KR100375204B1

KR100375204B1 - Rotor position sensing device and control method of brushless motor

Info

Publication number: KR100375204B1
Application number: KR10-1998-0032661A
Authority: KR
Inventors: 승 면 정
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2003-05-12
Also published as: KR20000013673A

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 한 개의 센서를 이용하여 브러시리스 모터의 로터의 위치를 감지하여 인버터의 스위칭 타이밍을 제어함으로서 원가를 절감할 수 있는 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor position sensing device and a control method of a brushless motor, and in particular, by detecting the position of the rotor of the brushless motor using a single sensor to control the switching timing of the inverter can reduce the cost The present invention relates to a rotor position sensing device and a control method of a brushless motor.

본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법에 의하여, 브러시리스 모터를 초기구동시킬 때에는 통상적인 인버터구동방식으로 인버터를 구동을 한다. 그리고 로터의 회전에 따라서 회전을 하며 로터의 자극의 간격보다 작은 간격으로 슬릿이 형성된 슬릿판을 두어 한 개의 광센서를 이용하여 슬릿판의 슬릿을 감지를 하고 감지된 데이터에 의하여 로터의 회전주기를 판단하고 회전주기에 의하여 인버터의 구동시기를 산출하여 인버터를 제어함으로서 브러시리스 모터를 원할하게 구동시킬 수 있다. 또한 초기 구동시에 발생할 수 있는 과전류는 규정치의 전류로 클램핑 시킴으로서 과전류에 의한 브러시리스 모터의 소손을 방지할 수 있다.According to the rotor position sensing device and control method of the brushless motor according to the present invention, when the brushless motor is initially driven, the inverter is driven by a conventional inverter driving method. And it rotates according to the rotation of the rotor, and the slit plate with slit formed at intervals smaller than the interval of the magnetic pole of the rotor is detected by using one optical sensor to detect the slit of the slit plate and the rotation period of the rotor by the detected data. The brushless motor can be smoothly driven by determining the driving time of the inverter based on the rotation period and controlling the inverter. In addition, overcurrent that may occur during initial driving may be clamped with a current of a prescribed value to prevent burnout of the brushless motor due to overcurrent.

그리하여 한 개의 광센서를 사용함에 따라서 원가를 절감할 수 있다.Thus, the cost can be reduced by using one optical sensor.

Description

Rotor position sensing device and control method for brushless motor

도 1은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블럭도이다.1 is a block diagram of a rotor position sensing apparatus of a conventional brushless motor.

도 2는 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 제어 흐름도이다.2 is a control flowchart of a rotor position sensing apparatus of a conventional brushless motor.

도 3은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지센서의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a rotor position sensor of a conventional brushless motor.

도 4는 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지센서의 출력 파형이다.4 is an output waveform of a rotor position sensor of a conventional brushless motor.

브러시리스 모터(Brushless DC Motor)란 통상 DC모터의 중요한 부품인 정류자 대신에 트랜지스터나 금속산화물반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 등을 이용한 제어회로에 의하여 스위칭하여 구동하는 모터이다. 그리고 브러시리스모터는 무 정류자 모터(commutatorless motor)라고도 하는데 브러시리스 모터는 모터의 권선적 측면에서 보면 영구자석형 동기모터이다.A brushless DC motor is a motor that is switched and driven by a control circuit using a transistor, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), or the like, instead of a commutator, which is an important component of a DC motor. Brushless motors are also called commutatorless motors. Brushless motors are permanent magnet synchronous motors in terms of their windings.

전술한 전류의 스위칭이라는 것은 직류전원으로부터 공급된 전류를 3상 또는 4상의 권선에 분배하는 것이다. 전류 스위칭을 하기 위해서는 로터의 위치를 검출해서 검출된 정보에 기초하여 트랜지스터를 온/오프 시키는 것을 판단하여 모터의 공급전류를 스위칭한다.The above-mentioned switching of current is to distribute the current supplied from the direct current power source to the winding of three or four phases. In order to perform the current switching, the position of the rotor is detected and it is determined that the transistor is turned on / off based on the detected information to switch the supply current of the motor.

