KR100296304B1 - Single phase srm with controllability of rotation direction - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로에 관한 것으로, 종래에는 단상 에스알엠(SRM)은 동작 초기의 기동불안 및 회전방향의 불안정을 해소하기 위해 동작전 로터의 위치를 항상 기동이 잘되는 위치로 사전에 설정할 수 있도록 영구자석을 설치하여 정지시 로터의 위치를 영구자석이 있는 곳으로 파킹(parking)시키도록 하고 있으나 회전방향은 일방향으로 고정될 수 밖에 없는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 모터의 스테이터 폴의 중앙점에서 반시계방향과 시계방향 위치에 각각 설치되는 반시계/시계방향 회전용 파킹코일(101)(102)와, 입력되는 직류전압(Vs)으로 부터 노이즈를 제거하기 위한 리액터(L)와, 상기 리액터(L)를 거친 직류전압을 평활시켜 출력하는 직류 링크 커패시터(C)와, 모터(100)의 권선(L)의 상,하 직렬연결되어 모터를 회전시키는 상,하위 스위치소자(Q1,Q2)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D2)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D1)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)와 병렬로 각각 연결되어 상기 반시계/시계방향 회전용 파킹코일(101)(102)을 선택하기 위한 방향선택 스위치소자(QA)(QB)로 구성하여, 낮은 가격으로 양방향 회전이 가능한 모터를 얻을 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a single-phase SM drive circuit capable of forward / reverse rotation. In the related art, single-phase SM (SRM) always starts the position of the rotor before operation in order to alleviate the starting instability and instability of the rotational direction. The permanent magnet is installed so that it can be set to a good position in advance so that the position of the rotor can be parked to the place where the permanent magnet is located at the stop. However, the rotation direction has to be fixed in one direction. Therefore, in the present invention, the noise from the anti-clockwise and clockwise rotation parking coils 101 and 102 installed at counterclockwise and clockwise positions respectively at the center point of the stator pole of the motor, and the input DC voltage Vs. Reactor (L) for removing the, DC link capacitor (C) for smoothing and outputting the DC voltage through the reactor (L), and the upper and lower of the winding (L) of the motor 100 is connected in series The upper and lower switch elements Q1 and Q2 to rotate, a freewheel diode D2 connected between the emitter of the upper switch element Q1 and the emitter of the lower switch element Q2, and the upper switch element Q1. Freewheel diode (D1) connected between the collector of the lower switch element (Q2) and the upper switch element (Q1) connected in parallel with the anti-clockwise / clockwise rotation of the parking coil 101 ( 102) direction for selecting a selection switching element (Q a) (and composed of a Q B) It will have to get a motor capable of bi-directional rotation at the lowest price.
Description
본 발명은 로터(Rotor)의 파킹을 위해 영구자석 대신 직류 전자석 효과를 얻도록 하기 위하여 스테이터 폴들간에 코일을 설치하여 기동전 로터의 위치를 미리 정렬시킬 수 있도록 한 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로에 관한 것으로, 특히 2개의 전자석을 설치하여, 회전방향에 따라 원하는 전자석을 선택, 통전시킴으로써 단상 에스알엠의 회전방향을 제어할 수 있도록 한 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로에 관한 것이다.The present invention is to install the coil between the stator poles in order to obtain a direct current electromagnet effect instead of a permanent magnet for the parking of the rotor (single-phase) The present invention relates to a drive circuit, and more particularly, to a single phase SM drive circuit capable of forward / reverse rotation in which two electromagnets are provided and a desired electromagnet is selected and energized according to the rotation direction to control the rotation direction of the single phase SM. will be.
도 2는 종래 6/4 구조를 갖는 에스알엠의 구동회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 에스알엠 모터로 공급하는 직류 링크 커패시터(C)와, 병렬로 N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La,Lb,Lc)과, 이 모터 권선(La,Lb,Lc)에 상,하로 직렬연결된 상,하위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)(Q2a,Q2b,Q2c)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD2,FRD4,FRD6)와, 상기 상위 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD3,FRD5,FRD7)로 구성된다.FIG. 2 is a conventional driving circuit diagram of an SLM having a 6/4 structure. As shown therein, a DC link capacitor C for supplying a DC voltage obtained by smoothing an input power supply to an SLM motor, and N in parallel with each other. N motor windings La, Lb and Lc connected to each of the number of phases, and upper and lower switch elements Q1a, Q1b and Q1c connected in series up and down to the motor windings La, Lb and Lc. The freewheel diodes FRD2, FRD4 and FRD6 connected between the Q2b and Q2c, the emitters of the upper switch elements Q1a, Q1b and Q1c and the emitters of the lower switch elements Q2a, Q2b and Q2c; It consists of freewheel diodes FRD3, FRD5 and FRD7 connected between the collector and the emitters of the lower switch elements Q2a, Q2b and Q2c.
