KR102176372B1 - Electric motor capable of switching windings - Google Patents
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Abstract
본 발명은 권선 절환 가능한 전동기에 관한 것으로서, 스테이터코일은, 서로 직렬 또는 병렬로 연결 가능한 복수의 권선부를 구비하고, 상기 스테이터코일의 일 측에는 상기 복수의 권선부가 직렬 또는 병렬로 연결되게 하는 고정단자부 및 상기 고정단자부에 대해 상대 이동 가능하게 배치되어 상기 복수의 권선부가 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되게 하는 가동단자부를 구비한 절환스위치가 연결되고, 상기 절환스위치의 일 측에는 회전축의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달하면 상기 가동단자부를 구동시키는 구동유닛이 구비되게 구성된다. 이에 의해, 고가의 반도체스위치의 사용을 배제하여 비용을 저감할 수 있다. The present invention relates to a winding-switchable electric motor, wherein a stator coil includes a plurality of winding units capable of being connected in series or parallel to each other, and a fixed terminal unit configured to connect the plurality of winding units in series or parallel to one side of the stator coil, and A changeover switch having a movable terminal part which is arranged to be movable relative to the fixed terminal part so that the plurality of winding parts are selectively connected in series or in parallel is connected, and a rotation speed of the rotation shaft is set in advance at one side of the changeover switch. When the speed is reached, a driving unit for driving the movable terminal unit is provided. Thereby, the use of expensive semiconductor switches can be eliminated and cost can be reduced.
Description
본 발명은, 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an electric motor.
주지된 바와 같이, 전동기는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다. 상기 전동기는 전원의 종류에 따라 교류전동기 및 직류전동기로 구분된다. 상기 전동기는, 고정자(스테이터) 및 상기 고정자에 대해 상대 운동 가능하게 배치되는 가동자(무버, 로터)를 구비하여 구성된다. As is well known, an electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy. The electric motor is classified into an AC motor and a DC motor according to the type of power source. The electric motor is configured with a stator (stator) and a mover (mover, rotor) disposed to be able to move relative to the stator.
상기 전동기의 스테이터는, 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한다. 최근에는 상기 전동기를 동력원으로 이용하는 전기차량이 증가되고 있다. 상기 전기차량에 이용되는 차량 구동용 전동기는 기동 시에는 상대적으로 큰 토크가 요구되고, 주행 시에는 고속 운전이 요구된다. The stator of the electric motor includes a stator core and a stator coil wound around the stator core. In recent years, electric vehicles using the electric motor as a power source are increasing. The motor for driving a vehicle used in the electric vehicle requires a relatively large torque when starting, and a high-speed driving when driving.
이러한 점을 고려하여 일부에는 상기 스테이터코일이 서로 직렬 연결 및 병렬 연결이 가능하게 구성되는 복수의 권선부 및 상기 복수의 권선부를 직렬 연결 또는 병렬 연결되게 권선을 절환하는 권선 절환 장치를 구비하여, 필요 시 복수의 권선부를 직렬 연결 또는 병렬 연결되게 하여 운전 효율을 제고시키는 권선절환 가능한 전동기가 이용되고 있다.In consideration of this point, some of the stator coils are provided with a plurality of winding units configured to enable series connection and parallel connection to each other, and a winding switching device for switching windings such that the plurality of winding units are connected in series or in parallel. When a plurality of windings are connected in series or in parallel, a winding-switchable electric motor is used to improve operation efficiency.
그런데, 이러한 종래의 권선 절환 가능한 전동기에 있어서는, 권선 절환을 위해 인버터와 유사한 고가의 스위칭소자를 구비한 권선 절환 시스템을 구성하도록 되어 있어, 제조비용이 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.However, in such a conventional winding-switchable motor, a winding-switching system including an expensive switching element similar to an inverter is configured for winding-switching, thereby increasing manufacturing cost.
또한, 이러한 종래의 권선 절환 시스템은 복수 개의 스위칭소자의 스위치 온(switch on) 손실이 발생되고, 이에 기인하여 전체 운전 효율이 저하된다고 하는 문제점이 있다. In addition, such a conventional winding switching system has a problem in that a switch-on loss of a plurality of switching elements occurs, resulting in a decrease in overall operation efficiency.
따라서, 본 발명은, 고가의 반도체스위치의 사용을 배제하여 비용을 저감할 수 있는 권선절환 가능한 전동기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a winding-switchable electric motor capable of reducing cost by eliminating the use of expensive semiconductor switches.
또한, 본 발명은, 스위치 온 손실 발생을 억제하여 운전효율을 제고시킬 수 있는 권선 절환 가능한 전동기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a winding-switchable electric motor capable of improving operation efficiency by suppressing occurrence of switch-on loss.
또한, 본 발명은, 저렴한 가격으로 구성이 간단하고 고가의 반도체스위치의 사용을 배제하면서 고속 회전시 권선 절환이 용이하게 될 수 있는 권선 절환 가능한 전동기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, another object of the present invention is to provide a winding-switchable electric motor capable of easily switching windings during high-speed rotation while excluding the use of an expensive semiconductor switch at an inexpensive price.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 권선 절환 가능한 전동기는, 스테이터코일은, 서로 직렬 또는 병렬로 연결 가능한 복수의 권선부를 구비하고, 상기 스테이터코일의 일 측에는 상기 복수의 권선부가 직렬 또는 병렬로 연결되게 하는 고정단자부 및 상기 고정단자부에 대해 상대 이동 가능하게 배치되어 상기 복수의 권선부가 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되게 하는 가동단자부를 구비한 절환스위치가 연결되고, 상기 절환스위치의 일 측에는 회전축의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달하면 상기 가동단자부를 구동시키는 구동유닛이 구비되는 것을 기술적인 특징으로 한다. In the winding-switchable electric motor according to the present invention for solving the above-described problems, the stator coil includes a plurality of winding units that can be connected in series or parallel to each other, and the plurality of winding units are in series or on one side of the stator coil. A changeover switch having a fixed terminal part to be connected in parallel and a movable terminal part which is arranged to be movable relative to the fixed terminal part so that the plurality of winding parts are selectively connected in series or in parallel is connected, and at one side of the changeover switch It is a technical feature that a driving unit for driving the movable terminal unit is provided when the rotational speed of the rotating shaft reaches a preset set speed.
구체적으로는, 상기 복수의 권선부는 제1권선부 및 제2권선부를 구비하고, 상기 절환스위치의 고정단자부는, 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬로 연결되게 하는 제1단자부; 및 상기 제1권선부 및 제2권선부를 서로 병렬로 연결되게 하는 제2단자부를 구비한다. Specifically, the plurality of winding portions include a first winding portion and a second winding portion, and the fixed terminal portion of the switching switch includes: a first terminal portion configured to connect the first winding portion and the second winding portion in series with each other; And a second terminal portion connecting the first winding portion and the second winding portion in parallel with each other.
상기 가동단자부는, 상기 제1단자부와 접촉되어 상기 제1단자부가 통전되게 연결하는 제1연결단자부; 상기 제2단자부와 접촉되어 상기 제2단자부가 통전되게 연결하는 제2연결단자부; 및 상기 제1연결단자부 및 상기 제2연결단자부를 연결하는 작용로드;를 구비하여 구성된다. The movable terminal portion includes: a first connection terminal portion in contact with the first terminal portion to connect the first terminal portion to be energized; A second connection terminal portion in contact with the second terminal portion to connect the second terminal portion to be energized; And an action rod connecting the first connection terminal portion and the second connection terminal portion.
