KR940009209B1 - 무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 무브러시모우터의 구동장치의 블록도.

제2도는 동 장치의 세부를 표시한 구성도.

제3도는 제2도의 구성도중의 각부 파형도.

제4도는 동 장치에 있어서의 동기운전모우드 및 회전자위치검출운전모우드에 있어서의 회전수와 듀티비의 관계를 표시한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 직류전원 (2) : 반도체스위칭소자군

(3) : 무브러시모우터 (4) : 전기자권선

(5) : 자석회전자 (6) : 위치검출수단

(7) : 절환수단 (8) : 구동신호발생수단

(9) : 펄스폭변조수단 (10) : 동기신호발생수단

(100) : 동기신호 (11) : 회전자계발생수단

(12) : 기동지령수단 (13) : 절환지령수단

(14) : 듀티비지령수단 (15) : 마이크로컴퓨터

(151) : 기동지령신호 (152) : 절환신호

(153) : 듀티비지령신호

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 무브러시모우터에 관한 것으로서, 특히 전기자권선에 유기되는 유기전압에 의해서 자석회전자와 전기자권선과의 상대적 위치를 검출하고, 회전자자극위치검출기를 생략한 것에 있어서, 동기운전모우드로부터 회전자위치검출운전모우드로 원활하게 이행을 행하기 위한 무브러시모우터의 구동에 관한 것이다.

[배경기술]

통상적으로 무브러시모우터에는, 그 회전자의 자극위치를 검출하기 위한 검출기가 필요하나, 예를 들면 이 무브러시모우터를 공기조절기의 콤프레서에 사용하려고 하는 경우, 고온고압 조건하에서 상기 검출기의 신뢰성을 보증할 수 없기 때문에, 이들 검출기를 사용할 수 없다. 따라서 이와 같은 응용에 있어서는, 자극 위치검출기를 사용하지 않고, 전기자권선에 유기되는 전압신호를 검출하여, 그에 의거해서 모우터의 전류(轉流)신호를 생성하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 전기자권선에 전압신호가 유기되는 것은 회전자가 회전하고 있는 경우뿐이고, 정지하고 있는 경우는 자극위치정보를 얻을 수 없다. 즉, 기동시는 이 전압신호를 사용할 수는 없는 것이다. 따라서 기동시에는 회전자의 자극위치에도 불구하고 전기자권선에 회전자계가 발생하게 되는 특정한 신호를 부여해서, 회전자를 강제회전시키게 된다.

그후, 회전자가 회전을 시작하면 전기자권선에 유기되는 전압신호를 검출하고, 그에 의거해서 모우터의 전류신호를 생성하는 것이 가능하도록 된다. 이렇게 해서, 무브러시모우터의 구동은, 상기 동기운전에 의해서 기동하고, 후에 회전자위치검출운전으로 절환하는 방법이 취해지고 있다. 또, 모우터에 공급하는 전압의 조정은, 직류전원전압은 일정하게 해두고, 전압신호펄스의 듀티비를 제어함으로써 전압을 제어한다. 이른바 펄스폭변조를 사용한다.

이 동기운전모우드와 회전자위치검출운전모우드의 절환방법은 각종 고안되어 있으나, 안정된 운전상태를 유지한채로 이행하는 것은 곤란하며, 기계적 진동을 발생하거나, 구동전류의 순간적 증대를 일으켜 모우터 구동용 반도체스위칭소자에 부담을 주는 일이 허다하였다.

[발명의 개시]

그래서 본 발명은, 동기운전모우드의 회전수와 회전자위치검출운전모우드의 회전수의 관계를 회전자위치검출운전모우드의 회전수가 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게하는 구성을 구비한 것이다.

또 본 발명은, 중성점비접지로 결선된 3상 전기자권선과, 직류전원과, 상기 전기자권선으로의 전류를 통전, 차단하는 반도체스위칭소자군과, 자석회전자를 가진 무브러시모우터와, 기동지령수단과, 상기 기동지령수단의 지령에 의해 동기신호를 출력하는 동기신호발생수단과, 상기 동기신호발생수단으로부터 출력되는 신호를 사용해서 상기 전기자권선에 회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단과, 상기 전기자권선에 유기되는 전압신호에 의해서 상기 전기자권선과 상기 자석회전자의 상대적 위치를 검출하는 위치검출수단과, 상기 회전자계발생수단의 출력신호와 상기 위치검출수단의 출력신호를 선택하여, 절환해서 출력하는 절환수단과, 상기 절환수단에 절환지령을 부여하는 절환지령수단과, 상기 절환수단의 출력신호를 사용해서 상기 스위칭소자군의 구동신호를 생성하는 구동신호발생수단과, 듀티비지령수단과, 상기 구동신호발생수단의 출력신호에 상기 듀티비지령수단의 지령에 의거해서 펄스폭변조를 거는 펄스폭변조수단을 구비하고, 상기 기동지령수단의 지령발생후는, 상기 동기신호발생수단의 출력신호의 주파수와 상기 듀티비지령을 출력하여, 상기 자석회전자를 회전기동하고, 기동후는, 상기 절환수단을 절환해서 상기 위치검출수단의 출력신호에 의거해서 무브러시모우터를 구동하는 구성을 구비한 것이다.

회전자위치검출운전모우드에 있어서는, 회전수는 부여하는 듀티비에 대해서 모우터 특성이나 부하상태에 의해서 결정되나, 본 발명은, 상기한 구성에 의해서, 동기운전모우드의 회전수와 회전자위치검출운전모우드의 회전수의 관계를 회전자위치검출운전모우드의 회전수가 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게되도록 동기운전모우드에서의 회전수, 듀티비 및 회전자위치검출운전모우드에서의 듀티비를 설정함으로써, 동기운전모우드로부터 회전자위치검출운전모우드의 절환을 원활하게 행할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참고로 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 무브러시모우터의 기동장치의 블록도이다.

제1도에 있어서, (1)은 직류전원, (2)는 반도체스위칭소자군이고, 6개의 트랜지스터와 각각의 역병렬접속된 6개의 다이오우드로 이루어진다. (3)은 무브러시모우터로서 3상 결선된 전기자권선(4)과 자석회전자(5)로 이루어진다. (6)은 위치검출수단, (7)은 절환수단, (8)은 구동신호발생수단, (9)는 펄스폭변조수단, (10)은 동기신호발생수단, (11)은 회전자계발생수단, (12)은 기동지령수단, (13)은 절환지령수단, (14)는 듀티비지령수단이다.

이상의 구성에 의해서, 기동시는 회전자계발생수단(11)의 출력신호를 절환수단(7)에 의해서 구동신호발생수단(8)에 전달하고, 그 출력신호에 동기운전모우드용으로 설정된 펄스폭변조를 걸어서 반도체스위칭소자군(2)의 트랜지스터를 구동하여 무브러시모우터(3)를 기동한다. 그리고 무브러시모우터(3)가 회전하기 시작하면, 전기자권선(4)에 발생하는 유기전압으로부터 위치검출수단(6)에서 자석회전자(5)의 자극위치를 검출하고, 그 신호를 절환수단(7)에 의해서 구동신호발생수단(8)에 전달하고, 그것에 회전자위치검출모우드용으로 설정된 펄스폭변조를 걸어서 반도체스위칭소자군(2)의 트랜지스터를 구동하여, 무브러시모우터(3)를 제어하는 것이다.

제2도는 제1도의 블록도를 보다 구체적으로 구성한 것이며, 제1도와 동일한 것 또는 동일한 작용을 하는 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

동도면에 있어서, (1)~(5)는 제1도와 완전히 마찬가지이다. (6)은 위치검출회로로서 3개의 필터(61)~(63)와 비교기(64)로 이루어진다. (7)은 절환회로, (8)은 구동신호발생회로, (9)는 펄스폭변조회로, (10)은 동기신호발생회로, (11)은 회전자계발생회로, (13)은 절환지령회로, (15)는 마이크로컴퓨터로서 제1도의 기동지령수단(12), 듀티비지령수단(14)에 상당하고, 동기신호발생회로(10)에 기동지령신호(151)를, 펄스폭변조회로(9)에 듀티비지령신호(153)를 각각 출력한다.

이상과 같이 구성된 무브러시모우터의 구동장치의 실시예에 대해서, 그 동작을 설명한다.

먼저, 마이크로컴퓨터(15)로부터 기동지령신호(151), 절환신호(152), 듀티비지령신호(153)가 동시에 출력된다. 기동지령신호(151)를 받은 동기신호발생회로(10)는, 제3도에 표시한 바와 같은 동기신호(100)를 출력한다. 이 동기신호(100)에 의거해서 회전자계발생회로(11)가 제3도에 표시한 신호(111)~(113)를 출력한다. 절환회로(7)는 구동신호발생회로(8)의 입력신호(87)~(89)를, 위치검출회로(6)의 출력신호로 하거나, 회전자계발생회로(11)의 출력신호로 하거나를 절환하는 회로로서, 기동시는 상기 절환신호(152)에 의해 회전자계발생회로(11)의 출력신호쪽으로 절환되어 있다. 이 회전자계발생회로(11)의 출력신호(111)~(113)는 구동신호발생회로(8)에 도입되어, 동회로로부터 제3도에 표시한 (81)~(86)의 출력신호를 출력한다. 이들 출력신호중, (81)~(83)은 또 펄스폭변조회로(9)에 입력되어, 상기 동기운전모우드용으로 설정된 듀티비지령신호(153)에 의거해서 펄스폭변조가 행하여지며, 각각 반도체스위칭소자군(2)의 트랜지스터(Q1)~(Q3)의 드라이브신호로 된다. 이들 드라이브신호에 의해 반도체스위칭소자군(2)의 6개의 트랜지스터가 스위칭되고, 그 결과, 전기자권선(4)에 회전자계가 발생하여, 자석회전자(5)가 회전해서 무브러시모우터(3)가 기동하게 된다.

여기서, 기동지령신호(151)의 상승과 동시에 상기 동기신호(100)와 동기운전모우드용으로 설정된 듀티비지령신호(153)가 출력되어, 무브러시모우터가 회전한다.

기동후, 절환지령회로(13)는, 절환신호(152)를 출력하고, 절환회로(7)를 위치검출회로(6)쪽으로 절환한다. 이에 의해, 기동신호발생회로(8)의 입력신호(87)~(89)는 위치검출회로(6)의 출력신호(641)~(643)로 되고, 이후 전기자권선(4)에 발생하는 유기전압신호(41)~(43)에 의해 무브러시모우터(3)를 구동하게 된다. 또, 절환신호(152)에 의해서 동시에 마이크로컴퓨터(15)로부터는 회전자위치검출운전모우드용으로 설정된 듀티비지령신호가 출력된다. 절환신호(152)의 하강에 이어서 기동지령신호(151)를 해제하여, 일련의 기동동작수순을 초기상태로 리세트한다.

상기 일련의 동작중 동기운전모우드로부터 회전자위치검출운전모우드로 이행하였을때의 회전수가 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게되도록 상기 동기신호(100), 동기운전모우드에서의 듀티비지령신호(153) 및 회전자위치검출운전모우드에서의 듀티비지령신호(153)를 설정한다. 제4도를 참고로 설명하면, 동기운전모우드에 있어서는 회전수 r0, 듀티비 d0에 의해서 기동을 행한다. 이는 모우터의 사양이나, 부하 조건 및 반도체스위칭소자군의 허용전류치 등의 제약을 고려하면서 설정하고, 또, 회전자위치검출운전모우드에 있어서는 듀티비를 d1에 설정해서 회전수 r1이 r1≤r0이 되도록 한다. 이 동작에 의해서, 동기운전모우드로부터 회전자위치검출운전모우드로의 절환을 원활하게 행하는 것이 실현된다. 예를 들면, 회전자위치검출운전모우드에서의 듀티비를 d2로 설정해서는 회전수 r2가 r2＞r0으로 되어, 회전자위치검출운전모우드의 이행시에 급가속되게 되어 원활한 모우드절환을 기대할 수 없다.

또한, 듀티비지령신호(153)는, 회전자위치검출운전모우드에서는 무브러시모우터(3)의 속도제어를 위한 인가전압제어지령으로서, 마이크로컴퓨터(15)로부터 출력된다.

상기 실시예에 있어서 동기신호발생회로(10), 회전자발생회로(11) 및 절환지령회로(13)는 각각 단독의 회로로 하였으나, 이들의 회전기능의 일부 또는 전부를 마이크로컴퓨터(15)에 행하게 해도 된다.

[산업상의 이용분야]

이상과 같이 본 발명은, 중심점비접지로 결성된 3상 전기자권선과, 직류전원과 상기 전기자권선으로의 전류를 통전, 차단하는 반도체스위칭소자군과, 자석회전자를 가진 무브러시모우터와, 기동지령수단과, 상기 기동지령수단의 지령에 의해 동기신호를 출력하는 동기신호발생수단과, 상기 동기신호발생수단으로부터 출력되는 신호를 사용해서 상기 전기자권선에 회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단과, 상기 전기자권선에 유기되는 전압신호에 의해서 상기 전기자권선과 상기 자석회전자의 상대적 위치를 검출하는 위치검출수단과, 상기 회전자계발생수단의 출력신호와 상기 위치검출수단의 출력신호를 선택하여, 절환해서 출력하는 절환수단과, 상기 절환수단에 절환지령에 부여하는 절환지령수단과, 상기 절환수단의 출력신호를 사용해서 상기 스위칭소자군의 구동신호를 생성하는 구동신호발생수단과, 듀티비지령수단과, 상기 구동신호발생수단의 출력신호에 상기 듀티비지령수단의 지령에 의거해서 펄스폭변조를 거는 펄스폭변조수단을 설치하고, 상기 동기신호발생수단의 출력신호의 주파수와, 동기운전모우드의 듀티비 및 회전자위치검출운전모우드의 듀티비를 회전자위치검출운전모우드 회전수가 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게되도록 설정함으로써, 동기운전모우드로부터 회전자위치검출운전모우드로의 절환을 원활하게 행하는 것을 가능하게 하고 있다.

Claims (2)

1. 자석회전자를 가진 무브러시모우터의 전기자권선에 유기되는 전압신호를 검출하고, 이 전압신호를 변환해서 얻게 되는 신호에 의해 상기 무브러시모우터의 전류신호를 생성함으로써 회전자자극위치검출기를 생략한 무브러시모우터에 있어서, 외부로부터의 강제적인 전류신호에 의해서 구동되는 기간인 동기운전모우드와, 상기 전압신호를 변환해서 얻게 되는 신호에 의해 상기 무브러시모우터의 전류신호를 생성함으로써 구동되는 기간인 회전자위치검출운전모우드를 절환할 때, 상기 동기운전모우드의 회전수와 상기 회전자위치검출운전모우드의 회전수의 관계를 상기 회전자위치검출운전모우드의 회전수가 상기 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게 되도록 한 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동방법.
2. 중성점비접지로 결선된 3상 전기자권선과, 직류전원과, 상기 전기자권선으로의 전류를 통전, 차단하는 반도체스위칭소자군과, 자석회전자를 가진 무브러시모우터와, 기동지령수단과, 상기 기동지령수단의 지령에 의해 동기신호를 출력하는 동기신호발생수단과, 상기 동기신호발생수단으로부터 출력되는 신호를 사용해서 상기 전기자권선에 회전자계를 발생시키는 회전자계발생수단과, 상기 전기자권선에 유기되는 전압신호에 의해서 상기 전기자권선과 상기 자석회전자의 상대적 위치를 검출하는 위치검출수단과, 상기 회전자계발생수단의 출력신호와 상기 위치검출수단의 출력신호를 선택하여, 절환해서 출력하는 절환수단과, 상기 절환수단에 절환지령을 부여하는 절환지령수단과, 상기 절환수단의 출력신호를 사용해서 상기 스위칭소자군의 구동신호를 생성하는 구동신호발생수단과, 듀티비지령수단과, 상기 구동신호발생수단의 출력신호에 상기 듀티비지령수단의 지령에 의거해서 펄스폭변조를 거는 펄스폭변조수단을 구비하고, 상기 듀티비지령수단은 동기운전모우드의 회전수와 회전자위치검출운전모우드의 회전수의 관계를 회전자위치검출운전모우드의 회전수가 동기운전모우드의 회전수와 동일하거나 또는 낮게되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동장치.