KR20110057034A - 리니어 모터 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

구조를 간소화할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법이 개시된다. 극성이 교번되게 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 고정자, 고정자와의 상호 작용에 의해 직선 구동하는 가동자, 및 위상차를 갖도록 가동자 상에 제공되어 극성 판별을 통해 가동자의 위상을 측정하는 복수개의 리니어홀센서를 포함하며, 별도의 스케일 없이 가동자의 이동 거리를 제어하는 리니어 모터의 제어방법은, 복수개의 리니어홀센서를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 단계, 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계, 및 펄스 신호를 이용하여 가동자의 이동 거리를 제어하는 단계를 포함한다.
리니어 모터, 고정자, 영구자석, 가동자, 리니어홀센서, 폴피치

Description

리니어 모터 및 그 제어방법{LINEAR MOTOR AND CONTROL METHOD THERE OF}
본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 구조를 간소화할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법에 관한 것이다.
리니어 모터는 직선 구동력을 직접 발생시킬 수 있기 때문에 별도의 기계적인 변환장치를 필요로 하지 않고, 비접촉식 운동방식으로 직선구동을 하기 때문에 고속 운전 및 정숙 운전을 할 수 있으며, 정밀한 운전이 가능하다는 장점으로 인해 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있다.
일반적으로 리니어 모터는 극성이 교번되게 영구자석이 배치된 고정자, 가동자코어에 가동자코일이 권선된 가동자를 포함하여 구성되며, 상기 가동자코일에 전류가 인가됨에 따라 가동자코일에서 발생하는 자기력과 영구자석의 자기력 사이의 상호 작용에 의해 직선의 추력이 발생하게 된다.
아울러, 리니어 모터에서는 필연적으로 가동자의 위치 정보에 대한 검출이 이루어져야 한다. 즉, 리니어 모터의 구동시 가동자의 위치 정보가 정확히 검출되지 않으면 요구되는 정확한 위치로의 이동이 어렵고, 추력 및 속도의 안정성이 저 하되는 문제점이 있기 때문에, 리니어 모터에서는 가동자의 절대위치(임의의 좌표 기준점에 대한 위치)와 이동 위치에 대한 검출이 정확하게 이루어져야 한다.
리니어 모터에서 가동자의 위치 정보를 검출하기 위한 방법의 하나로서, 기존에는 가동자 측에 설치되어 고정자 영구자석의 자속을 측정하는 홀센서를 이용하여 가동자의 위상을 검출하고, 고정자 측에 설치되는 리니어 스케일 및 가동자 측에 설치되어 리니어 스케일을 검출하는 센서헤드를 이용하여 가동자의 이동 위치(이동량)를 검출할 수 있도록 한 방식이 제시된 바 있다.
그러나, 기존에는 가동자의 이동량을 검출하기 위해 별도의 리니어 스케일을 구비해야 하기 때문에, 구조가 복잡해지고 제조비용 및 제조시간이 과다하게 소요되어 경제적이지 못한 문제점이 있다. 즉, 리니어 스케일의 정밀도는 리니어 모터의 구동 신뢰성 및 안정성에 많은 영향을 미치기 때문에, 리니어 스케일은 매우 높은 정밀도를 갖도록 제작될 수 있어야 하지만, 고 정밀도를 갖는 리니어 스케일은 매우 고가이기 때문에 생산 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
본 발명은 구조 및 제조공정을 간소화할 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 별도의 리니어 스케일을 배제하고 리니어홀센서 및 영구자석을 이용하여 가동자의 절대위치와 이동 위치를 검출할 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 구동 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 생산 원가를 절감할 수 있는 리니어 모터 및 그 제어방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 극성이 교번되게 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 고정자, 고정자와의 상호 작용에 의해 직선 구동하는 가동자, 및 위상차를 갖도록 가동자 상에 제공되어 극성 판별을 통해 가동자의 위상을 측정하는 복수개의 리니어홀센서를 포함하며, 별도의 스케일 없이 가동자의 이동 거리를 제어하는 리니어 모터의 제어방법은, 복수개의 리니어홀센서를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 단계, 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계, 및 펄스 신호를 이용하여 가동자의 이동 거리를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 고정자에 대한 가동자의 이동량을 센싱하기 위한 별도의 리니어 스케일을 배제하고, 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 리니어홀센서를 이용하여 가동자의 이동거리를 제어하도록 구성된다. 즉, 기존에는 자석의 극성 변화를 단순히 온(on)/오프(off) 신호로 출력하는 일반 홀센서를 이용하여 영구자석에 대한 가동자의 위상을 확인하고, 별도의 리니어 스케일을 통해 가동자의 이동량을 검출해야 했다. 하지만, 본 발명에서는 리니어홀센서를 통해 검출되는 정현파 아날로그 신호를 이용하여 영구자석에 대한 가동자의 위상을 확인함과 아울러 입력 펄스 신호를 산출하여 가동자의 이동량을 제어할 수 있다.
