KR100628008B1

KR100628008B1 - 부분 권선 기동을 구비하는 커패시터 기동 단상 유도 전동기

Info

Publication number: KR100628008B1
Application number: KR1020027010126A
Authority: KR
Inventors: 페이렌얀윌리암; 디에르키스마크씨
Original assignee: 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2006-09-26
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: CN1394380A; CN100391089C; WO2001059916B1; TWI263398B; BR0108089A; KR20020074501A; AU2001234537A1; WO2001059916A1; WO2001059916A9; MXPA02007634A; US6271639B1

Abstract

전동기는 고정자 코어, 고정자 코어와 회전 관계인 회전자, 및 코어상에 주 권선을 구비한다. 주 권선은 4-극 구조 및 8-극 구조를 구비하고, 전동기는 코어상에 4-극 보조 권선을 갖는다. 스위칭 회로는, 8-극 구조의 주 권선에 전압을 가하기 위한 전동기를 기동할 때, 주 권선의 4-극 구조 및 4-극 보조 권선의 부분에만 선택적으로 동시에 전압을 가한다. 다른 형태는 2/4 극 전동기, 4/6/8 극 전동기, n/m 극 전동기, 및 n/m/p 극 전동기를 포함하고, 여기서 n, m, 및 p 는 우수 정수 이고, n〈 m〈 p 이다.

커패시터 기동 단상 유도 전동기, 부분 기동 권선

Description

부분 권선 기동을 구비하는 커패시터 기동 단상 유도 전동기 {CAPACITOR START SINGLE PHASE INDUCTION MOTOR WITH PARTIAL WINDING STARTING}

발명의 배경

기술 분야

본 발명은 통상적으로 커패시터 기동 단상 유도 전동기에 관한 것으로, 특히 부분 2 극 권선 기동을 이용하는 2/4 극 전동기, 및 부분 4 극 권선 기동을 이용하는 4/6/8 극 전동기에 관한 것이다.

종래 기술의 설명

2 개 이상의 극을 갖는 커패시터 기동 단상 유도 전동기는 다속도 (multi-speed) 어플리케이션에 유용하다. 예를 들어, 4/6/8 극 커패시터 기동 단상 유도 전동기는 복잡하고 비싼 가변 주파수 제어기의 도움없이 일정한 속도 범위 내에서 각종 사이클의 속도를 조절할 수 있기 때문에, 일부 세탁기는 그러한 전동기를 이용한다. 저가의 재료 및 제조 비용으로 운전 및 기동에 있어 양질의 성능을 제공하기 위해 그러한 전동기를 설계할 계속적인 필요성이 있다. 운전 성능은 토크, 속도, 전류, 온도 상승, 효율성, 크기등의 요소로 평가한다. 기동 성능은 전동기의 속도 - 토크 그래프로 평가한다. 영과 브레이크다운 토크 사이의 속도에서 최소 토크 및 토크딥은 기동에 대한 제한적인 요소가 될 수 있다. 때로는, 운전 성능, 기동 성능, 재료 비용, 도구, 및 기타 요소들을 조정할 필요가 있다.

