KR20030069712A

KR20030069712A - 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기

Info

Publication number: KR20030069712A
Application number: KR1020020009651A
Authority: KR
Inventors: 신현정; 한승도; 김윤회
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: KR100421394B1

Abstract

본 발명은 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기에 관한 것으로, 모터에서 필수적으로 필요한 별도의 직류전원 공급장치 없이도 저가로 모터를 구동하도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 내경면에 반경방향을 따라 중심으로 소정 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 복수의 분할된 티스를 가지는 스테이터 코어의 각 티스에 코일을 집중적으로 권취하여 주권선과 보조권선을 구성하고 전술한 주권선과 보조권선은 공간적으로 전기각 90도의 위상차를 갖음과 동시에 서로 병렬 연결된 스테이터와; 상기 스테이터 코어의 중앙영역에 배치되는 회전축과; 상기 회전축에 일체로 회전 가능하게 결합되는 영구자석을 로터코어의 외곽 원주상에 구비하여, 상기 회전축을 중심으로 회전가능하게 상기 스테이터 코어의 내부에 배치되는 로터와; 상기 스테이터의 보조권선과 직렬로 연결되어, 기동 회전자계를 발생하고, 기동후 상기 로터가 동기속도에 도달하면 전류를 억제하는 기동 및 전류차단수단을 포함하여 구성한다.

Description

단상 캐패시터 분상형 동기 전동기{SINGLE CAPACITOR SYNCHRONOUS MOTOR}

본 발명은, 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기에 관한 것으로, 특히 모터에서 필수적으로 필요한 별도의 직류전원 공급장치 없이 저가로 모터를 구동할 수 있도록 한 단상 캐패시터 분상형 동기전동기에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고, 전자레인지,가습기,소형 환풍기등의 팬모터로는 구조가 간단하여 콤팩트한 구성이 가능하고 비용이 저렴한 소위 비엘디씨 모터(Brushless Direct Current Motor)라고 하는 무정류자 직류전동기가 이용되고 있다.

이러한 무정류자 직류전동기는 교류전동기에 비해 상대적으로 효율이 높고, 인가전원의 조절로 속도가변이 가능하며, 신뢰성이 높고 수명이 길어 널리 사용되고 있다.

도1은 종래의 무정류자 직류전동기의 종단면도이고, 도2는 도1의 무정류자 직류전동기의 배면도이며, 도3은 도1의 스테이터 코어의 정면도이다.

무정류자 직류전동기는, 로터(111)와, 로터(111)와의 사이에 소정의 공극을 두고 배치되는 스테이터(121)와, 구동회로를 형성하는 피씨비(136)를 구비하고 있다.

로터(111)는 영구자석으로 원형 단면 형상을 가지도록 형성되며, 축심에는 회전축(112)이 일체로 회전가능하게 결합되어 있다.

회전축(112)의 축선방향을 따라 로터(111)의 양측에는 회전축(112)을 회전 지지할 수 있도록 베어링(115)을 각각 구비한 한 쌍의 베어링 하우징(113)이 각각 결합되어 있다.

스테이터(121), 로터(111)를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 제1 폴슈(123) 및 제2 폴슈(125)가 일체로 형성된 제1 스테이터 코어(122)와, 제1 스테이터 코어 (122)의 일측에 일체로 결합되는 제2 스테이터 코어(132)와, 제2 스테이터 코어(132)에 결합되는 보빈(133)과, 보빈(133)의 둘레에 권취되는 한 쌍의 코일 (135)을 구비하고 있다.

제1 스테이터 코어(122) 및 제2 스테이터 코어(132)는 복수의 강판을 절연 적층하여 상호 일체로 고정 결합되며, 제1 스테이터 코어(122)에는 로터(111)의 초기 기동을 위해 로터(111)의 외경면으로부터 반경방향을 따라 이격되고 둘레 방향을 따라 소정 연장된 제1 디텐트그루브(127) 및 제2 디텐트그루브(129)가 각각 형성되어 있다.

로터(111)의 회전 축선방향을 따라 보빈의 일측에는 피씨비(136)를 수용지지하는 피씨비커버(137)가 일체로 결합되어 있으며, 피씨비 커버(137)에는 보빈(133)과 로터(111) 사이에 배치되어 로터(111)의 회전위치를 검출하는 위치검출센서를 수용지지 할 수 있도록 센서수용부(139)가 형성되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 무정류자 직류전동기에 있어서는, 로터(111)의 초기기동을 위해 전기적인 토크가 '0'인 위치에 로터(111)가 배치되지 않도록 제1 폴슈 (123) 및 제2 폴슈(125)에 각각 디텐트 그루브(127,129)를 형성하도록 되어 있어, 공극의 증가에 기인한 유효자석의 감소로 효율이 상대적으로 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상용전원을 입력전원으로 하여 구동하기 위해서는 부피가 크고 비교적 가격이 높은 별도의 직류전원 공급장치(미도시)를 구비하여야 하고, 로터(111)의 구동을 위한 구동회로 및 로터(111)의 위치를 검출하기 위한 위치검출센서등을 구비하여야 하므로 부피 및 가격이 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모터에서 필수적으로 필요한 별도의 직류전원 공급장치 없이도 저가로 모터를 구동하도록 한 단상 캐패시터 분상형 동기전동기를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 무정류자 직류 전동기의 종단면도.

도2는 도1에 있어서, 무정류자 직류 전동기의 배면도.

도3은 도1에 있어서, 스테이터 코어의 정면도.

도4는 본 발명 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 단면도.

도5는 도4에 있어서, 스테이터 및 로터의 평면도

도6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 스테이터 코일의 결선상태를 보인도.

도7은 본 발명 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 권선 상태를 보인도.

도8은 본 발명 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 코일의 결선상태를 보인도.

도9는 본 발명 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 코일의 결선상태를 보인도.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 로터의 개략적인 평단면도.

도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 코일의 권선 상태를 보인도.

도12는 본 발명 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 코일의 권선 상태를 보인도.

도13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 코일의 결선상태를 보인도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:반파정류부11:스테이터

13:스테이터 코어14a:요크부

14b:티스부15:돌기수용부

17:돌기부20:충전부

21:노치부25:보빈

17:코일28a:메인코일

28b:서브코일29:결선용 회로기판

30:릴레이구동부31:로터

32:회전축43:로터코어

46:영구자석49:슬롯

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내경면에 반경방향을 따라 중심으로 소정 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 복수의 분할된 티스를 가지는 스테이터 코어의 각 티스에 코일을 집중적으로 권취하여 주권선과 보조권선을 구성하고 전술한 주권선과 보조권선은 공간적으로 전기각 90도의 위상차를 갖음과 동시에 서로 병렬 연결된 스테이터와; 상기 스테이터 코어의 중앙영역에 배치되는 회전축과; 상기 회전축에 일체로 회전 가능하게 결합되는 영구자석을 로터코어의 외곽 원주상에 구비하여, 상기 회전축을 중심으로 회전가능하게 상기 스테이터 코어의 내부에 배치되는 로터와; 상기 스테이터의 보조권선과 직렬로 연결되어, 기동 회전자계를 발생하고, 기동후 상기 로터가 동기속도에 도달하면 전류를 억제하는 기동 및 전류차단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로터코어는, 원형 단면상을 가지며, 상기 영구자석은 상기 로터 코어의 외경면에 접촉가능하게 호 또는 원통 형상을 가지고 상기 로터코어의 외경면에 일체로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 코어는 회전 축선 방향을 따라 영구자석을 수용할 수 있도록 영구자석 수용부가 형성되어 영구자석이 삽입된 구조를 가질 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이터 코어는 원형고리형상을 가지는 요크부와, 상기 요크부의 내측에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격되게 배치되도록 결합되는 복수의 티스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 티스부는, 돌출방향을 따라 끝단부가 반경방향을 따라 함몰되고 상기 회전 축선 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 노치부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 요크부와 상기 티스부의 상호 접촉면중 어느 하나에는 다른 하나를 향해 돌출된 돌기부가 형성되어 있으며, 상기 요크부와 상기 티스부중 다른 하나에는 상기 돌기부를 수용할 수 있도록 함몰된 돌기수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 돌기부는 상기 돌기 수용부에 압입 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이터에 있어서, 상기 메인 코일 및 서브코일의 각 코일부는 각 티스에 집중적으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 코일 및 상기 서브코일의 각 코일부는 상기 스테이터의 둘레방향을 따라 상호 인접된 티스에 동시에 권취 되게 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 코일의 결선을 위해 상기 스테이터의 일측에 결합되는 결선용 회로기판을구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이터 및 로터의 둘레에 배치되는 하우징과, 상기 회전축의 축선방향을 따라 상기 하우징에 각각 결합되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 코일은 상기 스테이터의 둘레방향에 따라 소정의 위상차(대개 180도의 전기각)를 가지고 상기 티스에 권취되고 상호 직렬 연결되는 복수의 코일부를 가지는 메인코일과, 상기 스테이터의 둘레방향을 따라 상기 메인코일의 각 코일부 사이에 배치되고 상호 직렬 연결되는 복수의 코일부를 가지고 상기 메인코일에 대해 병렬 연결되는 서브코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기동 및 전류차단수단은, 상기 메인코일에 전기적으로 연결되고 타단은 상기 서브코일에 전기적으로 연결되는 기동콘덴서와, 상기 기동콘덴서와 상기 서브코일 사이에 직렬 연결되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로, 상기 메인코일과 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되어 상기 로터를 기동 및 운전시키는 운전콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기동 및 전류차단수단은, 메인코일과 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되는 운전콘덴서와, 일단은 상기 메인코일과 상기 운전콘덴서 사이에서 전기적으로 연결되고 타단은 상기 운전콘덴서 및 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되는 기동콘덴서와, 상기 기동콘덴서와 상기 서브코일 사이에 직렬 연결되어 상기 로터의 기동후 상기 로터가 소정의 속도에 도달하는 경우 상기 기동콘덴서의 전원을 차단하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 단상 캐패시터 분상형 동기전동기에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 전동기의 단면도이고, 도5는 도4의 스테이터 및 로터의 평면도로서, 이에 도시한 바와같이 내경면에 반경방향을 따라 중심으로 소정 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 복수의 티스부(14b)를 가지는 스테이터코어(13)에 권취되는 코일(27)을 구비한 스테이터(11)와, 상기 스테이터 코어(13)의 중앙영역에 배치되는 회전축(32)과 회전축(32)에 일체로 회전가능하게 결합되는 로터코어(43)와 로터코어(43)에 일체로 회전가능하게 결합되는 영구자석(45)을 구비하여 회전축(32)을 중심으로 회전가능하게 스테이터 코어(13)의 내부에 배치되는 로터(31)를 포함하여 구성한다.

상기 회전축의 축선방향을 따라 회전축(32)의 양 단부영역에는 회전축(32)을 회전지지 할 수 있도록 베어링(33)이 각각 배치되어 있으며, 각 베어링(33)은 제1 하우징(35) 및 제2 하우징(37)에 각각 일체로 수용결합되어 있다.

상기 제1 하우징(35)은 일측이 개방된 원통형상을 가지고 있으며, 중앙영역에는 베어링(33)을 수용할 수 있도록 베어링수용부(39)가 형성되어 있다.

상기 제2 하우징(37)은 제1 하우징(35)의 개구영역을 차단하도록 캡형상을 가지도록 형성되어 있으며, 중앙영역에는 베어링(33)을 수용할 수 있도록 베어링수용부 (41)가 형성되어 있다.

상기 스테이터(11)는 제1 하우징(35)의 내부에 압입등의 방법으로 결합될 수 있도록 제1 하우징(35)의 내경에 비해 축소된 외경을 가지는 원형고리형상을 이루며내부에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수의 티스부(14b)를 구비한 스테이터 코어(13)와, 각 티스부(14b)에 결합되는 보빈(25)과, 각 보빈(25)의 둘레에 권취되는 코일(27)을 포함하여 구성한다.

상기 스테이터 코어(13)는 환테형상의 강판을 절연적층하여 리벳(23)등에 의해 일체로 고정결합하여 형성된 요크부(14a)와, 강판을 절연적층하여 리벳(24)등에 의해 일체로 결합되어 요크부(14a)의 내부에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 티스부(14b)를 가진다.

상기 요크부(14a)의 내경면에는 반경방향을 따라 함몰된 복수의 돌기수용부(15)가 형성되어 있으며, 티스부(14b)의 일측에는 돌기수용부(15)에 압입등의 방법으로 일체로 결합될 수 있도록 돌기부(17)가 각각 형성되어 있다.

상기 티스부(14b)의 돌기부(17)의 대향측에는 폭방향을 따라 연장되고, 로터 (31)의 외경면과 소정의 공극을 두고 배치될 수 있게 소정의 곡률을 가지는 극부 (19)가 형성되어 있으며, 로터(31)의 둘레방향을 따라 각 극부(19)의 중심영역에는 로터(31)의 반경방향을 따라 함몰되고 회전축선 방향을 따라 연장된 노치부 (21)가 형성되어 있다.

각 티스부(14b)에는 보빈(25)이 결합되어 있으며, 보빈(25)의 둘레에는 자기장을 형성할 수 있도록 코일(27)일 권취되어 있고, 각 코일(27)은 로터(31)의 회전축선 방향을 따라 스테이터(11)의 일측에 결합된 결선용 회로기판(29)이 각각 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 로터(31)는 원형단면형상을 가지는 로터코어(43)와, 로터코어(43)의 외경면에 접촉되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 영구자석(45)과, 영구자석(45)의 둘레에 일체로 회전가능하게 결합되는 비산 방지용 캔(47)을 포함하여 구성한다.

상기 로터코어(43)는 중심에 회전축(32)을 수용할 수 있는 축공(44) 및 기동을 용이하게 하기 위하여 내측에 복수개의 홀이 있는 복수의 강판을 절연 적층하여 리벳(46)등으로 일체로 결합하여 형성되며 영구자석(45)은 로터코어(43)의 외경면 및 비산 방지용 캔(47)의 내경면에 동시에 접촉 가능하게 호형상의 단면을 이루도록 형성되어 접착제등의 결합수단에 의해 로터코어(43)의 외경면에 일체로 결합되어 있다.

여기서, 상기 비산 방지용 캔(47)은 알루미늄 또는 스테인레스,황동등의 비자석체로 구성한다.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 스테이터 코일의 결선상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 권선 상태를 도시한 도면으로서, 이에 도시한 바와같이 스테이터(11)의 코일(27)은 각 티스부(14b)에 권취된 복수의 코일부(M1~M4,S1~S4)를 가지고 전원에 상호 병렬로 연결되는 메인코일(28a) 및 서브코일(28b)을 구비한다.

상기 메인코일(28a) 및 서브코일(28b)의 각 코일부(M1~M4,S1~S4)는 각 티스부 (14b)에 결합된 보빈(25)의 둘레에 집중적으로 권취된 소위 돌극 집중권의 형태로 형성되어 있으며, 상호 전기적으로 90도의 위상차를 가지도록 형성된다.

상기 메인코일(28a)의 끝단과 서브코일(28b)의 끝단에는 운전콘덴서(Cr)가 직렬연결 되어 있으며, 상기 운전콘덴서(Cr)에는 상호 직렬 연결된 기동콘덴서(Cs) 및피티씨 써미스터(Positive Temperature Coefficient Thermister:PTC)가 병렬 연결 된다.

상기 피티씨 써미스터(PTC)는 기동후, 로터가 동기속도에 도달하면 기동콘덴서 (Cs)의 전원을 차단하는 스위치 역할을 수행하는데, 즉 피티씨 써미스터(PTC)는 저항소자로서 전원이 인가된후 저항이 급격히 상승하여 전류의 흐름을 막아 전원을 차단하게 된다.

기동시, 단상 교류 전원이 코일(27)에 인가되면 서브코일(28b)에 직렬연결된 운전콘덴서(Cr)와, 기동콘덴서(Cs) 및 피티씨 써미스터(PTC)를 통해 큰 기동 회전자계가 발생되고, 비산 방지용 캐패시터(47)에는 유도전류에 의한 기전력이 발생되어 자기장이 형성된다.

이에 따라, 로터(31)는 코일(27)에 의해 형성된 자기장과 상호작용에 의해 회전축(32)을 중심으로 회전하게 되고, 이렇게 회전되어 로터(31)가 동기속도의 근처에 도달하게 되면, 전류 차단 수단인 피티씨 써미스터(PTC)가 자체 발열에 의해 저항이 상승되어 전류값이 상대적으로 낮아져 오픈됨으로써 기동콘덴서(Cs)의 전원을 차단하게 된다.

이에 따라, 로터(31)는 운전콘덴서(Cr),메인코일(28a) 및 서브코일(28b)에 의한 자기장과 영구자석(45)의 자기장의 상호작용에 의해 동기속도로 고효율운전을 수행하게 된다.

상기 피티씨 써미스터(PTC)는 기동시 큰 전류가 흘러 피티씨 써미스터(PTC)의 온도가 급격히 상승하면 전류는 거의 흐르지 못하게 되어, 원래의 목적인 전원차단의 효과 또는 전류 억제효과를 내게 되나 이 경우 전류는 작으나 저항이 매우 커져 손실이 발생하게 되고, 작은 입력을 가진 팬모터의 경우 출력대비 총 입력이 크게 상승하게 된다.

따라서, 기계적으로 완전히 전원을 차단하는 방법을 사용하는데, 즉 도8과 같이 바이메탈 스위치를 이용한 써멀 프로텍터(TP)를 사용하여 전류를 차단한다.

상기 써멀 프로텍터(TP)는 저항소자가 아니므로 자체 발열을 할 수가 없지만, 본 모터의 적용예인 기계식 냉장고용 팬 모터의 경우 주변장치인 컴프레서를 이용하여 이 문제를 해결한다.

즉, 기계식 냉장고의 팬 모터는 컴프레서와 팬모터로 동시에 전원을 인가하게 되는데, 컴프레서의 토출구쪽의 배관은 순간적으로 온도가 올라가게 되므로 써멀 프로텍터(TP)를 상기 토출구에 부착하게 되면, 모터 기동시 컴프레서의 토출구 온도가 급격히 올라가게 되어 써멀 프로텍터(TP)가 동작하는 온도에 도달하면 오프되는 전원 차단 스위치 역할을 자동적으로 할 수 있게 된다.

도9는 상기 전류차단수단에 대한 다른 실시예의 회로도로서, 입력전압을 직류전압으로 변환하도록 다이오드(D1) 및 커패시터(C1)로 이루어진 반파 정류부(10)와, 저항(R1) 및 커패시터(C2)로 이루어져 상기 반파 정류부(10)의 출력전압을 서서히 충전시키는 충전부(20)와, 상기 충전부(20)의 충전전압에 의해, 릴레이(RELAY)를 구동하기 위한 릴레이 구동신호를 출력하는 릴레이 구동부(30)로 구성한다.

상기 반파 정류부(10)에 의해 변환된 직류전압이 충전부(20)를 통과하면 서서히 지수 함수적으로 커패시터(C2) 양단에 충전되는데, 제너다이오드(DZ1)를 거쳐 트랜지스터(Q1)를 턴온할 수 있는 수준의 전압레벨이 될 시점에 이루면 초기에는 단락상태로 유지되다가 릴레이 구동부(30)가 동작되어 접점이 오픈된다.

상기 접점이 오픈되면 서브코일과 기동커패시터(Cs)가 상용 교류전원으로부터 개방되도록 한다.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기 전동기의 로터의 개략적인 평단면도로서, 내부에 반경방향을 따라 돌출된 복수의 티스부(14b)와 각 티스부(14b)에 권취되는 코일(27)을 구비한 스테이터(11)와, 로터코어(53)의 내측에 영구자석수용부가 있어 복수의 영구자석이 삽입 고정되고 중심부에는 축공이 있어 축이 삽입되어 일체로 회전하는 로터(51)로 구성한다.

도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 코일의 권선상태를 도시한 도면으로서, 이에 도시한 바와같이 코일(27)은 스테이터(11)의 둘레방향을 따라 90도의 위상차를 가지고 상호 직렬 연결된 복수의 코일부 (M1~M4)를 가지는 메인코일(28a)과, 상기 메인코일(28a)에 대해 병렬 연결되는 서브코일(28b)을 구비한다.

상기 메인코일(28a) 및 서브코일(28b)의 각 코일부(M1~M4,S1~S4)는 상대적으로 적은 턴수로 높은 유기전압 특성을 얻을 수 있도록 상호 인접된 티스부(14b)에 동시에 권취 형성된 소위 분포권의 형태로 되어 있다.

도12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 코일의 결선상태를 보인도로서, 이에 도시한 바와같이 코일(27)은 상호 직렬 연결된 복수의 코일부(M1~M4,S1~S4)를 가지고 상호 병렬 연결되는 메인코일(28a) 및 서브코일(28b)을 구비하고 있으며, 메인코일(28a)의 끝단 및 서브코일(28b)의 끝단에는 운전콘덴서(Cr) 및 피티씨 써미스터(PTC)가 각각 직렬 연결되어 구성된다.

이때, 상기 코일(27)에 상용 교류전원이 인가되면 메인코일(28a)과, 기동콘덴서 (Cs) 및 피티씨 써미스터(PTC)를 통해 서브코일(28b)에 전원이 인가되어 상대적으로 큰 기동 회전자계가 형성되어 로터(31,51,71)는 회전축(32)을 중심으로 회전하게 된다.

상기 로터(31,51,71)의 회전속도가 동기속도 근처에 도달하게 되면 피티씨 써미스터(PTC)는 자체 발열에 의해 저항이 증가되어 전류값이 낮아짐으로써 회로를 오픈하게 되고, 이에 따라 로터(31,51,71)는 메인코일(28a)에 의해 동기속도로 회전을 계속하게 된다.

도13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 캐패시터 분상형 동기전동기의 코일의 결선상태를 도시한 도면으로, 코일(27)은 복수의 코일부(M1~M4,S1~S4)를 가지고 상호 병렬 연결되는 메인코일(28a) 및 서브코일(28b)을 구비하고 있으며, 서브코일 (28b)에는 운전콘덴서(Cr)가 직렬 연결된다.

여기서, 상기 운전콘덴서(Cr)는 별도의 기동콘덴서(Cs) 및 피티씨 써미스터 (PTC) 없이 기동 및 운전이 가능하도록 상술한 운전콘덴서(Cr)에 비해 상대적으로 큰 용량을 가지며, 상술한 기동콘덴서(Cs)에 비해 상대적으로 작은 용량을 가지도록 구성된다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시 예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위 내에서 여러 가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 내경면에 반경방향을 따라 배치되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 복수의 티스와 각 티스에 권취되는 코일을 구비한 스테이터와, 회전축과 회전축의 둘레에 일체로 회전가능하게 결합되는 로터코어와 로터코어의 둘레에 일체로 회전가능하게 결합되는 영구자석을 구비한 로터를 마련하여, 코일과 자기장의 상호작용에 의해 초기 기동을 개시하고, 회전이 개시되면 각 코일과 영구자석의 상호작용에 의해 정상 운전되도록 함으로써, 직류전원공급을 위한 별도의 직류전원공급장치와, 로터의 회전위치를 검출하는 위치검출센서와, 구동회로를 배제할 수 있어 기동을 용이하게 하고 소비전력 및 제조비용을 절감시키는 효과가 있다.

Claims

내경면에 반경방향을 따라 중심으로 소정 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치된 복수의 분할된 티스를 가지는 스테이터 코어의 각 티스에 코일을 집중적으로 권취하여 주권선과 보조권선을 구성하고 전술한 주권선과 보조권선은 공간적으로 전기각 90도의 위상차를 갖음과 동시에 서로 병렬 연결된 스테이터와;

상기 스테이터 코어의 중앙영역에 배치되는 회전축과;

상기 회전축에 일체로 회전 가능하게 결합되는 영구자석을 로터코어의 외곽 원주상에 구비하여, 상기 회전축을 중심으로 회전가능하게 상기 스테이터 코어의 내부에 배치되는 로터와;

상기 스테이터의 보조권선과 직렬로 연결되어, 기동 회전자계를 발생하고, 기동 후 상기 로터가 동기속도에 도달하면 전류를 억제하는 기동 및 전류차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 동기전동기.
제1 항에 있어서, 상기 로터는 로터 코아에 복수개의 영구자석 수용부를 두어 영구자석을 삽입 고정한 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 기동 및 전류 차단수단은,

상기 스테이터의 보조권선과 직렬로 연결되는 기동용 캐패시터와,

상기 기동용 캐패시터와 직렬로 결선되는 스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제3 항에 있어서, 스위치는, 피티씨 써미스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제3 항에 있어서, 컴프레서의 토출구에 부착되어, 모터 기동시 컴프레서의 토출구 온도가 급격히 올라가게 되면 오프되는 써멀 프로텍터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 기동 및 전류차단수단은,

상기 메인코일과 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되어 상기 로터를 기동 및 운전시키는 운전콘덴서로 대체되는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 기동 및 전류차단수단은,

메인코일과 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되는 운전콘덴서와,

일단은 상기 메인코일과 상기 운전콘덴서 사이에서 전기적으로 연결되고 타단은 상기 운전콘덴서 및 상기 서브코일 사이에 전기적으로 연결되는 기동콘덴서와,

상기 기동콘덴서와 상기 서브코일 사이에 직렬 연결되어 상기 로터의 기동후 상기 로터가 소정의 속도에 도달하는 경우 상기 기동콘덴서의 전원을 차단하는 스위치로 구성한 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제 7항에 있어서, 스위치는, 피티씨 써미스터인 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 기동 및 전류차단수단은,

서브코일과 전기적으로 연결되는 기동콘덴서와;

상기 기동콘덴서와 메인코일 사이에 전기적으로 연결되는 릴레이와;

입력전압을 직류전압으로 변환하도록 다이오드 및 커패시터로 이루어진 반파 정류부와,

저항 및 커패시터로 이루어져 상기 반파 정류부의 출력전압을 서서히 충전시키는 충전부와,

상기 충전부의 충전전압에 의해, 상기 릴레이를 동작시키기 위한 릴레이 구동신호를 출력하는 릴레이 구동부로 구성한 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제9 항에 있어서, 릴레이는,

상용교류전원을 구동전원으로 사용하고, 초기 릴레이 접점이 단락된 상태로 있다가 기동후 전압이 서서히 충전되어 기동이 완료된 후에 서브코일 및 기동콘덴서에 전원이 차단되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 스테이터는,

상기 코일의 결선을 위해 일측에 결합되는 결선용 회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 스테이터 및 로터의 둘레에 배치되는 하우징과, 상기 회전축의 축선방향을 따라 상기 하우징에 각각 결합되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제1 항에 있어서, 스테이터 코어는 원형고리형상을 가지는 요크부와, 상기 요크부의 내측에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격되게 배치되도록 결합되는 복수의 티스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제 13항에 있어서, 티스부는, 돌출방향을 따라 끝단부가 반경방향을 따라 함몰되고 상기 회전 축선 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 노치부를 형성하는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제 13항에 있어서, 요크부와 상기 티스부의 상호 접촉면중 어느 하나에는 다른 하나를 향해 돌출된 돌기부가 형성되어 있으며, 상기 요크부와 상기 티스부중 다른하나에는 상기 돌기부를 수용할 수 있도록 함몰된 돌기수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.
제 15항에 있어서, 상기 돌기부는 상기 돌기 수용부에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 단상 캐패시터 분상형 전동기.