KR820000705B1

KR820000705B1 - 회전자에 다중 링코일을 설치한 유도전동기

Info

Publication number: KR820000705B1
Application number: KR1019810001273A
Authority: KR
Inventors: 오상세
Original assignee: 오상세
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1982-04-28
Also published as: JPH0548064B2; JPS57173360A; US4692647A

Abstract

내용 없음.

Description

회전자에 다중 링코일을 설치한 유도전동기

제1도는 본 발명의 유도전동기에 다중 링코일을 설치한 상태의 고정자의 자극(N, S)과 회전자의 자로도.

제2도는 본 발명의 유도전동기에서 공극의 전기자 반작용에 의한 자속변화와 회전자 철심내부의 회전자 반작용에 의한 자속변화도.

제3도는 제2도에서 나타나는 본 발명의 유도전동기에서 공극의 전기자 반작용에 의한 자속변화와 회전자 철심 내부의 자속변화에 의하여 링코일에 유도되는 자속의 벡터도.

제4도는 본 발명의 유도전동기에서 공극의 회전자 반작용에 의한 변화와 회전자 철심내부의 회전자 반작용에 의한 자속과 2중 링코일에서 발생되는 자속변화도.

제5도는 본 발명에서 2중링코일에 발생하는 전류, 전압 및 기전력의 벡터도.

제6도는 본 발명에 의한 전류, 전압 및 기전력의 변화도.

본 발명은 유도 전동기의 회전자에 드럼코일과 2중 또는 다중의 링코일을 각각 설치하여 유도전동기의 링코일의 반작용 전압을 가감시켜주고 회전자의 교차기 자력을 증대시켜주며 회전자의 링코일의 내부전압을 증가하게 하여 원래의 자기 중심점으로 이동시켜주어 유도 전동기의 공극(air gap)의 자속 분포가 균일하게 발생하도록 하여 공극에서 주자속의 파형 변형을 감소시켜 줄수 있도록 함으로서 유도 전동기의 기동 특성과 출력 및 효율을 향상시켜 줄수 있도록 한 회전자에 2중 또는 다중 링코일을 설치한 유도 전동기에 관한 것이다.

유도 전동기의 링코일을 단일 권선으로 형성하였을 때에는 기전력이 부족하므로 유도 전동기의 기동특성과 출력이 저하되는 문제점이 있었는바, 본 발명은 링코일을 2중 또는 다중으로 설치하여 2차 링코일에서 회전자반작용 기전력이 많이 발생되게하여 링코일을 단일권선으로 하였을 때의 결함을 해소하고, 또한 링코일을 2중 또는 다중으로 설치함으로서 전동기의 회전자의 권선방법을 드럼코일(drum coil)상으로 권회한 이상의 특성을 얻을 수 있는 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에서 전동기 고정자의 자극 N, S극에서 발생한 자로(磁路)와 회전자의 자로를 도시한 것으로, A는 고정자, B는 공극이며, M은 드럼타입으로 권회한 주권선이며, L₁은 공극의 고정자내에 드럼타입의 주권선(M)과 같이 권회한 링코일이고, L₂는 회전자 내부에 권회한 2중 링코일로서 2중의 링코일(L₂)의 양내측에 위치하는 각부는 비자성체(D)내부에 설치하고, 비자성체(D)는 회전자철심 내의 중심 부분, 즉 회전축 사이에 삽치시켜 설치하여 회전자 철심 내부 즉 단일 또는 2중의 링코일(L₁)(L₂)내부에 많은 자속이 집중되게 한다.

또한 φd는 공극 (B)에서의 반작용자속이고, φdθ는 회전자철심 내측의 반작용자속을 나타내며, φM은 공극(B)의 주자속이며, φMθ는 회전자철심 내측의 주자속이다.

N극 α부분의 공극 (B)의 자속은 공극(B)의 주자속(φM)과 반작용의 자속(φd)의 합성인(φM+φd)가 되며, N극 β부분의 공극(B)에서의 자속은 (φM-φd)가 된다. 따라서 모든 N극의 공극(B)에서는 회전 방향으로(φM-φd)-(φM+φd)=-2φd로 감소(-(하는 자속 변화가 발생되고 또한 모든 S극의 공극(B)에서도 회전방향으로 N극의 공극(B)에서 발생 되는 것과 동일한 방법으로, 회전방향에 따른 α′와 β′의 자속을 계산하면 (-2φd)의 자속변화가 발생되어 무부하 상태의 자기 중심선(a-b)은 회전방향과 반대방향인(a′-b′)선상으로 이동하게 되며, 회전자철심과 고정자철심 내부의 자속 변화는 N극의 α부분의 회전자철심 내부의 자속이(φMθ-φdθ)이고, β부분의 회전자철심내부의 자속은 (φMθ+φdθ)이므로서 극전체의 회전자철심 내부는 (φMθ+φdθ)-(φMθ-φdθ)=+2φdθ만큼 회전방향으로 증가(+)되는 자속변화가 발행하며, 또는 S극 전체의 회전자철심 내부도 회전 방향으로 N극계산과 같이 α′와 β′부분의 자속을 합성하여 +2φdθ로 증가)+)한 자속 변화를 충분히 발생하게하므로 회전자철심내부의 기자력에 의하여 자기중심선이 회전방향(a″-b″)선상으로 이동하게 된다.

따라서 제2도에 도시된 바와같이 드럼타입의 주권선(M)에서는 공극(B)의 (-2φd)의 반작용자속이 회전방향으로 감소(-)하는 변화의 영향으로 기자력이 발생하여 자기중심선이(a′-b′)선상으로 점점 커지며 이동하게 되고, 회전자(C)철심내부의 링코일에서는 (+2φdθ)의 반작용 자속이 회전방향으로 증가(+)하는 변화의 영향으로 기자력이 발생하게 되어 자기 중심선이(a″-b″)선상으로 점점 커지며, 이동하게되어, 이 두 이동하는 방향이 다르나 각이 동일하면 회전자의 드럼타입의 주권선의 반작용자속(-2φd)와 회전자의 링코일의 반작용자속(+2φd)가 서로 상쇄하게 되고 회전자의 두 감자기 자력(ATd)와 (AT″d)가 상쇄하므로 유도전동기의 내부유기전압의 자기중심을 원래의 자기중심선(a-b)선상으로 이동시켜주므로서 모든 특성이 향상되게 되는 것이다.

또한 제3도는 본 발명에서 유도전동기의 공극의 회전자반작용 자속변화와 회전자 철심내부의 자속변화로 2중링코일(L₁)(L₂)에 유도되는 자속의 위상차이를 벡터로 표시한 것으로서, 회전 자철심내부의 회전자 반작용 자속변화(+2φdθ)는 공극의 원래의 회전자 반작용 자속변화(-2φdθ)보다 90°위상이 뒤지게되고 2중링코일의 트랜스기자력은 회전자철심내부의 (+2φdθ)보다 90°위상이 뒤지는 상태하에서 공극의 자속변화(-2φd)와 서로 반대되는 (+2φ′d)의 변화로 합하여지게 되어 자속분포가 균등하게 됨을 나타내고 있는 것이다.

제4도는 상기 제1도 내지 제3도까지 설명되어진 본 발명의 유도 전동기의 각부분에서 발생되는 여러자속의 형태를 표시한 것으로서 유도전동기의 공극(B)에서 회전자 반작용 자속변화(-2φd)가 비자성체(D)로 인하여 회전자 철심내부(C)에 많은 회전자 반작용 자속변화(+2φ′d)가 2중링코일(L₁,L₂) 내부에 형성되어 유도된 자속 (+2φ′d)가 공극(B)에 균일하게 많이 통과하여 회전자 반작용 자속변화(-2φd)와 합성되어 균등한 자속 분포를 형성할 수 있는 파형 변형, 즉 디스토숀이 없어지고 공극(B)의 기계적 중심선(a-b)선상에는 자속이 적어져 주자속은 위상 변형과 파형변형이 적어지게 된다.

따라서 회전자의 주권선(M)에는 정현파전압이 유도되고 2중링코일(L₁,L₂)에는 많은 전압이 유도되어 공극(B)에 통과하는 자속이 비자성체(D)로 인하여 발생할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구성원리의 본발명을 제5도 및 제6도에 의하여 좀더 구체적으로 설명하면, 제5도는 유도전동기의 1상(one phase)에 대한 전류, 전압, 기자력 등의 관계를 벡터도로 표시한 것으로서 본 발명의 유도 전동기의 회전자를 드럼타입의 주권선과 2중 링코일의 2종류 권선을 1개의 회전자철심에 수용하거나 상기 2종류의 코일을 동시에 알미늄다이캐스팅한 회전자를 예로서 설명한다.

