KR100282112B1 - 가변속 전동기 - Google Patents

Abstract

전동기본체에 가변속제어회로를 부착하고, 임의의 회전수로 운전할 수 있는 가변속전동기의 전동기본체 부분과, 가변속제어부분이 상호간에 열적으로 영향을 주지 않도록 해서 소형화를 도모한다.

전동기본체와 제어유닛 사이에 공극을 확보하여 공기층을 설치해서 서로 열영향이 없도록 하였다. 제어유닛의 전동기 대향면은 방사열이 반사율이 높은 면으로 한 것, 공기층에 열차폐판을 배치한 것 공기층에 대류가 발생하기 쉽게 하는등의 구성으로 하였다.

Description

가변속 전동기

전동기본체를 정속 전동기와 공용할 수 있도록, 전동기 본체와 제어유닛의 냉각 설계가 개별적으로 할 수 있는 가변속전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 가변속유닛을 기측에 구비한 가변속 전동기에 관한 것이다.

도 9 는 일본국특개평 6-62595호 공보에 기재된 종래의 가변속전동기의 사시도이다.

도면에서 1 은 전동기 본체, 2는 커버내에 수용된 가변속제어 유닛이다. 이 가변속제어유닛(2)는 전원주파수를 소요속도에 대응하는 주파수로 변환해서 전동기에 급전하는 회로의 파워유닛과 그 회로를 제어하는 제어유닛으로 구성되어, 커버내에 수납되어 있다.

이와같이 구성된 가변속전동기는 전원을 접속하는 것만으로 임의의 속도로 운전할 수 있는 것이다.

이와같이 구성된 가변속전동기의 운전시의 주된 발열부는, 전동기 본체와 주파수를 변환하는 인버터의 파워반도체 소자의 부분이고, 가변제어유닛은 전동기의 단부에 직접 부착되어 있으므로, 전혀 본체의 냉각면은 적어지고, 정속전동기에 비해 냉각조건이 나빠지므로, 전동기의 치수가 커지고 커버내에 수용된 속도제어유닛은, 전동기 본체의 열영향을 고려해서 냉각설계를 할 필요가 있고, 전동체본체, 제어유닛 모두 치수가 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 된 것으로, 전동체 본체를 정속전동기와 공용할 수 있도록, 전동기본체와 제어유닛의 냉각설계가 개별적으로 할 수 있는 가변속 전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1 에 관한 가변속전동기는 전동기의 가변속제어를 제어유닛을 케이스내에 수납한 전동기의 반 출력축에 부착하고 제어유닛을 수납한 케이스와 전동기 사이에 공기층을 확보한 것이다.

본 발명의 청구항 2 에 관한 가변속 전동기는 제어유닛의 케이스의 저면은, 파워유닛 부착면을 높게 하고, 제어소자, 콘덴서등의 발열이 적은 부분의 부착면은 낮게 형성한 것이다.

본 발명의 청구항 3 에 관한 가변속 전동기는, 제어유닛의 케이스의 전동기에 대향하는 면과 전동기의 반출력축측과의 사이의 공기층의 상하게 공기가 유통하는 개구부를 설치한 것이다.

도 1 은 본 발명에 의한 가변속전동기의 실시의 형태 1 의 구성을 표시하는 단면도.

도 2 은 실시의 형태 1 의 제어유닛의 케이스부착부의 전동기측에서 본 정면도.

도 3 은 실시의 형태 1 의 제어유닛의 케이스내면의 정면도.

도 4 는 전동기의 가변속제어유닛의 제어회로의 한예를 표시하는 회로도.

도 5 는 실시의 형태 2 의 제어유닛과 전동기 사이의 공기층부분에 열차폐판을 배치한 구성도.

도 6 은 실시의 형태 3 의 제어유닛의 케이스의 구성을 표시하는 단면도.

도 7 은 제어유닛의 케이스의 내벽에 흡열핀의 배치도.

도 8 은 제어유닛의 케이스의 공극부에 대류를 발생시키는 개구부의 배치도.

도 9 는 종래의 가변속전동기의 구성을 표시하는 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10. 전동기본체, 11. 고정자,

12. 회전자, 13. 회전축,

14. 고정자 틀, 15. 반출력측 브래킷,

16. 베어링, 17. 출력축측 브래킷,

18. 베어링,19. 톱니바퀴 상자, 20. 가변속제어유닛,

21. 케이스, 21c. 냉각핀,

22. 케이스부착부, 23a. 정류회로,

23b. 파워유닛, 24. 제어소자,

25. 콘덴서, 30. 공기층,

31. 케이스, 31a. 파워유닛부착부,

31b. 제어소자부착부, 31f. 냉각핀,

31g. 냉각핀, 36. 열차폐판,

43. 케이스, 43e. 흡열핀,

43. 흡열핀, 51. 케이스부착부,

51A. 케이스부착부 하부개구부, 51b. 케이스부착부 상부개구부.

실시의 형태 1

도 1 은, 본 발명에 의한 가변속전동기의 실시의 형태 1 의 단면도이다. 도면에서 10은 전동기 본체, 11은 고정자, 12는 회전자, 13은 전동기축, 14는 고정자틀, 15는 반출력측 브래킷, 16은 반출력축측의 브래킷(15)의 중심에 끼워진 베어링, 17은 출력축측의 브래킷으로 이 경우는 전동기 회전을 감속해서 출력하는 톱니바퀴 상자를 구비한 예이고, 그 톱니바퀴 상자의 일면을 겸하고 있다.

18은 출력측 브래킷에 끼워진 베어링, 19는 전동기 본체(10)의 출력을 감속하는 톱니바퀴 상자이고, 출력축(19a)로부터 출력된다.

20은 전동기를 가변속제어하는 제어유닛, 21은 케이스로, 외주에는 냉각핀(21c)이 설치되어 있다.

22는 케이스 부착부로 케이스(21)의 뚜껑을 겸하는 것이고 전동기본체(10)와의 간격을 확보하기 위해 전동기 본체(10)의 외경에 맞추어 통상부(22a)가 설치되어 있다.

23은 파워유닛, 24는 제어소자, 25는 콘덴서이다. 30은 전동기 반 출력축측 브래킷(15)과 제어유닛사이의 공기층이다.

제어유닛(20)의 케이스(21)는 도 2 에 표시하는 바와같이, 외주측면에 냉각핀(21c)을 설치해서, 냉각효과를 높이고 있다.

도 3 은 제어유닛(20)의 각 부재의 배치도이다.

전동기 본체에 주파수를 변환해서 전력을 공급하는 파워유닛(23)은, 발열이 크므로, 방열을 고려할 필요가 있고, 케이스(21)의 저면에 밀착해서 부착되고, 외부에 열전달이 잘 되도록 부착되어 있다.

제어소자는 케이스에 띠워서 부착되어 있다. 콘덴서는 케이스 상부의 공간에 부착되어 있다.

도 4 는 전동기의 가변속제어회로의 한예를 표시하는 것이다.

도면에서 23a는 정류회로, 23b는 직류전압을 임의의 주파수로 3상전압으로 변환해서, 전동기본체(10)에 공급하는 파워유닛이다.

24는 제어회로, 24a는 운전조건을 설정하는 운전유닛, 24b는 제어회로부, 24c는 드라이브회로부이다.

전원전압은 정류회로(23a)에 의해 정류되고 콘덴서(25)에 의해 평활하되고, 운전조건을 설정하는 운전유닛의 신호에 따라 제어회로부(24b) 제어신호가 출력되고 그 출력신호에 따라 드라이브회로(24c)로부터 파워유닛(23b)의 스위칭시기와 시간이 제어되어 임의의 주파수의 3상전압이 전동기에 공급되고, 전동기 본체(10)은 주파수에 대응하는 회전수로 운전된다.

이 제어유닛에서는, 정류회로(23a) 와, 파워유닛(23b)의 반도체 소자의 발열량이 크다.

가변속 전동기를 이와같이 구성하면 전동기본체(10)와 제어유닛(20)사이의 케이스부착부(22)의 통상부(32a)에 확보된 공기층(30)에 의해 전동기본체(10)의 발열이 제어유닛에 별로 영향을 미치지 않고 방열되고, 제어유닛에 대해서는, 공기층(30)의 부분이 열저항이 되어 전동기의 열영향이 경감되고, 전동기 제어유닛 모두 잘 냉각되고, 사용조건에 따라서는 전동기 본체(10), 제어유닛(20) 모두 개별적으로 냉각설계가 된다.

도 1 에서, 전동기본체(10)와 제어유닛(20)의 케이스의 케이스부착부(22)사이에는 공기층(30)을 설치해도 전동기본체(10)의 방사열을 받으므로, 그 열영향을 더욱 경감시키기 위해서는, 케이스부착부(22a)의 재질을 절연부재같은 열저항이 큰 재료로 구성하게 되면, 제어유닛(20)의 내부에 대한 열영향을 더욱 경감할 수 있다.

또, 케이스부착부(22)의 전동기본체에 대향하는 면에는 금속, 예를들면 알미늄 아연등으로 매타릭 가공을 하고, 광택면으로 마감하면 반사열이 높아지고, 제어유닛(20)이 전동기본체(10)로 부터의 열영향을 더욱 경감할 수 가 있다.

실시의 형태 2

실시의 형태 1 에서는 전동기 본체(10)와 제어유닛(20)사이에 간극(30)을 설치한 구성이었으나, 전동기본체(10)의 반출력축 측의 표면으로부터의 방사열은 직접 제어유닛(20)의 케이스부착부(22)의 표면에 방사되기 때문에, 열영향은 피할 수 없는 구성이다. 이 실시의 형태 2 에서는 전동기본체(10)의 반출력축측의 방사열이 직접 제어유닛(20)에 달하지 않도록, 전동기본체(10)와 제어유닛 사이의 공급(30)내에 열차폐판을 배치한 것이다.

도 5 에 그 구성을 표시한다. 도 5에서, 36은 열차폐판이다. 도 5 의 기타의 구성을 도 1 의 구성과 같다.

이와같이 구성하면, 전동기본체(10)의 반출력축측으로 부터의 방사열은 열차폐판(36)에 차폐되어 직접 제어유닛(20)에는 달하지 않고, 열차폐판에 닿고, 열차폐판(36)의 온도를 상승시켜 제어유닛(20)에는 열차폐판(36)의 온도에 대응하는 방사열을 받게되어, 전동기의 온도의 영향은 거의 받지 않게 된다.

운전중의 열차폐판(36)의 온도는 전동기의 온도와 제어유닛(20)의 온도의 중간이 된다고 상정되고, 방사열의 방사는 발생원의 절대온도의 4승에 비례하므로, 제어유닛이 받는 방사열은 극단적으로 적어지고, 전동기의 온도의 영향을 거의 받지 않게 된다.

열차폐판(36)의 양측은 공기층(30a),(30b)이 존재하므로, 역차폐판(36)의 냉각은 공기층내의 공기의 대류에 의해 효율좋게 냉각되므로 전동기본체(10), 제어유닛(20)의 상호간에서 거의 열영향을 받는일이 없어지고, 전동기는 일반의 정속전동기와 공용할 수 있게 된다.

실시의 형태 3

실시의 형태 3 은, 제어유닛이 효율좋게 냉각되도록 제어유닛의 형상을 개량한 것이다. 도 6 에 그 구성을 표시한다. 제어유닛의 내부의 발열은 구성하는 파워유닛의 부분이 가장크고, 제어소자의 부분은 별로 온도가 상승하지 않으므로, 이 파워유닛의 부분의 냉각을 효과적으로 시행함으로써, 제어유닛의 온도상승은 낮게 억제할 수 가 있다. 도 6에서, 31은 제어유닛의 케이스이고, 그저면은 높은 부분(31a)과 낮은 부분(31b)의 2단으로 구성되고 그 저면이 높은 부분(31a) 의 외면은 키가 높은 냉각핀(31g), 저면이 낮은 부분(31b)는 키가 낮은 냉각 핀(31f)이 설치되어 있다.

발열량이 많은 파워유닛(23)을 키가 큰 저면에 밀착해서 부착하고, 키가 낮은 부분에는 제어유닛을 부착한 구성으로 한다.

이렇게 구성하면, 발열량이 많은 파워유닛(23b)을 부착한 케이스(31)의 배면에는 키가 큰 냉각핀이 설치되어 있으므로, 파워유닛이 효과적으로 냉각되고, 케이스(31)의 크기를 변경시키지 않고, 제어유닛의 온도상승을 낮게 억제할 수 가 있다.

실시의 형태 4

실시의 형태 4 는 제어유닛의 용기내면에 흡열핀을 설치한 것이다.

그 구성을 도 7 에 표시한다. 도면에서, 43은 제어유닛의 케이스이고, 그 내면에 흡열핀(43e), (43f)가 설치되어 있다. 제어유닛의 제어소자, 파워유닛은 밀폐된 케이스내에 수용되어 있으므로, 발열은 케이스벽을 전열해서 외표면으로부터 방열되나, 케이스의 전열은 표면적이 클수록 열구배가 적어도 효율좋게 전열된다.

이렇게 구성하면, 케이스(43) 내부의 발열은 케이스내부의 표면적이 커져있으므로, 케이스부분의 온도구배가 작아져 효율좋게 방열된다.

실시의 형태 5

실시의 형태 5는 전동기의 반출력축측과 제어유닛사이의 간극에 대류가 발생하도록 구성한 것이다.

도 8 은 제어유닛의 전동기 반출력축측과 제어유닛 사이의 간극을 형성하는 케이스 부착부의 형상을 표시한다. 도면에서 51은 케이스부착부, 51A는 케이스부착부개구부, 51B는 케이스부착부상부 개구부이다.

이렇게 구성하면, 도 1 의 전동기본체(10)와 제어유닛(20)의 케이스부착부(22)사이의 공극(30)부분에 대류가 발생하고 공극의 양 측면은 효율좋게 냉각되고 전동기본체의 온도상승에 의한 제어유닛에의 영향, 또는 역의 경우의 제어유닛의 전동기 본체에의 영향이 대단히 적어지고, 가변속전동기의 냉각설계를 각각 개별적으로 할 수 가 있고, 전동기는 일반의 정속전동기와 공용할 수 가 있고, 제어회로도 냉각조건이 좋아지므로, 가변속전동기로서 소형화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 청구항 1에 관한 가변속전동기는 전동기의 가변속제어를 하는 제어유닛을 케이스내에 수납해서 전동기의 반출력축측에 부착하고, 제어유닛을 수납한 케이스와, 전동기 사이에, 공기층을 확보하였으므로, 전동기의 발열이 제어유닛에 그다지 영향하는 일 없이 방열되고, 제어유닛에 대해서는 공기층(30)부분이 열저항이 되어, 열영향이 경감되고, 전동기의 냉각도 좋게 사용조건에 따라서는 전동기, 제어유닛 모두 개별적으로 냉각설계할 수 있다.

본 발명의 청구항 2 에 관한 가변속전동기는 제어유닛의 케이스의 저면은 파워유닛 부착면을 높게 하고, 제어소자, 콘덴서등의 발열이 적은 부분의 부착면은 낮게 형성하였으므로, 파워반도체의 방열이 좋아지고, 제어유닛의 온도상승이 억제된다.

본 발명의 청구항 3 에 관한 가변속전동기는 제어유닛의 케이스의 전동기에 대향하는 전동기의 반출력축측사이의 공기층의 상하에 공기가 유통하는 통기공을 설치하였으므로 전동기의 반출력축과 제어유닛사이의 간극에서 공기의 대류가 활발하게 발생해서 냉각하고, 전동기와 제어유닛이 서로 영향을 주는 일이 없고, 전동기, 제어유닛 모두 개별적으로 냉각설계할 수 가 있다.

Claims (3)

1. 한쪽에 출력축(19a)를 구비한 전폐자냉식 전동기(10), 케이스(21)내에 수납된 전동기(10)의 가변속제어를 하는 제어유닛(20)을 구비하고, 케이스내에 수납된 제어유닛(30)은 상기 전동기의 반출력축측에 부착되고, 상기 제어유닛이 수납된 케이스(21)와 상기 전동기(10)사이에 공기층(30)이 확보되어 있는 것을 특징으로하는 가변속 전동기.
2. 제 1 항에 있어서,

   제어유닛의 케이스의 저면은 파워유닛 부착면을 높게하고, 제어소자, 콘덴서등의 발열이 적은 부분의 부착면은 낮게 구성한 것을 특징으로 하는 가변속 전동기.
3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,

   제어유닛의 케이스의 전동기에 대향하는 면과 전동기의 반출력측 사이의 공기층의 상하에 공기가 유통하는 통기공을 설치한 것을 특징으로하는 가변속 전동기.

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