로터의 위치를 검출하기 위하여 3개 검출소자를 이용하는데 홀 센서 혹은 광 센서를 이용하여 로터의 위치를 검출한다.Three detection elements are used to detect the position of the rotor, and the position of the rotor is detected using a hall sensor or an optical sensor.

영구자석로터의 자극(S극과 N극)이 형성하는 자장은 홀 센서에 영향을 미치게 된다. 그에 따라 홀 센서는 N극에 감응되면 하이 신호를 출력하고 S극에 감응되면 로우신호를 출력한다.The magnetic field generated by the magnetic poles of the permanent magnet rotor (S pole and N pole) affects the Hall sensor. Accordingly, the hall sensor outputs a high signal when the N pole is sensed, and outputs a low signal when the Hall sensor is sensed.

홀 센서(S1)(S2)(S3)는 로터의 자석의 자극을 감지하기 위하여 60도의 기계적 각도의 간격을 두고 3개의 홀 센서(S1)(S2)(S3)가 위치한다. 60도의 기계적 각도는 120도의 전기적 각도에 해당한다.Hall sensors S1, S2, and S3 have three Hall sensors S1, S2, and S3 spaced at a mechanical angle of 60 degrees in order to detect magnetic poles of the magnets of the rotor. The mechanical angle of 60 degrees corresponds to the electrical angle of 120 degrees.

로터의 위치를 검출하기 위하여 홀 센서 기판(20)의 중심이 로터의 회전축에 위치하게 된다.In order to detect the position of the rotor, the center of the hall sensor substrate 20 is positioned on the rotation axis of the rotor.

제어부(10)는 로터의 위치를 검출하기 위하여 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력을 점검한다.The controller 10 checks the output of the hall sensors S1, S2, and S3 to detect the position of the rotor.

홀 센서(S1)(S2)(S3)는 로터의 위치에 따라서 하이 혹은 로우 신호를 출력하는데 3개의 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력이 모두 하이(1)/하이(1)/하이(1)라면 로터의 N극이 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 위치에 있는 것이다. 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력은 증폭기에서 증폭된 후 입력포트(11)를 통하여 제어부(10)로 입력된다.The Hall sensors S1, S2, and S3 output high or low signals depending on the position of the rotor. The outputs of all three Hall sensors S1, S2, and S3 are high (1) and high (1). If / high (1), the north pole of the rotor is in the position of the Hall sensors S1 (S2) (S3). The outputs of the hall sensors S1, S2, and S3 are amplified by the amplifier and then input to the controller 10 through the input port 11.

제어부(10)는 입력포트(11)를 통하여 3개의 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력이 입력되면 그에 따라서 인버터트랜지스터(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)(Tr5)(Tr6)의 구동시기를 산출한다.When the outputs of the three Hall sensors S1, S2, and S3 are input through the input port 11, the controller 10 according to the inverter transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, ( The drive timing of Tr6) is calculated.

인버터 트랜지스터(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)(Tr5)(Tr6)의 구동시기가 산출되고 나면 제어부(10)는 인버터구동신호를 출력포트(12)를 통하여 인버터트랜지스터(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)(Tr5)(Tr6)의 베이스 단자로 출력하여 인버터트랜지스터(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)(Tr5)(Tr6)를 구동시킨다.After driving timings of the inverter transistors Tr1 (Tr2) (Tr3) Tr4 (Tr5) and Tr6 are calculated, the controller 10 transmits an inverter driving signal through the output port 12 to the inverter transistors Tr1 and Tr2. Outputs to the base terminals of Tr3, Tr4, Tr5, and Tr6 to drive inverter transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, and Tr6.

그에 따라서 모터의 고정자 코일에 전류가 흐르고 로터가 회전을 하게된다.As a result, current flows through the stator coils of the motor and the rotor rotates.