유도전동기의 고정자의 여자전류로 인하여 계자기자력(界磁起磁力)의 ATP의 회전자계의 자속(φM)이 회전하게 되므로 고정자권선과 회전자의 드럼타입의 주권선(M)과 2중링코일(L₁,L₂)의 기전력

가 (a-b)선상의 방향으로 유도되고 부하전류

₂,

₂′가 흐르며, 부하전류

₂와 동상(同相)의 회전자기자력(ATa)에 의하여 감자 기자력(ATd)과 교차기자력(ATc)이 발생하고, 회전자기자력(ATa)과 계자기자력(ATp)와의 합성기자력(ATR)의 자속(φi)가 공극에 발생하여 드럼타입의 주권선과 쇄교(鎖交)하여 (a-b) 방향의

에서 회전자 반작용전압

에 상당하는 만큼의 전압 강하가 (a′-b′) 선상의 방향으로 발생하여 내부전압

이 발생한다.

여기서 회전자의 드럼타입의 주권선의 저항을 r₂라하고, 회전자의 반작용리액탄스를 xa, 그리고 2차누설리액탄스를 x₂l이라 하면 2차유도전압

와 각 기전력의 관계는

(역시 S는 slip이다)로 나타난다.

또 회전자내부에 기자력(AT′a)와 링코일의 내부 계자기자력 ATpθ(자속φMθ)와의 합성기자력 AT′R(φiθ)에 의하여 링코일의 내부전압

가 발생하여 2차전류

가 흐르고 회전자기자력(AT′a)을 상기와 마찬가지로 AT′a=AT′d+AT′c(AT′d는 링코일의 감자기자력이고 AT′c는 링코일의 교차기자력을 나타낸다)로 나타나 회전자기자력(AT′a)에 의하여 감자기자력(AT′d)와 교차기자력(AT′c)이 발생하는데 링코일의 감자기자력(AT′d)와 드럼타입의 주권선의 감자기자력(ATd)는 서로 반대방향으로 나타나는 상태가 되어 서로 상쇄되의 소거되고, 링코일의 교차기자력(AT′c)와 드럼타입의 주권선의 교차기자력 ATc와는 동일 방향이어서 합성교차기자력

은 증가하게 되어 출력이 증가하게되여 이때 드럼타입의 주권선과 같이 링코일의 유도전압(

)에서는 회전자반작용기전력이

에 상당하는 만큼의 전압강하가 일어나 (a″-b″) 선상의 방향으로 내부전압(

)가 발생한다.

여기서 링코일의 저항을 r₂′라하고, 반작용리액탄스를 x′a, 2차누선리액탄스들 x′₂l이라하면 이의 2차유도선압

와 각 기전력과의 관계는

…(2)(여기서 S는 slip이다)로 나타나며, 상기 (1)식과 (2)식에서

이라고 하고, (1)+(2)가되면,

와

즉 드럼타입의 주권선의 회전자반작용 기전력

와 링코일에서의 회전자반작용 기전력

는 서로 대체적으로 반대가되어 소거되게 되므로서 (1)+(2)식은

…(3)이 된다.

또한 드럼타입의 주권선과 링코일의 양코일의 감자기자력(ATd)와 (AT′d)는 서로 반대방향으로 나타나게 되어 서로 상쇄, 소거되고, 또 양코일의 역기적력(

)의 자기중심선은 원래의 자기중심선(a-b) 선상으로 이동하여 제6도와 같은 상태로 복귀되게 되므로서 출력이 증가하게 되고 역기전력

가 내부전압

와 같게되어 슬립(slip)이 감소하고 입력전류가 감소하게 되므로서 효율과 역율이 증가하게 되고 회전 전기기계(유도전동기)의 각종원인에 의한 공극에의 고주파 발생현상을 제거하여 절연성이나 운전특성등이 양호하여지는 특징을 지니고 있는 것이다. 이와 같은 본 발명은 회전자에 링코일을 2중 또는 다중으로 설치하여 회전자의 드럼타입의 주권선의 반작용 리액탄스를 링코일의 반작용리액탄스에 의하여 제거시켜 줄 수 있게 되어 유도전동기의 기동특성이나 출력 및 효율등을 크게 향상시킬 수 있는 특징을 지니고 있는 것이다.

Claims

도시하고 본문에 상술한 바와같이, 유도 전동기의 회전자에 드럼타입의 링코일을 다중으로 설치하여 드럼타입의 주권선의 반작용 리액탄스와 반대되는 링코일의 반작용 리액탄스를 발생시켜 리액탄스를 소거시킴을 특징으로하는 회전자에 다중 링코일을 설치한 유도전동기.