KR20070024246A - 모터의 과열 보호 장치 - Google Patents

모터의 과열 보호 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 다중으로 구성하여 과열 차단 효과를 높인 모터의 과열 보호 장치에 관한 것으로,모터의 전원 공급 라인의 중간에 구성되어 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하는 제 1 과열 보호부;상기 제 1 과열 보호부의 출력단에 직렬 연결되어 제 1 과열 보호부에 의해 보호되지 못하는 경우의 과열로부터 모터를 보호하는 제 2 과열 보호부를 포함하고 구성되고, 제 1 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 온도가 다시 정상 범위로 진입하게 되면 다시 전원을 공급하는 차단/복귀 형태를 갖는 TP(Thermal Protector)이고,제 2 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 복귀되지 않는 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)이다.
모터, 과열 보호, Thermal protector, Thermal cutoff

Description

모터의 과열 보호 장치{overheating protector in Motor}
도 1은 일반적인 모터 과열 보호 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도
도 2a내지 도 2c는 모터 과열 보호 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터 과열 보호 장치를 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터 과열 보호 장치를 나타낸 구성도
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 퓨즈 기능의 과열 보호 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30. 제 1 과열 보호부 40. 제 2 과열 보호부
50. 실리콘 러버 글래스 튜브 60. 보호 테이프
70. 리드 와이어
본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 다중으로 구성하여 과열 차단 효과를 높인 모터의 과열 보호 장치에 관한 것이다.
통상적으로 모터에는 과부하 상태에서의 연속적인 구동에 따른 과열 등을 감지하여 과열에 의한 모터 파손 및 위험을 방지하기 위하여 과열 보호 장치(Thermal Protector;TP)를 구비한다
과열 보호 장치는 보통 모터 권선부에 내장되고 바이메탈을 채택하여 과부하로 운전되거나 모터의 구속이 발생한 경우의 이상 온도 감지시에는 모터 구동을 차단하고 다시 정상 온도가 감지되면 자동으로 복귀하는 자동 복귀형 타입이 많이 사용된다.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 모터 과열 보호 장치에 관하여 설명한다.
도 1은 일반적인 모터 과열 보호 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2a내지 도 2c는 모터 과열 보호 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
과열 보호 장치(Thermal Protector;TP)는 도 1에서와 같이, 니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 일측에 권선부의 내부 리드 콘택을 위한 콘택부(Integral Lead Attechment)(2)를 갖는 플레이트부(1)와, 플레이트부(1)에 접촉되어 콘택 영역으로 사용되는 플레이트 콘택부(3)와, 니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 과열 보호 장치의 몸체가 되어 바이메탈 디스크(5)의 일측이 고정되는 몸통 캔(8)과, 바이메탈 디스크(5)의 일측을 몸통 캔(8)에 고정시키는 고정부(weld slug)(6)와, 바이메탈 디스크(5)의 타측에 구성되어 플레이트 콘택부(3)와 접점을 이루는 디스크 콘택부(7)와, 플레이트 콘택부(3) 및 디스크 콘택부(7)의 접촉 영역을 제외하고 플레이트부(1)와 몸통 캔(8)을 전기적으로 분리하는 절연체(Insulator)(4)를 포함하고 구성된다.
여기서, 바이메탈 디스크(5)는 온도에 따라 팽창 계수가 달라지는 두 개의 금속편이 합착되어 정상적인 온도 범위에서는 접점이 닫히고 이상 온도에서는 팽창 계수가 달라지는 것에 의해 접점이 열린다.
이와 같이 구성된 과열 보호 장치(Thermal Protector;TP)는 도 2a에서와 같이, 정상적인 온도하에서는 모터 구동을 위한 전류가 몸통 캔(8)의 단자(can crimp terminal)를 통하여 공급되는 전류가 바이메탈 디스크(5)의 디스크 콘택부(7)가 플레이트 콘택부(3)에 접촉되어 콘택부(Integral Lead Attechment)(2)에 연결된 권선부의 리드 와이어로 통전되는 전류 경로(current path)가 형성된다.
하지만, 도 2b에서와 같이, 과부하로 운전되거나 모터의 구속이 발생한 경우의 이상 온도 발생시에는 바이메탈 디스크(5)가 휘어져 바이메탈 디스크(5)의 디스크 콘택부(7)가 플레이트 콘택부(3)와 떨어져 전류 경로(current path)가 차단된다.
이 상태에서 다시 정상적인 온도 범위로 진입하게 되면 도 2c에서와 같이, 바이메탈 디스크(5)가 원래 상태로 복귀되어 디스크 콘택부(7)가 플레이트 콘택부(3)에 접촉되어 콘택부(Integral Lead Attechment)(2)에 연결된 권선부의 리드 와이어로 통전되는 전류 경로(current path)가 형성된다.
