KR20070040914A - 브러쉬리스 진동모터 - Google Patents

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KR20070040914A KR1020050096467A KR20050096467A KR20070040914A KR 20070040914 A KR20070040914 A KR 20070040914A KR 1020050096467 A KR1020050096467 A KR 1020050096467A KR 20050096467 A KR20050096467 A KR 20050096467A KR 20070040914 A KR20070040914 A KR 20070040914A
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박영일
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Abstract

본 발명의 목적은 브러쉬리스 진동 모터에 제동기능을 구현함으로써 제동시간을 짧게 하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 편심구조의 회전자; 상기 회전자에 자기장을 인가하는 계자코일과 상기 계자코일에 흐르는 전류를 제어하는 콘트롤 IC가 설치되는 고정자를 포함하며, 상기 콘트롤 IC에 상기 회전자를 역회전시키기 위한 제동신호가 입력되면, 상기 콘트롤 IC는 상기 회전자의 정방향 회전시 상기 계자코일에 흐르는 전류와 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 것이다.
제동, 콘트롤 IC, 브러쉬리스, 진동모터

Description

브러쉬리스 진동모터{blushless vibration motor}
도 1은 종래의 브러쉬리스 진동모터의 구동회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 콘트롤 IC의 스위칭 로직을 표시한 표이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 회로기판의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 도시된 실시예에 적용되는 콘트롤 IC의 단자 배치도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 스위칭 로직 표이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 회로기판의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 콘트롤 IC의 단자 배치도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예의 스위칭 로직 표이다.
*도면의 주요부호에 대한 설명*
L1, L2: 계자코일 20: 회로기판
21: 홀센서 22: 콘트롤 IC
본 발명은 제동(braking) 기능이 구비된 브러쉬리스(Blushless) 진동모터에 관한 것이다.
브러쉬리스 진동 모터는 고정자의 계자권선에 흐르는 전류의 방향을 전자장치에 의하여 변화시켜 일 방향으로 자기장이 발생되도록 함으로써 영구자석이 설치된 편심구조의 회전자를 회전시키는 장치이다. 이와 같은 브러쉬리스 진동모터의 회전자는 편심구조로 이루어져, 동작을 종료시키기 위하여 전원을 차단하여도 회전자의 관성에 의하여 회전이 지속되기 때문에 결국 제동시간이 길어지게 된다.
도 1은 종래의 브러쉬리스 진동모터의 구동회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 콘트롤 IC의 스위칭 로직을 표시한 표이다.
도 1에 도시된 브러쉬리스 진동모터의 회로는 단상 바이폴라 방식으로 콘트롤 IC(10)는 계자코일(L1), (L2)에 흐르는 전류의 방향을 회전자의 영구자석의 위치에 따라 변화시킴으로써 정류자 없이 회전자를 회전시킨다.
콘트롤 IC(10)의 제어부(11)는 펄스의 듀티비를 결정하는 PWM신호와 홀센서로부터 출력되는 회전자의 위치신호(HN+), (HN-)를 입력받아 스위칭 소자(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)를 정해진 로직에 따라서 스위칭시킴으로써 계자코일(L1), (L2)에 흐르는 전류방향을 변화시킨다.
도 2에 도시된 스위칭 로직에서 PWM 신호가 '하이(H)', 홀소자로부터 입력되는 HN-단자의 신호가 '로우(L)'일때, 도 1에 도시된 회로의 출력 단자(Output1)에는 H, 출력 단자(Output2)에는 L전압이 인가되기 때문에 계자코일(L1), (L2)에는 ①방향의 전류가 흐르게 되고, PWM 신호가 H, HN+ 신호가 L, HN- 신호가 H 신호일 때에는 출력부(Output1)는 L, 출력부(Output2)에는 H 전압이 인가되기 때문에 계자코일(L1), (L2)에는 ②방향의 전류가 흐르게 된다.
