KR20230030772A - Synchronous motor and its control apparatus and method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a synchronous motor which comprises: a motor stator; a first rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator; a second rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator and disposed to be spaced apart from the first rotor at a designated interval; and a phase converter for adjusting a phase between the first rotor and the second rotor.

Description

동기전동기 및 그 제어 장치와 방법{SYNCHRONOUS MOTOR AND ITS CONTROL APPARATUS AND METHOD}Synchronous motor and its control device and method {SYNCHRONOUS MOTOR AND ITS CONTROL APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 동기전동기 및 그 제어 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구자석 동기전동기의 약계자 제어 시, 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자 간의 위상을 하드웨어적으로 조절함으로써, 제어부의 연산 부하를 경감시킬 수 있도록 하는, 동기전동기 및 그 제어 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronous motor and a control apparatus and method thereof, and more particularly, when controlling the field weakening of a permanent magnet synchronous motor, by adjusting the phase between the first rotor and the second rotor of the synchronous motor by hardware, It relates to a synchronous motor and a control device and method for reducing the computational load of a control unit.

일반적으로 동기전동기(Synchronous Motor)는 교류 전동기의 일종으로서, 일정 주파수 하에서는 부하와 상관없이 일정한 속도로 회전하는 전속도 전동기(Motor)를 의미한다. In general, a synchronous motor is a type of AC motor and means a full-speed motor that rotates at a constant speed regardless of a load under a constant frequency.

이러한 영구자석 동기전동기는 토크 밀도, 효율 등에서 유리하여 전기 자동차에 널리 활용되고 있으며, 이에 따라 정격속도보다 더 빠르고 다양한 속도로 운전할 수 있도록 요구되는 추세이다.These permanent magnet synchronous motors are widely used in electric vehicles due to their advantages in torque density, efficiency, etc., and accordingly, there is a trend that requires them to be able to operate at higher speeds than the rated speed and at various speeds.

한편, 상기 영구자석 동기전동기에서 영구자석으로 되어 있는 회전자(로터, rotor)는 고속으로 운전할 때 고정자(스테이터, Stator) 권선의 역기전력에 의해 입력전압이 상쇄되어 최대속도가 제한되는 현상이 발생하므로, 고속 운전을 위해서 전류 보상값 연산 및 인버터 출력 제어 등 약계자 제어 알고리즘을 적용하고 있다.On the other hand, in the permanent magnet synchronous motor, when the rotor (rotor) made of permanent magnet operates at high speed, the maximum speed is limited because the input voltage is offset by the counter electromotive force of the stator winding. , field weakening control algorithms such as current compensation value calculation and inverter output control are applied for high-speed operation.

그런데 종래의 약계자 제어 기술은 매순간 전류 보상값을 연산하여 인터버 제어를 수행해야 하므로, 전동기(Motor)의 속도가 빨라질수록 더 많은 씨피유(CPU)의 연산 부하가 발생하게 되는 문제점이 있다.However, since the conventional field-weakening control technology needs to perform inverter control by calculating a current compensation value every moment, there is a problem in that as the speed of the motor increases, more calculation load of the CPU occurs.

따라서 영구자석 동기전동기의 약계자 제어 시 복잡하고 과도한 씨피유(CPU)의 연산 부하를 경감시키고 안정적인 약계자 제어를 수행할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a technique capable of reducing the computational load of a complicated and excessive CPU and performing stable field-weakening control when controlling the field-weakening of a permanent magnet synchronous motor.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1231101호(2013.02.01. 등록, 분리형 모터)에 개시되어 있다. The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1231101 (registered on February 1, 2013, a separate motor).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 영구자석 동기전동기의 약계자 제어 시, 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자 간의 위상을 하드웨어적으로 조절함으로써, 제어부의 연산 부하를 경감시킬 수 있도록 하는, 동기전동기 및 그 제어 장치와 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to one aspect of the present invention, the present invention has been created to solve the above problems, and when controlling the field weakening of the permanent magnet synchronous motor, the phase between the first rotor and the second rotor of the synchronous motor is determined by hardware. Its purpose is to provide a synchronous motor and its control device and method, which can reduce the computational load of the control unit by adjusting to.

본 발명의 일 측면에 따른 동기전동기는, 전동기 스테이터; 상기 전동기 스테이터의 내 측에 영구자석으로 형성된 제1 회전자; 상기 전동기 스테이터의 내 측에 영구자석으로 형성되며 상기 제1 회전자로부터 지정된 간격으로 이격되어 배치되는 제2 회전자; 및 상기 제1 회전자 및 상기 제2 회전자 간의 위상을 조절하는 위상 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A synchronous motor according to an aspect of the present invention includes a motor stator; A first rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator; a second rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator and spaced apart from the first rotor at a designated interval; And a phase converter for adjusting the phase between the first rotor and the second rotor.

본 발명에 있어서, 상기 제1 회전자는 제1 샤프트의 일 측에 연결되어 회전되고, 상기 제1 샤프트의 타 측은 상기 위상 변환기의 제1 베인부에 연결되며, 상기 제2 회전자는 제2 샤프트의 일 측에 연결되어 회전되고, 상기 제2 샤프트의 타 측은 상기 위상 변환기의 제2 베인(132a)부에 연결되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first rotor is rotated by being connected to one side of the first shaft, the other side of the first shaft is connected to the first vane of the phase shifter, and the second rotor is connected to the second shaft. It is characterized in that one side is connected and rotated, and the other side of the second shaft is connected to the second vane (132a) of the phase shifter.

본 발명에 있어서, 상기 제1 샤프트는 상기 제2 샤프트를 길이 방향으로 관통하여 상기 제1 회전자에 연결되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first shaft is characterized in that connected to the first rotor by penetrating the second shaft in the longitudinal direction.

본 발명에 있어서, 상기 제1 회전자와 상기 제2 회전자 간의 위상은, 상기 제2 베인부의 회전 방향과 회전 각도에 대응하여 동 위상 또는 다른 위상으로 조절되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the phase between the first rotor and the second rotor is characterized in that the same phase or different phases are adjusted corresponding to the rotation direction and rotation angle of the second vane.

본 발명에 있어서, 제1 베인부는 상기 제2 베인부를 원형으로 둘러싸는 형태로 형성되며, 내 측을 향하여 균등한 각도 간격으로 돌출되게 형성되는 복수의 제1 베인;을 포함하고, 상기 제2 베인부는 상기 제1 베인부의 내 측에 배치되면서 원형의 바디에서 외 측을 향하여 균등한 각도 간격으로 돌출되게 형성되는 복수의 제2 베인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first vane portion is formed in a shape surrounding the second vane portion in a circular shape, and includes a plurality of first vanes formed to protrude at equal angular intervals toward the inside, and the second vane The portion is disposed inside the first vane portion and includes a plurality of second vanes formed to protrude from the circular body toward the outside at equal angular intervals.

