KR900005764B1

KR900005764B1 - 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치

Info

Publication number: KR900005764B1
Application number: KR1019860007780A
Authority: KR
Inventors: 유지 나가니시; 하지메 간기
Original assignee: 산요덴끼 가부시끼가이샤; 이 우에 사도시
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1990-08-09
Also published as: KR870003612A; JPS6271487A; JPH0759158B2

Abstract

내용 없음.

Description

직류 무부러쉬 전동기의 제어장치

제1도는 본 발명을 적용할 수 있는 선풍기의 일실시예를 나타내는 외관도.

제2도는 제1도의 선풍기 구조를 나타내는 횡단면도.

제3도는 본 발명의 블록도.

제4도는 제3도에 의한 구체예의 회로설명도.

제5도는 마이크로컴퓨터의 메인루우틴 흐름도.

제6도는 직류 무부러쉬 전동기의 회전제어 흐름도.

제7도는 제6도의 흐름도에 의거하여 제어된 각 신호를 지시하는 타이밍도.

제8도는 마이크로컴퓨터의 내부방해(Internal Interruption)루우틴 흐름도.

제9도는 마이크로컴퓨터의 외부방해(External Interruption)루우틴(routine)흐름도.

제10도는 내부방해타이밍과 그 사이클 주기를 나타내는 약도.

제11도는 본 발명의 다른 구체예의 마이크로컴퓨터의 내부방해루우틴 흐름도.

제12도는 제11도의 동작설명타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 선풍기 12 : 스탠드

14 : 스탠드오너멘트 16 : 기판

18 : 지주 20 : 네크피이스

24 : 전동기커버 26 : 설치기판

28 : 직류 무부러쉬 전동기 30 : 내부공정자

32 : 외부회전자 34 : 회전축

36 : 요오크 38 : 마그넷트

40 : 임펠러 42 : 기판

44 : 호올 IC 46 : 요동장치

48 : 가드 50 : 스위치

52 : 기판 54 : 지지부

56 : 가이드 58 : 금속지주

60 : 실린더오너멘트 62 : 리브

64 : 나사 80 : 구동제어회로

82 : 마이크로컴퓨터 84 : 타이머

86 : 카운터 88 : 위치검출회로

90 : 구동회로 92 : 회전오차검출회로

94 : 작동제어회로 96 : 마이크로컴퓨터

98 : 전압제어장치 100 : 음향회로

102 : 표시회로 104 : 요동모우터

106 : 요동모우터구동회로 108 : 교류전원

110 : 필터회로 112 : 정류회로

114 : 제1정전압회로 116 : 제2정전압회로

118 : 제1전압제어회로 120 : 발진회로

122 : 평활회로 124 : 제2정전압회로

126 : 기준클록회로 128 : 리셋트회로

130 : 도통각조정회로 132 : 선택회로

H1,H2,H3 : 호올소자 Q1-Q6 : 수윗칭트랜지스터

D1-D6 : 구동자

본 발명은 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치에 관한 것으로, 특히 선풍기등에 사용하는 가변회전속도를 가지는 직류 무부러쉬 전동기의 비정상회전을 보호하기 위한 제어장치에 관한 것이다.

종래의 보호 및 제어기구는 일본국 특개소 81-62035호에 설명되어 있다.

이 선행기술에서는 직류모터에서는 예정된 회전수이하로 떨어질 때 전원공급을 차단하는 보호회로를 작동시키므로써 직류모터의 회전수를 검출하는 방법을 제시하고 있다.

종래의 회전수검출을 위해서는 복잡한 제어기구를 가지는 특수한 회전수검출장치가 필요한 것이다.

본 발명의 주목적은 간단한 구조로서 직류 무부러쉬 모우터의 비정상적 상태를 검출할 수 있는 제어기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 회전자의 위치를 감지하는 직류 무부러쉬 모우터와 관련되어 설치된 위치검출장치와 위치검출장치를 기초로 하여 회전수의 데이터를 평가하는 데이터평가장치와 소정치에 의한 평가로서 회전자의 회전수의 데이터를 비교하는 비교장치 및 비교장치에 의한 비교결과에 응답하여 전력공급을 제어하는 전력제어장치로써 구성하는 DC부러쉬레스전동기의 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하여 직류 무부러쉬 전동기와 연결되어 설치된 위치검출장치로부터의 신호로 비정상회전을 직접 검출할 수 있으므로 특수한 회전수검출장치가 필요없이 간단한 구조의 제어장치를 얻을 수 있다.

그 밖에도 본 발명에 의거하여 록크(Lock)상태와 같은 무부러쉬 전동기의 비정상상태를 회전수의 데이터에 의하여 검출할 수 있고, 그 결과 역전동전압강하에 의하여 전동기를 제어하는 종래의 것에 비하여 더 정확한 제어기 가능하다.

또, 비정상상태가 회전자마그넷의 회전의 각 변동에서 측정장치에 의하여 검출되고, 즉각적인 교정이 이러한 비정상상태에 대하여 취해지도록 하므로서 직류 무부러쉬 전동기를 더 효과적으로 보호할 수 있도록한 것으로서 이를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도와 제2도의 본 발명에 의거하는 한 구체예를 나타낸다.

