KR20140052975A

KR20140052975A - 밀폐된 냉각 압축기의 이중 전압 밀폐형 유도 모터에 대한 열적 보호와 권선 스위칭회로

Info

Publication number: KR20140052975A
Application number: KR1020137024002A
Authority: KR
Inventors: 플라비오 제이.에이치. 칼루프; 알레안드로 알마우리 드 이스핀돌라
Original assignee: 월풀 에쎄.아.
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-05-07
Also published as: CN103503302A; SA112330301B1; JP2014508493A; MX2013009819A; WO2012113048A3; WO2012113048A8; CO6870007A2; BRPI1101882A2; WO2012113048A2

Abstract

본 발명은 밀폐형 냉각 압축기에 사용되는 이중 전압 밀폐형 유도 모터에 대한 열 보호 및 권선 스위칭 회로에 관한 것이며, 회로는 주권선(M1 및 M2)의 두 코일, 보조 권선(A), 출력 배열(115V 또는 220V)의 각각에 대하여 원하는 연결을 바탕으로 연결되기도 하고 연결되지 않기도 하는 3 개 스위치(R1, R2 및 R3), 스타트업 릴레이(R) 및 과열로 부터 두 개의 주권선(M1, M2)을 보호하는 열 보호 수단으로 구성되며, 회로는 제1 및 제2 배열에서 동작하고, 제1 배열에서, 제1 스위치(R1)과 제3 스위치(R3)가 연결되고, 제2 스위치(R2)는 연결되지 않으며, 제1 주권선(M1), 제2 주권선(M2) 및 보조권선(A)은 병렬로 연결되고, 제2 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제3 스위치(R3)는 연결되지 않고, 제2 스위치(R2)는 연결되며, 제1 주권선(M1)과 제2 주권선(M2)은 직렬로 연결되고, 보조 권선(A)은 오직 제2 주권선(M2)에 병렬로 연결된다.

Description

밀폐된 냉각 압축기의 이중 전압 밀폐형 유도 모터에 대한 열적 보호와 권선 스위칭회로{WINDING SWITCHING CIRCUIT AND THERMAL PROTECTION FOR DUAL VOLTAGE HERMETIC INDUCTION MOTOR OF HERMETIC COOLING COMPRESSOR}

본 발명은 약 90V와 260V 전체 전압범위에서 동작하는 모터를 허용하는 밀폐형 냉각 압축기에 일반적으로 사용하는 단상 이중 전압 유도 모터에 대한 열적 보호와 권선(winding) 스위칭회로에 관한 것이다.

냉각을 위한 밀폐형 압축기에 사용되는 단상 유도모터는 일반적으로 제한된 전압 범위에서 사용되도록 설계되어 있다. 일반적으로, 디자인은 모터에 적용할 전압보다 10% 작은 전압(subvoltage)에서 부터 10% 많은 전압(overvoltage)까지 적용할 수 있다. 이것은 115V용으로 설계된 모터는 103V에서 127V의 범위가 이에 적용되었을 때 문제없이 작동함을 의미한다. 10%를 초과하는 전압의 변화에 대하여는, 동일한 프로젝트를 사용할 수 없으나, 이 전압에는 새로운 권선 배열을 사용해야한다.

넓은 범위의 전압에 대해 동일한 권선 회로 프로젝트의 사용을 방해하는 또 다른 요인은 제한된 전압 변화 범위 내에서 기능을 하도록 사이징되고 이 범위를 벗어난 전압이 전송되면 기능을 잃어버리는 콘덴서, 릴레이, 열 보호기 등과 같은 다른 전기 부품의 사양 때문이다.

대부분의 에너지 영업권 보유자는 115-127V(미국, 브라질 등) 또는 220-240V(유럽, 중국 등)의 저전압을 공급한다. 이 차이는 전기 모터가 각각의 전압에 맞게 맞춤형이 될 것을 요구한다.

115-127V 또는 220-240V의 전압에서 동작하는 이중 전압 형태의 단상 유도 모터에 대한 일부 배열은 종래 기술에서 이미 알려져 있다.

단상 유도 모터는 모터 고정자를 구동하고 출력하는 위상 갭을 가진 순환하는 전류가 통과하는 제1 권선과 제2 권선을 가진다. 듀얼 전압 형태의 유도 모터에는 두 개의 제1 권선(M1 및 M2)과 하나의 제2 권선(A)이 사용된다.

약 115V의 전압이 모터에 적용될 때, 도 1의 A에서와 같이, 두 개의 제1 권선(M1 및 M2)이 병렬로 연결되고, 반면에 출력 전압 220V에서는 도 1B에 도시된 바와 같이, 두 개의 제1 권선(M1과 M2)은 직렬로 연결해야 한다. 이러한 회로 배열은 115V와 220V에 대한 배열로 도 2A 와 2B에 도시된 T-연결 원리를 기반으로 한다. 따라서, 출력 전압에 따라 제1 권선(M1과 M2)의 병렬 연결에 대하여 직렬 연결의 변환(switching)을 제공할 필요가 있다.

T-연결은 115V 근처와 약 220V의 전압에 대해 다른 설계를 할 필요없이 전기 모터의 전압 변환의 가능성을 보장하는 간단한 방법이다. 115V와 220V에 대한 주권선과 보조 권선은 둘 다 모두 정확하게 동일하며, 그 때문에 모터 디자인의 표준화가 가능하고, 코드를 생성할 필요성을 제거하여 제조 물류를 촉진한다.

