KR100343852B1 - 스텝 모터 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스텝 모터 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명은 프레임(10)에 삽착 고정되는 제1,2 보빈(20,40)의 여자 코일(21,41)에 각각 인가되는 전류 방향을가변시켜, 제2 보빈(40)에 삽입되는 제2,3 요크(50,60)의 서로 맞물리는 폴피스(51,61)와 제1 보빈(20)에 삽입되는 제1 요크(30)와 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 서로 맞물리는 폴피스(31,11)에 N, S의 자극 변화를 발생시킴으로써, 제1,2 보빈(20,40)을 통하여 프레임(10)에 삽입 고정되는 회전자(70)의 마크네트(72)와 다수의 폴피스(11,31,51,61)의 상호 작용에 의해 회전자(70)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 하는 스텝 모터 제어 방법에 있어서,

제1 보빈(20)의 여자 코일(21)의 전류 방향을 일정한 방향으로 고정하고, 제2 보빈(40)의 여자 코일(41)의 전류 방향만을 가변시켜 회전자(70)의 회전축(71)이 진동하도록 하는 것을 특징으로 하며,

이에 따라서, 사용자가 스텝 모터만을 사용하여 스텝 모터의 기능과 진동 모터의 진동 기능을 모두 발휘할 수 있도록 한다.

Description

스텝 모터 제어 방법 { METHOD OF CONTROLLING A STEP MOTOR }

본 발명은 스텝 모터에 관한 것이며, 보다 상세히는 스텝 모터를 진동 모터로 사용할 수 있도록 하는 스텝 모터 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스텝 모터는 공지의 DC 모터와 달리 입력 펄스 신호에 의해 여자 조건이 변할 때마다 순간적으로 정회전 또는 역회전할 수 있는 모터로서, 사무자동화 장치나 공장자동화 장치, FDD 헤드 카트리지 이송장치, 에어컨의 송풍창 작동 장치, 팩스나 프린터, 타이프라이터 등의 송급지 장치, CD-ROM이나 DVD 픽업 이송 장치 등에 주로 많이 사용된다.

또한, 진동 모터는 DC 모터의 일종으로서 회전축에 연결된 반추형 진동자를 회전시킴에 따라서 발생되는 고속의 편심차를 이용하여 진동을 발생시키도록 되어 있으며, 사무자동화 장치나 공장자동화 장치, 핸드폰, 페이저 등과 같은 통신 기기 등에 진동 기능을 부가하기 위하여 주로 많이 사용되며, 상기와 같은 반추형 진동자의 편심차를 이용한 진동 모터는 안마기, 진동 칫솔 등에 응용된다.

특히, 상기 사무자동화 장치나 공장자동화 장치 등에는 상기와 같은 스텝 모터와 진동 모터가 함께 사용되는 경우가 많다.

그러나, 상기와 같이 특정한 사무자동화 장치나 공장자동화 장치 등에 스텝모터와 진동 모터를 함께 사용하게 되면, 장치의 제작 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 전체 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스텝 모터의 여자 전류 흐름을 제어하여 상기 스텝 모터를 진동 모터로도 사용할 수 있도록 하는 스텝 모터 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 스텝 모터 제어 방법은 스텝 모터의 프레임에 삽착 고정되는 제1 보빈에 감겨진 여자 코일과 상기 제1 보빈에 접합되는 제2 보빈에 감겨진 여자 코일에 인가되는 여자 전류의 방향을 각각 가변시켜, 상기 제2 보빈에 삽입되는 제2 요크와 제3 요크의 서로 맞물리는 다수의 폴피스와 상기 제1 보빈에 삽입되는 제1 요크와 상기 프레임의 바닥면에 돌출된 서로 맞물리는 다수의 폴피스에 N, S의 자극 변화를 발생시킴으로써, 상기 제1 보빈과 제2 보빈의 관통구를 통하여 상기 프레임에 삽입 고정되는 회전자의 마크네트와 상기 다수의 폴피스의 상호 작용에 의해 회전자가 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 회전하도록 하는 스텝 모터 제어 방법에 있어서,

