KR101140709B1

KR101140709B1 - 모터 속도측정방법

Info

Publication number: KR101140709B1
Application number: KR1020050105749A
Authority: KR
Inventors: 김명철; 박창주; 김창현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-11-05
Filing date: 2005-11-05
Publication date: 2012-05-03
Also published as: KR20070048548A

Abstract

본 발명은 모터 속도측정방법에 관한 것으로, 모터의 속도를 측정하는데 있어서 모터의 극 수 만큼의 에지 중에서 1개만을 이용하여 하나의 동일한 모터 극 위치에서의 펄스로 속도를 측정함으로서 홀센서의 속도 리플을 없애고 보다 정확한 속도측정을 하도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 모터의 속도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 모터의 회전에 의해 발생하는 속도센서의 출력신호를 검출하고, 검출된 출력신호의 에지 중에서 하나의 펄스를 이용하여 모터의 속도를 측정하는 것이다.

Description

모터 속도측정방법{Method for measure velocity of motor}

도 1은 일반적인 모터의 개략적인 단면도,

도 2는 일반적인 홀센서 및 마그넷의 형상을 나타낸 도면,

도 3은 일반적인 홀센서의 출력 파형도,

도 4는 일반적인 홀센서의 이상적인 출력 파형도,

도 5는 종래 홀센서의 출력 파형도,

도 6은 본 발명에 적용되는 마그넷의 상세 배치도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 모터의 속도측정방법을 나타낸 파형도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 모터 속도측정의 정확도를 나타낸 파형도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 스테이터 130 : 로터

140 ; 회전축 150 : 마그넷

160 : 홀센서 170 : 제어연산장치

본 발명은 모터의 속도를 측정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모 터 조립 시 마그넷 두께와 공차에 의한 홀센서의 속도 리플을 없애 보다 정확한 속도측정을 할 수 있는 모터 속도측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 드럼세탁기에 적용되는 모터는 2극 이상의 극성을 가지는 로터에 마그넷을 부착하여 회전 구동력을 발생시키는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 코일이 권선되어 있는 스테이터(100)와, 이 스테이터(100)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 로터(130)로 구성된다.

스테이터(100)는 다수의 자성 강판을 대략 원통형상이 되도록 적층하여 만들어진 코어(110)와, 이 코어(110)에 원주방향으로 배열된 복수의 슬롯(120)과, 복수의 슬롯(120)에 감겨진 복수의 코일을 구비하며, 로터(130)는 스테이터(100)와 마찬가지로 다수의 자성 강판을 대략 원통형상이 되도록 적층하여 만들어져서 스테이터(100)의 중공부에 일정간격 이격된 상태로 끼워지는 코어로, 로터(130)의 중심에는 로터(130)의 회전력을 외부로 출력하기 위한 회전축(140)이 압입되어 있다.

상기 회전축(140)의 외측에는 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 마그넷(150)을부착시키되, 이때의 마그넷(150)은 원하는 개수로 균등하게 등분하여 착자시킨다. 상기 마그넷(150)의 외주면 부근에는 모터의 속도를 측정하기 위한 홀센서(160)를 설치하며, 상기 홀센서(160)의 출력파형은 제어연산장치(170)로 입력되어 모터의 속도를 측정하게 된다.

상기 홀센서(160)는 도체나 반도체에 전류를 흘리고, 여기에 수직방향의 자계를 주면 전류와 자계의 수직방향에 전위차가 생기는 현상(홀효과)을 이용하여 입력단자간에 전류를 흘리고 전류에 직각방향으로 센서면에 자계를 가하면 전류와 자계 모두에 직각인 방향으로 자계와 제어전류의 곱에 비례하는 홀전압이 발생되는 원리를 이용한 것이다.