이와 같은 과열 보호 장치(Thermal Protector;TP)는 모터가 과부하로 운전되거나 모터의 구속이 발생한 경우에 모터 전원을 차단하여 모터의 손상 및 화재 발생 등의 위험을 방지한다.
그러나 이와 같은 종래 기술의 모터 과열 보호 장치는 다음과 같은 문제가 있다.
이상 상태에서 다시 정상 온도 범위로 진입하게 되면 바이메탈 디스크가 원래대로 복귀하기 때문에 별도의 전문적인 고장 수리 과정을 거치지 않고 다시 모터를 사용하는 장점이 있으나, 과열 보호 장치(Thermal Protector;TP) 자체가 문제를 일으켜 정상적으로 전원을 차단하지 못하는 경우에는 모터의 파손이 있을 수 있다.
즉, 이상 온도하에서는 전원을 바로 차단하여야 하나 그렇지 못한 경우에는 모터의 파손뿐만 아니고 화재 발생 등의 위험한 상황을 막지 못한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 모터 과열 보호 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 다중으로 구성하여 과열 차단 효과를 높인 모터의 과열 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 과열 보호 장치는 모터의 구동을 위한 전원 공급을 위한 경로상에 구성되어 모터에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하는 장치에 있어서, 모터의 전원 공급 라인의 중간에 구성되어 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하는 제 1 과열 보호부;상기 제 1 과열 보호부의 출력단에 직렬 연결되어 제 1 과열 보호부에 의해 보호되지 못하는 경우의 과열로부터 모터를 보호하는 제 2 과열 보호부를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제 1 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 온도가 다시 정상 범위로 진입하게 되면 다시 전원을 공급하는 차단/복귀 형태를 갖는 TP(Thermal Protector)이고, 제 2 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 복귀되지 않는 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 모터의 과열 보호 장치의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터 과열 보호 장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터 과열 보호 장치를 나타낸 구성도이다.
그리고 도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 퓨즈 기능의 과열 보호 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
본 발명은 모터의 전류 경로의 중간에 1차적으로 바이메탈 디스크를 사용한 복귀 형태를 갖는 제 1 과열 보호부(Thermal Protector;TP)를 구성하고, 제 1 과열 보호부와 모터 권선부의 중간에 다시 컷 오프 형태의 제 2 과열 보호부(Thermal Cutoffs;TC)를 이중으로 구성하는 것이다.
제 1 과열 보호부는 허용 온도 범위 내에서 전기적인 경로를 유지시키고 일 시적인 과열 상태에서 경로를 차단하고 다시 복귀하는 1차적인 과열 방지 기능을 수행한다.
그리고 제 2 과열 보호부는 제 1 과열 보호부에 의한 과열 보호 차원을 넘는 화재 발생과 같은 아주 위험한 상태에서의 경로 차단을 수행한다.
먼저, 도 5a와 도 5b에서와 같은 본 발명의 제 2 과열 보호 장치(Thermal Cutoffs;TC)를 설명한다.
제 2 과열 보호 장치는 허용되는 온도 범위에서는 전기적인 경로를 유지하지만, 허용되는 온도 범위를 넘는 경우에는 전기적 경로를 유지하는 스프링을 압축 상태로 유지시키는 펠렛(pellet)이 용융되어 전기적인 경로를 차단한다.
제 2 과열 보호 장치는 전기적인 경로의 차단 상태에서 온도가 정상적인 범위에 들더라도 다시 복귀되지 않는다.
정상적인 온도 범위에서는 도 5a에서와 같이, 제 1 과열 보호부에 연결된 리드선(21)이 콘택부(25)에 연결되고, 콘택부(25)는 펠렛(23)에 의해 압축 상태를 유지하는 스프링(24)에 의해 모터 권선부의 리드선(22)에 전기적으로 연결 상태를 유지한다.
그리고 비정상적인 온도에서는 도 5b에서와 같이, 펠렛(23)이 용융되어 압축 상태를 유지하는 스프링(24)을 해제시켜 제 1 과열 보호부쪽에 연결된 리드선(21)이 연결되는 콘택부(25)와 모터 권선부쪽의 리드선(22)과의 전기적인 경로를 차단한다.
그리고 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
도 3에서와 같이, 모터 전원이 공급되는 전원 공급 라인에 과열에 의한 전원 차단 및 복귀를 반복하는 제 1 과열 보호부(30)가 먼저 연결되고, 제 1 과열 보호부(30)의 출력측에 제 1 과열 보호부(30)에 의해 보호되지 못하는 과열시에 전원의 완전 차단(복귀가 되지 않는)을 실시하는 제 2 과열 보호부(40)의 입력측 단자가 연결된다.
제 1 과열 보호부(30)는 도 1에서와 같이, 니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 일측에 권선부의 내부 리드 콘택을 위한 콘택부(Integral Lead Attechment)(2)를 갖는 플레이트부(1)와, 플레이트부(1)에 접촉되어 콘택 영역으로 사용되는 플레이트 콘택부(3)와, 니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 과열 보호 장치의 몸체가 되어 바이메탈 디스크(5)의 일측이 고정되는 몸통 캔(8)과, 바이메탈 디스크(5)의 일측을 몸통 캔(8)에 고정시키는 고정부(weld slug)(6)와, 바이메탈 디스크(5)의 타측에 구성되어 플레이트 콘택부(3)와 접점을 이루는 디스크 콘택부(7)와, 플레이트 콘택부(3) 및 디스크 콘택부(7)의 접촉 영역을 제외하고 플레이트부(1)와 몸통 캔(8)을 전기적으로 분리하는 절연체(Insulator)(4)를 포함하고 구성된다.
