KR920003958Y1

KR920003958Y1 - 자기센서를 이용한 무브러쉬 직류모터용 회전자

Info

Publication number: KR920003958Y1
Application number: KR2019900001635U
Authority: KR
Inventors: 박승환
Original assignee: 주식회사 승우양행; 박승환
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 1992-06-13
Also published as: KR910015958U

Abstract

내용 없음.

Description

자기센서를 이용한 무브러쉬 직류모터용 회전자

제1a도와 제1b도는 종래기술에 따라 착자된 4극 회전자의 사시도와 이를 펼친상태를 도시한 분해도.

제2a도는 제1도에 도시된 회전자가 단극성(UNIPOLAR)센서일때의 회전자의 자극과 자기센서의 출력과의 관계를 나타낸 도면.

제2b도는 제1도에 도시된 회전자가 양극성(BIPOLAR)센서일때 회전자의 자극과 자기센서의 출력과의 관계를 나타낸 도면.

제3a도와 제3b도는 본 고안에 따라 착자된 4극 회전자의 사시도와 이를 펼친상태를 도시한 분해도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 회전자 20 : 제1경계선

30 : 회전자밑면 40 : 제2경계선

본 고안은 자기센서를 이용한 무브러쉬 직류모터용 회전자에 관한 것으로 특히, 감지될 부분의 착자각도를 변경해서 직류모터의 효율을 높인 무브러쉬 직류모터용 회전자에 관한 것이다.

종래 무브러쉬 직류모터를 구동시 직류전압을 사용하였는데 브러쉬가 없으므로, 고정자코일에 교번진류를 흘려줄때 전자파워스위칭(electric power switching)회로가 사용되었는바 이러한 전자파워스위칭회로는 회전자의 자극상태를 검출해야만 고정자코일의 여자전류방향을 결정할 수가 있었다.

이때 회전자의 자극상태를 검출할때 사용되는 자극검출센서로는 광센서와 자기센서(hall sensor)가 존재하여 이들중 자기센서는 소형직류모터에 선호되고 있으머 이러한 자기센서에는 단극성과 양극성 2가지 종류가 있다. 이들 자기센서는 회전자를 자석으로 구성하고 고정자의 적당한 위치에서 자극세기를 검출하여 회전자의 현재 자극상태를 알아내어 고정자의 전기자군일을 여자시켜주므로써 모터를 구동하고 있다.

종래의 단극성 무브러쉬 직류모터에서는 충격계수에 따라 모터의 그 효율이 좌우되는데 즉, 자극검출센서의 특성과 회전자계 영향으로 인해 최대효율을 얻을수 있는 50%의 충격계수를 유도해낼수가 없었다. 이러한 점을 해소하고자 단극성 구동센싱방식보다는 양극성 구동센싱방식을 채택한 센싱방식이 제안된바 있으나, 이 방식은 최대효율을 얻을수 있는 잇점을 갖고있는 대신 가격이 고가인점과 원하는 출력파형을 얻을수 없는 단점도 함께 갖고 있었다.

또한 무브러쉬 직류모터는 타직류모터에 비해 수명이 길며, 소음이 적고, 성능이 우수하고, 소형제작도 가능한 여러장점을 지니고 있어 요즈음 오디오기기나 사무용기기등 정밀기기에 그 용도가 점점 확산되고 있을뿐만 아니라 자동차 전장모터에까지도 확산되고 있는 추세이다.

본 고안은 이러한 제반사항을 고려하여 전술한 문제점을 해결하기 위하여 회전자의 착자각도를 변경해서 50%의 충격계수를 유도해내어 직류모터의 최대효율을 제공하는데 본 고안의 목적이 있는 것이며, 이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안에 대하여 설명하겠다.

제1a도와 제1b로는 종래기술에 따라 착자된 4극 회전자의 사시도와 분해도이다. 종래 기술에서는 도우넛형의 회전자(l)는 일정한 각도로 분할되어 착자되며, 경계선(2)과 밀면(3)과의 각도가 90°가 되도록 착자되었다. 그리고 인접한 자극은 서로반대 극성을 갖고있다.

제2도는 제1도에 도시된 회전자의 자극과 자극검출센서의 출력과의 관계를 나타낸 도면이다. 제2a도는 회전자룰 2,000 R. P. M 정도로 회전시켰을때 단극성 자기센서를 사용한 경우이고, 제1b도는 양극성 자기센서를 사용한 경우이다.

단극성 자기센서를 사용한 경우 충격계수(2=To/T)는 약 53-65% 정도였고, 양극성 센서를 사용한 경우는 약 48-55% 정도였다. 이 값들은 수개의 샘플을 취해 실험한 결과이다.

이 센서출력은 전자회로를 구동시켜 무부러쉬 직류모터의 고정자 코일을 여자시킨다. 즉 여자폭의 충격계수에 따라 무브러쉬 직류모터의 효율이 좌우되며 이에따라 회전속도도 달라지는 것이다.

충격계수가 모터효율에 미치는 영향에 대하여 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다. 20℃의 주변온도에서 직류 24볼트의 전원으로 FAN 모터를 구동시켜 충격계수를 변화시키면서 전류, 효율, R. P. M. 및 전력트랜지스터의 발열을 조사했다.

이 실험에 따른 결과는 표1에 도시한바와 같다.

[표 1]

상기 표에서 알수 있듯이 충격계수 70%일때는 충격계수 50%일때에 비해 전류가 40[㎃]가 증가했음에도 불구하고 효율은 오히려 약 8%정도 감소되고 회전속도도 420 R. P. M. 이나 감소되었음을 알수있다. 따라서 최대 효율을 얻기위해서는 자기센서 출력의 충격계수를 50%로 하는 것이 바람직하다. 종래의 착자방법에서는 이상적인 충격계수를 얻고자 회전자의 자극을 일정한 각도로 분할하였지만 자기센서의 특성과 회진자계의 영향때문에 50% 충격계수는 얻어지지 않았다.

본 고안에 따라 착자된 4극 회전자의 사시도와 투시도가 도시된 제3a도와 제3b도를 참조하면, 상기 회전자(10)는 도우넛형이며, 제2경계선(40)의 윗부분에서는 제1경계선(20)과 밑면(30)이 이루는 각도가 90°가 되도록 상반되는 극성으로 착자되고, 제2경계선(40)의 아래부분에서는 사선(50)과 밑면(30)과의 착자각도(θ)가 60°가 되도록 상반되는 극성으로 착자되어 있음을 알수있다.

이와같은 회전자의 착자는 요크를 변경하는 것에 의해 간단히 실현가능하다. 자기센서(hall sensor)는 그 종류에 따라 특성이 약간씩 다르므로 감지부근의 위치를 선택해서 고정시킨다. 이와같이 구성된 회전자로 인해 자기센서의 출력은 50%의 충격계수를 얻을 수 있고, 이상적인 50% 충격계수값으로 인해 전자회로의 발열의 극소화는 물론 회전속도의 최대화릍 도모할 수가 있는 것이다.

Claims

자기소자를 이용한 무브러쉬 직류모터용 회전자(10)에 있어서, 제2경계선(40)의 윗부분에서는 제1경계선(20)과 밑면(30)과의 각도가 90°가 되도록 상반되는 극성으로 착자되고, 제2경계선(40)의 아래부분에서는 사선(50)과 밀면(30)의 착자각도(θ)가 60°가 되도록 상반되는 극성으로 착자된 것을 특징으로 하는 무브러쉬 직류 모터용 회전자.