KR101384063B1 - Power supply device for permanent magnet field type linear motor and pwm inverter for permanent magnet field type motor - Google Patents
Power supply device for permanent magnet field type linear motor and pwm inverter for permanent magnet field type motor Download PDFInfo
- Publication number
- KR101384063B1 KR101384063B1 KR1020097006290A KR20097006290A KR101384063B1 KR 101384063 B1 KR101384063 B1 KR 101384063B1 KR 1020097006290 A KR1020097006290 A KR 1020097006290A KR 20097006290 A KR20097006290 A KR 20097006290A KR 101384063 B1 KR101384063 B1 KR 101384063B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phase
- permanent magnet
- linear motor
- coil
- magnet field
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/006—Controlling linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
- H02P2209/09—PWM with fixed limited number of pulses per period
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/912—Pulse or frequency counter
Abstract
리니어 모터의 각 상의 코일에의 공급 전류를 제어함으로써 각 상의 코일에 발생하는 추력의 불균일을 저감시킬 수 있고, 나아가서는 속도 리플을 저감할 수 있는 영구 자석 계자형 리니어 모터를 전력 공급 장치를 제공한다. 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치(11)는 계자용 영구 자석(4)으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 리니어 모터의 전기자(5)에 전력을 공급한다. 이 전력 공급 장치(11)는 리니어 모터(2)의 전기자(5)의 다상의 코일에 다상 교류 전류를 공급하는 전력 공급 수단(13)과, 리니어 모터(2)의 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 적어도 하나의 상(예를 들어 W상)의 코일로 공급하는 전류를, 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)에 공급하는 전류보다도 저감시키는 전류 조정 수단(19)을 고용할 수 있다. 각 상의 코일에 발생하는 추력을 균등하게 할 수 있으므로, 속도 리플을 저감시킬 수 있다.By controlling the supply current to the coils of each phase of the linear motor, a non-uniformity of thrust generated in the coils of each phase can be reduced, and furthermore, a permanent magnet field type linear motor capable of reducing the speed ripple can be provided. . The power supply device 11 for the permanent magnet field type linear motor supplies electric power to the armature 5 of the permanent magnet field type linear motor which makes magnetic flux with the field permanent magnet 4. This power supply device 11 is not located at both ends of the power supply means 13 for supplying a multi-phase alternating current to the polyphase coil of the armature 5 of the linear motor 2 and in the operation direction of the linear motor 2. Current adjustment to reduce the current supplied to the coil of at least one phase (e.g., W phase) that is lower than the current supplied to the remaining two phases (e.g., U and V phases) located at both ends of the operating direction. The means 19 may be employed. Thrust generated in the coils of each phase can be equalized, so that the speed ripple can be reduced.
속도 리플, 계자용 영구 자석, 추력, 리니어 모터, 전기자 Speed ripple, permanent magnet for field, thrust, linear motor, armature
Description
본 발명은 계자용 영구 자석으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 리니어 모터의 전기자로 전력을 공급하는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치, 및 계자용 영구 자석으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 모터의 전기자로 전력을 공급하는 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply for a permanent magnet field type linear motor for supplying electric power to the armature of a permanent magnet field type linear motor for making magnetic flux with a permanent magnet for field, and a permanent magnet field type motor for making magnetic flux with a field permanent magnet The present invention relates to a PWM inverter for a permanent magnet field motor that supplies electric power to an armature.
리니어 모터는 회전형 모터의 고정자측과 가동자측을 직선 형상으로 연장시킨 것으로 전기 에너지를 직접 직선적인 추력으로 변환한다. 리니어 모터는 회전형 모터와 마찬가지로 DC 모터, AC 모터, 스테핑 모터, 브러시리스 DC 모터 등으로 분류된다. DC 모터, 브러시리스 DC 모터는 영구 자석을 사용하는 영구 자석 계자형과, 영구 자석을 사용하지 않는 전자석 계자형의 2종류로 크게 구별된다.The linear motor extends the stator side and the movable side of the rotary motor in a straight line shape and converts electrical energy directly into linear thrust. Linear motors, like rotary motors, are classified into DC motors, AC motors, stepping motors, and brushless DC motors. DC motors and brushless DC motors are classified into two types: permanent magnet field type using permanent magnets and electromagnet field type not using permanent magnets.
