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KR0182352B1 - 직류 무정류자 모터의 구동회로 - Google Patents

직류 무정류자 모터의 구동회로 Download PDF

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KR0182352B1
KR0182352B1 KR1019950036985A KR19950036985A KR0182352B1 KR 0182352 B1 KR0182352 B1 KR 0182352B1 KR 1019950036985 A KR1019950036985 A KR 1019950036985A KR 19950036985 A KR19950036985 A KR 19950036985A KR 0182352 B1 KR0182352 B1 KR 0182352B1
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current
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stator coil
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조병호
동양기전주식회사
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 무정류자 직류 모터의 구동용 드라이브(Drive)에 관한 것으로 모터의 회전자 위치검출용 자기소자(H1∼Hn)의 출력신호(H11~Hn1와 H12~Hn2)를 제어하기 위해 별도의 위상제어 회로를 사용하지 않고 파워 트랜지스터(power Tr. Q3∼Q6)구동을 위한 소신호용 트랜지스터(Q'1∼Q'2)를 이용하여 위상반전 및 자기소자(H1∼Hn)에 공급되는 전압(V1∼V2)과 전류(i3~in)를 균등하게 조절하여 손실전류를 최소화 하기 위한 직류 무정류자 모터의 구동 회로에 관한 것이다. 본 발명의 전압 분배 회로는 회전자의 위치 검출을 위한 임의 갯수(n)의 자기소자 직렬로 접속되며 직렬로 접속되어 있는 자기소자에 인가되는 전압은 드라이브의 입력 전압 V0의 1/n배로 균등 분배되도록 전압 분배 회로가 배치하여 구성되며, 본 발명의 정전류 공급 회로는 회전자의 위치검출을 위한 임의 갯수(n)의 자기소자가 직렬로 접속되고 이 자기소자에 일정한 정전류를 흘려주기위한 전류 분배 회로로 구성된다.

Description

직류 무정류자 모터의 구동회로
제1도는 종래 직류 무정류자모터의 구동회로 계통도.
제2도는 제1도의 구동회로의 동작상태를 설명하기 위한 타이밍도.
제3도는 종래의 드라이브에 사용된 파워 트랜지스터 관련 구동회로도.
제4도는 본 발명에 의한 구동회로의 계통도.
제5도는 제4도의 동작상태를 설명하기 위한 타이밍도.
제6도는 본 발명에 의한 드라이브의 파워 트랜지스터 관련 구동회로도.
제7도는 본 발명에 의한 자기소자의 전압분배회로도.
제8도는 본 발명에 의한 정전류 공급회로도.
제9도는 본 발명에 의한 파워 드라이브 회로와 정전압 공급회로를 조합한 3상 2극 모터의 구동회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 위상제어회로 41:전압분배회로
121∼12N, 421∼42N : 고정자 코일제어부
S1∼Sn, H1∼Hn : 무정류자 모터의 회전자 위치 검출을 위한 자기소자
i, i1∼in : 소비전류
Qs11∼Qsn1, Qs12∼Qsn2 : 위상제어회로로부터 발생되는 출력신호
Qs1∼QsN : S1∼Sn로부터 발생되는 출력신호
H11∼Hn1, H12∼Hn2 : 자기소자 H1∼Hn의 출력신호
ΦA∼ΦN : 모터의 고정자코일
Q1∼Qn : 트랜지스터 RE : 전압조절부
R1∼Rn : 저항
본 발명은 직류 무정류자 모터의 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 회전자 위치검출용 자기소자(H∼Hn)의 출력신호(H11∼Hn1, H12∼Hn2)를 제어하기 위해 별도의 위상제어회로를 사용하지 않고 전압분배회로를 사용함으로써 자기소자(H1∼Hn)에 공급되는 전압과 전류를 균등하게 조절하여 손실전류를 최소화하기 위한 직류 무정류자 모터의 구동회로에 관한 것이다.
제1도는 종래 직류 무정류자모터의 구동회로 계통도이다.