제조시에 일부의 4/6/8 극 전동기는 기본적으로 독립적인 4-극, 6-극, 8-극 주 권선과 4-극 보조 권선을 이용한다. 일부의 6-극 권선은 4-극 권선과 공유된다. 전동기의 사이즈를 감소시키며, 활성 물질을 절약하기 위해, 4-극과 8-극 권선을 공유하려는 새로운 방법이 개발되었고, 1999 년 5 월 20 일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "SINGLE PHASE THREE SPEED MOTOR WITH SHARED WINDINGS" 로서 공동발명과 공동양도된 PCT 출원번호 제 PCT/US99/11235 호에 개시되며, 전체 개시된 것은 본 명세서에서 참조로서 포함한다. 공유 권선 방법의 한가지 장점은 재료 비용의 증가없이 운전 성능을 향상시킨다는 점이다. 그러나, 4-극 구조으로부터 8-극 구조까지, 또는 그 반대로, 주 권선을 재접속하기 위해, 단극 단투 (single throw) 스위치와 같은 하나이상의 접점이 기동 스위치의 부분이거나 전동기의 외부 회로의 부분일 필요가 있다. 부가 접점이 기동 스위치의 부분으로 제공되는 경우, 기동 스위치는 3 개의 스위치와 4 개의 접점을 요구한다. 이러한 방법은 기동 스위치를 재정비하고 제조하는데 더욱 복잡하고 많은 비용을 요구한다. 반면, 부가 접점이 전동기의 외부 회로의 부분으로 제공되는 경우, 부가 접점은 타이머 또는 계전기 (relay) 의 형태로 된다. 그러나, 4-극 내지 8-극 재접속이 외부 회로에 의해 제공되므로, 전동기는 기동 성능에 영향을 주지 않고 8-극 운전에 4-극 기동을 이용할 수 없다. 6-극 기동을 이용하는 것이 이러한 문제를 피할 수 있다 (상술한 PCT/US99/11235 참조). 그러나, 전동기는 6-극 기동과 4-극 운전을 이용할 때, 토크 딥이 6-극 으로부터 4-극으로 전환동안 발생한다. 딥을 상쇄시키기 위해, 시간 지연 계전기가 회로의 6-극 보조 권선을 기동부터 운전으로 전환동안 40㎳ 더 길게 유지할 필요가 있다. 계전기는 부가적인 비용을 초래하는 부가 구성요소이다.

상술한 문제들을 피하기 위해, 4-극 기동을 이용하는 4/8 극 전동기 및 4/6/8 극 전동기에 대한 필요성이 있다. 또한, 상술한 문제들을 피하기 위해, 2-극 기동을 이용하는 2/4 극 전동기에 대한 필요성이 있다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 부분 권선 기동을 이용하는 커패시터 기동 단상 유도 전동기의 재료 비용을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그 운전 전동기의 성능을 향상시키는 동시에 재료 비용을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 재정비 기동 스위치의 필요성 없이 커패시터 기동 단상 유도 전동기에서 부분 권선 기동을 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 4/8 극 및 4/6/8 극 커패시터 기동 단상 유도 전동기에서 단일 4-극 보조 권선만을 이용하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 독립적인 8-극 권선이 없도록 4/8 극 및 4/6/8 극 커패시터 기동 단상 유도 전동기에서 4-극 구조 주 권선의 일부로서 전체적인 8-극 구조의 주 권선을 이용하는 것이다.

하나의 형태로, 본 발명은 고정자 코어, 고정자 코어와 회전 관계인 회전자, 적어도 4-극 구조 및 8-극 구조를 갖는 코어상의 주 권선, 코어상의 4-극 보조 권 선, 및 스위칭 회로를 구비하는 전동기이다. 스위칭 회로가 8-극 구조에서 주 권선에 전압을 가하기 위한 전동기를 기동할 때, 스위칭 회로는 주 권선의 4-극 구조의 부분과 4-극 보조 권선에 선택적으로 동시에 전압을 가한다.

또 다른 형태로, 본 발명은 고정자 코어, 고정자 코어와 회전 관계인 회전자, 적어도 2-극 구조 및 4-극 구조를 갖는 코어상의 주 권선, 코어상의 2-극 보조 권선, 및 스위칭 회로를 구비하는 전동기이다. 스위칭 회로가 4-극 구조에서 주 권선에 전압을 가하기 위한 전동기를 기동할 때, 스위칭 회로는 주 권선의 2-극 구조의 부분과 2-극 보조 권선에 선택적으로 동시에 전압을 가한다.

또 다른 형태로, 본 발명은 고정자 코어, 고정자 코어와 회전 관계인 회전자, 적어도 n-극 구조 및 m-극 구조를 갖는 코어상의 주 권선, 여기서 n 과 m 은 우수이고 n〈 m 이고, 코어상의 n-극 보조 권선, 및 스위칭 회로를 구비하는 전동기이다. 스위칭 회로가 m-극 구조에서 주 권선에 전압을 가하기 위한 전동기를 기동할 때, 스위칭 회로는 주 권선의 n-극 구조의 부분과 n-극 보조 권선에 선택적으로 동시에 전압을 가한다. 이하, 다른 목적과 특징을 상세히 설명한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명에 따른 기동 스위치의 접속을 나타내는 8-극 운전용 부분 4-극 권선 기동을 구비하는 4/6/8 극 전동기의 하나의 바람직한 실시형태의 전기 회로의 개략 다이어그램.

