KR20010081280A - Switched reluctance motor for an electric cleaning machine and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 청소기용 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance:이하 SR로 약칭함) 모터 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 청소 작업중에 청소기를 구동시켜놓은 채로 잠시 작업을 멈추는 경우, 상황을 자체적으로 판단하여 자동으로 출력을 낮추어 줌으로써 전력 소모를 줄일 수 있는 청소기용 SR 모터 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switched reluctance motor (hereinafter abbreviated as SR) motor for a cleaner and a method of controlling the same, and particularly, in case of stopping the work for a while while driving the cleaner during the cleaning operation, The present invention relates to a cleaner SR motor and a method of controlling the same, which can reduce power consumption by lowering the output power.
일반적으로, 대부분의 가정에는 TV, 냉장고, 세탁기 등과 같은 기본적인 가전 제품이 구비되어 있다. 그 외에 전자 렌지, 식기 건조기, 믹서기, 청소기(진공 청소기) 등의 다양한 가전 제품들이 각 가정의 필요 여부에 따라 구비되어 있다. 여기서, 특히 가정집의 거실이나 일반 사무실 등에 카페트가 깔림에 따라 그 청소를 위해 진공 청소기가 많이 사용되고 있다.In general, most homes are equipped with basic household appliances such as TVs, refrigerators, washing machines, and the like. In addition, various household appliances such as microwave ovens, dish dryers, blenders, and vacuum cleaners (vacuum cleaners) are provided according to the needs of each household. Here, in particular, as the carpet is spread in the living room of a home or a general office, a vacuum cleaner is used for the cleaning.
한편, 종래의 진공 청소기를 이용하여 청소를 함에 있어서, 청소 도중에 진공 청소기를 켜 놓은 상태로 잠시 작업을 중단하고, 다른 일을 처리해야 할 때가 있다. 그럴 경우, 종래의 진공 청소기에서는 청소기 내부의 모터가 계속하여 동일한 출력으로 회전하게 된다. 즉, 종래의 진공 청소기에는 교류 정류자 모터가 사용되고 있는 바, 그와 같은 모터의 구조에서는 운전중인 모터의 회전속도를 감지할 수 없으며, 그에 따라 회전속도를 조절할 수 있는 별도의 제어 메커니즘이 마련되어 있지 않다. 그 결과, 일단 모터를 구동시키면 외부의 전압 변동이 없는 한 모터는 일정한 회전속도로 회전하여 동일한 출력을 발생시키게 되는 것이다. 따라서, 청소기를 사용하지 않을 때에도 불필요하게 전력이 소모되는 문제가 있다.On the other hand, in the cleaning using a conventional vacuum cleaner, there is a time when work is to be interrupted for a while with the vacuum cleaner turned on during the cleaning and other work must be processed. In such a case, in a conventional vacuum cleaner, the motor inside the cleaner continues to rotate at the same output. That is, in the conventional vacuum cleaner, the AC commutator motor is used. In such a motor structure, the rotational speed of the motor in operation cannot be detected, and accordingly, a separate control mechanism for adjusting the rotational speed is not provided. . As a result, once the motor is driven, the motor rotates at a constant rotational speed to generate the same output unless there is an external voltage change. Therefore, there is a problem that power is unnecessarily consumed even when the cleaner is not used.
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 청소 작업중에 청소기를 구동시켜 놓은 채로 잠시 작업을 멈추는 경우, 상황을 자체적으로 판단하여자동으로 출력을 낮추어 줌으로써 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있는 청소기용 SR 모터 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-mentioned matters, and when the cleaner stops the work while the cleaner is being driven during the cleaning work, the cleaner can reduce unnecessary power consumption by automatically reducing the output by judging the situation itself. An object of the present invention is to provide an SR motor and a control method thereof.
