KR100527463B1

KR100527463B1 - 3상 유도 전동기 접속 장치

Info

Publication number: KR100527463B1
Application number: KR10-2003-0038802A
Authority: KR
Inventors: 김태우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-11-09
Also published as: JP3826300B2; US20040253876A1; KR20040108061A; US6840813B2; JP2005012990A

Abstract

본 발명에 따른 전기자동차의 3상 유도 전동기를 구동하거나 배터리를 충전하기 위한 유도 전동기의 접속 장치는, 상기 3상 유도 전동기 권선의 중성점을 분리하여 형성된 3상 전동기 라인과 연결되는 유도 전동기 단자를 포함하는 제1 커넥터; 및 상기 제1 커넥터에 결합되어 상기 유도 전동기 단자를 단락 시키는 Y 결선 플러그 및 외부에서 삽입되는 3상 전원 커넥터의 플러그 핀을 안내하여 상기 제1 커넥터의 유도 전동기 단자와 연결시키는 안내부가 형성되는 제2 커넥터를 포함하여, 충전시 제2 커넥터를 제거하지 않고, 외부의 3상 전원 플러그를 상기 제2 커넥터의 안내부를 통해 상기 제1 커넥터에 연결하여 전원을 공급할 수 있다.

Description

3상 유도 전동기 접속 장치{AN CONNECTING APPARATUS FOR THREE PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 3상 전원의 접속 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 목적에 따라 3개의 단자가 Y 결선을 형성하거나, 3상 교류 전원이 상기 3개의 단자에 인가될 수 있도록 하는 접속 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 3개의 단자가 Y 결선을 형성하거나, 상기 3개의 단자에 3상 교류 전원을 인가하기 위해서는 전기적 접속 장치로서 커넥터를 사용한다. 즉, 상기 3개의 단자를 단락하기 위해서는 Y 결선 단자가 형성된 제2 커넥터를 상기 제1 커넥터에 연결하고, 3상 전원을 인가하기 위해서는 3상 전원이 연결된 커넥터를 상기 제1 커넥터에 연결하게 된다.

그러나, 상기의 방식에 의해 상기 3개의 단자의 연결 상태를 변환하는 경우, 특히 Y 결선 상태에서 3상 전원을 인가하는 상태로 변환하는 경우에는 상기 제2 커넥터를 상기 제1 커넥터에서 분리한 후, 상기 3상 전원이 연결된 커넥터를 상기 제1 커넥터에 연결하여야 함으로써 상기 제2 커넥터를 분실할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제2 커넥터를 상기 제1 커넥터에서 분리하지 않은 채로, 3상 전원이 연결된 커넥터를 상기 제1 커넥터에 연결할 수 있는 접속 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 전기자동차의 3상 유도 전동기를 구동하거나 배터리를 충전하기 위한 3상 유도 전동기 접속 장치는, 상기 3상 유도 전동기 권선의 중성점을 분리하여 형성된 3상 전동기 라인과 연결되는 유도 전동기 단자를 포함하는 제1커넥터; 및 상기 제1 커넥터에 결합되어 상기 유도 전동기 단자를 단락 시키는 Y 결선 플러그 및 외부에서 삽입되는 3상 전원 커넥터의 플러그 핀을 안내하여 상기 제1 커넥터의 유도 전동기 단자와 연결시키는 안내부가 형성되는 제2커넥터를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1커넥터는, 일면으로는 상기 유도 전동기 단자가 형성되고, 다른 일면으로는 플러그 핀이 삽입되는 수용부가 형성되되, 상기 수용부는 상기 유도 전동기 단자와 전기적으로 연결되는 전도부 및 상기 유도 전동기 단자와 전기적으로 절연되는 절연부로 구분된다.

바람직하게는, 상기 3상 유도 전동기의 구동 시, 상기 제2커넥터의 상기 Y결선 플러그는 상기 제1 커넥터의 상기 수용부에 형성된 상기 전도부와 결합한다.

바람직하게는, 상기 배터리의 충전 시, 상기 제2커넥터의 상기 Y결선 플러그는 상기 제1커넥터의 상기 수용부에 형성된 상기 절연부와 결합하고, 상기 제2커넥터의 안내부를 관통하여 삽입되는 상기 3상 전원 커넥터의 플러그 핀은 상기 제1커넥터의 상기 수용부에 형성된 전도부와 연결된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명이 적용되는 전기자동차의 구동/충전 시스템의 블록도가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전기 자동차의 구동/충전 시스템은 직류 전원을 공급하는 배터리(100), 3상 유도 전동기(120), 및 상기 유도 전동기(120)와 상기 배터리(100) 사이에 개재되어 상호간의 전류를 직류/교류 변환하여 전달하는 인버터(110) 및 Y 결선으로 이루어진 상기 3상 유도 전동기(120) 권선을 분리하여 형성된 각 상에 대응하는 권선과 연결되는 3개의 유도 전동기 단자를 구비하는 제1 커넥터(200)를 포함한다.

