인 유도 모터에 있어서, 단상 교류전원이 상기 모터에 인가되어 초기 기동하는 경우 상기 모터는 권선 축의 방향으로 크기가 변화하는 교번자계가 발생할 뿐이므로 발생된 자기력이 서로 상쇄되어 회전력을 발생하지 못하게 된다. 따라서, 일단 상기 모터를 기동시키기 위하여 별도의 기동장치가 요구되며, 설치된 기동장치에 따라 여러 종류로 구분된다.
한편, 상기와 같은 단상 유도모터에 있어서, 상기 모터가 세탁기 또는 식기 세척기 등에 사용되는 경우 상기 세탁기 등의 동작수행시 상기 모터의 속도를 가변시켜야 할 필요가 있으며, 인가되는 전원이 단상 교류전압으로서 일정하게 변화하여 속도의 제어가 불가능하므로 상기 모터의 속도 가변을 위하여 3상 전동기에 인버터 회로를 부가하거나 별도의 구동 드라이브 회로 등을 사용하는 경우 추가적인 생산비용이 증가하게 되는 문제점이 있다
또한, 별도의 구동회로가 설치되지 않고 상기 모터의 회전속도를 가변하고자 하는 경우 상기 모터에 탭권선을 형성할 수 있으나, 이러한 경우 상기 모터가 도달가능한 최저 가변속도는 상기 모터 동기속도의 2/3 정도로 매우 제한적이어서 가변 범위를 확대하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 4극 및 12극 권선이 각각 형성되며, 4극 모터로 운전시 릴레이를 통해 상기 모터에 권선된 주권선 및 보조권선을 릴레이를 통해 직병렬로 전환하여 모터의 속도가변범위를 크게 확대시키고, 탭권선을 통해 상기 모터의 회전속도를 다단계로 가변시킬 수 있도록 하는 속도가변형 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 속도가변형 모터는 다수의 극을 형성하며 고정자에 장착된 주권선 및 보조권선과, 상기 주권선 및 보조권선과 각각 릴레이를 통해 연결되어 직/병렬권선을 형성하여 속도의 가변범위를 확대하는 탭권선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 속도가변형 모터의 개략적인 구성이 도시된 회로도이다.
우선, 본 발명에 따른 속도가변형 모터는 외전형 모터로서 회전자가 고정자의 외부에 설치되어 회전반경이 증가하게 되어 단위체적당 발생하는 토크량이 내전형 모터에 비해 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 속도가변형 모터는 기본적으로 주권선(LM), 보조권선(LS) 및 상기 보조권선(LS)과 직렬로 연결된 콘덴서(C)를 포함하여 구성되어, 단상 교류전원이 인가되면 상기 주권선(LM)에는 교번자계가 발생하며, 상기 보조권선(LS)에는 전기적으로 90도의 위상차를 갖는 보조자계가 발생한다. 따라서, 상기 보조자계 및 교번자계는 위상차로 인해 자계가 서로 상쇄되지 않으므로 이에 의해 회전자계가 발생하여 상기 모터를 회전시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 속도가변형 모터는 소모전력을 절감하면서도 상기 모터의 회전속도 가변범위를 크게 확대할 수 있도록 하기 위하여 상기 고정자에 다수의 극이 각각 권선되며, 본 명세서에서는 4극 및 12극이 독립적으로 권선된 것으로 설명하나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 본 발명에 따른 속도가변형 모터에 있어서, 상기 모터가 4극으로 운전되는 경우 4극을 형성하는 상기 주권선(LM) 및 보조권선(LS)은 각각을 형성하는 제 1, 2주권선(LM1, LM2) 및 제 1, 2보조권선(LS1, LS2)으로 구성되며, 상기 주권선(LM1, LM2) 및 보조권선(LS1, LS2)과 릴레이(R1, R2)를 통해 연결되어 직/병렬권선을 형성하도록 하는 탭권선(LC1, LC2)을 포함하여 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 속도가변형 모터에 있어서, 주권선 및 보조권선의 직병렬 권선과 탭권선이 도시된 회로도로서, 도 3a는 전체적인 회로도, 도 3b는 주권선 및 보조권선이 병렬로 연결된 회로도, 도 3c는 주권선, 보조권선 및 탭권선이 직렬로 연결된 회로도이다.