로터가 회전함에 따라서 3개의 홀 센서(S1)(S2)(S3)는 지속적으로 로터의 위치를 감지하는데 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력은 증폭기(IC1)(IC2)(IC3)에서 증폭되어 입력포트(11)를 통하여 제어부(10)로 입력된다.As the rotor rotates, the three Hall sensors S1, S2, and S3 continuously detect the position of the rotor, and the outputs of the Hall sensors S1, S2, and S3 are amplifiers IC1, IC2, and IC3. Is amplified by the control unit 10 through the input port 11.

제어부(10)는 입력포트(11)를 통하여 입력된 홀 센서(S1)(S2)(S3)가 감지한 로터의 위치에 따라서 계속적으로 인버터트랜지스터(Tr1)(Tr2)(Tr3)(Tr4)(Tr5)(Tr6)를 제어한다.The control unit 10 continuously controls the inverter transistors Tr1 (Tr2) (Tr2) (Tr3) and Tr4 (depending on the position of the rotor detected by the hall sensors S1, S2, and S3 input through the input port 11). Tr5) (Tr6) is controlled.

도 4에 나타낸 신호 SI1은 홀 센서(S1)의 출력이며 신호 SI2는 홀 센서(S2)의 출력이고 신호 SI3은 홀 센서(S3)의 출력이다. 또한 MA는 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력에 따른 기계각을 나타내고 EA는 홀 센서(S1)(S2)(S3)의 출력에 따른 전기각을 나타낸다.Signal SI1 shown in FIG. 4 is the output of Hall sensor S1, signal SI2 is the output of Hall sensor S2, and signal SI3 is the output of Hall sensor S3. In addition, MA represents the mechanical angle according to the output of Hall sensors S1 (S2) and S3, and EA represents the electrical angle according to the output of Hall sensors S1 (S2) and S3.

그런데 종래의 브러시리스 모터는 로터의 위치 감지를 위하여 상(phase)당 하나의 센서가 필요하였다. 그래서 3개의 센서를 이용하여 로터의 위치감지를 하여 인버터를 구동하였다.However, the conventional brushless motor requires one sensor per phase to detect the position of the rotor. Therefore, the inverter was driven by detecting the position of the rotor using three sensors.

종래의 브러시리스 모터가 로터의 위치감지를 위하여 3개의 센서를 이용함으로서 구조가 복잡해지고 비용이 비싸지는 문제점이 있었다.The conventional brushless motor has a problem that the structure is complicated and expensive by using three sensors for detecting the position of the rotor.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 한 개의 센서를 이용하여 브러시리스 모터의 로터의 위치를 감지하여 인버터의 스위칭타이밍을 제어함으로서 원가를 절감할 수 있는 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the brushless motor that can reduce the cost by controlling the switching timing of the inverter by detecting the position of the rotor of the brushless motor using one sensor It is to provide a rotor position sensing device and a control method.

도 5는 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블럭도이다.5 is a block diagram of a rotor position sensing apparatus of a brushless motor according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 제어 흐름도이다.6 is a control flowchart of the rotor position sensing apparatus of the brushless motor according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 센서부의 평면도이다.7 is a plan view of a sensor unit of the rotor position sensing apparatus of the brushless motor according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 센서의 출력파형이다.8 is an output waveform of a sensor of a rotor position sensing device of a brushless motor according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

30:제어부 31:아날로그/디지털 변환기 32:전류제어트랜지스터30: control unit 31: analog-to-digital converter 32: current control transistor