그리고, 도 3은 종래 6/4 구조를 갖는 에스알엠의 전원공급 및 구동회로도로서, 이에 도시된 바와같이, 모터 권선에 순차적으로 전압을 인가하도록 하는 제어용 전원공급장치(11)와, 상기 제어용 전원공급장치(SMPS)에 신호를 인가하여 전압을 15V-40V까지 변화시키도록 제어하는 마이크로 컴퓨터(12)와, 모터내 회전자의 위치를 검출하고 그에따른 회전자 위치신호를 출력하는 포토센서와 상기 회전자 위치신호에 따라 스위치소자를 온/오프할 수 있는 피엔피 스위치소자로 이루어진 베이스 구동부(13)와, 병렬로 N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La,Lb,Lc)과, 이 모터 권선(La,Lb,Lc)에 상,하로 직렬연결된 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c) (Q2a,Q2b,Q2c)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD2,FRD4,FRD6)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD3,FRD5,FRD7)와, 상위 스위치소자의 베이스와 하위 스위치소자의 에미터 사이에 연결되어 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)를 동시에 온시키도록 하는 저항(R21-R23)으로 구성된다.3 is a conventional power supply and driving circuit diagram of an SM having a 6/4 structure. As shown in FIG. 3, a control power supply device 11 for sequentially applying a voltage to a motor winding, and the control power supply. A microcomputer 12 for applying a signal to the supply device SMPS to control the voltage to be changed to 15V-40V, a photosensor for detecting the position of the rotor in the motor and outputting the corresponding rotor position signal. A base driver 13 made of a PNP switch element capable of turning on / off the switch element according to the rotor position signal, N motor windings La, Lb, and Lc connected in parallel with each other by the number of N phases, Switch elements Q1a, Q1b, Q1c (Q2a, Q2b, Q2c) connected in series with the motor windings La, Lb, and Lc up and down, and emitters and lower parts of the upper switch elements Q1a, Q1b, and Q1c. Freewheel diode connected between emitters of switch elements Q2a, Q2b and Q2c (FRD2, FRD4, FRD6), a freewheel diode (FRD3, FRD5, FRD7) connected between the collector of the upper switch elements Q1a, Q1b and Q1c and the emitters of the lower switch elements Q2a, Q2b and Q2c; A resistor (R21-R23) connected between the base of the upper switch element and the emitter of the lower switch element to turn on the upper switch element (Q1a, Q1b, Q1c) and the lower switch element (Q2a, Q2b, Q2c) at the same time. It is composed.
그리고, 종래 단상 에스알엠의 구동회로는, 도 5에 도시한 바와같이, 입력되는 직류전압(Vs)으로 부터 노이즈를 제거하기 위한 리액터(L)와, 상기 리액터(L)를 거친 직류전압을 평활시켜 출력하는 직류 링크 커패시터(C)와, 모터 권선(L)에 상,하로 직렬연결된 스위치소자(Q1,Q2)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D2)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D1)로 구성된다.As shown in Fig. 5, the conventional single-phase SM driving circuit smoothes the reactor L for removing noise from the input DC voltage Vs and the DC voltage passed through the reactor L. DC link capacitor (C) to be outputted to the output, the switch element (Q1, Q2) connected in series up and down to the motor winding (L), the emitter of the upper switch element (Q1) and the emi of the lower switch element (Q2) And a freewheel diode D1 connected between the emitter and the emitter of the lower switch element Q2 and the collector of the upper switch element Q1.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the prior art configured in this way in detail as follows.
직류 링크 커패시터(C)가 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류전압을 도 1에서와 같은 에스알엠(SRM)으로 공급하면, 상기 에스알엠(SRM)은 회전하게 되고, 이에따라 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치에 따른 신호를 출력한다.When the DC voltage generated by smoothing the power inputted by the DC link capacitor C is supplied to the SRM as shown in FIG. 1, the SRM rotates, and thus the photo interrupter and each By installing a disk having a slot associated with the image, the position of the rotor is detected by the photosensor, and a signal corresponding to the detected position of the rotor is output.
가령 A상이 유기되도록 하기 위한 신호가 A상의 모터 권선(La)에 직렬연결된 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)의 베이스로 각각 공급된다.For example, a signal for causing the phase A to be induced is supplied to the bases of the upper and lower switch elements Q1a and Q2a connected in series to the motor winding La of the phase A, respectively.