상기 제1 보빈에 감겨진 여자 코일의 전류 방향을 일정한 방향으로 고정하고, 상기 제2 보빈에 감겨진 여자 코일의 전류 방향만을 가변시켜 상기 회전자의 회전축이 진동하도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 스텝 모터를 도시한 분해 사시도,

도 2는 도 1의 부분 절개 사시도,

도 3은 도 1의 스텝 모터의 마그네트와 폴피스의 동작 원리를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터의 마그네트와 폴피스의 동작 원리를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 프레임 10a: 바닥면

11: 폴피스 20: 제1 보빈

21: 여자 코일 30: 제1 요크

31: 폴피스 40: 제2 보빈

41: 여자 코일 50: 제2 요크

51: 폴피스 60: 제3 요크

61: 폴피스 70: 회전자

71: 회전축 72: 마그네트

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 종래의 스텝 모터 제어 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 스텝 모터의 프레임(10)에는 내벽면으로부터 이격되어 보빈 삽착 공간을 형성하는 다수개의 치형 폴피스(11; Pole piece)가 바닥면(10a)에 돌출되어 있다.

원동형 제1 보빈(20)은 외주면에 여자 코일(21)이 감겨진 상태에서 상기 프레임(10)의 보빈 삽착 공간에 삽착 고정된다.

제1 요크(30)는 상기 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 다수의 치형 폴피스(11)와 맞물리는 다수의 치형 폴피스(31)가 돌출되어 있으며, 상기 제1 보빈(20)의 관통구에 삽입되어, 상기 프레임(10)의 바닥면(10a)에 삽착 고정된다.

원통형 제2 보빈(40)은 외주면에 여자 코일(41)이 감겨진 상태에서 상기 제1 보빈(20)에 접합된다.

제2 요크(50)는 상기 제1 요크(30)와 동일한 형상이며, 상기 제2 보빈(40)이 제1 보빈(20)에 접합되기 전에 상기 제2 보빈(40)의 관통구에 삽입된다.

제3 요크(60)도 역시 상기 제1 요크(30)와 동일한 형상이며, 상기 제2 요크(50)가 삽입된 상태로 제1 보빈(20)에 접합되는 상기 제2 보빈(40)의 관통구에 삽입 고정되고, 상기 제3 요크(60)의 다수의 폴피스(61)는 상기 제2 요크(50)의 다수의 폴피스(51)와 서로 맞물린다. 상기 제3 요크(60)는 프레임(10)으로 대체할 수있다.

회전자(70)는 중앙부에 회전축(71)이 형성되어 있고, 외주면에 마크네트(72)가 장착되며, 상기 제1 보빈(20)과 제2 보빈(40)의 관통구를 통하여 상기 프레임(10)에 삽입 고정된다.

도 3은 10극 착자된 스텝 모터의 마그네트와 폴피스의 동작 원리를 도시한 도면으로서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 스텝 모터는 상기 제1 보빈(20)과 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(21,41)에 연결된 도선(도시하지 않음)을 통하여 2상 여자 전류가 인가됨에 따라서, 상기 다수의 폴피스(11,31,51,61)에 N, S의 자극 변화가 발생하면, 상기 회전자(70)의 마크네트(72)와 상기 다수의 폴피스(11,31,51,61)의 상호 작용에 의해 회전자가 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 회전하게 된다.

만약, 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 여자 전류를 a상이라 하고, 상기 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 여자 전류를 b상이라 하면, 상기 2상 여자 전류의 흐름은 다음의 표와 같이 제어되어 중앙부에 회전축(71)이 형성된 회전자(70)를 회전시킨다.

2상 여자 전류	1스텝	2스텝	3스텝	4스텝
a상	→	←	←	→
b상	→	→	←	←

상기 표 1은 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터의 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류의 방향과, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류의 방향을 도시한 도표이다.