여기서, 상기 고정단자부 및 상기 가동단자부는, 상기 제1연결단자부가 상기 제1단자부와 접속되면 상기 제2연결단자부와 상기 제2단자부는 서로 분리되고, 상기 제2연결단자부와 상기 제2단자부가 접속되면 상기 제1연결단자부와 상기 제1단자부가 서로 분리되게 구성된다. Here, the fixed terminal part and the movable terminal part, when the first connection terminal part is connected to the first terminal part, the second connection terminal part and the second terminal part are separated from each other, and the second connection terminal part and the second terminal part When connected, the first connection terminal portion and the first terminal portion are configured to be separated from each other.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동유닛은, 상기 회전축에 반경방향을 따라 회동 가능하게 구비되는 원심추; 및 상기 원심추의 일 측에 상기 원심추의 회동 시 상기 원심추에 의해 상기 회전축의 축방향으로 이동되는 슬라이더;를 구비하고, 상기 가동단자부는 상기 원심추에 의해 이동되는 슬라이더에 의해 이동되게 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the driving unit includes: a centrifugal weight provided to be rotatable along a radial direction on the rotation shaft; And a slider that is moved in the axial direction of the rotation shaft by the centrifugal weight when the centrifugal weight is rotated on one side of the centrifugal weight, wherein the movable terminal part is configured to be moved by a slider that is moved by the centrifugal weight. do.
상기 원심추는 서로 대향 되게 배치되는 한 쌍으로 구성되고, 상기 한 쌍으로 구성된 원심추에는 상기 원심추를 초기위치로 복귀시키는 복귀스프링이 구비된다. The centrifugal weight is composed of a pair arranged to face each other, the centrifugal weight composed of the pair is provided with a return spring for returning the centrifugal weight to the initial position.
상기 가동단자부는 상기 제1단자부를 통전 가능하게 연결하는 제1연결단자부 및 상기 제2단자부를 통전 가능하게 연결하는 제2연결단자부를 구비하여 구성된다. The movable terminal portion includes a first connection terminal portion connecting the first terminal portion to be energized and a second connection terminal portion connecting the second terminal portion to be energized.
상기 가동단자부는, 상기 제1단자부와 상기 제1연결단자부가 접속되는 직렬접속위치 및 상기 제2단자부와 상기 제2연결단자부가 접속되는 병렬접속위치 간을 이동 가능하게 구성된다.The movable terminal portion is configured to be movable between a serial connection position to which the first terminal portion and the first connection terminal portion are connected and a parallel connection position to which the second terminal portion and the second connection terminal portion are connected.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 구동유닛은, 상기 회전축의 회전 시 원심력에 의해 반경방향을 따라 이동되는 작용부재; 상기 작용부재와 접촉되어 압력을 감지하는 압력감지부; 및 상기 압력감지부의 압력 감지 결과에 기초하여 상기 회전축이 미리 설정된 설정속도에 도달 시 상기 절환스위치를 작동시키는 액츄에이터를 구비하여 구성된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the drive unit may include an action member that moves along a radial direction by a centrifugal force when the rotation shaft rotates; A pressure sensing unit that is in contact with the working member to sense pressure; And an actuator for operating the changeover switch when the rotation shaft reaches a preset set speed based on a pressure detection result of the pressure sensing unit.
상기 회전축에는 상기 회전축에 일체로 회전되게 결합되고 내부에 수용공간이 형성되는 바디;가 구비되고, 상기 작용부재는 상기 바디의 수용공간의 내부에 수용 설치된다. A body which is integrally rotatably coupled to the rotation shaft and has an accommodation space formed therein is provided on the rotation shaft, and the action member is accommodated and installed in the accommodation space of the body.
상기 액츄에이터는 전원 인가 시 전기 액츄에이터로 구현된다. The actuator is implemented as an electric actuator when power is applied.
보다 구체적으로, 상기 액츄에이터는, 전원인가시 자기력을 발생시키는 코일; 상기 코일의 일 측에 구비되는 고정코어; 상기 고정코어에 대해 접근 및 이격되게 배치되는 가동코어 및 상기 가동코어에 일체로 결합되는 가동코어로드;를 구비하여 구성된다. More specifically, the actuator may include a coil generating magnetic force when power is applied; A fixed core provided on one side of the coil; And a movable core disposed to be approached and spaced apart from the fixed core, and a movable core rod integrally coupled to the movable core.
상기 가동코어로드는 상기 코일에 전원 인가시 상기 코일에 의해 자기력이 발생되면 상기 가동코어가 상기 고정코어에 접근되게 이동될 때 상기 가동코어의 이동방향을 따라 함께 이동된다. When a magnetic force is generated by the coil when power is applied to the coil, the movable core rod is moved together along the moving direction of the movable core when the movable core is moved to approach the fixed core.
상기 바디의 수용공간의 내부에는 상기 작용부재를 원심력에 대항하여 가압하는 탄성부재가 구비된다.An elastic member is provided inside the receiving space of the body to press the action member against centrifugal force.
여기서, 상기 탄성부재는 압축코일스프링으로 구현될 수 있다. Here, the elastic member may be implemented as a compression coil spring.
상기 바디에는 상기 회전축의 회전 시 상기 작용부재가 상기 압력감지부를 과도하게 압축하는 것을 억제하는 이동억제부가 구비된다.The body is provided with a movement inhibiting unit that suppresses excessive compression of the pressure sensing unit by the action member when the rotation shaft is rotated.
여기서, 상기 압력감지부는 두께방향을 따라 탄성변형이 가능하게 구성되고, 상기 작용부재에 의해 가압되어 두께방향으로 압축될 수 있다. 상기 이동억제부는 상기 압력감지부의 적어도 일 측에 구비되어 상기 작용부재에 의해 상기 압력감지부가 과도하게 압축되는 것을 방지하게 구성된다. Here, the pressure sensing unit may be configured to be elastically deformed along the thickness direction, and may be pressed by the action member to be compressed in the thickness direction. The movement restraining part is provided on at least one side of the pressure sensing part and configured to prevent excessive compression of the pressure sensing part by the action member.
상기 바디에는 상기 압력감지부를 수용지지하는 지지부가 분리가능하게 결합된다.A support part receiving and supporting the pressure sensing part is detachably coupled to the body.
상기 바디에는 상기 지지부가 결합되는 결합부가 함몰 형성되고, 상기 지지부는 상기 결합부에 삽입 결합되게 구성된다. In the body, a coupling portion to which the support portion is coupled is recessed, and the support portion is configured to be insertedly coupled to the coupling portion.
상기 바디와 상기 지지부는 서로 나사결합되게 구성된다. The body and the support are configured to be screwed together.
상기 탄성부재는 상기 작용부재의 이동방향을 따라 신축 가능하게 구성된다.The elastic member is configured to be expandable and contractible along the moving direction of the acting member.
상기 탄성부재의 일 단부는 상기 바디의 수용공간의 내부에 접촉되어 지지되고, 상기 탄성부재의 타 단부는 상기 지지부에 접촉되어 지지되게 구성된다. One end of the elastic member is configured to be supported by contacting the interior of the receiving space of the body, and the other end of the elastic member is configured to be supported by contacting the support.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터코일의 복수의 권선부를 직렬 또는 병렬로 연결하는 절환스위치가 복수의 단자부 및 가동단자부를 구비하여 구성되게 함으로써, 고가의 반도체스위치의 사용을 배제할 수 있어 제조비용이 저감될 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, a switching switch for connecting a plurality of windings of a stator coil in series or in parallel is provided with a plurality of terminal portions and a movable terminal portion, thereby using an expensive semiconductor switch. Can be excluded, manufacturing cost can be reduced.
또한, 권선절환스위치가 반도체스위치를 구비하지 아니하여 구성됨으로써, 스위치 온 손실 발생을 억제할 수 있고, 스위치 온 손실 발생에 기인한 전체 운전 효율 저하를 억제할 수 있다. 이에 의해, 전동기의 운전 효율이 제고될 수 있다. In addition, since the winding changeover switch is configured without a semiconductor switch, it is possible to suppress the occurrence of switch-on loss and to suppress a decrease in overall operating efficiency due to the occurrence of switch-on loss. Accordingly, the operating efficiency of the electric motor can be improved.
또한, 권선절환스위치를 구동시키는 구동유닛이 회전자의 회전 시 미리 설정된 설정속도에 의해 발생되는 원심력을 이용하여 구동되게 구성됨으로써, 구동유닛의 구성이 간략화될 수 있다.In addition, since the drive unit for driving the winding changeover switch is configured to be driven using a centrifugal force generated by a preset set speed when the rotor rotates, the configuration of the drive unit can be simplified.
