CN103872852A - 马达及马达的感测磁体 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种马达及马达的感测磁体。感测磁体包括：通孔，该通孔定位在感测磁体的中央部处；以及多个磁极，所述多个磁极沿感测磁体的外周形成。此处，多个磁极包括第一磁极和沿通孔的方向从第一磁极延伸的第二磁极。

Description

马达及马达的感测磁体

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月14日提交的韩国专利申请第10-2012-0146496号的优先权和权益，其公开内容全部通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种马达及其感测磁体，并且更具体地涉及一种转向马达及其感测磁体。

背景技术

转向系统是一种用于确保车辆的转向稳定性的系统，并且通过单独的动力辅助转向。

近些年，替代使用油压的辅助转向设备，已经主要使用具有少量动力损失并且准确性良好的电子动力转向（EPS）系统。该EPS包括速度传感器、力矩角度传感器、力矩传感器等。

电子控制单元（ECU）通过包括在EPS中的传感器检测运行条件，并且根据所检测的运行条件驱动马达。因而，确保了转向稳定性并且提供了快速的转向回复力，从而使得能够实现驾驶者的安全驾驶。

在EPS系统中，马达（在下文中称为“EPS马达”）辅助用于操作操纵柄的力矩，使得驾驶者能够使用较少的动力执行转向操作。作为EPS马达，能够使用无刷直流（BLDC）马达等。BLDC马达意指这样的直流（DC）马达：在该DC马达中安装有电子整流机构，而没有诸如电刷、整流器等的机械接触单元。

EPS马达包括出于转向辅助的目的、用于对马达的旋转量进行检测的感测磁体，以及传感器。

感测磁体形成为盘形，并且包括形成在感测磁体的内侧的主磁体，和形成在感测磁体的外周侧的副磁体。

主磁体包括多个磁极，该多个磁极以与插入至EPS马达的转子中的磁体相同的方式布置，并且主磁体被设置成面向传感器。传感器对根据主磁体的旋转的磁通量变化进行检测，并且将检测的信号传递至ECU，从而使ECU能够计算转子的旋转。

副磁体包括比主磁体的磁极数量更大的磁极。副磁体把多个磁极设置为对应于主磁体的单个磁极。因而，旋转角度可以被更精细地划分以被测量，并且因此可以更平顺地执行EPS马达的驱动。

出于使主磁体与副磁体之间的磁通量的干扰最小化以及实现主磁体与副磁体的顺序磁化的目的，在主磁体与副磁体之间设置假轨道（dummytrack）。

如以上所描述的，感测磁体包括主磁体和副磁体，并且因此包括主磁体的内环部和包括副磁体的外环部以预定的间隔被顺序地磁化。因此，以预定的间隔执行两个磁化过程，并且因此存在增加了磁化时间的问题。

此外，在主磁体与副磁体之间存在没有使用的假轨道，从而增加了材料成本。

此外，由于存在主磁体与副磁体之间的磁通量的干扰，可能存在从传感器输出的频率发生器（FG）信号的功率（duty）的不均匀性，从而使感测准确性劣化。

发明内容

本发明涉及一种可以简化感测磁体的磁化过程的马达，以及该马达的感测磁体。

根据本发明的一方面，提供了一种马达，该马达包括：旋转轴；板，该板耦接至旋转轴；以及感测磁体，该感测磁体耦接至该板，并且包括由该旋转轴所穿过的通孔以及沿感测磁体的外周形成的多个磁极。此处，多个磁极可以包括第一磁极和沿通孔的方向从第一磁极延伸的第二磁极。

根据本发明的另一方面，提供了一种感测磁体，该感测磁体包括：通孔，该通孔定位在感测磁体的中央部处；以及多个磁极，所述多个磁极沿感测磁体的外周形成。此处，多个磁极包括第一磁极和沿通孔的方向从第一磁极延伸的第二磁极。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述，对本领域的普通技术人员而言，本发明的以上目标、特征和优点以及其他目标、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是示出了根据本发明的实施方式的马达的横截面图；

图2是用于描述根据本发明的实施方式的霍尔集成电路（IC）的操作的视图；以及

图3是示出了根据本发明的实施方式的感测磁体的立体图。

具体实施方式

本文中公开了本发明的示例性实施方式。然而，出于描述本发明的示例性实施方式的目的，本文中所公开的具体的结构细节和功能细节仅是代表性的，并且因而本发明的示例性实施方式可以以许多替代性形式来体现，并且不应当理解为被限定于本文中所陈述的本发明的示例性实施方式。

因此，尽管本发明可以具有多种改型和替代性形式，但是在附图中通过示例示出了本发明的具体实施方式，并且在本文中将对本发明的具体实施方式进行描述。然而，应当理解的是，并不存在将本发明限定于公开的特定形式的意图，而与此相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有的改型、等同方案和替代方案。贯穿附图的描述，同样的附图标记意指同样的元件。

将理解的是，尽管在本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应当受这些术语限制。这些术语仅用来对一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一元件可被称作第二元件，并且相似地，第二元件可被称作第一元件。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或更多个项目的任何和全部组合。

将理解是，当元件被称作“连接”、或“耦接”至另一元件时，该元件能够直接连接或耦接至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应当以同样的方式来解释（即，“在......之间”对“直接地在......之间”，“相邻”对“直接相邻”等）。

本文中所使用的措辞仅出于描述特定实施方式的目的，而不意图限制本发明。如本文中所使用的，单数形式“一个（a）”、“一个（an）”、“这个（the）”意图包括复数形式，除非上下文另有清楚地指示。还应当理解的是，术语“包括（comprises）”、“包括（comprising）”、“包含（includes）”和/或“包含（including）”——当在本文中使用时——指定所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。

除非另有限定，否则本文中所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）都与本发明所属技术领域中的普通技术人员的通常理解具有相同的意思。还将理解的是，术语，比如在通常使用的词典中所限定的那些术语，应当理解为具有与它们在相关技术的背景中的意思相一致的意思，并且将不在理想化或过于正式的意义上来理解该术语，除非本文中明确地如此限定。

还应当指出，在一些替代性实现中，在框中指出的功能/动作可以不按流程图中指出的顺序来发生。例如，根据涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以实质同时执行，或者有时可以以相反的顺序来执行各框。

图1是示出了根据本发明的实施方式的电子动力转向（EPS）马达的横截面图，图2是用于描述根据本发明的实施方式的霍尔IC的操作的视图，以及图3是示出了根据本发明的实施方式的感测磁体的立体图。

参照图1，具有开放的上部的圆柱形壳体10和耦接至壳体10的上部的支架20形成EPS马达的外观。

由壳体10和支架20可旋转地支承旋转轴30。

车辆的转向柱连接至旋转轴30的上部，以提供动力用于辅助转向。

其中插入多个磁体的转子50耦接至旋转轴30的外周表面。此外，包括芯和线圈的定子40耦接至壳体10的内周表面，以在转子50的外周表面提供电磁力。

定子40被布置在壳体10的内周表面。定子40包括定子芯、缠绕在定子芯上的线圈以及绝缘纸。

转子50耦接至旋转轴30的外周表面，并且转子50的外周表面面向定子40。转子50包括转子芯和磁体。

当向定子40施加电流时，通过定子40与转子50的电磁相互作用而旋转转子50，并且因此与转子50的旋转一起旋转旋转轴30。

由于旋转轴30通过减速齿轮（未示出）连接至车辆的转向柱，因此转向柱也能够通过旋转轴30的旋转而旋转。因而，EPS马达辅助转向柱的旋转，该转向柱与驾驶者的方向盘的旋转一起旋转。

印刷电路板（PCB）80耦接至支架20的上表面。

传感器91和92被布置在PCB80的上表面。传感器91和92可以根据它们的位置而被分类成主传感器91和副传感器92。

相比副传感器92，主传感器91可以被定位成与旋转轴30邻近。

主传感器91检测下文将描述的感测磁体70的极性变化或磁通量变化，以及输出在计算转子50的旋转角度时使用的感测信号。

副传感器92检测下文将描述的感测磁体70的磁通量变化，从而输出用于频率发生器（FG）的感测信号。相比于从主传感器91输出的感测信号，在更精细地计算旋转角度时，可以使用从副传感器92输出的用于FG的感测信号。

传感器91和传感器92中的每一者均可以实现为霍尔IC。

霍尔IC是锁存型的（latch type），在N磁极接近霍尔IC时霍尔IC输出第一信号，并且在S磁极接近霍尔IC时霍尔IC输出不同于第一信号的第二信号。此外，当N磁极（或S磁极）接近霍尔IC时，霍尔IC可以输出第一信号（或第二信号），并且即使没有产生磁通量也可以连续地输出第一信号（或第二信号），直到S磁极（或N磁极）接近霍尔IC为止。

从霍尔IC输出的第一信号和第二信号可以是具有不同量值的信号。例如，第一信号可以是5V（或0V），并且第二信号可以是0V或（5V）。

从霍尔IC输出的第一信号和第二信号可以是具有不同量值的信号。例如，第一信号可以是具有正极性（+）（或负极性（-））的信号，并且第二信号可以是具有负极性（-）（或正极性（+））的信号。

参照图2，在S1中，当感测磁体70的N磁极接近霍尔IC时，霍尔IC输出5V的感测信号。此后，即使N磁极移动远离霍尔IC，霍尔IC在S2中也维持5V，并且然后，在S3中通过感测磁体70的S磁极的接近，霍尔IC输出0V的信号。此后，即使感测磁体70的S磁极移动远离霍尔IC，霍尔IC在S4和S5中也维持0V的输出电压，并且然后当N磁极接近霍尔IC时，霍尔IC将0V的输出电压改变为5V。

再次参照图1，板60在PCB80之上被形成为与PCB80间隔开预定间隔，并且板60被布置成面向PCB80。板60耦接至旋转轴30，以连同旋转轴30一起旋转。

感测磁体70被布置在板60下方，以面向布置在PCB80的上表面的传感器91和92。感测磁体70耦接至旋转轴30，以连同旋转轴30一起旋转。如以上所描述的，传感器91和92中的每一者均检测根据感测磁体70的旋转的磁通量变化或极性变化。在计算旋转轴30的旋转角度时使用通过传感器91和92所检测的根据旋转的磁通量变化。