영구 자석 계자형의 리니어 모터는 계자용 영구 자석으로 자속을 만들어 전기자에 교류 전류를 흘림으로써 계자용 영구 자석 또는 전기자에 추력을 발생시킨다(예를 들어 특허 문헌1 참조). 영구 자석 계자형의 리니어 모터에 있어서는, 도9에 도시된 바와 같이 빗살(1)에 다상(일반적으로는 3상)의 코일이 감겨 있다. 코 일은 U, W, V의 3상으로 1조가 된다. 3개 1조의 코일이 복수조 설치되기 때문에 코일의 총수는 3의 정수배가 된다. 빗살(1)의 이의 개수는 코일의 총수와 동일하게 3의 정수배가 된다. 복수의 코일 및 빗살은 전기자 또는 영구 자석의 작동 방향으로 나란히 배열된다.A permanent magnet field-type linear motor generates thrust in a field permanent magnet or armature by flowing an alternating current through the armature by making a magnetic flux with the field permanent magnet (see
특허 문헌1 : 일본 특허 출원 공개2003-70226호 공보(1 페이지 참조)Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2003-70226 (see page 1)
W상의 이의 양옆에는 반드시 U상의 이와 V상의 이가 존재하기 때문에, 예를 들어 W1상의 코일에 의해 발생하는 자속φ은 양옆의 이 U1상 및 V1상의 이를 통과할 수 있고, W2상의 코일에 의해 발생하는 자속φ은 양옆의 이 U2상 및 V2상의 이를 통과할 수 있다. 그러나, 빗살의 단부에 위치하는 U1상의 이에 인접하는 것은 W1상의 이뿐이기 때문에 U1상의 코일에 의해 발생하는 자속φ은 W1상의 이를 통과하기는 하나, 도면에서 파선으로 나타내는 영역에 대해서는 자속이 통과하기 어렵게 되어 있다. 빗살의 타단부에 위치하는 V2상의 이에 대해서도 동일하다고 할 수 있다. 바꿔 말하면, 빗살의 양단부에 위치하는 U, V상 코일은 W상 코일과 비교하여 자기 저항이 높아진다. 그리고, 이것이 원인으로, 각 상의 코일(U, W, V상 각각)에 동일한 크기의 전류를 흘린 경우 U, V상 코일에 작용하는 추력은 W상 코일에 작용하는 추력보다도 작아져 버려 속도 리플이 발생한다.Since the teeth of the U phase and the V phase are necessarily present on both sides of the teeth of the W phase, for example, the magnetic flux φ generated by the coils of the W 1 phase can pass the teeth of the U 1 phase and the V 1 phase of the teeth on both sides, and the coil of the W 2 phase. The magnetic flux φ generated by can pass through these U 2 and V 2 phases on both sides. However, since only the W 1 phase is adjacent to the U 1 phase positioned at the end of the comb teeth, the magnetic flux φ generated by the coil of the U 1 phase passes through the W 1 phase, but for the region indicated by the broken line in the figure. This is made difficult to pass. The same can be said for the V 2 phase located at the other end of the comb teeth. In other words, the U and V phase coils located at both ends of the comb teeth have a higher magnetic resistance than the W phase coils. If this causes a current of equal magnitude to each phase coil (U, W, and V phases), the thrust acting on the U and V phase coils becomes smaller than the thrust acting on the W phase coil, resulting in a speed ripple. Occurs.
리니어 모터에 발생하는 속도 리플을 저감시키기 위해, 종래부터 다양한 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 특허 문헌1에는 고정자측의 영구 자석의 자화 방향 및 배열을 고안함으로써 영구 자석열에 의한 자속 밀도 분포를 정현파로 하고, 코일에 유기되는 역기전력을 정현파에 접근시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 종래 기술에는 리니어 모터의 각 상의 코일의 자기 저항에 착안하여 각 상의 코일로 공급되는 공급 전류를 제어함으로써 추력 불균일을 저감시키는 기술은 존재하지 않는다.In order to reduce the speed ripple which arises in a linear motor, various methods are conventionally proposed. For example,
따라서 본 발명은 리니어 모터의 각 상의 코일에의 공급 전류를 제어함으로써 각 상의 코일에 발생하는 추력의 불균일을 저감시킬 수 있고, 나아가서는 속도 리플을 저감할 수 있는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치 및 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention can control the supply current to the coils of each phase of the linear motor to reduce the nonuniformity of the thrust generated in the coils of each phase, and furthermore, the power supply for the permanent magnet field type linear motor which can reduce the speed ripple. It is an object to provide a PWM inverter for a device and a permanent magnet field motor.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은 계자용 영구 자석으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 리니어 모터의 전기자로 전력을 공급하는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치이며, 리니어 모터의 전기자의 다상의 코일에 다상 교류 전류를 공급하는 전력 공급 수단과, 상기 리니어 모터의 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 적어도 하나의 상(예를 들어 W상)의 코일로 공급하는 전류를 상기 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)으로 공급하는 전류보다도 저감시키는 전류 조정 수단을 구비하는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치이다.In order to solve the said subject, the invention of
청구항 2에 기재된 발명은 계자용 영구 자석으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 리니어 모터의 전기자로 전력을 공급하는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치이며, 리니어 모터의 전기자의 U, V, W상으로 이루어지는 3상 코일에 3상 교류 전류를 공급하는 전력 공급 회로와, 상기 리니어 모터의 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 하나의 상(예를 들어 W상)의 코일과 병렬로 접속되고, 상기 하나의 상의 코일로 공급하는 전류를 상기 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)으로 공급하는 전류보다도 저감시키는 저항을 구비하는 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치이다.The invention according to
청구항 3에 기재된 발명은, 계자용 영구 자석으로 자속을 만드는 영구 자석 계자형 모터의 전기자로 전력을 공급하는 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터이며, 쌍을 이루어 동작하는 상측 및 하측 2개의 스위칭 소자로 이루어지는 아암을 상기 전기자의 U, V, W상으로 이루어지는 3상의 코일용으로 3상분, 직류 전원 사이에 병렬로 구비하는 동시에, 쌍을 이루어 동작하는 상측 및 하측 2개의 스위칭 소자로 이루어지는 아암을 스타 결선된 3상의 코일 중성점(N)으로부터 인출된 인출선용으로 직류 전원 사이에 병렬로 더 구비하고, 상기 3상의 코일용의 상기 스위칭 소자 및 상기 인출선용의 상기 스위칭 소자의 온, 오프를 제어 회로에 의해 제어하는 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터이다.The invention as set forth in claim 3 is a PWM inverter for a permanent magnet field-type motor that supplies electric power to an armature of a permanent magnet field-type motor that generates magnetic flux with a permanent magnet for field, and has two upper and lower switching elements operating in pairs. The arm consisting of two upper and lower switching elements operating in pairs is provided in parallel between three phases and a DC power supply for three-phase coils consisting of U, V, and W phases of the armature. It is further provided in parallel between DC power supplies for the lead wires drawn out from the three-phase coil neutral point N, and the control circuit turns on and off the switching element for the three-phase coils and the switching element for the lead-out wires. It is a PWM inverter for controlling permanent magnet field motors.
