KR102099356B1 - 듀얼 모터 및 이의 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 모터 및 이의 제어 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 듀얼 모터는, 회전자, 및 상기 회전자와 동일한 중심을 가지며 상기 회전자의 내측 또는 외측에 배치되는 고정자를 구비하는 모터에 있어서, 상기 고정자는, 원주 상에서 등간격으로 배치되는 다수 개의 제1 보빈; 상기 제1 보빈에 전류를 공급하는 제1 드라이브; 상기 원주 상에서 상기 제1 보빈과 교대로 위치하는 다수 개의 제2 보빈; 및 상기 제2 보빈에 전류를 공급하는 제2 드라이브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 모터의 일부분에 고장이 발생하더라도 작동할 수 있어 모터를 포함하는 장치의 안전성을 확보하는 것이 가능하다.

Description

듀얼 모터 및 이의 제어 시스템{Dual motor and control system thereof}

본 발명은 듀얼 모터 및 이의 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 일부분에 고장이 발생하더라도 작동할 수 있어 모터를 포함하는 장치의 안전성을 확보하는 것이 가능한 듀얼 모터 및 이의 제어 시스템에 관한 것이다.

모터는 기계나 기구 등을 움직이게 하는 구동장치로서 가장 널리 사용된다. 기계 등의 작동 중에 모터에 고장이 발생하여 멈추는 경우 기계 등이 단순히 본래의 기능을 못하게 되는 것 외에 기계 등 자체의 파손이나 안전사고의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 기계 등을 제작함에 있어서는 모터의 고장에 대비할 수 있는 수단을 강구할 필요가 있다.

공개번호 제10-2015-0010078호의 '페일 세이프 동작을 위한 모터 제어 장치 및 이의 제어 방법'은 모터의 운행 중에 고장이 발생하였을 때 모터가 장착된 장치의 운행이 정지되는 문제점을 방지할 수 있는 종래기술 중의 하나로서, 운행중 고장에 따른 MCU(Motor control Unit) 내부 폴트 신호를 감지하여 셋(set)하는 폴트 신호 셋 단계, MCU의 PWM(Pulse Width Modulation) 생성 신호를 오프하는 PWM 신호 오프 단계, 모터를 제어하기 위한 VCU(Vehicle Control Unit) 토크 레퍼런스 신호를 초기화하는 토크 레퍼런스 신호 초기화 단계, 제 1 설정값 경과후 상기 MCU 내부 폴트 신호를 리셋하는 폴트 신호 리셋 단계 및 상기 MCU 내부 폴트 신호의 발생시 MCU의 재시도 횟수를 카운팅하는 MCU 재시도 카운트 단계를 통하여 모터를 제어한다.

그러나 상기 종래기술에 의해서는 노이즈나 제어 불안정으로 인한 고장에 대비할 수는 있지만 모터 자체에 고장이 발생한 경우에는 대비할 수 없다.

KR 10-2015-0010078 A KR 10-2013-0044756 A KR 10-2013-0098809 A

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터의 일부 구성이나 모터의 제어와 관련된 구성에 고장이 발생한 경우에 대비할 수 있는 듀얼 모터 및 이의 제어 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전자, 및 상기 회전자와 동일한 중심을 가지며 상기 회전자의 내측 또는 외측에 배치되는 고정자를 구비하는 모터에 있어서, 상기 고정자는, 원주 상에서 등간격으로 배치되는 다수 개의 제1 보빈; 상기 제1 보빈에 전류를 공급하는 제1 드라이브; 상기 원주 상에서 상기 제1 보빈과 교대로 위치하는 다수 개의 제2 보빈; 및 상기 제2 보빈에 전류를 공급하는 제2 드라이브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터에 의해 달성된다.

상기 제1 보빈과 상기 제2 보빈은, 상기 회전자에 인접하는 단부에 확장부를 각각 구비하는 것이 바람직하다.

