KR100628204B1 - 다중 출력 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전 방향의 변화없이 다중의 출력점을 갖도록한 다중 출력 모터에 관한 것으로, 모터 구동을 위한 메인 권선과 서브 권선;상기 메인 권선의 양단에 구성되는 메인 권선 제 1,2 단자와 서브 권선의 양단에 구성되는 서브 권선 제 1,2 단자;상기 메인 권선과 서브 권선에 선택적으로 전원 전압을 직접 공급하여 모터의 출력 모드를 변환하는 제 1 모드 변환부;상기 메인 권선 제 2 단자에 서브 권선 제 1,2 단자의 어느 하나를 연결하여 공통 단자를 구성하는 제 2 모드 변환부를 포함하고 구성되어 동일 회전 방향에서 서로 다른 다중의 출력점을 갖도록 한다.
메인 권선, 서브 권선, 다중 출력점
Description
도 1은 종래 기술의 압축기용 모터의 구성도
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 다중 출력 모터의 구성도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21. 제 1 모드 변환부 21a.21b. 제 1,2 릴레이 단자
22. 제 2 모드 변환부 22a.22b.22c.22d. 제 3,4,5,6 릴레이 단자
23. 메인 권선 23a.23b. 메인 권선 제 1,2 단자
24. 서브 권선 24a.24b. 서브 권선 제 1,2 단자
25. OLP 26. PTC
27. 구동 커패시터 28. 기동 커패시터
본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 회전 방향의 변화없이 다중의 출력점을 갖도록한 다중 출력 모터에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 흡입한 다음 고온 고압으로 압축하여 내보내는 역할을 하는 것으로, 이와 같은 압축기를 사용하는 냉장 고 또는 공기 조화기 등은 동작 원리 및 구조상 다른 가전 기기에 비하여 높은 정숙성, 높은 에너지 효율 등이 요구된다.
이와 같이 냉동 사이클을 이루는데 사용되는 압축기에는 모터가 장착되며, 구동 방식 및 고정자와 회전자의 결합 구조 등에 의해 구분되는 여러 종류의 모터가 사용된다.
최근에는 공기 조화기등의 다양한 운전 조건에 대응하기 위하여 압축 용량을 가변할 수 있는 압축기가 등장하고 있는데, 이러한 압축기에 효율적으로 대응할 수 있는 모터의 개발이 요구되고 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 압축기용 모터에 관하여 설명한다.
도 1은 종래 기술의 압축기용 모터의 구성도이다.
도 1은 압축기에 사용되는 회전 자계형 유도 모터의 구성을 나타낸 것으로, 메인 권선과 서브 권선에 모드를 변경할 수 있는 릴레이 스위치를 구성하여, 정회전(Clock Wise;C.W) 및 역회전(Counter Clock Wise;C.C.W) 구동을 하고 구동 방향에 따라 서로 다른 출력을 갖도록한 것이다.
이와 같은 회전 자계형 모터는 스테이터부에 발생하는 회전 자계와 로터부에 생기는 유도 자계와의 상호 작용으로 회전력을 얻는 방식이다.
그 구성은 메인 권선(12)과 서브 권선(13)이 공통 단자(14c)에 의해 연결되는 것으로 메인 권선(12)의 일측에 구성되는 메인 단자(14a)와, 서브 권선(13)의 일측에 구성되는 서브 단자(14b)를 갖는다.
그리고 정격 모터 부하에서 전류의 균형을 이룰 수 있는 정도의 용량을 갖는 구동 커패시터(Capacitor-Run;CR)(17)와 메인 권선(12)과 서브 권선(13)에 흐르는 전류가 평형을 이루었을 때 아주 큰 기동 토크를 만드는 기동 커패시터(Capacitor-Start;CS)(18)가 병렬 연결되고, 이와 같은 커패시터 블록은 서브 단자(14b)와 메인 단자(14a)사이에 직렬 연결된다.
여기서, 메인 단자(14)와 기동 커패시터(18) 사이에는 모터의 기동 스위치 역할을 하는 포지티브 온도 계수 저항 소자(Positive Temperature Coefficient;PTC)(16)이 연결 구성된다.
이와 같은 구성에 의해 정회전시에는 메인 권선(12)에는 전원 전압이 직접 인가되고 서브 권선(13)에는 커패시터와 기동 스위치를 통하여 전원 전압이 인가되는데, 역회전시에는 그 역할이 반대로 바뀌는 것이다.