이와 같이 동작되는 브러쉬 리스 진동모터는 각각의 스위칭 소자(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)에 인가되는 전원(Power)이 차단되는 경우에도 회전자의 관성 때문에 회전자의 회전이 지속되기 때문에 정확한 제동이 어렵게 된다. 특히, 이러한 브러쉬 진동 모터가 내장된 휴대폰으로 게임을 하는 중에 모터 진동이 발생되게 되면 긴 제동시간 때문에 진동에 의한 게임의 효과를 떨어뜨리는 경우가 발생된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 브러쉬리스 진동 모터에 제동기능을 구현함으로써 제동시간을 짧게 하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 편심구조의 회전자; 상기 회전자에 자기장을 인가하는 계자코일과 상기 계자코일에 흐르는 전류를 제어하는 콘트롤 IC가 설치되는 고정자를 포함하며, 상기 콘트롤 IC에 상기 회전자를 역회전시키기 위한 제동신호가 입력되면, 상기 콘트롤 IC는 상기 회전자의 정방향 회전시 상기 계자코일에 흐르는 전류와 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 회로기판의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 도시된 실시예에 적용되는 콘트롤 IC의 단자 배치도 이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 스위칭 로직 표이다.
브러쉬리스 진동 모터는 고정자의 회로기판(20)의 상면에 설치되는 계자코일(L1), (L2)에 흐르는 전류가 회로기판(20)에 설치된 콘트롤 IC(22)에 의하여 가변되도록 함으로써, 계자코일(L1), (L2)에 의하여 발생되는 자기장이 발생되도록 하고, 계자코일(L1), (L2)의 자기장과 편심구조의 회전자(미도시)의 영구자석의 자기장이 상호작용하도록 하여, 회전자가 회전되도록 하는 모터이다.
고정자의 회로기판(20)에는 회전에 의한 영구자석의 자기장의 변화를 감지하여 회전자의 위치를 감지하는 홀센서(21)와 홀센서(21)로부터 출력되는 신호와 외부로부터 입력되는 제동(braking) 신호 및 계자코일(L1), (L2)에 흐르는 전류의 크기를 제어하기 위한 PWM 신호를 입력받아 계자코일(L1), (L2)의 전류의 크기와 방향을 제어하기 위한 콘트롤 IC(22)가 실장된다.
도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 콘트롤 IC(22)의 제동신호 및 PWM신호 입력단자(braking/PWM)에 제동신호 및 PWM 신호가 입력되고, 홀센서(21)로부터 출력되는 신호가 입력단자(HN-), (HN+)에 입력된다.
제동신호는 모터 구동중에 회전자를 역회전시켜 급격한 제동을 위하여 입력되는 펄스신호이고, PWM 신호는 100hz 이상으로 동작되는 신호이기 때문에 제동신호와 PWM 신호의 혼합사용이 가능하다. 100hz로 동작되는 PWM 신호의 듀티비를 50%로 가정할 때, PWM 신호의 오프되는 시간T(off)는
T(off) = 1/f × 0.5 = 1/100 × 0.5 = 5 (ms)
로 짧기 때문에 제동신호 및 PWM 신호를 동일한 단자에 인가하는 것이 가능하다.
도 5에 도시된 회로에서 콘트롤 IC(22)의 제어부(23)는 홀센서(21)로부터 입력되는 HN+, HN- 신호를 입력받고, 제동신호 및 PWM 신호를 동일 단자로 입력받아 내부에서 제동신호와 PWM 신호를 분리시키고, HN+, HN-, 제동신호, PWM신호에 의하여 도 6의 스위칭 로직에 의하여 스위칭 소자(Q1), (Q2), (Q3), (Q4)를 제어한다.
제어부(23)의 스위칭 로직은 도 6의 표에 제시되는 바와 같이, 제동신호의 '하이(H)'는 회전자의 정회전 상태를 나타내는 것이고, '로우(L)'일 때는 회전자가 제동을 위하여 역회전하는 상태를 나타낸다.
제동신호가 H이고, HN- 신호가 L, HN+ 신호가 H인 경우에는 출력부(Output1)의 전압이 H, 출력부(Output2)의 전압이 L 상태로 되기 때문에 출력부(Output1)로부터 출력부(Output2)로, 즉 방향①과 같이 전류가 흐르게 되고, HN-신호가 H, HN+ 신호가 L인 경우에는 출력부(Output1) 전압이 L, 출력부(Output2) 전압이 H 상태로 되기 때문에 출력부(Output2)로부터 출력부(Output1)로, 즉 방향②와 같이 전류가 흐르게 된다.
그러나, 정상적인 회전중에 제동을 위하여 제동신호가 '로우'로 변환되게 되고, HN- 신호가 L, HN+ 신호가 H인 경우에는 출력부(Output1)의 전압이 L, 출력부(Output2)의 전압이 H상태로 되기 때문에 출력부(Output2)로부터 출력부(Output1)로, 즉 방향②와 같이 전류가 흐르게 되어 정방향 회전시에 흐르는 전류와 반대방향의 전류가 흐르게 되어 제동된다. 마찬가지로 제동신호가 '로우'인 경우에 HN-신 호가 H, HN+ 신호가 L일 때는 출력부(Output1) 전압이 H, 출력부(Output2) 전압이 L로 되어 출력부(Output1)로부터 출력부(Output2)로, 즉 방향①과 같이 정방향 회전시와 반대방향의 전류가 흐르게 되어 제동된다.
도 3 내지 도 5에 도시된 실시예는 홀 센서(21)가 콘트롤 IC(22)와 분리되어 있는 형태에 대해서 기술되어져 있으나, 콘트롤 IC(22)에 홀센서가 내장된 경우에는 HN+, HN-의 홀센서 입력신호 단자는 생략될 수 있음은 주지의 사실이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 회로기판의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 콘트롤 IC의 단자 배치도이고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예의 스위칭 로직 표이다.
제 1 실시예의 콘트롤 IC는 동일한 단자에 제동신호와 PWM 신호가 입력되고 있는 반면에 제 2 실시예에서는 제동신호와 PWM 신호가 서로 다른 단자에 입력되고 있다.
제 1 실시예에서 콘트롤 IC가 동일한 단자에 PWM신호 및 제동신호를 입력받기 때문에 회로기판의 패턴 구조는 단순하게 되지만, 콘트롤 IC의 제어부에서 두 신호를 분리시켜야 하기 때문에 제어부의 기능이 복잡하게 된다. 제 2 실시예는 제어부의 기능을 단순화시키기 위하여 콘트롤 IC의 별도의 단자에 PWM 신호 및 제동신호가 각각 입력시키는 것이다.
도 7에 도시된 브러쉬리스 진동모터의 회로기판(30)에 설치되는 콘트롤 IC(31)는 제동신호 입력단자(Braking), PWM 신호 입력단자(PWM)이 별도로 구비되고, 외부로부터 각각의 신호가 분리되어 입력되며, 홀센서(32)로 부터 HN-, HN+ 신 호가 입력된다. 제 1 실시예와 마찬가지로 콘트롤 IC(31)에 홀센서가 내장되는 경우에는 홀센서 입력단자는 필요없게 된다.
콘트롤 IC(31)의 제어부는 제동신호, PWM 신호, HN-, HN+를 입력받아 스위칭 소자를 제어하여, 결국 계자코일(L1), (L2)에 흐르는 전류의 방향 및 크기를 제어함으로써 회전자를 정상회전 또는 역회전시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제동신호(Braking)가 '하이(H)'로 정상회전시에 PWM 신호가 H, HN-가 '로우(L)', HN+가 H인 경우에는 도 5에 도시된 출력부(Output1)의 전압이 H이고, 출력부(Output2)의 전압이 L로 되기 때문에 ①방향의 전류가 흐르게 되고, PWM 신호가 H, HN-가 H, HN+가 L인 경우에는 출력부(Output1)의 전압이 L이고, 출력부(Output2)의 전압이 H로 되기 때문에 ②방향의 전류가 흐르게 되어 회전자가 정방향으로 회전한다.
그러나, 회전자가 정방향의 정상회전중에 제동신호가 L로 입력되게 되면, PWM 신호가 H, HN-가 L, HN+가 H인 경우에는 출력부(Output1)의 전압이 L이고, 출력부(Output2)의 전압이 H로 되기 때문에 ②방향의 전류가 흐르게 되어 제동신호가 H인 경우와 반대방향의 전류가 흐르게 되어 제동되게 된다. 마찬가지로 제동신호가L이고, PWM 신호가 H, HN-가 H, HN+가 L인 경우에는 출력부(Output1)의 전압이 H이고, 출력부(Output2)의 전압이 L로 되기 때문에 ①방향의 전류가 흐르게 되어 회전자가 제동되게 된다.
상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 회전자가 편심구조로 이루어 져 회전관성이 큰 브러쉬리스 진동모터를 인위적으로 제동시킬 수 있으므로 제동시간을 짧게 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 편심구조의 회전자;
    상기 회전자에 자기장을 인가하는 계자코일과 상기 계자코일에 흐르는 전류를 제어하는 콘트롤 IC가 설치되는 고정자를 포함하며,
    상기 콘트롤 IC에 상기 회전자를 역회전시키기 위한 제동신호가 입력되면, 상기 콘트롤 IC는 상기 회전자의 정방향 회전시 상기 계자코일에 흐르는 전류와 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 진동모터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 콘트롤 IC는
    상기 회전자의 위치를 나타내는 홀센서로 입력되는 신호, 상기 제동신호 및 상기 계자코일에 흐르는 전류의 크기를 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 입력받아 기 설정된 스위칭 로직에 의하여 스위칭 신호를 발생시키는 제어부;
    상기 스위칭 신호에 의하여 스위칭 되어 상기 계자코일에 흐르는 전류의 방향을 변화시키는 스위칭 소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 진동모터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 콘트롤 IC의 동일 단자에 상기 제동신호 및 상기 PWM 신호가 입력되며, 상기 제어부에서는 상기 제동신호 및 상기 PWM 신호를 분리시키고, 상기 스위칭 로직에 분리된 상기 제동신호 및 상기 PWM 신호가 적용되는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 진동모터.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 콘트롤 IC의 다른 단자에 각각 상기 제동신호 및 상기 PWM 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 진동모터.
KR1020050096467A 2005-10-13 2005-10-13 브러쉬리스 진동모터 KR20070040914A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147440B1 (ko) * 2011-10-19 2012-05-21 선진모타테크주식회사 온실용 살수장치의 제어회로

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