KR101321307B1

KR101321307B1 - 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101321307B1
Application number: KR1020110112508A
Authority: KR
Inventors: 김창성; 원장혁; 배한경; 조용완; 석진수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-10-28
Also published as: KR20130047460A; JP5497816B2; US20130106338A1; JP2013099241A; CN103095192A

Abstract

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 그 방법에 관한 것으로,전원부; N쌍의 코일; 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결된 N 개의 공통 스위치 소자; 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결된 N쌍의 하위 스위치 소자; 제1 프리휠 다이오드; 제2 프리휠 다이오드; 및 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치와 그 방법이 제공된다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 그 방법{Drive apparatus for switched reluctance motor and method thereof}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 자동차, 항공우주, 군수산업, 의료장비 등의 다양한 분야에서 전동기 수요가 크게 증가하고 있다. 특히, 희토류 물질의 가격 급등으로 영구자석을 활용하는 모터의 단가가 상승하여 새로운 대안으로서 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM:Switched Reluctance Motor)가 다시 주목을 받고 있다.

스위치드 릴럭턴스 모터의 구동원리는 자기저항(magnetic reluctance)의 변화에 따라 발생하는 릴럭턴스 토크(Reluctance Torque)를 이용하여 로터를 회전시키는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는 로터(11) 및 스테이터(12)를 포함하고, 상기 로터(11)에는 복수의 회전자 돌극(11-1)이 형성되고, 상기 스테이터(12)에는 상기 회전자 돌극(11-1)에 대향하는 복수개의 고정자 돌극(12-1)이 형성된다. 그리고 상기 고정자 돌극(12-1)에 코일(13)이 권취된다.

그리고 상기 로터(11)는 어떠한 여자장치, 예를 들어 코일의 권선 또는 영구자석 없이 철심만으로 구성된다.

따라서, 외부로부터 상기 코일(13)에 전류가 흐르게 되면 상기 코일(13)에서 발생되는 자기력에 의해 상기 로터(11)가 상기 코일(13) 방향으로 이동하는 릴럭턴스 토크가 발생하게 되어 상기 로터(11)는 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터(1)는 자속의 경로가 상기 스테이트(12) 및 로터(11)를 모두 통과하기 때문에 코어 손실(core loss)이 발생하는 문제점을 지니고 있었다.

최근에는 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 개선된 기술로 인 로터 및 아웃 로터를 포함하는 더블 로터형 스위치드 릴럭턴스 모터가 개발되고 있다.

하지만, 이와 같은 개선된 기술에 있어서 구동 제어를 위하여 여전히 종래 기술에 따른 6개의 스위치를 사용하는 비대칭 하프 브릿지 형태의 구동 장치를 사용함에 따라 효율적인 약계자 제어가 어렵다는 문제점이 있었다.

국내특허공개번호 10-2008-0054495

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인 로터와 아웃 로터를 개별적으로 구동하도록 하여 약계자에 있어서 효율적인 구동이 가능하도록 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 장치의 제1 실시예는, 직류 전류를 공급하는 전원부; 상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일; 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N 개의 공통 스위치 소자; 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N쌍의 하위 스위치 소자; 상기 N 쌍의 코일의 각각의 하부와 상기 N쌍의 하위 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드; 상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드; 및 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예는 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 평활화하여 상기 N쌍의 코일에 공급하며, 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자가 오프될 때 상기 N쌍의 코일의 잔류 전류를 충전하는 캐패시터를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 작으면 상기 전원부를 제어하여 최대 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 크면 상기 전원부를 제어하여 정격 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 모터는, 내주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 아웃 로터; 외주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 인 로터; 및 상기 아웃 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극과, 상기 아웃 스테이터 돌극을 연결지지하는 아웃 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 아웃 스테이터 코어와, 상기 인 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 인 스테이터 돌극과, 상기 인 스테이터 돌극을 연결지지한 인 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 인 스테이터 코어를 포함하는 스테이터를 구비하며, 상기 N쌍의 코일은 상기 아웃 스테이터 돌극과 인 스테이터 돌극에 각각 권취되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 아웃 스테이터 코어는 파이(п)형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예의 상기 아웃 스테이터 코어는 상기 스테이터의 원주방향에 대하여 외주면을 다라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 인 스테이터 코어는 상기스테이터의 원주방향에 대하여 내주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 아웃 스테이터 돌극 및 인 스테이터 돌극에 각각 상기 코일이 권취되어 3상권선으로 이루어지고, 상기 아웃 로터의 돌극은 아웃 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성되고, 상기 인 로터의 돌극은 인 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 장치의 제2 실시예는 직류 전류를 공급하는 전원부; 상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일; 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N쌍의 상위 스위치 소자; 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N개의 공통 스위치 소자; 상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 하부와 상기 N개의 공통 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 N개의 제1 프리휠 다이오드; 상기 N 쌍의 코일의 각각의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N쌍의 제2 프리휠 다이오드; 및 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예는 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 평활화하여 상기 N쌍의 코일에 공급하며, 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자가 오프될 때 상기 N쌍의 코일의 잔류 전류를 충전하는 캐패시터를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 작으면 상기 전원부를 제어하여 최대 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 크면 상기 전원부를 제어하여 정격 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예의 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예의 상기 아웃 스테이터 코어는 파이(п)형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예의 상기 아웃 스테이터 코어는 상기 스테이터의 원주방향에 대하여 외주면을 다라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 인 스테이터 코어는 상기스테이터의 원주방향에 대하여 내주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 아웃 스테이터 돌극 및 인 스테이터 돌극에 각각 상기 코일이 권취되어 3상권선으로 이루어지고, 상기 아웃 로터의 돌극은 아웃 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성되고, 상기 인 로터의 돌극은 인 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법의 제1 실시예는 (A) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결된 N 개의 공통 스위치 소자와 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결된 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하여 이탈 펄스를 가하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 기동하는 단계; 및 (B) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하여 최대 전류를 공급하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 회전시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 제1 실시예는 (C) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수와 비교하는 단계; 및 (D) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 크면 전원부를 제어하여 정격 전류가 상기 N쌍의 코일에 공급되도록 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 제1 실시예는 (E) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수와 비교하는 단계; 및 (F) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 방법의 제2 실시예는 (A) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결된 N쌍의 상위 스위치 소자와 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결된 N개의 공통 스위치 소자를 제어하여 이탈 펄스를 가하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 기동하는 단계; 및 (B) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자를 제어하여 최대 전류를 공급하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 회전시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 제2 실시예는 (C) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수와 비교하는 단계; 및 (D) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 크면 전원부를 제어하여 정격 전류가 상기 N쌍의 코일에 공급되도록 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 제2 실시예는 (E) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수와 비교하는 단계; 및 (F) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 하위 스위치 소자를 제어하는 단계를 포함한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 인 로터와 아웃 로터를 개별적으로 구동하기 때문에 고토크 구간과 고효율 구간 그리고 고속도 구간으로 이루어진 구동 상태에 따라 구간별로 가장 최적화된 제어가 가능하도록 한다.

