KR20000004216U - 절연물을 이용한 교류전동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 절연물을 이용한 교류전동기에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서 중성점이 접지되어 있는 교류전원과 유도전동기의 스테이터와 연결된 프레임의 접지로 인한 교류전동기의 상과 프레임간의 전압 및 중성점과 프레임간의 전압을 줄이기 위해 절연 변압기를 설치함으로써, 전력제어 시스템의 제조비용이 상승하고 설계면적이 넓어지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인버터의 삼상 출력단자의 권선을 삽입하여 전압인가시 회전자계를 발생하는 스테이터와; 상기 스테이터의 회전자계를 인가받아 회전하는 로터와; 상기 스테이터 및 로터를 고정시키는 프레임과; 상기 스테이터의 내측면과 프레임의 외측면 사이를 절연시킬 수 있는 절연수단이 구비한 장치를 제공하여 절연변압기를 설치하지 않고 변환부의 스위칭전압의 영향 및 공통 모드 전압, 전도 노이즈를 억제하여 교류전동기의 절연파괴를 방지함과 아울러 전력제어 시스템의 제작비용을 절감하고 설계면적을 최소화하는 효과가 있다.

Description

절연물을 이용한 교류전동기

본 고안은 절연물을 이용한 교류전동기에 관한 것으로, 특히 전력제어 시스템에 있어서 절연변압기를 설치하지 않고 교류전동기의 프레임과 스테이터사이를 절연물을 삽입하여 상기 교류전동기의 상과 프레임사이의 전압 및 중성점과 프레임사이의 전압을 최소화함으로써, 상기 교류전동기의 권선과 프레임사이의 절연보호 및 전도 노이즈를 줄인 절연물을 이용한 교류전동기에 관한 것이다.

도 1은 종래 교류전동기를 구동하기 위한 전력제어 시스템의 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 중성점이 접지되어 있는 삼상 교류전원(10)을 인가받아 이를 플로팅시켜 전달하는 절연변압기(20)와; 상기 절연변압기(20)의 출력전압을 리액터(30)를 통해 인가받아 이를 직류전원으로 변환하여 출력하는 변환부(40)와; 상기 변환부(40)의 출력전원을 직류 링크(50)를 통해 인가받아 교류전동기(70)를 구동하는 인버터(60)로 구성된다.

도 2는 도 1에서 종래 교류전동기의 정면도로서, 이에 도시된 바와 같이 인버터(60)의 삼상 출력단자(U,V,W)의 권선을 삽입하여 전압인가시 회전자계를 발생하는 스테이터(71)와; 상기 스테이터(71)의 회전자계를 인가받아 회전하는 로터(72)와; 상기 스테이터(71) 및 로터(72)를 고정시키는 프레임(73)으로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 일반적인 전력제어 시스템의 인버터(60)로 교류전동기(70)를 구동시킬 경우, 상기 교류전동기(70)는 프레임(73)의 내측면과 스테이터(71)의 외측면에 각각 형성된 돌출부가 서로 연결되므로, 상기 스테이터(71)가 접지에 연결된다.

그러므로, 상기 스테이터를 통해 인버터의 삼상 출력단자(U,V,W) 중 공통 모드가 접지에 연결되므로, 상기 변환부(40)의 스위칭전압과 인버터(60)의 스위칭전압 및 공통모드 전압의 영향으로 상기 교류전동기(70)의 각 상(U,V,W)과 프레임(73)간, 중성점과 프레임(73)간의 전압은 직류 링크(50)의 전압보다 2배이상이 되어 상기 교류전동기(70)의 절연 내력에 상당히 큰 영향을 주어 상기 교류전동기(70)의 권선과 프레임(73)간의 절연이 파괴된다.

따라서, 상기 교류전동기(70)의 절연파괴를 방지하기 위해서는 상기 전력제어 시스템내에 절연 변압기(20)를 변환부(40) 전단에 설치함으로써, 교류전원(10)의 접지와 변환부(40)사이를 절연시켜 상기 변환부(40)의 스위칭전압과 인버터(60)의 스위칭전압 및 공통모드 전압을 줄여 상기 교류전동기(70)의 상(U,V,W)과 프레임(73), 중성점과 프레임(73)간의 전압을 직류 링크(50) 전압정도로 최소화시켜 교류전동기(70)의 절연을 보호하고 상기 변환부(40) 및 인버터(60)의 스위칭으로 인해 발생되는 전도 노이즈가 줄어든다.

