KR0182646B1

KR0182646B1 - 극수변환형 단상유도전동기

Info

Publication number: KR0182646B1
Application number: KR1019950069325A
Authority: KR
Inventors: 고권민
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 1999-05-15
Also published as: JPH09201021A; KR970055127A

Abstract

본 발명은 스위칭소자를 이용하여 고정자권선의 접속배선을 절환시켜 주므로써 고정자의 극수를 변환시켜 사용할 수 있도록 한 극수변환형 유도전동기에 관한 것이다. 본 발명의 극수변환형 단상유도전동기는 2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1주권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지는 2극보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선 또는 2극보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케 하는 스위치수단을 구비하여 이루어진다.

Description

극수변환형 단상유도전동기

제1도는 종래의 극수변환형 단상유도전동기의 구조도.

제2a도 및 b도는 종래의 개량된 극수변환형 단상유도전동기의 2극운전시 및 4극운전시의 결선도.

제3도는 본발명의 일실시예에 따른 극수변환형 단상유도전동기의 내부 결선도.

제4a도 및 b도는 제3도에서 2극운전시의 결선도 및 등가회로도.

제5a도 및 b도는 제3도에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도.

제6a도 및 b도는 본발명의 다른 실시예에 따른 2극운전시 및 4극운전시의 결선도

제7도는 종래 및 본발명에 따른 전동기에서 2극운전시의 특성을 비교한 표.

제8도는 본발명의 제1 및 제2실시예에 따른 전동기의 4극운전시의 특성을 비교한 표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b, 1A, 1B : 2극주권선 2a, 2b, 5A, 5B : 2극보조권선

3a-3d, 3A-3D : 4극주권선 4a-4d : 4극보조권선

9A, 9B, 9C, 9A', 9B', 9C' : 주권선 10 : 2극보조권선

R : 릴레이스위치 C : 콘덴서

AC : 상용교류전원 h, i : 가동접점

j : 고정접점 k : 가동철편

본발명은 극수변환형 유도전동기에 관한 것으로, 특히 스위칭소자를 이용하여 고정자권선의 접속배선을 절환시켜 주므로써 고정자의 극수를 변환시켜 사용할 수 있도록 한 극수변환형 유도전동기에 관한 것이다.

일반적으로, 유도전동기의 속도를 제어하기 위한 방법중에서 비용의 상승을 억제하면서도 전동기의 토오크특성을 변동시키지 않는 방법으로 극수를 변환시키는 방법이 있다.

제1도는 종래의 일반적인 극수변환형 단상유도전동기의 구조도이고, 제2a도 및 b도는 종래의 다른 실시예에 따른 극수변환형 단상유도전동기의 구조도이다. 제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 극수변환형 단상유도전동기는 주어진 고정자의 슬롯내에 권취된 2극주권선(1a,1b), 2극보조권선(2a,2b), 4극주권선(3a-3d) 및 4극보조권선(4a-4d)을 구비하여 2극운전시에는 2극주권선(1a,1b) 및 2극보조권선(2a,2b)을 사용하고, 4극운전시에는 4극주권선(3a-3d) 및 4극보조권선(4a-4d)을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방식은 충분하게 큰 대형전동기의 경우, 즉 고정자의 코어에서 요오크까지의 길이가 충분한 경우에만 적용이 가능하고, 소형전동기의 경우에는 슬롯의 면적이 충분히 크지 않기 때문에 4개의 권선을 권취하기가 사실상 어렵다는 문제점이 있었다. 나아가, 4개의 권선을 사용하는 경우에는 슬롯의 단면적증가에 기인한 고정자의 철손증가에 의하여 전동기의 효율의 저하 및 전류의 상승을 초래하는 문제점이 있었다. 나아가, 권선직경의 감소로 인하여 권선온도가 상승한다고 하는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위하여, 즉 고정자의 슬롯의 면적을 적게 하는 외에 철손을 감소시킬 목적에서 제2도에 도시한 바와 같이 기존의 4개의 권선중에서 비교적 영향이 적은 보조권선을 공통으로 사용하는 방식이 제안되어 있다. 즉, 제2도에 도시한 바와 같이 2극주권선(1a,1b)과 4극주권선(3a-3d)을 사용하고 2극보조권선(5A,5B)을 2극 및 4극의 보조권선으로 공통으로 사용하는 방식이 제안되어 있다. 전술한 구성을 가지는 전동기는 2극운전시에 충분한 효율을 기대할 수가 있다.