상기 제 1 및 제 2주권선(LM1, LM2)과, 상기 제 1 및 제 2보조권선(LS1, LS2)은 서로 병렬로 연결되며, 상기 주권선(LM1, LM2) 및 보조권선(LS1, LS2) 내지 탭권선(LC1, LC2)의 양단에 각각 연결되는 릴레이(R1, R2)로 구성되어 직렬 또는 병렬로 연결되도록 제어한다.
즉, 상기 주권선(LM1, LM2) 및 보조권선(LS1, LS2)은 양단에 각각 연결되어 있 는 제 1릴레이(R1)를 통해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으며 제 2릴레이(R2)를 통해 상기 주권선 측(LM1, LM2)에 상기 탭권선(LC1)이 연결 또는 미연결되고, 이는 상기 보조권선측(LS1, LS2)에 연결된 탭권선(LC2)의 경우에도 마찬가지이다.
즉, 서로 병렬연결되어 있는 상기 주권선(LM1, LM2)은 상기 주권선의 일단에 배치되는 제 1단자 및 병렬연결된 주권선(LM1, LM2)과 연결되는 탭권선(LC1)의 일단에 배치되는 제 2단자와 상기 제 2릴레이(R2)를 통해 연결될 수 있으며, 이와 마찬가지로 상기 보조권선(LS1, LS2)도 병렬연결된 제 1, 제 2 보조권선의 일단에 배치된 제 3단자 또는 상기 보조권선(LS1, LS2)과 연결되는 탭권선(LC2)의 일단에 배치되는 제 4단자와 상기 제 2릴레이(R2)를 통해 연결될 수 있으며 이에 따라 상기 모터의 속도가변 범위를 확대할 수 있게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하자면 다음과 같다.
상기 회로로 교류전압이 인가되면 상기 모터는 고정자 권선의 양단에 인가되는 전압, 모터에 발생되는 자속, 상기 고정자에 감긴 권선의 턴수 등에 따라 일정의 관계식을 만족하게 되며, 상기 교류전원의 크기 및 주파수가 일정한 경우에는 상기 자속 및 턴수는 반비례관계를 갖게 된다.
또한, 상기 회로로 인가된 전원은 주권선(LM1, LM2) 및 보조권선(LS1, LS2) 및/또는 탭권선(LC1, LC2)이 형성하는 각 극에 분배되어, 상기 모터로 인가되는 전원의 전압이 220V인 경우 상기 코일이 병렬로 연결되어 있는 경우에는 주권선(LM1, LM2)과 보조권선(LS1, LS2)에 각각 220V의 전압이 걸리게 되며, 상기 코일이 직렬로 연결되어 있는 경우에는 전압이 각 극에 나뉘어 분배되므로 한 쌍의 극에 걸리는 전압은 각각 110V가 된다.
따라서 상기 제 1릴레이에 의해 상기 주권선(LM1, LM2) 및 보조권선(LS1, LS2)이 병렬연결되면 직렬연결되는 경우 생성되는 자속량에 비해 증가하게 되며, 상기 제 2릴레이에 의해 상기 주권선(LM1, LM2) 또는 보조권선(LS1, LS2)에 추가적인 탭권선(LC1, LC2)이 연결되는 경우 전류는 병렬연결된 상기 주권선 및 상기 주권선(LM1, LM2)과 직렬로 연결된 탭권선(LC1, LC2)에 흐르게 되며, 이때 상기 고정자에 감긴 전체 권선의 턴수는 상기 주권선의 턴수 및 탭권선의 턴수의 합이 되어 전체적으로 턴수가 증가하게 되며, 그에 따라 생성되는 자속량이 감소하게 되어 상기 모터의 속도도 상대적으로 감소하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 속도 가변형 모터는 행정동작에 따라 변속이 요구되는 세탁기, 식기세척기, 압축기 등에 모두 적용될 수 있으며, 본 명세서는 상기 세탁기의 경우를 예로 하여, 본 발명에 따른 속도가변형 모터가 상기 세탁기에 적용되는 경우 상기 세탁기의 세탁행정 또는 탈수행정 수행시의 상기 모터의 동작을 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 속도가변형 모터가 장착된 세탁기는 드럼 내에 세탁물이 수용되고 행정 수행을 위한 제어명령이 입력되면 상기 모터를 설정된 회전수로 일정시간동안 구동시켜 상기 드럼을 회전시키고 그에 따른 세탁수의 작용에 의해 상기 드럼 내부에 수용된 포에 묻은 때가 떨어지게 된다.
다음, 세탁행정이 종료되면, 상기 포에 남은 거품을 헹궈내기 위한 헹굼행정이 수차례 반복되며, 이후 상기 포의 물기를 원심탈수시키는 탈수행정을 수행한 다음 전체적인 세탁행정을 종료하게 된다.
이때 세탁행정은 상기 모터의 정역운전에 의한 드럼 및 세탁수의 작용으로 때가 적용되는 것이므로 효과적인 세탁행정의 수행을 위하여 감속기가 연결된 12극 모터로 그 동작이 수행되며, 이때 상기 모터의 속도를 일정하게 유지하기 위하여 상기 모터가 과회전을 하는 경우 입력전압을 일시적으로 중단하여 상기 모터의 동작이 정지되도록 하며, 상기 모터의 회전수가 일정 수 이하로 떨어지는 경우 상기 모터로 다시 전압을 인가하여 상기 모터가 동작될 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 속도가변형 모터에 있어서, 탭권선의 절환에 따른 탈수속도의 변화가 도시된 그래프이다. A곡선은 상기 모터의 최대속도가 도시된 그래프이며, C곡선은 상기 모터의 최소속도가 도시된 그래프이며, B곡선은 상기 모터의 중속도가 도시된 그래프이다.
즉, 탈수행정이 수행되는 경우에 있어서, 고속 탈수행정을 위해 상기 모터를 고속회전시켜야 하는 경우 상기 릴레이에 의해 상기 권선이 병렬로 연결되면 부하에 일정토크를 제공하는 지점에서 상기 모터가 동작되며, 저속탈수 행정의 경우에 는 상기 릴레이에 의해 상기 권선이 직렬로 연결되어 상기 모터를 저속으로 회전시키고 상기 부하에 일정의 토크를 제공하게 되는 것이다.
또한, 상기 권선이 직병렬연결된 상태에서 부가적인 탭권선이 차례로 연결되면 상기 모터가 중속으로 회전하게 되어 중속탈수 행정을 수행할 수 있어, 이와 같은 방식을 통해 다단계로 상기 탈수행정을 수행할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 속도가변형 모터를 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며, 주권선 및 보조권선의 직병렬 연결과 추가적인 탭권선의 연결을 통해 상기 모터의 회전속도를 다단계로 가변시킬 수 있도록 하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 속도가변형 모터는 주권선 및 보조권선을 릴레이를 통해 직병렬 연결하고, 상기 주권선 및 보조권선 각각에 탭권선을 부가적으로 연결함으로써, 상기 모터 회전속도의 가변범위를 크게 확대할 수 있으며, 확대된 범위내에서의 속도를 다단계로 가변시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 4극 운전시 상기 모터의 속도를 가변하는 데 있어 위상제어 또는 온/오프제어 대신 탭권선의 절환을 통한 속도제어방법을 사용함으로써 상기 모터의 구동시 발생하는 소음을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 적어도 2종류 이상의 극수가 형성되도록 고정자에 권선된 주권선 및 보조권선과;상기 주권선 및 보조권선과 각각 릴레이를 통해 연결되어 직렬/병렬권선을 형성하며 속도의 가변범위를 확대하는 탭권선을 포함하여 구성되며,세탁과정에 따라 상기 극수가 변화되는 것을 특징으로 하는 속도가변형 모터.
- 제 1 항에 있어서,상기 주권선 및 보조권선은 상기 모터에 4극과 12극이 형성되도록 권선된 것을 특징으로 하는 속도가변형 모터.
- 제 2 항에 있어서,상기 모터는 탈수행정시 4극 모터로 동작하고, 세탁행정시 12극 모터로 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 속도가변형 모터.
- 제 3 항에 있어서,상기 모터는 12극 모터로 운전시, 회전속도를 일정하게 유지하기 위하여 온/오프(on/off) 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 속도가변형 모터.
- 제 1 항에 있어서,상기 주권선 및 보조권선은 각각 병렬로 연결된 제 1, 제 2권선이 형성되며, 상기 탭권선은 상기 주권선 및 보조권선 각각과 릴레이를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 속도가변형 모터.
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JPH08317691A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Fujitsu General Ltd | コンデンサ誘導電動機 |
-
2005
- 2005-02-14 KR KR1020050011858A patent/KR100707431B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03235696A (ja) * | 1990-02-13 | 1991-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リニアモータ |
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Non-Patent Citations (2)
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03235696 |
08317691 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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