KR0182647B1 - 극수변환형 단상유도전동기 - Google Patents

극수변환형 단상유도전동기 Download PDF

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Abstract

본발명은 스위칭소자를 이용하여 고정자권선의 접속배선을 절환시켜 주므로써 고정자의 극수를 변환시켜 사용할 수 있도록 한 극수변환형 유도전동기에 관한 것이다. 본발명의 극수변환형 단상유도전동기는 2세트의 제1주권선 및 상기 제1주권선사이에 배치되는 1세트의 제2주권선을 가지며, 이들 사이를 적절하게 절환시켜서 2극 및 4극 운전이 가능하게 하는 극전환형 단상유도전동기에 있어서, 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1보조권선; 상기 제1보조권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1보조권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선, 제1보조권선 또는 제2보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케 하는 스위치수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

극수변환형 단상유도전동기
제1a도 및 b도는 종래의 극수변환형 단상유도전동기에서 2극운전시의 결선도 및 등가회로도.
제2a도 및 b도는 종래의 극수변환형 단상유도전동기에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도.
제3a도 및 b도는 본발명의 극수변환형 단상유도전동기에서 2극운전시의 결선도 및 등가회로도.
제4a도 및 b도는 본발명의 극수변환형 단상유도전동기에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
9A, 9B : 제1주권선 9C : 제2주권선
10 : 제1보조권선 11A, 11B : 제2보조권선
R, R1 : 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.
제1a도 및 b도는 종래의 극수변환형 단상유도전동기에서 2극운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제1a도에 도시한 바와 같이, 종래의 단상유도 전동기에서는 고정자의 외측슬롯에 수직선을 기준으로 하여 좌우양측에는 각각 1세트씩의 제1주권선(9A,9B)이 배치되고, 중앙측에는 1세트 된 제2주권선(9C)이 배치된다.
한편, 고정자의 내측슬롯에는 좌우방향을 가지며 지그재그로 권취되는 1세트의 2극보조권선(10)의 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.
전술한 구조를 가지는 종래의 극수변환형 전동기에서 2극전환시에는 릴레이스위치(R)의 가동철편(k)이 b도에 도시한 바와 같이 상방향으로 이동되어 고정접점(j)을 제1가동접점(h)에 연결시키게 된다. 이에 따라, 2극전환시에는 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.
제2a도 및 b도는 종래의 극수변환형 단상유도전동기에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제2b도에 도시한 바와 같이, 4극전환시에는 가동철편(k)이 하방향으로 이동되어 고정접점(j)을 제2가동접점(i)에 연결시키게 된다. 이에 따라, 4극전환시에는 좌측의 제1주권선(9A)에서는 상측으로 전류가 유입되어 하측으로 유출되는 반면에, 우측의 제1주권선(9B)에서는 하측으로 전류가 유입되어 상측으로 유출되므로써 각각 두개의 N극과 S극이 교호로 나타나는 회전자계가 형성되어 회전자를 회전시키게 된다.
그러나, 전술한 종래의 극수변환형 단상유도전동기에서는 2극운전시에는 2극보조권선 및 콘덴서를 사용하므로써 운전시의 효율 및 역류개선의 효과가 있으나, 4극운전시에는 단지 제1주권선만을 사용하여 운전하므로써 제1주권선에 흐르는 전류밀도가 증가하고 운전효율및 역률이 저하되는 문제점이 있었다.
본발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2극보조권선과 4극보조권선을 공용화하여 사용하므로써 슬롯면적을 크게 증가시키지 않으면서도 역률 및 효율을 개선시킬 수 있도록 한 극수변환형 단상유도전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본발명의 극수변환형 단상유도전동기는 2세트의 제1주권선 및 상기 제1주권선사이에 배치되는 1세트의 제2주권선을 가지며, 이들 사이를 적절하게 절환시켜서 2극 및 4극 운전이 가능하게 하는 극전환형 단상유도전동기에 있어서, 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1 보조권선; 상기 제1보조권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1보조권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선, 제1보조권선 또는 제2보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케하는 스위치수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하에는 전술한 목적을 달성하기 위한 본발명의 극수변환형 단상유도전동기의 양호한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제3a도 및 b도는 본발명의 극수변환형 단상유도전동기에서 2극운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제3a도에 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 상하 방향을 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(R1)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(R1)의 해당 접점에 연결되어 있다.