이와 같이 구성된 모터는, 스테이터(100)의 슬롯(120)에 감겨진 복수의 코일에 전류가 인가되면 각 코일의 극성이 순차적으로 변하면서 슬롯(120) 사이에 형성된 티스(125)에서 회전자계가 발생하고, 이 티스(125)에 인접한 마그넷(150)이 부착된 로터(130)에 자계가 형성된다. 로터(130)의 자계는 스테이터(100)의 티스(125)에서 발생하는 회전자계를 따라 회전하려고 하는 힘이 작용하여 로터(130)가 회전축(140)과 함께 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.

이러한 모터의 로터(130)는 스테이터(100)의 회전자계로부터 자계를 얻기 위해 2극 이상의 마그넷(150)을 부착하며, 모터의 회전에 의해 마그넷(150)이 도 3에 도시한 바와 같이, N→S 또는 S→N으로 변화하며 외부에 설치된 홀센서(160)를 통해 도 4와 같은 출력파형을 얻게 되고, 이 홀센서(160)의 출력파형은 제어연산장치(170)로 입력된다.

따라서, 제어연산장치(170)에서는 ⓐ번 에지와 ⓑ번 에지를 감지하여 펄스폭(ⓔ)을 연산한 후 기본 클럭에 체배하여 모터의 현재 속도를 계산하고, 이어서 ⓒ번 에지와 ⓓ번 에지를 감지하여 펄스폭(ⓕ)을 연산한 후 모터의 속도를 측정한다.

그런데, 종래의 모터는 조립 시 설계 허용 오차 등에 의해 마그넷(150)의 크기가 균일하지 못하여 도 4와 같은 이상적인 출력파형(ⓔ=ⓕ)이 나오기 힘들다. 예를 들어 설계 공차 등의 이유로 첫 번째 마그넷(150)의 크기가 8㎜이고, 이어져 있는 두 번째 마그넷(150)의 크기가 9㎜이며, 세 번째 마그넷(150)의 크기가 7㎜라고 하면 모터를 일정속도로 제어하고 있음에도 불구하고 에지 사이의 펄스폭 ⓔ와 ⓕ는 도 5에 도시한 바와 같이, 펄스간격이 불균일하여 속도 리플이 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 마그넷(150)의 두께를 기구적으로 관리하여 속도리플을 최소화하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 모터 제작변경과 추가 재료비가 상승하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 속도를 측정하는데 있어서 하나의 같은 극 위치에서의 펄스에서 속도를 계산하여 기구적, 회로적 변경없이 보다 정확한 속도측정을 할 수 있는 모터 속도측정방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터의 속도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 모터의 회전에 의해 발생하는 속도센서의 출력신호를 검출하고, 검출된 출력신호의 에지 중에서 하나의 펄스를 이용하여 모터의 속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 하나의 펄스는 모터의 극 수만큼의 상승, 하강 에지 중 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 하나의 펄스는 여러 상승, 하강 에지 중에서 동일한 모터 극 위치의 펄스인 것을 특징으로 한다.

상기 속도센서는 적어도 하나 이상의 홀센서 또는 엔코더인 것을 특징으로 한 다.

또한, 상기 모터의 속도를 측정하는 것은, 상기 모터의 극 수만큼의 상승, 하강 에지 중 동일한 모터 극 위치에서의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터의 속도를 측정하는 것은, 상기 모터의 극 수만큼의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 연속적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 모터의 속도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 모터의 극 수만큼의 에지 중에서 하나의 동일한 모터 극 위치에서의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 모터는 도 1 및 도 2에 도시한 일반적인 모터의 구성과 동일하므로 도 1 및 도 2의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호 및 동일명칭을 명기하여 중복되는 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명에 적용되는 마그넷의 상세 배치도이다.

도 6에서, 본 발명의 마그넷(150)은 ⑴번에서 ⑿번까지 12개가 배치되며, 마그넷(150)의 외측에는 도 2와 마찬가지로 하나 이상의 홀센서(16) 또는 엔코더 등이 설치되어 모터의 속도에 반비례하는 주기를 가진 구형파 형태의 출력파형을 가지며, 이 신호가 제어연산장치(170)로 입력되어 모터 속도를 측정하게 된다.

