KR0173940B1 - 1개의 홀 소자를 갖는 3상 모터의 구동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 변전소 면적의 대부분의 설치면적을 차지하는 가스절연 개폐장치를 소형화하기 위하여, 차단기와 모선이 그들 사이에 배치된 단로기에 최단거리로 연결되고, 또한 차단기와 전송선측 도체가 그들 사이에 배치된 단로기에 최단거리로 연결될 수 있는 간단한 구조의 가스절연 개폐장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 각 주모선의 각상이 3각형의 각 정점상에 배치되도록 하고, 또한 3상에 대응하는 단로기 가동측 도체와 3상에 대응하는 단로기축선이 1상의 주모선과 다른 2상의 주모선 사이에 정렬되어 모선단로기의 축선이 서로 평행한 가스절연 개폐장치를 제공함으로써 달성된다.

Description

1개의 홀 소자를 갖는 3상 모터의 구동 시스템(a driver system of a three-phase motor with one HALL element)

제1도는 종래의 3상 모터 구동 시스템의 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 3상 모터 구동 시스템의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,11 : 홀소자 20 : 구동기 집적회로

21 : 흘 바이어스 회로 22,27 : 홀 증폭기

23,24 : 레벨 천이기 25,26 : 위상천이기

28 : 출력제어기 29,29a,29b : 출력증폭기

30 :모터

본 발명은 3상 모터의 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 1개의 자기감응소자(magneto-sensitive element)만을 이용하여 상기 모터를 구동시키는 구동 시스템에 관한 것이다.

미국특허 USP 4074173 호에는, 무콜렉터 3상 모터(collectorless 3phase motor)가 개시되어 있다. 이 모터는 집적회로(IC)화된 구동 시스템을 갖고 있으며, 그 모터 구동 시스템은 2개의 자기감응소자들을 포함하고 있다. 상기 자기감응소자들은 회전자(rotor)의 위치에 따라서 고정자(stator)의 코일들에 선택적으로 전류를 제공하기 위한 것들로서, 회전자 축에 대해서는 90도의 각도로 그리고 상호간에는 120도의 각도로 배열된다.

따라서, 상기 자기감응소자들 각각은 상호간 120도의 위상차를 갖는 신호들을 발생한다. 자기감응소자들로서는 일반적으로 홀 소자(Hall element)들이 사용된다. 홀 소자들 각각은 2개의 홀 전극(Hall electrode)들을 구비하고 있는 데, 하나의 홀 전극으로부터는 3상(U, V, W 상)신호들 중 하나가 출력되고, 다른 하나의 홀 전극으로부터는 해당 상 신호의 반전신호가 출력된다. 이와 같이, 2개의 홀 소자들을 이용하여 3상 모터를 구동하는 모터 구동 시스템과 관련된 기술들 중 가장 최근의 기술에 따른 시스템의 개략적인 구성이 제1도에 도시되어 있다.

제1도를 참조하여, 종래의 3상 모터용 구동기 시스템은 전원단자(Vcc)에 저항(R1)을 통하여 차례로 연결되는 U상 및 V상 홀 소자들(10,11)과, 모터(30)의 구동을 위한 구동기 집적회로(20)를 갖고 있다. 구동기 집적회로(20)는 홀 소자들(10,11)의 DC 레벨을 각각 설정하기 위한 홀 바이어스 회로(21)와, 홀 소자들(10,11)로부터의 U상 및 V상 신호들을 각각 증폭하기 위한 2개의 홀 증폭기들(22,27)과, 이 증폭기들의 2가지의 출력신호들을 받아들여 조합하는 것에 의해 3상 출력신호들(즉, U, V, W 신호들)이 출력되는 것을 제어하는 출력제어기(28)와, 이 제어기(28)로부터의 각 출력신호들을 모터(30)의 정류자 코일들로 제공하기 위한 3개의 출력증폭기들(29,29a,29b)로 구성 된다.

집적회로(20)내의 홀 바이어스 회로(21)에 의해 U상 홀 소자(10)와 V상 홀 소자(11)는 상호간 DC 레벨차를 갖는 U상 신호와 V상 신호를 각각 생성한다. U상 홀 소자(10)의 제1홀전극으로부터의 U상 신호는 집적회로(20)내의 제1증폭기(22)의 비반전단자(noninverting terminal)로 제공되고, 상기 U상 홀 소자의 제2홀전극으로부터의 상기 U상 신호의 반전 신호(inverted signal)는 상기 제1증폭기(22)의 반전 단자(inverting terminal)로 제공된다. 또, 집적회로(20) 내의 제2증폭기(27)의 비반전(+)단자로는 V상 홀 소자(11)의 제1홀 전극으로부터의 V상 신호가 제공되고, 상기 제2증폭기(27)의 반전(-)단자로는 상기 V상 홀 소자(11)의 제2홀 전극으로부터의 상기 V상 신호의 반전신호가 제공된다. U상 신호와 V상 신호, U상 신호의 반전신호와 V상 신호의 반전신호는 상호간 120도의 위상차를 갖는다. 제1 및 제2증폭기들(22,27)에 의해 각각 증폭된 U상 및 V상 신호들은 출력제어기(28)와 출력증폭기들(29,29a,29b)을 통하여 모터(30)의 정류자 코일들로 선택적으로 제공된다.

본 발명의 목적은 3상 모터 구동기 시스템의 홀 소자의 수를 줄여서 모터의 신뢰성과 생산성을 높이는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 구동 시스템은 상 신호들 중 한 신호 및 그것의 반전신호를 발생하는 하나의 홀 소자와, 집적회로(IC)화되고 상기 홀 소자의 출력신호들의 입력에 응답하여 모터의 정류자코일들로 선택적으로 전류를 제공하기 위한 모터구동수단을 포함하되; 상기 모터구동수단은 상기 홀 소자의 바이어스를 위한 바이어스 수단과, 상기 홀 소자로부터 제공되는 소정의 제1상 신호 및 그것의 반전신호가 제공되는 것에 응답하여 상기 제1상 신호를 증폭하는 제1증폭수단과, 상기 홀 소자로부터 제공되는 소정의 제1상 신호 및 그것의 반전신호인 제1반전신호의 레벨을 소정의 레벨만큼씩 각각 천이시키는 제1 및 제2레벨천이수단들과, 상기 제1레벨천이수단으로부터의 상기 제1상 신호가 입력되는 것에 응답하여 상기 제1상 신호와 120도의 위상차를 갖는 제2상 신호를 생성하는 제1위상천이수단과, 상기 제2레벨천이수단으로부터의 상기 제1반전신호가 입력되는 것에 응답하여 상기 제1반전신호와 120도의 위상차를 갖는 제2반전신호를 생성하는 제2위상천이수단과, 상기 제1위상천이수단의 출력 및 상기 제2위상천이수단의 출력이 제공되는 것에 응답하여 상기 제2상 신호를 증폭하는 제2증폭 수단과, 상기 제1증폭수단의 출력 및 제2증폭수단의 출력을 받아들여 조합하는 것에 의해 3상 출력신호들이 출력되는 것을 제어하는 출력제어수단을 포함하는데 그 특징이 있다.

제2도는 본 발명에 따른 3상 모터 구동 시스템의 구성을 나타낸 것이다.

제2도를 참조하여, 본 발명에 따른 3상 모터용 구동기 시스템은 전원 단자(Vcc)에 저항(R1)을 통하여 연결되고 U상 신호 및 그 반전신호를 발생하는 1개의 홀 소자(10)와, 모터(30)의 구동을 위한 구동기 집적회로(20)를 구비하고 있다. 이미 앞에서 언급한 바와 같이, 자기감응소자인 상기 홀 소자(10)의 제1홀 전극으로부터는 U상 신호가 제공되고, 그것의 제2홀 전극으로부터는 U상 신호의 반전신호가 제공된다. 한편, 여기서, 상기 홀 소자(10)는 다른 상 신호들 중 하나 즉, V상 신호 또는 W상 신호를 제공할 수도 있다.

본 발명에 따른 구동기 집적회로(20)는 홀 소자(10)의 DC레벨을 설정하는 홀 바이어스 회로(21)와, 상기 홀 소자(10)의 제1 및 제2홀 전극들에 각각 연결되는 비반전(+)단자 및 반전(-)단자를 갖는 제1증폭기(21)와, 상기 홀 소자(10)의 제1 및 제2전극에 각각 연결되는 제1 및 제2레벨천이기들(level shifters)(23,24)과, 이 제1 및 제2레벨천이기들(23,24)의 출력단자들에 각각 연결되는 제1 및 제2위상천이기들(phase shifters)(25,26)과, 이 제1 및 제2위상천이기들(25,26)의 출력단자들에 각각 연결되는 비반전(+)단자 및 반전(-)단자를 갖는 제1증폭기(27)와, 상기 제1 및 제2증폭기들(22,27)의 2가지의 출력신호들을 받아들여 조합하는 것에 의해 3상 출력신호들(즉, U,V,W 신호들)이 출력되는 것을 제어하는 출력제어기(28)와, 이 제어기(28)로부터의 각 출력신호들(U,V,W 상 신호들)을 모터(30)의 정류자 코일들로 제공하기 위한 3개의 출력증폭기들(29,29a,29b)로 구성된다.

제1 및 제2레벨천이기들(23,24)은 상기 홀 소자(10)의 제1 및 제2홀 전극들로부터의 상기 U상 신호 및 그 반전신호들의 레벨을 제2증폭기(27)에서 요구되는 소정의 레벨만큼 각각 천이시킨다. 상기 제1위상천이기(25)는 상기 제1레벨천이기(23)로부터의 '레벨시프트'된 U상 신호가 입력되는 것에 응답하여 상기 U상 신호와 120도의 위상차를 갖는 신호(즉, V상 신호)를 생성하여 상기 제2증폭기(27)의 비반전(+)단자로 제공한다. 그리고, 상기 제2위상천이기(22)는 상기 제2레벨천이기(24)로부터의 레벨시프트된 U상 신호의 반전신호가 입력되는 것에 응답하여 상기 U상 신호의 상기 반전신호와 120도의 위상차를 갖는 신호(즉, V상 신호의 반전신호)를 생성하여 상기 제2증폭기(27)의 반전(-)단자로 제공한다. 레벨천이기들(23,24) 및 증폭기들(22,27)에 의해 각각 레벨시프트되고 증폭된 U상 및 V상 신호들은, 잘 알려진 바와 같이, 출력제어기(28)로 제공되며, 출력제어기(28)에 의해 생성된 3상 신호들은 출력증폭기들(29,29a,29b)을 통하여 모터(30)로 제공된다.

이상에서 상세히 설명된 바와 같이, 단지 하나의 자기감응소자에 의해 회전자의 위치가 감지되도록 하고 그리고 상기 자기감응소자의 출력신호를 이용하여 3상 신호들을 생성하도록 하면, 시스템의 구성이 간단해 지고, 시스템의 내구성 및 대량생산에 있어서의 생산성이 높아진다.

Claims (8)

1. 복수의 주모선 도체와 이 주모선 도체에 접속되는 복수의 단로기로 구성되는 가스절연 개폐장치에 있어서, 상기 주모선 도체는 각각 3각형의 정점에 배치되고, 상기 단로기들 중에서 3상중 하나에 대응하는 한 단로기는 다른 단로기와 동일한 평면상에서 서로 거의 평행하게 배치되며, 상기 단로기 각각은 1상의 주모선 도체의 1상 및 다른 2상의 주모선 도체의 다른 2상 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 개패장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 단로기는 상기 주모선 도체의 3상의 각 중심 축선에 인접하여 위치되도록 배치된 가동측 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가스절연 개폐장치는, 상기 주모선 도체와 상기 단로기를 수용하는 밀폐용기와 분기관을 더 포함하며, 상기 주모선 도체들중 일측이 상기 분기관의 일부이고, 상기 단로기들중 하나의 일측이 모관이며, 상기 주모선 도체 각각이 바깥쪽으로 돌출하여 상기 모관의 모관부분내의 3상간 거리를 증가시키는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
4. 복수의 전송선측 도체, 제1의 절연 지지기구, 제2의 절연 지지기구 및 상기 복수의 전송선측 도체에 연결된 복수의 단로기를 포함하는 3상 가스절연 개폐장치에 있어서, 3상에 대응하는 단로기들은 동일한 평면내에서 서로 평행하게 배치되어 있고, 상기 단로기들은, 상기 단로기의 축선에 실질적으로 수직되게 상기 3상 가스절연 개폐장치의 일측에 배치되어 있는 상기 제1절연 지지기구에 의해 지지되는 가동측 도체를 포함하며, 상기 단로기의 고정접점의 일측은 상기 단로기의 축선이 돌출된 부분측에 배치된 제2절연 지지기구에 의해 지지되며, 상기 전송선측 도체들은 상기 단로기의 가동측 도체에 연결되는 것을 특징으로 하는 3상 가스절연 개폐장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전송선측 도체 및 단로기들은, 전송선측 도체의 축선이 돌출된 방향으로 분기 개구부를 갖는 밀폐용기내에 수용되는 것을 특징으로 하는 3상 가스절연 개폐장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 단로기는 차단기 인터럽터의 도체에 연결된 단로기 고정 접점측 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 가스절연 개폐장치는 접지 개폐기를 더 포함하며, 상기 접지 개폐기의 고정 접점은 상기 단로기의 가동측 도체에 연결되도록 구성되며, 상기 접지 개폐기의 고정 접점과 접촉 및 분리되는 접지개폐기 가동접점은 상기 접지개폐기의 고정접점에 대향하는 위치에 제공되며, 상기 접지 개폐기는 그 축선이 상기 단로기의 축선과 실질적으로 평행하게 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 3상 가스절연 개폐기.
8. 제7항에 있어서, 상기 단로기는 차단기의 인터럽터의 일측상에서 도체에 연결되는 가스절연 개폐기장치의 단로기 고정접점측 도체를 포함하며, 또한, 상기 차단기의 인터럽터의 타측상에서 도체에 연결되는 가스절연 개폐기 장치의 고정접점측 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 개폐기.