특히, 본 발명에 따르면, 고속도 구간에서 인 로터와 아웃 로터중 어느 하나만을 구동하도록 하여 효율적인 구동이 가능하도록 한다.

도 1은 종래 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치의 회로도.
도 3은 도 2의 스위치 구동부에서 고토오크 구간과 고효율 구간에서 출력되는 제어 신호의 파형도.
도 4은 도 2의 스위치 구동부에서 고속도 구간에서 출력되는 제어 신호의 제1 실시예에 따른 파형도.
도 5는 도 2의 스위치 구동부에서 고속도 구간에서 출력되는 제어 신호의 제2 실시예에 따른 파형도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치의 회로도.
도 7은 도 6의 스위치 구동부에서 고토오크 구간과 고효율 구간에서 출력되는 제어 신호의 파형도.
도 8은 도 6의 스위치 구동부에서 고속도 구간에서 출력되는 제어 신호의 제1 실시예에 따른 파형도.
도 9는 도 6의 스위치 구동부에서 고속도 구간에서 출력되는 제어 신호의 제2 실시예에 따른 파형도.
도 10은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 구동 장치가 적용되는 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 단면도.
도 11은 도 10에 도시한 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법의 흐름도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치의 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는, 3개의 인 코일과 3개의 아웃 코일로 구성되는데 그 구체적인 구성은 제1상 인 코일(100a)과, 제1상 아웃 코일(101a), 제2상 인 코일(102a)과, 제2상 아웃 코일(103a), 제3상 인 코일(104a) 및 제3상 아웃 코일(105a)로 구성된다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동장치는 3개의 공통 스위치, 3개의 인 스위치, 3개의 아웃 스위치로 구성되어 있는데 이를 구체적으로 살펴보면, 제1상 공통 스위치 소자(200a), 제1 상 인 스위치 소자(201a)와, 제1상 아웃 스위치 소자(202a)와, 제2 상 공통 스위치 소자(203a), 제2상 인 스위치 소자(204a)와, 제2상 아웃 스위치 소자(205a), 제3상 공통 스위치 소자(206a), 제2 상 인 스위치 소자(207a) 및 제3상 아웃 스위치 소자(208a)가 대응되는 인 코일(201a, 204a, 207a)와 아웃 코일(202a, 205a, 208a)를 사이에 두고 각각 직렬로 접속되어 있다.

여기에서, 기술상의 편의를 위하여 인 스위치 소자(201a, 204a, 207a)와 아웃 스위치 소자(202a, 205a, 208a)를 하위 스위치 소자로 총칭한다.

이와 같은 스위치는 MOSFET 소자나, BJT 소자 또는 릴레이 스위치 소자 등을 사용하여 구현할 수 있으며, 본 발명의 제1 실시예에서는 MOSFET 소자를 사용하여 구현하였다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 전원부(10a)에서 제공되는 전원을 평활화하여 제공하고, 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100a~105a)과 상기 제1, 제2 및 제3상 스위치 소자(200a~208a)가 동작된 후 오프시의 잔류 전류가 충전되도록 하기 위한 캐패시터(300a)가 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 하위 스위치 소자(201a, 202a, 204a, 205a, 207a, 208a) 및 제1, 제2 및 제3상 코일(100a~105a)로 각각 이루어진 회로와 병렬로 접속되어 있다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 전원부(10a)의 공급 단자와 하위 스위치 소자(201a, 202a, 204a, 205a, 207a, 208a)의 드레인 사이에 연결된 제1 프리휠 다이오드(400a, 401a, 403a, 404a, 406a, 407a)와 상기 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)의 소오스와 접지(GND) 사이에 연결된 제2 프리휠 다이오드(403a, 405a, 408a)를 포함한다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 하위 스위치 소자(201a, 202a, 204a, 205a, 207a, 208a)를 구동 제어 신호를 이용하여 온 또는 오프 제어하는 스위치 구동부(500a)를 포함하고 있다.

이와 같은 구성에서 상기 캐패시터(300a)는 전원부(10a)에서 입력되는 전원을 평활화시켜 평활화된 직류 전압을 SRM으로 공급한다.

또한, 상기 캐패시터(300a)는 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100a~105a)과 상기 제1, 제2 및 제3상 스위치 소자(200a~208a)가 동작된 후 오프시의 잔류 전류를 충전하여 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100a~105a)의 잔류 전류를 제거한다.

그리고, 상기 제1상 공통 스위치 소자(200a)와 제1 상 인 스위치 소자(201a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10a)에서 공급되는 전압을 제1 인 코일(100a)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제1상 공통 스위치 소자(200a)와 제1 상 아웃 스위치 소자(202a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제1 아웃 코일(101a)에 공급한다.

또한, 상기 제2상 공통 스위치 소자(203a)와 제2 상 인 스위치 소자(204a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10a)에서 공급되는 전압을 제2 인 코일(102a)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제2상 공통 스위치 소자(203a)와 제2 상 아웃 스위치 소자(205a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제2 아웃 코일(103a)에 공급한다.

또한, 상기 제3상 공통 스위치 소자(206a)와 제3 상 인 스위치 소자(207a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10a)에서 공급되는 전압을 제3 인 코일(104a)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제3상 공통 스위치 소자(206a)와 제3 상 아웃 스위치 소자(208a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500a)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제3 아웃 코일(105a)에 공급한다.

