KR101553988B1 - Motor and system thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 엔진의 토크를 보조하는 모터로서, 전기자 코일을 포함하는 고정자와, 계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자, 및 회전자로 인가되는 전류를 제어하는 스위치 소자를 포함하며, 스위치 소자는, 모터의 출력이 일정한 상기 모터의 회전 영역에서, 모터로 외부 전력이 지속적으로 인가되도록 계자 코일에 인가되는 전류를 조절하는 모터 및 이를 이용한 모터 시스템에 관한 것이다.A motor for assisting torque of an engine, comprising: a stator including an armature coil; a rotor including a field coil and a permanent magnet; and a switch element for controlling a current applied to the rotor, Relates to a motor that adjusts a current applied to a field coil so that external power is continuously applied to the motor in a rotating region of the motor in which the output of the motor is constant, and a motor system using the motor.

Description

모터 및 모터 시스템{Motor and system thereof}[0001] Motor and system [0002]

본 발명은 모터 및 모터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a motor and a motor system.

최근 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 내연기관과 구동모터를 작동시켜 차량을 구동시키는 하이브리드 차량과, 연료전지를 동력원으로 하여 구동모터를 작동시켜 차량을 구동시키는 연료전지 차량 등 환경 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.A hybrid vehicle for driving a vehicle by operating an internal combustion engine and a drive motor in response to a demand for a new environmentally friendly product, and a fuel cell vehicle for driving the vehicle by operating the drive motor using the fuel cell as a power source. Research on vehicles is being actively pursued.

연료전지 차량의 경우 연료전지를 주동력원으로 하면서 배터리를 보조동력원으로In the case of a fuel cell vehicle, the fuel cell is used as the main power source while the battery is used as the auxiliary power source

사용하여 구동모터를 작동시킨다. 이와 같이 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 모두 차량 구동을 위해 전력을 인가 받아 작동하는 구동모터가 탑재되며, 연비 향상을 위해서는 구동모터의 제어 안정성 확보와 효율 증대가 중요하다.To operate the drive motor. In this way, both the hybrid vehicle and the fuel cell vehicle are equipped with a driving motor that operates by receiving power for driving the vehicle. In order to improve the fuel economy, it is important to secure the control stability of the driving motor and increase the efficiency.

한국특허등록공보 제0124034호(1997.09.23) "차량용 교류발전기"Korean Patent Registration No. 0124034 (September 23, 1997) "Vehicle Alternator"

본 발명의 일실시예는, 모터 및 모터 시스템에 관한 것으로, 차량의 주행 중 엔진의 토크 보조 기능을 수행할 수 있는 모터 및 모터 시스템에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a motor and a motor system, and more particularly, to a motor and a motor system capable of performing a torque assist function of an engine during running of the vehicle.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전력을 공급하는 배터리; 전기자 코일을 포함하는 고정자, 및 계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자를 포함하며, 상기 배터리로부터 전력를 공급 받아 이동수단의 엔진을 구동시키는 모터; According to an aspect of the present invention, there is provided a battery including: a battery for supplying electric power; A motor including a stator including an armature coil and a rotor including a field coil and a permanent magnet, the motor being supplied with power from the battery and driving an engine of the moving means;

상기 이동수단의 가속 시에 상기 엔진의 토크 보조를 수행하는 상기 모터가, 상기 모터의 출력이 일정한 상기 모터의 회전 영역에서 외부 전력을 지속적으로 공급받도록, 상기 회전자에 인가되는 전류를 제어하는 제어 장치;를 포함하는, 이동수단용 모터 시스템.Wherein the motor for performing the torque assist of the engine at the time of acceleration of the moving means is controlled to control the current applied to the rotor so that external power is continuously supplied in the rotation range of the motor, A motor system for the moving means.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 회전자에 의해 상기 모터에 유기되는 역기전력이 상기 외부 전력의 전압 레벨 보다 낮아지도록 상기 회전자에 인가되는 전류를 제어할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the controller may control a current applied to the rotor such that a counter electromotive force induced in the motor by the rotor is lower than a voltage level of the external power.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 제어할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the control device can control the direction of the current applied to the field coil.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 계자 코일에 의한 자속이 상기 영구자석에 의한 자속의 방향과 반대 방향으로 발생되도록 상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the control device is capable of reversing the direction of the current applied to the field coil so that the flux caused by the field coil is generated in a direction opposite to the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet have.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 계자 코일로 인가되는 전류의 방향을 제어할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the control device controls the direction of the current applied to the field coil in consideration of at least one of the rotational speed of the motor, the magnetic flux of the permanent magnet, and the internal resistance of the stator can do.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 모터가 발전기로 동작하는 경우에 상기 배터리의 충전 전압과 상기 모터에서의 발전 전압이 실질적으로 동일하도록 상기 회전자의 전류를 제어할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the control device can control the current of the rotor so that the charging voltage of the battery and the generated voltage in the motor are substantially equal when the motor operates as a generator .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어 장치는, 상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the control device controls the direction of the current applied to the field coil in the reverse direction in consideration of at least one of the rotational speed of the motor, the magnetic flux of the permanent magnet, . ≪ / RTI >