도 2 는 4/6/8 극 전동기의 4-극 및 6-극 기동 구조에서 풀 4-극 주 권선에 의해 형성되는 기자력 (magnetic motive force) 분포를 나타내며, 수평의 x 축은 극을 나타내고 수직의 y 축은 기자력을 나타내는 그래프.

도 3 은 본 발명에 따른 도 1 의 4/6/8 극 전동기의 8-극 기동 구조에서 부분 4-극 주 권선에 의해 형성되는 기자력 분포를 나타내며, 수평의 x 축은 극을 나타내고 수직의 y 축은 기자력을 나타내는 그래프.

도 4 는 본 발명에 따른 부분 4-극 권선 기동과 풀 4-극 권선 기동을 나타내며, 수평의 x 축은 oz-ft 단위로 토크 (T) 를 나타내고 수직의 y 축은 4/6/8 극 전동기의 RPM 인 속도/토크 곡선을 나타내는 그래프.

도 5 는 본 발명에 따른 기동 스위치의 접속을 나타내는 4-극 운전용 부분 2-극 권선 기동을 구비하는 2/4 극 전동기의 하나의 바람직한 실시형태의 전기 회로의 개략 다이어그램.

대응하는 참조 문자는 도면의 대응하는 부분을 나타낸다.

발명의 상세한 설명

통상적으로, 본 발명에 따른 전동기는 고정자 코어, 고정자 코어와 회전 관계에 있는 회전자, 및 코어상의 권선을 구비한다. 도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 4/6/8 극 전동기 (100) 의 하나의 바람직한 실시형태의 전기 회로에 대한 개략 다이어그램을 나타낸다. 이 회로는 4-극 기동 권선과 유일한 보조 권선이 있는 코어상에 단일 보조 권선 (102) 을 구비한다. 또한, 본 발명에 따른 전동기 (100) 는 바람직하게 2 개의 4/8 극 주 권선들 (108L 및 108R/114) 과 4P 주 권선 (110) 을 구비하는 공유 주 권선 (104) 을 구비한다. 또한, 전동기 (100) 는 6-극 권선 (106) 을 구비한다. 또한, 전동기 (100) 는 각종 주 권선을 4-극 구조, 6-극 구조, 또는 8-극 구조중 어느 하나에 선택적으로 접속하는 3 개의 스위치 (SW1, SW2, SW3) 를 구비한다.

4-극 구조에서, 스위치 (SW1) 는 업 상태 (4P) 에 있고, 스위치 (SW3) 는 다운 상태 (4/6P), 즉 닫혀 있다. 스위치 (SW2) 는 4-극 구조에서 어느 위치에 있을 수 있다. 4-극 기동 구조에서, 권선들 (108L, 108R/114) 을 갖는 4-극 주 권선 (104) 은 4-극 보조 권선에 따라 전압이 가해진다. 4-극 운전 구조에서, 2 개의 4/8 극 주 권선들 (108L, 108R/114) 은 서로 병렬로 접속되고, 4P 주 권선 (110) 과 직렬로 접속된다. 6-극 주 권선 (106) 은 원심 기동 스위치 (112) 를 통하는 개방회로이고, 이하에서 더 상세히 설명한다.