상기 확장부는, 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 기울어지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 확장부는, 일단부가 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 연장되고, 타단부가 인접한 양측 확장부 중 타측에 위치한 확장부 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.

상기 확장부는, 호(弧) 형상으로 형성되어, 양단부가 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향을 향하고, 양단부의 사이부가 인접한 양측 확장부 중 타측에 위치한 확장부 방향을 향하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 듀얼 모터의 제어 시스템에 있어서, 상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단에 전류가 흐르는지의 여부를 진단하는 고정자 진단부; 및 상기 고정자 진단부의 진단에 따라 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브에 대한 전류의 입력을 제어하는 전류 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터의 제어 시스템이 제공된다.

상기 고정자 진단부가 상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단에서 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우, 상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브에 정상 전류를 입력하는 것이 바람직하다.

상기 고정자 진단부가 상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단 중 어느 한 곳에서만 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우, 상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브 중 출력단에서 전류가 흐르지 않는 곳에 대하여 전류의 입력을 차단하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브 중 출력단에서 전류가 흐르는 곳에 대하여 비상 전류를 입력하는 것이 바람직하다.

상기 듀얼 모터의 회전 속도를 측정하는 모터센서의 센싱값을 진단하는 센서 진단부를 더 포함할 수 있다.

상기 센서 진단부는 상기 센싱값 중 일정 범위를 벗어난 것을 필터링 하는 것이 바람직하다.

상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단의 출력 전류값을 측정하고 상기 출력 전류값을 통해 회전자의 회전 속도 추정값을 구하는 센서리스 옵저버를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 센싱값과 상기 추정값에 일정치 이상의 차이가 있는 경우, 상기 추정값은 상기 센싱값을 대체하는 것이 바람직하다.

본 발명의 듀얼 모터는 서로 다른 전기회로에 의해 제어되는 2개 군의 보빈들을 구비하므로, 듀얼 모터가 작동하는 중에 어느 한 군의 보빈에 고장이 발생하더라도 나머지 한 군의 보빈은 작동할 수 있어 듀얼 모터가 장착된 기계장치 등이 갑작스럽게 작동을 멈추는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기계장치 등이 파손되거나 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 2개 군의 보빈들이 함께 동작하는 경우에서 어느 한 군의 보빈들만이 동작하는 경우로의 전환이 일시적인 충격이나 멈춤의 발생 없이 매끄럽게 이루어지고, 각 경우에 있어 제어 인자들이 대부분 동일하므로 제어가 용이하다.

본 발명에 의한 듀얼 모터 제어 시스템에 의하면, 듀얼 모터에서 한 군의 보빈들만이 동작하는 경우에 공급하는 전류를 조절하여 2개 군의 보빈들이 함께 동작할 때와 유사한 성능을 발휘하도록 할 수 있다.

또한, 고정자에 고장이 발생한 경우뿐만 아니라 모터센서에 고장이 발생한 경우에도 듀얼 모터를 안정적으로 동작시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 듀얼 모터의 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 듀얼 모터의 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 듀얼 모터를 구성하는 확장부에 관한 설명도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 듀얼 모터 제어 시스템의 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 듀얼 모터 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 듀얼 모터(1)의 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 상기 듀얼 모터(1)의 분해 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 듀얼 모터(1)는 회전자(10)와 고정자(20)를 구비하여 회전자(10)의 영구자석과 고정자(20)의 코일 사이에서 발생하는 인력과 척력의 조절에 의해 동작하는 일반적인 모터의 원리를 기본 원리로 한다.

회전자(10)는 고정자(20)와의 상호작용에 의해 회전하여 운동에너지가 발생하는 부분으로, 전체적인 형상이 원통형으로 이루어지며 내주면의 둘레 상에서 다수 개의 영구자석(미도시)이 등간격으로 배치된다. 다수 개의 영구자석은 양극(N극과 S극)이 서로 번갈아가며 내부 중심을 향한다. 회전자(10)의 중심부에는 운동에너지를 외부에 전달하기 위한 회전축(11)이 형성된다.

