KR102384881B1 - 자동 호환 제어기능이 구비되는 ｂｌｄｃ 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 3상 전류를 통해 작동되는 BLDC 모터에 있어서, 하나의 자동 호환 제어기를 통해 각기 다른 제조사별 모터를 연결하여 사용할 수 있어 종래 각 제조사별 모터 및 그에 호환되는 제어기만을 연결 사용해야 하는 불편함을 해결할 수 있고, 비호환 제어기와 모터의 잘못된 연결 구동에 의한 제어기 및 모터의 파손을 예방할 수 있으며, BLDC 모터의 회전상태에 따라, 회전구동을 위해 BLDC 모터로 출력되는 구동제어신호의 출력시간을 조정하여, 고속 회전에 따른 BLDC 모터의 소비전력을 저감할 수 있는 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 관한 것으로,
본 발명에 따른 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터는, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 입력받아 구동되는 BLDC 모터((Brushless DC Motor); 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 회전자 위치 측정센서; 상기 BLDC 모터의 온도를 측정하여 외부로 출력하는 모터 온도 측정센서; 외부로부터 구동제어신호를 입력받아 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력시켜 구동시키며, 구동 전류값을 외부로 출력하는 모터구동부; 상기 모터구동부로부터 상기 BLDC 모터의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 회전자 위치 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 입력받고, 상기 온도 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 온도를 입력받으며, 상기 구동 전류값, 회전자 위치 및 온도를 입력받은 후, 소정 출력시간이 경과된 이후에 상기 모터구동부로 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되고, 상기 모터구동부는, 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 구성되며, 상기 회전자 위치 측정센서는, 상기 3상을 구성하는 각 상에 대응하여 a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서 및 c상 측정 홀센서를; 포함하여 구성되고, 상기 주제어부는, 상기 각 상의 측정 홀센서로 정상작동여부 테스트 신호를 소정시간 입력하여 정상작동여부를 점검하고, 상기 각 상의 측정 홀센서로 상별 홀센서검출 테스트신호를 각각 입력하여 a상, b상 및, c상 측정 홀센서를 각각 검출해내며, 상기 BLDC 모터에 구비되는 각 상의 코일로 각 상별 코일검출 테스트신호를 소정 조합으로 차례로 입력하여 a상, b상 및, c상 코일을 각각 검출해내는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 호환 제어기능이 구비되는 ＢＬＤＣ 모터{ Brushless Dc Motor with Automatic Compatibility Control Function}

본 발명은 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 3상 전류를 통해 작동되는 BLDC 모터에 있어서, 하나의 자동 호환 제어기를 통해 각기 다른 제조사별 모터를 연결하여 사용할 수 있어 종래 각 제조사별 모터 및 그에 호환되는 제어기만을 연결 사용해야 하는 불편함을 해결할 수 있고, 비호환 제어기와 모터의 잘못된 연결 구동에 의한 제어기 및 모터의 파손을 예방할 수 있으며, BLDC 모터의 회전상태에 따라, 회전구동을 위해 BLDC 모터로 출력되는 구동제어신호의 출력시간을 조정하여, 고속 회전에 따른 BLDC 모터의 소비전력을 저감할 수 있는 자동 호환 제어기능이 구비되는 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 모터 구동부의 스위칭 소자들이 선택적으로 온 및 오프되는 시점을 조절하여 회전자의 회전속도를 제어하게 된다.

이와 같이, 종래 3상 비엘디씨 모터의 경우, 고정자에 형성되는 3개의 코일 즉, a상, b상 및, c상 코일로 정확한 구동전류를 전달하기 위해서는 각 상의 코일과, 상기 각 상의 코일로 전달되는 각 구동전류의 연결이 서로 대응되게 연결되어야 하며, 만일 각 상의 구동전류와 각 상의 코일이 서로 다르게 연결되는 경우에는 제어기 및 모터가 소손되는 문제점이 있으며,

또한, 각 상의 코일의 소정 위치에 구비되는 홀 센서 또한 연결 신호선이 a상 홀센서, b상 홀센서 및, c상 홀센서로 서로 대응되게 연결되어야 정상적인 측정신호를 보내게 되어 처음 제어기와 모터의 연결시 각 상의 코일 및 홀센서와, 구동전류 연결선 및 홀센서 연결선이 서로 대응되게 연결시켜야 하는 문제점이 있다.

