KR20190104930A - 단상 bldc 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치 - Google Patents

단상 bldc 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단상 BLDC 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 단상 BLDC 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치는, 단상 BLDC 모터에 고주파 전압을 인가하고 흐르는 전류의 크기 분석을 통해서 고정자와 인접한 회전자 자극의 위치를 검출함으로써, 단상 BLDC 모터를 신속하고 정확하게 초기 구동시킬 수 있다.

Description

단상 BLDC 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치{Method and Apparatus For Detecting Rotor Magnetic Pole Position In A Single-Phase BLDC Motor}
본 발명은, 단상 BLDC 모터의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단상 BLDC 모터에 고주파 전압을 인가하였을때 흐르는 전류의 파형을 분석해서 회전자 영구자석의 자극 위치를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전기 모터는 보통 전자력을 이용하며, 고정되어 있는 고정자 및 고정자 내부 또는 외부에서 전자력에 의해 회전하는 회전자로 구성된다. 전기 모터의 일종인 직류정류자 모터는 정류자와 브러시의 작용에 의해 전자력의 방향이 제어되고, 회전자의 회전 방향이 제어될 수 있다. 그러나, 직류정류자 모터는 브러시가 마모될 수 있고 전기적 또는 기계적 소음이 발생하는 등의 문제가 있다.
이와 같은 직류정류자 모터의 단점을 보완할 수 있는 모터로서, BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)가 있다. 직류정류자 모터는 정류자와 브러시를 이용한 기계적인 스위치로 회전자 코일에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 전자력의 방향을 제어하도록 구성되지만, BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)는 구동회로를 이용한 전기적인 스위치로 고정자 코일에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 자기의 흡인력과 반발력을 이용하여 회전자를 회전시킨다.
BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)는 브러시가 없으므로 브러시의 마모 문제가 없고, 전기적 또는 기계적 소음이 작다는 장점이 있다. 그러나, 정지되어 있는 모터의 회전자를 회전 방향을 특정하여 구동(이하, 초기 구동이라 한다)시키기 위해서는 회전자 영구자석의 N극 또는 S극(이하, 자극이라 한다)의 위치를 검출(이하, 회전자 자극 위치 검출이라 한다)하고, 회전자 영구자석의 자극의 위치에 따라서 코일에 흐르는 전류를 인가할 타이밍을 제어해야 한다.
선행문헌으로, 한국 등록특허 제10-1256858호는 홀센서 등의 위치검출장치를 이용하여 회전자 영구자석의 위치를 검출하는 직류 모터를 개시하고 있다. 이러한 홀센서는, 화합물 반도체에 전류를 흐르게 하고 자기장을 직각으로 가하면 발생하는 기전력(홀전압)을 측정하여 자기장이 N극인지 S극인지 판별할 수 있다. 그러므로, 회전자 영구자석의 자기장에 의한 기전력(홀전압)을 측정해서 회전자 영구자석의 자극의 위치를 검출할 수 있다.
그러나, 홀센서 등의 위치검출센서를 설치하면 BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)의 생산 비용이 증가하고, 위치검출센서를 설치하기 위한 공간이 필요하므로 공간 활용 효율이 떨어져 모터의 소형화가 어렵게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 위치검출센서를 구비하지 않고(이하, 센서리스라 한다) BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)의 회전자 자극 위치를 검출하기 위한 방법 및 장치에 대한 연구가 진행 중이다.
선행문헌으로, 한국 공개특허 제10-2015-0111736호는 전류가 흐르지 않는 1상의 역기전력을 검출하여 회전자 자극의 위치를 검출하는 센서리스(sensorless) BLDC 모터(Brushless DC Electric Motor)의 구동 방법을 개시하고 있다.
그러나, 역기전력은 회전자가 회전하지 않을 때에는 발생하지 않으므로 모터 초기 구동 방향을 결정하기 위해서는, 임의로 모터를 구동시켜 역기전력을 발생시켜서 회전자 회전 방향을 검출한 다음 전력 스위칭을 이용해서 회전자의 회전 방향을 제어해야 한다. 따라서, 원하는 회전 방향으로 모터를 구동시키기 위해서는 초기 구동 시간이 지연된다는 문제가 있다.
본 발명의 일 과제는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)가 회전자 자극 위치를 검출하기 위한 위치검출센서 등을 구비함으로 인하여, 모터의 생산 비용이 증가하는 문제를 해결하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)가 회전자 자극 위치를 검출하기 위한 위치검출센서 등을 구비함으로 인하여, 모터의 크기가 커지는 문제를 해결하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)가 회전자 자극 위치를 검출하기 위한 위치검출센서 등을 구비함으로 인하여, 모터가 위치검출센서가 사용 가능한 온도, 습도 등의 사용 환경의 제약을 받는 문제를 해결하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 종래의 센서리스(sensorless) 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)가 사용하는 회전자 자극 위치 검출 방식을 사용하는 경우, 회전자 자극 위치를 검출하기 위한 시간이 지연되서 모터가 원하는 시점에 정확하게 작동하지 못하는 문제를 해결하는데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법은, 상기 모터에 고주파 전압을 인가하고 흐르는 전류의 크기 변화를 측정하여 상기 모터의 회전자 자극의 위치를 검출할 수 있다.
