KR101988333B1 - 단일제어기가 구비되는 듀얼 ｂｌｄｃ 모터 - Google Patents

단일제어기가 구비되는 듀얼 ｂｌｄｃ 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 BLDC 모터(Brushless DC Motor)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 하나의 제어기에 연결된 두 개의 BLDC 모터의 각 동작상태를 실시간으로 파악하고, 하나의 제어기에 연결된 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 설치환경에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 제어하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화하고, 최적의 운전효율로 BLDC 모터를 구동제어할 수 있도록 하는 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터에 관한 것으로,
본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터는, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 각각 입력받아 구동되는 제1 BLDC 모터((Brushless DC Motor) 및 제2 BLDC 모터; 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 제1 회전자 위치 측정센서 및 제2 회전자 위치 측정센서; 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 온도를 측정하여 외부로 출력하는 제1 모터 온도 측정센서 및 제2 모터 온도 측정센서; 외부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 제1,2 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 각각 출력시켜 구동시키며, 각 구동 전류값을 외부로 출력하는 제1 모터구동부 및 제2 모터구동부; 상기 제1, 2 모터구동부로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치를 입력받고, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 입력받으며, 상기 제1, 2 모터구동부로 각각의 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

단일제어기가 구비되는 듀얼 ＢＬＤＣ 모터{The Dual Brushless DC Motor with Single Controller}
본 발명은 BLDC 모터(Brushless DC Motor)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 하나의 제어기에 연결된 두 개의 BLDC 모터의 각 동작상태를 실시간으로 파악하고, 하나의 제어기에 연결된 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 설치환경에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 제어하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화하고, 최적의 운전효율로 BLDC 모터를 구동제어할 수 있도록 하는 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터에 관한 것이다.
일반적으로 3상 BLDC 모터(Brushless DC Motor)는 일반 3상 DC 모터에서 정류자(Commutator)의 역할을 수행하는 브러쉬를 제거하면서도 3상 DC 모터의 특성을 그대로 유지할 수 있도록 개발된 것으로서 영구자석으로 이루어진 회전자와 3개의 코일 즉, a상, b상 및, c상 코일이 권선되어 고정자를 형성한다.
이러한 3상 BLDC 모터는 고정자에 권선되어 있는 a상, b상 및, c상 코일에 3상 전류를 공급하고, 그 공급한 3상 전류에 따라 a상, b상 및, c상 코일이 각기 자계를 발생하여 영구자석으로 이루어진 회전자를 회전 구동시키게 된다.
이때, BLDC 모터의 회전자의 회전속도를 정확하게 제어하기 위해서 회전자의 위치를 추정 또는 측정하게 된다. 즉, BLDC 모터는 회전자의 위치를 추정 또는 측정 측정한 회전자의 위치에 따라 고정자에 권선되어 있는 a상, b상 및, c상 코일로 흐르는 전류의 방향을 전환시키는 인버터부의 스위칭 소자들이 선택적으로 온 및 오프되는 시점을 조절하여 회전자의 회전속도를 제어하게 된다.
이와 같이, BLDC 모터의 구동을 위해서는 회전자의 위치를 추정 또는 측정하고, 추정 또는 측정된 회전자의 위치에 따라 모터 구동신호를 BLDC 모터로 출력하기 위한 제어기가 각 BLDC 모터마다 구비된다.
종래 BLDC 모터는 하나의 BLDC 모터에 하나의 제어기가 세트로 구비되어 다수의 BLDC 모터를 설치해야 하는 경우에, 각 BLDC 모터마다 개별 제어기가 각기 구비되어 설치공간을 많이 차지하고, 설치 및 유지보수 비용이 증가하는 문제점이 있으며,
특히, 장시간 지속적으로 회전축을 회전시켜야 하거나 저용량의 모터만으로 고부하가 걸리는 회전축을 회전구동시켜야 하는 경우 등에 있어서, 하나의 회전축에 두 개의 BLDC 모터를 설치하여 이를 해결하려는 경우에, 각각의 모터에 대응되는 각 제어기가 서로의 모터 구동상황을 모르는 상태에서 각각의 모터 구동을 제어하게 됨으로써, 두 개의 BLDC 모터가 서로의 구동에 부하로 작용 되어 각 모터의 구동효율 및 가동수명이 저하되는 문제점이 있다.
