KR100816372B1 - 이피에스 브러시리스 모터의 위치 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 절대각 요소와 상대각 요소를 한 개의 자석에 의해서 구현할 수 있는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 제공하는 데에 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서는 22극 자석 및 4개의 홀 센서에 의하여 소정 각도 간격으로 위상이 다른 4개의 홀 신호를 각각 발생하게 되고, 모터의 제어기가 상기 위치 센서에서 발생하는 소정 간격으로 위상이 다른 4개의 홀 신호에 의하여 4비트 2진수 신호를 발생한 후 모터에 제공하여 모터를 회전시키게 된다.

Description

이피에스 브러시리스 모터의 위치 센서 {POSITION SENSOR FOR EPS BRUSHLESS MOTOR}

도 1은 종래의 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 채용한 브러시리스 모터의 블록도.

도 2는 도 1에 나타낸 위치 센서의 구조도.

도 3은 도 2의 홀 센서들에 의해 발생되는 홀 신호들의 파형도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 채용한 브러시리스 모터의 블록도.

도 5는 도 4에 나타낸 위치 센서의 구조도.

도 6은 도 5의 홀 센서들에 의해 발생되는 홀 신호들의 파형도.

도 7은 도 4의 제어기에서 발생되는 4비트 2진수 신호의 파형도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

C-F : 홀 센서들 100 : 위치 센서

101 : 22극 자석 200 : 제어기

300 : 모터

본 발명은 EPS 브러시리스(Brushless) 모터의 위치 센서에 관한 것으로, 특히 절대각 요소와 상대각 요소를 한 개의 자석에 의해서 구현할 수 있는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서에 관한 것이다.

도 1은 종래의 브러시리스 모터의 블록도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 나타낸 위치 센서의 구조를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 브러시리스 모터는 모터(3)의 메인 자석과 같은 위상을 갖는 절대각 요소에 대응되는 홀 신호와 고분해능의 상대각 요소에 대응되는 홀 신호를 발생하는 위치 센서(1)와; 상기 위치 센서(1)에서 발생된 절대각 요소에 대응되는 홀 신호와 고분해능의 상대각 요소에 대응되는 홀 신호를 조합하여 모터(3)의 회전자의 위치를 판별하고, 그 판별된 회전자의 위치에 대응되는 파형의 전류를 모터(3)의 각상에 인가하여 모터(3)를 회전시키는 제어기(2);로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이 위치 센서(1)는, 내부에 위치하여 90도(deg.)의 간격으로 극성이 변하는 4극 자석(11)과; 이 4극 자석(11)의 각 극성에 대해 60도의 간격으로 배치되어, 절대각 요소인 분해능 30도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호를 각각 발생하는 홀 센서(H1-H3)들과; 외부에 위치하여 10도의 간격으로 극성이 변하는 36극 자석(12)과; 이 36극 자석(12)의 각 극성에 5도의 간격으로 배치되어, 상대적 요소인 분해능 5도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호를 각각 발생하는 홀 센서(A, B)들;로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 브러시리스 모터의 동작을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 내부에 위치하여 90도의 간격으로 N극 및 S극의 극성이 변하는 4극 자석(11)은 모터(3)의 메인 4극 자석을 대표한다. 상기 4극 자석(11)의 N극 및 S극에 대해 60도의 간격으로 배치된 3개의 홀 센서(H1-H3)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 4극 자석(11)에 대항하여 절대각 요소인 분해능 30도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호들을 발생하게 된다. 그 분해능 30도의 신호에 의해서 매끈한 사인 파형의 전류를 생성하기가 어렵기 때문에, 외부에 위치한 36극 자석(12)의 N극에 5도의 간격으로 배치된 2개의 홀 센서(A, B)는 상대각 요소인 분해능 5도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호들을 발생하게 된다.

제어기(2)에서는 상기 3개의 홀 센서(H1-H3)에서 발생된 절대각 요소인 30 도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호들과 상기 2개의 홀센서(A, B)에서 발생된 상대각 요소인 분해능 5도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호들을 조합하여 모터(3)의 회전자의 위치를 판별하고, 그 판별된 회전자의 위치에 대응되는 파형의 전류를 모터(3)의 각상에 인가하여 모터(3)를 회전시키게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 브러시리스 모터는 서로 분리된 2개의 자석에서 얻는 절대각 요소 신호와 상대각 요소 신호를 처리하여 위치정보를 얻음으로써, 각 자석에서 신호를 처리하는 장치가 추가로 필요하여 제어기의 구조가 복잡하고, 제 어기의 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다. 그리고, 2개의 자석 사이에서 전자기적인 상호 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 절대각 요소와 상대각 요소를 한 개의 자석에 의해서 구현할 수 있는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 제공하는 데에 있다.

삭제

이와 같은 목적을 달성하기 위한 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서는, 제1 소정 각도를 갖는 한 개의 N극과, 상기 한 개의 N극과 제2 소정 각도의 간격에 위치한 한 개의 S극과, 상기 한 개의 N극 및 상기 한 개의 S극 사이에 위치하여 제3 소정 각도의 간격으로 극성이 각각 변하는 20개의 S극 및 N극을 갖는 22극 자석과; 이 22극 자석 중 제3 소정 각도의 간격을 갖는 S극 및 N극에 제4 소정 각도의 간격으로 배치된 4개의 홀 센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 채용한 브러시리스 모터의 블록도를 도시한 것이다. 도 5는 도 4에 나타낸 위치 센서의 구조를 보인 도면을 도시한 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 채용한 브러시리스 모터는, 22극 자석(101) 및 4개의 홀 센서(C-F)에 의하여 분해능 7.5도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호를 각각 발생하는 위치 센서(100)와, 이 위치 센서(100)에서 발생하는 7.5도의 간격으로 위상이 다른 홀 신호들에 의하여 4비트 2진수 신호를 발생한 후 모터(300)에 제공하여 모터(300)를 회전시키는 제어기(200)로 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 위치 센서(100)는, 30도를 갖는 한 개의 N극과, 이 한 개의 N극의 대각선 정반대에 위치 즉 상기 한 개의 N극과 150도의 간격을 두고 위치한 한 개의 S극과, 이들 한 개의 N극 및 한 개의 S극 사이에 위치하여 15도씩의 간격으로 극성이 각각 변하는 20개의 S극 및 N극을 갖는 22극 자석(101)과; 이 22극 자석(101) 중 15도 간격을 갖는 S극 및 N극에 7.5도의 간격으로 배치된 4개의 홀 센서(C-F);로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서를 채용한 브러시리스 모터를 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 위치 센서(100)에서의 홀 센서(C-F)들은, 도 6에 도시된 바와 같이 소정 간격, 예들 들면 7.5도의 간격으로 위상이 다른 4개의 홀 신호를 각각 발생하여 제어기(200)에 제공한다. 여기서, 상기 7.5도는 자극의 숫자에 따라 바뀔 수 있는 것으로, 즉 7.5도는 고정되는 것이 아니다.

상기 제어기(200)는 상기 각 홀 센서(C-F)에서 발생된 4개의 홀 신호를 제공받아, 도 7에 도시된 4비트 2진수 신호를 발생하게 된다. 상기 제어기(200)에 의해서 발생된 4비트 2진수 신호는 모터(300)의 회전자가 360도 회전하는 동안에 180도의 간격을 두고 최저수 0과 최고수 15를 각각 1번씩 발생시킨다. 따라서, 상기 제어기(200)는 최저수와 최고수가 발생하는지를 감시하여 모터(300)의 메인 자석의 극성이 변화하였는지를 알 수 있다. 상기 최저수와 최고수 사이에서 주기적으로 변화하는 수는 상기 제어기(200)가 별도로 처리하여 미세각이 변화하는지를 알 수 있다.

이와 같은 본 발명은 절대각 요소와 상대각 요소로 분리된 기존의 방식을 개선하여, 절대각 요소를 없애고 기존의 상대각 요소의 신호 체계를 변화시켜 절대각 신호를 발생함으로써, 제어기의 구조가 간단해지고, 제조 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

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9. 제1각도를 갖는 한 개의 N극과, 이 한 개의 N극과 제2각도의 간격에 위치한 한 개의 S극과, 상기 한 개의 N극 및 상기 한 개의 S극 사이에 위치하여 제3각도의 간격으로 극성이 각각 변하는 20개의 S극 및 N극을 갖는 22극 자석과;

   이 22극 자석의 제3각도의 간격을 갖는 S극 및 N극에 제4각도의 간격으로 배치된 4개의 홀센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1각도는 30도인 것을 특징으로 하는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제2각도는 150도인 것을 특징으로 하는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 제3각도는 15도인 것을 특징으로 하는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 제4각도는 7.5도인 것을 특징으로 하는 EPS 브러시리스 모터의 위치 센서.
14. 삭제

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