또한, 상기 구동유닛이, 회전축의 회전 시 원심력에 의해 반경방향으로 이동되는 작용부재, 상기 작용부재의 압력을 감지하는 압력감지부 및 상기 압력감지부의 감지결과에 기초하여 절환스위치를 작동시키는 액츄에이터를 구비하여 구성되도록 함으로써, 저렴한 비용으로 구성이 간단하고 상기 회전축의 고속 회전 시에도 상기 스테이터코일의 권선 절환을 용이하게 할 수 있다. In addition, the driving unit includes an acting member that is moved radially by a centrifugal force when the rotation shaft is rotated, a pressure sensing unit for sensing the pressure of the working member, and an actuator for operating a switching switch based on the detection result of the pressure sensing unit. By being provided and configured, the configuration is simple at low cost, and it is possible to easily switch the winding of the stator coil even when the rotating shaft rotates at high speed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선절환 가능한 전동기의 단면도,
도 2는 도 1의 전동기의 스테이터코일 및 절환스위치의 연결상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 도 1의 절환스위치의 내부를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 절환스위치의 작용을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선절환 가능한 전동기의 단면도,
도 6은 도 5의 구동유닛의 단면도,
도 7은 도 6의 구동유닛의 작용을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 5의 액츄에이터의 내부를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 액츄에이터의 작용을 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 5의 전동기의 제어블록도이다. 1 is a cross-sectional view of a winding-switchable electric motor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram schematically showing a connection state of a stator coil and a changeover switch of the electric motor of FIG. 1;
3 is a view showing the inside of the changeover switch of FIG. 1;
4 is a view for explaining the operation of the switching switch of FIG. 3;
5 is a cross-sectional view of a winding-switchable electric motor according to another embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view of the drive unit of FIG. 5;
7 is a view for explaining the operation of the drive unit of FIG. 6;
8 is a view showing the inside of the actuator of FIG. 5;
9 is a view for explaining the action of the actuator of FIG. 8;
10 is a control block diagram of the electric motor of FIG. 5.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same/similar reference numerals are assigned to the same/similar configurations even in different embodiments, and the description is replaced with the first description. Singular expressions used in the present specification include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification and should not be construed as limiting the technical idea disclosed in the present specification by the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선절환 가능한 전동기의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 권선 절환 가능한 전동기는, 스테이터(150), 로터(250), 절환스위치(300) 및 구동유닛(400)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a winding-switchable electric motor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the winding-switchable electric motor of the present invention includes a
상기 스테이터(150)의 외곽에는 하우징 또는 프레임(110)(이하, '프레임(110)'으로 표기한다)이 구비된다. 상기 프레임(110)은 내부에 수용공간이 형성되게 구성된다. 상기 프레임(110)은, 예를 들면, 내부에 수용공간이 형성된 통형상부(120) 및 상기 통형상부(120)의 개구를 차단하게 결합되는 브래킷(130)을 구비한다. A housing or frame 110 (hereinafter, referred to as'frame 110') is provided outside the
상기 통형상부(120)는, 예를 들면, 양 측이 개방되게 구성될 수 있다. 상기 통형상부(120)의 양 측에는 상기 브래킷(130)이 각각 결합된다. 상기 통형상부(120)는 상기 스테이터(150)의 외면 형상에 대응되는 내면 형상을 구비할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스테이터(150)의 외면이 원형으로 형성되고, 상기 통형상부(120)가 원통 형상으로 구현된 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
상기 스테이터(150)는, 스테이터코어(160) 및 상기 스테이터코어(160)에 권선되는 스테이터코일(180)을 구비한다. 상기 스테이터코어(160)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(162)을 절연 적층하여 구성될 수 있다. 상기 스테이터코어(160)의 전기강판(162)에는 복수의 슬롯(164) 및 티스(166)가 형성된다. 상기 스테이터코어(160)의 전기강판(162)은 원형을 구비하며, 외주면을 따라 상기 복수의 슬롯(164) 및 티스(166)가 서로 교호적으로 형성된다. 상기 복수의 슬롯(164)은 축방향을 따라 상기 전기강판(162)을 관통 하여 형성된다. 상기 스테이터코어(160)의 중앙에는 미리 설정된 공극(air gap)(240)을 사이에 두고 상기 로터(250)가 수용될 수 있게 로터수용공이 관통 형성된다. The
상기 로터(250)는, 회전축(251) 및 상기 회전축(251)을 중심으로 회전되는 로터코어(260)를 구비한다. 상기 로터코어(260)는, 예를 들면, 전기강판(262)을 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 로터코어(260)의 전기강판(262)은 원형으로 형성된다. 상기 로터코어(260)의 전기강판(262)의 중앙에는 상기 회전축(251)이 삽입되는 회전축공(264)이 관통 형성된다. 상기 로터코어(260)에는, 예를 들면, 축방향으로 삽입되고 원주방향으로 이격되는 복수의 도체바(266)가 구비된다. 상기 로터코어(260)의 양 단부에는 상기 복수의 도체바(266)가 서로 통전될 수 있게 연결하는 단락환(267)이 각각 구비된다. 상기 단락환(267)에 의해 연결된 복수의 도체바(266)는 폐회로(closed circuit)를 형성한다. The
상기 회전축(251)은 상기 로터코어(260)의 양 측으로 돌출되게 형성된다. 상기 회전축(251)은 양 측이 회전 가능하게 지지된다. 상기 회전축(251)의 양 측에는 베어링(255)이 각각 결합된다. 상기 베어링(255)은 상기 브래킷(130)에 구비된 베어링결합부(135)에 각각 결합된다. 본 실시예에서, 상기 로터(250)가 복수의 도체바(266)를 구비하여 소위 유도기로터로 구현된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 로터(250)는 원주방향을 따라 서로 다른 자극이 교호적으로 형성되는 영구자석을 구비하여 구성될 수도 있다. The
도 2는 도 1의 전동기의 스테이터코일 및 절환스위치의 연결상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코일(180)은 전원의 각 상에 연결되는 복수의 상별권선부(190)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 전원은 3상(U상, V상, W상) 교류 전원으로 구성된다. 상기 전원은, 예를 들면, 인버터(210)에 의해 제공되게 구성될 수 있다. 상기 인버터(210)는, 예를 들면, 차량의 배터리로부터 입력된 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환하여 제공할 수 있다. 상기 인버터(210)의 일 측에는 3상 전원을 출력하는 케이블(215)이 구비된다. 상기 인버터(210)의 케이블(215)은 상기 스테이터코일(180)의 전원입력단자에 각각 연결된다. 2 is a diagram schematically showing a connection state of a stator coil and a changeover switch of the electric motor of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the