그러나 밀폐형 압축기 모터에서, 압축기 단자에 접속(access)은 밀폐형 3-핀 단자의 방법으로 일반적으로 제한된다. 이것은 더 많은 핀을 가진 새로운 단자를 사용하지 않으면 권선(M1과 M2)의 단자에 독립적인 접근 가능성이 없기 때문에 T-연결 회로의 응용을 방해한다.

종래기술에 알려진 T-연결에서, 115V 또는 220V 출력에 대하여 동일한 디자인의 주권선 및 보조 권선을 사용할 수 있는 경우라 할지라도, 회로에 연결되는 다른 전기 부품, 예를 들어 릴레이, 커패시터 및 열 보호기들은 적용되는 전압이 각각 다르다.

각 전압 범위에 대한 구체적인 배열을 요구하는 115V와 220V 전압에 대한 동일한 배열의 전기장치를 사용할 수 있는 냉각을 위한 밀폐형 압축기에 현재까지 사용된 배열 형태는 없으므로, 각각의 전압 범위에 대해 특수한 배열을 요하며, 엔지니어링 코드의 수를 증가시키고, 제조, 유통 및 물류 제어에 부정적인 영향을 준다.

종래기술의 일부 문헌에는 115V와 220V 장치 사이의 변환(스위칭)을 수행하는 선택적 권선 회로 배열을 보여준다.

공개된 특허 문헌 JP 61102189에는 220V와 115V 전압사이를 자동으로 변환(스위칭)하는 모터에 의하여 제어되는 펌프가 개시되어 있다. 모터는 두 전압에 적응하는(adapt) 보조 회로를 가지고 있다. 이 회로는 보조 권선과 두 개의 주권선 조합을 가지고 있다. 출력 전압이 115V 인 경우, 릴레이(relay)가 변환되어, 주권선의 두 개의 조합은 병렬로 연결된다. 출력 전압이 220V 인 경우, 릴레이가 변환되어 두 개의 주권선이 직렬로 연결 배치된다. 모드 115V 및 모드 220V 사이의 변환은 다양한 릴레이의 복잡한 회로에 의해 수행된다. 이 특허 문헌에 표시된 모든 배열에서, 두 개의 주권선의 양극이 서로 직접 연결된다.

특허 문헌 US 5867005는 모터가 115V 또는 220V로 동작하도록 허용하기 위해 적응된(adapted) 모터 회로가 개시되어 있다. 회로는 제1 및 제2 주권선과 커패시터와 직렬로 영구적으로 연결된 보조 권선과 함께 보조 연결을 가진다. 낮은 입력 전압을 가진 제1 배열에서, 제1 주권선과 제2 주권선은 병렬로 연결되고 약 115V의 출력 전압은 제1 주권선에 적용된다. 220V의 입력 전압에 대한 제2 배열에서, 제1 및 제1 주권선은 직렬로 연결되어 있다. 출력 전압은 제1 및 제2 주권선에 적용된다. 이 회로는 이러한 변환을 수행하기 위한 주권선에 연결된 변환기(commutor)로 기능하는 집적회로를 가진다. 이러한 특허 문헌에서 나타난 모든 배열에서, 두 개의 주권선의 양극이 서로 직접 연결된다. 따라서, 이 회로의 배열은 극의 수가 115V와 220V 배열에서 동일하지 않은 단점을 나타낸다.

특허 문헌 GB632468는 단상 이중 전압 모터의 개선을 보여주며, 여기서 주권선은 두 개의 권선으로 나누어 바람직하게는 모터의 극에 감는다. 보조 권선은 주권선과 병렬로 위상 갭을 가지도록 연결되고, 또한 커패시터와 직렬로 연결된다. 220V의 출력 전압의 연결에서, 주권선은 전원 단자에 대하여 직렬로 연결되며, 보조 권선은 주권선에 병렬로 연결되어 있다. 115V의 출력 전압의 연결에서, 주권선은 출력 단자에 대하여 함께 병렬로 연결되며, 보조 권선은 주 단자에 병렬로 연결되어 있다. 두 개의 연결 배열 사이의 변화는 전류 중계(current relay)에 의해 수행된다.

이러한 종래 기술에서 설명하는 모든 회로는 T 연결을 기반으로 하고 115V와 220V의 출력 전압에 적응하기(adapt) 위하여 권선, 릴레이 및 콘덴서사이에 다른 연결 배열을 사용하고 있다.

그러나, 종래기술의 모터는 밀폐된 모터는 없고 그래서 밀폐된 단자를 사용할 필요가 없으며, 본 발명에 따른 밀폐 모터의 경우에 존재하는 핀에 대한 접근의 제한을 제공하지 않는다. 또한, 주 코일의 각 분지(branch)에 대한 독립적인 핀을 가진 밀폐된 단자의 사용은 주권선의 두 분지(branch)에 대해 별도로 수행해야하는 과열에 대한 보호가 필요하다. 종래기술의 이들 회로는 두 배열(115V 및 220V)에서 작동하는 각 권선에 대해 자신의 열 보호기를 사용하는 유도 모터에 대한 권선 회로 연결 배열을 제안하지 않았으며, 따라서 그들은 과열로 인해 손상되기 쉽다. 종래 문헌에서의 모터는 밀폐형이 아니고, 보호는 전원에 직렬로 연결할 수 있으며, 따라서, 그들은 모터의 권선 회로의 다른 구성 부품 사이에 연결된 두 개의 보호기를 필요로 하지 않을 수 있다. 권선 회로에 열 보호기의 결합은 궁극적으로 그 복잡성을 증가시키고 115V 와 220V 배열사이의 변환을 방해한다.

