KR100276006B1

KR100276006B1 - 다단 속도 모터

Info

Publication number: KR100276006B1
Application number: KR1019920017294A
Authority: KR
Inventors: 레이몬드 테이스 케네쓰
Original assignee: 그린 데니스 제이.; 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 1991-09-23
Filing date: 1992-09-23
Publication date: 2000-12-15
Also published as: EP0534890A3; ES2095441T3; CA2061207A1; DE69215632T2; EP0534890A2; KR930007000A; US5192887A; EP0534890B1; JPH05276720A; DE69215632D1; CA2061207C

Abstract

다중 속도 전기 모터(1)는 병렬로 접속된 주전기 권선(3)과 보조 전기권선(5)을 구비하고 있다. 하나의 부가 전기 권선(21)은 상기 병렬 접속된 주 및 보조권선과 직렬 접속되어 있고 또다른 부가 전기권선(23)은 제3권선과 직렬접속되어 있다.

온도 감지 저항 수단(25)은 하나이상의 부가 전기권선과 병렬로 접속되어 있다. 상기 저항소자는 모터가 시동될때 하나이상의 부가 권선들이 모터회로에 처음에 접속되는 경우 모터의 시동 토오크를 향상시킨다.

Description

다단 속도 모터

제1도는 본 발명의 실시예를 나타낸 전기적인 모식도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 전기적인 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 전기 모터 3,3' : 주 전기 권선

5,5' : 보조 전기 권선 7,7' : 보조 권선 분기

9,9' : 공통점 11,11' : 스위치 아암부

13,13',15,15',17,17',19,19' : 전기 접점

21,21' : 제3전기 권선 23,23' : 제4전기 권선

25,25' : 온도 감지 저항 소자 또는 PTC 소자

27,27' : 회로 보호기 29,29',33,33',35,35' : 공통점

C, C' : 커패시터 R, R1 : 회전자

L1, L1', L2, L2' : 도선 S, S' : 다단 전기 스위치

본 발명은 전기 모터와 같은 전동기에 관한 것으로, 특히 전동기를 저속 작동시킬 경우 그 모터의 시동 성능을 개량시키는 장치에 관한 것이다.

통상적으로 가전 제품 예컨대 전기 선풍기는 사용자가 원하는 속도로 선택될 수 있는 다단 속도로 작동하도록 설계된다. 선풍기 블레이드를 회전시키는데 사용되는 전기 모터는 예를 들어 고속, 하나 이상의 중속, 및 저속으로 작동시킬 수 있어야 한다(최소 한도로, 이러한 종류의 가전 제품에는 고속 및 저속으로 작동되는 것이 요구된다). 이들 가전 제품에 사용되는 다단 속도 모터의 한 가지 문제점은 이러한 모터가 저속(rpm) 작동을 하도록 구성되는 경우, 회전자를 시동하는, 즉 "이탈(break away)"하기 위해서 충분한 토오크를 발생하지 못한다는 점이다. 이러한 문제점은 모터가 슬리이브 베어링 또는 부싱을 채용하는 경우에 특히 심각해진다. 이와 같은 문제점에 대한 한 가지 해결책으로는 슬리이브 베어링을 볼 베어링으로 대체하는 것이다. 그러나, 볼 베어링은 슬리브 베어링보다 고가이고, 또한 슬리이브 베어링에 비해서 잡음 전달이 증대한다. 예를 들어, 선풍기는 모터 축에 직접 연결되기 때문에 모터의 잡음은 슬리이브 베어링을 이용하고 있는 것보다도 볼베어링을 이용하는 경우가 더 현저하다.

두 번째 가능한 해결책으로는 모터를 항상 고속으로 시동하고, 그 후 모터를 저속으로 절환시키는 것이다. 그러나 이러한 방법은 모터 절환을 복잡하게 하고 사용자에게 불편하므로, 사용자가 받아들일 수 없을 것이다.

세 번째 해결책으로는 모터 회로에 전기 소자를 추가하여, 낮은 작동 속도 절환 설정에 있어서 모터에 요구되는 시동 토오크를 증대하는 것이다. 이러한 방법의 예가 이탈리아 공화국 특허 제29291-A/77호에 나타나 있다. 이 특허에서는 직렬 접속된 저항들이 병렬 접속된 주 모터 권선 및 보조 모터 권선에 직렬 접속되었다.