도 1은 본 발명에 따른 청소기용 스위치드 릴럭턴스 모터의 개략적인 내부 구성도.1 is a schematic internal configuration diagram of a switched reluctance motor for a cleaner according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 청소기용 스위치드 릴럭턴스 모터의 제어방법의 실행 과정을 나타낸 플로우 챠트.Figure 2 is a flow chart showing the execution of the control method of the switched reluctance motor for a cleaner according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101...고정자 101c...계자코일101 stator 101c field coil
101t...고정자 돌출부 102...회전자101t ... Stator protrusion 102 ... Rotor
102t...회전자 돌출부 103...제1 홀센서102t ... Rotor protrusion 103 ... First Hall sensor
104...제2 홀센서 105...회전자 위치검출용 마그네트104 Second Hall sensor 105 Rotor magnet for position detection
106...파킹 마그네트106 ... parking magnet
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터는,SR motor for cleaning according to the present invention to achieve the above object,
자극 형성을 위한 복수의 돌출부가 그 내주면으로부터 중심을 향해 각각 형성되고, 각 돌출부에는 계자코일이 각각 권선되는 고정자;A plurality of protrusions for forming magnetic poles, each of which is formed toward its center from an inner circumferential surface thereof, each of which includes: a stator for winding a field coil;
상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 위치되며, 그 외주면에는 자로(磁路)를 제공하기 위한 복수의 돌출부가 방사상으로 형성되어 있는 회전자;A rotor rotatably positioned in the stator, the rotor having a plurality of protrusions radially formed on an outer circumferential surface thereof to provide a path;
상기 회전자에 설치되며, 회전자의 기동위치를 감지하기 위한 제1 홀센서; 및A first hall sensor installed at the rotor and configured to sense a starting position of the rotor; And
상기 고정자의 하우징에 설치되며, 구동중인 모터의 회전수를 감지하기 위한 제2 홀센서를 포함하는 점에 그 특징이 있다.It is characterized in that it is installed in the housing of the stator, and includes a second Hall sensor for sensing the rotational speed of the motor being driven.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터의 제어방법은,In addition, the control method of the SR motor for cleaners according to the present invention in order to achieve the above object,
구동중인 SR 모터의 임의의 시점에서의 모터의 회전수를 1차 검출하는 단계;Firstly detecting a rotational speed of the motor at any time of the driving SR motor;
상기 1차 검출시점으로부터 소정 시간 경과 후 상기 SR 모터의 회전수를 2차 검출하는 단계;Secondly detecting the rotation speed of the SR motor after a predetermined time elapses from the first detection time;
상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값을 초과하는지를 판별하는 단계; 및Determining whether the difference between the first and second detection motor speeds exceeds a preset difference value of the motor speeds; And
상기 판별결과, 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값을 초과하면 정상 출력 모드로 모터를 제어하고, 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값 이하이면, 저출력 모드로 모터를 제어하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.As a result of the determination, when the difference between the first and second detection motor speed exceeds the preset difference value of the motor speed, the motor is controlled in a normal output mode, and the difference between the first and the second detection motor speed is preset motor rotation. It is characterized in that it comprises the step of controlling the motor in the low power mode if it is less than or equal to the number difference.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터의 개략적인 내부 구성도이다.1 is a schematic internal configuration of a SR motor for a cleaner according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터는 자극 형성을 위한 복수의 돌출부(101t)가 상호 소정 간격 이격되어 그 내주면으로부터 중심을 향해 각각 형성되고, 각 돌출부(101t)에는 계자코일(101c)이 각각 권선되는 고정자(101)와, 그 고정자(101)의 내부에 회전 가능하게 위치되며, 그 외주면에는 자로를 제공하기 위한 복수의 돌출부(102t)가 상호 소정 간격 이격되어 방사상으로 형성되어 있는 회전자(102)와, 그 회전자(102)의 복수의 돌출부중의 어느 하나의 돌출부에 설치되며, 회전자(102)의 기동위치를 감지하기 위한 제1 홀센서(103) 및 상기 고정자(101)의 하우징에 설치되며, 구동중인 모터의 회전수를 감지하기 위한 제2 홀센서(104)를 구비한다. 