선풍기(10)는 스탠드오너멘트(stand ornament)(14)와 기판(16)이 들어있는 스탠드(12)로 구성된다.

스탠드오너멘트(14)에서 위쪽으로 연장되어 공동지주(18)가 형성되고, 지지대(20)가 움직일 수 있게 세워져 내장되어 있다.

지지대(20)의 상단에는 네크피이스(neck-piece)(22)가 승강할 수 있게 지지되어 있다.

제2도에서 네크피이스(22)위에는 전동기커버(24)가 설치되고, "L"자형 설치기판(26)이 배치되어 있다.

구체예에서 설치기판(26)을 알루미늄다이케스팅(die-casting)으로 성형된 것으로, 그 한측면부에 네크피이스(22)에 의하여 지지된다.

설치기판(26)의 다른 종측면에서는 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전축(34)이 지탱된다.

직류무부러쉬 전동기(28)는 외부회전형 모우터로서 자성재료로 만든 원통몸체의 외주에 권선으로 구성되는 내부 고정자(30)와 케이싱으로서도 역할을 하는 내부고정자(30)주위밀폐된 바닥을 가진 원통형(컵형)요오크(yoke)(36)의 내벽에 붙은 마그냇트(38)로 되어 있는 외부회전자(32)로서 구성된다.

내부고정자(30)의 중심을 통하여 연장되는 회전축(34)과 회전축(34)의 선단이 배치되고, 상기 요오크(36)의 바닥이 그 중심에 붙어 있다.

이에 따라서 직류 무부러쉬 전동기(28)의 외부회전자(32)가 회전할 수 있다.

임펠러(Impeller)(40)가 회전축(34)의 선단에 끼워져 그 돌기부에 의하여 외부회전자(32)를 형성하는 요오크(36)의 주면을 커버한다.

특히 회전축(34)의 선단은 그 나사에 의하여 나사조임되어 임펠러(40)를 회전축(34)에 장착한다.

직류 무부러쉬 전동기(28)(제2도의 오른쪽)의 후단부로는 회전축(34)이 통하여 연장되고, 기판(42)이 그에 고착된다.

기판(42)에는 호울 IC(44)가 장착되어 외부회전자(32)의 위치를 감지한다.

또한, 제2도에서 저부막함원통형 요오크(36)의 열림쪽 주변단부에는 턱(36a)이 바깥쪽으로 융기되어 형성되어 있다.

전동기커버(24)의 열린쪽 주단부는 턱(24a)가 안쪽으로 굽어 있어 턱(36a)을 둘러싸고 있다.

턱(24a)가 턱(36a)에 의하여 모우터커버(24)안으로 들어오는 먼지를 방지한다.

특히 두 개의 턱(24a)과(36a)사이에는 임펠러(40)의 회전으로 외측으로 공기류가 흘러 소위 공기흐름을 형성하여 그 사이로 들어오는 먼지를 방지한다.

더욱이, 직류 무부러쉬 전동기(28)가 이 공기류에 의하여 냉각된다.

전동기커버(24)안에는 요동장치(46)가 "L"형 설치기판(26)의 한쪽상부에 장치되어 있다.

요동장치(46)는 제3도에서와 같이 유도전동기가 설치되어 임펠러(40)를 크랭크기구(도면에 나타나지 않음)를 통하여 양쪽 측면상으로 요동하게 한다.

이 요동모우터(104)는 직류모우터이다.

전동기커버(24)의 앞쪽에는 임펠러(40)를 커버하는 가드(guard)(48)가 있다.

제1도에서 스탠드오너멘트(14)의 상부면에는 스탠드(12)와의 사이에 있는 기판(52)에 연결되는 스윗치(50)가 있으며, 속도가 같은 작동조건을 조정할 때 사용된다.

기판(52)은 적당한 돌출기둥에 의하여 스탠드(12)안에 장치되고, 후술하는 제3도와 제4도에 관계되는 제어회로를 제공한다.

제2도에서 있어서 스탠드(12)의 상부에로 연장되는 지주(18)를 통하여 연장되는 지지대(20)는 상기 선풍기 네크피이스(22)를 그 상부에 장착하는 지지부(54) 및 망원경식 가이드(guide)(56)가 있어서 그 하단부에 망원경식 운동을 안내한다.

지지대(20)는 원통식 금속지주(58)와 상기 금속지주(58)를 감싸는 실린더오너멘트(60)가 합성수지로 성형되어 있다.

실린더오너멘트(60)는 상기 지지부(54)가 위에 형성된 돌기부가 있으며, 그 상, 하단부에서 망원경식 가이드(56)를 가진다.

금속지주(58)의 하단부는 망원경식 가이드(56)내에 형성된 삽입구멍에 삽입되어 끼워지며, 그 상단부는 지지부(54)에 형성된 삽입구멍에 끼워져 같이 장치된다.

망원경식 가이드(56)내의 삽입구멍의 하단부에는 리브(rib)(62)가 금속지주(58)의 하단부 내면을 맞물리도록 형성되어 있다.

실린더오너멘트(60)의 하부 망원경식 가이드(56)와 금속지주(58)의 하부는 한쪽으로 나사조임되는 나사(64)에 의하여 단일체로 되어 있다.