더욱이, 양의 온도 계수(PTC) 장치가 3개의 저항 모두에 병렬로 접속되었다. 그리고 다단 전기 스위치가 모터의 속도를 조절하기 위해 회로 내의 저항 량을 증가 또는 감소시키도록 설정된다. PTC 장치는 모터 시동시에 있어서 직렬 접속된 저항을 흐르는 전류의 일부를 차단함으로써 시동 토오크를 개선했다. 그래서, PTC 장치가 가열되고 그의 저항이 증대하면, 장치를 흐르는 전류 량이 적어졌다. 이러한 방법은 저속 시에 있어서의 시동 토오크를 개선하지만, 불행하게도 저항을 흐르는 전류에 의한 연속적인 전력 손실 때문에 최적한 해결책은 되지 못한다.

본 발명의 몇 가지 목적은, 전기 선풍기와 같은 가전 제품에 사용되는 유형의 다단 속도 전기 모터에 대한 개량을 제공하는 것과, 모터가 저속 또는 중속 작동으로 설정될 때 그 모터가 고속 동작으로 설정되었을 경우의 시동 시 능력에 역효과를 주지 않게 개량된 시동 토오크를 갖는 모터를 제공하는 것과, 모터의 저속작동을 설정하는데 사용되는 적어도 하나의 모터 권선에 접속되는 양의 온도 계수(PTC) 장치를 내장하는 그러한 모터를 제공하는 것과, 모터에 용이하게 내장할 수 있는 그러한 개량을 제공하는 것이다.

기타 목적 및 특징은 이하에서 부분적으로 명확해지고 또 부분적으로 지적될 것이다.

본 발명의 제1형태에 있어서, 적어도 "고속" 작동 및 "저속" 작동을 행하는 전기 모터는 적어도 주 전기 권선 및 부가 전기 권선을 갖는다. 부가 전기 권선은 주 전기 권선과 직렬 접속된다. 회로는 모터가 고속 작동을 하기 위해 주 권선에 전력을 공급하도록, 또 모터가 저속 작동을 하기 위해 적어도 주 권선 및 부가 권선에 전력을 공급하도록 구성된다. 온도 감지 소자가 적어도 부가 전기 권선에 병렬로 접속되어, 모터가 고속 작동 상태 이외로 시동할 때 그 시동 토오크 특성을 개선한다.

본 발명의 제2형태에 있어서는, 고정 분할형 커패시터 모터는 직렬 접속된 커패시터 및 보조 권선을 갖는다. 복수의 직렬 접속된 부가 권선이 포함되어 있고, 복수의 작동 속도로 모터를 작동하게 되어 있다. 이러한 복수의 작동 속도에는 부가 권선 모두가 에너지를 받지 않는 상태에서의 "고속"과, 주 권선과 적어도 하나의 부가 권선이 에너지를 받는 적어도 하나의 중간적인 속도와, 주 권선과 모든 부가 권선이 에너지를 받는 "저속"이 포함된다. 부가 권선은 주 권선에 직렬 접속된다. 회로는 모터의 작동 속도를 선택하도록 구성되고, 또 모터가 시동될 때 선택 수단에 의해 선택된 작동 속도가 고속 이외인 경우의 이러한 모터의 시동 토오크를 개선하기 위한 회로가 구성되어 있다.

본 발명의 제3형태에 있어서, 가전 제품에서 사용하기 위한 다단 속도 모터는 병렬 접속된 제1 및 제2권선과, 이들 권선 중 하나와 직렬 접속된 커패시터를 갖는다. 제3권선이 제1 및 제2권선과 직렬 접속된다. 다단 스위치가 모터의 작동속도를 선택하기 위해 설치된다. 스위치는 제1 및 제2권선을 포함하는 속도 설정과, 제3권선을 더 포함하는 저속 설정과, 상기 권선에 상호 접속되고, 중속 작동 설정을 제공하기 위한 적어도 하나의 부가 권선을 포함하고 있다. 부가 권선은 스위치 수단에 의해 제3권선에 직렬 접속되고, 제1 및 제2권선과 부가 권선을 포함하는 중속 설정을 구성한다. 모터가 중속 또는 저속으로 시동되는 경우에 이러한 모터의 시동 토오크를 개선하는 회로는 제3권선 및 부가 권선에 병렬 접속된다.