그리고 한쪽 전원 전압 단자와 메인 단자(14a),서브 단자(14b) 사이에는 모터의 동작 모드를 변환하기 위한 릴레이 스위칭부(11)가 구성되고, 릴레이 스위칭부(11)의 제 1 릴레이 단자(11a)는 메인 단자(14a)에 연결되고, 제 2 릴레이 단자(11b)는 서브 단자(11b)에 연결된다.
그리고 다른쪽 전원 전압 단자와 공통 단자(14c)의 사이에는 모터에 걸리는 부하가 일정값 이상이 되어 모터가 손상되는 것을 억제하기 위하여 과전류 감지 여부에 따라 동작하는 과부하 보호기(OverLoad Protector;OLP)(15)가 구성된다.
이와 같은 종래 기술의 모터는 릴레이 스위칭부(11)가 제 1 릴레이 단자(11a)를 스위칭 연결하면 메인 권선(12)의 출력으로 정회전(C.W)하고, 릴레이 스위칭부(11)가 제 2 릴레이 단자(11b)를 스위칭 연결하면 서브 권선(13)의 출력으로 역회전(C.C.W)한다.
그리고 모터의 기동 특성 및 효율 특성을 향상시키기 위하여 메인 권선(12)은 선경을 굵게 하고, 권선수를 많게 하고, 상대적으로 서브 권선(13)을 작은 선경 및 적은 권선수를 갖도록 구성한다.
메인 권선(12)의 선경을 크게 하는 이유는 토크(torque)를 크게 하기 위한 것이고, 권선수를 서브 권선(13)보다 많게 하는 것은 권선수가 전기적으로 인덕턴스(L)로 전류 위상을 지연시키는 역할을 하기 때문이다.
이는 상대적으로 메인 권선(12)의 전류 위상을 서브 권선(13)보다 크게 하여 서브 권선(13)의 전류 위상이 메인 권선(12)보다 90°정도 빠르게 하여 최대의 토크(T)를 이용할 수 있도록하기 위함이다.
그러나 이상에서 설명한 종래 기술의 압축기용 모터는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술의 압축기용 모터는 메인 권선과 서브 권선에 모드를 변경할 수 있는 스위칭 수단을 구성하여 정회전 및 역회전시에 서로 다른 출력점을 갖도록 하지만, 역회전시의 기동 특성과 효율 특성이 정회전시보다 현저하게 저하된다.
또한, 모터의 회전 방향이 바뀌어야만 2개의 출력을 갖도록 할 수 있으므로 동일 방향에서 서로 다른 부하를 갖는 곳에 이용하는데는 문제가 있다.
이와 같은 종래 기술의 모터를 용량 가변형 압축기에 사용하는 경우에는 역 회전에 의한 세이빙 모드(saving mode) 동작시에 효율 저하 문제를 일으키고, 이를 채택하는 시스템 전체의 효율을 저하시킨다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 압축기용 모터의 문제를 해결하기 위한 것으로, 회전 방향의 변화없이 다중의 출력점을 갖도록한 다중 출력 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 모터의 회전 방향을 바꾸지 않고 2개의 출력을 갖도록하여 동일 방향에서 서로 다른 부하를 갖는 곳에 적용하는 경우에 각 출력의 효율을 최적화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 출력 모터는 모터 구동을 위한 메인 권선과 서브 권선;상기 메인 권선의 양단에 구성되는 메인 권선 제 1,2 단자와 서브 권선의 양단에 구성되는 서브 권선 제 1,2 단자;상기 메인 권선과 서브 권선에 선택적으로 전원 전압을 직접 공급하여 모터의 출력 모드를 변환하는 제 1 모드 변환부;상기 메인 권선 제 2 단자에 서브 권선 제 1,2 단자의 어느 하나를 연결하여 공통 단자를 구성하는 제 2 모드 변환부를 포함하고, 동일 회전 방향에서 서로 다른 다중의 출력점을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제 1,2 모드 변환부는 서로 연동하는 릴레이 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 모터의 출력 모드가 메인 권선에 의한 제 1 출력 모드로 동작하는 경우에는, 상기 제 1 모드 변환부가 메인 권선 제 1 단자로 스위칭되고, 제 2 모드 변환부는 메인 권선 제 2 단자와 서브 권선 제 2 단자가 공통 단자를 구성하도록 스위칭되는 것을 특징으로 한다.
그리고 모터의 출력 모드가 서브 권선에 의한 제 2 출력 모드로 동작하는 경우에는, 상기 제 1 모드 변환부가 서브 권선 제 2 단자로 스위칭되고, 제 2 모드 변환부는 메인 권선 제 2 단자와 서브 권선 제 1 단자가 공통 단자를 구성하도록 스위칭되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 다중 출력 모터의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 다중 출력 모터의 구성도이다.
본 발명에 따른 다중 출력 모터는 동작 모드를 변환하기 위한 제 1 모드 변환부와 공통 단자를 가변하여 구성하기 위한 제 2 모드 변환부를 포함한다.
공통 단자의 가변은 메인 권선의 일측 단자와 서브 권선의 두 단자중에 어느 것을 연결하여 구성하느냐에 따라 결정되는 것으로, 제 2 모드 변환부에 의해 서브 권선의 일측 단자 또는 타측 단자가 메인 권선의 일측 단자와 공통 단자를 구성하고 이에 따라 동일 회전 방향에서 서로 다른 출력점을 갖는다.
이와 같은 제 1,2 모드 변환부는 릴레이 스위치로 구성하고, 제 1 모드 변환부와 제 2 모드 변환부는 서로 연동하여 스위칭 동작을 하도록 제어된다.
본 발명에 따른 다중 출력 모터는 모터의 기동 특성 및 효율 등을 고려하여 선경 및 권선수가 다르게 구성되는 메인 권선(23),서브 권선(24)과, 메인 권선(23)의 양단에 구성되는 메인 권선 제 1,2 단자(23a)(23b)와, 서브 권선(24)의 양단에 구성되는 서브 권선 제 1,2 단자(24a)(24b)와, 서로 병렬 연결되고 정격 모터 부하에서 전류의 균형을 이룰 수 있는 정도의 용량을 갖는 구동 커패시터(Capacitor-Run;CR)(27)와 메인 권선(23)과 서브 권선(24)에 흐르는 전류가 평형을 이루었을 때 아주 큰 기동 토크를 만드는 기동 커패시터(Capacitor-Start;CS)(28)를 갖는 커패시터 블록과, 메인 권선 제 1 단자(23a)와 기동 커패시터(28) 사이에 구성되어 모터의 기동 스위치 역할을 하는 포지티브 온도 계수 저항 소자(Positive Temperature Coefficient;PTC)(16)와, 커패시터 블록의 일측 노드와 메인 권선 제 1 단자(23a)에 공통으로 연결되는 제 1 릴레이 단자(21a)와 커패시터 블록의 타측 노드에 연결되는 제 2 릴레이 단자(21b)를 갖고 전원 전압의 공급을 스위칭하여 모터의 동작 모드를 제어하는 제 1 모드 변환부(21)와, 서브 권선 제 1 단자(24a) 또는 서브 권선 제 2 단자(24b)를 선택적으로 커패시터 블록의 타측 노드에 연결하는 제 1 릴레이 접점 그리고 서브 권선 제 1 단자(24a) 또는 서브 권선 제 2 단자(24b)를 선택적으로 메인 권선 제 2 단자(23b)에 연결하는 제 2 릴레이 접점을 갖고 상기 제 1 모드 변환부(21)의 동작 모드에 따라 공통 단자를 구성하는 제 2 모드 변환부(22)를 포함하고 구성된다.
그리고 다른쪽 전원 전압 단자와 공통 단자의 사이에는 모터에 걸리는 부하가 일정값 이상이 되어 모터가 손상되는 것을 억제하기 위하여 과전류 감지 여부에 따라 동작하는 과부하 보호기(OverLoad Protector;OLP)(26)가 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 다중 출력 모터는 제 1 출력점을 갖는 동작시에는 도 2a에서와 같이 제 1 모드 변환부(21)는 한쪽 전원 전압 단자가 제 1 릴레이 단자(21a)에 연결되도록 스위칭하여 메인 권선(23)에 의한 출력이 이루어지도록 한다.
이와 같은 제 1 출력점 동작시에 공통 단자의 구성은 도 2a에서와 같다.
즉, 제 2 모드 변환부(22)의 제 1 릴레이 접점 스위치가 서브 권선 제 1 단자(24a)가 커패시터 블록의 타측 노드에 연결되도록 동작하고, 제 2 릴레이 접점 스위치는 서브 권선 제 2 단자(24b)가 메인 권선 제 2 단자(23b)에 연결되어 공통 단자를 구성하도록 동작한다.
이와 같은 제 1 출력점 동작 모드에서의 모터의 회전 방향은 정회전(C.W)이다.
그리고 제 1 출력점과 다른 제 2 출력점을 갖는 동작시에는 도 2b에서와 같이 제 1 모드 변환부(21)는 한쪽 전원 전압 단자가 제 2 릴레이 단자(21b)에 연결되도록 스위칭하여 서브 권선(23)에 의한 출력이 이루어지도록 한다.