금속지주(58)의 상단부는 단지 상기 삽입구멍에 끼워져있고, 지지부(54)와 실린더오너멘트(60)의 상부가 함께 채워진 것이 아니다.

이리하여 금속지주(58)는 지지부(54)의 삽입구멍안에서 수직으로 자유롭게 미끄러진다.

또한, 지지부(54)의 삽입구멍내 금속지주(58)의 삽입 방향에는 소정의 틈새가 형성되어 있다.

주위 온도변화에 따른 지지대(20)의 팽창수축의 경우 합성수지로 만든 실린더오너멘트(60)와 금속지주(58)사이의 팽창수축도가 다르며, 금속지주(58)의 팽창수축이 실린더오너멘트(60)와 금속지주(58)사이의 팽창수축도가 다르며, 금속지주(58)의 팽창수축이 실린더오너멘트(60)보다 크다.

따라서, 상술한 바와 같이 실린더오너멘트(60)와 금속지주(58)는 그들의 하단부에서 단이지거나 꽉끼워지지만, 금속지주(58)는 그 상단부에서 지지부(54)의 삽입구멍사이에서 팽창수축이 자유롭게 되며, 이에 따라 온도 변화에 의한 팽창수축의 차이를 흡수한다.

상기 틈새는 이러한 문제를 효과적으로 해소한다.

제3도와 제4도에서 직류 무부러쉬 전동기(28)를 구동하는 구동제어회로(80)는 산요도오꼬의 집적회로 "LC6526H"와 같은 마이크로컴퓨터(82)를 포함한다.

도면에는 나타나지 않지만, 마이크로컴퓨터(82)에는 롬(ROM) 또는 램(RAM)과 같은 기억소자 및 필요한 입력 및 출력부가 있다.

마이크로컴퓨터(82)의 메모리구역에는 타이머(84)와 카운터(86)가 후술하는 바와 같이 직류 무부러쉬 전동기(28)에 전력을 공급하는 시간맞춤을 설정하도록 설치된다. 직류무부러쉬 전동기(28)에 연결되어 설치된 호울 IC(hall IC)(44)로부터 신호를 받는 위치검출회로(88)로부터의 신호를 기준으로 하여 마이크로컴퓨터(82)는 구동회로(90)로 제어신호를 보내고, 그 제어신호에 대응하는 시간설정으로 필요한 위상신호를 직류 무부러쉬 전동기(28)의 고정자코일에 보낸다.

제4도에서 마이크로컴퓨터(82)의 3개의 입력단자 PAO 내지 PA2로 호울 IC(44)에 포함된 호울소자(hall element)H1 내지 H3로부터 신호가 각각 보내진다.

마이크로컴퓨터(82)의 출력단자 PD0 내지 PD2 및 PE0 내지 PE2로부터 구동자 D1 내지 D3 및 D4 내지 D6에 대한 구동신호를 출력한다.

구동자 D1 내지 D3의 NPN 트랜지스터가 포함되고, 구동자 D4 내지 D6에는 PNP트랜지스터가 포함된다.

따라서, 구동자 D1 내지 D3는 그 기본입력에 "고"레벨이 주어질 때 턴온(Turn-on)하고, "저"레벨이 주어질 때 턴오프(Turn-off)한다.

구동자 D4 내지 D6는 역(reverse)이다.

구동자 D1 내지 D3의 각 콜렉터는 PNP 트랜지스터를 가지는 스위칭 트랜지스터 Q1 내지 Q3의 베이스에 연결되고, 구동자 D4 내지 D6의 베이스에 연결된다.

스위칭 트랜지스터 Q1 내지 Q3의 에미터는 일반적으로 평활회로(122)로부터 직류정격전압에 연결되고, 스위칭트랜지스터 Q4 내지 Q6로부터의 에미터는 어스 (earth)에 연결된다.

스위칭 트랜지스터 Q1 내지 Q3 및 Q4 내지 Q6의 각각 대응하는 콜렉터는 각각 고정자(30)의 코일 30u, 30v 및 30w에 연결된다.

따라서, 스위칭 트랜지스터 Q1 및 Q5가 온(ON)이 되면 전류 ①는 고정자 코일 30u에서 30w로 흐르며, 스위칭 트랜지스터 Q1 및 Q6가 온이되면 전류 ②는 고정자 코일 30u에서 30v로 흐른다.

스위칭 트랜지스터 Q2 및 Q6가 온되면 전류 ③은 고정자 코일 30w에서 30u로 흐른다.

스위칭 트랜지스터 Q2 및 Q4가 온이 되면 전류 ④은 고정자 코일 30w에서 30u로 흐른다.

스위칭 트랜지스터 Q3 및 Q4가 온이 되면 전류 ⑤은 고정자 코일 30v에서 30u로 흐른다.

스위칭 트랜지스터 Q3 및 Q5가 온이되면 전류 ⑥은 고정자 코일 30v에서 30w로 흐른다.

상기 구동제어회로(80)의 회전오차검출회로(92)에는 호울 IC(44)로부터의 신호를 기초로한 비정상회전을 검출하도록 장치되어 있다.

회전오차검출회로(92)는 저항(92c)에 의하여 직류 무부러쉬 전동기에 공급되는 전류값을 검출하고, 제어에 대한 비교기(92a) 및 (92b)의 변화를 비교한다.