상기 스테이터코일(180)의 복수의 상별권선부(190)는, 서로 직렬 또는 병렬로 연결 가능한 제1권선부 및 제2권선부를 각각 구비한다. Each of the plurality of phase-specific winding
보다 구체적으로, 상기 스테이터코일(180)은, 3상(U상, V상, W상) 전원에 각각 연결되는 U상권선부(190U), V상권선부(190V) 및 W상권선부(190W)를 구비한다. 상기 U상권선부(190U)는, 서로 직렬 또는 병렬 연결 가능한 제1권선부(제1U상권선부(190U1)) 및 제2권선부(제2U상권선부)를 구비한다. 상기 V상권선부(190V)는, 서로 직렬 또는 병렬 연결 가능한 제1권선부(제1V상권선부(190V1)) 및 제2권선부(제2V상권선부(190V2))를 구비한다. 상기 W상권선부(190W)는, 서로 직렬 또는 병렬 연결가능한 제1권선부(제1W상권선부(190W1)) 및 제2권선부(제2W상권선부(190W2))를 구비한다. More specifically, the
상기 스테이터코일(180)의 일 측에는 동일한 상(U상, V상, W상)의 각 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)를 선택적으로 직렬 연결하거나 병렬 연결하는 절환스위치(300)가 구비된다. 본 실시예의 전동기는, 상기 스테이터코일(180)의 상기 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 직렬로 연결되면 토크(torque)가 증대되고 속도는 감소된다. 본 실시예의 전동기는, 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 병렬로 연결되면 토크는 감소하고 속도는 증가된다. 이에 의해, 본 실시예의 전동기는 차량의 구동에 이용되는 경우, 운전 효율이 제고될 수 있다. To one side of the
본 실시예의 권선 전환 가능한 전동기는, 정격속도의 95% 내외(±2%)에서 설정되는 설정속도에 도달하면 상기 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 병렬로 절환되게 구성된다. 보다 구체적으로 본 실시예의 전동기는, 상기 설정속도는, 예를 들면 정격속도의 93% 내지 97%에서 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 병렬로 절환되게 구성될 수 있다. 여기서, 본 실시예의 전동기의 정격속도는, 예를 들면, 수 천 rpm에서 1만 rpm 이내에서 설정될 수 있다. 본 실시예의 전동기의 정격속도가 예를 들어 4000rpm인 경우, 상기 스테이터코일(180)은 3800rpm 내외(3720 내지 3880rpm)에서 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 병렬로 연결되게 구성될 수 있다. The winding-switchable motor of this embodiment, when reaching a set speed set at around 95% (±2%) of the rated speed, the first winding unit 190U1, 190V1, 190W1 and the second winding unit 190U2, 190V2, 190W2) are configured to be switched in parallel with each other. More specifically, in the electric motor of this embodiment, the set speed may be configured such that the first winding part and the second winding part are switched in parallel with each other at 93% to 97% of the rated speed, for example. Here, the rated speed of the electric motor of this embodiment may be set within 10,000 rpm from several thousand rpm, for example. When the rated speed of the electric motor of the present embodiment is, for example, 4000 rpm, the
도 3은 도 1의 절환스위치의 내부를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 절환스위치의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절환스위치(300)는, 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되게 하는 고정단자부(320) 및 상기 고정단자부(320)에 대해 상대 이동가능하게 배치되어 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되게 하는 가동단자부(340)를 구비한다. 3 is a view showing the inside of the changeover switch of FIG. 1, and FIG. 4 is a view for explaining the operation of the changeover switch of FIG. 3 and 4, the switching
상기 고정단자부(320)는, 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬로 연결되게 하는 제1단자부(321); 및 상기 제1권선부 및 제2권선부를 서로 병렬로 연결되게 하는 제2단자부(322)를 구비하여 구성된다. 상기 제1단자부(321) 및 제2단자부(322)는 상기 제1권선부 및 제2권선부와 연결선(360)에 의해 통전 가능하게 연결된다. 상기 연결선(360)은, 상기 제1단자부(321)와 상기 스테이터코일(180)을 연결하는 제1연결선(361) 및 상기 제2단자부(322)와 상기 스테이터코일(180)을 연결하는 제2연결선(362)을 구비한다. The fixed
상기 제1단자부(321)는, 서로 이격 배치되는 제1U상단자부(321U1), 제1V상단자부(321V1) 및 제1W상단자부(321W1)를 구비한다. 상기 제1U상단자부(321U1)는 상기 제2U상권선부(190U2)의 일 측(도면상 우측 단부)에 상기 제1연결선(361)에 의해 통전 가능하게 연결된다. 상기 제1V상단자부(321V1)는 상기 제2V상권선부(190V2)의 일 측(도면상 우측 단부)에 상기 제1연결선(361)에 의해 통전 가능하게 연결된다. 상기 제1W상단자부(321W1)는 상기 제2W상권선부(190W2)의 일 측(도면상 우측 단부)에 상기 제1연결선(361)에 의해 통전 가능하게 연결된다.The first
상기 제2단자부(322)는, 서로 이격 배치되는 제2U상단자부(322U2), 제2V상단자부(322V2) 및 제2W상단자부(322W2)를 구비한다. 상기 제2U상단자부(322U2)는 상기 제1U상권선부(190U1) 및 제2U상권선부(190U2)의 연결선로에 상기 제2연결선(362)에 의해 통전 가능하게 연결된다. 상기 제2V상단자부(322V2)는 상기 제1V상권선부(190V1) 및 제2V상권선부(190V2)의 연결선로에 상기 제2연결선(362)에 의해 통전 가능하게 연결된다. 상기 제2W상단자부(322W2)는 상기 제1W상권선부(190W1) 및 제2W상권선부(190W2)의 연결선로에 상기 제2연결선(362)에 의해 통전 가능하게 연결된다. The second
상기 가동단자부(340)는, 상기 제1단자부(321)와 접촉되어 상기 제1단자부(321)가 통전되게 연결하는 제1연결단자부(341); 상기 제2단자부(322)와 접촉되어 상기 제2단자부(322)가 통전되게 연결하는 제2연결단자부(342); 및 상기 제1연결단자부(341) 및 상기 제2연결단자부(342)를 일체로 연결하는 작용로드(350);를 구비하여 구성된다. The movable
상기 제1단자부(321) 및 제2단자부(322)는 서로 이격된 복수의 접점(325)을 각각 구비하여 구성된다. 상기 제1연결단자부(341) 및 상기 제2연결단자부(342)는 상별로 서로 이격 형성된 제1단자부(321) 및 제2단자부(322)의 각 복수의 접점(325)을 서로 통전 가능하게 연결할 수 있는 복수의 연결편(3450을 각각 구비하여 구성된다. 상기 복수의 연결편(345)은 막대 또는 판 형상으로 각각 구현된다. The first
여기서, 상기 고정단자부(320) 및 상기 가동단자부(340)는, 상기 제1연결단자부(341)가 상기 제1단자부(321)와 접속되면 상기 제2연결단자부(342)와 상기 제2단자부(322)는 서로 분리되고, 상기 제2연결단자부(342)와 상기 제2단자부(322)가 접속되면 상기 제1연결단자부(341)와 상기 제1단자부(321)가 서로 분리될 수 있게 미리 설정된 거리로 이격 배치되게 구성된다. Here, the fixed
상기 절환스위치(300)는 상기 제1단자부(321) 및 제2단자부(322), 상기 가동단자부(340)를 수용하는 케이스(310)를 구비한다. 상기 케이스(310)의 일 측(도면상 좌측)에는 상기 작용로드(350)의 일 단부가 돌출된다. 상기 케이스(310)의 타 측(도면상 우측)에는 상기 작용로드(350)의 타 단부가 이동가능하게 수용된다. 상기 케이스(310)의 타 측에는 상기 작용로드(350)를 길이방향으로 가압하는 탄성부재(358)가 구비된다. 상기 탄성부재(358)는, 예를 들면, 압축코일스프링으로 구현될 수 있다. 상기 작용로드(350)에는 상기 탄성부재와 접촉되는 접촉편(357)이 구비된다. 상기 케이스(310)의 타 측에는 상기 탄성부재(358)가 수용되는 탄성부재수용부(315)가 형성된다. 상기 가동단자부(340)는 상기 탄성부재(358)의 탄성력에 의해 상기 제1권선부 및 제2권선부가 직렬로 접속되는 직렬접속위치에 위치된다(도 3 참조). 본 실시예의 전동기는 정지 시 상기 가동단자부(340)가 상기 탄성부재(358)의 탄성력에 의해 직렬접속위치에 존재하게 되고, 상기 스테이터코일(180)은 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬로 접속된다. 이에 의해, 상기 전동기의 기동 시 상대적으로 큰 토크가 발생되어 기동이 용이하게 되어 운전 효율이 제고될 수 있다. The