본 발명에 있어서, 상기 제2 샤프트는, 상기 위상 변환기 내의 상기 제2 샤프트의 일 측 둘레에 제1 홈이 형성되고, 상기 제1 홈의 일 측에 제1 홀이 형성되며, 상기 제2 베인부의 제2 베인의 일 측에 제2 공간 방향으로 제2 홀을 형성하고, 상기 제2 샤프트의 내 측으로 상기 제1 홀과 상기 제2 홀을 연결하여 유압이 흐를 수 있는 제1 유압 경로가 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the second shaft, a first groove is formed around one side of the second shaft in the phase converter, a first hole is formed on one side of the first groove, and the second vane A second hole is formed on one side of the negative second vane in a second space direction, and a first hydraulic path through which hydraulic pressure flows is formed by connecting the first hole and the second hole to the inside of the second shaft. characterized by being

본 발명의 다른 측면에 따른 동기전동기의 제어 장치는, 상기 동기전동기의 회전 속도를 제어하고, 상기 동기전동기의 회전 속도에 따라, 위상 변환기를 제어하여 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 위상 변환기에 유압을 인가하여, 상기 유압에 의해 상기 위상 변환기의 제2 베인부를 지정된 방향으로 지정된 각도만큼 회전시키는 유압 밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control apparatus for a synchronous motor according to another aspect of the present invention controls the rotational speed of the synchronous motor, and controls a phase converter according to the rotational speed of the synchronous motor to control the first rotor and the second rotation of the synchronous motor. a controller that adjusts the phase of electrons; and a hydraulic valve unit for applying hydraulic pressure to the phase shifter and rotating the second vane of the phase shifter by a designated angle in a designated direction under the control of the control unit.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 위상 변환기의 제2 베인부에 형성된 제2 베인의 우측과 제1 베인부에 형성된 제1 베인의 사이에 형성된 제1 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제1 방향으로 회전시키거나, 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit applies hydraulic pressure to a first space formed between the right side of the second vane formed in the second vane of the phase shifter and the first vane formed in the first vane to move the second vane The second vane may be rotated in a first direction, or hydraulic pressure may be applied to a second space formed between the left side of the second vane and the first vane to rotate the second vane in the second direction.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 베인부가 제1 방향으로 회전하여 상기 제2 베인의 좌측이 상기 제1 베인의 우측에 밀착된 상태를 디폴트 상태라고 할 때, 상기 디폴트 상태에서 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 경우, 상기 제2 공간에 인가했던 유압을 배출시킴으로써, 상기 제2 베인부가 다시 본래의 제1 방향으로 돌아가도록 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, when the second vane rotates in the first direction and the left side of the second vane is in close contact with the right side of the first vane as a default state, the first vane in the default state When the hydraulic pressure is applied to the second space formed between the left side of the 2 vane and the first vane to rotate the second vane in the second direction, the hydraulic pressure applied to the second space is discharged so that the second vane It is characterized in that the portion is rotated to return to the original first direction.

본 발명에 있어서, 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간에 유압을 인가하거나 배출하기 위하여, 위상 변환기의 제2 베인부와 동기전동기의 제2 회전자가 연결되는 제2 샤프트의 둘레에 제1 홈과 제2 홈이 각기 다른 위치에 형성되고, 상기 제2 샤프트의 제2 홈에서 상기 제1 공간 방향으로 향하는 제2 유압 경로와 홀이 상기 제2 베인부에 형성되며, 상기 제2 샤프트의 제1 홈에서 상기 제2 공간 방향으로 향하는 제1 유압 경로와 홀이 상기 제2 베인부에 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in order to apply or discharge hydraulic pressure to the first space and the second space, the second vane of the phase shifter and the second rotor of the synchronous motor are connected to the first groove and Second grooves are formed at different locations, a second hydraulic path and a hole are formed in the second vane portion from the second groove of the second shaft toward the first space direction, and the first A first hydraulic path and a hole from the groove toward the second space are formed in the second vane.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 제2 베인부를 제1 방향 또는 제2 방향으로 지정된 각도만큼 회전시킴으로써, 상기 제2 베인부에 제2 샤프트를 통해 연결된 제2 회전자도 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되게 하여, 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 동 위상 상태가 되게 제어하거나, 또는 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 다른 위상 상태가 되게 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit rotates the second vane by an angle specified in the first direction or the second direction, so that the second rotor connected to the second vane through the second shaft also moves in the first direction or the second direction. direction, so that the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in phase, or the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are different. It is characterized by controlling to become.

본 발명의 다른 측면에 따른 동기전동기의 제어 방법은, 제어부가 동기전동기의 회전 속도를 제어하고, 상기 동기전동기의 회전 속도에 따라, 위상 변환기를 제어하여 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하는 단계; 및 유압 밸브부가, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 위상 변환기에 유압을 인가하여, 상기 유압에 의해 상기 위상 변환기의 제2 베인부를 지정된 방향으로 지정된 각도만큼 회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A control method of a synchronous motor according to another aspect of the present invention, wherein the control unit controls the rotational speed of the synchronous motor, and controls a phase converter according to the rotational speed of the synchronous motor to control the first rotor and the second rotor of the synchronous motor. adjusting the phase of the rotor; and applying, by a hydraulic valve, hydraulic pressure to the phase shifter under the control of the control unit, and rotating the second vane of the phase shifter by a designated angle in a designated direction by the hydraulic pressure. .

본 발명에 있어서, 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 위상 변환기의 제2 베인부에 형성된 제2 베인의 우측과 제1 베인부에 형성된 제1 베인의 사이에 형성된 제1 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제1 방향으로 회전시키거나, 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor, the control unit is formed on the right side of the second vane and the first vane formed on the second vane of the phase converter. Hydraulic pressure is applied to the first space formed between the formed first vanes to rotate the second vane in the first direction, or hydraulic pressure is applied to the second space formed between the left side of the second vane and the first vane. It is characterized in that the rotation of the second vane in the second direction by applying.

본 발명에 있어서, 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 제2 베인부가 제1 방향으로 회전하여 상기 제2 베인의 좌측이 상기 제1 베인의 우측에 밀착된 상태를 디폴트 상태라고 할 때, 상기 디폴트 상태에서 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 경우, 상기 제2 공간에 인가했던 유압을 배출시킴으로써, 상기 제2 베인부가 다시 본래의 제1 방향으로 돌아가도록 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor, the control unit rotates the second vane in a first direction so that the left side of the second vane is the first rotor. When a state in close contact with the right side of the vane is referred to as a default state, hydraulic pressure is applied to the second space formed between the left side of the second vane and the first vane in the default state to move the second vane in the second direction. In the case of rotation, it is characterized in that by discharging the hydraulic pressure applied to the second space, the second vane is rotated to return to the original first direction.