하나의 단일제어기에 두 개의 BLDC 모터를 구동할 수 있게 하여 설치공간이 협소한 경우에도, 3상 BLDC 모터를 용이하게 설치할 수 있도록 하고, BLDC 모터의 설치 및 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 하며,
또한, 설치상황에 따라 두 개의 BLDC 모터가 서로 영향을 주며 회전구동하는 경우에, 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 설치환경에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 제어할 수 있도록 하고, 서로의 회전구동에 부하로 작용되는 것을 방지하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화시키고, 운전효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 각각 입력받아 구동되는 제1 BLDC 모터((Brushless DC Motor) 및 제2 BLDC 모터;
상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 제1 회전자 위치 측정센서 및 제2 회전자 위치 측정센서;
상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 온도를 측정하여 외부로 출력하는 제1 모터 온도 측정센서 및 제2 모터 온도 측정센서;
외부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 제1,2 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 각각 출력시켜 구동시키며, 각 구동 전류값을 외부로 출력하는 제1 모터구동부 및 제2 모터구동부;
상기 제1, 2 모터구동부로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치를 입력받고, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 입력받으며, 상기 제1, 2 모터구동부로 각각의 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터에 있어서, 상기 제1, 2모터구동부는 각각, 상기 주제어부로부터 구동제어신호를 입력받고, 상기 입력받은 구동제어신호에 따라 게이트 신호를 생성하는 게이트 신호 생성부; 및, 상기 게이트 신호 생성부에서 생성된 게이트 신호에 따라 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력하여 구동시키는 모터구동소자를; 포함하여 구성될 수 있고,
바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 측정값을 통해 위치 측정한 상기 각각의 BLDC 모터의 회전자의 현재속도를 연산하고, 연산된 상기 현재속도가 지령속도를 추종하게 지령전류값을 연산하며, 연산된 상기 지령전류값을 통해 PWM 구동제어신호를 생성하여 상기 각각의 BLDC 모터의 모터구동부로 출력할 수 있으며,
좀 더 바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 제1, 2 모터구동부로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값과, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치 및, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 통해 상기 제1, 2 모터의 각각의 구동상태를 실시간으로 모니터링하여 상기 제1, 2 BLDC 모터의 구동을 각각 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터는, 하나의 단일제어기에 두 개의 BLDC 모터를 구동할 수 있어 설치공간이 협소한 경우에도, 3상 BLDC 모터를 용이하게 설치할 수 있고, BLDC 모터의 설치 및 유지보수 비용을 절감할 수 있으며,
또한, 장시간 지속적으로 회전축을 회전시켜야 하거나, 저용량의 모터만으로 고부하가 걸리는 회전축을 회전구동시켜야 하는 경우에 있어서, 하나의 회전축에 두 개의 BLDC 모터를 설치하여 이를 해결할 수 있고, 설치상황에 따라 두 개의 BLDC 모터가 서로 영향을 주며 회전구동하는 경우에, 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 작동조건에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 용이하게 제어할 있으며, 서로의 회전구동에 부하로 작용되는 것을 방지하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화시키고, 운전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터를 나타내는 시스템 구성도;
도 2는 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터가 단일 회전축에 구비되는 것을 나타내는 시스템 구성도;
도 3은 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터가 정압 송풍기 팬에 구비되는 것을 나타낸 시스템 구성도; 및,
도 4는 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터에 있어서, 본체 케이스 내부에 구비되는 주 제어부 및 제1, 2 모터구동부의의 구성을 나타내는 단면도;
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터를 나타내는 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터가 단일 회전축에 구비되는 것을 나타내는 시스템 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터가 정압 송풍기 팬에 구비되는 것을 나타낸 시스템 구성도이다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터에 있어서, 본체 케이스 내부에 구비되는 주 제어부 및 제1, 2 모터구동부의의 구성을 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 입력받아 구동되는 제1, 2 BLDC 모터와, 상기 BLDC 모터에 각각 구비되어 회전자의 위치를 측정하여 외부로 출력하는 제1, 2 회전자 위치 측정센서와, 상기 BLDC 모터에 각각 구비되어 모터 내 온도를 측정하여 외부로 출력하는 제1, 2 모터 온도 측정센서와, 상기 각 모터에 구비되는 상기 각 센서들로부터 측정값을 입력받고 상기 각 모터로 구동제어신호를 출력하는 주제어부를 포함하여 구성된다.