한편, 영구자석 간의 배치 간격은 영구자석의 가공오차 및 제작오차에 의해 일정 이상의 고 정밀도를 가지기 어렵기 때문에, 영구자석의 오차에 의한 가동자의 구동 오차를 보정하기 위한 초기화 단계가 포함될 수 있다. 일 예로, 리니어 모터의 초기화 단계는, 가동자를 기설정된 기준위치에 배치하는 단계, 가동자를 일정 속도로 구동시켜 리니어홀센서로 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝하는 단계, 리니어홀센서를 통해 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)를 산출하는 단계, 및 산출된 단위 폴피치를 메모리부에 저장하는 단계를 포함할 수 있으며, 펄스 신호를 이용하여 가동자의 이동 거리를 제어하는 단계에서, 가동자는 단위 폴피치 단위(n개×단위 폴피치, n은 자연수)로 이동할 수 있다.
아울러, 정현파 아날로그 신호를 체배하여 단위 폴피치를 산출하는 방법은 요구되는 조건 및 처리환경에 따라 다양한 방식이 적용될 수 있다. 일 예로, 단위 폴피치를 산출하는 단계는, 정현파 아날로그 신호를 연산하여 입력 아날로그 신호를 생성하는 단계, 및 입력 아날로그 신호를 변환하여 입력 펄스 신호에 대응되는 단위 폴피치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 단위 폴피치를 산출하는 단계에서, 단위 폴피치는 각 영구자석 간의 길이별로 개별적으로 구분되어 산출될 수 있다. 경우에 따라서는, 단위 폴피치를 산출하는 단계에서, 단위 폴피치는 각 영구자석 간의 길이 전체를 기준으로 평균적으로 산출될 수 있다.
본 발명에 다른 바람직한 실시예에 따르면, 리니어 모터는, 극성이 교번되게 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 고정자, 고정자와의 상호 작용에 의해 직선 구동하는 가동자, 위상차를 갖도록 가동자 상에 제공되어 극성 판별을 통해 가동자의 위상을 측정하는 복수개의 리니어홀센서, 복수개의 리니어홀센서를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하고 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 신호처리부, 및 펄스 신호를 이용하여 상기 가동자의 이동 거리를 제어하는 제어부를 포함한다.
아울러, 리니어 모터는 초기 전원 인가시 초기화되되, 리니어 모터의 초기화시, 기설정된 기준위치에서부터 가동자를 일정 속도로 구동시켜 리니어홀센서로 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝하고, 리니어홀센서를 통해 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)가 산출되며, 신호처리부는 단위 폴피치 정보가 저장되는 메모리부 를 더 포함하고, 제어부는 가동자를 단위 폴피치 단위(n개×단위 폴피치, n은 자연수)로 이동시킨다.
