KR100814435B1 - Metering pump using brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터를 이용한 정량펌프를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a metering pump using a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 측면도이다.2 is a side view of FIG. 1.
도 3은 도 1의 BLDC 구동모터의 요부 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating main parts of the BLDC driving motor of FIG. 1.
도 4는 도 1의 컨트롤러를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating the controller of FIG. 1.
도 5는 본 발명의 정량펌프의 제어 블록도를 도시한 도면이다.Figure 5 is a view showing a control block diagram of the metering pump of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10...베이스 프레임 20...펌핑부재10
30...BLDC 구동모터 40...컨트롤러30 ... BLDC
50...피드백 제어부50 ... Feedback Control
본 발명은 BLDC 모터를 이용한 정량펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펌프를 구동하는 구동모터의 속도를 실시간으로 검출하며, 검출된 구동모터의 속도가 기설정된 범위값을 벗어날 경우 구동모터의 속도를 벗어난 오차만큼 보상하도록 하 여 정량펌프의 토출 유량이 설정된 범위 값을 정확하게 유지하도록 하는 BLDC 모터를 이용한 정량펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a metering pump using a BLDC motor, and more specifically, to detect the speed of the drive motor for driving the pump in real time, and when the speed of the detected drive motor is out of a predetermined range value, the speed of the drive motor is increased. The present invention relates to a metering pump using a BLDC motor to compensate for deviations so that the discharge flow rate of the metering pump is maintained at a predetermined range.
일반적으로 정량 펌프의 자동유량제어방법으로는 인버터를 이용한 방법으로서 주파수와 전압을 동시에 가변시켜 펌프구동모터의 속도(정량펌프토출유량)를 조정하는 방식을 사용한다.In general, as an automatic flow rate control method for a metering pump, a method using an inverter is used to adjust the speed (quantitative pump discharge flow rate) of a pump driving motor by simultaneously changing the frequency and voltage.
이러한 종래 기술을 이용한 정량펌프에 있어서는 모터속도에 대한 감지기능이 없는 구조로 속도에 대한 피드백(FEED BACK) 제어가 불가능함으로서 모터의 실제구동속도(정량펌프토출량)에 대한 정확한 값을 알 수가 없어 신뢰성이 떨어지는 단점을 가지고 있으며 또한, 저속 운전시 토르크 저하에 따른 전류상승으로 모터소손의 우려가 있다.In the conventional metering pump, it is impossible to know the exact value of the actual driving speed of the motor (quantitative pump discharge) because it is impossible to control the feedback of the speed because it does not have the function of detecting the motor speed. This has the disadvantage of falling, and there is a fear of motor damage due to the current rise due to the torque decrease during low speed operation.
이에 따라, 종래 기술에 따른 구동모터는 인버터 구동방식의 모터를 적용함으로써, 구동모터 속도의 실시간 검출이 불가능하다. 따라서, 정량펌프의 압력부하변동 등에 의해 구동 모터 속도의 변화량이 생길 경우, 구동속도 변화값에 대한 별다른 보상수단이 존재하지 않음으로써, 기 설정된 구동제어 값을 벗어난 변화량만큼의 토출유량에 대한 오차가 발생하는 문제점이 있다.Accordingly, the drive motor according to the prior art, by applying an inverter drive type motor, it is impossible to detect the drive motor speed in real time. Therefore, when a change amount of the drive motor speed occurs due to a change in the pressure load of the metering pump, there is no compensation means for the change of the drive speed, so that an error about the discharge flow rate by the amount of change beyond the preset drive control value is lost. There is a problem that occurs.