KR20010083309A

KR20010083309A - 단상 에스알엠의 파킹 장치

Info

Publication number: KR20010083309A
Application number: KR1020000006235A
Authority: KR
Inventors: 권경안; 정윤철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-09-01
Also published as: KR100388248B1

Abstract

본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치는, 외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와, 내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와, 상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단에 파킹 마그네트를 각각 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 정지시켜 줄 수 있도록 함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파킹 마그네트는 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단 일측에 서로 엇갈리게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 고정자의 돌극부에 파킹 마그네트(Parking Magnet)를 설치하여 회전자 돌극부와의 상호 흡인 작용으로 회전자의 초기 기동위치를 확보할 수 있도록 함으로써, 기존과 같이 별도의 링(ring)형 마그네트를 설치할 필요가 없어 SRM의 사이즈가 작아지고, 가격이 하락하는 문제가 있다.

Description

단상 에스알엠의 파킹 장치{Parking device for single phase Switched Reluctance Motor}

본 발명에 따른 에스알엠의 파킹 장치는, 특히 고정자의 돌극부에 파킹 마그네트를 설치하여 파킹 마그네트와 회전자와의 상호 흡입 작용으로 회전자의 초기기동위치를 고정할 수 있도록 에스알엠의 파킹 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에스알엠(SRM;Switched Reluctance Motor) 구동은 오늘날 기계기구, 팬 및 펌프와 같이 광범위한 응용에 사용되는 유도 전동기 및 브러쉬리스 전동기의 대체로 나타나고 있다.

종래의 단상 에스알엠의 파킹장치에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 단상 에스알엠과 그 구동회로를 보인 도면이고, 도 2는 종래의 단상 에스알엠에 있어 회전자와 파킹 마그네트를 보인 단면도이다.

입력되는 직류전압(Vs)으로부터 전원에 실리는 노이즈를 제거하고, 역률이 나빠지는 것을 개선하기 위한 노말 필터(L1,C1)와, 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬로 연결된 상,하부 스위치(Q1,Q2)와, 상기 상부 스위치(Q1)의 에미터와 상기 하부스위치(Q2)의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드(D1)와, 상기 상부스위치(Q1)의 콜렉터와 상기 하부 스위치(Q2)의 에미터 사이에 연결된 다이오드(D2)와, 모터의 회전자의 상단에 고정 설치되어 회전자(30)의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치 검출용 마그네트(10)와, 모터의 고정자 돌극부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로 만 회전시킬 수 있도록 한 파킹 마그네트(20)로 이루어 진다.

이와 같이 구성된 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 파킹 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 모터를 반 시계 방향으로 회전되도록 하기 위해서는 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 권선(b')과 권선(c) 사이에 위치할 때 권선(b)쪽에 가깝도록 파킹 마그네트(20)를 설치한다. 이렇게 설치되는 파킹 마그네트(20)는 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치한다.

상기에서와 같이 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 권선(b')와 권선(c) 사이에 위치할 때 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치된 파킹 마그네트(20)에 의해 회전자(30)는 반 시계 방향으로 회전하는 것이 가능하다.

이때, 위치 검출용 마그네트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(30)의 상단에 위치검출용 마그네트 지지대(50)가 설치되고, 그 위치검출용 마그네트 지지대(50)에 의해 위치검출용 마그네트(10)가 회전자(30)에 고정 설치된다. 이렇게 설치되는 위치검출용 마그네트(10)는 원형으로 파킹 마그네트(20)와 대향하도록 설치한다.

여기서, 단상 에스알엠(SRM)의 구조가 6극일 경우 위치검출용 마그네트(10)는 12극으로 구성됨, 각 극은 N,S를 교번해서 위치하게 된다.

그리고, 파킹 마그네트(20)은 위치검출용 마그네트(10)와 자성 특성에 맞게 작용하여 회전자(30)가 고정자(40) 권선(b')와 권선(c) 사이에 위치하도록 고정시킨다.

그리고, 직류전압(Vs)이 인가되면 노말필터(L1,C1)는 전원에 실리는 노말 노이즈를 제거하고, 아울러 전원을 직류화하면서 역률이 나빠지는 것을 보정하여 에스알엠에 제공한다.

이후에 인덕턴스의 값이 가장 작은 위치에 있을 때 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 일정시간 온 시킨다.

상기 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)가 동시에 온 됨에 따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(30)를 끌어 당긴다. 이에 따라 단상 에스알엠은 회전하게 된다.

상기와 같이 회전하게 되는 에스알엠은 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬(Align)되기 전에 오프되는 시점 부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C1), 회생 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전자가 반시계 방향으로 회전하면서 정렬부분을 넘어서 고정자 권선(a)와 권선(b') 사이에 회전력에 의해 넘고, 권선(a)에 가까워지면 다시 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)가 동시에 온되고, 이에 따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(30)를 끌어 당기게 된다. 그러면, 단상 에스알엠(SRM)은 계속해서 회전하게 된다.

이렇게 회전하다가 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C1), 회생 다이오드(D2), 그리고 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, 반시계 방향으로 회전할 때 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 통전시키지 않으면 상기 고정자(40)에 유기된 자속이 모두 제거된다. 이에 따라 회전자(30)의 속도는 서서히 줄어들면서 고정자 권선(b')과 권선(c) 사이에 멈추면서권선(b')쪽에서 가까운 쪽에 정지하게 된다.

상기와 같은 동작을 하게 됨으로써 항상 회전자가 같은 위치에 놓임으로써, 단상 에스알엠으로 반시계 방향으로 회전하는 특성을 갖는다.

그러나, 종래의 단상에스알엠의 파킹장치는 회전자의 축 방향 상단에 별도의 링형 마그네트를 설치하게 되므로 에스알엠의 외곽 사이즈 커지고, 링형 마그네트에 의한 가격 상승이 문제가 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고정자의 돌극부에 파킹 마그네트을 일체로 형성시켜 줌으로써, 파킹 마그네트과 회전자의 상호 흡입력으로 회전자의 초기 기동위치를 확보할 수 있도록 한 에스알엠의 파킹 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 단상 에스알엠 및 그 구동회로를 보인 도면.

도 2는 종래 단상 에스알엠에서 파킹 마그네트 보인 도면.

도 3은 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치를 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 초기 기동위치에서의 회전자의 동작 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...위치검출용 마그네트 20,122...파킹 마그네트

30,110...회전자 40,120...고정자

50...위치검출용 마그네트 지지대 111,121...돌극부

Q1...상부 스위치 Q2...하부 스위치

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 에스알엠의 파킹 장치는,

외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와,

내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와,

상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단에 파킹 마그네트를 각각 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 정지시켜 줄 수 있도록 함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상기 파킹 마그네트는 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단 일측에 서로 엇갈리게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 파킹 마그네트는 복수개의 돌극부를 갖는 고정자에 적어도 한 개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치를 보이기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 초기 기동위치에서 회전자의 동작 상태도이다.

도 3을 참조하면, 6개의 돌극부(111)를 갖고 축을 중심으로 일정 방향으로 회전하는 회전자(110)와, 상기 회전자(110)를 회전시켜 주기 위해 6개의 돌극부(112)를 갖는 고정자(120)와, 상기 회전자(110)의 초기 기동을 위해 상호 대향하는 고정자(120)의 돌극부(112) 끝단 일측(회전자가 진행하는 방향)으로 각각 설치되어 회전자 돌극부와의 상호 흡인력으로 정지시켜 주는 파킹 마그네트(121)를 포함하는 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고정자(120)의 돌극부(121) 중에서 서로 대향하는 두 개의 돌극부 끝단 일측(모서리 부위)에 파킹 마그네트(122)을 각각 설치한다. 이렇게 설치되는 파킹 마그네트(122)는 상호 대향하고 돌극부(121)의 끝단 일측에 설치됨에 따라 대각선 방향으로 엇갈려 설치되며, 그 설치되는 방향은 회전자(110)가 회전하는 방향이다.

또한, 서로 엇갈리게 설치되는 회전자(110)의 돌극부(111)에 설치된 파킹 마그네트(122)와 회전자(110)의 돌극부(111) 사이의 거리는 모서리 부위에서 최단 거리가 된다.

이와 같이 설치되는 에스알엠에서, 모터를 반 시계 방향으로 회전되도록 하기 위해서는 대향하는 회전자(110)의 돌극부(111)가 고정자(120)의 권선(b')(c)과 권선(b)(c') 사이에 위치할 때 권선(b')(b)이 감겨진 돌극부(121) 끝단 일측에 파킹 마그네트(122)를 각각 설치하여, 대향하는 고정자(120)의 돌극부(121) 중심으로 부터 회전자(110)의 돌극부(111)가 대각선 방향으로 엇갈리게 정지하도록 한다. 이때, 회전자(110) 및 고정자(120)의 돌극부(111)(121) 상호간의 모서리 부위가 인접하게 되므로 그 인접거리는 최단 거리가 된다.

상기에서와 같이 회전자(110)의 돌극부(111)가 고정자(120)의 권선(b')(c)와 권선(b)(c') 사이에 위치할 때 고정자(120)의 돌극부(121)에 설치된 파킹 마그네트(122)로 인해 회전자(110)의 돌극부(111)가 초기 기동위치에 놓이게 됨으로, 회전자(110)를 반 시계 방향으로 회전하는 것이 가능하다.

그리고, 고정자(120)의 돌극부(121)에 고정 설치된 파킹 마그네트(122)는 회전자(110)의 돌극부(111)와 자성 특성에 맞게 상호 작용하여 상기 회전자(110)의 돌극부(111)가 고정자(120)의 권선(b')(c)와 권선(b)(c') 사이에서 권선(b')(b)에 약간 걸리도록 정지시킨다.

그리고, 직류전압이 인가되면 인덕턴스의 값이 가장 작은 위치에 있을 때 두 개의 스위치가 동시에 일정시간 온 된다. 그리고, 상기 두 개의 스위치가 동시에온 됨에 따라 고정자(120)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생하여 회전자(110)을 끌어 당긴다. 이에 따라 단상 에스알엠(SRM)에서의 회전자(110)는 회전하게 된다. 이의 도면은 도 4의 (a)~(c)에 도시된 것 처럼 회전자(120)는 회전하게된다.

상기와 같이 회전하게 되는 단상 에스알엠에서 두 개의 스위치를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(120)와 회전자(110)가 정렬(Align)되기 전에 오프되는 시점 부터 고정자(120)에 유기된 자속은 회생되어 상술한 바와 같이 제거되면서 회전자(110)는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전자(110)가 반 시계 방향으로 회전하면서 정렬부분을 넘어서 고정자 권선(a)와 권선(b') 사이에 회전력에 의해 넘고, 권선(a)에 가까워지면 다시 두 개의 스위치가 동시에 온되고, 이에 따라 고정자(120)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(110)를 끌어 당기게 된다. 이러한 동작으로, 단상 에스알엠(SRM)은 계속해서 회전하게 된다.

이렇게 회전하다가 두 개의 스위치를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(120)와 회전자(110)가 정렬되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(120)에 유기된 자속은 회생되어 기존과 같이 제거되면서 회전자(110)는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, 반시계 방향으로 회전할 때 두 개의 스위치를 통전시키지 않으면 상기 고정자(120)에 유기된 자속이 모두 제거된다. 이에 따라 회전자(110)의 속도는 서서히 줄어들면서 고정자 권선(b')(c)과 권선(b)(c') 사이에 멈추면서 권선(b')(b)이 감겨진 돌극부(111) 앞에 정지하게 된다.

이때의 고정자(120)의 돌극부(121)에 설치된 파킹 마그네트(122)로 인해 회전자(110)의 돌극부(111)가 초기 기동위치에 정지하게 된다. 상기와 같은 동작을 하게 됨으로써 항상 회전자를 초기 기동에서 다시 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에스알엠의 파킹 장치는, 회전자의 파킹을 위해 별도의 링 마그네트을 설치하지 않아도 되므로 그 공간 만큼 컴팩트해질 뿐 만 아니라 제품 가격을 절감할 수 있는 한편, 고속 회전시에도 회전자에 마그네트이 설치되지 않아 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 회전자와의 최단 거리로 파킹 마그네트을 설치할 수 있어 마그네트의 크기도 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와,

내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와,

상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단에 파킹 마그네트를 각각 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 기동위치를 확보하도록 하는 것을 특징으로 하는 에스알엠의 파킹장치.
제 1항에 있어서,

상기 파킹 마그네트는 상호 대향하는 고정자의 돌극부 끝단 일측에 서로 엇갈리게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 에스알엠의 파킹 장치.
제 1항에 있어서,

상기 파킹 마그네트는 복수개의 돌극부를 갖는 고정자에 적어도 한 개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 에스알엠의 파킹 장치.