고정자(20)는 상기 회전자(10)와 동일한 중심을 가지는 상태로 상기 회전자(10)의 내부에 배치된다. 고정자(20)의 외측 둘레를 따라서는 다수 개의 보빈이 형성되며, 상기 보빈에는 각각 코일이 감기게 된다. 이러한 고정자(20)는 코일에 전류가 흐르는 보빈의 위치를 계속해서 변화시켜 회전자(10)의 영구자석에 가해지는 척력과 인력의 위치를 변화시킴으로써 회전자(10)를 회전하게 한다.

일반적인 모터에서 고정자의 보빈들은 하나의 전기회로에 의해 어느 보빈의 코일에 전류를 흐르게 하는지가 제어되는 것에 비하여, 본 발명에 의한 듀얼 모터(1)에서는 보빈들이 2개 군으로 나뉘고 각 군은 서로 다른 전기회로에 의해 제어된다.

상기 고정자(20)는 보다 자세하게, 중심대(25), 다수 개의 제1 보빈(21), 제1 드라이브(22), 다수 개의 제2 보빈(23) 및 제2 드라이브(24)를 포함하여 이루어진다. 참고로, 보빈에 전류가 공급된다거나 보빈이 작동한다는 것은, 보빈에 감긴 코일에 전류가 공급되거나 코일에 공급된 전류에 의해 전자기장이 발생한다는 의미이다.

중심대(25)는 고정자(20)의 중심에 위치하며 원통형으로 이루어진다.

다수 개의 제1 보빈(21)은 상기 중심대(25)의 외주면 둘레 상에서 등간격으로 배치되며, 다수 개의 제2 보빈(23)은 마찬가지로 상기 중심대(25)의 외주면 둘레 상에서 등간격으로 배치되되 각각의 제2 보빈(23)은 제1 보빈(21)과 교대로 배치된다.

그리고 다수 개의 제1 보빈(21)은 제1 드라이브(22)에 의해 전류를 공급받고, 다수 개의 제2 보빈(23)은 제2 드라이브(24)에 의해 전류를 공급받는다. 즉, 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)은 서로 다른 전기회로에 의해 전류의 공급이 제어된다. 참고로, 도 2 상에서 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)는 별도로 도시되어 있지 않고 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)가 지나는 하나의 전력 공급경로부(S)가 도시되어 있다.

이러한 본 발명의 듀얼 모터(1)는 상기한 바와 같이 서로 다른 전기회로에 의해 제어되는 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)을 구비하므로, 듀얼 모터(1)가 작동하는 중에 어느 한 보빈의 전기회로에 단선이나 단락 등의 고장이 발생하더라도 나머지 보빈에는 계속해서 전류가 공급될 수 있다. 따라서, 듀얼 모터(1)가 장착된 기계장치 등이 갑작스럽게 작동을 멈추어 기계장치 등이 파손되거나 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 제1·2 보빈(21, 23)이 함께 동작하는 경우와 제1·2 보빈(21, 23) 중 어느 한 보빈만이 동작하는 경우 각각에는 동작하는 보빈들 사이의 간격이 다를 뿐 고정자(20)와 회전자(10) 사이의 위치관계가 다른 것은 아니므로 제1·2 보빈(21, 23)이 함께 동작하는 경우에서 어느 한 보빈만이 동작하는 경우로의 전환이 일시적인 충격이나 멈춤의 발생 없이 매끄럽게 이루어지고, 각 경우에 있어 제어 인자들이 대부분 동일하므로 제어가 용이하다.

회전자(10)와 고정자(20)의 위치는 도 1 등에 도시된 것과는 반대로, 회전자(10)가 내부에 위치하여 회전자(10)의 외주면을 따라 영구자석이 배치되고 회전자(10)의 외부에 배치되는 고정자(20)의 내주면에서 제1·2 보빈(21, 23)이 돌출되도록 형성될 수도 있음은 당연하다.