한편, 제1 프리휠 다이오드(400a, 401a, 403a, 404a, 406a, 407a)와 제2 프리휠 다이오드(403a, 405a, 408a)는 각각에 대응되는 스위치 소자(200a~208a)가 오프될 때, 각 상의 인 또는 아웃 코일(100a~105a)에 유기된 잔류 전류가 캐패시터(300a)에 충전되도록 전류 경로를 제공하여 각 상의 인 또는 아웃 코일(100a~105a)에 유기된 잔류 전류가 제거되도록 한다.

그리고, 스위치 구동부(500a)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 생성하여 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 하위 스위치 소자(201a, 202a, 204a, 205a, 207a, 208a)를 순차적으로 온 또는 오프 제어한다.

이와 같은 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 캐패시터(300a)가 전원부(10a)에서 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류 전압을 SRM로 공급한다.

따라서 SRM은 회전하게 되고, 이에 따라 모터 내부에 포토 인터럽터와 각 상에 연계된 슬롯을 갖는 디스크를 설치함으로써 로터의 위치를 포토센서에서 검출하게 된다.

이에 따라, 상기 스위치 구동부(500a)는 제1 상 코일(100a, 101a)에 자계가 유도될 수 있도록, 하이 상태의 제1 상의 구동 제어 신호를 제1 상 코일(100a, 101a)에 직렬 연결된 제1 상 공통,하위 스위치 소자(200a, 201a, 202a)의 게이트로 각각 공급한다.

그러면, 상기 제1 상 공통, 하위 스위치 소자(200a, 201a, 202a)가 동시에 턴온된다.

이처럼 상기 제1 상 공통, 하위 스위치소자(200a, 201a, 202a)가 온됨에 따라 제1 상 코일(100a, 101a)로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제1 상 코일(100a, 101a)에 자계가 유도된다.

이렇게 제1 상 코일(100a, 101a)에 전류가 흐르게 한 다음 스위치 구동부(500a)는 로우 상태의 구동 제어 신호를 제1 상 공통,하위 스위치소자(200a, 201a, 202a)로 출력한다.

그러면, 상기 제1 상 공통, 하위 스위치소자(200a, 201a, 202a)는 동시에 턴오프되고, 제1 상 코일(100a, 101a)에 유도된 자계에 의해 발생되는 잔류 전류는 제1 프리휠 다이오드(400a, 401a), 캐패시터(300a), 제2 프리휠 다이오드(403a), 제1 상 코일(100a, 101a)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.

그런 다음 다시 제2 상 코일(102a, 103a)상에 자계가 유도될 수 있도록, 상기 스위치 구동부(500a)는 하이 상태의 제2 상의 구동 제어 신호를 제2 상 코일(102a, 103a)에 직렬연결된 제2 상 공통, 하위 스위치 소자(203a, 204a, 205a)의 게이트로 각각 공급한다.

그러면, 상기 제2 상의 공통, 하위 스위치 소자(203a, 204a, 205a)가 동시에 턴온된다.

상기 제2 상 공통, 하위 스위치소자(203a, 204a, 205a)가 온됨에 따라 제2 상 코일(102a, 103a)로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제1 상 코일(102a, 103a)에 자계가 유도된다.

이렇게 제2 상 코일(102a, 103a)에 전류가 흐르게 한 다음 스위치 구동부(500a)는 로우상태의 구동 제어 신호를 제2 상 공통,하위 스위치소자(203a, 204a, 205a)로 출력한다.

따라서 상기 제2 상 공통, 하위 스위치소자(203a, 204a, 205a)는 동시에 턴오프되고, 제2 상 코일(102a, 103a)에 유도된 자계에 의해 발생된 잔류 전류는 제1 프리휠 다이오드(403a, 404a), 캐패시터(300a), 제2 프리휠 다이오드(405a), 제1 상 코일(102a, 103a)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.

그리고, 제3 상의 경우도 상기에서와 같은 동작에 의해 동작된다. 이와 같은 일을 반복하게 됨으로써, SRM은 회전하게 된다.

한편, 스위치 구동부(500a)는 고토크 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 0~200rpm인 고토크 구간인 경우에 도 3에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200a~208a)를 순차적으로 온시켜 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)와 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이때, 스위치 구동부(500a)는 전원부(10a)를 제어하여 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)과 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 최대 전류(일예로, 144V에서 70A가 정격 전류인 경우에 최대 전류는 200~300A일 수 있음)가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)과 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 최대 전류가 공급되면, SRM의 토크는 공급되는 전류에 비례하게 되어 높은 토크를 유지할 수 있게 된다.

물론, SRM에 있어서 속도는 토크가 증가할수록 증가시키기가 어렵게 된다.왜냐하면, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)과 아웃 코일(101a, 103a, 105a)의 경우에 해당하는 각상의 스위치 소자(200a~208a)가 오프 구간에 있게 되면 잔류 전류에 의한 잔류 토크가 발생하게 되고, 이처럼 발생된 잔류 토크는 로터의 회전력에 저항력으로 작용하게 된다.

이러한 잔류 전류와 잔류 토크는 스위치 소자(200a~208a)가 온 구간에 있는 경우의 인가 전류에 비례하게 되기 때문이다.

즉, 스위치 소자(200a~208a)가 온 구간에 있는 경우의 인가 전류가 최대 전류가 된다면 그에 따라 스위치 소자(200a~208a)가 오프 상태에 있을 때 잔류 전류 또한 최대가 되어 모터의 회전력에 대한 최대 저항력을 발생시키기 때문이다.

다음으로, 스위치 구동부(500a)는 토크는 낮아지지만 속도가 증가하는 고효율 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 200~600rpm인 경우에 도 3에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200a~208a)을 순차적으로 온시켜 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)와 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이때, 스위치 구동부(500a)는 전원부(10a)를 제어하여 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)와 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 정격 전류(일예로, 70A일 수 있음)가 공급되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)과 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 정격 전류가 공급되면, 최대 전류가 공급될 때보다는 토크가 낮아지지만 속도는 고토크 구간보다 높게 유지할 수 있다.

그리고, 스위치 구동부(500a)는 토크는 고효율 구간보다 낮아지지만 속도가 증가하는 고속도 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 600~10000rpm인 경우에 도 4에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200a~208a)중 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 인 스위치 소자(201a, 204a, 207a)을 순차적으로 온시키고, 각 상의 스위치 소자(200a~208a)중 아웃 스위치 소자(202a, 205a, 207a)를 오프시켜, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이와 달리, 스위치 구동부(500a)는 고속도 구간에서 도 5에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200a~208a)중 인 스위치 소자(201a, 204a, 207a)를 오프시키고, 각 상의 스위치 소자(200a~208a)중 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 아웃 스위치 소자(202a, 205a, 208a)를 순차적으로 온시켜, 각 상의 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 할 수도 있다.

이때, 스위치 구동부(500a)는 전원부(10a)를 제어하여 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a) 또는 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 정격 전류(일예로, 70A일 수 있음)가 공급되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a) 또는 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에서 어느 하나에만 정격 전류가 공급되면, 인 코일(100a, 102a, 104a)과 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에 정격 전류가 공급될 때보다는 전류 공급량이 감소되어 토크가 더 낮아지지만 속도는 고효율 구간보다 높게 유지할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 고속도 구간에서 인 로터와 아웃 로터중 어느 하나만을 구동되도록 하여 효율적인 구동이 가능하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치의 회로도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는, 3개의 인 코일과 3개의 아웃 코일로 구성되는데 그 구체적인 구성은 제1상 인 코일(100b)과, 제1상 아웃 코일(101b), 제2상 인 코일(102b)과, 제2상 아웃 코일(103b), 제3상 인 코일(104b) 및 제3상 아웃 코일(105b)로 구성된다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동장치는 3 개의 인 스위치, 3개의 아웃 스위치 그리고 3개의 공통 스위치로 구성되어 있는데 이를 구체적으로 살펴보면, 제1상 인 스위치 소자(200b), 제1 상 공통 스위치 소자(201b)와, 제1상 아웃 스위치 소자(202b)와, 제2 상 인 스위치 소자(203b), 제2상 공통 스위치 소자(204b)와, 제2상 아웃 스위치 소자(205b), 제3상 인 스위치 소자(206b), 제2 상 공통 스위치 소자(207b) 및 제3상 아웃 스위치 소자(208b)가 해당 코일을 사이에 두고 각각 직렬로 접속되어 있다.

여기에서, 인 스위치 소자와 아웃 스위치 소자는 편의상 상위 스위치 소자로 총칭한다.

이와 같은 스위치는 MOSFET 소자나, BJT 소자 또는 릴레이 스위치 소자 등을 사용하여 구현할 수 있으며, 본 발명의 제2 실시예에서는 MOSFET 소자를 사용하여 구현하였다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 전원부(10b)에서 제공되는 전원을 평활화하여 제공하고, 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100b~105b)과 상기 제1, 제2 및 제3상 스위치 소자(200b~208b)가 동작된 후 오프시의 잔류 전류가 충전되도록 하기 위한 캐패시터(300b)가 상위 스위치 소자(200b, 202b, 203b, 205b, 206b, 208b)와 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b) 및 제1, 제2 및 제3상 코일(100b~105b)로 각각 이루어진 회로와 병렬로 접속되어 있다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 전원부(10b)의 공급 단자와 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)의 드레인 사이에 연결된 제1 프리휠 다이오드(400b, 403b, 406b)와 상기 상위 스위치 소자(200b, 202b, 203b, 205b, 206b, 208b)의 소오스와 접지(GND) 사이에 연결된 제2 프리휠 다이오드(401b, 402b, 404b, 405b, 407b, 408b)를 포함한다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치는 상위 스위치 소자(200b, 202b, 203b, 205b, 206b, 208b)와 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)를 구동 제어 신호를 사용하여 온 또는 오프 제어하는 스위치 구동부(500b)를 포함하고 있다.

이와 같은 구성에서 상기 캐패시터(300b)는 전원부(10b)에서 입력되는 전원을 평활화시켜 평활화된 직류 전압을 SRM으로 공급한다.

또한, 상기 캐패시터(300b)는 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100b~105b)과 상기 제1, 제2 및 제3상 스위치 소자(200b~208b)가 동작된 후 오프시의 잔류 전류를 충전하여 상기 제1, 제2 및 제3상 코일(100b~105b)의 잔류 전류를 제거한다.

그리고, 상기 제1상 인 스위치 소자(200b)와 제1 공통 스위치 소자(201b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10b)에서 공급되는 전압을 제1 인 코일(100b)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제1상 아웃 스위치 소자(202b)와 제1 상 공통 스위치 소자(201b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제1 아웃 코일(101b)에 공급한다.

또한, 상기 제2상 인 스위치 소자(203b)와 제2 상 공통 스위치 소자(204b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10b)에서 공급되는 전압을 제2 인 코일(102b)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제2상 아웃 스위치 소자(205b)와 제2 상 공통 스위치 소자(204b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제2 아웃 코일(103b)에 공급한다.

또한, 상기 제3상 인 스위치 소자(206b)와 제3 상 공통 스위치 소자(207b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온되거나 오프되며, 온될 때에 전원부(10b)에서 공급되는 전압을 제3 인 코일(104b)에 공급한다.

이와 동일하게, 상기 제3상 아웃 스위치 소자(206b)와 제3 상 공통 스위치 소자(207b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 출력하는 스위치 구동부(500b)의 구동 제어 신호에 따라 온 또는 오프되며, 온될 때에 전원에서 공급되는 전압을 제3 아웃 코일(105b)에 공급한다.

한편, 제1 프리휠 다이오드(400b, 403b, 406b)와 제2 프리휠 다이오드(401b, 402b, 404b, 405b, 407b, 408b)는 각각에 대응되는 스위치 소자(200b~208b)가 오프될 때, 각 상의 인 또는 아웃 코일(100b~105b)에 유기된 잔류 전류가 캐패시터(300b)에 충전되도록 전류 경로를 제공하여 각 상의 인 또는 아웃 코일(100b~105b)에 유기된 잔류 전류가 제거되도록 한다.

그리고, 스위치 구동부(500b)는 SRM의 로터 위치 신호에 따라 SRM을 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키기 위한 구동 제어 신호를 생성하여 상위 스위치 소자(200b, 202b, 203b, 205b, 206b, 208b)와 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)를 순차적으로 온 또는 오프 제어한다.

