KR19990085895A - 회전형 인버터 회로 - Google Patents

Abstract

개시된 인버터 회로는 직류전원을 교류전원으로 변환, 고출력을 발생시키는 회전형 인버터 회로에 관한 것이다. 본 발명은 커뮤테이터의 회전에 의하여 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 회전형 교류변환수단 및 상기 회전형 교류변환수단으로부터 변환된 교류전원을 공급받아 소정 전압을 출력하는 트랜스를 포함한다. 여기서, 상기 회전형 교류변환수단은 상기 커뮤테이터를 회전시키는 모터와, 상기 커뮤테이터 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시 및 상기 각각의 브러시 사이에 결선된 역전압 방지용 다이오드를 포함하며, 상기 커뮤테이터는 회전시 상호 인접한 상기 브러시에 전류가 도통되도록 그 외주면에 적어도 2극 이상의 짝수로 분할된 각각의 도전부가 형성된다. 또한, 상기 회전형 교류변환수단의 동작을 온/오프시키는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 접속되는 공진용 콘덴서를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 저렴한 비용을 투입하여 고출력의 교류전원을 발생시킬 수 있게 됨으로써, 생산비용을 절감시킴과 아울러 그 부피를 감소시키고, 출력 손실을 줄여 고열 방지 및 전력 변환 효율을 상승시키며, 직류전원을 공급하는 배터리의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Description

회전형 인버터 회로

본 발명은 인버터 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직류전원을 교류전원으로 변환시키도록 하는 회전형 인버터 회로에 관한 것이다.

일반적으로 인버터(inverter)는 직류에서 교류로 그 전력을 변환하는 장치로서 통상의 릴레이 또는 반도체 소자 등이 적용되는데, 특히 최근에는 사이리스터(thyristor 또는 SCR) 등의 반도체 소자를 사용하는 방식이 주로 사용되고 있다.

도 1에는 이와 같이 종래의 반도체형 인버터 회로를 나타낸 회로도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 반도체형 인버터 회로는 직류 전원(DC)과, 트리거 회로부(1)와, 복수개의 사이리스터(th1)(th2)와, 콘덴서(C1), 그리고 트랜스(2) 등으로 구성된다.

상기 복수개의 사이리스터(th1)(th2)는 상기 트리거 회로부(1)의 스위칭 작용에 의하여 교대로 온/오프되고, 이에 따라 트랜스(2)에 흐르는 전류의 방향이 교번되어 그 출력측에 소정 전압의 교류(AC)가 발생되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 반도체형 인버터 회로는 특히, 고출력의 교류전원을 발생시키고자 할 경우 고가의 반도체 소자가 다수개 필요하므로, 그 생산비용이 상승하게 되고 부피가 커지는 등의 문제점이 있다.

또한, 스위칭 작용에 따른 반도체 소자의 출력 손실이 크므로 고출력의 교류전원을 얻을 수 없으며, 아울러 이와 같은 출력 손실에 의하여 고열이 발생하게 되는 다른 문제점도 있다.

또한, 고출력을 발생시킬 경우 전류 소모량이 많아 통상 직류전원을 공급하는 배터리의 수명을 단축시키게 되는 또 다른 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회전형 교류변환수단을 통하여 직류전원을 교류전원으로 변환, 소정 전압을 발생시키도록 함으로써, 그 생산비용을 절감함과 아울러 출력 손실을 최소화하도록 한 회전형 인버터 회로를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 반도체형 인버터 회로를 나타낸 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 바람직한 실시예를 나타낸 회로도,

도 3은 도 2의 회전형 교류변환수단에 의하여 전류 방향이 교번된 상태를 나타낸 회로도,

도 4는 도 2의 회전형 교류변환수단에 의하여 출력된 전류 및 전압 파형을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 사용 상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 회전형 교류변환수단 11 : 모터

12 : 브러시 13 : 커뮤테이터

13a, 13b : 도전부 20 : 트랜스

D1∼D4 : 역전압 방지용 다이오드 SW10 : 스위치

C10 : 공진용 콘덴서

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 특징은, 커뮤테이터의 회전에 의하여 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 회전형 교류변환수단 및 상기 회전형 교류변환수단으로부터 변환된 교류전원을 공급받아 소정 전압을 출력하는 트랜스를 포함한다. 여기서, 상기 회전형 교류변환수단은 상기 커뮤테이터를 회전시키는 모터와, 상기 커뮤테이터 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시 및 상기 각각의 브러시 사이에 결선된 역전압 방지용 다이오드를 포함하며, 상기 커뮤테이터는 회전시 상호 인접한 상기 브러시에 교대로 전류가 도통되도록 그 외주면에 적어도 2극 이상의 짝수로 분할된 각각의 도전부가 형성된다.

또한, 상기 회전형 교류변환수단의 동작을 온/오프시키는 스위치 및 상기 스위치와 병렬로 접속되는 공진용 콘덴서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 저렴한 비용을 투입하여 고출력의 교류전원을 발생시킬 수 있게 됨으로써, 생산비용을 절감시킴과 아울러 그 부피를 감소시키고, 출력 손실을 줄임으로써 고열 방지 및 전력 변환 효율을 상승시키며, 직류전원을 공급하는 배터리의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 바람직한 실시예를 나타낸 회로도이고, 도 3은 도 2의 회전형 교류변환수단에 의하여 전류 방향이 교번된 상태를 나타낸 회로도이다.

이에 의하면, 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로는 직류전원(DC)과, 회전형 교류변환수단(10)과, 스위치(SW10)와, 공진용 콘덴서(C10) 및 트랜스(20)로 구성된다. 상기한 직류전원(DC)으로는 통상의 차량용 배터리(12V 또는 24V)가 적용됨이 바람직하다.

