KR200301127Y1

KR200301127Y1 - 전동기의 회전방향 검출장치

Info

Publication number: KR200301127Y1
Application number: KR20-2002-0028450U
Authority: KR
Inventors: 이윤호
Original assignee: 이윤호
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 고안은 2개의 픽업코일을 이용하여 단상 또는 3상 유도전동기의 회전방향을 안전하고 편리하게 검출할 수 있도록 한 전동기의 회전방향 검출장치에 관한 것으로, 배터리를 사용하여 누름 버튼 스위치를 작동시킬 경우에만 기준전압을 비롯한 해당 동작전원을 발생하여 각 회로 구성 블록으로 공급하는 전원부와, 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 F 픽업코일과, 상기 F 픽업코일과 일정 거리를 두고 위치 및 부착되어 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 S 픽업코일과, 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류를 각각 OP 앰프를 이용하여 선형 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형하는 파형 정형부와, 상기 파형 정형부에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하고, 이 판독 결과에 따라 LED 점등 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서의 위상차 판독 결과에 따른 점등 제어신호를 입력받아 해당 LED를 점등함으로써 전동기의 회전방향을 디스플레이하는 LED 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동기의 회전방향 검출장치{ROTATION DIRECTION OF MOTOR CHECKER}

본 고안은 전동기의 회전방향 검출장치에 관한 것으로, 특히 2개의 픽업코일(Pickup Coil)을 이용하여 단상 또는 3상 유도전동기의 회전방향을 안전하고 편리하게 검출할 수 있도록 한 전동기의 회전방향 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 자계에 의한 자력선과 고정자인 스테이터(STATOR)에 감긴 코일 사이에 흐르는 전류에 의해 회전자인 로우터(ROTOR)가 회전축을 기준으로 회전함에 따라 회전력을 발생하는 기계로서, 종래 이러한 전동기의 회전방향을 검출하기 위해서는 직접 전동기 내부의 회전축이나 냉각팬 등의 회전방향을 육안으로 확인함으로써 전동기의 회전방향을 검출하였다.

그러나, 상기와 같은 방법은 전동기 내부의 회전축이나 냉각팬 등의 상태를 알아보기 위해 전동기 내부의 전기적으로 안전하지 못하게 노출된 부분까지 확인해야 함에 따라 매우 위험할 뿐만 아니라 육안으로의 확인과정이 쉽지 않아 정확한 검출 결과를 얻기 힘들다고 하고 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 일정 거리를 갖는 2개의 픽업코일을 이용하여 각각의 픽업코일에 유기되는 전류의 위상차를 판독한 후 LED를 통해 전동기의 회전방향을 디스플레이함으로써 단상 또는 3상 유도전동기의 회전방향을 안전하고 편리하게 판별할 수 있도록 한 전동기의 회전방향 검출장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치의 블록 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치의 외관을 보인 도면,

도 3은 전동기가 시계방향으로 회전하는 경우의 자계 및 각종 출력 파형을 보인 도면,

도 4는 전동기가 반시계방향으로 회전하는 경우의 자계 및 각종 출력 파형을 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : F 픽업코일 21 : S 픽업코일

