JP7110176B2 - ロータ位置感知装置およびこれを含むモータ - Google Patents

Description

実施例はロータ位置感知装置およびこれを含むモータに関するものである。

一般的に、モータはロータとステータの電磁的相互作用によってロータが回転することになる。この時、ロータに挿入された回転軸も回転することになり回転駆動力を発生させる。

ロータ位置感知装置として、モータの内側には磁気素子を含むセンサが配置される。センサはロータと回転連動可能に設置されたセンシングマグネットの磁力を感知してロータの現在の位置を把握する。

一般的に、３相ブラシレス（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ）モータの場合、このようなセンサが少なくとも３個必要である。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の情報を得る３個のセンシングシグナルが必要であるためである。しかし、３個のセンサのうち一つでも故障すれば、ロータ位置感知装置全体の駆動ができない問題点がある。特に、センサの故障が頻繁であるということを考慮すると、一つのセンサの故障によってロータ位置感知装置の全体を取り換えなければならないため、経済的損失が大きいという問題点がある。

また、追加としてロータ位置感知装置を設置する場合、追加されたロータ位置感知装置は、既存のロータ位置感知装置が設置された領域と異なる領域に別途に設置されなければならない。これは、センシングマグネットと追加のロータ位置感知装置のセンサとが整列されなければならないためである。しかし。このようなロータ位置感知装置は、追加されるセンサの配置および基板の設計が複雑であり、空間上の制約が大きい問題がある。

一方、センシングマグネットの着磁精密度の限界によりセンシングシグナルの分解能が低いため、ロータの現在位置を精密に把握し難いという問題点がある。

実施例は前記の問題点を解決するためのものであって、一部のセンサが故障しても駆動が可能な、ロータ位置感知装置およびこれを含むモータを提供することをその目的とする。特に、既存の別途の追加の構造なしに既存のＰＣＢ上で駆動が可能な、ロータ位置感知装置およびこれを含むモータを提供することをその目的とする。

また、実施例は、センサを追加することなく、センシングシグナルの分解能を高めることができる、ロータ位置感知装置およびこれを含むモータを提供することをその目的とする。

また、実施例は、追加の構造なしに既存の基板上で２チャネルを具備した、ロータ位置感知装置およびこれを含むモータを提供することをその目的とする。

本発明が解決しようとする課題は以上で言及された課題に限定されず、ここで言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるはずである。

前記目的を達成するための実施例は、 中心軸、前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネットと 前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、前記基板は、前記中心軸から第1距離が離隔された複数の第1ホールセンサーと、複数の第2ホールセンサと、前記中心軸から前記第1距離よりも大きい第2距離が離隔された複数の第3ホールセンサーと、複数の第4ホールセンサーを含み、前記複数の第1ホールセンサーのうち、隣接する2つの第1ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度及び前記複数の第2ホールセンサーのうち、隣接する2つの第2ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸結ぶ直線との間の角度は、第1角度であり、前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサーのうち、隣接する第1ホールセンサと第2ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第1角度とは異なる第2角度であり、前記複数の第3ホールセンサーのうち、隣接する2つの第3ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度と前記複数の第4ホールセンサーのうち、隣接する2つの第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸結ぶ直線との間の角度は、第3角度であり、前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサーののうち、隣接第3ホールセンサと第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第3角度とは異なる第4角度であるモーターを提供することができる。

前記目的を達成するための他の実施例は、中心軸、前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネットと、前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、前記基板は、前記中心軸から第1距離が離隔された複数の第1ホールセンサーと、複数の第2ホールセンサと、前記中心軸から前記第1距離よりも大きい第2距離が離隔された複数の第3ホールセンサーと、複数の第4ホールセンサーを含み、前記複数の第1ホールセンサーのうち、隣接する二つの第1ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度及び前記複数の第2ホールセンサーのうち、隣接する2つの第2ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸結ぶ直線との間の角度は、第1角度であり、前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサーのうち、隣接する第1ホールセンサと第2ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第1角度とは異なる第2角度であり、前記複数の第1ホールセンサーのうち、隣接する2つの第1ホールセンサは、前記複数の第1ホールセンサーのうち、最も近い2つの第1ホールセンサーであり、前記複数の第2ホールセンサーのうち、隣接する二つの第2ホールセンサーは、前記複数の第2ホールセンサーのうち、最も近い2つの第2ホールセンサであるモーターを提供することができる。

好ましくは、前記複数の第3ホールセンサーのうち、隣接する2つの第3ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度と前記複数の第4ホールセンサーのうち、隣接する2つの第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸結ぶ直線との間の角度は、第3角度であり、
前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサーののうち、隣接第3ホールセンサと第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第3角度とは異なる第4角度であり得る。
好ましくは、 前記複数の第3ホールセンサーのうち、隣接する2つの第3ホールセンサは、前記複数の第3ホールセンサーのうち、最も近い2つの第3ホールセンサーであり、 前記複数の第4ホールセンサーのうち、隣接する2つの第4ホールセンサは、前記複数の第4ホールセンサーのうち、最も近い2つの第4ホールセンサであり得る。

前記目的を達成するための他の実施例は、中心軸、前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネットと、前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、前記基板は、前記中心軸を中心とする第1円周上に配置される複数の第1ホールセンサーと、複数の第2ホールセンサ、および前記中心軸を中心とする第2円周上に配置される複数の第3ホールセンサーと、複数の第4ホールセンサーを含み、前記第2円周の半径は、前記第1円周の半径よりも大きく、前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第3ホールセンサは、第1グループを形成し、前記複数の第2ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、第2グループを形成し、前記第1グループの2つの隣接第1ホールセンサーとの間の間隔は、前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔よりも小さく、前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔は、最も近い前記第1グループの第1ホールセンサと前記第2グループの第2ホールセンサーとの間の間隔であるモーターを提供することができる。

好ましくは、 前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサは、前記メインマグネットの変化を感知し、前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、前記サブマグネットの変化を検出することができる。

好ましくは、 前記第1グループ内で、前記中心軸を中心に前記複数の第1ホールセンサのうちの少なくとも一つは、前記複数の第3ホールセンサと半径方向にオーバーラップされ得る。

好ましくは、 前記第1グループ内で、前記複数の第1ホールセンサーの数は3つであり、前記複数の第3ホールセンサーの数は2つであり得る。

好ましくは、 前記第1グループ内で、2つの隣接第1ホールセンサーとの間の間隔は、隣接する2つの第3ホールセンサーとの間の間隔よりも小さいことができる。。

前記目的を達成するための他の実施例は、中心軸、前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネットと、前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、前記基板は、前記中心軸を中心とする第1円周上に配置される複数の第1ホールセンサーと、複数の第2ホールセンサ、および前記中心軸を中心とする第2円周上に配置される複数の第3ホールセンサーと、複数の第4ホールセンサーを含み、前記第2の円周の半径は、前記第1円周の半径よりも大きく、前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第3ホールセンサは、第1グループをを形成し、前記複数の第2ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、第2グループを形成し、前記第1グループの2つの隣接第1ホールセンサーとの間の間隔は、前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔よりも小さく、前記基板は、前記第1グループに隣接する第1端、第2グループに隣接する第2端と複数のホールを含み、前記第2端と前記複数のホールのうち前記第2端に最も近いホール間の間隔は、前記第1端と前記複数のホールのうち前記第1端と最も近いホール間の間隔よりも小さいモーターを提供することができる。
好ましくは、 前記複数のホールは前記基板の内周よりも外周に隣接して配置され得る。

好ましくは、前記複数の第3ホールセンサーのうち、隣接する2つの第3ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度と前記複数の第4ホールセンサーのうち、隣接する2つの第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸結ぶ直線との間の角度は、第3角度であり、
前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサーののうち、隣接第3ホールセンサと第4ホールセンサーそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第3角度とは異なる第4角度であり得る。。
好ましくは、 前記第1端の形状と前記第2端の形状は、互いに異なり得る。

前記第１角度は下記の数学式１によって算出されるＲ１であり得る。
＜数学式１＞
Ｒ１＝Ｒ０／３
Ｒ０＝３６０°／（Ｎm／２）
ここで、Ｒ１は前記第１角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネットの極数であり、 常數”3”は、U、V、W相の数である。

好ましくは、 前記第２角度は、下記の数学式２によって算出されるＲ２であり得る。
＜数学式２＞
Ｒ２＝Ｒ１±Ｒ０'／（Ｎm／２）
ここで、Ｒ２は前記第２角度であり、Ｒ１は前記第１角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネットの極数である。

好ましくは、 前記第3角度は下記の数学式３によって算出されるＲ3であり得る。
＜数学式３＞
Ｒ3＝Ｒ０×ｎ＋Q（Ｎs／２）（ｎは整数）
Ｒ０＝３６０°／（Ｎs／２）
ここで、Ｒ3は第3角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Qは分解能角度、Ｎsは前記サブマグネットの極数である。

前記第4角度は、下記の数学式４によって算出されるＲ4であり得る。
＜数学式４＞
Ｒ4＝Ｒ3±Ｒ０'(Ｎs／２）
ここで、Ｒ4は前記第4角度であり、Ｒ3は前記第3角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎsは前記サブマグネットの極数である。

実施例によると、第１センサに追加に第２センサを配置することによって、第１センサに故障が発生した場合にも、ロータの位置を感知できる有利な効果を提供する。

実施例によると、第２センサの位置を第１センサの位置と対応する位置で、分解能が２倍となるように一定の角度だけシフトして、ロータの位置を精密に把握できる有利な効果を提供する。

実施例によると、既存のＰＣＢに並列にセンサを追加し、センシングマグネットを拡張して、別途の追加の構造なしに既存ＰＣＢ上で２チャネルのセンシング構成を具現する有利な効果を提供する。

実施例に係るモータの概念図。 センシングマグネットを図示した図面。 センシングシグナルを図示した図面。 ロータ位置感知装置を図示した図面。 メインマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第１実施例を図示した図面。 サブマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第１実施例を図示した図面。 メインマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第２実施例を図示した図面。 外側センサを基準とする、第１センサと第２センサを図示した図面。 メインマグネットについて、分解能が６０°である従来センシングシグナルと、分解能が３０°に高くなったセンシングシグナルを比較して示したグラフ。 サブマグネットについて、分解能が60°である従来センシングシグナルと、分解能が30°に高くなったセンシングシグナルを比較して示したグラフ。 メインマグネットの拡張領域を図示した図面。 センシングシグナルを図示した図面。 実施例に係るロータ位置感知装置を図示した図面。 第１センサと第２センサと第３センサを図示した図面。 センシングマグネットの円周方向に整列配置される第２センサと第３センサを図示した図面。

以下、本発明の好ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。本発明の目的、特定の長所および新規の特徴は、添付された図面と関連する以下の詳細な説明と好ましい実施例からさらに明白となるはずである。そして、本発明の説明において、本発明の要旨を不要に曖昧にさせる恐れがある関連した公知の技術に対する詳細な説明は省略する。

第２、第１等のように序数を含む用語は、多様な構成要素の説明に使われ得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されはしない。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目的でのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく第２構成要素は第１構成要素と命名され得、同様に第１構成要素も第２構成要素と命名され得る。および／またはという用語は、複数の関連した記載された項目の組み合わせまたは複数の関連した記載された項目のうちいずれかの項目を含む。

図１は、実施例に係るモータの概念図である。図１を参照すると、実施例に係るモータは、回転軸１００と、ロータ２００と、ステータ３００と、ロータ位置感知装置４００を含むことができる。

回転軸１００はロータ２００に結合され得る。電流の供給を通じてロータ２００とステータ３００に電磁的相互作用が発生するとロータ２００が回転し、これに連動して回転軸１００が回転する。回転軸１００は車両の操向軸と連結されて操向軸に動力を伝達することができる。回転軸１００はベアリングによって支持され得る。

ロータ２００はステータ３００と電気的相互作用を通じて回転する。

ロータ２００はロータコア２１０と、マグネット２２０を含むことができる。ロータコア２１０は、円形の薄い鋼板の形態の複数個のプレートが積層された形状で実施され得る。ロータコア２１０の中心には回転軸１００が結合するホールが形成され得る。ロータコア２１０の外周面にはマグネット２２０をガイドする突起が突出され得る。マグネット２２０はロータコア２１０の外周面に付着され得る。複数個のマグネット２２０は一定の間隔でロータコア２１０の周りに沿って配置され得る。ロータ２００はマグネット２２０を囲んでマグネット２２０がロータコア２１０から離脱しないように固定させ、マグネット２２０が露出することを防止する缶部材を含むことができる。

一方、ロータ２００は円筒形の単品であるロータコア２１０と、ロータコア２１０に１段で配置されるマグネット２２０から構成され得る。ここで、１段とは、ロータ２００の外周面にスキュー（ｓｋｅｗ）がないようにマグネット２２０が配置され得る構造を意味する。したがって、ロータコア２１０の縦断面とマグネット２２０の縦断面を基準とするとき、ロータコア２１０の高さとマグネット２２０の高さとが同一に形成され得る。すなわち、高さ方向を基準として、マグネット２２０がロータコア２１０の全体を覆うように実施され得る。

ステータ３００は、ロータ２００と電気的相互作用を誘発するためにコイルが巻かれ得る。コイル３２０を巻くためのステータ３００の具体的な構成は次の通りである。ステータ３００は複数個のティースを含むステータコア３１０を含むことができる。ステータコア３１０は環状のヨーク部分が設けられ、ヨークから中心方向にコイルが巻かれるティースが設けられ得る。ティースはヨーク部分の外周面に沿って一定の間隔で設けられ得る。一方、ステータコア３１０は薄い鋼板の形態の複数個のプレートが相互に積層されて構成され得る。また、ステータコア３１０は複数個の分割コアが相互に結合されるか連結されて構成され得る。

ロータ位置感知装置４００はセンシングマグネット４１０と基板４２1を含むことができる。

ハウジング５００は円筒状に形成されて内部にステータ３００とロータ２００が装着され得る空間が設けられる。この時、ハウジング５００の形状や材質は多様に変形され得るが、高温でもよく耐え得る金属材質が選択され得る。ハウジング５００の開放された上部はカバー６００が覆う。

図２は、センシングマグネットを図示した図面である。

図２を参照すると、センシングマグネット４１０はメインマグネット４１１と、サブマグネット４１２と、センシングプレート４１３を含むことができる。センシングマグネット４１０は、ロータ２００上に配置されてロータ２００の位置を示す。

センシングプレート４１３は円盤状に形成される。そして、センシングプレート４１３の中心に回転軸１００が結合される。メインマグネット４１１はセンシングプレート４１３の中央に配置される。そして、サブマグネット４１２はメインマグネット４１１の外側に配置され、センシングプレート４１３の縁に配置され得る。

メインマグネット４１１はロータ２００のマグネット２２０と対応する。換言すると、ロータ２００のマグネット２２０の極数とメインマグネット４１１の極数は同じである。例えば、ロータ２００のマグネット２２０が６極の場合、メインマグネット４１１も６極である。また、ロータ２００のマグネット２２０とメインマグネット４１１は極分割領域が整列されて、メインマグネット４１１の位置がロータ２００のマグネット２２０の位置を示すことができる。このようなメインマグネット４１１はロータ２００の初期位置を把握するのに利用される。

サブマグネット４１２は、ロータ２００の細部的な位置を精密に把握するのに利用される。例えば、サブマグネット４１２は７２極であり得る。

基板４２1に配置されたセンサは、センシングマグネット４１０の回転により、メインマグネット４１１とサブマグネット４１２による磁束の変化を感知する。基板４２1はセンシングマグネット４１０の上に配置され得る。

図３は、センシングシグナルを図示した図面である。

図３を参照すると、基板４２1に配置されたセンサはメインマグネット４１１のＮ極とＳ極の変化を感知して、３個のセンシングシグナルＴ１、Ｔ２、Ｔ３を感知することができる。そして、基板４２1はサブマグネット４１２の磁束の変化を感知して２個のセンシングシグナルＥ１、Ｅ２を感知することができる。

前述したように、メインマグネット４１１はロータ2００に結合されたマグネットがそのまま模写されているため、メインマグネット４１１を基準とする磁束の変化を感知してロータ2００の位置を感知することができる。このようなセンシングシグナルＴ１、Ｔ２、Ｔ３は、モータの初期駆動に使われ得るものであって、それぞれＵ、Ｖ、Ｗ相の情報をフィードバックすることができる。

図４は、ロータ位置感知装置を図示した図面である。

図４で図示した通り、基板４２1の形態はメインマグネット４１１とサブマグネット４１２の配列に対応して環状に具現され得る。

基板４２1は第１センサＳ１、Ｓ３と、第２センサＳ２、Ｓ４を含むことができる。第１センサＳ１、Ｓ３と第２センサＳ２、Ｓ４はセンシングマグネット４１０の中心Ｃを基準として、同一の円形軌道上に配列され得る。第１センサＳ１、Ｓ３はこのような円形軌道上で隣り合う複数個の第１ホールセンサＨ１を含むことができる。そして、第２センサＳ２、Ｓ４はこのような円形軌道上で隣り合う複数個の第２ホールセンサＨ２を含むことができる。

相対的に内側に位置した第１センサＳ１および第２センサＳ２は、メインマグネット４１１に配置された円形軌道に沿って配置され得る。換言すると、第１センサＳ１および第２センサＳ２は、センシングマグネット４１０の半径方向を基準として、メインマグネット４１１と対応するように配置され得る。相対的に外側に配置された第１センサＳ３および第２センサＳ４は、サブマグネット４１２が配置された円形軌道に沿って配置され得る。換言すると、第１センサＳ３および第２センサＳ４は、センシングマグネット４１０の半径方向を基準として、サブマグネット４１２と対応するように配置され得る。

第１実施例
図５は、メインマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第１実施例を図示した図面である。

図４および図５を参照すると、基板４２1の内側に配置された第１センサＳ１と第２センサＳ２は、メインマグネット４１１による磁束の変化をそれぞれ感知する。

第１センサＳ１は３個の第１ホールセンサＨ１を含むことができる。このような第１センサＳ１は、メインマグネット４１１の回転に対応してＵ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルを生成することができる。３個の第１ホールセンサＨ１は第１角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

第２センサＳ２は３個の第２ホールセンサＨ２を含むことができる。このような第２センサＳ２も、メインマグネット４１１の回転に対応してＵ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルをさらに生成することができる。したがって、第１センサＳ１のある第１ホールセンサＨ１が故障した場合にも、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルを生成することができる。３個の第２ホールセンサＨ２は第１ホールセンサＨ１と同様に第１角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

ここで、第１角度Ｒ１は下記の数学式１によって算出され得る。

ここで、Ｒ１は第１角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Ｎmはメインマグネット４１１の極数であり、定数「３」はＵ、Ｖ、Ｗ相の個数を意味する。

例えば、ロータ２００のマグネット２２０が６極の場合、メインマグネット４１１の極数は６である。したがって、該当モータの電気角度Ｒ０は１２０°である。その結果、第１角度Ｒ１は４０°に算出され得る。ここで、電気角度とは、３６０°を基準として、マグネットのＮ極とＳ極が占めるマグネットの物理的な角度（機械角）を表す。例えば、ロータ２００のマグネット２２０が８極の場合、該当モータの電気角度Ｒ０は９０°である。

第２センサＳ２はセンシングシグナルの分解能を高めるために、第１センサＳ１に対応する位置からシフトされた位置に配置され得る。換言すると、第１センサＳ１と第２センサＳ２は同一の円形軌道上で、第１角度Ｒ１と異なる第２角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。すなわち、隣り合う第１ホールセンサＨ１ａと第２ホールセンサＨ２ａは、円形軌道上の円周に沿って第１角度Ｒ１と異なる第２角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。

ここで、第２角度Ｒ２は下記の数学式２によって算出され得る。

ここで、Ｒ２は第２角度であり、Ｒ１は第１角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎmはメインマグネット４１１の極数である。

メインマグネット４１１によるセンシングシグナルの分解能は６０°に設定することができるが、この時、分解能を６０°から３０°に２倍高めるために、電気角度３０°だけシフトが必要な場合、Ｒ１が４０°であれば、第２角度Ｒ２は３０°または５０°に算出され得る。

図６は、サブマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第１実施例を図示した図面である。

図４および図６を参照すると、基板４２1の外側に配置される第１センサＳ３と第２センサＳ４は、サブマグネット４１２による磁束の変化をそれぞれ感知する。

第１センサＳ３は２個の第１ホールセンサＨ１を含むことができる。このような第１センサＳ３は、サブマグネット４１２の回転に対応して連続したセンシングシグナルを生成することができる。２個の第１ホールセンサＨ１は第１角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

第２センサＳ４は２個の第２ホールセンサＨ２を含むことができる。このような第２センサＳ４も、サブマグネット４１２の回転に対応して連続したセンシングシグナルをさらに生成することができる。したがって、第１センサＳ３のある第１ホールセンサＨ１が故障した場合にも、連続したセンシングシグナルを生成することができる。２個の第２ホールセンサＨ２は第１ホールセンサＨ１と同様に第１角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

ここで、第１角度Ｒ１は下記の数学式３によって算出され得る。

ここで、Ｒ１は第１角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Q'は分解能角度、Ｎsはサブマグネット４１２の極数である。

例えば、サブマグネット４１２の極数が７２であり、したがって、該当モータの電気角度Ｒ０は１０°である。Qが９０°であれば、第１角度Ｒ１は１０°×ｎ＋２．５°となる。したがって、物理的に２個の第１センサＳ３を２．５で離して配置させることは非常に難しい。したがって、電気角度Ｒ０が１０°である場合、これと位相差が同じである１０°×ｎ＋２．５°を第１角度Ｒ１として算出することができる。

第２センサＳ４はセンシングシグナルの分解能を高めるために、第１センサＳ３に対応する位置からシフトされた位置に配置され得る。換言すると、第１センサＳ３と第２センサＳ４は同一の円形軌道上で、第１角度Ｒ１と異なる第２角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。すなわち、隣り合う第１ホールセンサＨ１ａと第２ホールセンサＨ２ａは円形軌道上の円周に沿って第１角度Ｒ１と異なる第２角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。

ここで、第２角度Ｒ２は下記の数学式４によって算出され得る。

ここで、Ｒ２は第２角度であり、Ｒ１は第１角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎsはサブマグネット４１２の極数である。したがって、シフトされる電気角度Ｒ０'が４５°であり、サブマグネット４１２の極数が７２であれば、第２角度Ｒ２は第１角度Ｒ１の１０°×ｎ＋２．５°に１．２５°を足した値である。

その結果、図６で図示した通り、隣り合う第１ホールセンサＨ１ａと第２ホールセンサＨ２ａを、第１角度Ｒ１の１０°×ｎ＋２．５°に１．２５°を足した値だけ離して配置させると、センシングシグナルの分解能を９０°から４５°に高めることができる。

第２実施例
図７は、メインマグネットと対応する第１センサと第２センサの配置に対する第２実施例を図示した図面である。

図４および図７を参照すると、基板４２1の内側に配置された第１センサＳ１と第２センサＳ２は、メインマグネット４１１による磁束の変化をそれぞれ感知する。

第１センサＳ１は３個の第１ホールセンサＨ１を含むことができる。このような第１センサＳ１は、メインマグネット４１１の回転に対応してＵ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルを生成することができる。３個の第１ホールセンサＨ１は第３角度Ｒ３だけ離れて配置され得る。

第２センサＳ２は３個の第２ホールセンサＨ２を含むことができる。このような第２センサＳ２も、メインマグネット４１１の回転に対応してＵ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルをさらに生成することができる。したがって、第１センサＳ１のある第１ホールセンサＨ１が故障した場合にも、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の連続したセンシングシグナルを生成することができる。３個の第２ホールセンサＨ２は第１ホールセンサＨ１と同様に第３角度Ｒ３だけ離れて配置され得る。

ここで、第３角度Ｒ３は下記の数学式５によって算出され得る。

ここで、Ｒ３は第３角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネットの極数である。定数「３」はＵ、Ｖ、Ｗ相の個数を意味する。

例えば、ロータ２００のマグネット２２０が６極の場合、メインマグネット４１１の極数は６である。したがって、該当モータの電気角度Ｒ０は１２０°である。その結果、第１角度Ｒ１は４０°に算出され得る。例えば、ロータ２００のマグネット２２０が８極の場合、該当モータの電気角度Ｒ０は９０°である。

第２センサＳ２はセンシングシグナルの分解能を高めるために、第１センサＳ１に対応する位置からシフトされた位置に配置され得る。換言すると、第１センサＳ１のそれぞれの第１ホールセンサＨ１に対して、軸中心Ｃを通る基準線ＣＬを基準として、対称となる位置を図７のＰとする時、図７のＰから円周に沿って第４角度Ｒ４でシフトされた位置に第２センサＳ２の第２ホールセンサＨ２が位置することができる。

ここで、前記第４角度は、下記の数学式６によって算出されるＲ４であるロータ位置感知装置。

ここで、Ｒ４は第４角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネット４１１の極数である。

メインマグネット４１１によるセンシングシグナルの分解能は６０°に設定することができるが、この時、分解能を６０°から３０°に２倍高めるために、電気角度３０°だけシフトが必要な場合、第２角度Ｒ２は１０°に算出され得る。したがって、メインマグネット４１１の極数が６であれば、第２センサＳ２を第１センサＳ１に比べて１０°だけ時計回り方向または反時計回り方向に移動させて配置すれば、センシングシグナルの分解能を６０°から３０°に高めることができる。

図８は、外側センサを基準とする、第１センサと第２センサを図示した図面である。

図４および図８を参照すると、基板４２1の外側に配置された複数個のセンサは、第１センサＳ３と第２センサＳ４に区分され得る。第１センサＳ３と第２センサＳ４はサブマグネット４１２による磁束の変化をそれぞれ感知する。

第１センサＳ３は２個の第１ホールセンサＨ１を含むことができる。このような第１センサＳ３は、サブマグネット４１２の回転に対応して連続したセンシングシグナルを生成することができる。２個の第１ホールセンサＨ１は第３角度Ｒ３だけ離れて配置され得る。

ここで、第３角度Ｒ３は下記の数学式７によって算出され得る。

ここで、Ｒ３は第３角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Qは分解能角度、Ｎはサブマグネット４１２の極数である。

例えば、サブマグネット４１２の極数が７２であり、したがって、該当モータの電気角度Ｒ０は１０°である。Qが９０°であれば、第３角度Ｒ３は１０°×ｎ＋２．５°となる。したがって、物理的に２個の第１ホールセンサＨ１を２．５°で離して配置させることは非常に難しい。したがって、電気角度Ｒ０が１０°である場合、これと位相差が同じであり１０°×ｎ＋２．５°を第３角度Ｒ３として算出することができる。

そして、電気角度Ｒ０を９０°にした時、電気角度４５°だけシフトが必要な場合、第4角度Ｒ4は＜数学式８＞を通じて１．２５°に算出され得る。

ここで、Ｒ４は第４角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎsは前記サブマグネット４１２の極数である。

したがって、サブマグネット４１２の極数が７２であれば、センシングシグナルの分解能を９０°に設定することができるが、第２センサＳ４を第１センサＳ３に比べて１．２５°だけ時計回り方向または反時計回り方向に移動させて配置すれば、センシングシグナルの分解能を９０°から４５°に高めることができる。

図９は、メインマグネットについて、分解能が６０°である従来センシングシグナルと、分解能が３０°に高くなったセンシングシグナルを比較して示したグラフである。

メインマグネット４１１の極数が６であれば、図９の（ａ）で図示した通り、第１センサＳ1によりセンシングシグナルの分解能が６０°と確認される。しかし、図７および図９の（ｂ）で図示した通り、第２センサＳ２を追加し、第２センサＳ２の第２ホールセンサ（図７のＨ２）の位置を第１センサＳ１の第１ホールセンサＨ１に比べて１０°だけ時計回り方向に移動させて配置すると、センシングシグナルの分解能を６０°から３０°に高めることができる。したがって、モータの初期駆動位置をより精密に把握することができる。

図１０は、サブマグネットについて、分解能が９０°である従来センシングシグナルと、分解能が４５°に高くなったセンシングシグナルを比較して示したグラフである。

サブマグネット４１２の極数が７２であれば、図１０の（ａ）で図示した通り、第１センサＳ３によりセンシングシグナルの分解能が９０°と確認される。しかし、図８および図１０の（ｂ）で図示した通り、第２センサＳ４を追加し、第２センサＳ４の第２ホールセンサ（図８のＨ２）の位置を第１センサＳ３の第１センサＳ１に比べて１．２５°だけ時計回り方向に移動させて配置すると、センシングシグナルの分解能を９０°から４５°に高めることができる。

第３実施例
図１１は、メインマグネットの拡張領域を図示した図面である。

図１１を参照すると、メインマグネット４１１はセンシングマグネット４１０の中心に向かって拡張された拡張領域４１１ａを含むことができる。拡張領域４１１ａは、第２センサ（図１３の４２２）に並列に追加される第３センサ（図１３の４２３）の位置に対応する部分である。一方、サブマグネット４１２はロータ２００の細部的な位置を精密に把握するのに利用される。例えば、サブマグネット４１２は７２極であり得る。

基板４２1はセンサが配置され得る。センサはセンシングマグネット４１０の回転により磁束の変化を感知する。基板４２1はセンシングマグネット４１０の上に配置され得る。

第１センサＳ３は２個の第3ホールセンサＨ3を含むことができる。このような第１センサＳ３は、サブマグネット４１２の回転に対応して連続したセンシングシグナルを生成することができる。２個の第3ホールセンサＨ3は第１角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

第２センサＳ４は２個の第4ホールセンサＨ4を含むことができる。このような第２センサＳ４も、サブマグネット４１２の回転に対応して連続したセンシングシグナルをさらに生成することができる。したがって、第１センサＳ３のある第3ホールセンサＨ3が故障した場合にも、連続したセンシングシグナルを生成することができる。２個の第4ホールセンサＨ4は第１ホールセンサＨ１と同様に第3角度Ｒ１だけ離れて配置され得る。

ここで、第3角度Ｒ１は下記の数学式３によって算出され得る。

［数学式３］

ここで、Ｒ１は第3角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Q’は分解能角度、Ｎsはサブマグネット４１２の極数である。

例えば、サブマグネット４１２の極数が７２であり、したがって、該当モータの電気角度Ｒ０は１０°である。Qが９０°であれば、第3角度Ｒ１は１０°×ｎ＋２．５°となる。したがって、物理的に２個の第１センサＳ３を２．５で離して配置させることは非常に難しい。したがって、電気角度Ｒ０が１０°である場合、これと位相差が同じである１０°×ｎ＋２．５°を第3角度Ｒ１として算出することができる。

第２センサＳ４はセンシングシグナルの分解能を高めるために、第１センサＳ３に対応する位置からシフトされた位置に配置され得る。換言すると、第１センサＳ３と第２センサＳ４は同一の円形軌道上で、第3角度Ｒ１と異なる第4角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。すなわち、隣り合う第3ホールセンサＨ3ａと第4ホールセンサＨ4ａは円形軌道上の円周に沿って第3角度Ｒ１と異なる第4角度Ｒ２だけ離れて配置され得る。

ここで、第4角度Ｒ２は下記の数学式４によって算出され得る。

［数学式４］

ここで、Ｒ２は第4角度であり、Ｒ１は第１角度であり、Ｒ０’はシフトされる電気角度であり、Ｎsはサブマグネット４１２の極数である。したがって、シフトされる電気角度Ｒ０’が４５°であり、サブマグネット４１２の極数が７２であれば、第4角度Ｒ２は第3角度Ｒ１の１０°×ｎ＋２．５°に１．２５°を足した値である。

その結果、図６で図示した通り、隣り合う第3ホールセンサＨ１ａと第4ホールセンサＨ２ａを、第3角度Ｒ１の１０°×ｎ＋２．５°に１．２５°を足した値だけ離して配置させると、センシングシグナルの分解能を９０°から４５°に高めることができる。

以上、本発明の好ましい一実施例に係るロータ位置感知装置およびこれを含むモータについて、添付された図面を参照して具体的に詳察した。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更および置換が可能である。したがって、本発明に開示された実施例および添付された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施例および添付された図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (16)

1. 中心軸;
   前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネット;と
   前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、
   前記基板は、前記中心軸から第1距離が離隔された複数の第1ホールセンサと、複数の第2ホールセンサと、
   前記中心軸から前記第1距離よりも大きい第2距離が離隔された複数の第3ホールセンサと、複数の第4ホールセンサを含み、
   前記複数の第1ホールセンサのうち、隣接する2つの第1ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度及び前記複数の第2ホールセンサのうち、隣接する2つの第2ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、第1角度であり、
   前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサのうち、隣接する第1ホールセンサと第2ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第1角度とは異なる第2角度であり、
   前記複数の第3ホールセンサのうち、隣接する2つの第3ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度と前記複数の第4ホールセンサのうち、隣接する2つの第4ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、第3角度であり、
   前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサのうち、隣接第3ホールセンサと第4ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第3角度とは異なる第4角度であるモーター。
2. 中心軸;
   前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネット;と
   前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、
   前記基板は、前記中心軸から第1距離が離隔された複数の第1ホールセンサと、複数の第2ホールセンサと、
   前記中心軸から前記第1距離よりも大きい第2距離が離隔された複数の第3ホールセンサと、複数の第4ホールセンサを含み、
   前記複数の第1ホールセンサのうち、隣接する二つの第1ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度及び前記複数の第2ホールセンサのうち、隣接する2つの第2ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、第1角度であり、
   前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサのうち、隣接する第1ホールセンサと第2ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第1角度とは異なる第2角度であり、
   前記複数の第1ホールセンサのうち、隣接する2つの第1ホールセンサは、前記複数の第1ホールセンサのうち、最も近い2つの第1ホールセンサであり、
   前記複数の第2ホールセンサのうち、隣接する二つの第2ホールセンサは、前記複数の第2ホールセンサのうち、最も近い2つの第2ホールセンサであるモーター。
3. 前記複数の第3ホールセンサのうち、隣接する2つの第3ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度と前記複数の第4ホールセンサのうち、隣接する2つの第4ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、第3角度であり、
   前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサのうち、隣接第3ホールセンサと第4ホールセンサそれぞれの中心と前記中心軸を結ぶ直線との間の角度は、前記第3角度とは異なる第4角度である,請求項2に記載のモーター。
4. 前記複数の第3ホールセンサのうち、隣接する2つの第3ホールセンサは、前記複数の第3ホールセンサのうち、最も近い2つの第3ホールセンサであり、
   前記複数の第4ホールセンサのうち、隣接する2つの第4ホールセンサは、前記複数の第4ホールセンサのうち、最も近い2つの第4ホールセンサである、請求項１又は請求項3に記載のモーター。
5. 中心軸;
   前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネット;と
   前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、
   前記基板は、前記中心軸を中心とする第1円周上に配置される複数の第1ホールセンサと、複数の第2ホールセンサ、および
   前記中心軸を中心とする第2円周上に配置される複数の第3ホールセンサと、複数の第4ホールセンサを含み、
   前記第2円周の半径は、前記第1円周の半径よりも大きく、
   前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第3ホールセンサは、第1グループを形成し、
   前記複数の第2ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、第2グループを形成し、
   前記第1グループの2つの隣接する第1ホールセンサの間の間隔は、前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔よりも小さく、
   前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔は、最も近い前記第1グループの第1ホールセンサと前記第2グループの第2ホールセンサとの間の間隔であるモーター。
6. 中心軸;
   前記中心軸と結合して、メインマグネットとサブマグネットを含むセンシングマグネット;と
   前記センシングマグネットの上部に配置される基板を含み、
   前記基板は、前記中心軸を中心とする第1円周上に配置される複数の第1ホールセンサと、複数の第2ホールセンサ、および
   前記中心軸を中心とする第2円周上に配置される複数の第3ホールセンサと、複数の第4ホールセンサを含み、
   前記第2の円周の半径は、前記第1円周の半径よりも大きく、
   前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第3ホールセンサは、第1グループを形成し、
   前記複数の第2ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、第2グループを形成し、
   前記第1グループの2つの隣接する第1ホールセンサの間の間隔は、前記第1グループと前記第2グループとの間の最小間隔よりも小さく、
   前記基板は、前記第1グループに隣接する第1端、第2グループに隣接する第2端と複数のホールを含み、
   前記第2端と前記複数のホールのうち前記第2端に最も近いホールとの間の間隔は、前記第1端と前記複数のホールのうち前記第1端に最も近いホールとの間の間隔よりも小さいモーター。
7. 前記複数の第1ホールセンサと前記複数の第2ホールセンサは、前記メインマグネットの変化を感知し、
   前記複数の第3ホールセンサと前記複数の第4ホールセンサは、前記サブマグネットの変化を検出する、 請求項１から6のいずれか一項に記載のモーター。
8. 前記第1グループ内で、前記中心軸を中心に前記複数の第1ホールセンサのうちの少なくとも一つは、前記複数の第3ホールセンサと半径方向にオーバーラップされる、 請求項5又は請求項6に記載のモーター。
9. 前記第1グループ内で、前記複数の第1ホールセンサの数は3つであり、前記複数の第3ホールセンサの数は2つである、請求項5又は請求項6に記載のモーター。
10. 前記第1グループ内で、2つの隣接する第1ホールセンサの間の間隔は、隣接する2つの第3ホールセンサの間の間隔よりも大きい、請求項5又は請求項6に記載のモーター。
11. 前記複数のホールは前記基板の内周よりも外周に隣接して配置される、請求項6に記載のモーター。
12. 前記第1端の形状と前記第2端の形状は、互いに異なる、請求項6に記載のモーター。
13. 前記第１角度は下記の数学式１によって算出されるＲ１である、請求項１から4のいずれか一項に記載のモーター。
    ＜数学式１＞
    Ｒ１＝Ｒ０／３
    Ｒ０＝３６０°／（Ｎm／２）
    ここで、Ｒ１は前記第１角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネットの極数であり、定数”3”は、U、V、W相の数である。
14. 前記第２角度は、下記の数学式２によって算出されるＲ２である、請求項13に記載のモーター。
    ＜数学式２＞
    Ｒ２＝Ｒ１±Ｒ０'／（Ｎm／２）
    ここで、Ｒ２は前記第２角度であり、Ｒ１は前記第１角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎmは前記メインマグネットの極数である。
15. 前記第3角度は下記の数学式３によって算出されるＲ3である、請求項1,3,4のいずれかに記載のモーター 。
    ＜数学式３＞
    Ｒ3＝Ｒ０×ｎ＋Q（Ｎs／２）（ｎは整数）
    Ｒ０＝３６０°／（Ｎs／２）
    ここで、Ｒ3は第3角度であり、Ｒ０は電気角度であり、Qは分解能角度、Ｎsは前記サブマグネットの極数である。
16. 前記第4角度は、下記の数学式４によって算出されるＲ4である、請求項15に記載のモーター。
    ＜数学式４＞
    Ｒ4＝Ｒ3±Ｒ０'/(Ｎs／２）
    ここで、Ｒ4は前記第4角度であり、Ｒ3は前記第3角度であり、Ｒ０'はシフトされる電気角度であり、Ｎsは前記サブマグネットの極数である。

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