JP2014121266A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】メイン極とＦＧ極との間の磁束干渉が発生し、それにより波形が歪曲されることを解消した、モータのセンシングユニットの構造を提供する。
【解決手段】回転軸とともに回転し、ドライブマグネットを含む回転子と、回転子の上部に位置し、回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含む。センシングユニットは、縁部に沿って複数のホール１２２が形成されたセンシングプレート１２０と、センシングプレート上に搭載され、回転軸に対してホールより近く位置するセンシングマグネット１１０と、センシングプレートの上部に配置されセンシングプレートの変化を感知する第１のセンサと、センシングマグネットの上部に配置され、センシングマグネットの変化を感知する第２のセンサと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関し、より詳細には、モータのセンシングユニットに関する。
一般的に、モータは、回転軸と、回転軸を囲む回転子と、回転子と所定間隔を有する固定子と、固定子を固定するハウジングと、を含む。
回転軸は、ハウジングにより支持される。回転子は、回転軸を囲むロータコア(ｒｏｔｅｒ ｃｏｒｅ)及びロータコアに結合されたドライブマグネット(ｄｒｉｖｅ ｍａｇｎｅｔ)を含む。固定子は、複数のステータコア(Ｓｔａｔｏｒ Ｃｏｒｅ)及びステータコアごとに巻線されたコイル(ｃｏｉｌ)を含む。固定子に電流が印加されると、固定子と回転子の相互作用により回転子が回転する。
モータは、その回転量を検出するためのセンシングマグネット(ｓｅｎｓｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ)とセンサを含むことができる。一般的なセンシングマグネットは、内輪に着磁されてドライブマグネットと対称して配列されるメイン(Ｍａｉｎ)極及び外輪に着磁されてメイン極より細分化されて配列されるＦＧ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ) 極を含む。
これによれば、モータの回転角度を細密に測定することができ、モータの駆動をスムーズにすることができる。しかし、メイン極とＦＧ極との間の磁束干渉が発生でき、それにより波形が歪曲されることがある。
メイン極とＦＧと極の間にダミトラックを配置することができるが、センシングマグネットのサイズに限界があるので、ダミトラックのための空間確保が難しい。
したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、モータのセンシングユニットの構造を提供することにある。
本発明の一実施形態よるモータは、回転軸と、前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(ｄｒｉｖｅ ｍａｇｎｅｔ)を含む回転子と、前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、前記センシングユニットは、縁部に沿って複数のホール(ｈｏｌｅ)が形成されたセンシングプレートと、前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１のセンサと、前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの変化を感知する第２のセンサと、を含む。
前記第１のセンサは、光センサであり、前記第２のセンサは、ホールＩＣ(Ｈａｌｌ ＩＣ)である。
前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでＮ極とＳ極が相互に配列され、前記センシングマグネットは、前記ドライブマグネットと対称して配列される複数の極を含む。
前記センシングプレートのホールの個数は、前記センシングマグネットのＮ極の個数またはＳ極の個数より多い。
本発明の他の実施形態によるモータは、回転軸と、前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(ｄｒｉｖｅ ｍａｇｎｅｔ)を含む回転子と、前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、前記センシングユニットは、縁部に沿って複数の第１のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第１のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第２のホールが形成されるセンシングプレートと、前記第１のホール及び前記第２のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１及び第２のセンサと、を含む。
前記第１及び第２のセンサは、光センサである。
前記ドライブマグネットは、前記回転子周りでＮ極とＳ極が相互に配列され、前記第２のホールは、前記ドライブマグネットのＮ極またはＳ極と対称して形成されることができる。
前記第１のホールの個数は、前記第２のホールの個数より多い。
本発明の一実施形態によるセンシングユニットは、回転軸を囲んで、縁部に沿って複数のホールが形成されたセンシングプレートと、前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１のセンサと、前記センシングマグネットの上部に配置され、 前記センシングマグネットの変化を感知する第２のセンサと、を含む。
本発明の他の実施形態によるセンシングユニットは、回転軸を囲んで、縁部に沿って複数の第１のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第１のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第２のホールが形成されるセンシングプレートと、前記第１のホール及び前記第２のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１及び第２のセンサと、を含む。
本発明の実施形態によれば、センシングマグネットのメイン極とＦＧ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ)極との間の干渉による波形歪曲を防止することができる。また、センシングマグネットの一部または全部を削除することで、費用を節減することができる。
図１は、センシングマグネットの一例を示した図である。 図２は、図１のセンシングマグネットが着磁されたモータの一部を示した断面図である。 図３は、本発明の一実施形態によるセンシングマグネットとセンシングプレートを示した図である。 図４は、図３のセンシングマグネットとセンシングプレートを含むモータの一部を示した断面図である。 図５は、本発明の他の実施形態によるセンシングプレートを示した図である。 図６は、図５のセンシングプレートを含むモータの一部を示した断面図である。 図７は、本発明の実施形態によるセンシングユニットから出力された波形を示した図である。
本発明は、多様に変更可能であり、さまざまな実施形態を有することができる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び図面内容に基づいてなされた均等な変更および付加は、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は前記用語により限定されものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を脱しない範囲で、第１の構成要素は第２の構成要素と命名することができ、類似に第２の構成要素も第１の構成要素と命名することができる。及び/またはとの用語は、複数の関連された記載された項目の組み合わせまたは複数の関連された記載された項目の中のいずれか一項目を含む。
いかなる構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるかあるいは「接続されて」いるとの用語は、ある構成要素が他の構成要素に直接的に連結されるかあるいは接続されることもできるが、中間に他の構成要素が介在することもできることを意味する。一方に、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるかあるいは「直接接続されて」いるとの用語は、中間に他の構成要素が存在しないことを意味する。
本明細書で使用した用語は、但し、特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明はこれに限定されるものではない。単数の表現は、文脈上明白に相違に記載しない限り複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するのであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除することではない。
特定しない限り、技術的や科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解される意味と同一な意味を有する。一般的に使用される辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致することと解でき、本出願において明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味を有することで解釈できない。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明するが、図面符号に関係なく同一であるか対応する構成要素には同一な参照番号を付与し、その重複説明は省略する。
図１は、センシングマグネットの一例であり、図２は、図１のセンシングマグネットが着磁されたモータの一部断面図である。
図１を参照すれば、センシングマグネット１０は、円盤状からなり、中心部には、回転軸が貫通するように貫通ホール１が形成される。
センシングマグネット１０は、貫通ホール１に隣接して円周方向に配置されるメイン(ｍａｉｎ)極２と縁部に形成されるＦＧ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ)極３と、を含む。
メイン極２は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される複数の極からなる。ＦＧ極３は、メイン極２より細分化された多くの極からなる。これによって、回転角度を一層細密に分割して測定することが可能であり、モータを一層スムーズに駆動することができる。
図１及び図２を参照すれば、センシングマグネット１０は、センシングプレート２０上に搭載され、センシングプレート２０は、回転軸３０を囲む。図示しなかったが、センシングプレート２０は、回転軸３０を囲んで回転軸３０と一緒に回転する回転子の上部に位置する。
センシングマグネット１０の外輪であるＦＧ極３と内輪であるメイン極２の上部には、各々ホール(Ｈａｌｌ)ＩＣ(Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｃｈｉｐ)４０、５０が配置され、センシングマグネット１０の回転による磁束の変化を感知する。ホールＩＣ４０、５０は、感知信号を電子制御ユニット(ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)に伝達し、電子制御ユニットは、それを通じて回転子の回転を算出する。
このような構造において、メイン極２とＦＧ極３との間には、磁束干渉が発生して波形が歪曲することがある。メイン極２とＦＧ極３との間にダミトラック(ｄｕｍｍｙ ｔｒａｃｋ)４を配置して磁束干渉を減らすことはできるが、センシングマグネット１０のサイズ(ｓｉｚｅ)に限界があるので、ダミトラック４のための十分な空間を確保することが難しい。
本発明の一実施形態によれば、センシングマグネットの外輪に該当するＦＧ極を削除することで磁束干渉による波形歪曲を防止する。
図３は、本発明の一実施形態によるセンシングマグネットとセンシングプレートを示し、図４は、図３のセンシングマグネットとセンシングプレートを含むモータの一部断面図である。
図３を参照すれば、センシングマグネット１１０は、貫通ホールに隣接して円周方向に配置されるメイン(ｍａｉｎ)極を含む。メイン極は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される複数の極からなる。すなわち、ドライブマグネットは、回転子の周りでＮ極及びＳ極が相互に配列され、センシングマグネット１１０の複数の極は、ドライブマグネットのＮ極及びＳ極と対称して配列される。
センシングプレート１２０は、センシングマグネット１１０を搭載し、縁部に沿って複数のホール(ｈｏｌｅ)１２２が形成される。ホール１２２の個数は、センシングマグネット１１０のＮ極またはＳ極の個数より多い。
図３及び図４を参照すれば、センシングプレート１２０上にセンシングマグネット１１０が搭載され、センシングプレート１２０は回転軸１３０を囲む。回転軸１３０と一緒に回転し、ドライブマグネットを含む回転子(図示せず)は、回転軸１３０を囲んで、センシングプレート１２０は、回転子の上部に位置する。センシングプレート１２０とセンシングマグネット１１０の上部には、各々センシングプレートとセンシングマグネットの変化を感知するセンサ１４０、１５０が配置される。
ここで、センシングマグネット１１０、センシングプレート１２０、センサ１４０、１５０を統合してセンサユニットと言える。
センシングマグネット１１０は、センシングプレート１２０に形成されたホールより回転軸１３０に対して近く位置する。
センサ１４０は、センシングプレート１２０に形成されたホール１２２の上部に配置され、センシングプレート１２０の変化を感知する。そのために、センサ１４０は、ホール１２２を通過する光を感知する光センサで具現することができる。光センサは、例えば、タコメータ(ｔａｃｈｏｍｅｔｅｒ)である。
センサ１５０は、センシングマグネット１１０の上部に配置され、センシングマグネット１１０の磁束変化を感知する。そのために、センサ１５０は、ホール(Ｈａｌｌ)ＩＣで具現することができる。
このように、センシングプレート１２０に形成された複数のホール(ｈｏｌｅ)１２２は、図１のセンシングマグネット１０のＦＧ極３の役目を実行する。これによって、メイン極とＦＧ極との間の磁束干渉を防止すると共にモータの回転角度を細密に測定することができる。
本発明の他の実施形態によれば、センシングマグネットを削除することで磁束干渉による波形歪曲を防止することができる。
図５は、本発明の他の実施形態によるセンシングプレートを示し、図６は、図５のセンシングプレートを含むモータの一部断面図である。
図５を参照すれば、センシングプレート２２０は、回転軸が貫通するように形成された貫通ホールを含み、円盤状からなる。
センシングプレート２２０には、縁部に沿って複数のホール(ｈｏｌｅ)２２２が形成される。また、回転軸に対してホール２２２より近接した位置に回転軸を囲む方向、すなわち、円周方向で複数のホール２２４が形成される。ホール２２４は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される。すなわち、ドライブマグネットは、回転子の周りでＮ極及びＳ極が相互に配列され、ホール２２４は、ドライブマグネットのＮ極またはＳ極と対称するように配列される。そして、ホール２２２の個数は、ホール２２４の個数より多い。
図５及び図６を参照すれば、センシングプレート２２０は、回転軸２３０を囲む。図示しなかったが、回転軸２３０と一緒に回転してドライブマグネットを含む回転子は、回転軸を囲んで、センシングプレート２２０は、回転子の上部に位置する。センシングプレート２２０のホール２２２、２２４の上部には、各々センシングプレートの変化を感知するセンサ２４０、２５０が配置される。
ここで、センシングプレート２２０、センサ２４０、２５０を統合してセンサユニットと言える。
センサ２４０は、センシングプレート２２０の縁部に形成されたホール２２２の上部に配置され、センシングプレート２２０の変化を感知する。また、センサ２５０は、回転軸２３０に対してホール２２２より近接した位置に回転軸２３０を囲む方向に形成されたホール２２４の上部に配置され、センシングプレート２２０の変化を感知する。したがって、センサ２４０、２５０は、ホール２２２、２２４を通過する光を感知する光センサで具現することができる。光センサは、例えば、タコメータ(ｔａｃｈｏｍｅｔｅｒ)である。
このように、センシングプレート２２０に形成された複数のホール２２２は、図１のセンシングマグネット１０のＦＧ極３の役目を実行し、ホール２２４は、図１のセンシングマグネット１０のメイン極２の役目を実行することができる。これによって、メイン極とＦＧ極との間の磁束干渉を防止すると共にモータの回転角度を細密に測定することができる。
図７は、本発明の実施形態によるセンシングユニットから出力された波形を示す。図３によるセンシングユニットの場合、センシングマグネットに対するホールＩＣは、Ｎ極で１(Ｏｎ)を出力してＳ極で０(Ｏｆｆ)を出力し、センシングプレートのホールに対する光センサは、光が反射される時に１(Ｏｎ)を出力し、光が反射されない時に０(Ｏｆｆ)を出力することができる。図５によるセンシングユニットの場合、センシングプレートの内輪に形成されたホール(メイン極に該当)に対する光センサ及び外輪に形成されたホール(ＦＧ極に該当)に対する光センサは、光が反射される時に１(Ｏｎ)を出力し、光が反射されない時に０(Ｏｆｆ)を出力することができる。
このように、本発明の実施形態によれば、波形の歪曲を防止すると共にマグネットとホールＩＣを利用する場合と同一な感知効果でモータの回転を検出することができる。
以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面に限定されるものではない。
１１０：センシングマグネット
１２０：センシングプレート
１２２：ホール(ｈｏｌｅ)
１４０、１５０：センサ
２２０：センシングプレート
２２２、２２４：ホール
２４０、２５０：センサ

Claims (14)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(ｄｒｉｖｅ ｍａｇｎｅｔ)を含む回転子と、
    前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、
    前記センシングユニットは、
    縁部に沿って複数のホール(ｈｏｌｅ)が形成されたセンシングプレートと、
    前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、
    前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１のセンサと、
    前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの変化を感知する第２のセンサと、を含むことを特徴とするモータ。
  2. 前記第１のセンサは、光センサであり、前記第２のセンサは、ホールＩＣ(Ｈａｌｌ ＩＣ)であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
  3. 前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでＮ極とＳ極が相互に配列され、
    前記センシングマグネットは、前記ドライブマグネットと対称して配列される複数の極を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
  4. 前記センシングプレートのホールの個数は、前記センシングマグネットのＮ極の個数またはＳ極の個数より多いことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
  5. 回転軸と、
    前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(ｄｒｉｖｅ ｍａｇｎｅｔ)を含む回転子と、
    前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、
    前記センシングユニットは、
    縁部に沿って複数の第１のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第１のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第２のホールが形成されるセンシングプレートと、
    前記第１のホール及び前記第２のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１及び第２のセンサと、を含むことを特徴とするモータ。
  6. 前記第１及び第２のセンサは、光センサであることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
  7. 前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでＮ極とＳ極が相互に配列され、
    前記第２のホールは、前記ドライブマグネットのＮ極またはＳ極と対称して形成されることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
  8. 前記第１のホールの個数は、前記第２のホールの個数より多いことを特徴とする請求項５に記載のモータ。
  9. 回転軸を囲んで、縁部に沿って複数のホールが形成されたセンシングプレートと、
    前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、
    前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１のセンサと、
    前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの変化を感知する第２のセンサと、を含むことを特徴とするセンシングユニット。
  10. 前記第１のセンサは、光センサであり、前記第２のセンサは、ホールＩＣ(Ｈａｌｌ ＩＣ)であることを特徴とする請求項９に記載のセンシングユニット。
  11. 前記センシングプレートのホールの個数は、前記センシングマグネットのＮ極の個数またはＳ極の個数より多いことを特徴とする請求項９に記載のセンシングユニット。
  12. 回転軸を囲んで、縁部に沿って複数の第１のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第１のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第２のホールが形成されるセンシングプレートと、
    前記第１のホール及び前記第２のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第１及び第２のセンサと、を含むことを特徴とするセンシングユニット。
  13. 前記第１及び第２のセンサは、光センサであることを特徴とする請求項１２に記載のセンシングユニット。
  14. 前記第１ホールの個数は、前記第２のホールの個数より多いことを特徴とする請求項１２に記載のセンシングユニット。
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