KR100756489B1 - 자기자화모터 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기자화모터 구동회로에 관한 것이다. 본 발명의 자기자화모터 구동회로는, 주권선(Wm) 및 보조권선(Wa)과, 이 보조권선(Wa)에 직렬로 연결되고 상기 주권선(Wm)과 병렬로 연결되는 PTC와, 이 보조권선(Wa)에 직렬로 연결되고 상기 PTC와는 병렬로 연결되는 여자권선(We)과, 여자권선(We)과는 병렬로 연결되고 상기 PTC와는 직렬로 연결되어 PTC에 흐르는 전류를 차단하는 절환부(30)를 포함하여 구성되며, 상기 절환부(30)는 스위치(Sp)와 코일(Wp)로 이루어지며, 스위치(Sp)는 상기 보조코일(Wa)과 PTC 사이에 이들과 직렬로 연결되며, 코일(Wp)은 상기 여자권선(We)과 직렬로 연결된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 자기자화모터에 의하면, 운전 중에 PTC에서 소모되는 불필요한 소비전력을 개선할 수 있는 효과가 있다.

구동회로, PTC, 여자권선, 마그네트층

Description

자기자화모터 구동회로{Self magnetizing motor driving circuit}

도 1은 종래 기술에 따른 자기자화모터의 구성을 보인 횡단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 자기자화모터 구동회로의 회로도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기자화모터 구동회로의 회로도.

도 4는 자기자화모터의 토오크 특성을 도시하는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 고정자 3: 회전자

9: 여자부 10: 여자폴

11: 여자권선 15: 마그네트층

Wm: 주권선 Wa: 보조권선

We: 여자권선 30: 절환부

Sp: 절환스위치 Wp: 절환 코일

본 발명은 자기 자화 모터 구동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기 자화 모터를 구동하는 구동회로의 여자부의 구동전류를 이용하여 PTC에서 소비되는 전력을 절감하는 자기자화모터의 구동회로에 관한 것이다.

자기자화모터는 밀폐형 압축기에 주로 사용되며, 유도전동기의 특성과 히스테리시스 모터의 특성을 복합적으로 포함하여 동작하며, 이의 내부 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 자기자화모터의 내부 구성의 횡단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 자기자화모터는 고정자(1)와 회전자(3)로 구성된다. 상기 고정자(1)에는 내면을 둘러서는 다수의 슬롯치(5)가 돌출되어 형성되고, 상기 슬롯치(5)들 사이에는 슬롯(7)이 형성되고, 상기 슬롯(7)의 내부에는 고정자권선(도시되지 않음)이 감겨진다. 즉, 고정자권선은 상기 슬롯치(5)에 감겨져 상기 슬롯(7)의 내부에 위치하고 이에 전원이 공급된다.

상기 고정자(1)의 슬롯치(5)가 배열된 부분 중의 일부에는 그 슬롯치(5) 중 일부를 대체하여 여자부(9)가 구비되며 여자부(9)는 여자폴(10)을 구비한다. 여자폴(10)에는 여자권선(11)이 감겨진다. 상기 여자부(9)는 아래에서 설명될 마그네트층(15)에 자속을 공급하여 마그네트층(15)을 착자한다.

상기 회전자(13)에는 일종의 영구자석인 마그네트층(15)이 구비되어, 상기 여자부(9)에 의해 정상 운전시 자기자화모터가 영구자석 모터와 같이 운전된다.

도 2는 종래 기술에 따른 자기자화모터 구동회로의 회로도이다. 이에 도시한 바와 같이, 구동회로는 주권선(Wm) 및 보조권선(Wa)과, 이 보조권선(Wa)에 직렬로 연결되고 상기 주권선(Wm)과 병렬로 연결되는 PTC를 구비한다. 또한 구동회로는, 자기자화모터가 정상운전시에 영구자석 모터와 같이 운전되도록 하기 위하여, 보조 권선(Wa)과 직렬로 연결되는 여자권선(We)과, 이 여자권선(We)과 직렬로 연결되어 여자권선(We)에 공급되는 전류를 제어하는 제어 스위치(Sc)를 더 구비한다. 상기 PTC는 초기 기동시에 유도전동기의 기동특성을 이용하는 기동 장치로서 기능한다. 한편, 도면부호 Cs와 Cr은 콘덴서를 나타낸다.