구체적으로, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가 단계, 상기 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 흐르는 전류의 고주파 성분을 고주파제거수단을 이용해서 제거하고, 상기 전류의 크기가 시간의 흐름에 따라 증감하는 방향을 판단하는 전류 분석 단계, 상기 전류의 크기의 증감 방향과 상기 전류가 흐르는 방향에 의해 상기 모터의 고정자에 형성되는 자극을 기초로 상기 모터의 회전자의 자극 위치를 검출하는 자극 검출 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자극 검출 단계는, 특정 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 증가하면, 상기 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 다른 것으로 검출할 수 있고, 상기 특정 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 감소하면, 상기 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 동일한 것으로 검출할 수 있다.
또한, 상기 고주파제거수단은 필터(Filter)일 수 있다.
또한, 상기 고주파제거수단은 저역 통과 필터(Low Pass Filter)일 수 있다.
또한, 상기 고주파제거수단은 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)일 수 있다.
또한, 상기 고주파 전압은 주파수가 500hz 이상이고, 상기 고주파제거수단은 주파수가 500hz이상인 상기 전류의 성분을 제거할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치는, 상기 모터에 고주파 전압을 인가하고 흐르는 전류의 크기 변화를 측정하여 상기 모터의 회전자 자극의 위치를 검출할 수 있다.
구체적으로, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가부, 상기 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 흐르는 전류의 고주파 성분을 고주파제거수단을 이용해서 제거하고, 상기 전류의 크기가 시간의 흐름에 따라 증감하는 방향을 판단하는 전류 분석부, 상기 전류의 크기의 증감 방향과 상기 전류가 흐르는 방향에 의해 상기 모터의 고정자에 형성되는 자극을 기초로 상기 모터의 회전자의 자극 위치를 검출하는 자극 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자극 검출부는, 특정 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 증가하면, 상기 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 다른 것으로 검출할 수 있다.
그리고, 상기 자극 검출부는, 상기 특정 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 감소하면, 상기 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 동일한 것으로 검출할 수 있다.
과제를 해결하기 위한 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치는, 홀센서 등의 위치검출센서 없이 모터 초기 구동을 제어하기 위한 회전자 자극 위치를 검출하므로, 모터의 생산 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
또한, 홀센서 등의 위치검출센서 없이 모터 초기 구동을 제어하기 위한 회전자 자극 위치를 검출하므로, 모터 제조시 위치검출센서를 구비하기 위한 공간이 필요하지 않아 모터를 작게 만들 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 홀센서 등의 위치검출센서를 구비하지 않으므로, 모터가 온도, 습도 등 사용 환경의 제약을 받지 않고 사용될 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 측정한 전류의 크기 증감 방향을 필터를 이용하여 빠르고 정확하게 측정함으로써 회전자 자극 위치를 빠르고 정확하게 판단할 수 있으므로, 신속하고 정확하게 모터를 원하는 방향으로 초기 구동시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 과전류 발생 가능성이 없고, 단순한 연산으로 신속하게 회전자의 자극을 검출할 수 있는 효과를 제공한다.
도1은 단상 BLDC 모터의 일례를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 방법의 일례를 도시한 순서도이다.
도3은 도2의 고주파 인가 단계의 일례를 도시한 순서도이다.
도4는 도2의 전류 분석 단계의 일례를 도시한 순서도이다.
도5는 양의 방향으로 크기가 증가한 오프셋 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도6은 음의 방향으로 크기가 증가한 오프셋 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도7은 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성된 고정자 자극과 인접한 회전자의 자극이 동일할 때의 자속을 도시한 도면이다.
도8은 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성된 고정자 자극과 인접한 회전자의 자극이 다를 때의 자속을 도시한 도면이다.
도9는 코일에 흐르는 전류와 쇄교자속의 관계를 나타내는 도면이다.
도10은 도2의 자극 검출 단계를 도시한 순서도이다.
도11은 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 장치의 일례를 도시한 블록도이다.
도12는 도11의 고주파 인가부의 일례를 도시한 블록도이다.
도13은 도11의 전류 분석부의 일례를 도시한 블록도이다.
도14는 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치를 통해서 단상 BLDC 모터가 구동되는 작용의 일례를 도시한 도면이다.
도15는 1차 저역 통과 필터를 사용하는 도11의 장치의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작, 부재, 성분, 소재 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 부재, 성분, 소재 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도1은 단상 BLDC 모터의 일례를 도시한 도면이다.
도1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법이 사용되는 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)(이하, BLDC모터라 한다)의 구성에 관하여 설명한다.
도1을 참조하여 설명하면, BLDC모터는 고정자부(400), 회전자(500)를 포함한다.
상기 고정자부(400)는 자기의 흡인력과 반발력에 의해서 상기 회전자(500)를 회전시킬 수 있으며, 제1 고정자(410) 및 상기 제1 고정자(410)에 감긴 제1 코일(420)과 제2 고정자(430) 및 상기 제2 고정자(430)에 감긴 제2 코일(440)을 포함할 수 있다.
상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)은 서로 연결되어 있으며, 상기 BLDC모터에 공급되는 전류가 흐른다. 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)이 연결되어 동작하는 경우, 상기 BLDC모터는 독립하여 동작하는 코일의 수인 모터의 상수가 하나가 되어 단상 BLDC모터가 될 수 있다.