즉, 각 모터 제조사마다 모터 구동을 위해 구비되는 제어기와 모터가 연결되는 3상 케이블별 입출력되는 a상, b상 및 c상 각각의 입출력 신호, 홀센서 신호가 다르며, 이에 따라 각 모터 제조사별 전용 작동 제어기를 사용하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 통상 BLDC 모터의 경우, BLDC 모터의 구동을 제어하는 제어부에서는 측정된 회전자의 위치를 통해 회전자의 현재속도값을 알아 내게 되며, 알아낸 상기 회전자의 현재속도값이 목표속도값을 추종하도록 하는 구동제어신호를 생성하고, 생성된 상기 구동제어신호를 모터구동부로 출력하게 되는데, 이와 같이, 상기 제어부에서 회전자의 측정값을 입력받은 시점부터 모터구동부로 생성된 구동제어신호를 출력하기까지 소요되는 시간인 출력시간에 있어서, 회전자를 고속 회전시키는 경우, 일반적으로 상기 출력시간이 소정 출력시간값을 기준으로 소정 출력시간값 이전에는 출력시간값이 빠를수록 소비되는 전력값은 점차 줄어들다가 상기 소정 출력시간값에서 최소값을 보이며, 상기 소정 출력시간값 이후에는 출력시간값이 빠를수록 소비되는 전력값이 점차 증가하게 된다.

또한, 고정자에 권선되어 있는 a상, b상 및, c상 코일로 작동전류가 통전하게 되면 통전 초기에는 전압값보다 전류값 상승이 지연되고, 이에 따라 각 상의 코일에 발생되는 자력이 늦어지게 되며, 고속 회전시에는 조금씩 늦게 발생되는 자력으로 인해 회전 중 소음 및 진동이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 3상 전류를 통해 작동되는 BLDC 모터에 있어서, 하나의 자동 호환 제어기를 통해 각기 다른 제조사별 모터를 연결하여 사용할 수 있어 종래 각 제조사별 모터 및 그에 호환되는 제어기만을 연결 사용해야 하는 불편함을 해결할 수 있고, 비호환 제어기와 모터의 잘못된 연결 구동에 의한 제어기 및 모터의 파손을 예방할 수 있도록 하고,

또한, BLDC 모터의 회전상태에 따라, 회전구동을 위해 BLDC 모터구동부로 출력되는 구동제어신호의 출력시간을 조정하여, 고속 회전에 따른 BLDC 모터의 소비전력을 저감할 수 있도록 하고, 고속 회전에 따른 진동 및 소음을 감소시킬 수 있도록 한다.

상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 입력받아 구동되는 BLDC 모터((Brushless DC Motor); 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 회전자 위치 측정센서; 상기 BLDC 모터의 온도를 측정하여 외부로 출력하는 모터 온도 측정센서; 외부로부터 구동제어신호를 입력받아 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력시켜 구동시키며, 구동 전류값을 외부로 출력하는 모터구동부; 상기 모터구동부로부터 상기 BLDC 모터의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 회전자 위치 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 입력받고, 상기 온도 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 온도를 입력받으며, 상기 구동 전류값, 회전자 위치 및 온도를 입력받은 후, 소정 출력시간이 경과된 이후에 상기 모터구동부로 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되고, 상기 모터구동부는, 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 구성되며, 상기 회전자 위치 측정센서는, 상기 3상을 구성하는 각 상에 대응하여 a상 홀센서, b상 홀센서 및 c상 홀센서를; 포함하여 구성되고, 상기 주제어부는, 상기 각 상의 홀센서로 정상작동여부 테스트 신호를 소정시간 입력하여 정상작동여부를 점검하고, 상기 각 상의 홀센서로 상별 홀센서검출 테스트신호를 각각 입력하여 a상, b상 및, c상 홀센서를 각각 검출해내며, 상기 BLDC 모터에 구비되는 각 상의 코일로 각 상별 코일검출 테스트신호를 소정 조합으로 차례로 입력하여 a상, b상 및, c상 코일을 각각 검출해내는 것을 특징으로 하는 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터를 제공한다.