회전오차검출회로(92)는 2개의 회로(92₁)과(92₂)를 가지며, 전자는 제1전압제어회로(118)로 입력되고, 후자는 마이크로컴퓨터(82)로 입력되게 된다.

회로(92₁)는 예를 들면 40v 1,500r.p.m에서 외부력(커어텐(curtain)등의 휘감김)에 의하여 영향을 받아 임펠러(40) 및 회전자(32)가 회전중에 회전수가 급격히 감소되는 것과 같은 방식으로 과전압을 방지하게 설계되어 있고, 저항(92c)내 전류값은 증가하고, 비교기(92a)로부터의 출력에 의하여 제1전압제어회로(118)에 의하여 전압셋트는 40v에서 10v로 급격히 감소한다.

회로(92₂)는 회로(92₁)에서처럼 작동하지만, 그 설정값은 회로(92₁)로부터 차이가 생기며, 과전압보호에서도 미해결로남으며, 따라서 그 회전이 10v에서 회전수설정이하로 외부력에 의하여 감소될 때, 비교기(92b)는 구동제어회로(80)내 마이크로컴류터(82)의 단자(PC1)(정상적으로 "고"레벨에서 "저"레벨로 변화하는 단자(PC₂))로 입력되는 신호를 출력하며, 이리하여(마이크로컴퓨터)(82)는 직류 무부러쉬 전동기(28)를 정지로 제어한다.

또한, 작동제어회로(94)는 수윗치(50)(제1도)로부터의 신호를 기초로 풍속변경과 같은 작동을 제어한다.

작동제어회로(94)는 도꾜산요제품인 집적회로 "LC6526"과 같은 마이크로컴퓨터(96)가 설치되어 있다.

또한, 마이크로컴퓨터(96)에는 필요한 입력 및 출력부가 포함되어 있다.

상기 스윗치(50)로부터의 신호는 마이크로컴퓨터(96)로 입력신호와 같은 것을 보내며, 이 입력신호에 의하여 전압 제어장치(98)에 포함된 제1전압제어회로(118)은 직류 무부러쉬 전동기(28)로 공급되는 전압을 제어하여 회전속도를 조절한다.

한편, 작동제어회로(94)에는 음향회로(100)가 스윗치(50)의 작동에 감응하는 음향을 발생하고, 표시회로(102)는 발광다이오드등을 포함하며, 스윗치(50)의 동작을 지지하는 것이 추가로 포함되어 있다.

또한, 요동장치(46)(제2도)에 있는 요동모우터(104)를 제어하는 요동모우터 구동회로(106)가 설치되어 있다.

유도모우터와 같은 요동모우터(104)는 교류전원(108)로부터 전력을 받으며, 필터회로(110)이 연결되어 있다.

필터회로(110)에는 제4도에서와 같이 코일과 콘덴서로 구성되며, 직류 무부러쉬 전동기(28)등에서 발생되는 잡음을 제러함에 사용된다.

필터회로(110)에는 과전압을 흡수하는 회로보호소자 예를들면 바리스터(varistor)가 제4도에서처럼 더포함되어 있다.

교류전원(108)로부터 교류전압을 필터회로(110)을 통해 정류회로(112)에 공급된다.

정류회로(112)는 브릿지 연결로 다이오드를 포함하는 풀웨이브(Full-wave)정류회로이며, 그 출력 DC전압은 제너다이오드를 포함하는 제1정전압회로(114)에 공급되며, 마찬가지로 제2전압제어회로(116)는 전압 제어장치(98)에 포함되어 있다.

제2전압제어회로(116)는 제1전압제어회로(118)에 의한 제어를 기초로 동작하여 발진회로(120)로부터의 신호에 의하여 공급되는 직류전압을 단속(chopper)한다.

이리하여 이 단속직류전압은 제2전압제어회로(116)로부터의 출력되고, 이로부터의 출력은 평활회로(122)에 의하여 평활되고, 이로부터의 직류전압은 전동기 구동제어회로(80)의 구동회로(90)에 공급된다.

정류회로(112)로부터 평균값 100v와 피크값 약 141v를 가지는 직류전압이 출력되어 전압제어장치(98)에 있는 제2전압제어회로(116)(및 제1전압제어회로(118))에 의하여 단속되며, 평활회로(122)에 공급된다.

평활회로(122)는 콘덴서와 코일을 가지며, LI²t/2의 톱날파(saw-teeth)전압이 도입되고, 콘덴서에 의하여 평활되어 구동회로(90)를 통하여 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급된다.

이때, 제1전압제어회로(118)는 구동제어장치부(94)에 있는 마이크로컴퓨터(96)에 의하여 제어되고, 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급되는 전압 또는 평활회로(122)로부터의 출력전압을 약 5v로부터 40v까지 변경한다.

이러하여 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전속도는 250r.p.m으로부터 1,500 r.p.m까지 변한다.

또한, 평활회로(122)로부터의 직류전압은 제2정전압회로(124)로 보내진다.

마이크로컴퓨터(82)는 구동회로부(80)에 포함되어 있고, 마이크로컴퓨터(96)는 구동제어장치부(94)에 포함되어 모두 기판(52)(제2도)에 장치되어 있으므로 기준클록회로(126)으로부터 일반적으로 예를 들면 800KHz의 클록이 이들에 보내지며, 릿셋트회로(128)에 연결되어 있다.

