KR100324757B1 - 단상 에스알엠의 파킹장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단상 에스알엠의 파킹장치에 관한 것으로, 종래 3상 에스알엠 모터의 경우 스위치소자 3개와 6개의 회생 다이오드가 소요되므로 가격 상승의 원인이 되고, 특히 고출력의 경우 출력에 비례해서 스위치소자 가격도 상승하고, 그 소자들이 차지하는 면적 또한 출력에 비례해서 증가하므로 장착의 어려움이 발생되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 입력되는 직류전압(Vs)으로 부터 전원에 실리는 노이즈를 제거하고, 역률이 나빠지는 것을 개선하기 위한 노말필터(L,C)와, 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬연결된 스위치(Q1,Q2)와, 상기 상부스위치(Q1)의 에미터와 상기 하부스위치(Q2)의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드(D1)와, 상기 상부스위치(Q1)의 콜렉터와 상기 하부스위치(Q2)의 에미터 사이에 연결된 다이오드(D2)와, 모터의 회전자의 상단에 고정 설치되어 회전자의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치검출용 마그네트(10)와, 모터의 고정자 돌기부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로만 회전시킬 수 있도록 한 파킹 마그네트(20)로 구성하여, 한 방향으로만 회전할 수 있도록 하고, 저가로 구현함과 아울러 제품의 크기를 작게 설계하도록 한 것이다.
Description
본 발명은 항상 회전자가 같은 위치에 놓이도록 하여 항상 같은 방향으로 회전시킬 수 있도록 한 단상 에스알엠의 파킹장치에 관한 것으로, 특히 단상 에스알엠의 고정자 돌기부 상단 일측에 파킹 마그네트를 설치하여 회전자를 항상 회전시키고자 하는 방향으로 파킹되도록 하여 원하는 방향으로 회전시키고, 낮은 가격으로 수행이 가능하도록 한 단상 에스알엠의 파킹장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 3상 에스알엠의 전원공급 및 구동회로도로서, 이에 도시된 바와같이, 모터 권선에 순차적으로 전압을 인가하도록 하는 제어용 전원공급장치(11)와, 상기 제어용 전원공급장치(11)에 신호를 인가하여 전압을 15V-40V까지 변화시키도록 제어하는 마이크로 컴퓨터(12)와, 모터내 회전자의 위치를 검출하고 그에따른 회전자 위치신호를 출력하는 포토센서와 상기 회전자 위치신호에 따라 스위치소자를 온/오프할 수 있는 피엔피 트랜지스터로 이루어진 베이스 구동부(13)와, 병렬로 N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La,Lb,Lc)과, 이 모터 권선(La,Lb,Lc)에 상,하로 직렬연결된 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)(Q2a,Q2b,Q2c)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 콜렉터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 에미터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD2,FRD4,FRD6)와, 상기 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 에미터와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 콜렉터 사이에 연결된 프리휠 다이오드(FRD3,FRD5,FRD7)와, 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)의 베이스와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)의 콜렉터 사이에 연결되어 상위 스위치소자(Q1a,Q1b,Q1c)와 하위 스위치소자(Q2a,Q2b,Q2c)를 동시에 온시키도록 하는 저항(R21-R23)으로 구성된다.
이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
마이크로 컴퓨터(12)는 그의 출력포트(PORT1)로 모터 속도를 가변시키기 위한 신호를 제어용 전원공급장치(11)로 인가한다.
여기서 상기 제어용 전원공급장치(11)는 SMPS(SWITCHING MODE POWER SUPPLY)이다.
그러면 상기 제어용 전원공급장치(11)는 15V-40V 까지 변화시킬 수 있으며, 이 변화된 전압을 에스알엠(SRM) 모터로 공급한다.
따라서 에스알엠(SRM) 모터의 회전자가 회전하게 되고, 그 회전 속도는 가변된다.
이때 모터의 회전자의 위치를 포토센서에서 검출하게 된다.
먼저 고정자 권선 A상에 전기가 유기될 수 있도록 회전자의 위치를 검출하여 베이스 구동부(13)의 A상의 포토센서(PHOTO Sa)에서 신호를 출력하면 피엔피 트랜지스터(PNP1)가 온된다.
상기 피엔피 트랜지스터(PNP1)가 온됨에 따라 고전위의 신호(Sa)가 A상의 하위 스위치소자(Q2a)의 베이스로 공급된다.
따라서 상기 A상의 하위 스위치소자(Q2a)가 턴온된다.
