KR0122862B1

KR0122862B1 - 4상 교류서보모터의 권선구조

Info

Publication number: KR0122862B1
Application number: KR1019930028133A
Authority: KR
Inventors: 장준현
Original assignee: 석진철; 대우중공업주식회사
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1997-11-22

Abstract

본 발명은 축전지를 사용하는 영구자석형 교류서보모터에 관한 것으로, 특히 슬롯이 12개인 고정자에 4상을 권선하므로써 스테이터티스가 비자화된 상태로 지나가는 일이 없게 하여 모터의 효율을 높이도록 한 4상 교류서보모터의 권선구조에 관한 것으로, 이는 3상 서보모터의 경우 a+b+c상의 전류의 합이 0이 되기 위해서는 각 시퀀스중 반드시 전류가 0이 되는 구간이 있기 때문에 스테이터티스에서 자화가 되지 않는 극이 존재하여 서보모터의 효율이 떨어지는 폐단을 해소하고자 안출된 것으로, 서보모터의 슬롯이 12개인 고정자에 4상을 권하여 스테이터티스가 비자화된 체로 지나가는 일이 없게 하여 서보모터의 효율을 높이도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

4상 교류서보모터의 권선구조

제1도는 3상 권선시 통전순서도.

제2도는 본 발명에 따른 4상 구형파 권선시 통전순서도.

제3a도, b도, c도, d도는 본 고안에 따른 4상 6극 교류서보모터의 권선순서 및 구조도.

제4도는 본 발명에 따른 4상 스타 결선도.

제5도는 제4도에 따른 트랜지스터의 구동회로도.

제6도는 트랜지스터의 ON/OFF 순서도.

제7도는 고정자 자극의 여자상태도.

제8a도, b도, c도, d도는 본 발명에 따른 4상 교류서보모터의 고정자 및 회전자 배치상태도.

본 발명은 축전지를 사용하는 영구자석형 교류서보모터에 관한 것으로써, 특히 슬롯이 12개인 고정자에 4상을 권선하므로써 스테이터티스가 비자화된 상태로 지나가는 일이 없게 하여 모터의 효율을 높이도록 한 4상 교류서보모터의 권선구조에 관한 것이다.

일반적으로 축전지를 전원으로 사용하는 영구자석형 교류서보모터를 구동하기 위해서는 축전지의 제한된 전원, 즉 전류 및 전압을 최대한 효율적으로 사용하여야 한다. 또한 영구자석의 기술이 발달함에 따라 파워 밀도가 큰 모터설계가 가능하므로 권선구조를 최적화 할 수 있는 기술이 요구된다.

이에 종래의 영구자석형 교류서보모터는 통상 3상을 많이 사용하고 있는데, 제1도는 3상 권선시 각상 즉 a, b, c상의 통전순서를 보인 것으로서, 3상의 서보모터의 경우 a+b+c상의 전류의 합이 0이 되기 위해서는 각 시퀀스중 반드시 전류가 0이 되는 구간이 있기 때문에 스테이터티스(stator teeth)에서 자화가 되지 않는 극이 존재하여 서보모터의 효율이 떨어지는 폐단이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 폐단을 해소하고자 안출된 것으로, 스테이터티스가 비자화된 상태로 지나가는 일이 없게 하여 서보모터의 효율을 높이도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 통하여 구체적인 수단을 설명하면 다음과 같다.

제3도와 같이 슬롯이 12개인 고정자에 a, b, c, d의 4상을 권선하되, a상 권선의 경우 1번 슬롯에서 권선을 시작하여 스테이테티스 2개를 1개의 자극으로 하여 3번 슬롯에서 1극의 구성이 끝나게 하고, a상 권선의 두번째 자극을 5번 슬롯에서 시작하여 같은 권선방향으로 7번 슬롯에서 끝나게 하며, 세번째 자극은 9번 슬롯에서 시작하여 11번 슬롯에서 끝나게 하고, b권선의 첫번째 자극은 2번 슬롯에서 시작하여 8번 슬롯에서 끝나게 하며, 두번째 자극은 6번 슬롯에서 시작하여 8번 슬롯에서 끝나게 하고, 세번째 자극은 10번 슬롯에서 시작해서 12번 슬롯에서 끝나도록 권선하며, c상 d상도 b상 및 c상에 대해서도 코일 피치 y=1이 되게 권선하고 a, b, c, d 각상의 중성점 N을 납땜한다.

상기와 같은 본 발명의 구조에 의한 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제3도 및 제4도와 같은 권선구조에서 회전하기 위해서는 제5도와 같이 8개의 트랜지스터에 의해 a, b, c, d상에 교번으로 선류를 흘려주어야 하며, 이때 각 트랜지스터의 ON/OFF 순서는 제6도에서와 같이 2번, 3번, 5번, 8번 트랜지스터를 ON하고 나머지를 OFF하면 축전지 전원 E로부터 전류가 흘러 교점 ea, eb에는 E볼트가 걸리게 되고, 교점 ec, eb에는 0볼트가 걸리게 된다.

따라서 a, b상에는 +전류가, c, d상에는 -전류가 흘러, 제2도의 I와 같은 구간을 형성할 수 있게 되며, 나머지 Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ구간도 같은 방법으로 형성할 수 있다.

따라서 슬롯 k가 12이고, 상수 m은 4이며, 자석의 극대수 p가 3이므로,에 의해 매상 매대극상 슬롯수이므로, 제3도에서와 같이 각 상을 권선하는데 있어, 코일피치 y가 1이 되게 권선하여 a상에 플러스 전류가 정방향으로 인입되면, 코일은 두개의 피치에 걸려 와인딩되어 있으므로 2개의 스테이테티스를 N극으로 여자시킨다.

마찬가지로 c상에 -전류가 흐르면, 그 다음 두개의 티스를 S극으로 여자시킨다.

제7도는 각 시퀀스에서의 스테이터티스 여자방향으로 나타낸 것으로,로 표시한 것은 1번 슬롯내에 상층권을 d상, 하층권은 a상 권선이 와인딩되어 있음을 표시한다.

제8도는 모터의 회전자와 고정자의 여자된 상태를 보인 것으로, 제7도에서 본 바와 같이 I상태에서는 고정자의 1, 2, 5, 6, 9, 10번 극은 N극으로 여자되고, 나머지는 S극으로 여자되므로 제8도 I와 같은 상태로 회전자 및 고정자 N, S를 구성하게 된다.

또한 II상태에서는 N극으로 여자되었던 고정자의 자극 1, 5, 9번을 S극으로 여자되고, S극으로 여자되었던 3, 7, 11번은 N극으로 여자되어, 회전자를 시계방향으로 1개 자극 각도만큼 회전시킨다.

같은 원리로 Ⅲ→Ⅳ→Ⅰ→Ⅱ의 순으로 고정자 자극을 교번으로 여자시켜 모터가 회전하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 3상 서보모터에서 볼 수 있듯이, 스테이터티스가 비자화된 상태로 지나가지 않게 4상으로 하여 모터의 에너지 효율, 즉 입력전원대 출력이 좋아야 하거나, 요구되는 모터 출력에 비해 모터크기가 제한되어 있는 경우 본 발명과 같이 4상 6극의 권선으로 하여 모터의 효율을 높이도록 한 것을 특징으로 한다.

Claims

회전자와 고정자의 이루어지는 영구자석형 교류서보모터에 있어서, 고정자에 코일을 권선하기 위한 슬롯을 형성하되, 4배수(4×N)의 슬롯을 형성하고, 상기 슬롯에는 4×N개의 코일을 순차권선하여 4상(a,b,c,d) N극을 이루어진 상태에서 4개의 코일권선을 중성점에 공통접속하며, 상기 슬롯에 대응하는 스테이터티스의 자화유도를 위한 전원공급장치를 구비하되 4개의 스위칭 트랜지스터로 각각 이루어진 제1 및 제2전원공급수단을 구비하여 전원공급수단에 각각 2개의 코일권선을 연결하고, 상기 코일권선은 전원공급수단의 2개의 스위칭 트랜지스터에 각각 1개씩 공통접속하며, 상기 스위칭 트랜지스터의 베이스단을 제어하여 전원을 공급하되, 두개의 권선을 ab, bc, cd, da, ab…순서로 통전시켜 N극으로의 자화가 순차적으로 발생되도록 유도하고, 상기 권선을 제외한 그 나머지 권선은 S극으로의 자화가 순차적으로 발생되도록 유도하여 모터를 회전시키는 제어프로그램을 갖는 것을 특징으로 하는 4상 교류서보모터의 권선구조.
제1항에 있어서, 슬롯이 4×N개인 고정자에 a, b, c, d의 4상을 권선하되, a상 권선의 경우 1번 슬롯에서 권선을 시작하여 스테이터티스 2개를 1개의 자극으로 하여 3번 슬롯에서 1극의 구성이 끝나게 하고, a상 권선의 두번재 자극을 5번 슬롯에서 시작하여 같은 권선방향으로 7번 슬롯에서 끝나게 하며, 세번째 자극은 9번 슬롯에서 시작하여 11번 슬롯에서 끝나게 하는 순서로 1, 5, 9…에서 권선을 시작하여 3, 7, 11…에서 권선을 끝내고; b권선의 첫번째 자극은 2번 슬롯에서 시작하여 4번 슬롯에서 끝나게 하고, 두번째 자극은 6번 슬롯에서 시작하여 8번 슬롯에서 끝나게 하며, 세번째 자극은 10번 슬롯에서 시작해서 12번 슬롯에서 끝나도록 하는 순서로 2, 6, 10…에서 권선을 시작하여 4, 8, 12…에서 권선을 끝내며; c권선의 첫번째 자극은 3번 슬롯에서 시작하여 5번 슬롯에서 끝나게 하고, 두번째 자극은 7번 슬롯에서 시작하여 9번 슬롯에서 끝나게 하며, 세번째 자극은 11번 슬롯에서 시작해서 13번 슬롯에서 끝나도록 하는 순서로 3, 7, 11…에서 권선을 시작하여 5, 9, 13…에서 권선을 끝내며; d권선의 첫번째 자극은 4번 슬롯에서 시작하여 6번 슬롯에서 끝나게 하고, 두번째 자극은 8번 슬롯에서 시작하여 10번 슬롯에서 끝나게 하며, 세번째 자극은 12번 슬롯에서 시작해서 14번 슬롯에서 끝나도록 하는 순서로 4, 8, 12…에서 권선을 시작하여 6, 10, 14…에서 권선을 끝내는 권선구조를 갖는 것을 특징으로 하는 4상 교류서보모터의 권선구조.