청구항 4에 기재된 발명은 청구항 3에 기재된 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터에 있어서, 상기 영구 자석 계자형 모터는 리니어 모터이며, 상기 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터는 상기 리니어 모터의 전기자의 U, V, W상으로 이루어지는 3상 코일로 3상 교류 전류를 공급할 때 상기 리니어 모터의 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 1개의 상(예를 들어 W상)의 코일로 공급하는 전류를, 상기 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)으로 공급하는 전류보다도 저감시키는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 전류 조정 수단이 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 적어도 하나의 상(예를 들어 W상)의 코일로 공급하는 전류를 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)으로 공급하는 전류보다도 저감시키므로 각 상의 코일에 발생하는 추력을 균등하게 할 수 있다. 따라서, 속도 리플을 저감시킬 수 있다.According to the invention as set forth in
청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 저항이 작동 방향의 양단부에 위치하지 않는 적어도 하나의 상(예를 들어 W상)의 코일로 공급하는 전류를 작동 방향의 양단부에 위치하는 나머지 2개의 상(예를 들어 U상 및 V상)으로 공급하는 전류보다도 저감시키므로 각 상의 코일에 발생하는 추력을 균등하게 할 수 있다. 따라서, 속도 리플을 저감시킬 수 있다.According to the invention as set forth in
청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 모터의 전기자의 3상의 코일로 공급되는 전류를 상별로 제어할 수 있다.According to the invention of claim 3, the current supplied to the coil of the three phases of the armature of the motor can be controlled for each phase.
청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 각 상의 코일에 발생하는 추력을 균등하게 할 수 있다. 따라서, 속도 리플을 저감시킬 수 있다.According to invention of
도1은 영구 자석 계자형 리니어 모터의 작동 방향을 따라 자른 단면도.1 is a cross-sectional view taken along the direction of operation of a permanent magnet field linear motor;
도2는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치의 구성도.2 is a configuration diagram of a power supply device for a permanent magnet field type linear motor according to one embodiment of the present invention.
도3은 리니아 모터의 코일의 결선 방법을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a method of connecting coils of a nia motor.
도4는 각 상의 코일에 발생하는 발생 전압(역기전력)을 측정한 그래프.4 is a graph measuring the generated voltage (back electromotive force) generated in the coils of each phase.
도5a는 각 상의 코일에 동일한 진폭의 3상 교류 전류를 공급한 예를 도시하는 그래프.Fig. 5A is a graph showing an example in which three-phase alternating currents of the same amplitude are supplied to the coils of each phase.
도5b는 W상의 코일로 공급되는 전류의 진폭을 U상 및 V상으로 공급되는 전류의 진폭보다도 저감시킨 예를 도시하는 그래프.Fig. 5B is a graph showing an example in which the amplitude of the current supplied to the coils of the W phase is reduced from the amplitude of the currents supplied to the U and V phases.
도6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터를 도시하는 구성도.Fig. 6 is a block diagram showing a PWM inverter for a permanent magnet field type motor in one embodiment of the present invention.
도7은 3상의 코일에 흐르는 전류를 도시하는 개략도.Fig. 7 is a schematic diagram showing the current flowing through the coil in three phases.
도8a는 1단째의 처리에 있어서 3상의 코일에 흐르는 전류를 도시하는 개략도.Fig. 8A is a schematic diagram showing the current flowing through the coil in three phases in the first stage of processing.
도8b는 2단째의 처리에 있어서 3상의 코일에 흐르는 전류를 도시하는 개략도.Fig. 8B is a schematic diagram showing the current flowing through the coil in three phases in the second stage of processing.
도9는 리니어 모터의 빗살을 도시하는 도면.9 illustrates a comb teeth of a linear motor.
