KR20070107337A

KR20070107337A - 모터의 기동 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070107337A
Application number: KR1020060039680A
Authority: KR
Inventors: 최재학; 심장호; 이성호; 박진수; 김재민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-11-07
Also published as: US20090160393A1; WO2007126252A1; CN101432953B; KR101198235B1; CN101432953A; US8390237B2

Abstract

본 발명은 모터의 기동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 동기속도의 75~80%에서 여자 코일의 여자를 통해 자기층을 포함한 로터를 착자시킨 후 동기속도로 진입함에 따라 기동 토크가 작은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 스테이터의 주권선과 보조권선에 의해 기동하는 여자 회로에 기동 캐패시터를 포함하여 구성된 여자 제어 회로와; 상기 여자 제어 회로의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 여자 코일을 여자시키는 전자 제어 장치로 구성되어 기동 시 보조권의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 기동 토크를 증대하여 동기화 진입을 용이하게 함으로써 초기 기동 토크를 크게 하여 동기화 진입을 용이하게 하고, 자기층을 포함한 로터의 착자 정도를 향상시켜 빠르게 동기화에 진입시키는 효과가 있다.

Description

모터의 기동 제어 장치 및 방법{EXCITING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR}

도 1은 종래 냉장고의 모터의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 기동 제어 장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 도 2의 모터 회로의 여자 제어 회로를 보인 예시도.

도 4는 도 3의 모터 회로의 여자 스위치 동작을 보인 예시도.

도 5는 도 2의 모터의 속도-토크 곡선을 보인도.

도 6은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도.

도 7은 도 6의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도.

도 8은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도.

도 9는 도 8의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

20 : 스테이터 30 : 자기층

33 : 피드백 코일 38 : 여자 코일

40 : 로터 101 : 여자 제어 회로

102 : 전자 제어 장치

본 발명은 모터의 기동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기동 시 보조권의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 기동 토크를 증대하여 동기화 진입을 용이하게 할 수 있게 한 모터의 기동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

냉장고의 모터는 치/슬롯 구조의 코어와 주권선과 보조권선으로 이루어진 종래의 단상 유도전동기 스테이터에 2개의 여자기 폴 및 여자 코일을 별도 설치한다. 상기 모터의 로터는 일반적인 농형 도체 바를 갖는 유도 전동기 회전자에 탈자 및 착자를 용이하게 하는 자기층을 구비한다. 모터 회로의 여자 제어 회로는 상기 자기층을 착자하기 위한 여자 코일을 제어하는 회로이다. 상기 여자 제어 회로는 피드백 코일, 캐패시터, 속도 응답 스위치, 외부 컨트롤러, 및 외부 컨트롤러로 구성된다.

도 1은 종래 냉장고의 모터의 구성을 보인 블록도이다. 종래 냉장고의 모터 제어 장치는 상기 모터의 스테이터(20)의 주권선과 보조권선에 전원을 인가하여 자기층(30)을 포함한 로터(40)를 회전시킨 후, 일정 속도 이상(동기속도 75~80%)에서 외부 제어 회로를 이용한 스위치를 온/오프하여 여자 코일을 여자하여 자기층(30)을 착자시킨다. 여자 코일을 여자하는 모터 제어 장치는 외부에 별도의 컨트롤러로 설치된다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 동기속도의 75~80%에서 여자 코일의 여자를 통해 자기층을 포함한 로터를 착자시킨 후 동기속도로 진입함에 따라 기동 토크가 작은 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 기동 시 보조권의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 기동 토크를 증대하여 동기화 진입을 용이하게 할 수 있도록 한 모터의 기동 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스테이터의 주권선과 보조권선에 의해 기동하는 여자 회로에 기동 캐패시터를 포함하여 구성된 여자 제어 회로와; 상기 여자 제어 회로의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 여자 코일을 여자시키는 전자 제어 장치로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 기동 제어 장치의 구성을 보인 블록도이고, 도 3은 도 2의 모터 회로의 여자 제어 회로를 보인 예시도이고, 도 4는 도 3의 모터 회로의 여자 스위치 동작을 보인 예시도이고, 도 5는 도 2의 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이고, 도 6은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도이고, 도 7은 도 6의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이고, 도 8은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도이고, 도 9는 도 8의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 의한 것으로, 모터의 기동 제어 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

상기 첨부된 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 기동 제어 장치를 설명하면, 피드백 코일, 캐패시터, 속도 응답 스위치 및 외부 컨트롤러로 구성된 여자 제어 회로(101)와; 여자 제어 회로(101)의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 여자 코일을 여자시키는 전자 제어 장치(102)로 구성된다.

상기 모터의 기동 제어 장치 구성을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용되는 용어를 정의한다.

본 발명에서 사용되는 양방향 도통 전력용 반도체는 Triac이다. 그리고 PTC는 주변 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자이다. 보조 권선의 축은 주권선의 축보다 90ㅀ앞서게 한다. 또한, 주 고정자 권선의 권선수보다 적은 권선수가 필요하고 작은 컨덕터 크기의 보조 권선은 주권선 보다 인덕턴스 비율로 볼 때 큰 저항값을 가진다. 여자 코일은 전자 제어기의 릴레이 제어에 의해 로터의 자기층을 착자시킴.

이하, 상기 여자 제어 회로의 장치 구성을 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 3상 전원 라인은 회로 차단기(62)에 입력되고, 2극쌍 스위치(68)는 주권 선, 보조권선, 여자 코일(38), 및 피드백 코일(33)을 온/오프하고, 속도 응답 스위치(92)는 피드백 코일(33)의 속도 응답에 의해 여자 코일(38)을 여자시킨다.

도 4는 도 3의 모터 회로의 여자 스위치 동작을 보인 예시도이다. 모터 회로의 여자 제어 회로(101)는 모터의 주권선, 보조권선 및 여자 코일(38)에 전원을 공급한다. 여자 제어 회로(101)의 여자 스위치(ES)는 상기 여자 코일(38)을 온/오프하여 모터의 주권선 또는 보조권선에 여자 코일(38)을 연결하거나 연결하지 않는다. 여자 제어 회로(101)의 전자 제어기는 상기 여자 스위치(ES)를 제어하여 여자 코일(38)의 온/오프 연결을 제어한다.

여자 스위치(ES)는 여자 코일(38)에 공급되는 전원을 온/오프한다. 여자 스위치(ES)는 릴레이 또는 양방향 도통 전력용 반도체에 해당한다. 여자 스위치(ES)가 닫히면 여자 코일(38)에 전원이 공급되어 여자 코일(38)은 여자되어 자기층(30)을 포함한 로터(40)를 착자시킨다. 다시 여자 스위치(ES)가 열리면 여자 코일(38)에 공급되던 전원이 차단된다.

도 5는 도 2의 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이다. 히스테리시스 토크는 일정하고, 인덕션 토크는 상승하다 하강하고 동기 영역에서 마그네틱 토크는 급상승한 후 하강한다.

도 6은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도이다. 여자 제어 회로(101)는 전원에 병렬 연결된 주권선(M)과; 주권선(M)에 병렬 연결된 보조권선(S)과; 상기 보조권선(S)의 기동을 제어하는 PTC와; 동기속도에서의 상기 보조권선(S)의 주파수 특성에 대응하는 임피던스를 매칭하는 기동 캐패시터(Cs)와; 상기 동기속도 대 비 소정 비율에서 기동 토크를 증대시키는 여자 코일(E)과; 상기 여자 코일(E)을 여자시키는 여자 스위치(ES)로 구성된다. 여기서, PTC는 주변 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자이다.

도 7은 도 6의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이다. 보조권선의 기동 캐패시터(Cs)가 사용된 경우 PTC의 동작 시간 이전에 착자 전류 투입한다. 예를 들어, PTC의 동작 시간 0.8초 이내에 착자 전류를 투입한다. 즉, 동기속도 60~70%의 최대 토크 지점에서 착자 전류를 투입한다. 따라서 동기속도 대비 60~70%에서 여자 코일(E)은 여자되어 기동 토크를 증대시킨다.

도 8은 도 2의 여자 제어 회로를 보인 예시도이다. 여자 제어 회로는 전원에 병렬 연결된 주권선(M)과; 주권선(M)에 병렬 연결된 보조권선(S)과; 상기 보조권선(S)의 기동을 제어하는 PTC와; 상기 동기속도 대비 소정 비율에서 기동 토크를 증대시키는 여자 코일(E)과; 상기 여자 코일(E)을 여자시키는 여자 스위치(ES)로 구성된다. 여기서, PTC는 주변 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자이다.

도 9는 도 8의 여자 제어 회로에 의한 모터의 속도-토크 곡선을 보인도이다. 보조권선의 기동 캐패시터(Cs)가 사용되지 않는 경우 PTC의 동작 시간 이후에 착자 전류 투입한다. 예를 들어, PTC의 동작 시간 0.8초 이후에 착자 전류를 투입한다. 즉, 동기속도 70~80%의 최대 토크 지점에서 착자 전류를 투입한다. 따라서 동기속도 대비 70~80%에서 여자 코일은 여자되어 기동 토크를 증대시킨다.

이상, 상기 구성의 모터의 기동 제어 장치는 여자 제어 회로에 피드백 코일, 캐패시터, 속도 응답 스위치 및 외부 컨트롤러를 구성하고 전자 제어 장치에 여자 제어 회로의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 여자 코일을 여자시키게 구성한다. 즉, 상기 모터의 기동 제어 장치는 서로 다른 장치 구성에 의해 구현 가능하지만 필요에 따라 장치 구성을 합치거나 세분화된 구성으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 모터의 기동 제어 장치는 일련의 절차를 수행하는 프로그램의 실행이 가능한 마이크로 컨트롤러와 같은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 컨트롤러는 릴레이의 온/오프를 제어하는 출력 인터페이스, 릴레이의 온/오프에 의해 여자 전류의 흐름을 제어하는 전류 제어 인터페이스를 포함할 수 있다.

이상, 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어기는 릴레이의 온/오프를 제어하는 출력 인터페이스를 다르게 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 인터페이스는 양방향 도통 전력용 반도체를 제어하는 출력 인터페이스로 대체될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 기동 시 보조권의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 기동 토크를 증대하여 동기화 진입을 용이하게 함으로써 초기 기동 토크를 크게 하여 동기화 진입을 용이하게 하고, 자기층을 포함한 로터의 착자 정도를 향상시켜 빠르게 동기화에 진입시키는 효과가 있다.

Claims

스테이터의 주권선과 보조권선에 의해 기동하는 여자 회로에 기동 캐패시터를 포함하여 구성된 여자 제어 회로와;

상기 여자 제어 회로의 기동 캐패시터의 사용 유무에 따라 착자 투입시간을 조절하여 여자 코일을 여자시키는 전자 제어 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 여자 제어 회로는

여자 코일을 온/오프하여 모터의 주권선 또는 보조권선에 여자 코일을 연결하거나 연결하지 않는 여자 스위치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 여자 스위치는

릴레이 또는 양방향 도통 전력용 반도체로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 여자 제어 회로는

전원에 병렬 연결된 주권선과;

상기 주권선에 병렬 연결된 보조권선과;

상기 보조권선의 기동을 제어하는 PTC와;

동기속도에서의 상기 보조권선의 주파수 특성에 대응하는 임피던스를 매칭하는 기동 캐패시터와;

상기 동기속도 대비 소정 비율에서 기동 토크를 증대시키는 여자 코일과;

상기 여자 코일을 여자시키는 여자 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 PTC는

주변 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제4항에 있어서, 전자 제어 장치는

PTC의 동작 시간 이전 0.8초 이내에 착자 전류를 투입하도록 동기속도 60~70%의 최대 토크 지점에서 착자 전류를 투입하게 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 여자 제어 회로는

전원에 병렬 연결된 주권선과;

상기 주권선에 병렬 연결된 보조권선과;

상기 보조권선의 기동을 제어하는 PTC와;

상기 동기속도 대비 소정 비율에서 기동 토크를 증대시키는 여자 코일과;

상기 여자 코일을 여자시키는 여자 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 PTC는

주변 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는

PTC의 동작 시간 0.8초 이후에 착자 전류를 투입하도록 동기속도 70~80%의 최대 토크 지점에서 착자 전류를 투입하게 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 기동 제어 장치.