먼저, 캐패시터(300b)가 전원부(10b)에서 입력되는 전원을 평활시켜 만들어진 직류 전압을 SRM로 공급한다.

이에 따라, 상기 스위치 구동부(500b)는 제1 상 코일(100b, 101b)에 자계가 유도될 수 있도록, 하이 상태의 제1 상의 구동 제어 신호를 제1 상 코일(100b, 101b)에 직렬 연결된 제1 상 상위, 공통 스위치 소자(200b, 201b, 202b)의 게이트로 각각 공급한다.

그러면, 상기 제1 상 상위, 공통 스위치 소자(200b, 201b, 202b)가 동시에 턴온된다.

이처럼 상기 제1 상 상위, 공통 스위치소자(200b, 201b, 202b)가 온됨에 따라 제1 상 코일(100b, 101b)로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제1 상 코일(100b, 101b)에 자계가 유도된다.

이렇게 제1 상 코일(100b, 101b)에 전류가 흐르게 한 다음 스위치 구동부(500b)는 로우 상태의 구동 제어 신호를 제1 상 상위, 공통 스위치소자(200b, 201b, 202b)로 출력한다.

그러면, 상기 제1 상 상위, 공통 스위치소자(200b, 201b, 202b)는 동시에 턴오프되고, 제1 상 코일(100b, 101b)에 유도된 자계에 의해 발생되는 잔류 전류는 제1 프리휠 다이오드(400b), 캐패시터(300b), 제2 프리휠 다이오드(401b, 402b), 제1 상 코일(100b, 101b)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.

그런 다음 다시 제2 상 코일(102b, 103b)상에 자계가 유도될 수 있도록, 상기 스위치 구동부(500)는 하이상태의 제2 상의 구동 제어 신호를 제2 상 코일(102b, 103b)에 직렬연결된 제2 상 상위, 공통 스위치 소자(203b, 204b, 205b)의 게이트로 각각 공급한다.

그러면, 상기 제2 상의 상위, 공통 스위치소자(203b, 204b, 205b)가 동시에 턴온된다.

상기 제2 상 상위, 공통 스위치소자(203b, 204b, 205b)가 온됨에 따라 제2 상 코일(102b, 103b)로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제1 상 코일(102b, 103b)에 자계가 유도된다.

이렇게 제2 상 코일(102b, 103b)에 전류가 흐르게 한 다음 스위치 구동부(500b)는 로우상태의 구동 제어 신호를 제2 상 상위, 공통 스위치소자(203b, 204b, 205b)로 출력한다.

따라서 상기 제2 상 상위, 공통 스위치소자(203b, 204b, 205b)는 동시에 턴오프되고, 제2 상 코일(102b, 103b)에 유도된 자계에 의해 발생된 잔류 전류는 제1 프리휠 다이오드(403b), 캐패시터(300b), 제2 프리휠 다이오드(404b, 405b), 제1 상 코일(102b, 103b)에 의해 제거되면서 모터는 원활하게 회전하게 된다.

한편, 스위치 구동부(500b)는 고토크 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 0~200rpm인 고토크 구간인 경우에 도 7에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200b~208b)를 순차적으로 온시켜 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)와 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이때, 스위치 구동부(500b)는 전원부(10b)를 제어하여 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)과 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 최대 전류(일예로, 144V에서 70A가 정격 전류인 경우에 최대 전류는 200~300A일 수 있음)가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)과 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 최대 전류가 공급되면, SRM의 토크는 공급되는 전류에 비례하게 되어 높은 토크를 유지할 수 있게 된다.

물론, SRM에 있어서 속도는 토크가 증가할수록 증가시키기가 어렵게 된다.왜냐하면, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)과 아웃 코일(101b, 103b, 105b)의 경우에 해당하는 각상의 스위치 소자(200b~208b)가 오프 구간에 있게 되면 잔류 전류에 의한 잔류 토크가 발생하게 되고, 이처럼 발생된 잔류 토크는 로터의 회전력에 저항력으로 작용하게 된다.

이러한 잔류 전류와 잔류 토크는 스위치 소자(200b~208b)가 온 구간에 있는 경우의 인가 전류에 비례하게 되기 때문이다.

즉, 스위치 소자(200b~208b)가 온 구간에 있는 경우의 인가 전류가 최대 전류가 된다면 그에 따라 스위치 소자(200b~208b)가 오프 상태에 있을 때 잔류 전류 또한 최대가 되어 모터의 회전력에 대한 최대 저항력을 발생시키기 때문이다.

다음으로, 스위치 구동부(500b)는 토크는 낮아지지만 속도가 증가하는 고효율 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 200~600rpm인 경우에 도 7에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200b~208b)을 순차적으로 온시켜 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)와 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이때, 스위치 구동부(500b)는 전원부(10b)를 제어하여 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)와 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 정격 전류(일예로, 70A일 수 있음)가 공급되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)과 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 정격 전류가 공급되면, 최대 전류가 공급될 때보다는 토크가 낮아지지만 속도는 고토크 구간보다 높게 유지할 수 있다.

그리고, 스위치 구동부(500b)는 토크는 고효율 구간보다 낮아지지만 속도가 증가하는 고속도 구간, 일예로 모터의 분당 회전수가 600~10000rpm인 경우에 도 8에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200b~208b)중 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)와 인 스위치 소자(200b, 203b, 206b)를 순차적으로 온시키고, 각 상의 스위치 소자(200b~208b)중 아웃 스위치 소자(202b, 205b, 208b)을 오프시켜, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이와 달리, 스위치 구동부(500b)는 고속도 구간에서 도 9에 도시된 바와 같이 각상의 스위치 소자(200b~208b)중 인 스위치 소자(200b, 203b, 206b)를 오프시키고, 각 상의 스위치 소자(200b~208b)중 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)와 아웃 스위치 소자(202b, 205b, 208b)를 순차적으로 온시켜, 각 상의 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 할 수도 있다.

이때, 스위치 구동부(500b)는 전원부(10b)를 제어하여 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b) 또는 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 정격 전류(일예로, 70A일 수 있음)가 공급되도록 한다.

이처럼, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b) 또는 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에서 어느 하나에만 정격 전류가 공급되면, 인 코일(100b, 102b, 104b)과 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에 정격 전류가 공급될 때보다는 전류 공급량이 감소되어 토크가 더 낮아지지만 속도는 고효율 구간보다 높게 유지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제1 및 2 실시예에 따른 구동 장치가 적용되는 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시한 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도이다.

도시한 바와 같이, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(1100)는 아웃 로터(1110), 스테이터(1120) 및 인 로터(1130)를 포함하는 더블 로터형 스위치드 릴럭턴스 모터이다.

상기 아웃 로터(1110)는 상기 스테이터(1120)의 외주부에 위치되고, 상기 인 로터(1130)는 상기 스테이터(1120)의 내주부에 회전가능하도록 위치되고, 상기 아웃 로터(1110)와 인 로터(1130)는 각각 상기 스테이터(1120)와의 릴럭턴스 토크에 의해 일방향으로 회전한다.

보다 구체적으로, 상기 아웃 로터(1110)는 내주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수의 돌극(1111)이 형성된다. 그리고 상기 인 로터(1130)는 외주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수의 돌극(1131)이 형성된다.

그리고 상기 스테이터(1120)는 상기 아웃 로터(1110)의 내부에 마련되고, 복수개의 아웃 스테이터 코어(1121), 코일(1122), 지지재(1123), 냉각파이프(1124) 및 인 스테이터 코어(1125)를 포함한다.

상기 아웃 스테이터 코어(1121)는 상기 아웃 로터(1110)의 돌극(1111)을 향해 돌출된 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극(1121a)의 일단부를 연결지지하는 아웃 스테이터 요크(1121b)를 구비하고 파이(п)형상으로 이루어다.

그리고 상기 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극(1121a)에 각각 코일(1122)이 권취된다.

상기 인 스테이터 코어(1125)는 상기 인 로터(1130)의 돌극(1131)을 향해 돌출된 한 쌍의 인 스테이터 돌극(1125a)과, 상기 인 스테이터 돌극(1125a)의 일단부를 연결지지하는 인 스테이터 요크(1125b)를 구비하고 파이(п)형상으로 이루어진다. 또한, 상기 한 쌍의 인 스테이터 돌극(1125a)은 서로 평행하도록 배치된다. 이와 같이 형성될 경우 자속의 방향이 인 스테이터 돌극(1125a)의 양측방향으로 치우치는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상기 한 쌍의 인 스테이터 돌극(1125a)에 각각 코일(1122)이 권취된다.

그리고 상기 지지재(1123)는 상기 복수개의 아웃 스테이터 코어(1121)의 사이,인 스테이터 코어(1125)의 사이, 코일(1122)이 권취된 아웃 스테이터 돌극(1121a) 사이, 코일(1122)이 권취된 인 스테이터 돌극(1125a)의 사이에 채워진다. 그리고 상기 지지재에 의해 스테이터(1120)의 강도를 향상시키고, 소음 및 진동은 저감된다. 또한, 상기 지지재는 비자성체 또는 절연물질로 이루어진다.

상기 냉각파이프(1124)는 고속운전에 따른 온도상승을 방열시키기 위한 것으로써, 상기 지지재(1123)에 삽입된 상태로 상기 복수개의 아웃 스테이터 코어(1121) 사이에 위치된다. 또한, 상기 냉각파이프(1124)는 내부에 물이 흐르는 워터 쿨링 파이프로 구현될 수 있다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(1100)에 있어서, 상기 코일(1122)에 전류를 인가하고 여자되어 발생된 자속은 도 10에 화살표로 나타낸 바와 같이, 아웃 스테이터 코어(1121)의 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극(1121a) 중 하나의 아웃 스테이터 돌극(1121a)에서 아웃 로터(1110)의 돌극(1111)을 통해 흐르고 다른 하나의 아웃 스테이터 돌극(1121a)으로 흐르게 된다.

또한, 인 스테이터 코어(1125)의 한 쌍의 인 스테이터 돌극(1125a) 중 하나의 인 스테이터 돌극(1125a)에서 인 로터(1130)의 돌극(1131)을 통해 흐르고 다른 하나의 인 스테이터 돌극(1125a)으로 흐르게 된다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 아웃 로터(1110) 및 인 로터(1130)에서 모두 짧은 경로의 자속이 흐르고 코어 손실(core loss)이 감소될 뿐만 아니라, 더블 로터로 구현됨에 따라, 높은 효율의 토크 및 출력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 자속의 흐름에 균형을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 아웃 로터는 상기 복수개의 돌극 사이에 채워진 방음재(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 방음재는 비자성체 또는 절연물질로 이루어진다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(1100)는 상기 아웃 스테이터 코어(1111)가 스테이터(1120)의 원주방향에 대하여 외주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 인 스테이터 코어(1115)가 스테이터(1220)의 원주방향에 대하여 내주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 아웃 스테이터 돌극(1121a) 및 인 스테이터 돌극(1125a)에 각각 코일(1122)이 권취되어 3상권선으로 이루어지고, 상기 아웃 로터(1110)의 돌극(1111)은 아웃 로터(1110)의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성되고, 상기 인 로터(1130)의 돌극(1131)은 인 로터(1130)의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성된다.

또한, 상기 스위치드 릴럭턴스 모터는 인 스테이터 코어 및 아웃 스테이터 코어가 스테이터의 원주방향에 대하여 등피치로 12개가 형성되고, 아웃 로터의 돌극과 인 로터의 돌극이 원주방향에 대하여 등피치로 각각 20개가 형성된 배수 구조로도 구현될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법의 흐름도이다.

먼저, 전원을 턴 온 하게 되면(단계 S101), 초기 정렬을 실시하게 된다(단계 S102). 이렇게 초기 정렬을 하는 이유는 SRM의 로터의 돌극과 스테이터의 특성상 토크(torque)가 제로(Zero)인 점이 존재하기 때문이다. 즉, 스테이터와 로터의 돌극 상호간 척력에 의한 비정상적인 파킹이 되는 문제를 해소하기 위함이다.

여기에서 초기 정렬을 하는 방법으로는 스위치 구동부가 스위치소자(도 2에 따른 경우에는 공통 스위치 소자와 하위 스위치 소자에, 도 6에 의한 경우에는 상위 스위치 소자와 공통 스위치 소자)에 작은 펄스를 많은 개수 출력하여 전류를 코일에 일시적으로 가하는 방법이 사용될 수 있다.

상기 단계 S102에서와 같이 초기 정렬을 마치고 나면, 로터가 정상적인 파킹 위치에 위치하도록 일정시간 공백 시간을 둔다(단계 S103). 본 발명에서는 공백시간을 약 1초 가량 둔다고 가정한다.

상기와 같은 단계들을 통해 로터가 정상 파킹 위치에 가게 되면 파킹 위치에서 로터가 이탈할 수 있도록 스위치 구동부는 큰 펄스(이탈 펄스), 즉 많은 전류를 코일에 가한다(단계 S104).

상기와 같이 이탈 펄스를 코일에 가하여 순간 토크를 발생시키면, 로터가 회전을 시작하게 되고, 스위치 구동부는 각 상의 스위치 소자(도 2에 따른 경우에는 공통 스위치 소자와 하위 스위치 소자에, 도 6에 의한 경우에는 상위 스위치 소자와 공통 스위치 소자)에 구동 제어 신호를 순차적으로 인가하고, 전원부를 최대 전류가 SRM에 공급되도록 하여 로터를 회전시키게 되며, 계속적으로 제어 신호의 듀티비를 증가시켜 로터의 회전 속도를 증가시키게 된다(단계 S105).

여기에서, 듀티비를 증가시킨다는 것은 스위치 소자의 온 시간을 길게 한다는 것이고, 이는 코일에 더 많은 전류를 흘려 로터가 빨리 회전하게 됨을 의미한다.

이후 포토 센서를 이용하여 로터의 회전 속도 및 위상을 감지하여 분당 회전수를 제1 기준수와 비교한다(단계 S106).

상기 단계 S106의 비교 결과 감지된 모터의 분당 회전수가 제1 기준수(일예로 200rpm) 보다 빠르게 되면, 스위칭 구동부는 고효율 구간에 진입한 것으로 판단하여 전원부를 제어하여 SRM에 인가되는 전류를 최대 전류에서 정격 전류로 변환하여 공급되도록 한다(S107).

이후에, 스위치 구동부는 계속적으로 구동 제어 신호의 듀티비를 증가시켜 로터의 회전 속도를 증가시키게 된다(단계 S108).

여기에서, 듀티비를 증가시킨다는 것은 스위치 소자(도 2에 따른 경우에는 공통 스위치 소자와 하위 스위치 소자에, 도 6에 의한 경우에는 상위 스위치 소자와 공통 스위치 소자)의 온 시간을 길게 한다는 것이고, 이는 코일에 더 많은 전류를 흘려 로터가 빨리 회전하게 됨을 의미한다.

이후 포토 센서를 이용하여 로터의 회전 속도 및 위상을 감지하여 분당 회전수를 제2 기준수와 비교한다(단계 S109).

상기 단계 S109의 비교 결과 감지된 모터의 분당 회전수가 제2 기준수(일예로 600rpm) 보다 빠르게 되면, 스위칭 구동부는 고속도 구간에 진입한 것으로 판단하여 각 상의 스위치 소자중 인 코일 또는 아웃 코일에 대응되는 스위치 소자에만 온 제어 신호를 공급하여 인 코일 또는 아웃 코일만 전류가 공급되도록 한다(단계 S110).

일예로, 도 2에 도시된 구동 장치를 이용하여 구동 방법을 구현하는 경우에는 각상의 스위치 소자(200a~208a)중 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 인 스위치 소자(201a, 204a, 207a)을 순차적으로 온시키고, 각 상의 스위치 소자(200a~208a)중 아웃 스위치 소자(202a, 205a, 207a)를 오프시켜, 각 상의 인 코일(100a, 102a, 104a)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이와 달리, 스위치 구동부(500a)는 각상의 스위치 소자(200a~208a)중 인 스위치 소자(201a, 204a, 207a)를 오프시키고, 각 상의 스위치 소자(200a~208a)중 공통 스위치 소자(200a, 203a, 206a)와 아웃 스위치 소자(202a, 205a, 208a)를 순차적으로 온시켜, 각 상의 아웃 코일(101a, 103a, 105a)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 할 수도 있다.

그리고, 다른 예로 도 6에 도시된 구동 장치를 이용하여 구동 방법을 구현하는 경우에는 각상의 스위치 소자(200b~208b)중 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)와 인 스위치 소자(200b, 203b, 206b)를 순차적으로 온시키고, 각 상의 스위치 소자(200b~208b)중 아웃 스위치 소자(202b, 205b, 208b)을 오프시켜, 각 상의 인 코일(100b, 102b, 104b)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 한다.

이와 달리, 스위치 구동부(500b)는 각상의 스위치 소자(200b~208b)중 인 스위치 소자(200b, 203b, 206b)를 오프시키고, 각 상의 스위치 소자(200b~208b)중 공통 스위치 소자(201b, 204b, 207b)와 아웃 스위치 소자(202b, 205b, 208b)를 순차적으로 온시켜, 각 상의 아웃 코일(101b, 103b, 105b)에만 전류가 공급되어 자계가 유도되도록 할 수도 있다.

한편, 스위칭 구동부는 비교 결과 모터의 분당 회전수가 제2 기준수 이하이면 듀티비를 조정하는 과정을 계속한다.