<부호의 설명><Description of Symbols>
2 : 영구 자석 계자형 리니어 모터2: permanent magnet field type linear motor
3 : 고정자3: stator
4 : 영구 자석4: permanent magnet
5 : 전기자5: armature
10 : 코일10: coil
11 : 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치11: Power supply for permanent magnet field type linear motor
13, 22 : 인버터 주회로(전력 공급 수단)13, 22: inverter main circuit (power supply means)
19 : 저항(전력 조정 수단)19: resistance (power adjusting means)
N : 중성점N: neutral point
20 : 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터(전력 조정 수단)20: PWM inverter (power control means) for permanent magnet field motor
21 : 직류 전원21: DC power
22 : 인버터 주회로(전력 공급 수단)22: inverter main circuit (power supply means)
28 : 제어 회로28: control circuit
23, 24, 25 : 3상의 코일용의 아암23, 24, 25: Arm for three-phase coil
23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b : 3상의 코일용의 스위칭 소자23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b: switching element for three-phase coil
26 : 중성점용의 아암26: arm for neutral point
26a, 26b : 중성점용의 스위칭 소자26a, 26b: switching element for neutral point
27 : 인출선27: leader line
이하 첨부 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail based on an accompanying drawing.
도1은 영구 자석 계자형 리니어 모터(2)의 일례로서, 전기자측이 가동하는 영구 자석 계자형 리니어 모터의 작동 방향을 따른 단면도를 도시한다. 고정자(3)측에는 N극과 S극의 영구 자석(4)이 교대로 일정한 피치로 전기자의 작동 방향으로 배열된다. 전기자(5)측에는 U, V, W상으로 이루어지는 3상의 코일(10)이 설치된 다. 전기자(5)는 천장판(7)에 볼트(8) 등으로 고정되는 빗살(9)과, 빗살(9)의 이(9a)에 감기는 코일(10)에 의해 구성된다. 코일(10)은 U, W, V의 3상이 1조가 된다. 3개 1조의 코일(10)이 복수조 설치되기 때문에 코일(10)의 총수는 3의 정수배가 된다. 철심으로서의 이(9a)의 개수는 코일(10)의 총수와 동일하게 3의 정수배가 된다. 코일(10)은 U, W, V, …, U, W, V상의 순으로 전기자의 작동 방향으로 나란히 배열된다. 전기자(5)의 작동 방향의 양단부는 U상의 코일(10)과 V상의 코일(10)이 된다. 3상의 코일(10)에 3상 교류 전류를 흘림으로써 직선적으로 이동하는 이동 계자가 발생하여 전기자(5)가 고정자(3)에 대하여 직선적으로 이동한다. 또한, 코일(10)은 철심이 설치되지 않은 코어리스의 코일이어도 된다. 리니어 모터는 로드 주위에 둥근 고리 형상으로 코일을 감은 소위 로드 타입의 리니어 모터이어도 된다.Fig. 1 shows a cross-sectional view along an operating direction of a permanent magnet field type linear motor, which is an example of the permanent magnet field type
도2는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치(11)를 도시한다. 본 실시 형태의 전력 공급 장치(11)는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 전압형의 PWM 인버터(PWM : Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조)로 구성되어, 상기 리니어 모터(2)의 전기자(5)에 3상 교류 전류를 공급한다.Fig. 2 shows a
영구 자석 계자형 리니어 모터용 전력 공급 장치(11)는 직류 전원(12)과, 인버터 주회로(13)와, 제어 회로(14)를 구비한다. 인버터 주회로(13)는 3상분(U상, W상, V상)의 아암(15, 16, 17)으로 이루어진다. 각 아암(15, 16, 17)은 상하에서 쌍으로 동작하는 스위칭 소자(15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b)로 구성된다. 각 스 위칭 소자(15a 내지 17b)는 트랜지스터와 플라이 휠 다이오드의 병렬 접속으로 구성된다. 플라이 휠 다이오드는 트랜지스터에 대하여 역방향의 전류를 귀환하는데 사용된다. 스위칭 소자(15a 내지 17b)의 온, 오프는 트랜지스터의 온·오프 신호에 의해 결정된다. 스위칭 소자를 온, 오프시킴으로써 직류 전압의 크기는 바꾸지 않고 출력 전압의 펄스폭을 바꾸어 등가적으로 3상 교류 전압을 출력할 수 있다. 또한, 스위칭 소자(15a 내지 17b)로서는 MOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor : 절연 게이트 바이폴라 모드 트랜지스터)를 사용할 수도 있다.The permanent magnet field type linear motor
제어 회로(14)는 트랜지스터의 온, 오프를 제어하기 위한 PWM 신호를 출력한다. PWM 신호의 생성 방법에는, 예를 들어 3상 정현파 전압 지령과 반송파인 삼각파(캐리어)를 비교함으로써 펄스 열의 전압을 얻는 삼각파 비교법이 사용된다. 삼각파 비교법을 사용한 PWM 신호에 의해 트랜지스터를 온, 오프시키면 인버터 주회로(13)로부터 3상 교류 전압에 근사시킨 펄스 열의 전압이 출력된다. 인버터 주회로(13)로부터 3상 교류 전압이 출력되면 리니어 모터의 3상 코일에는 3상 교류 전류가 공급된다. 각 상에서 직렬로 접속된 2개의 트랜지스터가 근소한 시간이라도 동시에 온되면 직류 전압의 단락을 야기시켜 트랜지스터의 파괴를 초래하기 때문에 그것을 방지하기 위하여 2개의 트랜지스터의 온, 오프 신호에는 양쪽 모두에 단락 방지 시간이 설정되어 있다.The
도3은 리니어 모터의 코일의 결선 방법을 도시한다. 결선 방법에는 코일을 고리 형상으로 결선하는 Δ 결선(델타 결선)과, 3개의 코일의 U, V, W를 한덩어리 로 하는 Y결선(스타)이 있다. 도3에는 일반적으로 사용되는 스타 결선을 도시한다. 3 shows a method of connecting coils in a linear motor. The connection method includes a Δ connection (delta connection) for connecting the coil in a ring shape, and a Y connection (star) in which U, V, and W of three coils are massed. 3 shows a star connection generally used.
