KR20030059249A - 직류모터의 제동장치 - Google Patents

Abstract

직류모터의 제동장치는 모터의 샤프트 위치검출수단과, 모터의 회전속도검출수단과, 양 수단으로 검출된 위치신호 및 속도신호에 따라 제동력을 발생하는 제동수단을 구비하고, 상기 모터샤프트를 스토퍼에 충동시키지 않고, 신속하고 또 원활하게 정지시키는 것이다.

Description

직류모터의 제동장치{BRAKE FOR DC MOTOR}

도 1은 직류모터의 통전장치의 구성을 표시하는 단면도, 도 2는 도 1에서의 통전장치의 전류의 흐름을 표시한다. 도면에서, 구동원으로서 구비한 EGR(Exhaust Gas Recirculation : 배기가스 재순환) 밸브장치를 표시하는 종단면도이다. 도 1에서, 1은 배기가스의 재순환계중에 개재하는 배기환류통로(c)와 연통하는 통로가 내부에 형성된 밸브보디이고, 제어밸브(11)가 도면과 같이 상동(上動)해서 시트(12)에 접함으로서 배기환류통로가 폐쇄되고, 제어밸브(11)가 하동(下動)해서 시트(12)로부터 이탈됨으로서 배기환류통로(c)가 개방한다.

21은 배기가스통로를 개폐하는 제어밸브의 구동수단(토크발생원)이 되는 직류모터, 22는 밸브보디(1)에 부착된 모터케이스, 23은 모터케이스(22)내에 베어링 (24),(25)를 통해서 회전자재롭게 지지된 로터이고, 이 로터(23)는 축심부를 관통하는 나사공(23a)을 가지고 있다. 26은 로터(23)의 외주에 부착된 마그넷, 27은 마그넷(26)의 외주를 둘러싸고 있는 스테이터 코어이고, 이 스테이터 코어(27)와 상기 마그넷(26)과의 사이에는 소정의 기어갭이 형성되어 있다.

28은 스테이터 코어(27)에 배치되어 스테이터를 구성하는 코일, 29는 밸브구동축이 되는 모터샤프트이고, 이 모터샤프트(29)는 스크류샤프트로 되어 있어 상기 로터(23)의 나사공(23a)에 나합되고, 상기 로터(23)의 회전에 의해 축방향으로 이동하도록 되어 있다.

30은 모터샤프트(29)와 일체형성된 밸브샤프트 당접부재이고, 이 밸브샤프트 당접부재(30)의 돌출단(도 1의 하단)에, 선단에 상기 제어밸브(11)를 갖는 밸브샤프트(13)의 상단을 당접시킴으로서, 그 밸브샤프트(13)를 상기 모터샤프트(29)의 축방향 이동에 추종시켜서 상기 제어밸브(11)를 개폐동작시키도록 되어 있다.

31은 모터케이스(22)에서의 밸브샤프트 당접부재(30)측의 단면에 부착된 커버부재, 32는 밸브샤프트 당접부재(30)의 돌출단측에 부착된 스프링 걸어맞춤부재, 33은 그 스프링 걸어맞춤부재(32)와 상기 커버부재(31)와의 사이에 현가한 밸브작동용의 스프링이고, 이 스프링(33)은 밸브샤프트 당접부재(30)를 통해서 밸브샤프트 선단의 제어밸브(11)를 개방방향으로 작동하는 것이다. 34는 로터(23)와 일체로 회전하는 정류자(커뮤테이터)로, 중심부에 축공(34a)을 가지고 있다. 14는 밸브샤프트(13)의 상단부에 부착한 스프링받이이고, 이 스프링받이(14)와 밸브보디(1)와의 사이에 리턴스프링(18)이 설치되어 있다.

35는 모터케이스(22)의 정류자(34)측의 개구단부에 부착된 전원측 케이스이고, 이 전원측 케이스(35)는 합성수지의 일체 성형품으로 되어 직류모터(21)의 통전장치 본체를 구성하는 것으로, 상기 제어밸브의 개도를 검출하는 포지션센서(도시않음)를 내장한 센서내장부(36) 및 커넥터단자를 내장한 입출력커넥터부(37)를 일체로 가지고 있다.

