KR20110055634A

KR20110055634A - 탭 보조 권선을 갖는 2 속도 유도전동기

Info

Publication number: KR20110055634A
Application number: KR1020117005891A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 파고; 핑샨 카오; 실라이 양
Original assignee: 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-05-25
Also published as: CN102124638A; CN102124638B; US7911175B2; KR101234489B1; WO2010021867A3; US20100039060A1; WO2010021867A2; MX2011001863A

Abstract

본 발명은 2극 고속모드와 4극 저속모드를 갖는 탭 보조 권선 6 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 관한 것이다. 보조 권선의 부분은 직렬로 4극 주 권선과 연결되어 있다. 4극 저속모드는 80% 초과 효율을 갖는다.

Description

탭 보조 권선을 갖는 2 속도 유도전동기 {TWO SPEED INDUCTION MOTOR WITH TAPPED AUXILIARY WINDING}

본 발명은 일반적으로 증가된 저속도 효율을 가지는 2 속도 전동기에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 출원은 탭 보조 권선(tapped auxiliary winding)을 갖는 6 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 관한 것이다.

2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기들은 미국특허 제4,103,213호 및 제4,322,665호에 기재된 것과 같이, 이미 알려져 있다. 일반적으로, 이와 같은 전동기들은 저속에서보다 고속에서 더 효율적인 경향이 있다. 에너지 절약에 대한 강조가 증가되어 왔으며, 상기 전동기들을 더 효율적으로 하기 위한 요구도 증가되어 왔다. 특히, 저속으로 운용될 때, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 대한 효율을 증가시키기 위한 요구가 있다.

본 발명은 탭 보조 권선(tapped auxiliary winding)을 갖는 6 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 상기 전동기의 보조 권선의 한 부분을 슬롯 채움을 증가시키거나 적층구조를 바꾸지 아니하고도 4극 저속용 권선에 대한 자석 와이어 함량(magnet wire contents)을 증가시키기 위한 전동기 개발을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2극 고속모드 및 4극 저속모드를 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기로서 상기 전동기는 회전자 조립체와, 슬롯이 형성되고 회전자 조립체가 수납되는 중앙홀(bore)이 형성되어 있는 연철판 스택(stack of lamination)으로 구성되는 코어와, 상기 코어의 슬롯 내에 위치하는 주 권선과, 제1 부분과 제2 부분을 갖는 탭 2극 보조 권선 및 4극 보조 권선, 그리고 전원에 연결되도록 되어 있는 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 상기 권선들에 선택적으로 전원을 공급하도록 권선들을 연결하고, 상기 스위치는 고속모드의 기동시 및 저속모드의 기동시에 적어도 보조 권선의 일부분에 전원을 공급하도록 구성되고, 상기 스위치는 고속모드의 동작중 및 저속모드의 동작 중에 적어도 주 권선의 일부분에 전원을 공급하도록 구성되고, 상기 스위치는 저속모드 동작 중에 탭 2극 보조 권선의 제1 부분에 전원을 공급하도록 구성되어 있으며, 이에 의하여, 전원이 공급되는 자석 와이어(magnet wire)의 전체적인 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기이다.

본 발명은 2극 고속모드와 4극 저속모드를 갖는 탭 보조 권선 6 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 관한 것이다. 상기 2극 고속모드에서는 80%를 초과하는 효율을 갖고 있으며, 그리고 상기 4극 저속모드에서도 80%를 초과하는 효율을 갖고 있는 고효율 단상 유도 전동기이다.

도 1은 종래기술에 따른 전동기의 권선도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전동기의 권선도의 일 실시예이다.
도 3은 도 1의 종래기술에 따른 권선 결선도이다.
도 4는 도 2의 본 발명에 따른 전동기의 권선 결선도이다.
도 5는 도 1의 전동기의 권선에 선택적으로 전원을 공급하기 위한 종래기술의 스위치도이다.
도 6은 도 2의 전동기의 권선에 선택적으로 전원을 공급하는 본 발명의 스위치도이다.
도 7은 종래기술인 미국특허 제4,322,665호의 도 2에 대응하는 본 발명에 따른 전동기의 적층판 도면이다.
도 8A 및 도 8B는 각각 도 1 및 도 2의 4극 저속 기동 전동기에 전원이 공급되는 권선을 나타낸다.
도 9A 및 도 9B는 각각 도 1 및 도 2의 2극 고속 기동 전동기에 전원이 공급되는 권선을 나타낸다.
도 10A 및 도 10B는 각각 도 1 및 도 2의 전동기가 4극 저속 동작하기 위하여 전원이 공급되는 권선을 나타낸다.
도 11A 및 도 11B는 각각 도 1 및 도 2의 전동기가 2극 고속 동작하기 위하여 전원이 공급되는 권선을 나타낸다.