도면에 있어서 동일 부호는 동일 부분을 가리킨다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다단 속도 고정 분할형 커패시터(PSC) 전기 모터(1)는 회전자(R), 주 전기 권선(3) 및 보조 전기 권선(5)을 갖고 있다. 권선(3) 및 권선(5)은 병렬로 접속되어 있다. 모터 회로의 보조 권선 분기(7)는 보조 권선에 직렬로 접속된 커패시터(C)를 포함한다.

권선에의 전류는 도선(L1) 및 도선(L2)을 통해 공급된다. 도선(L1)은 주 권선(3)과 회로 분기(7) 사이의 공통점(9)에 직접 접속된다. 도선(L2)은 다단 전기스위치(S)를 통해 모터 회로에 접속된다. 모터(M)는, 예컨대 전기 선풍기와 같은 가전 제품에서 사용되고, 스위치(S)는 사용자가 선풍기의 작동 속도를 선택하는 것을 가능하게 한다. 통상적으로, 선풍기는 3가지 작동 속도, 즉 고속, 중속 및 저속을 갖는다. 도시하지는 않았지만, 일부 선풍기는 한 가지 이상의 중간 속도를 가질 수 있으며, 그 경우의 스위치는 추가로 요구되는 설정에 적용하도록 구성된다.

제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 스위치(S)는 모터, 즉 선풍기의 오프 위치를 이루는 제1전기 접점(13)으로 이동할 수 있는 스위치 아암부(11)를 갖는다.

스위치 아암부(11)는, 또 선풍기의 고속 위치인 전기 접점(15)으로, 중속 위치인 전기 접점(17)으로, 그리고 저속 위치인 전기 접점(19)으로 각각 이동 가능하다.

제3전기 권선(21)이 병렬 접속된 주 권선 및 보조 권선에 직렬로 접속된다. 또한, 제4전기 귄선(23)이 권선(21)에 직렬로 접속된다. 이해되는 것이지만, 만일 모터가 하나 이상의 중속단을 갖는 경우에는 권선(21)과 권선(23) 사이에 부가적인 권선이 직렬로 접속되게 될 것이다. 또한, 더 이해되는 것이지만, 2단 속도 모터의 경우에는 중속용 권선(21)은 생략되어도 된다.

온도 감지 저항 소자(25)는 권선(21) 및 권선(23)에 병렬로 접속된다. 바람직하게는 저항 소자는 양의 온도 계수(PTC) 장치이다. 이러한 장치는, 예컨대 키스톤 카본 컴퍼니(Keystone Carbon Company)에 의해 제조되어 모델 번호 RL5310-20-110-120-PTX-009A로서 시판되고 있는 것이 있고, 그 소자에 처음으로 전류가 가해졌을 때 낮은 저항값을 갖는다. 유닛(25)은 연속적으로 전류를 받으면 가열되고, 이에 의해 저항값은 증가하고 그곳을 흐르는 전류는 감소된다.

주 권선 및 보조 권선의 공통점(29)과 권선(21)의 한 쪽 측부가 접속되어 있는 공통점(31) 사이에는 회로 보호기(27)가 접속된다. 후자의 공통점(31)에는 전기 접점(15)이 접속된다. 권선(21)의 다른 쪽 측부 및 권선(23) 사이의 공통점(33)에는 전기 접점(17)이 접속된다. 마지막으로, 권선(23)의 다른 쪽 측부에 있어서의 공통점(35)에는 전기 접점(19)이 접속된다. 선풍기의 작동 중에 있어서, 고속 스위치 설정은 도선(L1) 및 도선(L2) 사이의 회로 통로에 주 전기 권선(3)과 PSC 회로의 분기(7)를 갖게 된다. 중속 스위치 설정은 주 권선(3) 및 분기(7)는 물론 권선(21)을 포함하게 되고, 또 저속 스위치 설정은 주 권선(3), 분기(7) 및 직렬 접속된 권선(21)과 권선(23)을 포함하게 된다. 상술된 바와 같이, 만일 부가적인 권선이 모터에 포함되어 있으면(부가적인 중속단을 얻기 위해서), 그들이 적당한 스위치 설정을 얻기 위해 도선(L1) 및 도선(L2) 사이의 통로에 포함되게 될 것이다.

장치(25)를 중속 권선(21) 및 저속 권선(23)에 병렬로 내장함으로써, 스위치(S)가 저속 위치에 있는 상태로 선풍기를 시동하기 위한 모터 시동 토오크는 상당히 개선된다. 시험 결과는 장치(25)를 제1도에 도시한 바와 같이 권선(21) 및 권선(23)에 병렬로 접속하여 사용하면, 모터가 저속 모드로 처음에 시동했을 때 시동토오크가 대략 133% 증가함을 나타낸다. 또한, 시험에 의하면, 중속 상태에 의한 모터에 관해 시동 토오크가 대략 45% 증가함을 나타낸다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 개량의 다른 실시예가 도시되어 있다. 모든 공통의 구성 요소들에는 모두 "'"란 부호가 붙여져 있다. 제2도에 도시된 바와 같이, 저속 권선(23')의 양단에만 PTC 장치(25')를 접속하는 것이 유리할 것이다. 이 구성에 있어서, 스위치(S')가 저속 설정으로 있는 경우에 모터(1')가 시동될 때의 시동 토오크가 개선된다.

제1도 또는 제2도에 도시된 개량에 의하면, PTC 장치를 설치함으로써 스위치(S) 또는 스위치(S')가 각각 고속으로 설정될 때 모터의 시동 토오크가 감소하게 된다. 그러나, 고속 설정에 있어서 시등 토오크는 이미 충분히 높아, 이러한 감소는 모터의 시동 능력에 역효과를 미치지는 않는다. 제2도의 실시예에 있어서, PTC장치를 재공함으로써 스위치(S')가 중속으로 설정되어 있을 때 시동 토오크를 감소하게 된다. 이 중속 설정에 있어서의 모터의 강함에 따라서, 시동 토오크는 일반적으로 충분히 높아, 이러한 감소가 모터의 시동에 영향을 주지 않는다. 마찬가지로, 몇 가지 용도에 있어서 모터가 적절하게 사용되는 것을 확실히 하기 위해 제2도에서의 실시예에 관해 주의를 기울일 필요가 있을 것이다. 왜냐하면, 스위치(S')가 중속 위치에 있는 상태의 모터의 시동은 시동 토오크의 감소를 초래할 수 있기 때문이다. 그러나, 통상, 모터의 설계에 있어서 이것은 문제가 되지 않는다.

부속된 특허 청구 범위 내에서, 각종 개량은 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 당업자에게 명확해질 것이다.

Claims

(2회 정정) 적어도 고속 작동 및 저속 작동을 행하는 전기 모터로서, 적어도 주 전기 권선과, 그 주 전기 권선에 직렬로 접속되는 부가 전기 권선과, 상기 모터를 고속 작동하기 위해 상기 주 전기 권선에 전력을 공급하고 상기 모터를 저속 작동하기 위해 적어도 상기 주 권선과 상기 부가 전기 권선에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 수단과, 적어도 상기 부가 전기 권선에 병렬로 접속되어 상기 모터가 고속 작동 상태이외로 시동될 때 상기 모터의 시동 토오크 특성을 개선하는 온도 감지 소자를 포함하는 전기 모터.
(2회 정정) 제1항에 있어서, 상기 모터는 직렬 접속된 커패시터와 보조 권선을 포함하는 회로 분기를 가진 고정 분할형 커패시터(PSC) 모터이고, 상기 주 전기 권선은 상기 분기에 병렬로 접속되어 있는 전기 모터.
(2회 정정) 제2항에 있어서, 상기 전력 공급 수단은 상기 모터의 작동 속도를 선택하기 위한 스위치 수단을 포함하는 것인 전기 모터.
(2회 정정) 제3항에 있어서, 상기 모터는 적어도 하나의 중속을 갖고, 각각의 중속 작동용의 부가 전기 권선을 더 포함하며, 상기 중속 작동용의 부가 전기 권선은 상기 주 전기 권선과 상기 저속용 부가 권선 모두에 직렬로 접속되어 있는 전기 모터.
(정정) 제4항에 있어서, 상기 스위치 수단은 복수의 상기 전기 권선에 접속된 복수의 전기 접점을 포함하고, 상기 모터의 작동 속도를 선택적으로 제어할 수 있게 되어 있는 전기 모터.
(2회 정정) 제1항에 있어서, 상기 온도 감지 소자는 양의 온도 계수(PTC) 장치인 전기모터.
(2회 정정) 제6항에 있어서, 상기 PTC 장치는 저속용 권선에만 접속되어 있는 전기 모터.
(2회 정정) 제6항에 있어서, 상기 PTC 장치는 상기 저속용 권선 및 적어도 하나의 중속용 권선에 접속되어 있는 전기 모터.
(2회 정겅) 직렬 접속된 커패시터와 보조 권선에 병렬로 접속된 주 권선을 갖는 고정 분할형 커패시터 모터로서, 상기 모터를 복수의 작동 속도로 작동하기 위해 상기 주 권선과 직렬 접속된 복수의 직렬 접속 부가 권선을 포함하는데, 고속 상태에 있어서는 상기 부가 권선의 모두가 에너지를 받지 않고, 적어도 하나의 중속 상태에 있어서는 상기 주 권선과 상기 부가 권선 중 적어도 하나가 에너지를 받고, 저속 상태에 있어서는 주 권선과 함께 상기 부가 권선의 모두가 에너지를 받도록 되어 있는 복수의 직렬 접속 부가 권선과, 상기 모터의 상기 작동 속도를 선택하기 위한 선택 수단과, 상기 모터가 시동될 때 상기 선택 수단에 의해 선택된 작동 속도가 고속 이외일 때 상기 모터의 시동 토오크를 개선하기 위한 수단을 포함하는 고정 분할형 커패시터 모터.
(2회 정정) 제9항에 있어서, 상기 시동 토오크를 개선하기 위한 수단은 적어도 하나의 상기 부가 권선에 병렬로 접속된 양의 온도 계수(PTC) 장치를 포함하는 것인 고정 분할형 커패시터 모터.
(2회 정정) 제10항에 있어서, 상기 PTC 장치는 저속 작동을 위한 상기 부가 권선 양단에만 접속되고, 이것에 의해 저속으로 시동하는 경우에만 시동 토오크의 개선을 얻게 되는 고정 분할형 커패시터 모터.
(2회 정정) 제10항에 있어서, 상기 PTC 장치는 적어도 2개의 보조 권선 양단에 접속되어 있는 고정 분할헝 커패시터 모터.
(2회 정정) 가전 제품에서 사용되는 다단 속도 모터로서, 병렬 접속된 제1 및 제2권선과, 상기 권선 중 한 권선에 직렬 접속된 커패시터와, 상기 제1 및 제2권선과 상기 모터의 작동 속도를 선택하기 위한 다단 스위치 수단에 직렬 접속된 제3권선과, 상기 모터가 중속 또는 저속으로 시동될 때 상기 모터의 시동 토오크를 개선하기 위해 상기 제3권선 및 적어도 하나의 부가 권선에 병렬 접속된 수단을 포함하고, 상기 다단 스위치 수단은, 상기 제1 및 제2권선을 포함하는 고속 설정과, 상기 제3권선을 추가로 포함하는 저속 설정과, 상기 모터를 중속으로 작동하는 중속 설정을 제공하기 위해 상기 권선들에 상호 접속되는 상기 적어도 하나의 부가 권선을 포함하며, 상기 부가 권선은 상기 제3권선에 직렬 접속되어, 상기 다단 스위치 수단은 상기 제1권선, 제2권선 및 상기 부가 권선을 포함하는 중속 설정을 갖게 하는 다단 속도 모터.
(정정) 제13항에 있어서, 상기 시동 토오크를 개선하기 위한 수단은 온도 응답 수단을 포함하는 것인 다단 속도 모터.
(정정) 제14항에 있어서, 상기 온도 응답 수단은 양의 온도 계수 장치를 포함하는 것인 다단 속도 모터.
(2회 정정) 제14항에 있어서, 상기 모터는 하나 이상의 중속 작동을 행하는 것으로서, 각각의 부가적인 작동 속도를 위한 하나의 권선을 더 포함하고, 각각의 부가 권선은 다른 부가 권선에 직렬 접속되며, 상기 온도 응답 수단은 상기 제3권선과 상기 부가 권선의 모두에 병렬 접속되어 있는 다단 속도 모터.
(정정) 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2권선과 상기 부가 권선들 사이에 위치된 회로 보호 수단을 추가로 포함하는 다단 속도 모터.