KR100430262B1 - Sensorless brushless direct current motor including conductor plate attached on surface of rotor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서없는 무정류자 직류 전동기(Sensorless BLDC Motor)에 관한 것으로서, 특히 전동기 회전자 표면에 도체판을 부착하고, 전동기 코일에 회전자계를 가했을 때 상기 도체판에 전류가 유기되어 회전자가 회전할 수 있도록 유도함으로써, 센서없이 구동시 초기 기동을 용이하게 할 수 있도록 한 센서없는 무정류자직류 전동기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensorless BLDC motor, and in particular, when a conductor plate is attached to the surface of a motor rotor and a rotor field is applied to the motor coil, current is induced in the conductor plate so that the rotor can rotate. It relates to a sensor-free rectifier DC motor that facilitates initial start-up when driven without a sensor.
종래에 센서없는 무정류자 직류 전동기는 센서없이 전동기를 구동하기 위해서는 초기에 일정한 속도까지 회전자를 회전시켜서 마그네트에 의해 전동기 코일에 발생하는 역기전력을 감지해야 한다.Conventionally, a sensor-free rectifier DC motor must first rotate the rotor to a constant speed to drive a motor without a sensor to detect back EMF generated in the motor coil by a magnet.
이러한 종래의 센서없는 무정류자 직류 전동기의 구조를 도면 제 1 도에 도시하였다.The structure of this conventional sensorless non-commutator DC motor is shown in FIG.
즉, 회전축(1)을 중심으로 회전자 코어(2)가 설치되고, 그 외주면에 마그네트(3)가 설치되며, 최외주면에는 비산 방지용 캔(Can)(4)이 씌워진 구조이다.That is, the rotor core 2 is provided around the rotating shaft 1, the magnet 3 is installed in the outer peripheral surface, and the can 4 for scattering prevention is covered on the outermost peripheral surface.
이러한 구조의 전동기는 초기 기동시, 회전자(1, 2, 3, 4)를 회전시켜서 마그네트(3)에 의해 전동기 코일에서 발생하는 역기전력을 감지하고, 이 역기전력을 감지하여 초기 기동을 수행하게 되는데, 이러한 구조로는 센서리스 알고리즘(Sensorless Algorithm)으로 구동할 경우 초기 기동을 하기가 어려운 단점이 있다.The motor of this structure rotates the rotors (1, 2, 3, 4) at the initial start, and detects the counter electromotive force generated in the motor coil by the magnet (3), and detects the counter electromotive force to perform the initial start. However, this structure has a disadvantage in that it is difficult to start early when driven by a sensorless algorithm.
즉, 무정류자 직류 전동기는 회전자의 위치에 따라 드라이버(Driver)에서 전동기 코일에 전류를 공급하는 정류(Commutation) 역할을 해주어야 하는데, 센서리스로 구동할 경우 회전자의 위치 정보가 없으므로 초기에는 정류를 수행할 수 없게되어 초기 기동이 어렵게 되는 것이다.That is, the non-commutator DC motor should play a role of commutation to supply current to the motor coil from the driver according to the position of the rotor. You will not be able to perform the initial maneuvering will be difficult.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 단점을 해소하고자, 회전자 표면에 도체판을 부착하여 전동기 초기 기동시에 상기 도체판을 이용해서 유도기와 같은 원리로 전동기를 구동시킴으로써, 상기한 종래의 단점을 해소하고 초기 기동을 안정적으로 수행할 수 있도록 한 센서없는 무정류자 직류 전동기를 제공함을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention, in order to solve the above-mentioned disadvantages, by attaching a conductor plate on the rotor surface to drive the electric motor in the same principle as the induction machine by using the conductor plate at the initial start of the motor, It is an object of the present invention to provide a sensorless rectifier DC motor capable of solving the problem and stably performing initial start-up.
즉, 본 발명에서는 마그네트를 제외하면 3상 유도기와 같은 구조의 전동기 구조를 가지도록 구성함으로써, 드라이버에서 일정한 주파수의 전원을 전동기 코일에 인가하면, 회전자계가 발생하여 회전자측의 도체판에 전류가 유입되어 토크가 발생하게 함으로써, 회전자의 초기 위치를 몰라도 기동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다.That is, in the present invention, except that the magnet is configured to have a motor structure of the same structure as a three-phase induction machine, when a power source of a constant frequency is applied to the motor coil by a driver, a rotor magnetic field is generated to generate current in the conductor plate on the rotor side. By inducing the torque to be generated, it is to ensure that the start is stable without knowing the initial position of the rotor.
제 1 도는 종래의 센서없는 무정류자 직류 전동기의 회전자 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing a rotor structure of a conventional sensorless rectifier DC motor.
제 2 도는 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 나타낸 도면.2 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
제 3 도는 본 발명에서 도체판의 전개도.3 is a development of the conductor plate in the present invention.
제 4 도는 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 나타낸 도면.4 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.
제 5 도는 본 발명의 제 3 실시예의 구성을 나타낸 도면.5 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention.
제 6 도는 본 발명의 제 4 실시예의 구성을 나타낸 도면.6 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
제 7 도는 본 발명의 제 5 실시예의 구성을 나타낸 도면.7 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11. 회전축 12. 회전자 코어11. Rotating shaft 12. Rotor core
13. 마그네트 14. 비산 방지용 캔13. Magnet 14. Shatterproof can
15, 16, 19. 도체판 17. 철편15, 16, 19. Conductor plate 17. Iron plate
18. 도체바(Bar)18. Bar
상기의 목적을 달성하는 본 발명의 센서없는 무정류자 직류 전동기의 회전자구조의 제 1 실시예를 도면 제 2 도에 도시하였다.A first embodiment of a rotor structure of a sensorless rectifier DC motor of the present invention which achieves the above object is shown in FIG.
제 2 도에 도시된 본 발명의 제 1 실시예 구성은, 회전축(11)을 중심으로 회전자 코어(12)와 마그네트(13)가 설치되고, 그 외주면에 비산 방지용 캔(14)이 씌워지며, 상기 비산 방지용 캔(14)의 외주면에 이 것을 감싸는 형태의 도체판(15)을 설치한 구조로서, 상기 도체판(15)은 제 3 도에 도시한 전개도와 같은 구성을 이루고 있다.In the configuration of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the rotor core 12 and the magnet 13 are installed around the rotating shaft 11, and the scattering prevention can 14 is covered on the outer circumferential surface thereof. The conductor plate 15 is formed on the outer circumferential surface of the can 14 for scattering prevention, and the conductor plate 15 has the same configuration as that shown in FIG.
이와 같은 구조의 직류 전동기는, 모터 코일에 회전자계를 가하면 이 회전자계에 의해서 상기 도체판(15)에 전류가 유기된다.In a DC motor having such a structure, when a rotor field is applied to a motor coil, current is induced in the conductor plate 15 by the rotor field.
즉, 상기 도체판(15)이 기동 초기에 유도기와 같은 원리로 작용하여 상기 도체판(15)에 유기된 전류에 의해서 회전자(11, 12, 13)가 회전함으로써 초기 기동을 용이하게 한다.That is, the conductor plate 15 acts on the same principle as the induction machine at the beginning of the start-up, thereby facilitating the initial start-up by rotating the rotors 11, 12, 13 by the current induced in the conductor plate 15.
도면 제 4 도는 본 발명의 제 2 실시예로서 그 구성은, 회전축(11)을 중심으로 회전자 코어(12)와 마그네트(13)가 설치되고, 그 외주면에 비산 방지용 캔을 겸용하는 도체판(16)을 설치한 구조이다.4 is a second embodiment of the present invention, the configuration of the rotor core 12 and the magnet 13 around the rotating shaft 11 is provided, the outer circumferential surface of the conductor plate that also serves as a scattering prevention can ( 16) is installed.
이와 같은 구조의 직류 전동기는, 모터 코일에 회전자계를 가하면 이 회전자계에 의해서 상기 도체판(16)에 전류가 유기된다.In a DC motor having such a structure, when a rotor field is applied to a motor coil, current is induced in the conductor plate 16 by the rotor field.
즉, 상기 도체판(16)이 기동 초기에 유도기와 같은 원리로 작용하여 상기 도체판(16)에 유기된 전류에 의해서 회전자(11, 12, 13)가 회전함으로써 초기 기동을 용이하게 하고, 또한 이 도체판(16)이 상기 비산 방지용 캔(14)을 겸용하기 때문에 구조도 간단하게 된다.That is, the conductor plate 16 acts on the same principle as the induction machine at the beginning of the start-up, thereby facilitating the initial start-up by rotating the rotors 11, 12, 13 by the current induced in the conductor plate 16, In addition, since the conductor plate 16 also serves as the scattering prevention can 14, the structure is simplified.
도면 제 5 도는 본 발명의 제 3 실시예로서 그 구성은, 회전축(11)을 중심으로 회전자 코어(12)와 마그네트(13)가 설치되고, 상기 회전자 마그네트(13)와 비산방지용 캔(14) 사이에 철편(17)을 구비하며, 상기 철편(17)속에 도체바(18)를 박아넣은 구조이다.5 is a configuration of a third embodiment of the present invention, the rotor core 12 and the magnet 13 is installed around the rotating shaft 11, the rotor magnet 13 and the scattering prevention can ( 14) is provided between the iron piece 17, the conductor bar 18 is embedded in the iron piece (17).
이와 같은 구조의 직류 전동기는, 모터 코일에 회전자계를 가하면 이 회전자계에 의해서 상기 철편(17)을 통해 상기 도체바(18)에 전류가 유기된다.In a DC motor having such a structure, when a rotor field is applied to a motor coil, current is induced to the conductor bar 18 through the iron piece 17 by the rotor field.
즉, 상기 철편(17)은 도체바(18)로 자속을 유도 및 집속하며, 상기 도체바(18)가 기동 초기에 유도기와 같은 원리로 작용하여 상기 도체바(18)에 유기된 전류에 의해서 회전자(11, 12, 13)가 회전함으로써 초기 기동을 용이하게 한다.That is, the iron piece 17 induces and concentrates the magnetic flux to the conductor bar 18, and the conductor bar 18 acts on the same principle as the induction machine at the initial stage of operation, and is induced by the current induced in the conductor bar 18. Rotation of the rotors 11, 12, 13 facilitates initial starting.
도면 제 6 도는 본 발명의 제 4 실시예로서 그 구조는, 회전축(11)을 중심으로 회전자 코어(12)와 마그네트(13)가 설치되고, 상기 회전자 마그네트(13)와 비산방지용 캔(14) 사이에 철편(17)을 구비하며, 상기 철편(17)과 비산 방지용 캔(14)사이에 도체판(19)을 설치한 구조이다.Figure 6 is a fourth embodiment of the present invention, the structure, the rotor core 12 and the magnet 13 around the rotating shaft 11 is installed, the rotor magnet 13 and the scattering prevention can ( 14 is provided between the iron pieces 17, the conductor plate 19 is provided between the iron piece 17 and the scattering prevention can (14).
이와 같은 구조의 직류 전동기는, 모터 코일에 회전자계를 가하면 이 회전자계에 의해서 상기 철편(17)을 통해 상기 도체판(19)에 전류가 유기된다.In the DC motor having such a structure, when a rotor field is applied to the motor coil, current is induced to the conductor plate 19 through the iron piece 17 by the rotor field.
즉, 상기 철편(17)은 도체판(19)으로 자속을 유도 및 집속하며, 상기 도체판(19)이 기동 초기에 유도기와 같은 원리로 작용하여 상기 도체판(19)에 유기된 전류에 의해서 회전자(11, 12, 13)가 회전함으로써 초기 기동을 용이하게 한다.That is, the iron piece 17 induces and concentrates the magnetic flux to the conductor plate 19, and the conductor plate 19 acts on the same principle as the inductor at the initial stage of operation, and is induced by the current induced in the conductor plate 19. Rotation of the rotors 11, 12, 13 facilitates initial starting.
도면 제 7 도는 본 발명의 제 5 실시예로서 그 구조는, 회전축(11)을 중심으로 회전자 코어(12)와 마그네트(13)가 설치되고, 상기 회전자 마그네트(13)와 비산방지용 캔(14) 사이에 도체바(18)를 마그네트(13) 외주면의 홈속에 설치한 구조이다.7 is a fifth embodiment of the present invention, a structure of which a rotor core 12 and a magnet 13 are installed around a rotating shaft 11, and the rotor magnet 13 and a scattering prevention can ( The conductor bar 18 is provided in the groove | channel of the outer peripheral surface of the magnet 13 between 14).
이와 같은 구조의 직류 전동기는, 모터 코일에 회전자계를 가하면 이 회전자계에 의해서 상기 도체바(18)에 전류가 유기된다.In a DC motor having such a structure, when a rotor field is applied to a motor coil, current is induced in the conductor bar 18 by the rotor field.
즉, 상기 도체바(18)가 기동 초기에 유도기와 같은 원리로 작용하여 상기 도체바(18)에 유기된 전류에 의해서 회전자(11, 12, 13)가 회전함으로써 초기 기동을용이하게 한다.That is, the conductor bar 18 acts on the same principle as the induction machine at the beginning of the start-up to facilitate the initial start-up by rotating the rotors 11, 12, 13 by the current induced in the conductor bar 18.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 무정류자 직류 전동기의 센서없는 구동시에 초기 기동의 문제점을 해결하여 쉽고 안정적인 초기 기동을 가능하게 한다.As described above, according to the present invention, it is possible to solve the problem of initial start-up at the time of sensorless driving of the non-commutator DC motor, thereby enabling easy and stable initial start-up.
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