KR19980021560A

KR19980021560A - 두가지 전압레벨에서 사용가능한 전동기

Info

Publication number: KR19980021560A
Application number: KR1019960040439A
Authority: KR
Inventors: 진선익
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-06-25
Also published as: ITTO970810A1; IT1294862B1; BR9704724A; JPH10108425A

Abstract

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 여자코일을 갖는 고정자와 상기 고정자내에서 회전가능한 회전자를 구비하고, 상기 여자코일은 제1코일부와, 제2코일부를 가지며, 상기 제1코일부와 상기 제2코일부를 상호 직렬 및 병렬접속중 어느 하나의 접속을 가능하게 하는 접속절환수단을 포함한다. 이에 의해, 저전압과 고전압의 두가지 전압레벨에서 사용이 가능한 전동기가 제공된다.

Description

두가지 전압레벨에서 사용가능한 전동기

본 발명은 전동기에 관한 것으로, 특히 여자코일의 조합에 의하여 저전압과 고전압의 두가지 전압레벨에서 사용이 가능한 전동기에 관한 것이다.

전동기는 기본적으로 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 토크 변환기이다. 전동기에는 직류전압이 사용되는 직류전동기와, 교류전압이 사용되는 교류전동기가 있으며, 고정자(stator)와 고정자안에서 회전하는 회전자(rotor)로 구성된다.

전동기는 자계가 생기는 방법과 전기자의 기본설계 및 구조등에 따라 다양한 방식이 존재한다. 직류전동기의 경우에는, 여자방식에 따라, 자계가 외부전원에 연결된 계자권선에 의하여 발생하는 가변자속전동기와, 영구자석을 사용하여 일정한 자계를 만드는 일정자속전동기로 분류될 수 있다. 교류전동기의 경우에는, 보통 상의 수에 따라, 단상 유도전동기와 3상 유도전동기로 분류하는 방식이 흔히 사용되고 있다.

교류전동기의 예로, 냉장고에 사용되는 압축기의 구동전동기를 설명하면 다음과 같다. 즉, 압축기는 기체상태의 냉매를 흡입하고 압축하여 배출하는 실린더장치와, 이 실린더장치를 구동하기 위한 구동전동기를 가지고 있으며, 이러한 통상의 압축기의 구조는 도 10과 같다. 도면에서, 권선을 지지하는 철심으로 구성되는 고정자(81)와, 고정자안에서 회전하는 회전자(82)가 있다. 고정자(81)에는 외부로부터의 전원 공급에 의해 자장을 형성하는 코일이 감겨 있으며, 이 코일은 병렬로 연결된 여자코일과 보조코일로 이루어 진다. 여자코일은 회전자(82)가 일정하게 회전하도록 하는 자장을 형성하며, 보조코일은 구동전동기가 정지상태로부터 전원을 인가받아 회전을 시작할 때 여자코일과 위상차가 있는 자장을 형성함으로써 회전자(82)를 초기에 기동시키는 역할을 한다. 고정자(81) 권선하부에는 압축기의 외부와 전원연결을 위해서 클러스터(cluster)(83)가 있고, 압축기 셸(shell)(85)일측에 용접을 통하여 터미날(terminal)(84)이 붙어 있다. 이러한 터미날(84)은, 도 8의 측면도와, 도 9의 정면도로 나타낸 바와 같이, 3개의 접속단자(71,72,73)로 구성되고 이 곳을 통해 외부전원이 인가된다.

그런데, 종래의 전동기에 있어서는, 전동기에 인가되는 전원의 전압크기에 따라 전동기에 사용되는 코일의 선경(線徑)을 달리하여 제작되었다. 즉 고전압에서는 선경이 작은 코일이 사용되고, 저전압에서는 흐르는 전류의 양을 크게 하기 위해서 선경이 큰 코일이 사용되고 있다. 따라서 같은 방식의 전동기라 하더라도 전원별로 각각 사양이 다른 전동기를 설계하고 개발해야 한다는 문제점이 있었다. 특히 냉장고의 압축기용 구동전동기와 같은 경우, 110V, 220V 전원에 따라 코일의 선경이 다른 두 종류의 압축기를 만들어야 하므로, 생산공정이 복잡해 지는 문제가 생긴다.