상기 제1 고정자(410)와 상기 제2 고정자(430)(이하, 고정자라 한다)는 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)에 흐르는 전류의 방향에 따라서 N극 또는 S극을 가지는 전자석이 될 수 있다. 상기 제1 고정자(410)와 상기 제2 고정자(430)가 전자석이 되는 경우, 서로 다른 자극을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)에 전류가 흐르는 경우, 상기 제1 고정자(410)는 N극을 가지고 상기 제2 고정자(430)는 S극을 가질 수 있다.
상기 회전자(500)는 원통형 또는 구형 등의 형상을 가질 수 있으며, N극을 가지는 회전자 N극(510) 및 S극을 가지는 회전자 S극(520)을 포함하여, 상기 고정자 자극과의 흡인력 또는 반발력에 의한 토크(돌림힘)에 의해서 회전할 수 있다.
예를 들어, 도1을 참조하여 설명하면, 상기 제1 고정자(410)가 N극을 가지고 상기 제2 고정자(430)가 S극을 가지며, 상기 회전자 N극(510)이 상기 제2 고정자(430)와 반시계 방향으로 치우쳐서 인접하고 상기 회전자 S극(520)이 상기 제1 고정자(410)와 반시계 방향으로 치우쳐서 인접하는 경우, 상기 회전자(500)는 시계 방향으로 회전을 시작할 수 있다. 왜냐하면, 상기 제1 고정자(410) N극과 상기 회전자 S극(520)에 시계 방향으로 자기의 흡인력이 작용하고, 상기 제2 고정자(430) S극과 상기 회전자 N극(510)에 시계 방향으로 자기의 흡인력이 작용하기 때문이다.
이와 같은 원리로, 상기 제1 고정자(410)의 자극과 상기 제2 고정자(430)의 자극을 순차적으로 변환함으로써, 상기 회전자(500)의 자극에 자기의 흡인력 또는 반발력을 적절하게 작용하여 상기 회전자(500)를 회전시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에 대하여 설명한다.
도2는 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 방법의 일례를 도시한 순서도이다.
도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법의 일 실시예는, 정지 상태의 상기 BLDC모터를 초기 구동시킬 때 회전 방향(이하, 초기 회전 방향이라 한다)을 제어하기 위하여 상기 제1 고정자(410) 및 상기 제2 고정자(430)와 인접하는 상기 회전자(500)의 자극을 검출하기 위한 방법이며, 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가 단계(S100), 오프셋 전류를 분석하는 전류 분석 단계(S200), 자극 위치를 검출하는 자극 검출 단계(S300)를 포함할 수 있다.
도3은 도2의 고주파 인가 단계의 일례를 도시한 순서도이다.
먼저, 도3을 참조하여, 상기 고주파 인가 단계(S100)에 관하여 설명한다.
도3을 참조하여 설명하면, 상기 고주파 인가 단계(S100)는 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가하며, 교류 전압을 인가하는 교류 인가 단계(S110), 교류 전압을 고주파 전압으로 변환하는 교류 변환 단계(S120), 모터에 고주파 전압을 인가하는 모터 인가 단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 교류 인가 단계(S110)는 교류 전압을 컨버터 등의 변환기에 인가한다. 상기 변환기로 인가된 교류 전압은 BLDC모터의 회전자 자극 위치를 검출하기에 적합한 형태의 전압으로 변환될 수 있다.
상기 교류 변환 단계(S120)는 상기 변환기에 입력된 교류 전압을 높은 주파수를 가지는 고주파 전압으로 변환한다. 상기 변환기는 인가되는 전압을 교류 또는 직류로 변환하거나 인가되는 전압의 주파수를 변환할 수 있다. 한편, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에 사용되기 위한 고주파 전압은 500hz 이상의 주파수를 가지는 것이 바람직하다.
상기 모터 인가 단계(S130)는 상기 회전자(500)가 회전하지 않고 정지한 상태에서 상기 BLDC모터에 전류가 흐르게 하기 위해서 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가한다.
구체적으로, 상기 BLDC모터에 고주파 전압이 인가되면 상기 BLDC모터에 흐르는 전류의 방향이 빠른 속도로 교대로 전환되므로, 상기 제1 고정자(410) 및 상기 제2 고정자(430)의 자극도 빠른 속도로 교대로 전환된다. 따라서, 상기 회전자(500)는 회전하기 위한 토크(돌림힘)인 자기의 흡인력 또는 반발력을 회전하기에 충분한 시간동안 전달받지 못하여 회전하지 않고 정지 상태를 유지하게 된다. 그러므로, 상기 BLDC모터에 전압을 인가하여 검출한 상기 회전자(500)의 자극의 위치는 전압 인가 전후에 동일하게 유지될 수 있다.
도4는 도2의 전류 분석 단계의 일례를 도시한 순서도이다.
이어서, 도4를 참조하여, 상기 전류 분석 단계(S200)에 관하여 설명한다.
상기 전류 분석 단계(S200)는 상기 고정자와 인접한 상기 회전자(500)의 자극을 검출하기 위해 상기 BLDC모터에 흐르는 전류(이하, 오프셋 전류라 한다)의 특성을 분석하며, 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 차단하거나 약화시키는(이하, 고주파 성분의 제거라 한다) 고주파 제거 단계(S210), 상기 오프셋 전류의 크기를 측정하는 크기 측정 단계(S220), 상기 오프셋 전류의 증가 방향을 판단하는 증감 판단 단계(S230)를 포함할 수 있다.
이처럼, 상기 오프셋 전류를 분석하는 것은, 상기 오프셋 전류의 크기 변화를 측정함으로써 상기 고정자에 인접한 상기 회전자(500)의 자극의 위치를 검출하기 위해서다. 상기 BLDC모터에 전류가 흐르는 경우, 상기 고정자에 인접한 상기 회전자(500)의 자극의 영향을 받아서 상기 오프셋 전류의 크기가 변화되기 때문이다.
상기 고주파 제거 단계(S210)는 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거한다. 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가하는 경우, 상기 오프셋 전류도 고주파 성분을 포함하게 되어, 복잡한 형태를 가지게 된다. 그러므로, 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거하면 단순한 형태가 되어, 상기 오프셋 전류의 특성을 보다 쉽게 판단할 수 있다.
한편, 상기 고주파 인가 단계(S100)에서 상기 BLDC모터에 500hz 이상의 주파수를 가지는 전압을 인가한 경우, 상기 고주파 제거 단계(S210)에서 특정 주파수 이상의 성분을 제거한다면, 상기 특정 주파수는 500hz 이하인 것이 바람직하다.
도5는 양의 방향으로 크기가 증가한 오프셋 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이고, 도6은 음의 방향으로 크기가 증가한 오프셋 전류의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
구체적으로, 상기 오프셋 전류를 필터(Filter) 등의 고주파제거수단에 통과시켜서 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거하는 경우, 도5 및 도6의 하단에 도시된 그래프와 같이 상기 오프셋 전류의 특성을 나타내는 파형이 단순하게 그려져서 상기 오프셋 전류의 특성을 보다 쉽게 파악할 수 있다. 한편 상기 필터(Filter)는 1차 또는 그 이상의 차수를 가지는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)일 수 있다.
상기 크기 측정 단계(S220)는 상기 오프셋 전류의 크기를 측정한다. 상기 오프셋 전류는 교류이므로 일정한 주기로 방향을 바꾸어서 흐른다. 예를 들어 설명하면, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 오프셋 전류는 시간(t)의 흐름에 따라서 양의 방향(+)과 음의 방향(-)으로 일정한 주기를 가지고 방향을 바꾸어서 흐를 수 있다.
그러므로, 상기 크기 측정 단계(S220)는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 상기 오프셋 전류를 시간(t)의 흐름에 따른 변위로 그래프화하여 상기 오프셋 전류의 양의 방향(+) 크기 또는 음의 방향(-) 크기를 측정한다. 상기 고주파 제거 단계(S210) 이후에 상기 크기 측정 단계(S220)를 수행하는 경우 상기 오프셋 전류를 그래프화하면, 도5 및 도6의 하단에 도시된 그래프가 그려질 수 있다.
한편, 상기 크기 측정 단계(S220)는 상기 고주파 제거 단계(S210)와 순서를 달리할 수도 있다. 예를 들어 설명하면, 상기 크기 측정 단계(S220)로 상기 오프셋 전류의 크기를 측정한 다음 상기 고주파 제거 단계(S210)를 수행하는 경우, 도5 및 도6의 상단에 도시된 그래프가 먼저 그려진 다음, 상기 오프셋 전류의 고주파 성분이 제거된 도5 및 도6의 하단에 도시된 그래프가 그려질 수 있다.
상기 증감 판단 단계(S230)는 상기 크기 측정 단계(S220)에서 측정된 상기 오프셋 전류의 크기를 기초로, 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 판단한다.
예를 들어, 도5를 참조하여 설명하면, 상기 오프셋 전류는 일반적인 교번 전류(alternating current)에 비해서 양의 방향(+)으로 크기가 증가(또는, 음의 방향(-)으로 크기가 감소)한 것으로 판단될 수 있다. 상기 오프셋 전류의 크기 변화는, 상기 고주파 제거 단계(S210)를 거치지 않은 도5의 상단에 도시된 그래프를 이용하여 판단할 수도 있고, 보다 효율적으로 상기 고주파 제거 단계(S210)를 거친 도5의 하단에 도시된 그래프를 이용하여 판단할 수도 있다.
또 다른 예를 들어, 도6을 참조하여 설명하면, 상기 오프셋 전류는 일반적인 교번 전류(alternating current)에 비해서 음의 방향(-)으로 크기가 증가(또는, 양의 방향(+)으로 크기가 감소)한 것으로 판단될 수 있다. 상기 오프셋 전류의 크기 변화는, 상기 고주파 제거 단계(S210)를 거치지 않은 도6의 상단에 도시된 그래프를 이용하여 판단할 수도 있고, 보다 효율적으로 상기 고주파 제거 단계(S210)를 거친 도6의 하단에 도시된 그래프를 이용하여 판단할 수도 있다.