바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 측정값을 통해 위치 측정한 상기 BLDC 모터의 회전자의 현재속도값을 연산한 후 저장하며, 연산 저장된 상기 현재속도값이 지령속도값을 추종하게 지령전류값을 연산하며, 연산된 상기 지령전류값을 통해 구동제어신호를 생성하고, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 빠른 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 빠르게 상기 모터구동부로 출력하며, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 느린 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 느리게 상기 모터구동부로 출력할 수 있고,

좀 더 바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 모터구동부로부터 입력받은 구동 전류값을 통해 상기 BLDC 모터의 현재 소비전력값을 연산한 후 저장하고, 연산된 현재 소비전력값이 전 단계에서 연산 저장된 소비전력값보다 큰 경우에는, 전 단계 출력시간과 동일한 시간 경과된 후에 상기 구동제어신호를 상기 모터구동부로 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 자동 호환 제어기가 구비되는 BLDC 모터는, 3상 전류를 통해 작동되는 BLDC 모터에 있어서, 하나의 자동 호환 제어기를 통해 각기 다른 제조사별 모터를 연결하여 사용할 수 있어 종래 각 제조사별 모터 및 그에 호환되는 제어기만을 연결 사용해야 하는 불편함을 해결할 수 있고, 비호환 제어기와 모터의 잘못된 연결 구동에 의한 제어기 및 모터의 파손을 예방할 수 있고,

또한, BLDC 모터의 회전상태에 따라, 회전구동을 위해 BLDC 모터구동부로 출력되는 구동제어신호의 출력시간을 조정하여, 고속 회전에 따른 BLDC 모터의 소비전력을 저감할 수 있고, 고속 회전에 따른 진동 및 소음을 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도; 및,
도 2는 본 발명에 따른 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 있어서, BLDC 모터에 a상, b상 및, c상의 홀센서가 구비되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도;이다.

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 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 있어서, BLDC 모터에 a상, b상 및, c상의 홀센서가 구비되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 자동 호환기능이 구비되는 BLDC 모터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게, 3상의 모터구동신호를 외부로부터 입력받아 구동되는 BLDC 모터와, 상기 BLDC 모터에 구비되어 회전자의 위치를 측정하여 외부로 출력하는 회전자 위치 측정센서와, 상기 BLDC 모터에 구비되어 모터 내 온도를 측정하여 외부로 출력하는 모터 온도 측정센서와, 외부로부터 구동제어신호를 입력받아 상기 BLDC 모터를 구동시키는 모터구동부와, 상기 BLDC 모터에 구비되는 상기 각 센서들로부터 측정값을 입력받고 상기 BLDC 모터구동부로 구동제어신호를 출력하는 주제어부를 포함하여 구성된다.

상기 BLDC 모터는 통상의 BLDC 모터로 구성되며, 도2에 도시된 바와 같이, 영구자석으로 이루어진 회전자와 3상의 코일 즉, a상, b상 및, c상 코일이 권선되는 고정자를 포함하여 구성되며, 상기 회전자 위치 측정센서는 상기 BLDC 모터에 구비되어 영구자석으로 구성되는 회전자의 위치를 실시간으로 측정하여 외부로 출력하게 된다.

바람직하게는, 상기 회전자 위치 측정센서는 상기 3상을 구성하는 각 상에 대응하여 a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서, 및, c상 측정 홀센서를 포함하여 구성된다. 상기 고정자의 일측에 각 상의 측정 홀센서를 소정간격으로 장착하여 센싱회로를 통해 회전자의 위치를 파악할 수 있으며, 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.

상기 모터 온도 측정센서는, 도시되지는 않았으나, 상기 BLDC 모터의 고정자 일측에 구비되어 모터 내 온도를 실시간으로 측정하여 상기 주제어부로 출력한다. 상기 주제어부는, 상기 모터 온도 측정센서로부터 입력되는 모터의 온도 측정값이 미리 설정된 소정 기준 온도 이상으로 높은 경우에 과부하 상태로 판단하고, 상기 BLDC 모터의 소비전력을 낮춰 해당 모터의 과부하에 의한 고장발생을 사전에 예방할 수 있게 한다.

상기 모터 구동부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주제어부로부터 구동제어신호를 각각 입력받아 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력 구동시키며, 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.