그리고 제 1 과열 보호부(30)의 출력측과 제 2 과열 보호부(40)의 입력측 사이의 라인 그리고 제 2 과열 보호부(40)의 출력측 라인은 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)(50)로 둘러싸여 외부의 영향으로부터 보호되고, 자체의 발열이 차단된다.
그리고 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)(50)로 둘러싸 여진 제 2 과열 보호부(40)의 출력측 라인은 모터 권선부의 리드 와이어(70)에 연결되고, 리드 와이어(70)와의 연결부는 투명 재질의 보호 테이프(60)가 감겨 진다.
그리고 제 1 과열 보호부(30)의 출력측 단자에서 모터 권선부의 리드 와이어(70)의 연결부까지는 다시 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)(80)가 피복된다.
그리고 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
도 4의 본 발명의 제 2 실시예의 과열 보호 장치는 제 2 과열 보호부의 출력측의 단자가 모터 권선부에 직접 연결되는 것으로, 제 2 과열 보호부와 리드 와이어의 연결부를 없애 콘택 저항 감소 및 결선의 단순화를 위한 것이다.
도 4에서와 같이, 모터 전원이 공급되는 전원 공급 라인에 과열에 의한 전원 차단 및 복귀를 반복하는 제 1 과열 보호부(30)가 먼저 연결되고, 제 1 과열 보호부(30)의 출력측에 제 1 과열 보호부(30)에 의해 보호되지 못하는 과열시에 전원의 완전 차단(복귀가 되지 않는)을 실시하는 제 2 과열 보호부(40)의 입력측 단자가 연결된다.
여기서, 제 2 과열 보호부(40)의 출력측 라인이 직접 모터 권선부에 연결된다.
그리고 제 1 과열 보호부(30)의 출력측과 제 2 과열 보호부(40)의 입력측 사이의 라인 그리고 제 2 과열 보호부(40)의 출력측 라인 전체가 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)(50)로 둘러싸여 외부의 영향으로부터 보호되고, 자체의 발열이 차단된다.
그리고 제 2 과열 보호부(30)를 중심으로 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)(80)가 피복된다.
실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)(80)가 피복되는 길이는 제 2 과열 보호부(30)가 덮이는 정도이다.
본 발명의 제 1 실시예의 모터 과열 보호 장치에서는 제 2 과열 보호부(30)의 출력단이 모터 권선부에 직접 열결되지 않고 리드 와이어에 먼저 연결되기 때문에 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)(80)가 제 2 과열 보호부(30) 및 리드 와이어 연결부까지 피복되지만, 본 발명의 제 2 실시예에서는 리드 와이어와의 연결부를 없애 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)(80)의 피복 길이가 짧다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 모터 과열 보호 장치는 제 1 기준 온도 이상으로 모터의 과열이 일어나면 1차적으로 제 1 과열 보호부가 작동하여 전원을 차단하고, 다시 제 1 기준 온도 이하로 온도가 내려가면 복귀하여 정상적으로 동작을 수행한다.
그리고 제 1 과열 보호부가 정상적으로 동작하지 못하는 경우 또는 제 2 기준 온도 이상으로 모터의 과열이 일어나면 제 2 과열 보호부가 전원을 완전 차단(cutoffs)하여 모터의 과열에 의한 위험한 상황의 발생을 막는다.
여기서, 제 1,2 기준 온도가 동일하게 설정되거나 제 1 기준 온도보다 제 2 기준 온도가 더 높게 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 제 1,2 기준 온도가 동일하게 설정되는 경우에는 다음과 같이 모터 보호 동작을 수행한다.
기준 온도 이상이 되면 제 2 과열 보호부가 작동하기 전에 제 1 과열 보호부가 작동하여 모터 전원의 차단이 일어나 모터를 과열로부터 보호하게 되고, 제 1 과열 보호부가 작동 불능 상태인 경우에는 해당 기준 온도에서 제 2 과열 보호부가 작동하여 모터를 보호한다.
그리고 제 1 기준 온도보다 제 2 기준 온도가 더 높게 설정되는 경우에는 제2 기준 온도에 도달하기 전에 제 1 기준 온도에서 제 1 과열 보호부가 작동하여 모터를 보호하고, 제 1 과열 보호부의 고장 등의 이유로 온도가 계속 상승하거나, 급격한 온도 상승으로 제 2 기준 온도가 되면 제 2 과열 보호부가 작동하여 모터를 보호한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 모터의 과열 보호 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 과열에 대한 모터의 보호 장치를 다중으로 구성하여 모터의 과열에 따른 위험한 상황의 발생을 원천적으로 막는다.
둘째, 일시적인 과열 상태에서는 차단과 복귀를 반복하는 제 1 과열 보호 장치가 작동하고, 제 1 과열 보호 장치가 작동 불능 상태가 되거나 장기적인 과열 발 생시에는 제 2 과열 보호 장치가 작동하므로 과열로부터의 모터 보호가 효율적으로 이루어진다.
셋째, 제 2 과열 보호 장치의 리드와이어 연결부를 없애 결선의 단순화와 콘택 저항의 감소 효과를 갖는다.