본 발명은 탭 보조 권선(Tapped Auxiliary Winding)을 갖는 6 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기에 관한 것이다. 상기 보조 권선의 일부는 슬롯(slot) 채움을 증가시키거나 적층 구조를 바꾸지 않고, 4극 저속 권선에 대한 전체적인 자석 와이어 함량을 증가시키기 위해 4극 주 권선(main winding)과 직렬로 연결된다.

도 1은 종래기술에 따른 탭 보조 권선이 없는 5 리드, 2 속도, 연속권선, 단상 유도 전동기의 권선도이다. 도 1 및 아래의 표 1에 나타나듯이, 종래기술에 따른 전동기는 주 권선, 2극 기동 (보조)권선 및 4극 기동 (보조)권선을 포함한다.

극	동작중	기동	공통
2 (고속)	T2 (M1, M2)	T3 (M1, AX1)	T1, T7
4 (저속)	T7 (M1)	T8 (AX2)	T1

도 8A에 나타나듯이, 4극 저속 기동시에, 4극 기동 권선(AX2)은 T1을 전원공급 공통 라인에 연결하고, T8을 전원 공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 5에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 10A에 나타나듯이, 4극 저속 동작 중에, 주 권선의 제1 부분(M1)이 T1을 전원공급 공통 라인에 연결하고, T7을 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 5에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 9A에 나타나듯이, 2극 고속 기동시에, 상기 제1 부분(M1)과 2극 기동 권선(AX1)은 T1과 T7을 전원공급 공통라인에 연결하고, T3를 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 5에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 11A에 나타나듯이, 2극 고속 동작 중에, 상기 주 권선의 제1 부분 및 제2 부분(M1, M2)은 T1과 T7을 전원공급 공통라인에 연결하고, T2를 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 5에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 2는 본 발명에 따른 전동기의 한 실시예에서의 권선도이다. 도 2 및 아래의 표 2에 나타나듯이, 본 발명에 따른 전동기는 주 권선, 탭 2극 기동 (보조)권선 및 4극 기동 (보조)권선을 포함하고 있다.

극	동작중	기동	공통
2 (고속)	T2 (M2, M2, AXM1)	T9 (M1, AXM1, AXM2)	T1, T3, T7
4 (저속)	T3 (M1, AXM1)	T8 (AX2)	T1

도 8B에 나타나듯이, 4극 저속 기동시에, 4극 기동 권선(AX2)은 T1을 전원공급 공통라인에 연결하고, T8을 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 6에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 10B에 나타나듯이, 4극 저속 동작 중에, 상기 주 권선의 제1 부분(M1)과 탭 2극 기동 권선의 제1 부분(AXM1)은 T1을 전원공급 공통 라인에 연결하고, T3을 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 6에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 9B에 나타나듯이, 2극 고속 기동시에, 상기 제1 부분(M1)과 탭 2극 기동 권선의 제1 부분 및 제2 부분(AXM1, AXM2)은 T1, T3 및 T7을 전원공급 공통 라인에 연결하고, T2를 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 6에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

도 11B에 나타나듯이, 2극 고속 동작 중에, 상기 주 권선의 제1 부분 및 제2 부분(M1, M2)과 탭 2극 기동 권선의 제1 부분(AXM1)은 T1, T3 및 T7을 전원공급 공통 라인에 연결하고, T2를 전원공급 주 라인에 연결하는 스위치(도 6에 나타남)를 통하여 전원이 공급된다.

표 2에서 나타나듯이, 2극 모드의 공통 라인은 T1, T3 및 T7 라인을 포함한다. 상기 스위치는 상기 전원공급 공통 라인을 상기 주 권선의 제1 부분(T1/M1)과, 상기 2극 보조 권선의 제1 부분(T3/AMX1)과, 상기 주 권선의 제1 부분(T7/M1) 및 상기 2극 보조 권선의 제1 부분(T7/AXM1) 양쪽에 연결한다.

이에 따라, 도 2, 도 7, 도 8B, 도 9B, 도 10B 및 도 11B에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예는 2극 고속모드와 4극 저속모드를 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기를 포함한다. 상기 전동기는 회전자 조립체(702, 도 7에 나타남)와, 슬롯을 형성하고 상기 회전자 조립체(702)를 수납하기 위한 중앙 홀(bore)을 형성하는 연철판 스택(stack of lamination, 704)으로 구성되는 코어와, 상기 코어의 슬롯 내에 위치하는 주 권선(M1, M2)과, 보조 권선을 포함한다. 특히, 보조 권선은 제1 부분(AXM1) 과 제2 부분(AXM2)을 갖는 탭 2극 보조 권선과, 4극 보조 권선(AX2)을 포함한다. 스위치(도 6에 나타남)는 공급 전원에 연결되도록 되어 있다. 상기 스위치는 상기 권선들에 선택적으로 전원을 공급하도록 권선들을 연결한다. 상기 스위치는 고속모드(도 9B) 기동 시 및 저속모드(도 8B) 기동 시에, 적어도 상기 보조 권선의 일부분(AXM1, AXM2 AX2)에 전원을 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 스위치는 고속모드(도 11B) 동작 중 및 저속모드(도 10B) 동작 중에, 적어도 상기 주 권선의 일부분(M1, M2)에 전원을 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 스위치는 저속모드(도 10B) 동작 중에 탭 2극 보조 권선의 제1 부분(AMX1)에 전원을 공급하도록 구성되어 있으며, 이에 의하여, 저속 동작 중에 전원이 공급되는 전체적인 자석 와이어(magnet wire)의 함량이 증가하게 된다.

도 2 및 도 11B에 나타나듯이, 상기 스위치는 고속모드 동작 중에 상기 2극 보조 권선의 제1 부분(AMX1)에 전원을 공급하도록 구성되어 있다.

도 2 및 도 9B에 나타나듯이, 상기 스위치는 고속모드 기동 시에 상기 2극 보조 권선의 제2 부분(AMX2)에 전원을 공급하도록 구성되어 있다.

도 2, 도 8B, 도 9B, 도 10B 및 도 11B에 나타나듯이, 상기 주 권선 및 보조 권선들은 6 리드들(T1, T2, T3, T7, T8, T9)을 갖는 연속적인(즉, 동심형) 권선을 포함한다.

본 발명의 일실시예에서의 일면에 따르면, 2극 고속 동작모드가 81%를 초과하는 효율을 가지며, 4극 저속 동작모드도 81%를 초과하는 효율을 가진다. 이러한 효율은, 표 3에 예시된, 미국특허 제4,103,213호 및 제4,322,665호에서 나타나는 것과 같이 4극 저속 동작모드에서 81% 미만의 효율을 가지는 종래 기술에 따른 전동기와 대비된다.

전동기	극	효율	접촉번호	전원라인
종래 기술에 따른 전동기	2	85.6	5	5
종래 기술에 따른 전동기	4	80.4	4	5
발명의 일실시예	2	85.5	5	6
발명의 일실시예	4	82.7	4	6

도 3은, 도 1의 종래기술에서의 전동기에 대한, 권선 연결도이다. 반면에, 도 4는, 도 2의 본 발명에서의 전동기에 대한 권선 연결도로서, 추가적인 6번째 리드(T9)를 필요로 하는 탭 2극 기동권선을 나타내고 있다. 이러한 추가적인 연결은 2극 기동권선(AX1)의 일부분이 상기 주 권선(M1)과 직렬로 연결되도록 한다.

도 5는 도 1에서의 전동기의 권선에 선택적으로 전원을 공급하는 종래기술의 스위치도이다. 도 6은 도 2에서의 전동기의 권선에 선택적으로 전원을 공급하는 본 발명의 스위치도이다. 상기 전원에 상기 권선을 연결하기 위한 본 발명의 도 6의 스위치는, 5 리드를 갖는 2극 고속모드 및 4극 저속모드와, 탭이 없는 2극 권선을 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기에 대응되는 종래기술에 따른 전동기의 도 5의 스위치와 실질적으로 동일한 것이다. 그러나, 도 6은 상기 2극 고속 기동권선을 재구성하기 위하여 추가적인 콘택터(contactor) 세트(L6, C6) 및 리드(T9)를 이용한다.

도 7은 종래기술인 미국특허 제4,322,,665호의 도 2에 대응하는 본 발명의 전동기에 대한 연찰판이다. 이러한 연철판 스택의 코어의 슬롯들은 5 리드를 갖는 2극 고속모드 및 4극 저속모드와, 탭이 없는 2극 권선을 가지는 2 속도, 단상 유도 전동기에 대응하는 슬롯들과 실질적으로 동일한 크기이다. 결과적으로, 상기 슬롯들 내에 자석 와이어 함량을 증가시키지 않고도 저속 동작 중에 전원이 공급되는 전체적인 자석 와이어의 함량이 증가된다.

본 발명을 세부적으로 기재함에 따라, 첨부된 청구항들에서 정의된 발명의 범주를 벗어나지 않고 수정이나 변경이 가능하다는 것은 명백하다.

그러므로, 아래의 전동기의 동작 테이블에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 전동기의 효율은 50 ㎐에서 2극 고속 동작 중에 오직 85.6%에서 85.5%로 약간의 변화를 유지할 뿐인 반면, 50 ㎐에서 4극 저속 동작하는 동안에는 80.4%에서 82.7%로 증가한다.

본 발명 또는 본 발명의 실시예에서 구성요소를 기재할 때, '하나', '그', '상기'와 같은 관사들은 그러한 구성요소가 하나 또는 그 이상 있다는 것을 의미하고자 하는 것이다. '구성하는', '포함하는', '갖는'과 같은 용어들은 기재되어 있는 구성요소보다도 더 추가적인 구성요소가 있을 수 있다는 것을 의미하는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 본 발명의 여러 가지 이점들 및 기타 유리한 효과도 달성될 것으로 보인다.

본 발명의 범주을 벗어나지 않는 상기의 구성, 제품, 방법에 대한 여러 가지 변형은 가능하므로, 상기 본 발명의 기재 및 그 도면의 모든 내용은 발명을 제한하는 것이 아니라 설명을 위한 것으로 해석되어야 한다.

Claims

2극 고속모드 및 4극 저속모드을 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기에 있어서,
상기 전동기는
회전자 조립체;
슬롯을 형성하고 회전자 조립체를 수납하기 위한 중앙 홀(bore)을 형성하고 있는 연철판 스택(stack of lamination)으로 구성되는 코어;
상기 코어의 슬롯 내에 위치하는 주 권선 ;
제1 부분과 제2 부분을 갖는 탭(tapped) 2극 보조 권선 및 4극 보조 권선을 포함하는 보조 권선; 및
전원에 연결되도록 되어 있는 스위치를 포함하며,
상기 스위치는 상기 권선들에 선택적으로 전원을 공급하도록 상기 권선들을 연결하고,
상기 스위치는 고속모드의 기동시 및 저속모드의 기동시에 적어도 보조 권선의 일부분에 전원을 공급하도록 구성되며,
상기 스위치는 고속모드의 동작 중 및 저속모드의 동작 중에 적어도 상기 주 권선의 일부분에 전원을 공급하도록 구성되며,
상기 스위치는 저속모드 동작중에 탭 2극 보조 권선의 제1 부분에 전원을 공급하도록 구성되어 있으며, 이에 의하여, 저속 동작 중에 전원이 공급되는 전체적인 자석 와이어(magnet wire)의 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제 1 항에 있어서,
상기 스위치는 고속모드에서 동작 중에 상기 2극 보조 권선의 제1 부분에 전원을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스위치는 고속모드에서 기동 시에 상기 2극 보조 권선의 제2 부분에 전원을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치는 상기 전원의 공통 라인을 상기 주 권선의 제1 부분과, 상기 2극 보조 권선의 제1 부분과, 상기 주 권선의 제1 부분 및 상기 2극 보조 권선의 제1 부분의 양쪽에 연결하는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 권선과 보조 권선들은 6 리드들을 갖는 연속 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제5항에 있어서,
상기 코어의 슬롯들은 5 리드가 있는 2극 고속모드 및 4극 저속모드를 갖고, 상기 슬롯들 내에 자석 와이어의 함량을 증가시키지 않고 저속 동작 중에 전원이 공급되는 전체적인 자석 와이어의 함량을 증가시키는 탭이 없는 2극 권선을 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기에 대응되는 전동기에서의 슬롯들과 실질적으로 동일한 크기인 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제6항에 있어서,
상기 스위치는 고속모드 동작시 상기 2극 보조 권선의 제1 부분에 전원을 공급하도록 구성되어 있으며,
그리고, 상기 스위치는 고속모드 동작시 상기 2극 보조 권선의 제2 부분에 전원을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제7항에 있어서,
상기 2극 고속모드는 81%를 초과하는 효율을 가지고, 상기 4극 저속모드는 81% 초과하는 효율을 가지는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제8항에 있어서,
상기 스위치는 상기 전원의 공통 라인을 상기 주 권선의 제1 부분과, 상기 2극 보조 권선의 제1 부분과, 상기 주 권선의 제1 부분 및 상기 2극 보조 권선의 제1 부분 양쪽에 연결하는 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치는 5 리드가 있는 2극 고속모드 및 4극 저속모드와, 탭이 없는 2극 권선을 갖는 2 속도, 단상 유도 전동기에 대응되는 스위치와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 2 속도, 단상 유도 전동기.