이와 같은 제 2 출력점 동작시에 공통 단자의 구성은 도 2b에서와 같다.
제 2 모드 변환부(22)의 제 1 릴레이 접점 스위치가 서브 권선 제 2 단자(24b)가 커패시터 블록의 타측 노드에 연결되도록 동작하고, 제 2 릴레이 접점 스위치는 서브 권선 제 1 단자(24a)가 메인 권선 제 2 단자(23b)에 연결되어 공통 단자를 구성하도록 동작한다.
이와 같은 제 2 출력점 동작 모드에서의 모터의 회전 방향은 제 1 출력점 동 작 모드와 동일하게 정회전(C.W)이다.
이와 같은 본 발명에 따른 모터는 서브 권선의 두 단자중에 한쪽 단자가 메인 권선의 한쪽 단자와 스위칭되며, 필요에 따라 서브 권선의 다른 한쪽 단자가 메인 권선의 한쪽 단자와 스위칭되어 공통(common) 단자를 구성하도록 스위칭되는 것이다.
여기서, 제 2 모드 변환부의 동작에 의해 메인 권선에 의한 제 1 출력과 서브 권선에 의한 제 2 출력시의 회전 방향이 동일하도록 공통 단자가 구성된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 동일한 방향에서 다중 레벨의 출력을 갖는 모터를 압축기 이외에도 다른 시스템에 적용할 수 있음은 당연하다.
이와 같은 본 발명에 따른 다중 출력 모터는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 회전 방향을 바꾸지 않고 서로 다른 출력점을 갖는 모터를 제공한다.
둘째, 서로 다른 출력점 부하에서 최적의 효율을 이용할 수 있도록 하여 모터를 갖는 시스템 전체의 효율을 높이고, 여러 기기들에 대한 적용 가능성을 높이는 효과를 갖는다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
Claims (9)
- 모터 구동을 위한 메인 권선과 서브 권선;상기 메인 권선의 양단에 구성되는 메인 권선 제 1,2 단자와 서브 권선의 양단에 구성되는 서브 권선 제 1,2 단자;상기 메인 권선과 서브 권선에 선택적으로 전원 전압을 직접 공급하여 모터의 출력 모드를 변환하는 제 1 모드 변환부;상기 메인 권선 제 2 단자에 서브 권선 제 1,2 단자의 어느 하나를 연결하여 공통 단자를 구성하는 제 2 모드 변환부를 포함하고, 동일 회전 방향에서 서로 다른 다중의 출력점을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 1 항에 있어서, 제 1,2 모드 변환부는 서로 연동하는 릴레이 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 모터의 출력 모드가 메인 권선에 의한 제 1 출력 모드로 동작하는 경우에는,상기 제 1 모드 변환부가 메인 권선 제 1 단자로 스위칭되고, 제 2 모드 변환부는 메인 권선 제 2 단자와 서브 권선 제 2 단자가 공통 단자를 구성하도록 스위칭되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 모터의 출력 모드가 서브 권선에 의한 제 2 출력 모드로 동작하는 경우에는,상기 제 1 모드 변환부가 서브 권선 제 2 단자로 스위칭되고, 제 2 모드 변환부는 메인 권선 제 2 단자와 서브 권선 제 1 단자가 공통 단자를 구성하도록 스위칭되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 1 항에 있어서, 정격 모터 부하에서 전류의 균형을 이룰 수 있는 정도의 용량을 갖는 구동 커패시터와, 메인 권선과 서브 권선에 흐르는 전류가 평형을 이루었을 때 기동 토크를 만드는 기동 커패시터가 서로 병렬 연결되는 커패시터 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 5 항에 있어서, 커패시터 블록은,제 1 모드 변환부의 제 1 릴레이 단자와 메인 권선 제 1 단자에 공통으로 일측 노드가 연결되고, 제 1 모드 변환부의 제 2 릴레이 단자와 제 2 모드 변환부의 제 1 릴레이 접점에 공통으로 타측 노드가 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 5 항에 있어서, 커패시터 블록은,메인 권선 제 1 단자와 기동 커패시터 사이에 구성되어 모터의 기동 스위치 역할을 하는 포지티브 온도 계수 저항 소자(PTC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 다중 출력 모터.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 모드 변환부에 의해 구성되는 공통 단자와 한쪽 전원 전압 단자 사이에는 과전류 감지 여부에 따라 동작하는 과부하 보호기(OLP)가 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
- 제 1 항에 있어서, 메인 권선과 서브 권선은 토크와 모터 효율을 고려하여 선경과 권선수를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 모터.
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