(57)【要約】【課題】本発明はモータ駆動装置、モータ駆動の制御方法及びこれを利用したモータに関する。【解決手段】本発明の一具現例によるモータ駆動装置は、駆動回路部、電流検出部及び制御部を含む。上記駆動回路部はモータの始動制御信号を提供する。上記電流検出部は上記始動制御信号により発生する始動電流を検出する。上記制御部は上記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、逆起電力が発生したと判断して正常駆動を行うように制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの始動制御信号を提供する駆動回路部と、
前記始動制御信号により発生する始動電流を検出する電流検出部と、
前記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、逆起電力が発生したと判断して正常駆動を行うように制御する制御部と、
を含むモータ駆動装置。
【請求項２】
前記モータ駆動装置は、
前記始動制御信号により前記モータに相電圧を印加するインバータ部をさらに含み、
前記電流検出部は前記インバータ部から前記始動電流を検出する請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記モータ駆動装置は、前記モータから発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部をさらに含む請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記正常駆動を行っているときは、前記逆起電力検出部により検出された逆起電力を利用して前記モータのローターを制御する請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、
ロックモードの設定有無を判断するロックモード制御器と、
前記ロックモードの設定有無により異なるようにデューティーを制御するデューティー制御器と、
を含む請求項１から４の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ロックモード制御器は、前記始動電流が前記臨界値を超えてから前記臨界値以下に落ちると、前記ロックモードを解除する請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記デューティー制御器は、前記ロックモードに設定されていると、既設定のデューティー以上を有する始動制御信号を発生させるように前記駆動回路部を制御する請求項５または６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記デューティー制御器は、前記ロックモードが解除されていると、既要請のデューティーに対応する正常駆動信号を発生させるように前記駆動回路部を制御する請求項５から７の何れか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
同じ角度で離隔された複数のコイルを含むブラシレスモータ装置と、
前記複数のコイルにそれぞれ対応する複数の相を独立的に制御することができるモータ駆動装置と、を含み、
前記モータ駆動装置は、
モータの始動制御信号を提供する駆動回路部と、
前記始動制御信号により発生する始動電流を検出する電流検出部と、前記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、逆起電力が発生したと判断し、正常駆動を行うように制御する制御部と、を含むモータ。
【請求項１０】
ブラシレスモータの駆動を制御するモータ駆動装置で行われるモータ駆動の制御方法において、
既設定のデューティー以上のデューティーを有する始動デューティーを印加する段階と、
前記始動デューティーによりインバータで発生する始動電流を検出する段階と、
前記検出された始動電流が既設定の臨界値以下であれば、前記始動デューティーに代えて正常な駆動デューティーを印加する段階と、
を含むモータ駆動の制御方法。
【請求項１１】
前記始動デューティーを印加する段階は、
前記モータがロックモードであるか否かを確認する段階と、
前記ロックモードであれば、既設定のデューティー以上のデューティーを持続的に印加する段階と、を含むモータ請求項１０に記載のモータ駆動の制御方法。
【請求項１２】
前記駆動デューティーを印加する段階は、
前記始動電流が既設定の臨界値を超えるか否かを確認する段階と、
前記臨界値を超えてから前記始動電流が前記臨界値以下に落ちるか否かを確認する段階と、を含む請求項１０に記載のモータ駆動の制御方法。
【請求項１３】
前記駆動デューティーを印加する段階は、
前記始動電流が前記臨界値以下に落ちると、前記モータに逆起電力が発生したと判断し、前記正常な駆動デューティーを印加する段階をさらに含む請求項１２に記載のモータ駆動の制御方法。
【請求項１４】
前記駆動デューティーを印加する段階は、
前記モータで発生する逆起電力を検出し、前記検出された逆起電力を利用して前記駆動デューティーを発生させる段階を含む請求項１０に記載のモータ駆動の制御方法。
【請求項１５】
前記駆動デューティーを印加する段階は、
前記モータの複数の相毎に各々逆起電力を検出する段階と、
逆起電力が最大の相のコイルに駆動電流を提供する段階と、を含む請求項１４に記載のモータ駆動の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電流を検知してモータの始動状態を判断することで、モータの初期駆動を早く行うことができるモータ駆動装置、モータ駆動の制御方法及びこれを利用したモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ技術が発展するにつれ、幅広い技術分野で多様なサイズのモータが用いられている。
【０００３】
一般的に、モータは、永久磁石と印加電流により極性を変えるコイルとを利用して回転子（Ｒｏｔｏｒ）を回転させることで駆動される。最初のモータは、回転子にコイルを備えたブラシタイプのモータであったが、モータの駆動によりブラシが摩耗したり、スパークが発生するなどの問題点があった。
【０００４】
これにより、最近では、多様な形態のブラシレスモータが汎用的に用いられている。ブラシレスモータは、回転子として永久磁石を利用し、複数のコイルを固定子に備えて回転子の回転を誘導する方式である。
【０００５】
このようなブラシレスモータの場合、回転子の位置確認が必須であり、そのために、逆起電力（ＢＥＭＦ、Ｂａｃｋ−  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）を利用する方式が広く用いられている。
【０００６】
しかし、モータが停止状態（Ｌｏｃｋ  Ｍｏｄｅ）で初期駆動を行う場合、逆起電力がすぐに検出されないという問題によって駆動に限界がある。即ち、逆起電力が発生するまで過度な駆動が求められ、モータの耐久性が低下し、初期駆動が早く行われない、などの限界がある。
【０００７】
下記先行技術文献はこのようなブラシレスモータに関し、逆起電力による初期駆動の限界を克服する技術を開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国登録特許公報第１０−１０８７５８１号
【特許文献２】韓国公開特許公報第２０１２−００７９３７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、上記した従来技術の問題点を解決するためのもので、モータの駆動電流を検知してモータの始動状態を判断することで、逆起電力を検出しなくてもモータの初期駆動を早く行うことができるモータ駆動装置、モータ駆動の制御方法及びこれを利用したモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１技術的な側面はモータ駆動装置を提案する。上記モータ駆動装置は駆動回路部、電流検出部及び制御部を含む。上記駆動回路部はモータの始動制御信号を提供する。上記電流検出部は上記始動制御信号により発生する始動電流を検出する。上記制御部は上記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、逆起電力が発生したと判断して正常駆動を行うように制御する。
【００１１】
一実施例における上記モータ駆動装置は、上記始動制御信号により上記モータに相電圧を印加するインバータ部をさらに含み、上記電流検出部は上記インバータ部から上記始動電流を検出することができる。
【００１２】
一実施例における上記モータ駆動回路は、上記モータから発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部をさらに含んでよい。
【００１３】
一実施例における上記制御部は、上記正常駆動を行っているときは、上記逆起電力検出部により検出された逆起電力を利用して上記モータのローターを制御することができる。
【００１４】
一実施例における上記制御部は、ロックモードの設定有無を判断するロックモード制御器と、上記ロックモードの設定有無により異なるようにデューティーを制御するデューティー制御器と、を含んでよい。
【００１５】
一実施例における上記ロックモード制御器は、上記始動電流が上記臨界値を超えてから上記臨界値以下に落ちると、上記ロックモードを解除するように設定することができる。
【００１６】
一実施例における上記デューティー制御器は、上記ロックモードに設定されていると、既設定のデューティー以上を有する始動制御信号を発生させるように上記駆動回路部を制御することができる。
【００１７】
一実施例における上記デューティー制御器は、上記ロックモードが解除されていると、既要請のデューティーに対応する正常駆動信号を発生させるように上記駆動回路部を制御することができる。
【００１８】
本発明の第２技術的な側面はモータ装置を提案する。上記モータ駆動装置はブラシレスモータ装置及びモータ駆動装置を含む。上記ブラシレスモータ装置は同じ角度で離隔された複数のコイルを含む。上記モータ駆動装置は上記複数のコイルにそれぞれ対応する複数の相を独立的に制御することができる。ここで、上記モータ駆動装置は、モータの始動制御信号を提供する駆動回路部と、上記始動制御信号により発生する始動電流を検出する電流検出部と、上記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、逆起電力が発生したと判断して正常駆動を行うように制御する制御部とを含む。
【００１９】
本発明の第３技術的な側面はモータ駆動の制御方法を提案する。上記モータ駆動の制御方法はブラシレスモータの駆動を制御するモータ駆動装置で行われる。上記モータ駆動の制御方法は、既設定のデューティー以上を有する始動デューティーを印加する段階と、上記始動デューティーによりインバータで発生する始動電流を検出する段階と、上記検出された始動電流が既設定の臨界値以下であれば、上記始動デューティーに代えて正常な駆動デューティーを印加する段階とを含む。
【００２０】
一実施例において、上記始動デューティーを印加する段階は、上記モータがロックモードであるか否かを確認する段階と、上記ロックモードであれば、既設定のデューティー以上を持続的に印加する段階とを含んでよい。
【００２１】
一実施例において、上記駆動デューティーを印加する段階は、上記始動電流が既設定の臨界値を超えるか否かを確認する段階と、上記臨界値を超えてから上記始動電流が上記臨界値以下に落ちるか否かを確認する段階とを含んでよい。
【００２２】
一実施例において、上記駆動デューティーを印加する段階は、上記始動電流が上記臨界値以下に落ちると、上記モータに逆起電力が発生したと判断し、上記正常な駆動デューティーを印加する段階をさらに含んでよい。
【００２３】
一実施例において、上記駆動デューティーを印加する段階は、上記モータで発生する逆起電力を検出し、上記検出された逆起電力を利用して上記駆動デューティーを発生させる段階を含んでよい。
【００２４】
一実施例において、上記駆動デューティーを印加する段階は、上記モータの複数の相毎に各々逆起電力を検出する段階と、逆起電力が最大の相のコイルに駆動電流を提供する段階とを含んでよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態によると、モータの駆動電流を検知してモータの始動状態を判断することで、逆起電力を検出しなくてもモータの初期駆動を早く行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一般的なブラシレスモータのモータ駆動装置の一例を説明するための構成図である。
【図２】一般的なブラシレスモータのモータ駆動の制御方法を説明するための参考図である。
【図３】一般的なブラシレスモータのモータ駆動のための印加信号を説明するための参考図である。
【図４】本発明によるモータ駆動装置の一実施例を説明するための構成図である。
【図５】本発明によるモータ駆動の制御方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５のＳ５３０段階の一実施例を説明するための細部フローチャートである。
【図７】本発明によるモータ駆動のための印加信号を説明するための参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２８】
ブラシレスモータは、ブラシ、整流子などの機械的な接触部を無くし、その代わりに電子的な整流器具を利用して駆動する直流モータであり、永久磁石からなるローター（ｒｏｔｏｒ）と、３相または４相コイルを備え、各コイルの相電圧によって回転する回転子を含んでなることができる。
【００２９】
このようなブラシレスモータが効率的に駆動するためには、回転子の各相（コイル）の電流（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）が適切な時点で流れなければならず、適切な電流のためには回転子の位置が認識できなければならない。
【００３０】
回転子の位置検出はホールセンサーやレゾルバなどのような素子を利用して行ってもよいが、この場合、駆動回路が複雑になるため、センサーなしにブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動装置が使用されている。
【００３１】
以下では、センサーレスブラシレスモータに基づき、本発明について詳しく説明する。
【００３２】
図１は、一般的なブラシレスモータのモータ駆動装置の一例を説明するための構成図である。
【００３３】
図１を参照すると、モータ駆動装置１０は、電源部１１を通じて常用電源の交流電圧を直流電圧に変換させ、上記直流電圧をインバータ部１３で複数相（例えば、３相ないし４相）電圧に変換してブラシレスモータ２０のコイル（不図示）にそれぞれ印加することができる。上記３相電圧により各相に流れる電流は、モータ２０の各コイルに磁場を発生させ、該磁場によりモータ２０に備えられた回転子（不図示）が回転することができる。
【００３４】
このようにモータ２０が回転する場合、モータ２０の回転子に備えられたコイルに逆起電力が発生し、逆起電力検出部１４は上記ブラシレスモータ２０の各コイルで発生する逆起電力を検出して制御部１５に提供することができる。
【００３５】
上記制御部１５は、逆起電力検出部１４から提供された逆起電力検出信号を分析し、モータ２０が最適に動作するように駆動回路部１２を制御することができ、上記駆動回路部１２は、インバータ部１３をスイッチング駆動させてモータ２０に印加される相電圧を調節することができる。
【００３６】
より詳しく説明すると、複数のコイルのうち相電圧が印加されないコイルに逆起電力が発生し、制御部１５は上記逆起電力検出部１４を利用して逆起電力を検出することができる。制御部１５は、モータ２０の複数コイルの共通点であるゼロ位相と上記逆起電力が交差するときに現れる逆起電力のゼロ交差点（ｚｅｒｏｃｒｏｏｐｏｉｎｔ−ＥＭＦ）を認識し、上記交差点を基準にインバータ部１３を駆動させることができる。
【００３７】
即ち、ブラシレスモータ２０は逆起電力が大きいとき、モータのトルクが最大となる。よって、逆起電力が最大の相のコイルに電流を流さないと、最も効率的にモータを駆動することができない。従って、制御部１５は、各コイルで検出された逆起電力分布曲線のゼロ交差点（Ｚｅｒｏ  Ｃｒｏｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）で約３０度位相が遅れた地点で電流（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）が流れるように駆動回路部１２を制御することができる。
【００３８】
図２は一般的なブラシレスモータのモータ駆動の制御方法を説明するための参考図であり、図３は一般的なブラシレスモータのモータ駆動のための印加信号を説明するための参考図である。以下では、図２及び図３を参照し、ブラシレスモータの駆動、特に、始動動作について説明する。
【００３９】
制御部１５は、ランダムなシンク信号を生成しこれを印加することができる（段階Ｓ２１０）。
【００４０】
上記シンク信号は１００％デューティー値を有するＰＷＭ信号であって、各コイル毎に異なる電圧で印加されることができる。各コイルに印加される相電圧はランダムな値を有することができる。上記シンク信号は、モータ２０の逆起電力を十分に発生させることができる程度に相当な時間印加されることができる。
【００４１】
上記シンク信号の一例は、図３の識別番号３１０のように表現されることができる。
【００４２】
その後、逆起電力（ＢＥＭＦ）が発生すると（段階Ｓ２２０）、発生した逆起電力を利用し、上述のようにモータ２０の駆動を制御することができる（Ｓ２３０）。
【００４３】
即ち、図３の識別番号３２０のように、逆起電力が検出され始めると、始動動作が完了し、実際の駆動のための駆動制御が行われることが分かる。
【００４４】
しかし、上述のような駆動制御の場合、１００％デューティー印加が一定時間以上行われなければならず、駆動制御に十分な逆起電力の検出には、相当な時間がかかるという限界がある。
【００４５】
以下では、図４〜図７を参照して本発明の様々な実施例について説明する。
【００４６】
後述する本発明の様々な実施例を説明するにおいて、図１〜図３を参照して上述した内容と同一、またはそれに相応する内容に対する説明は省略する。しかし、当業者は、上述の説明から本発明の具体的な内容が明確に理解できるであろう。
【００４７】
また、以下では、始動と駆動を使い分け、始動とはモータが停止した状態から実際に制御可能な時点前までを意味し、駆動とはモータを実際に制御可能な時点以後を意味する。
【００４８】
本発明は、逆起電力と電流の相関関係を利用し、モータ２０が始動状態であるか、それとも駆動状態であるかを判別することができる。即ち、始動状態において、電流の大きさは一定値になるまで上昇し続け、それによりモータ２０が駆動すると、電流が減少する。即ち、モータ２０が駆動すると、電流が減少するという特性を有する。従って、本発明は、電流が既設定の臨界値以下になると、正常な回転状態になったと判断することができる。
【００４９】
即ち、一般的な逆起電力の制御方法では、モータ２０の制御に十分でない水準の逆起電力が発生した場合でも、本発明では電流が臨界値以下に減少すると、正常な動作と判断し駆動制御を行うことができる。
【００５０】
図４は、本発明によるモータ駆動装置の一実施例を説明するための構成図である。
【００５１】
図４を参照すると、モータ駆動装置１００は電源部１１０と、駆動回路部１２０、インバータ部１３０と、逆起電力検出部１４０と、制御部１５０と、電流検出部１６０とを含むことができる。
【００５２】
駆動回路部１２０はモータ２０の始動制御信号を提供することができる。ここで、始動制御信号とはモータ２０が停止状態の時印加される制御信号である。一実施例における始動制御信号は、所定値以上のデューティーを有する制御信号（例えば、１００％のＰＷＭ信号）であってよい。
【００５３】
インバータ部１３０は、上記始動制御信号により上記モータ２０に相電圧を印加することができる。
【００５４】
逆起電力検出部１４０は、上記モータ２０から発生する逆起電力を検出することができる。
【００５５】
電流検出部１６０は、上記始動制御信号により発生する始動電流を検出することができる。例えば、電流検出部１６０は、上記インバータ部１３０から上記始動電流を検出することができる。
【００５６】
制御部１５０は、上記始動電流が既設定の臨界値以下に落ちると、上述のように逆起電力が発生したと判断し、正常駆動を行うように制御することができる。
【００５７】
一実施例における制御部１５０は、正常駆動を行っているときは、上記逆起電力検出部１４０により検出された逆起電力を利用して上記モータ２０のローター（不図示）を制御することができる。
【００５８】
一実施例における制御部１５０は、ロックモード設定を利用して上記モータ２０の駆動を制御することができる。ここで、ロックモード（Ｌｏｃｋ  Ｍｏｄｅ）とは、上記モータ２０が停止した状態を意味する。よって、制御部１５０はロックモードで始動制御を行うことができる。
【００５９】
より詳しく説明すると、上記制御部１５０は、ロックモードの設定有無を判断するロックモード制御器と、上記ロックモードの設定有無により異なるようにデューティーを制御するデューティー制御器とを含むことができる。
【００６０】
一実施例における上記ロックモード制御器は、上記始動電流が上記臨界値を超えてから上記臨界値以下に落ちる場合、上記ロックモードを解除することができる。
【００６１】
一実施例における上記デューティー制御器は、上記ロックモードに設定されていると、既設定のデューティー以上を有する始動制御信号を発生させるように上記駆動回路部１２０を制御することができる。
【００６２】
一実施例における上記デューティー制御器は、上記ロックモードが解除されていると、既要請のデューティーに対応する正常駆動信号を発生させるように上記駆動回路部１２０を制御することができる。
【００６３】
図５は本発明によるモータ駆動の制御方法の一実施例を説明するためのフローチャートであり、図６は図５のＳ５３０段階の一実施例を説明するための細部フローチャートである。
【００６４】
以下では、図５及び図６を参照し、本発明によるモータ駆動の制御方法の一実施例を説明する。本発明によるモータ駆動の制御方法の一実施例は上述したモータ駆動装置１００で行われるため、上述の説明と同一、またはそれに相応する内容に対する説明は省略する。
【００６５】
図５を参照すると、モータ駆動装置１００は既設定のデューティー以上を有する始動デューティーを印加することができる（段階Ｓ５１０）。
【００６６】
モータ駆動装置１００は上記始動デューティーによりインバータで発生する始動電流を検出することができ（段階Ｓ５２０）、上記検出された始動電流が既設定の臨界値以下であれば（段階Ｓ５３０、はい）、上記始動デューティーに代えて正常な駆動デューティーを印加することができる（段階Ｓ５４０〜Ｓ５５０）。
【００６７】
一方、検出された始動電流が既設定の臨界値を超えていると（段階Ｓ５３０、いいえ）、インバータで発生する始動電流を検出し続けることができる（段階Ｓ５２０）。
【００６８】
一実施例におけるモータ駆動装置１００は、ロックモード有無を判断し、始動デューティーを印加することができる。
【００６９】
より詳しく説明すると、モータ駆動装置１００は上記モータ２０がロックモードであるか否かを確認し、上記ロックモードであれば、既設定のデューティー以上を印加し続けることができる。
【００７０】
一実施例におけるモータ駆動装置１００は、電流が上記臨界値を超えてから、上記臨界値以下に落ちるか否かを確認し、駆動デューティーを印加することができる（図６）。
【００７１】
より詳しく説明すると、モータ駆動装置１００は上記始動電流が既設定の臨界値を超えるか否かを確認し（段階Ｓ５３１）、上記臨界値を超えると、インバータ部の電流を再検出することができる（段階Ｓ５３２）。インバータ部の電流、即ち、始動電流を再検出すると、モータ駆動装置１００は再検出された始動電流が上記臨界値以下に落ちるか否かを確認することができる（段階Ｓ５３２）。
【００７２】
このような実施例は、上記臨界値を超えない状態での駆動状態への変更を防止することができる。
【００７３】
また、モータ駆動装置１００は上記始動電流が上記臨界値以下に落ちると、上記モータ２０に逆起電力が発生したと判断し、上記正常な駆動デューティーを印加することができる。
【００７４】
一実施例におけるモータ駆動装置１００は、上記モータ２０で発生する逆起電力を検出し、上記検出された逆起電力を利用して上記駆動デューティーを発生させることができる。例えば、モータ駆動装置１００は、上記モータ２０の複数の相毎に各々逆起電力を検出し、逆起電力が最大の相のコイルに駆動電流を提供することができる。
【００７５】
図７は本発明によるモータ駆動のための印加信号を説明するための参考図である。
【００７６】
図７には、始動状態では電流が増加し続け、上記モータ２０が駆動すると、電流が次第に減少することが示されている。従って、本発明は、上述のように電流が臨界値以下に落ちる前までは始動デューティー（例えば、１００％デューティー）で始動制御を行い、電流が臨界値以下に落ちると、駆動デューティー（駆動のために所望するデューティー値）で駆動制御を行うことが分かる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１００  モータ駆動装置
１１、１１０  電源部
１２、１２０  駆動回路部
１３、１３０  インバータ部
１４、１４０  逆起電力検出部
１５、１５０  制御部
１６０  電流検出部
２０  モータ
【図１】
2014090657.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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