본 발명의 제어연산장치(170)에서 모터 속도를 측정하는 방법은 다음과 같다.

모터의 회전에 의해 마그넷(150)이 도 3에 도시한 바와 같이, N→S 또는 S→N 으로 변화하면 홀센서(160)를 통해 도 7과 같은 출력파형이 제어연산장치(170)로 입력된다. 제어연산장치(170)는 ⑴~⑿번 극 위치를 감지하여 모터의 극 수만큼의 에지 중에서 1개만을 이용하여 항상 같은 모터 극 위치의 펄스에서 속도를 측정한다.

즉, ⑴번 극 위치를 이용할 경우 ⑴번 극 위치의 펄스에서 시작하여 다음 ⑴번 극 위치의 펄스가 나오기 전까지의 에지간격시간(S₁)을 구하여 모터의 현재 속도를 측정하고, 마찬가지로 ⑵⑶⑷....⑿번 극 위치를 이용하여 각각의 에지간격시간(S₂, S₃, S₄....S₁₂)을 구하여 모터 속도를 측정한 후, ⑴~⑿번의 에지간격시간을 합하여 속도 평균값을 계산함으로서 연속적으로 정확한 속도측정이 가능해진다.

도 8의 출력파형을 보면, 에지 사이의 펄스간격 ①~⑤가 "10, 9, 8" 등으로 속도 리플이 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 속도 리플이 있는 홀센서(160)의 출력파형에서도 본 발명의 속도측정방법을 적용하면, 모터의 극 수만큼의 에지 중에서 1개만을 이용하여 항상 같은 모터 극 위치의 펄스에서 에지간격시간을 합하기 때문에 각각의 에지구간에서 속도 리플이 없는 일정한 값 "46"으로 속도측정이 가능해진다.

이러한 방법으로 모터의 속도측정이 이루어지면, 드럼세탁기의 모터에 있어서 언밸런스 제어 등을 보다 정확하게 제어할 수 있는데, 이는 드럼세탁기의 모터 제어 시 속도 리플값을 이용하여 언밸런스 값 및 판정신호를 만들기 때문에 기구적 공차에 의한 속도 리플을 최소화할 수 있게 된다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 모터 속도측정방법에 의하면, 기존 방법인 에지 사이의 펄스폭을 기준으로 모터 속도를 측정하지 않고, 모터의 극 수 만큼의 에지 중에서 1개만을 이용하여 하나의 같은 극 위치에서의 펄스에서 속도를 계산함으로서 추가 재료비의 상승이나 모터 제작 변경없이 소프트웨어 처리로 보다 정밀한 속도측정이 가능하다는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 모터 조립 시 마그넷 두께와 공차에 의한 홀센서의 속도 리플을 없애고 보다 정확한 속도 측정을 할 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 모터 속도측정방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

모터의 속도를 측정하는 방법에 있어서,

상기 모터의 회전에 의해 발생하는 속도센서의 출력신호를 검출하고,

검출된 출력신호의 에지 중에서 하나의 펄스를 이용하여 모터의 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
제 1항에 있어서,

상기 하나의 펄스는 모터의 극 수만큼의 상승, 하강 에지 중 하나인 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
제 2항에 있어서,

상기 하나의 펄스는 여러 상승, 하강 에지 중에서 동일한 모터 극 위치의 펄스인 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
제 1항에 있어서,

상기 속도센서는 적어도 하나 이상의 홀센서 또는 엔코더인 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
제 1항에 있어서,

상기 모터의 속도를 측정하는 것은,

상기 모터의 극 수만큼의 상승, 하강 에지 중 동일한 모터 극 위치에서의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 모터의 속도를 측정하는 것은,

상기 모터의 극 수만큼의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 연속적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.
모터의 속도를 측정하는 방법에 있어서,

상기 모터의 극 수만큼의 에지 중에서 하나의 동일한 모터 극 위치에서의 에지간격시간을 합하여 모터 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 속도측정방법.