따라서 상기 A상의 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 동시에 턴온된다.Therefore, the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of A phase are simultaneously turned on.
상기 A상의 상,하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)가 온됨에 따라 모터 권선(La)으로 전류가 흐르게 되고, 이에따라 A상의 모터 권선(La)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.As the upper and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned on, current flows to the motor winding La, thereby allowing electricity to be induced into the motor winding La of the A phase.
이어서 상기 A상의 상, 하위 스위치소자(Q1a)(Q2a)는 턴오프시키고, B상을 유기시키기 위한 신호를 B상의 모터 권선(Lb)에 직렬 연결된 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)의 베이스로 각각 공급된다.Subsequently, the phase and lower switch elements Q1a and Q2a of the A phase are turned off and the signals of the upper and lower switch elements Q1b and Q2b connected in series to the motor winding Lb of the B phase are connected to turn off the B phase. Each is supplied to the base.
이때 A상의 모터 권선(La)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD3), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(FRD2), 모터 권선(La)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.At this time, the magnetic flux induced in the motor winding La of the phase A is removed by the freewheel diode FRD3, the DC link capacitor C, the freewheel diode FRD2, and the motor winding La, and the motor rotates smoothly.
그러면 상기 B상의 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 동시에 턴온된다.Then, the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of phase B are turned on at the same time.
상기 B상의 상,하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)가 온됨에 따라 모터 권선(Lb)으로 전류가 흐르게 되고, 이에따라 B상의 모터 권선(Lb)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.As the upper and lower switch elements Q1b and Q2b of the B phase are turned on, current flows to the motor winding Lb, thereby allowing electricity to be induced to the B phase motor winding Lb.
이후에 상기 상, 하위 스위치소자(Q1b)(Q2b)는 동시에 턴오프되고, C상을 턴온시키기 위한 신호가 상,하위 스위치소자(Q1c)(Q2c)의 베이스로 공급된다.Thereafter, the upper and lower switch elements Q1b and Q2b are simultaneously turned off, and a signal for turning on the C phase is supplied to the base of the upper and lower switch elements Q1c and Q2c.
이때 B상의 모터 권선(Lb)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD5), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(FRD4), 모터 권선(Lb)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.At this time, the magnetic flux induced in the B-phase motor winding Lb is removed by the freewheel diode FRD5, the DC link capacitor C, the freewheel diode FRD4, and the motor winding Lb, and the motor rotates smoothly.
그따라서 상기 C상의 상,하위 스위치소자(Q1c)(Q2c)는 턴온되고, 모터 권선(Lc)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.Therefore, the upper and lower switch elements Q1c and Q2c of the C phase are turned on, and electricity can be induced in the motor winding Lc.
상기에서 모터권선에 전기를 유기시키기 위한 상,하위 스위치를 온시키기 위한 신호는 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 되고, 그 검출한 회전자 위치신호를 미도시된 마이크로 컴퓨터로 제공한다.In the above, the signal for turning on the upper and lower switches for releasing electricity to the motor winding is detected by the photosensor by installing a disk having a photo interrupter and a slot associated with each phase inside the motor. The detected rotor position signal is provided to a microcomputer not shown.
그러면 상기 마이크로 컴퓨터는 각 상을 제어하기 위한 신호를 출력하게 된다.The microcomputer then outputs a signal for controlling each phase.
그리고, 에스알엠의 전원공급 및 구동과정을 도 3에 의거하여 살펴보면, 마이크로 컴퓨터(12)는 그의 출력포트(PORT1)로 모터 속도를 가변시키기 위한 신호를 제어용 전원공급장치(11)로 인가한다.3, the microcomputer 12 applies a signal for varying the motor speed to the control power supply 11 for its output port PORT1.
여기서 상기 제어용 전원공급장치(11)는 SMPS(SWITCHING MODE POWER SUPPLY)이다.The control power supply 11 is a SMPS (SWITCHING MODE POWER SUPPLY).
그러면 상기 제어용 전원공급장치(11)는 15V-40V 까지 변화시킬 수 있으며, 이 변화된 전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급한다.Then, the control power supply 11 can change up to 15V-40V, and supply the changed voltage to the SRM motor.
따라서 에스알엠(SRM) 모터의 회전자가 회전하게 되고, 그 회전 속도는 가변된다.Accordingly, the rotor of the SRM motor rotates, and its rotation speed is variable.
이때 모터의 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 된다.At this time, the position of the rotor of the motor is detected by the photosensor.
