KR20150094645A - 브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체 - Google Patents

브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체 Download PDF

Info

Publication number
KR20150094645A
KR20150094645A KR1020157016375A KR20157016375A KR20150094645A KR 20150094645 A KR20150094645 A KR 20150094645A KR 1020157016375 A KR1020157016375 A KR 1020157016375A KR 20157016375 A KR20157016375 A KR 20157016375A KR 20150094645 A KR20150094645 A KR 20150094645A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
motor
control
servo
actuator
Prior art date
Application number
KR1020157016375A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102191459B1 (ko
Inventor
에릭 론두
가엘 안드리유
Original Assignee
무빙 마그네트 테크놀로지스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48539244&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20150094645(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 무빙 마그네트 테크놀로지스 filed Critical 무빙 마그네트 테크놀로지스
Publication of KR20150094645A publication Critical patent/KR20150094645A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102191459B1 publication Critical patent/KR102191459B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H02P6/145—
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B1/00—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values
    • G05B1/01—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric
    • G05B1/03—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric for comparing digital signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/046—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor with electric means, e.g. electric switches, to control the motor or to control a clutch between the valve and the motor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B1/00—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values
    • G05B1/01—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric
    • G05B1/02—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric for comparing analogue signals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0623—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the set value given to the control element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H02P6/153—Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/30—Arrangements for controlling the direction of rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체에 관련되며, 상기 기계 조립체는 제어 유닛 및 액추에이터를 포함하며, 상기 제어 유닛은 제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하고, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 2-와이어 전자 신호를 출력하고, 상기 액추에이터는 N 개(N 개 또는 그 이상) 상을 갖는 다상 브러시리스 전자 모터, 상기 모터의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 프로브, 및 상기 2-와이어 전자 신호로부터 상기 모터의 N 개 상에 공급하기에 적합한 전력 스위치를 포함하고, 전력 스위치의 상태가 상기 검출 프로브에의해 방출되는 신호에 의해 직접 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체{MECHATRONIC ASSEMBLY FOR DRIVING AN EXTERNAL MEMBER USING A BRUSHLESS MOTOR AND A SIMPLE ASSEMBLY OF ELECTRONIC COMPONENTS}
본 발명은 다상(polyphase) 브러시리스 직류(BLDC; brushless direct current)모터에 관련된다. 더욱 특별하게는, 마이크로프로세서를 이용하지 않고, 모터를 구동하기 위한 두 개의 와이어만 요구되는, 모터를 제어하는 방법에 관련된다.
기계적인 액추에이터에 대한 요구는 다양한 활동 분야 및 환경에서 점점 중요해지고 있다. 자동차는 이러한 분야의 일부분이고, 오염물질 방출을 줄이기 위한 OEM(Original Equipment Manufacturers)에 대한 요구는 그들의 내연기관에 대한 수많은 추가 요소를 제안하게 만들었다. 게다가, 엔진의 다운사이징 및 주변 기능의 다양화는 공간이 점점 더 작아질 수 있게 만들었다. 주변 기능들이 설치되어야 하는 환경은 열 및 기계적인 매우 심각한 제약(온도, 진동 및 이용 가능한 공간)을 가지게 된다.
따라서 이러한 제약들을 다루기 위해, 더 튼튼한 시스템이 제안되고 있다. 브러시리스 직류(BLDC) 모터는 기술적으로 이러한 제약을 충족시키나, 이것은 종종 제어 전자 장치에 대한 요구사항에 부적할 수 있다. 전자 장치는 고온 시스템에서 수명을 보증하기 위한 난제에 도달했다. 따라서 혁신적으로 최적화된 해결방안이 개발될 것이 요구된다.
또한, 자동차 분야는 점점 경쟁이 심해지고, 많은 기계적 기능들이 전동장치(gearing)에 연관된 브러쉬드 DC 모터 기술을 이용하여 실행되고 있다. 시스템 비용의 이유로 인해, 브러쉬(드) DC 모터(BDC)는 종종 브러시리스 DC 모터(BLDC)보다 선호되며, 특히 제어가 용이한 것이 주된 이유이나, 마이크로프로세서가 존재하지 않은 이유로 전자 장치의 비용이 줄어드는 이유도 있다. 이것은 수 많은 자동차용 전자 제어 유닛(ECU)이 단상 액추에이터(극성을 가진 솔레노이드 또는 DC 모터 등)의 2차원 제어를 위한 전용 전력 브릿지(H-브릿지로 언급됨)가 구비됨으로써 강화된다.
그러나, 엔지니어들은 순전히 경제적인 이유로, BLDC와 같이 강도, 낮은 마모도, 전자기 호환성, 소형화등을 제공하는 종래의 DC 모터와 비교할 수 없는 이점을 제공하는 기술들을 이용할 수 없다.
현존하는 ECU를 이용하여 제품을 시장에 출시하는 양을 증가시키는 것은 새로운 제어 및 레귤레이션 소프트웨어를 디버깅하고 승인하기 위한 요구를 회피함으로써 가능하다.
자동차 분야 또는 다른 분야의 수많은 기능 또는 특징들은, 공압, 유압 또는 전자식 종류의 이와 같은 시스템이 회전 또는 변형하도록 서보 제어되는 것을 가능하게 하는 시스템을 요구한다. 본 발명에 대한 서술에 있어서, 관련된 고려사항은 전자 액추에이터에 주로 관련된다. 본 발명에 있어서, 용어 "액추에이터"는 모터 회전자의 위치를 검출하기 위한 임의의 검출 수단, 임의의 이동 변환 수단, 출구 위치 센서, 통신 전자 장치, 및 커넥터에의해, 전자 모터로 형성되는 조립체를 묘사한다.
주요한 두 종류의 액추에이터가 구별된다:
- "덤(dumb)" 액추에이터; 도 1은 슬라이더와 연관된 저항 트랙으로 요약될 수 있는 위치 센서(7) 및 브러시 DC 모터(20)를 포함하는 액추에이터(2); 독립적인 위치 서보-제어를 담당하는 스마트 부분인, 전자 제어 유닛 또는 "ECU"라고 당업자에게 알려진, 옵셋 전자 유닛(1)을 보여주고;
-"스마트" 액추에이터; 이와 같은 액추에이터는 위치 서보-제어 기능을 담당하는 마이크로컨트롤러를 포함하고, 이러한 종류의 액추에이터는 펄스폭변조(PWM)신호 또는 지역내부연결네트워크(LIN) 또는 제어영역네트워크(CAM) 통신 버스에 의해 제어되고, 이러한 타입의 버스는 자동차 분야의 표준 버스로서 인식되고 있다.
예컨대 터보 시스템의 웨스트게이트와 같은 내연기관에 가까운 자동차 어플리케이션에 있어서, "덤" 해결방안은 "스마트" 해결방안에 비하여, 특히 마이크로컨트롤러에 있어서 전자 컴포넌트의 고온 적합성을 이유로 더 선호된다.