Claims (10)

  1. 모터의 구동을 위한 전원 공급을 위한 경로상에 구성되어 모터에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하는 장치에 있어서,
    모터의 전원 공급 라인의 중간에 구성되어 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하는 제 1 과열 보호부;
    상기 제 1 과열 보호부의 출력단에 직렬 연결되어 제 1 과열 보호부에 의해 보호되지 못하는 경우의 과열로부터 모터를 보호하는 제 2 과열 보호부를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 온도가 다시 정상 범위로 진입하게 되면 다시 전원을 공급하는 차단/복귀 형태를 갖는 TP(Thermal Protector)이고,
    제 2 과열 보호부는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 복귀되지 않는 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)인 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 과열 보호부는,
    니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 일측에 리드 콘택을 위한 콘택부(Integral Lead Attechment)를 갖는 플레이트부와,
    플레이트부에 접촉되어 콘택 영역으로 사용되는 플레이트 콘택부와,
    온도 변화에 따라 접점이 열리거나 닫히는 바이메탈 디스크와,
    니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지고 몸체가 되어 바이메탈 디스크의 일측이 고정되는 몸통 캔과,
    상기 바이메탈 디스크의 일측을 몸통 캔에 고정시키는 고정부(weld slug)와,
    상기 바이메탈 디스크의 타측에 구성되어 플레이트 콘택부와 접점을 이루는 디스크 콘택부와,
    플레이트 콘택부 및 디스크 콘택부의 접촉 영역을 제외하고 플레이트부와 몸통 캔을 전기적으로 분리하는 절연체(Insulator)를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 제 2 과열 보호부는,
    일측 리드선이 연결되는 콘택부와, 펠렛에 의해 압축 상태를 유지하여 타측의 모터 권선부의 리드선에 전기적으로 연결 상태를 유지하는 스프링을 포함하고,
    비정상적인 온도에서는 상기 펠렛이 용융되어 압축 상태를 유지하는 스프링을 해제시켜 제 1 과열 보호부쪽에 연결된 리드선이 연결되는 콘택부와 모터 권선부쪽의 리드선과의 전기적인 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 과열 보호부에 의해 보호되지 못하는 경우는, 제 1 과열 보호부의 작동 불능 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 과열 보호부의 출력측과 제 2 과열 보호부의 입력측 사이의 라인 그리고 제 2 과열 보호부의 출력측 라인은 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)로 피복되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)가 피복된 제 2 과열 보호부의 출력측 라인은 리드 와이어에 연결되고, 리드 와이어와의 연결부는 투명 재질의 보호 테이프가 피복되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 제 1 과열 보호부의 출력측 단자에서부터 리드 와이어의 연결부까지는 다시 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)가 피복되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 2 과열 보호부의 출력측 라인이 리드 와이어와의 연결부 없이 모터 권선부에 직접 연결되어,
    제 1 과열 보호부의 출력측과 제 2 과열 보호부의 입력측 사이의 라인 그리 고 제 2 과열 보호부의 출력측 라인 전체가 실리콘 러버 글래스 튜브(Silicon rubber glass tube)로 피복되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 제 2 과열 보호부를 중심으로 제 2 과열 보호부만 덮히도록 실리콘 글래스 튜브(Silicon glass tube)가 피복되는 것을 특징으로 하는 모터의 과열 보호 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180046344A (ko) * 2016-10-25 2018-05-08 한국전자통신연구원 모터 제어 장치 및 모터 시스템

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KR20180046344A (ko) * 2016-10-25 2018-05-08 한국전자통신연구원 모터 제어 장치 및 모터 시스템

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