상기와 같이 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터는 하나의 스텝이 진행될 때마다 상기 회전자(70)의 회전축(71)을 ±18°씩 회전시키며, 1스텝에서 4스텝이 완전히 진행되면 상기 회전자(70)의 회전축(71)이 ±72°만큼 회전되고, 상기 1스텝에서 4스텝까지의 진행 주기를 5회 반복하면 상기 회전자(70)의 회전축(71)이 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 360° 회전하게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 서로 맞물려진 상기 제3 요크(60)의 5개의 폴피스(61)와 제2 요크(50)의 5개의 폴피스(51)를 10극 착자시키고, 서로 맞물려진 상기 제1 요크(30)의 5개의 폴피스(31)와 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 5개의 폴피스(11)를 10극 착자시키기 위하여, 상기 표 1에 기재된 바와 같이 오른쪽 화살표(→) 방향으로 a상 또는 b상 여자 전류를 상기 제2 보빈(40) 또는 제1 보빈(20)의 여자 코일(41,21)에 인가시키면, 서로 맞물려진 상기 10개의 폴피스(51과61,31과11)는 각각 S, N, S, N, S, N, S, N, S, N극으로 10극 착자되고, 반대로 왼쪽 화살표(←) 방향으로 a상 또는 b상 여자 전류를 상기 제2 보빈(40) 또는 제1 보빈(20)의 여자 코일(41,21)에 인가시키면, 서로 맞물려진 상기 10개의 폴피스(51과61,31과11)는 각각 N, S, N, S, N, S, N, S, N, S극으로 10극 착자된다.

한편, 상기와 같은 2상 여자 방식 스텝 모터의 다수의 폴피스(11,31,51,61)의 개수를 가변시키고, 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류의 방향과, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류의 방향을 상기 표 1에 도시된 바와 같이 가변시켜, 상기 다수의 폴피스(11,31,51,61)를 9극, 8극, 7극, 6극, 5극, 4극으로 착자시키면, 하나의 스텝이 진행될 때마다 상기 회전자(70)의 회전축(71)은 각각 ±20°, ±22.5°, ±25.714°, ±30°, ±36°, ±45°씩 회전된다.

상기와 같이 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터의 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류의 방향과, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류의 방향을 제어하여, 회전자(70)의 회전축(71)을 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 회전시키도록 된 종래의 스텝 모터를 본 발명에 따른 스텝 모터 제어 방법에 의해 구동시키면, 상기 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터는 다음과 같이 구동한다.

본 발명에 따른 스텝 모터 제어 방법에서는 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류의 방향과, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류의 방향을 다음의 도표와 같이 제어한다.

2상 여자 전류	1스텝	2스텝
a상	→	←
b상	→	→

상기 표 2는 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터의 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류의 방향과, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류의 방향을 도시한 도표이다.

상기와 같이 10극 착자된 2상 여자 방식 스텝 모터는 1스텝이 진행될 때 상기 회전자(70)의 회전축(71)을 +18° 또는 -18°로 회전시키며, 2스텝이 진행될 때 상기 회전자(70)의 회전축(71)을 -18° 또는 +18°로 회전시킨다.

따라서, 상기 1스텝과 2스텝까지의 진행 주기가 반복되면 상기 회전자(70)의 회전축(71)이 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 ±18°씩 번갈아 회전하면서 진동하게 된다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 서로 맞물려진 상기 제3 요크(60)의 5개의 폴피스(61)와 제2 요크(50)의 5개의 폴피스(51)를 10극 착자시키고, 서로 맞물려진 상기 제1 요크(30)의 5개의 폴피스(31)와 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 5개의 폴피스(11)를 10극 착자시키기 위하여, 제1스텝에서는 상기 표 2에 기재된 바와 같이 상기 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류를 오른쪽 화살표(→) 방향으로 인가시킨 상태에서 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류를 상기 b상 여자 전류와 동일한 오른쪽 화살표(→) 방향으로 인가시킨다.

따라서, 상기 제1 보빈(20)에 삽입되는 제1 요크(30)의 5개의 폴피스(31)와 상기 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 된 5개의 폴피스(11)가 서로 맞물려서 형성하는 10개의 폴피스(31,11)는 각각 S, N, S, N, S, N, S, N, S, N극으로 10극 착자되고, 상기 제2 보빈(40)에 삽입되는 제2 요크(50)의 5개의 폴피스(51)와 제3 요크(60)의 5개의 폴피스(61)가 서로 맞물려서 형성하는 10개의 폴피스(51,61)는 각각 S, N, S, N, S, N, S, N, S, N극으로 10극 착자된다.