상기 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)은 각각 회전자(10)에 인접하는 단부에 확장부(E)를 구비할 수 있다.

보빈들 사이의 간격에 의해, 회전자(10)와 고정자(20) 사이에 형성되는 회전자계는 회전자(10)가 회전함에 따라 주기적으로 계속해서 변화하게 되고, 이로 인하여 코깅 토크(cogging torque)가 발생하게 된다. 그리고 코깅 토크는 모터의 작동시 소음과 진동을 유발하게 된다.

상기 확장부(E)는 보빈들(21, 23)의 회전자(10) 방향 단부에서 보빈들(21, 23)의 간격 방향으로 연장되도록 형성되어, 확장부(E)와 인접한 부분에서 보빈들(21, 23) 사이의 간격을 줄여줌으로써 코깅 토크가 발생하는 것을 방지한다.

상기 확장부(E)는 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 기울어지게 형성되는 것이 바람직하다. 도 3의 (a)에는 이러한 확장부(E)에 관한 설명도가 도시되어 있다.

제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)이 모두 작동할 때에는 확장부(E)에 의해 보빈들(21, 23) 사이의 간격이 줄어들게 되지만, 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 어느 한 보빈만이 작동하는 경우에는 하나 걸러 하나의 보빈만이 작동하므로 작동하는 보빈들 사이의 간격이 상대적으로 커지게 된다.

그런데 본 실시예에서와 같이 확장부(E)를 기울어지게 형성하는 경우, 회전자(10)의 한 영구자석이 다수 개의 보빈과 인접하게 되어 보빈들 사이의 간격이 줄어드는 것과 같은 효과가 발생하게 된다. 예를 들어, 도 3의 (a)에서와 같이 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 제1 보빈(21)만이 작동할 때 하나의 제1 보빈(21)은 상단부가 한 영구자석(12)의 상단부에 접하고 다음 위치의 제1 보빈(21)은 하단부가 한 영구자석(12)의 하단부에 접하게 되어, 제1 보빈(21)들이 이격되어 있음에도 불구하고 회전자(10)에 크기가 크게 변화하지 않는 연속적인 전자기력을 가하게 된다.

상기 확장부(E)의 일단부에는 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 연장되는 제1 연장부(E1)가 형성되고, 확장부(E)의 타단부에는 인접한 양측 확장부 중 타측에 위치한 확장부 방향으로 연장되는 제2 연장부(E2)가 형성될 수도 있다. 도 3의 (a)에서는 제1 연장부(E1)와 제2 연장부(E2)가 확장부(E)의 양단부에서 서로 반대되는 방향으로 꺾이어 형성된 것을 볼 수 있다.

서로 반대되는 방향으로 연장 형성된 제1 연장부(E1)와 제2 연장부(E2)는, 확장부(E)를 기울어지게 형성하는 경우와 유사하게 보빈들 사이의 간격을 줄이는 것과 같은 효과를 발휘하게 된다. 즉, 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 제1 보빈(21)만이 작동할 때 제1 보빈(21)의 상단부에 위치한 제1 연장부(E1)는 한 영구자석(12)의 상단부에 접하고 다음 위치 제1 보빈(21)의 하단부에 위치한 제2 연장부(E2)는 한 영구자석(12)의 하단부에 접하게 된다.

확장부(E)는 도 3의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 호(弧) 형상으로 이루어질 수도 있다.