상기 회전형 교류변환수단(10)은 커뮤테이터(commutator:13)의 회전에 의하여 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환시키는 것으로서, 그 구성은 상기 커뮤테이터(13)를 회전시키는 모터(11)와, 상기 커뮤테이터(13) 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시(12) 및 상기 각각의 브러시(12) 사이에 결선된 역전압 방지용 다이오드(D1∼D4)를 포함한다.

또한, 상기 커뮤테이터(13)는 회전시 상호 인접한 상기 브러시(12)에 교대로 전류가 도통되도록, 도시된 바와 같이 그 외주면에 2극으로 분할된 각각의 도전부(13a)(13b)가 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 도전부(13a)(13b)는 2극으로 형성되었으나, 2극 이상의 짝수극(예로서, 4극 또는 6극 등등)으로 형성하는 것도 무방하다.

상기 스위치(SW10)는 공진용 콘덴서(C10)와 병렬로 접속되어 상기 회전형 교류변환수단(10)의 동작을 온/오프시키도록 한다. 상기 트랜스(20)는 상기 회전형 교류변환수단(10)으로부터 발생된 교류전압을 공급받아 소정 전압 특히, 고전압을 출력하도록 한다.

또한, 도 4에는 도 2의 회전형 교류변환수단에 의하여 출력된 전류 및 전압 파형을 나타낸 도면이 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로의 사용 상태도가 도시되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자에 의하여 스위치(SW10)가 온되면, 이에 따라 통상 12V 내지 24V의 직류전원(DC)이 회전형 교류변환수단(10)에 공급되어 모터(11)가 구동된다. 이 모터(11)는 상기 회전형 교류변환수단(10)의 커뮤테이터(13)를 회전시켜 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환시키도록 한다.

여기서, 상기 모터(11)는 그 회전축(미도시)에 고정된 커뮤테이터(13)를 회전시키고, 이에 따라 상기 커뮤테이터(13) 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시(12) 중 상호 인접한 브러시(12)에 교대로 전류가 도통되도록 한다.

즉, 직류전원(DC)의 (+)단자로부터 공급되고 상기 상단의 브러시(12)를 통하여 커뮤테이터(13)에 입력되는 전류는, 도 2에 도시된 바와 같이 도전부(13a)를 거쳐 도시된 화살표 방향으로 흐르게 된다. 따라서, 트랜스(20) 1차측 코일(21)의 상방으로 전류가 흐르게 되며, 이 전류는 상기 브러시(12) 및 도전부(13b)를 거쳐(화살표 방향 참조) 직류전원(DC)의 (-)단자로 순환된다.

또한, 상기 커뮤테이터(13)가 소정각도(예로서 90°)로 회전한 상태에서는 도 3에 도시된 바와 같이 직류전원(DC)의 (+)단자로부터 공급된 전류는 브러시(12) 및 도전부(13a)를 거쳐 도시된 화살표 방향으로 흐르게 되고, 이에 따라 트랜스(20) 1차측 코일(21)의 하방으로 전류가 흐르게 된다. 이후, 이 전류는 상기 브러시(12) 및 도전부(13b)를 거쳐(화살표 방향 참조) 전술한 바와 같이 직류전원(DC)의 (-)단자로 순환된다.

이와 같이 상기 커뮤테이터(13)가 그 사방의 브러시(12)를 교대로 접촉하면서 회전함에 따라 상기 트랜스(20)의 1차측 코일(21)에 흐르는 전류가 교번되어, 그 2차측 코일(22)로 소정 전압을 유기시키게 되는 것이다. 따라서, 상기 트랜스(20)는 그 출력측에 소망하는 고전압을 발생시킬 수 있게 되며 이때, 상기 고전압은 1차측 및 2차측 코일(21)(22)의 권선비에 따라 결정된다.

한편, 도 5는 오실로스코프 상에 나타난 상기 회전형 교류변환수단(10)의 전류(I) 및 전압(V)의 출력 파형으로서, 도시된 바와 같이 각각 그 중심의 가로축을 기준으로 하여 아래위로 그 파형이 교번되는 것을 보이고 있다.

또한, 이러한 회전형 교류변환수단(10)은 상기 커뮤테이터(13)의 회전속도 또는 도전부(13a)(13b)의 형상 및 구조에 따라 다양한 출력 주파수를 얻을 수 있으며, 그 출력 손실이 종래의 반도체형 인버터에 비하여 매우 적은 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 회전형 인버터 회로에 의하면, 저렴한 비용을 투입하여 고출력의 교류전원을 발생시킬 수 있게 됨으로써, 생산비용을 절감시킴과 아울러 그 부피를 감소시키고, 출력 손실을 줄임으로써 고열 방지 및 전력 변환 효율을 상승시키며, 직류전원을 공급하는 배터리의 수명을 연장시킬 수 있게 되는 등의 다양한 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

1. 커뮤테이터의 회전에 의하여 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 회전형 교류변환수단; 및

   상기 회전형 교류변환수단으로부터 변환된 교류전원을 공급받아 소정 전압을 출력하는 트랜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 인버터 회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전형 교류변환수단은

   상기 커뮤테이터를 회전시키는 모터; 및

   상기 커뮤테이터 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 인버터 회로.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 커뮤테이터는

   회전시 상호 인접한 상기 브러시에 교대로 전류가 도통되도록 그 외주면에 적어도 2극 이상의 짝수로 분할된 각각의 도전부가 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 인버터 회로.
4. 제 2항에 있어서, 상기 회전형 교류변환수단은

   상기 각각의 브러시 사이에 결선된 역전압 방지용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 인버터 회로.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전형 교류변환수단의 동작을 온/오프시키는 스위치; 및

   상기 스위치와 병렬로 접속되는 공진용 콘덴서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 인버터 회로.