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 정량펌프를 구동하는 구동모터의 속도를 실시간으로 검출하며, 검출된 구동모터의 속도가 기설정된 범위값을 벗어날 경우 구동모터의 속도를 최적 상태로 보상하도록 하여 펌프의 토출 유량의 오차가 발생되지 않도록 하는 BLDC 모터를 이용한 정량펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and detects the speed of the drive motor for driving the metering pump in real time, and the speed of the drive motor when the detected drive motor speed is out of the predetermined range value It is an object of the present invention to provide a metering pump using a BLDC motor to compensate for the optimum state so that the error of the discharge flow rate of the pump does not occur.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 BLDC 모터를 이용한 정량펌프는, 베이스 프레임과, 베이스 프레임에 장착되어 유량을 토출하는 펌핑부재와, 펌핑부재에 토출력을 전달하도록 장착되는 BLDC(brushless dc) 구동모터와, BLDC 구동모터의 작동을 위한 지령신호를 전달하는 컨트롤러와, 지령신호에 따라 구동되는 BLDC구동모터의 실제 구동속도를 전달받아 BLDC 구동모터의 지령신호에 따른 기설정된 구동속도와 비교하고, BLDC 구동모터의 실제 구동속도와 지령신호에 따른 기설정된 구동속도간에 차이가 발생되면 BLDC 구동모터를 지령신호에 따른 기설정된 구동속도로 구동되도록 지령신호를 보상하는 피드백 제어부를 포함한다. The metering pump using the BLDC motor of the present invention for achieving the above object, the base frame, a pumping member mounted on the base frame to discharge the flow rate, BLDC (brushless dc) drive is mounted to deliver the earth output to the pumping member The actual drive speed of the BLDC drive motor driven according to the command signal and the controller for transmitting a command signal for operating the BLDC drive motor and the BLDC drive motor are received and compared with a preset drive speed according to the command signal of the BLDC drive motor. And a feedback controller for compensating the command signal to drive the BLDC drive motor at a predetermined drive speed according to the command signal when a difference occurs between the actual drive speed of the BLDC drive motor and the preset drive speed according to the command signal.
본 발명에 있어서, 상기 피드백 제어부에는 작동열의 확산을 위한 히트싱크가 장착되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the feedback control unit is characterized in that the heat sink for the diffusion of the operating heat is mounted.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러와 상기 피드백 제어부는 케이블을 통해 연결되어 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the controller and the feedback control unit is connected via a cable, characterized in that for transmitting a signal.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러는 수동제어와 원격제어가 함께 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller is characterized in that both the manual control and the remote control.