상기 절환스위치(300)의 일 측에는 상기 회전축(251)이 미리 설정된 설정속도에 도달 시 상기 제1권선부 및 제2권선부가 병렬로 연결되게 상기 가동단자부(340)를 구동시키는 구동유닛(400)이 구비된다. 상기 구동유닛(400)에 의해 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 병렬로 연결되면 상기 스테이터코일(180)의 입력(전류)이 저감되어 운전 효율이 제고될 수 있다. At one side of the
다시 도 1을 참조하면, 상기 구동유닛(400)은, 상기 회전축(251)에 반경방향을 따라 회동 가능하게 구비되는 원심추(410); 및 상기 원심추(410)의 일 측에 상기 원심추(410)의 회동 시 상기 원심추(410)에 의해 상기 회전축(251)의 축방향으로 이동되는 슬라이더(440);를 구비하여 구성된다.Referring back to FIG. 1, the
상기 구동유닛(400)은, 상기 원심추(410)가 원심력에 의해 회동 가능하게 지지하는 원심추지지부(420)를 구비한다. 상기 원심추지지부(420)는, 내부에 회전축(251)이 삽입되어 결합되는 회전축결합부(422) 및 상기 회전축결합부(422)로부터 외측으로 연장되는 가이드(425)를 구비한다. 상기 회전축결합부(422)는 상기 회전축(251)의 회전방향에 대해 구속되고 축방향을 따라 이동이 가능하게 결합된다. 상기 회전축결합부(422) 및 상기 회전축(251)은, 예를 들면, 상호 접촉영역에 회전방향으로 상호 맞물림되는 암수형상의 스플라인(spline)이 각각 형성될 수 있다. 상기 회전축결합부(422)는, 예를 들면, 원통 형상을 구비한다. 본 실시예에서, 상기 회전축결합부(422) 및 상기 회전축(251)이 상호 맞물림되는 스프랑인부를 구비한 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상호 접촉영역에 회전방향에 대해 상호 맞물림되는 세레이션(serration)을 구비하여 구성될 수도 있다. The
상기 가이드(425)는 상기 회전축결합부(422)의 외면에 상기 회전축(251)에 직각방향으로 각각 돌출 형성된다. 상기 가이드(425)는 외팔보 형상으로 구현된다. 상기 가이드(425)는 상기 회전축결합부(422)의 양 측에 서로 반대방향으로 각각 돌출되게 한 쌍으로 형성된다. 상기 가이드(425)의 단부에는 상기 원심추(410)의 이탈을 방지하는 이탈방지부(427)가 형성된다. 상기 이탈방지부(427)는, 예를 들면, 상기 가이드(425)를 따라 외측으로 이동되는 상기 원심추(410)에 접촉되어 상기 원심추(410)의 이동을 억제할 수 있게 상기 가이드(425)의 길이방향에 가로로 돌출 형성된다. The
상기 원심추(410)는, 대략 삼각형 형상으로 구현된다. 상기 원심추(410)는 한 쌍으로 형성된다. 상기 원심추(410)는 상기 가이드(425)가 통과할 수 있게 관통부(415)가 형성된다(도 4 참조). 상기 한 쌍의 원심추(410)의 사이에는 상기 원심추(410)를 초기위치로 복귀시키는 복귀스프링(417)이 구비된다. 상기 복귀스프링(417)은, 예를 들면, 인장스프링으로 구현된다. 상기 복귀스프링(417)은 상기 원심추(410)의 양 측에 각각 구비될 수 있다. 상기 복귀스프링(417)은 양 단부가 미리 설정된 인장력이 작용할 수 있게 당겨진 상태로 상기 원심추(410)에 각각 결합된다. 상기 원심추(410)에는 상기 복귀스프링(417)의 각 단부가 걸림 결합될 수 있게 스프링결합부가 각각 형성된다. The
상기 원심추(410)의 일 측에는 슬라이더(440)가 구비된다. 상기 슬라이더(440)는 상기 회전축(251)의 축방향을 따라 이동 가능하게 형성된다. 상기 슬라이더(440)는 내부에 회전축(251)이 통과되게 결합되는 회전축수용부(445) 및 상기 회전축수용부(445)의 일 측에 반경방향을 따라 확장되게 형성되는 칼라(448)를 구비한다. 상기 회전축수용부(445)의 외면에는 상기 원심추(410)의 일 단부가 삽입 결합되는 원심추결합부(446)가 형성된다. 상기 원심추(410)와 상기 원심추결합부(446)는 상기 회전축(251)의 축방향에 대해 구속되게 형성된다. 이에 의해, 상기 회전축(251)의 회전 시 원심력에 의해 상기 원심추(410)의 회동 시 상기 원심추(410)에 의해 상기 슬라이더(440)가 축방향을 따라 이동될 수 있다. 상기 원심추결합부(446)는 상기 회전축(251)의 반경방향 외측으로 개방되게 형성된다. A
상기 칼라(448)의 일 측에는 상기 절환스위치(300)의 작용로드(350)가 접촉가능하게 배치된다. 상기 작용로드(350)는, 예를 들면, 상기 슬라이더(440)의 이동방향에 가로로 절곡된 절곡단부(355)를 구비할 수 있다. 상기 작용로드(350)의 절곡단부(355)는 상기 칼라(448)와 접촉되게 배치된다. 본 실시예에서, 상기 작용로드(350)의 이동방향이 상기 슬라이더(440)의 이동방향과 나란하게 배치되고 상기 작용로드(350)의 단부에 절곡단부(355)가 형성되어 상기 작용로드(350)가 당겨지게 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 구동유닛(400) 및 절환스위치(300)는, 상기 구동유닛(400)에 의해 상기 절환스위치(300)의 작용로드(350)가 가압되어(밀려서) 이동되게 구성될 수도 있다. On one side of the
이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되기 전, 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부 및 제2권선부는 상기 절환스위치(300)에 의해 직렬로 연결된다. 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(180)에 전원이 인가되면, 상기 로터(250)는 상기 스테이터코일(180)에 의해 형성된 회전자계에 의해 상기 회전축(251)을 중심으로 회전된다. 이때, 상기 스테이터코일(180)의 복수의 상별권선부(190)의 각 제1권선부 및 제2권선부가 직렬로 각각 연결되므로 상대적으로 큰 토크를 출력하게 된다. 이에 의해, 기동이 용이하게 되어 운전 효율이 제고될 수 있다. With this configuration, before starting the operation, the first winding portion and the second winding portion of the
시간이 경과되면 상기 로터(250)의 회전속도가 증가하게 되고, 상기 회전축(251)의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달 시, 상기 구동유닛(400)의 원심추(410)의 원심력이 상기 복귀스프링(417)의 탄성력(인장력)을 초과하게 되고, 이에 따라 상기 원심추(410)는 반경방향을 따라 회동된다. 상기 원심추(410)의 일 측은 상기 가이드(425)를 따라 외측으로 이동되고, 상기 원심추(410)의 타 측은 상기 회전축(251)의 축방향을 따라 이동된다. 이에 의해, 상기 슬라이더(440)가 상기 회전축(251)의 축방향을 따라 이동된다. When time elapses, the rotational speed of the
상기 원심추(410)의 회동에 의해 상기 슬라이더(440)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 축방향을 따라 이동되면 상기 절환스위치(300)의 작용로드(350)가 당겨져 축방향으로 이동된다. 이에 의해, 상기 제1연결단자부(341)는 상기 제1단자부(321)로부터 이격되고, 상기 제2연결단자부(342)는 상기 제2단자부(322)와 접촉되어 상기 제2단자부(322)가 통전가능하게 연결된다. 이에 따라, 상기 스테이터코일(180)의 상별권선부(190)의 제1권선부 및 제2권선부는 직렬 접속이 해제되고 서로 병렬로 각각 접속된다. 이에 의해, 상기 로터(250)는 고속 회전을 유지하면서 상기 스테이터코일(180)의 입력이 저감되어 상기 전동기의 운전 효율이 제고될 수 있다. When the
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선절환 가능한 전동기의 단면도이다. 본 실시예의 권선절환 가능한 전동기는, 스테이터(150), 로터(250), 절환스위치(300) 및 구동유닛(500)을 포함한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10. 5 is a cross-sectional view of a winding-switchable electric motor according to another embodiment of the present invention. The winding-switchable electric motor of this embodiment includes a
상기 스테이터(150)의 외곽에는 프레임(110)이 구비된다. 상기 프레임(110)은, 통형상부(120) 및 브래킷(130)을 구비하여 구성된다.A
상기 스테이터(150)는, 스테이터코어(160) 및 상기 스테이터코어(160)에 권선되는 스테이터코일(180)을 구비한다. 상기 스테이터(150)의 내부에는 로터(250)가 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 수용된다. The
상기 로터(250)는, 회전축(251), 상기 회전축(251)을 중심으로 회전되는 로터코어(260) 및 상기 로터코어(260)에 구비되는 복수의 도체바(266)를 구비한다.The
상기 스테이터코일(180)은 전원의 각 상(U상, V상, W상)에 각각 연결되는 복수의 상별권선부(190)를 구비한다. 상기 복수의 상별권선부(190)는, 서로 직렬 또는 병렬로 선택적으로 연결되는 제1권선부 및 제2권선부를 각각 구비하여 구성된다. The
본 실시예의 권선절환 가능한 전동기는, 예를 들면, 정격속도가 1만 rpm 내지 수만 rpm으로 구성될 수 있다. The winding-switchable electric motor of the present embodiment may be configured with a rated speed of 10,000 rpm to tens of thousands of rpm, for example.