상기 제1, 2 BLDC 모터는 통상의 BLDC 모터로 구성되며, 도시되지는 않았으나 영구자석으로 이루어진 회전자와 3개의 코일 즉, a상, b상 및, c상 코일이 권선되는 고정자를 포함하여 구성된다.
상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서는 각각 상기 제1, 2 BLDC 모터에 구비되어 영구자석으로 구성되는 회전자의 위치를 실시간으로 측정하여 외부로 출력하게 된다.
바람직하게는, 상기 모터 외부에 홀센서를 장착하여 센싱회로를 통해 회전자의 위치를 파악할 수 있으며, 상기 홀센서는 '홀효과'를 이용한 센서로, 회전자의 움직임에 의해 발생되는 자장의 공간적 변화를 감지하여 자장변화에 따라 변화하는 홀센서 내부 전자들의 움직임을 감지하여 회전자의 위치를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
또한, 모터 외부에 상기 홀센서를 장착하는 대신, 모터에 가해지는 전압, 전류 신호를 별도 구비되는 전류센서 인터페이스를 통해 상기 주제어부 내의 각종 연산 블록들에 전달하여 간접적으로 회전자의 위치를 추정할 수도 있다. 상기 모터 외부에 홀센서를 장착해야 하는 공간적 특성을 극복하기 위해 상기 주제어부 내부에 연산 블록을 넣어, 별도의 회전자 측정 센서의 설치 없이, 회전자의 위치를 추정하는 것으로, 모터에 인가되는 전류가 회전자의 움직임에 의해 변형되는 것을 이용하게 된다. 즉, 회전자의 움직임에 의한 자장의 공간적 변화를 모터 구동을 위한 코일에서 감지하고, 감지된 신호에 의해 전류의 양과 방향이 달라짐을 회로적으로 보완하여 회전자의 위치를 간접적으로 추정하게 된다.
상기 BLDC 모터의 경우 기계계의 동작인 회전자의 움직임이 전기계의 BLDC 모터의 구동장치에 적절히 전달되어 이를 바탕으로 기계계에 필요한 전기 신호를 발생할 수 있도록 하는 회전자의 위치를 정확히 파악하는 것이 중요하며, 상기 홀센서와 함께, 전류측정센서를 장착하여 보다 정확한 회전자 위치측정이 가능하도록 한다.
상기 제1, 2 모터 온도 측정센서는 각각 상기 제1, 2 BLDC 모터에 구비되어 모터 내 온도를 실시간으로 측정하여 상기 주제어부로 출력한다. 상기 주제어부는, 상기 제1, 2 모터 온도 측정센서로부터 입력되는 모터의 온도 측정값이 미리 설정된 소정 기준 온도 이상으로 높은 경우에 과부하 상태로 판단하고, 두 개의 BLDC 모터 중 해당 BLDC 모터의 소비전력은 낮추고, 상대적으로 낮은 소비전력의 다른 BLDC 모터의 소비전력은 높여 두 개의 BLDC 모터의 소비전력의 균형을 맞추면서 두 모터의 구동에 의한 전체 토크 출력은 유지되도록 한다. 이를 통해 전체 토크 출력은 유지하면서도 해당 모터의 과부하에 의한 고장발생을 사전에 예방할 수 있게 된다.
상기 제1, 2 모터 구동부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주제어부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 제1, 2 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 각각 출력시켜 구동시키며, 각 구동 전류값을 상기 주제어부로 출력하게 된다.
종래 DC 모터의 경우 브러쉬 및 정류자를 통한 기계적 스위칭 구동으로 마모가 발생하고 모터 수명이 짧은 문제점이 있었으나, BLDC 모터에서는 반영구적 파워소자를 통한 전기적 스위칭으로 구동효율이 향상되고 모터 수명도 월등히 향상된다.