먼저 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록 회전자의 위치를 검출하여 베이스 구동부(13)의 A상의 포토센서(PHOTO Sa)에서 신호를 출력하면 피엔피 스위치소자(PNP1)가 온된다.First, when the position of the rotor is detected so that electricity is induced on the stator winding A, and a signal is output from the photosensor PH Sa on the A of the base driver 13, the PNP1 switch element PNP1 is turned on.
상기 피엔피 스위치소자(PNP1)가 온됨에 따라 고전위의 신호(Sa)가 A상의 하위 스위치소자(Q2a)의 베이스로 공급된다.As the PNP switch element PNP1 is turned on, the high-potential signal Sa is supplied to the base of the lower switch element Q2a of the A phase.
따라서 상기 A상의 하위 스위치소자(Q2a)가 턴온된다.Therefore, the lower switch element Q2a of the A phase is turned on.
상기 A상의 하위 스위치소자(Q2a)가 온됨에 따라 전류가 접지측으로 바이패스 되어 저항(R21)을 통해서는 저전위신호가 A상의 상위 스위치소자(Q1a)의 베이스로 인가되어, 상기 A상의 상위 스위치소자(Q1a)도 턴온된다.As the lower switch element Q2a of the A phase is turned on, current is bypassed to the ground side, and a low potential signal is applied to the base of the upper switch element Q1a of the A phase through the resistor R21, and thus the upper switch of the A phase. Element Q1a is also turned on.
따라서 A상의 모터 권선(La)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.Therefore, it is possible to induce electricity to the motor winding La of the phase A.
이렇게 A상의 모터 권선(La)에 전기가 유기된 다음 순간에 게이트 구동부(13)의 B상의 포토센서(PHOTO Sb)에서 신호가 발생된다.The signal is generated from the photoelectric sensor PHOTO Sb of the B phase of the gate driver 13 at the next instant when electricity is induced in the motor winding La of the A phase.
이때 A상의 포토센서(PHOTO Sa)는 오프되고, 이에 따라 피엔피 스위치소자(PNP1)도 오프됨으로써, A상의 하위 스위치소자(Q2a)도 오프되고 동시에 상위 스위치소자(Q1a)도 오프됨에 따라 모터 권선(La)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD3, FRD2)에 의해 제거된다.At this time, the photoelectric sensor PH A of the A phase is turned off, so that the PNP switch element PNP1 is also turned off, so that the lower switch element Q2a of the A phase is turned off and the upper switch element Q1a is turned off. The magnetic flux induced at La is removed by the freewheel diodes FRD3 and FRD2.
따라서 모터의 회전을 원활하게 해준다.Therefore, the motor rotates smoothly.
그리고 B상의 포토센서(PHOTO Sb)에서 발생된 회전자 위치신호에 의해 피엔피 스위치소자(PNP2)도 턴온된다.The PNP switch element PNP2 is also turned on by the rotor position signal generated by the B-phase photo sensor PHOTO Sb.
상기 피엔피 스위치소자(PNP2)가 온됨에 따라 고전위의 신호(Sb)가 B상의 하위 스위치소자(Q2b)의 베이스로 공급된다.As the PNP switch element PNP2 is turned on, the high potential signal Sb is supplied to the base of the lower switch element Q2b of the B phase.
따라서 상기 B상의 하위 스위치소자(Q2b)가 턴온된다.Therefore, the lower switch device Q2b of phase B is turned on.
상기 B상의 하위 스위치소자(Q2b)가 온됨에 따라 전류가 접지측으로 바이패스 되어 저항(R22)을 통해서는 저전위신호가 B상의 상위 스위치소자(Q1b)의 베이스로 인가되어, 상기 B상의 상위 스위치소자(Q1b)도 턴온된다.As the lower switch element Q2b of phase B is turned on, current is bypassed to the ground side, and a low potential signal is applied to the base of the upper switch element Q1b of phase B through the resistor R22, and the upper switch of phase B is supplied. Element Q1b is also turned on.
따라서 B상의 모터 권선(Lb)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.Therefore, it is possible to induce electricity to the motor winding (Lb) of the B phase.
이렇게 B상의 모터 권선(Lb)에 전기가 유기된 다음 순간에 게이트 구동부(13)의 C상의 포토센서(PHOTO Sc)에서 신호가 발생된다.The signal is generated at the photoelectric sensor PHOTO Sc of the C phase of the gate driver 13 at the next instant when electricity is induced in the B phase motor winding Lb.
이에따라 C상의 상,하위 스위치소자(Q1c,Q2c)가 턴온됨으로서, C상의 모터 권선(Lc)에 전기가 유기되어 회전을 가속하게 되고, 이와같은 일을 반복하게 됨으로써 에스알엠 모터는 회전하게 된다.As a result, the upper and lower switch elements Q1c and Q2c of the C phase are turned on, so that electricity is induced in the motor winding Lc of the C phase to accelerate the rotation, so that the SM motor rotates.
그리고, 단상 SRM의 경우 도 6a에서와 같이 인덕턴스 값이 가장 작은 위치에 있을 경우 도 6b에서와 같이 하이상태의 스위치신호를 도 5에 도시한 스위치소자(Q1,Q2)의 게이트로 제공한다.In the case of the single-phase SRM, as shown in FIG. 6A, when the inductance value is at the smallest position, the high-state switch signal is provided to the gates of the switch elements Q1 and Q2 shown in FIG.
그러면 상기 스위치소자(Q1,Q2)가 동시에 턴온되고, 이에따라 모터에 전류가 흘러 회전하게 된다.Then, the switch elements Q1 and Q2 are turned on at the same time, so that current flows to the motor to rotate.
이렇게 회전하다가 상기 스위치소자(Q1,Q2)의 게이트로 로우상태의 스위치신호가 인가되면, 상기 스위치소자(Q1,Q2)가 턴오프되어 모터로 흐르는 전류가 차단된다.When the switch signal in the low state is applied to the gates of the switch elements Q1 and Q2 while rotating in this manner, the switch elements Q1 and Q2 are turned off to cut off the current flowing to the motor.
이때 상기 모터에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(D1), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.At this time, the magnetic flux induced by the motor is removed through the freewheel diode (D1), the DC link capacitor (C), the freewheel diode (D2), and the motor, thereby smoothly rotating the motor.
이렇게 회전하는 모터의 토크는 도 6d에 도시한 바와같다.The torque of the rotating motor is as shown in Fig. 6D.
상기 프리휠 다이오드(D1,D2)를 통해 모터의 자속이 모두 제거되는 순간 모터는 정지된다.When the magnetic flux of the motor is removed through the freewheel diodes D1 and D2, the motor is stopped.
도 5에서와 같이, 단상에서는 단일한 상만의 직렬연결이 존재하며, 다수의 폴들을 가질 경우에도 병렬 또는 직렬로 접속되어 결국 전류의 통전시점이 모두 동일하게 1회만이 발생된다.As shown in Figure 5, there is only a single phase in series connection, even in the case of having a plurality of poles are connected in parallel or in series so that the current is only once once the current of the energization point.
지금까지 설명한 바와같이 도 1에서와 같은 3상의 경우 3상간의 통전순서로써 회전방향을 제어할 수 있는데 반해 도 5에서와 같은 단상의 경우 모터의 기동시 로터의 돌극부의 위치에 따라 회전방향 및 기동이 불안해지는 문제가 발생되므로, 이를 해결하기 위하여 모터의 기동 이전에 로터의 위치를 기동 특성이 양호한 위치로 고정시키기 위하여 도 4에서와 같이 영구자석을을 설치한다.As described above, in the case of three phases as shown in FIG. 1, the rotation direction can be controlled by the energization order between three phases, whereas in the case of single phase as shown in FIG. 5, the rotation direction and the start direction depending on the position of the protrusion of the rotor when the motor is started. Since this unstable problem occurs, in order to solve this problem, a permanent magnet is installed as shown in FIG. 4 to fix the position of the rotor to a position having good starting characteristics before starting the motor.
따라서 초기의 기동 불안을 해결한다.This solves the initial maneuver instability.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 단상 에스알엠(SRM)은 동작 초기의 기동불안 및 회전방향의 불안정을 해소하기 위해 동작전 로터의 위치를 항상 기동이 잘되는 위치로 사전에 설정할 수 있도록 영구자석을 설치하여 정지시 로터의 위치를 영구자석이 있는 곳으로 파킹(parking)시키도록 하고 있으나 회전방향은 일방향으로 고정될 수 밖에 없는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, the single-phase SM (SRM) is a permanent magnet so that the position of the rotor before the operation can always be set to a position that can be easily started in order to alleviate the starting instability and rotational instability at the beginning of the operation. By installing this to park the position of the rotor to a permanent magnet when stationary (stop) but there is a problem that the rotation direction can only be fixed in one direction.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 종래의 영구자석 대신 2개의 로터위치 설정용 전자석을 설치하여 회전방향에 따라 원하는 위치에 전자석을 선택하고, 통전시킴으로써 단상 에스알엠의 회전방향을 제어할 수있도록 한 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above is to install two rotor position electromagnets in place of the conventional permanent magnet to select the electromagnet at a desired position according to the rotation direction, and energized by It is to provide a single-phase SM drive circuit capable of forward / reverse rotation to control the rotation direction.
본 발명의 다른 목적은 낮은 가격으로 양방향 회전이 가능한 모터를 얻을 수 있도록 한 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a single-phase SL drive circuit capable of forward / reverse rotation to obtain a motor capable of bidirectional rotation at a low price.
도 1은 종래 6/4 구조를 갖는 에스알엠의 구조도.1 is a structural diagram of an SLM having a conventional 6/4 structure.
도 2는 종래 6/4 구조를 갖는 에스알엠의 구동회로도.2 is a driving circuit diagram of an SLM having a conventional 6/4 structure.
도 3은 종래 6/4 구조를 갖는 에스알엠의 전원공급 및 구동회로도.3 is a power supply and drive circuit diagram of the SM has a conventional 6/4 structure.
도 4는 종래 단상 에스알엠의 구조도.4 is a structural diagram of a conventional single-phase RM.
도 5는 종래 단상 에스알엠의 구동회로도.5 is a driving circuit diagram of a conventional single-phase SM.
도 6은 도 5에 대한 각 부의 신호 파형도.FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part shown in FIG. 5; FIG.
도 7은 본 발명의 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로도.Figure 7 is a single-phase SM drive circuit capable of forward / reverse rotation of the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100 : 에스알엠101 : 반시계방향 회전용 파킹코일100: SM101: parking coil for counterclockwise rotation
102 : 시계방향 회전용 파킹코일103 : 로터102: parking coil for clockwise rotation 103: rotor
C : 직류 링크 커패시터L : 리액터C: DC link capacitor L: Reactor
Q1 : 상위 스위치소자Q2 : 하위 스위치소자Q1: upper switch element Q2: lower switch element
QA,QB: 방향선택 스위치소자Q A , Q B : Directional switch element
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터의 스테이터 폴의 중앙점에서 반시계방향과 시계방향 위치에 각각 설치되는 반시계/시계방향 회전용 파킹코일와, 입력되는 직류전압의 노이즈를 제거한 리액터를 거친 직류전압을 평활시켜 출력하는 직류 링크 커패시터와, 모터권선의 상,하 직렬연결되어 모터를 회전시키는 상,하위 스위치소자와, 상기 상위 스위치소자의 에미터와 하위 스위치소자의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드와, 상기 상위 스위치소자의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드와, 상기 상위 스위치소자와 병렬로 각각 연결되어 상기 반시계/시계방향 회전용 파킹코일을 선택하여 통전시키기 위한 방향선택 스위치소자로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a DC through a counter-clockwise / clockwise rotation of the parking coil installed in the counterclockwise and clockwise position at the center point of the stator pole of the motor, and the reactor to remove the noise of the input DC voltage DC link capacitor for smoothing and outputting voltage, upper and lower switch elements connected to the upper and lower series of motor windings to rotate the motor, and a freewheel diode connected between the emitter of the upper switch element and the emitter of the lower switch element. And a freewheel diode connected between the collector of the upper switch element and the emitter of the lower switch element Q2, and connected in parallel with the upper switch element to select and energize the anti-clockwise / clockwise rotation parking coil. Characterized in that composed of a direction selection switch element for.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명 정/역회전이 가능한 단상 에스알엠 구동회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 모터의 스테이터 폴의 중앙점에서 반시계방향과 시계방향 위치에 각각 설치되는 반시계/시계방향 회전용 파킹코일(101)(102)와, 입력되는 직류전압(Vs)으로 부터 노이즈를 제거하기 위한 리액터(L)와, 상기 리액터(L)를 거친 직류전압을 평활시켜 출력하는 직류 링크 커패시터(C)와, 모터(100)의 권선(L)의 상,하 직렬연결되어 모터를 회전시키는 상,하위 스위치소자(Q1,Q2)와, 상기 상위스위치소자(Q1)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D2)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(D1)와, 상기 상위 스위치소자(Q1)와 병렬로 각각 연결되어 상기 반시계/시계방향 회전용 파킹코일(101)(102)을 선택하기 위한 방향선택 스위치소자(QA)(QB)로 구성한다.FIG. 7 is a single-phase SM drive circuit diagram of the present invention capable of forward / reverse rotation, and as shown therein, for counterclockwise / clockwise rotation respectively installed at counterclockwise and clockwise positions at a center point of a stator pole of a motor. Parking coils 101 and 102, a reactor L for removing noise from the input DC voltage Vs, and a DC link capacitor C for smoothing and outputting the DC voltage passed through the reactor L. And upper and lower switch elements Q1 and Q2 connected in series with the upper and lower windings of the winding L of the motor 100 to rotate the motor, and emitters and lower switch elements Q2 of the upper switch element Q1. Freewheel diode (D2) connected between the emitters of < RTI ID = 0.0 >),< / RTI > The counterclockwise and clockwise rotating waves connected in parallel with Constitute a direction switch element (Q A), (Q B) for selecting the coils 101 and 102.
상기에서 반시계방향 회전용 파킹코일(101)은 스테이터 폴의 중앙점에서 반시계 방향으로 편향되어 대각선으로 직렬 설치되고, 시계방향 회전용 파킹코일(102)은 스테이터 폴의 중앙점에서 시계방향으로 편향되어 대각선으로 직렬 설치된다.In the above, the counterclockwise rotating parking coil 101 is deflected counterclockwise from the center point of the stator pole and installed in a diagonal line, and the clockwise rotating parking coil 102 is clockwise from the center point of the stator pole. Deflected and installed diagonally in series.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
직류전압(Vs)이 인가되면, 리액터(L)는 직류전압 공급시에 인가될 수 있는 노이즈를 제거하여 직류 링크 커패시터(C)로 제공한다.When the DC voltage Vs is applied, the reactor L removes noise that may be applied when the DC voltage is supplied and provides the DC link capacitor C.
그러면 상기 직류 링크 커패시터(C)는 직류 전압을 평활시켜 얻어진 전압을 단상 에스알(100)으로 제공한다.Then, the DC link capacitor C provides the single phase SL 100 with a voltage obtained by smoothing the DC voltage.
이때 인덕턴스 값이 가장 작은 위치에 있을 경우 하이상태의 스위치신호를 스위치소자(Q1,Q2)의 게이트로 제공하면, 상기 스위치소자(Q1,Q2)는 동시에 턴온된다.In this case, when the inductance value is at the smallest position, when the high state switch signal is provided to the gates of the switch elements Q1 and Q2, the switch elements Q1 and Q2 are simultaneously turned on.
상기 스위치소자(Q1,Q2)가 동시에 턴온됨에 따라 전류가 단상 에스알엠(100)으로 흐르게 되고, 이에따라 상기 단상 에스알엠(100)는 회전하게 된다.As the switch elements Q1 and Q2 are turned on at the same time, current flows to the single phase RM 100, and accordingly, the single phase RM 100 rotates.
이렇게 회전하다가 단상 에스알엠(100)을 정지하고자 할 경우, 상기 스위치소자(Q1,Q2)의 게이트로 로우상태의 스위치신호를 인가시키면 상기 스위치소자(Q1,Q2)가 턴오프되어 모터로 흐르는 전류가 차단된다.In this case, when the single-phase SML 100 is to be stopped, when the switch signal in the low state is applied to the gates of the switch elements Q1 and Q2, the switch elements Q1 and Q2 are turned off to flow into the motor. Is blocked.
이때 상기 모터에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(D1), 직류 링크 커패시터(C), 프리휠 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.At this time, the magnetic flux induced by the motor is removed through the freewheel diode (D1), the DC link capacitor (C), the freewheel diode (D2), and the motor, thereby smoothly rotating the motor.
상기 프리휠 다이오드(D1,D2)를 통해 모터의 자속이 모두 제거되는 순간 모터는 정지된다.When the magnetic flux of the motor is removed through the freewheel diodes D1 and D2, the motor is stopped.
이렇게 정지한 단상 에스알엠(100)을 다시 기동시키고자 할 때, 기동직전에 모터의 회전방향을 설정한다.In order to start the single-phase SM100 stopped in this way, the rotation direction of the motor is set just before starting.
여기서 반시계방향 회전용 파킹코일(101)은 스테이터 폴의 중앙점에서 반시계 방향으로 편향되어 대각선으로 직렬 설치되어 있고, 시계방향 회전용 파킹코일(102)은 스테이터 폴의 중앙점에서 시계방향으로 편향되어 대각선으로 직렬 설치되어 있다.가령 반시계방향(Count Clockwise)으로 회전시키고자 할 경우, 기동 직전에 방향선택 스위치소자(QA)의 게이트로 하이상태의 스위치신호를 제공한다.Here, the anti-clockwise rotating parking coil 101 is installed in a diagonal line in a counterclockwise direction from the center point of the stator pole, and the clockwise rotating parking coil 102 is clockwise from the center point of the stator pole. They are deflected and arranged in a diagonal line. For example, when rotating in a counter clockwise direction, a high state switch signal is provided to the gate of the direction selection switch element Q A immediately before starting.
그러면 상기 방향선택 스위치소자(QA)가 온되고, 이에따라 리액터(L)를 거쳐 흐르는 전류는 저항(RA)과 방향선택 스위치소자(QA)를 거쳐 반시계방향 회전용 파킹코일(101)로 흐른다.Then, the direction selector switch element Q A is turned on, and thus, the current flowing through the reactor L passes through the resistor R A and the direction selector switch element Q A. Flows into.
따라서 전자석인 반시계방향 회전용 파킹코일(101)이 가동하게 된다.Therefore, the anti-clockwise rotation parking coil 101 which is an electromagnet is operated.
로터(103)의 폴이 반시계방향 회전용 파킹코일(101)이 있는 위치 즉, 반시계방향 회전 대기 위치로 정렬된다.The pole of the rotor 103 is aligned to the position where the parking coil 101 for counterclockwise rotation is located, that is, the counterclockwise rotation standby position.
이렇게 반시계방향 회전 대기 위치로 로터(103)가 정렬되어 있는 상태에서 모터에전류를 흘려주면, 모터는 반시계방향으로 회전하게 된다.When current flows to the motor while the rotor 103 is aligned with the counterclockwise rotation standby position, the motor rotates counterclockwise.
마찬가지로 시계방향(Clockwise)으로 회전시키고자 할 경우, 기동 직전에 방향선택 스위치소자(QB)의 게이트로 하이상태의 스위치신호를 제공한다.Similarly, when it is to be rotated clockwise, a high state switch signal is provided to the gate of the direction selection switch element Q B just before starting.
그러면 상기 방향선택 스위치소자(QB)가 온되고, 이에따라 리액터(L)를 거쳐 흐르는 전류는 저항(RB)과 방향선택 스위치소자(QB)를 거쳐 시계방향 회전용 파킹코일(102)로 흐른다.Then, the direction selection switch element (Q B ) is turned on, and thus the current flowing through the reactor (L) passes through the resistor (R B ) and the direction selection switch element (Q B ) to the clockwise rotating parking coil (102). Flow.
따라서 전자석인 시계방향 회전용 파킹코일(102)이 가동하게 된다.Therefore, the parking coil 102 for clockwise rotation, which is an electromagnet, is operated.
로터(103)의 폴이 시계방향 회전용 파킹코일(102)이 있는 위치 즉, 시계방향 회전 대기 위치로 정렬된다.The pole of the rotor 103 is aligned to the position where the parking coil 102 for clockwise rotation is located, that is, the clockwise rotation standby position.
이렇게 시계방향 회전 대기 위치로 로터(103)가 정렬되어 있는 상태에서 모터에 전류를 흘려주면, 모터는 시계방향으로 회전하게 된다.When the current flows to the motor while the rotor 103 is aligned in the clockwise rotation standby position, the motor rotates clockwise.
결국, 모터의 기동직전 회전방향의 결정을 위해 방향선택 스위치소자(QA)(QB)를 선택하여 통전 시킨 후, 일반적인 단상 에스알엠(SRM)과 동일한 방법으로 구동시키면 원하는 회전방향으로 회전하게 된다.As a result, after selecting and energizing the direction selection switch element Q A (Q B ) to determine the direction of rotation immediately before starting the motor, if it is driven in the same manner as a general single-phase SRM, it rotates in a desired direction of rotation. do.
그리고, 상기 방향선택 스위치소자(QA)(QB)는 한 번 기동된 이후에는 파킹 코일을 계속해서 통전시킬 필요가 없다.The direction selector switch Q A Q B does not need to energize the parking coil after being started once.
따라서, 본 발명은 종래 영구자석 대신 2개의 전자석을 반시계방향과 시계방향으로 위치하도록 설치하여 회전방향에 따라 원하는 전자석을 선택한 후 통전시켜 원하는회전방향으로 회전할 수 있도록 제어할 수 있고, 낮은 가격으로 양방향 회전이 가능한 모터를 얻을 수 있도록 한 효과가 있다.Therefore, the present invention can be installed so that two electromagnets are positioned counterclockwise and clockwise instead of the permanent magnets so that the desired electromagnets can be selected according to the rotation direction and then energized so as to be rotated in the desired direction of rotation. As a result, it is possible to obtain a motor capable of bidirectional rotation.
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