또한, 상기 모터구동부는 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 구동제어신호에 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 구동모터부로부터 상기 BLDC 모터의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 회전자 위치 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 입력받고, 상기 온도 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 온도를 입력받으며, 상기 BLDC 모터에 대해 입력받은 상기 구동 전류값, 회전자 위치 및, 온도를 토대로 상기 모터구동부로 구동제어신호를 출력하게 된다.

즉, 상기 주제어부는 속도연산부, 제어연산부 및, PWM 구동제어신호 생성부를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 속도연산부는 상기 회전자 위치 측정센서로부터 측정된 회전자의 위치측정값을 이용해 회전자의 속도값을 연산하여 제어연산부로 출력한다. 본 발명에 따른 소비전력저감형 BLDC 모터의 경우, 상기 홀센서와 함께, 상기 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 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 모터구동부는 입력된 PWM 구동제어신호를 통해 BLDC 모터를 구동하게 된다.

이와 같이, 상기 주제어부는, 상기 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 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.

특히, 본 발명에 따른 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터에 있어서, 상기 주제어부는, 상기 전술한 BLDC 모터의 회전구동 제어에 앞서, 상기 각 상의 홀센서로 정상작동여부 테스트 신호를 소정시간 입력하여 상기 각 상의 홀센서로부터 출력되는 신호를 분석하여 정상작동여부 즉, 단선 등에 의한 고장발생여부를 점검하며, 정상작동을 확인한 후에는, 상기 각 상의 측정 홀센서로 a상, b상 및, c상의 각 상별 홀센서검출 테스트신호를 각각 입력하여 입력된 상기 각 상별 홀센서 검출 테스트 신호 중 특정 상에 대한 홀센서 검출테스트 신호에 대해 정상 출력값을 출력하는 측정 홀센서를 상기 입력된 소정 상에 대한 측정 홀센서로 검출하게 되며, 이를 통해 상기 고정자의 일측에 구비되는 임의 세개의 측정 홀센서에 대해 각 상의 측정 홀센서 즉, a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서 및, c상 측정 홀센서 여부를 식별 검출해낼 수 있게 된다.

상기 BLDC 모터의 고정자 일측에 구비되는 임의 세개의 측정 홀센서 각각에 대해, 상기 전술한 과정을 통해, a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서 및, c상 측정 홀센서로 검출하고 난 후, 상기 주제어부는, 상기 BLDC 모터에 구비되는 각 상의 코일로 각 상별 코일검출 테스트신호를 각각 입력하여 입력된 각 상별 코일검출 테스트신호 중 소정 상에 대한 코일검출 테스트신호에 대해 상기 소정 상의 측정 홀센서에서 정상 출력값을 출력하는 경우, 해당 코일은 상기 소정 상의 측정 홀센서와 같은 상의 코일로 검출하게 된다.

즉, 임의 세개 코일 중 소정 하나의 코일에 a상 코일검출 테스트 신호를 입력한 후, a상에 대응되는 상기 a상 측정 홀센서에서 출력되는 측정값이 정상 출력값으로 출력되는 경우에는 상기 소정 하나의 코일을 a상 코일로 검출하게 되며, 이후, b상 및 c상 코일 또한 동일한 방법에 의해 각 상별 코일을 용이하게 검출해 낼 수 있게 된다.

또한, 상기 전술한 바와 같이, 각 상의 코일로 각 상별 코일검출 테스트신호를 각각 입력하여 입력된 각 상별 코일검출 테스트신호 중 소정 상에 대한 코일검출 테스트신호에 대한 상기 소정 상의 측정 홀센서에서 출력되는 측정값을 통해 각 상의 코일을 검출해 낼 수도 있으나, 임의 세개 코일로 a상, b상 및, c상의 각 코일검출 테스트신호를 조합하여 즉, (a상, b상, c상), (a상, c상, b상), (b상, a상, c상), (b상, c상, a상), (c상, a상, b상) 및, (c상, b상, a상)의 6가지 조합의 각 코일검출 테스트신호를 동시에 상기 임의 세개 코일로 입력하고, 그에 따른 a상, b상 및, c상 측정 홀센서의 출력값을 분석하여 상기 각 측정 홀센서에서 동시에 정상 출력값을 출력하는 소정 조합의 코일검출 테스트신호에서의 상 조합을 통해 임의 세개 코일에 대한 각 상 코일을 한번에 검출해 낼 수도 있을 것이다.

