KR102438951B1 - Bldc 모터를 적용한 에어커튼 - Google Patents

Bldc 모터를 적용한 에어커튼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존 AC 모터 대비 높은 효율을 가지는 BLDC 모터를 적용하고, 각 BLDC 모터 별로 독립적인 회전 속도 제어 및 동작 제어가 가능하도록 하며, 특히 각 BLDC 모터 별 팬의 회전 속도 체크를 통해 각 BLDC 모터 별로 상황 별 실시간 에러 체크 및 대응이 가능하도록 하는 BLDC 모터를 적용한 에어커튼에 관한 것이다.

Description

BLDC 모터를 적용한 에어커튼{AIR CURTAIN WITH BLDC MOTOR}
본 발명은 BLDC 모터를 적용한 에어커튼에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 기존 AC 모터 대비 높은 효율을 가지는 BLDC 모터를 적용하고, 각 BLDC 모터 별로 독립적인 회전 속도 제어 및 동작 제어가 가능하도록 하며, 특히 각 BLDC 모터 별 팬의 회전 속도 체크를 통해 각 BLDC 모터 별로 상황 별 실시간 에러 체크 및 대응이 가능하도록 하는 BLDC 모터를 적용한 에어커튼에 관한 것이다.
일반적으로, 에어커튼은 실내 온도를 유지하고 에너지 손실을 방지하기 위하여 도어 상부에서 냉기를 하방으로 공급하여 외부 공기 유입을 차단하는 장치이다. 이러한 에어커튼은 여름 또는 겨울철 실외 공기가 실내로 유입되어 온도 냉방 또는 난방 효율을 저하시키는 것을 방지하도록 이용된다.
한편, 종래의 에어커튼에 적용되는 회전 모터의 경우 AC 모터가 적용되는데, AC 모터는 비교적 회로 구조가 간단한 반면 실제 작동 성능 대비 열로써 소모되는 비중이 커서 효율이 낮은 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 교류 특성 상 기 설정된 단계 별 RPM 조절 외에, 모터의 미세한 RPM 조절이 어렵다는 문제점도 가지고 있었다.
또한, 종래의 에어커튼의 경우, 팬이 돌지 않는다거나, 과회전에 의해 모터 내 소자가 소손되어 타는 냄새가 발생하는 등 모터 작동에 에러가 발생할 경우 각 모터의 동작 상태를 사용자가 직접 파악하여야 하며 실시간으로 이를 감지하여 알려줄 수 없어 사용 상 많은 불편함을 가지고 있었다.
한국등록특허 제10??2190094호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 AC 모터 대비 높은 효율을 가지는 BLDC 모터를 적용하고, 각 BLDC 모터 별로 독립적인 회전 속도 제어 및 동작 제어가 가능하도록 하며, 특히 각 BLDC 모터 별 팬의 회전 속도 체크를 통해 각 BLDC 모터 별로 상황 별 실시간 에러 체크 및 대응이 가능하도록 하는 BLDC 모터를 적용한 에어커튼을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)은 에어커튼 몸체부 내에 마련되는 하나 이상의 BLDC 모터(110) 및 상기 하나 이상의 BLDC 모터(110)와 연결되며, 각 BLDC 모터(110)의 동작을 개별적으로 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부(120)는 각 BLDC 모터(110)에 PWM 신호를 인가하여 각 BLDC 모터(110) 내에 마련된 팬(FAN)에 인가되는 전압을 조정함으로써 각 팬의 회전속도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부(120)는 각각의 BLDC 모터(110)로부터 팬 회전에 따른 펄스(pulse)를 획득한 후, 각각의 BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값 대비 획득된 펄스비가 기 설정된 기준치를 벗어나는지 여부를 토대로 각 BLDC 모터(110)의 동작 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 설치 장소의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도를 출력하는 디스플레이(130), 설치 장소의 사용자 움직임을 포착하여 움직임 신호를 상기 제어부(120)로 전달함으로써, 상기 하나 이상의 BLDC 모터(110)가 동작되도록 하는 모션센서(140) 및 설치 장소의 습도를 실시간으로 측정하고, 측정된 습도가 기 설정된 기준 습도 이하에 해당하는 경우 수증기를 발생 및 분무하는 가습기(150)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 모션센서(140)와 연결되며, 상기 움직임 신호가 감지되는 경우 기 설정된 음성 멘트가 출력되도록 하는 음성 출력부(160)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, BLDC 모터를 적용함으로써 기존 AC 모터 대비 더욱 높은 효율을 가질 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 특히 각 BLDC 모터 별 팬의 회전 속도 체크를 통해 각 BLDC 모터 별로 상황 별 실시간 에러 체크 및 대응이 가능한 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 각 BLDC 모터 별로 독립적인 회전 속도 제어 및 동작 제어가 가능한 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 동작센서 여부에 관계없이 필요에 따라 동작 상태를 수동을 제어할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)은 에어커튼 몸체부 내에 마련되는 하나 이상의 BLDC 모터(110) 및 제어부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 하나 이상의 BLDC 모터(110)는 에어커튼 몸체부 내에 마련되며, 후술되는 제어부(120)의 제어 하에 각각 독립적으로 제어될 수 있다. 이러한 BLDC 모터(110)는 방수 및 방진이 가능한 BMC 모터가 적용됨으로써, 구조적으로 방수, 방진 성능이 우수하고(IP66등급) 높은 방열효과를 가질 수 있다.
여기에서, BMC(Bulk Molding Compound) 모터는 열경화성 플라스틱 재료를 사용하는 것으로, 1차적으로 불포화 폴리에스테르 수지에 충진제등을 니더기(kneader)를 이용하여 균일하게 혼합(컴파운딩)한 후 2차적으로 그 원료에 6mm의 유리섬유를 함침하고 이를 일정기간 숙성하여 제조한다.
이에 따라 BMC 소재를 모터의 하우징으로 사용할 경우 선팽창계수가 적어서 치수안정성이 양호하며, 잔류응력이 작아서 모터의 하우징화가 용이하고, 이러한 소재를 하우징에 사용함에 따라 종래의 모터에 비해 저진동, 저소음으로 구동할 수 있고, 높은 안전성을 얻을 수 있게 된다.
한편, 각각의 BLDC 모터(110) 내에는 각각 독립적인 PCB가 마련되며, 메인 PCB에 해당하는 제어부(120), 즉 MCU와 각 BLDC 모터(110)의 PCB가 서로 연결됨에 따라, 제어부(120)에서 인가되는 PWM 신호를 토대로 각 BLDC 모터(110) 내에 마련된 팬(FAN)의 인가 전압이 조정되며, 이를 토대로 각 팬의 회전속도가 개별적으로 세밀하게 제어될 수 있다.
각 BLDC 모터(110)에는 팬 동작을 위한 모터 구동 전압인 311V의 전압이 인가될 수 있고, 각 BLDC 모터(110) 내 PCB의 동작 전압인 15V의 전압이 추가로 인가될 수 있다.
또한, 이때 모터의 회전속도는 제어부(120)의 제어 하에 각 팬에 인가되는 PWM 신호의 전압에 따라 조정될 수 있다.
제어부(120)는 하나 이상의 BLDC 모터(110)와 연결되며, 각 BLDC 모터(110)의 동작을 개별적으로 제어하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 제어부(120)는 각 BLDC 모터(110)에 PWM 신호를 인가하여 각 BLDC 모터(110) 내에 마련된 팬에 인가되는 전압을 조정함으로써 각 팬의 회전속도를 제어하게 된다. 이러한 점은 AC 모터와는 달리 각 팬의 회전속도를 아주 세밀하게 조절할 수 있다는 점에서 큰 특징이 있다. 또한, AC 모터에서 요구하는 전압에 비해 본 발명에 따른 BLDC 모터(110)는 낮은 소비전력으로 고효율의 출력을 낼 수 있어 에너지 절감 효과가 우수한 특징이 있다.
먼저 BLDC 모터(110)가 작동되는 상태에서, 사용자의 리모컨 조작을 통해 회전속도 제어를 위한 신호가 제어부(120)에 인가되는 경우, 제어부(120)는 각 BLDC 모터(110)로 회전속도 제어를 위한 0V~5V의 전압값에 해당하는 PWM 신호를 인가하게 된다. 이에 따라, 각 BLDC 모터(110) 내 PCB는 인가된 PWM 신호의 전압값을 토대로, BLDC 모터(110)의 회전속도를 제어하게 된다.
제어부(120)는 각각의 BLDC 모터(110)로부터 팬 회전에 따른 펄스(pulse)를 획득한 후, 각 BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값 대비 획득된 펄스비가 기 설정된 기준치를 벗어나는지 여부를 토대로, 각 BLDC 모터(110)의 동작 상태 및 에러 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 각각의 BLDC 모터(110)에서 출력하는 펄스는 각 BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값에 비례하여 미리 정해질 수 있다. 따라서, 각 BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값 대비 획득된 펄스비가 기 설정된 기준치에 해당하는 경우, 제어부(120)는 해당 BLDC 모터(110)가 정상 동작되고 있는 것으로 판단할 수 있다.
만약, BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값 대비 획득된 펄스비가 기 설정된 기준치를 벗어나는 경우, 제어부(120)는 해당 BLDC 모터(110)의 동작 상태에 문제가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, BLDC 모터(110)에 정상적으로 전압이 인가되고 있는데도 불구하고 팬이 회전하지 않아 펄스가 제로 상태인 경우, 제어부(120)는 BLDC 모터(110) 자체에 문제가 생긴 것으로 판단할 수 있다. 만약 BLDC 모터(110)에 특정 전압이 인가된 상태에서 팬의 회전속도가 지나치게 저RPM에 해당하는 경우, 제어부(120)는 BLDC 모터(110)의 팬에 이물질이 걸렸거나 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 마찬가지로, 특정 전압이 인가된 상태에서 팬의 회전속도가 지나치게 고RPM에 해당하는 경우에도, 제어부(120)는 BLDC 모터(110)의 팬에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 설치 장소의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도를 출력하는 디스플레이(130), 설치 장소의 사용자 움직임을 포착하여 움직임 신호를 제어부(120)로 전달함으로써, 하나 이상의 BLDC 모터(110)가 동작되도록 하는 모션센서(140), 설치 장소의 습도를 실시간으로 측정하고 측정된 습도가 기 설정된 기준 습도 이하에 해당하는 경우 수증기를 발생 및 분무하는 가습기(150) 및 모션센서(140)와 연결되며 움직임 신호가 감지되는 경우 기 설정된 음성 멘트(예를 들어, 어서오세요 또는 안녕히가세요 등)가 출력되도록 하는 음성 출력부(160)를 더 포함할 수 있다.
디스플레이(130)는 온도센서와 연결되어, 온도센서로부터 설치 장소의 온도를 실시간으로 획득한 후, 이에 따른 온도를 출력할 수 있다. 이때 디스플레이(130)는 세븐 세그먼트가 적용될 수 있다.
모션센서(140)는 일반적으로 에어커튼에 적용되는 도어 리미트 스위치와는 별개로 설치 장소에 사용자가 위치할 경우 이를 감지하여 제어부(120)에서 각 BLDC 모터(110)를 작동시키게 할 수 있다.
일 실시예에서, 이러한 모션센서(140)는 사용자 조작을 통해 자동 모드 또는 수동 모드로 모드전환이 가능하도록 마련됨에 따라, 사용 장소나 사용조건에 따라 사용자가 자유롭게 설정을 변경할 수 있게 된다.
또한, 일 실시예에서, 본 발명은 이온 발생기(미도시)와도 연결되어, 제어부(120)를 통해 해당 이온 발생기를 제어할 수도 있으며, 또한 회전속도 제어 조작을 위한 지그(JIG)와의 연결을 통해 사용자 조작에 기반하여 제어부(120)에 회전속도 제어 요청 신호를 인가할 수 있다.
음성 출력부(160)는 앞서 살펴보면 모션센서(140)와 연계하여, 사용자의 움직임 신호가 감지되는 경우 어서오세요 또는 안녕히 가세요와 같은 음성 멘트가 출력될 수 있는데, 더 나아가 본 발명에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)이 출입구에 설치된 경우, 모션센서(140)는 사용자가 출입구에 입장하는지, 퇴장하는지 여부를 파악한 후 각 상황에 맞는 음성 멘트가 출력될 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 일 실시예에서 본 발명에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)은 미세먼지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 미세먼지 농도가 기 설정된 농도 이상으로 판단되는 경우, 제어부(120)에서는 각 BLDC 모터(110)의 회전속도를 자동으로 높임으로써 외부 공기가 내부로 더욱 유입되지 못하도록 할 수도 있다.
또한, 일 실시예에서 본 발명에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)은 앞서 살펴본 음성 출력부(160)와 연계하여, 사용자가 출입구에 입장하는지, 퇴장하는지 여부에 따라 어서오세요 또는 안녕히 가세요와 같은 레이저 빔이 바닥면을 향해 조사되도록 할 수도 있다. 특히, 이러한 문구 외에도 레이저 빔을 통해 다양한 광고 문구를 바닥면에 조사할 수도 있다. 이때 레이저 빔에 의해 조사되는 문구는 유무선 네트워크 통신을 통해 연결된 사용자 단말을 통해 직접 입력될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 본 발명에 따른 BLDC 모터를 적용한 에어커튼(100)은 유무선 네트워크 통신을 통해 사용자 단말과 연결될 수 있으며, 사용자 단말의 조작을 통해 제어부(120)에 원격으로 제어 신호를 전송할 수 있다. 그에 따라, 사용자 단말에 설치된 전용 어플리케이션을 통해 제어부(120)의 모든 조작을 제어할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: BLDC 모터를 적용한 에어커튼
110: BLDC 모터
120: 제어부
130: 디스플레이
140: 모션센서
150: 가습기
160: 음성 출력부

Claims (3)

  1. 에어커튼 몸체부 내에 마련되는 하나 이상의 BLDC 모터(110);
    상기 하나 이상의 BLDC 모터(110)와 연결되며, 각 BLDC 모터(110)의 동작을 개별적으로 제어하는 제어부(120);
    설치 장소의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도를 출력하는 디스플레이(130),
    설치 장소의 사용자 움직임을 포착하여 움직임 신호를 제어부(120)로 전달함으로써, 하나 이상의 BLDC 모터(110)가 동작되도록 하는 모션센서(140),
    설치 장소의 습도를 실시간으로 측정하고 측정된 습도가 기 설정된 기준 습도 이하에 해당하는 경우 수증기를 발생 및 분무하는 가습기(150) 및
    상기 모션 센서(140)와 연결되어 움직임 신호가 감지되는 경우 기 설정된 음성 멘트가 출력되도록 하는 음성 출력부(160)를 를 포함함에 있어서,
    상기 음성 출력부(160)와 연계하여, 사용자가 출입구에 입장하는지, 퇴장하는지 여부에 따라 레이저 빔이 조사되도록 할 수 있고,
    상기 BLDC 모터(110)는, BMC(Bulk Molding Compound) 모터가 적용되되,
    상기 BLDC 모터(110)는 열경화성 플라스틱 재료를 사용하는 것으로, 1차적으로 불포화 폴리에스테르 수지에 충진제 등을 니더기(kneader)를 이용하여 균일하게 혼합(컵파운딩)한 후 2차적으로 그 원료에 6mm의 유리섬유를 함침하고 이를 숙성하여 제조하며,
    상기 제어부(120)는,
    각 BLDC 모터(110)에 PWM 신호를 인가하여 각 BLDC 모터(110) 내에 마련된 팬(FAN)에 인가되는 전압을 조정함으로써 각 팬의 회전속도를 제어할 수 있고,
    상기 제어부(120)는,
    각각의 BLDC 모터(110)로부터 팬 회전에 따른 펄스(pulse)를 획득한 후, 각각의 BLDC 모터(110)에 인가되는 전압값 대비 획득된 펄스비가 기 설정된 기준치를 벗어나는지 여부를 토대로 각 BLDC 모터(110)의 동작 상태 및 에러 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, BLDC 모터를 적용한 에어커튼.
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