38은 전원측 케이스(35)에서의 정류자(34)와의 대향벽부에 일체형성된 브러시보존통부, 39는 그 브러시보존통부(38)내에 미끄러져 움직이는 것이 자유롭게 끼워넣어서 된 통전용의 브러시이다. 이 브러시(39)는 카본분과 동분으로 되어 있고, 리드선(도시않음)을 통해서 상기 입출력커넥터부(37)의 커넥터단자에 접속되어 있다.

다음 동작에 대해 설명한다. 브러시(39), 정류자(34)를 통해서 코일(28)에 통전됨으로서, 그 코일(28)에 발생한 자계와 마그넷(26)의 자계와의 상호작용으로 로터(23)에 회전토크가 발생한다. 그 회전토크로 로터(23)가 회전하면, 로터(23)의 나사공(23a)에 나합한 모터샤프트(29)가 나사이송되어 축방향으로 직선이동한다.

여기서, 모터샤프트(29)가 도 1중에서 하방향으로 이동하는 경우에는 그 모터샤프트(29)로 밸브샤프트 당접부재(30)가 스프링(33)의 작동력의 방향으로 밀려 움직여짐으로서, 그 밸브샤프트 당접부재(30)에 당접된 밸브샤프트(13)를 통해서 제어밸브(11)가 개방되게 한다. 그리고, 제어밸브(11)가 목표위치 근방으로 이동해서 현재치와 목표치와의 차가 거의 0(제로))에 같아지면, 밸브(11)를 리턴스프링 (18)의 복원력에 반해서 그 위치에 유지할 수 있는 만큼의 전력을 직류모터(21)에 공급한다.

한편, 직류모터(21)의 로터(23)가 상기와는 역방향으로 회전하면, 모터샤프트(29)가 도 1중에서 상방향으로 이동하고, 이 모터샤프트(29)와 일체의 밸브샤프트 당접부재(30)에 당접해 있는 밸브샤프트(13)가 리턴스프링(18)의 복원력에 반해서 모터샤프트(29)에 추종이동해서 밸브를 폐쇄되게 한다.

도 2는 직류모터(21)에 제어신호를 공급하는 제어회로의 한 예를 표시하는 것으로, 41은 포지션센서(위치검출수단)이고, 이 포지션센서(41)는 전원공급단자로부터 정전압이 인가되는 저항체(42)상에서 이동하는 가동접점부(43)를 구비하고 있고, 이 가동접점부(43)가 로터(23)의 회동에 따라 이동함으로서, 그 위치이동에 따른 전압이 검출신호로 출력된다.

44는 컨트롤러 유닛이고, 이 컨트롤러 유닛(44)은 밸브 포지션센서(41)로부터의 검출신호를 입력하는 A/D 입력포트(45), 이 A/D 입력포트(45)의 출력을 판독하는 필터(46), 이 필터(46)의 출력과 목표치결정부(47)의 출력에 따라 PI 제어 연산을 하는 PI제어연산부(48), 이 PI제어연산부(48)의 출력에 따라 여자 듀티 (DUTY) 연산을 하는 여자전환, 듀티연산부(49), 이 여자전환, 듀티연산부(49)의 출력에 따라 ON/OFF 신호를 출력하는 디지털 출력포트(50) 및 PWM 신호를 출력하는 PWM 출력포트(51) 및 외부조작입력부(도시않음)를 구비하고 있다.

52는 직류모터(21)에 대한 통전을 제어하는 스위칭회로이고, 직류모터(21)의 +측단은 직렬접속된 반도체 스위칭소자(이하, 스위치소자라 칭한다) 53, 54의 접속점에, 또 일측단은 직렬접속된 반도체 스위칭소자(이하, 스위치소자라 칭한다) 55, 56의 접속점에 접속되어 있다.

상기 스위치소자(53),(55)에는 디지털 출력포트(50)의 출력에 의해 ON/OFF하는 트랜지스터(57),(58)가 접속되고, 상기 스위치소자(54),(56)에는 PWM 출력포트 (51)의 출력에 의해 ON/OFF하는 트랜지스터(59),(60)가 접속되어 있다.

다음 동작에 대해 설명한다.

목표치결정부(47)에서 목표치가 결정되면, 포지션센서(41)에서 검출되고, A/D 입력포트(45), 필터(46)를 통해서 입력된 현재치와 상기 목표치에 따라 PI제어연산부(48)에서 PI 제어 연산을 하고, 그 연산결과에 따라 여자전환, 듀티연산부 (49)에서 여자 듀티 연산을 한다.

디지털 출력포트(50)는 여자전환, 듀티연산부(49)의 출력에 따라 a, b 단자에 ON신호를 출력하고, 예를 들면 트랜지스터(57)를 통해서 스위치소자(53)를 도통시켜서 직류모터(21)의 +단자를 전원인가단자 V에 접속한다. 한편, PWM 출력포트 (51)는 여자전환, 듀티연산부(49)의 출력에 따라 단자 a, b에 PWM 신호를 출력하고, 예를 들면 트랜지스터(60)를 통해서 스위치소자(56)의 도통을 제어하고, 직류모터(21)에 실선 화살표방향의 전류를 흘린다.

이로 인해, 직류모터(21)를 작동시켜 그 로터(23)의 회전에 의해 모터샤프트 (29)를 하동(下動)시켜, 그 하동에 의해 밸브샤프트(13)를 리턴스프링(18)에 반해서 같은 방향으로 작동시켜 제어밸브(11)를 목표위치로 이동시켜서 밸브를 개방한다. 그리고, 제어밸브(11)가 목표위치 근방으로 이동해서 현재치와 목표치와의 차가 거의 0(제로)에 같아지면, 제어밸브(11)를 리턴스프링(18)의 복원력에 반해서 그 위치에 유지할 수 있는 만큼의 전력을 직류모터(21)에 공급한다.

계속해서, 상기한 밸브 개방상태에서, 디지털 출력포트(50), PWM 출력포트 (51)의 단자 a, b의 출력을 반전시켜 스위치소자(58),(59)를 통해서 스위치소자 (54),(55)를 도통시키면, 직류모터(21)에 점선방향의 전류가 흐르고, 직류모터(21)의 로터(23)를 역회전시킨다. 이로써, 모터샤프트(29)가 도 1에서 상방으로 이동하고, 이 이동에 추종해서 밸브샤프트(13)가 리턴스프링(18)의 작동력에 의해 이동해서 제어밸브가 밸브 폐쇄방향으로 이동한다. 그리고, 제어밸브(11)가 시트(12)에 당접해서 밸브를 폐쇄하면, 밸브샤프트(13)는 이동을 정지하나, 모터샤프트(29)는 직류모터(21)가 정지할 때까지 이동을 계속하고, 스토퍼(s)에 당접해서 정지한다.

종래의 직류모터에서의 모터샤프트는 이상과 같이 스토퍼에 당접시켜서 정지시키도록 구성되어 있으므로 제동의 종류나 제동개시 판정에 의해 직류모터의 응답성이 다르다. 특히 고응답성의 직류모터의 경우, 로터의 오버슈트에 의해 모터샤프트는 모터정지포인트에서 스토퍼에 충돌하고, 파손이 생긴다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해소하기 위해 된 것으로, 모터정지포인트에서의 모터샤프트의 스토퍼에의 충돌을 경감하고, 또 신속하게 모터샤프트를 정지시킬 수 있는 직류모터의 제동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(발명의 개시)

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터샤프트를 목표위치의 스토퍼에 당접시켜서 정지 유지시키는 직류모터에 있어서, 상기 모터의 샤프트 위치검출수단과, 상기 모터의 회전속도검출수단과, 상기 양 수단에서 검출된 위치신호 및 속도신호에 따라 제동력을 발생하는 제동수단을 구비한 것이다.

이로써, 상기 모터샤프트를 스토퍼에 충돌시키지 않고, 신속하게 또 원활하게 정지시킬 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 제동수단으로서 회생제동을 이용하는 것이다.

이로써, 특별한 제동수단을 필요로 하지 않는다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 제동력을 가변으로 하는 가변수단을 구비한 것이다.

이로써, 모터의 제동을 원활하게 실시할 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 제동력을 가변으로 하는 가변수단으로서 PWM 제어에 의한 것이다.

이로써, 모터의 제동을 원활하게 실시할 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터의 회전속도가 빠를 때는 PWM 제어에 의한 제동력을 크게 하는 것이다.

이로써, 모터의 제동을 원활하고 안정되게 실시할 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터샤프트의 현재위치, 모터의 회전속도, 가속도에 의해 다음번 연산시의 위치를 예측하고, 제동개시를 판정하는 것이다.

이로써, 상기 모터의 샤프트를 스토퍼에 충돌시키지 않고, 신속하게 또 원활하게 정지시킬 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터의 회전속도 또는 목표위치 또는 양자에 의해 제동량을 결정하도록 구성한 것이다.

이로써, 상기 모터의 샤프트를 스토퍼에 충돌시키지 않고, 신속하게 또 원활하게 정지시킬 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터의 샤프트가 목표위치를 초과했을 때 제동을 정지하는 것이다.

이로써, 모터의 샤프트를 목표위치에 안정하게 정지시킬 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 제동개시 위치를 가변으로 한 것이다.

이로써, 가장 적절한 위치에서 제동을 개시할 수가 있다.

본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 모터의 회전속도, 가속도에 의해 제동개시를 판정하는 것이다.

이로써, 상기 모터에 의해 피구동체를 신속하게 또 원활하게 정지시킬 수가 있다.

본 발명은 예를 들면 스로틀 밸브, 액추에이터, EGR 밸브 등에서, 피구동체를 목표위치에 구동유지하는 구동원으로서 사용하는 직류모터의 제동장치에 관한 것이다.

도 1은 EGR 밸브의 구성을 표시하는 종단면도.

도 2는 직류 브러시 모터의 제어회로도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 직류 브러시 모터의 제동장치를 표시하는 회로도.

도 4는 밸브 폐쇄시의 기본동작을 설명하는 특성도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 밸브 폐쇄시의 동작을 표시하는 특성도.

도 6은 스위치소자의 ON/OFF의 조합에 의한 제동력의 발생을 표시하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 직류 브리시리스 모터의 제동장치를 표시하는 회로도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 밸브 폐쇄시의 동작을 표시하는 특성도.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 첨부한 도면에 따라 설명한다.

실시의 형태 1.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 직류 브러시 모터의 제동장치를 표시하는 회로도이고, 71은 필터(46)로부터의 현재위치와 목표치결정부(47)로부터의 목표치에 의해 편차를 구하는 편차연산부, 72는 단위시간당의 변위량에서 속도를 구하는 속도연산부, 73은 현재속도와 전번속도로부터 가속도를 구하는 가속도연산부, 74는 편차연산부(71), 속도연산부(72), 가속도연산부(73)로부터의 연산결과를 입력해서 제동개시, 제동종료를 판정하는 제동판정부(제동수단), 75는 편차연산부(71), 속도연산부(72), 가속도연산부(73)로부터의 연산결과를 입력해서 제동시의 듀티를 구하는 제동듀티연산부, 76, 77은 제동판정부(74)의 출력에 따라 여자전환, 듀티연산부(49)의 출력과 제동듀티연산부(75)의 출력을 전환하는 전환스위치이고, 다른 구성은 상기 도 2에 표시하는 구성과 동일하므로 동일한 부분에는 동일부호를 붙여서 중복설명을 생략한다.

도 4는 밸브 폐쇄시의 기본동작을 설명하는 특성도이다.

상기 제동판정부(74)에서의 제동개시는 아래 식에 의해 연산한다.

현재위치 < 밸브폐쇄위치 - 속도 - 가속도 + 제동판정정수

속도 = 현재위치 - 전번위치

가속도 = 현재속도 - 전번속도

제동판정정수 = 속도 + 가속도 < - 제동판정속도 (브레이크를 작동시킬 것인가 여부의 판정속도로 실험에 의해 결정한다)

또, 상기 제동판정부(74)에서의 제동종료는 아래 식에 의해 연산한다.

현재위치목표위치 또는 제동상태의 연속 > 설정회수

설정회수 = 미리 실험에 의해 정한다.

또, 상기 제동듀티연산부(75)에서의 제동듀티는 아래 식에 의해 연산한다.

1 - (현재위치 - 목표치) × 제동계수 1 - (속도 + 가속도 - 제동속도) × 제동계수 2

제동계수 1 = 미리 실험에 의해 정한다

제동계수 2 = 미리 실험에 의해 정한다

다음 동작에 대해 설명한다.