도7은 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성된 고정자 자극과 인접한 회전자의 자극이 동일할 때의 자속을 도시한 도면이고, 도8은 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성된 고정자 자극과 인접한 회전자의 자극이 다를 때의 자속을 도시한 도면이고, 도9는 코일에 흐르는 전류와 쇄교자속의 관계를 나타내는 도면이고, 도10은 도2의 자극 검출 단계를 도시한 순서도이다.
이어서, 도7 내지 도10을 참조하여, 상기 자극 검출 단계(S300)에 관하여 설명한다.
상기 자극 검출 단계(S300)는 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 이용하여, 상기 고정자와 인접한 상기 회전자(500)의 자극이 N극인지 S극인지 검출할 수 있다.
우선, 도7 및 도8을 참조하여, 상기 회전자(500)의 자극이 상기 고정자에 감긴 코일에 형성되는 자속에 미치는 영향을 설명한다.
도7을 예를 들어 설명하면, 상기 제1 코일(420)에 전류가 흘러서 상기 제1 고정자(410)가 N극을 가지고 상기 제2 코일(440)에 전류가 흘러서 상기 제2 고정자(430)가 S극을 가지는 경우, 도7에 도시된 바와 같은 방향으로 고정자 자속이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회전자 N극(510)이 상기 제1 고정자(410) N극에 인접하고 상기 회전자 S극(520)이 상기 제2 고정자(430) S극에 인접하는 경우, 도7에 도시된 바와 같은 방향으로 회전자 자속이 형성될 수 있다.
도7과 같이 자속이 형성되는 경우, 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)에 쇄교하는 고정자 자속 및 회전자 자속은 서로 반대 방향으로 쇄교하게 되므로, 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속은 감소하게 된다.
도8을 예를 들어 설명하면, 상기 제1 코일(420)에 전류가 흘러서 상기 제1 고정자(410)가 N극을 가지고 상기 제2 코일(440)에 전류가 흘러서 상기 제2 고정자(430)가 S극을 가지는 경우, 도8에 도시된 바와 같은 방향으로 고정자 자속이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회전자 S극(520)이 상기 제1 고정자(410) N극에 인접하고 상기 회전자 N극(510)이 상기 제2 고정자(430) S극에 인접하는 경우, 도8에 도시된 바와 같은 방향으로 회전자 자속이 형성될 수 있다.
도8과 같이 자속이 형성되는 경우, 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)에 쇄교하는 고정자 자속 및 회전자 자속은 서로 같은 방향으로 쇄교하게 되므로, 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속은 증가하게 된다.
결론적으로, 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자의 자극이 동일한 경우에 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속은 감소하게 되고, 특정 방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자의 자극이 다른 경우에 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속은 증가하게 된다.
다음으로, 도9를 참조하여, 쇄교자속이 코일에 흐르는 전류에 미치는 영향을 설명한다.
도9를 참조하여 설명하면, 철심에 N번 감기고 자기 인덕턴스 L을 가지는 코일에 전류 I가 흐르게 되면 자속 φ가 형성될 수 있다. 이 때, 코일이 철심에 감긴 횟수 N과 자속 φ를 곱한 값은 쇄교자속 λ가 된다. 그리고, 쇄교자속 λ는 인턱턴스 L과 코일에 흐르는 전류 I의 곱으로 나타낼 수 있다.
그러므로, 쇄교자속과 코일에 흐르는 전류는 비례하므로, 쇄교자속이 감소하면 상기 제1 코일(420)과 상기 제2 코일(440)에 흐르는 전류는 감소하게 되고, 쇄교자속이 증가하면 상기 제1 코일(420)과 상기 제2 코일(440)에 흐르는 전류는 증가하게 된다.
다음으로, 도10을 참조하여, 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 이용하여 상기 고정자와 인접한 상기 회전자의 자극을 검출하는 방법을 설명한다.
도10을 참조하여 설명하면, 상기 자극 검출 단계(S300)는 상기 전류 분석 단계(S200)에서 판단한 상기 오프셋 전류가 특정 방향으로 증가하는지 여부(S310)를 기초로 상기 고정자와 상기 고정자에 인접한 상기 회전자(500)의 극성을 검출할 수 있다(S320-1, S320-2).
예를 들어 설명하면, 상기 오프셋 전류가 특정 A방향(예를 들어, 양의 방향(+) 또는 음의 방향(-))으로 크기가 증가하는 것은, 상기 특정 A방향으로 전류가 흐를 때 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속이 증가하기 때문이다. 그러므로, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 A방향으로 흐를 때 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자(500)의 자극은 다른 것으로 검출할 수 있다(S320-1). 바꾸어 말하면, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 A방향의 반대 방향으로 흐를 때 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자(500)의 자극은 같은 것으로 검출할 수 있다(S320-1).
구체적으로, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 A방향으로 크기가 증가하고, 상기 특정 A방향으로 오프셋 전류가 흐를 때 상기 제1 고정자(400)가 N극을 가지면, 상기 회전자 S극이 상기 제1 고정자(400)에 인접한 것으로 검출할 수 있다.
다른 예를 들어 설명하면, 상기 오프셋 전류가 특정 B방향(예를 들어, 양의 방향(+) 또는 음의 방향(-))으로 크기가 감소하는 것은, 상기 특정 B방향으로 전류가 흐를 때 상기 제1 코일(420) 및 상기 제2 코일(440)의 쇄교자속이 감소하기 때문이다. 그러므로, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 B방향으로 흐를 때 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자(500)의 자극은 같은 것으로 검출할 수 있다(S320-2). 바꾸어 말하면, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 B방향의 반대 방향으로 흐를 때 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자(500)의 자극은 다른 것으로 검출할 수 있다(S320-2).