바람직하게는, 상기 제1, 2 모터구동부는 각각, 상기 주제어부로부터 구동제어신호를 입력받고 상기 입력받은 구동제어신호에 따라 게이트 신호를 생성하는 게이트 신호 생성부 및, 상기 게이트 신호 생성부에서 생성된 게이트 신호에 따라 해상 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력하여 모터를 구동시키는 모터구동소자를 포함하여 구성된다.
상기 게이트 신호 생성부는 상기 주제어부에서 생성되어 입력되는 PWM 신호에 따라 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버(Gate-Driver)로서, 적절한 타이밍에 BLDC 모터에 DC 전원을 공급해 줄 수 있도록 모터구동소자 게이트를 턴 온/오프 시켜주는 역할을 한다. 또한, 상기 게이트 신호 생성부는 모터구동소자에 흐르는 전류가 소정의 기준 전류 이상인 경우 모터구동소자 게이트를 턴 오프하는 과전류 보호회로와, 모터구동소자 게이트의 턴 온/오프 과정에서 발생되는 열에 의해 소정의 기준 온도이상인 경우 모터구동소자 게이트의 동작을 차단하는 온도보호 회로를 포함할 수 있다.
상기 모터구동소자 게이트는 상기 게이트 신호 생성부에서 생성된 게이트 신호에 따라 해당 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력하여 구동시키게 되며, 고성능 IGBT(Insulated Gate Bipoler Transistor) 및 MOSFET 등의 반영구적 파워소자를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 주제어부는 상기 제1, 2 구동모터부로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치를 입력받고, 상기 제1, 2 온호 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 입력받으며, 상기 각각의 제1, 2 BLDC 모터에 대해 입력받은 상기 구동 전류값, 회전자 위치 및, 온도를 토대로 상기 제1, 2 모터구동부로 각각의 구동제어 신호를 출력하게 된다.
즉, 상기 주제어부는 속도연산부, 제어연산부 및, PWM 구동제어신호 생성부를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 속도연산부는 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 측정된 회전자의 위치측정값을 이용해 회전자의 속도값을 연산하여 제어연산부로 출력한다. 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터의 경우, 상기 홀센서와 함께, 상기 각각의 제1, 2 모터구동부에 전류측정센서를 장착하여 상기 홀센서를 통해 회전자의 위치를 실시간으로 측정함과 동시에, 상기 전류측정센서를 통해 회전자의 위치를 추정하여 보다 정확하게 회전자의 위치를 알아낼 수 있게 하고, 상기 홀센서가 오작동하는 경우에도 상기 전류측정센서를 통해 회전자의 위치를 추정연산함으로써, 모터 구동의 멈춤 없이 지속적이고 안정적으로 BLDC 모터를 구동시킬 수 있게 된다.
상기 제어연산부는, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서 및 속도연산부로부터 각각 회전자 위치 및 속도를 피드백 받아 목표한 속도에 맞게 모터가 구동될 수 있도록 하는 출력값을 상기 PWM 구동제어신호 생성부로 출력하게 된다. 즉, 제어연산부는 3상 BLDC 모터의 현재 회전수가 목표 회전수에 도달할 수 있도록 속도PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통하여 피드백 제어를 실시하며 목표한 속도에 맞게 모터가 구동될 수 있도록 하는 출력값을 상기 PWM 구동제어신호 생성부로 출력하게 되며, 상기 제어연산부에서 출력되는 출력값은 속도 PID 제어기의 성능이 반영된 전압값 또는 전류값을 가진다.
상기 PWM 구동제어신호 생성부는 상기 제어연산부로부터 입력받은 목표 속도에 대한 출력값이 모터구동부에 인가될 수 있도록 PWM 구동제어신호를 생성하며, 상기 각각의 모터 구동부는 입력된 각각의 PWM 구동제어신호를 통해 각각의 BLDC 모터를 구동하게 된다.