본 발명에 있어서, 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여, 상기 제어부는, 제2 베인부를 제1 방향 또는 제2 방향으로 지정된 각도만큼 회전시킴으로써, 상기 제2 베인부에 제2 샤프트를 통해 연결된 제2 회전자도 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되게 하여, 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 동 위상 상태가 되게 제어하거나, 또는 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 다른 위상 상태가 되게 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor, the control unit rotates the second vane by a specified angle in the first direction or the second direction, The second rotor connected to the vane through the second shaft is also rotated in the first direction or the second direction so that the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in phase, Alternatively, the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in different phase states.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 영구자석 동기전동기의 약계자 제어 시, 매순간 전류 보상값을 연산하여 인버터 제어를 수행할 경우 모터 속도가 증가함에 따라 제어부의 연산 부하를 증가시키는 문제를, 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자 간의 위상을 하드웨어적으로 조절함으로써, 제어부의 연산 부하를 경감시키고 안정적인 약계자 제어를 수행할 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, the present invention solves the problem of increasing the computational load of the control unit as the motor speed increases when the inverter control is performed by calculating the current compensation value at every moment in the field weakening control of the permanent magnet synchronous motor, By adjusting the phase between the first rotor and the second rotor of the synchronous motor by hardware, it is possible to reduce the calculation load of the control unit and perform stable field weakening control.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기전동기 및 그 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 일체로 구현된 위상 변환기와 동기전동기의 개략적인 형태를 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 위상 변환기의 상부에서 바라본 단면 형태를 개략적으로 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 위상 변환기의 제2 베인부의 회전에 따라 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상이 조절되는 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 위상 변환기의 측면에서 바라본 단면 형태를 개략적으로 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기전동기의 제어 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도.
1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a synchronous motor and a control device thereof according to an embodiment of the present invention;
2 is an exemplary diagram showing a schematic form of a phase shifter and a synchronous motor integrally implemented in FIG. 1;
3 is an exemplary view schematically showing a cross-sectional shape viewed from the top of the phase shifter in FIG. 1;
FIG. 4 is an exemplary view shown to explain an operation in which the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor are adjusted according to the rotation of the second vane of the phase shifter in FIG. 3;
5 is an exemplary view schematically showing a cross-sectional shape viewed from the side of the phase shifter in FIG. 1;
6 is a flowchart showing a method for controlling a synchronous motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 동기전동기 및 그 제어 장치와 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a synchronous motor and a control device and method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기전동기 및 그 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 상기 도 1에 있어서, 일체로 구현된 위상 변환기와 동기전동기의 개략적인 형태를 보인 예시도이다.1 is an exemplary diagram showing a schematic configuration of a synchronous motor and a control device thereof according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a phase converter and a synchronous motor integrally implemented in FIG. 1 This is an example shown.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 동기전동기 및 그 제어 장치는, 제어부(110), 유압 밸브부(120), 위상 변환기(130), 동기전동기(140), 및 감속기(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the synchronous motor and its control device according to the present embodiment include a control unit 110, a hydraulic valve unit 120, a phase shifter 130, a synchronous motor 140, and a reducer 150. includes

상기 제어부(110)는 상기 동기전동기(140)의 회전 속도를 제어한다.The controller 110 controls the rotational speed of the synchronous motor 140 .

또한 상기 제어부(110)는, 상기 동기전동기(140)의 회전 속도에 따라, 상기 위상 변환기(130)를 제어하여 상기 동기전동기(140)의 제1 회전자(141) 및 제2 회전자(142)의 위상(즉, 제1 회전자 및 제2 회전자를 구성하는 각 영구자석의 N극과 S극의 위상)을 조절한다.In addition, the control unit 110 controls the phase converter 130 according to the rotational speed of the synchronous motor 140 to generate the first rotor 141 and the second rotor 142 of the synchronous motor 140. ) of the phase (that is, the phase of the N pole and the S pole of each permanent magnet constituting the first rotor and the second rotor) is adjusted.

상기 유압 밸브부(120)는, 상기 제어부(110)의 제어에 따라, 상기 위상 변환기(130)에 유압을 인가하여, 상기 유압에 의해 상기 위상 변환기(130)의 제2 베인부(132)를 지정된 방향으로 회전시킴으로써, 상기 위상 변환기(130)의 제1 베인부(131) 및 제2 베인부(132)에 샤프트로 각기 연결되어 있는 상기 동기전동기(140)의 제1 회전자(141) 및 제2 회전자(142)의 위상을 조절한다.The hydraulic valve unit 120 applies hydraulic pressure to the phase shifter 130 under the control of the control unit 110, and the second vane 132 of the phase shifter 130 is moved by the hydraulic pressure. By rotating in the designated direction, the first rotor 141 of the synchronous motor 140 connected to the first vane 131 and the second vane 132 of the phase shifter 130 by shafts, respectively, and The phase of the second rotor 142 is adjusted.

상기 감속기(150)는 상기 동기전동기(140)의 회전수를 지정된 감속 비율에 따라 감소시켜 출력함으로써 토크를 증가시킨다.The reduction gear 150 increases torque by reducing and outputting the number of revolutions of the synchronous motor 140 according to a designated reduction ratio.

도 2를 참조하면, 상기 동기전동기(140)는 전동기 스테이터(143)의 내 측에 영구자석으로 형성된 제1 회전자(141)(또는 Main Rotor), 및 상기 전동기 스테이터(143)의 내 측에 영구자석으로 형성되며 상기 제1 회전자(141)로부터 상 측(즉, 위상 변환기 방향)에 특정 간격으로 이격되어 배치되는 제2 회전자(142)(또는 Sub Rotor)를 포함한다. 이 때 상기 제1 회전자(141) 및 상기 제2 회전자(142)간의 간격은 이해를 돕기 위하여 다소 과장되게 도시되었음에 유의한다.Referring to FIG. 2, the synchronous motor 140 has a first rotor 141 (or Main Rotor) formed of permanent magnets on the inside of the motor stator 143, and on the inside of the motor stator 143. It is formed of a permanent magnet and includes a second rotor 142 (or sub rotor) spaced apart from the first rotor 141 at a specific interval on the upper side (ie, in the direction of the phase shifter). At this time, it should be noted that the distance between the first rotor 141 and the second rotor 142 is somewhat exaggerated for better understanding.