바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 a상, b상 및, c상 측정 홀센서를 포함하여 구성되는 상기 회전자 위치 측정센서로부터 측정된 회전자의 위치측정값을 이용해 회전자의 현재속도값을 연산한 후 저장하며, 연산 저장된 상기 현재속도값이 지령속도값을 추종하게 지령전류값을 연산하고, 연산된 상기 지령전류값을 통해 구동제어신호를 생성하며, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 빠른 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 빠르게 상기 모터구동부로 출력하며, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 느린 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 느리게 상기 모터구동부로 출력한다.

통상 BLDC 모터의 경우, 초기 정지상태에서 사용자가 원하는 소정 회전속도로 가속시켜 회전구동할 시, 저속 회전구동 구간에서 높은 소비전력값을 보이며, 회전속도가 증가할수록 점차 소비전력값이 줄어드는 경향을 보이게 되는데, 본 발명에 따른 자동 호환 기능이 구비되는 BLDC 모터에서는, 초기 정지상태에서 사용자가 원하는 소정 회전속도로 가속 회전시키는 경우, 높은 소비전력값을 보이는 저속 회전구동 구간에서는 가속되는 회전자의 속도에 비례하여 상기 구동제어신호의 출력시간을 보다 빠르게 함으로써, 저속 회전구동 구간에서 손실되는 높은 소비전력값을 줄일 수 있고, 보다 빠르게 사용자가 원하는 소정 회전속도로 회전구동시켜 상기 BLDC 모터의 회전구동 반응을 향상시킬 수 있도록 하며,

고속 회전상태에서 소정 회전속도로 감속 회전시키는 경우, 빠른 출력시간은 고정자의 코일에 남아 있는 전 단계의 구동제어신호에 따른 잔존 자력의 영향으로 오히려 소비전력값을 증가시키고, 회전자의 진동 및 소음을 유발시킬 수 있으므로, 감속되는 회전자의 속도에 맞춰 상기 구동제어신호의 출력시간을 보다 느리게 함으로써, 회전자의 관성에 의한 회전력을 이용해 소비전력값을 줄이고, 회전자의 진동 및 소음 발생을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 회전자의 현재속도값이 전 단계에서 연산 저정된 속도값과 같은 경우에는, 상기 구동제어신호의 출력시간을 전 단계와 동일하게 유지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 주제어부는, 상기 모터구동부로부터 입력받은 구동 전류값을 통해 상기 BLDC 모터의 현재 소비전력값을 연산한 후 저장하고, 연산된 현재 소비전력값이 전 단계에서 연산 저장된 소비전력값보다 큰 경우에는, 전 단계 출력시간과 동일한 시간 경과된 후에 상기 구동제어신호를 상기 모터구동부로 출력한다. 일반적으로 회전자를 고속 회전시키는 경우, 상기 출력시간이 소정 출력시간값을 기준으로 소정 출력시간값 이전에는 출력시간값이 빠를수록 소비되는 전력값은 점차 줄어들다가 상기 소정 출력시간값에서 최소값을 보이며, 상기 소정 출력시간값 이후에는 출력시간값이 빠를수록 소비되는 전력값이 점차 증가하게 된다. 이에 본 발명에 따른 소비전력저감형 BLDC 모터는, 회전자가 소정 회전속도값으로 고속회전하는 경우, 상기 전술한 바와 같이, 출력시간값을 빠르게 하여 소비전력값을 줄일 수 있도록 하나, 출력시간값을 지속적으로 줄여만 가는 것이 아니라 소비전력값을 실시간 모니터링하여 소비전력값이 다시 상승하는 시점에서는 전 단계에서 출력시간과 동일하게 유지시킴으로써, 소비전력값을 최소화시킬 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 자동 호환기능이 구비되는 BLDC 모터는, 3상 전류를 통해 작동되는 BLDC 모터에 있어서, 하나의 자동 호환 제어기를 통해 각기 다른 제조사별 모터를 연결하여 사용할 수 있어 종래 각 제조사별 모터 및 그에 호환되는 제어기만을 연결 사용해야 하는 불편함을 해결할 수 있고, 비호환 제어기와 모터의 잘못된 연결 구동에 의한 제어기 및 모터의 파손을 예방할 수 있고,

또한, BLDC 모터의 회전상태에 따라, 회전구동을 위해 BLDC 모터구동부로 출력되는 구동제어신호의 출력시간을 조정하여, 고속 회전에 따른 BLDC 모터의 소비전력을 저감할 수 있고, 고속 회전에 따른 진동 및 소음을 감소시킬 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 : 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터
10 : 회전자 11 : 고정자
12 : 측정 홀센서 13 : 영구자석
14 : 코일 15 : 회전축

Claims (3)

1. 3상의 모터구동신호를 외부로부터 입력받아 구동되는 BLDC 모터((Brushless DC Motor);
   상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 측정하여 외부로 출력하는 회전자 위치 측정센서;
   상기 BLDC 모터의 온도를 측정하여 외부로 출력하는 모터 온도 측정센서;
   외부로부터 구동제어신호를 입력받아 상기 BLDC 모터에 3상의 모터구동신호를 출력시켜 구동시키며, 구동 전류값을 외부로 출력하는 모터구동부;
   상기 모터구동부로부터 상기 BLDC 모터의 구동 전류값을 입력받으며, 상기 회전자 위치 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 입력받고, 상기 모터 온도 측정센서로부터 상기 BLDC 모터의 온도를 입력받으며, 상기 구동 전류값, 회전자 위치 및 온도를 입력받은 후, 소정 출력시간이 경과된 이후에 상기 모터구동부로 구동제어신호를 출력하는 주제어부를; 포함하여 구성되고,
   
   상기 모터구동부는,
   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 구성되며,
   
   상기 회전자 위치 측정센서는,
   상기 3상을 구성하는 각 상에 대응하여 a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서 및 c상 측정 홀센서를; 포함하여 구성되고,
   
   상기 주제어부는,
   상기 BLDC 모터를 구동하기 전에,
   3상 중 상기 a상 측정 홀센서, b상 측정 홀센서 및, c상 측정 홀센서의 각각의 위치와, 3상 중 a상 권선코일, b상 권선코일 및, c상 권선코일의 각각의 위치에, 대한 정보가 작동 초기에 없는 상태에서,
   3상 중 어떤 상의 측정 홀센서인지 모르는 임의 상의 측정 홀센서로 먼저 정상작동여부 테스트 신호를 소정시간 입력하여 정상작동여부를 점검하고, 정상작동을 확인한 후에는, 상기 임의 상의 측정 홀센서로 상별 홀센서검출 테스트신호를 각각 입력하여 a상, b상 및, c상 측정 홀센서의 위치를 각각 검출해내며, 상기 BLDC 모터에 구비되는 상기 임의 상의 코일로 각 상별 코일검출 테스트신호를 소정 조합으로 차례로 입력하여 a상, b상 및, c상 코일의 위치를 각각 검출해내는 것을 특징으로 하는 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 주제어부는,
   상기 회전자 위치 측정센서로부터 입력받은 측정값을 통해 위치 측정한 상기 BLDC 모터의 회전자의 현재속도값을 연산한 후 저장하며, 연산 저장된 상기 현재속도값이 지령속도값을 추종하게 지령전류값을 연산하며, 연산된 상기 지령전류값을 통해 구동제어신호를 생성하고, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 빠른 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 빠르게 상기 모터구동부로 출력하며, 상기 현재속도값이 전 단계에서 연산 저장된 속도값보다 느린 경우에는, 생성된 상기 구동제어신호를 전 단계 출력시간 보다 소정시간 느리게 상기 모터구동부로 출력하는 것을 특징으로 하는 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 주제어부는,
   상기 모터구동부로부터 입력받은 구동 전류값을 통해 상기 BLDC 모터의 현재 소비전력값을 연산한 후 저장하고, 연산된 현재 소비전력값이 전 단계에서 연산 저장된 소비전력값보다 큰 경우에는, 전 단계 출력시간과 동일한 시간 경과된 후에 상기 구동제어신호를 상기 모터구동부로 출력하는 것을 특징으로 자동 호환 제어기능이 구비되는 BLDC 모터.

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