본 발명의 목적은 밀폐형 압축기에 사용하기 적합하고, 동일한 전기 부품을 사용함으로써 115V 배열에서 220V 배열로 변환하기 쉬운, 두 개의 주 코일에 대한 독립된 열 보호기능을 가진 이중 전압 유도 모터를 위한 권선 스위칭 회로 및 열 보호기능(thermal protection)을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 90V 내지 260V 사이 전체 범위에서 작동할 수 있는 유도 모터를 허용하는 이중 전압 유도 모터에 대한 권선 스위칭 회로 및 열 보호기능을 제공하는 것이다.

본 발명 과제의 해결 수단은 제1 주권선(M1)은 음극은 제1 노드(N1)와 연결되고, 양극은 제2 노드(N2)에 연결되며, 제2 주권선(M2)은 양극은 제2 노드(N3)와 연결되고, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되고, 제1 스위치(R1)는 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)사이에 연결되고, 스타트업 릴레이(R)는 제3 노드(N3)에 연결되며, 보조 권선(A)은 양극이 스타트업 릴레이(R)에 연결되며, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되고, 보조 권선(A)은 제2 주권선과 병렬로 연결되고, 제2 스위치(R2)는 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1)사이에 연결되며, 제3 스위치(R3)는 제1 노드(N1)와 제5 노드(N5)사이에 연결되며, 전압 소스는 제2 노드(N2)와 제5 노드(5)사이에 연결되고, 회로는 제1 및 제2 배열에서 작동하고, 제1 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제 3 스위치(R3)가 연결되며, 제2 스위치가 연결되지 않고, 제1 주권선(M1), 제2 주권선(M2) 및 보조 권선(A)은 병렬로 연결되며, 제2 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제3 스위치(R3)는 연결되지 않으며, 제2 스위치(R2)는 연결되고, 제1 주권선(M1)과 제2 주권선(M2)이 직렬로 연결되며, 보조권선(A)은 단지 제2 주권선(M2)과 병렬로 연결되고, 회로는 제1 및 제2 배열에서 제1 및 제2 주권선(M1, M2)의 열적 보호를 수행하는 열적 보호 수단을 포함하는 단상 이중 전압 밀폐형 유도 모터를 위한 열 보호 및 권선 스위칭회로를 제공하는데 있다.

본 발명은 두 개의 주 코일에 대한 독립된 열 보호기능을 가진 이중 전압 유도 모터를 위한 권선 스위칭 회로 및 열 보호기능(thermal protection)을 제공함으로써 밀폐형 압축기에 사용하기 적합하고, 동일한 전기 부품을 사용함으로써 115V 배열에서 220V 배열로 변환하기 쉬운 유리한 효과가 있다.

또한 본 발명은 유도 모터를 허용하는 이중 전압 유도 모터에 대한 권선 스위칭 회로 및 열 보호기능을 제공함으로써 90V 내지 260V 사이 전체 범위에서 작동할 수 유리한 효과가 있다.

본 발명은 도면에 나타난 실행 예를 바탕으로 더 자세히 기술될 것이다.
도 1A와 도 1B - 종래기술에서 사용된 종류의 115V와 220V의 출력 전압 배열에서의 권선 회로의 연결 다이아그램을 나타낸 것이다.
도 2A와 도 2B - 115V와 220V의 출력 전압에 대하여 종래기술에 따른 T-연결 다이아그램을 나타낸 것이다.
도 3A와 도 3B - 115V와 220V의 출력 전압에 대한 배열에서 본 발명의 권선 스위칭 회로 및 열 보호를 위한 연결의 제1 실시 예의 다이아그램이다.
도 4는 유도 모터에서 본 발명의 주권선 회로의 코일 배치의 개략도이다.
도 5는 회로 보호를 위한 열 삼상 보호기를 사용한 115V와 220V의 출력 전압에 대한 본 발명의 권선 스위칭 회로 및 열 보호를 위한 연결의 제2 실시 예의 다이아그램이다.
도 6 및 7은 두 개의 회로 보호 전용의 열보호기를 사용한 115V와 220V의 출력 전압에 대한 본 발명의 권선 스위칭 회로 및 열 보호를 위한 연결의 제3 및 4 실시 예의 다이아그램이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.

본 발명의 목적은 밀폐형 냉각 압축기의 단상 이중 전압 밀폐형 유도 모터에 대한 권선 스위칭 회로 및 열 보호에 의해 달성되고, 그 구성은

제1 주권선의 음극(negative pole)은 제 1 노드와 연결되고, 양극(positive pole)은 제2 노드에 연결되며, 제2 주권선의 양극은 제3 노드와 연결되고, 음극은 제4 노드에 연결되며, 제1 스위치는 제2 노드와 제3 노드사이에 연결되고, 스타트업 릴레이는 제3 노드에 연결되며, 보조 권선의 양극은 스타트업 릴레이에 연결되며, 음극은 제4 노드에 연결되고, 보조 권선은 제2 주권선과 병렬로 연결되며, 제2 스위치는 제3 노드와 제1 노드사이에 연결되고, 제3 스위치는 제1 노드와 제5 노드사이에 연결되며, 전압 소스는 제2 노드와 제5 노드사이에 연결되도록 구성되어 있다.