그러나, 4극운전시에는 제2b도에 도시한 바와 같이 보조권선(5A,5B)에서 쇄교부분이 발생하기 때문에 전동기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 아울러, 3개의 권선을 사용하기 때문에 여전히 슬롯의 단면적이 크고, 작업공정이 불량하다고 하는 문제점이 있었다.

본발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2극주권선과 4극주권선을 공용화아여 사용하므로써 슬롯면적을 작게 하고 작업성을 개선시키는 이외에 효율의 저하를 방지할 수 있도록 한 극수변환형 단상유도전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본발명의 극수변환형 단상유도전동기는 2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1주권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지는 2극보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선 또는 2극보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케 하는 스위치수단을 구비하여 이루어진다.

이하에는 전술한 목적을 달성하기 위한 본발명의 극수변환형 단상유도전동기의 양호한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제3도는 본발명의 일실시예에 따른 극수변환형 단상유도전동기의 내부 결선도이다. 제3도에 도시한 바와 같이, 본발명의 단상유도전동기에서는 고정자의 외측슬롯에 3세트의 주권선(9A,9B,9C)이 배치되는데, 수직선을 기준으로 하여 좌우양측에는 상하방향을 가지며 지그재그형상으로 권취되는 각각 1세트씩의 제1주권선(9A,9B)이 배치되고, 중앙측에는 역시 상하방향을 가지며 지그재그로 권취되는 1세트의 제2주권선(9C)이 배치된다. 좌측의 제1주권선(9A)의 일측단(M1) 및 우측의 제1주권선(9B)의 일측단(M2)은 각각 후술하는 릴레이스위치(R)의 해당 접점에 연결되며, 각각의 제1주권선(9A),(9B)의 다른 일단(2M)은 서로 연결되어 있다. 제2주권선(9C)의 일단(2M)은 각각의 제1주권선(9A),(9B)의 상기 연결점(2M)에 연결되며, 다른 일단(C)은 릴레이스위치(R)의 해당 접점에 연결되어 있다.

한편, 고정자의 내측슬롯에는 좌우방향을 가지며 지그재그로 권취되는 1세트의 2극보조권선(10)이 수평선의 중앙측에 배치된다. 2극보조권선(10)의 일단(C)은 상기 제2주권선(9C)의 일단(C)과 공통으로 연결된 채로 릴레이스위치(R)의 해당 접점에 연결되며, 다른 일단(S)은 후술하는 위상차 발생용 콘덴서(C)를 개재하여 릴레이스위치(R)의 해당접점에 연결된다.

제4a도 및 b도는 제3도에서 2극 운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제4b도에 도시한 바와 같이, 본발명의 전동기에 사용하는 릴레이스위치(R)는 각각 3개의 접점으로 이루어진 제1 및 제2가동접점(h),(i)이 상하 양측에 배치되고, 역시 3개의 접점으로 이루어진 고정접점(j)이 상기 제1 및 제2가동접점(h),(i)의 중앙에 배치되며, 상기 제1 및 제2 가동접점(h),(i)을 상기 고정접점(j)에 선택적으로 연결하는 3개의 가동철편(k)으로 이루어진다. 나아가, 상기 고정접점(j)을 이루는 하나의 접점과 상기 제1가동접점(h)을 이루는 하나의 접점은 전선에 의하여 상기 연결되어 있다. 전술한 구성에서, 상기 3개의 가동철편(k)은 여자코일(미도시)의 통전여부에 따라 함께 상하이동하게 되는데, 2극전환시에는 상방향으로 이동되어 고정접점(j)을 제1가동접점(h)에 연결시키게 된다. 이에 따라, 2극전환시에는 각각의 제1주권선(9A),(9B)이 병렬연결된 채로 제2주권선(9C)과 직렬연결되어 상용교류전원(AC)의 양단에 접속되게 된다. 결과적으로, 제4a도에 도시한 바와 같이 상측에서는 전류가 유입되고 하측에서는 전류가 유출되도록 각각의 제1주권선(9A),(9B)과 제2주권선(9C)이 접속되므로써 전체적으로 2극의 회전자계를 형성시킨다.