덤 해결방안에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, ECU(1)는 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)에 연결된 위치 센서(7)에 의해 전달되는 위치 신호를 읽고, 브러시 DC 모터(20)에 적용된 토크 및 방향 신호(7)를 계산한다. 기계적 출구부(12)는 예컨대 밸브 부재 또는 니들(needle)과 같은 움직이는 외부 부재(미도시)에 연결된다. 모터(20)의 움직임은 전동장치 부분 또는 (회전-선형) 동작 변형기(9)를 통해 액추에이터(2)로 전달된다. 따라서 루프에 가까운 이것은 위치 관점에서 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)를 서보-제어하는 것을 가능하게 한다. ECU(1) 및 액추에이터(2) 사이에 몇몇의 연결부(3)가 존재한다: 브러시 DC 모터(20)에 대한 2개의 와이어 - 이 두 개의 와이어 사이의 차동신호는 포지티브 신호이거나 네거티브 신호가 될 수 있다 - 그리고 위치 센서(7)에 대한 3 개의 와이어 - 하나는 접지에 대한 것, 하나는 전력 서플라이의 포지티브 신호에 대한 것, 그리고 하나는 위치 신호에 대한 것이다. DC 모터(20)는, 네 개의 트랜지스터(15a, 15b, 15c, 15d)로 구성된 "H-브릿지"(도 24 참조)로 언급되는 전력 브릿지를 통해, ECU(1)에 의해 전달되는 토크 및 방향 신호(6)에 응답한다.
특허 US5773941는 두 개의 와이어를 이용하여 3상 브러시리스 DC 모터를 일 방향으로 제어하는 것을 가능하게 하는 발명을 설명하며, 여기서 하나의 와이어는 레퍼런스(접지 또는 0V) 와이어이고, 다른 하나는 토크 신호 와이어이다. 외부 전력 서플라이는 연속신호 또는 초프(chopped)신호가 될 수 있는 토크 신호를 전달한다. 커뮤테이션(commutation) 전자 장치(20)는 토크 신호로부터 에너지를 획득하는 재충전 가능한 전력 서플라이에의해 스스로 동력을 얻을 수 있다.
산업 또는 자동차 어플리케이션에 관계없이, 브러시리스 DC 모터는 특허 US 4365187(칼럼1. 라인9)에서 설명된 것과 같은 종래 DC 모터와 비교하여 이점이 있으므로, 최근 널리 이용되고 선호되고 있다. 바람직한 타입의 브러시리스 모터는 하나의 코일 또는 두 개의 하프(half) 코일을 포함하는 단상 브러시리스 DC 모터 구조를 가지는 것이다. 모터의 빈 공간에 내장되거나 모터의 하우징(30) 내에 내장될 수 있는 간단한 전자장치는, 하나 또는 두 개의 홀-효과 프로브에 의해 전달되는 신호에 기반하여, 상기 모터의 셀프 커뮤테이션(self-commutation)를 관리한다.
자동차의 후드 또는 본넷 아래 위치하는 요소들의 대전(electrification) 증가는 다양한 제약과 스트레스, 특히 점차 심해지는, 특히 주위온도가 125℃ 이상을 견디는, 스트레스를 다루는 전자 액추에이터가 나오는 계기가 되었다.
모터를 제어하고 액추에이터의 위치를 서보 제어하기 위해 필요한 복잡한 전자장치 및/또는 마이크로컨트롤러를 통합한 종래의 "스마트" 시스템은 이들이 견딜 수 있는 주변 온도가 제한된다. 경제적으로 "실행 가능한" 타입의 컴포넌트는 125℃ 의 한계를 넘지 못하고, 비용이드는 냉각 수단이 요구된다.
종래의 덤 시스템은, 액추에이터가 임의의 복잡하고 민감한 전자 컴포넌트를 포함하지 않기 때문에, 요구되는 주변 온도와 양립 가능하다. 그러나 이러한 액추에이터는, 산업적으로 표현하면, 브러시 DC 모터를 이용하고 있는데 이 모터는 낮은 성능과 브러시리스 모터보다 작은 소형화를 이루지 못하고 있는데, 상기 브러시리스 모터는 보통의 브러시 DC 모터의 수명보다 긴 수명을 갖는 큰 장점이 있다. 브러시 DC 모터가 전자 시스템 및 컴퓨터 환경에서 점차적으로 차지되는 중요한 요인인 전자기적 방해의 근원이라는 것은 익히 알려져있다.
다상 브러시리스 DC 모터에 대한 종래 구조 중 하나는 스타 구조(star configuration) 또는 델타 구조로 연결된 3 상(phase) 모터로서, 모터의 전력 서플라이에 대하여 3개의 연결점을 남겨둔다. 어플리케이션을 위치시키기 위한 브러시리스 DC 모터의 셀프-커뮤테이션(self-commutation)은 모터 회전자의 위치를 결정하기 위해 이용될 수 있는 3개의 프로브를 필요로 한다. 브러시 DC 모터 대신, 브러시리스 DC 모터를 포함하는 덤 액추에이터를 디자인하는 것은 3상 모터를 제어하기 위해 디자인되고 적용되는 ECU로 만들어질 것이 요구되고, 즉, 여섯 개의 트랜지스터를 포함하는 3상 브릿지 및 회전자 프로브를 포함하는 다섯 개의 연결점이 요구된다. 위치 서보 제어 시스템은 모터 회전의 양 방향 제어를 요구하고 이것은 특허 US 5773941에 설명된 발명으로 완성될 수 없고, 여기서 입구부(참조부호 22)는 하나의 극성만을 수용할 뿐이다.
브러시리스 DC 모터의 다른 어플리케이션에 대한 중요사항은 단상인 것으로, 특허 US 4365187에 설명된 사항은 주로 일 방향 회전만을 요구하는 팬 또는 펌프에 이용된다. 상술한 특허의 칼럼5, 라인3에 설명된 바와 같이, 모터의 구조는 그 기하학적 형태 또는 프로브의 위치에 따라 디자인되어, 모터가 적절하게 시작하고 회전 방향이 적절성이 보장되어야 한다. 그 결과 단상 브러시리스 DC 모터 및 그 제어 전자장치는 어플리케이션을 위치시키는 것에 적합하지 않고, 이것이 본 발명의 목적으로, 끊임없이 모터가 양 방향으로 회전되도록 요구를 만족시키기 위한 위치 보정이 요구된다.
본 발명은 에너지원으로부터 전력을 받는 제어 시스템 및 기계적 출구부에 적용되는 이동 변형 시스템에 따라 선형 또는 회전형이 될 수 있는 액추에이터에 관련된다. 절대 센서는 액추에이터의 기계적 출구부에서의 각 또는 선형 위치를 측정하는데, 상기 위치는 제어 시스템에 의해 서보-제어된다.
본 발명의 목적은 브러시 DC 모터에 기반한 시스템과 동일한 종래 구성요소를 유지하면서, 브러시리스 DC 모터에의해 구동되는 액추에이터를 제안하는 것이다. 액추에이터는 위치 센서로부터 오는 아날로그 및/또는 디지털 신호를 함께 그루핑하는 연결부를 통해 제어 시스템에 연결되며, 상기 신호들은 BLDC 모터에 의해 생산되는 방향 및 토크를 결합한다.