본 발명에 따른 리니어 모터 및 그 제어방법에 의하면, 구조 및 제조공정을 간소화할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 고정자에 대한 가동자의 이동량을 센싱하기 위한 별도의 리니어 스케일을 배제하고, 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 리니어홀센서를 이용하여 가동자의 이동거리를 제어할 수 있다. 따라서, 고 정밀도를 가져야 하는 리니어 스케일을 별도로 제작해야하는 번거로움을 해소할 수 있으며, 생산 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 리니어홀센서를 통해 검출된 신호를 이용하여 단위 폴피치를 산출할 수 있고, 이 단위 폴피치를 기준으로 가동자가 구동될 수 있기 때문에, 영구자석의 가공오차 및 제작오차에 의한 구동오차를 보정할 수 있다. 즉, 영구자석의 가공오차 및 제작오차에 의해 영구자석 간의 배치 간격은 일정 이상의 고 정밀도를 갖기 어렵다. 더욱이, 영구자석 간의 배치 간격이 고 정밀도로 유지되기 위해서는 매우 정밀한 분위기 하에서 제작이 이루어져야 하기 때문에 그 만큼 제작이 어렵고 생산 원가가 상승하게 된다. 하지만, 본 발명에 따르면 영구자석간의 배치 간격이 고 정밀도로 유지되지 않더라도 가동자는 단위 폴피치를 기준으로 구동될 수 있기 때문에 가동자의 구동 신뢰성 및 안정성이 보장될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 리니어 모터의 구성을 설명하기 위한 구성도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법으로서, 리니어홀센서에서 센싱된 신호를 처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법으로서, 단위 폴피치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 모터의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 모터는 고정자(10) 및 고정자(10)에 대해 직선 구동하는 가동자(20), 리니어홀센서(30), 신호처리부(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 고정자(10)는 고정자 플레이트(12) 및 상기 고정자 플레이트(12)의 상면에 극성이 교번되게 배치되는 영구자석(14)을 포함하여 구성된다.
상기 가동자(20)는 복수개의 주치(미도시)가 형성된 가동자코어(22), 및 상기 주치(70)에 권선되어 전류(예를 들어, 3상(U, V, W)의 전류)를 공급하는 가동자 코일(24)를 포함하며, 상기 가동자코일(24)에 전류가 인가됨에 따라 가동자코일(24)에서 발생하는 자기력과 영구자석(14)의 자기력 사이의 상호 작용에 의해 직선의 추력이 발생하게 된다.
아울러, 상기 가동자(20)의 주치에 의한 디텐트력(detent force)을 감소시키기 위해 주치의 모서리부는 챔퍼링(champering)될 수 있다. 경우에 따라서는 주치에 의한 디텐트력을 감소시키기 위해 주치 대신 영구자석의 모서리부를 챔퍼링하거나, 주치의 모서리부에 확장된 팁을 형성하는 구조 등이 채용될 수 있으며, 주치 및 영구자석의 구조 및 배치구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 리니어홀센서(30)는 소정의 위상차를 갖도록 가동자(20) 상에 제공되어 고장자(10)의 영구자석(14)을 센싱하도록 구성된다. 즉, 상기 리니어홀센서(30)는 자석의 극성 변화를 단순히 온(on)/오프(off) 신호로 출력하는 기존의 홀센서와는 달리 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성한다.
상기 리니어홀센서(30)는 90도의 위상차 또는 120도의 위상차를 갖도록 복수개가 가동자(20) 상에 장착될 수 있다. 상기 리니어홀센서(30)는 가동자 상에 직접 장착되거나 통상의 연결부재를 매개로 장착될 수 있으며, 리니어홀센서(30)의 배치 및 장착구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 신호처리부(40)는 상기 리니어홀센서(30)에서 센싱된 신호를 특정 신호로 처리하기 위해 제공된다. 즉, 상기 신호처리부(40)는 상기 리니어홀센서(30)를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하고, 상기 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환한다. 또한, 상기 신호처리부(40)는 후술할 단위 폴피치 정보가 저장되는 메모리부(42)를 포함한다.
상기 제어부(50)는 신호처리부(40)에서 처리된 펄스 신호를 이용하여 통상의 서보드라이버를 통해 가동자(20)의 구동(이동 거리)을 제어할 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성되는 리니어 모터의 제어방법에 대해 설명하기로 한다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법은, 복수개의 리니어홀센서(30)를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 단계(S20), 상기 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계(S30), 및 상기 펄스 신호를 이용하여 가동자(20)의 이동 거리를 제어하는 단계(S40)을 포함한다.