상기 전기 자동차의 구동시, 즉 상기 배터리(100)의 직류 전원을 상기 인버터(110)를 통하여 직류/교류 변환하고, PWM(Pulse Width Modulation)을 기초로 한 게이트 신호를 인버터(110)에 인가하여 상기 3상 유도 전동기를 구동하는 경우, 상기 제1 커넥터(200)는 제2 커넥터(300)에 연결된다. 상기 제2 커넥터(300)의 상기 제1 커넥터(200) 반대측은 Y 결선 방식으로 연결되며, 따라서, 상기 3상 유도 전동기(130)는 인버터(110)로부터 공급되는 교류 전원을 이용하여 구동될 수 있게 된다.한편, 상기 전기 자동차의 충전시, 상기 제1 커넥터(200)는 3상 전원이 공급되는 3상 전원 커넥터(400)에 연결된다. 상기 3상 전원 커넥터(400)의 상기 제1 커넥터(200) 반대측은 외부의 3상 전원과 연결되며 상기 외부의 3상 전원은 상기 제1 커넥터(200)의 상기 유도 전동기 단자를 통하여 상기 인버터(110)로 공급된다. 상기 인버터(110)는 공급되는 3상 교류 전원을 교류/직류 변환하고, PWM(Pulse Width Modulation)을 기초로 한 게이트 신호를 인버터(110)에 인가하여 상기 배터리(100)를 충전할 수 있게 된다.

도 2 (a)에는 본 발명에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치의 제1 커넥터의 평면도 및 단면도가 도시되어 있다.

상기 제1 커넥터(200)는 절연체로 형성되는 원통형의 제1 커넥터 본체(210); 플러그 수용부(220,230,240); 및 유도 전동기 단자(250)를 포함한다. 상기 제1 커넥터 본체(210)는 절연체로 형성되며, 바람직하게는 플라스틱으로 형성된다. 상기 제1 커넥터 본체(210)의 일면에는 도체로 형성된 3개의 유도 전동기 단자(250)가 구비되어, 3상 유도 전동기 권선의 중성점을 분리하여 형성된 3개의 3상 전동기 라인(260)과 각각 전기적으로 연결된다. 또한 상기 제1 커넥터 본체(210)의 다른 일면에는 플러그 핀을 수용하기 위한 수용부(220,220,230)가 형성되어 상기 제1 커넥터 본체(210)의 길이 방향으로 연장된다. 상기 제1 커넥터 본체(210)의 상기 다른 일면에 형성된 상기 수용부(220,230,240)는 소정의 반지름을 갖는 원형 경로를 따라 형성되어 상기 제 1 커넥터 본체(210)의 길이 방향으로 연장된다.

상기 수용부(240)는 상기 유도 전동기 단자(250)와 전기적으로 연결되는 전도부(243)와 전기적으로 절연되는 절연부(246)를 포함한다. 다른 상기 수용부(220,230) 역시 상기 수용부(240)와 동일한 방식으로 전도부(223,233) 및 절연부(226,236)로 구분되어 형성된다.

상기 제1 커넥터(200)와 결합하는 제2 커넥터(300)의 평면도 및 단면도가 도 2(b)에 도시되어 있다.

상기 제2 커넥터는 절연체로 형성되는 원통형의 제2 커넥터 본체(310); 상기 제1 커넥터(200)의 수용부(220,230,240)에 삽입되는 Y 결선 플러그 핀(321,322,323); 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)을 서로 연결하는 Y 결선부 (324); 및 외부에서 삽입되는 3상 전원 커넥터(400)의 플러그 핀(411,412,413)이 삽입되는 안내부(330)를 포함한다.

상기 제2 커넥터 본체(310)는 절연체로 형성되고, 바람직하게는 플라스틱으로 형성된다. 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)은 상기 제1 커넥터의 수용부 (220,230,240)의 경로와 대응되는 경로를 따라 형성된다.

상기 Y 결선부(324)는 상기 제2 커넥터 본체(310)의 내부에 형성되며, 따라서 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)은 상기 제2 커넥터 본체(310)의 길이 방향으로 고정되고, 그 내부에서 상기 Y 결선부(324)와 연결된다.

상기 안내부(330)의 각 홀(hole)(331,332,333)은 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)이 형성된 상기 원형 경로 상에서, 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)과 접하여 상기 제2 커넥터 본체(320)를 관통하도록 형성된다.

도 3(a)에는 본 발명의 실시예에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치의 구동 시 결합 상태가 도시되어 있다.

상기 제2 커넥터(300)의 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)은 상기 제1 커넥터(200)의 수용부(220,230,240) 중 도전부(223,233,243)에 수용된다. 따라서, 상기 3상 전동기 라인(260)은 상기 유도 전동기 단자(250)로부터 상기 도전부(223,233,243), 및 상기 플러그 핀(321,322,323)을 거쳐 상기 Y 결선부(324)로 연결되어 Y 결선이 형성된다.