고온(>125℃)을 견디는 기본 전자 회로는, 모터의 회전자의 위치를 가리키는 N 개 프로브 수단에의해 모터의 N 개 상의 셀프-커뮤테이션을 관리한다. 아래에서 설명되는 해결방안의 목적은 임의의 마이크로프로세서를 요구하지 않는 경제적인 해결방안을 제안함으로써, 상술한 문제들을 해결하기 위한 기술적 절충안 또는 트레이드 오프를 제안하여 브러시 DC 모터 대신에 이용될 수 있는 브러시리스 DC모터가 가능하게 하는 것으로, 또한 가역 다상 모터를 이용하는 것 및 양 방향 회전을 제어하는 것을 가능하게 유지하는 것이다. 본 발명은 따라서 N 상을 갖는 임의의 다상 모터에 적용된다.,
본 발명은 아래의 조건을 만족시키면서, 브러시 DC 모터 대신 브러시리스 DC 모터를 이용한 경제적인 해결방안을 제공한다:
1 - 현재 옵셋을 유지, 제어(ECU) 분리, 임의의 하드웨어 또는 소프트웨어에 대한 어떠한 변경도 없음.
2 - 종래 제품과 즉시 교체할 수 있음.
3 - 액추에이터의 수명을 증가시킴.
4 - 모터를 양 방향으로 제어할 수 있게 함.
5 - 액추에이터에 결합되는 전자 컴포넌트가 매우 적게 요구됨.
6 - 125℃ 초과의 주변온도에 대한 저항성 및 호환성을 제공하는데 이용됨.
7 - 브러시리스 DC 모터 및 적은 수의 컴포넌트들은 높은 소형화 집적을 가능하게 함.
8 - 액추에이터의 무게를 줄일 수 있게 함.
9 - 전자기 방해를 감소시킴.
더욱 특별히, 본 발명은 부재를 위치시키는 기계 조립체를 제공하며, 상기 기계 조립체는 제어 유닛(1) 및 액추에이터(2)를 포함하며, 상기 제어 유닛(1)은 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하고, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 만들어진 2 와이어(two wire) 전자 신호(6)를 전달하며, 상기 액추에이터(2)는 N 개 상을 갖는 다상 브러시리스(brushless) 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11) 및 상기 모터의 N 개 상을 동작시키기 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 상기 기계 조립체는 상기 구동 스위치(25)의 상태가 상기 검출 프로브(11)에서 오는 신호에 의해 직접 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 특허의 의미에 있어서, "직접 제어되는"은 신호가 다른 처리 없이, 아래 요소들로부터의 구동 스위치의 상태를 제어하는 것을 의미한다:
1 - 출력 프로브의 출구부로부터
2 - 또는 복수의 검출 프로브의 논리적 조합으로부터
3 - 또는 그밖에, 하나 이상의 검출 프로브 및 방향 신호(위 설명된 모터의 회전자의 방향)의 조합으로부터
매우 간단한 논리 동작 이외의 처리는 검출 프로브로부터 오는 신호 및 구동 스위치의 상태에 대한 제어 사이에 적용되지 않는다. 이 간단한 동작은 논리 게이트 또는 트랜지스터, 다이오드, 저항 등과 같은 개별 부품으로 유지될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 모터의 회전 방향은, 2-와이어 전자 신호 및 검출 프로브로부터의 신호의 극성을 기초로 형성된 기초 조합 논리부에의해 조절(impose)된다.
특별한 실시예에 있어서, 상기 기계 조립체는 상기 부재에 대한 절대 서보-제어를 위한 서보 제어 센서를 더 포함하며, 상기 센서는 제2 전자 신호에 의해 구동된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 부재에 대한 절대 서보-제어를 위한 서보-제어 센서는 2-와이어 전자 신호에 의해 구동된다.
특별한 일 실시예에서, 상기 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브는 상기 2-와이어 전자 신호에 의해 구동된다.
특별한 일 실시예에서, 상기 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브는 제2 전자 신호에 의해 구동된다.
특별한 일 실시예에서, 상기 2-와이어 전자 신호는, 상기 서보-제어 센서에의해 제공되는 상기 위치 정보에 기반하여, 상기 서보-제어 알고리즘부에 의해 진폭이 제어되는 연속신호(Continuous Signal)이다.
다른 특별한 일 실시예에서, 상기 2-와이어 전자 신호는, 서보-제어 센서에의해 제공되는 위치 정보에 기반하여, 서보-제어 알고리즘부에 의헤 제어되는 듀티 싸이클(duty cycle) 또는 마크-스페이스비(mark to space ratio)의 초프(chopped)신호이다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 2-와이어 신호는, 상기 모터의 N 개 상으로 포지티브 전류를 이송하기 위해, 다이오드 브릿지에 의해 정류된다.
본 발명은 또한 유체 흐름 제어 밸브를 제공하며, 상기 유체 흐름 제어 밸브는, 제어 유닛(1)이 장착된 기계 조립체의 액추에이터에 의해 구동되는 밸브 부재를 포함하며, 여기서 상기 제어 유닛(1)은 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하며, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 구성된 2-와이어 전자 신호를 전달하며, 여기서 상기 액추에이터(2)는 N 개 상을 가진 다상 브러시리스 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11), 및 상기 2-와이어 전자 신호(6)로부터 상기 모터(8)의 N 개 상을 구동시키기 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 여기서 상기 기계 조립체는, 상기 구동 스위치(25)의 상태가 상기 검출 프로브(11)로부터 오는 신호에 의해 직접 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 내연 기관에 장착되는 이동 부재의 액추에이터를 서보-제어하기 위한 서보-제어 회로를 더 제공하며, 여기서 상기 서보-제어 회로는 컴퓨터 실행 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 만들어진 2-와이어 전자 신호(5)를 전달하며, 상기 액추에이터(2)는 N 개 상을 가지는 다상 브러시리스 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11) 및 상기 2-와이어 전자 신호(6)로부터의 상기 모터(8)의 N개 상에 전력을 공급하기에 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 상기 기계 조립체는 상기 구동 스위치(25)의 상태가 상기 검출 프로브(11)로부터 오는 신호에 의해 직접 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들이 첨부된 도면을 참조하여, 아래 설명으로부터 전체적으로 설명되나 아래 설명된 표현에 본 발명이 제한되지는 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 기계 조립체를 보여준다.
도 2는 본 발명의 기계 조립체를 보여준다.
도 3은 본 발명의 모터의 다양한 복수의 상의 코일에 대한 예시를 보여준다.
도 4는 구체적으로, 2-방향 방식으로 제어되는 액추에이터의 상황에서, 기본(rudimentary) 전자 회로를 보여준다.
도 5는 구체적으로, 1-방향 방식으로 제어되는 액추에이터의 상황에서, 기본 전자 회로를 보여준다.
도 6은 제1 실시예서 커뮤테이션 로직의 전력 서플라이를 보여준다.
도 7은 제2 실시예에서 커뮤테이션 로직의 전력 서플라이를 보여준다.
도 8은 "120°단극"을 참조한 제1 동작모드에서 전류의 토크의 파형을 보여준다.
도 9은 "180°단극"을 참조한 제2 동작모드에서 전류의 토크의 파형을 보여준다.
도 10은 "2-상, 중심점 양극"을 참조한 제3 동작모드에서 전류의 토크의 파형을 보여준다.
도 11은 도8 및 도9에 도시된 2개 모드의 상황에서 프로브 세팅을 보여준다.
도 12는 "120° 단극" 제1 모드에서 커뮤테이션 로직의 전자 회로 및 그 진리표를 보여준다.
도 13은 "180° 단극" 제2 모드에서 커뮤테이션 로직의 전자 회로 및 그 진리표를 보여준다.
도 14는 "2-상, 중심점 양극" 에서 커뮤테이션 로직의 전자 회로 및 그 진리표를 보여준다.
도 15는 양 방향으로 제어되는 모터를 가능하게 하는 특별한 일 실시예에서, (도 12, 13 및 14에 도시된 다이어그램에 적용되는) 커뮤테이션 로직의 전자 회로의 일 부분 및 그 진리표를 보여준다.
도 16는 도 15에 제안된 해결방안의 대안으로서, 양 방향으로 제어되는 모터를 가능하게 하는 특별한 일 실시예에서, (도 12, 13 및 14에 도시된 다이어그램에 적용되는) 커뮤테이션 로직의 전자 회로의 일 부분 및 그 진리표를 보여준다.
도 17은, 양극 방식으로, 양 방향으로 제어되는 모터를 가능하게 하는 특별한 일 실시예에서, 커뮤테이션 로직의 전자 회로의 일 부분 및 그 진리표를 보여준다.
도 18은 양극 방식으로(자기적으로) 양 방향으로 제어되는 모터를 가능하게 하는 특별한 일 실싱예에서, 커뮤테이션 로직의 전자 회로의 일부분 및 그 진ㄹ표를 보여준다.
도 19는 제어 신호에 포함되는 방향 정보를 추출할 수 있게 하는 회로를 보여준다.
도 20은 제어신호에 포함되는 방향 정보를 추출할 수 있게 하는 회로를 보여준다.
도 21은 도 19 및 도 20에 보여진 회로로부터 오는 신호를 보여준다.
도 22는 제어신호에 포함되는 방향 정보를 추출할 수 있게 하는 회로를 보여준다.
도 23은 도 22에 보여진 회로로부터 오는 신호를 보여준다.
도 24는 제어 유닛의 전력 브릿지의 일반적인 구성을 보여준다.
도 1은 종래 시스템에서 공통으로 사용하는 최신의 기계 위치 조립체를 보여주며, 상기 조립체는 제어 유닛(1)에 전력을 공급하는 에너지원(4)으로 구성되며, 상기 제어 유닛은 기계 이동 변형 조립체(9)에 연관된 브러시 DC 모터(20)로 구성되는 액추에이터(2)를 제어한다. 상기 액추에이터의 기계적 출구부(12)에 연결된 센서(7)는 위치 정보(5)를 제어 시스템(1)으로 피드백하며, 여기서 상기 동작은 링크 커넥터(3) 내에 함께 그룹핑된 결합된 토크 및 방향 신호(6)에 따라 동작한다. 상기 기계적 출구부(12)는 예컨대 자동차 어플리케이션에서, 밸브 부재, 또는 니들(needle)과 같이 움직이는 외부 부재에 연결된다.
도 2는 본 발명의 기계 위치 조립체를 보여주며, 상기 기계 위치 조립체는 제어 유닛(1)에 전력을 공급하는 에너지원(4)으로 구성되며, 상기 제어 유닛은 기계 이동 변형 조립체(9)에 연관된 브러시리스 DC 모터(8)로 구성된 액추에이터(2)를 제어한다. 상기 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)에 연결된 센서(7)는 위치 정보(5)를 제어 시스템(1)으로 피드백하며, 여기서 상기 동작은 링크 커넥터(3)에 함께 그룹핑된 결합된 토크 및 방향 신호(6)에 따른다. 상기 모터(8)의 회전자의 위치는, 기본 전자 회로(10)를 통해, 모터(8)의 N 개 상을 셀프 커뮤트(self-commute)하는, N 개 프로브 수단에 의해 읽혀진다.
회전형 또는 선형인, 위치 시스템(도 2)은 독립된 전자 제어 유닛(1) 또는 "ECU" 및 액추에이터(2)로 구성되며, 상기 액추에이터는 프로브(11)로 부터 오는 신호를 이용하는 기본 회로를 포함하며, 상기 프로브(11)는 상기 모터를 셀프 커뮤트하기 위해 브러시리스 DC 모터(8)의 회전자의 위치를 표시한다. 본 발명은 임의 종류의 다상 브러시리스 DC 모터에 적용되며, 예컨대 도 3에 3 상 토폴로지(A 및 B), 및 2 상 토폴로지(C)의 몇몇 예시가 나타난다. 설명을 더 용이하게 하기 위해서, 아래의 설명은 범위 2에서 3 사이의 N의 서브셋을 기반하여 설명되며, 상기 N은 브러시리스 DC 모터의 상의 개수이다. 상기 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)의 위치는 기계적 출구부(12)와 연결된 센서(7)에 의해 전달되는 위치 신호(5) 수단을 이용하여 ECU(1)에 의해 읽혀진다. 차량(4)의 배터리에 의해 전력을 공급받는, ECU(1)는 위치 서보-제어 알고리즘을 실행하고, 모터에 대한 토크 및 방향 신호(6)를 생성하며, 기어링 또는 이동 변형 매커니즘(9)을 통해 액추에이터의 기계적 출구부(12)에 따라 동작한다. 셀프-커뮤테이션 전자 회로(10)는, 브러시리스 DC 모터(도 2) 또는 브러시 DC 모터(도 1) 중 어느 것에 의해 구동되는 것인지 상관없는 액추에이터(2)가 기능 및 연결부(3) 모두에 호환성을 제공하는 것과 같은 방식으로 디자인된다.
경제적인 이유로, 브러시리스 DC 모터(8)는, 단극 방식으로 제어되고, 단지 세개의 트랜지스터만을 요구한다. 이것은 셀프-커뮤테이션 회로를 간단하게 한다. 위치 결정을 달성하기 위해 디자인된, 상기 시스템은, 바람직하게는 180° 모드(도 9)에서 동작하여 전자 주기(electrical period) 당 여섯 모터 단계를 제공하며, 이는 120°모드(도 8)의 세 단계에 비교된다. 이러한 동작 모드 각각에 대한 전자 주기 당 단계의 수는 토크 신호의 파형(도 9의 39. 도 8의 37)으로부터 추론될 수 있다. 브러시리스 DC 모터가 셀프 커뮤트될 수 있는 최소 전자 다이어그램이 도 12 및 도 13에 120° 및 180° 모드 각각에 대하여 표시된다.
각 모드에 있어서, 모터의 상을 흐르는 전류의 파형이 도 8 및 도 9에 120° 및 180°모드로 각각 나타난다. 프로브의 커뮤테이션의 모멘트는 120° 또는 180°모드에 따라서 다르다. 도 11에 도시된 바와 같이, 최대 토크값을 보장하는 역기전력(back-emf)(35a, 35b,35c)을 가진 상의 전류를 얻기 위해, 도 11에 도시된 간이 전자적 수단에의해 설정은 120°에서 30°를 앞설 수 있다.
도 8은 모터(8)의 각 상에 대한 전류(36a, 36b, 36c)의 파형을 보여주며, 이들 각각의 상은 상기 모터(8)의 상의 역기전력(35a, 35b, 35c)에 비례한다. 제어 모드는 120°단극 모드로 언급된다. 곡선(37)은 모터의 구동 토크의 파형을 보여준다.
도 9는 모터(8)의 각 상에 대한 전류(38a, 38b, 38c)의 파형을 보여주고, 이들 각각은 모터(8)의 상의 역기전력(35a, 35b, 35c)에 비례한다. 제어 모드는 180° 단극 모드로 언급된다. 곡선(39)은 모터(8)의 구동 토크의 파형을 보여준다.