인버터 주회로(13)로부터 출력되는 전압은 WV, WU, UV 사이의 선간 전압이다. WV 선간에 전압을 인가하면 W상의 코일과 V상의 코일에 동시에 전류가 흐르고, WU 선간에 전압을 인가하면 W상의 코일과 U상의 코일에 동시에 전류가 흐른다. 그렇기 때문에, 인버터로부터 출력되는 전압을 아무리 소프트적으로 제어하였다고 해도 V상의 코일로 공급하는 전류의 크기를 그대로 한 채로 W상의 코일로 공급하는 전류를 저감시킬 수는 없으며, 또한 U상의 코일로 공급하는 전류의 크기를 그대로 한 채로 W상의 코일로 공급하는 전류를 저감할 수는 없다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 W상으로 공급하는 전류를 U상 및 V상의 코일로 공급하는 전류보다도 하드적으로 저감하기 위하여 W상의 코일과 병렬로 저항(19)을 접속한다. 이 저항(19)은 전력 공급 장치에 설치되어도 되고, 리니어 모터의 내부에 설치되어도 된다.The voltage output from the inverter
W상의 코일에 병렬로 저항(19)을 접속하고, WV 사이에 선간 전압을 인가하면 도면 중 화살표(1)로 나타낸 바와 같이 전류가 저항(19)측과 W상 코일측으로 분기된다. 저항(19)측에 흐르는 전류와 V상의 코일측에 흐르는 전류는 중성점(N)에서 합류된 후, V상의 코일에 흐른다. 도면에서 윤곽선 화살표(2)로 나타낸 바와 같이 V상의 코일로부터 W상의 코일을 향하여 반대 방향의 전류가 흐를 때도 V상의 코일을 흐른 전류는 중성점(N)에서 W상의 코일측에 흐르는 전류와 저항(19)측에 흐르는 전류로 분기된다. 그 후, 합류하여 인버터 주회로(13)로 복귀된다. WU 사이에 선간 전압을 인가한 경우에도 마찬가지로 W상의 코일에 흐르는 전류가 저항(19)측에 흐르는 전류와 W상의 코일측에 흐르는 전류로 분기된다. 이렇게 W상의 코일에 병렬로 저항(19)을 접속함으로써 U상이나 V상의 코일에 흐르는 전류에 영향을 주는 일 없이 W상의 코일에 흐르는 전류를 저감시킬 수 있다.When a
도4는 전기자를 일정 속도로 이동시켰을 때에 각 상의 코일에 발생하는 발생 전압(역기전력)을 측정한 그래프를 도시한다. 이 발생 전압을 측정할 때는 전기자로는 전류가 공급되지 않고, 또한 W상의 코일에는 저항(19)이 병렬 접속되어 있지 않다.Fig. 4 shows a graph measuring the generated voltage (back electromotive force) generated in the coils of each phase when the armature is moved at a constant speed. When measuring this generated voltage, electric current is not supplied to an armature, and the
W상의 코일은 리니어 모터의 작동 방향의 양단부에 위치하지 않기 때문에, 다른 U상이나 V상에 비해 자기 저항이 작다. 이 때문에, 도4에 도시된 바와 같이 W상의 코일의 양단부의 발생 전압의 진폭이 U상이나 V상의 코일에 발생하는 발생 전압의 진폭보다도 커진다. 즉, W상의 코일의 역기전력 정수가 U상이나 V상의 코일의 역기전력 정수보다도 커진다. DC 모터의 경우, 역기전력 정수와 토크 정수는 동일하기 때문에 3상 코일에 동일한 진폭의 3상 교류 전류를 흘리면 W상의 코일에 의해 발생하는 토크가 U상이나 V상의 코일에 의해 발생하는 토크보다도 커진다. 이것이 원인으로 속도가 일정해지지 않는 속도 리플이 발생한다.Since the coil of the W phase is not located at both ends of the linear motor operating direction, the magnetoresistance is smaller than that of the other U and V phases. For this reason, as shown in Fig. 4, the amplitude of the generated voltage at both ends of the coil of the W phase becomes larger than the amplitude of the generated voltage generated in the coil of the U phase or the V phase. That is, the counter electromotive force constant of the coil of the W phase becomes larger than the counter electromotive force constant of the coil of the U phase or the V phase. In the case of a DC motor, since the counter electromotive force constant and the torque constant are the same, when three-phase alternating current having the same amplitude flows through the three-phase coil, the torque generated by the coil of W phase becomes larger than the torque generated by the coil of U phase or V phase. This causes speed ripples that do not result in constant speed.
속도 리플을 해소하기 위해서는 도5a에 도시된 바와 같이 3상의 코일에 동일한 진폭의 전류를 공급하는 것이 아니라, 도5b에 도시된 바와 같이 W상의 코일로 공급되는 전류를 U상이나 V상의 코일로 공급되는 전류보다도 저감(즉 진폭을 작게)되면 된다. 도3에 도시되는 코일의 결선 방법에 따르면 W상의 코일에 저항(19)이 병렬 접속되므로 W상의 코일로 공급되는 전류를 U상이나 V상의 코일로 공급되는 전 류보다도 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 각 상의 코일에 의해 발생하는 추력의 편차를 없앨 수 있고, 나아가서는 속도 리플을 저감시킬 수 있다. 저항(19)의 크기는 각 상의 코일의 역기전력 정수의 편차나, 각 상의 코일의 인덕턴스를 고려하여 정해진다.In order to eliminate the velocity ripple, instead of supplying a current having the same amplitude to the three-phase coil as shown in FIG. 5A, the current supplied to the coil of the W phase is supplied to the coil of the U or V phase as shown in FIG. 5B. What is necessary is just to reduce (namely, make amplitude small) than current. According to the coil connection method shown in Fig. 3, since the
또한, W상의 코일에 저항을 병렬 접속한 경우, 모터의 결선은 Δ결선이어도 되고, 모터의 구동 방법은 3개의 반도체 소자를 사용하는 유니폴라 구동이어도 된다. 또한, 모터는 3상 모터가 아니라, 4상 모터이어도 된다.In the case where a resistor is connected in parallel to the W-phase coil, the connection of the motor may be a Δ connection, and the motor driving method may be a unipolar drive using three semiconductor elements. The motor may be a four-phase motor, not a three-phase motor.
도6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 영구 자석 계자형 모터용 PWM 인버터(20)(PWM : Pulse Width Modulation : 펄스폭 변조)를 도시한다. 이 PWM 인버터(20)는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 리니어 모터의 전기자에 3상 교류 전류를 공급한다.Fig. 6 shows a PWM inverter 20 (PWM: Pulse Width Modulation) for a permanent magnet field motor according to an embodiment of the present invention. The
PWM 인버터(20)는 직류 전원(21)과, 인버터 주회로(22)와, 제어 회로(28)를 구비한다. 인버터 주회로(22)는 쌍을 이루어 동작하는 상측 및 하측 2개의 스위칭 소자(23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)로 이루어지는 아암(23, 24, 25)을 전기자의 U, V, W상으로 이루어지는 3상의 코일용으로 3상분, 직류 전원(21) 사이에 병렬로 구비한다. 또한, 본 실시 형태의 인버터 주회로(22)는 쌍을 이루어 동작하는 상측 및 하측 2개의 스위칭 소자(26a, 26b)로 이루어지는 아암(26)을 스타 결선된 3상의 코일의 중성점(N)으로부터 인출된 인출선(27)용으로 직류 전원(21) 사이에 병렬로 구비한다. 즉, 상측 및 하측 2개의 스위칭 소자(26a, 26b)로 이루어지는 아암(26)을 직류 전원(21)에 병렬로 접속하는 한편, 중성점(N)으로부터 인출선(27)을 인출 하여 상측의 스위칭 소자(26a)와 하측의 스위칭 소자(26b) 사이에 중성점(N)으로부터 인출된 인출선(27)을 접속한다.The
각 아암(23 내지 26)은 상하로 쌍으로 동작하는 스위칭 소자(23a 내지 26b)로 구성된다. 각 스위칭 소자(23a 내지 26b)는 트랜지스터와 플라이 휠 다이오드의 병렬 접속으로 구성된다. 플라이 휠 다이오드는 트랜지스터에 대하여 역방향의 전류를 귀환하는데 사용된다. 스위칭 소자의 온, 오프는 트랜지스터의 온·오프 신호에 의해 결정된다. 스위칭 소자를 온, 오프시킴으로써 직류 전압의 크기는 바꾸지 않고 출력 전압의 펄스폭을 바꾸어 등가적으로 3상 교류 전압을 출력할 수 있다. 또한, 스위칭 소자로서는 MOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)나 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor : 절연 게이트 바이폴라 모드 트랜지스터)를 사용할 수도 있다.Each of the
중성점용의 아암을 설치하지 않고, 3상의 코일용의 아암을 설치한 종래의 PWM 인버터(11)(도2 참조)에 있어서는 3상의 코일용의 아암의 스위칭 소자를 온, 오프시킴으로써 3상 교류 전압을 출력한다. 그러나, 상술한 바와 같이 인버터 주회로(13)로부터 출력되는 전압은 WV, WU, UV 사이의 선간 전압이기 때문에, 예를 들어 도5a의 (1)의 포인트에 있어서는, 스위칭 소자가 온일 때, WV선 사이에 선간 전압(예를 들어 280V)이 인가되어 있는 동시에 WV 사이에 선간 전압(예를 들어 280V)이 인가되어 있다. 이때, 도7에 도시된 바와 같이, W상의 코일과 U상의 코일에는 전류(I1)가 흐르고, W상의 코일과 V상의 코일에는 전류(I2)가 흐른다. 이 때 문에 U상이나 V상으로 공급되는 전류를 그대로 한 채로, W상의 코일로 공급되는 전류만을 저감시킬 수 없다.In the conventional PWM inverter 11 (refer to FIG. 2) which provided the arm for three-phase coils, without providing the arm for neutral points, a three-phase alternating voltage by turning on and off the switching element of the arm for three-phase coils. Outputs However, as described above, since the voltage output from the inverter
이 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태의 PWM 인버터(20)에 있어서는 중성점(N)으로부터 인출된 인출선용으로 아암(26)을 설치하고, 예를 들어 도5a의 (1) 포인트에 있어서 스위칭 소자가 온일 때의 처리를 2단계로 나누고 있다. 구체적으로는, 도8a에 도시된 바와 같이 1단계째의 처리에서는 W상의 코일로부터 인출선(27)으로 전류(I3)가 흐르도록 하고, U상, V상의 코일에는 전류가 흐르지 않도록 한다. 한편, 도8b에 도시된 바와 같이 2단계째의 처리에서는 인출선(27)으로부터 U상의 코일에 전류(I4)가 흐르고, 이와 동시에 인출선(27)으로부터 V상의 코일에 전류(I5)가 흐르고, W상의 코일에는 전류가 흐르지 않도록 한다. PWM 인버터(20)의 2단계의 스위칭 모드는 표1에 나타낸다.In order to solve this problem, in the