12,22 : 증폭부 13,23 : 파형 정형부

10 : 전원부 20 : 마이크로 프로세서

30 : LED 디스플레이부 PBS : 누름 버튼 스위치

REG : 레귤레이터 BAT : 배터리

OP1,OP2 : OP앰프

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전동기의 회전방향 검출장치는, 배터리를 사용하여 누름 버튼 스위치를 작동시킬 경우에만 기준전압을 비롯한 해당 동작전원을 발생하여 각 회로 구성 블록으로 공급하는 전원부와, 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 F 픽업코일과, 상기 F 픽업코일과 일정 거리를 두고 위치 및 부착되어 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 S 픽업코일과, 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류를 각각 OP 앰프를 이용하여 선형 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형하는 파형 정형부와, 상기 파형 정형부에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하고, 이 판독 결과에 따라 LED 점등 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서의 위상차 판독 결과에 따른 점등 제어신호를 입력받아 해당 LED를 점등함으로써 전동기의 회전방향을 디스플레이하는 LED 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 의한 전동기의 회전방향 검출장치 의 구성 및 동작을 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치의 블록 구성도로서, 배터리(BAT)를 사용하여 누름 버튼 스위치(Push Button Switch : PBS)를 작동시킬 경우에만 기준전압(Vref)을 비롯한 해당 동작전원을 발생하여 각 회로 구성 블록으로 공급하는 전원부(10)와, 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 F 픽업코일(11)과, 상기 F 픽업코일(11)과 일정 거리를 두고 위치 및 부착되어 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 S 픽업코일(21)과, 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류를 각각 OP 앰프를 이용하여 선형 증폭하는 증폭부(12,22)와, 상기 증폭부(12,22)에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형하는 파형 정형부(13,23)와, 상기 파형 정형부(13,23)에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하고, 이 판독 결과에 따라 LED 점등 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서(20)와, 상기 마이크로 프로세서(20)의 위상차 판독 결과에 따른 점등 제어신호를 입력받아 해당 LED를 점등함으로써 전동기의 회전방향을 디스플레이하는 LED 디스플레이부(30)로 구성된다.

상기 전원부(10)는 9V 전압을 발생하는 배터리(BAT)와, 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치를 작동시키기 위한 누름 버튼 스위치(PBS)와, 상기 배터리(BAT)의 9V 전압으로부터 상기 마이크로 프로세서(20)의 동작전원인 5V 전압을 발생하는 레귤레이터(REG)와, 다수의 충방전용 컨덴서(C)와, 상기 증폭부(12,22)내 OP 앰프에서 사용되는 기준전압(Vref)을 발생하기 위한 전압분압용 저항(R) 및 컨덴서(C)로 이루어진다.

상기 증폭부(12,22)는 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류를 선형 증폭하기 위한 두 개의 OP 앰프(OP1,OP2) 및 다수의 저항(R)으로 이루어지고, 상기 마이크로 프로세서(20)는 1칩 형태의 마이크로 프로세서를 사용하며, 상기 LED 디스플레이부(30)는 다수의 안전용 저항(R)과, 점등시 전동기가 시계방향으로 회전하고 있음을 나타내는 초록 LED(30-1)와, 전원이 들어가 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치가 작동가능한 상태임을 나타내는 노랑 LED(30-2)와, 점등시 전동기가 반시계방향으로 회전하고 있음을 나타내는 빨강 LED(30-3)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치의 외관은 도 2에 도시된 바와 같으며, 이때 LED 디스플레이부(30)내 초록 LED(30-1), 노랑 LED(30-2), 빨강 LED(30-3)와 전원부(10)내 누름 버튼 스위치(PBS)만이 전면에 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치는, 전동기 내부의 회전자계가 전동기 프레임 외부를 통과하여 어느 정도 누설된다고 하는 점을 이용하여 구현한 것이다.

즉, 도 2와 같은 외관을 갖는 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치를 전동기 프레임의 고정자 철심부분 외피에 회전축 방향으로 접근(10Cm 이내)시키거나 또는 접촉시키면 검출장치내 2개의 픽업코일(F 픽업코일(11), S 픽업코일(21))에 전동기 내부의 회전자계에 의한 전류가 유기되게 된다.

이때, 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)은 검출장치 내부에서 일정 거리를 갖도록 위치 및 부착됨에 따라 이 부착된 거리의 차만큼 전동기 내부의 회전축 중심에 대하여 각도 차이를 갖는다.

따라서, 상기 각도 차이를 θ°라고 하면 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 각각 유기된 전류는 상기 θ°만큼 위상차를 갖게 되는 것이다.

이후, 상기 마이크로 프로세서(20)가 상기 위상차를 판독하여 전동기의 회전방향을 검출하고, 이 검출 결과에 따라 LED 디스플레이부(30)의 해당 색깔의 LED를점등 제어함으로써 최종적으로 사용자가 전동기의 회전방향을 안전하고 신속하게 판별할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치의 동작을 도 3과 도 4를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 전동기가 시계방향으로 회전하는 경우의 자계 및 각종 출력 파형을 보인 도면이고, 도 4는 전동기가 반시계방향으로 회전하는 경우의 자계 및 각종 출력 파형을 보인 도면으로, 3상 전동기를 예로 들어 설명한 경우이다.

먼저, 전동기가 시계방향으로 회전하는 경우에는 회전자인 로우터와 고정자인 스테이터에 120°간격으로 감긴 세 개의 코일(A,B,C) 사이에서 발생되는 전동기 내부의 회전자계가 도 3의 (가)에 도시된 바와 같이 발생하고, 전동기 내부의 합성자계는 도 3의 (나)에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전하면서 발생한다.

한편, 도 3 (다)의 (A)에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치를 전동기 프레임의 고정자 철심부분 외피에 회전축 방향으로 접근(10Cm 이내)시키거나 접촉시키면 검출장치 내부에서 일정 거리를 갖도록 위치 및 부착된 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 전동기 내부의 회전자계에 의한 전류가 유기된다.

이때, 전원부(10)의 누름 버튼 스위치(PBS)를 눌러 검출장치가 작동가능한 상태가 되도록 하고, 레귤레이터(REG)를 통해 출력되는 5V 전압에 의해 마이크로 프로세서(20)가 동작하여 LED 디스플레이부(30)내 노랑 LED(30-2)를 점등시켜 검출장치의 작동가능 상태를 디스플레이하도록 한다.

이어, 증폭부(12,22)는 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류, 즉 도 3 (다)의 (B)에 도시된 전류파형을 각각 두 개의 OP 앰프를(OP1,OP2) 이용하여 선형 증폭하고, 이후 파형 정형부(13,23)는 상기 증폭부(12,22)에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형함으로써 도 3 (다)의 (C)에 도시된 바와 같은 파형 정형된 전류의 값을 마이크로 프로세서(20)에 출력한다.

그러면, 상기 마이크로 프로세서(20)는 상기 파형 정형부(13,23)에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하게 되는데, 즉 F 픽업코일(11)에 유기된 전류를 기준으로 하는 경우 F 픽업코일(11)에 유기된 전류파형의 위상이 S 픽업코일(21)에 유기된 전류파형의 위상보다 θ°만큼 빠르므로 그 위상차는 양(+)의 값으로 계산되게 된다.

이에 따라, 상기 마이크로 프로세서(20)는 F 픽업코일(11)에 유기된 전류를 기준으로 한 경우 그 전류파형의 위상차가 양(+)의 값으로 계산된다고 하는 판독 결과에 따라 전동기의 회전방향이 시계방향임을 검출하여 해당 초록 LED(30-1)를 점등하기 위한 제어신호를 LED 디스플레이부(30)로 출력한다.

그러면, 상기 LED 디스플레이부(30)는 상기 마이크로 프로세서(20)의 점등 제어신호에 따라 초록 LED(30-1)를 점등함으로써 최종적으로 사용자가 전동기가 시계방향으로 회전하고 있음을 판별할 수 있도록 한다.

그리고, 전동기가 반시계방향으로 회전하는 경우에도 상기와 마찬가지로 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치가 동작하게 되는데, 즉 회전자인 로우터와 고정자인 스테이터에 120°간격으로 감긴 세 개의 코일(A,B,C) 사이에서 발생되는 전동기 내부의 회전자계가 도 4의 (가)에 도시된 바와 같이 발생하고, 전동기 내부의 합성자계는 도 4의 (나)에 도시된 바와 같이 반시계방향으로 회전하면서 발생한다.

도 4 (다)의 (A)에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치를 전동기 프레임의 고정자 철심부분 외피에 회전축 방향으로 접근(10Cm 이내)시키거나 접촉시키면 검출장치 내부에서 일정 거리를 갖도록 위치 및 부착된 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 전동기 내부의 회전자계에 의한 전류가 유기된다.

이어, 증폭부(12,22)는 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류, 즉 도 4 (다)의 (B)에 도시된 전류파형을 각각 두 개의 OP 앰프를(OP1,OP2) 이용하여 선형 증폭하고, 이후 파형 정형부(13,23)는 상기 증폭부(12,22)에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형함으로써 도 4 (다)의 (C)에 도시된 바와 같은 파형 정형된 전류의 값을 마이크로 프로세서(20)에 출력한다.

그러면, 상기 마이크로 프로세서(20)는 상기 파형 정형부(13,23)에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일(11)과 S 픽업코일(21)에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하게 되는데, 즉 F 픽업코일(11)에 유기된 전류를 기준으로 하는 경우 F 픽업코일(11)에 유기된 전류파형의 위상이 S 픽업코일(21)에 유기된 전류파형의 위상보다 θ°만큼 느리므로 그 위상차는 음(-)의 값으로 계산되게 된다.

이에 따라, 상기 마이크로 프로세서(20)는 F 픽업코일(11)에 유기된 전류를 기준으로 한 경우 그 전류파형의 위상차가 음(-)의 값으로 계산된다고 하는 판독 결과에 따라 전동기의 회전방향이 반시계방향임을 검출하여 해당 빨강 LED(30-3)를 점등하기 위한 제어신호를 LED 디스플레이부(30)로 출력한다.

그러면, 상기 LED 디스플레이부(30)는 상기 마이크로 프로세서(20)의 점등 제어신호에 따라 빨강 LED(30-3)를 점등함으로써 최종적으로 사용자가 전동기가 반시계방향으로 회전하고 있음을 판별할 수 있도록 한다.

한편, 상기와 같이 동작하는 본 고안에 따른 전동기의 회전방향 검출장치는 상기 전원부(10)내 누름 버튼 스위치(PBS)를 누를 경우에만 작동하여 배터리(BAT)의 수명을 장시간 사용할 수 있도록 하고, 누름 버튼 스위치(PBS)를 누를 경우에는 상기 LED 디스플레이부(30)내 노랑 LED(30-2)가 점등되며, 전동기가 시계방향으로 회전하는 경우에는 초록 LED(30-1)와 노랑 LED(30-2)가 동시에 점등되고, 전동기가 반시계방향으로 회전하는 경우에는 빨강 LED(30-3)와 노랑 LED(30-2)가 동시에 점등된다.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 고안은 일정 거리를 갖는 2개의 픽업코일을 이용하여 각각의 픽업코일에 유기되는 전류의 위상차를 판독한 후 LED를 통해 전동기의 회전방향을 디스플레이함으로써 단상 또는 3상 유도전동기의 회전방향을 안전하고 편리하게 판별할 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 전동기 프레임의 고정자 철심부분 외피에 축방향으로 10Cm 이내 접근시키거나 접촉시키는 간단한 동작을 통해 종래와 같은 안전상의 위험부담없이 전동기의 회전방향을 쉽고 신속하게 검출할 수 있는 것이다.

Claims

배터리를 사용하여 누름 버튼 스위치를 작동시킬 경우에만 기준전압을 비롯한 해당 동작전원을 발생하여 각 회로 구성 블록으로 공급하는 전원부와,

전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 F 픽업코일과,

상기 F 픽업코일과 일정 거리를 두고 위치 및 부착되어 전동기 내부의 회전자계에 의해 유기되는 전류를 감지하기 위한 S 픽업코일과,

상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류를 각각 OP 앰프를 이용하여 선형 증폭하는 증폭부와,

상기 증폭부에서 증폭된 전류의 파형을 각각 RC 회로를 이용하여 정형하는 파형 정형부와,

상기 파형 정형부에서 파형 정형된 전류의 값을 입력하여 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상차를 판독하고, 이 판독 결과에 따라 LED 점등 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와,

상기 마이크로 프로세서의 위상차 판독 결과에 따른 점등 제어신호를 입력받아 해당 LED를 점등함으로써 전동기의 회전방향을 디스플레이하는 LED 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전방향 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 F 픽업코일과 S 픽업코일이 서로의 거리 차만큼 전동기 내부의 회전축 중심에 대하여 각도 차이를 갖도록 일정 거리만큼 떨어져 검출장치 내부에 위치 및 부착되는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전방향 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 LED 디스플레이부가 전동기가 시계방향으로 회전하고 있음을 나타내는 초록 LED와, 전원이 들어가 전동기의 회전방향 검출장치가 작동가능한 상태임을 나타내는 노랑 LED와, 전동기가 반시계방향으로 회전하고 있음을 나타내는 빨강 LED로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전방향 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서가 F 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상이 S 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상보다 두 코일의 거리 차만큼 전동기 내부의 회전축 중심에 대하여 갖는 일정 각도만큼 빠르다고 판독한 경우 전동기의 회전방향이 시계방향임을 검출하여 초록 LED를 점등시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전방향 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서가 F 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상이 S 픽업코일에 유기된 전류파형의 위상보다 두 코일의 거리 차만큼 전동기 내부의 회전축 중심에 대하여 갖는 일정 각도만큼 느리다고 판독한 경우 전동기의 회전방향이 반시계방향임을 검출하여 빨강 LED를 점등시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전방향 검출장치.