그리고, 외부 전원을 턴 오프 하게 되면(단계 S111) 종료하며, 이후에 외부 전원이 다시 턴 온 되는지 여부를 판단하여(단계 S101), 전원이 턴온되면 상기 과정을 반복한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

10a, 10b : 전원부 100a~105a, 100b~105b : 코일
200a~208a, 200b~208b : 스위치 소자 300a, 300b : 캐패시터
400a~408a, 400b~408b : 다이오드 500a, 500b : 스위치 구동부
1100: 스위치드 릴럭턴스 모터 1110: 아웃 로터
1111: 돌극 1120: 스테이터 1121: 스테이터 코어 1122: 코일

Claims

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직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N 개의 공통 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N쌍의 하위 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 하부와 상기 N쌍의 하위 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 작으면 상기 전원부를 제어하여 최대 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 크면 상기 전원부를 제어하여 정격 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N 개의 공통 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N쌍의 하위 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 하부와 상기 N쌍의 하위 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N 개의 공통 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N쌍의 하위 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 하부와 상기 N쌍의 하위 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 2N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N개의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 모터는,
내주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 아웃 로터;
외주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 인 로터; 및
상기 아웃 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극과, 상기 아웃 스테이터 돌극을 연결지지하는 아웃 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 아웃 스테이터 코어와, 상기 인 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 인 스테이터 돌극과, 상기 인 스테이터 돌극을 연결지지한 인 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 인 스테이터 코어를 포함하는 스테이터를 구비하며,
상기 N쌍의 코일은 상기 아웃 스테이터 돌극과 인 스테이터 돌극에 각각 권취되어 있는 것을 특징으로 하고,
상기 스테이터는 상기 아웃 로터의 내부에 설치되고, 내주부에 회전가능한 상기 인로터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 아웃 스테이터 코어는 파이(п)형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 아웃 스테이터 코어는 상기 스테이터의 원주방향에 대하여 외주면을 다라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 인 스테이터 코어는 상기스테이터의 원주방향에 대하여 내주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 아웃 스테이터 돌극 및 인 스테이터 돌극에 각각 상기 코일이 권취되어 3상권선으로 이루어지고, 상기 아웃 로터의 돌극은 아웃 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성되고, 상기 인 로터의 돌극은 인 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
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직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N쌍의 상위 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N개의 공통 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 하부와 상기 N개의 공통 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N쌍의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 작으면 상기 전원부를 제어하여 최대 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수보다 크면 상기 전원부를 제어하여 정격 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N쌍의 상위 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N개의 공통 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 하부와 상기 N개의 공통 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N쌍의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
직류 전류를 공급하는 전원부;
상기 전원부가 공급하는 전류에 따라 자계를 유도하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 구동력을 제공하는 병렬로 2개가 쌍을 이룬 N쌍의 코일;
상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결되어 상기 전원부에서 공급되는 직류 전류를 개폐하는 N쌍의 상위 스위치 소자;
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결되어 상기 N쌍의 코일을 경유한 전류를 개폐하는 N개의 공통 스위치 소자;
상기 N 쌍의 코일의 각 쌍의 하부와 상기 N개의 공통 스위치 소자의 각각의 연결점에 일단자가 연결되고 전원 공급단자에 다른 단자가 각기 연결된 N개의 제1 프리휠 다이오드;
상기 N 쌍의 코일의 각각의 코일의 상부와 접지 사이에 연결된 N쌍의 제2 프리휠 다이오드; 및
상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자에 제어 신호를 제공하여 N쌍의 코일에 순차적으로 전류가 공급되도록 하는 스위치 구동부를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하고,
상기 모터는,
내주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 아웃 로터;
외주면을 따라 등간격으로 돌출된 복수개의 돌극이 형성된 인 로터; 및
상기 아웃 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 아웃 스테이터 돌극과, 상기 아웃 스테이터 돌극을 연결지지하는 아웃 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 아웃 스테이터 코어와, 상기 인 로터의 돌극을 향해 돌출된 한 쌍의 인 스테이터 돌극과, 상기 인 스테이터 돌극을 연결지지한 인 스테이터 요크로 이루어진 복수개의 인 스테이터 코어를 포함하는 스테이터를 구비하며,
상기 N쌍의 코일은 상기 아웃 스테이터 돌극과 인 스테이터 돌극에 각각 권취되어 있는 것을 특징으로 하고,
상기 스테이터는 상기 아웃 로터의 내부에 설치되고, 내주부에 회전가능한 상기 인로터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 아웃 스테이터 코어는 파이(п)형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 아웃 스테이터 코어는 상기 스테이터의 원주방향에 대하여 외주면을 다라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 인 스테이터 코어는 상기스테이터의 원주방향에 대하여 내주면을 따라 등피치로 6개가 형성되고, 상기 아웃 스테이터 돌극 및 인 스테이터 돌극에 각각 상기 코일이 권취되어 3상권선으로 이루어지고, 상기 아웃 로터의 돌극은 아웃 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성되고, 상기 인 로터의 돌극은 인 로터의 원주방향에 대하여 등피치로 10개가 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치.
삭제
(A) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 상부에 직렬 연결된 N 개의 공통 스위치 소자와 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 하부에 직렬 연결된 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하여 이탈 펄스를 가하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 기동하는 단계;
(B) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하여 최대 전류를 공급하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 회전시키는 단계;
(C) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수와 비교하는 단계; 및
(D) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 크면 전원부를 제어하여 정격 전류가 상기 N쌍의 코일에 공급되도록 하는 단계를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법.
청구항 18에 있어서,
(E) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수와 비교하는 단계; 및
(F) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 큰 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N개의 공통 스위치 소자와 N쌍의 하위 스위치 소자를 제어하는 단계를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법.
삭제
(A) 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 코일의 각각의 코일의 상부에 직렬 연결된 N쌍의 상위 스위치 소자와 상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일의 하부에 직렬 연결된 N개의 공통 스위치 소자를 제어하여 이탈 펄스를 가하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 기동하는 단계;
(B) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 N쌍의 코일에 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 공통 스위치 소자를 제어하여 최대 전류를 공급하여 상기 스위치드 릴럭턴스 모터를 회전시키는 단계;
(C) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제1 기준수와 비교하는 단계; 및
(D) 상기 스위치 구동부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 크면 전원부를 제어하여 정격 전류가 상기 N쌍의 코일에 공급되도록 하는 단계를 포함하며,
상기 N쌍의 코일의 각 쌍의 코일은 동일한 상인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법.
청구항 21에 있어서,
(E) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수를 검출하여 제2 기준수와 비교하는 단계; 및
(F) 상기 스위치 구동부는 스위치드 릴럭턴스 모터의 분당 회전수가 제1 기준수보다 큰 제2 기준수보다 크면 상기 N쌍의 코일에 대하여 각 쌍의 코일중 어느 하나의 코일에만 전류가 흐르도록 상기 N쌍의 상위 스위치 소자와 N개의 하위 스위치 소자를 제어하는 단계를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 방법.