KR20070025105A - 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 서로 다른 동작 온도 범위에서 이중으로 동작하도록 구성하여 과열 차단 효과를 높인 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치에 관한 것으로, 설정된 제 1 기준 온도 이하에서는 접점이 붙고 제 1 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전류 경로를 구성하는 접점이 떨어지는 제 1 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 바이메탈 디스크;상기 바이메탈 디스크의 타측을 몸체에 고정시키고 제 1 기준 온도보다 높은 제 2 기준 온도가 되면 바이메탈 디스크를 몸체로부터 탈락시켜 전원을 차단하는 제 2 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 퓨즈 고정부를 포함한다.

모터, 과열 보호, Thermal protector, Thermal cutoff, 퓨즈

Description

퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치{overheating protector having fuse in Motor}

도 1은 본 발명에 따른 모터 과열 보호 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도

도 2a내지 도 2c는 본 발명에 따른 모터 과열 보호 장치의 제 1 동작 상태를 나타낸 구성도

도 3은 본 발명의 모터 과열 보호 장치의 제 2 동작 상태를 나타낸 구성도

도 4는 본 발명에 따른 모터 과열 장치의 결선된 상태의 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1. 플레이트부 2. 콘택부

3. 플레이트 콘택부 4. 절연체

5. 바이메탈 디스크 6. 퓨즈 고정부

7. 디스크 콘택부 8. 캔

본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 서로 다른 동작 온도 범위에서 이중으로 동작하도록 구성하여 과 열 차단 효과를 높인 퓨즈 기능을 갖는 모터 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 타입(TP)이 많이 사용된다.

그리고 모터 과열 보호 장치의 다른 하나는 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전원을 차단하고 복귀되지 않는 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)가 사용된다.

다른 형태로는 이와 같은 자동 복귀형 타입(TP)과 컷 오프 타입(TC)을 모터의 전원 공급 라인에 직렬 연결하여 과열 보호 효과를 높이는 구조가 제시되고 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 모터 과열 보호 장치에서는 다음과 같은 문제가 있다.

자동 복귀형 타입(TP) 하나만을 사용하는 구조에서는 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.

마찬가지로, 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)를 하나만을 사용하는 구조에서는 이상 온도에서 컷 오프가 일어나 모터의 과열에 의한 더 위험한 상황은 막을 수 있으나 더 이상 모터를 사용할 수 없게되는 문제가 있다.

그리고 자동 복귀형 타입(TP)의 과열 보호 장치와 컷 오프 형태인 TC(Thermal Cutoffs)를 직렬 연결하여 이중으로 과열 보호 장치를 구성하는 경우에는 접촉 저항의 증가, 결선의 복잡도 증가 등의 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 모터 과열 보호 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 모터의 과열에 의한 파손을 막기 위한 과열 보호 장치를 서로 다른 동작 온도 범위에서 이중으로 동작하도록 구성하여 과열 차단 효과를 높인 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치는 설정된 제 1 기준 온도 이하에서는 접점이 붙고 제 1 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전류 경로를 구성하는 접점이 떨어지는 제 1 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 바이메탈 디스크;상기 바이메탈 디스크의 타측을 몸체에 고정시키고 제 1 기준 온도보다 높은 제 2 기준 온도가 되면 바이메탈 디스크 를 몸체로부터 탈락시켜 전원을 차단하는 제 2 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 퓨즈 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제 1 동작 모드는 제 1 기준 온도를 기준으로 하여 과열에 따른 전원의 차단과 복귀를 반복하고, 제 2 동작 모드는 제 2 기준 온도를 기준으로 과열에 따른 전원의 차단을 수행하고 미복귀되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 모터 과열 보호 장치는 일측에 리드 콘택을 위한 콘택부(Integral Lead Attechment)를 갖는 플레이트부와,플레이트부에 접촉되어 콘택 영역으로 사용되는 플레이트 콘택부와,몸체가 되어 바이메탈 디스크의 일측이 고정되는 몸통 캔과,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 더 포함하고 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 퓨즈 고정부는 전도성 충전재와 바인더, 용제 및 첨가제로 이루어지는 전도성 접착제이고, 전도성 충전제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈의 금속분말, 카본, 흑연 또는 복합 분말이 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 모터 과열 보호 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이 다.

본 발명에 따른 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 고정시키고 일정 온도 이상에서는 용융되어 바이메탈 디스크(5)를 몸통 캔(8)으로부터 탈락시키는 퓨즈 고정부(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.

그리고 퓨즈 고정부(6)는 전도성 접착제가 사용되는데, 이는 전기 전도성을 가진 접착제로 수정 진동자와 금속, 성형 카본과 금속, IC, LED, LSI칩 및 광전도 소자 등의 접착에 주로 이용되는 것으로, 내열 특성이 보통 250℃ 전후가 된다.

전도성 접착제의 기본 조성은 주성분인 전도성 충전재와 바인더, 용제 및 첨가제로 이루어지며, 전도성 충전제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈 등의 금속분말, 카본, 흑연 또는 복합 분말 등이 사용된다.

여기서, 본 발명에서는 제 1 온도 범위에서는 전도성 접착제의 기본 성질을 이용하여 바이메탈 디스크(5)가 몸통 캔(8)에 고정되도록 하고, 제 2 온도 범위에서는 전도성 충전제 및 수지 바인더의 체적팽창률 차이에 의해 바이메탈 디스크(5)가 몸통 캔(8)에서 탈락된다.