본 발명에 있어서, 상기 BLDC 구동모터와 상기 컨트롤러는 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the BLDC driving motor and the controller are formed integrally.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러에는 작동 상태 표시를 위한 디스플레이부가 마련되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller is characterized in that a display unit for displaying the operation status is provided.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러의 수동제어는 상기 컨트롤러 자체에서 키 패드(KEYPAD)의 직접적인 조정으로 제어 작동이 이루어지며, 상기 컨트롤러의 원격제어는 상기 컨트롤러와 이격된 위치에서 케이블을 통해 전류신호와, 전압신호 및 펄스신호의 전송으로 원격 제어되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the manual control of the controller is a control operation is performed by the direct adjustment of the keypad (KEYPAD) in the controller itself, the remote control of the controller is a current signal through a cable at a position away from the controller, Characterized in that the remote control by the transmission of the voltage signal and the pulse signal.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러는 퍼스널 컴퓨터(PC)와 연결되어, 상기 컨트롤러와 상기 퍼스널 컴퓨터 간의 양방향 통신으로 제어 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the controller is connected to a personal computer (PC), it characterized in that it is provided to be controllable by bidirectional communication between the controller and the personal computer.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터를 이용한 정량펌프를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예 에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a metering pump using a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC 모터를 이용한 정량펌프를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 BLDC 구동모터의 요부 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 컨트롤러를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 정량펌프의 제어 블록도를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a metering pump using a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of Figure 1, Figure 3 is an exploded perspective view of the main portion of the BLDC drive motor of Figure 1, Figure 4 1 is a view showing the controller, Figure 5 is a view showing a control block diagram of the metering pump of the present invention.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 BLDC 모터를 이용한 정량펌프(100)는, 베이스 프레임(10)과, 베이스 프레임(10)에 장착되어 유량을 토출하는 펌핑부재(20)와, 펌핑부재(20)에 토출력을 전달하도록 장착되는 BLDC(brushless dc) 구동모터(30)와, BLDC 구동모터(30)의 작동을 위한 지령신호를 전달하는 컨트롤러(40)와, BLDC 구동모터(30)의 작동상태의 구동신호를 전달받아 지령신호와 BLDC 구동모터(30)의 구동신호를 비교하여, BLDC 구동모터(30)가 지령신호에 따른 구동이 이루어지도록 BLDC 구동모터(30)를 제어하는 피드백 제어부(50)를 구비한다.1 to 5, the
상기 베이스 프레임(10)은 본 발명의 정량펌프의 지지를 위한 부분을 말하며, 그 내외측에는 장착공간이 마련된다. 상기 베이스 프레임(10)의 일측에는 펌핑부재(20)가 장착된다.The
상기 펌핑부재(20)는 베이스 프레임(10)의 측면에 장착되며, 후술하는 BLDC 구동모터(30)를 통해 구동력을 전달받아 유량 토출 작동이 이루어진다. 이러한 펌핑부재(20)의 구성은 기 공지된 구성으로서 그 작동 및 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다. 상기 펌핑부재(20)의 구동은 전술한 바와 같이, BLDC 구동모터(30)의 구동으로 작동이 이루어진다.The
상기 BLDC 구동모터(30)는 DC 모터에서 브러시 구조를 없애고 전기흐름의 방향을 전자적으로 스위칭시켜 수행하는 모터를 말한다. 이러한 BLDC 구동모터(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 영구자석(31)의 위치를 홀 센서(33) 등의 반도체 센서로 검출하고, 검출된 신호로 전기각을 판단하여 고정자 코일(35)에 전류를 흘려서 토크를 발생시키는 모터를 말한다. 이러한 BLDC 구동모터(30)는 본체 프레임(10)의 상측 위치에 장착되어, 펌핑부재(20)에 구동력을 전달한다. 이러한 BLDC 구동모터(30)의 장착위치는 본체 프레임(10)의 상측에 한정되지 않음은 물론이며, 이러한 장착위치는 펌핑부재(20)의 구동을 위한 바람직한 위치를 말한다. 상기 BLDC 구동모터(30)의 작동은 컨트롤러(40)를 통해 작동이 이루어진다. The BLDC driving
상기 컨트롤러(40)는 BLDC 구동모터(30)의 작동을 위한 지령신호를 전달한다. 이러한 컨트롤러(40)에 전달되는 지령신호는 사용자의 선택에 의해 결정되는 지령신호를 말하는 것으로서, 펌핑부재(20)의 토출 유량을 결정한다. 상기 컨트롤러(40)에는 표시부(41)가 마련되어 지령신호에 따른 작동 상태의 표시가 가능하게 된다. 상기 컨트롤러(40)의 지령신호는 피드백 제어부(50)로 전달된다. 상기 컨트롤러(40)를 통한 지령신호의 전달은 케이블(51)을 통해 전송됨이 바람직하다.The
이러한 컨트롤러(40)는 수동제어 및 원격제어가 함께 가능하다. 보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(40)의 수동제어는 컨트롤러(40) 자체에 마련된 키패드(KEYPAD) 등에 의한 사용작의 직접적인 조정에 의해 수동 조정이 가능하게 된다. 이러한 수동제어는 키패드에 한정되지 않고 컨트롤러(40) 상에 장착 가능한 터치스크린 등의 장치도 가능함은 물론이다. 또한 컨트롤러(40)의 원격제어는 컨트롤러(40)와 이격된 위치에서 소정의 신호 전달을 위한 케이블을 통해 전류신호와 전압신호 및 펄스신호의 전송으로 원격 제어됨도 가능하다. 이러한 신호의 전달은 케이블을 통해 전달됨도 가능하며 케이블이 없는 무선으로도 원격 제어가 가능함도 물론이다.Such a
상기 피드백 제어부(50)는 컨트롤러(40)의 지령신호와, 펌핑부재(20)의 실제 구동되는 구동신호를 전송받는다. 상기 피드백 제어부(50)는 전술한 컨트롤러(40)의 전송신호와 BLDC 구동모터(30)의 구동신호를 서로간 비교하여, 펌핑부재(20)의 실구동 작동상태를 판단한다. 즉, 피드백 제어부(50)는 컨트롤러(40)를 통해 송신되는 지령신호에 해당하는 속도로 BLDC 구동모터(30)의 작동이 바르게 이루어짐 여부의 판단이 이루어진다. 구체적으로, 피드백 제어부(50)는 특정의 지령신호가 입력되면, 입력된 지령신호에 해당하는 BLDC 구동모터(30)의 기설정된 구동속도를 산출한다. 그리고, 지령신호를 입력받고 실제 구동되는 BLDC 구동모터(30)의 구동신호를 전달받아 BLDC 구동모터(30)의 실제 구동되는 구동속도를 산출한다. 이어서, 피드백 제어부(50)는 기설정된 구동속도와 실구동되는 구동속도 간에 차이가 발생되면, BLDC 구동모터(30)를 제어하여 기설정된 구동속도로 BLDC 구동모터(30)의 구동이 이루어지도록 한다. 이러한 구동을 통해 저속 운전에서도 펌프 토출 부하에 다른 영향 없이 항상 일정한 속도의 유지가 가능하여, 지령된 신호에 따른 펌핑부재(20)의 토출 유량을 정확하게 토출이 가능하다.The
상기 구성에 따른 본 발명의 BLDC 모터를 이용한 정량펌프의 작용을 설명한다. The operation of the metering pump using the BLDC motor of the present invention according to the above configuration will be described.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자는 컨트롤러(40)를 조작하여 BLDC 구동모터(30)에 사용자가 설정한 펌핑부재(20)의 토출유량에 대응한 지령신호를 전달한다. 이러한 컨트롤러(40)의 조작시 표시부(41)의 표시작동이 이루어진다. 이러한 지령신호는 피드백 제어부(50)로 전송된다.First, as shown in FIG. 5, the user operates the
이어서, 컨트롤러(40)의 지령신호(43)의 전달에 따라 펌핑부재(20)의 작동이 이루어진다. 이러한 펌핑부재(20)의 작동에 따른 BLDC 구동모터(30)의 구동신호(31)는 피드백 제어부(50)로 전송된다. 여기서 구동신호(31)는 BLDC 구동모터(30)의 구동속도의 전송을 위한 신호를 말한다.Subsequently, the pumping
다음, 피드백 제어부(50)는 구동신호와 지령신호를 비교하여 지령신호에 해 당하는 속도로 구동신호의 수신이 이루어짐의 여부를 판단한다. 그리고, 지령신호에 해당하는 구동신호의 수신에 오차가 발생할 경우 BLDC 구동모터(30)의 속도를 보상하도록 한다.Next, the
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.
상기와 같은 본 발명에 따른 BLDC 모터를 이용한 정량펌프는 다음과 같은 효과를 갖는다.Metering pump using a BLDC motor according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, BLDC 모터를 이용하여 저속 운전에서도 모터 소손의 우려가 없다First, there is no risk of motor burnout even at low speed operation using BLDC motor.
둘째, 홀 소자에 의한 피드백 제어를 통해 펌핑부재의 정확한 토출량 제어가 가능하다.Second, accurate discharge amount control of the pumping member is possible through feedback control by the hall element.
셋째, BLDC 구동모터와 피드백 제어부의 일체형이 가능하여 별도의 부가장치가 필요없다.Third, since the BLDC driving motor and the feedback control unit can be integrated, no additional device is required.
넷째, 컨트롤러의 수동제어 및 원격제어가 가능하여 사용자 편의성이 증대된다.Fourth, the user convenience can be increased by the manual control and remote control of the controller.
Claims (8)
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