이 경우, 확장부(E)의 양단부(E3)는 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향을 향하고, 상기 양단부(E3)의 사이에 위치한 사이부(E4)는 인접한 양측 확장부 중 타측에 위치한 확장부 방향을 향하게 된다. 이에 따라, 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 제1 보빈(21)만이 작동할 때, 제1 보빈(21)의 양단부(E3)는 한 영구자석(12)의 양단부에 접하고 다음 위치 제1 보빈(21)의 사이부(E4)는 한 영구자석(12)의 중간부에 접하게 되므로, 제1 보빈(21)들이 이격되어 있음에도 불구하고 회전자(10)에 크기가 크게 변화하지 않는 연속적인 전자기력을 가할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 듀얼 모터(1)는 상기한 것과 같은 구성들 외에 회전자(10)의 회전축(11)이 일정 위치에서 회전할 수 있도록 지지하는 지지부(80)와 같이 일반적인 모터가 가지는 구성들을 더 구비할 수 있음은 당연하다.

이하에서는 상기 듀얼 모터의 제어 시스템에 대하여 설명한다.

도 4에는 본 발명의 제1 실시예에 의한 듀얼 모터의 제어 시스템과 관련된 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 듀얼 모터의 제어 시스템은 고정자 진단부(30)와 전류 제어부(40)를 포함한다.

고정자 진단부(30)는 듀얼 모터(1)의 고정자(20)에 단선이나 단락 등의 하드웨어적 고장이 없는지 확인하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 상기 고정자 진단부(30)는 제1 드라이브(22)의 출력단과 제2 드라이브(24)의 출력단에 전류가 흐르는지의 여부를 진단하여 고정자(20)에 하드웨어적 고장이 발생하였는지 확인한다.

전류 제어부(40)는 상기 고정자 진단부(30)의 진단에 따라 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에 대한 전류의 입력을 제어한다.

도 4의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 고정자(20)에 어떠한 하드웨어적 고장도 발생하지 않아 상기 고정자 진단부(30)가 제1 드라이브(22)의 출력단과 제2 드라이브(24)의 출력단에서 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우, 전류 제어부(40)는 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24) 각각에 일정한 크기의 정상 전류를 입력한다. 이에 따라, 고정자(20)의 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 모두가 회전자(10)에 전자기력을 가하여 회전자(10)가 회전하게 된다.

그리고 도 4의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 고정자(20)의 제1 보빈(21) 또는 제2 보빈(23)의 전기회로에 하드웨어적 고장이 발생하여 고장자 진단부가 제1 드라이브(22)의 출력단과 제2 드라이브(24)의 출력단 중 어느 한 곳에서만 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우에는, 전류 제어부(40)가 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24) 중 출력단에서 전류가 흐르지 않는 곳에 대하여 전류의 입력을 차단한다. 이에 따라, 이미 고장이 발생한 보빈으로 전류가 공급되는 것을 방지할 수 있다. 전류 제어부(40)가 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24) 중 어느 한 드라이브에 대하여 전류의 입력을 차단하더라도, 나머지 드라이브에는 전류가 입력되고 적어도 어느 하나의 보빈은 작동할 수 있으므로 듀얼 모터(1)는 계속해서 구동력을 발생시킬 수 있고, 듀얼 모터(1)가 장착된 기계장치 등이 갑작스럽게 멈추는 것을 방지할 수 있다.

제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 어느 한 보빈의 전기회로에 하드웨어적 고장이 발생하였을 때, 상기 전류 제어부(40)는 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24) 중 출력단에서 전류가 흐르는 곳, 즉 고장이 발생하지 않은 부분에 대하여 정상 전류보다 1.5 ~ 2배 정도 크기의 비상 전류를 입력하는 것이 바람직하다.

제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 어느 한 보빈만이 작동하는 경우에 어느 한 보빈에 정상 전류를 입력하면, 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)이 모두 작동하는 경우에 비하여 듀얼 모터(1)가 발생시키는 구동력이 작아지게 된다.

그런데 고장이 발생하지 않은 보빈에 비상 전류를 입력하면 한 군의 보빈으로, 고장이 발생하지 않은 듀얼 모터(1)가 발생시키는 구동력과 거의 같은 크기의 구동력을 발생시키는 것이 가능하다.