그러나, 마이크로컴퓨터(82)와(96)이 각각 다른 기판에 장착되는 경우에는 기준클록회로(126)와 리셋트회로(128)는 분리되어 설치된다.

또한, 마이크로컴퓨터(82)에는 도통각조정회로(130)가 연결되며, 제4도에 있는 것과 같이 그 스윗치(130a)와(130b)가 포함되며, 이들 스위치를 선택적으로 온(ON), 오프(OFF)함으로서 다른 도통각이 셋트된다.

마이크로컴퓨터(82)에는 정/역 회전모우드 선택회로(132)가 연결되며, 제4도와 같이 저항이 있어서 정회전만을 셋트한다.

그러나, 적당한 수윗치를 두모오드의 어떤 셋트에 연결하여 정 또는 역회전으로 할 수 있다.

제4도에서처럼 직류 무부러쉬 전동기(28)는 스타결선(star-connection)고정자 코일 30u,30v 및 30w가 포함되며, 그 중성점은 접지되지 않는다.

제2도에서처럼 요오크(36)에 접한 회전자마그넷(38)은 그 주위방향에 교호로 이방성(異方性)마그넷이 역극성으로 자화되어 형성된다.

호울 IC(44)는 제4도에서와 같이 호울소자 H1,H2와 H3가 각 고정자코일 30u,30v 및 30w와 관계되는 모든각에서 설치되어 있다.

이들 호울소자 H1,H2 및 H3로부터의 신호는 전술한 바와같이 구동제어장치(80)에 공급된다.

구동회로(90)는 스위칭 트랜지스터 Q1 내지 Q6를 포함하며, 상기 설명한 타이밍에서 전압을 연속적으로 고정자코일 30u,30v 및 30w로 공급하며, 이에 따라 3상 쌍극형 구동회로가 형성된다.

그러나, 특별히 이 형에 국한되지 않고 3상 유니폴라형으로 만들거나 또는 다른 공지 구동방법을 사용할 수도 있다.

마이크로컴퓨터(82)에 있는 타이머(84)는 고정된 시간후에 타임업(Time-up)신호를 출력하고, 카운터(86)는 홀소자 H1 내지 H3로부터 위치신호의 시간간격을 측정함에 사용된다.

제5도에서는 제4도의 구체예의 동작을 설명한다.

선풍기팬을 제어하는 마이크로컴퓨터(96)의 메인루우틴의 제1단계(S101)에서 마이크로컴퓨터(96)가 작동개시(initialize)한다.

마이크로컴퓨터는 다음단계(S103)에서 그들에 연결되는 속도설정스위치(50)의 상태를 읽는다.

단계(S105)와 (S107)에서 마이크로컴퓨터(96)는 속도설정스위치(50)에 의하여 설정되는 "강", "중" 또는 "약"을 감지한다.

"강"이 설정될 때 마이크로컴퓨터(96)는 "강"에 대응하는 제어데이터 또는 압축데이터(C1)를 다음 단계(S109)에 설정한다.

"중"이 속도설정스위치(50)에 의하여 설정되면, "중"에 대응하는 다른 압축데이터(C2)가 단계(S111)에 성정된다. 그리고, "약"이 속도설정스위치(50)에 의하여 설정되면 단계(S113)에 "약"에 대응하는 압축데이터(C3)가 설정되어 C1<C2<C3가 제공된다.

상기 비교데터와 같이 직류 무부러쉬 전동기(28)의 비정상태가 회전수에 의하여 검출되었을 때 회전수 데이터가 사용된다. 비교데이터 C1,C2 또는 C3와 같은 후술하는 제11도에서 나타내는 구체예에서처럼 호울소자로부터의 위치검출신호의 변동시간이 회전수 데이터로서 사용될 때 시간데이터가 이 경우 C1<C2<C3로 되어 사용될 것이다.

마이크로컴퓨터(96)는 단계(S109-S113)에서 속도설정스위치(50)에 의한 설정상태 셋트에 대응하는 압축데이터 C1,C2 또는 C3 설정 후 단계(S115)에서 마이크로컴퓨터(82)에 의하여 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전을 가능하게 한다.

특히 단계(S115)에서 마이크로컴퓨터(96)의 출력부(IC3)로부터 신호는 마이크로컴퓨터(82)의 입력부(IC0)에 보내지며, 이리하여 마이크로컴퓨터(82)는 작용한다.

본 발명의 필수부분은 아니지만, 제6도에서 마이크로컴퓨터(82)에 의한 직류 무부러쉬 전동기의 제어를 설명한다. 제1단계(S201)에서 마이크로컴퓨터(82)는 입력부(PA0-PA2)로부터의 신호를 기초로 "고" 레벨에서 호올 IC(44)에 포함된 호울소자(H1)으로부터 신호(제7도)의 유무를 검출한다.

호울소자(H1)의 신호가 "고" 레벨에 있을 때 마이크로컴퓨터(82)는 출력부(PD0)에서 "고"레벨 신호를 출력하여 구동자(D1)이 작동하여 다음단계(S203)에 있는 스위칭 트랜지스터(Q1)를 턴온한다.