또한, 상기 회전자(102)의 일측에는 회전자(102)의 위치를 검출하기 위한 링형의 마그네트(105)가 설치되고, 고정자(101)의 하우징에는 상기 링형의 마그네트(105)와 상호 작용하여 회전자(102)의 파킹(parking) 위치를 일정하게 유지하기 위한 파킹 마그네트(106)가 설치된다.Referring to FIG. 1, in the SR motor for a cleaner according to the present invention, a plurality of protrusions 101t for forming magnetic poles are formed to be spaced apart from each other at a predetermined interval toward the center from the inner circumferential surface thereof, and each coil 101t has a field coil ( The stator 101 to which the windings 101c are wound, and the stator 101 are rotatably positioned inside the stator 101, and a plurality of protrusions 102t for providing a magnetic path are radially spaced apart from each other at predetermined intervals on the outer circumferential surface thereof. A first hall sensor 103 and the stator, which are installed on one of the plurality of protrusions of the rotor 102 and the rotor 102, and for detecting a starting position of the rotor 102. It is installed in the housing of 101, and has a second Hall sensor 104 for sensing the rotational speed of the motor being driven. In addition, one side of the rotor 102 is provided with a ring-shaped magnet 105 for detecting the position of the rotor 102, the housing of the stator 101 to interact with the ring-shaped magnet 105 A parking magnet 106 is installed to keep the parking position of the rotor 102 constant.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터의 동작 및 그 제어방법에 대해 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명해 보기로 한다.Then, an operation and a control method of the SR motor for a cleaner according to the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 2는 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터의 제어방법의 실행 과정을 나타낸플로우 챠트이다.2 is a flow chart showing the execution process of the control method of the SR motor for cleaners according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 회전자(102)가 기동위치에 위치된 상태에서 제1 홀센서(103)에 의해 회전자 위치검출용 마그네트(105)의 자계가 검지되면, 제1 홀센서(103)는 그에 상응하는 신호를 발생시킨다. 그러면, 주제어부(미도시)는 그 신호를 수신하고, 고정자(101)의 계자코일(101c)에 전류 인가를 위한 제어명령을 송출한다. 그러면, 그 제어명령에 따라 모터 드라이브(미도시)가 동작하고, 그 결과 계자코일(101c)에 전류(단상 교류)가 인가된다. 계자코일(101c)에 전류가 인가되면, 계자코일(101c)의 주변에는 자계가 형성되고, 그에 따라 고정자(101)의 각 돌출부(101t)는 자극을 띠게 된다.1 and 2, when the magnetic field of the rotor position detection magnet 105 is detected by the first hall sensor 103 in the state where the rotor 102 is located at the starting position, the first hall sensor 103 generates a corresponding signal. Then, the main controller (not shown) receives the signal and sends a control command for applying current to the field coil 101c of the stator 101. Then, a motor drive (not shown) operates according to the control command, and as a result, a current (single phase alternating current) is applied to the field coil 101c. When a current is applied to the field coil 101c, a magnetic field is formed around the field coil 101c, whereby each protrusion 101t of the stator 101 is stimulated.
한편, 계자코일(101c)에 의해 형성된 자계에 따른 자속은 일측 고정자 돌출부(101t)로부터 유출되어 회전자(102)를 경유하여 이웃하는 타측 고정자 돌출부 (101t)로 유입되는 자기회로를 형성하게 된다. 이때, 회전자(102)의 돌출부(102t)와 비돌출부로 인해 회전자(102)에는 릴럭턴스(자기 저항)가 불균일하게 분포하게 되며, 그로 인해 릴럭턴스 토오크가 발생되어 회전자(102)가 회전된다. 즉, SR 모터가 구동하게 되는 것이다.On the other hand, the magnetic flux according to the magnetic field formed by the field coil 101c flows out of one stator protrusion 101t and forms a magnetic circuit flowing into the other stator protrusion 101t neighboring via the rotor 102. At this time, the reluctance (magnetic resistance) is unevenly distributed in the rotor 102 due to the protrusion 102t and the non-projection of the rotor 102, and thus, the reluctance torque is generated, thereby causing the rotor 102 to be rotated. Is rotated. In other words, the SR motor is driven.
이렇게 하여 모터가 구동되면, 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터의 제어방법에 따라, 먼저 구동중인 SR 모터의 임의의 시점에서의 모터의 회전수를 1차로 검출하게 된다(단계 201). 이때, 이와 같은 모터의 회전수 검출은 상기 제2 홀센서 (104)에 의한 회전자 위치 검출용 마그네트(105)의 자계 검출에 의해 이루어진다.When the motor is driven in this way, according to the control method of the SR motor for cleaners according to the present invention, the rotational speed of the motor at any time of the first SR motor being driven is first detected (step 201). At this time, the rotational speed of the motor is detected by the magnetic field detection of the rotor position detecting magnet 105 by the second Hall sensor 104.