모터에서 원하는 크기의 구동력을 얻기 위해서는 모터의 회전자(10)가 회전하는 속도를 측정하면서 목표 속도와 실제 속도의 차이를 줄이는 방법을 사용하게 되고, 회전자(10)의 회전 속도는 모터센서(50)를 이용하여 측정할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 듀얼 모터의 제어 시스템은 이러한 모터센서(50)에 고장이 발생한 경우에도 듀얼 모터(1)가 안전하게 작동할 수 있도록 한다. 도 5에는 본 발명의 제2 실시에에 의한 듀얼 모터 제어 시스템의 개략적인 설명도가 도시되어 있다.

제2 실시예에 의한 듀얼 모터의 제어 시스템은 센서 진단부(60)를 더 포함한다.

모터센서(50)는 앞서 설명한 바와 같이 회전자(10)의 회전 속도를 측정하는 역할을 하며, 고정자(20) 부분에 배치된다.

센서 진단부(60)는 상기 모터센서(50)에서 측정한 회전자(10)의 회전 속도에 관한 센싱값을 측정한다.

상기 센싱값은 일반적인 경우에는 전류 제어부(40)에서 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)로 입력하는 전류값을 정하는 데 그대로 사용된다. 즉, 센싱값과 목표값을 비교하여 센싱값이 목표값보다 작은 경우에는 전류 제어부(40)에서 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에 더 큰 전류값을 입력하고, 센싱값이 목표값보다 큰 경우에는 전류 제어부(40)에서 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에 더 작은 전류값을 입력한다.

그런데 상기 모터센서(50)가 고정자(20) 부분에 배치되는 이유로 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에서 출력되는 전류의 영향을 받아 모터센서(50)가 일시적으로 오작동하고 센싱값이 정상 범위를 벗어나는 경우가 발생할 수 있다. 그리고 이처럼 정상 범위를 벗어난 센싱값을 그대로 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에 입력되는 전류값을 구하는 데 사용하는 경우 듀얼 모터(1)에 고장이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 센서 진단부(60)가 센싱값 중 정상 범위를 벗어난 값을 필터링 하여, 정상 범위에 있지 않은 센싱값이 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에 입력되는 전류값을 구하는 데 사용되지 않도록 할 수 있다.

제2 실시예에 의한 듀얼 모터의 제어 시스템은 센서리스 옵저버(70)를 더 구비할 수 있다.

센서리스 옵저버(70)는 상기 모터센서(50)와는 별도로 회전자(10)의 회전 속도를 구한다. 사양이 정해진 듀얼 모터(1)에서 회전자(10)의 회전 속도에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)에서 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23)으로 전달되는 전류의 크기이다.

상기 센서리스 옵저버(70)는 제1 드라이브(22)의 출력단과 제2 드라이브(24)와 출력단에서 출력 전류값을 측정하고 상기 출력 전류값을 통해 회전자(10)의 회전 속도를 추정하여 추정값을 구한다.

모터센서(50)가 정상적으로 작동하는 경우 상기 센싱값과 추정값의 거의 차이가 없지만, 모터센서(50)에 고장이 발생한 경우에는 센싱값과 추정값에 차이가 발생하고 이러한 차이를 통해 모터센서(50)에 고장이 발생한 것을 확인하는 것이 가능하다.

그리고 센싱값과 추정값에 일정치 이상의 차이가 있는 경우, 추정값으로 센싱값을 대체하여 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)의 입력 전류값을 구한다. 이에 따라, 모터센서(50)에 고장이 발생한 경우에도 듀얼 모터(1)가 계속해서 안정적으로 작동할 수 있다.

추정값에 의한 듀얼 모터(1)의 안정적인 작동은, 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)의 출력 전류에 의해 모터센서(50)에 일시적인 고장이 발생한 경우뿐만 아니라 모터센서(50)에 영구적인 고장이 발생하여 모터센서(50)가 센싱값을 만들어내지 못하는 경우에도 유효하다.