한편, 고정자의 내측슬롯에도 역시 3세트의 보조권선(10,11A,11B)이 배치되는데, 수평선을 기준으로 하여 상하양측에는 좌우방향을 가지며 지그재그형상으로 권취되는 각각 1세트씩의 제1보조권선(11A,11B)이 배치되고, 중앙측에는 역시 좌우방향을 가지며 지그재그로 권취되는 1세트의 제2보조권선(10)이 배치된다. 상측의 제1보조권선(11A)의 일측단(S1) 및 하측의 제1보조권선(11B)의 일측단(S2)은 각각 후술하는 릴레이스위치(R1)의 해당 접점에 연결되며, 각각의 제1보조권선(11A),(11B)의 다른 일단(S)은 서로 연결되어 있다. 제2보조권선(10)의 일단(C)은 상기 제2주권선(9C)의 일단(C)과 공통으로 연결된 채로 릴레이스위치(R1)의 해당 접점에 연결되며, 다른 일단(S)은 각각의 제1보조권선(11A),(11B)의 공통연결점(S)에 연결된다.
한편, 제3b도에 도시한 바와 같이 본발명의 전동기에 사용하는 릴레이스위치(R1)는 각각 4개의 접점으로 이루어진 제1 및 제2가동접점(h),(i)이 상하 양측에 배치되고, 역시 4개의 접점으로 이루어진 고정접점(j)이 상기 제1 및 제2가동접점(h),(i)의 중앙에 배치되며, 4개의 가동철편(k)이 상기 제1 및 제2가동접점(h),(i)을 상기 고정접점(j)에 선택적으로 연결하는 구조로 이루어진다. 나아가, 상기 고정접점(j)을 이루는 하나의 접점과 상기 제1가동접점(h)을 이루는 하나의 접점은 전선에 의하여 상기 연결되어 있다. 전술한 구성에서, 상기 4개의 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, a도에 도시한 바와 같이 하측에는 전류가 유입되고 상측에서는 전류가 유출되도록 각각의 제1주권선(9A),(9B)과 제2주권선(9C)이 접속되므로써 전체적으로 2극의 회전자계를 형성시킨다.
한편, 각각의 제1보조권선(11A),(11B)도 병렬연결된 채로 제2보조권선(10)과 직렬연결된 후에 콘덴서(C)를 경유하여 상용교류전원(AC)의 양단에 접속되게 된다. 결과적으로, a도에 도시한 바와 같이 좌측에서는 전류가 유입되고 우측에서는 전류가 유출되도록 각각의 제1보조권선(11A),(11B)과 제2보조권선(10)이 접속되므로써 전체적으로 상기 제1주권선(9A),(9B)과 제2주권선(9C)에 의하여 형성된 상기 회전자계와 상호 90도의 위상차를 가지는 2극의 회전자계가 형성된다.
제4a도 및 b도는 본 발명의 극수변환형 단상유도전동기에서 4극운전시의 결선도 및 등가회로도이다. 제4b도에 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. 이와 동시에, 제2보조권선(10)은 개방되고, 각각의 제1보조권선(11A),(11B)은 상용교류전원(AC)의 양단에 콘덴서(C)를 경유하여 직렬연결되게 된다. 이러한 결선에 의하여 a도에 도시한 바와 같이, 좌측의 제1주권선(9A)에서는 하측으로 전류가 유입되어 상측으로 유출되는 반면에, 우측의 제1주권선(9B)에서는 상측으로 전류가 유입되어 하측으로 유출된다. 이에 따라, 각각 두개의 N극과 S극이 교호로 나타나는 회전자계가 형성하게 된다. 이와 동시에, 상측의 제1보조권선(11A)에서는 우측으로 전류가 유입되어 좌측으로 유출되는 반면에, 하측의 제1주권선(11B)에서는 좌측으로 전류가 유입되어 우측으로 유출된다. 이에 따라, 각각 두개의 N극과 S극이 교호로 나타나는 회전자계가 형성되어 회전자를 원활하게 회전시키게 된다. 본발명의 극수변환형 단상유도전동기는 냉장고의 압축기용 전동기로써 양호하게 사용될 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본발명의 극수변환형 단상유도전동기에 따르면, 2극주권선과 4극주권선을 공용화하는 이외에 2극보조권선과 4극보조권선도 공용화하여 사용하므로써 슬롯면적을 크게 증가시키지 않으면서도 어떠한 극운전에도 관계없이 역률 및 효율을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 2세트의 제1주권선 및 상기 제1주권선사이에 배치되는 1세트의 제2주권선을 가지며, 이들 사이를 적절하게 절환시켜서 2극 및 4극 운전이 가능하게 하는 극전환형 단상유도전동기에 있어서, 상기 제1주권선의 각 권선세트와 어긋나도록 배치되는 2세트의 권선으로 이루어지며, 4극전환시에 4극의 회전자계를 발생시키는 제1보조권선; 상기 제1보조권선의 각 권선세트사이에 배치되는 1세트의 권선으로 이루어지며, 2극전환시에 상기 제1보조권선의 각 권선세트와 협동하여 전체적으로 2극의 회전자계를 발생시키는 제2보조권선 및 상기 제1주권선, 제2주권선, 제1보조권선 또는 제2보조권선의 해당 접점을 절환시켜서 극전환운전을 가능케 하는 스위치수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 극수변환형 단상유도전동기.
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