여기서, 중성점이 접지되어 있는 삼상 교류전원(10)을 인가되면, 상기 절연변압기(20) 및 리액터(30)를 통해 인가받아 상기 삼상 교류전원(10)을 인가받은 상기 변환부(40)에서 이를 직류전원으로 변환하여 출력되면, 상기 인버터(60)는 상기 직류전원을 직류 링크(50)를 통해 인가받아 교류전동기(70)를 구동시킨다.

즉, 상기 교류전동기(70)는 상기 인버터(60)의 교류전원에 의해 소정속도로 구동된다.

상기와 같이 종래의 기술에 있어서 중성점이 접지되어 있는 교류전원과 유도전동기의 스테이터와 연결된 프레임의 접지로 인한 교류전동기의 상과 프레임간의 전압 및 중성점과 프레임간의 전압을 줄이기 위해 절연 변압기를 설치함으로써, 전력제어 시스템의 제조비용이 상승하고 설계면적이 넓어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 절연변압기를 설치하지 않고 교류전동기의 프레임과 스테이터사이를 절연물을 삽입하여 상기 교류전동기의 상과 프레임사이의 전압 및 중성점과 프레임사이의 전압을 최소화함으로써, 상기 교류전동기의 권선과 프레임사이의 절연보호 및 전도 노이즈를 줄인 절연물을 이용한 교류전동기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 교류전동기를 구동하기 위한 전력제어 시스템의 블록도.

도 2는 도 1에서 종래 교류전동기의 정면도.

도 3은 본 고안을 적용한 전력제어 시스템의 블록도.

도 4는 도 3에서 본 고안 절연물을 이용한 교류전동기의 정면도.

도 5는 본 고안의 다른 일실시예를 보인 정면도.

도 6은 본 고안의 다른 일실시예를 보인 정면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 교류 전원 30 : 리액터

40 : 변환부 50 : 직류 링크

60 : 인버터 70 : 교류전동기

71 : 프레임 72 : 로터

73 : 스테이터 74,76 : 절연물

75 : 볼트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안 교류전동기의 구성은 인버터의 삼상 출력단자의 권선을 삽입하여 전압인가시 회전자계를 발생하는 스테이터와; 상기 스테이터의 회전자계를 인가받아 회전하는 로터와; 상기 스테이터 및 로터를 고정시키는 프레임으로 구성한 교류 전동기에 있어서 상기 스테이터의 내측면과 프레임의 외측면 사이를 절연시킬 수 있는 절연수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안을 적용한 전력제어 시스템의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 중성점이 접지되어 있는 삼상 교류전원(10)을 인가받아 이를 플로팅시켜 전달하는 절연변압기(20)와; 상기 절연변압기(20)의 출력전압을 리액터(30)를 통해 인가받아 이를 직류전원으로 변환하여 출력하는 변환부(40)와; 상기 변환부(40)의 출력전원을 직류 링크(50)를 통해 인가받아 교류전동기(70)를 구동하는 인버터(60)로 구성한다.

도 4는 본 고안 절연물을 이용한 교류전동기의 정면도로서, 이에 도시한 바와 같이

인버터(60)의 삼상 출력단자의 권선을 삽입하여 전압인가시 회전자계를 발생하는 스테이터(71)와; 상기 스테이터(71)의 회전자계를 인가받아 회전하는 로터(72)와; 상기 스테이터(71) 및 로터(72)를 고정시키는 프레임(73)과; 상호 대향되게 프레임(73) 및 스테이터(71)의 내,외측면에 각각 형성된 돌출부 사이에 절연물(74)을 개재하여서 구성하며, 이와 같이 구성한 본 고안에 따른 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

교류전동기(70)는 프레임(73)의 내측면과 스테이터(71)의 외측면에 각각 형성된 돌출부 사이에 절연물(74)를 개재하여 상기 프레임(73)과 스테이터(71)는 절연물로 플로팅(floating)되므로, 상기 스테이터(71)가 프레임(73)을 통해 교류전원(10)의 중성점 및 접지로 연결되지 않아 교류전동기(70) 구동시, 인버터(60)로부터 상기 교류전동기(70)로 공통모드 전류가 흐르지 않는다.

따라서, 상기 교류전동기(70)의 상(U,V,W)과 프레임(73)간의 전압 및 중성점과 프레임(73)간의 전압은 변환부(40)의 스위칭전압 및 상기 인버터(60)의 스위칭전압 이나 공통모드 전압의 영향을 거의 받지 않으므로 직류 링크(50) 전압정도로 감소한다.

또한, 상기 프레임(73)과 스테이터(73)이 절연물로 플로팅되어 있으므로, 상기 인버터(60) 및 변환부(40) 스위칭시 발생되는 전도 노이즈는 감소한다.

여기서, 리액터(30)를 통해 중성점이 접지되어 있는 삼상 교류전원(10)을 인가받은 상기 변환부(40)는 이를 직류전원으로 변환하여 출력하고, 상기 인버터(60)는 상기 직류전원을 직류 링크(50)를 통해 인가받아 상기 교류전동기(70)를 구동한다.

즉, 상기 교류전동기(70)는 상기 인버터(60)의 교류전원에 의해 소정속도로 구동된다.

본 고안의 다른 일실시예로써, 도 5와 같이 상호 간격을 두고 대향되게 프레임(73) 및 스테이터(71)의 내,외측면에 형성된 돌출부 상에 절연물(75)의 양단부를 볼트(76)를 이용하여 각각 스크류 체결하여 구성한 것으로, 상기 프레임(73)과 스테이터(71)를 절연물(75)로 플로팅시킨다

또한, 본 고안의 다른 일실시예로 도 6과 같이 프레임(73)의 내측면과 스테이터(71)의 외측면 간의 공간과 동일형상 및 다소 큰 폭을 갖는 절연판(77)을 상기 프레임(73) 및 스테이터(71)의 내,외측면에 형성된 돌출부 상에 볼트(76)를 이용하여 각각 스크류 체결하여서 구성한 것으로, 프레임(73)과 스테이터(71)사이를 절연물(77)로 플로팅시킨다

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 상기 스테이터의 내측면과 프레임의 외측면 사이를 절연시킬 수 있는 절연수단이 구비하여 절연변압기를 설치하지 않고 변환부의 스위칭전압의 영향 및 공통 모드 전압, 전도 노이즈를 억제하여 교류전동기의 절연파괴를 방지함과 아울러 전력제어 시스템의 제작비용을 절감하고 설계면적을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 인버터의 삼상 출력단자의 권선을 삽입하여 전압인가시 회전자계를 발생하는 스테이터와; 상기 스테이터의 회전자계를 인가받아 회전하는 로터와; 상기 스테이터 및 로터를 고정시키는 프레임으로 구성한 교류 전동기에 있어서 상기 스테이터의 내측면과 프레임의 외측면 사이를 절연시킬 수 있는 절연수단이 구비된 것을 특징으로 하는 절연물을 이용한 교류전동기.
2. 제1항에 있어서, 상호 대향되게 프레임 및 스테이터의 내,외측면에 각각 형성된 돌출부 사이에 절연물을 개재하여서 된 것을 특징으로 하는 절연물을 이용한 교류전동기.
3. 제1항에 있어서, 상호 간격을 두고 대향되게 프레임 및 스테이터의 내,외측면에 형성된 돌출부 상에 절연물의 양단부를 각각 스크류 체결하여서 된 것을 특징으로 하는 절연물을 이용한 교류전동기.
4. 제1항에 있어서, 프레임의 내측면과 스테이터의 외측면 간의 공간과 동일형상 및 다소 큰 폭을 갖는 절연판을 상기 프레임 및 스테이터의 내,외측면에 형성된 돌출부 상에 각각 스크류 체결하여서 된 것을 특징으로 하는 절연물을 이용한 교류전동기.