그리고, 1단째, 2단째 각각의 처리 시간을 조정함으로써 U상이나 V상에 흐르는 전류의 크기를 그대로 한 채로, W상에 흐르는 전류의 크기만을 저감시킬 수 있다. W상의 코일에 흐르는 전류를 저감할 수 있으므로 각 상의 코일에 의해 발생하는 추력의 편차를 없앨 수 있고, 나아가서는 속도 리플을 저감시킬 수 있다. 스위칭 소자를 온, 오프하기 위한 PWM 신호는 제어 회로에 의해 작성된다.By adjusting the processing time for each of the first and second stages, only the magnitude of the current flowing in the W phase can be reduced while the magnitude of the current flowing in the U phase or the V phase remains the same. Since the current flowing through the coils in the W phase can be reduced, the variation in thrust generated by the coils in each phase can be eliminated, and the speed ripple can be reduced. The PWM signal for turning on and off the switching element is created by the control circuit.
또한, 이 밖에도 3상 정현파 전압 지령과 반송파인 삼각파(캐리어)를 비교하여 펄스 열의 전압을 얻는 종래의 삼각파 비교법에 의한 제어와, W상의 코일에 전류를 흘리지 않고, U상과 V상의 코일에만 전류를 흘리는 상기 2단계째의 스위칭 모드의 제어를 조합함으로써도 W상의 코일에 흘리는 전류를 저감시킬 수 있다.In addition, the control according to the conventional triangular wave comparison method of comparing the three-phase sine wave voltage command and the triangular wave (carrier), which is a carrier wave, to obtain the voltage of the pulse train, and the current only in the coils of the U and V phases without passing a current through the coils of the W phase. The combination of the control of the switching mode in the second stage of passing through can reduce the current flowing through the coil of the W phase.
중성점(N)용으로 아암(26)을 설치함으로써 W상의 코일에 흐르는 전류를 저감시킬 뿐만 아니라, W상의 코일에 흐르는 전류를 증대시키는 것도 가능해진다. 또한, U→V, U→W나, V→U, V→W로 전류를 흘리는 경우에 대해서도 2단계의 스위칭 모드를 설치함으로써 U상의 코일, V상의 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것이 가능해진다. 따라서, 각 상의 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것이 가능해진다.By providing the
본 명세서는, 2006년 8월 30일 출원의 일본 특허 출원2006-234412에 기초한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜 둔다.This specification is based on the JP Patent application 2006-234412 of an application on August 30, 2006. All of this is included here.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2006-234412 | 2006-08-30 | ||
JP2006234412 | 2006-08-30 | ||
PCT/JP2007/066777 WO2008026642A1 (en) | 2006-08-30 | 2007-08-29 | Power supply device for permanent magnet field type linear motor and pwm inverter for permanent magnet field type motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090043602A KR20090043602A (en) | 2009-05-06 |
KR101384063B1 true KR101384063B1 (en) | 2014-04-09 |
Family
ID=39135924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020097006290A KR101384063B1 (en) | 2006-08-30 | 2007-08-29 | Power supply device for permanent magnet field type linear motor and pwm inverter for permanent magnet field type motor |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5315053B2 (en) |
KR (1) | KR101384063B1 (en) |
CN (1) | CN101501982B (en) |
WO (1) | WO2008026642A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10852093B2 (en) | 2012-05-22 | 2020-12-01 | Haptech, Inc. | Methods and apparatuses for haptic systems |
US9146069B2 (en) | 2012-05-22 | 2015-09-29 | Haptech, Inc. | Method and apparatus for firearm recoil simulation |
JP2018507490A (en) * | 2014-11-28 | 2018-03-15 | ハプテック,インコーポレーテッド | Method and apparatus for haptic system |
AT518721B1 (en) * | 2016-05-25 | 2021-11-15 | B & R Ind Automation Gmbh | Control of long stator linear motor coils of a long stator linear motor stator |
CN108494295B (en) * | 2018-03-13 | 2021-02-19 | 江西精骏电控技术有限公司 | Model-based nonlinear compensation and temperature compensation method for alternating current motor inverter |
CN112701985B (en) * | 2020-12-11 | 2021-11-02 | 华中科技大学 | Control method, device and system of linear permanent magnet synchronous motor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980021265A (en) * | 1996-09-14 | 1998-06-25 | 김광호 | Brushless Motor Control Circuit |
KR19990011223A (en) * | 1997-07-22 | 1999-02-18 | 이형도 | Inverter Current Detection Circuit |
KR20070055584A (en) * | 2001-08-02 | 2007-05-30 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | Motor drive control apparatus |
KR20120132661A (en) * | 2011-03-09 | 2012-12-07 | 김광열 | Controller of permanent magnet generator and permanent magnet generator with the controller |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0880027A (en) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Okuma Mach Works Ltd | Linear motor |