따라서, 구동 상태에서는 외부의 3상 전원 커넥터(400)의 플러그 핀(411,412,413)이 상기 제2 커넥터(300)의 안내부(331,333)에 삽입되더라도, 제1 커넥터(200)의 수용부(220,230,240)에 수용되지 못한다. 따라서, 구동 상태에서 외부의 3상 전원이 공급됨으로써 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있다.

도 3(b)에는 본 발명의 실시예에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치의 충전 시 결합 상태가 도시되어 있다.

전술한 구동 상태에서 상기 제2 커넥터(300)의 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)은 상기 제1 커넥터(200)의 상기 수용부(220,230,240) 중 도전부(223,233,243)에 수용된다. 상기 수용부(220,230,240)와 상기 플러그 핀(321,322,323)은 원형 경로를 따라 형성되므로, 상기 제1 커넥터(200)에 대해 상기 제2 커넥터(300)를 회전시키면, 상기 제2 커넥터(300)의 상기 Y 결선 플러그 핀(321,322,323)은 상기 수용부(220,230,240)의 상기 도전부(233,243,223)에서 상기 절연부(226,236,246)로 이동하게 되고, 상기 유도 전동기 단자(250)는 상기 Y 결선부(320)와 전기적으로 절연된다.

동시에, 상기 제2 커넥터(300)의 안내부(331,332,333)는 상기 수용부(220,230,240)의 상기 도전부(223,233,243)와 연통되고, 따라서, 상기 제2 커넥터(300)의 안내부(331,332,333)를 통해 삽입되는 상기 3상 전원 커넥터(400)의 상기 플러그 핀(411,412,413)은 상기 제2 커넥터(300)의 안내부(331,332,333)를 관통하여 상기 제1 커넥터(200)의 상기 도전부(223,233,243)와 연결되고 결과적으로 외부의 3상 전원을 상기 3상 전동기 라인(260)을 통하여 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치에 의하면, 본 발명이 적용되는 전기 자동차의 구동/충전 시스템에서, 제2 커넥터를 제거하지 않은 상태에서 외부의 3상 전원 커넥터를 제1 커넥터에 연결할 수 있어, 충전시 제2 커넥터의 분실 위험이 제거되고, 상기 제2 커넥터는 상기 제1 커넥터 및 3상 전원 플러그와 완전히 절연되어 3상 전원 커넥터의 잘못된 삽입에 의한 안전사고의 발생 가능성을 줄일 수 있다.

1은 본 발명에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치가 구비되는 전기자동차의 구동/충전 시스템의 블록도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치의 평면도;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3상 유도 전동기 접속 장치의 결합 상태를 도시한 도면.

Claims

본 발명에 따른 전기자동차의 3상 유도 전동기를 구동하거나 배터리를 충전하기 위한 3상 유도 전동기 접속 장치로서,

상기 3상 유도 전동기의 중성점을 분리하여 형성된 3개의 유도 전동기 권선과 연결되는 유도 전동기 단자를 포함하는 제1커넥터; 및

상기 제1 커넥터에 결합되어 상기 유도 전동기 단자를 단락 시키는 Y 결선 플러그 및 외부에서 삽입되는 3상 전원 커넥터의 플러그 핀을 안내하여 상기 제1 커넥터의 유도 전동기 단자와 연결시키는 안내부가 형성되는 제2 커넥터를 포함하되,

상기 제2 커넥터의 회전에 대응하여, 상기 3상 전원 커넥터의 플러그 핀과 상기 제1 커넥터의 전기적 연결 및 상기 제2 커넥터의 Y결선 플러그와 상기 제1 커넥터의 전기적 연결이 선택적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 3상 유도 전동기 접속 장치.
제1항에서,

상기 제1커넥터는,

일면으로는 상기 유도 전동기 단자가 형성되고, 다른 일면으로는 플러그 핀이 삽입되는 수용부가 형성되되,

상기 수용부는 상기 유도 전동기 단자와 전기적으로 연결되는 전도부 및 상기 유도 전동기 단자와 전기적으로 절연되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 유도 전동기 접속 장치.
제2항에서,

상기 3상 유도 전동기의 구동 시,

상기 제2 커넥터의 상기 Y결선 플러그는 상기 제1 커넥터의 상기 수용부에 형성된 상기 전도부와 결합하는 것을 특징으로 하는 3상 유도 전동기의 중성점 접속 장치.
제2항에서

상기 배터리의 충전 시,

상기 제2 커넥터의 상기 Y결선 플러그는 상기 제1커넥터의 상기 수용부에 형성된 상기 절연부와 결합하고,

상기 제2 커넥터의 안내부에 삽입되어 관통하는 상기 3상 전원 커넥터의 플러그 핀은 상기 제1커넥터의 상기 수용부에 형성된 전도부와 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 유도 전동기의 중성점 접속 장치.