듀얼 모터(1)에서 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 중 어느 하나에 고장이 발생하는 경우를 대비하여, 모터센서(50)는 2개가 구비되어 제1 보빈(21)과 제2 보빈(23) 각각에서 회전자(10)의 회전 속도를 측정하고, 센서리스 옵저버(70) 또한 2개가 구비되어 제1 드라이브(22)와 제2 드라이브(24)의 출력 전류값을 각각 측정하도록 한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 듀얼 모터
10 : 회전자 20 : 고정자
21 : 제1 보빈 22 : 제1 드라이브
23 : 제2 보빈 24 : 제2 드라이브
30 : 고정자 진단부 40 : 전류 제어부
50 : 모터센서 60 : 센서 진단부
70 : 센서리스 옵저버
E : 확장부

Claims (13)

1. 회전자, 및 상기 회전자와 동일한 중심을 가지며 상기 회전자의 내측 또는 외측에 배치되는 고정자를 구비하는 모터에 있어서,
   상기 고정자는,
   원주 상에서 등간격으로 배치되고, 상기 회전자에 인접하는 단부에 확장부를 각각 구비하는 2M개의 보빈 (M은 자연수);
   상기 2M개의 보빈 중 홀수 번째에 위치한 제1 보빈에 전류를 공급하는 제1 드라이브; 및
   상기 2M개의 보빈 중 짝수 번째에 위치한 제2 보빈에 전류를 공급하는 제2 드라이브;를 포함하며,
   상기 확장부는, 일단부의 일부분이 인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 연장된 제1 영역과 타단부의 일부분이 인접한 양측 확장부 중 타측에 위치한 확장부 방향으로 연장된 제2 영역을 포함하고,
   상기 회전자의 회전 방향에 있어서 상기 2M개의 보빈 중 N번째 보빈에 구비된 확장부의 제1 영역과 N+2번째 보빈에 구비된 확장부의 제2 영역 사이의 거리가 상기 N번째 보빈에 구비된 확장부의 제2 영역과 N+1번째 보빈에 구비된 확장부의 제2 영역 사이의 거리보다 가깝거나 상기 N번째 보빈에 구비된 확장부의 제1 영역과 N+2번째 보빈에 구비된 확장부의 제2 영역이 중첩되는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 확장부는, 상기 회전자쪽에서 바라보았을 때 호(弧) 형상인 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 확장부는,
   인접한 양측 확장부 중 일측에 위치한 확장부 방향으로 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단에 전류가 흐르는지의 여부를 진단하는 고정자 진단부;
   상기 고정자 진단부의 진단에 따라 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브에 대한 전류의 입력을 제어하는 전류 제어부;
   상기 듀얼 모터의 회전 속도를 측정하는 모터센서의 센싱값을 진단하는 센서 진단부; 및
   상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단의 출력 전류값을 측정하고 상기 출력 전류값을 통해 회전자의 회전 속도 추정값을 구하는 센서리스 옵저버;를 더 포함하며,
   상기 센싱값과 상기 추정값에 일정치 이상의 차이가 있는 경우, 상기 추정값은 상기 센싱값을 대체하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정자 진단부가 상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단에서 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우,
   상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브에 정상 전류를 입력하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 고정자 진단부가 상기 제1 드라이브의 출력단과 상기 제2 드라이브의 출력단 중 어느 한 곳에서만 전류가 흐르는 것으로 진단한 경우,
   상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브 중 출력단에서 전류가 흐르지 않는 곳에 대하여 전류의 입력을 차단하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 전류 제어부는 상기 제1 드라이브와 상기 제2 드라이브 중 출력단에서 전류가 흐르는 곳에 대하여 비상 전류를 입력하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
   
10. 삭제
11. 제6항에 있어서,
    상기 센서 진단부는 상기 센싱값 중 일정 범위를 벗어난 것을 필터링 하는 것을 특징으로 하는 듀얼 모터.
    
12. 삭제
13. 삭제

Images