따라서 본 발명의 목적은, 저전압과 고전압의 두가지 전압레벨에서 사용이 가능한 전동기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 권선상태도,

도 2는 본 발명에 따른 압축기용 구동전동기의 고전압에서의 권선상태도,

도 3은 본 발명에 따른 압축기용 구동전동기의 저전압에서의 권선상태도,

도 4는 본 발명에 따른 압축기용 구동전동기의 고전압에서의 접속단자 결선도,

도 5는 본 발명에 따른 압축기용 구동전동기의 저전압에서의 접속단자 결선도,

도 6은 본 발명에 따른 압축기용 전동기의 터미날 구조를 나타낸 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 압축기용 전동기의 터미날 구조를 나타낸 정면도,

도 8은 종래의 압축기의 터미날 구조를 나타낸 측면도,

도 9는 종래의 압축기의 터미날 구조를 나타낸 정면도,

도 10은 냉장고의 압축기 구조를 나타낸 개략적 부분 단면도이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라,여자코일을 갖는 고정자와 상기 고정자내에서 회전가능한 회전자를 구비한 전동기에 있어서, 상기 여자코일은 제1코일부와, 제2코일부를 가지며, 상기 제1코일부와 상기 제2코일부를 상호 직렬 및 병렬접속중 어느 하나의 접속을 가능하게 하는 접속절환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기에 의해 달성된다. 여기서 제1코일부와 제2코일부는 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖도록 하며, 접속절환수단은 제1코일부의 양단에 연결되는 제1 및 제3접속단자와, 제2코일부의 양단에 연결되는 제2 및 제4접속단자를 갖는 터미날과; 터미날에 접속되며, 각 접속단자 사이를 접속 또는 단락할 수 있는 플러그를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 전원에 대해 병렬로 분지되어 연결된 여자코일과 보조코일을 갖는 고정자와, 상기 고정자내에서 회전가능한 회전자를 구비한 압축기용 구동전동기에 있어서, 상기 여자코일은, 제1여자코일부와, 제2여자코일부를 구비하며, 상기 보조코일은, 제1보조코일부와, 제2보조코일부를 구비하고, 상기 제1여자코일부 및 상기 제2여자코일부와 상기 제1보조코일부 및 상기 제2보조코일부를 각각 직렬 및 병렬접속중 어느 하나의 접속을 가능하게 하는 절환접속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 구동전동기가 제공된다.

여기서 제1여자코일부와 제2여자코일부는 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖도록 하며, 제1보조코일부와 제2보조코일부도 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 접속절환수단은 제1보조코일의 양단을 연결하는 제1 및 제2접속단자와, 제1여자코일부의 양단에 연결되는 제3 및 제4접속단자와, 제2여자코일부의 일단과 연결되는 제5접속단자와, 제2보조코일부의 일단에 연결되는 제6접속단자와, 제2여자코일의 다른 일단과 제2보조코일의 다른 일단에 동시에 연결되는 공통단자를 갖는 터미날과; 터미날의 각 접속단자에 접속되어 각 접속단자 사이를 접속 또는 단락하는 플러그를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 전동기의 고정자의 권선결선상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서, 고정자의 코일은 동일한 선경과 권선수를 갖는 제1코일부(2)와 제2코일부(3)로 구성되고, 고정자의 철심(10)의 슬롯(slot)번호1~8 에는 제1코일부(2)가, 철심(10)의 슬롯번호9~16에는 제2코일부(3)가 감겨있다. 그리고 코일에 전원을 인가하기 위한 접속단자(11,12,13,14)가 있다.

이러한 권선결선에 의한 전동기를 고전압에서 사용하는 경우에는, 제2 및 제3접속단자(12,13)를 서로 접속한 후, 제1접속단자(11)와 제4접속단자(14)를 통해서 전압을 인가한다. 그러면 제1코일부(2)와 제2코일부(3)는 전원에 대하여 직렬연결되어 통상의 고정자 권선상태와 같아진다. 전동기를 저전압에 사용하는 경우에는, 제1 및 제2접속단자(11,12)를 접속하여 전원의 한 쪽을 연결하고, 제3 및 제4접속단자(13,14)를 접속하여 전원의 다른 한 쪽을 연결한다. 이렇게 하면, 제1코일부(2)와 제2코일부(3)는 전원에 대하여 병렬접속되며, 마치 2배의 선경을 갖는 코일을 사용한 것과 같은 역할을 할 수 있다.

이러한 방식으로 코일의 선경을 변화시켜야 하는 이유는 전동기축에서 발생되는 토크는 자속과 전기자전류에 직접 비례하기 때문이다. 즉, 자속 |V인 자계속에서 전류가 흐르는 도체가 있고, 그 도체가 회전중심에서 거리 r에 위치하고 있을때, 발생토크, 자속 |V, 그리고 전류i 사이의 관계는 다음과 같다.

T_m= K_m|Vi_a[N·m]

여기서 T_m은 전동기토크, |V 는 자속(weber), i_a는 전기자전류(A)이고, K_m은 비례상수이다. 따라서 전동기를 저전압에서 사용할 때는 고저압에서 사용할 때 보다 선경이 큰 코일을 사용하여 더욱 많은 전류가 흐르게 하여야만 필요한 전동기토크를 얻을 수 있게 된다.

한편, 전동기에는 제1 내지 제4접속단자(11,12,13,14)를 포함하는 터미날과, 이 터미날에 접속되어 각각의 접속단자를 접속 또는 단락할 수 있는 플러그를 사용하여 위에서 설명한 권선결선방식이 되도록 전원을 인가할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기 구동전동기가 220V~230V와 같은 고전압에 사용하는 경우의 고정자 권선결선상태를 나타낸다. 도면에서, 직선으로 나타낸 부분은 여자코일을 나타내고, 점선으로 나타낸 부분은 보조코일을 나타낸다. 보조코일은 동일한 선경과 권선수를 갖는 제1보조코일부(21)와 제2보조코일부(22)로 구성되고, 여자코일도 동일한 선경과 권선수를 갖는 제1여자코일부(23)와 제2여자코일부(24)로 나누어져 있다. 이러한 코일의 구성으로, 고정자의 철심(30)의 슬롯번호1~12 에는 제1보조코일부(21), 슬롯번호13~24에는 제2보조코일부(22), 슬롯번호7~18 에는 제1여자코일부(23), 슬롯번호 19~6에는 제2여자코일(24)이 감겨 있다. 그리고 주코일과 보조코일에 전압을 인가하기 위하여 접속단자(31,32,33,34,35 ,36,37,38)가 설치된다.

접속단자간의 접속은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제6접속단자(32,36)와 제4 및 제5접속단자(34,35)를 각각 접속하고, 제7 및 제8접속단자(37,38)를 접속하여 공통단자로 사용된다. 그리고 제1접속단자(31)와 공통단자, 제3접속단자(33)와 공통단자에 각각 전압이 인가되면, 제1여자코일(23)과 제2여자코일(24), 제1보조코일(21)과 제2보조코일(22)이 각각 전원에 대하여 직렬연결되어 통상의 고정자 권선방식과 같아 진다.

도 3는 본 발명에 따른 압축기 구동전동기가 110V~115V와 같은 저전압에 사용하는 경우의 고정자 권선결선상태를 나타낸다. 고정자의 코일구성은 도 2에서 설명한 바와 같다. 접속단자간의 접속은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2접속단자(31,32)와 제3 및 제5접속단자(33, 35)가 각각 접속되고, 제4 및 제6 내지 제7접속단자(34,36,37,38)가 접속되어 공통단자로 사용된다. 전원은 제1 및 제2접속단자(31,32)와 공통단자, 제3 및 제5접속단자(33,35)와 공통단자에 각각 인가된다. 이렇게 하면, 제1여자코일(23)과 제2여자코일(24), 제1보조코일(21)과 제2보조코일(22)이 각각 전원에 대하여 병렬로 연결되어, 앞서 설명한 바와 같이, 두배의 선경을 갖는 코일이 사용된 것과 같은 효과가 생긴다.

도 7은 위에서 설명한 압축기용 구동전동기에 사용되는 터미날을 나타낸다.터미날은 7핀으로 구성되고, 터미날의 제1 내지 제6단자(61,62,63,64,65,66)에 상기한 제1 내지 제6 접속단자(31,32,33,34,35,36)를 각각 접속하고, 터미날의 제7단자에는 제7 및 제8접속단자(37,38)를 공통으로 하는 단자를 연결한다. 그리고 이러한 터미날에 접속되어 각각의 접속단자를 접속 또는 단락할 수 있는 플러그를 사용하여 도 4나 도 5에 나타낸 바와 같은 접속단자의 결합을 만들어 낼 수 있다.

상기와 같은 결선구조를 같는 압축기 구동모터를 사용하면 220V 혹은 230V 정격 전압의 모터라도 110V 혹은 115V 에서도 사용이 가능한 전동기가 된다. 따라서 냉장고의 압축기용 구동전동기와 같은 경우 전압에 따라 별도의 전동기를 만들 필요가 없으므로 제조공정이 간편해 질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저전압과 고전압의 두가지 전압레벨에서 사용이 가능한 전동기가 제공된다. 또, 압축기용 구동전동기등에 적용할 경우 관련 생산공정을 간편하게 할 수 있다는 부가적 효과도 제공된다.

Claims

여자코일을 갖는 고정자와 상기 고정자내에서 회전가능한 회전자를 구비한 전동기에 있어서,

상기 여자코일은 제1코일부와, 제2코일부를 가지며,

상기 제1코일부와 상기 제2코일부를 상호 직렬 및 병렬접속중 어느 하나의 접속을 가능하게 하는 접속절환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제1항에 있어서,

상기 제1코일부와 상기 제2코일부는 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기.
제1항에 있어서,

상기 접속절환수단은

상기 제1코일부의 양단에 연결되는 제1 및 제3접속단자와, 상기 제2코일부의 양단에 연결되는 제2 및 제4접속단자를 갖는 터미날과;

상기 터미날에 접속되며, 상기 각 접속단자 사이를 접속 또는 단락할 수 있는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.
전원에 대해 병렬로 분지되어 연결된 여자코일과 보조코일을 갖는 고정자와, 상기 고정자내에서 회전가능한 회전자를 구비한 압축기용 구동전동기에 있어서,

상기 여자코일은, 제1여자코일부와, 제2여자코일부를 구비하며,

상기 보조코일은, 제1보조코일부와, 제2보조코일부를 구비하고,

상기 제1여자코일부 및 상기 제2여자코일부와 상기 제1보조코일부 및 상기 제2보조코일부를 각각 직렬 및 병렬접속중 어느 하나의 접속을 가능하게 하는 절환접속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 구동전동기.
제4항에 있어서,

상기 제1여자코일부와 상기 제2여자코일부는 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기용 구동전동기.
제4항에 있어서,

상기 제1보조코일부와 상기 제2보조코일부는 동일한 선경과 동일한 권선수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기용 구동전동기.
제4항에 있어서,

상기 접속절환수단은

상기 제1보조코일의 양단을 연결하는 제1 및 제2접속단자와, 상기 제1여자코일부의 양단에 연결되는 제3 및 제4접속단자와, 상기 제2여자코일부의 일단과 연결되는 제5접속단자와, 상기 제2보조코일부의 일단에 연결되는 제6접속단자와, 상기 제2여자코일의 다른 일단과 상기 제2보조코일의 다른 일단에 동시에 연결되는 공통단자를 갖는 터미날과;

상기 터미날의 각 접속단자에 접속되어 각 접속단자 사이를 접속 또는 단락하는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 구동 전동기.