KR100517920B1 - 공진 모터의 공진주파수 검출 방법 - Google Patents

공진 모터의 공진주파수 검출 방법 Download PDF

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본 발명은 공진 모터의 공진주파수 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정회전과 역회전을 반복하는 모터를 적용한 시스템의 최대 효율을 높이기 위해, 부하가 가변할 경우 변화하는 공진주파수를 검출하여 최적 운전을 가능하도록 한 공진 모터의 공진주파수 검출 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 부하가변에 따라 정/역방향 회전속도를 가변하는 공진 모터를 채용한 시스템에 있어서, 일정주파수로 두상에 전압을 인가하여 일정 주파수로 강제진동 운전을 실시하는 단계와; 상기 강제진동 운전이 일정시간 경과하였는지를 판단하여 일정시간 경과하면 공진 모터에 전원 투입을 중지하고, 자유감쇠 운전을 실시하는 단계와; 상기 자유감쇠 운전 초기의 주기로 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 최적 공진 주파수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 최적 공진 주파수로 공진모터의 두상에 전압을 인가하여 시스템을 운전하는 단계로 이루어진다.

Description

공진 모터의 공진주파수 검출 방법{DETECTING METHOD FOR RESONANT FREQUENCY OF RESONANT MOTOR}
본 발명은 공진 모터의 공진주파수 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정회전과 역회전을 반복하는 모터를 적용한 시스템의 최대 효율을 높이기 위해, 부하가 가변할 경우 변화하는 공진주파수를 검출하여 최적 운전을 가능하도록 한 공진 모터의 공진주파수 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 일반적인 자기저항 모터는 다상의 고정자에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시키게 되는데, 회전자와 고정자간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있으며, 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자제품, 즉 세탁기에 적용되어 사용되고 있다.
이러한 자기저항 모터의 일예를 도 1을 참고하여 간단히 설명하면, 원통형의 고정자(1) 내측에 회전자(2)가 회전가능하게 삽입되어 있고, 그 회전자(2)의 중심에는 출력축이되는 회전축(3)이 압입고정되어 있으며, 상기 회전자(2)의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단 및 그 검출된 위치에 따라 제어하기 위한 제어부 등이 구비되어 있다.
그리고, 상기 고정자(1)는 몸체부의 내측에 일정각도(60°간격)로 6개의 고정자측 티스(TEETH)(1a)가 돌출형성되어 있고, 그 각각의 고정자측 티스(1a)에는 코일(4)이 권취되어 각각 고정자극을 이루고 있으며, 그 고정자극들은 서로 대각선 방향의 고정자극들끼리 서로 전기적으로 연결되어 동일한 극성이 발생되는 3상(La,Lb,Lc)을 이루도록 되어 있다.
그리고, 상기 회전자(2)는 외주면에 일정각도(90°)로 4개의 회전자측 티스(2a)가 돌출형성되어 있어서, 상기 고정자측 티스(1a)의 단부와 공극을 형성하며 회전하도록 되어 있다.
상기와 같이 구성되어 있는 종래 자기저항 모터는 위치검출수단에 의하여 회전자측 티스(2a)의 위치를 검출하여 위치검출펄스를 출력함으로써 위치검출펄스에 동기시켜 3상(La,Lb,Lc)의 여자 코일(4)에 전류를 인가하면 전자기력이 발생된다.
그리고, La상에 전류를 인가하여 여자시켜서 전자기력을 발생시킨 다음, Lb상에 전류를 인가하여 여자시키면 회전자(2)의 회전자측 티스(2a)가 자기저항을 최소화하기 위하여 시계반대방향으로 회전하는 회전 토크를 발생하게 되며, 그와 같이 각상의 여자상태를 La→Lb→Lc의 순서로 순차적으로 가변시켜서 회전자(2)가 회전하는 구동력을 발생시키게 된다.
또한, 상기와 같이 회전자(2)를 한방향으로 고속회전시키거나 위상제어를 통하여 역방향으로 고속회전시켜서 그 회전력을 기계적인 장치의 동력원으로 이용하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자기저항 모터가 투입되는 세탁물과 물의 양에 따라 모터 부하가 가변하는 세탁기의 세탁모드와 같이 정방향과 역방향으로의 회전을 반복하는 시스템에 사용되는 경우, 상기 정방향을 위한 가속시와 역방향을 위한 감속시 손실이 많이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 정/역방향으로 회전을 반복해야 하는 세탁기에 스프링과 자기저항 모터가 결합된 공진 모터를 사용하여 초기 공진 모터를 일정 주파수로 자유공진 시킨후, 전원 투입을 중단하여 자유 감쇠진동 상태시 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 얻어진 공진 주파수로 운전 효율을 증가시킬수 있도록 한 공진 모터의 공진주파수 검출 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부하가변에 따라 정/역방향 회전속도를 가변하는 공진 모터를 채용한 시스템에 있어서, 일정주파수로 두상에 전압을 인가하여 일정 주파수로 강제진동 운전을 실시하는 단계와; 상기 강제진동 운전이 일정시간 경과하였는지를 판단하여 일정시간 경과하면 공진 모터에 전원 투입을 중지하고, 자유감쇠 운전을 실시하는 단계와; 상기 자유감쇠 운전 초기의 주기로 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 최적 공진 주파수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 최적 공진 주파수로 공진모터의 두상에 전압을 인가하여 시스템을 운전하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 공진 모터의 공진주파수 검출 방법을 보인 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 부하가변에 따라 정/역방향 회전속도를 가변하는 공진 모터를 채용한 시스템에 있어서, 일정주파수로 두상에 전압을 인가하여 일정 주파수로 강제진동 운전을 실시하는 단계와; 상기 강제진동 운전이 일정시간 경과하였는지를 판단하여 일정시간 경과하면 공진 모터에 전원 투입을 중지하고, 자유감쇠 운전을 실시하는 단계와; 상기 자유감쇠 운전 초기의 주기로 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 최적 공진 주파수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 최적 공진 주파수로 공진모터의 두상에 전압을 인가하여 시스템을 운전하는 단계로 이루어진 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 설명을 위해 정/역방향 회전을 반복하는 세탁기에 채용된 공진 모터를 일예로 하며, 좀더 구체적인 본 발명의 설명을 위해 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 사용자의 선택에 의한 초기 세탁모드로 운전하기 위해, 일정 주파수로 공진 모터의 두상에 전압을 인가하여 공진 모터는 일정 주파수로 강제진동 운전을 실시한다.
이후, 일정 시간이 경과되면 일정 주파수로 운전되던 공진 모터의 강제 진동 운전을 멈추기 위해 상기 공진 모터의 전원 투입을 중지한다.
이에 의해, 공진 모터의 스프링 탄성에너지에 의해 자유감쇠 운전이 이루어지게 되고, 그 순간부터 상기 자유감쇠 운전 초기의 주기, 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 이를 통해 공진 주파수를 검출하며, 그 검출된 공진 주파수를 공진 모터의 공진 주파수로 설정하여 설정된 주파수로 공진 모터의 두상에 전압을 인가한다.
이러한, 공진 모터의 최적 공진 주파수 운전은 도 4에 도시된 공진 모터의 예시도와 같이 (A)->(B)->(C)->(D)순으로 정/역방향으로 회전하게 된다.
이때, (A), (C)는 토크, 속도 및 운동 에너지가 최대이며, 스프링의 탄성 에너지가 최소, (B), (D)는 토크, 속도 및 운동 에너지가 최소, 스프링의 탄성 에너지가 최대인 상태이다.
결국, 본 발명의 공진 모터의 공진 주파수 검출방법은 최대 효율의 공진 주파수로 그 공진 모터를 운전시킴과 아울러, 그 공진 모터를 스프링, 세탁조와 같이 공진 시스템을 형성하며 좌우로 스윙(Swing)하고, 회전방향이 전환될때 상기 스프링을 통해 제동하고 에너지가 저장됨으로써, 최대 효율을 낼 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 정/역방향으로 회전을 반복해야 하는 세탁기에 공진 모터를 사용하여 초기 공진 모터를 일정 주파수로 자유공진 시킨후, 전원 투입을 중단하여 자유 감쇠진동 상태시 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 얻어진 공진 주파수로 운전 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 자기저항 모터의 구조를 보인 횡단면도.
도 2는 본 발명 공진 모터의 공진 주파수 검출 방법을 보인 흐름도.
도 3은 본 발명 공진 모터의 공진 주파수 검출을 위한 운전과정에 따른 파형도.
도 4는 본 발명 공진 주파수로 운전하는 공진 모터를 보인 예시도.

Claims (2)

  1. 부하가변에 따라 정/역방향 회전속도를 가변하는 공진 모터를 채용한 시스템에 있어서,
    일정주파수로 두상에 전압을 인가하여 일정 주파수로 강제진동 운전을 실시하는 단계와;
    상기 강제진동 운전이 일정시간 경과하였는지를 판단하여 일정시간 경과하면 공진 모터에 전원 투입을 중지하고, 자유감쇠 운전을 실시하는 단계와;
    상기 자유감쇠 운전 초기의 주기로 정적 평형점을 지나는 시간을 측정하여 최적 공진 주파수를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 최적 공진 주파수로 공진모터의 두상에 전압을 인가하여 시스템을 운전하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공진 모터의 공진주파수 검출 방법.
  2. 삭제
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