이와 같이, 상기 주제어부는, 상기 각각의 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 측정값을 통해 위치 측정한 상기 BLDC 모터의 회전자의 현재속도를 연산하고, 연산된 상기 현재속도가 소정의 지령속도를 추종하게 지령전류값을 연산하며, 연산된 상기 지령전류값을 통해 PWM 구동제어신호를 생성하여 상기 BLDC 모터의 모터구동부로 각각 출력하게 된다. 즉, 상기 속도PID 제어를 통하여 증가되거나 또는 감소되도록 산출된 PWM 듀티(Duty, %)를 이용하여 상기 각각의 BLDC 모터가 목표 회전수에 도달하도록 피드백 제어를 실시하게 된다.
바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 제1, 2 모터구동부로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동전류값과, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 상기 제1,2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치 및, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 통해 상기 제1, 2 모터의 각각의 구동상태를 실시간으로 모니터링하여 상기 제1, 2 BLDC 모터를 각각 구동제어함으로써, 종래 BLDC 모터 서로간의 구동영향에 대한 고려 없이, 단순히 다수개의 BLDC 모터를 묶어서 동기화된 PWM 구동제어신호를 통해 다수개의 BLDC 모터를 구동하는 것과는 달리, 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터는 상기 제1, 2 모터의 각각의 구동상태를 실시간으로 모니터링하여, 설치상황에 따라 두 개의 BLDC 모터가 서로 영향을 주며 회전구동하는 경우에, 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 설치환경에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 제어할 수 있고, 서로의 회전구동에 부하로 작용되는 것을 방지하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화시킬 수 있으며, 또한, 사용자로부터 미리 설정받은 소정의 구동조건에 따라 듀얼 BLDC 모터 각각의 운전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터의 작동을 실시예를 들어 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 회전축에 듀얼 BLDC 모터를 소정 간격을 두고 설치한 후, 상기 회전축을 회전구동시켜야 하는 경우에, 정지 상태에서의 초기 구동시, 상기 회전축에 걸리는 회전부하가 상기 BLDC 모터 하나의 구동만으로도 충분히 회전할 수 있을 정도로 작은 경우에는 먼저, 하나의 BLDC 모터만을 구동하고, 다른 BLDC 모터는 슬립상태로 회전구동시킨다. 통상 하나의 축에 두 개의 BLDC 모터를 설치하는 경우에는 두 모터의 고정자가 동일한 축 길이 연장선 상에 위치하도록 설치함으로써, 회전자 위치 측정센서를 하나의 모터에만 구비시켜도 두 개의 모터 모두의 회전자 위치를 측정할 수 있으며, 반면에 두 모터의 고정자가 축 길이 연장선 상에서 소정 각도로 틀어진 상태로 설치되는 경우에는, 두 개의 모터 각각에 회전자 위치 측정센서가 구동을 위해 필요하지만 틀어진 소정각도를 알고 있는 상태에서 두 모터의 회전자 위치를 측정하게 됨으로써, 보다 정확하게 서로의 회전자 위치를 측정할 수 있게 된다.
또한, 두 모터의 고정자가 소정 각도로 틀어진 상태로 동일 축상에 설치되는 경우에는, 구동 시작 전 각 모터의 회전자의 위치를 먼저 상기 주제어부에서 파악한 후, 두 모터 중, 회전자와 고정자의 위치가 서로 척력이 작용하여 회전자가 더 쉽게 가동될 수 있는 모터를 주 구동모터로 선택하여 구동하고, 다른 모터 즉, 회전자와 고정자의 위치가 서로 인력이 작용하여 회전자의 구동이 용이하지 못한 모터는 초기 슬립상태에서 회전구동하게 된다.