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 엔진의 토크를 보조하는 모터로서, 전기자 코일을 포함하는 고정자; 계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자; 및 상기 회전자로 인가되는 전류를 제어하는 스위치 소자;를 포함하며, 상기 스위치 소자는, 상기 모터의 출력이 일정한 상기 모터의 회전 영역에서, 상기 모터로 외부 전력이 지속적으로 인가되도록 상기 계자 코일에 인가되는 전류를 조절하는 모터를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor for assisting torque of an engine, comprising: a stator including an armature coil; A rotor including a field coil and a permanent magnet; And a switch element for controlling a current applied to the rotor, wherein the switch element is connected to the field coil so that external power is continuously applied to the motor in a rotation region of the motor, It is possible to provide a motor for adjusting the applied current.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 스위치 소자는, 상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 계자 코일로 인가되는 전류를 조절할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the switching element may adjust a current applied to the field coil in consideration of at least one of a rotational speed of the motor, a magnetic flux of the permanent magnet, and an internal resistance of the stator.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스위치 소자는, 상기 모터에 유기되는 역기전력이 상기 외부 전력의 전압 레벨 보다 낮아지도록 상기 계자 코일로 인가되는 전류를 조절할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the switching device may adjust a current applied to the field coil so that a back electromotive force induced in the motor is lower than a voltage level of the external power.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스위치 소자는, 상기 계자 코일로 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, the switching element is capable of reversing the direction of the current applied to the field coil.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스위치 소자는, 상기 회전자에 의해 유기되는 역기전력과 상기 고정자의 내부저항에 의한 내부전압의 합이 상기 모터로 인가되는 입력 전압과 동일한 시점에서 상기 계자 코일로 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the switch element is a switch element which is connected to the field coil at a point of time when a sum of a counter electromotive force induced by the rotor and an internal voltage due to an internal resistance of the stator is equal to an input voltage applied to the motor The direction of the applied current can be switched in the reverse direction.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스위치 소자는, 상기 모터가 발전기로 동작하는 경우 상기 모터에서 발전된 에너지를 저장하는 배터리의 충전 전압과 상기 모터에서의 발전 전압이 실질적으로 동일하도록 상기 계자 코일에 인가되는 전류를 조절할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the switch element is connected to the field coil so that the charging voltage of the battery storing the energy generated by the motor when the motor operates as a generator is substantially equal to the generating voltage of the motor. The applied current can be adjusted.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 고속 회전 영역에서 회전자에 의한 역기전력 제어, 예컨대 계자 코일로 인가되는 전류를 제어하므로, 차량의 주행 중에 순간 가속이 필요한 경우, 즉 모터의 고속 회전 영역에서도 엔진의 토크 보조 기능을 충분히 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, when the instantaneous acceleration is required during the running of the vehicle, that is, when the motor is driven in the high-speed rotation region The torque assist function of the engine can be sufficiently performed.

자속이 센 영구자석을 사용하더라도 토크 보조 기능이 저하되는 문제가 없으므로, 비교적 저속 영역인 일정 토크 영역에서 요구되는 최대 토크의 향상 및 비교적 고속 영역인 일정 출력 영역에서 요구되는 엔진의 토크 보조 기능을 동시에 만족시킬 수 있다.It is possible to improve the maximum torque required in the constant torque region, which is a relatively low speed region, and torque assist function of the engine required in the constant output region, which is a relatively high speed region, at the same time Can satisfy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 모터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 모터 시스템 중 모터와 제어 장치 및 배터리를 발췌하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a는 모터의 동작시 구동 특성을 나타낸 그래프로서, 전기자 코일의 턴수에 따른 모터의 구동 특성으로서 토크를 나타낸 그래프이다.
도 4b는 모터의 동작시 구동 특성을 나타낸 그래프로서, 영구자석의 유무에 따른 모터의 구동 특성으로서 토크를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 제어 장치의 제어 동작에 따라 모터에 유기되는 역기전력의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5b는 제어 장치의 제어 동작에 따른 모터의 구동 특성으로서 토크를 도시한 그래프이다.1 is a schematic view of a motor system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view schematically showing the motor of Fig. 1. Fig.
3 is a view schematically showing an example of a motor system, a control device and a battery of the motor system of Fig.
FIG. 4A is a graph showing driving characteristics at the time of operation of the motor, and is a graph showing the torque as the driving characteristic of the motor according to the number of turns of the armature coil.
FIG. 4B is a graph showing the drive characteristics at the time of operation of the motor, and is a graph showing the torque as the drive characteristic of the motor according to the presence or absence of the permanent magnet.
5A is a graph showing changes in back electromotive force induced in the motor in accordance with the control operation of the control device.
5B is a graph showing the torque as the driving characteristic of the motor in accordance with the control operation of the control device.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 모터(120)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 모터 시스템 중 모터(120)와 제어 장치(130) 및 배터리(140)를 발췌하여 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view of a motor system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of the motor 120 of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- A control device 130, and a battery 140. As shown in FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 시스템은, 엔진(110), 모터(120), 배터리(140), 및 제어 장치(130)를 포함할 수 있다. 배터리(140)는 충전 및 방전이 가능한 이차 전지로서, 모터(120)로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 모터(120)가 발전기로 구동하는 경우에 모터(120)의 발전 전력은 배터리(140)에 저장될 수 있다. 배터리(140)는 예컨대, 36V 이차 전지 또는 36V의 수퍼 캐패시터일 수 있다. Referring to FIG. 1, a motor system according to an embodiment of the present invention may include an engine 110, a motor 120, a battery 140, and a controller 130. The battery 140 is a secondary battery capable of charging and discharging, and can supply power to the motor 120. In addition, when the motor 120 is driven by the generator, the generated power of the motor 120 can be stored in the battery 140. [ The battery 140 may be, for example, a 36V secondary battery or a 36V supercapacitor.

엔진(110)은 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 내연기관이며, 모터(120)는 엔진(110)과 풀리 및 벨트 등을 통해 연결되어 배터리(140)로부터 공급되는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 엔진(110)에 공급할 수 있다. 한편, 모터(120)는 발전기로 구동할 수 있으며, 이 경우 엔진(110)으로부터 공급되는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 변환된 전기 에너지는 배터리(140)를 충전시키는데 사용될 수 있다.The motor 110 is connected to the engine 110 through a pulley or a belt so as to convert electrical energy supplied from the battery 140 to mechanical energy, (110). Meanwhile, the motor 120 can be driven by a generator, in which case the mechanical energy supplied from the engine 110 is converted into electric energy, and the converted electric energy can be used to charge the battery 140. [

도 2 및 도 3을 참조하면, 모터(120)는 전기자 코일을 포함하는 고정자(220)와, 계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자(210)를 포함할 수 있다. 회전자(210)는 샤프트(211)와 일체화되어 있으며, 풀리 및 벨트 등에 의하여 엔진(110)의 크랭크 축과 연결되어 있다. 2 and 3, the motor 120 may include a stator 220 including an armature coil, and a rotor 210 including a field coil and a permanent magnet. The rotor 210 is integrated with the shaft 211 and is connected to the crankshaft of the engine 110 by a pulley, a belt, or the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터(120)는, 회전자(210)가 계자 코일 및 영구자석을 포함하므로 계자 코일에 의한 자속 뿐만 아니라 영구자석에 의한 자속까지 더해진다. 즉, 영구자석이 회전자(210)에 자속을 부가하므로, 전기자 코일의 턴수를 늘리지 않고서도 최대 토크를 향상시킬 수 있다. The motor 120 according to the embodiment of the present invention includes the field coil and the permanent magnet so that the magnetic flux by the permanent magnet as well as the magnetic flux by the field coil are added. That is, since the permanent magnet adds a magnetic flux to the rotor 210, the maximum torque can be improved without increasing the number of turns of the armature coil.

모터(120)는 차량에 시동을 걸거나, ISG(Idle Stop & Go)에 따라 재시동을 거는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 모터(120)는 차량의 가속 운동시 엔진(110)의 토크를 보조하기 위해 동작할 수 있다. 차량이 언덕을 올라가거나 추월을 하는 경우와 같이 차량의 순간 가속시, 즉 운전자가 가속 페달을 밟는 경우에 제어 장치(130)는 모터(120)가 엔진(110)의 토크 보조로 구동하도록 모터 시스템을 제어한다. The motor 120 may be used to start the vehicle or to restart according to an ISG (Idle Stop & Go). Also, according to an embodiment of the present invention, the motor 120 may operate to assist torque of the engine 110 during acceleration of the vehicle. The control device 130 controls the motor 120 to drive the motor 120 with the torque assist of the engine 110 when the vehicle accelerates, such as when the vehicle is climbing a hill or overtaking, i.e., when the driver depresses the accelerator pedal. .

제어 장치(130)의 동작에 따라, 배터리(140)에 저장된 전력은 인버터(310)에 의해 교류 전력으로 변환되어 모터(120), 보다 구체적으로 전기자 코일에 공급된다. 예컨대, 배터리(140)의 직류 전원은 인버터 (310)에 의하여 3상 교류 전원으로 변환되고, 변환된 3상 교류 전력이 전기자 코일에 공급되며, 회전자(210)의 계자 코일에 회전 자계가 주어져 회전자(210)가 회전 구동된다. 회전자(210)의 회전력은 풀리 및 벨트 등에 의해 엔진(110)으로 전달되어 엔진(110)의 회전 구동을 보조한다.In accordance with the operation of the control device 130, the electric power stored in the battery 140 is converted into alternating current power by the inverter 310 and supplied to the motor 120, more specifically, the armature coil. For example, the direct current power of the battery 140 is converted into a three-phase alternating current power by the inverter 310, the converted three-phase alternating current power is supplied to the armature coil, the field coil of the rotor 210 is given a rotating magnetic field The rotor 210 is rotationally driven. The rotational force of the rotor 210 is transmitted to the engine 110 by a pulley, a belt, or the like to assist rotation of the engine 110.

한편, 모터(120)는 차량의 감속 운동시에 배터리(140)를 충전시킬 수 있는 발전기로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 운전자가 일정 시간 동안 가속 페달을 밟지 않는 경우 또는 브레이크를 밟는 경우와 같이 차량의 감속 운동시에 엔진(110)의 회전에 따라 모터(120)에 교류의 전원이 유기되며, 유기된 교류 전원은 정류 기능을 구비하는 인버터(310), 예컨대 양방향 인버터에 의해 직류로 정류되어 배터리(140)에 공급될 수 있다.
Meanwhile, the motor 120 may operate as a generator capable of charging the battery 140 during deceleration of the vehicle. For example, when the motor 110 decelerates, such as when the driver does not step on the accelerator pedal for a predetermined time or when the brake pedal is depressed, the AC power source is induced in the motor 120 according to the rotation of the engine 110, The alternating-current power source may be rectified by an inverter 310 having a rectifying function, for example, a bi-directional inverter, and supplied to the battery 140. [

앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모터(120)는 영구자석이 회전자(210)에 자속을 부가하므로, 전기자 코일의 턴수를 늘리지 않고서도 모터(120)의 최대 토크를 향상시킬 수 있다. 영구자석에 의한 최대 토크 향상에 관하여, 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.As described above, the motor 120 according to the embodiment of the present invention can improve the maximum torque of the motor 120 without increasing the number of turns of the armature coil because the permanent magnet adds magnetic flux to the rotor 210 have. The maximum torque improvement by the permanent magnet will be described in more detail as follows.

도 4a 및 도 4b는 모터의 동작시 구동 특성으로서 토크를 나타낸 그래프로서, 도 4a는 전기자 코일의 턴수에 따른 모터의 구동 특성을 나타낸 그래프이고, 도 4b는 영구자석의 유무에 따른 모터의 구동 특성을 나타낸 그래프이다.4A and 4B are graphs showing the torque as a driving characteristic in the operation of the motor. FIG. 4A is a graph showing the driving characteristic of the motor according to the number of turns of the armature coil. FIG. 4B is a graph showing the driving characteristic Fig.

먼저, 도 4a를 참조하여 전기자 코일의 턴수에 따른 모터의 구동 특성을 설명한다. 도 4a에서 A1 및 A2는 비교예에 따른 모터의 구동 특성을 도시한 것으로, 영구자석을 포함하지 않는 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 모터와 차이가 있다. A1에 따른 실시예의 전기자 코일의 턴수는 A2에 따른 실시예의 전기자 코일의 턴수 보다 작다. 도 4a에서 x 축은 회전 속도로서 모터의 샤프트의 회전 속도를 나타내고, y축은 구동 토크를 나타낸다.First, referring to FIG. 4A, the driving characteristics of the motor according to the number of turns of the armature coil will be described. In FIG. 4A, A1 and A2 show the driving characteristics of the motor according to the comparative example, and differ from the motor according to the embodiment of the present invention in that they do not include permanent magnets. The number of turns of the armature coil according to the embodiment according to A1 is smaller than the number of turns of the armature coil according to the embodiment according to A2. In Fig. 4A, the x-axis represents the rotation speed of the shaft of the motor as the rotation speed, and the y-axis represents the drive torque.

도 4a를 참조하면, 모터의 구동 초기인 (가) 영역은 회전속도에 관계없이 일정한 값의 토크를 갖는 일정 토크 영역이다. (가) 영역에서, 토크의 값은 배터리와 모터 사이에 놓인 인버터의 전류 용량에 의해 결정될 수 있으며, 만약, A1과 A2 의 경우에 인버터의 최대 전류 용량이 동일하다고 하면, 토크는 전기자 코일의 턴수에 비례하는 값을 갖는다. (나) 영역은 일정 출력 영역으로서, 모터가 일정한 속도 이상이 되면 회전 속도가 증가함에 따라 토크가 저하되는 특성을 보인다.Referring to FIG. 4A, the (A) region at the start of the motor is a constant torque region having a constant value of torque regardless of the rotational speed. In the (a) region, the value of the torque can be determined by the current capacity of the inverter placed between the battery and the motor, and if the maximum current capacity of the inverter is the same for A1 and A2, the torque is the number of turns . ≪ / RTI > The region (b) is a constant output region. When the motor is above a certain speed, the torque decreases as the rotational speed increases.

도 4a에 나타난 A1과 A2를 비교하면, 전기자 코일의 턴수를 증가시키면 최대 토크가 증가하지만, 일정 출력 영역이 저하되어 버린다. 즉, 동일한 회전속도에 있어서 구동 토크는, 일정 토크 영역인 (가) 영역에서는 A1 < A2 이고, 일정 출력 영역인 (나) 영역에서는 A1 > A2가 된다. 뿐만 아니라, 전기자 코일의 턴수를 증가시키면 일정 토크 영역인 (가) 영역의 구간이 좁아지므로, 전기자 코일의 턴수 증가만으로는 모터로서의 충분한 기능을 얻을 수 없다.Comparing A1 and A2 shown in FIG. 4A, when the number of turns of the armature coil is increased, the maximum torque is increased, but the constant output region is lowered. That is, the drive torque at the same rotation speed is A1 <A2 in the (a) constant torque region, and A1> A2 in the (b) constant output region. In addition, if the number of turns of the armature coil is increased, the region of the constant torque region (A) becomes narrower, and therefore, the increase in the number of turns of the armature coil can not provide sufficient functions as a motor.

다음으로, 도 4b를 참조하여 영구자석의 유무에 따른 모터의 구동 특성을 설명한다. 도 4b에서 A1은 앞서 도 4a를 참조하여 설명한 비교예에 따른 모터의 구동 특성이고, A3는 본 발명에 따른 모터(120)의 구동 특성을 나타낸 것으로 영구자석을 포함하되 전기자 코일의 턴수는 A1의 전기자 코일의 턴수와 동일하다. 도 4b에서 x 축은 회전속도로서 모터의 샤프트의 회전 속도를 나타내고, y축은 구동 토크를 나타낸다.Next, the driving characteristics of the motor according to the presence or absence of the permanent magnet will be described with reference to FIG. 4B. 4A is a driving characteristic of the motor according to the comparative example described above with reference to FIG. 4A, and A3 is a driving characteristic of the motor 120 according to the present invention. The number of rotations of the armature coil is A1 It is the same as the turn number of armature coil. In FIG. 4B, the x-axis represents the rotation speed of the shaft of the motor as the rotation speed, and the y-axis represents the drive torque.

도 4b를 참조하면, A3의 경우, 영구자석의 자속이 회전자(210)에 부가되므로 일정 토크 영역인 (가) 영역에서 최대 토크가 A1의 경우 보다 더 큰 값을 가지게 된다. 전기자 코일의 턴수가 동일하다고 하면, 최대 토크는 영구자석에 의한 자속의 크기에 따라 결정될 수 있다. 즉, 최대 토크는 영구자석에 의한 자속, 예컨대 자속 밀도에 비례하여 증가할 수 있다. 전기자 코일의 턴수를 증가시키는 데는 턴수 증가에 따른 저항증가 및 고정자의 사이즈의 증가와 같은 한계가 있으므로, 자속이 센 영구자석을 회전자에 부가함으로써 모터의 최대 토크를 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 4B, in the case of A3, since the magnetic flux of the permanent magnet is added to the rotor 210, the maximum torque in the (A) region which is a constant torque region has a larger value than that in the case of A1. Assuming that the number of turns of the armature coil is the same, the maximum torque can be determined according to the magnitude of the magnetic flux by the permanent magnet. That is, the maximum torque can be increased in proportion to the magnetic flux by the permanent magnet, for example, the magnetic flux density. Increasing the number of rotations of the armature coil has a limitation such as an increase in resistance due to an increase in the number of turns and an increase in the size of the stator, so that the maximum torque of the motor can be increased by adding a permanent permanent magnet to the rotor.

영구자석에 의하여 최대 토크를 향상시킬 수 있으나, 회전속도가 저속 영역을 벗어나 고속 영역으로 접어들면서 도 4b에 도시된 바와 같이 토크가 점점 감소하는 경향을 막을 수는 없다. 한편, 고속 영역인 (나) 영역에서, 영구자석을 포함하는 모터인 A3와 영구자석을 포함하지 않는 모터인 A1의 계자 코일에 동일한 전류가 인가될 때, 영구자석을 포함하는 모터인 A3은 영구자석에 의한 역기전력에 의해 출력이 더 저하될 수 있다. The maximum torque can be improved by the permanent magnet, but it is not possible to prevent the tendency of the torque to gradually decrease as shown in Fig. 4B while the rotational speed is shifted to the high speed region out of the low speed region. On the other hand, in the high speed region (B), when the same current is applied to the field coil A3, which is a motor including the permanent magnet, and the motor A1, which does not include the permanent magnet, the motor A3 including the permanent magnet The output can be further lowered by the counter electromotive force caused by the magnet.

차량에 시동을 걸거나 ISG에 따라 재시동을 걸 때는 영구자석을 사용함으로써 최대 토크를 향상시킬 수 있다. 차량에 시동을 걸거나 재시동을 걸 때 필요한 최대 토크는 저속 영역인 (가) 영역에서 발생하는 것으로, 모터(120)의 최대 토크를 이용하여 차량에 시동 또는 재시동을 건 후에 고속 영역에서의 토크 저하와 같은 문제는 시동 또는 재시동과 무관하다.The maximum torque can be improved by using a permanent magnet when starting the vehicle or re-starting according to the ISG. The maximum torque required for starting or restarting the vehicle is generated in the low speed region (a), and when the vehicle is started or restarted using the maximum torque of the motor 120, the torque reduction in the high speed region Are not related to starting or restarting.

그러나, 차량의 주행 중 차량이 언덕을 오르거나 추월하는 경우와 같이 주행 중에 차량의 순간 가속이 필요한 경우는, 이미 구동중인 모터(120)로부터 엔진(110)에 필요한 토크를 얻어내는 경우로서 모터(120)가 (가) 영역을 벗어나 (나) 영역, 즉 일정 출력 영역에서 구동할 때 발생하는 이벤트이다. 즉, 모터(120)가 고속 영역에서 회전할 때 발생하는 경우이다.However, when instantaneous acceleration of the vehicle is required during driving, such as when the vehicle rises or rises on a hill during driving of the vehicle, when the torque required for the engine 110 is obtained from the motor 120 already in operation, 120) is an event that occurs when (a) is driven out of an area (b), that is, in a constant output area. That is, this occurs when the motor 120 rotates in the high speed region.

앞서 언급한 바와 같이, 고속 영역에서는 역기전력에 의해 출력이 저하된다. 역기전력은 회전자에 자속을 부가하는 영구자석의 자속이 셀수록 높아진다. 차량의 시동 또는 재시동시에는 최대 토크를 얻기 위해서 자속이 센 영구자석을 사용하는 것이 좋지만, 주행 중인 차량의 순간 가속시에는 영구자석의 자속밀도에 비례하는 역기전력이 발생하므로 모터(120)가 엔진(110)의 토크를 보조하는 토크 보조 기능을 수행하기 어렵다. 즉, 차량에 시동을 걸거나 ISG에 따라 재시동을 걸 때 필요한 모터(120)의 시동/재시동 기능은 비교적 저속 영역에서 구동되므로 영구자석의 자속이 셀수록 향상되지만, 차량의 주행 중 순간 가속이 필요한 때에 요구되는 모터(120)의 엔진(110)에 대한 토크 보조 기능은, 고속 영역에서 요구되는바 영구자속의 자속이 셀수록 저하된다. 즉, 최대 토크 향상을 위해 자속이 센 영구자속을 사용할 수록, 차량의 주행 중에 요구되는 모터(120)의 토크 보조 기능은 기대하기 어려워 진다.As described above, in the high-speed region, the output decreases due to the back electromotive force. The counter electromotive force increases as the magnetic flux of the permanent magnet that adds the magnetic flux to the rotor increases. When the vehicle is started or restarted, it is preferable to use a permanent permanent magnet having a magnetic flux to obtain a maximum torque. However, when the vehicle is accelerating momentarily, a counter electromotive force proportional to the magnetic flux density of the permanent magnet is generated. It is difficult to perform the torque assist function for assisting the torque of the engine 110. [ That is, since the start / restart function of the motor 120 required for starting the vehicle or restarting according to the ISG is driven in a relatively low speed region, the magnetic flux of the permanent magnet is improved as the magnetic flux increases, The torque assist function of the motor 120 required for the engine 110 is lowered as the magnetic flux of the permanent magnetic flux required in the high speed region increases. That is, as the magnetic flux uses the permanent permanent magnetic flux for the purpose of improving the maximum torque, the torque assist function of the motor 120 required during the running of the vehicle becomes difficult to expect.

그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어 장치(130)가 모터(120)에 유기되는 역기전력을 감소시키는 방향으로 모터(120)를 제어하므로, 고속 영역에서도 충분한 구동 토크를 확보할 수 있고, 주행중인 차량의 순간 가속시에 엔진(110)에 대한 토크 보조 기능을 충분히 수행할 수 있다. However, according to the embodiment of the present invention, since the control device 130 controls the motor 120 in the direction of reducing the counter electromotive force induced in the motor 120, sufficient drive torque can be ensured even in the high speed region, It is possible to sufficiently perform the torque assist function for the engine 110 at the instantaneous acceleration of the vehicle.

이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 주행 중 토크 보조 기능을 수행하기 위한 제어 장치(130)의 제어 동작을 자세하게 설명한다.Hereinafter, the control operation of the control device 130 for performing the torque assist function during running will be described in detail with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG.

도 5a는 제어 장치(130)의 제어 동작에 따라 모터(120)에 유기되는 역기전력의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5b는 제어 장치(130)의 제어 동작에 따른 모터(120)의 구동 특성으로서 토크를 도시한 그래프이다. 도 5a에서, B1은 영구자석을 포함하는 모터에서 제어 장치가 회전자에 인가되는 전류를 제어하지 않는 경우를 나타내고, B2, B3는 영구자석을 포함하는 모터에서 제어 장치가 회전자에 인가되는 전류를 제어한 경우를 나타낸다. 한편, 도 5b에서, A3는 영구자석을 포함하는 모터에서 제어 장치가 회전자에 인가되는 전류를 제어하지 않는 경우를 나타내고, A4 는 영구자석을 포함하는 모터에서 제어 장치가 회전자에 인가되는 전류를 제어한 경우를 나타낸다.5A is a graph showing a change in back electromotive force induced in the motor 120 according to a control operation of the controller 130. FIG. FIG. In FIG. 5A, B1 indicates the case where the control device does not control the current applied to the rotor in the motor including the permanent magnet, and B2 and B3 indicate the currents applied to the rotor in the motor including the permanent magnet Is controlled. On the other hand, in Fig. 5B, A3 denotes a case in which the control device does not control the current applied to the rotor in the motor including the permanent magnet, and A4 denotes the current to be applied to the rotor in the motor including the permanent magnet Is controlled.

도 5a를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 모터가 구동함에 따라 모터의 내부에 역기전력이 유도되며, 역기전력은 자속의 변화량에 비례하므로, 역기전력은 회전 속도가 빠를수록, 회전자의 자속이 셀수록 높게 나타난다. 회전자(210)의 자속은 영구자석에 의한 자속 및 계자 코일에 의한 자속의 합이다. 계자 코일에 인가되는 전류는 인버터(310)의 전류 용량에 제한을 받으므로, 회전자(210)의 자속은 자속이 센 영구자석에 비례하여 증가될 수 있다.Referring to FIG. 5A, as described above, a back electromotive force is induced in the motor as the motor is driven, and the back electromotive force is proportional to the change amount of the magnetic flux, so that the back electromotive force is higher as the rotational speed is higher and the magnetic flux of the rotor is higher . The magnetic flux of the rotor 210 is the sum of the magnetic flux by the permanent magnet and the magnetic flux by the field coil. Since the current applied to the field coil is limited by the current capacity of the inverter 310, the magnetic flux of the rotor 210 can be increased in proportion to the permanent magnets of the magnetic flux.

회전자(210)의 자속이 동일할 때, 고속 영역으로 갈수록 역기전력이 커져 모터(120)의 특성을 저하시키는데, 만약 모터(120)의 내부에 유도된 역기전력이 모터(120)로 인가되는 입력 전압, 예컨대 배터리(140)에서 전기자 코일로 인가되는 입력 전압 보다 크다면, 모터(120)의 내부 전압이 입력 전압보다 더 높기 때문에 배터리(140)에서 모터(120)로 전력이 공급되지 않으므로, 모터(120)는 토크 보조의 기능을 수행하기 어렵다. When the magnetic flux of the rotor 210 is the same, the back electromotive force increases toward the high speed region to degrade the characteristics of the motor 120. If the back electromotive force induced in the motor 120 is lower than the input voltage For example, the input voltage &lt; RTI ID = 0.0 &gt; The motor 120 is not supplied with power from the battery 140 because the internal voltage of the motor 120 is higher than the input voltage so that the motor 120 is difficult to perform the torque assist function.

이를 방지하기 위하여, 제어 장치(130)는 도 5a에 도시된 바와 같이 회전속도가 ωc 인 시점에서 모터(120)의 역기전력 제어를 수행할 수 있다. 모터(120)의 역기전력 제어는 회전자(210)의 전류를 제어함으로써 수행될 수 있다. ωc 은 제어 장치(130)의 회전자(210)에 대한 전류 제어가 이루어지는 시점에서 모터(120)의 회전 속도로서, 예컨대 모터(120)의 내부에 유도된 역기전력과 고정자(220)의 내부 저항에 의한 내부 전압의 합이 모터(120)에 인가되는 입력 전압(즉, 고정자(220)에 인가되는 입력 전압)과 동일해 지는 시점의 회전 속도이다. 만약 모터(120)의 회전 속도가 ωc 와 같거나 이 값을 넘어가면, 모터(120)의 내부에 유기된 역기전력의 전압이 입력 전압보다 더 높기 때문에 배터리(140)에서 모터(120)로의 전력 공급이 어려워 진다.In order to prevent this, the controller 130 may perform the counter electromotive force control of the motor 120 at the time when the rotation speed is ω c as shown in FIG. 5A. The counter electromotive force control of the motor 120 can be performed by controlling the current of the rotor 210. [ c is a rotational speed of the motor 120 at the point of time when current control is performed on the rotor 210 of the control device 130 and the counter electromotive force induced in the motor 120 and the internal resistance of the stator 220 (That is, the input voltage applied to the stator 220) applied to the motor 120 is equal to the rotational speed at the time when the sum of the internal voltages by the stator 220 becomes equal to the input voltage applied to the motor 120 If the mask and the rotational speed of the motor 120 is equal to ω c or beyond this value, since the voltage of the counter electromotive force induced in the interior of the motor 120 is higher than the input voltage electric power to the motor 120 from the battery 140 Supply becomes difficult.

모터(120)의 역기전력 제어를 위해, 제어 장치(130)는 모터(120)의 회전 속도가 ωc 이 되면, 계자 코일에 인가되는 전류의 방향을 바꾸도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 모터(120)의 회전자(210)의 입력 단, 예컨대 계자 코일의 입력 단에 구비된 스위치 소자(320)를 절환(도3 참조)함으로써 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 바꿀 수 있다. 제어 장치(130)의 제어 동작이 수행되는 ωc 지점은, 모터(120)의 회전 속도, 영구자석의 자속, 및 고정자(220)의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 결정될 수 있다.To the counter electromotive force of the control motor 120, the controller 130 may control to change the direction of the current rotational speed of the motor 120 is applied to the field coil when the ω c. Specifically, by switching the switch element 320 provided at the input terminal of the rotor 210 of the motor 120, for example, at the input terminal of the field coil (see FIG. 3), the direction of the current applied to the field coil is reversed Can change. The point? C at which the control operation of the controller 130 is performed can be determined in consideration of at least one of the rotational speed of the motor 120, the magnetic flux of the permanent magnet, and the internal resistance of the stator 220.

계자 코일에 인가되는 전류의 방향이 바뀌면서 자속의 방향이 반대가 된다. 즉, 영구자석의 자속과 반대 방향으로 자속이 발생하므로, 회전자(210)의 자속을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. The direction of the current applied to the field coil is changed and the direction of the magnetic flux is reversed. That is, since the magnetic flux is generated in the direction opposite to the magnetic flux of the permanent magnet, the magnetic flux of the rotor 210 can be reduced.

계자 코일에 인가되는 전류의 방향을 바꿈으로써 회전자(210)의 자속이 감소하므로 역기전력의 증가를 차단 또는 방지하며, 도 5a에 도시된 바와 같이, 역기전력을 모터(120)의 입력 전압보다 낮은 레벨로 제어할 수 있다. 일 예로, 모터(120)의 입력 전압 보다 낮은 값을 갖도록 역기전력의 전압레벨을 일정하게 유지하거나(B2), 회전 속도에 반비례하도록 역기전력의 전압 레벨을 점차 감소(B3 경우)시킬 수 있다. 역기전력의 전압 레벨을 일정하게 유지하거나 점차 감소시키기 동작은, 계자 코일에 인가되는 전류의 방향을 바꾸는 전류 제어 동작 이후에는 모터(120)의 회전 속도에 따라 회전자(210)로 인가되는 전류의 값을 증가시킴으로써 수행할 수 있다.The magnetic flux of the rotor 210 is reduced by changing the direction of the current applied to the field coil so as to prevent or prevent the increase of the counter electromotive force and to prevent the counter electromotive force from being lower than the input voltage of the motor 120 . For example, the voltage level of the counter electromotive force may be kept constant (B2) so as to have a value lower than the input voltage of the motor 120 (B2), or the voltage level of the counter electromotive force may be gradually decreased (B3 case) so as to be inversely proportional to the rotation speed. The operation of maintaining or gradually decreasing the voltage level of the counter electromotive force may be performed after the current control operation of changing the direction of the current applied to the field coil by the value of the current applied to the rotor 210 according to the rotation speed of the motor 120 . &Lt; / RTI &gt;

상술한 바와 같이, 제어 장치(130)의 제어 동작을 통해서 모터(120)의 역기전력은 모터(120)의 입력 전압보다 낮은 레벨을 유지할 수 있으므로, 상대적으로 높은 전압 레벨을 갖는 배터리(140)에서 모터(120)로의 전력 공급이 원활하게 수행될 수 있다. As described above, since the counter electromotive force of the motor 120 can be maintained at a level lower than the input voltage of the motor 120 through the control operation of the control device 130, the battery 140 having the relatively high voltage level, The power supply to the power supply 120 can be performed smoothly.

도 5b를 참조하면, 제어 장치(130)의 회전자(210)의 전류 제어를 통해 역기전력의 증가가 억제되므로 고속 영역에서의 모터(120)의 출력 저하를 최소화할 수 있다. 제어 장치(130)의 역기전력 제어, 즉 회전자(210)의 전류 제어가 이루어진 이후에는 (제어 동작을 수행하지 않을 때에 비하여) 구동 토크를 일정한 수준으로 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
Referring to FIG. 5B, since the increase of the counter electromotive force is suppressed through the current control of the rotor 210 of the controller 130, the output drop of the motor 120 in the high speed region can be minimized. After the control of the counter electromotive force of the control device 130, that is, the current control of the rotor 210, the drive torque can be maintained at a constant level (compared with the case where the control operation is not performed).

이상에서는, 모터(120)가 토크 보조의 기능을 수행하는 경우를 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치(130)의 역기전력 제어, 예컨대 계자 코일로 인가되는 전류의 제어는 모터(120)가 발전기로 동작할 때에도 수행될 수 있다. However, the control of the current applied to the field coil, for example, the control of the back electromotive force of the control device 130 according to the embodiment of the present invention is performed by the motor 120, Can be performed even when the power generator operates as a generator.

이동 수단의 엔진(110)의 감속 운동시, 예컨대 운전자가 일정 시간 동안 가속 페달을 밟지 않는다던가 브레이크를 밟는 이벤트 발생시에 모터(120)는 발전기로 동작하여 배터리(140)를 충전시킬 수 있다. The motor 120 may operate as a generator to charge the battery 140 at the time of decelerating motion of the engine 110 of the moving means, for example, when the driver does not step on the accelerator pedal or brake the motor for a certain period of time.

엔진(110)의 회전 운동에 따라, 엔진(110)의 회전력이 풀리 및 벨트 등에 의해 모터(120)로 전달된다. 그에 따라 회전자(210)가 회전 구동하게 되고, 전기자 코일에 3상 교류 전압이 유기된다. 유기된 교류 전압은 양방향 인버터(310)에 의하여 직류로 정류되며, 정류된 직류 전력에 의해 배터리(140)가 충전된다.In accordance with the rotational motion of the engine 110, the rotational force of the engine 110 is transmitted to the motor 120 by a pulley or a belt. Accordingly, the rotor 210 is rotationally driven, and a three-phase AC voltage is induced in the armature coil. The induced AC voltage is rectified to DC by the bi-directional inverter 310, and the battery 140 is charged by the rectified DC power.

본 발명의 실시예에 따르면, 영구자석이 회전자(210)에 자속을 부가하므로, 발전 기능도 향상될 수 있다. 엔진(110)과 함께 회전하는 회전자(210)의 회전 구동에 따라 전기자 코일에 유기되는 역기전력이 배터리(140)를 충전하는 발전 전력이 될 수 있는데, 이 때 회전자(210)의 자속은 계자 코일에 의한 자속과 영구자석에 의한 자속의 합이므로, 영구자석이 부가되지 않은 경우에 비하여 총 자속이 증가된 상태이다.According to the embodiment of the present invention, since the permanent magnet adds magnetic flux to the rotor 210, the power generating function can be improved. The back electromotive force induced in the armature coil can be generated power for charging the battery 140 in accordance with the rotation driving of the rotor 210 rotating together with the engine 110. At this time, Since the sum of the magnetic flux by the coil and the magnetic flux by the permanent magnet is greater than the case where no permanent magnet is added.

영구자석을 포함하는 모터(120)가 발전기로 동작하는 경우, 영구자석의 자속 부가에 의하여 회전자(210)의 총 자속이 증가하므로 모터(120)가 생산한 전기 에너지가 배터리(140)로 충전되기 시작하는 시점이 앞당겨질 수 있다. 즉, 영구자석에 의하여 비교적 저속 영역에서 충전이 시작될 수 있다.When the motor 120 including the permanent magnet operates as a generator, the total magnetic flux of the rotor 210 is increased by the magnetic flux of the permanent magnet, so that the electric energy produced by the motor 120 is charged to the battery 140 The time point at which it starts to be started can be advanced. That is, the charging can be started in the relatively low speed region by the permanent magnet.

모터(120)에 유기되는 발전 전압, 즉 전기자 코일에 유기되는 역기전력은 회전 속도에 비례하므로, 회전자(210)의 회전 속도가 빠른 고속 영역에서는 역기전력이 배터리(140)의 충전 전압 보다 높은 전압 레벨을 갖게 된다. 이와 같이 배터리(140)에 인가되는 전압이 배터리(140)의 정격 충전 전압을 초과하면 충전이 불가능할 뿐만 아니라, 배터리(140)가 파손 내지 손상될 수 있다.The back electromotive force induced in the armature coil is proportional to the rotational speed so that in the high speed region where the rotational speed of the rotor 210 is high, the back electromotive force is higher than the charging voltage of the battery 140 . If the voltage applied to the battery 140 exceeds the rated charging voltage of the battery 140, the battery 140 may not be charged, and the battery 140 may be damaged or damaged.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 장치(130)가 회전 모터(120)의 역기전력 제어를 수행함으로써 상기와 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다. 제어 장치(130)는 상기 배터리(140)의 정격 충전 전압과 상기 모터(120)-발전 장치에서의 발전 전압인 역기전력이 실질적으로 동일하게 되도록 상기 회전자(210)의 계자 코일에 인가되는 전류의 방향을 제어할 수 있다. 예컨대, 역기전력이 배터리(140)의 충전 전압, 즉 정격 충전 전압을 상회한다면 스위치 소자(320)를 절환하여 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 바꿈으로서 역기전력을 감소시켜 정격 충전 전압 수준으로 유지시킬 수 있다. 제어 장치(130)의 제어 동작이 수행되는 ωc 지점은, 모터(120)의 회전 속도, 영구자석의 자속, 및 고정자(220)의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 결정될 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, the control device 130 performs the control of the counter electromotive force of the rotary motor 120, thereby preventing the above-described problem from occurring. The controller 130 controls the current supplied to the field coil of the rotor 210 so that the rated charging voltage of the battery 140 and the counter electromotive force, Direction can be controlled. For example, if the counter electromotive force exceeds the charge voltage of the battery 140, that is, the rated charge voltage, the switch element 320 is switched to change the direction of the current applied to the field coil to reduce the counter- have. The point? C at which the control operation of the controller 130 is performed can be determined in consideration of at least one of the rotational speed of the motor 120, the magnetic flux of the permanent magnet, and the internal resistance of the stator 220.

상기와 같은 제어 장치(130)의 동작에 의하여, 별도의 전압 강하 장치를 구비하지 않더라도 발전기로 동작하는 모터(120)로부터 배터리(140)로의 충전이 용이하게 수행될 수 있다.By the operation of the control device 130 as described above, charging from the motor 120, which operates as a generator, to the battery 140 can be easily performed even if a separate voltage drop device is not provided.