구체적으로, 상기 오프셋 전류가 상기 특정 B방향으로 크기가 감소하고, 상기 특정 B방향으로 오프셋 전류가 흐를 때 상기 제1 고정자(400)가 N극을 가지면, 상기 회전자 N극이 상기 제1 고정자(400)에 인접한 것으로 검출할 수 있다.
상기 자극 검출 단계(S300)로 상기 회전자(500)의 자극 위치를 검출하면, 상기 회전자(500)를 최소한으로 회전시켜서 정렬한 다음 상기 BLDC모터를 초기 구동시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 고정자에 인접하며 정지 상태에 있는 상기 회전자(500)의 자극을 검출하고, 상기 고정자가 검출된 상기 회전자(500)의 자극과 다른 자극을 가지도록 제어하여 상기 회전자(500)를 최소한으로 회전시켜서 정렬할 수 있다.
정렬된 상기 회전자(500)는 상기 고정자 자극의 변환에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 자기의 흡인력 또는 반발력에 의한 토크(돌림힘)를 받아 회전할 수 있다.
이와는 달리, 상기 회전자(500)의 자극 위치를 검출하지 않고 상기 고정자에 임의의 자극을 형성하여 상기 회전자(500)를 정렬한다면, 상기 고정자에 형성된 자극이 인접한 상기 회전자(500)의 자극과 동일한 경우, 상기 회전자(500)는 상기 고정자에 형성된 자극과 다른 자극이 상기 고정자에 인접할때까지 회전한 다음 정렬된다. 따라서, 상기 BLDC모터를 초기 구동시키기 위한 상기 회전자(500)를 정렬하는데 더 많은 시간이 소요된다.
그러므로, 상기 고정자에 인접한 상기 회전자(500)의 자극을 검출함으로써, 상기 BLDC모터를 초기 구동시키기 위한 상기 회전자(500)의 정렬 시간을 단축할 수 있어 상기 BLDC모터를 사용하는 기계 등을 더욱 정밀하게 제어할 수 있으며, 상기 회전자(500)가 최소한으로 회전하여 정렬되므로 상기 BLDC모터의 초기 구동시 기계적 소음 및 전기적 소음을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치에 대하여 설명한다.
도11은 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 장치의 일례를 도시한 블록도이다.
도11을 참조하여 설명하면, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치(10)의 일 실시예는, 정지 상태의 상기 BLDC모터를 초기 구동시킬 때 회전 방향(이하, 초기 회전 방향이라 한다)을 제어하기 위하여 상기 제1 고정자(410) 및 상기 제2 고정자(430)와 인접하는 상기 회전자(500)의 자극을 검출하기 위한 장치이며, 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가부(100), 오프셋 전류를 분석하는 전류 분석부(200), 자극 위치를 검출하는 자극 검출부(300)를 포함할 수 있다.
도12는 도11의 고주파 인가부의 일례를 도시한 블록도이다.
먼저, 도12를 참조하여, 상기 고주파 인가부(100)의 구성에 관하여 설명한다.
상기 고주파 인가부(100)는 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가하며, 교류 전압을 인가하는 교류 인가부(110), 교류 전압을 고주파 전압으로 변환하는 교류 변환부(120), 모터에 고주파 전압을 인가하는 모터 인가부(130)를 포함할 수 있다.
상기 교류 인가부(110)는 교류 전압을 컨버터 등의 변환기에 인가한다. 상기 변환기로 인가된 교류 전압은 BLDC모터의 회전자 자극 위치를 검출하기에 적합한 형태의 전압으로 변환될 수 있다.
상기 교류 변환부(120)는 상기 변환기에 입력된 교류 전압을 높은 주파수를 가지는 고주파 전압으로 변환한다. 상기 변환기는 인가되는 전압을 교류 또는 직류로 변환하거나 인가되는 전압의 주파수를 변환할 수 있다. 한편, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치(10)에 사용되기 위한 고주파 전압은 500hz 이상의 주파수를 가지는 것이 바람직하다.
상기 모터 인가부(130)는 상기 회전자(500)가 회전하지 않고 정지한 상태에서 상기 BLDC모터에 전류가 흐르게 하기 위해서 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가한다.
상기 BLDC모터에 고주파 전압이 인가되어 전류가 흐르면 상기 회전자(500)가 회전하지 않는 구조에 관한 구체적인 설명은, 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
도13은 도11의 전류 분석부의 일례를 도시한 블록도이다.
이어서, 도13을 참조하여, 상기 전류 분석부(200)의 구성에 관하여 설명한다.
상기 전류 분석부(200)는 상기 고정자와 인접한 상기 회전자(500)의 자극을 검출하기 위해 상기 BLDC모터에 흐르는 전류(이하, 오프셋 전류라 한다)의 특성을 분석할 수 있으며, 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거하는 고주파 제거부(210), 상기 오프셋 전류의 크기를 측정하는 크기 측정부(220), 상기 오프셋 전류의 증가 방향을 판단하는 증감 판단부(230)를 포함할 수 있다.
이처럼, 상기 오프셋 전류를 분석하는 것은, 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
상기 고주파 제거부(210)는 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거할 수 있다. 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가하는 경우, 상기 오프셋 전류도 고주파 성분을 포함하게 되어, 복잡한 형태를 가지게 된다. 그러므로, 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거하면 단순한 형태가 되어, 상기 오프셋 전류의 특성을 보다 쉽게 판단할 수 있다.
한편, 상기 고주파 인가부(100)에서 상기 BLDC모터에 500hz 이상의 주파수를 가지는 전압을 인가한 경우, 상기 고주파 제거부(210)에서 특정 주파수 이상의 성분을 제거한다면, 상기 특정 주파수는 500hz 이하인 것이 바람직하다.
상기 오프셋 전류의 특성을 쉽게 파악하도록 상기 오프셋 전류의 고주파 성분을 제거하는 내용에 관한 구체적인 설명은, 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
상기 크기 측정부(220)는 상기 오프셋 전류의 크기를 측정할 수 있다. 상기 오프셋 전류는 교류이므로 일정한 주기로 방향을 바꾸어서 흐른다. 예를 들어 설명하면, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 오프셋 전류는 시간(t)의 흐름에 따라서 양의 방향(+)과 음의 방향(-)으로 일정한 주기를 가지고 방향을 바꾸어서 흐를 수 있다.
그러므로, 상기 크기 측정부(220)는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 상기 오프셋 전류를 시간(t)의 흐름에 따른 변위로 그래프화하여 상기 오프셋 전류의 양의 방향(+) 크기 또는 음의 방향(-) 크기를 측정할 수 있다. 상기 고주파 제거부(210), 상기 크기 측정부(220)에 의해서 상기 오프셋 전류는 도5 및 도6의 하단에 도시된 그래프와 같이 표현될 수 있다.
상기 증감 판단부(230)는 상기 크기 측정부(220)에서 측정된 상기 오프셋 전류의 크기를 기초로, 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 판단한다.
상기 오프셋 전류의 크기를 기초로 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 판단하는 구성에 관한 구체적인 설명은, 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
이어서, 도7 내지 도9를 참조하여, 상기 자극 검출부(300)의 구성에 관하여 설명한다.
상기 자극 검출부(300)는 상기 오프셋 전류의 크기가 증감하는 방향을 이용하여, 상기 고정자와 인접한 상기 회전자(500)의 자극이 N극인지 S극인지 검출할 수 있다.
구체적으로, 상기 자극 검출부(300)는 상기 회전자(500)의 자극에 따라 상기 오프셋 전류의 크기가 변화하는 원리를 이용하여 상기 회전자(500)의 자극을 검출할 수 있으며, 상세한 내용은 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
검출된 상기 회전자(500)의 자극을 이용해서 상기 회전자(500)를 정렬하고 상기 BLDC모터를 구동시킬 수 있으며, 구체적인 내용은 전술한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법에서 설명한 내용과 같다.
이하 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 이용한 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극을 검출 장치의 다른 실시예를 설명한다.
도15는 1차 저역 통과 필터를 사용하는 도11의 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도15를 참조하여 설명하면, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치는, 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가하고, 상기 BLDC모터에서 출력되는 상기 오프셋 전류를 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)에 통과시킨 다음, 측정부로 상기 오프셋 전류를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 통과한 상기 오프셋 전류의 특성을 측정할 수 있으며, 전술한 상기 크기 측정부(220)와 같이 상기 오프셋 전류의 크기를 측정하여 상기 오프셋 전류를 그래프 형태로 표시할 수도 있다.
상기 측정부에 의해서 측정된 상기 오프셋 전류를 기초로, 전술한 본 발명의 단상 BLDC모터 회전자 자극 위치 검출 장치의 상기 전류 분석부(200), 상기 자극 검출부(300)와 동일한 기능을 수행하는 장치를 거쳐서 상기 BLDC모터의 회전자 자극 위치를 검출할 수 있고, 검출된 상기 BLDC모터의 회전자 자극 위치를 이용하여 상기 BLDC모터를 구동시킬 수 있다.
이하, 상기 구성에 따른 본 발명의 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법 및 장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
도14는 본 발명의 단상 BLDC 모터 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치를 통해서 단상 BLDC 모터가 구동되는 작용의 일례를 도시한 도면이다.
먼저, 도14를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법 및 장치를 통해서 상기 BLDC모터가 구동하는 작용을 설명한다.
도14를 참조하여 설명하면, 상기 회전자가 회전하지 않는 상태에서 상기 고정자에 인접한 상기 회전자의 자극을 검출할 수 있도록 상기 BLDC모터에 고주파 전압을 인가한다(S100).
인가된 고주파 전압에 의해서 상기 BLDC모터에 흐르는 상기 오프셋 전류의 크기를 측정하고, 측정된 상기 오프셋 전류의 크기가 특정 방향으로 증가하거나 감소하는지 여부를 판단하여 상기 오프셋 전류를 분석한다(S200).
그리고, 상기 오프셋 전류의 크기가 특정 A방향으로 증가하는 경우, 상기 특정 A방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자의 자극이 다른 것으로 검출한다. 이와는 달리, 상기 오프셋 전류의 크기가 특정 B방향으로 감소하는 경우, 상기 특정 B방향으로 흐르는 전류에 의해서 형성되는 상기 고정자의 자극과 인접한 상기 회전자의 자극이 같은 것으로 검출한다(S300).
상기 회전자의 자극 위치가 검출되면, 상기 BLDC모터를 초기 구동시키기 위해서 상기 회전자를 정렬한다. 이 때, 상기 고정자가 인접한 상기 회전자와 다른 자극을 가지도록 상기 고정자의 자극을 형성하여, 상기 회전자를 자기의 흡인력으로 회전시켜서 정렬한다(S400).
상기 회전자가 정렬되면 상기 회전자를 자기의 흡인력 또는 반발력에 의한 토크(돌림힘)를 이용해서 회전시킨다. 예를 들어 설명하면, 상기 BLDC모터가 비대칭 공극을 가지는 경우, 정렬된 상기 회전자에 자기의 반발력을 작용하면 상기 회전자는 항상 특정 C방향으로 회전할 수 있고, 정렬된 상기 회전자에 자기의 흡인력을 작용하면 상기 회전자는 항상 상기 특정 C방향의 반대 방향으로 회전할 수 있다. 이와 같이 상기 회전자를 회전시킴으로써, 상기 BLDC모터가 초기 구동될 수 있다(S500).
이처럼, 본 발명의 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 위치 검출 방법 및 장치는, 홀센서 등의 위치검출센서 없이 모터 초기 구동을 제어하기 위한 회전자 자극 위치를 검출하므로, 모터의 생산 비용이 절감되는 효과를 제공한다.
또한, 홀센서 등의 위치검출센서 없이 모터 초기 구동을 제어하기 위한 회전자 자극 위치를 검출하므로, 모터 제조시 위치검출센서를 구비하기 위한 공간이 필요하지 않아 모터를 작게 만들 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 홀센서 등의 위치검출센서를 구비하지 않으므로, 모터가 온도, 습도 등 사용 환경의 제약을 받지 않고 사용될 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 측정한 전류의 크기 증감 방향을 필터를 이용하여 빠르고 정확하게 측정함으로써 회전자 자극 위치를 빠르고 정확하게 판단할 수 있으므로, 신속하고 정확하게 모터를 원하는 방향으로 초기 구동시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10 : 자극검출장치 100 : 고주파 인가부
110 : 교류 인가부 120 : 교류 변환부
130 : 모터 인가부 200 : 전류 분석부
210 : 고주파 제거부 220 : 크기 측정부
230 : 증감 판단부 300 : 자극 검출부
400 : 고정자부 410 : 제1 고정자
420 : 제1 코일 430 : 제2 고정자
440 : 제2 코일 500 : 회전자
510 : 회전자 N극 520 : 회전자 S*

Claims (12)

  1. 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가 단계;
    상기 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 흐르는 전류의 고주파 성분을 고주파제거수단을 이용해서 제거하고, 상기 전류의 크기가 시간의 흐름에 따라 증감하는 방향을 판단하는 전류 분석 단계;
    상기 전류의 크기의 증감 방향과 상기 전류가 흐르는 방향에 의해 상기 모터의 고정자에 형성되는 자극을 기초로 상기 모터의 회전자의 자극 위치를 검출하는 자극 검출 단계를 포함하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자극 검출 단계는,
    제1 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 증가하면, 상기 제1 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 다른 것으로 검출하고,
    제2 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 감소하면, 상기 제2 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 동일한 것으로 검출하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고주파제거수단은 필터(Filter)인, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고주파제거수단은 저역 통과 필터(Low Pass Filter)인, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고주파제거수단은 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)인, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 전압은 주파수가 500hz 이상이고, 상기 고주파제거수단은 주파수가 500hz이상인 상기 전류의 성분을 제거하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 방법.
  7. 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가부;
    상기 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 흐르는 전류의 고주파 성분을 고주파제거수단을 이용해서 제거하고, 상기 전류의 크기가 시간의 흐름에 따라 증감하는 방향을 판단하는 전류 분석부;
    상기 전류의 크기의 증감 방향과 상기 전류가 흐르는 방향에 의해 상기 모터의 고정자에 형성되는 자극을 기초로 상기 모터의 회전자의 자극 위치를 검출하는 자극 검출부를 포함하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자극 검출부는,
    제1 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 증가하면, 상기 제1 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 다른 것으로 검출하고,
    제2 방향으로 흐르는 상기 전류의 크기가 감소하면, 상기 제2 방향으로 흐르는 전류에 의해 상기 고정자에 형성되는 자극과 상기 고정자에 인접한 상기 회전자 자극이 동일한 것으로 검출하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고주파제거수단은 필터(Filter)인, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 고주파제거수단은 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)인, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 고주파 전압은 주파수가 500hz 이상이고, 상기 고주파제거수단은 주파수가 500hz이상인 상기 전류의 성분을 제거하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
  12. 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 인가부;
    상기 모터에 흐르는 전류가 통과하는 1차 저역통과필터(Low Pass Filter); 및
    상기 1차 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 통과한 전류를 측정하는 측정부를 포함하는, 단상 BLDC 모터(Single-Phase BLDC Motor)의 회전자 자극 검출 장치.
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