KR20060027709A - Sensorless brushless dc motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치에 관한 것으로, 종래에는 중성점 전압의 왜곡을 보정하기 위한 보정부를 필요로 하므로 모터 구동부 이외의 보정부를 추가로 구현해야 하고, 보정부의 구현으로 인해 별도의 반도체 칩을 사용해야 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시켜 모터를 구동하는 브러시리스 직류 모터와; 브러시리스 직류 모터의 각 상에 RC필터를 연결하고, 각 RC필터를 공통 연결한 가상 중성점을 모터 구동부에 연결하는 잡음 저감 필터와; 각 상의 출력 전압과 잡음 저감 필터에 의해 필터링된 중성점 전압을 비교 판단하여 위치를 감지하고, 모터 구동에 따라 변화하는 회전자의 위치 변화를 나타내는 위치 감지 파형을 출력하는 모터 구동부로 구성되어 중성점 전압 파형에서 왜곡을 제거함으로써 브러시리스 직류 모터의 구동시 파형 왜곡으로 인한 모터의 오동작, 탈조 현상을 제거하는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus for reducing the neutral point noise of a sensorless brushless DC motor, and conventionally requires a correction unit for correcting the distortion of the neutral point voltage, so that a correction unit other than the motor driving unit must be additionally implemented. Due to this problem, a separate semiconductor chip must be used. In consideration of these problems, the present invention provides a brushless DC motor which drives a motor by rotating a rotor by a current flowing in a winding coil of each phase; A noise reduction filter connecting an RC filter to each phase of the brushless DC motor and connecting a virtual neutral point commonly connected to each RC filter to the motor driving unit; Neutral voltage waveform is composed of a motor driver that detects the position by comparing the output voltage of each phase and the neutral point voltage filtered by the noise reduction filter, and outputs a position sensing waveform indicating the position change of the rotor that changes according to the motor driving. By removing the distortion in the brushless DC motor, there is an effect of eliminating the motor malfunction due to the waveform distortion, out of step.

Description

센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치{SENSORLESS BRUSHLESS DC MOTOR }Neutral Noise Reduction Device for Sensorless Brushless DC Motor {SENSORLESS BRUSHLESS DC MOTOR}

도 1은 종래 센서리스 브러시리스 직류 모터의 구동 장치의 회로 구성을 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a circuit configuration of a driving device of a conventional sensorless brushless DC motor.

도 2는 도 1의 중성점 전압의 왜곡 파형, 위치 감지 파형을 보인 예시도.FIG. 2 is an exemplary view illustrating a distortion waveform and a position sensing waveform of the neutral point voltage of FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치의 회로 구성을 보인 예시도.Figure 3 is an exemplary view showing a circuit configuration of the neutral point noise reduction device of a sensorless brushless DC motor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 중성점 전압의 파형, 위치 감지 파형을 보인 예시도.4 is an exemplary view illustrating a waveform of a neutral point voltage and a position sensing waveform of FIG. 3.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

31 : 브러시리스 직류 모터 32 : 잡음 저감 필터31 brushless DC motor 32 noise reduction filter

33 : 모터 구동부33: motor drive unit

본 발명은 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치에 관한 것으로, 특히 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점에서의 잡음을 저감하여 중성점 전압의 왜곡을 제거하여 정확한 위치 정보를 추출할 수 있게 한 센서리스 브 러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reducing the neutral point noise of a sensorless brushless DC motor, and in particular, a sensor capable of extracting accurate position information by reducing the distortion of the neutral point voltage by reducing noise at the neutral point of the sensorless brushless DC motor. The present invention relates to a neutral noise reduction device of a lisbrushless DC motor.

센서리스 브러시리스 직류 모터는 고정자 각 상에 권선 코일을 구비하여 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전한다. 모터 구동부는 각 상의 권선 코일에 전류를 흘려 모터를 회전시키고, 중성점의 전압을 감지하여 모터의 위치를 감지하여 각 상 스위치의 온/오프 시점을 결정하고, 결정된 온/오프 시점에 따라 각 상의 스위치를 온/오프하여 전류 흐름을 제어하여 모터를 회전시킨다.The sensorless brushless direct current motor has a winding coil on each stator and rotates by a current flowing in the winding coil of each phase. The motor drive unit rotates the motor by applying a current to the winding coil of each phase, and detects the position of the motor by sensing the voltage of the neutral point to determine the on / off timing of each phase switch, and according to the determined on / off timing switch. Control the current flow by turning on / off the motor.

