KR910000093B1 - 3상 브러시레스 모우터 - Google Patents

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KR910000093B1
KR910000093B1 KR1019840000011A KR840000011A KR910000093B1 KR 910000093 B1 KR910000093 B1 KR 910000093B1 KR 1019840000011 A KR1019840000011 A KR 1019840000011A KR 840000011 A KR840000011 A KR 840000011A KR 910000093 B1 KR910000093 B1 KR 910000093B1
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사또시 사까모도
미쓰오 우쓰까
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쏘니 가부시기가이샤
오오가 노리오
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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Abstract

내용 없음.

Description

3상 브러시레스 모우터
제1도는 편평형 3상 브러시레스 모우터의 예를 나타낸 단면도.
제2도는 종래의 스테이터의 예를 나타낸 평면도.
제3도는 종래의 로우터의 예를 나타낸 평면도.
제4도 및 제6도는 각기 구동전류 공급회로의 예를 나타낸 구성도.
제5도, 제7도, 제9도 및 제11도는 각기 본원 발명의 설명을 위한 선도.
제8도는 본원 발명 3상 브러시레스 모우터의 일실시예의 로우터의 예를 나타낸 평면도.
제10도 및 제12도는 본원 발명의 다른 실시예의 로우터의 예를 나타낸 평면도.
제13도는 본원 발명의 원통형 모우터에 적용한 예의 로우터의 예를 나타낸 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스테이터 2 : 로우터
2a : 주자극 2b : 보조자극
3 : 회전축 5,10 : 전원단자
6 : 제어신호형성회로
7a,7b,8a,8b,9a,9b : 트랜지스터 12,13,14,15 : 저항기
L1,L2,‥‥‥L6: 스테이터코일 H1,H2: 호울소자
본원 발명은 3상 브러시레스 모우터에 관한 것이며, 복수의 착자영역을 갖는 로우터의 회전위치를 검출하는 자기전기 변환소자의 2개를 전기각으로 120° 또는 240℃의 상대위치관계에 배치하여, 이 자기전기 변환소자의 출력신호와 120°의 위상차를 갖는 합성신호를 얻어, 이 합성신호와 자기전기 변환소자의 출력신호에 의해 스테이터 코일에 공급하는 구동전류를 결정하도록 한 3상 브러시레스 모우터에 있어서, 이 로우터의 자기전기 변환소자의 대향부 근방에 주자극과는 역극성의 보조자극을 설치하여, 합성신호의 파형의 제로크로스점에 있어서의 자기전기 변환소자의 출력신호의 파형이 급준해지도록 하고, 스테이터코일에 공급하는 구동전류를 양호한 것으로 하여 회전토오크의 결함을 개선토록 한 것이다.
종래, 제1도에 나타낸 바와 같은 편평한 소형의 3상 브러시레스 모우터가 제안되고 있었다. 이 제1도에 있어서 (1)은 스테이터, (2)는 로우터, (3)은 회전축을 나타낸다. 이 스테이터(1)는 제2도에 나타낸 것처럼 대충 원형의 기판(4)상에 서로 같은 각 범위, 예를 들면 60도 범위에 분포하는 6개의 편평한 스테이터코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)을 설치한 것이다. 이 경우, 대향하는 스테이터코일(L1)과 (L4), (L2)와 (L5), (L3)와(L6)와는 각기 직렬 또는 병렬 접속하도록 한다. 또 로우터(2)는 예를 들어 제3도에 나타낸 것처럼 N극 및 S극의 8극이 교대로 등각범위에 착자된 원관상의 마그네트로 이루어진 것이다. 또 스테이터(1)의 소정위치 예를 들어 이 스테이터(1)의 외주부의 스테이터코일(L6)과 (L1)과의 중간(L1)과 (L2)와의 중간 및 (L2)와 (L3)와의 중간에 각기 자기전기 변환소자 예를 들어 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)를 배치한다. 이 경우, 각 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)의 기하학적 각도는 60도 이지만 로우터(2)의 극수가 8극이므로 전기각으로 240도의 상대위치관계에 있게 된다.