제1도에 도시된 바와같이, 종래의 직류 무정류자 모터의 구동회로는 회전자(Rotor)의 주위에 배열되어 회전자의 위치에 따라 감지신호(Qs1,Qs2,…,QsN)를 발생시키는 감지부(S1,S2,…,SN); 상기 각 감시신호(Qs1,Qs2,…,QsN)의 위상을 제어하는 위상제어회로(11); 상기 위상제어회로(11)의 출력신호(Qs11,Qs12,Qs21,Qs22,Qs31,Qs32,…,QsN1,QsN2)에 따라 고정자(Stator)의 코일에 흐르는 전류를 제어하는 고정자 코일제어부(121,122,123,…,12N); 및 직류 전원전압(Vo)을 조절하여 일정한 전압(Vz)을 감지부(S1,S2,…,SN)와 위상제어회로(11)에 공급하는 전압조절부(RE)를 구비하고 있다.
제1도에서 감지부(S1,S2,…,SN) 및 위상제어회로(11)의 정격전압은 고정자 코일제어부(121,122,123,…,12N)의 정격전압보다 낮다. 이에 따라 전압 강하용 저항기(R1)가 전압조절부(RE)의 입력단에 연결된다. 즉, 전압조절부(RE)의 입력전압은 직류 전원전압(Vo)에서 강하된 전압(i·R1)을 뺀값이 된다. 전압조절부(RE)에서 접지측으로 흐르는 전류(i1)는 일정한 전압(Vz)을 공급하기 위하여 소비되는 전류이다. 한편, 감지부(S1,S2,…,SN)의 전체전류 i2는 감지부(S1,S2,…,SN)의 제1센서(S1)에 흐르는 전류 i3, 제2센서(S2)에 흐르는 전류 i4, 제3센서(S3)에 흐르는 전류 i5, 및 제 N 센서(SN)에 흐르는 전류 iN가 합쳐진 값이 된다.
제2도는 제1도의 구동회로의 동작상태를 설명하기 위한 타이밍도이다.
제2도에서 Qs1은 감지부(S1,S2,…,SN)의 제1센서(제1도의 S1)로부터의 출력신호이고, Qs11 및 Qs12는 제1상 고정자 코일제어부(제1도의 121)에 입력되는 위상제어회로(제1도의 11)로부터의 출력신호이며, 그리고 VΦA는 제1상고정자코일(ΦA)에 인가되는 전압을 나타낸다. 제2도에 도시된 바와같이, 제1센서(제1도의 S1)로부터의 감지신호(Qs1)는 그 펄스폭이 반주기(π)보다 2θ만큼 크다. 그러나 고정자 코일(ΦA)에 인가되는 전압(VΦN)은 일반적으로 반주기(π)보다 2θ만큼 적어야 한다. 따라서, 종래의 직류 무정류자 모터의 구동회로는 위상제어회로(제1도의 11)를 사용하여 각 센서로부터의 출력신호(Qs1,Qs2,…,QsN)를 반주기(π)보다 2θ만큼 적은 두 출력신호들(Qs11,Qs12,Qs21,Qs22,Qs31,Qs32,…,QsN1,QsN2)로 변환시킨다. 이에 따라 각 고정자 코일제어부(121,122,…,12N)중의 고정자 코일(ΦA)에 인가되는 전압(VΦA)이 제2도와 같은 파형을 취하게 되어 직류 무정류자 모터가 구동되다.
제3도는 종래의 드라이브에 사용된 파워 트랜지스터 관련 구동회로도이다.
제3도에 도시된 바와같이, 트랜지스터 Q1, Q2 및 파워트랜지스터 Q4, Q6는 NPN형이고, 파워트랜지스터 Q3, Q5는 PNP형이다. 따라서, 위상제어회로(제1도의 11)로부터 출력되어 인가되는 출력신호 Qs11이 하이(High) 상태이면, 트랜지스터 Q1 및 파워트랜지스터 Q3, Q6이 턴 온되어 전류는 전원 전압 Vo로부터 파워트랜지스터 Q3, 제1상 고정자코일 ΦA 및 파워트랜지스터 Q6을 통하여 접지측으로 흐른다. 한편, 위사제어회로(2ㅔ1도의 11)로부터의 출력되어 인가되는 출력신호 Qs12가 하아(High) 상태이면, 트랜지스터 Q2 및 파워트랜지스터 Q5, Q4가 턴 온되어 전류는 전원 전압 Vo로부터 파워트랜지스터 Q5, 제1상 고정자코일 ΦA 및 파워트랜지스터 Q4를 통하여 접지측으로 흐른다. 즉, 제1상 고정자 코일(ΦA)에 인가되는 전압(VΦA)이 제2도와 같은 파형을 취하게 되어 직류 무정류자 모터가 구동된다.
상기와 같은 종래의 직류 무정류자 모터의 구동회로는 전압조절부(RE) 및 위상제어회로(11)를 필요로 함에 따라 회로가 복잡할 뿐만 아니라 소비 전력이 커지는 문제점들을 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전자 감지신호들의 위상을 조정할 필요가 없는 직류 무정류자 모터의 구동회로를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전자의 주위에 배열되어 회전자의 위치에 따라 감지 신호를 발생시키는 감지부; 및 상기 감지 신호를 이용하여 고정자 코일에 전류를 흘려주는 고정자 코일 제어부를 구비하는 직류 무정류자 모터의 구동회로에 있어서, 상기 회전자가 검출되면 회전 반주기보다 큰 소정의 시간동안 하이(H)상태가 되는 제1감지신호 및 상기 하이상태가 끝나기 전에 시작되어 상기 소정의 시간동안 하이상태가 되는 제2감지신호를 발생시키는 감지부; 상기 제1 및 제2감지신호중 어느하나가 로우(L)상태인 동안에 상기 고정자 코일에 전류를 흘려주는 고정자 코일제어부를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 직류 무정류자 모터의 구동회로에 관해 설명한다.
제4도는 본 발명에 의한 구동회로의 계통도이다.
제4도에 도시된 바와같이, 직류 무정류자 모터의 구동회로는 회전자의 주위에 배열되어 회전자의 위치에 따라 출력신호(H11,H12,H21,H22,…,HN1,HN2)를 발생시키는 감지부(S1,S2,…,SN); 상기 각 출력신호(H11,H12,H21,H22,…,HN1,HN2)에 따라 고정자코일(ΦA,ΦB,…,ΦN)에 흐르는 전류를 제어하는 고정자 코일제어부(421,422,423,…,42N); 및 직류 전원전압(Vo)을 감지부(S1,S2,…,SN)에 균등하게 분배시키는 전압분배회로(41)를 구비한다. 부호 i1은 전원전압 Vo로부터 감지부(S1,S2,…,SN)에 흐르는 전류이고, i3은 전원전압 Vo로부터 전압분배 회로(41)에 흐르는 전류를 나타낸다.
제5도를 참조하면, 제4도에서 각 센서(S1,S2,…,SN)는 회전자가 검출되면 회전 반주기(π)보다 큰 시간동안 하이(High)상태가 되는 제1출력신호(H11,H21,H31,…,HN1); 및 상기 하이상태가 끝나기 전에 시작되어 회전 반주기(π)보다 큰 시간동안 하이 상태가 되는 제2출력신호(H12,H22,H32,…,HN2)를 발생시킨다. 그리고 고정자 코일제어부(421,422,423,…,42N)는 상기 제1출력신호 및 제2출력신호 중 어느 하나가 로우(Low) 상태인 동안에 고정자 코일(ΦA,ΦB,…,ΦC)에 전류를 흘려준다.
제5도는 제4도의 동작상태를 설명하기 위한 타이밍도이다.
제5도에서 H11은 감지부(S1,S2,…,SN)의 제1센서(제4도의 S1)로부터의 제1출력신호, H12는 제1센서(S1)로부터의 제2출력신호, 그리고 VΦA은 제1위상 고정자코일(ΦA)에 인가되는 전압을 나타낸다. 제5도에 도시된 바와같이, 제1센서(S1)는 회전자가 검출되면 회전 반주기보다 큰 시간동안 하이(High)상태가 되는 제1출력신호(H11); 및 상기 하이상태가 끝나기 전에 시작되어 상기 반주기보다 큰 시간동안 하이상태가 되는 제2출력신호(H12)를 발생시킨다. 그리고 제1위상의 고정자 코일제어부(제4도의 421)는 상기 제1출력신호(H11) 및 제2출력신호(H12) 중 어느 하나가 로우상태인 동안에 고정자 코일에 전류를 흘려준다. 따라서, 출력신호들(H11,H12,H21,H22,…,HN1,HN2)의 위상을 조정할 필요가 없다. 아울러 감지부를 구성하는 각 센서(S1,S2,…,SN)가 서로 직렬 연결됨에 따라 센서측으로 흐르는 전류 i2를 상대적으로 줄일 수 있다.
제6도는 본 발명에 의한 드라이브의 파워트랜지스터 관련 구동회로이다.
제6도에 도시된 바와같이, 트랜지시터 Q'1,Q'2 및 파워트랜지스터 Q3,Q5는 PNP형이고, 파워트랜지스터 Q4,Q6은 NPN형이다. 따라서 제1센서(S1)로부터의 제1출력신호(H11)가 로우상태이면 트랜지스터 Q'1 및 파워트랜지스터 Q3,Q6이 턴온되어 전류는 전원전압 Vo로부터 파워트랜지스터 Q3, 제1상 고정자코일 ΦA 및 파워트랜지스터 Q6을 통하여 접지측으로 흐른다. 한편, 제1센서(S1)로부터의 제2출력신호(H12)가 로우상태이면 트랜지스터 Q'2 및 파워트랜지스터 Q5,Q4가 턴온되어 전류는 전원전압 Vo로부터 파워트랜지스터 Q5, 제1상 고정자코일 ΦA 및 파워트랜지스터 Q4를 통하여 접지측으로 흐른다. 즉, 고정자 코일제어부(421,422,…,42N)를 이루는 고정자 코일(ΦA)에 인가되는 전압(VΦA)이 제5도와 같은 파형을 취하게 되어 직류 무정류자 모터가 구동된다.
제7도는 본 발명에 의한 자기소자의 전압분배회로도이다.
제7도에서 전원전압 Vo가 인가되면 바이어스(bias)용 저항기들(R7,R8,R9,R10,R11)의 작용으로 인하여 트랜지스터 Q5,Q6 및 Q7가 순차적으로 턴온된다. 이에 따라 제2센서(H2)에 인가되는 전압(V2), 제3센서(H3)에 인가되는 전압(V3), 및 제 N 센서(HN)에 인가되는 전압(VN)은 서로 같아지고, 전원전압(Vo)을 각 센서(H1,H2,…,HN)에 균등하게 분배시킬 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 V1=V2=…=VN=Vs/n이 된다. 이에 따라 각 센서로부터의 출력신호(H11,H12,H21,H22,…,HN1,HN2)의 크기가 균등해진다.
제8도는 본 발명에 의한 정전류 공급회로도이다.
제8도를 제7도와 비교하여 보면, 제1센서(H1)측에 트랜지스터 Q10 및 바이어스용 저항기 R12가 추가됨을 알 수 있다. 이에 따라 직류 전원전압(Vo)이 감지부를 구성하는 각 센서(H1,H2,…,HN)에 균등하게 분배될 뿐만 아니라 각 센서(H1,H2,…,HN)에 흐르는 전류(i3,i4,…,iN)가 전원전압(Vo)의 변동에 대하여 엄정하게 유지된다.
제9도는 본 발명에 의한 파워 드라이브 회로와 정전압 공급회로를 조합한 3상 2극 모터의 구동회로도이다. 제9도의 구성 및 작용은 제4도, 제5도, 제6도, 및 제7도에 설명한 바와같다. 이와같이 감지부를 구성하는 각 센서로부터 출력되는 출력신호들(H11,H12,H21,H22,…,HN1,HN2)의 위상을 조정할 필요가 없다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 직류 무정류자 모터의 구동회로에 의하면, 회전자를 감지하는 감지부를 구성하는 각 센서로부터 출력되는 출력신호들의 위상을 조정할 필요가 없으므로 회로가 단순해지고 소비전력이 절감된다.

Claims (2)

  1. 회전자의 주위에 배열되어 회전자의 위치에 따라 감지 신호를 발생시키는 감지부; 및 상기 감지 신호를 이용하여 고정자 코일에 전류를 흘려주는 고정자 코일 제어부를 구비하는 직류 무정류자 모터의 구동회로에 있어서, 상기 회전자가 검출되면 회전 반주기보다 큰 소정의 시간동안 하이(H)상태가 되는 제1감지신호 및 상기 하이상태가 끝나기 전에 시작되어 상기 소정의 시간동안 하이상태가 되는 제2감지신호를 발생시키는 감지부; 상기 제1감지신호 및 제2감지신호중 어느하나가 로우(L)상태인 동안에 상기 고정자 코일에 전류를 흘려주는 고정자 코일제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류 무정류자 모터의 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지부에는 직류 전원전압을 감지부에 균등하게 분배시키는 전압분배회로가 접속되는 것을 특징으로 하는 직류 무정류자 모터의 구동회로.
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