도 11은 모터(8)의 상들에 의해 생성되는 역기전력 신호(35a, 35b, 35c)로 구성되는 레퍼런스들에 비례하는 프로브(11)의 최상의 설정을 선택할 수 있게 하는 지표를 제공한다.
도 11은 120°에서, 셀프 커뮤테이션 모드에대한 각 코일의 역기전력(35a, 35b, 35c)에 비례하는 프로브 Ha, Hb, Hc의 신호(40a, 40b, 40c)의 위상 및 180°에서, 셀프 커뮤테이션 모드에대한 각 코일의 역기전력(35a, 35b, 35c)에 비례하는 프로브 Ha, Hb, Hc의 신호(41a, 41b, 41c)의 위상을 보여준다.
처음에 모터의 상의 각 코일의 연결을 교차하거나, 둘째로 상기 각 프로브(11)의 출구부에서 신호를 반대로 전환함으로써, 모터의 회전 방향을 반대로 할 수 있다는 것은 당업자에게 익숙하다. 이 두 번째 가능성이 채택된 해결방안으로서, "2-방향 제어(13)을 형성하기 위해, EXCLUSIVE OR(배타적논리합)" 기능(U4a, U4b, U4c)을 도 15에 도시된 프로브의 출구부에 삽입함으로써 실행된다. 각 "EXCLUSIVE OR" 게이트(U4a, U4b, U4c)에 공통인 방향 신호는 프로브(11)로부터 오는 신호를 반전시키거나 반전시키지 않을 수 있으며, 이와 같은 방식으로 모터(8)의 회전 방향을 정의한다. 이 옵션(13)은 120° 모드 또는 180° 모드에서 양 방향 제어에 호환된다. 도 16에 도시된 다른 실행(13 bis)은 개별부품들(다이오드, 저항 및 트랜지스터)만으로 동일한 "EXCLUSIVE OR" 기능을 달성할 수 있게 하여, 고온 환경에서 매우 좋은 호환성과 가독성을 제공한다. 진리표는 GATE= NOT (방향 + HN)에 대응된다. 이러한 실행은 1250℃주위온도을 초과하는 고온 적합성을 요구하는 어플리케이션에서 바람직할 수 있다.
액추에이터를 제어하는 ECU(1)의 출구부 단은 일반적으로 네 개의 트랜지스터(15a, 15b, 15c, 15d)를 가지는 회로(도 24)이고, 상기 트랜지스터는 모터의 회전 방향을 정의하는 포지티브 또는 네거티브 부호 및 트랜지스터(15a, 15b, 15c, 15d)에 적용되는 (PWM) 신호를 초핑함으로써 제어되는 가변 진폭의 전류를 출력부(6)로 전달할 수 있는 전력 "H-브릿지"를 형성한다.
기본 전자 회로는 반대 극성의 전력 서플라이를 수용하지 못하므로, 다이오드 정류기 브릿지(27)의 사용은 도 4에 도시된 ECU(1)에 의해 전달된 결합된 토크 + 방향 신호(6)를 분리시킬 수 있게 한다.
다이오드 정류기 브릿지(27)에 의한 정류 이후, 결합된 방향 + 토크 신호(6)는 커넥터(6)로 전달되고 모터(8)를 작동시킨다. N 개 프로브(11)는 모터(8)의 N 개 상 내 전류를 커뮤팅하는 N 개 파워 트랜지스터(25)의 커뮤테이션 로직(26)에 대한 정보를 제공한다. 정류기 브릿지(27)의 상류에서 얻어진 신호(29)는 커뮤테이션 로직(26)의 회전 방향을 나타낸다. 전압 레귤레이터(28)는 필요 전력 서플라이를 프로브(11) 및 커뮤테이션 로직(26)에 전달한다.
신호(29)는 정류기 브릿지(27)의 상류에서 획득되어, "EXCLUSIVE OR" 게이트(U4a, U4b, U4c)에 적용되는 방향 신호를 추출한다. 이 방향 신호는, ECU(1)에의해 생성되는 PWM 명령에 의해 영향을 받고, 그 토크를 제어하기 위해 모터(8)의 전류를 조절하기 때문에, 도 19에 도시된 컨디셔너 수단으로 이것의 형태를 조절하는 것이 중요하며, 도 19는 토크 + 방향 제어 신호(6)에 결합된 방향 정보를 추출할 수 있게 하는 회로의 예시를 나타낸다. 도 20은 ECU(1)에 의해 생성되는 PWM 제어 신호의 주파수를 자동으로 적용하는 이점을 제공하는 다른 실시예에대한 회로도를 보여준다. 토크 + 방향 제어 신호(6)는 트랜지스터 Q12 및 Q13으로 구성되는 SR 래치(latch) 또는 플립플롭(flip-flop)의 입구부에 적용되며, 도 21에 도시된 방향 신호를 생성한다. 도 22에 도시된 두 개의 케스케이드 SR 래치를 실행하는 확장된 전자 회로는, 다음의 제어 모드에 관계없이 2-와이어 신호(6)로부터 방향 신호를 추출할 수 있게 한다: "낮은 쪽" 트랜지스터의 초핑(chopping) 또는 "높은 쪽" 트랜지스터의 초핑(ECU(1)의 제어알고리즘에 기초한 모드). 이 래치에서 생성된 신호는 도 23에 도시된다.
액추에이터(2)의 양방향 기능에 대한 어플리케이션이 외부 요소에의해 제공된다, 예컨대: 액추에이터의 출구부에서의 리턴 스프링, 이것은 전자 회로도를 간단하게 하고, 도 5에서 제안된 사항을 준수한다. 그 후, 신호(6)는 ECU(1)에 의해 전달되고, 토크 정보만을 포함한다. 신호의 극성이 고정되었기 때문에, 정류기 브릿지(27)는 더이상 필수적이진 않고, 방향 신호를 추출하기 위한 회로(도 19) 또는 "EXCLUSIVE OR" 기능도 필수적이지 않다.
모터(8)가 구동되지 않으면, 기계적 귀환 메커니즘은 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)를 나머지 위치로 되돌린다. 토크 신호(6)는 커넥터(6)로 전달되어 모터(8)에 동력을 공급한다. N 개 프로브(11)는 모터(8)의 N 개 상 내 전류를 커뮤팅하는 N 개 파워 트랜지스터(25)의 커뮤테이션 로직(26)에 대한 정보를 제공한다. 전압 레귤레이터(28)는 필요 전력 서플라이를 프로브(11) 및 커뮤테이션 로직(26)에 전달한다.
기존의 액추에이터 시스템과의 호환성을 유지하기 위해서, 프로브(11) 및 기본 전자 회로(10)의 전력 서플라이 소스(28)는 커넥터(3)를 통해, 이용 가능한 신호로부터 추출 되어야한다.
