KR0134789Y1 - 브러시리스 모터 - Google Patents

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KR0134789Y1
KR0134789Y1 KR2019920011817U KR920011817U KR0134789Y1 KR 0134789 Y1 KR0134789 Y1 KR 0134789Y1 KR 2019920011817 U KR2019920011817 U KR 2019920011817U KR 920011817 U KR920011817 U KR 920011817U KR 0134789 Y1 KR0134789 Y1 KR 0134789Y1
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이진기
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황선두
삼성전기주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

이 고안은 위치 검출용 홀(HALL) 소자와 바이어스 저항을 제거한 브러 시리스 모터에 관한 것으로서, 고정자인 3상의 구동코일과 회전자의 상대적인 위치를 검출하기 위하여 위치 검출소자인 홀소자를 이용하여 자극 위치를 검출하고, 홀소자 입력단에 홀소자와의 매칭을 위해 바이어스저항을 걸어주도록 되어 있는 3상 양방향 120°통전방식의 브러시리스 모터에 있어서, 상기 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 중성점(M)에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 비반전단(+)이 연결되며, 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 끝단에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 반전단(-)이 연결되고, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)에는 PWM으로부터 비교 허용신호(Su),(Sv),(Sw)가 인가되도록 하여, 구동코일의 각 상(相)과 중성점에서 발생하는 역기전력과, PWM의 비교 허용신호를 이용함으로써, 속도와 위상을 제어하는 위치검출소자인 홀소자와 바이어스 저항이 필요없고, 모터의 구분 동작시 상기 비교 허용신호만큼 통전, 휴지시간을 제어할 수 있도록 하였다.

