KR100433830B1 - 단상 브러시리스 모우터의 구속시 보호회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 및 이동하는 장비에 부착하여 사용함과 더불어, 팬 또는 브로워가 부착된 단상 브러시리스 모터의 구속시 모터를 보호하기 위한 단상 브러시리스 모터 보호회로에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 단상 브러시리스 모터가 운전 중에 이상 상태가 발생하여 모터가 구속될 경우, 홀센서(HG : 8)의 정지된 전압이 트랜지스터(TR1, TR2)의 전류 증폭을 통하여 각 출력단으로 각 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)를 거쳐 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연결되도록 구성하는 한편, 다른 실시예로서 별도 각 트랜지스터(TR, TR')의 증폭을 통하여 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 연결되도록 구성함으로, 홀센서(HG : 8)의 정지된 전압이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연속적으로 공급되지 않고, 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)와 저항(R11, R12 : R21, R26)의 RC 타이밍(Timming)회로에 의하여 한번의 펄스 전압만이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 공급되기 때문에, 코일1(9)과 코일2(9A)에도 한번의 전류만이 공급된 후 회로가 자동으로 정지되므로, 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 열적파손 및 코일1(9)과 코일2(9A)의 과열로 인한 화재발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

단상 브러시리스 모우터의 구속시 보호회로{omitted}
본 발명은 자동차 및 이동하는 장비에 부착하여 사용함과 더불어, 팬 또는 브로워가 부착된 단상 브러시리스 모터의 구속시 모터를 보호하기 위한 모터 보호회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용중 교통사고 등의 돌발 사태시에 단상 브러시리스 모터가 비정상적으로 구속될 때 공급되는 전원을 순간적으로 차단할 수 있도록 구성하여 모터 보호와 화재발생 방지뿐만 아니라 제조원가를 절감할 수 있는 단상 브러시리스 모터 보호회로에 관한 것이다.
종래의 단상 브러시리스 모터의 2코일 회로도는, 도 4에 도시된 바와 같이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1)와 다른 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 트랜지스터(TR1)와 다른 트랜지스터(TR2)의 에미터(E1, E2)가 직접 접속되어져 있다. 상기 트렌지스터(TR1, TR2)의 베이스 사이에 홀센서(HG : 8)가 연결되고, 상기 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 소스 측에 코일1(9)과 코일2(9A)가 각각 연결되며, 각 저항(R1, R2)들과 전원부(Eb)가 각기 연결된다.
따라서, 단상 브러시리스 모터가 구속시 홀센서(HG)의 정지된 전압이 트랜지스터(TR1, TR2)의 전류 증폭을 통해 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연속적으로 공급되고 있다. 그 때문에 코일1(9)과 코일2(9A)에는 단상 브러시리스 모터의 기동전류 이상으로 과도한 전류가 공급되어, 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 열적파손 및 코일1(9)과 코일2(9A)의 화재가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.이러한 문제를 해결하기 위해, 기존의 일반적인 단상 브러시리스 모터에서 적용범위를 소용량화 및 소출력화하여 모터가 구속되어도, 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 열적파손 및 코일1(9)과 코일2(9A)의 화재발생 방지가 가능하여 경제적으로 사용되고 있다. 그러나 단상 브러시리스 모터의 출력이 50W 이상이 되면, 상기와 같은 문제점을 보완한 고가품인 전용 집적회로를 사용하여야 하는 관계로 제조원가의 상승 요인이 되는 결점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점과 결점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 단상 브러시리스 모터가 운전 중에 이상상태가 발생하여 모터가 구속되어 상기의 모터에 과전류가 공급될 때 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터의 각 게이트에 콘덴서와 저항을 접속하여 공급되는 전원을 순간적으로 차단할 수 있도록 회로 구성하고, 이를 자동차 및 이동하는 장비에 부착하여 사용할 수 있도록 구성함으로 교통사고 등의 돌발 사태시에 단상 브러시리스 모터가 비정상적으로 구속될 때 모터 보호뿐만 아니라 화재발생 방지와 제조원가를 절감할 수 있는 단상 브러시리스 모터회로를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 단상 브러시리스 모터의 2코일 회로도.
도 2는 본 발명의 보호회로를 이용한 단상 브러시리스 모터의 실시예를 나타낸 종단면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 회로도.
도 4는 종래의 단상 브러시리스 모터의 2코일 회로도.도 5는 시험종합평가 결과의 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1:축 2:회전자3:고정자 철심 4:자석5:베어링 6:PCB
7:리드선 8:홀센서(HG)9, 9A:코일1, 코일2FET1, FET2:금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터TR, TR', TR1, TR2:트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단상 브러시리스 모터가 운전 중에 이상 상태가 발생하여 모터가 구속될 경우, 홀센서(HG)의 정지된 전압이 트랜지스터(TR1, TR2)의 전류 증폭을 통하여 각 출력단으로 각 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)를 거쳐 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연결되도록 구성하는 한편, 다른 실시예로서 별도 각 트랜지스터(TR)의 증폭을 통하여 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 연결되도록 구성함으로,홀센서(HG : 8)의 정지된 전압이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연속적으로 공급되지 않고, 각 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)와 저항(R11, R12 : R21, R26)의 RC 타이밍회로에 의하여 한번의 펄스 전압만이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 공급되기 때문에, 코일1(9)과 코일2(9A)에도 한번의 전류만이 공급된 후 회로가 자동으로 정지되므로, 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 열적파손 및 코일1(9)과 코일2(9A)의 과열로 인한 화재발생을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.본 발명에 의하면, 단상 브러시리스 모터가 비정상적으로 구속될 때 공급되는 전원을 순간적으로 차단할 수 있도록 회로 구성함으로, 이를 자동차 및 이동하는 장비에 부착 사용할 경우에 교통사고 등의 돌발사태시 모터 보호는 물론 화재발생 방지와 제조 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.도 1은 본 발명의 단상 브러시리스 모터의 2코일 회로도로서, 본 발명은 도 4에 도시된 일반적인 단상 브러시리스 모터 2코일 회로도와 동일한 도면부호를 그대로 이용하고 그에 상세한 설명을 생략한다. 도 4에 도시된 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에는 병렬의 저항(R11, R12)과 콘덴서(C11, C12)를 통하여 각 트랜지스터(TR1, TR2)의 에미터(E1, E2)가 연결되어져 있다.홀센서(8), 그리고 코일1(9)과 코일2(9A)는 도 2에 도시된 바와 같이 팬 또는 브로워가 부착된 단상 브러시리스 모터에 설치되고 있는 바, 상기 홀센서(8)는 회전자(2)의 자석(4) 하단에 설치되는 한편 본 발명의 모터 보호회로로써 전기회로기판인 PCB(6)가 연결되어져 있다. 상기 자석(4)은 고정자 철심(3)을 통해 코일1(9)과 코일2(9A)가 설치되어 있고, 베어링(5)을 통해 축(1)이 설치되어 있다. 그리고 리드선(7)은 + 단자와 - 단자가 연결되어져 있다.도 3은 본 발명의 단상 브러시리스 모터의 다른 실시예를 나타낸 회로도로서, 본 발명은 도 4에 도시된 일반적인 단상 브러시리스 모터 2코일 회로도와 동일한 도면부호를 그대로 이용하고 그에 상세한 설명을 생략한다. 도 4에 도시된 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에는 각 트랜지스터(TR, TR')를 매개로 병렬의 저항(R21, R26)과 콘덴서(C21, C22)를 통하여 각 트랜지스터(TR1, TR2)의 에미터(E1, E2)가 연결되어져 있다. 상기 저항(TR1, TR2)외 별도 저항(TR22 - TR25)도 연결되어져 있다.이상과 같이 도 1이나 도 3과 같이 보완 구성할 경우에는, 단상 브러시리스 모터 구속시 홀센서(HG : 8)의 정지된 전압이 트랜지스터(TR1, TR2)의 전류 증폭을 통해 트랜지스터(TR1, TR2)의 출력단인 에미터(E1, E2)에서 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)를 거쳐서, 도 1에서는 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에, 도 3에서는 트랜지스터(TR, TR')의 증폭을 통해 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 각기 연결되고 있다.그러므로 본 발명은 상기 홀센서(HG : 8)의 정지된 전압이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 도 4와 같이 연속적으로 공급되지 않고, 병렬의 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)와 저항(R11, R12 : R21, R26)의 RC 타이밍회로에 의하여 한번의 펄스 전압만이 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 공급되므로, 코일1(9)과 코일2(9A)에도 한번의 전류만이 공급된 후 회로가 자동으로 정지되기 때문에, 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 열적파손 및 코일1(9)과 코일2(9A)의 과열로 인한 화재발생을 방지할 수 있다.
또한, 콘덴서는 직류 전압에는 반응을 하고 단상 브러시리스 모터가 운전 중에는 홀센서에서 교류 전압이 발생되므로, 상기 콘덴서에 의한 모터의 운전 특성에는 아무런 영향이 없다.
또한, 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)의 정전 용량은 캐패시턴스 리액턴스(Capacitance Reactance) 수식에서 결정되고 있으나, 본 발명의 시작품에서는 기존의 표준규격의 전해콘덴서를 몇 가지 선정하여 모터의 구속시 전류를 모터의 운전전류와 동등하게 표 3과 같이 시험하여 콘덴서(C11, C12 C21, C22)의 용량과 저항(R11, R12 : R21, R26) 크기를 결정하였다.
또한, 이러한 콘덴서(C11, C12 : C21, C22)의 용량은 모터 가동시에도 영향을 주므로 약간의 시행착오가 필요하다.
그리고, 전원공급을 차단한 후, 단상 브러시리스 모터의 구속 원인을 제거한 후에 전원공급을 다시 하면 홀센서의 전압으로 모터는 다시 정상적으로 운전할 수 있다.
표 1은 단상 브러시리스 모터의 제원을 나타낸다.[표1]
표 2는 본 발명의 단상 브러시리스 모터의 2코일 회로도의 제원을 나타낸 것으로, 시료1, 시료2, 시료3, 시료4를 시험한 결과이다.[표2]
MOS FET1,MOS FET2 N형 FET 절대최대정격전압 60V, 전류 50A
트랜지스터[TR1,TR2] NPN형 절대최대정격전압 50V, 전류 0.2A
홀센서[HG] 최대입력전류: 20ma, 최대입력전압: 2.0V
저항[R11, R12 : R21, R26] 100,000음, 1/4W
콘덴서[C11, C12 : C21, C22] 시료1 용량 2.2 F 전압 50V
시료2 용량 3.3 F 전압 50V
시료3 용량 4.7 F 전압 50V
시료4 용량 10.0 F 전압 50V
도 5에 도시된 시험종합평가 결과의 그래프에 나타난 바와 같이, 시료3이 가장 적합한 것으로 판정할 수 있으며, 시료3으로 100회의 재현성 시험을 하고 있는 데에 초기의 특성을 그대로 유지되고 있다.
따라서, 전자회로의 기초부품인 콘덴서와 저항을 이용하여 저렴한 비용으로 경제적인 단상 브러시리스 모터의 구속시 보호회로를 구성할 수 있다.
표3은 콘덴서의 용량과 모터의 구속시 전류와의 관계를 시험한 결과를 나타낸다.[표3]
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단상 브러시리스 모터가 비정상적으로 구속되어도 모터 보호는 물론 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 또 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (2)

  1. 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1)와 다른 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET2)의 각 게이트(G1, G2)에 트랜지스터(TR1)와 다른 트랜지스터(TR2)의 에미터(E1, E2)가 직접 접속되고, 이 트랜지스터(TR1, TR2)의 베이스 사이에 홀센서(HG : 8)가, 상기 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 소스측에 코일1(9)과 코일2(9A)가 각각 연결되는 단상 브러시리스 모터 보호회로에 있어서,
    상기 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에는 병렬의 저항(R11, R12)과 콘덴서(C11, C12)를 통하여 각 트랜지스터(TR1, TR2)의 에미터(E1, E2)가 접속되어, 단상 브러시리스 모터가 운전중 이상상태가 발생하여 구속시 홀센서(HG)의 정지된 전압이 트랜지스터(TR1, TR2)의 출력단에서 콘덴서(C11, C12)를 거치면서 펄스되어 금속산화막 반도체 전계효과트랜지스터(FET1, FET2)의 게이트(G1, G2)에 연결되도록 한 것을 특징으로 하는 단상 브러시리스 모터 보호회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항(R11, R12)과 콘덴서(C11, C12) 대신에 트랜지스터(TR, TR')의 증폭을 통한 저항(R21, R26)과 콘덴서(C21, C22)가 접속한 것을 특징으로 하는 단상 브러시리스 모터 보호회로.
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