상기 주제어부는, 주 구동모터뿐만 아니라 슬립상태로 구동하는 모터의 경우에도, 각각의 구동 전류값과, 회전자 위치 및, 온도를 실시간으로 입력받아 두 모터의 구동상태를 실시간으로 모니터링 하게 되며, 회전 축에 과부하가 걸려 주 구동모터가 허용 소비전력에 근접하게 구동되는 경우에, 상기 주 제어부는 구동 전류값을 통한 소비전력 연산 또는 모터 온도값을 통해 이를 인식하고, 슬립상태로 회전구동되고 있는 다른 모터에 구동제어신호를 출력하여 작동을 시작하게 되며, 상기 다른 모터를 작동시킴 동시에 상기 주 구동모터의 구동력은 점차 줄이고, 두 모터의 구동출력이 균형을 이룰 때까지 주 구동모터의 출력은 줄이고, 다른 모터의 출력은 점차 올림으로써, 상기 주 구동모터의 과부하 구동에 따른 고장발생을 사전에 예방하고, 두 모터의 운전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
다른 작동 실시예로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 공간으로 정압의 공기를 두 개의 송풍팬을 통해 공급해야 하는 경우에 있어서, 상기 주 제어부는 초기에는 두 모터를 각각 같은 회전속도 및 소비전력으로 작동시키게 되며, 장시간 지속적인 회전구동 중, 양쪽 송풍팬의 배출측 압력에 불균형이 발생하여 일측 모터의 송풍팬 및 타측 모터의 송풍팬의 회전속도는 동일하나 각각의 소비전력에 차이가 발생하는 경우에, 이는 정압 운전조건에서 벗어난 것으로, 상기 주 제어부는 소비전력이 상대적으로 작은 송풍팬의 모터의 회전속도를 서로의 소비전력이 균형을 이룰 때까지 점차적으로 낮추게 되며, 이를 통해 양 송풍팬의 배출측 압력이 일정하게 유지되도록 조절하게 된다.
바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2 모터구동부를 하나의 모터구동 회로기판에 구비시키고, 상기 주 제어부는 상기 모터구동 회로기판과는 별개로 하나의 주 회로기판에 구비시킨 후, 상기 주 회로기판의 상측에는 상기 모터구동 회로기판을 위치시키고, 상기 주 회로기판의 배면에는 방열판을 구비시켜 상기 주 회로기판의 연산 작동시 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하며, 상기 주 회로기판 및 모터구동 회로기판 사이에는 알루미늄 소재의 노이즈 차폐판을 개재시켜 상기 모터구동 회로기판에서 상기 제1 BLDC 모터 및 제2 BLDC 모터의 동작 제어시 발생하는 노이즈 신호가 상기 주 회로기판으로 전달되지 않게 차폐시켜 줌으로써, 종래 모터구동부 및 주 제어부가 하나의 회로기판으로 구성되어 모터 구동시 발생하는 노이즈에 의한 상기 주 제어부의 연산작동 오류발생을 방지할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터는, 하나의 단일제어기에 두 개의 BLDC 모터를 구동할 수 있어 설치공간이 협소한 경우에도, 3상 BLDC 모터를 용이하게 설치할 수 있고, BLDC 모터의 설치 및 유지보수 비용을 절감할 수 있으며,
또한, 장시간 지속적으로 회전축을 회전시켜야 하거나, 저용량의 모터만으로 고부하가 걸리는 회전축을 회전구동시켜야 하는 경우에 있어서, 하나의 회전축에 두 개의 BLDC 모터를 설치하여 이를 해결할 수 있고, 설치상황에 따라 두 개의 BLDC 모터가 서로 영향을 주며 회전구동하는 경우에, 두 개의 BLDC 모터 서로 간의 구동상태에 따른 영향을 고려하면서 BLDC 모터의 작동조건에 맞게 각 BLDC 모터의 구동을 용이하게 제어할 있으며, 서로의 회전구동에 부하로 작용되는 것을 방지하여 BLDC 모터의 고장발생을 최소화시키고, 운전효율을 향상시킬 수 있게 된다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명의 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 여러 다른 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
1 : 단일제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터
10 : 본체 케이스 20 : 모터구동 회로기판
30 : 주 회로기판 40 : 노이즈 차폐판
50 : 방열판

Claims (4)

  1. 3상의 모터구동신호를 외부로부터 각각 입력받아 구동되는 제1 BLDC 모터(Brushless DC Motor) 및 제2 BLDC 모터;
    상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 제1 회전자 위치 측정센서 및 제2 회전자 위치 측정센서;
    상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 온도를 측정하여 외부로 출력하는 제1 모터 온도 측정센서 및 제2 모터 온도 측정센서;
    외부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 제1,2 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 각각 출력시켜 구동시키며, 각 구동 전류값을 외부로 출력하는 제1 모터구동부 및 제2 모터구동부;
    상기 제1, 2 모터구동부로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치를 입력받고, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 입력받으며, 상기 제1, 2 모터구동부로 각각의 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되며,

    상기 주제어부는,
    상기 제1, 2 모터구동부로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값과, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치 및, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 통해 상기 제1, 2 모터의 각각의 구동상태를 실시간으로 모니터링하여 상기 제1, 2 BLDC 모터의 구동을 각각 제어하고,

    하나의 회전축에 상기 제1 BLDC 모터 및 제2 BLDC 모터를 소정간격을 두고 설치하며;
    상기 주제어부는, 상기 회전축을 정지상태에서 초기구동하는 경우에는 상기 제1 BLDC 모터만을 구동하고, 제2 BLDC 모터는 슬립상태로 유지하면서 상기 회전축을 회전구동시키고, 회전구동 중에 상기 제1 BLDC 모터로부터 입력되는 구동전류값을 통해 연산되는 소비전력값이 소정 허용 소비전력값에 도달하는 경우, 슬립상태로 회전중인 상기 제2 BLDC 모터를 구동시킴과 동시에, 상기 제1, 2 BLDC 모터의 소비전력값이 서로 동일하게 될때까지, 상기 제1 BLDC 모터의 소비전력값은 점차 낮추면서 구동시키고, 상기제2 BLDC 모터의 소비전력값은 점차 올리면서 구동시키는 것을 특징으로 하는 단일 제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터.
  2. 3상의 모터구동신호를 외부로부터 각각 입력받아 구동되는 제1 BLDC 모터(Brushless DC Motor) 및 제2 BLDC 모터;
    상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 제1 회전자 위치 측정센서 및 제2 회전자 위치 측정센서;
    상기 제1, 2 BLDC 모터의 각 온도를 측정하여 외부로 출력하는 제1 모터 온도 측정센서 및 제2 모터 온도 측정센서;
    외부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 제1,2 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 각각 출력시켜 구동시키며, 각 구동 전류값을 외부로 출력하는 제1 모터구동부 및 제2 모터구동부;
    상기 제1, 2 모터구동부로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치를 입력받고, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 입력받으며, 상기 제1, 2 모터구동부로 각각의 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되며,

    상기 주제어부는,
    상기 제1, 2 모터구동부로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 구동 전류값과, 상기 제1, 2 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 회전자 위치 및, 상기 제1, 2 온도 측정센서로부터 입력받은 상기 제1, 2 BLDC 모터의 각각의 온도를 통해 상기 제1, 2 모터의 각각의 구동상태를 실시간으로 모니터링하여 상기 제1, 2 BLDC 모터의 구동을 각각 제어하고,

    하나의 공간 내부가 소정의 일정한 압력값을 유지하게 상기 하나의 공간 내부로 외부 공기를 각각 공급하는 두개의 송풍팬이 구비되며, 상기 두개의 송풍팬 중 일측 송풍팬에는 상기 제1 BLDC 모터가 구비되고, 타측 송풍팬에는 상기 제2 BLDC 모터가 구비되며;
    상기 주제어부는, 상기 각 송풍팬을 정지상태에서 초기구동시키는 경우에는 상기 제1, 2 BLDC 모터를 각각 같은 회전속도 및 소비전력값으로 회전구동하고, 회전구동 중에 상기 제1, 2 BLDC 모터의 회전속도는 서로 동일하나 각각의 구동전류값을 통해 연산되는 각각의 소비전력값이 소정값으로 차이가 나는 경우에 상기 제1, 2 BLDC 모터 중 소비전력값이 상대적으로 작은 BLDC 모터의 회전속도를, 상기 제1, 2 BLDC 모터의 소비전력값이 서로 동일하게 될때까지, 점차 낮추면서 구동시키는 것을 특징으로 하는 단일 제어기가 구비되는 듀얼 BLDC 모터.
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