6-극 구조에서, 스위치 (SW1) 는 다운 상태 (6/8P) 에 있고, 스위치 (SW2) 는 왼쪽 상태 (6P) 에 있고, 스위치 (SW3) 는 다운 상태 (4/6P),즉 닫혀있다. 6-극 기동 구조에서, 권선들 (108L, 108R/114, 및 110) 을 갖는 4-극 주 권선 (104) 은 4-극 보조 권선 (102) 에 따라 전압이 가해진다. 이것은 4-극 기동 구조와 동일한 구조이다. 6-극 운전 구조에서, 6-극 주 권선 (106) 은 4/8 극 주 권선 (108R/114) 의 상부 (114) 에 따라 전압이 가해진다. 4/8 극 주 권선들 (108R/114 및 108L) 은 루프를 형성하고, 4P 주 권선 (110) 은 기동 스위치 (112) 에 의해 개방 회로가 된다.

8-극 구조에서, 스위치 (SW1) 는 다운 상태 (6/8P) 에 있고, 스위치 (SW2) 는 오른쪽 상태 (8P) 에 있고, 스위치 (SW3) 는 업 상태 (8P),즉 개방 되어 있다. 8-극 기동 구조에서, 4-극 주 권선 (104) 의 부분만, 즉 권선들 (108R/114 및 110) 만이 4-극 보조 권선 (102) 에 따라 전압이 가해진다. 8-극 운전 구조에서, 4/8 극 주 권선 (108L) 이 4/8 극 주 권선 (108R/114) 과 직렬이고, 4P 주 권선 (110) 및 6-극 주 권선 (106) 은 기동 스위치 (112) 및 스위치 (SW2) 에 의해 개방 회로가 된다.

기동 스위치 (112) 는 단일 극, 쌍투 스위치 (116) 및 단일 극, 단투 스위치 (118) 를 갖는 3 개의 접점만을 구비하는 표준 기동 스위치이다. 4-극 기동 구조 (권선들 ; 108L, 108R/114 및 110), 6-극 기동 구조 (권선들 ; 108L, 108R/114 및 110), 및 8-극 기동 구조 (권선들 ; 108R/114 및 110) 에서, 기동 스위치 (112) 는 보조 권선 (102) 및 상술한 주 권선 (104) 의 부분에 선택적으로 전압을 가한다. 4-극 운전 구조 (권선들 ; 108L, 108R/114 및 110), 6-극 운전 구조 (권선들 ; 106 및 114), 및 8-극 운전 구조 (권선들 ; 108L 및 108R/114) 에서, 기동 스위치 (112) 는 주 권선 (104) 에 선택적으로 전압을 가한다.

특히, 4-극 기동 또는 업 구조에서, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (116) 는 스위치 (SW1) 의 단자 (6/8P) 에 접속한다 (개방회로). 스위치 (SW1) 의 4P 단자는 4-극 주 권선 (104) 에 전압을 가하기 위해 닫히고, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 에 전압을 가하기 위해 닫힌다. 4-극 운전 또는 다운 구조에서, 스위치 (116) 는 스위치 (SW1) 의 개방 회로 단자 (6/8P) 를 스위치 (SW2) 에 접속하고, 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 이 개방회로가 되도록 개방된다.

6-극 기동 또는 업 구조에서, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (116) 는 스위치 (SW1) 의 가압된 6/8P 단자를 4-극 주 권선 (104) 에 접속한다. 6-극 기동 또는 업 구조에서, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 에 전압을 가하기 위해 닫힌다. 6-극 운전 또는 다운 구조에서, 스위치 (116) 는 6P 위치에서 스위치 (SW1) 의 가압된 6/8P 단자를 스위치 (SW2) 를 통해 6-극 주 권선 (106) 에 접속하고, 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 이 개방회로가 되도록 개방된다.

8-극 기동 또는 업 구조에서, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (116) 는 스위치 (SW1) 의 가압된 6/8P 단자를 4P 주 권선 (110) 에 접속하고, 기동 스위치 (112) 의 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 에 전압을 가하기 위해 닫힌다. 8-극 운전 또는 다운 구조에서, 스위치 (116) 는 8P 위치에서 스위치 (SW1) 의 가압된 6/8P 단자를 스위치 (SW2) 를 통해 4/8 극 주 권선 (108L) 에 접속한다. 스위치 (118) 는 4-극 보조 권선 (102) 이 개방회로가 되도록 개방된다.

하기 테이블은 기동 스위치 (112) 의 각종 접속을 나타낸다:

6P	4P	8P	기 준
L1 TO W	L1 TO W	L1 TO W
L2 TO R & OR	L2 TO R &BU	L2 TO R & OR	타이머/SW-1 단일 - 극 쌍투
점퍼 W/V & V		점퍼 W/OR & V	타이머/SW-2 단일 - 극 쌍투
점퍼 W/OR & W/BK	점퍼 W/OR & W/BK		타이머/SW-3 단일- 극 쌍투

기동 커패시터 (즉, 270 ㎌, 110V) 는 황색 (Y) 와이어와 백색/흑색 (W/BK) 와이어 사이에 접속된다. 시계방향으로 회전을 위해, 스위치는 황색 (Y) 와이 어와 적색 (R) 와이어를 교차함으로써 역회전을 초래한다.

주 권선 (104) 은, 주 권선 (104) 의 부분 (권선;108L, 108R/114) 이 4-극 운전 구조와 8-극 운전구조에 이용되고, 4P 주 권선 (110) 이 8-극 운전 구조의 부분이 아니므로, 주 권선 (104) 의 부분 (권선 ; 110) 은 8-극 운전 구조에 이용될 수 없기 때문에, 공유 주 권선이라 언급된다. 그 결과, 전체적인 8-극 운전 구조의 권선 (108L, 108R/114) 은 4-극 구조 권선 (108L, 108R/114, 및 110) 의 부분이므로, 어떠한 독립적인 8-극 권선도 없다.

본 발명의 전동기 (100) 는 8-극 구조에서 운전시에 기동을 위해 부분 4-극 주 권선을 이용하기 때문에 부분 권선 기동이라 언급된다. 특히, 풀 4-극 주 권선 (104) 은 4-극 기동 구조 및 6-극 기동 구조에 선택적으로 동시에 전압이 가해지는 제 1 권선 (108R/114), 제 2 권선 (108L), 제 3 권선 (110) 을 구비한다. 반대로, 도 1 에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부분 4-극 권선 기동은 8-극 구조에서 운전시에 전동기 (100) 를 기동하기 위해 선택적으로 동시에, 즉 주 권선 (104) 의 8-극 부분 (권선들 ; 108L 및 108R/114) 에 전압이 가해지는 제 1 권선 (108R/114) 및 제 3 권선 (110) 만 이용한다. 그러므로, 풀 4-극 주 권선 (104) 의 부분, 즉 권선 (108R/114 및 110) 만이 8-극 구조에서 운전시에 기동동안 이용되므로, 도 1 에서 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 전동기 (100) 는 부분 4-극 권선 기동을 가진 커패시터 기동 단상 유도 전동기로서 언급된다. 그 결과, 기동 스위치 (112) 는, 제 2 권선 (108L) 및 제 3 권선 (108R/114) 에 전압이 가해지는 8-극 구조에서 운전시 전동기 (100) 를 기동하기 위해 주 권선 (104) 의 4-극 기동 구조의 부분 (단지 제 1 권선 및 제 3 권선 ; 108R/114 및 110) 에 선택적으로 동시에 전압을 가하기 위한 스위칭 회로를 구비한다.

또한, 도 1 이 4/6/8 극 전동기를 나타내지만, 그것은 본 발명은 4/8 극 전동기를 구비한다는 것을 의미한다. 4/8 극 전동기의 경우에, 보라색 와이어 (V) 를 계속적으로 권선 (108L) 에 접속하기 위해 보라색 와이어 (V) 가 백색/주황색 (W/OR) 와이어에 접속되도록, 6-극 주 권선 (106) 및 스위치 (SW2) 는 도 1 에서 제거할 수 있다.

도 2 는 부분 권선 기동을 이용하지 않는 4/6/8 극 전동기의 4-극 기동 구조 및 6-극 기동 구조에서 풀 4-극 주 권선에 의해 형성되는 기자력 (mmf) 분포를 나타낸다. 도면에서 나타낸 바와 같이, mmf 파형은 실질적으로 대칭이다. 본 발명의 4/6/8 극 전동기 (100) 의 8-극 기동 구조에서 부분 4-극 주 권선에 의해 형성되는 mmf 분포는 도 3 에서 나타낸 파형이다. 이 파형의 비대칭적인 측면은 강한 제 2 의 진동 (harmonic) mmf 의 존재를 나타낸다. 특히, 4P 로 라벨이 붙여진 음영 영역은 4P 주 권선 (110) 에 의해 제공된 mmf 를 나타내고, 음영 영역 (4P) 아래에 있는 영역 (4/8p) 은 4/8 극 주 권선 (108R/114) 에 의해 제공된 mmf 를 나타낸다.

도 4 는, 수평의 x 축은 oz-ft 단위로 토크를 나타내고 수직의 y 축은 115 볼트에서의 4/8 극 전동기의 RPM 인 속도/토크 곡선을 나타낸다. 8-극 기동 구조에서 부분 4-극 주 권선 (108R/114 및 110) 및 4-극 보조 권선 (102) 에 동시에 전압이 가해질 때, 곡선 (120) 은 본 발명에 따른 부분 4-극 권선 기동에 대한 속도/토크 곡선을 나타낸다. 4-극 기동 구조 및 6-극 기동 구조에서 풀 4-극 주 권선 (108L, 108R/114 및 110) 및 4-극 보조 권선 (102) 에 동시에 전압이 가해질 때, 곡선 (122) 은 부분 권선 기동이 없는 속도/토크 곡선을 나타낸다. 따라서, 곡선 (120) 에 의해 나타낸 부분 권선 기동은 토크 커스프 (cusp) (TC) 를 도입한다. 보조 권선 (102) 의 mmf 가 정규 정현파 파형 (미도시) 을 근사화함에도 불구하고, 이 토크 커스프 (TC) 는 존재한다. 제 2 진동 토크, 즉 제 2 진동 mmf 에 의해 형성된 토크의 영 교차점은 약 900 rpm 에서 발생하고, 토크 커스프 (TC) 에서의 최소 토크는 약 1100 rpm 에서 발생한다. 8-극 부하 속도는 약 850 rpm 이고, 부분 주 권선 기동 (파형 (120) 을 나타냄) 을 가진 기동 토크는, 기동 스위치 (112) 가 작동되고 약 950 rpm 에서 다운 또는 운전 위치로 이동되는 한, 회전자의 속도를 8-극 부하 속도로 하는 것은 충분하다.

도 4 는, 부분 4-극 주 권선 기동의 토크/속도 곡선 (120) 과 비교할 때, 풀 4-극 주 권선 기동의 토크/속도 곡선 (122) 이 토크 커스프 (TC) 를 갖고 있지 않다는 것을 나타낸다. 기동 스위치 (112) 의 작동에 대한 토크 커스프 (TC) 의 효과를 최소화하기 위해, 스위치 (112) 의 기동/운전 스위칭 속도는 토크 커스프 (TC) 의 속도 범위 (1000 내지 2000 rpm) 이하이어야 한다. 예를 들어, 1100 rpm 의 기동/운전 스위칭 속도는 토크 커스프 (TC) 의 속도 범위내에서 발생하고, 약 18 oz-ft 토크 (파형 (120) 의 1100 rpm 참조) 를 형성하고, 이것은 전동기가 부하로 기동을 걸 때, 기동 스위치 (112) 를 활성화하는데 불충분하다. 기동/운전 스위칭 속도를 950 rpm 으로 낮춤으로써, 동작은 약 40 oz-ft 토크 (파형 (120) 의 950 rpm 참조) 를 갖는 속도 범위에서 발생하고, 그것은 기동 스위치 (112) 를 활성화하는데 충분하다. 기동/운전 스위칭 속도를 토크 커스프 (TC) 의 속도 범위 이하로 변경함으로써, 타임 지연 중계기, 또는 부가 접점을 필요로 하는 기동 스위치와 같은 부가적인 구성요소의 필요성을 제거한다.

도 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 2/4 극 전동기 (200) 에 대한 하나의 바람직한 실시형태의 전기 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 이 회로는, 2-극 기동권선과 유일한 보조 권선이 있는 코어상에 단일 보조 권선 (202) 을 구비한다. 또한, 본 발명에 따른 전동기 (200) 는 바람직하게 2 개의 2/4 극 주 권선 (208L 및 208R) 및 2P 주 권선 (210) 을 갖는 공유 주 권선 (204) 를 구비한다. 또한, 전동기 (200) 는 각종 주 권선을 2-극 구조 또는 4-극 구조중 어느것에 선택적으로 접속하는 2 개의 스위치 (SW11,SW13) 를 구비한다.

2-극 구조에서, 스위치 (SW11) 는 업 위치 (2P) 에 있고, 스위치 (SW13) 는 다운 위치 (2P),즉 닫혀 있다. 2-극 기동 구조에서, 권선들 (208L, 208R, 및 210) 을 구비하는 2-극 주 권선 (204) 은 2-극 보조 권선 (202) 에 따라서 전압이 가해진다. 2-극 운전 구조에서, 2 개의 2/4P 주 권선 (208L 및 208R) 은 서로 병렬로 접속되며, 2P 주 권선 (210) 과 직렬로 결합한다.

4-극 구조에서, 스위치 (SW11) 는 다운 위치 (4P) 에 있고, 스위치 (SW13) 는 업 위치 (4P) 또는 개방되어 있다. 4-극 기동 구조에서, 2-극 주 권선 (204) 의 부분, 즉 권선 (208L 및 210) 만이 2-극 보조 권선 (202) 에 따라서 전압이 가해진다. 4-극 운전 구조에서, 2/4 극 주 권선 (208L) 은 2/4 주 권선 (208R) 과 직렬이며, 2P 주 권선 (210) 은 기동 스위치 (212) 에 의해 개방 회로가 된다.

기동 스위치 (212) 는 단일 극, 쌍투 스위치 (216) 및 단일 극, 단투 스위치 (218) 를 구비하는 단지 3 개의 접점을 갖는 표준 기동 스위치이다. 기동 스위치 (212) 는 2-극 기동 구조 (권선들 ; 208L, 208R, 및 210) 와 4-극 기동 구조 (권선들 ; 208L 및 210) 에서 보조 권선 (202) 과 상술한 주 권선 (204) 의 부분에 선택적으로 전압을 가한다. 기동 스위치 (212) 는 2-극 운전 구조 (권선들 ; 208L, 208R, 및 110) 와 4-극 운전 구조 (권선들 ; 208L 및 208R) 에서 주 권선 (204) 에 선택적으로 전압을 가한다.

주 권선 (204) 은, 주 권선 (204) 의 부분 (권선;208L 및 208R) 이 2-극 운전 구조와 4-극 운전구조에 이용되고, 2P 주 권선 (210) 이 4-극 운전 구조의 부분이 아니므로, 주 권선 (204) 의 부분 (권선;210) 은 4-극 운전 구조에 이용될 수 없기 때문에 공유 주 권선이라 언급된다. 그 결과, 전체적인 4-극 운전 구조의 권선 (208L 및 208R) 은 2-극 구조 권선 (208L, 208R, 및 210) 의 부분이므로, 어떠한 독립적인 4-극 권선도 없다.

본 발명의 전동기 (200) 는 4-극 구조에서 운전시에 기동을 위해 부분 2-극 주 권선을 이용하기 때문에 부분 권선 기동을 갖는것으로 언급된다. 특히, 풀 2-극 주 권선 (204) 은 2-극 기동 구조에서 선택적으로 동시에 전압이 가해지는 제 1 권선 (208L), 제 2 권선 (208R), 제 3 권선 (210) 을 구비한다. 반대로, 도 5 에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부분 2-극 권선 기동은 4-극 구조에서 운전시에 전동기 (200) 를 기동하기 위해 선택적으로 동시에, 즉 주 권선 (204) 의 4-극 부분 (권선 ; 208R 및 208L) 에 전압이 가해지는 제 1 권선 (208L) 및 제 3 권선 (210) 만 이용한다. 그러므로, 풀 2-극 주 권선 (204) 의 부분, 즉 권선 (208L 및 210) 만이 4-극 구조에서 운전시에 기동동안 이용되므로, 도 5 에서 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 전동기 (200) 는 부분 2-극 권선 기동을 가진 커패시터 기동 단상 유도 전동기로서 언급된다. 그 결과, 기동 스위치 (212) 는, 제 2 권선 (208R) 및 제 3 권선 (208L) 에 전압이 가해지는 4-극 구조에서 운전시 전동기 (200) 를 기동하기 위해 주 권선 (204) 의 2-극 기동 구조의 부분 (단지 제 1 권선 및 제 3 권선 ; 208L 및 210) 에 선택적으로 동시에 전압을 가하기 위한 스위칭 회로를 구비한다.

일반적으로, 주 권선 (104) 은, n 및 m 이 우수이고 n〈 m (도 5 에서 나타낸 바와 같이, n=2 및 m=4, 또는 n=4 및 m=8, 또는 n=8 및 m=16 등등) 인 n-극 구조 및 m-극 구조를 적어도 구비한다. 부가적으로, 주 권선 (104) 은, n, m, 및 p 가 우수이고 n〈 p〈 m (도 1 에서 나타낸 바와 같이, n=4, p=6 ,및 m=8, 또는 n=8, p=12,및 m=16 등등) 인 n-극 구조, m-극 구조, 및 p-극 구조를 적어도 구비한다.

상기의 관점에서, 본 발명의 몇가지의 목적들이 성취되고, 다른 바람직한 결과들이 달성됨을 알 수 있다.

각종 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술한 제품 및 방법으로 가능할 때, 상술한 설명 및 첨부된 도면에 포함된 모든 문제는 본 발명의 범위를 제한하는 의미가 아니라, 예시적으로 해석될 수 있다.

Claims

고정자 코어;

고정자 코어와 회전 관계인 회전자;

n 및 m 이 우수이고 n〈 m 이며, 적어도 n-극 구조 및 m-극 구조를 갖는 코어상의 주 권선;

코어상의 n-극 보조 권선; 및

주 권선 중의 n-극 구조 및 n-극 보조 권선의 부분에만 선택적으로 동시에 전압을 가함으로써 m-극 구조에서 전동기를 동작하도록 기동하기 위한 스위칭 회로를 구비하는 것을 특징으로 전동기.
제 1 항에 있어서,

스위칭 회로는 n-극 구조의 주권선에 선택적으로 전압을 가하고,

스위칭 회로는 m-극 구조의 주권선에 선택적으로 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

주 권선은 p-극 구조를 구비하되, n〈 p〈 m 이며 p 는 우수이고;

스위칭 회로는 p-극 구조의 주 권선에 선택적으로 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 3 항에 있어서,

n=4, p=6, 및 m=8 인 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

n-극 보조 권선은 유일한 보조 권선인 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

어떠한 독립적인 m-극 권선도 존재하지 않도록, 전체적인 m-극 구조의 주 권선은 n-극 구조 주 권선의 부분인 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

주 권선이, n-극 구조 및 m-극 구조 양자에서 이용되는 부분을 구비하는, 공유 주 권선인 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

전동기의 속도/토크 곡선은 속도 범위내에 토크 커스프 (TC) 를 포함하고;

상기 스위칭 회로는 토크 커스프의 속도 범위 이하에 기동/운전 스위칭 속도를 갖는 원심 기동 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,

n-극 구조의 주 권선은 제 1 권선, 제 2 권선, 및 제 3 권선을 구비하고;

m-극 구조의 주 권선에 전압을 가하기 위한 전동기를 기동할 때, 스위칭 회로는 제 1 권선, 제 3 권선, 및 n-극 보조 권선에 동시에 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

n=4 및 m=8 인 것을 특징으로 하는 전동기.
제 10 항에 있어서,

스위칭 회로는 단지 3 개의 접점과 약 950 rpm 의 기동/운전 스위칭 속도를 갖는 원심 기동 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

n=2 및 m=4 인 것을 특징으로 하는 전동기.