KR200207676Y1

KR200207676Y1 - 위치 센서를 가진 스위치드 릴럭턴스 모터

Info

Publication number: KR200207676Y1
Application number: KR2020000022282U
Authority: KR
Inventors: 이상원
Original assignee: 삼성광주전자주식회사
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2000-12-15

Abstract

본 고안은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor : SRM 이하, SR 모터라 칭함.)의 센서(sensor)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 센서 플레이트가 돌출된 외장형 센서를 내장하여 센서 플레이트의 변형이 없도록 하면서도 저렴하게 생산할 수 있는 저속용 위치센서를 가진 SR 모터에 관한 것이다.

이와 같은 본 고안은 SR 모터의 축에 결합되어 모터와 함께 회전하는 치차 형상의 원판형 센서 플레이트와, 상기 원판형 센서 플레이트를 상하로 감싸는 센서 하우징과, 상기 센서 하우징의 일측면에 구비되어 상기 원판형 센서 플레이트의 회전 속도 및 회전 방향을 감지하는 위치센서로 구성된다.

이상과 같은 본 고안은 외장형 센서 플레이트를 내장형으로 전환하였기 때문에 세탁기 및 산업용으로도 사용이 용이하고, 위치센서는 범용으로 사용 가능하기 때문에 가격 또한 저렴하며, 저속용으로는 적합하다.

Description

위치 센서를 가진 스위치드 릴럭턴스 모터{Switched reluctance motor having a position sensor}

일반적으로 SR 모터의 센서는 SR 모터의 회전 속도와 회전 방향을 감지하여, 사용자의 의도에 맞도록 회전 방향과 회전 속도를 제어하기 위한 장치이다.

이와 같은 종래 SR 모터의 센서는 보편적으로, 도 1 과 도 2 에 도시된 바와 같은, 날개형 플레이트 센서(10)와 마그넷(Magnet)형 플레이트 센서(20)를 사용하는 바, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 을 참조하면, 날개형 플레이트 센서(10)는 원형 막대 형상의 축(13), 원판 형상으로 가장자리에 다수의 구멍이 일정 간격으로 형성된 날개 플레이트(17), 'ㄷ'자 형상의 포토(Photo) 센서(15)로 구성된다.

여기에서, 날개 플래이트(17)는 축(13)에 결합되어 축(13)이 회전 방향으로 회전하는 바, 일측 단부가 'ㄷ'자 형상인 포토 센서(15)의 개구된 홈에 삽입되어 회전한다. 이때, 포토 센서(15)의 개구된 홈에 삽입되어 회전하는 날개 플레이트(17)에는 가장자리에 다수의 구멍(미도시)이 형성 되어 있다.

따라서, 포토 센서(15)는 상술한 바와 같이 형성된 날개 플레이트(17)의 회전을 따라 가장자리에 위치한 구멍에 빛이 통과할 때와 그렇지 않을 때를 구별하여 SR 모터의 회전 방향과 회전 속도를 감지한다.

또한, 도 2 를 참조하면, 마그넷형 플레이트 센서(20)는 원형 막대 형상의 축(23), 축(23)의 외주면에 결합된 원형 띠 형상으로 N극과 S극이 교차되며 위치하는 마그넷 센서(27), 마그넷 센서(27)에 응답하는 홀(Hall)소자(25), 홀소자(25)에 연결된 센서 프린트드 회로 기판(21)(Printed Circuit Board : PCB 이하, PCB라 칭함.)으로 구성된다.

여기에서, 마그넷 센서(27)는 축(23)과 결합되어 있는 바, 축(23)이 회전하는 방향으로 회전하고, 또한, 홀(Hall)소자(25)는 마그넷 센서(27)와 소정 거리 만큼 떨어져 있는 바, 축(23)이 회전함과 동시에 변하는 극에 따라 홀(Hall)소자(25)가 반응하고, 이를 소정 신호로 센서PCB(21)에 전송함으로써 모터의 회전 방향 및 회전 속도를 감지할 수 있다.

그러나, 이와 같은 날개형 플레이트 센서(10)는 저속용으로는 가능하지만 비교적 복잡한 구조를 가지고 있을 뿐만 아니라 날개 플레이트의 회전을 감지하는 포토 센서(15)가 고가이면서도 상대적으로 저신뢰성이라는 문제점이 있었다.

또한, 마그넷형 플레이트 센서(20)는 고속 및 저속에 가능하고, 비교적 간단한 구조로 고신뢰성의 응답을 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 마그넷의 접착 등의 문제로 마그넷의 위치변형이 이루어지면 응답의 신뢰성이 낮아질 뿐만 아니라 마그넷의 가격이 상대적으로 고가이기 때문에 저속용으로는 부적합하며, 또한, 홀 소자(25)의 사용환경이 한계가 있는 문제점이 대두되었다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 본 고안의 목적은 SR 모터의 센서에 있어서, 외장형 센서의 문제점을 해결하고 센서 플레이트를 내부로 내장하여 센서 플레이트의 변형이 없고, 또한 높은 신뢰성을 가지면서도 저렴한 저속용 위치 센서를 가진 SR 모터 센서를 제작함에 있다.

도 1 은 종래의 날개형 플레이트 센서를 도시한 단면도.

도 2 는 종래의 마그넷형 플레이트 센서를 도시한 단면도.

도 3 는 본 고안에 따른 센서를 활용한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구성을 나타낸 단면도.

도 4 은 본 고안에 따른 센서의 단면도.

도 5 는 본 고안에 따른 센서 플레이트 사시도.

도 6 은 본 고안에 따른 센서를 활용한 모터의 구동 순서를 도시한 블럭도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 날개형 플레이트 센서

20 : 마그넷형 플레이트 센서

30 : 신호 발생기 100 : SR 모터

140 : 센싱부 149 : 센서 플레이트

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 SR 모터의 축에 결합되어 모터와 함께 회전하는 치차 형상의 원판형 센서 플레이트와, 상기 원판형 센서 플레이트를 상하로 감싸는 센서 하우징과, 상기 센서 하우징의 일측면에 구비되어 상기 원판형 센서 플레이트의 회전 속도 및 회전 방향을 감지하는 위치센서로 구성됨에 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 고안에 따른 센서를 활용한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4 는 본 고안에 따른 센서부의 단면도이며, 도 5 는 본 고안에 따른 센서 플레이트만을 도시한 사시도이다.

이때, SR 모터(100)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

SR 모터(100)는 회전될 대상물과 결합되어 회전 대상물을 회전시키도록 한 축(147)과, 상기 축(147)의 소정부분에 결합되어 회전 동력을 발생시키도록 한 회전자(160), 그리고 회전자(160)의 외주면에 대향 설치되며 회전자(160)와 상호 전자기적인 작용을 하여 회전자(160)가 회전할 수 있도록 한 고정자(180) 및, 고정자(180)의 상ㆍ 하단에 결합되며, SR 모터(100)의 전체 외장을 형성하는 상ㆍ 하부 하우징(170,190)과, 상기 상부 하우징(190)의 상부에 구비되어, 회전되는 축(147)의 회전 방향 및 회전 속도 등을 감지할 수 있도록 한 센싱부(140)를 포함하는 기본 구성을 갖는다.

여기서, 상ㆍ 하부 하우징(170,190)은 축(147)과의 결합부분에 상기 축(147)이 원활하게 회전되도록 베어링(150)이 각각 설치된다.

또한, 센싱부(140)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(190)의 상부에 센싱부(140)를 은폐할 수 있도록 센서 하우징(148)을 구비하고, 상기 센서 하우징(148)의 내부에 축(147)과 결합되어 축(147)이 회전하는 방향으로 회전하는 센서 플레이트(149)가 설치된다.

이때, 센서 플레이트(149)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 원판형이며 외주면에는 치차 형상의 산과 골로 이루어진다.