이 각 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)를 각기 제4도에 나타낸 것처럼 전원단자(5)와 대지와의 사이에 접속하고, 이 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)의 각각의 출력신호를 각기 반도체 집적회로로 이루어진 제어신호 형성회로(6)에 공급하고, 이 제어신호 형성신호(6)의 6개의 출력단자를 각기 npn형 트랜지스터(7a),(7b),(8a),(8b),(9a) 및 (9b)의 각각의 베이스에 접속한다. 이 트랜지스터(7a),(8a) 및 (9a)의 각각의 콜렉터를 플러스의 직류전압이 공급되는 전원단자(10)에 접속하고, 이 트랜지스터(7a),(8a) 및 (9a)의 각각의 에미터를 각기 트랜지스터(7b),(8b) 및 (9b)의 각각의 콜렉터에 접속하여, 이들 트랜지스터(7b),(8b) 및 (9b)의 각각의 에미터를 접지한다. 이 트랜지스터(7a)의 에미터 및 트랜지스터(7b)의 콜렉터의 접속점을 스테이터코일(L1) 및 (L4)의 직렬회로와 스테이터코일(L5) 및 (L2)의 직렬회로와의 직렬회로를 통해서, 트랜지스터(8a)의 에미터 및 트랜지스터(8b)의 콜렉터의 접속점에 접속하고, 스테이터코일(L4) 및 (L5)의 접속점을 스테이터코일(L6) 및 (L3)의 직렬회로를 통해서 트랜지스터(9a)의 에미터 및 트랜지스터(9b)의 콜렉터의 접속점에 접속한다. 이 경우, 제어신호 형성회로(6)에 있어서는 호울소자(H1), (H2) 및(H3)의 출력측에 제5도 A,B 및 C에 나타낸 바와 같은 순차전기각으로 240도의 위상이 상이한 구형파신호가 얻어졌을 때에, 스테이터코일(L1) 및 (L4)의 직렬회로를 흐르는 전류를(Ia), 스테이터코일(L2) 및 (L5)의 직렬회로를 흐르는 전류를(Ib), 스테이터코일(L3) 및 (L6)의 직렬회로를 흐르는 전류를(Ic)로 했을때, 이들 전류(Ia),(Ib) 및(Ic)는 각기 제5도 D,E 및 F에 나타낸 것처럼 순차 120도씩 위상이 다르며, 전기각으로 120도간 플러스의 전류, 다음의 60도간 0전류, 다음의 120도간 마이너스의 전류 및 다음의 60도간 0전류를 순차 반복하는 전류가 얻어지는 제어신호를 발생하도록 구성되어 있다.
이러한 종래의 3상 브러시레스 모우터는 3개의 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)를 필요로 하기 때문에, 이것과 구동회로와의 결선수가 많으며, 또 호울소자의 구동전력이 전력절약의 점에서 무시할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 모우터를 소형화하면, 호울소자의 위치정도(位置精度)를 내기 어려우며, 호울소자를 설치하는 스페이스가 적어지므로, 종래처럼 3개의 호울소자를 필요로 하는 것은 바람직하지 못하다.
이 때문에 앞서 제6도에 나타낸 것처럼 로우터(2)의 회전위치를 검출하는 자기전기 변환소자 예를 들면 호울소자의 2개(H1) 및 (H2)를 전기각으로 120도 또는 240도의 상대위치관계로 배치하고, 이 자기전기 변환소자(H1), (H2)의 각각의 출력신호를 합성하여 이들 자기전기 변환소자(H1), (H2)의 출력신호와는 120도의 위상차를 갖는 합성신호를 얻어, 이 합성신호와 이들 자기전기 변환소자(H1), (H2)의 출력신호에 의해 스테이터코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)에 구동전류를 공급하도록 한 3상 브러시레스 모우터가 제안되어 있다.
즉 제6도에 있어서는 스테이터(1) 및 로우터(2)는 제2도 및 제3도와 같이 구성하고, 제2도의 호울소자(H1), (H2) 및 (H3)중 호울소자(H3)를 제거하여, 2개의 호울소자(H1), (H2)를 설치토록 한다. 이 경우, 각 호울소자(H1), (H2)는 전기각으로 240도의 상대위치관계에 있게 된다. 이 호울소자(H1), (H2)에 각기 전원단자(5)로부터의 직류전압을 저항기(11)를 통해서 바이어스전압을 공급하고, 이 호울소자(H1)의 한쪽 및 다른쪽의 출력단자(a1) 및 (a2)간에 얻어지는 출력신호를 제어신호 형성회로(6)의 제1 및 제2의 입력단자간에 공급하는 동시에 호울소자(H2)의 한쪽 및 다른쪽의 출력단자(b1) 및(b2)간에 얻어지는 출력신호를 제어신호 형성회로(6)의 제3 및 제4의 입력단자간에 공급한다. 이 호울소자(H1)의 한쪽의 출력단자(a1)와 호울소자(H2)의 다른쪽의 출력단자(b1)와의 사이에 저항치 R가 같은 2개의 저항기(12) 및 (13)의 직렬회로를 접속하고, 이 저항기(12) 및 (13)의 접속점을 제어신호 형성회로(6)의 제6의 입력단자에 접속하는 동시에 호울소자(H1)의 다른쪽의 출력단자(a2)의 호울소자(H2)의 한쪽의 출력단자(b2)와의 사이에 저항치 R가 같은 2개의 저항기(14) 및 (15)의 직렬회로를 접속하고, 이 저항기(14) 및 (15)의 접속점을 제5의 입력단자에 접속한다. 이 경우, 저항기(12),(13) 및 (15)의 각각의 저항치 R를 호울소자(H1),(H2)의 저항치보다 매우 크게 선정한다. 또, 이 경우 호울소자(H1)의 한쪽 및 다른쪽의 출력단자(a1) 및 (a2)의 각각의 출력전압치를 (Va) 및(Va')로 하고, 호울소자(H2)의 한쪽 및 다른쪽의 출력단자(b1) 및 (b2)의 각각의 출력전압치를(Vb) 및 (Vb')로 했을때 제어신호 형성회로(6)의 제5의 입력단자에 공급되는 전압치(VC)는
