KR19990010020A - Dc모터의 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상기 DC모터에 전원을 공급하는 모터구동회로와: 상기 모터구동회로의 일정 시간 이상의 정전을 감지하는 정전감지수단과; 상기 모터구동회로를 통해 상기 모터의 작동을 제어하며, 상기 정전감지수단에 의해 감지된 정전시간이 일정 시간 이상일 때, 소정 이상의 휴지시간을 경과하여 상기 DC모터의 작동을 재개시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, DC모터에 공급되는 전원의 순간정전을 감지하여 적절한 조치를 취함으로써, DC모터의 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 있다.

Description

ＤＣ모터의 제어장치 및 그 제어방법

본 발명은, 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상기 DC모터에 공급되는 전원의 순간정전을 감지하여 그에 대응하는 적절한 조치를 취함으로써, 상기 DC모터의 무리한 운전을 방지하여 상기 DC모터의 내구성이 향상되도록 한 DC모터의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동모터는, 여자코일을 구비하여 자기를 발생시키는 고정자와 고정자내에 회전가능하게 설치되어 고정자와의 자기적 작용에 의해 회전하는 회전자로 이루어져 있다. 회전자는 고정자와의 자기적 상호작용을 위해, 원주방향을 따라 다수의 영구자석이 장착되어 있거나, 혹은 여자코일을 구비하여 공급되는 전기적 에너지를 자기적 에너지로 변환하도록 되어 있다.

이러한 전동모터는 전동모터의 입력단자에서의 전력형태가 AC(Alternating Current)인가, DC(Direct Current)인가에 따라 AC모터와 DC모터로 대별된다.

도 5는 종래의 DC모터의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, DC모터는 중앙영역에 수용공간이 형성되어 있으며, 이 수용공간을 향하여 반경방향을 따라 돌출된 다수의 돌출부(101)가 형성된 고정자(100)와, 고정자(100)내에 회전가능하도록 설치되며 다수의 코어판이 적층된 요크부(111)와, 요크부(111)의 축심을 따라 결합된 회전축(113)을 갖는 회전자(110)를 가진다. 고정자(100)의 각 돌출부(101)에는 여자코일(103)이 감겨 있으며, 회전자(110)의 요크부(111)에는 축선방향을 따라 복수의 슬롯이 형성되어 있으며, 각 슬롯에는 계자극을 형성하는 거의 사각단면형상을 가지는 영구자석(115)이 각각 결합되어 있다.

이런 구성을 갖는 DC모터는 회전자(110)의 영구자석(115)과 고정자(100)의 여자코일(103)에서 발생되는 자기장의 상호작용에 의하여 회전축(113)을 중심으로 회전자(110)가 회전함으로써, 전기적에너지를 운동에너지로 출력하게 된다. 그리고, 회전자(110)가 회전상태를 지속적으로 유지하기 위해서는 여자코일(103)에서 발생되는 자장이 지속적으로 교번되어야 하며, 이를 위해서는 여자코일(103)에 공급되는 전원의 위상이 연속적으로 가변되어야 한다.

통상적으로, DC모터에서는 회전자에 결합되어 있는 브러시를 사용하여 여자코일에 공급되는 전원을 교번시키거나, 브러시를 사용하지 아니하고 회전자의 회전위치를 검출하고 그에 따라 전원공급을 제어함으로써, 교번적인 자기장이 발생되도록 하여 회전상태를 유지시킨다.

그런데, 이러한 종래의 DC모터에서 있어서는, 공급되는 전원이 순간적으로 중단될 경우, 고정자의 전기자권선에는 스위칭 주파수의 전기자전류에 의하여 전기자 반작용을 받기 때문에 회전자의 영구자석의 감자현상이 발생하게 된다. 또한, 전기자의 반작용에 더하여 회전축의 출력측에 부하가 걸려 있는 경우, 영구자석의 감자현상 뿐만 아니라, 탈자현상이 발생할 수도 있으며, 이럴 경우, 모터로서의 기능을 상실할 수도 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, DC모터에 공급되는 전원의 순간정전을 감지하여 적절한 조치를 취함으로써, DC모터의 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 있는 DC모터의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 DC모터의 제어블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 제어장치의 개략적인 정전감지회로도,

도 3은 도 2의 순간정전발생시의 DC모터의 개략적인 운전상태도,

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 5는 종래의 DC모터의 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : DC모터 5 : 모터구동회로

7 : 정전감지수단 9 : 제어부

10 : 정전감지회로 11 : 감압트랜스

13 : 다이오드 15,19 : 전류제한저항

17 : 트랜지스터

상기 목적은, 본 발명에 따라, 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어장치에 있어서, 상기 DC모터에 전원을 공급하는 모터구동회로와, 상기 모터구동회로의 일정 시간 이상의 정전을 감지하는 정전감지수단과, 상기 모터구동회로를 통해 상기 모터의 작동을 제어하며, 상기 정전감지수단에 의해 감지된 정전시간이 일정 시간 이상일 때, 소정 이상의 휴지시간을 경과하여 상기 DC모터의 작동을 재개시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어장치에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 제어부는 상기 정전감지수단으로부터 상기 모터구동회로의 전원주파수가 1사이클이상 유실된 것으로 감지되었을 때, 소정 이상의 휴지시간을 경과하여 상기 DC모터의 작동을 재개시키도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정전감지수단은 공급된 전원을 감압하는 감압트랜스와, 상기 감압트랜스로부터 갑압된 전원을 정류하는 다이오드와, 상기 다이오드로부터 정류된 전원을 구형파로 변환하는 트랜지스터를 포함하는 정전감지회로로 구성되도록 하는 것이 효과적이다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어방법에 있어서, 상기 DC모터에 전원을 공급하는 단계와, 상기 DC모터에 공급된 전원의 정전을 감지하는 단계와, 상기 감지된 정전시간이 일정 시간이상인 경우, 소정의 휴지시간을 두고 상기 DC모터에 전원을 재공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어방법이 제공된다.

여기서, 상기 DC모터에 공급된 전원전압주파수에서 적어도 1사이클의 주파수의 유실이 있을 때, 상기 전원이 정전된 것으로 감지되도록 하는 것이 바람직하며,

또한, 상기 정전을 감지하는 단계는, 공급된 전원을 감압하는 단계와, 감압된 전원을 정류하는 단계와, 정류된 전원을 구형파로 변환하는 단계를 더 포함하도록 하는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 DC모터의 제어블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 DC모터의 제어장치는, DC모터(3)에 전원을 공급하는 모터구동회로(5)와, 공급되는 전원에 일정시간이상의 정전이 발생하였을 때, 이를 감지하는 정전감지수단(7)과, 모터구동회로(5)와 정전감지수단(7)을 통해 DC모터(3)의 구동을 제어하는 제어부(9)를 가진다.

모터구동회로(5)는 공급되는 교류전원을 소위 브리지다이오드 등을 통하여 정류하며, 안정적인 전원의 공급을 위하여 평활콘덴서등의 소자를 포함하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 개략적인 정전감지회로도이고, 도 3은 도 2의 정전감지회로의 전류파형 및 이에 대응한 DC모터의 운전상태를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 정전감지회로(10)는 공급되는 상용 교류전원을 감압하는 감압트랜스(11)와, 감압된 전원을 정류하는 다이오드(13)와, 다이오드(13)로부터 정류된 전원을 구형파로 변환하는 트랜지스터(17)를 가지며, 트랜지스터(17)의 컬렉터측과 베이스측에는 전류제한저항(15, 19)이 각각 접속되어 있다. 감압트랜스(11)를 통과하여 감압된 전원은 도 3의 A점에서의 파형과 같이 교류파형을 가지며, 트랜지스터(17)의 컬렉터측으로부터 제어부(9)로 입력되는 전류신호는 B점에서의 파형과 같이 구형파로 출력된다.

DC모터에 공급되는 전원에 소정시간이상의 순간정전이 발생되면, 제어부(9)는 정전감지회로(10)를 통하여 이를 감지하게 된다. 여기서, 1사이클미만의 순간정전이 발행할 경우는, 정류회로에 부속되는 평활콘덴서의 방전작용으로 순간대응가능하게 되므로 제어부(9)는 DC모터(3)가 계속구동되도록 한다. 공급되는 전원주파수에 1사이클이상의 유실이 있을 경우, 제어부(9)는 소정의 휴지시간을 가진 후, DC모터가 재구동될 수 있도록 모터구동회로(5)를 제어한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC모터의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, DC모터에 전원이 공급되면(S10), 정전감지회로(10)로 구성되는 정전감지수단(7)에 의하여 정전을 감지한다(S20). 여기서, 정전감지회로(10)에 의한 정전감지단계(S20)는, 감압트랜스(11)에 의하여 공급전원을 감압하는 단계와, 감압된 전원을 다이오드(13)를 통하여 정류하는 단계와, 트랜지스터(17)에 의하여 구형파로 변환하는 단계를 포함한다. 정전감지회로(10)로부터의 검출신호에 기초하여 정전이 감지되면, 제어부(9)는 정전시간(Ti)이 일정시간 예를 들면, 전원전압주파수 60Hz의 상용 교류전원에 있어서, 전압주파수 1사이클에 해당하는 시간으로 16ms이상인 가를 판단한다(S30). 판단결과, 정전시간(Ti)이 16ms이상으로 판단되면 DC모터(3)의 전원공급을 중단하고 소정의 휴지시간(Tc) 즉, DC모터(3)의 회전축의 출력측에 걸리게 되는 부하가 어느 정도 완화될 수 있다고 판단되는 시간으로서 여기서는 48ms이상에 해당되면(S50), 제어부(9)는 타이머(14)에 적산된 휴지시간(Tc)을 초기하고(S60), 모터구동회로(5)를 제어하여 DC모터(3)에 전원이 재공급되도록 한다(S70).

이와 같이, DC모터에 전원을 공급하는 모터구동회로와, 소정시간이상의 정전을 감지하는 정전감지수단과, 이들 모터구동회로와, 정전감지수단을 통하여 소정시간이상의 정전이 감지되었을 때, 소정의 휴지시간을 두고 DC모터를 재구동시키는 제어부를 마련함으로써, 순간정전 발생시 회전자에 영구자석을 갖는 DC모터의 감자 및 탈자현상을 방지할 수 있다.

전술 및 실시예에서는 순간정전시간을 16ms로, 휴지시간을 48ms로 가정하여 설명하고 있지만, 사용전원, 모터의 제원 또는 부하조건 등을 고려하여 달리 설정될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, DC모터에 공급되는 전원의 순간정전을 감지하여 적절한 조치를 취함으로써, DC모터의 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 있는 DC모터의 제어장치 및 제어방법이 제공된다.

Claims (6)

1. 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어장치에 있어서,

   상기 DC모터에 전원을 공급하는 모터구동회로와;

   상기 모터구동회로의 일정 시간 이상의 정전을 감지하는 정전감지수단과;

   상기 모터구동회로를 통해 상기 모터의 작동을 제어하며, 상기 정전감지수단에 의해 감지된 정전시간이 일정 시간 이상일 때, 소정 이상의 휴지시간을 경과하여 상기 DC모터의 작동을 재개시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 정전감지수단으로부터 상기 모터구동회로의 전원주파수가 1사이클이상 유실된 것으로 감지되었을 때, 소정 이상의 휴지시간을 경과하여 상기 DC모터의 작동을 재개시키는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 정전감지수단은 공급된 전원을 감압하는 감압트랜스와, 상기 감압트랜스로부터 갑압된 전원을 정류하는 정류용 다이오드와, 상기 다이오드로부터 정류된 전원을 구형파로 변환하는 트랜지스터를 포함하는 정전감지회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어장치.
4. 영구자석을 포함하는 회전자와, 여자코일을 포함하는 고정자를 갖는 DC모터의 제어방법에 있어서,

   상기 DC모터에 전원을 공급하는 단계와;

   상기 DC모터에 공급된 전원의 정전을 감지하는 단계와;

   상기 감지된 정전시간이 일정 시간이상인 경우, 소정의 휴지시간을 두고 상기 DC모터에 전원을 재공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 DC모터에 공급된 전원전압주파수에서 적어도 1사이클의 주파수의 유실이 있을 때, 상기 전원이 정전된 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어방법.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 정전을 감지하는 단계는, 공급된 전원을 감압하는 단계와, 감압된 전원을 정류하는 단계와, 정류된 전원을 구형파로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC모터의 제어방법.