40:인버터 50:고정자코일 60:포토커플러40: inverter 50: stator coil 60: photocoupler

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법은, 영구자석 로터와 전류가 흐르면 자장을 발생시켜 로터를 회전시키는 고정자코일이 구비된 브러시리스모터에 있어서, 로터의 자극의 수 보다 적은 간격으로 슬릿이 형성되어 로터의 회전에 따라서 같이 회전하는 슬릿부, 슬릿부의 회전을 감지하여 로터의 위치를 감지하는 한 개의 광센서, 고정자코일에 흐르는 전류를 스위칭시키는 인버터, 고정자코일에 흐르는 전류를 디지털로 변환하는 아날로그/디지털변환기, 인버터를 온/오프시키는 전류제어트랜지스터, 광센서가 감지한 데이터에 의하여 로터의 회전주기를 산출하고 그에 따라 인버터의 구동시기를 산출하여 인버터를 구동시키며 아날로그/디지털변환기가 변환하여 입력한 값을 판단하여 전류제어트랜지스터를 온/오프 시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다. 그리고 전원이 인가되면 미리 설정되어 있는 순서에 따라서 인버터를 구동시키는 초기기동단계, 초기기동단계에 의하여 회전하는 로터의 위치정보를 취득하는 위치정보취득단계, 위치정보취득단계에서 취득한 로터의 위치정보에 의하여 로터의 회전주기를 산출하는 주기산출단계, 주기산출단계에서 로터의 회전주기가 산출되면 인버터의 구동시기를 결정하는 구동시기결정단계, 구동시기결정단계에서 결정된 구동시기에 따라서 인버터를 구동시키는 인버터구동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.In order to achieve the above object, the apparatus and control method for a rotor position of a brushless motor according to the present invention includes a brushless motor having a stator coil which rotates the rotor by generating a magnetic field when a permanent magnet rotor and a current flow, The slit is formed at intervals less than the number of magnetic poles of the rotor, the slit part rotating together with the rotation of the rotor, one optical sensor for detecting the position of the rotor by detecting the rotation of the slit part, the inverter for switching the current flowing through the stator coil , The analog / digital converter for converting the current flowing through the stator coil to digital, the current control transistor for turning on / off the inverter, the rotation period of the rotor based on the data sensed by the optical sensor, and calculates the driving time of the inverter accordingly Drive the inverter and convert the analog / digital converter to judge the input value A block flow, characterized in that a control section for turning on / off the control transistor. When the power is applied, the position information acquisition step of acquiring the position information of the rotating rotor by the initial startup step, the initial startup step, and the position information acquisition step of the position information acquisition step are performed. The inverter which drives the inverter according to the driving timing determined in the driving timing determination step of determining the driving time of the inverter and the driving timing determination step of determining the driving time of the inverter when the rotation period of the rotor is calculated in the cycle calculation step of calculating the rotation period of the rotor. It is a method comprising a driving step.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세하게 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.

본 발명은, 영구자석 로터와, 전류가 공급되면 자장을 발생시켜 로터를 회전시키는 고정자코일(50)과,고정자코일(50)에 흐르는 전류를 디지털값으로 변환시키는 아날로그/디지털변환기(31)와, 로터의 위치를 감지하는 포토커플러(60)와, 포토커플러의 출력을 증폭시키는 증폭기(IC4)와, 증폭기(IC4)의 출력을 입력으로 받아서 로터의 주기를 감지하여 인버터(40)의 구동시기를 산출하여 인버터를 구동시키며 아날로그/디지털변환기(31)가 변환한 전류값에 따라서 과전류를 감지하게 되면 과전류 신호를 출력하는 제어부(30)와, 제어부(30)의 제어에 따라서 스위칭되는 인버터(40)와, 제어부(30)가 출력하는 과전류 신호에 따라서 온/오프되어 인버터(40)를 오프시켜 고정자코일(50)에 흐르는 전류를 차단시키는 전류제어트랜지스터(32)를 구비한다.The present invention includes a permanent magnet rotor, a stator coil 50 for generating a magnetic field and rotating the rotor when a current is supplied, and an analog / digital converter 31 for converting current flowing through the stator coil 50 into digital values; The driving time of the inverter 40 by sensing the period of the rotor by receiving the photocoupler 60 for detecting the position of the rotor, the amplifier IC4 for amplifying the output of the photocoupler, and the output of the amplifier IC4 as an input. The controller 30 drives the inverter and detects the overcurrent according to the current value converted by the analog / digital converter 31. The controller 30 outputs an overcurrent signal and the inverter 40 is switched under the control of the controller 30. And a current control transistor 32 which is turned on / off according to the overcurrent signal output from the controller 30 to turn off the inverter 40 to cut off the current flowing through the stator coil 50.