Description

브러시리스 모터
제1도는 종래의 홀소자를 이용한 브러시리스 모터를 나타내는 회로도.
제2도는 이 고안에 따른 브러시리스 모터의 일 실시예를 나타내는 회로도.
제3도는 제2도의 각 상에서 발생하는 역기전력의 전압을 나타내는 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스위칭 회로 Ha,Hb,Hc : 홀소자 입력단
Hu,Hv,Hw : 홀소자 Q1∼Q6 : 구동 트랜지스터
Du,Dv,Dw : 양방향 구동 출력단 Lu,Lv,Lw : 구동코일
Vu,Vv,Vw : 역기전력 Su,Sv,Sw : 비교 허용신호
OP1,OP2,OP3 : 제 1, 2, 3 연산증폭기 M : 중성점
이 고안은 브러시리스 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치 검출용 홀(HALL) 소자와 바이어스 저항을 제거하고, 각 구동코일에서 발생하는 역기전력과 PWM으로부터 비교 허용신호를 이용함으로써, 구분 동작 제어도 가능하도록 한 브러시리스 모터에 관한 것이다.
모터에서 구동 코일을 회전시키는 데에는 반드시 브러시 즉, 정류자를 필요로 하고, 코일측을 회전시키는 구조는 브러시리스(Brushless)화가 실현될 수 없는데, 브러시리스 모터에서는 이것의 해결책으로 코일측을 고정시키고, 영구자석을 회전시키는 것이다.
따라서, 브러시리스 모터의 회전자는 영구자석으로 구성되고, 전력을 따로 공급하지 않으며, 전선을 접촉할 필요가 없어 브러시 즉, 정류자의 접촉부 또한 필요가 없게 된다.
한편, 상기와 같은 사실은 영구자석 회전자의 자극 위치가 회전에 대응하여 변화된다는 것이다.
그리고, 모터가 일정방향으로 회전하는 것에는 자극 위치에 대응한 코일을 여자(勵磁)시킬 필요가 있으며, 자극 위치를 무슨 방법으로든 감지하지 않으면 안되었다.
따라서, 이점에서 브러시리스 모터도 영구자석 회전자의 위치검출이 매우 중요한 요소로 되며, 자극 검출에 홀소자를 이용하고 있다.
홀소자는 N,S의 자극 판별기능을 가지고 있는 감자성 소자로 되어 있어, 위치 검출에 홀소자를 사용하는 경우, 자극 검출의 경우에는 특별한 부수재료를 새로 설치해야 할 필요가 없게 된다.
상기와 같은 고정자와 회전자의 상대적인 위치를 위치검출소자인 홀소자를 이용하여 검출하도록 되어 있는 종래의 브러시리스 모터의 회로를 제1도에 나타내었다.
제1도는 종래의 홀소자를 이용한 브러시리스 모터를 나타내는 회로도이다.
제1도를 참조하면, 3상 양방향 120°통전방식의 브러시리스 모터로서, 고정자인 3상의 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)과 회전자(영구자석이 고정자의 상측에 위치되어 있으나 도시되어 있지않음.)의 상대적인 위치를 검출하기 위하여 위치 검출소자인 홀소자(Hu),(Hv),(Hw)를 이용하여 자극 위치를 검출하고, 홀소자 입력단(Ha),(Hb),(Hc)을 통해 스위칭 회로(1)에 신호를 인가하여, 상기 스위칭 회로(1)의 스위칭에 의해 구동 트랜지스터(Q1∼Q6)를 온 오프(ON OFF)하고, 상기 구동 트랜지스터(Q1∼Q6)의 양방향 구동 출력단(Du),(Dv),(Dw)을 통해 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)에 전류를 흘려 모터가 회전하도록 되어 있다.
그리고,상기 구동 트랜지스터(Q1∼Q6)에는 구동 전원(Vs)이 인가되도록 하였다.
또한, 모터의 속도와 위상을 제어하기 위하여 회전자의 회주에 설치된 주파수 발생기(도시되지 않음)를 이용하여 서보(Servo) 제어를 한다.
그리고, 홀소자 입력단(Ha),(Hb),(Hc)에는 홀소자(Hu),(Hv),(Hw)와의 매칭(Matching)을 위해 하이 임피던스가 걸리므로, 바이어스 저항을 걸어주도록 되어 있다(도시되지 않음).
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래의 브러시리스 모터에 따르면, 위치 검출소자인 홀소자(3상일 경우 3개)와 바이어스 저항(최소 1개 이상)이 필요하기 때문에 회로가 복잡해질 뿐만 아니라 경비의 절감면에서도 불리한 점이 많았다.
따라서, 이 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 고안의 목적은 위치 검출용 홀소자와 바이어스 저항을 각 구동코일에서 발생하는 역기전력으로 대치함과 동시에 구분동작(SLOW동작)제어시 PWM에서 비교 허용신호를 발생시켜 이 신호만큼 통전, 휴지시간을 제어할 수 있도록 한 브러시리스 모터를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 이 고안의 특징은 고정자와 회전자의 상대적인 위치를 검출하기 위하여 위치 검출소자인 홀소자를 이용하고, 홀소자 입력단에 홀소자와의 매칭을 위해 바이어스저항을 걸어주도록 되어 있는 3상 양방향 120°통전방식의 브러시리스 모터에 있어서, 상기 구동코일의 중성점과 끝단이 각각 비반전단과 반전단에 연결되는 제 1, 2, 3 연산증폭기에 PWM으로부터 비교 허용신호가 인가되어, 상기 구동코일의 각 상(相)과 중성점에서 발생하는 역기전력과, PWM으로부터 비교 허용신호를 이용함으로써, 속도와 위상을 제어하는 위치 검출소자인 홀소자와 바이어스 저항이 필요없을 뿐만 아니라 모터의 구분 동작시 상기 비교 허용신호만큼 통전, 휴지시간을 제어할 수 있는 브러시리스 모터에 있다.
이하, 이 고안에 따른 일 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 이 고안에 다른 브러시리스 모터의 일 실시예를 나태내는 회로도이다.
제2도를 참조하면, 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 중성점(M)에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 비반전단(+)이 연결되며, 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 끝단에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 반전단(-)이 연결되어 이루어져 있다.
그리고, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 출력측은 제1도의 스위칭 회로(1)에 연결되지만 제2도에서는 도시되지 않았다.
또한, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)에는 PWM(Pulse Width Modulation:도시되지 않음.)으로부터 비교 허용신호(Su),(Sv),(Sw)가 인가된다.
이와 같이 이루어진 이 고안에 따른 브러시리스 모터의 동작을 제2도와 제3도를 통하여 설명한다.
먼저, 각 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 중성점(M)과 끝단에서 발생하는 역기전력은 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 비반전단(+)과 반전단(-)에 입력되고, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)는 비반전단(+)과 반전단(-)의 두 입력 신호를 비교하여 전압의 형태로 출력한다.
또한, 모터의 구분 동작(예를 들어 SLOW 동작)시 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)를 콘트롤 제어하기 위해 PWM에서는 비교 허용신호(Su),(Sv),(Sw)가 발생되어, 정지하고, 다시 정지하였다가 회전하는 통전, 휴지시간을 제어하도록 하였다.
그리고, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)에서 출력은 전압의 형태로 제1도의 스위칭 회로(1)에 인가된다.
상기 스위칭 회로(1)의 이후의 동작은 제1도의 설명과 동일하게 이루어진다.
한편, 상기 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)에 입력되는 역기전력의 전압의 형태는 제3도에 나타내었다.
제3도는 제2도의 각 상에서 발생하는 역기전력의 전압을 나타내는 파형도로서, 각 상(相)에서 발생하는 역기전력은 각각 120°의 위상차를 갖고 출력된다.
따라서, 상기와 같이 동작하는 이 고안에 따른 브러시리스 모터에 의하면, 각 구동코일에서 발생하는 역기전력과 PWM으로 부터 비교 허용신호를 이용하여, 위치 검출소자인 홀소자(3상일 경우 3개)와 바이어스 저항(최소 1개 이상)이 필요가 없게 되어 회로가 간단할 뿐만 아니라 동시에 구분 동작 제어도 가능하므로 전체적으로 생산성 향상 및 경비의 절감 효과가 있다.
그리고, 이 고안의 회로에 관해서는 이 분야의 통상의 지식을 가진 사람이면, 그 수정과 개량이 가능하기 때문에 명세서 및 도면은 실시예로만 간주되어지고, 이 고안의 영역 및 의도는 이후 기술될 청구범위로 나타내기로 한다.

Claims (1)

  1. 고정자인 3상의 구동코일과 회전자의 상대적인 위치를 검출하기 위하여 위치 검출소자인 홀소자를 이용하여 자극 위치를 검출하고, 홀소자 입력단에 홀소자와의 매칭을 위해 바이어스저항을 걸어주도록 되어 있는 3상 양방향 120°통전방식의 브러시리스 모터에 있어서, 상기 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 중성점(M)에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 비반전단(+)이 연결되며, 구동코일(Lu),(Lv),(Lw)의 끝단에는 제 1, 2, 3 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)의 반전단(-)이 연결되고, 상기 연산증폭기(OP1),(OP2),(OP3)에는 PWM으로부터 비교 허용신호(Su),(Sv),(Sw)가 인가되도록 하여, 구동코일의 각 상(相)과 중성점에서 발생하는 역기전력과, PWM의 비교 허용신호를 이용함으로써, 속도와 위상을 제어하는 위치검출소자인 홀소자와 바이어스 저항이 필요없고, 모터의 구분 동작시 상기 비교 허용신호만큼 통전, 휴지시간을 제어할 수 있는 브러시리스 모터.
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