첫 번째 제안은, 도 6에 도시된 바와 같이, ECU에 의해 전달된 토크 신호에서 소스를 획득하는 것이다. 레귤레이터 회로(28)는 초프(chopped) 신호(33)로부터 적절한 진폭의 연속 신호(34)를 얻을 수 있게 한다. 여기서, 전압 레귤레이터(28)는 제어 신호(6)에 의해 동작된다. 다이오드(29)/커패시터(30) 회로는 시간 Ton 동안, PWM 제어 신호(33)에의해 전달된 에너지를 저장하게 할 수 있다. 저항(31)/제너(zener) 다이오드(32) 회로는 셀프-커뮤테이션 전자 장치(26)의 컴포넌트에의해 허용될 수 있는 값으로 전압을 제한한다. 그러나 ECU(1)는 최소한의 토크 신호를 전달하여 커패시터(30)가 시간 Ton동안 충전될 수 있어야 한다. 다이오드(29)는 모터(8)의 상으로 커패시터(30)가 방전되는 것을 방지한다.
두 번째 제안은, 도 7에 도시된 바와 같이, 위치 센서(7)에 공통인 전력 서플라이 소스를 갖는 기본 전자 회로(10) 및 프로브(11)에 전력을 공급하는 것이다. 액추에이터(2)의 기계적 출구부(12)에 연결된 위치 센서(7)는, 일반적으로, 그러나 필수적이진 않은, 5V 전압원에 의해 전달된 외부 신호(5)에 의해 동작 될 수 있다. 셀프-커뮤테이션 전자 장치(26)를 동작시키기 위해 레귤레이터(28)에 의해 동일한 전압원이 이용된다.
이 해결방안에서 실행되는 컴포넌트들은 매우 기본적인 상태를 유지하기 때문에, 125℃보다 큰 동작 온도를 제안하는 카탈로그로부터 이들을 선택할 수 있다. 도 7에 도시된 제안은 125℃보다 훨씬 더 높은 동작 온도를 요구하는 상황에서 바람직하다. 상술한 실시예들에서 이용되는 커패시터(C30)는 요청값(required value)을 고려한 전기화학에 관한 것이고, 이러한 종류의 기술은 고온에서의 어플리케이션이 매우 어렵고 방해되는 이슈로 현재 남아있다.
3상 모터에 대한 예시를 기반으로 설명된 상기 발명은 1 부터 N 까지의 코일을 가진 다상 모터에 동등하게 적용될 수 있다.
네 개의 하프 코일을 가진 2상 브러시리스 DC 모터(N=2)를 포함하는 특정 실시가 도 14에 나타난다. 두 개의 프로브(Ha 및 Hb)는 네 개의 구동 스위치 수단(Q8, Q9, Q10, 및 Q11)에 의해 N 개 상 A 및 B의 상태를 직접 제어한다. 검출 유닛(13)은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 브러시리스 DC 모터의 양 방향 제어를 요구하는 응용을 위해 "EXCLUSIVE OR" 기능을 또한 포함할 수 있다.
당업자에게 있어서, 모터의 상의 코일과 같은 유도성 부하와 직렬 연결된 구동 스위치의 스위칭은 식: E = -Ld(i)/d(t)으로 정의되는 바에 따라서 과전압을 발생시키는 것은 자명하다. 종래의 3상 모터에 대한 회로도에 있어서(예컨대: 도 12 및 도 13), 금속-산화-반도체 필드-효과 트랜지스터(MOSFET)의 특징 V(BR)DSS(드레인-소스 항복 전압)은 상의 코일의 자기소거(demagnetization) 동안 매우 높은 스트레스를 받는다. 따라서 상기 트랜지스터는 규모가 조절되어야 한다.
"중심의 2 상" 브러시리스 DC 모터(도 14)를 이용하는 상기 특별한 실시에 있어서, 각 상이 하프 코일 사이의 연결이 매우 향상되는 이점을 얻기 위해서, "바이파일러(bifilar)" 또는 "2 와이어 방식(in hand)"으로 묶는 것이 바람직하다. 많은 상A+ / 상A- 및 상B+ / 상B- 의 상호 인덕턴스가 얻어지고, 구동 스위치(Q8)가 개방되면(상호 보완적으로 Q9가 제어됨), 자속은 "상A+" 코일에서 "상A-" 코일로 스위칭한다. 이 연결로부터, 구동 스위치의 단부의 과전압이 전력 전압(PWR+)의 두 배까지 제한된다. 이와 같은 내용은 다른 모터의 상으로도 적용된다: 상B+ / 상B-, Q10, Q11. 브러시리스 DC 모터(8)의 단극 제어(단방향으로만 묶어진 상태에서의 전류의 흐름)에 영향을 끼치는 셀프-커뮤테이션 전자장치(26)를 기반으로 위에 설명된 본 발명은 양극 제어(양 방향으로 묶어진 상태에서 전류의 흐름)를 제공하는 특정한 실시예에도 적용될 수 있다. 도 17은 특별한 실시예에 대한 회로도를 보여준다; 여섯 개의 파워 트랜지스터(Q1, Q1', Q2, Q2', Q3, Q3')에 대한 제어 로직(14)은 도일한 도면에 도시된 진리표를 따른다.
위 실행은 모터의 더 나은 효과 및/또는 더 나은 소형화를 요구하는 응용을 위해 수정될 수 있다. 그러나 기본 전자 회로(10)는 여섯 개의 파워 트랜지스터(세 개 이상)로 구성되고, 이에 관련된 제어 로직(14)은 도 12 및 도 13의 기본 회로보다 복잡하다. 모터의 최적화에 대한 절충안을 갖는, 이와 동일한 이점을 제공하는 다른 특정한 실시예가 도 18 및 그 진리표에 도시된다. 다른 차이점은 하프 코일의 이용에 있어서 존재한다.

Claims (14)

  1. 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체로서, 상기 기계 조립체는, 제어 유닛(1) 및 액추에이터(2)를 포함하고, 상기 제어 유닛(1)은 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하고, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 구성된 2-와이어 전자 신호(6)를 전달하고, 상기 액추에이터는 N 개 상을 갖는 다상 브러시리스 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11), 및 상기 2-와이어 전자 신호(6)로부터 상기 모터(8)의 N 개 상을 동작시키기 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 상기 기계 조립체는 상기 검출 프로브(11)로부터 오는 신호에 의해 상기 구동 스위치(25)의 상태가 직접 제어되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    N 개 상을 갖는 상기 다상 모터(8)는, N 개의 단극 또는 양극 코일, 또는 (N × 2) 개의 단극 하프 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모터(8)의 회전 방향은 상기 2-와이어 전자 신호(6) 및 상기 검출 프로브(11)로부터의 신호를 기초로 만들어진 기초 조합 논리부에의해 조절되는 것을 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재의 절대 서보-제어를 위한 서보-제어 센서(7)를 더 포함하되, 상기 센서는 제2 전자 신호(5)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재의 절대 서보-제어를 위한 서보-제어 센서(7)를 더 포함하되, 상기 센서는 상기 2-와이어 전자 신호(6)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11)는 상기 2-와이어 전자 신호(6)에의해 구동되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11)는 상기 제2 전자 신호(6)에의해 구동되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2-와이어 전자 신호(6)는 상기 서보-제어 센서(7)에의해 제공되는 위치 정보를 기초로하여, 상기 서보-제어 알고리즘부에 의해 제어되는 사인(sign) 및 진폭의 연속 신호인 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2-와이어 전자 신호(6)는 상기 서보-제어 센서(7)에의해 제공되는 위치 정보에 기반하여 상기 서보-제어 알고리즘부에 의해 제어되는 듀티 싸이클(duty cycle) 또는 마크-스페이스비(mark-to-space ratio)의 초프 신호인 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  10. 상술한 청구항 중 어느 청구항에 있어서,
    상기 2-와이어 신호(6)는 상기 모터의 N 개 상으로 포지티브 전류를 이송하기 위해, 다이오드 브릿지(27)에 의해 정류되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  11. 제3항 및 제9항에 있어서,
    상기 모터(8)의 회전자의 방향은, 상기 2-와이어 신호(6)의 초핑(chopping)의 듀티 싸이클 또는 마크-스페이스비 및 주파수의 독립을 가능하게 하는, 한 개 또는 두 개의 래치 또는 플립플롭 수단에 의해, 상기 2-와이어 신호(6)로부터 추출된 방향 신호에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  12. 상술한 청구항 중 어느 청구항에 있어서,
    상기 모터(8)는, 상기 상의 코일의 자기소거 동안, 상기 구동 스위치(25) 내 소실을 제한하는, 고 자기 연결(high magnetic coupling)을 갖는 하프-코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 부재를 위치시키기 위한 기계 조립체.