도 1은 종래 센서리스 브러시리스 직류 모터의 구동 장치의 회로 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 센서리스 브러시리스 직류 모터(11)의 각 상, 중성점을 직접 연결하여 각 상의 권선 코일로 전류를 공급하고, 중성점의 전압을 측정하여 모터의 위치를 감지하고 각 상의 전류 흐름을 제어하는 모터 구동부(12)와; 모터 구동부(12)의 기동 주파수, 전류 지연, 타이밍의 시정수를 결정하는 센서리스 시정수 회로(13)와; 모터 구동부(12)에 전원을 공급하는 입력 전원(14)으로 구성된다.1 is an exemplary view showing a circuit configuration of a conventional device for driving a sensorless brushless DC motor. As shown in FIG. 1, each phase and a neutral point of the sensorless brushless DC motor 11 are directly connected to a winding coil of each phase. A motor driver 12 for supplying a current, measuring a voltage at a neutral point, detecting a position of the motor, and controlling a current flow of each phase; A sensorless time constant circuit 13 for determining time constants of a starting frequency, a current delay, and a timing of the motor driver 12; It consists of the input power supply 14 which supplies power to the motor drive part 12. FIG.

센서리스 브러시리스 직류 모터의 구동 장치는 3상의 권선 코일에 전류를 흘리고, 중성점의 전압을 감지하고 전원전압과 비교하여 모터의 위치를 감지하고 각 상 스위치의 온/오프 시점을 결정하고 온/오프 시점에 따라 각 상 스위치를 온/오프하여 전류 흐름을 제어하여 모터를 회전시킨다.The sensorless brushless DC motor drive current flows through the three-phase winding coil, senses the voltage at the neutral point, compares the power supply voltage with the motor position, determines the on / off timing of each phase switch, and turns on / off Depending on the timing, each phase switch is turned on and off to control the current flow to rotate the motor.

모터 구동부(12)는 센서리스 브러시리스 직류 모터(11)의 각 상, 중성점을 직접 연결하여 각 상의 권선 코일로 전류를 공급하고, 중성점의 전압을 측정하여 모터의 위치를 감지하고 각 상의 전류 흐름을 제어한다. The motor driver 12 directly connects each phase and the neutral point of the sensorless brushless DC motor 11 to supply current to the winding coil of each phase, and measures the voltage of the neutral point to detect the position of the motor and flow the current of each phase. To control.                         

센서리스 브러시리스 직류 모터(11)는 3상의 권선 코일을 구비하고 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시킨다. 모터가 회전하면 센서리스 브러시리스 직류 모터(11)의 중성점에서의 전압은 전원전압과 영전압 범위에서 모터 위치에 따라 상승, 하강하면서 1/2전원전압을 지나친다.The sensorless brushless DC motor 11 includes a winding coil of three phases and rotates the rotor by a current flowing in the winding coil of each phase. When the motor rotates, the voltage at the neutral point of the sensorless brushless DC motor 11 goes up and down the power supply voltage and zero voltage, depending on the position of the motor, passing the 1/2 power supply voltage.

모터 구동부(12)는 중성점 전압과 1/2전원전압을 비교하여 교차점을 감지하고 교차점에 따른 위치 감지 파형을 계산하고 모터 위치를 감지하여 각 상 스위치의 온/오프 시점을 결정한다. 모터 구동부(12)는 결정한 온/오프 시점에 따라 각 상 스위치를 온/오프하여 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류 크기를 제어하여 모터에 전원을 공급하고 모터를 구동한다.The motor driver 12 detects an intersection point by comparing the neutral point voltage and the 1/2 power supply voltage, calculates a position detection waveform according to the intersection point, and detects a motor position to determine an on / off time point of each phase switch. The motor driver 12 supplies power to the motor and drives the motor by controlling the magnitude of the current flowing in the winding coil of each phase by turning on / off each phase switch according to the determined on / off timing.

모터 구동부(12)는 중성점 전압을 측정하여 모터의 위치를 감지하는데 중성점 전압에 왜곡이 발생하면 위치 감지 파형에 왜곡이 발생하고 이로 인해 위치 감지에 에러가 발생한다.The motor driver 12 detects the position of the motor by measuring the neutral point voltage. When the distortion occurs in the neutral point voltage, the motor driver 12 generates a distortion in the position detection waveform, thereby causing an error in position detection.

도 2는 도 1의 중성점 전압의 왜곡 파형, 위치 감지 파형을 보인 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view illustrating a distortion waveform and a position sensing waveform of the neutral point voltage of FIG. 1.

중성점 전압의 왜곡 파형은 중성점 전압(21)에 잡음이 첨부되어 전압 파형에 왜곡이 발생하고 전압 파형의 왜곡은 위치 감지 파형에 왜곡을 일으킴을 설명한다.It is explained that the distortion waveform of the neutral point voltage causes noise to be attached to the neutral point voltage 21 to cause distortion in the voltage waveform, and the distortion of the voltage waveform causes distortion in the position sensing waveform.

중성점 전압의 왜곡은 모터 구동시 오동작 유발하고 탈조 현상을 일으키므로 파형 왜곡을 보정하기 위한 별도의 보정 기술이 요구된다. 보정 기술은 모터 구동부 이외의 별도의 보정부를 필요로 하고 보정부는 중성점 전압 파형에 포함된 잡음을 제거하여 모터 위치 파형이 올바르게 출력되도록 한다.Since the distortion of the neutral point voltage causes malfunctions and outages when the motor is driven, a separate correction technique is required to correct the waveform distortion. The correction technique requires a separate correction unit other than the motor driving unit, and the correction unit removes noise included in the neutral voltage waveform so that the motor position waveform is correctly output.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 중성점 전압의 왜곡을 보정하기 위한 보정부를 필요로 하므로 모터 구동부 이외의 보정부를 추가로 구현해야 하고, 보정부의 구현으로 인해 별도의 반도체 칩을 사용해야 하는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, since a correction unit for correcting the distortion of the neutral point voltage is required, a correction unit other than the motor driving unit must be additionally implemented, and a problem of using a separate semiconductor chip due to the implementation of the correction unit is required. have.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 중성점에 잡음 저감 필터를 부가하여 중성점 전압의 왜곡을 제거하여 정확한 위치 정보를 추출할 수 있도록 한 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and the noise reduction filter is added to the neutral point to remove the distortion of the neutral voltage so that the accurate position information can be extracted to reduce the neutral point noise of the sensorless brushless DC motor. The object is to provide a device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시켜 모터를 구동하는 브러시리스 직류 모터와; 브러시리스 직류 모터의 각 상에 RC필터를 연결하고, 각 RC필터를 공통 연결한 가상 중성점을 모터 구동부에 연결하는 잡음 저감 필터와; 각 상의 출력 전압과 잡음 저감 필터에 의해 필터링된 중성점 전압을 비교 판단하여 위치를 감지하고, 모터 구동에 따라 변화하는 회전자의 위치 변화를 나타내는 위치 감지 파형을 출력하는 모터 구동부로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the brushless DC motor for driving the motor by rotating the rotor by the current flowing in the winding coil of each phase; A noise reduction filter connecting an RC filter to each phase of the brushless DC motor and connecting a virtual neutral point commonly connected to each RC filter to the motor driving unit; Characterized by comparing the output voltage of each phase and the neutral point voltage filtered by the noise reduction filter to detect the position, and comprises a motor drive unit for outputting a position detection waveform indicating the position change of the rotor that changes according to the motor drive .

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치의 회로 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시켜 모터를 구동하는 브러시리스 직류 모터(31)와; 브러시리스 직류 모터(31)의 각 상에 RC필터를 연결하고, 각 RC필터를 공통 연결한 가상 중성점을 모터 구동부에 연결하는 잡음 저감 필터(32)와; 각 상의 출력 전압과 잡음 저감 필터에 의해 필터링된 중성점 전압을 비교 판단하여 위치를 감지하고, 모터 구동에 따라 변화하는 회전자의 위치 변화를 나타내는 위치 감지 파형을 출력하는 모터 구동부(33)로 구성된다.Figure 3 is an exemplary view showing a circuit configuration of the neutral point noise reduction device of a sensorless brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, as shown in this by rotating the rotor by the current flowing in the winding coil of each motor Brushless DC motor 31 for driving the; A noise reduction filter 32 for connecting an RC filter on each of the brushless DC motors 31 and connecting a virtual neutral point commonly connected to each RC filter to the motor driving unit; It consists of a motor driver 33 for detecting the position by comparing the output voltage of each phase and the neutral point voltage filtered by the noise reduction filter, and outputs a position sensing waveform indicating the position change of the rotor that changes according to the motor driving. .

브러시리스 직류 모터(31)는 각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시켜 모터를 구동한다. 브러시리스 직류 모터(31)는 각 상에 대한 입력단을 구비하여 각 상의 입력단으로 전달되는 전류를 입력받아 권선 코일에 전달하고 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시킨다.The brushless DC motor 31 drives the motor by rotating the rotor by the current flowing in the winding coil of each phase. The brushless DC motor 31 has an input terminal for each phase, receives a current transmitted to the input terminal of each phase, transmits the current to the winding coil, and rotates the rotor by the current flowing in the winding coil.

잡음 저감 필터(32)는 브러시리스 직류 모터(31)의 각 상에 RC필터를 연결하고, 각 RC필터를 공통 연결한 가상 중성점을 모터 구동부(33)에 연결한다. 잡음 저감 필터(32)는 브러시리스 직류 모터(31)의 중성점에서의 잡음을 필터링하여 중성점 전압의 왜곡을 없애고 정상적인 중성점 파형을 모터 구동부(33)에 전달한다.The noise reduction filter 32 connects an RC filter to each phase of the brushless DC motor 31, and connects a virtual neutral point commonly connected to each RC filter to the motor driver 33. The noise reduction filter 32 filters the noise at the neutral point of the brushless DC motor 31 to eliminate distortion of the neutral point voltage, and transmits a normal neutral waveform to the motor driver 33.

잡음 저감 필터(32)의 RC필터는 저항과 캐패시터를 병렬로 연결하여 각 상의 잡음을 필터링하고, 각 RC필터는 공통 연결되어 가상 중성점(35)을 형성한다. 중성점 전압은 영전압에서 전압(Vs)사이에 위치하고, 각 상의 스위치의 온/오프에 의해 하강, 상승 교차점을 나타낸다. 중성점 전압의 레벨 변화는 모터 구동에 따라 실시간으로 하점, 하강 교차점, 상점, 상승 교차점을 반복하면서 변화한다.The RC filter of the noise reduction filter 32 connects a resistor and a capacitor in parallel to filter noise of each phase, and each RC filter is connected in common to form a virtual neutral point 35. The neutral point voltage is located between the voltage Vs at zero voltage and represents a crossing point of falling and rising by the on / off of the switch of each phase. The level change of the neutral point voltage changes as the motor is driven, repeating the low point, the falling point, the shop, and the rising point in real time.

모터 구동부(33)는 각 상의 출력 전압과 잡음 저감 필터(32)에 의해 필터링 된 중성점 전압을 비교 판단하여 위치를 감지하고, 각 상의 스위치에 대한 온/오프 시점을 결정하여 모터의 각 상에 대한 전류 흐름을 제어하고, 모터 구동에 따라 변화하는 회전자의 위치 변화를 나타내는 위치 감지 파형을 출력한다.The motor driver 33 detects a position by comparing the output voltage of each phase with the neutral point voltage filtered by the noise reduction filter 32, and detects a position of each phase of the motor by determining an on / off time point for each phase switch. The current flow is controlled, and a position sensing waveform indicating a change in the position of the rotor that changes with the driving of the motor is output.

모터 구동부(33)는 중성점 전압과 1/2전원(1/2Vs)를 비교하여 교차점을 판단하고 모터 위치 정보인 위치 감지 파형을 출력한다. 중성점 전압 파형에서 교차점이 위치한 지점에 왜곡이 없으므로 위치 감지 파형은 정상적인 펄스 파형을 나타낸다.The motor driver 33 compares the neutral point voltage with the 1/2 power source (1 / 2Vs) to determine the intersection point and outputs a position sensing waveform which is motor position information. Because there is no distortion at the point where the intersection is located in the neutral voltage waveform, the position sensing waveform represents a normal pulse waveform.

도 4는 도 3의 중성점 전압의 파형, 위치 감지 파형을 보인 예시도이다.4 is an exemplary view illustrating a waveform of a neutral point voltage and a position sensing waveform of FIG. 3.

잡음 저감 필터에 의해 필터링된 중성점 전압(41)은 파형 왜곡을 나타내지 않고, 모터 구동에 따른 하강, 상승 교차점(42)을 정상적으로 나타낸다. 중성점 전압(41)에 파형 왜곡이 나타나지 않으므로 교차점(42)을 감지하여 위치 감지 파형을 출력할 때 위치 감지 에러가 발생하지 않는다.The neutral point voltage 41 filtered by the noise reduction filter does not exhibit waveform distortion, and normally shows the falling and rising intersections 42 in accordance with motor driving. Since the waveform distortion does not appear in the neutral point voltage 41, a position detection error does not occur when the intersection point 42 is detected and the position detection waveform is output.

중성점 전압(41)의 하강, 상승 교차점(42)에서 위치 감지 파형은 상승, 하강 에지를 나타낸다. 위치 감지 정보는 모터의 각 상에 대한 온/오프 시점을 결정하는데 사용된다.At the falling and rising intersections 42 of the neutral point voltage 41, the position sensing waveform shows rising and falling edges. The position sensing information is used to determine on / off points for each phase of the motor.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 중성점 전압 파형에서 왜곡을 제거함으로써 브러시리스 직류 모터의 구동시 파형 왜곡으로 인한 모터의 오동작, 탈조 현상을 제거하고, 파형 왜곡의 보정이 필요 없으므로 일반 모터 구동부를 구비하는 반도체 칩을 사용 가능하고, 정확한 위치 정보를 이용하여 브러시리스 직류 모터를 실시간으로 속도 제어하는 효과가 있다.As described above in detail, the present invention removes distortion in the neutral voltage waveform to remove the motor malfunction and disassembly caused by the waveform distortion when the brushless DC motor is driven, and does not require correction of the waveform distortion. The semiconductor chip provided can be used, and the brushless DC motor can be speed-controlled in real time using accurate position information.

Claims (2)

각 상의 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 회전자를 회전시켜 모터를 구동하는 브러시리스 직류 모터와;A brushless direct current motor for driving the motor by rotating the rotor by a current flowing in the winding coil of each phase; 브러시리스 직류 모터의 각 상에 RC필터를 연결하고, 각 RC필터를 공통 연결한 가상 중성점을 모터 구동부에 연결하는 잡음 저감 필터와;A noise reduction filter connecting an RC filter to each phase of the brushless DC motor and connecting a virtual neutral point commonly connected to each RC filter to the motor driving unit; 각 상의 출력 전압과 잡음 저감 필터에 의해 필터링된 중성점 전압을 비교 판단하여 위치를 감지하고, 모터 구동에 따라 변화하는 회전자의 위치 변화를 나타내는 위치 감지 파형을 출력하는 모터 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치.Characterized by comparing the output voltage of each phase and the neutral point voltage filtered by the noise reduction filter to detect the position, and characterized in that the motor drive unit for outputting a position sensing waveform indicating the position change of the rotor changes according to the motor drive Neutral noise reduction device for sensorless brushless DC motors. 제1항에 있어서, 상기 잡음 저감 필터는 저항과 캐패시터를 병렬로 연결하여 각 상의 잡음을 필터링하고, 각 RC필터는 공통 연결되어 가상 중성점을 형성하게 구성된 것을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류 모터의 중성점 잡음 저감 장치.The sensorless brushless DC motor of claim 1, wherein the noise reduction filter filters the noise of each phase by connecting a resistor and a capacitor in parallel, and each RC filter is configured to be connected in common to form a virtual neutral point. Neutral noise reduction device.
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Cited By (3)

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