상기 A상의 하위 스위치소자(Q2a)가 온됨에 따라 전류가 접지측으로 바이패스 되어 저항(R21)을 통해서는 저전위신호가 A상의 상위 스위치소자(Q1a)의 베이스로인가되어, 상기 A상의 상위 스위치소자(Q1a)도 턴온된다.
따라서 A상의 모터 권선(La)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.
이렇게 A상의 모터 권선(La)에 전기가 유기된 다음 순간에 베이스 구동부(13)의 B상의 포토센서(PHOTO Sb)에서 신호가 발생된다.
이때 A상의 포토센서(PHOTO Sa)는 오프되고, 이에 따라 피엔피 트랜지스터(PNP1)도 오프됨으로써, A상의 하위 스위치소자(Q2a)도 오프되고 동시에 상위 스위치소자(Q1a)도 오프됨에 따라 모터 권선(La)에 유기된 자속은 프리휠 다이오드(FRD3, FRD2)에 의해 제거된다.
따라서 모터의 회전을 원활하게 해준다.
그리고 B상의 포토센서(PHOTO Sb)에서 발생된 회전자 위치신호에 의해 피엔피 트랜지스터(PNP2)도 턴온된다.
상기 피엔피 트랜지스터(PNP2)가 온됨에 따라 고전위의 신호(Sb)가 B상의 하위 스위치소자(Q2b)의 베이스로 공급된다.
따라서 상기 B상의 하위 스위치소자(Q2b)가 턴온된다.
상기 B상의 하위 스위치소자(Q2b)가 온됨에 따라 전류가 접지측으로 바이패스 되어 저항(R22)을 통해서는 저전위신호가 B상의 상위 스위치소자(Q1b)의 베이스로 인가되어, 상기 B상의 상위 스위치소자(Q1b)도 턴온된다.
따라서 B상의 모터 권선(Lb)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.
이렇게 B상의 모터 권선(Lb)에 전기가 유기된 다음 순간에 베이스 구동부(13)의 C상의 포토센서(PHOTO Sc)에서 신호가 발생된다.
이에따라 C상의 상,하위 스위치소자(Q1c,Q2c)가 턴온됨으로서, C상의 모터 권선(Lc)에 전기가 유기되어 회전을 가속하게 되고, 이와같은 일을 반복하게 됨으로써 에스알엠 모터는 회전하게 된다.
그러나, 3상 에스알엠 모터의 경우 스위치소자 3개와 6개의 회생 다이오드(프리휠 다이오드)가 소요되므로 가격 상승의 원인이 되고, 특히 고출력의 경우 출력에 비례해서 스위치소자 가격도 상승하고, 그 소자들이 차지하는 면적 또한 출력에 비례해서 증가하므로 장착의 어려움이 발생되는 문제점이 있다.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 파킹 마그네트를 고정자 돌기부에 설치하여 회전자를 항상 회전시키고자 하는 방향으로 파킹되도록 한 단상 에스알엠의 파킹장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 낮은 가격으로 단상 에스알엠을 한쪽 방향으로만 회전가능하도록 한 단상 에스알엠의 파킹장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 3상 에스알엠의 전원공급 및 구동회로도.
도 2는 본 발명 단상 에스알엠의 파킹장치에 대한 회로도.
도 3은 본 발명 단상 에스알엠에서 회전자의 단면도.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
10 : 위치검출용 마그네트 20 : 파킹 마그네트
30 : 회전자 40 : 고정자
L : 리액턴스 C : 캐패시터
Q1,Q2 : 스위칭소자 D1,D2 : 회생 다이오드
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬연결된 상,하부 스위치와, 상기 상부스위치의 에미터와 상기 하부스위치의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드와, 상기 상부스위치의 콜렉터와 상기 하부스위치의 에미터 사이에 연결된 다이오드와, 모터의 회전자의 상단에 고정 설치되어 회전자의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치검출용 마그네트와, 모터의 고정자 돌기부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로만 회전시킬 수 있도록 한 파킹 마그네트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 단상 에스알엠의 파킹장치에 대한 회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 직류전압(Vs)으로 부터 전원에 실리는 노이즈를 제거하고, 역률이 나빠지는 것을 개선하기 위한 노말필터(L,C)와, 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬연결된 스위치(Q1,Q2)와, 상기 상부스위치(Q1)의 에미터와 상기 하부스위치(Q2)의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드(D1)와, 상기 상부스위치(Q1)의 콜렉터와 상기 하부스위치(Q2)의 에미터 사이에 연결된 다이오드(D2)와, 모터의 회전자(30)의 상단에 고정 설치되어 회전자(30)의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치검출용 마그네트(10)와, 모터의 고정자(40) 돌기부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로만 회전시킬 수 있도록 한 파킹 마그네트(20)로 이루어진다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에서, 모터를 반시계 방향으로 회전되도록 하기 위해서는, 회전자(30)의 돌기부가 고정자(40)의 권선 b'와 권선 c 사이에 위치할 때 권선 b'쪽에 가깝도록 파킹 마그네트(20)를 설치한다.