회로가 제1 및 제2 배열에서 작동할 때, 제1 배열에서는, 제1 스위치와 제 3 스위치가 연결되며, 제2 스위치가 연결되지 않고, 제1 주권선, 제2 주권선 및 보조 권선은 병렬로 연결된다.

제2 배열에서는, 제1 스위치와 제3 스위치는 연결되지 않으며, 제2 스위치는 연결되고, 제1 주권선과 제2 주권선이 직렬로 연결되며, 보조권선은 단지 제2 주권선과 병렬로 연결되고;

회로는 제1 및 제2 배열에서 제1 및 제2 주권선(M1, M2)의 열적 보호를 수행하는 열보호 수단을 포함한다.

회로는 90V와 260V 사이의 전압 범위에서 동작하며, 바람직하게는 제1 배열은 115V 가까운 전압 범위에서 동작하며, 제2 배열은 220V 가까운 전압 범위에서 동작한다.

열 보호 수단은 세 개의 단자를 갖는 단일 열 삼상 보호기로 구성할 수 있으며, 하나의 단자는 제1 주권선의 양극에 연결되고, 하나의 단자는 제1 스위치에 연결되며, 하나의 단자는 전원 공급 장치의 양극에 연결된다.

또한, 열 보호 수단은 전원 공급 장치의 양극과 제2 노드사이에 연결된 제1 열 보호기와 제1 스위치와 제2 스위치사이에 연결된 제2 열 보호기를 포함할 수 있다. 또 다른 방법으로, 열 보호 수단은 제1 주권선의 양극과 제2 노드사이에 연결된 제1 열 보호기와 제4 노드와 제5 노드사이에 연결된 제2 열 보호기를 포함한다. 또 다른 방법으로, 열 보호 수단은 전원 공급 장치의 음극과 제5 노드사이에 연결된 제1 열 보호기와 제5 노드와 단자(5)사이에 연결된 제2 열 보호기를 포함한다.

열 보호 수단은 주권선과 접촉하는 회로의 쉘 내부에 배치될 수 있고, 권선의 온도가 임계값을 초과 할 때 개방할 수 있으며, 또는 회로의 쉘 외부에 배치될 수 있고, 압축기의 전류가 임계값을 초과 할 때 개방할 수 있다. 스위치는 기계적으로 구동할 수 있으며, 전자 스위치일 수 있고, 또는 전자 회로 방식으로 제어하는 전자기계식 릴레이일 수 있다.

바람직하게는, 제1 및 제2 주권선은 균등한 부분으로 나누고, 그로브(groove) 당 동일한 수의 코일을 포함하고 직렬로 연결되어 고정자의 각 측면에 하나씩 위치한다. 따라서 각 권선의 절반에 의해 생성되는 자기장 흐름이 균형을 이룬다.

권선 회로는 밀폐 다섯 핀 단자를 구성하는 압축기의 밀폐된 쉘 내부에 배치될 수 있으며, 제1 핀은 제1 주권선의 양극에 위치하고, 제2 핀은 제1 주권선의 음극과 제1 노드사이에 연결되며, 제3 핀은 제2 주권선의 양극과 제3 노드사이에 연결되고, 제4 핀은 보조권선의 양극과 스타트업 릴레이사이에 연결되며, 제5 핀은 제5 노드와 제4 노드사이에 위치한다.

도 1a와 1b에서 볼 수 있듯이, 단상 이중 전압 유도 모터의 종래기술에서의 회로는 세 개의 연결 핀 1, 2 및 3과 핀 1과 3사이에 연결되는 두 개의 주권선(M1 및 M2)을 가지는 코일을 사용하고, 권선 M1과 M2는 115V의 전압과는 병렬로 연결되며, 전압 220V와는 직렬로 연결되어 있다. 두 코일 부분(A1, A2)으로 표시되는 보조 코일은 두 개의 주권선이 직렬이든 병렬이든 두 배열 모두에서 주 코일과 병렬로 핀 2와 핀 3사이에 연결된다. 또한, 일부의 경우, 단일한 열보호기(P)는 전원 공급 장치의 음(negative)단자와 핀 3 사이에 연결된다. 이 단일 열보호기는 혼자 두 개의 주권선(M1과 M2)의 열 보호 기능을 수행한다. 스타트업 릴레이(R)는 핀 2 앞에 보조 코일과 직렬로 연결되어 있다.

종래기술에서 언급된 바와 같이, 이러한 회로 배열은 하나의 배열에서 다른 배열로 변환할 수 있도록 115V 또는 220V의 출력에 대한 다른 특성을 가지는 보조 코일을 필요로 한다. 이것은 115V에서 220V까지 변화하는 전원 장치의 전체 전압 이 그곳에 항상 적용되기 때문이다.

도 3A 및 3B는 115V와 220V의 출력 전압 각각에 대한 본 발명의 권선 스위칭 회로 및 열 보호를 위한 배열의 제1 실시 예를 나타낸 것이다. 동일한 전기 구성부품이 두 개의 배열에서 사용됨을 알아야하고, 단지 구성부품사이의 전기적 연결만이 스위치의 개폐에 의하여 하나의 배열에서 다른 배열로 변환된다.

