KR100319139B1 - 단상 에스알엠의 파킹장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치는, 외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와, 내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와, 상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 이웃하는 고정자 돌극부의 상단 각각에 일정 형상의 파킹 마그네트를 근접되게 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 복수개의 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 정지시켜 줄 수 있도록 함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 파킹 마그네트는 말굽형으로 성형하여 이웃하는 복수개의 고정자 돌극부 상단 각각에 위치시킨 것을 특징으로 하며, 상기 파킹 마그네트는 이웃하는 고정자 돌극부의 하단에 근접되게 설치한 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 에스알엠에서 회전자의 초기 기동위치를 잡아주기 위해 회전자의 상(하) 단면에 인접하게 파킹 마그네트를 설치하여 회전자의 돌극부와 상호 흡인 작용으로 회전자의 초기 기동위치를 확보하여 줄 수 있도록 함으로써, 기존에 위치검출용으로 설치된 별도의 링형 마그네트의 설치가 필요없게 되어 컴팩트하고 가격 경쟁력이 있는 에스알엠을 제공함에 있다.

Description

단상 에스알엠의 파킹장치{Parking device for single phase Switched Reluctance Motor}

본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치는 특히, 회전자의 초기 기동위치로 정지시켜 주기 위해 회전자의 돌극부 상단 또는 하단에 파킹 마그네트를 근접하게 설치하여 상호 흡인 작용으로 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 줄 수 있도록 한 단상 에스알엠의 파킹 장치에 관한 것이다.

일반적으로 2개의 스위치만 사용하는 단상 에스알엠의 경우, 6개의 스위치를 사용하는 3상에 비해 대폭의 가격 절감과 회로부 단순화가 가능하지만, 회전자의 초기 기동위치가 불안정할 경우 제어가 곤란한 문제가 있었다. 이러한 초기 기동위치의 불안정을 해소 시켜 주기 위한 종래의 단상 에스알엠의 파킹 장치는 도 1 및 도 2와 같다.

종래의 단상 에스알엠의 파킹장치에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 단상 에스알엠과 그 구동회로를 보인 도면이고, 도 2는 종래의 단상 에스알엠에 있어 회전자와 파킹 마그네트를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 입력되는 직류전압(Vs)으로부터 전원에 실리는 노이즈를 제거하고, 역률이 나빠지는 것을 개선하기 위한 노말 필터(L1,C1)와, 단상 권선으로 구성된 모터 권선에 상,하로 직렬로 연결된 상,하부 스위치(Q1,Q2)와, 상기 상부 스위치(Q1)의 에미터와 상기 하부스위치(Q2)의 콜렉터 사이에 연결된 다이오드(D1)와, 상기 상부스위치(Q1)의 콜렉터와 상기 하부 스위치(Q2)의 에미터 사이에 연결된 다이오드(D2)와, 모터의 회전자의 상단에 고정 설치되어 회전자(30)의 위치를 검지할 수 있는 원형의 위치 검출용 마그네트(10)과, 모터의 고정자 돌극부의 상단 일측에 설치되어 모터의 회전을 한 방향으로 만 회전시킬 수 있도록 한 파킹 마그네트(20)로 이루어 진다.

이와 같이 구성된 종래 스위치드 릴럭턴스 모터의 파킹 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 모터를 반 시계 방향으로 회전되도록 하기 위해서는 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 권선(b')과 권선(c) 사이에 위치할 때 권선(b)쪽에 가깝도록 파킹 마그네트(20)을 설치한다. 이렇게 설치되는 파킹 마그네트(20)는 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치한다.

상기에서와 같이 회전자(30)의 돌극부가 고정자(40)의 권선(b')와 권선(c) 사이에 위치할 때 고정자(40)의 돌극부 상단 일측에 설치된 파킹 마그네트(20)에 의해 회전자(30)는 반 시계 방향으로 회전하는 것이 가능하다.

이때, 위치검출용 마그네트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(30)의 상단에 위치검출용 마그네트 지지대(50)가 설치되고, 그 위치검출용 마그네트 지지대(50)에 의해 위치검출용 마그네트(10)이 회전자(30)에 고정 설치된다. 이렇게 설치되는 위치검출용 마그네트(10)는 링형으로 파킹 마그네트(20)와 대향하도록 설치한다. 여기서, 단상 에스알엠(SRM)의 구조가 6극일 경우 위치검출용 마그네트(10)는 12극으로 구성됨, 각 극은 N,S를 교번해서 위치하게 된다.

그리고, 파킹 마그네트(20)는 위치검출용 마그네트(10)와 자성 특성에 맞게 작용하여 회전자(30)가 고정자(40) 권선(b')와 권선(c) 사이에 위치하도록 고정시킨다.

그리고, 직류전압(Vs)이 인가되면 노말필터(L1,C1)는 전원에 실리는 노말 노이즈를 제거하고, 아울러 전원을 직류화하면서 역률이 나빠지는 것을 보정하여 에스알엠에 제공한다.

이후에 인덕턴스(L)의 값이 가장 작은 위치에 있을 때 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 일정시간 온 시킨다.

상기 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)가 동시에 온 됨에 따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(30)을 끌어 당긴다. 이에 따라 단상 에스알엠은 회전하게 된다.

상기와 같이 회전하게 되는 에스알엠은 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬(Align)되기 전에 오프되는 시점 부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C1), 회생 다이오드(D2), 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전자가 반시계 방향으로 회전하면서 정렬부분을 넘어서 고정자 권선(a)와 권선(b') 사이에 회전력에 의해 넘고, 권선(a)에 가까워지면 다시 상부스위치(Q1)와 하부스위치(Q2)가 동시에 온되고, 이에 따라 고정자(40)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(30)를 끌어 당기게 된다. 그러면, 단상 에스알엠(SRM)은 계속해서 회전하게 된다.

이렇게 회전하다가 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(40)와 회전자(30)가 정렬되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(40)에 유기된 자속은 회생 다이오드(D1), 직류링크 캐패시터(C1), 회생 다이오드(D2), 그리고 모터를 통해 제거되면서 회전자는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, 반시계 방향으로 회전할 때 상부 스위치(Q1)와 하부 스위치(Q2)를 통전시키지 않으면 상기 고정자(40)에 유기된 자속이 모두 제거된다. 이에 따라 회전자(30)의 속도는 서서히 줄어들면서 고정자 권선(b')와 권선(c) 사이에 멈추면서 권선(b')쪽에서 가까운 쪽에 정지하게 된다.

상기와 같은 동작을 하게 됨으로써 항상 회전자가 같은 위치에 놓임으로써, 단상 에스알엠으로 반시계 방향으로 회전하는 특성을 갖는다.

그러나, 종래의 단상에스알엠의 파킹장치는 회전자의 축 방향 상단에 별도의 위치검출용 링형 마그네트를 설치하게 되므로 에스알엠의 외곽 사이즈 커지고, 링형 마그네트에 의한 가격 상승이 문제가 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 회전자의 상단 또는 하단면에 인접하게 파킹 마그네트를 설치하여 파킹 마그네트가 회전자의 돌극부와 상호 흡인 작용으로 회전자의 초기 기동 위치를 확보할 수 있도록 하는 단상 에스알엠의 파킹 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 단상 에스알엠의 파킹 장치를 보인 도면으로서, 단상 에스알엠 및 그 구동회로를 보인 도면.

도 2는 종래의 단상 에스알엠의 파킹 장치에 있어, 링 마그네트 및 파킹 마그네트를 보인 단면.

도 3은 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치의 실시예를 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 단상 에스알엠에 있어, (가)(나)는 회전자와 파킹 마그네트 정면도 및 그 좌 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 단상 에스알엠에 있어, (가)는 회전자의 초기 기동 상태도이고, (나)는 회전자의 전원 오프시의 동작상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...위치검출용 마그네트 20,130...파킹 마그네트

30,110...회전자 40,120...고정자

50...위치검출용 마그네트 지지대 Q1...상부 스위치

Q2...하부 스위치 D1,D2...회생 다이오드

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치는,

외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와,

내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와,

상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 이웃하는 고정자 돌극부의 상단 각각에 일정 형상의 파킹 마그네트를 근접되게 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 복수개의 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 정지시켜 줄 수 있도록 함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 파킹 마그네트는 말굽형으로 성형하여 이웃하는 복수개의 고정자 돌극부 상단에 위치시킨 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 파킹 마그네트는 이웃하는 고정자 돌극부의 하단에 근접되게 설치한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 단상 에스알엠의 파킹 장치를 보인 도면이고, 도 4는 (가)(나)는 본 발명에 따른 단상 에스알엠에 있어 회전자와 파킹 마그네트의 측면도 및 그 정면도이며, 도 5는 단상 에스알엠의 초기 동작상태 및 전원오프 후의 회전자 상태도이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 6개의 돌극부(111)를 갖고 축을 중심으로 일정 방향으로 회전하는 회전자(110)와, 상기 회전자(110)를 회전시켜 주기 위해 6개의 돌극부(121)를 갖는 고정자(120)와, 상기 회전자(110)의 초기 기동을 위해 이웃하는 복수개의 회전자 돌극부의 상단에 근접하게 설치되어 상호 흡인력으로 초기 기동위치에 정지시켜 주는 말굽형 파킹 마그네트(130)를 포함한 구성이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 단상 따른 에스알엠의 파킹 장치에 대하여첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전자(110)에는 6개의 돌극부(111)가 적정 간격 만큼 이격되어 방사 형상으로 외측으로 돌출되어 있으며, 이러한 회전자(110)의 돌극부(111) 상단에 근접되게 파킹 마그네트(130)를 설치한다.

여기서, 도 4와 같이 파킹 마그네트(130)는 말굽 형상으로, 파킹 마그네트(130)의 양 끝단이 회전자(110)에서 이웃하는 돌극부 중심과 중심 사이의 거리 만큼 이격되어 있으며, 그 설치 위치는 고정자(120)의 돌극부(121)로 부터 권선에 의한 자성력을 받아 회전자(110)의 돌극부(111)가 초기 기동위치에 정지할 수 있는 위치에 설치된다.

이러한 파킹 마그네트(130)는 회전자(110)에서 이웃하는 돌극부(111)와 상호 작용하여 회전자(110)의 돌극부(111)가 고정자(120)의 권선(b')과 권선(c) 사이에서 권선(b') 쪽에 가깝도록 고정한다.

이러한, 파킹 마그네트(130)를 갖는 에스알엠은, 직류전압이 인가되어 인덕턴스의 값이 가장 작은 위치에 있을 때 두 개의 스위치를 동시에 일정시간 온 시키고, 두 개의 스위치가 동시에 온 됨에 따라 고정자(120)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(110)를 끌어 당긴다. 이에 따라 단상 에스알엠은 회전하게 된다.

상기와 같이 회전하게 되는 에스알엠에서 상부스위치를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(120)와 회전자(110)가 정렬(Align)되기 전에 오프되는 시점 부터 고정자에 유기된 자속은 각 회생 다이오드 및 직류링크 캐패시터, 그리고 모터를 통해제거되면서 회전자(110)는 반 시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 회전자(110)가 반 시계 방향으로 회전하면서 정렬부분을 넘어서 고정자 권선(a)와 권선(b') 사이에 회전력에 의해 넘고, 권선(a)에 가까워지면 다시 상부 스위치와 하부 스위치가 동시에 온되고, 이에 따라 고정자(120)의 각 권선이 도통되면서 자기력을 발생시키면서 회전자(110)를 끌어 당기게 된다. 그러면, 단상 에스알엠(SRM)은 계속해서 회전하게 된다.

이렇게 회전하다가 두 개의 스위치를 동시에 오프시키면, 상기 고정자(120)와 회전자(110)가 정렬되기 전에 오프되는 시점부터 고정자(120)에 유기된 자속은 회생 다이오드, 직류링크 캐패시터, 그리고 모터를 통해 제거되면서 회전자(110)는 반 시계 방향으로 회전하게 된다. 이러한, 회전자(110)의 초기 기동은 도 5의 (가)에 도시된 (a)~(d)와 같다.

이때, 반시계 방향으로 회전자(110)가 회전할 때 두 개의 스위치를 통전시키지 않으면 상기 고정자(120)에 유기된 자속이 모두 제거된다. 이에 따라 회전자(110)의 속도는 서서히 줄어들면서 고정자 권선(b')와 권선(c) 사이에 멈추면서 권선(b') 쪽에서 가까운 쪽에 정지하게 된다.

여기서, 두 개의 스위치를 통전시키지 않을 때 회전자(110)가 도 5의 (나)에 도시된 (e)~(h)와 진행할 때 비정상 파킹 위치를 피하기 위해 초기에 정렬을 실시하며, 이때 작은 펄스를 많은 개수로 내보내 전류가 과하지 않게 하여 초기 기동위치에 정지시켜 준다.

상기와 같은 동작을 하게 됨으로써 항상 회전자(110)가 같은 위치에 놓임으로써, 단상 에스알엠으로 반시계 방향으로 회전하는 특성을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예로는, 회전자(110)의 돌극부 하단에 말굽형 마그네트를 설치하여, 회전하는 회전자가 정지할 때 파킹 마그네트와 회전자의 돌극부 사이의 상호 흡인 작용으로 상기 회전자의 돌극부를 초기 기동 위치에 정지시켜 줄 수 있도록 한 것이다. 이의 동작은 상술한 바와 같다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단상 에스알엠의 파킹 장치는, 회전자의 돌극부 상 또는 하단으로 인접하게 파킹 마그네트를 설치하여 파킹 작용을 할 수 있도록 함으로써, 회전자에 별도의 링형 마그네트 설치가 필요없게 되어 에스알엠을 컴팩트화시켜 줄 뿐만 아니라 링형 마그네트의 제거로 인한 제품 가격을 하락시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 말굽형 막네트를 회전자 상(하) 단면에 인접하게 설치하여 회전자의 돌극부 상(하) 단면과 자로를 형성시켜 주어 마그네트의 크기를 크게 줄 일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 회전하는 회전자와,

   내측으로 방사형의 돌극부를 복수개 갖고 상기 회전자를 회전시키기 위한 고정자와,

   상기 회전자를 초기 기동위치에 정지시켜 주기 위해 이웃하는 고정자 돌극부의 상단 각각에 일정 형상의 파킹 마그네트를 근접되게 설치하여, 상기 파킹 마그네트와 복수개의 회전자 돌극부 사이의 상호 흡인력에 의해 회전자를 정지시켜 줄 수 있도록 함을 특징으로 하는 단상 에스알엠의 파킹 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 파킹 마그네트는 말굽형으로 성형하여 이웃하는 복수개의 고정자 돌극부 상단 각각에 근접되게 위치시킨 것을 특징으로 하는 단상 에스알엠의 파킹 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 파킹 마그네트는 이웃하는 고정자의 돌극부 하단에 근접되게 설치한 것을 특징으로 하는 단상 에스알엠의 파킹 장치.