한편, 2극보조권선(10)은 콘덴서(C)를 개재하여 상용교류전원(AC)의 양단에 연결되므로써 제1주권선(9A),(9B)과 제2주권선(9C)에 의하여 형성된 상기 회전자계와 상호 90도의 위상차를 가지는 2극의 회전자계가 형성된다. 이에 따라, 전동기의 회전자(미도시)가 제1주권선(9A),(9B)의 상하측 경계를 원활하게 회전할 수 있게 된다.

제5a도 및 b도는 제3도에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제5b도에 도시한 바와 같이, 4극전환시에는 가동철편(k)이 하방향으로 이동되어 고정접점(j)을 제2가동접점(i)에 연결시키게 된다. 이에 따라, 4극전환시에는 제2주권선(9C)은 개방되고, 나아가 각각의 제1주권선(9A),(9B)은 상용교류전원(AC)의 양단에 직렬연결되게 된다. 한편, 2극보조권선(10)도 개방되게 된다. 이러한 결선에 의하여 제5도의 (a)에 도시한 바와 같이, 좌측의 제1주권선(9A)에서는 상측으로 전류가 유입되어 하측으로 유출되는 반면에, 우측의 제1주권선(9B)에서는 하측으로 전류가 유입되어 상측으로 유출된다. 이에 따라, 각각 두개의 N극과 S극이 교호로 나타나는 회전자계가 형성되어 회전자를 회전시키게 된다. 이 때의 회전자의 회전속도는 잘 알려진 바와 같이 대략 2극운전시의 1/2정도가 된다.

제7도는 종래 및 본발명에 따른 전동기에서 2극운전시의 특성을 비교한 표이다. 제7도에 도시한 바와 같이, 제1도 및 제2도에 도시한 구조를 가지는 종래의 전동기의 권선의 동량을 동일한 코어를 적용하여 본발명의 전동기의 권선의 동량과 동일하게 유지시키기 위해서는 본발명의 슬롯면적보다 약 1.5배의 슬롯면적이 필요하게 된다. 이를 감안한 상태에서 종래의 전동기와 본발명의 전동기의 제반 특성을 대비하여 볼 때, 효율과 평균전류면에서 큰치아기 발생함을 알 수가 있다.

제6a도 및 b도는 본발명의 다른 실시예에 따른 2극운전시 및 4극운전시의 결선도이고, 제8도는 본발명의 제1 및 제2실시예에 따른 전동기의 4극운전시의 특성을 비교한 표이다.

제6도에 도시한 실시예에서는 4극운전시의 기동토오크를 증가시키기 위하여 제2주권선(9C')의 권선수를 제3도의 제2주권선(9C)의 권선수보다 감소시켜서 각극(9A' 및 9B')사이의 거리를 좁히고 있다. 제6도의 실시예에 따른 전동기는 제8도에 도시한 바와 같이 4극운전시에 각 극의 거리가 가깝기 때문에 기동토오크는 증가하지만 자속의 쇄교로 인하여 효율이 저하되고 전류가 상승하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 전동기는 효율면보다 기동토오크가 중시될 때 양호하게 사용될 수가 있다. 본발명의 극수변환형 단상유도전동기는 냉장고의 압축기용 전동기로 양호하게 사용될 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 극수변환형 단상유도전동기에 따르면, 2극주권선과 4극주권선을 공용화하여 사용하므로써 슬롯면적을 작게 하고 작업성을 개선시키는 이외에 효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1주권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2주권선; 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지는 2극보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선 또는 2극보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케 하는 스위치수단을 구비하는 이루어진 극수변환형 단상유도 전동기.