도 5 및 도 6과 같이, 리니어홀센서(30)는 90도의 위상차 또는 120도의 위상차를 갖도록 복수개가 제공될 수 있을까, 리니어홀센서(30)의 개수 및 위상차는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 변경될 수 있다.
먼저, 상기 리니어홀센서(30)를 통해 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적(연속적)으로 감지하여 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성한다. 즉, 도 5와 같이, 이 단계에서는 각 리니어홀센서(30) 를 통해 영구자석의 자속에 따라 90도 위상차를 갖는 파형 형상의 두개의 정현파 아날로그 신호가 생성될 수 있다.
다음, 상기 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환한다. 즉, 도 6과 같이, 정현파 아날로그 신호는 통상의 변환방법을 통해 펄스 신호로 변환될 수 있다.
그 후, 상기 펄스 신호를 이용하여 가동자(20)의 이동 거리를 제어할 수 있다. 즉, 검출된 두개의 펄스 신호(A,B)의 교차 지점을 카운트함으로써, 가동자(20)의 위상을 검출할 수 있다. 또한, 검출된 두개의 정현파 아날로그 신호를 통상의 연산방법을 통해 조합하여 입력 아날로그 신호를 생성할 수 있으며, 이 입력 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환함으로써 가동자(20)의 구동에 필요한 입력 펄스 신호를 산출할 수 있다. 따라서, 가동자(20)는 입력 펄스 신호 수만큼 이동 거리가 제어될 수 있다. 아울러, 상기 두개의 정현파 아날로그 신호의 조합은 통상의 연산방법에 의해 구현될 수 있으며, 이 연산방법의 종류 및 특징에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명에서는 별도의 리니어 스케일을 배제하고 영구자석을 센싱하는 리니어홀센서(30)를 이용하여 가동자(20)의 이동거리를 제어할 수 있다. 즉, 기존에는 자석의 극성 변화를 단순히 온(on)/오프(off) 신호로 출력하는 일반 홀센서를 이용하여 영구자석에 대한 가동자의 위상을 확인하고, 별도의 리니어 스케일을 통해 가동자의 이동량을 검출해야 했다. 하지만, 본 발명에서는 리니어홀센서(30)를 통해 검출되는 정현파 아날로그 신호를 이용하여 영구자석에 대한 가동자(20)의 위상을 확인함과 아울러 입력 펄스 신호를 산출하여 가동자(20)의 이동량 을 제어할 수 있다.
한편, 상기 영구자석 간의 배치 간격은 영구자석의 가공오차 및 제작오차에 의해 일정 이상의 고 정밀도를 가지기 어렵기 때문에, 영구자석의 오차에 의한 가동자(20)의 구동 오차를 보정하기 위한 초기화 단계(S10)가 포함될 수 있다.
즉, 도 4와 같이, 상기 리니어 모터의 초기화 단계(S10)는, 상기 가동자(20)를 기설정된 기준위치에 배치하는 단계(S11), 상기 가동자(20)를 일정 속도로 구동시켜 상기 리니어홀센서(30)로 상기 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝하는 단계(S13), 상기 리니어홀센서(30)를 통해 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)를 산출하는 단계(S15), 및 산출된 상기 단위 폴피치를 메모리부(42)에 저장하는 단계(S17)를 포함할 수 있다.
먼저, 가동자(20)를 미리 설정된 기준위치에 배치시킨 후, 가동자(20)를 일정한 속도로 구동시켜 모든 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝한다.
상기 영구자석이 스캐닝되는 동안 리니어홀센서(30)에서 검출되는 신호를 이용하여 각 영구자석 간의 길이(L1, L2, L3 ... Ln)를 검출할 수 있으며, 상기 리니어홀센서(30)를 통해 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파 아날로그 신호가 출력될 수 있다.
다음, 상기와 같이 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)를 산출한다. 상기 정현파 아날로그 신호를 체배하여 단위 폴피치를 산출하는 방법은 요구되는 조건 및 처 리환경에 따라 다양한 방식이 적용될 수 있다. 일 예로, 상기 단위 폴피치를 산출하는 단계는, 상기 정현파 아날로그 신호를 연산하여 입력 아날로그 신호를 생성하는 단계, 및 상기 입력 아날로그 신호를 변환하여 입력 펄스 신호에 대응되는 단위 폴피치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 단위 폴피치를 산출하는 단계에서, 단위 폴피치(P1, P2, P3...)는 각 영구자석 간의 길이별로 개별적으로 구분되어 산출될 수 있다. 즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 각 영구자석 간의 길이 구간(L1, L2, L3 ... Ln)이 서로 다른 길이를 가질 경우, 각 구간(L1, L2, L3 ... Ln)에 해당되는 단위 폴피치(P1, P2, P3...)는 각각 서로 다른 길이(폭)(P1≠P2≠P3...)을 갖도록 산출될 수 있다.
전술한 실시예에서는 단위 폴피치가 각 영구자석 간의 길이별로 개별적으로 구분되어 산출된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 단위 폴피치(P')는 각 영구자석 간의 길이 전체를 기준으로 평균적으로 산출될 수 있다. 즉, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 각 영구자석 간의 길이 구간(L1, L2, L3 ... Ln)이 서로 다른 길이를 가질 경우, 각 구간(L1, L2, L3 ... Ln)에 해당되는 단위 폴피치는 모두 같은 길이(폭)(P')를 갖도록 산출될 수 있다.
그 후, 상기 산출된 단위 폴피치 정보는 메모리부(42)에 저장될 수 있으며, 상기 가동자(20)는 메모리부(42)에 저장된 상기 단위 폴피치 정보를 기준으로 단위 폴피치 단위(n개×단위 폴피치, n=1,2,3...)로 이동 거리가 제어될 수 있다.
한편, 전술한 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 단위 폴피치를 산출하는 단계에서, 정현파 아날로그 신호는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 비트(bit) 단위로 체배될 수 있다. 정현파 아날로그 신호의 체배가 높아질수록 정밀도는 향상될 수 있으나, 정현파 아날로그 신호의 체배가 높아질수록 처리되어야 할 신호량이 증가되어 가동자(20)의 구동 속도가 저하될 수 있기 때문에, 정현파 아날로그 신호의 체배는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 이루어질 수 있어야 한다.
또한, 모터의 구동시에는 전술한 단위 폴피치 정보를 기준으로 가동자가 구동될 수 있으나, 모터의 구동 도중 전원이 오프되거나 재부팅될 경우에는 전술한 초기화 단계 다시 거친 후 모터가 구동될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 모터의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법으로서, 리니어홀센서에서 센싱된 신호를 처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 리니어 모터의 제어방법으로서, 단위 폴피치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 모터의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 고정자 12 : 고정자 플레이트
14 : 영구자석 20 : 가동자
22 : 가동자코어 24 : 가동자코일
30 : 리니어홀센서 40 : 신호처리부
42 : 메모리부 50 : 제어부

Claims (9)

  1. 극성이 교번되게 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 고정자, 상기 고정자와의 상호 작용에 의해 직선 구동하는 가동자, 및 위상차를 갖도록 상기 가동자 상에 제공되어 극성 판별을 통해 상기 가동자의 위상을 측정하는 복수개의 리니어홀센서를 포함하며, 별도의 스케일 없이 상기 가동자의 이동 거리를 제어하는 리니어 모터의 제어방법에 있어서,
    상기 복수개의 리니어홀센서를 통해 상기 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 상기 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하는 단계;
    상기 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 펄스 신호를 이용하여 상기 가동자의 이동 거리를 제어하는 단계;
    를 포함하는 리니어 모터의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    초기 전원 인가시 상기 리니어 모터를 초기화하는 단계를 더 포함하되,
    상기 리니어 모터의 초기화 단계는,
    상기 가동자를 기설정된 기준위치에 배치하는 단계;
    상기 가동자를 일정 속도로 구동시켜 상기 리니어홀센서로 상기 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝하는 단계;
    상기 리니어홀센서를 통해 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 상기 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)를 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 단위 폴피치를 메모리부에 저장하는 단계;를 포함하고,
    상기 펄스 신호를 이용하여 상기 가동자의 이동 거리를 제어하는 단계에서, 상기 가동자는 상기 단위 폴피치 단위(n개×단위 폴피치, n은 자연수)로 이동하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 폴피치를 산출하는 단계는,
    상기 정현파 아날로그 신호를 연산하여 입력 아날로그 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 입력 아날로그 신호를 변환하여 입력 펄스 신호에 대응되는 상기 단위 폴피치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 제어방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위 폴피치는 상기 각 영구자석 간의 길이별로 개별적으로 구분되어 산출되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단위 폴피치는 상기 각 영구자석 간의 길이 전체를 기준으로 평균적으로 산출되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 제어방법.
  6. 극성이 교번되게 배치되는 복수개의 영구자석을 갖는 고정자;
    상기 고정자와의 상호 작용에 의해 직선 구동하는 가동자;
    위상차를 갖도록 상기 가동자 상에 제공되어 극성 판별을 통해 상기 가동자의 위상을 측정하는 복수개의 리니어홀센서;
    상기 복수개의 리니어홀센서를 통해 상기 각 영구자석의 극성에 따른 자속을 선형적으로 감지하여 상기 각 영구자석의 극성 변화에 대한 정현파(sine curve) 아날로그 신호를 생성하고, 상기 정현파 아날로그 신호를 펄스 신호로 변환하는 신호처리부; 및
    상기 펄스 신호를 이용하여 상기 가동자의 이동 거리를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 리니어 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리니어 모터는 초기 전원 인가시 초기화되되,
    상기 리니어 모터의 초기화시, 기설정된 기준위치에서부터 상기 가동자를 일정 속도로 구동시켜 상기 리니어홀센서로 상기 영구자석 간의 길이를 차례로 스캐닝하고, 상기 리니어홀센서를 통해 출력되는 정현파 아날로그 신호를 체배(multiplying)하여 상기 각 영구자석 간의 길이 대응되는 단위 폴피치(pole pitch)가 산출되며,
    상기 신호처리부는 상기 단위 폴피치 정보가 저장되는 메모리부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가동자를 상기 단위 폴피치 단위(n개×단위 폴피치, n은 자연수)로 이동시키는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위 폴피치는 상기 각 영구자석 간의 길이별로 개별적으로 구분되어 산출된 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단위 폴피치는 상기 각 영구자석 간의 길이 전체를 기준으로 평균적으로 산출된 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013064614A3 (de) * 2011-11-02 2014-05-22 Hamilton Bonaduz Ag Linearmotor mit mehreren sensoreinheiten und modularem statoraufbau
KR20190115634A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064049A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064048A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064050A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
CN114362596A (zh) * 2020-10-13 2022-04-15 昆山纳博旺精工科技有限公司 直线电机位置反馈系统及工作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3257664B2 (ja) * 1996-07-11 2002-02-18 トヨタ車体株式会社 リニアモータ式自動扉
KR100905937B1 (ko) * 2007-05-03 2009-07-06 국방과학연구소 선형 홀 센서를 이용한 브러시리스 ｄｃ 모터 및 이 모터속도 신호 구현 방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013064614A3 (de) * 2011-11-02 2014-05-22 Hamilton Bonaduz Ag Linearmotor mit mehreren sensoreinheiten und modularem statoraufbau
US10050507B2 (en) 2011-11-02 2018-08-14 Hamilton Bonaduz Ag Linear motor having a plurality of sensor units and a modular stator setup
KR20190115634A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064049A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064048A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
KR20200064050A (ko) * 2020-05-29 2020-06-05 대요메디(주) 모의 맥파 발생 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 기기용 시험 장치
CN114362596A (zh) * 2020-10-13 2022-04-15 昆山纳博旺精工科技有限公司 直线电机位置反馈系统及工作方法
CN114362596B (zh) * 2020-10-13 2024-04-05 昆山纳博旺精工科技有限公司 直线电机位置反馈系统及工作方法

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