이와 같은 구성을 가지는 종래의 자기자화모터는 초기 운전시에는 유도전동기와 히스테리시스(Hysteresis)모터의 복합적인 특성으로 동작된다. 즉, 초기 기동시에는 전류가 보조권선(Wa)과 PTC를 통하여 흐르게 되어 자기자화모터가 기동되며, 그 후 일정 시간이 지나면 PTC의 저항이 증가되어 그 PTC에 흐르던 전류는 주권선(Wm)으로 흐르게 된다. 이후, 일정 속도 이상이 되면, 제어 스위치(Sc)가 작동하여 여자권선(11)에 교류전류가 공급됨으로써 상기 마그네트층(15)이 착자되어 자기자화모터는 영구자석 모터로 운전된다.

즉, 회전자(13)가 회전하고 있을 때, 여자권선(11)에 비교적 큰 교류전류를 인가하게 되면, 회전자(13)의 표면에 구비되는 마그네트층(15)이 시간적으로 변하는 자계의 영향을 받아 착자되어 자극을 형성하게 되고, 이와 같은 상태가 운전중에 지속됨으로써 모터는 큰 토오크를 갖고 회전하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 자기자화모터에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

자기자화모터의 기동은 유도전동기의 특성을 이용하기 때문에, 기동 시에 기동장치, 즉 위에서 설명한 바와 같은 PTC를 이용하게 된다. 이상적으로는 PTC에는 초기 기동이 끝난 후에는 전류가 흐르지 않아야 된다.

그러나 PTC의 특성에 따르면, 초기 기동이 끝난 후에도 PTC에는 소량의 전류가 흐르게 된다. 즉, 초기 기동이 끝난 후의 상시 운전 중에도 PTC에는 소량의 전류가 흐름으로 인해, PTC는 상시 운전 중에 약 2-3[Watt]의 전력을 소비하게 된다. 이러한 PTC에서 발생되는 소비전력은 불필요한 것으로써 운전의 효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것으로, 자기자화모터의 운전 중에 PTC로 인한 불필요한 소비 전력이 발생하지 않도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 자기자화모터 구동회로는 여자권선에 인가되는 전류에 의해 동작하는 절환부와, 상기 절환부의 동작에 따라 내부에 흐르는 전류가 차단되는 PTC를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 자기자화모터 구동회로는, 주권선 및 보조권선과, 상기 보조권선에 직렬로 연결되고 상기 주권선과 병렬로 연결되는 PTC와, 상기 보조권선에 직렬로 연결되고 상기 PTC와는 병렬로 연결되는 여자권선과, 상기 여자권선과는 병렬로 연결되고 상기 PTC와는 직렬로 연결되어 상기 PTC에 흐르는 전류를 차단하는 절환부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 여자권선에는 최초의 기동동작으로부터 상시 운전으로 전환되는 시점에 자기자화모터의 마그네트층을 착자시킬 수 있을 정도의 전류가 인가된다.

상기 절환부는 스위치와 코일로 이루어지며, 상기 스위치는 상기 보조권선과 상기 PTC 사이에 이들과 직렬로 연결되며, 상기 코일은 상기 여자권선과 직렬로 연결된다.

따라서, 최초의 기동동작으로부터 상시 운전으로 전환되는 시점에 여자권선(We)에 높은 전류가 흐르게 됨으로써, 이때 마그네트층(15)이 착자되어 영구자석 모터로 운전됨과 아울러 PTC에 흐르는 전류가 차단된다. 즉, 자기자화모터가 영구자석 모터 특성을 갖고 운전될때에는 PTC에서 불필요한 전력 소모가 없게된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 자기자화모터 구동회로에 의하면, 여자부(여자 권선)에 유기되는 큰 교류전류를 이용하여 PTC 입력전류를 차단함으로써, 상시 운전중에 발생되는 PTC의 불필요한 소비전력을 없앨 수 있다.

이하 본 발명에 따른 자기자화모터 구동회로의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기자화모터 구동회로의 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이, 자기자화모터 구동회로는 주권선(Wm) 및 보조권선(Wa)과, 이 보조권선(Wa)에 직렬로 연결되고 상기 주권선(Wm)과 병렬로 연결되는 PTC와, 이 보조권선(Wa)에 직렬로 연결되고 상기 PTC와는 병렬로 연결되는 여자권선(We)과, 여자권선(We)과는 병렬로 연결되고 상기 PTC와는 직렬로 연결되어 PTC에 흐르는 전류를 차단하는 절환부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 절환부(30)는 스위치(Sp)와 코일(Wp)로 이루어지며, 스위치(Sp)는 상기 보조코일(Wa)과 PTC 사이에 이들과 직렬로 연결되며, 코일(Wp)은 상기 여자권선 (We)과 직렬로 연결된다. 한편, 도면 부호 Cs와 Cr은 콘덴서를 나타낸다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 자기자화모터 구동회로의 동작을 상세하게 설명한다. 한편, 자기자화모터의 구성은 도 1에 도시한 바와 같으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 최초 기동시에, 전류는 보조권선(Wa)과 PTC를 통하여 흐르게 되어 자기자화모터가 기동됨으로써 유도전동기와 히스테리시스(Hysteresis)모터의 복합적인 특성으로 동작된다.