모터 회전수의 1차 검출 후, 타이머에 의한 시간 경과를 카운팅하여(단계202), 그 1차 검출시점으로부터 소정 시간(예컨대, 2초) 경과 후 상기 SR 모터의 회전수를 2차로 검출한다(단계 203). 그리고, 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값을 초과하는지를 판별한다(단계 204). 즉, 1차 검출 모터 회전수(RPM1)와 2차 검출 모터 회전수(RPM2)와의 차()가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값(XRPM)(예컨대, 100RPM:이는 30,000∼35,000RPM의 고속회전을 하는 SR 모터의 특성 및 여러 가지 운전 조건 등을 고려한 실험에 의해서 얻은 적정치로서, 운전조건의 변화에 따라 변경될 수 있는 값임)를 초과하는지를 판별하는 것이다. 이 판별에서, 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차 ()가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값(XRPM)을 초과하면 정상 출력 모드로 모터를 제어한다(단계 205). 즉, 이 경우는 청소작업중인 경우로, 제어부에서 동일한 RPM을 출력하도록 드웰 타임(dwell time)을 일정하게 하더라도 진공 청소기의 흡입구를 통해 유입되는 먼지나 흡입구의 막힘 정도에 따라 모터의 회전수는 다르게 나타나며, 따라서 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차()가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값(XRPM)을 초과하는 경우에는 제어부에서는 청소기를 사용중인 경우로 인식하여 정상 출력 모드로 모터를 제어하게 되는 것이다.After the primary detection of the motor rotation speed, the elapsed time by the timer is counted (step 202), and the rotation speed of the SR motor is secondarily detected after a predetermined time (for example, 2 seconds) has elapsed from the first detection time ( Step 203). Then, it is discriminated whether or not the difference between the first and second detection motor speeds exceeds a preset difference value of the motor speeds (step 204). That is, the difference between the primary detection motor speed RPM1 and the secondary detection motor speed RPM2 ( ) Is an appropriate value obtained by experiments taking into account the characteristics and various operating conditions of an SR motor that performs a high speed rotation of 30,000 to 35,000 RPM. Is a value that can be changed according to the change). In this determination, the difference between the primary and secondary detection motor revolutions ( ) Exceeds the preset difference value XRPM of the motor speed, the motor is controlled in the normal output mode (step 205). That is, in this case, during the cleaning operation, even if the dwell time is constant so that the controller outputs the same RPM, the rotation speed of the motor varies depending on the degree of clogging of the inlet or dust flowing through the inlet of the vacuum cleaner. Appears, and thus the difference between the primary and secondary detection motor revolutions ( ) Exceeds the preset motor speed XRPM, the controller recognizes that the cleaner is in use and controls the motor in the normal output mode.
한편, 상기 단계 204에서 상기 1, 2차 검출 모터 회전수의 차()가 미리 설정된 모터 회전수의 차이값(XRPM) 이하이면, 저출력 모드로 모터를 제어하게 된다(단계 206). 이때는, 제어부에서는 청소기를 사용하지 않는 경우로 인식하여 미리 설정된 저출력 모드로 모터를 제어하게 되는 것이다. 즉, 제어부는 모터에 인가되는 전압 펄스의 오프(OFF) 시간을 정상 출력 모드 시보다 길게 제어함으로써 모터의 출력을 줄이게 되며, 따라서 모터에서 소비되는 전력을 그만큼 감축할 수 있게 된다. 여기서, 모터에 인가되는 전압 펄스의 오프(OFF) 시간을 정상 출력 모드 시보다 길게 제어하는 것에는 모터에 인가되는 전원을 완전히 차단하는 것도 포함된다.On the other hand, in step 204, the difference between the rotation speed of the first and second detection motors ( ) Is less than or equal to the preset difference value XRPM, the motor is controlled in the low power mode (step 206). In this case, the control unit recognizes that the cleaner is not used and controls the motor in a preset low power mode. That is, the controller reduces the output of the motor by controlling the OFF time of the voltage pulse applied to the motor longer than in the normal output mode, thereby reducing the power consumed by the motor. Here, controlling the OFF time of the voltage pulse applied to the motor longer than in the normal output mode includes completely shutting off the power applied to the motor.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 청소기용 SR 모터 및 그 제어방법은 청소기의 모터로서 SR 모터를 채용함으로써 고속 회전중인 모터의 회전수 측정이 가능하고, 청소 작업중에 청소기를 구동시켜 놓은 채로 잠시 작업을 멈추는 경우, 상황을 자체적으로 판단하여 자동으로 출력을 낮추어 줌으로써 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.As described above, the SR motor for a cleaner and the method of controlling the same according to the present invention employ the SR motor as a cleaner motor to measure the rotation speed of the motor being rotated at a high speed, and work for a while while driving the cleaner during the cleaning operation. In the case of stopping, there is an advantage of reducing unnecessary power consumption by automatically lowering the output by judging the situation by itself.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080102 Year of fee payment: 6 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |