KR100294914B1

KR100294914B1 - 단상유도형콘덴서모터및이의운전장치

Info

Publication number: KR100294914B1
Application number: KR1019930025948A
Authority: KR
Inventors: 김용수; 신명호
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 2001-09-17
Also published as: KR950015966A

Abstract

2개의 평형 운전점을 갖도록 설계된 단상 유도형 콘덴서 모터와 이의 운전장치가 개시되어 있다. 그 모터(1')는 주권선(2)과 중간탭(T₃)을 갖는 보조권선(3)을 가지며, 그 보조권선(3) 전체에 직렬접속되는 제1콘덴서(C₁) 및 그 보조권선(3)의 중간탭(T₃)에 접속되는 제2 콘덴서 (C₂)를 구비한다. 이의 운전장치로서 제1 콘덴서(C₁)와 제2콘덴서(C₂)를 선택하여 보조권선(T₃) 전체 또는 그 일부에 전원을 인가하여 고속과 저속운전을 행하고, 또한 그 보조권선(3)의 중간탭(T₃)에 연결되는 제2콘덴서(C₂)의 전원접속위치를 바꾸어 정역제어운전을 행하는 구동제어회로가 개시되어 있다. 그 모터(1)는 고속과 저속 및 정.역회전의 각 운전조건에서 평형운전되어 저주파 진동에 의한 사용기기의 전동과 소음을 줄인다.

Description

단상 유도형 콘덴서 모터 및 이의 운전장치

제1도는 종래 단상 유도형 콘덴서 모터와 그 정역운전을 위한 구동회로를 나타낸 결선도.

제2도는 본 발명에 따른 단상 유도형 콘덴서 모터와 그 정역운전을 위한 구동회로를 나타낸 결선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1' : 모터 2 : 주권선

3':3a',3b' : 보조권선 4 : 농형 회전자

5 : 제어회로 6 : 릴레이 구동부

C,C₁,C₂: 콘덴서 R₁∼R₆: 릴레이접점들

T₃: 중간탭 V : 전원

본 발명은 단상 유도형 콘덴서 모터와 이의 운전장치에 관한 것으로서, 특히 2개 이상의 평형 운전점을 갖는 단상 유도형 콘덴서 모터와 이의 운전장치에 관한 것이다.

일반적으로 단상 유도형 콘덴서 모터는 농형 회전자와 고정자 철심으로 이루어지고 그 고정자 철심에 감기는 운전용 주권선과 기동용 보조권선을 가지며 또한 그 보조권선과 직렬접속되는 진상 용량리액턴스를 갖는 콘덴서를 가진다. 주권선과 보조권선은 전기각 90°를 이루도록 배치되며, 그 주권선에 의한 교번자속과 보조권선에 의한 교번자속의 합성에 의하여 회전자속을 만들어서 농형 회전자에 회전토오크를 발생시킨다. 이와 같은 단상 유도형 콘덴서 모터는 그 운전중에도 콘덴서가 항시 접속되어 있으므로 역률이 좋은 장점을 지닌다. 또한 단상 유도형 콘덴서 모터에 있어서는 그 주권선과 보조권선 어느 하나의 결선 위치를 바꾸는 간단한 조작에 의하여 그 농형 회전자의 회전방향을 바꿀 수 있다. 따라서 단상 유도형 콘덴서 모터는 이러한 장점을 이용하여 정역운전을 필요로 하는 기기, 예를 들면 가정용 전기 세탁기 등에 적합한 것이다. 그런데 가정용 전기 세탁기 등에 적용함에 있어서는 실내에서 사용되는 것인 만큼 그 모터 작동에 의하여 불쾌한 진동과 소음이 발생되고 있다는 문제를 해결할 필요가 있다. 세탁기의 소음을 분석한 결과, 그 소음의 주성분은 전원 주파수의 고조파 성분이며, 결국 모터의 운전중 발생되는 저주파 진동에 의해 지배되고 있음을 알 수 있었다.

단상 유도형 콘덴서 모터에 있어서는, 그 운전중의 공극자속이 정상분 자속밀도와 역상분 자속밀도로 구분된다. 그 청상분 자속밀도는 회전 토오크를 발생시키는 반면에, 역상분 자속밀도는 진동 토오크와 저주파 진동을 일으키는데 기여하게 된다. 모터 단품의 상태에서는 역상분 자속밀도에 의한 저주파 진동에 기인하는 소음은 거의 발생되지 않는다. 그러나 세탁기 등과 같은 기기에 장착된 경우에, 모터의 저주파 진동은 그 기기를 가진시키는 주원인이 된다. 이 때문에 기기의 작동이 매우 불안정하게 되고 동시에 불쾌한 소음이 발생되는 것이다.

단상 유도형 콘덴서 모터의 역상분 자속밀도에 의한 저주파 진동은 주권선과 보조권선의 권선비 및 콘덴서의 용량 등의 최적화 설계로 제거할 수 있으며, 그러한 최적화 상태의 운전을 소위 평형 운전점이라한다. 일반적으로 단상 유도형에 있어서는 회전속도에 따라 임피던스가 변화하므로 그 평형 운전점이 운전영역의 한 지점에서만 존재하게 된다. 따라서 세탁기의 탈수와 세탁시와 같은 2개 이상의 운전조건에서 각각 평형 운전점을 갖게 하기 위해서는 그 권선방식을 변경하고 콘덴서를 추가하는 등 새롭게 설계되어야 하는 것이다.

제1도는 예컨대 세탁기용으로서 종래의 단상 유도형 콘덴서 모터와 그 탈수시의 고속 정회전운전 및 그 세탁시의 저속 정역운전을 위한 운전회로를 나타낸다. 모터(1)의 주권선(2)과 보조권선(3)은 병렬로서 그 일측 단자들이 전원(V)의 일측에 공통접속되고 그 타측 단자들이 각각의 릴레이 접점(R_M)(R_s)를 통해 전원(V)의 타측에 접속된다. 콘덴서(C)는 그 주권선(2)과 보조권선(3)의 타측 단자들 사이에 접속된다. 여기서 릴레이 접점(R_M)(R_s)은 도시하지 않은 릴레이 구동회로에 의하여 선택된 운전모드에 따라 각기 자동적으로 스위칭되는 것이다.

그 릴레이 구동회로에 의하여 정회전 운전이 선택되어 지면, 일측릴레이 접점(R_M)이 0N되고 타측 릴레이 접점(R_s)이 OFF된다. 이때 콘덴서(C)는 보조권선(3)과 직렬접속된 상태가 된다. 따라서 주권선(2)에 흐르는 전류보다 보조권선(3)에 흐르는 전류가 앞서게 되어, 모터(1)의 농형 회전자(4)가 정회전하는 것이다. 반대로 릴레이 구동회로에 의하여 역회전 운전이 선택되어 지면, 일측 릴레이 접점(R_M)은 OFF로 전환되고 타측 릴레이 접점(R_s)은 ON으로 전환된다. 이때 콘덴서(C)는 주권선(2)에 직렬접속된 상태가 된다. 따라서 주권선(2)에 흐르는 전류가 보조권선(3)에 흐르는 전류보다 앞서게 되고, 정회전시와는 반대로 그 운전권선(2)과 보조권선(3)의 역할이 상호 바뀌어, 모터(1)의 농형 회전자(4)가 역회전하게 되는 것이다.

통상, 세탁기는 그 세탁시의 정회전과 역회전에 모터의 동일한 회전 토오크를 요구한다. 따라서 종래에는 이를 위하여 주권선(2)과 보조권선(3)을 그 권수비와 코일 굵기 등 똑같은 사양으로 설계하여 왔었다. 그러한 설계조건하에서 모터(1)는 정역회전시 평형 운전될 수 없고 항상 존재하는 전술한 역상분 자속밀도에 의한 저주파 진동을 발생시키게 된다.

이때문에 종래의 단상 유도형 콘덴서 모터가 채용된 세탁기 등은 그 저주파 진동에 의하여 세탁 및 탈수시의 진동과 소음이 유발되었으며, 특히 다단계의 회전속도 제어가 가능하도록 설계된 경우에 그 진동과 소음이 더욱 증대되었던 것이다.

본 발명의 첫째 목적은 정역회전 및/또는 다단계의 회전속도 제어와 같은 2개 이상의 운전조건에서 각각 평형 운전될 수 있도록 2개 이상의 평형 운전점을 갖는 단상 유도형 콘덴서 모터를 제공함에 있다.

본 발명의 두번째 목적은 정역회전 및/또는 다단계의 회전속도 제어과 같은 2개 이상의 운전조건에서 각각 평형 운전될 수 있도록 하는 단상 유도형 콘덴서 모터의 운전장치를 제공함에 있다.

본 발명은, 상기 첫번째 목적을 달성하기 위하여,

각각 교번자속을 발생하고 상호 회전자계를 형성하도록 소정의 전기각으로 배치되는 주권선과 보조권선을 구비하며 그 보조권선에 직렬로 접속되는 용량 리액턴스를 갖는 콘덴서를 구비하는 단상 유도형 콘덴서 모터에 있어서,

상기 보조권선이 그 전체 또는 일부를 선택하여 두가지 이상의 운전조건에서 각각 평형운전을 가능하게 하는 지점에 인출된 적어도 하나의 중간탭을 가지며,

상기 적어도 하나의 중간탭에 연결되는 다른 용량 리액턴스를 갖는 적어도 하나의 보조 콘덴서를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 단상유도형 콘덴서 모터를 제공한다.

본 발명은 또한 상기 두번째 목적을 달성하기 위하여, 각각 교번자속을 발생하고 상호 회전자계를 형성하도록 소정의 전기각으로 배치되는 주권선과 보조권선을 구비하며 그 보조권선에 직렬접속되는 소정의 용량 리액턴스를 갖는 콘덴서를 구비하는 단상유도형 콘덴서 모터의 운전장치에 있어서,

상기 보조권선이 그 전체 또는 일부를 선택하여 두가지 이상의 운전조건에서 각각 평형운전을 가능하게하는 지점에 인출되는 적어도 하나의 중간탭을 가지고 있으며, 이 적어도 하나의 중간탭에 연결되는 다른 용량 리액턴스를 갖는 적어도 하나의 보조 콘덴서를 포함하며,

상기 콘덴서를 통한 보조권선 전체 또는 상기 적어도 하나의 보조콘덴서를 통한 보조권선 일부에 선택적으로 전압을 인가하여 2개 이상의 운전조건으로 구동제어하기 위한 구동제어수단을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터의 운전장치를 제공한다.

본 발명에 따르는 단상 유도형 콘덴서 모터는 통상과 같은 주권선과 보조권선을 가지는데, 그 보조권선이 종래의 단일 권선 형태로 된 것과 달리, 상기한 적어도 하나의 중간탭에 의하여 소정 권선비, 즉 2개 이상의 운전조건을 감안한 권선비로 구분된 것이다. 그 보조권선 일단에 직렬접속되는 콘덴서는 그 보조권선 전체가 보유하는 유도 리액턴스에 대응하여 특정 운전점에서 평형운전을 하도록 배려된 소정의 용량 리액턴스를 가진다. 또한 그 보조권선의 적어도 하나의 중간탭에 접속되는 적어도 하나의 보조 콘덴서는 그 보조권선의 적어도 하나의 중간탭을 통하는 보조권선 일부분과 직렬접속되는 것으로서, 이는 상기한 콘덴서와 다른 용량 리액턴스를 가지는 것이다. 따라서 그 콘덴서를 통해 보조권선 전체에 전압을 인가하는 경우와 그 적어도 하나의 보조콘덴서와 적어도 하나의 중간탭을 통해 보조권선 일부에 전압을 인가하는 경우에 각기 다른 운전조건이 부여되는 것이다. 따라서 본 발명의 단상 유도형 콘덴서 모터는 2개의 이상의 운전조건을 가지며, 보조권선의 권수와 중간탭 위치 및 그 중간탭에 접속되는 보조 콘덴서의 용량리액턴스 등의 설계조건을 최적화하는 것으로써 각각의 운전조건에서 평형운전점을 갖도록 할 수 있음은 물론일 것이다.

이와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 침부된 도면 제2도를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면에 있어서, 1’는 모터 전체를 나타낸다. 모터(1’)는 주권선(2)과 보조권선(3’)을 가진다. 그 주권선(2)과 보조권선(3’)은 그 권선비와 코일의 굵기 둥 2개의 평형운점을 고려하여 설계된 것이다. 보조권선(3')은 제1코일부(3a' )와 제2코일부(3b’)로 구분되어 있으며, 일측단자(T₁)와 타측단자(T₂) 및 그 제1코일부(3a’)와 제2코일부(3b’)사이의 접속점에 인출되는 중간탭(T₃)을 갖는다.

보조권선(3’)의 일측단자(T₁)에는 제1콘덴서(C₁)가, 중간탭(T₃)에는 제2콘덴서(C₂)가 각각 접속되어 있다. 여기서 제1콘덴서(C₁)는 보조권선(3’) 전체와 그리고 제2콘덴서 (C₂)는 그 보조권선(3’)의 타측단자(T₂)와 중간탭(T₃) 사이의 제1코일부(3a’)와 각각 직렬접속되는 것이다.

도면에 있어서, 제어회로(5)는 예컨대, 세탁기의 탈수모드를 위한 고속운전과 세탁모드를 위한 저속운전의 전환을 위한 다단 속도제어기능, 그리고 그 세탁모드에서의 정·역 회전을 위한 정역제어기능을 각각 수행하는 구동제어수단의 한 예로서 개략적으로 도시한 것이다. 이는 주권선(2)을 전원(V)에 접속하기 위한 릴레이 접점(R₁)과 보조권선(3’)의 제1코일부(3a’) 및 제2코일부(3b’)를 합한 그 전체를 일측단자(T₁)에 접속된 제1콘덴서(C₁)를 통해 전원(V)에 접속하기 위한 릴레이 접점(R₂), 그리고 중간탭(T₃)에 접속된 제2콘덴서 (C₂)를 통해 보조권선(3’)의 제1코일부(3a’)만을 전원(V)에 접속하고 동시에 그 보조권선(3’)의 제1코일부(3a’)의 전원접속위치를 바꾸기 위한 복수의 릴레이접점(R₃)(R₄)(R₅)(R₆)을 가지며, 각 릴레이 접점들을 선택적으로 ON, OFF 하는 릴레이 구동부(6)를 포함한다.

상기와 같은 실시예에 있어서, 예를 들어 세탁기의 탈수모드에 필요한 고속정회전과 세탁모드에 필요한 저속 정역회전시의 각 릴레이 접점 상태는 다음의 도표와 같다.

즉, 탈수모드가 선택되면, 제어회로(5)의 릴레이 구동부(6)에 의하여 릴레이 접점 R₁, R₂, R₄가 ON 으로, R₃, R₅, R₆가 OFF로 전환된다. 따라서 주권선(2)이 릴레이접점 R₁에 의하여 전원(V)에 접속되고, 제2 보조권선(3')의 제1 코일부(3a')와 제2코일부(3b')를 합한 그 전체가 릴레이접점 R₂및 R₄에 의하여 제1 콘덴서(C₁)와 직렬로서 전원(V)에 접속된다. 이때 모터(1')는 고속 정회전으로 운전된다.

세탁시의 정회전모드가 선택되면, 릴레이접점 R₁, R₃, R₄가 ON으로 R₂, R₅, R₆이 OFF 로 전환된다. 그러면 주권선(2)이 릴레이접점 R₁에 의하여 전원(V)에 접속되고, 보조권선(3')의 제1코일부(3a')만이 릴레이접점 R₃및 R₄에 의하여 정접속되어 그 농형 회전자(4)가 저속으로 정회전하는 것이다.

한편, 세탁시의 역회전모드가 선택되면, 릴레이접점 R₁, R₅, R₆이 ON으로 R₂, R₃, R₄가 OFF 로 전환된다. 이때에는 주권선(2)이 릴레이접점 R₁에 의하여 전원(V)에 접속되고, 보조권선(3')의 제1 코일부(3a')만이 릴레이접점 R₅및 R₆에 의하여 역접속되어 그 제1코일부(3a’)에 인가되는 전원(또는 전류)의 위상이 180° 반전된다. 따라서 농형회전자(4)가 저속의 상태에서 역회전하게 된다.

여기서 탈수시에는 주권선(2)과 고속회전의 평형운전을 위해 설계된 보조권선(3’)의 제1코일부(3a’)와 제2코일부(3b’)를 합한 그 전체 및 제1콘덴서(C₁)로 작동되므로 그 탈수시에 필요로하는 고속회전에서의 평형상태로 운전되어지며, 세탁시에는 주권선(2)과 정역의 평형운전을 위해 배려된 권선비를 갖는 보조권선(3’)의 제1코일부(3a’)와 제2콘덴서(C₂)로 작동되어 그 저속 정역회전에서의 평형상태로 운전되는 것이다. 따라서 그 탈수와 세탁시 각각의 모드에서 모터가 평형운전되어 그 모터에서 발생되는 저주파 진동이 크게 저감되고, 세탁기등 기기의 진동 및 소음이 현저히 줄어드는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 2개 이상의 평형운전점을 갖는 모터와 이의 운전장치를 제공함으로써, 그 모터를 사용하는 각종 기기의 저진동, 저소음화를 이룰 수 있어 쾌적한 분위기에서의 그 사용을 가능케 하며, 아울러 기기의 원할한 작동과 그 적정수명유지에 기여하는 효과를 발휘하는 것이다.

본 발명의 모터 및 그 운전장치는 도면에 도시되고 설명된 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변용 및 변형이 가능함은 물론일 것이다.

Claims

각각 교번자속을 발생하고 상호 회전자계를 형성하도록 소정의 전기각으로 배치되는 주권선과 보조권선을 구비하며 그 보조권선에 직렬로 접속되는 용량 리액턴스를 갖는 콘덴서를 구비하는 단상 유도형 콘덴서 모터에 있어서, 상기 보조권선이 그 전체 또는 일부를 선택하여 두가지 이상의 운전조건에서 각각 평형운전을 가능하게 하는 지점에 인출된 적어도 하나의 중간탭을 가지며, 상기 적어도 하나의 중간탭에 연결되는 다른 용량 리액턴스를 갖는 적어도 하나의 보조 콘덴서를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터.
제1항에 있어서, 상기 주권선과 보조권선 전체가 동일한 조건으로 설계된 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터.
각각 교번자속을 발생하고 상호 회전자계를 형성하도록 소정의 전기각으로 배치되는 주권선과 보조권선을 구비하며 그 보조권선에 직렬접속되는 소정의 용량 리액턴스를 갖는 콘덴서를 구비하는 단상유도형 콘덴서 모터의 운전장치에 있어서, 상기 보조권선이 그 전체 또는 일부를 선택하여 두가지 이상의 운전조건에서 각각 평형운전을 가능하게 하는 지점에 인출되는 적어도 하나의 중간탭을 가지고 있으며, 이 적어도 하나의 중간탭에 연결되는 다른 용량 리액턴스를 갖는 적어도 하나의 보조 콘덴서를 포함하며, 상기 콘덴서를 통한 보조권선 전체 또는 상기 적어도 하나의 보조 콘덴서를 통한 보조권선 일부에 선택적으로 전압을 인가하여 2개 이상의 운전조건으로 구동제어하기 위한 구동제어수단을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터의 운전장치.
제3항에 있어서, 상기 구동제어수단으로서, 상기 보조권선 전체를 선택하여 고속운전하거나 그 보조권선의 일부를 선택하여 저속운전하는 다단의 속도제어기능을 수행하도록, 상기 보조권선의 일측단자에 접속된 콘덴서와 전원의 일측단자 사이 및 그 중간탭에 접속된 보조콘덴서와 전원의 일측단자 사이에 각각 접속된 릴레이접점(R2,R3)과 이를 교호로 개폐시키는 릴레이구동부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터의 운전장치.
제4항에 있어서, 상기 구동제어수단으로서, 상기 보조권선의 일부를 선택하고 그 보조권선 일부의 전원접속 위치를 주기적으로 전환하여 정역운전하는 정역제어기능을 더 수행하도록, 상기 보조권선의 타측단과 전원의 타측 단자 사이에 각각 접속되어 상기 릴레이접점중 하나와 같이 개폐되도록 구동되는 릴레이접점(R4)과 그 보조권선의 중간탭에 접속된 보조콘덴서와 전원의 타측단자 사이 및 그 보조권선의 타측단자와 전원의 일측단자 사이에 각각 접속되어 상기 릴레이접점과는 교호로 개폐되도록 구동되는 릴레이접점(R5,R6)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 단상 유도형 콘덴서 모터의 운전장치.