목표치결정부(47)에서 목표치가 결정되면, 포지션센서(41)에서 검출되고, A/D 입력포트(45), 카운터(46)를 통해서 입력된 현재치와 상기 목표치에 따라 PI제어연산부(48)에서 PI 제어 연산을 하고, 그 연산결과에 따라 여자전환, 듀티연산부 (49)에서 여자 듀티 연산을 한다.

디지털 출력포트(50)는 여자전환, 듀티연산부(49)의 출력에 따라 단자 a, b에 ON 신호를 출력하고, 예를 들면 트랜지스터(57)를 통해서 스위치소자(53)를 도통시켜 직류모터(21)의 +단자를 전원인가단자 V에 접속한다. 한편, PWM 출력포트 (51)는 여자전환, 듀티연산부949)의 출력에 따라 단자 a, b에 PWM 신호를 출력하고, 예를 들면 트랜지스터(60)를 통해서 스위치소자(56)의 도통을 제어하고, 직류모터(21)에 실선 화살표방향의 전류를 흘린다.

이로써, 직류모터(21)를 작동시켜 그 로터(23)의 회전에 의해 모터샤프트를 하동(下動)시켜, 이 하동에 의해 밸브샤프트(13)를 리턴스프링(18)에 반해서 같은 방향으로 작동시켜 제어밸브(11)를 목표위치로 이동시켜서 밸브를 개방한다. 그리고, 제어밸브(11)가 목표위치 근방으로 이동해서 현재치와 목표치와의 차가 거의 0(제로)에 같아지면, 제어밸브(11)를 리턴스프링(18)의 복원력에 반해서 그 위치에 유지하는 만큼의 전력을 직류모터(21)에 공급한다.

계속해서, 직류모터(21)를 역회전시키는데는 예를 들면 스위치소자(58),(59)를 통해서 스위치소자(54),(55)를 도통시켜 직류모터(21)에 점선 화살표방향의 전류를 흘리고, 직류모터(21)의 로터(23)를 역회전시킨다. 이로써, 모터샤프트(29)가도면에서 상방으로 이동하고, 이 이동에 추종해서 밸브샤프트(13)가 리턴스프링 (18)의 작동력에 의해 이동해서 제어밸브가 밸브 폐쇄방향으로 이동한다.

상기한 밸브 폐쇄동작에서, 제동판정부(74)는 상기한 식에 따라 제동개시 위치의 판정을 하고, 그 판정신호에 의해 도 5의 t2점에서 전환스위치(76),(77)를 제동듀티연산부(75)쪽으로 전환, 이 제동듀티연산부(75)로부터의 듀티출력에 의해 도 6에 표시한 모터단자의 조작상태로 함으로서, 직류모터(21)는 단락되어 회생제동이 작용한다. 즉, 직류모터(21)가 단락되어 있을 때에 그때까지의 회전에 의한 타성으로 회전을 계속하면, 직류모터(21)는 발전기가 되고, 그 발전 전력에 의한 전류가 단락회로로 흘러서 열소비함으로서, 회생제동을 한다.

이 결과, 도 5에 표시하는 t1점에서 t2점까지는 직류모터(21)의 역회전에 의해 급격히 밸브 폐쇄방향으로 동작하고 있던 밸브샤프트(13)가 t2점 이후는 직류모터(21)의 회전이 듀티구동에 의해 느리게 되고, 천천히 전폐위치로 이동하고, 모터샤프트(29)의 스토퍼(s)에 대한 충돌을 회피할 수가 있다.

또, 상기 제동판정부(74)는 직류모터(21)의 모터샤프트(29)의 밸브 폐쇄방향의 위치를 포지션센서(41)의 출력으로부터 검출하고, 이 검출신호에 따라 현재위치, 모터의 회전속도, 가속도 등을 구해서 다음번 제어 연산시의 위치를 예측하고, 이 다음번 예측위치가 도 4에 표시하는 충돌판정위치(밸브폐쇄위치의 예측오차와 감속거리를 가한 것)를 초과해 있으면, 그 위치를 예측한 현재위치에서 제동개시해야 한다고 판단한다. 또, 다음번 예측위치는 아래 식에 의해 구한다.

다음번 예측위치 = 현재위치 + (모터의 회전속도 + 가속도 × 연산주기) ×

연산주기

이상과 같이 이 실시의 형태 1에 의하면, 모터 정지위치에서 모터샤프트(29)가 스토퍼(s)에 충돌 정지하는 것을 경감하고, 또 신속하게 모터샤프트(29)를 정지시킬 수가 있다.

또, 제동력을 PWM 제어의 일종인 제동듀티연산부로부터의 듀티출력에 의해 가변하고, 또 직류모터(21)의 회전속도가 빠를 때는 제동력을 크게 함으로서(듀티출력을 작게 해서 회생제동을 강하게 한다), 직류모터(21)의 제동을 원활하게 실시할 수가 있다.

또, 모터샤프트(29)가 밸브폐쇄측의 목표위치를 초과했을 때는 제동을 정지시키므로 모터샤프트(29)를 목표위치에 안정하게 복귀 정지시킬 수가 있다.

또, 다음번 예측위치가 충돌판정위치를 초과하고 있으면, 이를 판단한 현재위치에서 제동을 개시함으로서, 제동개시가 적절해지고, 모터샤프트(29)를 목표위치로 안정하게 복귀 정지시킬 수가 있다.

실시의 형태 2.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 브러시리스 직류모터의 제동장치를 표시하는 회로도이고, 이 제동장치는 로터(23)의 위치를 검출하는 홀소자(81U), (81V),(81W)와, 이 홀소자(81U),(81V),(81W)의 신호를 받아서 코일(28U),(28V), (28W)에 대한 통전을 전환하는 트랜지스터군으로 된 스위칭부(82)를 구비하고, 순차 코일(28U),(28V),(28W)에 전류를 흘림으로서, 상기 로터(23)를 일정한 방향으로회전시키는 것이다.

상기 스위칭부(82)는 홀소자(81U),(81V),(81W)의 각 출력신호를 받아서 도통하는 각 스위칭소자(이하, 스위치소자라고 약칭한다)(83U),(83V),(83W), 이 스위치소자(83U),(83V),(83W)의 출력신호를 받아서 인터럽트신호를 출력하는 인터럽트부 (84), 이 인터럽트부(84)의 출력신호에 따라 상기 홀소자(81U),(81V),(81W)의 출력신호를 입력해서 처리하는 신호처리부(97), 이 신호처리부(97)의 출력신호를 받아서 도통하는 스위치소자(85 ~ 90), 직렬로 접속되고 각 접속중점에 각 코일(28U), (28V),(28W)의 일단을 접속하고, 각 스위치소자(85 ~ 90)의 출력신호에 따라 도통상태를 변경하는 각 스위치소자(91 ~ 96)를 갖는다.

상기 신호처리부(97)는 홀소자(81U),(81V),(81W)의 출력신호를 입력하는 디지털 입력포트(101), 이 디지털 입력포트(101)의 출력을 판독하는 카운터(102), 이 카운터(102)의 출력신호와 목표치결정부(103)의 출력신호에 따라 PI 제어 연산을 실시하는 PI제어연산부(104), 이 PI제어연산부(104)의 출력신호에 따라 여자 듀티 (DUTY) 연산을 하는 여자전환, 듀티연산부(105), 이 여자전환, 듀티연산부(105)의 출력신호와 디지털 입력포트(101)의 출력신호에 따라 여자 위상을 연산하는 여자위상연산부(106), 이 여자위상연산부(106)의 출력신호에 따라 ON 신호를 출력하는 디지털 출력포트(107) 및 이 여자위상연산부의 출력신호에 따라 PWM 신호를 출력하는 PWM 출력포트(108)를 구비하고 있다. 109는 디지털 입력포트(101)로부터 입력치와 목표치결정부(103)로부터의 목표치로부터 제동개시, 제동종료를 판정하는 제동판정부이다.

다음 동작에 대해 설명한다.

목표치결정부(103)에서 목표치를 결정한다. 로터(23)의 위치를 검출한 홀소자(81U),(81V),(81W)의 출력신호가 스위치소자(83U),(83V),(83W)의 어느 것인가를 도통시키면, 그 도통신호를 받은 인터럽트부(84)로부터의 출력신호로 디지털 입력포트(101) 및 카운터(102)가 입력신호의 수신을 개시한다.