상기 스테이터코일(180)의 일 측에는 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)를 직렬 또는 병렬로 절환하는 절환스위치(300)가 구비된다. At one side of the
상기 절환스위치(300)는, 상기 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 직렬로 연결되게 하는 제1단자부(321), 상기 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 병렬로 연결되게 하는 제2단자부(322) 및 상기 제1단자부(321) 및 제2단자부(322) 사이에 이동가능하게 배치되어 상기 제1단자부(321) 및 상기 제2단자부(322)를 선택적으로 접속시키는 가동단자부(340)를 구비하여 구성된다. The
한편, 상기 절환스위치(300)의 일 측에는 상기 회전축(251)의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달 시 상기 제1권선부(190U1,190V1,190W1) 및 제2권선부(190U2,190V2,190W2)가 서로 병렬로 연결되게 상기 가동단자부(340)를 구동시키는 구동유닛(500)이 구비된다.On the other hand, at one side of the
도 6은 도 5의 구동유닛의 단면도이고, 도 7은 도 6의 구동유닛의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구동유닛(500)은, 예를 들면, 상기 회전축(251)의 회전 시 원심력에 의해 반경방향을 따라 이동되는 작용부재(550); 상기 작용부재(550)와 접촉 가능하게 배치되어 상기 회전축(251)의 회전 시 압력을 감지하는 압력감지부(560); 및 상기 압력감지부(560)의 압력감지 결과에 기초하여 상기 회전축(251)이 미리 설정된 설정속도 도달 시 상기 절환스위치(300)를 작동시키는 액츄에이터(570);를 구비하여 구성된다. 6 is a cross-sectional view of the drive unit of FIG. 5, and FIG. 7 is a view for explaining the operation of the drive unit of FIG. 6. As shown in FIG. 6, the driving
상기 구동유닛(500)은 상기 작용부재(550)의 이동을 안내하는 바디(510)를 구비한다. 상기 바디(510)는, 예를 들면, 상기 회전축(251)에 일체로 회전 가능하게 구비될 수 있다. 상기 바디(510)는, 예를 들면, 합성수지부재로 형성되고, 상기 회전축(251)에 일체로 고정 결합될 수 있다. 상기 바디(510)는, 예를 들면, 원통형상으로 구성된다. 상기 바디(510)에는 내부에 수용공간(512)이 형성된다. 상기 수용공간(512)은 상기 바디(510)의 반경방향을 따라 형성된다. 상기 바디(510)의 수용공간(512)은, 예를 들면, 반경방향을 따라 외측으로 개방되게 형성될 수 있다. 상기 수용공간(512)은 내부에 상기 작용부재(550)를 수용하여 상기 작용부재(550)가 상기 바디(510)의 반경방향을 따라 슬라이딩 되게 안내할 수 있게 형성된다. The driving
상기 바디(510)의 내부에는 상기 작용부재(550)와 접촉되어 압력을 감지하는 압력감지부(560)가 구비된다. 상기 압력감지부(560)는 상기 작용부재(550)의 이동방향을 따라 탄성변형이 가능하게 구성될 수 있다. 상기 압력감지부(560)는 상기 작용부재(550)와 접촉 시 상기 작용부재(550)에 의해 가압되어 두께방향으로 수축가능하게 구성될 수 있다. 상기 압력감지부(560)에는 상기 압력 감지 시 감지 신호를 외부에 출력할 수 있게 신호선(562)이 구비된다. 상기 압력감지부(560)는 상기 회전축(251)의 회전속도 증가에 따라 상기 작용부재(550)에 작용하는 원심력의 변화량을 감지하게 구성될 수 있다. Inside the
이러한 구성에 의하면, 상기 작용부재(550)의 질량은 클 필요가 없고 감지정밀도가 확보되는 한 상기 작용부재(550)의 질량은 작은 것이 바람직할 수 있다. 상기 작용부재(550)의 질량이 작으면 상기 압력감지부(560)의 감지용량을 그만큼 줄일 수 있고, 상기 작용부재(550) 및 상기 바디(510)의 크기도 함께 줄일 수 있어 상기 구동유닛(500)의 전체 제조비용이 저감될 수 있다. 또한, 본 실시예의 구동유닛(500)은, 상기 작용부재(550)의 질량이 상대적으로 작게 형성되기 때문에, 상기 회전축(251)이 고속(예를 들면, 5천 rpm 내지 십수만 rpm)으로 회전 시, 상기 작용부재(550)에 의해 발생되는 원심력의 크기가 상대적으로 작으므로 상기 작용부재(550)의 지지를 위한 상기 바디(510)의 지지강도가 상대적으로 작아지므로 저렴한 비용으로 구성이 가능하다. According to this configuration, the mass of the acting
상기 바디(510)에는 상기 압력감지부(560)를 수용지지하는 지지부(515)가 구비된다. 상기 지지부(515)는 상기 바디(510)에 대해 분리 가능하게 구성될 수 있다. 상기 지지부(515)는 상기 수용공간(512)의 개구를 차단하게 상기 바디(510)에 결합되게 구성될 수 있다. 상기 지지부(515)는 상기 수용공간(512)의 개구의 폭에 비해 확장된 폭을 구비한다. 상기 지지부(515)는, 예를 들면, 상기 바디(510)에 나사결합되게 구성될 수 있다. 상기 지지부(515)에는 상기 압력감지부(560)가 삽입되는 수용부(517)가 함몰형성된다. 상기 수용부(517)의 외곽 테두리에는 상기 작용부재(550)와 접촉되어 상기 작용부재(550)의 이동을 억제하는 이동억제부(518)가 형성된다. 이에 의해, 상기 압력감지부(560)가 상기 작용부재(550)에 의해 과도하게 압축되는 것이 억제되어 상기 압력감지부(560)의 과도한 압축에 기인한 상기 압력감지부(560)의 손상 발생을 억제할 수 있다. The
상기 바디(510)의 내부에는 상기 작용부재(550)를 원심력에 대항하여 가압하는 탄성부재(530)가 구비된다. 상기 탄성부재(530)는, 예를 들면, 압축코일스프링으로 구현될 수 있다. 상기 탄성부재(530)는 상기 수용공간(512)의 내부 수용 시 약간 압축되어 탄성력이 축적된 상태로 수용될 수 있다. 이에 의해, 상기 작용부재(550)는, 상기 회전축(251)의 정지 시, 상기 탄성부재(530)에 의해 가압되어 상기 회전축(251)측으로 이동된 위치(초기위치)에 배치된다. An
이러한 구성에 의하여, 상기 회전축(251)이 회전되면 상기 바디(510)로 일체로 회전된다. 상기 회전축(251)의 회전속도가 증가되면 상기 작용부재(550)에 작용하는 원심력이 증가되고, 상기 작용부재(550)의 원심력이 증가될수록 상기 탄성부재가 압축되어 상기 작용부재(550)는 외측으로 이동된다. 상기 작용부재(550)가 상기 압력감지부(560)에 접촉되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 압력감지부(560)는 두께방향으로 수축되게 탄성변형되면서 압력을 감지한다. 상기 회전축(251)의 회전속도가 증가되어 원심력이 증가되면 상기 작용부재(550)는 상기 이동억제부(518)와 접촉되어 이동이 억제되고, 이에 의해 상기 압력감지부(560)는 과도한 압축에 기인한 손상 발생이 방지될 수 있다. With this configuration, when the
한편, 상기 절환스위치(300)의 일 측에는 상기 가동단자부(340)를 구동시키는 상기 액츄에이터(570)가 구비된다. 상기 액츄에이터(570)는 전원 인가 시 구동력이 발생되는 전기 액츄에이터(570)로 구성된다. 상기 액츄에이터(570)는 솔레노이드로 구현된다. Meanwhile, the
도 8은 도 5의 액츄에이터의 내부를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 액츄에이터의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 액츄에이터(570)는, 전원인가시 자기력을 발생시키는 코일(572); 상기 코일(572)의 일 측에 구비되는 고정코어(574); 상기 고정코어(574)에 대해 접근 및 이격되게 배치되는 가동코어(577); 및 상기 가동코어(577)에 일체로 결합되는 가동코어로드(581);를 구비하여 구성된다. 상기 고정코어(574) 및 가동코어(577)는 자성체로 구성된다. FIG. 8 is a view showing the inside of the actuator of FIG. 5, and FIG. 9 is a view for explaining the operation of the actuator of FIG. 8. As shown in FIG. 8, the
상기 코일(572)의 외측에는 요크(571)가 구비된다. 상기 요크(571)는 자로를 형성할 수 있게 자성체로 형성된다. 상기 요크(571)는 대략 직육면체 형상을 구비한다. 상기 코일(572)의 내부에는 상기 고정코어(574)가 구비된다. 상기 고정코어(574)의 일 측에는 상기 가동코어(577)가 이격 배치된다. 상기 고정코어(574) 및 가동코어(577)는 축방향을 따라 서로 접근 가능하게 이격된다. 상기 가동코어(577)의 중심에는 상기 가동코어로드(581)가 구비된다. 상기 가동코어로드(581)는 상기 고정코어(574)의 중심을 관통하게 결합된다. 상기 고정코어(574)에는 상기 가동코어로드(581)가 이동가능하게 수용될 수 있게 가동코어로드수용부(575)가 관통 형성된다. 상기 가동코어로드(581)는 상기 요크(571)의 일 측으로 돌출된다. 상기 요크(571)의 외부로 돌출된 가동코어로드(581)의 단부에는 상기 절환스위치(300)의 가동단자부(340)의 절곡단부(355)와 축방향으로 구속되게 걸림턱(583)이 구비된다. A