이렇게 설치되는 파킹 마그네트(20)는 고정자(40)의 돌기부 상단 일측에 설치한다.
상기에서와 같이, 고정자(40)의 권선 b'와 권선 c 사이에 위치할 때 고정자(40)의 돌기부 상단 일측에 파킹 마그네트(20)를 설치함으로써, 회전자(30)는반시계 방향으로 회전하는 것이 가능하게 된다.
이때 위치 검출용 마그네트(10)는, 도 3에 도시한 바와같이, 회전자(30)의 상단에 위치검출용 마그네트 지지대(50)가 설치되고, 그 위치검출용 마그네트 지지대(50)에 의해 위치 검출용 마그네트(10)가 회전자(30)에 고정 설치된다.
이렇게 설치되는 위치 검출용 마그네트(10)는 원형으로 파킹 마그네트(20)와 대향하도록 설치된다.
여기서, 단상 에스알엠(SRM)의 구조가 6극일 경우 위치 검출용 마그네트(10)는 12극으로 구성되며, 각 극은 N,S를 교번해서 위치하게 된다.
그리고 파킹 마그네트(20)는 위치 검출용 마그네트(10)와 자성 특성에 맞게 작용하여 회전자(30)가 고정자(40) 권선 b'와 권선 c 사이에 위치하도록 고정시킨다.
그리고, 직류전압(Vs)이 인가되면, 노말필터(L,C)는 전원에 실리는 노말 노이즈를 제거하고, 아울러 전원을 직류화하면서 역률이 나빠지는 것을 보정하여 에스알엠(SRM)으로 제공한다.
이후에 인덕턴스(L)의 값이 가장 작은 위치에 있을 때 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)를 동시에 일정시간 온시킨다.
상기 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)가 동시에 온됨에 따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생 시키면서 회전자(30)를 끌어 당긴다.
이에따라 단상 에스알엠(SRM)은 회전하게 된다.
이렇게 회전하다가 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)를 동시에 오프시키면,상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬(ALIGN)되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C), 회생 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반시계 방향으로 회전하게 된다.
그리고 상기 회전자(30)가 반시계 방향으로 회전하면서 정렬(ALIGN)부분을 넘어서 고정자 권선 a와 권선 b' 사이를 회전력에 의해 넘고 권선 a에 가까워지면 다시 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)가 동시에 온되고, 이에따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생 시키면서 회전자(30)를 끌어 당기고, 이에의해 단상 에스알엠(SRM)은 계속해서 회전하게 된다.
이렇게 회전하다가 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬(ALIGN)되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C), 회생 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반시계 방향으로 회전하게 된다.
이때 반시계 방향으로 회전할 때 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)를 통전시키지 않으면 상기 고정자(40)에 유기된 자속이 모두 제거된다.
이에따라 회전자(30)의 속도는 서서히 줄면서 고정자 권선 b'와 고정자 권선 c 사이에 멈추면서 권선 b'쪽에 가까운 쪽에 정지하게 된다.
이와같은 동작을 함으로써 항상 회전자가 같은 위치에 놓임으로써 단상 에스알엠은 반시계 방향으로 회전하는 특성을 갖는다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 단상의 에스알엠에 파킹 마그네트를 사용하여 한 방향으로 회전할 수 있도록 하여, 고가의 스위치소자의 추가가 없이 저가로 구현이 가능하고, 또한 피씨비(PCB)상에 스위치소자가 덜 들어 감으로써 제품의 사이즈를 더 작게 설계할 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬연결된 상,하부스위치와, 상기 상부스위치의 에미터와 상기 하부스위치의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드와, 상기 상부스위치의 콜렉터와 상기 하부스위치의 에미터 사이에 연결된 다이오드와, 모터의 회전자의 상단에 고정 설치되어 회전자의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치검출용 마그네트와, 모터의 고정자 돌기부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로만 회전시킬 수 있도록 하는 파킹 마그네트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단상 에스알엠의 파킹장치.
- 제1항에 있어서, 위치 검출용 마그네트는 원형의 N,S를 교번으로 위치하여 파킹 마그네트와 자력이 상호 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 단상 에스알엠의 파킹장치.
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