본 발명에 따른 회로는 종래기술의 회로에 사용된 세 가지 핀 대신에 밀폐 단자에서 다섯 개의 연결 핀 1, 2, 3, 4, 5를 사용한다. 회로는 두 개의 코일(M1과 M2)을 가진 주권선 및 보조 권선(A)을 포함한다. 도 3A 및 3B에서, 주권선(M1과 M2)의 각 코일은 모터의 두 극을 나타내는 두 개의 독립된 코일 부분(M1a, M1b, M2a, M2b)으로 표시된다. 보조 권선 코일은 역시 두 개의 독립된 코일(Aa와 Ab)로 표시된다. 회로는 배열 각각(115V 또는 220V 출력)에 대해 원하는 연결을 바탕으로 연결되게, 연결되지 않도록 하는 스타트업 릴레이(R)와 세 개의 스위치(R1, R2, R3)를 포함한다. 또한, 회로는 회로의 다른 구성부품과 연결되어 있는 열 보호 수단을 포함하며, 그래서 115V와 220V의 배열 모두에서 제1 및 제2 주권선(M2, M1)의 과열에 대하여 열 보호를 수행한다. 열 보호 수단은 하나의 열 삼상 보호기(P)의 형태 또는 두 개의 독립적인 열보호기(P1, P2)의 형태가 있을 수 있다.

도 3A, 3B에 도시된 회로 배열에서, 하나 이상의 장치에 연결된 회로점(5, 6, 7)은 회로 연결의 이해를 용이하게 하기 위하여 노드(N1, N2, N3, N4 및 N5)로 정의된다.

두 배열에서의 회로의 기본적인 기능은 도 3A, 3B에 볼 수 있듯이 스위치(R1, R2, R3)가 개방되거나 닫힘에 따라 변화한다. 그러나, 앞서 기술한 회로의 연결은 두 개의 바람직한 동작 배열에 공통이다.

독립적인 코일(M1a, M1b)로 표시된 주권선(M1)의 제1 코일은 음극이 제1 노드(N1)에 연결되고, 양극은 제2 노드(N2)에 연결되어 배치된다. 이 제1 주 코일은 핀(1)과 핀(2)사이에 연결되고, 음극은 핀(1)에 연결되고 양극은 핀(2)에 연결된다.

독립적인 코일(M2a, M2b)로 표시된 주권선(M2)의 제2 코일은 양극이 제3 노드(N3)에 연결되고, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되어 배치된다. 코일(M2a)의 양극은 역시 밀폐된 단자의 핀(3)에 연결된다.

독립적인 코일(Aa, Ab)로 표시된 보조 권선(A)은 양극이 스타트업 릴레이(R)에 연결되고, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되어 배치된다. 스타트업 릴레이(R)는 제3 노드(N3)에 연결된다. 따라서, 보조 권선(A)은 제2 주권선(M2)에 병렬로 연결된다. 밀폐된 단자의 핀(4)는 스타트업 릴레이와 코일(Aa)의 양극사이에 연결된다.

제1 스위치(R1)은 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)사이에 연결된다. 제2 스위치(R2)은 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1)사이에 연결된다. 제3 스위치(R3)은 제1 노드(N1)와 제5 노드(N5)사이에 연결된다. 핀(5)은 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5) 사이에 위치한다. 전압 소스는 제2 노드(N2)와 제5 노드(N5)사이에 연결된다.

앞서 정의된 연결은 115 V와 220V의 출력 배열로 도 3a, 도3b, 도5, 도6 및 도 7에 도시되고 여기에 기술된 본 발명의 4개의 실시 예 모두에 적용된다. 각각의 실시 예사이에서 변화하는 것은 오직 열 보호 수단과의 연결 뿐이다.

본 발명에 따른 제1 실시 예에서, 두 개의 독립적인 열보호기(P1과 P2)가 사용된다. 제1 열보호기(P1)는 제2 노드(N2)와 밀폐형 단자의 핀(1)사이에 연결되고, 그래서 제1 주권선의 양극에 연결된다. 제2 열보호기(P2)는 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5)사이에 연결되며, 그래서 제2 주권선(M2)와 보조 권선(A)의 음극에 연결된다.

도 3A에 도시된 115 V 출력 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제3 스위치(R3)가 연결되고, 제2 스위치(R2)는 연결되지 않는다. 제3 스위치(R3)가 닫혀 있기 때문에(연결됨), 노드(N1)와 노드(N5)는 함께 연결되어 있고 제2 열 보호기(P2)는 핀(2)과 핀(5)사이에 연결된다. 또한, 연결된 스위치(R1)는 노드(N2)와 노드(N3)사이에 짧은 회로를 형성한다. 이러한 배열에 의해, 코일(M1)과 코일(M2)은 병렬이다. 보조 코일(A)은 역시 메인 코일(M1)과 메인 코일(M2)와 병렬이다. 그래서 모든 코일(M1, M2 및 A)은 전압 소스가 연결되어 있는 노드(N2)와 노드(N5)(또는 노드(N5)와 단락된 노드(N1)) 사이에 병렬로 연결되어 있기 때문에, 모든 코일에 일반적으로 약 115V로 동일한 소스 전압이 제공된다. 이 배열에서, 각 열보호기(P1과 P2)는 주 코일(P1은 M1을 보호하고, P2는 M2를 보호함)의 분지(branch)를 보호할 것이다. 주 코일(M1과 M2)의 극은 열보호기(P1)가 두 극 사이에 연결되어 있기 때문에 서로 직접 연결되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 극의 수는 220V 출력 배열에서와 같이 115V 배열에서도 둘 다 동일하게 유지한다.