EPS马达通过根据所计算的旋转轴30的旋转角度向定子40施加合适的电流而使旋转轴30旋转，从而辅助转向力矩。

参照图3，感测磁体70被形成为对应于板60的形状的盘形。

在感测磁体70的中央部中，通孔71被形成为使得旋转轴30穿过通孔71。

感测磁体70可以包括多个N磁极721和多个S磁极722，所述多个N磁极721和多个S磁极722沿感测磁体70的外周交替地布置。因而，当感测磁体70耦接至被旋转的旋转轴30时，N磁极721和S磁极722交替地经过传感器91和92。因此，传感器91和92检测极性变化或磁通量变化以输出感测信号。

根据插入转子50中的磁体中的每个磁体的位置，构成感测磁体70的多个磁极72被划分成多个组。此外，相比于剩余的磁极，每组中所包括的磁极当中被布置在与其他组的边界上的磁极721和723被形成为沿着在中央侧形成的通孔71的方向延伸。

可以使用构成感测磁体70的所有磁极72，以使副传感器92精细地检测根据转子50的旋转的磁通量变化。为此，构成感测磁体70的所有磁极72被形成为覆盖面向副传感器92的位置82。

构成感测磁体70的磁极中沿通孔71的方向延伸的磁极721和723也可以被使用，以使主传感器91检测根据转子50的旋转的磁通量变化。为此，磁极721和723延伸，以覆盖多至面向主传感器91的位置81的程度。即，布置在每组的边界上的磁极721和723用作主磁体以及一般的副磁体。

因而，在每组中沿通孔71的方向延伸的磁极721和723中的每一个磁极的极性可以根据插入转子50中的每个磁体的位置来确定。即，每组可以以下述方式来形成：与对应于每组的转子50的磁体具有相同极性的磁极被布置在边界部。例如，在与插入转子50中的N磁极的磁体相对应的组的情况下，N磁极和S磁极交替地布置，使得N磁极被布置在该组的边界部。

如以上所描述的，由于实施为霍尔IC的主传感器91被作为锁存器来操作，因此当在每组的边界部检测到N磁极（S磁极）时，即使没有产生磁通量，在检测S磁极（或N磁极）之前也连续地输出对应于N磁极的感测信号。因而，在不磁化单独的主磁体的情况下，感测磁体70可以使位于主磁极变化的边界部的磁极延伸至面向主传感器91的位置，并且使用延伸的磁极作为主磁体。

如以上所描述的，根据本发明的实施方式，在不磁化单独的主磁体的情况下，在用作副磁体的磁极当中的一些磁极可以延伸以用作主磁体。因而，可以减少在形成主磁体时使用的磁体需要，以及位于主磁体与副磁体之间的假轨道，从而减小了材料的成本。

此外，当在磁化感测磁体时无需两次磁化对应于主磁体的内环部和对应于副磁体的外环部的情况下，执行磁化过程的次数可以减少为一次，从而简化了磁化过程。

此外，因主磁体而发生的FG失真可以通过移除主磁体来防止。

对本领域的普通技术人员来说明显的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，能够对本发明的以上描述的示例性实施方式做出各种改型。因而，其意图在于本发明覆盖包含在所附权利要求及其等同替代的范围内的全部这种改型。

Claims (7)

1.一种马达，包括：

旋转轴；

板，所述板耦接至所述旋转轴；以及

感测磁体，所述感测磁体耦接至所述板，并且包括由所述旋转轴所穿过的通孔以及沿所述感测磁体的外周形成的多个磁极，

其中，所述多个磁极包括第一磁极以及沿所述通孔的方向从所述第一磁极延伸的第二磁极。

2.根据权利要求1所述的马达，还包括：

转子，所述转子耦接至所述旋转轴并且包括多个磁体；

印刷电路板，所述印刷电路板布置成面向所述板；以及

第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器布置在所述印刷电路板的上表面的互相不同的位置，并且对所述感测磁体的根据所述旋转轴的旋转的磁通量变化进行检测。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，所述第一磁极和所述第二磁极布置在面向所述第一传感器的位置，以及

所述第二磁极延伸至面向所述第二传感器的位置。

4.根据权利要求3所述的马达，其中，所述多个磁极被划分成多个组，以及

所述第二磁极是布置在所述多个组中的每一组的边界处的磁极。

5.根据权利要求4所述的马达，其中，根据所述多个磁体中的每个磁体的位置将所述多个磁极划分成所述多个组。

6.根据权利要求5所述的马达，其中，所述第二磁极的极性是根据与包括所述第二磁极的组相对应的磁体的极性来确定的。

7.一种感测磁体，包括：

通孔，所述通孔定位在所述感测磁体的中央部处；以及

多个磁极，所述多个磁极沿所述感测磁体的外周形成，

其中，所述多个磁极包括第一磁极以及沿所述通孔的方向从所述第一磁极延伸的第二磁极。

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