KR100438275B1 - 모터 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 모터 구동 장치는 펄스폭 변조 방식으로 제어되는 모터를 구동시키는 장치에 있어서,

상기 모터 내에 위치하며 다수개가 병렬로 나뉘어져 있는 권선부와; 상기 권선부의 전단에 각각 연결된 다수개의 스위치로 구성된 전단 스위치부와; 상기 권선부의 후단에 각각 연결된 다수개의 스위치로 구성된 후단 스위치부와; 상기 권선부 양단에 연결된 전단 및 후단 스위치부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 모터 구동 장치는 기존의 한개의 권선부와 상기 권선부의 전후단에 한개씩 위치하던 스위치를 병렬로 구성하여 상기 스위치에 가해지는 전력을 분산시킴으로써, 저가의 소용량 스위치로도 대용량의 스위치와 동일한 효과를 가져올 수 있도록 하여 생산 원가가 절감되도록 하였다.

Description

모터 구동 장치{Apparatus for motor drive}

본 발명은 모터 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 펄스폭 주기 변조에 의하여 회전 속도가 제어되는 모터에서 상기 펄스폭 주기 변조를 위하여 사용되는 대용량의 스위치를 저용량의 스위치로 대치한 모터 구동 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 모터 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 모터 구동 장치는 회전력을 발생시키며 모터 내부에 위치하는 권선부(11)와; 상기 권선부(11)의 전단 및 후단에 위치하는 대용량 스위치(13)(15)와; 상기 두개의 대용량 스위치(13)(15)를 제어하는 제어부(17)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 대용량 스위치(13)(15)는 펄스폭 주기 변조(PWM) 방식에 의하여 회전 속도가 제어되도록 상기 모터의 내부에 구비되어 있는 상기 권선부(11)를 고속으로 스위칭하는 부재로서, 이와 같은 스위칭은 상기 제어부(17)에 의하여 제어된다. 여기서, 대용량의 스위치를 사용하는 이유는 모터의 권선부에 가해지는 전원의 세기가 크기 때문이다.

상기 제어부(17)는 앞에서 언급된 바와 같이 펄스폭 주기 변조 방식에 의하여 모터의 회전 속도를 제어하는, 다시 말해서 일정 듀티비의 펄스파를 생성 상기 대용량 스위치(13)(15)를 제어하는 부재로서, 상기 펄스파는 센서 등에 의하여 상기 모터의 회전 속도를 측정한 뒤 사용자가 원하는 속도와 비교하여 산출 생성된다.

도 2는 종래의 모터 구동 장치를 나타낸 회로도이다.

도 2를 참조하면, 스위치로써 사용되는 전기장 효과 트랜지스터(FET)(23)(25)는 모터 내 권선부의 전단 및 후단에 위치하고 있으며, 상기 전기장 효과 트랜지스터는 제어 집적회로(27)에 연결되어 있는 것을 알 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 전기장 효과 트랜지스터(23)(25)는 전기적 스위칭이 가능한 부재로서, 구동시키고자 하는 모터가 대용량인 경우 상기 모터에 가해지는 대전력에도 안정적으로 동작할 수 있는 용량의 소자를 사용한다.

여기서, 상기 전기장 효과 트랜지스터 두개를 각각 권선부(21)의 전단 및 후단 양쪽에 위치시킨 것은 상기 권선부(21)에 전원 공급이 중단되었을 경우 여자되어 있는 전류를 처리하기 위함으로써, 이를 위하여 상기 전기장 효과 트랜지스터(23)(25)와 권선부(21)의 사이에는 다이오드(29)(31)가 연결되어 있어 여자된 전류가 방출되도록 한다.

한편, 상기 제어 집적회로(27)는 상기 전기장 효과 트랜지스터(23)(25)를 제어하여 결과적으로 상기 권선부(21)가 구비된 모터의 회전 속도를 제어하는 부재로서, 펄스폭 변조 방식(PWM) 즉, 듀티비에 의하여 상기 권선부(21)를 제어하게 된다.

한편, 종래의 모터 구동 장치의 스위치에 흐르는 전류를 나타낸 도 3을 살펴보면, 상기 제어 집적회로(27)의 HIN과 LIN에 구동 전압이 가해지면, 상기 제어 집적회로(27)에 의하여 제어되는 전기장 효과 트랜지스터(23)(25)가 개통되어 상기권선부(21)에 전류가 흐르게 되는데 이는 도 3의 하단 그래프와 같다.

상기 도 3의 하단 그래프에 도시된 바와 같이 상당히 높은 전류가 상기 전기장 효과 트랜지스터(23)(25)를 통과하게 되므로 안정적인 동작을 위하여 대용량의 전기장 효과 트랜지스터가 사용되어야 한다. 그러나 대용량의 전기장 효과 트랜지스터는 그 가격이 높아 생산 단가가 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 다수개의 권선부를 병렬로 배치하고, 상기 권선부의 양단에 직렬 연결된 스위치를 각각 구성하는 전/후단 스위치부를 구비하며, 다수개의 권선부 및 전/후단 스위치부들이 서로 병렬 연결되도록 함으로써, 기존의 대용량의 스위치를 저가의 소용량 스위치로 대치하여 생산 원가를 절감할 수 있는 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 모터 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2는 종래의 모터 구동 장치를 나타낸 회로도.

도 3은 종래의 모터 구동 장치의 스위치에 흐르는 전류를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 블럭도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 회로도.

도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 모터 구동 장치의 각 스위치에 흐르는 전류를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 21, 110...권선부 13, 15.....대용량 스위치

17, 140.......제어부 120........전단 스위치부

130...........후단 스위치부 23, 25.....전기장 효과 트랜지스터

27............제어 집적회로 29, 31.....다이오드

200...........모터

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터 구동 장치는 펄스폭 변조 방식으로 제어되는 모터를 구동시키는 장치에 있어서,

상기 모터 내에 위치하며 다수개가 병렬로 나뉘어져 있는 권선부와;상기 권선부의 전단에 각각 연결된 스위치로 구성된 전단 스위치부와;상기 권선부의 후단에 각각 연결된 스위치로 구성된 후단 스위치부와;상기 권선부 양단에 연결된 전단 및 후단 스위치부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 한개의 권선부와 상기 권선부의 전후단에 한개씩 위치한 스위치를 병렬로 구성하여 상기 스위치에 가해지는 전력을 분산시킴으로써, 저가의 소용량의 스위치로도 대용량의 스위치와 동일한 효과를 가져올 수 있도록 하여 생산 원가가 절감되도록 하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 구동 장치는 모터 내에 위치하며 N개의 부분으로 나뉘어져 있는 권선부(110)와; 상기 권선부(110)의 전단에 위치하며 N개의 스위치로 구성된 전단 스위치부(120)와; 상기 권선부(110)의 후단에 위치하며 N개의 스위치로 구성된 후단 스위치부(130)와; 상기 전단 및 후단 스위치부(120)(130)를 제어하는 제어부(140)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 권선부(110)는 모터 내에 위치하며 입력된 전력에 의하여 모터 내 회전축을 회전시키는 부재로서, 병렬로 배치될 전단 및 후단 스위치부(120)(130)와 연계하기 위하여 N개가 병렬적으로 나뉘어져 있다.

상기 전단 및 후단 스위치부(120)(130)는 상기 권선부(110)의 전단 및 후단에 위치하여 상기 권선부를 스위칭하는 부재로서, 상기의 스위칭으로 인하여 상기 권선부(110)는 펄스폭 변조 방식으로 제어되게 된다. 또한, 상기 전후단 스위치부(120)(130)는 스위칭을 위하여 소용량의 스위치를 사용하므로, 상기 권선부(110)를 가동시키는 높은 전력에 의하여 파손될 우려가 있으므로 상기 N개로 나뉘어진 권선부(110)에 맞게 N개의 스위치를 사용하여 병렬로 구성되어 있다. 물론 상기 사용되는 스위치의 용량에 따라 병렬로 배치되는 상기 스위치의 수는 상기 권선부와 다를 수 있다.

한편, 상기 권선부(110)의 양단에 각각 스위치부를 구비시킨 것은 상기 권선부(110)가 곧 인덕터이므로, 전력 공급이 중단되었을 경우 상기 권선부(110)에 여자되어 있는 전력을 방전하기 위함으로써, 이를 위하여 상기 권선부(110)와 전후단 스위치부(120)(130) 사이에 다이오드가 연결되어 있다. 즉 전력 공급이 중단된 경우 상기 전후단 스위치부(120)(130)는 오프되고, 이때 상기 권선부(110)에 여자되어 있는 전력은 상기 다이오드를 통하여 외부 회로로 방출되어 전력 공급이 재개된 경우 상기 권선부(110)의 정상적인 동작이 가능하도록 한다.

상기 제어부(140)는 상기 전후단 스위치부(120)(130)의 작동을 제어하여 결과적으로 상기 권선부(110)가 구비된 모터의 회전속도를 제어하는 부재이다.

다시 도 4를 참조하여 보다 실용적인 구성을 살펴보도록 하자.

먼저 상기 모터 내의 권선부(110)는 일반적인 모터의 구성상 2개로 구분함이 바람직하며, 이에 따라 상기 전단 스위치부(120)도 2개의 스위치가 사용된다. 이 때 상기 전단 스위치부(120)에 사용되는 스위치는 소용량의 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 후단 스위치부(13)는 구성의 복잡함 등을 고려하여 일반적으로 대용량인 전기장 효과 트랜지스터를 1개 사용하는 것이 바람직하다. 즉 상기 후단 스위치부(13) 내의 스위치는 상기 권선부(110)내의 나뉘어진 각 권선의 후단이 아닌 나뉘어진 각 권선이 합쳐진 후단에 위치하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 모터 구동 장치를 나타낸 회로도이다.

도 5를 참조하면, 모터(200)와, 상기 모터(200)의 권선부(110)외의 모터 구동 장치로 구성된 것을 알 수 있는데, 상기 모터 구동 장치는 상술했듯이, 상기 권선부(110)의 전단에 위치하는 전단 스위치부(120)와, 상기 권선부의 후단에 위치하는 후단 스위치부(130)로 이루어져 있으며, 본 실시예에서는 상기 후단 스위치부(130)에 제어부(140)가 연결되어 있다.

또한, 본 실시예는 3개의 스위치로 구성된 전단 및 후단 스위치부(120)(130)가 구성되어 있으며, 상기 권선부(110)는 두개로 이루어져 있다. 즉 상기 전후단 스위치부(120)(130)를 이루는 스위치 중 일개조의 스위치는 예비 스위치이다.

동작을 간략하게 살펴보면, 상기 전단 스위치부(120)는 상기 제어부(140)에 의하여 직접 제어되지는 않지만, 상기 후단 스위치부(130)에 의하여 그 개폐가 결정되므로 결과적으로 상기 제어부(140)에 의하여 제어되고 있다. 따라서, 상기 제어부에서 온명령을 상기 후단 스위치부(130)에 전송하면, 상기 전후단 스위치부(120)(130)가 온되어, 상기 권선부(110)에 입력 전원이 가해지게 되어 상기 모터(200)가 구동된다. 이때 상기 전단 및 후단 스위치부(120)(130)를 구성하는 각 스위치는 소용량의 박막트랜지스터(TR) 및 전기장 효과 트랜지스터(FET)로서, 각각 병렬로 구성되어 있으므로 대전력의 입력에도 무리없이 동작하게 된다. 이는 각 스위치의 상태를 나타낸 도 6에 도시된 바와 같은데, 도면에서 보듯이 각 스위치에 가해지던 도 3에서의 높은 전류 3은 병렬로 배치된 스위치에 분산되어 가해지므로 전류 4a와 4b와 같게 되어 소용량의 스위치로도 무리없이 구동이 가능하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 모터 구동 장치는 기존의 한개의 권선부와 상기 권선부의 전후단에 한개씩 위치하던 스위치를 병렬로 다수개를 구성함으로써, 병렬로 나누어진 권선부 양단의 스위치에 가해지는 전력을 분산시킴으로써, 저가의 소용량 스위치로도 대용량의 스위치와 동일한 효과를 가져올 수 있도록 하여 생산 원가가 절감되도록 하였다.

Claims (2)

1. 펄스폭 변조 방식으로 제어되는 모터를 구동시키는 장치에 있어서,

   상기 모터 내에 위치하며 다수개가 병렬로 나뉘어져 있는 권선부와;

   상기 각 권선부의 전단에 각각 연결된 다수개의 스위치로 구성된 전단 스위치부와;

   상기 각 권선부의 후단에 각각 연결된 다수개의 스위치로 구성된 후단 스위치부와;

   상기 권선부 양단에 연결된 전단 및 후단 스위치부를 제어하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
2. 펄스폭 변조 방식으로 제어되는 모터를 구동시키는 장치에 있어서,

   상기 모터 내에 위치하여 두 개가 병렬적으로 나누어지는 권선부와;

   상기 권선부의 전단 각각에 연결되며 상기 권선부의 나뉘어진 권선에 대응되도록 2개의 소용량 스위치로 구성된 전단 스위치부와;

   상기 권선부의 후단에 연결되며 상기 권선부의 나누어진 권선이 합쳐지도록 1개의 대용량 스위치로 구성된 후단 스위치부와;

   상기 권선부의 양단에 연결된 전단 및 후단 스위치부를 제어하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.