상기 가동코어(577)의 일 측에는 상기 가동코어(577)를 축방향으로 가압하는 탄성부재(579)가 구비된다. 상기 탄성부재(579)는, 예를 들면, 압축코일스프링으로 구현된다. 상기 탄성부재(579)는 상기 가동코어(577)가 상기 고정코어(574)측으로 이동될 때 압축되어 탄성력을 축적한다. 여기서, 상기 코일(572)에 의해 발생된 자기력은 상기 탄성부재(579)를 압축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 가동코어로드(581)와 걸림연결된 작용로드(350)에 연결된 상기 절환스위치(300)의 탄성부재(358)를 압축시켜 상기 가동단자부(340)를 상기 병렬접속위치로 이동시킬 수 있는 정도 및/또는 그 이상으로 구성될 수 있다. One side of the
이러한 구성에 의하여, 상기 코일(572)에 전원이 인가되면 상기 코일(572)의 내부를 통과하는 자속이 발생된다. 상기 고정코어(574)는 자로(磁路)를 형성한다. 상기 고정코어(574)는 자화된다. 이에 의해, 상기 가동코어는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고정코어(574)에 접근되게 이동된다.With this configuration, when power is applied to the
한편, 상기 코일(572)의 전원 공급이 중지되면, 상기 코일(572)에 의해 생성된 자기력이 소멸되고, 상기 가동코어(577)는 상기 탄성부재(579)의 축적된 탄성력에 의해 상기 고정코어(574)로부터 이격되는 초기위치로 복귀된다. On the other hand, when the supply of power to the
도 10은 도 5의 전동기의 제어블록도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 권선절환 가능한 전동기는 제어프로그램을 구비하여 마이크로프로세서로 구현되는 제어부(600)를 구비한다. 상기 제어부(600)는 속도 조절 시 전원의 주파수를 조절할 수 있게 구성된다. 상기 제어부(600)에는 상기 전동기의 회전속도를 조절하는 속도조절부(610)가 통신가능하게 연결된다. 상기 제어부(600)에는 상기 속도조절부(610)의 입력신호에 기초하여 상기 스테이터코일(180)에 입력되는 전원의 주파수를 조절할 수 있게 인버터(210)가 제어가능하게 연결된다. 10 is a control block diagram of the electric motor of FIG. 5. As shown in FIG. 10, the winding-switchable motor of the present embodiment includes a
한편, 상기 제어부(600)는 상기 회전축(251)의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달하면 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부 및 제2권선부가 서로 병렬로 연결되게 상기 구동유닛(500)을 제어할 수 있게 구성된다. On the other hand, when the rotation speed of the
보다 구체적으로, 상기 제어부(600)는 상기 회전축(251)이 정격속도의 95% 내외(±2%)로 설정되는 설정속도에 도달되면 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부및 제2권선부가 서로 병렬로 연결되게 제어하게 구성될 수 있다. 상기 제어부(600)는 상기 회전축(251)의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달하면 상기 스테이터코일(180)의 제1권선부 및 제2권선부가 병렬로 연결되게 상기 액츄에이터(570)를 제어할 수 있게 구성된다. More specifically, when the
상기 제어부(600)에는 상기 회전축(251)의 회전속도 증가 시 압력을 감지할 수 있게 상기 압력감지부(560)가 통신 가능하게 연결된다. 상기 제어부(600)에는 상기 회전축(251)의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달 시 상기 절환스위치(300)의 가동단자부(340)를 제어할 수 있게 상기 액츄에이터(570)가 제어가능하게 연결된다. The
상기 제어부(600)는 상기 회전축(251)의 회전 시 상기 회전축(251)의 회전속도와 이에 대응하여 상기 작용부재(550)에 작용하는 원심력의 대응 압력값을 미리 저장하여 보관하게 구성될 수 있다. 상기 제어부(600)는 상기 압력감지부(560)에 의해 감지된 압력값에 기초하여 상기 회전축(251)의 회전속도를 산출할 수 있게 구성될 수 있다. The
상기 제어부(600)는 상기 연산부에 의해 산출된 상기 회전축(251)의 회전속도가 상기 설정속도 이하인 경우 상기 액츄에이터(570)를 제어하여 상기 절환스위치(300)의 가동단자부(340)가 상기 직렬접속위치로 이동되게 할 수 있다. The
이러한 구성에 의하여, 운전 정지 시 상기 절환스위치(300)는 상기 가동단자부(340)가 탄성부재(358)의 탄성력에 의해 초기위치인 직렬접속위치에 존재한다. 이에 따라, 상기 스테이터코일(180)은 상기 복수의 상별권선부(190)의 각 제1권선부 및 제2권선부는 서로 직렬 연결된다. 상기 인버터(210)로부터 상기 스테이터코일(180)에 전원이 입력되면 상기 스테이터코일(180)은 회전자계를 형성하고, 상기 로터(250)는 전자유도에 의해 상기 회전축(251)을 중심으로 회전된다. With this configuration, when the operation is stopped, the switching
시간이 경과되면 상기 회전축(251)의 회전속도가 증가되고, 상기 작용부재(550)에 작용하는 원심력이 증가된다. 상기 작용부재(550)는 반경방향을 따라 외측으로 이동되고, 상기 압력감지부(560)는 상기 작용부재(550)에 의해 수축되면서 압력을 감지하게 된다. 상기 압력감지부(560)에 의해 상기 회전축(251)의 회전속도가 상기 설정속도에 도달하면 상기 제어부(600)는 상기 액츄에이터(570)를 제어하여 상기 절환스위치(300)의 가동단자부(340)가 상기 병렬접속위치로 이동되게 한다. 상기 가동단자부(340)가 상기 병렬접속위치로 이동되면, 상기 스테이터코일(180)의 복수의 상별권선부(190)의 각 제1권선부 및 제2권선부는 서로 병렬 연결된다. 이에 의해, 상기 로터(250)는 정상 운전속도를 유지하면서도 상기 스테이터코일(180)에 입력되는 전류가 저감되어 상기 전동기의 운전효율이 제고된다. When time elapses, the rotational speed of the
한편, 상기 제어부(600)는 상기 회전축(251)의 회전속도가 상기 설정속도 이하로 감소되면 상기 액츄에이터(570)의 코일(572)의 전원공급이 중지되게 제어한다. 이에 의해, 상기 액츄에이터(570)의 가동코어로드(581)는 탄성부재(579)의 탄성력에 의해 초기위치로 복귀되고, 상기 절환스위치(300)의 가동단자부(340)는 탄성부재(358)의 탄성력에 의해 상기 직렬접속위치로 이동된다. 이에 따라, 상기 스테이터코일(180)은 상기 복수의 상별권선부(190)의 각 제1권선부 및 제2권선부가 각각 직렬 연결된다. On the other hand, the
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다. In the above, it has been shown and described with respect to specific embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms within a range not departing from its spirit or essential features, and thus the above-described embodiments should not be limited by the content of the detailed description.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다. In addition, even if the embodiments are not listed in detail in the above-described detailed description, they should be broadly interpreted within the scope of the technical idea defined in the appended claims. In addition, all changes and modifications included within the technical scope of the claims and their equivalents should be covered by the appended claims.
Claims (10)
회전축을 중심으로 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
상기 스테이터코일은, 전원의 각 상에 연결되는 복수의 상별권선부를 구비하고,
상기 복수의 상별권선부는 서로 직렬 또는 병렬로 연결 가능한 제1권선부 및 제2권선부를 각각 구비하고,
상기 스테이터코일의 일 측에는 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 직렬로 연결되게 하는 제1단자부, 상기 제1권선부 및 제2권선부를 병렬로 연결되게 하는 제2단자부 및 상기 제1단자부와 상기 제2단자부 사이에 이동 가능하게 배치되어 상기 제1단자부 및 상기 제2단자부를 선택적으로 접속시키는 가동단자부를 구비하여, 상기 제1권선부 및 상기 제2권선부를 직렬 또는 병렬로 절환하는 절환스위치가 연결되고,
상기 절환스위치의 일 측에는 상기 회전축의 회전속도가 미리 설정된 설정속도에 도달 시 상기 제1권선부 및 제2권선부가 서로 병렬로 연결되게 상기 가동단자부를 구동시키는 구동유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. A stator having a stator core having a plurality of slots and a stator coil wound through the plurality of slots; And
Including; a rotor disposed rotatably with respect to the stator about a rotation axis,
The stator coil includes a plurality of phase-specific winding units connected to each phase of the power supply,
The plurality of phase-specific winding units each have a first winding unit and a second winding unit that can be connected in series or parallel to each other,
At one side of the stator coil, a first terminal portion for connecting the first winding portion and the second winding portion in series, a second terminal portion for connecting the first winding portion and the second winding portion in parallel, and the first terminal portion; A changeover switch that is arranged to be movable between the second terminal portions and has a movable terminal portion selectively connecting the first terminal portion and the second terminal portion, and switches the first winding portion and the second winding portion in series or parallel Is connected,
A winding, characterized in that, at one side of the switching switch, a driving unit is provided to drive the movable terminal part so that the first winding part and the second winding part are connected in parallel to each other when the rotational speed of the rotation shaft reaches a preset set speed. Switchable electric motor.
상기 구동유닛은, 상기 회전축에 반경방향을 따라 회동 가능하게 구비되는 원심추; 및 상기 원심추의 일 측에 상기 원심추의 회동 시 상기 원심추에 의해 상기 회전축의 축방향으로 이동되는 슬라이더;를 구비하고,
상기 가동단자부는 상기 슬라이더에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 1,
The driving unit may include a centrifugal weight provided to be rotatable along a radial direction on the rotation shaft; And a slider that is moved in the axial direction of the rotating shaft by the centrifugal weight when the centrifugal weight is rotated on one side of the centrifugal weight, and
A winding switchable electric motor, wherein the movable terminal portion is moved by the slider.
상기 원심추는 서로 대향 되게 배치되는 한 쌍으로 구성되고, 상기 원심추를 초기위치로 복귀시키는 복귀스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 2,
The centrifugal weight is composed of a pair arranged to face each other, the winding switchable electric motor, characterized in that it further comprises a return spring to return the centrifugal weight to the initial position.
상기 가동단자부는 상기 제1단자부를 통전 가능하게 연결하는 제1연결단자부 및 상기 제2단자부를 통전 가능하게 연결하는 제2연결단자부를 구비하고, 상기 제1단자부와 상기 제1연결단자부가 접속되는 직렬접속위치 및 상기 제2단자부와 상기 제2연결단자부가 접속되는 병렬접속위치 간을 이동 가능한 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 1,
The movable terminal part includes a first connection terminal part for energizing the first terminal part and a second connection terminal part for energizing the second terminal part, and the first terminal part and the first connection terminal part are connected to each other. A winding switchable motor, characterized in that it is movable between a series connection position and a parallel connection position to which the second terminal part and the second connection terminal part are connected.
상기 구동유닛은,
상기 회전축에 일체로 회전되게 결합되고 내부에 수용공간이 형성되는 바디;
상기 수용공간의 내부에 수용되어 상기 회전축의 회전 시 반경방향을 따라 이동되는 작용부재;
상기 작용부재와 접촉 가능하게 배치되어 상기 회전축의 회전 시 압력을 감지하는 압력감지부; 및
상기 압력감지부의 압력감지 결과에 기초하여 상기 회전축이 미리 설정된 설정속도 도달 시 상기 절환스위치를 작동시키는 액츄에이터;를 구비하는 것을 권선절환 가능한 특징으로 하는 전동기. The method of claim 1,
The driving unit,
A body integrally rotatably coupled to the rotating shaft and having an accommodation space formed therein;
An action member accommodated in the receiving space and moved along a radial direction when the rotation shaft rotates;
A pressure sensing unit disposed to be in contact with the working member to sense a pressure when the rotating shaft rotates; And
And an actuator that operates the changeover switch when the rotation shaft reaches a preset set speed based on a pressure detection result of the pressure sensing unit.
상기 액츄에이터는, 전원인가시 자기력을 발생시키는 코일; 상기 코일의 일 측에 구비되는 고정코어; 상기 고정코어에 대해 접근 및 이격되게 배치되는 가동코어 및 상기 가동코어에 일체로 결합되는 가동코어로드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 5,
The actuator may include a coil generating magnetic force when power is applied; A fixed core provided on one side of the coil; And a movable core disposed to be approached and spaced apart from the fixed core, and a movable core rod integrally coupled to the movable core.
상기 바디에는 상기 작용부재를 원심력에 대항하여 가압하는 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 5,
A winding switchable electric motor, characterized in that the body is provided with an elastic member for pressing the working member against centrifugal force.
상기 바디에는 상기 압력감지부를 수용지지하는 지지부가 분리가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 7,
A winding switchable electric motor, characterized in that a support part receiving and supporting the pressure sensing part is detachably coupled to the body.
상기 탄성부재의 일 단부는 상기 바디의 수용공간의 내부에 지지되고, 상기 탄성부재의 타 단부는 상기 지지부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기.The method of claim 8,
One end of the elastic member is supported inside the receiving space of the body, and the other end of the elastic member is supported by the support part.
상기 바디에는 상기 회전축의 회전 시 상기 작용부재가 상기 압력감지부를 과도하게 압축하는 것을 억제하는 이동억제부가 구비되는 것을 특징으로 하는 권선절환 가능한 전동기. The method of claim 5,
A winding switchable electric motor, wherein the body is provided with a movement restraining unit that suppresses excessive compression of the pressure sensing unit by the acting member when the rotation shaft is rotated.
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