상기 제1 회전자(141)는 제1 샤프트(Shaft_1)의 일 측에 연결되어 회전되고, 상기 제1 샤프트(Shaft_1)의 타 측은 상기 위상 변환기(130)의 제1 베인부(131)에 연결된다(도 5의 (a) 참조).The first rotor 141 rotates while being connected to one side of the first shaft Shaft_1, and the other side of the first shaft Shaft_1 is connected to the first vane 131 of the phase shifter 130. (see (a) of FIG. 5).

상기 제2 회전자(142)는 제2 샤프트(Shaft_2)의 일 측에 연결되어 회전되며, 상기 제2 샤프트(Shaft_2)의 타 측은 상기 위상 변환기(130)의 제2 베인부(132)에 연결된다(도 5의 (b) 참조). The second rotor 142 rotates by being connected to one side of the second shaft Shaft_2, and the other side of the second shaft Shaft_2 is connected to the second vane 132 of the phase shifter 130. (see (b) of FIG. 5).

그리고 상기 제1 샤프트(Shaft_1)는 상기 제2 샤프트(Shaft_2)를 길이 방향으로 관통하여 상기 제1 회전자(141)에 연결된다.The first shaft Shaft_1 penetrates the second shaft Shaft_2 in the longitudinal direction and is connected to the first rotor 141 .

이하 도 3 및 도 5를 참조하여 상기 위상 변환기(130)에 대해서 설명한다.The phase shifter 130 will be described below with reference to FIGS. 3 and 5 .

도 3은 상기 도 1에 있어서, 위상 변환기의 상부에서 바라본 단면 형태를 개략적으로 보인 예시도이고, 도 5는 상기 도 1에 있어서, 위상 변환기의 측면에서 바라본 단면 형태를 개략적으로 보인 예시도이다.3 is an exemplary view schematically showing a cross-sectional shape viewed from the top of the phase shifter in FIG. 1, and FIG. 5 is an exemplary view schematically showing a cross-sectional shape viewed from the side of the phase shifter in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 상기 위상 변환기(130)의 상기 제1 베인부(131)는 복수의 제1 베인(131a)이 원형의 하우징 내부에 일정 간격으로 돌출되는 톱니 형태로 형성되고, 또한 상기 제2 베인부(132)에도 복수의 제2 베인(132a)이 원형의 바디 외부에 일정 간격으로 돌출되는 톱니 형태로 형성된다. Referring to FIG. 3, the first vane portion 131 of the phase shifter 130 is formed in a sawtooth shape in which a plurality of first vanes 131a protrude at regular intervals inside the circular housing, and Also in the two-vane portion 132, a plurality of second vanes 132a are formed in a sawtooth shape protruding at regular intervals outside the circular body.

즉, 상기 제1 베인부(131)는 상기 제2 베인부(132)를 원형으로 둘러싸는 형태로 형성되며, 내 측을 향하여 균등한 각도(예 : 120도) 간격으로 돌출되는 복수(예 : 3개)의 제1 베인(131a)이 형성된다. That is, the first vane portion 131 is formed in a shape surrounding the second vane portion 132 in a circular shape, and protrudes toward the inside at equal angles (eg, 120 degrees) at intervals (eg, plural (eg: Three) first vanes 131a are formed.

또한 상기 제2 베인부(132)는 상기 제1 베인부(131)의 내 측에 배치되면서 원형의 바디에서 외 측을 향하여 균등한 각도(예 : 120) 간격으로 돌출되는 복수(예 : 3개)의 제2 베인(132a)이 형성된다. In addition, the second vane portion 132 is disposed inside the first vane portion 131 and protrudes outward from the circular body at equal angles (eg, 120) intervals (eg, 3). ) of the second vane 132a is formed.

이 때 상기 제2 베인부(132)가 회전할 때 외 측을 향하여 형성된 상기 제2 베인(132a)이 상기 제1 베인부(131)에 내 측을 향하여 형성된 제1 베인(131a)에 걸려 회전할 수 있는 방향과 각도가 제한된다. At this time, when the second vane part 132 rotates, the second vane 132a formed toward the outside is caught by the first vane 131a formed toward the inside of the first vane part 131 and rotates. The possible directions and angles are limited.

예컨대 본 실시 예에서 상기 제2 베인부(132)의 회전 각도는 120도 범위에서 제한되고, 또한 상기 제2 베인부(132)에 제2 샤프트(Shaft_2)로 연결된 상기 제2 회전자(142)가 상기 제2 베인부(132)의 회전 각도에 대응하여 회전함으로써, 상기 제1 회전자(141)와 상기 제2 회전자(142) 간에 위상 차이가 발생하게 된다(도 3 참조).For example, in this embodiment, the rotation angle of the second vane part 132 is limited in the range of 120 degrees, and the second rotor 142 connected to the second vane part 132 by the second shaft (Shaft_2) When is rotated corresponding to the rotation angle of the second vane portion 132, a phase difference occurs between the first rotor 141 and the second rotor 142 (see FIG. 3).

다만 본 실시 예에서 상기 제1 베인부(131)와 상기 제2 베인부(132)의 형태는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도시된 것이며, 상기 각 베인의 형태나 갯수를 한정하고자 하는 것이 아님에 유의한다.However, in this embodiment, the shapes of the first vane portion 131 and the second vane portion 132 are shown to aid understanding of the present invention, and the shape or number of each vane is not intended to be limited. Note

이하 상기 위상 변환기(130)의 제2 베인부(132)가 회전하는 동작에 대해서 설명한다.Hereinafter, an operation of rotating the second vane 132 of the phase shifter 130 will be described.

다시 도 3을 참조하면, 상기 제2 베인부(132)는 상기 제2 베인(132a)의 우측과 상기 제1 베인(131a) 사이에 형성된 제1 공간(SP1)에 유압이 인가됨에 따라 제1 방향(예 : 좌측 방향)으로 회전한다(도 3의 (a) 참조). 또한 상기 제2 베인부(132)는 상기 제2 베인(132a)의 좌측과 상기 제1 베인(131a) 사이에 형성된 제2 공간(SP2)에 유압이 인가됨에 따라 제2 방향(예 : 우측 방향)으로 회전한다(도 3의 (b) 참조).Referring back to FIG. 3 , the second vane 132 is formed by applying hydraulic pressure to the first space SP1 formed between the right side of the second vane 132a and the first vane 131a. It rotates in a direction (eg, left direction) (see (a) in FIG. 3). In addition, the second vane 132 moves in the second direction (eg, right direction) as hydraulic pressure is applied to the second space SP2 formed between the left side of the second vane 132a and the first vane 131a. ) (see (b) in FIG. 3).

이를 위해서 상기 유압 밸브부(120)는 상기 제1 공간(SP1)에 유압을 인가하거나 배출할 수 있도록 구현될 수 있다(도 5의 (b),(c) 참조).To this end, the hydraulic valve unit 120 may be implemented to apply or discharge hydraulic pressure to the first space SP1 (see (b) and (c) of FIG. 5 ).

예컨대 상기 제2 베인부(132)가 제1 방향(예 : 좌측 방향)으로 회전하여 상기 제2 베인(132a)의 좌측이 상기 제1 베인(131a)의 우측에 밀착된 상태(즉, 도 3의 (a) 상태)를 디폴트 상태(또는 제1 상태)라고 가정할 때, 상기 제1 베인부(131)에 제1 샤프트(Shaft_1)로 연결된 상기 제1 회전자(141)의 위상(즉, 영구자석의 N극과 S극의 위상)과 상기 제2 베인부(132)에 제2 샤프트(Shaft_2)로 연결된 상기 제2 회전자(142)의 위상이 동 위상이라고 가정한다(도 4의 (a),(b),(c) 참조).For example, the second vane 132 rotates in a first direction (eg, leftward direction) so that the left side of the second vane 132a adheres to the right side of the first vane 131a (ie, FIG. 3 ). Assuming that (a) state) is the default state (or first state), the phase of the first rotor 141 connected to the first vane 131 through the first shaft Shaft_1 It is assumed that the phase of the N pole and the S pole of the permanent magnet) and the phase of the second rotor 142 connected to the second vane part 132 by the second shaft (Shaft_2) are in phase (Fig. see a),(b),(c)).

한편 상기 디폴트 상태(또는 제1 상태)에서 상기 제어부(110)가 상기 제2 베인(132a)의 좌측과 상기 제1 베인(131a) 사이에 형성된 제2 공간(SP2)에 유압을 인가함으로써 상기 제2 베인부(132)를 제2 방향(우측 방향)으로 회전시키고(도 3의 (b) 참조), 상기 제어부(110)가 상기 제2 공간(SP2)에 인가했던 유압을 배출시킴으로써 상기 제2 베인부(132)가 다시 본래의 제1 방향(좌측 방향)으로 돌아가도록 회전시킬 수 있다(도 3의 (a) 참조).Meanwhile, in the default state (or first state), the controller 110 applies hydraulic pressure to the second space SP2 formed between the left side of the second vane 132a and the first vane 131a, thereby 2 By rotating the vane part 132 in the second direction (right direction) (see FIG. 3(b)) and discharging the hydraulic pressure applied to the second space SP2 by the controller 110, the second The vane 132 may be rotated to return to the original first direction (left direction) (see (a) of FIG. 3 ).

이 때 상기 유압을 인가하기 위하여, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 위상 변환기(130) 내의 상기 제2 샤프트(Shaft_2)의 일 측 둘레에 제1 홈(G1)을 형성하고, 상기 제1 홈(G1)의 일 측에 제1 홀(H1)을 형성하며, 상기 제2 베인(132a)의 일 측에 상기 제2 공간(SP2) 방향으로 제2 홀(H2)을 형성하고, 도 5의 (c)를 참조하면, 상기 제2 샤프트(Shaft_2)의 내 측으로 상기 제1 홀(H1)과 상기 제2 홀(H2)을 연결하여 유압이 흐를 수 있는 제1 유압 경로(path1)를 형성한다.At this time, in order to apply the hydraulic pressure, referring to FIG. 5(b), a first groove G1 is formed around one side of the second shaft Shaft_2 in the phase shifter 130, and the first groove G1 is formed. A first hole H1 is formed on one side of the first groove G1, and a second hole H2 is formed on one side of the second vane 132a in the direction of the second space SP2. Referring to (c) of 5, a first hydraulic path (path1) through which hydraulic pressure can flow is formed by connecting the first hole (H1) and the second hole (H2) to the inside of the second shaft (Shaft_2). form

이에 따라 상기 유압 인가부(121)가 상기 제2 샤프트(Shaft_2)의 일 측 둘레에 형성된 제1 홈(G1)에 밀착된 상태에서 유압을 인가할 경우, 상기 제1 홀(H1)→제1 유압 경로(path1)→제2 홀(H2)을 통해 상기 제2 공간(SP2)에 유압을 인가함으로써 상기 제2 베인부(132)를 제2 방향(우측 방향)으로 회전시키고(도 3의 (b) 참조), 반대로 상기 제2 공간(SP2)에 인가했던 유압을, 상기 제2 홀(H2)→제1 유압 경로(path1)→제1 홀(H1)을 통해 배출(또는 흡입)시킴으로써 상기 제2 베인부(132)가 다시 본래의 제1 방향(좌측 방향)으로 돌아가도록 회전시킬 수 있다(도 3의 (a) 참조).Accordingly, when the hydraulic pressure applying unit 121 applies hydraulic pressure while being in close contact with the first groove G1 formed around one side of the second shaft Shaft_2, the first hole H1 → the first By applying hydraulic pressure to the second space SP2 through the hydraulic path (path1) → second hole H2, the second vane portion 132 is rotated in the second direction (right direction) (Fig. 3 ( b)), conversely, by discharging (or sucking) the hydraulic pressure applied to the second space SP2 through the second hole H2 → the first hydraulic path path 1 → the first hole H1, The second vane 132 may be rotated to return to the original first direction (leftward direction) (see (a) of FIG. 3 ).

또한 도면에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 상기 유압 밸브부(120)는 상기 제1 공간(SP1) 및 상기 제2 공간(SP2)에 각기 유압을 인가하거나 배출할 수 있도록 구현될 수도 있다.In addition, although not specifically shown in the drawing, the hydraulic valve unit 120 may be implemented to apply or discharge hydraulic pressure to the first space SP1 and the second space SP2, respectively.

예컨대 상기 제2 샤프트(Shaft_2)의 다른 일 측 둘레에 제2 홈(G2)을 추가로 형성하고(예 : 상기 제1 홈의 상부나 하부에 제2 홈(G2)을 형성하고), 상기 제2 홈(G2)에서 상기 제1 공간(SP1) 방향으로 향하는 제2 유압 경로(path2)와 홀을 추가로 형성한 후, 상기 제1 공간(SP1) 및 상기 제2 공간(SP2)에 각기(또는 동시에) 유압을 인가하거나 배출함으로써, 상기 제2 베인부(132)를 제1 방향(좌측 방향) 또는 제2 방향(우측 방향)으로 회전시킬 수 있다(도 3의 (a),(b) 참조).For example, a second groove G2 is additionally formed around the other side of the second shaft Shaft_2 (eg, a second groove G2 is formed above or below the first groove), and After additionally forming a second hydraulic path (path2) and a hole in the direction of the first space (SP1) in the second groove (G2), respectively in the first space (SP1) and the second space (SP2) ( Alternatively, the second vane 132 may be rotated in the first direction (left direction) or the second direction (right direction) by applying or discharging hydraulic pressure (Fig. 3 (a), (b) reference).

상기와 같이 상기 제2 베인부(132)가 제1 방향(좌측 방향) 또는 제2 방향(우측 방향)으로 회전함에 따라, 상기 제2 베인부(132)에 연결된 제2 회전자(142)도 제1 방향(좌측 방향) 또는 제2 방향(우측 방향)으로 회전함으로써, 상기 제1 회전자(141)의 위상(즉, 영구자석의 N극과 S극의 위상)과 상기 제2 회전자(142)의 위상이 동 위상 상태가 되거나(도 4의 (a),(b),(c) 참조), 또는 상기 제1 회전자(141)의 위상과 상기 제2 회전자(142)의 위상이 다른 위상 상태가 된다(도 4의 (d),(e),(f) 참조).As described above, as the second vane part 132 rotates in the first direction (left direction) or the second direction (right direction), the second rotor 142 connected to the second vane part 132 also rotates. By rotating in the first direction (left direction) or the second direction (right direction), the phase of the first rotor 141 (ie, the phase of the N pole and S pole of the permanent magnet) and the second rotor ( 142) becomes the same phase (see (a), (b), (c) of FIG. 4), or the phase of the first rotor 141 and the phase of the second rotor 142 This becomes a different phase state (see Fig. 4 (d), (e), (f)).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기전동기의 제어 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도이다.6 is a flowchart shown to explain a method for controlling a synchronous motor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기 제어부(110)는 동기전동기(140)의 제2 회전자(142)와 제1 회전자(141)가 동 위상 상태라고 가정할 때(S101), 동기전동기의 회전 속도에 따른 역기전력 조절이 필요할 경우(S102의 예), 위상 변환기(130)에 인가되는 유압의 크기(또는 양)와 유압의 인가 방향(예 : 제1 공간 방향, 제2 공간 방향)을 조절함으로써(S103), 상기 위상변환기(130)의 제1 베인부(131) 및 제2 베인부(132)에 샤프트(Shaft_1, Shaft_2)를 통해 각기 연결되어 있는 제2 회전자(142)와 제1 회전자(141)간의 위상차를 조절한다(S104).6, when the controller 110 assumes that the second rotor 142 and the first rotor 141 of the synchronous motor 140 are in phase (S101), the rotation speed of the synchronous motor When counter electromotive force adjustment is required according to (example of S102), by adjusting the magnitude (or amount) of hydraulic pressure applied to the phase shifter 130 and the direction of application of hydraulic pressure (eg, first spatial direction, second spatial direction) ( S103), the second rotor 142 and the first rotor connected to the first vane 131 and the second vane 132 of the phase shifter 130 through shafts Shaft_1 and Shaft_2, respectively. The phase difference between (141) is adjusted (S104).

상기와 같이 상기 제어부(110)는 상기 동기전동기(140)의 회전 속도에 따라 작용하는 역기전력을 조절하기 위하여(예 : 제1 회전자 대비 제2 회전자의 회전이 θ만큼 늦어진 위상으로 회전할 경우, 제2 회전자의 계자자속이 cosθ만큼 작아진다), 상기 제1 회전자(141)의 위상과 상기 제2 회전자(142)의 위상을 동 위상 상태로 만들거나(도 4의 (a),(b),(c) 참조), 또는 상기 제1 회전자(141)의 위상과 상기 제2 회전자(142)의 위상을 다른 위상 상태로 만든 후(도 4의 (d),(e),(f) 참조), 상기 동기전동기(140)의 제1 회전자(141) 및 상기 제2 회전자(142)를 동일한 속도로 회전시킨다. As described above, the controller 110 adjusts the counter electromotive force acting according to the rotational speed of the synchronous motor 140 (eg, when the rotation of the second rotor relative to the first rotor rotates in a phase delayed by θ). , the field flux of the second rotor is reduced by cosθ), the phase of the first rotor 141 and the phase of the second rotor 142 are made in phase (Fig. 4 (a)) , (b), (c)), or after making the phase of the first rotor 141 and the phase of the second rotor 142 different ((d), (e of FIG. 4) ), (f) reference), the first rotor 141 and the second rotor 142 of the synchronous motor 140 are rotated at the same speed.

상기와 같이 상기 동기전동기(140)의 제1 회전자(141) 및 상기 제2 회전자(142)의 위상을 다른 위상으로 조절함으로써 하드웨어적으로 약계자 제어를 수행할 수 있게 된다.As described above, by adjusting the phases of the first rotor 141 and the second rotor 142 of the synchronous motor 140 to different phases, field weakening control can be performed in hardware.

이하 상기 제1 회전자(141)와 상기 제2 회전자(142)의 위상이 다른 위상 상태가 되게 조절함으로써 약계자 제어를 수행하는 원리에 대해서 설명한다.Hereinafter, a principle of performing field weakening control by adjusting the phases of the first rotor 141 and the second rotor 142 to be in different phase states will be described.

1) 전동기(즉, 모터)의 전기 방정식 :

Figure pat00001
(v: 전압, R: 권선저항, L: 인덕턴스, i: 권선전류, E: 역기전력),1) The electrical equation of an electric motor (i.e. motor):
Figure pat00001
(v: voltage, R: winding resistance, L: inductance, i: winding current, E: counter electromotive force),

2) 모터 토크 :

Figure pat00002
(
Figure pat00003
: 상수,
Figure pat00004
: 계자자속, i: 권선전류),2) Motor torque:
Figure pat00002
(
Figure pat00003
: a constant,
Figure pat00004
: field flux, i: winding current),

3) 역기전력 :

Figure pat00005
(
Figure pat00006
: 역기전력 상수,
Figure pat00007
: 계자자속,
Figure pat00008
: 모터속도)으로 정의될 때, 정상상태에서 인덕턴스 항을 0으로 가정하면, 상기 수식 1), 2), 3) 으로부터 다음 토크(
Figure pat00009
) 수식이 도출된다.3) Back EMF :
Figure pat00005
(
Figure pat00006
: Back emf constant,
Figure pat00007
: field flux,
Figure pat00008
: motor speed), assuming that the inductance term is zero in the steady state, the following torque (from Equations 1), 2), and 3)
Figure pat00009
) formula is derived.

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 토크(

Figure pat00011
) 수식으로부터 토크(
Figure pat00012
)는 모터속도의 1차 함수로 볼 수 있으며, 동손실과 자기포화로 인해 인가전압에 제한이 있기 때문에 일정 토크에서 모터 속도가 제한되고, 여기서, 계자자속을 작아지게 한다면 더 빠른 속도로 제어할 수 있게 된다. 따라서 본 실시 예는 이러한 원리에 기초하여 회전자에 위상 변환기(130)를 적용해 토크를 발생시키는 유효 계자자속을 작아지게 하는 약계자 제어를 수행하는 것이다.The torque (
Figure pat00011
) from the expression of the torque (
Figure pat00012
) can be seen as a linear function of the motor speed, and because there is a limit to the applied voltage due to copper loss and magnetic saturation, the motor speed is limited at a certain torque. be able to Accordingly, the present embodiment performs field weakening control for reducing the effective field flux for generating torque by applying the phase shifter 130 to the rotor based on this principle.

상기와 같이 본 실시 예는 영구자석 동기전동기의 약계자 제어 시, 매순간 전류 보상값을 연산하여 인버터 제어를 수행할 경우 모터 속도가 증가함에 따라 제어부의 연산 부하를 증가시키는 문제를, 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자 간의 위상을 하드웨어적으로 조절함으로써, 제어부의 연산 부하를 경감시키고 안정적이며 강건한 약계자 제어를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present embodiment solves the problem of increasing the computational load of the control unit as the motor speed increases when the inverter control is performed by calculating the current compensation value every moment during the field weakening control of the permanent magnet synchronous motor. By adjusting the phase between the first rotor and the second rotor in hardware, there is an effect of reducing the computational load of the control unit and enabling stable and robust field weakening control.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. you will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below. Implementations described herein may also be embodied in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit, programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

110 : 제어부 120 : 유압 밸브부
130 : 위상 변환기 131 : 제1 베인부
131a : 제1 베인 132 : 제2 베인부
132a : 제2 베인 140 : 동기전동기
141 : 제1 회전자 142 : 제2 회전자
143 : 전동기 스테이터 150 : 감속기
Shaft_1 : 제1 샤프트 Shart_2 : 제2 샤프트
110: control unit 120: hydraulic valve unit
130: phase shifter 131: first vane part
131a: first vane 132: second vane
132a: second vane 140: synchronous motor
141: first rotor 142: second rotor
143: motor stator 150: reducer
Shaft_1: 1st shaft Shart_2: 2nd shaft

Claims (15)

전동기 스테이터;
상기 전동기 스테이터의 내 측에 영구자석으로 형성된 제1 회전자;
상기 전동기 스테이터의 내 측에 영구자석으로 형성되며 상기 제1 회전자로부터 지정된 간격으로 이격되어 배치되는 제2 회전자; 및
상기 제1 회전자 및 상기 제2 회전자 간의 위상을 조절하는 위상 변환기;를 포함하는 동기전동기.
electric motor stator;
A first rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator;
a second rotor formed of a permanent magnet inside the motor stator and spaced apart from the first rotor at a designated interval; and
A synchronous motor comprising a; phase converter for adjusting the phase between the first rotor and the second rotor.
제 1항에 있어서,
상기 제1 회전자는 제1 샤프트의 일 측에 연결되어 회전되고, 상기 제1 샤프트의 타 측은 상기 위상 변환기의 제1 베인부에 연결되며,
상기 제2 회전자는 제2 샤프트의 일 측에 연결되어 회전되고, 상기 제2 샤프트의 타 측은 상기 위상 변환기의 제2 베인부에 연결되는 것을 특징으로 하는 동기전동기.
According to claim 1,
The first rotor is rotated by being connected to one side of the first shaft, and the other side of the first shaft is connected to the first vane of the phase shifter,
The second rotor is connected to one side of the second shaft to rotate, and the other side of the second shaft is connected to the second vane of the phase shifter.
제 2항에 있어서,
상기 제1 샤프트는 상기 제2 샤프트를 길이 방향으로 관통하여 상기 제1 회전자에 연결되는 것을 특징으로 하는 동기전동기.
According to claim 2,
The synchronous motor, characterized in that the first shaft penetrates the second shaft in the longitudinal direction and is connected to the first rotor.
제 2항에 있어서, 상기 제1 회전자와 상기 제2 회전자 간의 위상은,
상기 제2 베인부의 회전 방향과 회전 각도에 대응하여 동 위상 또는 다른 위상으로 조절되는 것을 특징으로 하는 동기전동기.
The method of claim 2, wherein the phase between the first rotor and the second rotor,
A synchronous motor characterized in that the second vane portion is adjusted in the same phase or different phases corresponding to the rotation direction and rotation angle of the second vane.
제 2항에 있어서,
상기 제1 베인부는 상기 제2 베인부를 원형으로 둘러싸는 형태로 형성되며, 내 측을 향하여 균등한 각도 간격으로 돌출되게 형성되는 복수의 제1 베인;을 포함하고,
상기 제2 베인부는 상기 제1 베인부의 내 측에 배치되면서 원형의 바디에서 외 측을 향하여 균등한 각도 간격으로 돌출되게 형성되는 복수의 제2 베인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기전동기.
According to claim 2,
The first vane portion is formed in a shape surrounding the second vane portion in a circular shape, and a plurality of first vanes formed to protrude at equal angular intervals toward the inside; includes,
The second vane unit includes a plurality of second vanes disposed inside the first vane unit and protruding outward from the circular body at equal angular intervals.
제 2항에 있어서, 상기 제2 샤프트는,
상기 위상 변환기 내의 상기 제2 샤프트의 일 측 둘레에 제1 홈이 형성되고,
상기 제1 홈의 일 측에 제1 홀이 형성되며,
상기 제2 베인부의 제2 베인의 일 측에 제2 공간 방향으로 제2 홀을 형성하고, 상기 제2 샤프트의 내 측으로 상기 제1 홀과 상기 제2 홀을 연결하여 유압이 흐를 수 있는 제1 유압 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 동기전동기.
The method of claim 2, wherein the second shaft,
A first groove is formed around one side of the second shaft in the phase converter,
A first hole is formed on one side of the first groove,
A first hole through which hydraulic pressure can flow by forming a second hole in a second space direction on one side of the second vane of the second vane unit and connecting the first hole and the second hole to the inside of the second shaft. A synchronous motor characterized in that a hydraulic path is formed.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 상기 동기전동기의 회전 속도를 제어하고, 상기 동기전동기의 회전 속도에 따라, 위상 변환기를 제어하여 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어에 따라, 상기 위상 변환기에 유압을 인가하여, 상기 유압에 의해 상기 위상 변환기의 제2 베인부를 지정된 방향으로 지정된 각도만큼 회전시키는 유압 밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 장치.
The rotational speed of the synchronous motor according to any one of claims 1 to 6 is controlled, and a phase converter is controlled according to the rotational speed of the synchronous motor to rotate the first rotor and the second rotor of the synchronous motor. A controller for adjusting the phase of; and
Under the control of the control unit, a hydraulic valve unit for applying hydraulic pressure to the phase shifter and rotating the second vane of the phase shifter by a designated angle in a designated direction by the hydraulic pressure; controller.
제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 위상 변환기의 제2 베인부에 형성된 제2 베인의 우측과 제1 베인부에 형성된 제1 베인의 사이에 형성된 제1 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제1 방향으로 회전시키거나,
상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 장치.
The method of claim 7, wherein the control unit,
Hydraulic pressure is applied to a first space formed between the right side of the second vane formed in the second vane of the phase shifter and the first vane formed in the first vane to rotate the second vane in a first direction;
A control device for a synchronous motor, characterized in that for rotating the second vane in a second direction by applying hydraulic pressure to a second space formed between the left side of the second vane and the first vane.
제 8항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 베인부가 제1 방향으로 회전하여 상기 제2 베인의 좌측이 상기 제1 베인의 우측에 밀착된 상태를 디폴트 상태라고 할 때, 상기 디폴트 상태에서 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 경우,
상기 제2 공간에 인가했던 유압을 배출시킴으로써, 상기 제2 베인부가 다시 본래의 제1 방향으로 돌아가도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 장치.
The method of claim 8, wherein the control unit,
When the second vane rotates in the first direction and the left side of the second vane adheres to the right side of the first vane as a default state, in the default state, the left side of the second vane and the first vane In the case of rotating the second vane in the second direction by applying hydraulic pressure to the second space formed between the
A control device for a synchronous motor, characterized in that by discharging the hydraulic pressure applied to the second space, the second vane rotates to return to the original first direction.
제 8항에 있어서,
상기 제1 공간 및 상기 제2 공간에 유압을 인가하거나 배출하기 위하여,
상기 위상 변환기의 제2 베인부와 동기전동기의 제2 회전자가 연결되는 제2 샤프트의 둘레에 제1 홈과 제2 홈이 각기 다른 위치에 형성되고,
상기 제2 샤프트의 제2 홈에서 상기 제1 공간 방향으로 향하는 제2 유압 경로와 홀이 상기 제2 베인부에 형성되며,
상기 제2 샤프트의 제1 홈에서 상기 제2 공간 방향으로 향하는 제1 유압 경로와 홀이 상기 제2 베인부에 형성되는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 장치.
According to claim 8,
In order to apply or discharge hydraulic pressure to the first space and the second space,
A first groove and a second groove are formed at different positions around a second shaft to which the second vane of the phase shifter and the second rotor of the synchronous motor are connected,
A second hydraulic path and a hole are formed in the second vane portion from the second groove of the second shaft toward the first space direction,
A control device for a synchronous motor, characterized in that a first hydraulic path and a hole directed from the first groove of the second shaft toward the second spatial direction are formed in the second vane.
제 8항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 베인부를 제1 방향 또는 제2 방향으로 지정된 각도만큼 회전시킴으로써, 상기 제2 베인부에 제2 샤프트를 통해 연결된 제2 회전자도 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되게 하여,
상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 동 위상 상태가 되게 제어하거나, 또는 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 다른 위상 상태가 되게 제어하는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 장치.
The method of claim 8, wherein the control unit,
By rotating the second vane by a specified angle in the first direction or the second direction, the second rotor connected to the second vane through the second shaft is also rotated in the first or second direction,
The phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in phase, or the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in different phases. A control device for a synchronous motor.
제어부가 동기전동기의 회전 속도를 제어하고, 상기 동기전동기의 회전 속도에 따라, 위상 변환기를 제어하여 상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하는 단계; 및
유압 밸브부가, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 위상 변환기에 유압을 인가하여, 상기 유압에 의해 상기 위상 변환기의 제2 베인부를 지정된 방향으로 지정된 각도만큼 회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 방법.
Controlling the rotational speed of the synchronous motor by a control unit, and adjusting the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor by controlling a phase converter according to the rotational speed of the synchronous motor; and
The hydraulic valve unit, under the control of the control unit, applies hydraulic pressure to the phase shifter, and rotates the second vane of the phase shifter by a designated angle in a designated direction by the hydraulic pressure. How to control an electric motor.
제 12항에 있어서,
상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여,
상기 제어부는,
상기 위상 변환기의 제2 베인부에 형성된 제2 베인의 우측과 제1 베인부에 형성된 제1 베인의 사이에 형성된 제1 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제1 방향으로 회전시키거나,
상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 방법.
According to claim 12,
In order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor,
The control unit,
Hydraulic pressure is applied to a first space formed between the right side of the second vane formed in the second vane of the phase shifter and the first vane formed in the first vane to rotate the second vane in a first direction;
A control method of a synchronous motor, characterized in that by applying a hydraulic pressure to a second space formed between the left side of the second vane and the first vane to rotate the second vane in a second direction.
제 13항에 있어서,
상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여,
상기 제어부는,
상기 제2 베인부가 제1 방향으로 회전하여 상기 제2 베인의 좌측이 상기 제1 베인의 우측에 밀착된 상태를 디폴트 상태라고 할 때, 상기 디폴트 상태에서 상기 제2 베인의 좌측과 상기 제1 베인의 사이에 형성된 제2 공간에 유압을 인가하여 상기 제2 베인부를 제2 방향으로 회전시키는 경우,
상기 제2 공간에 인가했던 유압을 배출시킴으로써, 상기 제2 베인부가 다시 본래의 제1 방향으로 돌아가도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 방법.
According to claim 13,
In order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor,
The control unit,
When the second vane rotates in the first direction and the left side of the second vane adheres to the right side of the first vane as a default state, in the default state, the left side of the second vane and the first vane In the case of rotating the second vane in the second direction by applying hydraulic pressure to the second space formed between the
A control method of a synchronous motor, characterized in that by discharging the hydraulic pressure applied to the second space, the second vane rotates to return to the original first direction.
제 13항에 있어서,
상기 동기전동기의 제1 회전자 및 제2 회전자의 위상을 조절하기 위하여,
상기 제어부는,
제2 베인부를 제1 방향 또는 제2 방향으로 지정된 각도만큼 회전시킴으로써,
상기 제2 베인부에 제2 샤프트를 통해 연결된 제2 회전자도 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전되게 하여,
상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 동 위상 상태가 되게 제어하거나, 또는 상기 제1 회전자의 위상과 상기 제2 회전자의 위상이 다른 위상 상태가 되게 제어하는 것을 특징으로 하는 동기전동기의 제어 방법.
According to claim 13,
In order to adjust the phases of the first rotor and the second rotor of the synchronous motor,
The control unit,
By rotating the second vane by an angle specified in the first direction or the second direction,
The second rotor connected to the second vane through the second shaft is also rotated in the first direction or the second direction,
The phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in phase, or the phase of the first rotor and the phase of the second rotor are controlled to be in different phases. A control method for a synchronous motor.
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