연이어 단계(S203)에서 마이크로컴퓨터(82)는 스위치 트랜지스터(Q1)의 "온"상태가 그 안에 형성된 타이머(84)(제3도)로 계속될 동안 타이머시간을 설정한다.

다음 단계(S205)에서 마이크로컴퓨터(82)는 앞서 설정한 스위칭 트랜지스터(Q3)에 대한 타이머가 타임업 되었는지를 검출한다. 만일, 그러하면 단계(S207)에서 마이크로컴퓨터(82)는 출력부(PD2)에서 "저" 레벨 신호를 출력하고 이에 따라 구동자(D3) 및 스위칭 트랜지스터(Q3)가 턴오프한다.

이어 단계(S201-S207)에서 스위칭 트랜지스터(Q1)은 턴온하고 스위칭 트랜지스터(Q3)는 턴오프하는 제어사이클이 실행된다. 다음 단계(S209-S215)에서 마이크로컴퓨터(82)는 호울소자(H3)로부터의 신호(제7도)에 의하여 스위칭 트랜지스터(Q6)를 턴온하고 스위칭 트랜지스터(Q5)를 턴오프하는 제어사이클을 실행 한다.

단계(S217-S223)에서 마이크로컴퓨터(82)는 호울소자(H2)에서의 신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴온하고 스위칭 트랜지스터(Q1)을 턴오프하는 제어사이클을 실행한다.

단계(S225-S231)에서 마이크로컴퓨터(82)는 호울소자(H1)으로부터의 신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴온하고, 스위칭 트랜지스터(Q6)을 턴오프하는 제어사이클을 실행한다.

단계(S233-S239)에서 마이크로컴퓨터(82)는 다시 호울소자(H3)로부터의 신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(Q3)를 턴온하고, 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴오프하는 제어사이클을 실행한다.

단계(S241-S247)에서 마이크로컴퓨터(82)는 다시 호울소자(H2) 로부터의 신호에 의하여 스위칭 트랜지스터(Q5)를 턴온하고, 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴오프하는 제어사이클을 실행한다.

마이크로컴퓨터(82)에 의하여 고정자코일 30u, 30v 및 30w로 흐르는 전류의 방향은 제7도에서와 같이 호울소자(H1-H3)로부터의 자극위치신호의 여러 가지 변동에 따라 연속적으로 변하며, 회전자 마그넷(38)은 1/2회전씩 회전한다. 이 주기중에 회전자 마그넷(38)의 회전신호는 제7도에서와 같이 "저" 레벨에서 마이크로컴퓨터(82)의 입력부의

에 주어진다.

회전자 마그넷(38)이 1/2회전식 더 회전될 때, 호울소자(H1-H3)의 자극위치 신호(19)는 1사이클을 완료하고, 제7도에서와 같이 이니셜신호패턴(Initial signal pattern)으로 복귀하고, 이리하여 이러한 전류제어가 반복하며, 회전자 마그넷(38)은 제7도에서와 같이 "고"레벨에 있는 마이크로컴퓨터(82)의 출력부PF0로부터 마이크로컴퓨터(96)이 입력부

로 신호를 보낸다.

이리하여 회전자 마그넷(38)은 연속적으로 회전축(34) 또는 임펠러(40)를 회전시키며, 연속적으로 회전한다. 제9도에서 입력부

에 주어진 회전수 신호의 각 하강엣지(falling edge)또는 회전자 마그넷(38)의 각 회전에서 마이크로컴퓨터(96)로 외부방해(external interruption)가 공급된다.

이제 속도설정스위치(50)와 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급되는 전압 사이의 관계를 설명한다.

이를 가정하여 예를 들면, 속도설정스위치(50)에 의하여 "강"이 설정되면 마이크로컴퓨터(96)는 출력단자 PE0-PE2 등에서 "고"레벨 신호를 출력한다.

전압제어부(98)에 있는 제1전압제어회로(118)의 비교기(118)(제4도)의 (-)입력에 공급된 전압은 출력단자(PE0-PE2)로부터의 신호에 감음하여 변한다. 만일 출력단자(PE0-PE2)가 "고" 레벨에 있으면, 전압이 최대가 되고, 제2전압제어회로(116)에 최단속기간이 설정된다.

따라서, 평활회로(122)로부터의 전압은 제2전압제어회로(116)에 의하여 최단단속기간이 설정되고, 평활회로(122)로부터의 전압은 약 5V가 되며, 구동회로(90)에 의하여 제어되어 직류 무부러쉬 전동기(28)의 고정자 코일 30u, 30v 및 30w에 공급된다.

따라서, 이때 직류 무부러쉬 전동기(28)는 예를 들면 250r.p.m과 같은 최소속도로 회전하며, 최소풍량이 임펠러(40)에서 출력한다. 반대로 만일 출력단자(PE0-PE2)가 "저" 레벨에 있으며, 전압이 최소가 되고, 제2전압제어회로(116)에 의하여 최장단속기간이 설정된다.

따라서, 평활회로(122)로부터의 DC 전압은 약 40V가 되며, 구동회로(90)에 의하여 제어되며, 직류 무부러쉬 전동기(28)의 고정자 코일 30u, 30v 및 30w에 공급된다.