Figure kpo00001
이며, 제6의 입력단자에 공급되는 전압치 VC'는
Figure kpo00002
이다. 여기서 제5 및 제6의 입력단자간의 입력신호 C는
Figure kpo00003
이다. 여기서 제1 및 제2의 입력단자간의 입력신호, 즉 호울소자(H1)의 출력신호 a는
Figure kpo00004
이며, 제3 및 제4의 입력단자간의 입력신호 즉 호울소자(H2)의 출력신호 b는
Figure kpo00005
이다. 따라서
Figure kpo00006
로 되며, 제어신호 형성회로(6)의 입력측에 제5도 A,B 및 C에 나타낸 바와 같은 검출신호가 공급된 것으로 된다. 제6도에 있어서 기타는 제4도와 마찬가지로 구성한다. 따라서 제6도에 있어서도 제4도와 마찬가지로 로우터(2)를 회전할 수 있다.
이 제6도에 있어서는 호울소자를 3개에서 2개로 저감시킬 수 있으며, 이 호울소자와 구동회로와의 사이의 결선수를 감소시킬 수 있는 동시에 소비전력의 저감을 도모할 수 있고, 또한 그 만큼 모우터를 소형화하는 점에서 유리해진다.
그러나, 이러한 3상 브러시레스 모우터의 로우터(2)로서 제3도에 나타낸 바와 같이 N극 및 S극이 등각 간격으로 착자된 것을 사용하며, 이 로우터(2)를 회전시켰을 때는 호울소자(H1), (H2)의 각각의 출력신호의 파형은 제7도 A의 곡선(S1), (S2)에 나타낸 것처럼 두부가 평탄한 포화된 파형으로 되기 때문에 이 파형(S1), (S2)에 의한 합성신호 C의 파형(S3)은 제7도 A에 나타낸 것처럼 제로크로스점에서 매우 완만한 경사로 되어, 제로크로스점이 정확하게 정해지지 않아 제어신호 형성회로(6)의 제5 및 제6의 입력단자간에 제7c도에 나타낸 바와 같은 합성신호 C가 공급되게 된다. 제7c도에 나타낸 합성신호 C는 그 구형파의 하강 및 상승점의 위상이 정규의 위상보다(Z1), (Z2), (Z3)‥‥‥로 어긋난 것으로 된다. 제7b도 및 (d)는 각기 호울소자(H1),(H2)의 출력신호(S1) 및 (S2)에서 얻어지는 파형이다. 이러한 제7b,c도 및 (d)에 나타낸 바와 같은 신호를 제어신호 형성회로(6)의 입력측에 공급하고, 스테이터코일(L1)(L2)‥‥‥(L6)에 공급하는 구동전류를 얻어, 이것에 의해 로우터(2)를 회전했을 때는 그 회전토오크 결함은 제7e도에 나타낸 것처럼 합성신호(S3)의 제로크로스점 근방에서 커져, 예를 들면 리플시 23.4% 이상이나 되는 결점이 있었다.
본원 발명은 이러한 점을 감안하여 2개의 자기전기 변환소자를 사용한 3상 브러시레스 모우터의 회전토오크 결함을 개선하는 것을 목적으로 한다.
다음에 제8도에 의거하여 본원 발명 3상 브러시레스 모우터의 일실시예에 대해 설명한다. 이 제8도에 있어서 제3도에 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.
본 예에 있어서는 스테이터(1)는 제2도에 나타낸 것처럼 대충 원형의 기판(4)상에 서로 같은 각범위, 예를 들어 60도 범위에 분포하는 6개와 편평한 스테이터코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)를 설치한 것이다. 이 경우, 대향하는 스테이터코일(L1)과(L4), (L2)와(L5), (L3)와 (L6)와는 각기 직렬 또는 병렬 접속한다. 또 스테이터(1)의 소정위치 예를 들어 이 스테이터(1)의 외주부의 스테이터코일(L6)과 (L1)과의 중간 및 (L,)과 (L2)와의 중간에 각기 자기전기 변환소자 예를 들어 호울소자(H1) 및 (H2)를 배치한다. 이 경우, 각 호울소자(H1) 및 (H2)는 전기각으로 240도의 상대위치 관계로 된다. 본 예에 있어서는 이 호울소자(H1),(H2), 스테이터코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)와의 접속관계는 제6도와 같은 것으로 한다.