또한, 제2스텝에서는 상기 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 흐르는 b상 여자 전류를 오른쪽 화살표(→) 방향으로 고정 인가시킨 상태에서 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 흐르는 a상 여자 전류를 상기 b상 여자 전류와 반대 방향인 왼쪽 화살표(←) 방향으로 인가시킨다.

따라서, 상기 제1 보빈(20)에 삽입되는 제1 요크(30)의 5개의 폴피스(31)와 상기 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 된 5개의 폴피스(11)가 서로 맞물려서 형성하는 10개의 폴피스(31,11)는 각각 S, N, S, N, S, N, S, N, S극으로 10극 착자되고, 상기 제2 보빈(40)에 삽입되는 제2 요크(50)의 5개의 폴피스(51)와 제3 요크(60)의 5개의 폴피스(61)가 서로 맞물려서 형성하는 10개의 폴피스(51,61)는 각각 N, S, N, S, N, S, N, S, N, S극으로 10극 착자된다.

실제로, 상기 제1스텝과 제2스텝에서와 같이, 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)에 인가되는 b상 여자 전류의 방향이 오른쪽 화살표(→) 방향으로 일정하게 고정된 상태에서, 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 인가되는 a상 여자 전류의 방향이 오른쪽 화살표(→) 방향에서 왼쪽 화살표(←) 방향으로 반복적으로 가변되면, 상기 스텝 모터의 회전자(70)의 마크네트(72)와 상기 다수의 폴피스(11,31,51,61)의 상호 작용에 의해 회전자(70)의 회전축(71)이 -18°와 +18°씩번갈아 회전하면서 진동하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스텝 모터 제어 방법은 스텝 모터의 여자 전류 흐름을 제어하여 상기 스텝 모터를 진동 모터로도 사용할 수 있도록 하기 때문에, 사용자가 스텝 모터만을 사용하여 저렴하고 간단한 구성으로 종래의 사무자동화 장치나 공장자동화 장치 등을 제작하여 스텝 모터의 기능과 진동 모터의 진동 기능을 모두 발휘할 수 있도록 하는 장점이 있다.

예컨대, 본 발명에 따른 스텝 모터를 핸드폰에 응용하면, 핸드폰의 안테나 본체에 내장되어 회전축의 회전력을 이용하여 안테나를 자동으로 본체 밖으로 확장하여 인출하거나 본체 내부로 수납할 수 있을 뿐만 아니라, 핸드폰의 진동 모드 기능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스텝 모터 제어 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 스텝 모터의 프레임(10)에 삽착 고정되는 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)과 상기 제1 보빈(20)에 접합되는 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)에 인가되는 여자 전류의 방향을 각각 가변시켜, 상기 제2 보빈(40)에 삽입되는 제2 요크(50)와 제3 요크(60)의 서로 맞물리는 다수의 폴피스(51,61)와 상기 제1 보빈(20)에 삽입되는 제1 요크(30)와 상기 프레임(10)의 바닥면(10a)에 돌출된 서로 맞물리는 다수의 폴피스(31,11)에 N, S의 자극 변화를 발생시킴으로써, 상기 제1 보빈(20)과 제2 보빈(40)의 관통구를 통하여 상기 프레임(10)에 삽입 고정되는 회전자(70)의 마크네트(72)와 상기 다수의 폴피스(11,31,51,61)의 상호 작용에 의해 회전자(70)가 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CCW)으로 회전하도록 하는 스텝 모터 제어 방법에 있어서,

   상기 제1 보빈(20)에 감겨진 여자 코일(21)의 전류 방향을 일정한 방향으로 고정하고, 상기 제2 보빈(40)에 감겨진 여자 코일(41)의 전류 방향만을 가변시켜 상기 회전자(70)의 회전축(71)이 진동하도록 하는 것을 특징으로 하는 스텝 모터 제어 방법.