따라서, 이때 직류 무부러쉬 전동기(28)는 최대속도 예를 들면 1450r.p.m으로 회전하며, 최대풍량이 임펠러(40)에서 출력된다.

제8도에서 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전수 데이터를 평가하는 마이크로컴퓨터(96)의 내부 방해루우틴(internal interruption routine)을 설명한다. 마이크로컴퓨터(96)의 내부방해는 소정시간 예를 들면 t(m.sec)의 기간에서 그 안에 들은 타이머에 의하여 시동한다.

제8도에서 제1단계(S301)에서 내부방해가 시동할 때 마이크로컴퓨터(96)는 마이크로컴퓨터(82)의 출력부 PD0-PD2 및 PE0-PE2로부터의 신호를 판독하여 직류 무부러쉬 전동기(28)가 정지상태에 있는지 아닌지를 감지한다.

만일, 직류 무부러쉬 전동기(28)가 정지상태에 있으며, 마이크로컴퓨터(96)에 의한 프로세스는 상기 제5도의 메인루우틴(main routine)로 돌아간다. 직류 무부러쉬 전동기(28)가 정지상태가 아니면, 즉 속도설정스위치(50)에 의하여 "오프"가 설정되지 않았을 때 마이크로컴퓨터(96)는 다음 단계(S303)에서 그 안에 도입된 램의 상기 지역에 제공된 카운터(나타나지 않음)를 증가시킨다.

이 카운터는 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전수 데이터를 계수하는 계수기로서의 역할을 한다. 다음 마이크로컴퓨터(96)는 단계(S205)에서 회전수 카운터가 오버플루오(over flow)되었는가 아닌가를 판단한다. 만일 아니면, 마이크로컴퓨터(96)의 프로세스는 제5도에 있는 메인루우틴으로 돌아간다.

제9도에서 외부방해(external interruption)가 다음 내부방해(internal inte-rruption)의 시동전에 공급되지 않을 때 즉 직류 무부러쉬 전동기(28)가 1회전으로 회전하지 않으면 제8도의 내부방해 루우틴이 반복된다.

제10도에 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전자 마그넷(38)의 1회전을 마이크로컴퓨터(82)의 출력부(PE0)로부터의 회전신호의 연속강하엣지시간에 해당한다.

따라서, 만일 n시간의 내부방해가 1회전시간동안 마이크로컴퓨터(96)내에 기동하면 1회전에 필요한 시간 T는 T=n.t(m sec)이다.

마이크로컴퓨터(96)는 1회전에 필요한 시간 T를 기초로 하여 회전수 데이터를 얻을 수 있다. 그러나, 회전수 데이터로서 상기 카운터의 계수값은 직접 그대로 사용될 수 있다.

만일 직류무부러쉬 전동기(28)가 단계 301에서 정지상태이면 자연적으로 이러한 상태에서 마이크로컴퓨터(82)로부터의 회전신호는 얻지 못하여, 제9도에서 외부방해 루우틴은 기동되지 못하고, 이 외부방해 루우틴에 의하여 직류 무부러쉬 전동기(28)의 비정상적 회전이 검지되지 않는다.

이 경우 구체예에서 회전수 카운터가 내부방해중에 증가된 후 오버플로우 할 때 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급되는 동력이 비정상 회전으로서 단절되며, 끝에는 제1전압제어회로(118)가 마이크로컴퓨터(96)에 의하여 불능이 된다.

회전카운터가 오버플로우되지 않고 제7도의 마이크로컴퓨터(82)로부터 회전신호의 하강엣지가 입력되면, 제9도의 외부방해 루우틴은 마이크로컴퓨터(96)에 공급된다. 외부방해의 제1단계(S401)에서 마이크로컴퓨터(96)는 회전카운터의 계수값과 제5도의 상기 단계 S109-S113에 셋트한 비교데이터 C1,C2 또는 C3를 비교한다.

특히 마이크로컴퓨터(96)는 계수값이 설정값보다 큰지를 판단한다. 계수값이 셋트값보다 클 때 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전자 마그넷(38)의 회전수는 어떤 이유로 감소한다. 따라서, 이런 경우 다음 단계 S403에서 마이크로컴퓨터(96)은 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급되는 전력을 차단하도록 제1전압 제어회로(118)를 제어한다. 계수값이 셋트값보다 더 작으면, 다음 단계 S403에서 마이크로컴퓨터(96)는 계속되는 판단을 위하여 앞의 회전카운터를 소거한다.

제11도에서는 다른 구체예를 설명한다. 앞의 구체예에서 직류 무부러쉬 전동기(28)의 비정상상태는 회전자 마그넷(38)의 회전수 데이터 검출에 의하여 감지된다. 반대로 이 예에서는 직류 무부러쉬 전동기(28)의 비정상 회전은 특정 호울소자 H1,H2 또는 H3의 각 위치검출신호의 변동 포인트 사이의 시간카운트에 의하여 감지된다.

