KR960001954B1 - Switched reluctance motor - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 일반적인 3상 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 개략도.1 is a schematic diagram of a stator and a rotor of a typical three-phase switched reluctance motor.
제2도는 일반적인 3상 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 개략도.2 is a schematic diagram of a stator and a rotor of a typical three-phase switched reluctance motor.
제3도는 종래 3상 스위치드 릴럭턴스 모터에 설치되는 센서 디스크와 센서의 배치도.3 is a layout view of a sensor disk and a sensor installed in a conventional three-phase switched reluctance motor.
제4도는 종래 3상 스위치드 릴럭턴스 모터에서의 센서검출신호와 상여자신호의 타이밍도.4 is a timing diagram of a sensor detection signal and an excitation signal in a conventional three-phase switched reluctance motor.
제5도는 종래 4상 스위치드 릴럭턴스 모터에 설치되는 센서 디스크와 센서의 배치도.5 is a layout view of a sensor disk and a sensor installed in a conventional four-phase switched reluctance motor.
제6도는 종래 4상 스위치드 릴럭턴스 모터에서의 센서검출신호와 상여자신호의 타이밍도.6 is a timing diagram of a sensor detection signal and an excitation signal in a conventional four-phase switched reluctance motor.
제7도는 본 발명에 의한 4상 스위치드 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 개략도.7 is a schematic diagram of a stator and a rotor of a four-phase switched reluctance motor according to the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 4상 스위치드 릴럭턴스 모터의 센서 디스크의 구조와 센서의 배치도.8 is a configuration diagram of a sensor disk and a sensor arrangement of a four-phase switched reluctance motor according to the present invention.
제9도는 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 센서 디스크와 센서의 설치상태를 보인 부분 단면도.9 is a partial cross-sectional view showing the installation state of the sensor disk and the sensor of the switched reluctance motor according to the present invention.
제10도는 본 발명에 의한 4상 스위치드 릴럭턴스 모터의 센서검출신호와 상여자신호의 일예를 보인 논리표.10 is a logic table showing an example of a sensor detection signal and an excitation signal of a four-phase switched reluctance motor according to the present invention.
제11도는 본 발명에 의한 4상 스위치드 릴럭턴스 모터의 컨덕션 각도와 어드벤스 각도를 설명하기 위한 인덕턴스 프로파일 파형도.11 is an inductance profile waveform diagram for explaining the conduction angle and the advance angle of a four-phase switched reluctance motor according to the present invention.
제12도는 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 돌극비에 따른 컨덕션 각도와 어드밴스 각도의 적용예를 보인표.12 is a table showing an application example of the conduction angle and the advance angle according to the pole-pole ratio of the switched reluctance motor according to the present invention.
제13도는 본 발명이 적용된 3상 릴럭턴스 모터의 센서 디스크와 센서의 배치도.13 is a layout view of a sensor disk and a sensor of a three-phase reluctance motor to which the present invention is applied.
제14도는 본 발명이 적용된 3상 릴럭턴스 모터에서의 센서검출신호와 상여자신호의 타이밍도.14 is a timing diagram of a sensor detection signal and an excitation signal in a three-phase reluctance motor to which the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 고정자 12 : 회전자11: stator 12: rotor
13 : 고정자의 돌극 14 : 회전자의 돌극13 stator poles 14 stator poles
15 : 권선 20, 40 : 센서 디스크15: winding 20, 40: sensor disk
21, 23, 41 43 : 개구부 22, 24, 42, 44 : 폐쇄부21, 23, 41 43: opening 22, 24, 42, 44: closing
30 : 앤드 브레키트 31 : 회전축30: end Brekit 31: rotation axis
31a : 회전축의 평면부 31b : 회전축의 나사부31a: flat part of the rotating shaft 31b: screw part of the rotating shaft
32 : 스페이서 33, 36a : 너트32: spacer 33, 36a: nut
34 : 센서 브레키트 35 : 빔홀34: sensor kit 35: beam hole
36 : 나사 37 : 베어링36: screw 37: bearing
본 발명은 릴럭턴스 모터(Reluctance Motor)에 관한 것으로, 특히 직접 구동방식 세탁기 등에서 요구되는 저속, 고토오크(高Torque)를 얻을 수 있으면서도 고정자와 회전자의 돌극수를 줄이고, 2개의 센서와 간단한 구성의 제어부만으로 정/역방향 회전제어를 할 수 있게 한 스위치드(Switched) 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reluctance motor, and in particular, it is possible to obtain low speed and high torque required by a direct drive type washing machine and the like, while reducing the number of poles of the stator and the rotor. The present invention relates to a switched reluctance motor that enables forward / reverse rotation control with only a control unit of.
일반적으로 스위치드 릴럭턴스 모터는, 비교적 단순한 제어방식을 채택하고 있기 때문에 그 제작이 용이하고, 가격이 저렴하여 직접 구동방식 세탁기나 진공청소기 등의 동력원으로 주로 사용되고 있다.In general, a switched reluctance motor adopts a relatively simple control method, and thus is easily manufactured and inexpensive. Therefore, a switched reluctance motor is mainly used as a power source such as a direct drive type washing machine or a vacuum cleaner.
이러한 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터는, 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 복수개의 돌극(pole)(3)이 내향으로 모터의 하우징에 고정설치된 고정자(1)와, 복수개의 돌극(4)이 외향으로 형성되어 상기 고정자(1)의 돌극(3)들의 내측에 회전축(2a)을 중심으로 회전가능하게 설치된 회전자(2)와, 상기 고정자(1)의 돌극(3)들에 감겨진 권선(5)과, 상기 회전자(2)의 위치를 검출하는 위치검출장치와, 그 위치검출장치의 위치검출신호에 의거해서 각 상여자신호를 발생시켜 각 상의 권선에 전원을 공급하는 제어부로 구성되고, 3상 모터와 4상 모터에서 고정자와 회전자의 돌극 비는 각각 6 : 4 및 8 : 6 비율로 되어 있다.Such a general switched reluctance motor includes a stator 1 having a plurality of poles 3 fixed inwardly in a housing of the motor as shown in FIGS. 1 and 2, and a plurality of protrusions 4. The rotor 2 is formed outwardly and is rotatably installed around the rotation shaft 2a inside the protrusions 3 of the stator 1 and wound around the protrusions 3 of the stator 1. A position detection device for detecting the position of the winding 5, the rotor 2, and a control unit for generating power of each phase excitation signal based on the position detection signal of the position detection device to supply power to the windings of each phase. In the three-phase and four-phase motors, the pole ratios of the stator and the rotor have a ratio of 6: 4 and 8: 6, respectively.
이와같이 구성되는 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the general switched reluctance motor is configured as follows.
고정자(1)에 감겨진 권선(5)이 여자되면, 고정자(1)의 돌극(3)과 회전자(2)의 돌극(4)과 사이의 릴럭턴스(자기저항)가 최소가 되는 방향으로 회전력이 생기게 되며, 그 회전력이 연속적으로 발생하도록 고정자(1)의 권선(5)을 순차 여자시킴으로써 모터의 구동이 이루어진다.When the winding 5 wound around the stator 1 is excited, the reluctance (magnetic resistance) between the salient pole 3 of the stator 1 and the salient pole 4 of the rotor 2 is minimized. The rotational force is generated, and the drive of the motor is achieved by sequentially exciting the windings 5 of the stator 1 so that the rotational force is continuously generated.
이때, 각 상의 권선을 순차적으로 여자시키기 위해서 위치검출장치를 이용하여 회전자(2)의 위치를 검출한 후, 그 위치검출신호를 논리조합하여 각 상을 차례로 여자시키게 된다.At this time, in order to sequentially excite the windings of each phase, the position of the rotor 2 is detected by using the position detection device, and then the phase detection signals are logically combined to excite each phase in turn.
그런데, 고정자(1)와 회전자(2)의 돌극수 비가 3상 모터인 경우에 제1도에 도시된 바와같이 6 : 4 비율이고, 4상 모터인 경우에는 제2도에 도시된 바와같이 8 : 6 비율로서, 이는 3상 모터와 4상 모터의 기본구조의 돌극수 비율이나, 세탁기와 같이 저속 및 고토오크를 요구하는 제품의 동력원으로 사용하는 릴럭턴스 모터에 있어서 실제 고정자와 회전자는 6 : 4 및 8 : 6 비율의 소정배수의 돌극수를 가지고 있으며, 적어도 3상 이상으로 권선이 구성된다. 그 이유는 고정자와 회전자의 돌극수를 증가시켜 저속에서도 고 토오크를 얻기 위함이다.By the way, the pole number ratio of the stator 1 and the rotor 2 has a 6: 4 ratio as shown in FIG. 1 in the case of a three-phase motor, and as shown in FIG. 2 in the case of a four-phase motor. 8: 6 ratio, which is the ratio of the number of poles in the basic structure of three-phase motor and four-phase motor, or in the reluctance motor used as a power source for products requiring low speed and high torque, such as washing machines, the actual stator and rotor It has a number of poles of a predetermined multiple of 4 and 8: 6 ratio, and the winding is composed of at least three phases. The reason for this is to increase the number of poles of the stator and rotor to obtain high torque even at low speeds.
예컨데, 미국특허 "4,998,052"호에 의하면, 세탁기의 동력원으로 사용되는 릴럭턴스 모터의 고정자와 회전자의 돌극수를 6 : 4 비율 및 8 : 6비율의 3배 내지 그 이상(예 ; 5배)으로 구성하도록 되어 있다.For example, according to US Patent No. 4,998,052, the number of poles of the stator and the rotor of the reluctance motor used as the power source of the washing machine is three to four times higher than the ratio of 6: 4 and 8: 6 (for example, five times). It is configured to be.
즉, 저속에서 고토오크를 얻기 위하여 3상의 경우에는 고정자(1)의 돌극(3)을 18개 내지 30개로 구성하고 회전자(2)의 돌극(4)을 6 : 4의 비율에 맞추어서 12개 내지 20개로 구성하고 있으며, 4상의 경우 고정자(1)의 돌극(3)을 24개 내지 40개로 하고 회전자(2)의 돌극(4)을 8 : 6의 비율에 맞추어서 18개 내지 30개로 구성하고 있다.That is, in order to obtain high torque at a low speed, in the three phases, 18 to 30 protrusions 3 of the stator 1 are configured, and 12 protrusions 4 of the rotor 2 are adjusted in a ratio of 6: 4. In the case of four phases, the number of poles 3 of the stator 1 is 24 to 40, and the number of poles 4 of the rotor 2 is 18 to 30 according to the ratio of 8: 6. Doing.
또한, 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 위치검출장치는, 제3도 및 제5도에 도시된 바와같이 3상의 경우에는 3개, 4상의 경우에는 4개의 옵티컬 센서(S1‥S3), (S1‥S4)가 모터하우징에 고정설치되고, 회전자(2)와 동일한 형상을 가지며 회전자(2)와 함께 회전하는 인터러프팅 방식 센서 디스크(Interupting Type Sensor Disk)(6)가 회전축(2a)에 고정설치되며, 각 센서들의 위치검출신호를 제어부(도시안됨)를 통해 논리조합하여 각 상을 차례로 구동시키도록 되어 있다. 상기 센서 디스크(6)에는 회전자(2)의 돌극(4)수와 동일수의 날개(7)가 형성되어 있으며, 상기 센서(S1‥S3), (S1‥S4)가 날개(7)들의 통과를 각각 검출하도록 되어 있다. 여기서, 제3도 및 제5도는 고정자와 회전자의 돌극수가 6 : 4 및 8 : 6인 경우를 예시하고 있다.In addition, the position detection apparatus of the conventional switched reluctance motor, as shown in Figs. 3 and 5, three optical sensors (S 1 ... S 3 ), three for the three phases, (S 1 ‥ S 4 is fixed to the motor housing, has the same shape as the rotor (2) and the interupting type sensor disk (6) that rotates with the rotor (2) is a rotating shaft ( It is fixed to 2a) and logically combines the position detection signal of each sensor through a control unit (not shown) to drive each phase in turn. The sensor disk 6 is provided with the same number of wings 7 as the number of the salient poles 4 of the rotor 2, and the sensors S 1 S 3 , S 1 S 4 Detects the passage of (7), respectively. 3 and 5 illustrate the case where the number of poles of the stator and the rotor is 6: 4 and 8: 6.
예를들어, 종래 3상 릴럭턴스 모터의 위치검출장치는 제3도에 도시한 바와같이 센서 디스크(6)에 날개(7)가 90°간격으로 형성되며, 그 날개(7)가 원주의 30°를 차지하며, 날개와 날개 사이의 절취부(8)가 원주의 60°를 차지하도록 구성되어 있다. 또, 센서(S1‥S3)는 동일 원주상에 120°간격으로 배치되어 각 센서(S1‥S3)가 센서 디스크(6)의 날개(7)를 순차적으로 검출하도록 되어 있다.For example, in the conventional position detection apparatus of a three-phase reluctance motor, as shown in FIG. 3, vanes 7 are formed in the sensor disk 6 at 90 ° intervals, and the vanes 7 are circumferential 30 degrees. It occupies °, and the cutting part 8 between a wing | blade is comprised so that it may occupy 60 degrees of a circumference. The sensors S 1 to S 3 are arranged at the same circumference at 120 ° intervals so that the sensors S 1 to S 3 detect the vanes 7 of the sensor disk 6 in sequence.
이에 따라 센서(S1‥S3)에서의 검출신호는 제4도와 같이 S1, S2, S3로 나타나며, 이를 TTL 소자로 되는 제어부(도시되지 않음)에 의하여 전류명령 및 각도명령(Angle Command)를 발생시키는 부분의 신호와 더불어 a상여자신호(S1·S2)와 b상여자신호(·S2) 및 c상여자신호(S1·)를 생성하여 모터를 반시계방향으로 구동하게 되는 것이다. 센서들의 부호화 센서신호의 부호는 편의상 동일부호로 표시한다. 여기서 상여자신호는 릴럭턴스 모터 구동부(도시안됨)의 각 상을 여자시키는 스위칭 소자의 베이스나 게이트 구동신호로 이용되어 모터를 구동하는 것으로 그 상여자신호가 a→b→c순으로 인가되면 회전자(2)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 상여자신호가 a→c→b순으로 이루어지면 시계방향으로 회전하게 된다. 이때, 3상 모터의 상여자신호를 발생시킬때의 2개의 센서신호만으로 상여자신호를 발생시킬 수 있으나, 방향에 따라 상어드밴스 각도를 반대로 고려해주어야 하므로, 3개의 센서가 필요하다. 즉, 반시계방향회전시에는 S1과 S2센서에 의한 위치검출신호에 의해 각 상여자신호를 발생시키도록 되어 있고, 시계방향으로 회전시키는 경우에는 반시계방향회전시와는 반대의 상어드밴스 각도를 고려해주어야 하므로, S1과 S3센서에 의한 위치검출신호를 조합하여 상여자신호를 발생시키도록 되어 있다.Accordingly, the detection signals from the sensors S 1 ˜ S 3 are represented by S 1 , S 2 , and S 3 as shown in FIG. 4, and the current command and angle command (Angle) are controlled by a control unit (not shown) that is a TTL element. A phase excitation signal (S 1 · S 2 ) and b phase excitation signal ( S 2 and c phase excitation signal (S 1) ) To drive the motor counterclockwise. Codes of the sensor signals of the sensors are denoted by the same symbols for convenience. The excitation signal is used as a base or gate driving signal of a switching element that excites each phase of the reluctance motor driver (not shown) to drive the motor. When the excitation signal is applied in the order a → b → c, The electron 2 rotates in the counterclockwise direction, and rotates in the clockwise direction when the excitation signal is made in the order a → c → b. At this time, it is possible to generate the excitation signal by using only two sensor signals when generating the excitation signal of the three-phase motor, but three sensors are required because the angle of the angle should be considered in reverse according to the direction. That is, when the counterclockwise rotation, each phase excitation signal is generated by the position detection signal by the S 1 and S 2 sensors, and when the clockwise rotation is performed, the counteradvanced opposite to the counterclockwise rotation. Since the angle must be taken into consideration, the position detection signal by the S1 and S3 sensors are combined to generate the excited signal.
한편, 4상 모터의 경우에는 제5도에 도시한 바와같이 센서 디스크(6)에 날개(7)를 60°간격으로 형성하되 날개(7)는 원주의 18°를 차지하도록 하고 절취부(8)는 원주의 42°를 차지하도록 하며, 센서(S1‥S4)는 45°간격으로 배치하여 센서(S1‥S4)들이 각각 센서 디스크(6)의 날개(7)들을 순차적으로 검출하도록 배치되어 있다.On the other hand, in the case of a four-phase motor, as shown in FIG. 5, blades 7 are formed on the sensor disk 6 at 60 ° intervals, but the blades 7 occupy 18 ° of the circumference and the cutout 8 ) Occupies 42 ° of the circumference, and the sensors S 1 ‥ S 4 are arranged at 45 ° intervals so that the sensors S 1 ‥ S 4 detect the vanes 7 of the sensor disk 6 in sequence. It is arranged to.
이에 따라 센서(S1‥S4)에서의 검출신호는 제6도와 같이 18°동안 저전위신호이고, 42°동안 고전위신호가 되는 S1, S2, S3, S4로 나타나며, 이를 TTL 소자로 구성되는 제어부(도시되지 않음)에 의하여 전류명령 및 각도 명령(Angle Command)를 발생시키는 부분의 신호와 더불어 a상여자신호(·S4)와 b상여자신호(S3·)와 c상여자신호(S2·) 및 d상여자신호(S1·)를 생성하여 모터를 반시계방향으로 구동하게 되는 것이다. 여기서 상여자신호가 a→b→c→d순으로 인가되면 회전자(2)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 상여자신호가 a→d→c→b순으로 이루어지면 시계방향으로 회전하게 된다.Accordingly, the detection signal from the sensor S 1 ‥ S 4 is shown as S 1 , S 2 , S 3 , S 4 which is a low potential signal for 18 ° and becomes a high potential signal for 42 ° as shown in FIG. 6. In addition to the signal of the portion generating the current command and the angle command by a control unit (not shown) composed of a TTL element, the a-phase excitation signal ( S 4 and b phase excitation signal (S 3) ) And c phase excitation signal (S 2 ) And d phase excitation signal (S 1 ) To drive the motor counterclockwise. Here, when the excitation signal is applied in the order a → b → c → d, the rotor 2 rotates in the counterclockwise direction, and when the excitation signal is made in the order a → d → c → b, it rotates clockwise. do.
그러나, 직접 구동타잎 세탁기에서와 같이 단순한 정/역방향 구동만을 필요로 하는 경우에도, 3상의 경우 3개, 4상의 경우 4개의 센서를 필요로 하며, 또 이들 센서에 의하여 검출된 신호와 회전방향 및 속도에 따라 정/역방향 어드벤스(Advance)각도 등을 고려해서 상여자신호를 발생시켜야 하므로, 제어부가 매우 복잡하게 된다. 이로인해 가정용 제품의 동력원으로 사용하기에는 필요 이상으로 복잡하게 되어 원가상승을 초래하게 되는 문제점이 있었다.However, even in the case of requiring only simple forward / reverse driving as in a direct drive type washing machine, three sensors in three phases and four sensors in four phases are required, and the signals and rotation directions and According to the speed, the excitation signal must be generated in consideration of the forward / reverse advance angle and the like, so that the control unit becomes very complicated. As a result, it is more complicated than necessary to use as a power source of household products, resulting in a cost increase.
또한, 복수개의 센서들간에 일정한 각도, 즉, 3상인 경우에는 120°, 4상인 경우에는 45°로 센서들 상호간의 상대위치가 제한되므로, 조립성이 나쁘고, 특히, 센서들 상호간의 상대위치가 정확히 맞지 않게 되면, 위치검출신호의 오차가 발생되는 문제점이 있다.In addition, since the relative positions between the sensors are limited to a certain angle between the plurality of sensors, that is, 120 ° for three phases and 45 ° for four phases, assembly is poor, and in particular, relative positions between the sensors are poor. If it is not exactly, there is a problem that the error of the position detection signal occurs.
예를 들어, 3상 모터에서 2개의 센서에 의한 위치검출신호만으로 상여자신호를 발생시키므로, 그 2개 센서의 위치관계가 정확하게 맞지 않으면, 2개의 센서에 의한 위치검출신호가 동시에 변해야하는 시점(예; 제4도의 30°, 120°)에서 동시에 변하지 못하고, 무신호 구간이나 신호 중첩구간이 발생되며, 이로인해 그러한 에러구간에 모터가 정지되었을 경우에는 모터가 스타트되지 못하고, 구동중에 짧은 순간이지만 원하지 않는 상의 여자신호가 발생되는 문제점이 있다.For example, since the three-phase motor generates the excitation signal only by the position detection signals by the two sensors, if the positional relationship between the two sensors is not correct, the point of time when the position detection signals by the two sensors should be changed at the same time ( Example: 30 °, 120 ° in Fig. 4) does not change at the same time, and no signal section or signal overlapping section is generated. Therefore, if the motor is stopped in such error section, the motor does not start, There is a problem that an unwanted excitation signal is generated.
또한, 종래의 릴럭턴스 모터에서는 저속, 고토오크를 얻기 위해서 고정자와 회전자의 돌극 갯수를 8 : 6구조 또는 6 : 4구조의 3 내지 5배로 정하도록 되어있으므로, 돌극의 갯수가 너무 많아지며 이에 따라 구조가 복잡하게 되어 모터의 소형화에 제한이 생기고, 제작이 비교적 용이하게 된다고 하는 릴럭턴스 모터의 장점을 충분히 살릴 수 없게 되는 문제점이 있었다.In addition, in the conventional reluctance motor, the number of poles of the stator and the rotor is set to be 3 to 5 times of the 8: 6 structure or the 6: 4 structure in order to obtain low speed and high torque. Accordingly, there is a problem in that the structure becomes complicated and the miniaturization of the motor occurs, and the advantage of the reluctance motor, which is relatively easy to manufacture, cannot be fully utilized.
본 발명의 목적은, 종래의 문제점들을 해소시키기 위한 것으로, 2개의 센서만으로 회전자의 위치를 검출하여 정/역회전을 제어할 수 있도록 한 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하려는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a switched reluctance motor capable of controlling forward / reverse rotation by detecting the position of a rotor with only two sensors.
본 발명의 다른 목적은, 2개의 센서를 동일선상에 배치하여 회전자의 위치를 검출할 수 있도록 함으로써, 모터의 조립성을 향상시킴과 아울러 센서들의 위치관계에 따른 에러를 방지토록하 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to arrange two sensors on the same line so that the position of the rotor can be detected, thereby improving the assembly of the motor and preventing errors due to the positional relationship of the sensors. To provide a motor.
본 발명의 또 다른 목적은, 어드밴스 각도를 컨덕턴스 각도의 좌우에서 대칭되게하여 정방향 및 역방향회전시에 각각 동일한 상어드밴스 각도가 주어지도록 함으로써, 제어부를 간단히 구성할 수 있게한 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하려는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a switched reluctance motor that makes it easy to configure the control unit by making the advance angle symmetrical to the left and right of the conductance angle so that the same upper and lower advance angles are given at forward and reverse rotation, respectively. will be.
본 발명의 또 다른 목적은, 고정자와 회전자의 돌극수 비를 6 : 4구조 및 8 : 6구조의 2배 즉, 12 : 8구조 및 16 : 12구조로 구성하고, 권선을 3상 및 4상으로 구성하여 릴럭턴스 모터의 장점인 제작의 용이성을 살리고, 종래에 비해 소형화에도 기여 할 수 있게함과 아울러 세탁기 등에 적용하기에 충분한 저속, 고토오크를 낼 수 있도록 한 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하려는 것이다.It is still another object of the present invention that the pole number ratio of the stator and the rotor is composed of twice the 6: 4 structure and the 8: 6 structure, that is, the 12: 8 structure and the 16:12 structure, and the windings are three-phase and four- It is designed to provide a switched reluctance motor that can make low speed and high torque enough to be applied to a washing machine, while also making it easy to manufacture, which is an advantage of reluctance motor, and contributing to miniaturization. will be.
이와 같은 본 발명의 목적들은, 내향으로 복수개의 돌극이 형성되어 모터의 하우징에 고정설치된 고정자 및 회전축에 복수개의 돌극이 형성되어 상기 고정자의 내측에 회전가능하게 설치된 회전자와, 상기 고정자의 각 돌극들에 감겨지고 적어도 3상 이상의 형태로 연결되어 모터의 구동을 위한 에너지를 발생시키는 여자권선과, 상기 회전자의 위치를 검출하는 위치검출장치 및 그 위치검출장치의 위치검출신호에 의거해서 상기 여자권선의 각 쌍을 차례로 여자시키는 상여자신호를 발생시켜 각 상별로 상기 여자권선에 전원을 공급하는 제어부로 구성되고, 상기 고정자와 회전자의 돌극 비가 6 : 4 및 8 : 6의 어느 한 비율이되, 실제 돌극수가 각각 그 돌극비 돌극수가 2배가 되며, 상기 위치검출장치는, 디스크의 가장자리부분에 2개의 동심원 형태로 각각 원주각의 소정각도를 차지하는 소정수의 개구부와 폐쇄부가 교호로 형성되어 상기 회전자와 같이 회전되게 회전축에 삽입고정된 센서 디스크와, 그 센서 디스크의 2개의 동심원형태로 형성된 개구부 및 폐쇄부의 통과를 각각 검출하는 2개의 센서로 이루어지고, 상기 센서 디스크 2개의 동심원형태로 개구부와 폐쇄부가 이루어지되, 외측의 개구부 및 폐쇄부와 내측의 개구부 및 폐쇄부가 차지하는 원주각이 서로 1/2씩 중첩되게 형성되며, 상기 2개의 센서와 상기 센서 디스크 및 상기 회전자의 상대 위치관계는, 컨덕션 각도의 좌우측에 그 컨덕션 각도의 1/2이 되는 어드밴스 각도가 주어지도록 관계있게 조립설치 된다.Objects of the present invention as described above, a plurality of protrusions are formed inwardly and the rotor is fixed to the housing of the motor and a plurality of protrusions are formed on the rotating shaft is rotatably installed inside the stator, each pole of the stator The excitation winding wound on the field and connected in at least three phases to generate energy for driving the motor, a position detecting device for detecting the position of the rotor, and a position detecting signal of the position detecting device. And a control unit for generating an excitation signal for exciting each pair of windings in turn and supplying power to the excitation winding for each phase, wherein the ratio of the poles of the stator and the rotor is 6: 4 and 8: 6. The actual number of poles is twice the number of poles, and the position detecting device has two concentric circles at the edge of the disc. A predetermined number of openings and closures occupying a predetermined angle of each circumference are alternately formed and inserted into the rotating shaft so as to rotate like the rotor, and through the openings and closing portions formed in two concentric circles of the sensor disk. It consists of two sensors each detecting, the sensor disk is formed in the opening and the closing portion in the form of two concentric circles, the outer circumference and the circumferential angle occupied by the opening and the closing portion and the inner portion and the closing portion is formed to overlap each other by 1/2 The relative positional relationship between the two sensors, the sensor disk, and the rotor is relatively assembled so as to give an advance angle of 1/2 of the conduction angle to the left and right sides of the conduction angle.
즉, 상기 2개의 센서는 상기 고정자의 임의의 돌극의 중앙선과 일치되게 고정설치하고, 상기 센서 디스크는 그 센서 디스크의 외측 개구부와 내측 개구부가 중첩되는 부분의 중앙선이 상기 회전자의 임의의 돌극의 중앙선과 일치되게 조립설치하여 정/역방향 회전시의 어드밴스 각도가 같도록 되어 있는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터를 구성함으로써, 달성되는 것이다.That is, the two sensors are fixedly installed so as to coincide with the center line of any salient pole of the stator, and the sensor disc has a center line of a portion where the outer and inner openings of the sensor disc overlap with each other. It is achieved by constructing a switched reluctance motor according to the present invention in which the advancing angle in forward / reverse rotation is the same as assembled and aligned with the center line.
이하 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.Hereinafter, a switched reluctance motor according to the present invention will be described in detail according to the embodiment shown in the accompanying drawings.
제7도 및 제8도는 본 발명을 4상 릴럭턴스 모터에 적용한 실시예를 도시하는 것으로, 이에 도시한 바와 같이 각각의 복수개의 돌극(13), (14)을 가지며 이들 돌극(13), (14)의 갯수비가 8 : 6인 고정자(11) 및 회전자(12)와, 상기 고정자(11)의 각 돌극(13)에 4상 형태로 감긴 여자 권선(15)과, 상기 회전자의 위치를 검출하는 위치검출장치와, 그 위치검출장치의 위치검출신호에 의거해서 상여자신호를 발생시켜 각 상 권선(15)에 전원을 공급하는 제어부(도시안됨)로 구성되어 있다.7 and 8 show an embodiment in which the present invention is applied to a four-phase reluctance motor, and as shown therein, each of the plurality of protrusions 13 and 14 has these protrusions 13 and ( A stator 11 and a rotor 12 having a number ratio of 14 to 8), an excitation winding 15 wound in a four-phase form around each salient pole 13 of the stator 11, and the position of the rotor. And a control unit (not shown) for generating an excitation signal based on the position detection signal of the position detection device and supplying power to each of the phase windings 15.
여기서, 상기 고정자(11)의 돌극(13)과 회전자(12)의 돌극(14)의 갯수를 16 : 12로 구성하여 8 : 6의 갯수비를 만족시키도록 하였다. 즉, 고정자(11)와 회전자(12)의 돌극(13), (14)의 갯수를 그 갯수비인 8 : 6의 2배수로 한 것이다.Here, the number of the salient poles 13 of the stator 11 and the salient poles 14 of the rotor 12 was configured to be 16:12 to satisfy the number ratio of 8: 6. In other words, the number of the salient poles 13 and 14 of the stator 11 and the rotor 12 is twice the number ratio of 8: 6.
또, 상기 위치검출장치는 제8도에 도시한 바와같이 2개의 동심원 형태로 개구부와 폐쇄부가 각각 형성되어 상기 회전자의 회전축에 고정설치된 센서 디스크(20)와, 그 센서 디스크(20)의 개구부의 통과를 각각 검출하는 2개의 센서(S1), (S2)로 구성된다.In addition, as shown in FIG. 8, the position detecting device includes a sensor disk 20 having two openings and a closing portion formed in two concentric circles and fixed to the rotating shaft of the rotor, and the opening of the sensor disk 20. It consists of two sensors S1 and S2 which respectively detect the passage of.
상기 센서 디스크(20)는, 디스크의 외주부에 복수개(회전자의 돌극수와 같은수인 12개)의 개구부(21)와 폐쇄부(22)가 형성되고 그 내측에는 같은수(12개)의 개구부(23)와 폐쇄부(24)가 외측의 개구부(21)와 폐쇄부(22)에 대하여 1/2씩 엇갈리도록 형성되어 있다.The sensor disk 20 has a plurality of openings 21 and closing portions 22 formed in the outer peripheral portion of the disk (12, the same number as the number of protrusions of the rotor), and the same number (12) inside the disk. The opening part 23 and the closing part 24 are formed so that 1/2 may be crossed with respect to the outer side opening part 21 and the closing part 22. FIG.
상기 외측 개구부(21)와 상기 내측 개구부(23)는 각각 센서 디스크(20)의 평면에 천공된 원호상의 장공 형태로 형성되며, 천공되지 않은 부분에 의하여 외측 폐쇄부(22) 및 내측 폐쇄부(24)가 각각 형성된다. 이에 한정되지 않고, 상기 외측 개구부가 절취부 형태로 형성되며, 폐쇄부는 날개 형태로 형성되고, 내측 개구부는 폐쇄부를 제외한 원호형 장공 형태로 형성할 수도 있다.The outer opening 21 and the inner opening 23 are each formed in the form of an arc-shaped long hole perforated in the plane of the sensor disk 20, and the outer closing portion 22 and the inner closing portion ( 24) are formed respectively. Not limited to this, the outer opening may be formed in the form of a cutout, the closing portion may be formed in the shape of a wing, the inner opening may be formed in the form of an arc-shaped hole except the closing portion.
그리고, 외측 개구부(21) 및 폐쇄부(22)는 원주상에서 각각 15°씩을 차지하도록 교호로 형성되며, 내측 개구부(23) 및 폐쇄부(24)도 원주상에서 각각 15°씩을 차지하도록 형성되고, 내측 개구부(23)는 외측 개구부(21)와 폐쇄부(22)에 각각 절반인 7.5°씩 중첩되게 배열형성되고 내측 폐쇄부(24)는 외측 개구부(21)와 폐쇄부(22)에 각각 절반인 7.5°씩 중첩되게 배열형성되어 있다.The outer opening 21 and the closing portion 22 are alternately formed so as to occupy 15 degrees each on the circumference, and the inner opening 23 and the closing portion 24 are also formed so as to occupy each 15 degrees on the circumference. The inner opening 23 is arranged so as to overlap with the outer opening 21 and the closing portion 22 by 7.5 °, respectively, and the inner closing portion 24 is half the outer opening 21 and the closing portion 22, respectively. It is arranged to overlap by 7.5 °.
또, 상기 2개의 센서(S1), (S2)는 상기 외측 개구부(21) 및 폐쇄부(22)와 내측 개구부(23)와 폐쇄부(24)의 통과여부를 각각 검출하는 것으로 옵티컬 센서를 사용한다. 도시예에서는 상기 센서(S1), (S2)를 한쪽에 설치하고 있으나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니며 서로 반대쪽(회전자를 중심으로 반대쪽)에 설치하여도 무방하다.In addition, the two sensors S 1 and S 2 detect whether the outer opening 21 and the closing part 22 and the inner opening 23 and the closing part 24 have passed, respectively. Use In the illustrated example, the sensors S 1 and S 2 are provided on one side, but are not necessarily limited thereto, and may be provided on opposite sides (the opposite side of the rotor).
여기서, 정/역회전시에 동일한 어드밴스 각도를 고려해주기 위해서 컨덕션(conduction) 각도의 좌우측 어드밴스 각도가 대칭이되게 즉, 어드밴스 각도가 컨덕션 각도의 1/2이 되게 센서 디스크(20), 센서(S1, S2) 및 회전자의 돌극과의 상대위치를 조정하여 조립한다.Here, the sensor disk 20, the sensor such that the left and right advance angles of the conduction angle are symmetrical, that is, the advance angle is 1/2 of the conduction angle in order to consider the same advance angle at the forward / reverse rotation. (S 1 , S 2 ) and the relative position with the salient pole of the rotor are assembled.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 2개의 센서(S1), (S2)는 고정자의 임의의 돌극의 중간선상에 일치되도록 모터 하우징이 소정부위에 고정설치되며, 상기 센서 디스크(20)는 그 센서 디스크(20)의 외측 개구부와 내측 개구부가 중첩되는 부분의 중간을 통과하는 가상선이 회전자의 임의의 돌극의 중간선에 일치되도록 상기 회전축에 고정설치된다. 즉, 외측 개구부의 시작 에지와 내측 개구부의 끝에지에서 각각 정/역방향 어드밴스 각도를 고려한 3.75°씩 떨어진 중간선과 상기 회전자의 임의 돌극의 중간선이 일치되게 조립된다. 또, 이와는 반대로 상기 센서 디스크(20)의 외측 개구부의 시작 에지부분을 상기 회전자의 임의의 돌극의 중간선와 일치되게 하고, 상기 2개의 센서를 상기 고정자의 임의의 돌극의 중간선에서 우측으로 3.75 어긋난 위치에 오도록 고정설치할 수도 있다. 단, 상기 돌극의 중간선이란 돌극의 가운데와 회전중심점을 통과하는 가상의 수직평면을 말한다.Specifically, the two sensors (S 1 ), (S 2 ) is a motor housing is fixed to a predetermined location so as to match the middle line of any protrusion of the stator, the sensor disk 20 is the sensor An imaginary line passing through the middle of the portion where the outer and inner openings of the disk 20 overlap each other is fixed to the rotating shaft so as to coincide with the middle line of any salient pole of the rotor. That is, the middle line separated by 3.75 degrees, taking into account the forward and reverse advance angles at the start edge of the outer opening and at the end of the inner opening, respectively, is assembled to coincide with the middle line of any salient pole of the rotor. On the contrary, the starting edge portion of the outer opening of the sensor disk 20 coincides with the middle line of any salient pole of the rotor, and the two sensors are 3.75 to the right from the middle line of any salient pole of the stator. It can also be fixed so that it is in the wrong position. However, the middle line of the salient pole is an imaginary vertical plane passing through the center of the salient pole and the rotation center point.
한편, 제9도에 도시한 바와같이 상기 센서 디스크(20)는 앤드 브래키드(30)측으로 돌출되는 회전축(31)의 후단부에 고정설치되고, 센서(S1), (S2)는, 일측부가 상하부로 분리되어 서로 대향해서 빔홀(35)이 형성되고 타측부가 일체형으로 이루어진 센서 브레키트(34)내에 각각의 발광소자와 수광소자가 내장되고, 그 센서 브레키드(34)의 타측부가 모터 하우징의 앤드 브레키트(30)에 나사(36) 및 너트(36a)로 고정되어 있다.On the other hand, as shown in FIG. 9, the sensor disk 20 is fixed to the rear end of the rotating shaft 31 protruding toward the end bracket 30, and the sensors S 1 and S 2 are The light emitting element and the light receiving element are built in the sensor bracket 34 in which one side portion is divided into upper and lower portions to face each other, and the beam hole 35 is formed, and the other side is integral, and the other portion of the sensor bracid 34 Is fixed to the end breach kit 30 of the motor housing with a screw 36 and a nut 36a.
이때, 상기 센서 디스크(20)를 회전축(31)에 고정함에 있어서는, 회전축(31)의 후단부에 스페이서(32)와 센서 디스크(20)를 순차적으로 끼우고, 회전축(31)의 후단부에 형성된 나사부(31b)에 너트(33)를 체결하여 회전축(31)과 센서 디스크(20)가 일체로 회전되도록 한다.At this time, in fixing the sensor disk 20 to the rotating shaft 31, the spacer 32 and the sensor disk 20 are sequentially inserted to the rear end of the rotating shaft 31, the rear end of the rotating shaft 31 The nut 33 is fastened to the formed screw part 31b so that the rotating shaft 31 and the sensor disk 20 are integrally rotated.
또, 상기 회전축(31)의 일측에 평면부(31a)를 형성하고 센서 디스크(20)의 축공(20a)에도 상기 평면부(31a)에 대응하는 직선부를 형성하거나 키박음 등의 방법을 이용하여 회전축(31)와 센서 디스크(20)의 결합시 항상 정확한 위치로 결합되도록 한다.In addition, the planar portion 31a is formed on one side of the rotating shaft 31, and a straight portion corresponding to the planar portion 31a is also formed in the shaft hole 20a of the sensor disk 20, or by using a method such as keying. When the rotating shaft 31 and the sensor disk 20 is coupled to be always in the correct position.
여기서, 상기 위치검출장치의 센서 디스크는, 고정자와 회전자의 돌극 비가 8 : 6이고, 그 돌극수가 16 : 12인 경우의 것을 예로 하고 있으며, 이에 한정되지 않고 실제 돌극수가 상기 돌극비 8 : 6의 3배 이상이 되면, 그 돌극수에 맞추어서 폐쇄부와 개구부가 차지하는 원주각을 각각 돌극수의 증가 비율에 맞추어서 감소시킴과 아울러 그 수를 배수로 증가시킨다.Here, the sensor disk of the position detecting device has an example in which the pole ratios of the stator and the rotor are 8: 6 and the pole poles are 16: 12, but the present invention is not limited thereto. : When it is more than 3 times of 6, the circumferential angle occupied by the closure and the opening in accordance with the number of the poles is decreased in accordance with the increase rate of the number of poles, respectively, and the number is increased by multiples.
제9도에서 미설명 부호 37은 회전축(31)을 앤드 브래키드(30)에 지지하기 위한 베어링이다.In FIG. 9, reference numeral 37 denotes a bearing for supporting the rotation shaft 31 to the end bracket 30.
이와같이 구성된 본 발명에 의한 4상 릴럭턴스 모터는, 구동되기 시작하여 회전자(12)가 회전하면 이 회전자(12)와 함께 회전축(31)에 고정설치된 센서 디스크(20)가 회전하게 되며, 이에 따라 센서(S1), (S2)는 센서 디스크(20)의 외측 개구부(21) 및 폐쇄부(22)와 내측 개구부(23) 및 폐쇄부(24)의 통과여부를 각각 교호로 검출하게 된다.In the four-phase reluctance motor according to the present invention configured as described above, when the rotor 12 starts to be driven, the sensor disk 20 fixed to the rotating shaft 31 together with the rotor 12 rotates. Accordingly, the sensors S 1 and S 2 alternately detect whether the outer opening 21 and the closing portion 22 and the inner opening 23 and the closing portion 24 of the sensor disk 20 pass through each other. Done.
상기 센서(S1), (S2)에 의한 위치검출신호는 제10도에 도시한 바와같이 시계반대방향(CCW)으로 회전되는 경우에는 [S1,S2]신호가 "[1,0]→[0,0]→[0,1]→[1,1]"로 반복해서 나타나게 되며, 이 신호는 제어부(도시안됨)에 의하여 각 상여자신호는 논리조합되어 b→a→d→c상을 차례로 구동시키게 된다. 또 이와는 반대로 시계방향(CW)으로 회전되는 경우에는 [S1,S2]신호가 "[1,0]→[1,1]→[0,1]→[0,0]" 로 반복해서 나타나게 되며, 이 신호는 제어부(도시안됨)에 의하여 각 상여자신호로 논리조합되어 d→a→b→c상을 차례로 구동시키게 된다.When the position detection signals by the sensors S 1 and S 2 are rotated in the counterclockwise direction CCW as shown in FIG. 10, the signals [S1, S2] are " [1, 0] > [0,0] → [0,1] → [1,1] "is displayed repeatedly. This signal is logically combined with each phase excitation signal by the controller (not shown). Will be driven in turn. In contrast, when rotated clockwise (CW), the signal [S1, S2] is repeatedly displayed as "[1,0] → [1,1] → [0,1] → [0,0]". This signal is logically combined into the respective excitation signals by the control unit (not shown) to sequentially drive the d → a → b → c phases.
이때, 2개의 센서신호가 동시에 변하는 포인트 즉, 에지부분이 중첩되는 포인트가 없기 때문에 상여자신호의 오류가 발생되지 않고, 정확한 상여자신호를 발생시킬 수 있게 된다.At this time, since there is no point at which the two sensor signals change at the same time, that is, the point where the edge portion overlaps, an error of the excitation signal does not occur, and an accurate excitation signal can be generated.
또한, 제11도에 도시한 바와같이 인덕턴스의 기울기(dL/dθ)가 "+"인 구간은 기계각으로 15°가 되고 하나의 상이 여자되는 각인 컨덕션 앵글(θc)은 7.5°가 되며, 어드밴스 앵글(θa)은 3.75°가 되어 제어부에 의하여 2개의 센서(S1), (S2)에 의한 회전자 위치검출신호만으로서 정/역방향으로 구동시킬 수 있게 되다.In addition, as shown in FIG. 11, the section in which the inductance inclination (dL / dθ) is "+" becomes 15 ° in the machine angle and the conduction angle θc in which one phase is excited is 7.5 °, The advance angle θa becomes 3.75 ° so that the control unit can drive in the forward / reverse direction only by the rotor position detection signals by the two sensors S1 and S2.
또, 제12도는 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 돌비극에 따른 컨덕션 각도와 어드밴스 각도를 보인 것으로, 어드밴스 앵글(θa)이 컨덕션 앵클(θc)의 1/2이 된다. 따라서 하나의 컨덕션 앵글(θc)의 양측에 나타난 어드밴스 앵글(θa)은 서로 대칭이 되므로, 동작의 오류가 발생되는 일이 없어 정/역 방향 구동이 가능하게 되며, 돌극비를 16 : 12로 하여 직접 구동방식 세탁기에서 요구되는 저속, 고토오크를 얻을 수 있게 되는 것이다.12 shows the conduction angle and the advance angle according to the rock trajectory of the switched reluctance motor according to the present invention, wherein the advance angle θa is 1/2 of the conduction angle θc. Therefore, the advance angles θa shown on both sides of one conduction angle θc are symmetrical with each other, so that operation errors do not occur and forward / reverse driving is possible. The low speed, high torque required by the direct drive type washing machine will be obtained.
한편, 제13도는 본 발명에 의한 3상 릴럭턴스 모터의 회전자 위치검출장치를 도시하는 것으로, 이에 도시한 바와같이 외주부에 다수개(도면에서는 4개)의 개구부(41)와 폐쇄부(42)가 형성되고 그 내측에는 또 다른 다수개(도면에서는 4개)의 개구부(43)와 폐쇄부(44)가 외측의 개구부(41)와 폐쇄부(42)에 대하여 엇갈리도록 형성된 센서 디스크(40)와, 상기 외측 개구부(41)와 폐쇄부(42)의 통과여부를 감지하는 센서(S1)와 상기 내측 개구부(43)와 폐쇄부(44)의 통과여부를 감지하는 센서(S2)을 구비한다.On the other hand, Figure 13 shows a rotor position detection device of a three-phase reluctance motor according to the present invention, as shown therein a plurality of (41 in the figure) the opening 41 and the closing portion 42 in the outer peripheral portion ) Is formed and another plurality of openings 43 and closing portions 44 are formed so as to stagger with respect to the outer opening 41 and closing portion 42. ) And a sensor S 1 for detecting whether the outer opening 41 and the closing part 42 are passed, and a sensor S 2 detecting whether the inner opening 43 and the closing part 44 are passing. It is provided.
상기 외측 개구부(41)는 절취부 형태로 형성하며 외측 폐쇄부(42)는 날개 형태로 형성하고, 상기 내측 개구부(43)는 센서 디스크(40)의 평면에 천공된 원호상 장공 형태로 형성되며, 천공되지 않은 부분에 의하여 폐쇄부(44)가 형성되도록 한다. 한편, 상기 외측 및 내측 개구부(41), (43)는 센서 디스크(40)의 평면에 천공된 원호상 장공 형태로 형성하고, 천공되지 않은 부분에 의하여 폐쇄부(42), (44)를 형성할 수도 있다.The outer opening 41 is formed in the form of a cutout, the outer closure 42 is formed in the shape of a wing, the inner opening 43 is formed in the shape of an arc-shaped hole drilled in the plane of the sensor disk 40 and The closure 44 is formed by the unperforated portion. On the other hand, the outer and inner openings 41 and 43 are formed in the shape of an arc-shaped hole drilled in the plane of the sensor disk 40, and the closing portions 42 and 44 are formed by the unperforated portion. You may.
그리고, 외측 개구부(41) 및 폐쇄부(42)는 원주상에서 45°씩을 차지하도록 교호로 형성되며, 내측 개구부(43)와 폐쇄부(44)는 원주상에서 각각 60°및 30°씩을 차지하도록 형성되고, 내측 개구부(43)는 외측 개구부(41)와 폐쇄부(42)에 각각 절반인 30°씩 겹치도록 배열하고 내측 폐쇄부(44)은 외측 개구부(41)와 폐쇄부(42)에 각각 절반인 15°씩 겹치도록 형성한다.The outer opening portion 41 and the closing portion 42 are alternately formed so as to occupy 45 ° on the circumference, and the inner opening 43 and the closing portion 44 are formed so as to occupy 60 ° and 30 ° on the circumference, respectively. The inner opening 43 is arranged so as to overlap the outer opening 41 and the closing portion 42 by 30 °, respectively, and the inner closing portion 44 is disposed in the outer opening 41 and the closing portion 42, respectively. It is formed so that it overlaps with each other by 15 °.
상기 외측 개구부(41)는 절취부 형태로 형성되며, 폐쇄부(42)는 날개 형태로 형성되고, 내측 개구부(43)는 폐쇄부(44)를 제외한 원호형 장공 형태로 형성된다.The outer opening 41 is formed in the form of a cutout, the closing portion 42 is formed in the shape of a wing, the inner opening 43 is formed in the shape of an arc-shaped hole except for the closing portion (44).
도시예에서는 상기 센서(S1), (S2)를 한쪽에 설치하고 있으나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니며 서로 반대쪽에 설치하여도 무방하다.In the illustrated example, the sensors S 1 and S 2 are provided at one side, but are not necessarily limited thereto, and may be installed at opposite sides.
즉, 상기 센서 디스크(40)의 외측 개구부(41) 및 폐쇄부(42)와 내측 개구부(43) 및 폐쇄부(44)의 갯수를 회전자의 돌극수와 같은 수(도시예에서는 4개씩)으로 한 것과, 개구부(41), (43)와 폐쇄부(42), (44)의 배치각도 및 원주상에서 차지하는 각도를 달리한 것 외에는 상술한 실시예의 4상의 경우와 동일하다.That is, the number of the outer opening 41 and the closing portion 42 and the inner opening 43 and the closing portion 44 of the sensor disk 40 is equal to the number of protrusions of the rotor (four in the example). It is the same as the case of the four phases of the above-mentioned embodiment except having set the opening angle of the opening part 41, 43 and the closing part 42, 44, and the angle which occupies for the circumference.
또한, 센서 디스크(40)의 외측 개구부와 내측 개구부의 중첩부분의 중간이 회전자의 임의의 돌극의 중심선에 일치되게 조립하여 회전자와 같이 회전되게 하고, 상기 센서(S1), (S2)는 고정자의 임의의 돌극의 중심선에 일치되게 설치되며, 그 설치 구조는 상술한 4상 모터의 실시예에서와 동일하다(제9도 참조).In addition, the middle of the overlapping portion of the outer opening and the inner opening of the sensor disk 40 is assembled to match the centerline of any protrusion of the rotor so as to rotate as the rotor, and the sensors S1 and S2 are The stator is installed in accordance with the centerline of any protrusion of the stator, and its mounting structure is the same as in the embodiment of the four-phase motor described above (see Fig. 9).
여기서, 상기 제13도는 고정자와 회전자의 돌극 비가 6 : 4이고, 그 돌극수가 6 : 4인 것을 예로하고 있으며, 이에 한정되지 않고 실제 돌극수가 상기 돌극비 6 : 4의 2배 이상이 되면, 그 돌극수에 맞추어서 폐쇄부와 개구부가 차지하는 원주각을 각각 돌극수의 증가 비율에 맞추어서 감소시킴과 아울러 그 수를 2배 이상으로 증가시킨다.Here, in FIG. 13, the pole ratio of the stator and the rotor is 6: 4, and the pole pole number is 6: 4, and the present invention is not limited thereto, and the actual pole pole number is not less than twice the protrusion pole ratio 6: 4. In this case, the circumferential angles occupied by the closure and the opening in accordance with the number of the poles are reduced in accordance with the increase rate of the number of the poles, respectively, and the number is increased more than twice.
이와같이 회전자 위치검출장치가 구성된 3상 릴럭턴스 모터는 가동되기 시작하여 회전자가 회전하면 이 회전자와 함께 회전축에 고정설치된 센서 디스크(40)가 회전하게 되며, 이에 따라 센서(S1), (S2)는 센서 디스크(40)의 외측 개구부(41) 및 폐쇄부(442)와 내측 개구부(43) 및 폐쇄부(44)의 통과여부를 교호로 검출하게 된다.In this way, the three-phase reluctance motor configured with the rotor position detecting device starts to operate, and when the rotor rotates, the sensor disk 40 fixed to the rotating shaft is rotated together with the rotor, and thus the sensor S 1 , ( S 2 ) alternately detects whether the outer opening 41 and the closing portion 442 of the sensor disk 40 pass through the inner opening 43 and the closing portion 44.
이때 상기 센서(S1), (S2)에 의한 검출신호는 제14도에 도시한 바와같이 S1, S2로 나타나게 되며, 이 신호를 TTL 소자 등으로 구성된 제어부(도시안됨) 의하여 각 상별 상여자신호 S1·S2,·S2, (·), OR (S1·)로 처리하며 이 상여자신호는 각 상을 여자시키는 스위칭 소자의 베이스나 게이트 구동신호 인가되어 각 상별로 순차 여자시킴으로써 모터를 구동시키게 되는 것이다.At this time, the detection signal by the sensor (S 1 ), (S 2 ) is shown as S 1 , S 2 , as shown in Figure 14, and the signal by each control unit (not shown) consisting of a TTL element, etc. Phase excitation signal S 1 · S 2 , S 2 , ( · ), OR (S 1 · This phase excitation signal is applied to the base or gate driving signal of the switching element that excites each phase to sequentially drive each phase to drive the motor.
이때 3상 모터에 있어서 인덕턴스의 기울기(dL/dθ)가 "+"인 구간은 기계각으로 45°가 되고 하나의 상이 여자되는 각인 컨덕션 앵글(Conduction Angle)(θc)은 30°가 되면 어드밴스 앵글(Advance Angle)(θa)은 15°로 되어 TTL 소자로 된 제어부에 의하여 2개의 센서검출신호만으로써 정/역회전 구동을 할 수 있게 된다.At this time, the inductance slope (dL / dθ) of the "+" in the three-phase motor is 45 ° in the machine angle and the angle of induction (θc), the angle at which one phase is excited, is 30 °. The angle (Advance Angle) θa is set to 15 ° so that the forward / backward driving can be performed only by the two sensor detection signals by the control unit of the TTL element.
즉, 어드밴스 앵글(θa)이 컨덕션 앵글(θc)의 1/2로 되어 정/역회전시에 동일한 어드밴스 각도를 줄 수 있어서, 동작의 오류가 발생되는 일이 없어 정/역전 구동이 가능하게 된다.That is, the advance angle θa becomes 1/2 of the conduction angle θc, so that the same advance angle can be given at the forward / reverse rotation, so that an operation error is not generated and forward / reverse driving is possible. do.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 2개의 센서만으로 회전자의 위치를 검출하여 정/역방향으로 모터를 구동시킬 수 있어서, 제조원가가 절감되는 효과가 있으며, 조립성이 좋아지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to drive the motor in the forward / reverse direction by detecting the position of the rotor with only two sensors, thereby reducing the manufacturing cost and improving the assemblability.
또 커덕턴스 각도의 좌우에서 대칭되는 어드밴스 각도를 주어줌으로써, 정/역회전시 자동으로 동일한 어드밴스 각도를 줄 수 있어서 제어부를 간단히 구성할 수 있는 효과가 있다.In addition, by giving an advance angle that is symmetrical from the left and right of the conductance angle, it is possible to automatically give the same advance angle during forward and reverse rotation, so that the controller can be easily configured.
또, 2개의 센서에 의해 검출되는 위치검출신호가 동시에 변하는 포인트 즉, 에저부분이 중첩되는 포인트가 없기 때문에 상여자신호의 무신호 구간이나 또는 짧은 순간이나마 필요치 않은 상여자신호가 발생되는 에러가 방지되어 모터의 신뢰성을 증가시키는 효과가 있다.In addition, there is no point where the position detection signals detected by the two sensors change at the same time, that is, the point where the edge portions overlap, which prevents an error in which no signal section of the donor signal is generated or an unnecessary exciter signal is generated even at a short moment. This has the effect of increasing the reliability of the motor.
또, 고정자와 회전자의 돌극 갯수를 16 : 12로 구성하여 제작이 비교적 용이하게 된다고 하는 릴럭턴스 모터의 장점을 충분히 살리면서 세탁기 등에서 필요로한 저속에서의 고토오크를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to obtain high torque at a low speed required by a washing machine while fully utilizing the advantage of the reluctance motor that the number of the poles of the stator and the rotor is configured to be 16:12 to make manufacturing relatively easy.
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