220V의 출력 연결에서, 회로 구성 부품 사이의 연결에서의 변경은 스위치의 상태 변화에 의해 발생한다. 스위치(R1)와 스위치(R3)는 끊김/개방에 있고, 단지 스위치(R2)만 연결/닫힘에 있다. 따라서, 노드(N1)와 노드(N3)는 단락 회로로 연결되어 있다. 밀폐 단자의 핀(2)은 이후 스타트업 릴레이(R)와 핀(3)에 연결되어 있다. 스위치 (R1)가 개방되어 있기 때문에, 노드(N2)와 노드(N3)는 함께 연결되어 있지 않다. 또한, 제3 스위치(R3)를 개방하므로, 노드(N1)과 노드(N5)는 서로 연결되지 않으며, 그래서 제1 주 코일(M1)의 음극은 더 이상 전압 소스의 음극에 연결되지 않는다. 따라서, 코일(M1)과 코일(M2)는 직렬로 연결된다. 보조 코일(A)는 핀(4)과 스타트업 릴레이(R)에 연결되어 있지만, 스위치(R1)은 개방되고 스위치(R2)는 닫혀 있기 때문에, 보조코일(A)의 양극은 이후 제1 주 코일(M1)의 음극과 제2 주 코일(M2)의 양극 사이의 지점, 보다 구체적으로 제3 노드에서 코일(M1)과 코일(M2)사이의 전압 분지점에서 핀(4)와 스타트업 릴레이(R)에 의해 연결된다. 따라서, 보조 코일은 각 코일의 설계에 따라 두 주 코일(M1과 M2)의 전압 분배기에 상응하는 약 115V 또는 근사치의 전압을 제공한다. 이 배열에서, 스위치(R1)과 스위치(R3)가 연결되지 않고, 단지 제2 노드(N2)는 전원장치의 양극에 연결되며, 결과적으로 제1 열보호기(P1)는 전원 공급 장치와 제1 주 코일(M1)의 (+)단자 사이에 연결된다. 전원 공급 장치의 음극은 모두 직렬로 제5 노드(N5), 열보호기(P2), 핀(5), 마지막으로 제4 노드(N4)에 연결된다. 주권선(M2)과 보조권선(A)의 음극은 또한 제4 노드(N4)에 연결되며, 그래서 제4 노드(N4)와 직렬로 연결된 제2 열보호기(P2)에 의해 보호된다. 따라서 220V 출력 전압은 단지 주권선(M1 및 M2)과 직렬로 연결되어 적용된다. 보호기(P1 및 P2)는 코일(M1)과 코일(M2)에 직렬로 연결되며, 둘 다 동시에 보호한다.

본 발명은 또한 115V와 220V의 두 배열에서 회로에 열보호기를 연결하는 일부 변형된 형태를 허용하여 모터의 주 코일의 두 분지(branch)에 대해 동일한 독립적인 보호 목적을 달성한다.

도 5와 같이 다른 배열에서, 열 보호는 세 개의 단자를 가진 단일 열 삼상 보호기(P)의 사용에 의하여 수행되며, 그래서 제1 단자는 밀폐된 단자의 핀(1)과 제1 주권선(M1)의 양극과 연결되며, 제2 단자는 제1 스위치(R1)와 전원 공급 장치의 양극에 연결된 제3 단자와 연결된다. 이러한 열보호기는 제2 노드(N2)의 위치에 위치할 수 있다. 제1 스위치(R1)가 약 115V를 가진 출력 배열에서 닫혔을 때, 열 삼상 보호기는 주권선(M1과 M2) 모두의 양극에 연결된다. 제1 스위치(R1)가 개방되고, 제2 스위치(R2)가 닫힐 때, 열 보호기(P)는 전원 공급 장치의 양극과 제1 권선(M1)의 양극 사이에 연결되며, 스위치(R2)에 의해 직렬로 연결된 두 개의 주권선(M1)의 보호를 수행한다.

도 6에서 보여주는 본 발명의 또 다른 변형 배열에서, 열 보호는 P1은 115V에 맞도록 규격화되고, P2는 220V의 전류에 맞도록 규격화하여 각 전압에 전용의 두 열보호기(P1 및 P2)를 사용함으로써 수행된다. 제1 열 보호기(P1)는 전원 공급 장치의 양극과 제2 노드(N2)사이에 연결되고, 또한 제1 주권선(M1)의 양극에 연결된다. 제2 열 보호기(P2)는 제1 스위치(R1)과 제2 스위치(R2)사이에 연결되고, 제3 노드(N3)와 제2 스위치(R2)사이에 위치할 수 있다. 따라서, 스위치는 제1 스위치(R1)와 제3 스위치(3)를 닫고 제2 스위치(R2)를 열어서 115V 연결을 위해 배열 될 때, 보호기(P2)는 제2 스위치(R2)가 연결되지 않아서 회로를 벗어나게 되고, 회로에서 단일한 보호기는 전원 공급 장치와 직렬로 연결된 P1이 될 것이다. 반면에 스위치가 220V 연결을 위하여 배열된 (제1(R1) 및 제3(R3) 스위치는 개방되고, 제2(R2) 스위치가 닫힘) 보호기(P2)가 두 개의 주권선(M1 및 M2)사이에 직렬로 연결되어 활성화될 것이며, 보호기(P1)는 회로 내에 있다 할지라도 규격화된(sized) 아주 낮은 전류 때문에 활발한 기능을 가지지 못할 것이다.

도 7에서 보여주는 본 발명의 또 다른 변형 배열에서, 도 6의 배열에서와 같은 원리가 사용되지만, 그러나 보호기(P1)의 전원 공급 장치의 음극과 노드(N5) 사이에 연결되고, 제2 보호기(P2)는 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5)사이에 연결된다. 115V의 출력 배열에서, 스위치(R1과 R3)가 닫히고, 스위치(R2)는 개방되며, 제2 열보호기(P2)는 제2 주권선(M2)을 보호하고, 제1 열보호기(P1)는 제1 주권선(M1)을 보호한다. 220V의 출력 배열에서, 스위치(R1과 R3)가 개방되고, 스위치(R2)가 닫히며, 제1 및 제2 열보호기(P1과 P2)는 직렬로 연결되고, 이후 제1 및 제2 주권선(M1과 M2)으로 두 권선의 열 보호를 수행한다.

비록 상기 배열이 115V와 220V에 가까운 값에 적당할지라도, 회로는 90V와 260V사이의 전체 전압 범위에서 동작한다.

열 보호기(P1과 P2)는 주 코일(M1 및 M2)과 직접 접촉으로 회로의 쉘 내부에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 열 보호기로 사용되는 장치는 온도에 민감하며, 그들의 배치(disposition) 덕분에 그들이 직접 코일의 온도 수준을 감지하고, 온도가 특정 임계값에 도달하면 회로를 개방하여 코일의 과열을 방지한다.

또한, 열 보호기(P1과 P2)는 회로의 쉘의 외부에 배치되고, 바람직하게는 쉘과 함께 압축기의 외측에 고정된다. 이러한 열 보호기는 일반적으로 쉘의 온도와 압축기의 전류를 모니터링함으로써 가능하며, 쉘의 온도 및/또는 압축기의 전류가 임계값을 초과할 때, 보호기는 개방되고 회로를 인터럽트(interrupt)한다. 바람직한 형태로, 압축기의 전류는 열 보호기의 내부 회로를 통과하여 흐르고 바이메탈 바로 하부에 배치되는 저항을 가열한다. 전류가 낮은 경우에 저항의 발열도 낮고, 따라서 바이메탈 디스크를 가열하는 것이 충분하지 않다. 그러나, 압축기의 전류가 증가하고 회로의 과열에 해당하는 임계값을 초과할 때, 바이메탈 디스크 역시 더 가열되어 휘게 되고, 회로를 개방하여 전류를 인터럽트한다.

본 발명에 따르면, 회로에서 사용되는 스위치(R1, R2 및 R3)는 기계적으로 구동되는 수동 스위치일 수 있다. 예를 들어, 출력 전압에 따라 개방 또는 닫히는 솔리드 상태 소자 같은 전자 스위치 또한 사용될 수 있으며, 또는 스위치(R1, R2, R3)는 전자회로 방식에 의하여 제어되는 전자 기계식 릴레이일 수 있다.

도 4는 주 코일(M1과 M2)의 코일이 모터에 두 개의 독립적인 코일 부품(M1a, M1b, M2a, M2b)의 형태로 배치되는 방법을 보여준다. 일반적으로 이러한 독립적인 코일 부품은 와이어의 인터럽션 없이 순서대로 코일된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 주권선의 각 코일(M1, M2)은 두 개의 같은 독립적인 부품(M1a, M1b; M2a, M2b)으로 나누어야 한다. 그루브(groove)당 같은 수의 코일을 포함하는 동일 코일의 독립적인 부품은 직렬로 연결되어 각각 고정자의 한 면에 배치되어 있다. 따라서, 각 권선의 각각의 절반에 의해 생성된 자기장 흐름이 균형을 이룬다.

따라서, 제1 분지(M1, branch)는 두 부분으로 세분화되고, 제1 코일의 제1 부품(M1a)은 고정자의 한쪽 측면에 배치되고 제1 코일의 제2 부품(M1b)은 고정자의 반대 측면에 배치된다. 제2 분기의 두 개의 코일은 같은 방식으로 배치되고, 제1 부품(M2a)은 제1 코일의 제1부품(M1a)로 고정자의 동일한 측면에 배치되며, 제2 코일의 제2 부품(M2b)은 제1 코일의 제2 부품(M1b)으로 동일한 측면에 배치된다. 보조 권선은 변경되지 아니하고, 직렬로 연결된 각 극의 코일에 남아있다. 이러한 배치는 성능 손실 및 하모닉 토크의 생성을 이끌 수 있는 고정자 극 사이의 흐름의 불균형이 없게 한다.

본 발명의 권선 스위칭 회로와 열 보호의 주된 이점은 240~220의 범위에서와 같이 115~127V의 범위의 전압에 대해서도 예를 들어, 코일, 스타트업 릴레이, 커패시터(미도시) 및 열 보호기 같은 동일한 전기 장치를 사용할 수 있다는 것과, 관리의 용이함, 구성 부품의 재고 감소, 엔지니어링 코드 수 감소, 생산 및 유통 물류의 용이함이다. 또한, 이 회로는 열 보호기가 쉘의 내부적으로 또는 외부적으로 배치되어 단지 스위치(R1,R2,R3)를 닫거나 열어서 220V용에서와 같이 115V 용에서도 동작하며, 주권선(M1과 M2)의 열 보호를 권선의 각각에 대해 분리 수행될 수 있게 허용한다.

바람직한 실시 예를 설명했으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 내용에 의해 제한되며, 그들이 포함하고 있는 균등물, 다른 가능한 변형이 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

밀폐형 냉각 압축기의 단상 이중 전압 밀폐형 유도 모터를 위한 열 보호 및 권선 스위칭회로에 있어서,
제1 주권선(M1)은 음극은 제1 노드(N1)와 연결되고, 양극은 제2 노드(N2)에 연결되며,
제2 주권선(M2)은 양극은 제2 노드(N3)와 연결되고, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되며,
제1 스위치(R1)는 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)사이에 연결되고, 스타트업 릴레이(R)는 제3 노드(N3)에 연결되며,
보조 권선(A)은 양극이 스타트업 릴레이(R)에 연결되며, 음극은 제4 노드(N4)에 연결되고, 보조 권선(A)은 제2 주권선과 병렬로 연결되며,
제2 스위치(R2)는 제3 노드(N3)와 제1 노드(N1)사이에 연결되고,
제3 스위치(R3)는 제1 노드(N1)와 제5 노드(N5)사이에 연결되며,
전압 소스는 제2 노드(N2)와 제5 노드(5)사이에 연결되고,
회로는 제1 및 제2 배열에서 작동하고, 제1 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제 3 스위치(R3)가 연결되며, 제2 스위치가 연결되지 않고, 제1 주권선(M1), 제2 주권선(M2) 및 보조 권선(A)은 병렬로 연결되며,
제2 배열에서, 제1 스위치(R1)와 제3 스위치(R3)는 연결되지 않으며, 제2 스위치(R2)는 연결되고, 제1 주권선(M1)과 제2 주권선(M2)이 직렬로 연결되며, 보조권선(A)은 단지 제2 주권선(M2)과 병렬로 연결되고,
회로는 제1 및 제2 배열에서 제1 및 제2 주권선(M1, M2)의 열적 보호를 수행하는 열적 보호 수단을 포함하는 단상 이중 전압 밀폐형 유도 모터를 위한 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1에 있어서,
회로는 90V와 260V 사이의 전압 범위에서 동작하며, 제1 배열은 115V 가까운 전압 범위에서 동작하며, 제2 배열은 220V 가까운 전압 범위에서 동작함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
열 보호 수단은 세 개의 단자를 갖는 단일 열 삼상 보호기(P), 하나의 단자는 제1 주권선(M1)의 양극에 연결되고, 하나의 단자는 제1 스위치(R1)에 연결되며, 하나의 단자는 전원 공급 장치의 양극에 연결됨을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
열 보호 수단은 전원 공급 장치의 양극과 제2 노드(N2)사이에 연결된 제1 열 보호기(P1)와 제1 스위치(R1)와 제2 스위치(R2)사이에 연결된 제2 열 보호기를 포함함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
열 보호 수단은 제1 주권선(M1)의 양극과 제2 노드(N2)사이에 연결된 제1 열 보호기(P1)와 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5)사이에 연결된 제2 열 보호기(P2)를 포함함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
열 보호 수단은 전원 공급 장치의 음극과 제5 노드(N5)사이에 연결된 제1 열 보호기(P1)와 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5)사이에 연결된 제2 열 보호기를 포함함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
열 보호 수단(P;P1,P2)은 주권선(M1, M2)과 접촉하는 회로의 쉘 내부에 배치되고, 권선의 온도가 임계값을 초과 할 때 개방함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
열 보호 수단(P;P1,P2)은 회로의 쉘 외부에 배치되고, 압축기의 전류 또는 온도가 임계값을 초과할 때 개방함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
스위치(R1, R2, R3)는 기계적으로 구동함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
스위치(R1, R2, R3)는 전자스위치임을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
스위치(R1, R2, R3)는 전자 회로에 의해 제어되는 전자기계식 릴레이임을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 주권선(M1, M2)은 두 개의 독립적인 코일부품(Ma1,Mb1,Ma2,Mb2)으로 각각 나누어 직렬로 연결되고, 동일한 권선의 각 코일 부분은 고정자의 한 측면에 배치됨을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
밀폐 다섯 핀 단자(1,2,3,4,5)로 구성된 압축기의 밀폐된 쉘 내부에 배치되며,
여기서, 제1 핀(1)은 제1 주권선(M1)의 양극에 위치하고,
제2 핀(2)은 제1 주권선(M1)의 음극과 제1 노드(N1)사이에 연결되며,
제3 핀(3)은 제2 주권선(M2)의 양극과 제3 노드(N3)사이에 연결되고,
제4 핀(4)은 보조 권선(A)의 양극과 스타트업 릴레이(R)사이에 연결되며, 제5 핀(5)은 제5 노드(N5)와 제4 노드(N4)사이에 위치함을 특징으로 하는 열 보호 및 권선 스위칭회로.