제11도에 있어 제1단계(S501)에서 마이크로컴퓨터(96)은 제8도의 상기 단계(S301)과 같이 직류 무부러쉬 전동기(28)가 정지상태에 있는가 아닌가를 감지한다. 전동기가 정지상태에 있지 않을 때 다음단계(S503)에서 마이크로컴퓨터(96)는 특정 호울소저 H1,H2 또는 H3의 하나로부터 위치검출신호가 마이크로컴퓨터(82)로부터의 신호를 기초로 하여 변경되었는지 아닌지를 검지한다. 마이크로컴퓨터(96)에 있는 램(도시되지 않음)에서 상기 위치검출신호의 변동에 반응하여 리셋트되는 시간 카운터를 제공한다.

위치검출신호가 변경되지 않았을 때 단계(S505)에서 마이크로컴퓨터(96)는 시간 카운터를 증가된다. 특히 직류 무부러쉬 전동기(28)이 회전하고, 특정 호울소자 H1,H2또는 H3의 하나로부터의 위치검출신호가 변경되지 않았을 때 상기 시간카운터는 내부방해의 각 명령실행 단계(execution)에서 증가된다.

이 상태에서의 내부방해 타이밍은 제12도에 나타낸다. 제12도에서 예정기간의 n시간의 내부방해가 위치검출신호의 변동 포인트 X와 Y사이에서 실행(execute)될 때 변동시간은 n.t(m sec)로서 주어질 것이다.

특정 호울소자로부터의 위치검출신호가 단계(S507)에서 변경될 때 마이크로컴퓨터(96)는 시간카운터의 앞선 변동 포인트로부터 카운트된 카운트값과 제5도의 앞단계 S109-S113에 셋트된 비교데이터 C1,C2 또는 C3를 비교한다.

시간카운터에 의한 카운트값이 셋트값보다 클 때 직류 무부러쉬 전동기(28)의 회전자 마그넷(38)은 비정상적으로 천천히 회전하며, 회전이상이 되고, 이에 따라 마이크로컴퓨터(96)는 앞단계(S307) 또는 (S403)에서와 같은 방법으로 직류 무부러쉬 전동기(28)에 공급되는 전력을 차단한다.

반대로 시간카운터의 카운트값이 셋트값보다 작을 때 상기 단계(S501)와 같은 방법으로 직류 무부러쉬 전동기(28)가 정지상태인 것이 감지되고, 시간카운터는 단계(S511)에서 소거되며, 마이크로컴퓨터(96)의 프로세스 메인루우틴으로 복귀한다.

한편, 제11도의 예에서 특정 호울소자로부터의 출력신호의 변동시간이 카운트된다. 변동시간은 예를 들면 한호울소자와 다른 호울소자신호의 하강엣지간의 시간으로서 카운트될 수 있다.

Claims

직류 무부러쉬 전동기(28)와 연결되어 설치된 회전자(32) 위치를 검출하는 위치검출장치와, 상기 위치검출장치에서 출력되는 위치검출신호에 의하여 회전자(32)의 회전수 데이터를 판단하는 데이터 판단장치와 상기 데이터 판단장치에 의하여 판단되는 회전자(32) 회전수 데이터와, 예정된 값을 비교하는 비교장치 및 상기 비교장치에 의하여 비교결과에 따라 전력공급을 제어하는 전력제어장치로 구성하여서된 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제1항에 있어서, 전력이 공급됨에 관계없이 회전자(32)가 회전하지 않을 때 상기 전력공급을 차단하는 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제2항에 있어서, 회전자(32)의 회전시간을 카운트하는 시간카운트장치를 포함하는 데이터 판단장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제3항에 있어서, 마이크로컴퓨터(82)에 도입되는 상기 시간카운트장치로 구성하여서된 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제4항에 있어서, 소정 시간간격으로 방해를 받는 상기 마이크로컴퓨터(82)와 상기 방해의 수를 카운트하고, 회전자(32)이 회전수에 따라 클리어(소거)되는 상기 시간카운터 장치가 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 방해가 소정된 시간간격으로 내부 방해이고, 상기 내부방해의 수를 카운트하며, 회전자(32)의 회전수에 따라 소거되는 상기 시간카운터가 구성된 것을 특징으로 하는 직류 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제6항에 있어서, 회전자(32)의 각 회전에 따라 소거되는 시간카운터장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 위치검출장치로부터 신호를 검출하는 각 위치 변동점간의 시간을 카운트하는 시간카운트장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 각 내부방해로 상기 시간카운트장치의 카운트값과 상기 소정값을 비교하는 상기 비교장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제9항에 있어서, 외부방해를 받는 마이크로컴퓨터(96)와 시간카운트장치의 카운트값과 상기 외부방해에 따른 상기 소정값을 비교하는 비교장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제10항에 있어서, 상기 위치검출장치로부터의 위치검출신호에 의하여 상기 마이크로컴퓨터(96)에 상기 외부방해를 공급하는 장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제11항에 있어서, 회전자(32)의 각 회전수에서 상기 마이크로컴퓨터(96)에 외부방해를 공급하는 외부방해 공급장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 비교장치에 의하여 비교되는 비교데이터를 설정하기 위한 데이터 설정장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제13항에 있어서, 직류 무부러쉬 전동기(28)의 속도를 변동하기 위한 속도변경장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.
제14항에 있어서, 직류 무부러쉬 전동기(28)의 속도에 따라 차등비교데이터를 설정하는 장치를 포함하는 데이터 설정장치를 구성하여서된 것을 특징으로 하는 무부러쉬 전동기의 제어장치.