KR0171842B1 - 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치 - Google Patents

Abstract

[청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야]

회전자의 1회전당 한번의 회전위치를 나타내는 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치에 관한 것이다.

[발명이 해결하고자 하는 기술적 과제]

별도의 센서를 사용치 않고 인덱스신호를 발생하기 위해 회전자의 자극들중 특정 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 일정한 차이가 나도록 착자하여야 하는 것을 개선한다.

[발명의 해결방법의 요지]

회전자의 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S극의 크기를 서로 다르게 착자하고, 메인자극들의 자속을 검출하는 자기센서의 출력신호와 FG패턴에 유기되는 FG신호의 타이밍을 비교하여 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 인덱스신호를 발생한다.

[발명의 중요한 용도]

인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치에 이용한다.

Description

인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치

제1도는 본 발명이 적용되는 일반적인 직류모터의 분해사시도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 회전자의 메인자극과 FG자극의 배치상태를 FG패턴 및 자기센서의 위치와 연관시켜 보인 도면.

제3도는 제2도에 따른 메인자극과 FG자극의 배치상태를 보인 회전자의 사시도.

제4도는 본 발명에 따른 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치의 블럭 구성도.

제5도는 제4도의 각 부분의 동작 파형도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자의 메인자극과 FG자극의 배치상태를 FG패턴 및 자기센서의 위치와 연관시켜 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이스 12 : 회전자

14 : 고정자 16 : 구동코일

18 : FG패턴 20 : 기판

26 : FG자석 28 : 메인자석

34 : 구동회로 36 : 인덱스신호 발생회로

38,40 : 증폭기 42,44 : 제1,제2영교차 검출기

46 : 타이밍 비교회로 48,54 : 인버터

50 : D플립플롭 52 : 카운터

Hu,Hv,Hw : 자기센서

본 발명은 직류모터(DC motor)에 관한것으로, 특히 인덱스신호(index signal) 출력을 가지는 직류모터장치에 관한 것이다.

일반적으로 직류모터장치는 FDD(Floppy Disk Drive)나 HDD(Hard Disk Drive)등과 같은 OA(Office Automation)기기, VDP(Video Disk Player)나 CDP(Compact Disk Player)등과 같은 각종 A/V(Audio/Video)기기, FA(Factory Automation)기기, 자동차등에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 직류모터장치는 통상적으로 하나의 고정자(stator)와, 하나의 회전자(rotor)와, 하나의 구동회로를 구비한다. 고정자는 구동코일들을 가지며, 회전자에 착자되어있는 다수의 자극들로부터 제공되는 자속을 검출함으로써 고정자와 회전자의 상대적인 위치를 나타내는 신호를 발생하는 자기센서(magnetic sensor)들을 가진다. 구동회로는 자기센서들로부터 발생되는 검출신호에 따라 고정자의 구동코일들을 구동시킴으로써 회전자를 회전시킨다. 상기 자기센서들로서는 통상적으로 홀센서(hall sensor)를 사용하며 3개의 상, 즉 U상, V상, W상 각각에 대하여 하나씩 사용한다. 이와같이 고정자와 회전자의 상대 위치 검출용의 홀센서들을 사용하여 직류모터를 구동시키는 직류모터를 홀모터라 하는데, 홀모터는 전형적인 브러쉬리스(brushless) 직류모터로서 광범위하게 사용되고 있다.

상기한 직류모터장치를 채용한 기기들은 통상적으로 직류모터의 회전자가 정속(constant velocity)으로 회전하도록 제어하고 있다. 이와같이 정속 제어를 위해서는 회전자의 1회전당 한번의 회전위치를 나타내는 기준신호를 필요로 한다. 이러한 기준신호를 통상적으로 인덱스신호라 한다. 이에따라 자체적으로 인덱스신호를 발생하여 출력하는 직류모터장치가 널리 사용되고 있다.