본 예에 있어서는 로우커(2)를 제8도에 나타낸 것처럼 구성한다. 즉, 로우터(2)는 자성재로 이루어진 원판에 예를 들어 8극의 N극 및 S극을 교대로 등각범위로 착자하고, 이것은 주자극(2a)으로 하여 이 8개의 주자극(2a)의 각각의 외주에 인접하는 중간점을 서로 잇고 그 외측에 주자극(2a)과는 역극성의 보조자극(2b)을 착자한다. 이 경우, 이 로우터(2)의 보조자극(2b)은 대충 스테이터의 자기전기 변환소자(H1),(H2)상을 통과하도록 한다.
본 예에 있어서는 앞서 제안된 2개의 호울소자(H1),(H2)를 사용한 3상 브러시레스 모우터와 마찬가지로 로우터(2)의 회전위치를 검출하는 호울소자(H1),(H2)의 2개의 전기각으로 240도의 상대위치 관계로 배치되며, 이 호울소자(H1),(H2)의 각각의 출력신호를 합성하여 이 호울소자(H1),(H2)의 출력신호와 120도의 위상차를 갖는 합성신호를 얻어, 이 합성신호와 호울소자(H1),(H2)의 출력신호에 의해 스테이터 코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)에 공급하는 구동전류를 결정하고 있으므로, 이 3상 브러시레스 모우터를 회전 구동할 수 있다.
이 경우, 본 예에 있어서는 로우터(2)를 회전시켰을 때는 호울소자(H1),(H2)의 각각의 출력신호의 파형은 로우터(2)의 호울소자(H1),(H2)의 대향부 근방에 주자극(2a)과는 역극성의 보조자극(2b)를 설치하고 있으므로 제9a도의 곡선(S4),(S5)에 나타낸 것처럼 포화하는 일 없이 비교적 급준한 파형으로 되며, 이 파형(S4) 및 (S5)에 의한 합성신호 C의 파형(S6)은 제9a도에 나타낸 것처럼 제로크로스 점에서 비교적 급준해지며, 제로크로스점이 정해지고, 제어신호 형성회로(6)의 제5 및 제6의 입력단자간에 제9c도에 나타낸 바와 같은 합성신호 C가 공급되며, 이 제9c도에 나타낸 바와 같은 합성신호 C는 그 구형파의 상승점 및 하강점은 파형(S6)의 제로크로스점에서 결정된다. 또 제9b도 및 (d)는 각기 호울소자(H1),(H2)의 출력신호(S4) 및 (S5)에서 얻어지는 파형이다. 이러한 제9b,c도 및 (d)에 나타낸 바와 같은 신호를 제어신호 형성회로(6)의 입력측에 공급하고, 스테이터 코일(L1),(L2) ‥‥‥(L6)에 공급하는 구동전류를 얻어, 이것에 의해 로우터(2)를 회전했을 때는, 그 회전토오크 결함은 제9e도에 나타낸 것처럼 비교적 작아 예를 들어 리플이 6.3%로 개선되는 이익이 있다.
또, 제10도는 본원 발명에 의한 로우터(2)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 제10도에 있어서는 각각의 주자극(2a)의 외주 근방에 섬모양의 2개의 이 주자극(2a)과는 역극성의 보조자극(2b)을 대칭으로 설치한 것이다. 이 경우, 섬모양의 보조자극(2b)을 제10도에 나타낸 것처럼 전기각으로 대충, 60°, 120°, 240°, 300°로 설치하도록 한다. 이 스테이터를 상술한 바와 같이 구성했을 때는 호울소자(H1),(H2)의 출력신호의 파형은 제11도 A의 곡선(S1),(S8)에 나타낸 것처럼 되며, 이 곡선(S1),(S8)의 합성신호의 파형(S9)은 합성신호의 제로크로스점에 있어서 급준해지므로, 합성신호의 파형은 제11a도의 곡선(S9)에 나타낸 것처럼 제로크로스점에서 급준해지고, 이 제로크로스점이 정확하게 정해져, 스테이터코일(L1),(L2)‥‥‥(L6)에 양호한 구동전류(Ia),(Ib),(Ic)에 공급할 수 있으며, 이 회전토오크 결함을 제11b도에 나타낸 것처럼 매우 작게 할 수 있었다.
또 제12도는 본원 발명의 또 다른 실시예를 나타내며, 이 제12도에 있어서는 로우터(2)의 보조자극(2b)을 주자극(2a) 안쪽에 배치한 것으로서, 이 경우 스테이터의 호울소자(H1),(H2)도 이 보조 자극(2b)에 대응하도록 배치한다. 이러한 제12도에 있어서도 상술한 바와 같은 작용효과가 얻어짐은 물론이다. 또 본원 발명을 원통형 모우터에 적용할 때는 그 로우터를 제13a,b도에 나타낸 것처럼 구성하고, 이 보조자극(2b)을 단면에 배치한다. 이 제13도예에 있어서도 상술한 바와 같은 작용효과가 얻어짐은 물론이다.
그리고 상술한 실시예의 호울소자 대신에 자기저항소자 등의 기타의 자기전기 변환소자를 사용할 수 있음은 물론이다. 또 상술한 예에서는 이 2개의 자기전기 변환소자를 전기각으로 240도 간격으로 배치했지만 이들을 전기각으로 120도 간격으로 배치해도 똑같이 구성할 수 있음은 용이하게 이해될 것이다. 또 본원 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본원 발명의 요지를 일탈함이 없이 기타 여러가지 구성을 취할 수 있음은 물론이다.

Claims (7)

  1. 복수의 착자영역을 갖는 로우터의 회전위치를 검출하는 자기전기 변환소자의 2개를 전기각으로 120도 또는 240도의 상대위치관계로 배치하고, 이 자기전기변환소자의 각각의 출력신호를 합성하여 상기 자기전기 변환소자의 출력신호와 120도의 위상차를 갖는 합성신호를 얻고, 이 합성신호와 상기 자기전기 변환소자의 출력신호에 의해 스테이터코일에 공급하는 구동전류를 결정하도록 한 3상 브러시레스 모우터에 있어서, 상기 로우터의 상기 자기전기 변환소자의 대향부 근방에 주자극과는 역극성의 보조자극을 설치하여, 상기 합성신호의 제로크로스점에 있어서의 상기 자기전기 변환소자의 출력신호의 파형이 급준해지도록 한 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  2. 제1항에 있어서, 각 착자영역의 스테이터코일과의 대향부의 자극이 N(S)극이며, 상기 착자영역의 자기전기 변환소자와의 대향부는 폭이 좁은 N(S)극과 그 양측에 배치된 보조자극 S(N)극부로 구성된 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  3. 제2항에 있어서, 스테이터코일은 6개의 코일로 이루어지며, 로우터는 8개의 착자영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  4. 제3항에 있어서, 스테이터코일은 서로 직렬 접속된 3쌍의 회로로 이루어지며, 각 쌍의 회로에 상이한 방향의 전류를 공급하는 구동회로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  5. 제4항에 있어서, 자기전기변환소자는 호울소자이며, 이 호울소자는 각기 2개의 출력단자를 가지고, , 각기 상이한 호울소자의 출력단자간에 각기 2개의 직렬접속된 저항기로 이루어진 회로가 접속되어 이루어지며, 이 직렬 접속된 저항기의 접속 중점에서 합성신호를 얻도록 한 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  6. 제5항에 있어서, 각 착자영역의 스테이터코일과의 대향부의 자극 N(S)극 부분의 일부에서 전기각으로 대략 60도, 120도, 240도 및 300도에 대응하는 위치에 섬모양 S(N)극 부분을 설치한 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
  7. 제6항에 있어서, 섬모양 S(N)극 부분은 자기전기 변환소자와의 대향부분의 보조자극과 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 브러시레스 모우터.
KR1019840000011A 1983-01-14 1984-01-05 3상 브러시레스 모우터 KR910000093B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58004517A JPH0622394B2 (ja) 1983-01-14 1983-01-14 ３相ブラシレスモータ
JP4517 1983-01-14

Publications (2)

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KR840007650A KR840007650A (ko) 1984-12-08
KR910000093B1 true KR910000093B1 (ko) 1991-01-19

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Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019840000011A KR910000093B1 (ko) 1983-01-14 1984-01-05 3상 브러시레스 모우터

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