본 발명에서는 모터의 허용 온도 범위에 맞게 조성비를 달리하여 만들어진 전도성 접착제를 사용한다.

예를 들어, 모터의 최대 허용 온도 범위가 120℃인 경우에는 바이메탈 디스크의 동작 기준 온도(제 1 기준 온도)를 110℃가 되도록 구성하여 110℃ 이하의 온도에서는 정상적으로 전원이 공급되도록 하고, 110℃ 이상의 온도가 되면 바이메탈 디스크에 의해 전원이 차단되도록 합니다.

그리고 이와 같은 바이메탈 디스크가 문제를 일으켜 정상적으로 전원을 차단하지 못하여 온도가 제 2 기준 온도 120℃ 이상이 되면 퓨즈 고정부(6)가 용융되어 바이메탈 디스크 자체가 몸통 캔에서 탈락되어 더 큰 위험을 막는 것이다.

그리고 본 발명의 실시예에서는 전도성 접착제를 사용하는 것으로 설명하였으나, 모터 허용 온도를 기준으로 바이메탈 디스크를 고정 및 탈락시킬 수 있는 저융점의 전도성 금속의 다른 것을 사용하여도 됨은 당연하다.

이와 같은 퓨즈 고정부(6)를 이용한 본 발명의 모터 과열 장치의 동작 구체적으로 설명한다.

도 2a내지 도 2c는 본 발명에 따른 모터 과열 보호 장치의 제 1 동작 상태를 나타낸 구성도이다.

그리고 도 3은 본 발명의 모터 과열 보호 장치의 제 2 동작 상태를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 모터 과열 장치의 결선된 상태의 구성도이다.

도 2a에서와 같이, 정상적인 온도하(제 1 기준 온도 이하)에서는 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 발생시(제 1 기준 온도 이상 ~ 제 2 기준 온도 이하)에는 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 범위(제 1 기준 온도 이하)로 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.

그리고 바이메탈 디스크(5)의 동작 불능 등의 이유로 인하여 온도가 계속 상승하여 제 2 기준 온도가 되면 도 2c의 (가) 부분의 퓨즈 고정부(6)가 녹아서 도 3에서와 같이 바이메탈 디스크(5)가 떨어져 모터로 공급되는 전류 경로를 완전 차단한다.

퓨즈 고정부(6)가 녹아서 전류 경로가 차단되는 경우에는 다시 복귀되지 않는다.

여기서, 제 1 기준 온도보다 제 2 기준 온도가 더 높은 온도로 설정됨은 당연하다.

그리고 도 4는 본 발명의 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치가 결선된 상태의 구성을 나타낸 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치는 모터가 과부하로 운전되거나 모터의 구속이 발생한 경우에 차단/복귀 형태 및 차단/미복귀 형태의 다단계로 모터 전원을 차단하여 모터의 손상 및 화재 발생 등의 위험을 방지한다.

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 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 과열에 대한 모터의 보호 장치가 온도 범위에 따라 서로 다른 형태로 동작하도록 하여 모터의 과열에 따른 위험한 상황의 발생을 원천적으로 막는다.

둘째, 일시적인 과열 상태에서는 차단과 복귀를 반복하는 제 1 동작 모드로 과열 보호 장치가 작동하고, 제 1 동작 모드가 실행되지 않는 상황에서의 온도 상승시에는 제 2 동작 모드로 작동하므로 과열로부터의 모터 보호가 효율적으로 이루어진다.

셋째, 다중의 동작 모드를 갖는 과열 보호 장치를 하나의 장치에서 구현하므로 복합 기능을 수행하는 모터 과열 보호 장치의 컴팩트화가 가능하다.

Claims (6)

1. 모터의 구동을 위한 전원 공급을 위한 경로상에 구성되어 모터에 공급되는 전원을 선택적으로 차단하는 장치에 있어서,

   설정된 제 1 기준 온도 이하에서는 접점이 붙고 제 1 기준 온도 이상으로 온도가 상승하면 전류 경로를 구성하는 접점이 떨어지는 제 1 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 바이메탈 디스크;

   상기 바이메탈 디스크의 타측을 몸체에 고정시키고 제 1 기준 온도보다 높은 제 2 기준 온도가 되면 바이메탈 디스크를 몸체로부터 탈락시켜 전원을 차단하는 제 2 동작 모드를 수행하여 모터의 과열을 막는 퓨즈 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 동작 모드는 제 1 기준 온도를 기준으로 하여 과열에 따른 전원의 차단과 복귀를 반복하고, 제 2 동작 모드는 제 2 기준 온도를 기준으로 과열에 따른 전원의 차단을 수행하고 미복귀되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 모터 과열 보호 장치는,

   일측에 리드 콘택을 위한 콘택부(Integral Lead Attechment)를 갖는 플레이트부와,

   플레이트부에 접촉되어 콘택 영역으로 사용되는 플레이트 콘택부와,

   몸체가 되어 바이메탈 디스크의 일측이 고정되는 몸통 캔과,

   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 더 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 플레이트부와 몸통 캔은, 니켈-아연(Nickel-Zinc)이 도금된 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 퓨즈 고정부는 전도성 충전재와 바인더, 용제 및 첨가제로 이루어지는 전도성 접착제인 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 전도성 충전제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈의 금속분말, 카본, 흑연 또는 복합 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 기능을 갖는 모터 과열 보호 장치.

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