먼저 스위치(SW2)가 온 되어 전원이 인가(S10)되면 제어부(30)는 인버터(40)를 초기 미리 설정되어 있는 구동순서에 따라서 스위칭 시킨다(S20).First, when the switch SW2 is turned on and the power is applied (S10), the control unit 30 switches the inverter 40 in accordance with an initial preset driving sequence (S20).

제어부(30)는 인버터(40)를 스위칭 시키기 위하여 출력(A1에서 A6)을 미리 설정된 프로그램에 의하여 제어한다. 여기서 미리 설정되어 있는 프로그램이란 통상적인 인버터 온/오프 스위칭 타이밍을 뜻한다.The controller 30 controls the outputs A1 to A6 by a preset program to switch the inverter 40. The preset program here means a normal inverter on / off switching timing.

제어부(30)가 출력하는 신호(A1에서 A6)는 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)의 베이스단에 인가되고 그에 따라서 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)는 온/오프 스위칭 동작을 하게된다.The signals A1 to A6 output from the control unit 30 are applied to the base ends of the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, 46 and accordingly the inverter transistors 41, 42 43, 44, 45, and 46 perform on / off switching operations.

인버터 트랜지스터(41)(42)(430(44)(45)(46)의 스위칭 동작에 따라서 고정자코일(50)에 전류가 흐르게 된다. 고정자코일(50)에 전류가 흐르게 되면 자장이 발생하게 되는데 발생된 자장은 로터에 힘을 미치게 된다. 영구자석 로터는 고정자코일(50)에서 발생한 자장에 의하여 힘을 받아 회전을 하게 된다.The current flows through the stator coil 50 in accordance with the switching operations of the inverter transistors 41, 42, 430 (44, 45, 46. When a current flows through the stator coil 50, a magnetic field is generated. The generated magnetic field exerts a force on the rotor The permanent magnet rotor is rotated by the force generated by the magnetic field generated by the stator coil 50.

그런데 초기 모터의 기동에서는 로터의 위치가 정확하게 감지되지 않은 상태이므로 통상적인 인버터(40) 동작에 의하여 고정자코일(50)에 전류를 흐르게 하면 과전류가 흐를 수도 있다.However, since the position of the rotor is not accurately detected at the start of the initial motor, overcurrent may flow when a current flows through the stator coil 50 by a normal inverter 40 operation.

그래서 제어부(30)는 과전류를 방지하기 위하여 회로에 흐르는 전류를 아날로그/디지털 변환기(31)로 입력을 받아 회로에 흐르는 전류를 측정한다. 제어부(30)는 회로에 흐르는 전류를 측정하여 측정된 전류값이 임계 전류값을 초과하는지를 판단한다.Therefore, the controller 30 receives the current flowing through the circuit to the analog-to-digital converter 31 to measure the current flowing through the circuit in order to prevent overcurrent. The controller 30 measures the current flowing through the circuit to determine whether the measured current value exceeds the threshold current value.

제어부(30)는 아날로그/디지털 변환기(31)를 통하여 측정된 회로에 흐르는 전류값이 임계전류값, 즉 규정치를 초과한다고 판단되면 전류제어트랜지스터(32)의베이스 단자로 하이(high)신호를 출력한다. 그에 따라서 전류제어트랜지스터(32)는 온(on) 된다.The controller 30 outputs a high signal to the base terminal of the current control transistor 32 when it is determined that the current value flowing through the circuit measured by the analog-to-digital converter 31 exceeds the threshold current value, that is, the prescribed value. do. Accordingly, the current control transistor 32 is turned on.

전류제어트랜지스터(32)가 온 되면 다이오드(D1)(D2)(D3)를 통하여 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)의 베이스 단자에 로우(low)신호가 인가된다. 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)의 베이스 단자에 로우 신호가 인가되면 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)는 오프 되어 제어부(30)에서 출력되는 신호에 관계없이 고정자코일(50)에 흐르는 전류는 차단된다.When the current control transistor 32 is turned on, a low signal is applied to the base terminals of the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, and 46 through the diodes D1, D2, and D3. Is applied. When a low signal is applied to the base terminals of the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, 46, the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, 46 The current flowing in the stator coil 50 is cut off regardless of the signal output from the controller 30 after being turned off.

고정자코일(50)에 흐르는 전류가 차단되면 아날로그/디지털 변환기(31)에서 변환된 전류값이 하강하게 된다. 그 하강한 전류값이 규정치 이하가 되면 제어부(30)는 전류제어트랜지스터(32)의 베이스단자로 로우 신호를 출력한다.When the current flowing through the stator coil 50 is cut off, the current value converted by the analog-to-digital converter 31 falls. When the lowered current value becomes less than the prescribed value, the controller 30 outputs a low signal to the base terminal of the current control transistor 32.

전류제어트랜지스터(32)의 베이스 단자에 로우 신호가 인가되면 전류제어트랜지스터(32)는 오프 된다. 전류제어트랜지스터(32)가 오프 됨에 따라서 다이오드(D1)(D2)(D3)를 통하여 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)의 베이스에 인가되던 로우 신호가 차단된다. 그리하여 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)는 정상적으로 제어부(30)가 출력하는 제어신호에 따라서 스위치 동작을 수행하게 된다.When a low signal is applied to the base terminal of the current control transistor 32, the current control transistor 32 is turned off. As the current control transistor 32 is turned off, a low signal applied to the base of the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, and 46 through the diodes D1, D2, and D3 is applied. Is blocked. Thus, the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45, 46 perform a switch operation according to a control signal normally output from the controller 30.

부정확한 로터의 위치로 인한 인버터(40)의 구동에 따른 과전류는 전술한 과정을 수행함으로서 완전히 차단되는 것이 아니라 규정치 전류값으로 클램핑(clamping) 되는 것이다. 즉, 로터의 위치를 완전히 감지하지 못함에 따라서 발생하는 과전류는 전술한 동작에 따라서 규정치 전류값 이하로 유지된다.The overcurrent caused by the drive of the inverter 40 due to the incorrect position of the rotor is not completely blocked by performing the above-described process, but is clamped to a predetermined current value. That is, the overcurrent generated by not fully detecting the position of the rotor is kept below the prescribed current value in accordance with the above-described operation.

초기 모터 기동시에 전술한 과정이 반복될 때에 모터 로터의 위치를 정확하게 감지할 수 없기 때문에 로터의 회전이 정상적이지는 않지만 회전은 이루어진다.Rotation of the rotor is not normal because rotation of the rotor is not normal because the position of the motor rotor cannot be accurately detected when the above-described process is repeated at the initial motor start.

로터가 회전을 함에 따라서 로터의 축에 연결되어 있는 슬릿판(70)도 로터와 같이 회전을 하게된다.As the rotor rotates, the slit plate 70 connected to the shaft of the rotor also rotates like the rotor.

슬릿판(70)은 기계각도 30도씩으로 구분되어 번갈아 가면서 개방(72)되거나 막혀있는(71) 구조를 가지고 있으며 각도는 로터의 자극의 수에 따라 달라지며 본 실 시예에서는 4극에 따른 각도이다.The slit plate 70 has an open 72 or closed 71 structure alternately divided by 30 degrees of machine angle, and the angle depends on the number of magnetic poles of the rotor. In this embodiment, the slit plate 70 is an angle according to four poles. .

슬릿판(70)에는 한 개의 광센서, 즉 포토커플러(PC)(60)가 설치되는데 포토커플러(60)는 발광부(61)와 수광부(62)를 가지고 있으며 발광부(61)는 발광다이오드로 양호하게 구현이 가능하고 수광부(62)는 포토트랜지스터로 양호하게 구현이 가능하다.A slit plate 70 is provided with one optical sensor, that is, a photocoupler (PC) 60, which has a light emitting portion 61 and a light receiving portion 62, and the light emitting portion 61 has a light emitting diode. The light receiver 62 may be implemented as a phototransistor.

슬릿판(70)이 로터의 회전에 따라서 회전을 하게 됨에 따라서 발광부(61)의 발광다이오드에서 발광되는 빛이 주기적으로 차단되어 수광부(62)의 포토트랜지스가 주기적으로 오프된다.As the slit plate 70 rotates as the rotor rotates, light emitted from the light emitting diode of the light emitting unit 61 is periodically blocked, and thus the phototransistor of the light receiving unit 62 is periodically turned off.

제어부(30)는 로터의 회전에 따라서 포토커플러(60)의 수광부(62)가 출력하는 온/오프 반복 신호가 증폭기(IC4)에서 증폭된 신호를 입력으로 받아서 로터의 위치정보를 취득한다(S30).The control unit 30 receives the on / off repeating signal output from the light receiving unit 62 of the photocoupler 60 as amplified by the amplifier IC4 as the rotor rotates, and acquires the position information of the rotor (S30). ).

제어부(30)는 로터의 위치정보를 취득하여 로터의 회전주기를 산출한다. 로터가 한번의 회전을 하면 포토커플러(60)의 수광부(62)는 6번의 온/오프를 반복한다.The control unit 30 calculates the rotation period of the rotor by obtaining the position information of the rotor. When the rotor rotates once, the light receiving unit 62 of the photocoupler 60 repeats six on / off operations.

4극 영구자석인 로터의 N극에서 포토커플러(60)의 수광부(62)는 온(1)/오프(0)/온(1)의 신호를 제어부(30)로 출력한다. 또한 S극에서 포토커플러(60)의 수광부(62)는 오프(0)/온(1)/오프(0)의 신호를 제어부(30)로 출력한다.At the N pole of the rotor, which is a 4-pole permanent magnet, the light receiving unit 62 of the photocoupler 60 outputs a signal of on (1) / off (0) / on (1) to the controller 30. In addition, at the S pole, the light receiving unit 62 of the photocoupler 60 outputs a signal of OFF (0) / ON (1) / OFF (0) to the controller 30.

도 에 나타내었듯이 회전방향으로 로터가 1회전을 하면 오프(0)/온(1)/오프(0), 온(1)/오프(0)/온(1), 오프(0)/온(1)/오프(0), 온(1)/오프(0)/온(1) 신호가 제어부(30)로 입력된다. 제어부(30)는 입력되는 신호에 의하여 로터의 회전주기를 산출하여 로터의 자극의 변화 즉, 로터의 위치를 알 수 있다(S40).As shown in the figure, when the rotor makes one rotation in the rotation direction, it is turned off (0) / on (1) / off (0), on (1) / off (0) / on (1), off (0) / on ( The 1) / off (0) and on (1) / off (0) / on (1) signals are input to the control unit 30. The controller 30 may calculate the rotation period of the rotor according to the input signal to know the change of the magnetic pole of the rotor, that is, the position of the rotor (S40).

도 8의 신호 PC는 광센서(60)의 출력신호이고 MA는 광센서(60)의 출력에 따른 기계각이며 EA는 광센서(60)의 출력에 따른 전기각을 나타낸다.The signal PC of FIG. 8 is an output signal of the optical sensor 60, MA is a mechanical angle according to the output of the optical sensor 60, and EA represents an electrical angle according to the output of the optical sensor 60.

그리하여 제어부(30)는 인버터(40)의 구동시기를 산출할 수 있다(S50).Thus, the controller 30 may calculate the driving time of the inverter 40 (S50).

인버터(40)의 구동시기를 산출하고 나면 제어부(30)는 산출된 인버터(40) 구동시기에 따라서 인버터트랜지스터(41)(42)(43)(44)(45)(46)의 제어신호를 출력한다(S60).After calculating the drive timing of the inverter 40, the controller 30 controls the control signals of the inverter transistors 41, 42, 43, 44, 45 and 46 according to the calculated drive timing of the inverter 40. Output (S60).

그러면 고정자코일(50)에 전류가 흐르고 로터는 정상적으로 회전을 한다.Then current flows through the stator coil 50 and the rotor rotates normally.

본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치 및 제어방법에 의하여, 브러시리스 모터를 초기구동시킬 때에는 통상적인 인버터구동방식으로 인버터를 구동을 한다. 그리고 로터의 회전에 따라서 회전을 하며 로터의 자극의 간격보다 작은 간격으로 슬릿이 형성된 슬릿판을 두어 한 개의 광센서를 이용하여 슬릿판의 슬릿을 감지를 하고 감지된 데이터에 의하여 로터의 회전주기를 판단하고 회전주기에 의하여 인버터의 구동시기를 산출하여 인버터를 제어함으로서 브러시리스 모터를 원할하게 구동시킬 수 있다. 또한 초기 구동시에 발생할 수 있는 과전류를 규정치의 전류로 클램핑 시킴으로서 과전류에 의한 브러시리스 모터의 소손을 방지할 수 있다.According to the rotor position sensing device and control method of the brushless motor according to the present invention, when the brushless motor is initially driven, the inverter is driven by a conventional inverter driving method. And it rotates according to the rotation of the rotor, and the slit plate with slit formed at intervals smaller than the interval of the magnetic pole of the rotor is detected by using one optical sensor to detect the slit of the slit plate and the rotation period of the rotor by the detected data. The brushless motor can be smoothly driven by determining the driving time of the inverter based on the rotation period and controlling the inverter. In addition, it is possible to prevent burnout of the brushless motor due to the overcurrent by clamping the overcurrent that may occur during initial driving to a predetermined current.

Claims

In the brushless motor provided with a stator coil for rotating the rotor by generating a magnetic field when the permanent magnet rotor and current flows,

Slits are formed at intervals less than the number of magnetic poles of the rotor to rotate together with the rotation of the rotor,

One optical sensor for detecting the position of the rotor by detecting the rotation of the slit,

An inverter for switching a current flowing in the stator coil,

An analog / digital converter for converting current flowing through the stator coil into digital;

A current control transistor for turning on / off the inverter,

The rotation period of the rotor is calculated according to the data sensed by the optical sensor, and the driving time of the inverter is calculated accordingly to drive the inverter, and the analog / digital converter determines the value inputted by converting the current control transistor. Rotor position sensing device of a brushless motor, characterized in that it comprises a control unit for turning on / off.

The method of claim 1,

And the controller is configured to drive the inverter to start the brushless motor according to a conventional inverter driving method when the brushless motor is initially started.

The method of claim 1,

The current control transistor is turned on under the control of the controller and applies a low signal to the base terminal of the transistor of the inverter to turn off the transistor of the inverter to cut off the current flowing in the stator coil. Rotor position sensor.

The method of claim 1,

The optical sensor detects the rotor position of the brushless motor, characterized in that for detecting the slit of the slit portion to rotate in accordance with the rotation of the rotor.

When the power is applied, the initial driving step of driving the inverter in a predetermined order, the position information acquisition step of acquiring the position information of the rotor rotated by the initial driving step with one optical sensor, the position information acquisition step A cycle calculation step of calculating a rotation period of the rotor based on the position information of the rotor obtained in the step; a driving timing determining step of determining a driving time of the inverter when the rotation period of the rotor is calculated in the period calculating step; And an inverter driving step of driving the inverter according to the driving time determined in the determining step.