인덱스신호 출력을 가지는 이전의 직류모터장치는 홀센서와 같은 자기센서를 이용하여 회전자의 특정 부분을 검출함으로써 인덱스신호를 발생하였었다. 이는 직류모터장치의 케이스가 내부에 회전자를 수납하며 회전자와 일체화되어 함께 회전하는 점을 이용한다. 이러한 직류모터장치는 원주형상을 가지는 케이스 측면의 일부분에 윈도우(window)를 형성함으로써 회전자의 자극들중 윈도우 부분에 위치한 자극의 일부를 노출시키고, 케이스의 측면에 대향되게 별도의 자기센서를 케이스 외부에 설치한다. 그러면 회전자가 1회전할때마다 케이스의 윈도우가 자기센서를 통과하게 됨으로써 윈도우 부분에 위치한 회전자의 자극으로부터 제공되는 자속을 자기센서가 검출하여 전기적인 신호를 발생한다. 상기와 같이 회전자가 1회전할때마다 한번씩 자기센서로부터 발생되는 검출 신호로부터 펄스형태의 인덱스신호를 발생하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치는 윈도우 부분의 회전자의 자극에 의한 자속을 검출하기 위해 전술한 바와 같은 상대위치 검출용 자기센서와는 별도의 자기센서를 추가적으로 사용하여야 하는 단점이 있었다. 또한 온도변화에 따라 자기센서의 출력 신호가 불안정하고, 시판되는 자기센서들마다 감도가 불균일하며, 케이스의 윈도우에 대한 자기센서의 위치 및 거리가 조립상의 부정확성으로 인해 일정치 않게 됨으로써 인덱스신호에 대한 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술로서 Hiroshi Iwai에 의해 발명되고 1991년 8월 20일자로 발행된 미합중국 특허번호 제5,041,769호 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치가 있다. 상기 특허번호 제5,041,769호는 인덱스신호를 발생하기 위한 별도의 자기센서를 사용치 않고 직류모터의 구동을 위해 전술한 바와 같이 사용되는 상대 위치 검출용 자기센서들중 하나로부터 발생되는 신호를 그대로 이용한다. 이를 위해 회전자에 착자시 특정한 하나의 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 약하게 착자한다. 그러면 회전자가 1회전할때마다 자속세기가 약한 자극이 각 자기센서들을 한번씩 통과하게 되고, 그때 해당 자기센서로부터 발생되는 전기적 신호의 피크 레벨(peak level)은 다른 자극들에 의해 발생되는 신호의 피크 레벨보다 낮게 된다. 이에따라 회전자가 1회전할때마다 다른 자극들에 따른 신호의 피크 레벨에 비해 낮은 피크 레벨을 가지는 신호가 각각의 자기센서로부터 한번씩 발생된다. 상기와 같이 회전자가 1회전할때마다 한번씩 어느 하나의 자기센서로부터 발생되는 낮은 피크 레벨의 검출신호로부터 펄스형태의 인덱스신호를 발생하게 된다. 따라서 상기 특허번호 제5,041,769호는 별도의 자기센서를 사용치 않고서도 인덱스신호를 발생할 수 있게 된다.

그러나 상기 특허번호 제5,041,769호에 따르면 상기한 바와 같이 회전자에 특정한 하나의 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 일정한 차이가 나도록 약하게 착자하여야만 한다.

이때 특성자극의 자속세기를 약하게 착자할 경우 권선수비와 같은 파라미터의 요인에 의해 직류모터의 정속도 제어가 곤란한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 별도의 센서를 사용치 않고 인덱스신호를 발생하는 직류모터장치에 있어서 회전자의 자극들중 특정 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 일정한 차이가 나도록 착자할 필요가 없는 직류모터장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전자의 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S극의 크기를 서로 다르게 착자하고, 메인자극들의 자속을 검출하는 자기센서의 출력신호와 FG패턴에 유기되는 FG신호의 타이밍을 비교하여 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 인덱스신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서 구체적인 회로 구성, 자극의 배치나 위치, 자극의 갯수, 자극의 크기 또는 각도, 논리상태등과 같은 많은 특정상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나고 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명한 것이다.

우선 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명이 적용되는 직류모터에 대해 살펴본다. 제1도는 본 발명이 적용되는 일반적인 직류모터의 분해사시도를 보인 것으로, 하나의 예를 보인 것이다. 케이스(10)는 내부에 링(ring)형태의 회전자(12)를 수납하며 회전자(12)와 일체화되어 함께 회전한다. 통상적으로 회전자(12)의 내측 원주면에는 메인자극쌍들이 착자되고 밑면에는 FG(Frequency Generator)자극쌍들이 메인자극들에 대해 수직으로 착자된다. 이하의 설명에서 메인자극들이 착자되는 부분, 즉 회전자(12)의 내측 원주면을 메인자석(28)이라 하고 FG자극들이 착자되는 부분, 즉 회전자(12)의 밑면을 FG자석(26)이라 한다. 상기 메인자극쌍들과 FG자극쌍들은 각각 일정 간격으로 회전자(12)의 원주를 따라 신장되어 연속적으로 착자되는데, 통상적으로 FG자극쌍들의 갯수는 메인자극쌍들의 갯수보다 더 많다. 또한 메인자극쌍들 각각의 N,S극은 서로 동일한 크기를 가지며, FG자극쌍들 각각의 N,S극도 서로 동일한 크기를 가진다. 또한 회전자(12)의 내측에는 구동코일들(16)을 가지는 고정자(14)가 기판(20)상에 위치된다. 그리고 기판(20)상에서 회전자(12)의 FG자극들과 대향되게 원주를 따라 도전성의 FG패턴(18)이 형성되고, 메인자극들과 대향되는 위치에 3개의 자기센서들(Hu,Hv,Hw)이 일정 간격으로 설치된다. 상기 자기센서들(Hu,Hv,Hw)은 전술한 바와 같은 상대 위치 검출용 홀센서로서 각각 U상, V상, W상에 대응되며, 회전자(12)에 착자되어있는 메인자극들로부터 제공되는 자속을 검출함으로써 회전자(12)와 고정자(14)의 상대적인 위치를 나타내는 신호를 발생한다. 이러한 신호를 이하의 설명에서는 위치검출신호라 한다.

상기와 같은 직류모터는 별도의 구동회로(도시하지 않았음)에 의해 구동되는데, 구동회로는 자기센서들(Hu,Hv,Hw)로부터 발생되는 위치검출신호에 의해 회전자(12)와 고정자(14)의 상대적인 위치를 검출하고 그에따라 고정자(14)의 구동코일들(16)에 전류를 인가하여 구동함으로써 회전자(12)를 회전시킨다. 이때 FG패턴(18)에는 회전자(12)의 회전에 따라 FG자극들의 자속에 의해 유기되는 신호가 발생되어 구동회로에 인가된다. 통상적으로 이러한 신호를 FG신호라 하며, FG신호는 회전수에 비례한 주파수를 가진다. 구동회로는 FG신호에 근거하여 회전자(12)의 회전속도를 검출함으로써 회전자(12)를 설정 속도로 제어하게 된다.

예를들어 FG자극쌍의 갯수가 60개라 하면, 회전자(12)가 1회전할때마다 일정 주기를 가지는 60개의 FG신호가 발생된다. 상기 FG신호는 회전자(12)의 회전에 따라 FG자극쌍들에 의해 유기되는 신호이므로 교류신호이다. 그러므로 이러한 FG신호를 구형파신호로 변환하면 회전자(12)가 1회전할때마다 120개의 펄스가 얻어진다. 이때 1개의 펄스는 회전자(12)의 기계적인 회전각 3°에 해당한다.

본 발명은 이와 같이 FG신호가 일정 주기로 발생되는 점에 착안하여 회전자(12)의 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S극의 크기를 서로 다르게 착자하고, 자기센서들(Hu,Hv,Hw)중 어느 하나의 출력신호와 FG신호의 타이밍을 비교하여 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 인덱스신호를 발생한다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 회전자(12)의 메인자극과 FG자극의 배치상태를 FG패턴(18) 및 자기센서(Hv)의 위치와 연관시켜 보인 도면으로서, 회전자(12)의 메인자극쌍들이 10개이고 FG자극쌍들이 60개일 경우의 예를 들어 보인 것이다. 상기 제2도중 제2도(a)는 FG패턴(18)을 보인 것이고, 제2도(b)는 FG자극쌍들로 이루어지는 FG자석(26)의 착자상태를 보인 것이며, 제2도(c)는 메인자극쌍들로 이루어지는 메인자석(28)의 착자상태를 보인 것이다. 그리고 FG패턴(18)과 FG자석(26)와 메인자석(28)은 상기한 제1도와 같이 실제로는 원형의 형태를 가지며 FG패턴(18)과 FG자석(26)은 대향되고 FG자석(26)과 메인자석(28)은 서로 수직을 이루나, 편의상 평면에 그 일부분만을 보였으며 자기센서들(Hu,Hv,Hw)도 그 중 하나의 자기센서(Hv)만을 나타내었다.

상기 FG패턴(18)은 FG자극들과 대향되게 원주를 따라 신장되어 교호적으로 반복되는 제1,제2엣지(30,32)들을 가지고 연결되며, 이는 통상적인 FG패턴과 동일하다. FG자석(26)은 일정 간격, 즉 6°간격으로 원주를 따라 신장되어 연속적으로 착자된 60개의 FG자극쌍들로 이루어지고, 메인자석(28)은 일정 간격, 즉 36°간격으로 원주를 따라 신장되어 연속적으로 착자된 10개의 메인자극쌍들로 이루어진다. 그러므로 FG자극의 크기는 3°가 되고 메인자극의 크기는 18°가 되며, 엣지들간의 간격은 하나의 FG자극의 각도와 동일한 각도인 3°가 되며, 하나의 메인자극의 각도인 18°에 6개의 FG자극이 착자된다. 그리고 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S극의 크기를 서로 다르게 착자한다. 즉, N극의 크기를 하나의 FG자극의 크기만큼 더 넓게 착자하고 S극의 크기를 하나의 FG자극의 크기만큼 더 좁게 착자한다. 그러면 N극의 크기는 21°가 되고 S극의 크기는 15°가 된다. 또한 인접 메인자극들간의 경계를 대응하는 FG자극들간의 경계에 대해 일정 각도, 즉 FG자극 각도의 1/2인 1.5°만큼 어긋나게 착자한다. 이때 자기센서들(Hu,Hv,Hw)은 동일 간격으로 메인자극들과 대향되게 설치되는데, 예를들어 자기센서(Hv)와 FG패턴(18)간의 관계를 보면 자기센서(Hv)는 FG패턴(18)의 엣지들중 하나로부터 중심방향으로 연장되는 선상에 위치된다.

상기한 바와 같은 FG자석(26)과 메인자석(28)을 가지는 회전자(12)의 메인자극과 FG자극의 배치상태, 즉 착자상태를 사시도로서 보이면 제3도와 같다.

제4도는 상기한 바와 같은 직류모터를 포함한 본 발명에 따른 인덱스 신호 출력을 가지는 직류모터장치의 블럭구성도를 보인 것으로, 회전자(12)와 고정자(14)와 자기센서들(Hu,Hv,Hw)은 상기한 제1도 내지 제3도에서와 동일하며, 편의상 FG패턴(18)은 도시하지 않고 생략하였다. 자기센서들(Hu,Hv,Hw)은 회전자(12)의 메인자극들의 자속을 검출하는 것에 의해 회전자의 회전에 대응되게 변화하는 파형의 위치검출신호들 Su,Sv,Sw를 발생하여 구동회로(34)에 인가한다. 이때 구동회로(34)에는 회전자(12)의 회전에 따라 FG자극들의 자속에 의해 제1도 및 제2도와 같은 FG패턴(18)에 유기되는 FG신호 FGS가 인가된다. 구동회로(34)는 위치검출신호들 Su,Sv,Sw과 FG신호 FGS에 응답하여 고정자(14)의 구동코일들(16)에 전류를 인가하여 구동함으로써 회전자(12)를 회전시킨다. 상기 위치검출신호 Sv와 FG신호 FGS의 파형을 살펴보면 제5도와 같이 각각 메인자극들과 FG자극들의 각도에 대응되게 변화하며 일정 주기를 가진다. 이때 상기한 제2도 및 제3도와 같이 N극과 S극의 크기를 다르게 착자한 메인자극쌍을 제외한 모든 자극쌍들의 S극에 대해서는 정(positive)의 반주기가 나타나고 N극에 대해서는 부(negative)의 반주기가 나타난다. 다만 메인자극쌍들중 N극과 S극의 크기가 다른 메인자극쌍에 따른 주기 T동안 부의 반주기 T1는 FG신호의 반주기만큼 더 길고 정의 반주기 T2는 FG신호의 반주기만큼 더 짧게 된다.

상기와 같은 상태에서 인덱스신호 발생회로(36)는 자기센서(Hv)로부터 출력되는 위치검출신호 Sv와 FG신호 FGS의 타이밍을 비교하여 상기한 바와 같이 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 인덱스신호 IDX를 발생한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 인덱스신호 발생회로(36)에 입력되는 FG신호 FGS와 위치검출신호 Sv는 증폭기(38,40)에 의해 각각 증폭된후 제1,제2영교차 검출기(zero-cross detector)(42,44)에 인가된다. 이때 FG신호 FGS 및 위치검출신호 Sv의 레벨이 충분하다면 증폭기(38,40)는 사용할 필요가 없다. 제1영교차 검출기(42)는 FG신호 FGS의 영교차점을 검출하여 제5도와 같이 그에 대응하는 제1구형파신호 PS1로 변환하며, 제2영교차 검출기(44)는 위치검출신호 Sv의 영교차점을 검출하여 제5도와 같이 그에 대응하는 제2구형파신호 PS2로 변환한다. 그러면 타이밍 비교회로(46)는 제1,제2구형파신호 PS1,PS2의 타이밍을 서로 비교하여 제1구형파신호 PS1를 기준으로 제2구형파신호 PS2의 주기가 불규칙하게 변화하는 시점, 즉 제5도의 t1시점을 검출하고 검출시점으로부터 일정 펄스폭 Tw을 가지는 신호를 발생하여 제5도와 같이 인덱스신호 IDX로서 출력한다.

상기 타이밍 비교회로(46)의 D플립플롭(50)은 데이타 입력단자 D가 인버터(48)를 통해 제1영교차 검출기(42)의 출력단에 접속되고 클럭단자 CK가 제2영교차 검출기(44)의 출력단에 접속되어 있다. 그러므로 D플립플롭(50)는 제1구형파신호 PS1를 인버터(48)를 통해 반전 입력하여 제2구형파신호 PS2의 상승엣지마다 래치한다. 이때 D플립플롭(50)의 초기상태는 리셋트상태이다. 이에따라 D플립플롭(50)의 반전출력단자()의 출력신호 IDX는 제2구형파신호 PS2의 상승엣지에서 제1구형파신호 PS1가 하이레벨인 동안은 하이를 유지하다가 제1구형파신호 PS1가 로우레벨이 되는 제5도의 t1시점에서 로우로 된다. 이때 제5도의 t1시점은 전술한 바와 같이 회전자(12)의 메인자극쌍들중 N극과 S극의 크기가 다른 메인자극쌍으로 인해 타이밍 변화가 발생되는 시점, 즉 제2구형파신호 PS2의 주기가 불규칙하게 변화하는 시점이다. 그러면 D플립플롭(50)의 반전출력단자()에 클리어단자 CLR이 접속되고 클럭단자 CK에 일정 주파수를 가지는 클럭신호 CLK를 입력하는 카운터(52)는 t1시점에서 로우레벨의 인덱스신호 IDX에 의해 클리어상태가 해제됨으로써 t1시점부터 클럭신호 CLK의 펄스를 카운트하기 시작한다. 이때 카운터(52)의 하위 2번째 비트 출력단자(Q1)가 인버터(54)를 통해 D플립플롭(50)의 리셋트단자 R에 접속되어 있다. 이에따라 카운터(52)는 클럭신호 CLK의 3번째 펄스를 카운트하였을때, 예를들어 제5도의 t2시점에 출력단자(Q1)를 통해 하이레벨의 신호를 출력한다. 상기 하이레벨의 신호는 인버터(54)에 의해 반전됨으로써 제5도와 같이 로우레벨의 리셋트신호로서 D플립플롭(50)의 리셋트단자 R에 인가된다. 이에따라 D플립플롭(50)은 제5도의 t2시점에 리셋트됨으로써 초기상태로 되돌아가며, 카운터(52)도 다시 클리어상태가 된다. 이후 회전자(12)가 1회전할때마다 N극과 S극의 크기가 다른 메인자극쌍이 자기센서(Hv)에 의해 검출됨으로써 상기한 동작이 계속적으로 반복된다. 결과적으로 회전자(12)의 1회전당 한번씩 일정 펄스폭 Tw을 가지는 로우레벨의 펄스가 인덱스신호 IDX로서 발생된다.

이때 클럭신호 CLK의 주파수를 1kHz로 카운터(52)의 클럭단자 CK에 인가한다면, 인덱스신호 IDX의 펄스폭 Tw는 3㎳가 된다. 그러므로 통상적으로 필요한 인덱스신호 IDX의 펄스폭이 3~4㎳인 것을 감안하여 카운터(52)의 출력단자(Q1)에 인버터(54)를 통해 D플립플롭(50)의 리셋트단자를 접속한 것이다. 여기서 클럭신호 CLK의 주파수와 카운터(52)의 출력은 필요에 따라 얼마든지 다르게 선택할 수 있다.

따라서 인덱스신호 IDX를 발생하기 위해 별도의 자기센서를 사용치 않고 기존의 자기센서(Hu,Hv,Hw)를 그대로 이용할 뿐만아니라 회전자의 각 극들중 특정한 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 일정한 차이가 나도록 착자하지 않고서도 인덱스신호 IDX를 발생할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시예를 보이면, 제6도와 같다. 상기 제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자(12)의 메인자극과 FG자극의 배치상태를 FG패턴(18) 및 자기센서(Hv)의 위치와 연관시켜 보인 도면으로서, 전술한 제2도에서와 마찬가지로 회전자(12)의 메인자극쌍들이 10개이고 FG자극쌍들이 60개일 경우의 예를 들어 보인 것이다. 상기 제6도중 제6도(a)는 FG패턴(18)을 보인 것이고, 제6도(b)는 FG자극쌍들로 이루어지는 FG자석(26)의 착자상태를 보인 것이며, 제6도(c)는 메인자극쌍들로 이루어지는 메인자석(28)의 착자상태를 보인 것이다.

상기 제6도를 전술한 제2도와 비교해 보면, 제2도에서는 인접 메인자극들간의 경계를 대응하는 FG자극들간의 경계에 대해 1.5°만큼 어긋나게 착자하였으나, 제6도에서는 인접 메인자극들간의 경계를 대응하는 FG자극들간의 경계와 일치되게 착자하는 대신에 제2도에서와 달리 자기센서(Hv)를 FG패턴(18)의 엣지들중 하나의 인접 엣지들 사이의 중앙으로부터 중심 방향으로 연장되는 선상에 위치시킨 것이다.

상기한 제6도와 같이 회전자(12)의 메인자극들과 FG자극들을 착자하고 FG패턴(18)에 대해 자기센서(Hv)를 위치시킬 경우에도 FG신호 FGS 및 위치검출신호 Sv는 전술한 제4도와 같다. 이에따라 전술한 제4도의 직류모터장치는 전술한 바와 동일한 동작을 하게 된다. 그러므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 별도의 자기센서를 사용치 않을 뿐만아니라 회전자의 자극들중 특정한 자극의 자속세기를 다른 자극들에 비해 일정한 차이가 나도록 착자하지 않고서도 인덱스신호를 발생할 수 있는 잇점이 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 인덱스신호의 펄스폭을 일정하게 발생시키기 위해 카운터를 사용하는 것을 예시하였으나, 입력신호의 상승 또는 하강엣지에 의해 트리거(trigger)된후 설정된 펄스폭을 가지는 펄스신호를 발생하는 단안정 멀티바이브레이터(mono stable multivibrator)를 사용할 수도 있다. 또한 자극의 배치나 위치, 자극의 갯수, 자극의 크기 또는 각도, 논리상태등은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는한 필요에 따라 얼마든지 다르게 할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한것에 의해 정하여져야 한다.

Claims (12)

1. 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치에 있어서, 구동코일들을 가지는 고정자와, 서로 다른 면에 일정 간격으로 원주를 따라 신장되어 연속적으로 착자된 메인자극쌍들 및 FG자극쌍들을 가지며, 하나의 메인자극 각도에 둘 이상의 FG자극이 착자되고, 상기 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S 극의 크기가 서로 다르게 착자되며, 인접 메인자극들간의 경계가 대응하는 FG자극들간의 경계와 일정 각도만큼 어긋나게 착자되는 회전자와, 상기 FG자극들과 대향되게 원주를 따라 신장되어 교호적으로 반복되는 제1,제2엣지들을 가지고 연결되며, 상기 엣지들간의 간격이 하나이 FG자극의 각도와 동일하게 형성되고, 상기 회전자의 회전에 따라 상기 FG자극들의 자속에 의해 유기되는 FG신호를 발생하는 FG패턴과, 일정 간격으로 상기 메인자극들과 대향되게 설치되고 각각 상기 엣지들중 하나로부터 중심방향으로 연장되는 선상에 위치되며, 상기 메인 자극들의 자속을 검출하는 것에 의해 상기 회전자의 회전에 대응되게 변화하는 파형의 위치검출신호를 발생하는 자기센서들과, 상기 자기센서들로부터 출력되는 위치검출신호들과 상기 FG신호에 응답하여 상기 구동코일들에 전류를 인가하여 구동시키는 구동수단과, 상기 자기센서들중 어느 하나로부터 출력되는 위치검출신호와 상기 FG신호의 타이밍을 비교하여 상기 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 상기 인덱스신호를 발생하는 인덱스신호 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인덱스신호 발생수단이, 상기 FG신호의 영교차점을 검출하여 그에 대응하는 제1구형파신호로 변환하는 제1파형변환수단과, 상기 위치검출신호의 영교차점을 검출하여 그에 대응하는 제2구형파신호로 변환하는 제2파형변환수단과, 상기 제1,제2구형파신호의 타이밍을 서로 비교하여 상기 제1구형파신호를 기준으로 상기 제2구형파신호의 주기가 불규칙하게 변화하는 시점을 검출하고 검출시점으로부터 일정 펄스폭을 가지는 신호를 발생하여 상기 인덱스신호로서 출력하는 타이밍 비교수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 타이밍 비교수단이, 상기 제1구형파신호를 반전시키는 인버터와, 상기 인버터의 출력신호를 상기 제2구형파신호의 상승엣지마다 래치하여, 상기 제2구형파신호의 상승엣지에서 상기 인버터의 출력신호가 미리 설정된 논리레벨로 될때 반전출력단자를 통해 상기 인덱스신호를 출력하는 D플립플롭과, 상기 D플립플롭으로부터 상기 인덱스신호가 출력되는 것에 응답하여 카운트를 시작하고 설정값까지 카운트 완료시 그를 알리는 신호를 출력하는 카운터와, 상기 카운터로부터 카운트 완료에 따라 출력되는 신호를 반전시켜 리셋트신호로서 상기 D플립플롭에 인가하여 상기 D플립플롭을 리셋트시키는 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 N,S극의 크기가 서로 다르게 착자된 메인자극이, 상기 N극의 크기가 상기 하나의 FG자극의 크기만큼 더 넓게 착자되고 상기 S극의 크기가 상기 하나의 FG자극의 크기만큼 더 좁게 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 인접하는 메인자극들간의 경계를 대응하는 상기 FG자극들간의 경계에 대해 상기 FG자극 각도의 1/2만큼 어긋나게 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 메인자극들이 상기 회전자의 내측 원주면에 착자되고 상기 FG자극들이 상기 메인자극들에 대하여 수직으로 상기 회전자의 밑면에 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
7. 인덱스신호 출력을 가지는 직류모터장치에 있어서, 구동코일들을 가지는 고정자와, 서로 다른 면에 일정 간격으로 원주를 따라 신장되어 연속적으로 착자된 메인자극쌍들 및 FG자극쌍들을 가지며, 하나의 메인자극 각도에 둘 이상의 FG자극이 착자되고, 상기 메인자극쌍들중 어느 한쌍만의 N,S극의 크기가 서로 다르게 착자되며, 인접 메인자극들간의 경계가 대응하는 FG자극들간의 경계와 일치되게 착자되는 회전자와, 상기 FG자극들과 대향되게 원주를 따라 신장되어 교호적으로 반복되는 제1,제2엣지들을 가지고 연결되며, 상기 엣지들간의 간격이 하나의 FG자극의 각도와 동일하게 형성되고, 상기 회전자의 회전에 따라 상기 FG자극들의 자속에 의해 유기되는 FG신호를 발생하는 FG패턴과, 일정 간격으로 상기 메인자극들과 대향되게 설치되고 각각 상기 엣지들중 하나의 인접 엣지들 사이의 중앙으로부터 중심방향으로 연장되는 선상에 위치되며, 상기 메인자극들의 자속을 검출하는 것에 의해 상기 회전자의 회전에 대응되게 변화하는 파형의 위치검출신호를 발생하는 자기센서들과, 상기 자기센서들로부터 출력되는 위치검출신호들과 상기 FG신호에 응답하여 상기 구동코일들에 전류를 인가하여 구동시키는 구동수단과, 상기 자기센서들중 어느 하나로부터 출력되는 위치검출신호와 상기 FG신호의 타이밍을 비교하여 상기 N,S극의 크기가 다른 메인자극으로 인한 타이밍 변화를 검출하는 것에 의해 상기 인덱스신호를 발생하는 인덱스신호 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 인덱스신호 발생수단이, 상기 FG신호의 영교차점을 검출하여 그에 대응하는 제1구형파신호로 변환하는 제1파형변환수단과, 상기 위치검출신호의 영교차점을 검출하여 그에 대응하는 제2구형파신호로 변환하는 제2파형변환수단과, 상기 제1,제2구형파신호의 타이밍을 서로 비교하여 상기 제1구형파신호를 기준으로 상기 제2구형파신호의 주기가 불규칙하게 변화하는 시점을 검출하고 검출시점으로부터 일정 펄스폭을 가지는 신호를 발생하여 상기 인덱스신호로서 출력하는 타이밍 비교수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 타이밍 비교수단이, 상기 제1구형파신호를 반전시키는 인버터와, 상기 인버터의 출력신호를 상기 제2구형파신호의 상승엣지마다 래치하여, 상기 제2구형파신호의 상승엣지에서 상기 인버터의 출력신호가 미리 설정된 논리레벨로 될때 반전출력단자를 통해 상기 인덱스신호를 출력하는 D플립플롭과, 상기 D플립플롭으로부터 상기 인덱스신호가 출력되는 것에 응답하여 카운트를 시작하고 설정값까지 카운트 완료시 그를 알리는 신호를 출력하는 카운터와, 상기 카운터로부터 카운트 완료에 따라 출력되는 신호를 반전시켜 리셋트신호로서 상기 D플립플롭에 인가하여 상기 D플립플롭을 리셋트시키는 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 N,S극의 크기가 서로 다르게 착자된 메인자극이, 상기 N극의 크기가 상기 하나의 FG자극의 크기만큼 더 넓게 착자되고 상기 S극의 크기가 상기 하나의 FG자극의 크기만큼 더 좁게 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 인접하는 메인자극들간의 경계를 대응하는 상기 FG자극들간의 경계에 대해 상기 FG자극 각도의 1/2만큼 어긋나게 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 메인자극들이 상기 회전자의 내측 원주면에 착자되고 상기 FG자극들이 상기 메인자극들에 대하여 수직으로 상기 회전자의 밑면에 착자되는 것을 특징으로 하는 직류모터장치.