KR100476714B1 - 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치검출장치 - Google Patents

차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 전동식 조향장치에 적합한 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 관한 것으로, 로터를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 제 1 보조자석과, 로터의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석의 바깥쪽에 소정 간격으로 위치한 다수의 홀 센서와, 제 1 보조 자석의 안쪽에 제 1 보조 자석의 극 보다 많은 다수의 극으로 착자된 제 2 보조 자석과, 제 2 보조 자석의 일단에 제 2 보조 자석의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시키는 듀얼 홀 센서를 포함하므로써 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높여 차량의 전동식 조향장치에 사용할 수 있도록 한다.

Description

차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치{ROTOR POSITION DETECTOR OF BRUSHLESS MOTOR FOR USE THE ELECTRIC STEERING SYSTEM OF THE VEHICLE}
본 발명은 차량의 전동식 조향장치에 사용되는 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 2 보조자석과 듀얼 홀 센서를 추가함으로써 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높일 수 있는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 관한 것이다.
브러시리스 모터(Brushless DC Motor)란 통상 DC모터의 중요한 부품인 정류자 대신에 트랜지스터나 금속산화물반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 등을 이용한 제어회로에 의하여 직류전원으로부터 공급된 전류를 3상 또는 4상의 권선에 분배하는 것이다. 이러한 전류 스위칭을 하기 위해서는 로터의 위치를 검출해서 검출된 정보에 기초하여 트랜지스터를 온/오프 시키는 것을 판단해야 한다. 로터의 위치를 검출하기 위해서는 3개의 홀센서 혹은 광센서로 이루어진 검출소자를 이용한다.
도 1은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블록도이다.
홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극을 감지하기 위하여 60도의 기계적 각도(120도의 전기적 각도)의 간격을 두고 위치한다. 홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극이 형성하는 자장에 영향을 받아 하이(high) 신호 혹은 로우(low) 신호를 출력한다.
미도시된 제어부를 통해 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력이 입력되면 그에 따라서 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출하여 구동시킨다. 그에 따라서 모터의 고정자(11) 코일에 전류가 흐르고 로터(10)가 회전을 하게 된다.
한편, 자동차의 전동식 조향 장치에서는 운전자의 조타력을 보조하기 위하여 모터를 사용하는데 종래의 브러시리스 모터를 사용하는 경우 모터 회전각의 해상도가 부족하여 부적합하였다. 즉, 3개의 홀 센서를 이용한 브러시리스 모터는 운전자에 의해 빈번하게 조향 방향이 바뀌는 환경에서 모터 회전각의 해상도가 부족하여 조향 휠의 진동과 함께 조향감이 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 로터 위치 검출수단으로 모터 회전각 해상도가 높은 고정도의 엔코더 등을 사용하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이는 고가일 뿐만 아니라 일반적인 산업용 엔코더는 자동차의 사용온도 조건(-40도 ∼25도)에 맞지 않아 이를 만족시키기 위해서는 더더욱 비용이 초과되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높여 차량의 전동식 조향장치에 적합한 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 있어서, 로터를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 제 1 보조자석과, 로터의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석의 바깥쪽에 소정 간격으로 위치한 다수의 홀 센서와, 제 1 보조 자석의 안쪽에 제 1 보조 자석의 극 보다 많은 다수의 극으로 착자된 제 2 보조 자석과, 제 2 보조 자석의 일단에 제 2 보조 자석의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시키는 듀얼 홀 센서를 포함하는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치를 제공한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치를 도시한 개략도이다.
본 발명에 따른 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 보조 자석(20), 3개의 홀 센서(H1,H2,H3), 제 2 보조 자석(21) 및 1개의 듀얼 홀 센서(22)로 구성된다.
제 1 보조 자석(20)은 로터(10)를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖도록 형성되며 예컨대, 본 실시예에서는 4극 구조이다.
홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석(20)의 바깥쪽에 60도 간격으로 3개가 설치되며, 로터(10) 극성에 따른 자속방향에 의해 홀 센서(H1,H2,H3)의 신호가 하이(high) 또는 로우(low)로 출력된다.
즉, 로터(10)의 N극이 홀 센서(H1,H2,H3)의 위치에 있으면, 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력은 모두 하이(high)이다. 이와 같은 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력은 미도시된 증폭기에서 증폭된 후 미도시된 제어부를 통해 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출한 후 구동시킨다.
제 2 보조 자석(21)은 제 1 보조 자석(20)의 안쪽에 설치되며, 제 1 보조 자석(20)의 극 보다 훨씬 많은 다수의 극으로 착자된다.
듀얼 홀 센서(22)는 제 2 보조 자석(21)의 일단에 제 2 보조 자석(21)의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시킨다.
이와 같은 듀얼 홀 센서(22)는 모터의 구동방식에 따라 모터에 가해주는 상에 따른 위치만을 간헐적으로 검출한다.
한편, 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)와 1개의 듀얼 홀 센서(22)의 출력신호는 미도시된 제어부를 통해 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출한 후 구동시켜 모터의 고정자(11) 코일에 전류가 흐르고 로터(10)가 회전하게 된다. 이때, 본 발명의 특징적 구성으로서 추가된 제 2 보조 자석(21)과 듀얼 홀센서(22)에 의해 90도의 위상 차이를 가지는 두개의 출력신호를 발생시키게 되며, 이러한 두개의 신호는 정밀한 위치신호의 역활을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 90도의 위상차에 의해 온-오프(ON-OFF)되는 순서를 추적하면 모터의 현재 회전방향을 알 수 있는 것이므로, 운전자의 조타력 보조에 적합한 것입니다.이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
삭제
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 3개의 홀센서만을 이용함으로서, 조향방향이 빈번하게 변경되는 환경에서 모터의 해상도 부족으로 인한 조향 휠의 진동과 함께 조향감이 떨어지는 문제점을 가지는 종래의 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 제 2 보조자석과 듀얼 홀 센서를 추가함으로써 2개의 출력신호가 정밀한 위치신호로서 작용하고, 90도의 위상차이로 모터의 회전방향을 알 수 있으므로 운전자의 조타력 보조에 적합한 것이므로, 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높일 수 있어 차량의 전동식 조향장치에 적합한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 로터 11; 고정자
20 ; 제 1 보조 자석 21 ; 제 2 보조 자석
22 ; 듀얼 홀 센서 H1,H2,H3 ; 홀 센서

Claims (1)

  1. 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 있어서,
    상기 로터를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 제 1 보조자석과,
    상기 로터의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석의 바깥쪽에 소정 간격으로 위치한 다수의 홀 센서와,
    상기 제 1 보조 자석의 안쪽에 제 1 보조 자석의 극 보다 많은 다수의 극으로 착자된 제 2 보조 자석과,
    상기 제 2 보조 자석의 일단에 제 2 보조 자석의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시키는 듀얼 홀 센서를 포함하는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치.
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