이후, 일정 속도 이상이 되면, 상기 여자부(9)가 상기 마그네트층(15)을 착자시켜 최종적으로는 자기자화모터는 영구자석 모터로 운전되는데, 여자 권선(We)에는 상기 마그네트층(15)을 착자시킬 수 있을 정도의 비교적 큰 교류전류가 인가되어야 한다. 왜냐하면, 마그네트층(15)은 영구자석 등으로 이루어지므로 이를 자화시키기 위해서는 높은 착자 전압이 필요하기 때문이다.

이러한 높은 전류가 여자권선(We)에 인가됨에 의해 절환부(30)가 동작하여 PTC를 흐르고 있던 전류를 차단하게 된다. 즉, 절환부(30)에서는, 여자권선(We)으로부터의 교류전류에 의해 코일(Wp)에 전류가 유도되고 이 유도된 전류에 의해 스위치(Sp)가 개방된다. 이에 의해 PTC에 흐르던 전류가 차단된다.

따라서, 최초의 기동동작으로부터 상시 운전으로 전환되는 시점에 여자권선(We)에 높은 전류가 흐르게 됨으로써, 이때 마그네트층(15)이 착자되어 영구자석 모터로 운전됨과 아울러 PTC에 흐르는 전류가 차단된다. 즉, 자기자화모터가 영구자석 모터 특성을 갖고 운전될때에는 PTC에서 불필요한 전력 소모가 없게된다.

한편, 본 명세서에 개시된 절환부(30)의 구성은 일 실시예로서 이에 한정되는 것은 아니며, PTC 양단을 전기적으로 차단할 수 있는 기능을 하는 구성이면 족하다.

이와 같은 동작을 도 4의 그래프를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 자기자화모터의 토오크 특성을 도시하는 그래프이다. 도 4에서 가로축은 회전속도를 나타내고, 세로축은 토오크를 나타낸다. 또한 직선의 일점쇄선으로 표시된 것은 히스테리시스 모터의 토오크 특성을 나타내고, 곡선의 얇은 실선으로 표시된 것은 유도전동기의 토오크 특성을 나타낸다. 굵은 실선은 회전속도에 따른 전체적인 토오크를 나타낸다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 자기자화모터의 전체적인 토오크는, 여자점보다 회전속도가 늦을때는 유도전동기와 히스테리시스 모터의 복합적인 토오크 특성을 가지며, 반대로 회전속도가 여자점보다 빠르게 되면 영구자석모터의 특성을 갖게 된다. 영구자석모터의 특성을 나타내는 구간에서는 토오크가 급격하게 높아지는 것을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 자기자화모터 구동회로에서는, 운전 중에 PTC에서 소모되는 불필요한 소비전력을 개선할 수 있는 효과가 있 다.

또한, 본 발명에서는 간단한 하나의 절환 수단만으로 PTC의 불필요한 소비전력을 차단할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 주권선 및 보조권선과,

   상기 보조권선에 직렬로 연결되고 상기 주권선과 병렬로 연결되는 PTC와,

   상기 보조권선에 직렬로 연결되고 상기 PTC와는 병렬로 연결되는 여자권선(We)과,

   상기 여자권선(We)과는 병렬로 연결되고 상기 PTC와는 직렬로 연결되며, 최초 기동동작으로부터 상시 운전으로 전환되는 시점에서 상기 여자권선(We)에 자기자화모터의 마그네트층을 착자시킬 수 있을 정도의 교류전류가 인가될 때 상기 PTC에 흐르는 전류를 차단하는 절환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기자화모터 구동회로.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 절환부는 스위치와 코일로 이루어지며, 상기 스위치는 상기 보조권선과 상기 PTC 사이에 이들과 직렬로 연결되며, 상기 코일은 상기 여자권선과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기자화모터 구동회로.

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