한편, 센서 플레이트(149)의 회전속도와 회전 방향을 감지하는 위치센서(143)는 상기 센서 하우징(148)의 좌우 일측면에 부착된다.

이때, 위치센서(143)는 저속용에 적합하며, 저렴한 범용 위치센서가 사용됨이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 실시예의 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 SR 모터(100)가 회전되는 상태를 살펴보면, 고정자(180)에 전기적인 신호가 가해지고, 회전자(160)에 자화신호가 인가되면, 고정자(180)와 회전자(160)는 상호 전기적인 작용을 하여 회전자(160)와 상기 회전자(160)가 고정되는 축(147)이 회전된다.

이때, 상기와 같이 회전하는 축(147)의 회전 방향이나 회전되는 속도를 감지하는 방법으로 본 고안에 따른 센서가 사용되는 바, 본 고안에 따른 센서 플레이트(149)는 저술한 바와 같이 축(147)에 결합되어 있으므로 축(147)이 회전함에 따라 축(147)과 함께 회전하게 된다.

이와 같이 회전하는 센서 플레이트(149)는 상술한 바와 같이 원판형상으로 외주면에 치차형상의 산과 골로 이루어 지는 바, 센서 하우징(148)의 일측면에 구비되어 있는 위치센서(143)는 회전하는 센서 플레이트(149)에서 골부분이 위치센서(143) 부분을 지나가면, 위치센서(143)는 센서 플레이트(149)와의 도달거리가 로우(Low) 값을 나타내고, 따라서 마이너스(-) 값으로 인식한다.

또한, 회전하는 센서 플레이트(149)에서 산 부분이 위치센서(143) 부분을 지나가면, 위치센서(143)는 센서 플레이트(149)와의 도달거리가 하이(High)값을 나타내고, 따라서 플러스(+) 값으로 인식한다.

상술한 바와 같이, 위치센서(143)는 센서 플레이트(149)의 회전에 따라 플러스(+)값과 마이너스(-) 값으로 인식하고 신호발생기(40)를 통하여 소정의 펄스 신호를 발생시킨다.

이때, 센서(30)와 신호 발생기(40)를 통하여 발생된 소정의 펄스 신호는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 펄스폭 분할회로(PWM)(50)를 거치면서 소정의 신호값이 분할되고, 또한, 펄스폭 분할 회로(PWM)(50)에서 변환된 소정의 신호값은 게이트(Gate) 구동회로(60)를 통해 회전 방향이나 회전 속도 등이 결정되고, 따라서, 게이트 구동회로(60)는 구동회로(70)에 소정의 신호값을 보내고, 구동회로(70)는 이 소정의 신호값에 따라 SR 모터(100)에 입력 신호를 보내고, 따라서, SR 모터(100)는 사용자의 원하는 속도와 방향으로 회전하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따르면, 외장형 센서 플레이트를 내장형으로 전환하였기 때문에 세탁기 및 산업용으로도 사용이 용이하고, 위치센서는 범용으로 사용 가능하기 때문에 가격 또한 저렴하며, 저속용으로는 적합하다.

Claims

내부에 고정자와 회전자를 구비하고, 상기 고정자와 회전자의 상호 전자기적 작용으로 축을 회전시킬 수 있도록 하며, 전체 외장을 상ㆍ하부 하우징으로 구성되는 스위치드 릴럭턴스 모터에 있어서,

상기 축에 결합되어 상기 축과 함께 회전하는 판 형상의 센서 플레이트와;

상기 하우징의 일측면에 결합되어 상기 센서 플레이트를 감싸는 센서 하우징과;

상기 센서 하우징의 일측면에 구비되어 상기 센서 플레이트의 회전 속도 및 회전 방향을 감지하는 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 센서 플레이트는

원판 형상으로 외주연에 치차 형상의 산과 골로 형성된 것을 특징으로하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 센서는

상기 축과 함께 회전하는 상기 센서 플레이트의 회전에 따라 변하는 산과 골로 인하여 모터의 속도 및 방향을 감지하는 위치센서인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.