JP2003189679A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Nikon Corp | Polyphase motor driving unit, stage apparatus, and aligner |
JP4065441B2 (en) * | 2004-07-28 | 2008-03-26 | 松下電器産業株式会社 | Motor driving apparatus and motor driving method |
CN100373759C (en) * | 2005-03-16 | 2008-03-05 | 南京航空航天大学 | Control method for three-phase four-arm converter |
-
2007
- 2007-08-29 KR KR1020097006290A patent/KR101384063B1/en not_active IP Right Cessation
- 2007-08-29 CN CN2007800289950A patent/CN101501982B/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-08-29 JP JP2008532093A patent/JP5315053B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-08-29 WO PCT/JP2007/066777 patent/WO2008026642A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980021265A (en) * | 1996-09-14 | 1998-06-25 | 김광호 | Brushless Motor Control Circuit |
KR19990011223A (en) * | 1997-07-22 | 1999-02-18 | 이형도 | Inverter Current Detection Circuit |
KR20070055584A (en) * | 2001-08-02 | 2007-05-30 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | Motor drive control apparatus |
KR20120132661A (en) * | 2011-03-09 | 2012-12-07 | 김광열 | Controller of permanent magnet generator and permanent magnet generator with the controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101501982B (en) | 2011-10-19 |
KR20090043602A (en) | 2009-05-06 |
JPWO2008026642A1 (en) | 2010-01-21 |
WO2008026642A1 (en) | 2008-03-06 |
JP5315053B2 (en) | 2013-10-16 |
CN101501982A (en) | 2009-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shi et al. | New method to eliminate commutation torque ripple of brushless DC motor with minimum commutation time | |
US11967866B2 (en) | System and method for controlling a multi-tunnel electric machine | |
US20140239876A1 (en) | Electric drive with reconfigurable winding | |
KR101384063B1 (en) | Power supply device for permanent magnet field type linear motor and pwm inverter for permanent magnet field type motor | |
KR100600540B1 (en) | Operation of switched reluctance machines | |
KR101409517B1 (en) | Electronic commutator circuits | |
Pollock et al. | A unipolar converter for a switched reluctance motor | |
WO2006038510A1 (en) | Linear motor system | |
KR20120000069A (en) | Electric motor system | |
KR100439199B1 (en) | Brushless dc motor having parallel connected windings and control circuit for it | |
US6642683B1 (en) | Controller and associated drive assembly for power sharing, time sliced control of a brushless direct current motor | |
US10193485B2 (en) | Method and apparatus for control of switched reluctance motors | |
Wei et al. | Investigation of a fault-tolerant control method for a multiport dual-stator doubly salient electromagnetic machine drive | |
Kumar et al. | Minimization of current ripple and overshoot in four switch three-phase inverter fed BLDC motor using tracking anti-windup PI controller | |
US20060208674A1 (en) | Controller, drive assembly and half-bridge assembly for providing a voltage | |
JP2014501482A (en) | Method and apparatus for operating an externally or hybrid excited electric machine | |
US6906481B1 (en) | Power sharing high frequency motor drive modular system | |
US20150028781A1 (en) | Method for actuating a bldc motor | |
WO2019225373A1 (en) | Motor drive device | |
US20120098355A1 (en) | Multiple-phase linear switched reluctance motor | |
US10027252B2 (en) | Rotating electric machine system | |
Gu et al. | Simple lead angle adjustment method for brushless DC motors | |
JP6662208B2 (en) | Power output device | |
Hirayama et al. | Method of Applying Force Distribution Function for Linear Switched Reluctance Motor Driven by Current Source Inverter | |
Jeon et al. | Control Method for Performance Improvement of BLDC Motor used for Propulsion of Electric Propulsion Ship |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170302 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |