KR860002085B1 - 직류다상양극성 무정류자 전동기 - Google Patents

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내용 없음.

Description

직류다상양극성 무정류자 전동기

제1a도는 극 교번 위치에서의 회전자 및 계자극의 배열상태도.

제1b도는 권선형태도(4극 3상의 경우)

제2도는 계자 및 회전자극의 구성도.

제3도는 계자극의 교번에 의해 형성되는 회전자계.

제4도는 4극 3상 전동기의 기본구성도.

제5a도는 4극 3상 모우터의 위치검출판과 위치감지쎈서의 배열형상도.

제5b도는 4극 3상 모우터의 회전자, 위치검출쎈서의 조합위치의 한예시도.

제6a도는, 제6b도는 2상 바이플라모우터의 극 교번위치에 따른 기자력곡선.

제7a도는 3상 바이플라모우터 기자력곡선.

제7b도는 4상 바이플라모우터 기자력곡선.

본 발명은 직류다상양극성 무정류자전동기(MULTI-PHASE BIPOLAR BRUSHLESS DCMOTOR)를 구성하기 위하여 각상(PHASE)은 각상별로 독립된 구동회로부(ELECTRONIC COMMUTATATOR) 및 여자 코일부(ROTARY MACHINE)와 쎈서부(POSITION SENSOR)를 갖고서 각상을 한개의 직류 전원부(VOLTAGECON-TROLLER)에 병렬로 연결하여 각 쎈서의 기계각(SHAFTANGLE)(2

/극수÷상의수)의 간격으로 배치하고 각상은 각상별로 회전자의 전기적 위치를 쎈서가 감지하여 구동회로부에 신호를 전달함으로써 각상의 코일에 교번전류가 흐르도록하여 전동기가 원활히 기동 및 회전되도록 쎈서판과 쎈서의 위치를 조명하여 3상 이상으로 구성하며 전동기의 상의(수에 따라서 각 상각의 전기각(ELECTRICANGLE)(

+상의수)이 되도록 함으로써 상의수가 증가함에 따라서 토오크리플(TORQUE-RIPPLE)이 향상되도록 하여3상이상으로 구성한 직류다상양극성 무정류자전동기에 관한 것이다.

이와같이 구성된 직류다상양극성 무정류자전동기는 효율이 높고 응답성이 더욱 향상되고 기동토오크를 크게하여 회전시 맥동현상을 개선하기 위하여 회전자국에 대한 교번위치를 변경하여 상의수를 다상으로 한다.

상바이폴라 방법을 이용한 것으로 본 방법에 의하여 구동되는 전동기의 구성은 다음과 같다.

첫째, 회전자와 계자극의 구성은, 회전자극수 p_r=2_n

계자극수 P_s=2_n×P_n

여기서 n=1,2,3……의 정수

P_n=상(PHASE)의 수로 2,3,4……의 정수이다.

둘째, 상의 수와같은 수의 "브릿지 교번회로"를 DC전원에 병렬로 연결하였으며,

셋째, 각 상은 위치검출쎈서→논리회로→구동 및 교번회로→코일→회전자 및 위치검출판과 같은 독립된 폐회로를 갖도록 구성하였으며,

네째, 각 상은 회전자 및 위치검출판과 위치검출쎈서에서 송출되는 신호에 의하여 가동시에는 전상의 전극이 동시에 여자되고 회전시에는

/P_n(P_n는 상의수)만큼의 전기적인 위상차로 교번동작토록 구성하였으며,

다섯째, 회전시의 회전자극에 대한 계자극의 교번위치를 제1a도에서와 같이 회전자극의 중앙위치에 있는 상(PHASE)이 교번토록 구성하였다.

여섯째, 제1b도는4극 3상의 권선형태 예시도이며, 제2도는 계자 및 회전자극의 구성도이고, 제4도는 다상전동기중에서 4극 3상 전동기의 기본구성도이며, 제5a도는 회전자와 위치검출판 및 취치검출판 및 위치검출쎈서의 배열형상 예시도이다.

또한 제4도에서 도시한 바와같이 "4극 3상 모우터의 기본 구성도"에 의하여 전등기의 구동상태를 설명하면 다음과 같다.

제4도는 전동기 폐회로의 구성인

의 폐회로를 설명토로 예시한 것이다.

각상은 1개의 위치검출 쎈서와 4개의 사이리스터(G.T.O.)및 센서에서 송출되는 입력신호에 의하여 각각의 사이리스터(G.T.O.)를 "온" "오프" 동작케하는 4개의 보조회로 블록(B₁-B₁₂)및 계자코일로 구성하며,위치검출센서(S₁)은 A상 논리회로에서 A상 구동 및 교번회로(G₁-G₄)(B_1-B₄)로 A상 코일에서는 회전자 및 위치검출판으로, 위치검출판서(S₂)는 B상논리회로에서 B상 구동 및 교번회로(G₅-G₈)(B₅-B₈)로 B상 코일에서는 회전자 및 위치검출판으로, 위치검출센서(S₃)는 C상 논리회로에서 C상 구동 및 교번회로(G₉-G₁₂)(B₉-B₁₂)로 C상코일에서는 회전자 및 위치검출판으로, 각각 독립된 폐회로를 구성하고 브릿지회로(G₁-G₄), (G5-G8), (G9-G12)는 3개의 "브릿지 교번회로"로 전원부에서 공급되는 DC 전원에 병렬로 연결되어 있다.

A상의 브릿지회로는 (G1-G4)(G2-G3)로 각 한조로 구성하고, B상의 브릿지회로는 (G5-G8)(G6-G7)이 각 한조로 구성되며, C상의 브릿지회로는 (G9-G12)(G10-G11)로 한조로 구성하여, "온" "오프" 동작을 하도록하여 각상의 코일 전류방향을 시계방향 또는 반시계방향으로 교번하여 전체계자극에 전류의 흐름이 단절됨이 없이 통전하므로써 항시 전상이 여자되도록 구성하고 회전자와 위치검출판및 위치검출쎈서(S1,S2,S3)의 배열은 회전자극에 대한 계자국의 교번위치를 제1(a)도에서와 같이 회전자극의 중앙에서 교번토록하며, 위치검출쎈서(S1,S2,S3)를 감지하는 각 상간의 전기각(

/P_n)으 위상차를 갖도록 하므로써 극교번으로 인한 회전자반작용을 극소화하여 효율을 높이고 회전맥동을 전계하여 제3도와 같은 회전자계가 원활하게 전동기를 구동토록 한 것이다.

이상과 같이 작동원리를 기초로하여 적용한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

회전자의극과위치에 따른 신호발생은 회전자를 구성하고 있는 영구 자석의 극 또는 이에 대치된 위치검출판을 선택할 수 있으며 위치검출쎈서는 홀(HALL) 소자 및 광(PHOTO)쎈서를 사용할 수 있으나 작용한예에서는 위치검출판과 광쎈서의 경우를 선택하여 설명한다.

O. 구성에 있어서

a. 위치신호를 발생(송출)하는 위치검출판은 회전자극수와 같은 수로 등분하여 "N"극 "S"극 대신에 흑, 백으로 구분하고(제5a도참조)

b. 회전자축의 축끝에 고정한다(제5a도참조)

c. 위치검출쎈서(S1,S2,S3)는 위치검출판의 흑(전지신호 "1") 백(전지신호 "0") 두 신호를 회전자회전시 전기적으로 /P_n의 위상차로 받아들이도록 배열한다(제5a도 참조). 여기서 P_n는 상(PHASE)의 수로써

P_n=2일때는

/Pn=

/2=90

전기각(기계각으로 45

) Pn=3일때는

/3=60

전기각(기계각으로 30

)

Pn=4일때는

/Pn=

/4=45

전기각(기계각으로 22.5

)이 된다.

d. 이와같이 배열된 위치검출쎈서를 계자극과의 상대적인 위치를 제1(a)도와 같은 위치에서 교번이 일어나도록 제5(b)도와 같이 고정한다.

e. 쎈서(S1,S2,S3)를 각각의 논리회로에 연결한다.

f. 권선은 제1(b)도와 같이 한다.

O. 동작에 있어서,

"1"의 구성과 같이 배열된 상태에서 전원을 연결하고 위치검출쎈서를 동작시키면 쎈서(S1,S2,S3)는 위치검출판에서 받은 신호(전자신호로 "1" 또는 "0")를 각각의 논리회로에 보내게 되고 회전방향을 사전에 입력받은 논리회로는 보조회로(B1-B12)를 통하여 "브릿지교번회로"(G1-G12)를 "온" "오프"시키게 된다.

브릿지교번회로(G1-G12)의 사이리스터(G.T.O.)가 "온" "오프" 된 상태에서 코일전원을 "온" 시켜 통전하면 계자극은 회전방향의 극성을 주어지게 되어 전동기를 기동하게 된다.

기동 이후는 위치검출쎈서에서 논리회로와 구동 및 교번회로를 거쳐 계자코일 및 회전자와 위치검출판의 폐회로에 의하여 각상이 동작하게 되며, 각상은 위치검출쎈서(S1,S2,S3)의 배열에 의하여 전기각(

/Pn=3=60

)의 전기적인 위상각을 갖고 교번하게 되어 회전을 계속하게 된다.

이상이 신호전달과정을 도표로 정리하면 표-1과 같다.

[표-1]

제5도의 위치에 있는 전동기에 입력을 가하여 출력축이 시계방향으로 회전케하면 위치검출쎈서는 회전자와 위치검출판은 반시계방향으로 회전하게 되어 회전자의 회전각도에 따라 표-2와 같은 신호를 감지하게 된다.

[표-2]

표-1과 표-2에 의하여 기동 및 회전시의 각 계자극의 극성은 표-3과 같이 변하게 되고 이 극변활에 따라 회전자가 회전하여 전동기가 운전된다.

[표-3]

※ (본 표에서는 기계적으로는 30°의 회전각 이동시에 교번이 이루어지나 이는 전기적으로는 60˚의 위상차를 갖는다)

O. 본 발명의 효과에 있어서는

첫째, 극교번위치의 회전자극을 중앙으로 옮기므로써 제6(b)도에서 보는 바와같이 기자력 극선이 스텝운전형태에서 서어브(SERVO)형태로 바뀌어 회전맥동을 현격하게 개선되며,

둘째, 상의수를 늘리므로써 제6b와 제7a도및 제7도b도 에서 비교되듯이 기자력을 측면에서 본 회전맥등은

2상의 경우 41.4%[(2-1/1)×100]

3상의 경우 15%[(1.33-1.155/1.155)×100]

4상의 경우 8.3%[1.3-1.2/1.2)×100]

와 같이 현격하게 개선되어

셋째, 상의 수를 늘리므로써 최소 기자력이

와 같이 향상되므로 평균기도토오크가 크고 효율이 향상되며,

넷째, 상의수가 늘어나면 계자극의 폭이 좁아지므로 제어구간이 좁아져서 응답성이 향상되는 효과를 가지게 된다.

Claims (3)

1. 직류 무정류자 전동기에 있어서 각 상별로 독립하여 여자코일을 갖는 직류다상양극성 무정류자전동기를 구성하기 위하여, 각 상은 각 상별로 독립된 구동 회로부, 여자코일부, 쎈서부를 구비하여 각 상을 한개의 직류전원부에 병렬로 연결하여 3상 이상으로 구성한 직류다상양극성무정류자전동기.
2. 청구범위 제1항에 있어서 쎈서부의 구성은 각 쎈서의 기계각(SHAFT ANGLE)이 "2/극 수÷상의수도의 간격으로 배치하고 각 상은 각 상별로 회전자의 전기적 위치를 쎈서가 감지하여 구동회로부에 신호를 전달함으로써 각 상의 코일에 교번전류가 흐르도록 하여 전동기가 기동 및 회전되도록 쎈서판과 쎈서의 위치를 조정 설정하여 3상 이상을 구성한 직류다상양극성 무정류자전동기.
3. 청구범위 제1항에 있어서 전동기의 상의수에 따라 각 상각의 전기각(ELCETRICAL ANGLE)이"

   

   ÷상의수"도가 되도록 함으로써 상의수가 증가함에 따라 토오크리플(TORQUE-RIPPLE)이 향상되는 3상 이상으로 구성된 직류다상양극성 무정류자전동기.

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