PI제어연산부(104)는 카운터(102)를 통해서 입력된 현재치와 목표치결정부 (103)로부터의 목표치에 따라 PI 제어 연산을 하고, 그 연산결과에 따라 여자전환, 듀티연산부(105)에서 여자 듀티 연산을 하며, 그 연산결과를 여자위상연산부(106)와 PWM 출력포트(108)에 출력한다.

여자위상연산부(106)는 부여된 여자 듀티 연산결과와 디지털 입력포트(101)를 통해서 부여된 입력신호에 따라 여자 위상 연산을 하고, 그 결과를 디지털 출력포트(107) 및 PWM 출력포트(108)에 출력한다.

디지털 출력포트(107)는 여자위상연산부(106)의 출력신호에 따라, 예를 들면 단자 U에 ON 신호를 출력하고, 스위치소자(85)를 통해서 스위치소자(91)를 도통시켜서 직류모터(21)의 +단자를 전원인가단자 V에 접속한다. 한편, PWM 출력포트 (108)는 여자전환, 듀티연산부(105)와 여자위상연산부(106)의 출력신호에 따라, 예를 들면 단자 W에 출력신호를 출력하고, 스위치소자(90)를 통해서 스위치소자(96)를 도통시켜서 직류모터(21)에 화살표방향의 전류를 흘린다.

이로 인해, 직류모터(21)를 작동시켜 그 로터(23)의 회전에 의해 모터샤프트 (29)를 하동(下動)시켜, 이 하동에 의해 밸브샤프트(13)를 리턴스프링(18)에 반해서 같은 방향으로 작동시켜 제어밸브(11)를 목표위치로 향해 이동시킨다. 그리고, 회전하는 로터(23)의 위치를 홀소자(81U),(81V),(81W)로 순차 검출해서 코일(28U), (28V),(28W)에 대한 통전을 전환해서 로터(23)를 동일방향으로 회전시켜 제어밸브 (11)가 목표위치 근방으로 이동해서 현재치와 목표치와의 차가 거의 0(제로)에 같아지면, 제어밸브(11)를 리턴스프링(18)의 복원력에 반해서 그 위치에 유지할 수 있는 만큼의 전력을 직류모터(21)에 공급한다.

계속해서, 디지털 출력포트(107), PWM 출력포트(108)의 출력에 의해 직류모터(21)에 점선방향의 전류를 흘리고, 직류모터(21)의 로터(23)를 역회전시킨다. 이로써, 모터샤프트(29)가 도면에서 상방으로 이동하고, 이 이동에 추종해서 밸브샤프트(13)가 리턴스프링(18)의 작동력에 의해 이동해서 제어밸브가 밸브 폐쇄방향으로 이동한다.

상기한 밸브 폐쇄동작에서, 제동판정부(109)는 상기한 바와 같이 제동개시 위치의 판정을 하고, 그 판정신호에 의해 디지털 출력포트(107), PWM 출력포트 (108)를 제어하고, 도 8에 표시한 바와 같이 U, W, V 전부의 단자를 LOW측에 구동함으로서, 제동을 걸면서 천천히 전폐위치로 제어밸브를 이동시켜 모터샤프트(29)를 스토퍼(s)에 당접시켜서 정지한다.

이상과 같이 이 실시의 형태 2에 의하면, 상기 실시의 형태 1과 같이 급격한 제동을 걸지 않고, 모터샤프트(29)를 충격없이 유연하게 스토퍼(s)에 당접시켜서 정지시킬 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에 관한 직류모터의 제동장치는 작동부재에 의해 당접해야 할 스토퍼 방향으로 작동된 구동체를 스토퍼부재에 충돌시키지 않고 정지시키는데 적합하다.

Claims (3)

1. 모터샤프트를 목표위치의 스토퍼에 당접시켜서 정지 유지시키는 직류모터에 있어서, 상기 모터샤프트의 위치검출수단과, 상기 모터의 회전속도검출수단과, 상기 양 수단에서 검출된 위치신호 및 속도신호에 따라 제동력을 발생하는 제동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 직류모터의 제동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제동력을 가변하는 가변수단을 구비한 것을 특징으로 하는 직류모터의 제동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 모터의 샤프트의 현재위치, 모터의 회전속도, 가속도로부터 다음번 연산시의 위치를 예측하고, 제동개시를 판정하는 것을 특징으로 하는 직류모터의 제동장치.