상술한 바에 따르면 스위치 소자(320)가 제어 장치(130)에 속한 경우로 설명하였으나, 스위치 소자(320)는 회전자(210)의 입력 단에 부착되어 모터(120)에 부속될 수 있다.The switch element 320 may be attached to the input end of the rotor 210 and attached to the motor 120. The switch element 320 may be attached to the motor 120. [

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.

110: 엔진 120: 모터
130: 제어 장치 140: 배터리
210: 회전자 220: 고정자
310: 인버터 320: 스위치 소자110: engine 120: motor
130: Control device 140: Battery
210: rotor 220: stator
310: inverter 320: switch element

Claims (14)

전력을 공급하는 배터리;
전기자 코일을 포함하는 고정자, 및 계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자를 포함하며, 상기 배터리로부터 전력를 공급 받아 이동수단의 엔진을 구동시키는 모터; 및
상기 회전자에 인가되는 전류를 제어하는 제어 장치;를 포함하며,
상기 제어 장치는,
상기 모터의 내부에 유기된 역기전력이 상기 배터리에서 상기 전기자 코일로 인가되는 전압 보다 큰 경우에, 상기 배터리로부터 상기 모터로 전압이 지속적으로 공급되어 상기 엔진의 토크 보조를 수행하도록, 상기 계자 코일에 의한 자속이 상기 영구자석에 의한 자속의 방향과 반대가 되고 상기 회전자에 의해 상기 모터에 유기되는 역기전력이 외부 전력의 전압 레벨 보다 낮아지게 상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 제어하는, 이동수단용 모터 시스템.
A battery for supplying electric power;
A motor including a stator including an armature coil and a rotor including a field coil and a permanent magnet, the motor being supplied with power from the battery and driving an engine of the moving means; And
And a control device for controlling a current applied to the rotor,
The control device includes:
Wherein a voltage is continuously supplied from the battery to the motor to perform torque assisting of the engine when a back electromotive force induced in the motor is greater than a voltage applied to the armature coil in the battery, And controlling a direction of a current applied to the field coil so that a magnetic flux is opposite to a direction of a magnetic flux by the permanent magnet and a back electromotive force induced in the motor by the rotor is lower than a voltage level of external power, Motor system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 계자 코일로 인가되는 전류의 방향을 제어하는, 이동수단용 모터 시스템.The method according to claim 1,
The control device includes:
And controls a direction of a current applied to the field coil in consideration of at least one of a rotation speed of the motor, a magnetic flux of the permanent magnet, and an internal resistance of the stator. 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 모터가 발전기로 동작하는 경우에 상기 배터리의 충전 전압과 상기 모터에서의 발전 전압이 실질적으로 동일하도록 상기 회전자의 전류를 제어하는, 이동수단용 모터 시스템.The method according to claim 1,
The control device includes:
And controls the current of the rotor so that the charging voltage of the battery and the generated voltage in the motor are substantially equal when the motor operates as a generator. 제6항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환하는, 이동 수단용 모터 시스템.The method according to claim 6,
The control device includes:
Wherein a direction of a current applied to the field coil is reversely changed in consideration of at least one of a rotational speed of the motor, a magnetic flux of the permanent magnet, and an internal resistance of the stator. 엔진의 토크를 보조하는 모터로서,
전기자 코일을 포함하는 고정자;
계자 코일 및 영구자석을 포함하는 회전자; 및
상기 회전자로 인가되는 전류를 제어하는 스위치 소자;를 포함하며,
상기 스위치 소자는,
상기 계자 코일에 의한 자속이 상기 영구자석에 의한 자속의 방향과 반대가 되고 상기 회전자에 의해 상기 모터에 유기되는 역기전력이 외부 전력의 전압 레벨 보다 낮아지도록 상기 계자 코일로 인가되던 전류의 방향을 전환하는, 모터.1. A motor for assisting torque of an engine,
A stator comprising an armature coil;
A rotor including a field coil and a permanent magnet; And
And a switch element for controlling a current applied to the rotor,
The switch element includes:
The direction of the current applied to the field coil is switched so that the magnetic flux caused by the field coil is opposite to the direction of the magnetic flux generated by the permanent magnet and the back electromotive force induced in the motor by the rotor becomes lower than the voltage level of external electric power. The motor. 제8항에 있어서,
상기 스위치 소자는,
상기 모터의 회전 속도, 상기 영구자석의 자속, 및 상기 고정자의 내부저항 중 적어도 어느 하나에 따라 동작하는, 모터.
9. The method of claim 8,
The switch element includes:
Wherein the motor is operated according to at least one of a rotational speed of the motor, a magnetic flux of the permanent magnet, and an internal resistance of the stator.
삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 스위치 소자는, 상기 회전자에 의해 유기되는 역기전력과 상기 고정자의 내부저항에 의한 내부전압의 합이 상기 모터로 인가되는 입력 전압과 동일한 시점에서 상기 계자 코일로 인가되던 전류의 방향을 역방향으로 전환하는, 모터.9. The method of claim 8,
The switch element reverses the direction of the current applied to the field coil at a time point when the sum of the counter electromotive force induced by the rotor and the internal voltage due to the internal resistance of the stator is equal to the input voltage applied to the motor The motor. 제8항에 있어서,
상기 스위치 소자는, 상기 모터가 발전기로 동작하는 경우 상기 모터에서 발전된 에너지를 저장하는 배터리의 충전 전압과 상기 모터에서의 발전 전압이 실질적으로 동일하도록 상기 계자 코일에 인가되는 전류를 조절하는, 모터.9. The method of claim 8,
Wherein the switch element adjusts a current applied to the field coil so that a charging voltage of a battery storing energy generated in the motor when the motor operates as a generator and a generated voltage in the motor are substantially equal to each other. 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 계자 코일에 인가되던 전류의 방향 제어 동작 이후에 모터의 회전 속도에 따라 회전자로 인가되는 전류의 값을 증감시켜, 상기 역기전력이 상기 외부 전력보다 낮은 상태에서 일정 레벨로 유지되도록 제어하거나 상기 모터의 회전 속도에 반비례하도록 상기 역기전력의 전압 레벨을 감소시키는, 이동수단용 모터 시스템.
The method according to claim 1,
The control device includes:
The controller controls the motor so that the counter electromotive force is maintained at a predetermined level in a state where the counter electromotive force is lower than the external electric power by increasing or decreasing the value of the current applied to the rotor according to the rotation speed of the motor after the direction control operation of the current applied to the field coil, The voltage level of the counter electromotive force is decreased so as to be inversely proportional to the rotational speed of the motor.
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