  13. 제어 유닛(1)이 구비된 기계 조립체의 액추에이터에의해 구동되는 밸브 부재를 포함하는 유체 흐름 제어 밸브로서,
    상기 제어 유닛은 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하고, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 구성된 2-와이어 전자 신호(6)를 전달하고, 상기 액추에이터(2)는 N 개 상을 갖는 다상 브러시리스 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11), 및 상기 2-와이어 전자 신호(6)로부터 상기 모터(8)의 N 개 상을 구동하기에 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 상기 기계 조립체는, 상기 검출 프로브(11)로부터 오는 신호에 의해 상기 구동 스위치(25)가 직접 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어 밸브.
  14. 내연기관에 장착된 이동하는 부재에 대한 액추에이터를 서보-제어하기 위한 서보-제어 회로로서, 상기 서보-제어 회로는 컴퓨터 실행 서보-제어 알고리즘부 및 전력 브릿지를 포함하고, 상기 알고리즘부는 상기 전력 브릿지를 제어하고, 상기 전력 브릿지는 토크 신호 및 방향 신호로 구성된 2-와이어 전자 신호(5)를 전달하며, 상기 액추에이터(2)는 N 개 상을 가지는 다상 브러시리스 전자 모터(8), 상기 모터(8)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 바이너리 검출 프로브(11) 및 상기 2-와이어 전자 신호(6)로부터의 상기 모터(8)의 N 개 상을 구동하기에 적합한 구동 스위치(25)를 포함하고, 상기 기계 조립체는 상기 구동 스위치(25)의 상태가 상기 검출 프로브(11)로부터 오는 신호에 의해 직접 제어되는 것을 특징으로 하는 서보-제어 회로.
KR1020157016375A 2012-12-13 2013-12-11 브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체 KR102191459B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1262015A FR2999825B1 (fr) 2012-12-13 2012-12-13 Ensemble mecatronique pour l'entrainement d'un organe exterieur utilisant un moteur sans balai et un ensemble simple de composants electroniques
FR1262015 2012-12-13
PCT/FR2013/053027 WO2014091152A2 (fr) 2012-12-13 2013-12-11 Ensemble mecatronique pour l'entrainement d'un organe exterieur utilisant un moteur sans balai et un ensemble simple de composants electroniques

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150094645A true KR20150094645A (ko) 2015-08-19
KR102191459B1 KR102191459B1 (ko) 2020-12-16

Family

ID=48539244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157016375A KR102191459B1 (ko) 2012-12-13 2013-12-11 브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9684285B2 (ko)
EP (1) EP2932088B1 (ko)
JP (2) JP6703834B2 (ko)
KR (1) KR102191459B1 (ko)
CN (1) CN104995397B (ko)
FR (1) FR2999825B1 (ko)
WO (1) WO2014091152A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2999825B1 (fr) * 2012-12-13 2015-01-02 Moving Magnet Tech Ensemble mecatronique pour l'entrainement d'un organe exterieur utilisant un moteur sans balai et un ensemble simple de composants electroniques
FR3021819B1 (fr) * 2014-06-03 2016-06-03 Mmt Sa Actionneur lineaire reversible auto commute a commande bifilaire
FR3029037B1 (fr) * 2014-11-20 2019-01-25 Mmt Sa Ensemble mecatronique pilote par un signal de couple et direction distinct du signal de puissance.
CN106041915A (zh) * 2016-05-30 2016-10-26 北京玄通海纳科技发展有限公司 一种管道机器人移动臂或转动臂复位控制机构
CN106246985A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 电子科技大学 一种基于pwm信号控制的电动比例调节阀
FR3055759B1 (fr) 2016-09-02 2020-10-30 Mmt ag Ensemble mecatronique pilote par un signal en modulation de largeur d’impulsion
FR3062701B1 (fr) 2017-02-06 2019-06-07 Mmt ag Vanne motorisee a boisseau
US9774279B1 (en) * 2017-03-02 2017-09-26 Borgwarner Inc. Brushless DC motor control and method
FR3079983B1 (fr) 2018-04-09 2020-04-10 Moving Magnet Technologies Procede de commande d’un moteur polyphase
FR3081269B1 (fr) 2018-05-17 2020-05-22 Sonceboz Automotive Sa Ensemble mecatronique pour l'entrainement ou le positionnement d'un organe exterieur
DE102020107032A1 (de) * 2020-03-13 2021-09-16 Bucher Hydraulics Gmbh Hydraulikventilmodul zur sicheren Abschaltung bei Ausfall einer externen Stromversorgung und Verfahren zum Betrieb eines Hydraulikventils
WO2023099003A1 (de) * 2021-12-02 2023-06-08 Pierburg Gmbh System zum steuern einer bewegung eines bauteils eines kraftfahrzeugs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175486A (ja) * 1998-12-09 2000-06-23 Makita Corp モータのリード線断線検出装置
JP2001211685A (ja) * 2000-01-25 2001-08-03 Toshiba Corp ブラシレスモータおよびブラシレスモータの駆動装置
KR20050014816A (ko) * 2002-05-13 2005-02-07 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 니켈-기초 합금
JP2005198403A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Minebea Co Ltd ブラシレスｄｃモータの短絡保護機能付制御装置
JP2007159333A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Keihin Corp ブラシレスモータ、ブラシレスモータシステム及び制御回路
KR20100075050A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629452A (en) * 1979-08-17 1981-03-24 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Brushless motor
JPS56121351A (en) * 1980-02-25 1981-09-24 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Printed motor type brushless motor
US4365187A (en) 1980-05-15 1982-12-21 Rotron Incorporated Brushless D.C. motor
GB2222729A (en) * 1988-09-12 1990-03-14 Lee Jong Seob Brushless motor having opposed pairs of field coils producing different magnitude fields
JPH03285595A (ja) * 1990-03-30 1991-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回転駆動装置
AU8722091A (en) 1990-10-09 1992-04-28 Stridsberg Innovation Ab An electric power train for vehicles
EP0483894A1 (en) * 1990-10-29 1992-05-06 General Motors Corporation Motor control system
US5317245A (en) * 1992-10-29 1994-05-31 Mfm Technology, Inc. Brushless DC motor control network
JPH06178585A (ja) * 1992-12-03 1994-06-24 Sony Corp ブラシレスモータ用アダプタ
US5519294A (en) * 1993-08-02 1996-05-21 Industrial Technology Research Institute Torque control method and device for brushless DC motors for use in electric motorcycles
US5773941A (en) 1996-10-31 1998-06-30 Mfm Technology, Inc. Two-wire brushless DC motor control system
JP3387010B2 (ja) * 1998-07-31 2003-03-17 多摩川精機株式会社 ３相ブラシレスモータ用相切換短絡防止回路
JP2000116173A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Kokusan Denki Co Ltd ブラシレス直流電動機及びその速度制御方法
JP4274626B2 (ja) * 1999-04-28 2009-06-10 三洋電機株式会社 直流ブラシレスモータの制御装置
JP4154635B2 (ja) * 1999-05-31 2008-09-24 株式会社デンソー センサレス・ブラシレスｄｃモータ制御装置
JP4011838B2 (ja) * 2000-08-08 2007-11-21 カルソニックカンセイ株式会社 電源装置
FR2815189B1 (fr) 2000-10-06 2003-01-03 Moving Magnet Tech Moto-reducteur electrique sans balai autocommute sur un signal de position absolu
AU2002234118A1 (en) 2000-12-30 2002-07-16 Hamilton Sundstrand Corporation Commutation and velocity control system for a brushless dc motor
FR2823030B1 (fr) * 2001-01-31 2003-06-20 Valeo Equip Electr Moteur Procede de commande d'une machine electrique tournante polyphasee et reversible pour vehicule automobile a moteur thermique
FR2821668B1 (fr) 2001-03-02 2003-05-02 Moving Magnet Tech Capteur de position, notamment destine a la detection de la torsion d'une colonne de direction
DE10124436A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Bürstenloser Gleichstromantrieb
FR2837033B1 (fr) 2002-03-05 2004-09-24 Moving Magnet Tech Mmt Actionneur lineaire comprenant un moteur electrique polyphase
US6995679B2 (en) * 2002-04-30 2006-02-07 International Rectifier Corporation Electronically controlled power steering system for vehicle and method and system for motor control
JP2004080931A (ja) * 2002-08-20 2004-03-11 Kokusan Denki Co Ltd 内燃機関用スタータジェネレータ
US6834407B2 (en) 2002-12-17 2004-12-28 General Electric Company Method and apparatus for electronically commutated motor washer agitation controller
JP2005014816A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Denso Corp 電動パワーステアリング装置
JP2005133708A (ja) * 2003-10-09 2005-05-26 Denso Corp バルブ特性調整装置
JP4196345B2 (ja) * 2004-02-18 2008-12-17 株式会社デンソー バルブ開閉制御装置
JP4682966B2 (ja) * 2006-11-06 2011-05-11 国産電機株式会社 エンジン始動方法及び装置
US7591448B2 (en) * 2006-11-27 2009-09-22 Societe Industrielle De Sonceboz S.A. Hydraulic control valve system
JP2008253036A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Three Peace Kk ブラシレスモータ駆動装置
JP4166259B1 (ja) * 2007-04-05 2008-10-15 三洋電機株式会社 モータ制御回路、ファンモータ
JP2009024540A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Kokusan Denki Co Ltd エンジン始動装置
US7795827B2 (en) * 2008-03-03 2010-09-14 Young-Chun Jeung Control system for controlling motors for heating, ventilation and air conditioning or pump
JP2011109866A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Konica Minolta Business Technologies Inc モータ制御装置
JP5134021B2 (ja) * 2010-01-06 2013-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁駆動制御装置
KR101176983B1 (ko) 2010-10-18 2012-08-24 주식회사 아모텍 전자파 노이즈를 저감하는 모터 구동용 인버터를 구비한 자동차용 모터 구동 장치
FR2986066B1 (fr) 2012-01-23 2014-12-26 Moving Magnet Tech Module indicateur de position a axe illumine
FR2999825B1 (fr) * 2012-12-13 2015-01-02 Moving Magnet Tech Ensemble mecatronique pour l'entrainement d'un organe exterieur utilisant un moteur sans balai et un ensemble simple de composants electroniques

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175486A (ja) * 1998-12-09 2000-06-23 Makita Corp モータのリード線断線検出装置
JP2001211685A (ja) * 2000-01-25 2001-08-03 Toshiba Corp ブラシレスモータおよびブラシレスモータの駆動装置
KR20050014816A (ko) * 2002-05-13 2005-02-07 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 니켈-기초 합금
JP2005198403A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Minebea Co Ltd ブラシレスｄｃモータの短絡保護機能付制御装置
JP2007159333A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Keihin Corp ブラシレスモータ、ブラシレスモータシステム及び制御回路
KR20100075050A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판

Also Published As

Publication number Publication date
KR102191459B1 (ko) 2020-12-16
CN104995397A (zh) 2015-10-21
WO2014091152A3 (fr) 2014-11-20
FR2999825B1 (fr) 2015-01-02
US20150323908A1 (en) 2015-11-12
EP2932088B1 (fr) 2017-03-22
EP2932088A2 (fr) 2015-10-21
JP2015537503A (ja) 2015-12-24
FR2999825A1 (fr) 2014-06-20
WO2014091152A2 (fr) 2014-06-19
US9684285B2 (en) 2017-06-20
JP2018078797A (ja) 2018-05-17
CN104995397B (zh) 2017-08-04
JP6703834B2 (ja) 2020-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102191459B1 (ko) 브러시리스 모터를 이용하여 외부 부재를 구동하기 위한 기계 조립체 및 전자 컴포넌트의 간이 조립체
JP6151283B2 (ja) 自動車ロック
CN101841291B (zh) 一种直流无刷电机控制方法
KR102435478B1 (ko) 바이필러 제어를 갖는 셀프 전환, 가역 선형 액추에이터
JP2017519475A (ja) ブラシレスモータを使用して外部部材を駆動するメカトロニックアセンブリおよび電子部品の簡易アセンブリ
US6850019B2 (en) Single coil, direct current permanent magnet brushless motor with voltage boost
CN112448623B (zh) 马达驱动电路及方法
JP2017536077A (ja) トルク信号および電力信号の明確なステアリングによって駆動されるメカトロニックユニット
CN103795316A (zh) 矢量控制装置及使用其的电动机控制装置、空调机
Molnár et al. Design of motor speed controller of electronic commutation
CN108141167A (zh) 起动发电装置、以及起动发电方法
Xu et al. Brushless DC motor speed control system Simulink simulation
CN104653768A (zh) 无刷直流电机用于汽车选档的大扭矩精确自锁
CN107404263A (zh) 负载驱动装置、电机组件及电机驱动装置
US7683560B2 (en) Brushless DC permanent magnet motor
JPH01122388A (ja) ブラシレスモータのセンサレス駆動装置
Sreeram et al. Simulation of High Efficiency Switched Reluctance Motor (SRM) Drive Control Scheme by Alternate Rotation Motor Firing
JP6154704B2 (ja) ファンモータの制御装置
JP2006115557A (ja) スイッチング素子、モータ駆動回路および緩衝器
Yu Application of in DC Motor Control Method in Intelligent Vehicles and Robots
CN203368384U (zh) 无刷风扇控制电路
CN104653302A (zh) 无刷直流电机用于汽车节气门的大扭矩精确自锁
Tater et al. A controller for switch reluctance motor drive using sensorless technique
CN104660000A (zh) 无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率
Adamczyk WROCŁAW UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant