KR100816375B1 - Position sensor of brushless motor for electrical power steering system - Google Patents

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KR100816375B1 KR1020020079483A KR20020079483A KR100816375B1 KR 100816375 B1 KR100816375 B1 KR 100816375B1 KR 1020020079483 A KR1020020079483 A KR 1020020079483A KR 20020079483 A KR20020079483 A KR 20020079483A KR 100816375 B1 KR100816375 B1 KR 100816375B1
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Abstract

본 발명은, 내부에 고정자가 설치된 하우징과; 상기 고정자와 대응되도록 회전자가 마련된 모터축과; 상기 모터축의 외주면에 압입되는 베어링과; 상기 하우징과 베어링 사이에 개재되어 설치되는 브라켓과; 상기 브라켓의 외측면에 설치되는 PCB와; 상기 브라켓의 외측으로 상기 모터축과 일체로 형성되는 홀더와; 상기 홀더에 반경 방향으로 소정거리 이격되어 설치되는 마그넷과; 상기 PCB의 일측에 상기 마그넷과 대향되도록 설치되는 다수의 홀소자;를 포함하여 이루어진 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서에 있어서, 상기 홀소자의 좌우에 자속의 손실을 방지하는 자성체 부품이 설치되어 홀소자와 마그넷의 간극을 1.0mm 이상 넓힐 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서에 관한 것이다. The present invention, the housing is provided with a stator therein; A motor shaft provided with a rotor to correspond to the stator; A bearing pressed into an outer circumferential surface of the motor shaft; A bracket interposed between the housing and the bearing; A PCB installed on an outer surface of the bracket; A holder integrally formed with the motor shaft to the outside of the bracket; Magnets are installed in the holder spaced apart a predetermined distance in the radial direction; In the position sensor of the brushless motor for electric power steering device comprising a plurality of Hall elements installed to face the magnet on one side of the PCB, a magnetic component is installed on the left and right of the Hall element to prevent magnetic flux loss. And a position sensor of a brushless motor for an electric power steering apparatus, characterized in that the gap between the hall element and the magnet can be widened by 1.0 mm or more.

브러시리스 모터, 위치센서Brushless Motor, Position Sensor

Description

전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서 구조{POSITION SENSOR OF BRUSHLESS MOTOR FOR ELECTRICAL POWER STEERING SYSTEM}POSITION SENSOR OF BRUSHLESS MOTOR FOR ELECTRICAL POWER STEERING SYSTEM}

도 1은 종래의 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a position sensor structure of a conventional brushless motor for an electric power steering apparatus.

도 2는 도 1의 요부 상세도이다.2 is a detailed view of the main part of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a position sensor structure of a brushless motor for an electric power steering apparatus according to the present invention.

도 4는 도 3의 요부 상세도이다.4 is a detailed view illustrating main parts of FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 하우징 120 : 모터축110 housing 120 motor shaft

130 : 브라켓 140 : 홀더130: bracket 140: holder

150 : PCB 160 : 홀소자150: PCB 160: Hall element

162 : 제1자성체 부품 164 : 제2자성체 부품162: first magnetic component 164: second magnetic component

170 : 마그넷 170: magnet

본 발명은 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 축방향으로 과도한 하중이 가해지더라도 모터축의 회전위치를 센싱하는 위치센서 부품 간의 간섭이 발생되지 않도록 하는 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a position sensor of a brushless motor for an electric power steering apparatus, and more particularly, to prevent interference between position sensor components sensing a rotational position of a motor shaft even when an excessive load is applied in the axial direction of the motor. A position sensor structure of a brushless motor for a power steering device.

일반적으로 자동차의 전동 파워 조향장치는 모터로 조향력을 배가시키는 것으로, 차속센서 및 조향각센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU, Electric Control Unit)에서 모터를 정밀하게 제어함으로써 모터의 회전력을 직, 간접적으로 조향력에 이용하게 된다.In general, an electric power steering device of a vehicle doubles a steering force by a motor, and precisely controls the motor by an electric control unit (ECU) according to the driving conditions of the vehicle detected by a vehicle speed sensor and a steering angle sensor. The rotational force is used for steering force, directly or indirectly.

이로써, 전동 파워 조향장치는 저속운행시에 운전자에게 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안전성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.As a result, the electric power steering device gives the driver a light and comfortable steering feeling at low speeds, a heavy steering feeling and good directional safety at high speeds, and enables rapid steering in emergency situations for optimal steering conditions. Will be provided.

상기 모터의 일측에는 모터를 정밀하게 제어하기 위해 모터의 회전자의 위치를 검출할 수 있는 위치센서를 설치한다. 이 위치센서는 고정부와 회전부로 구성되고, 각 구성 부품의 공차에 의한 조립오차, 온도변환에 따른 부품의 변형, 진동, 충격 등에 따른 위치 변경에도 고정부와 회전부의 간섭이 발생하지 않으면서 항상 정확한 위치를 검출해야 한다.One side of the motor is provided with a position sensor that can detect the position of the rotor of the motor to precisely control the motor. The position sensor is composed of a fixed part and a rotating part, and there is always no interference between the fixed part and the rotating part even if the assembly error due to the tolerance of each component, the position change due to the deformation, vibration, or impact of the part due to temperature conversion. The exact position must be detected.

종래의 위치센서는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형의 하우징(10)이 구비되고, 하우징(10)의 중간측 내부에는 고정자(11)가 배치되고, 고정자의 내측으로는 이에 대응하도록 회전자(12)가 마련되는데, 회전자의 내부에는 고정자와 회전자 사이에서 발생되는 자기장으로 인해 회전자와 함께 회전될 수 있도록 모터축(20)이 마련된다.1 and 2, the conventional position sensor is provided with a cylindrical housing 10, the stator 11 is disposed inside the middle side of the housing 10, the inner side of the stator corresponding thereto. The rotor 12 is provided to the inside, the inside of the rotor is provided with a motor shaft 20 to be rotated with the rotor due to the magnetic field generated between the stator and the rotor.

또한, 모터축(20)은 하우징 내부 양측에 설치된 베어링(80)에 의해 회전지지를 받게 되는데, 이를 위해 베어링(80)은 모터축(20)의 외주면에 압입 설치된다.In addition, the motor shaft 20 receives rotational support by the bearing 80 installed on both sides of the housing, for this purpose, the bearing 80 is press-installed on the outer circumferential surface of the motor shaft 20.

한편, 하우징(10)의 폐쇄된 일측에 설치되는 베어링(80)은 하우징(10)과의 사이에 브라켓(30)을 개재하여 설치한다.On the other hand, the bearing 80 is installed on the closed side of the housing 10 is installed via the bracket 30 between the housing 10.

모터축(20)의 일단에는 모터축(20)에 고정되어 모터축(20)과 일체로 회전하는 홀더(40)가 설치되고, 홀더(40)의 내측에는 반경방향으로 소정거리 이격되어 일정한 각도에 따라 극성이 변하는 마그넷(70)이 설치된다. 여기서 상기 마그넷의 착자방향을 모터축 방향으로 한다.One end of the motor shaft 20 is fixed to the motor shaft 20, the holder 40 is integrally rotated with the motor shaft 20 is installed, the inner side of the holder 40 is spaced a predetermined distance in the radial direction at a constant angle The magnet 70 is changed depending on the polarity is installed. Here, the magnetization direction of the magnet is the motor shaft direction.

상기 홀더(40)의 위치는 브라켓(30)의 외측으로 소정거리 이격된 위치에 마련되어 있고, 브라켓의 외측면에는 PCB(50)가 마련되어 있으며, PCB(50)의 일측면에는 홀더(40)의 반경방향으로 설치된 마그넷(70)과 대향되어 위상이 다른 홀신호를 발생하는 홀소자(60)가 다수 설치된다. 그리고, 홀더(40)에 설치된 마그넷(70)과 홀소자(60)의 거리는 홀소자가 작동할 수 있는 최소한의 자속밀도를 얻기 위해 약 0.5mm 정도의 간극을 유지해야 한다.The position of the holder 40 is provided at a position spaced apart from the bracket 30 by a predetermined distance, the outer surface of the bracket is provided with a PCB 50, one side of the PCB 50 of the holder 40 A plurality of Hall elements 60 are provided opposite to the magnets 70 installed in the radial direction to generate Hall signals having different phases. In addition, the distance between the magnet 70 and the Hall element 60 installed in the holder 40 should maintain a clearance of about 0.5 mm to obtain a minimum magnetic flux density at which the Hall element can operate.

따라서, 그 간극은 모터 각 부품의 조립공차에 따른 오차의 영향을 많이 받게 되고, 모터의 회전자와 고정자 재료의 열팽창계수가 다른 경우 온도에 따라 간극이 변하게 되어 홀소자(60)가 작동할 최소 자속밀도를 확보할 수 없게 될 정도로 간극이 커지거나 반대로 간극이 너무 줄어들어 마그넷(70)과 홀소자(60) 사이의 간섭이 발생하여 위치센서의 파손을 일으킬 수 있다.Therefore, the gap is greatly influenced by the error due to the assembly tolerance of each motor part, and when the thermal expansion coefficients of the rotor and the stator material of the motor are different, the gap is changed according to the temperature so that the hall element 60 can operate at least. The gap becomes large enough to not secure the magnetic flux density, or conversely, the gap is reduced so that interference between the magnet 70 and the hall element 60 may occur, causing damage to the position sensor.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홀소자와 마그넷 사이의 간극을 충분히 넓혀서 각 구성 부품의 공차에 의한 조립오차나 온도변화에 따른 부품의 변형, 진동, 충격 등으로 어느 정도 간극이 변화되더라도 마그넷과 홀소자 간의 간섭이 발생되지 않도록 하고, 마그넷과 홀소자 간에 간극이 넓어지더라도 마그넷에서 발생한 자속의 손실을 최소화시켜 홀소자가 작동할 수 있는 최소 자속밀도를 확보할 수 있는 위치센서의 구조를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems as described above, by sufficiently widening the gap between the Hall element and the magnet to some extent due to the assembly error caused by the tolerance of each component or the deformation, vibration, shock, etc. Even if this change, the interference between the magnet and the Hall element does not occur, and even if the gap between the magnet and the Hall element is widened, the position sensor which can secure the minimum magnetic flux density that can operate the Hall element by minimizing the loss of magnetic flux generated in the magnet To provide a structure of.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 내부에 고정자가 설치된 하우징과; 상기 고정자와 대응되도록 회전자가 마련된 모터축과; 상기 모터축의 외주면에 압입되는 베어링과; 상기 하우징과 베어링 사이에 개재되어 설치되는 브라켓과; 상기 브라켓의 외측면에 설치되는 PCB와; 상기 브라켓의 외측으로 상기 모터축과 일체로 형성되는 홀더와; 상기 홀더에 반경 방향으로 소정거리 이격되어 설치되는 마그넷과; 상기 PCB의 일측에 상기 마그넷과 대향되도록 설치되는 다수의 홀소자;를 포함하여 이루어진 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서에 있어서, 상기 홀소자의 좌우에 자속의 손실을 방지하는 자성체 부품이 설치되어 홀소자와 마그넷과의 간극을 최소 1.0mm로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a housing having a stator installed therein, in order to achieve the above object; A motor shaft provided with a rotor to correspond to the stator; A bearing pressed into an outer circumferential surface of the motor shaft; A bracket interposed between the housing and the bearing; A PCB installed on an outer surface of the bracket; A holder integrally formed with the motor shaft to the outside of the bracket; Magnets are installed in the holder spaced apart a predetermined distance in the radial direction; In the position sensor of the brushless motor for electric power steering device comprising a plurality of Hall elements installed to face the magnet on one side of the PCB, a magnetic component is installed on the left and right of the Hall element to prevent magnetic flux loss. The gap between the hall element and the magnet can be at least 1.0 mm.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형의 하우징(110)이 구비되고, 하우징의 중간측 내부에는 고정자(111)가 배치되고, 고정자의 내측으로는 이에 대응하도록 회전자(112)가 마련되는데, 회전자의 내부에는 고정자와 회전자 사이에서 발생되는 자기장으로 인해 회전자와 일체로 결합되어 함께 회전될 수 있도록 모터축(120)이 마련된다.3 and 4, a cylindrical housing 110 is provided, the stator 111 is disposed inside the middle side of the housing, and the rotor 112 is provided to correspond to the inside of the stator. The inside of the rotor is provided with a motor shaft 120 to be rotated together is integrally combined with the rotor due to the magnetic field generated between the stator and the rotor.

또한, 모터축(120)은 하우징(110)의 내부 양측에 설치된 베어링(180)에 의해 회전지지를 받게 되는데, 이를 위해 베어링(180)은 모터축(120)의 외주면에 압입 설치된다.In addition, the motor shaft 120 receives rotational support by bearings 180 installed on both sides of the housing 110. To this end, the bearings 180 are press-fit to the outer circumferential surface of the motor shaft 120.

한편, 하우징(110)의 폐쇄된 일측에 설치되는 베어링(180)은 하우징(110)과의 사이에 브라켓(130)을 개재하여 설치한다.On the other hand, the bearing 180 is installed on the closed side of the housing 110 is installed via the bracket 130 between the housing 110.

모터축(120)의 일단에는 모터축(120)에 고정되어 모터축(120)과 일체로 회전하는 홀더(140)가 설치되고, 홀더(140)의 내측에는 반경방향으로 소정거리 이격된 상태에서 모터축 방향으로 착자되어 일정한 각도에 따라 극성이 변하는 마그넷(170)이 설치된다.One end of the motor shaft 120 is fixed to the motor shaft 120, the holder 140 is integrally rotated with the motor shaft 120 is installed, in the state spaced apart a predetermined distance in the radial direction inside the holder 140 The magnet 170 is magnetized in the direction of the motor shaft and the polarity is changed according to a predetermined angle is installed.

상기 홀더(140)의 위치는 브라켓(130)의 외측으로 소정거리 이격된 위치에 마련되어 있고, 브라켓(130)의 외측면에는 PCB(150)가 마련되어 있으며, PCB(150)의 일측면에는 홀더(140)의 반경방향으로 소정거리 이격되어 설치된 마그넷(170)과 대향되어 위상이 다른 홀신호를 발생하는 홀소자(160)가 다수 설치된다.The position of the holder 140 is provided at a position spaced apart from the bracket 130 by a predetermined distance, the outer surface of the bracket 130 is provided with a PCB 150, the one side of the PCB 150 is a holder ( A plurality of Hall elements 160 are disposed to face the magnets 170 installed to be spaced apart by a predetermined distance in the radial direction of the 140 to generate Hall signals having different phases.

그리고, 상기 홀소자의 좌우에는 자속을 잘 전달할 수 있는 제1자성체 부품(162) 및 제2자성체 부품(164)을 설치하여 마그넷(170)에서 발생한 자속의 손실을 최소한으로 유지할 수 있는 자기회로를 구성한다. 상기 제1자성체 부품(162)의 설치구조는 도 4에 도시된 바와 같이, 플레이트를 직각으로 일단 절곡한 형태로서 PCB(150)의 상하 양단 배면과 접하는 브라켓(130) 면에 소정의 홈을 내고 제1자성체 부품(162)의 일측 절곡부가 PCB(150)의 배면과 접하면서 홈에 고정되고, 타측 절곡부는 홀소자(160)를 소정거리 이내에서 감싸며, 마그넷(170)의 일측 일부를 소정거리 이내에서 감싸도록 위치된다.In addition, the first and second magnetic component parts 162 and 164 are installed on the left and right sides of the Hall element to form magnetic circuits capable of keeping the magnetic flux loss generated in the magnet 170 to a minimum. do. As shown in FIG. 4, the installation structure of the first magnetic component 162 is a form in which a plate is bent at a right angle, and a predetermined groove is formed in the surface of the bracket 130 which is in contact with the rear surfaces of the upper and lower ends of the PCB 150. One bent portion of the first magnetic component 162 is fixed to the groove while contacting the back surface of the PCB 150, the other bent portion surrounds the Hall element 160 within a predetermined distance, and a portion of one side of the magnet 170 a predetermined distance It is positioned to wrap within.

제2자성체 부품(164)은 마찬가지로 그 단면이 플레이트를 직각으로 일단 절곡시킨 형태로서 일측 절곡부의 단부가 홀소자(160)에 고정된 상태에서 마그넷(170)과 소정거리 이격된 위치에서 마그넷(170)을 감싸면서 홀더(140) 일측까지 연장된다.Similarly, the second magnetic component 164 is formed by bending a plate at a right angle at a cross section, and the magnet 170 at a position spaced apart from the magnet 170 by a predetermined distance with the end portion of one bent portion fixed to the hole element 160. ) Is extended to one side of the holder 140 while wrapping.

따라서, 상기 마그넷은 제1자성체 부품과 제2자성체 부품에 의하여 일정하게 폐쇄된 공간에 위치된 상태로서 마그넷에 발생된 자속은 최소한의 손실만으로 홀소자에 전달된다.Therefore, the magnet is located in a space constantly closed by the first magnetic part and the second magnetic part, and the magnetic flux generated in the magnet is transmitted to the hall element with minimal loss.

상기에서 제1 및 제2자성체 부품(162,164)과 마그넷(170) 사이의 간극과, 제1 및 제2자성체 부품(162,164)과 홀더(160) 사이의 간극은 가까울수록 자속의 손실을 방지할 수 있으나, 너무 가까우면 부품 상호 간에 간섭이 발생할 수 있으므로, 제1 및 제2자성체 부품(162,164)과 마그넷(170) 사이의 간극은 0.8mm 이상으로 하고, 제1 및 제2자성체 부품(162,164)의 단부와 홀더(160) 사이의 간극은 1.0mm로 한다. As the gap between the first and second magnetic parts 162 and 164 and the magnet 170 and the gap between the first and second magnetic parts 162 and 164 and the holder 160 are closer, the loss of magnetic flux may be prevented. However, if too close, interference between the components may occur, so that a gap between the first and second magnetic parts 162 and 164 and the magnet 170 is 0.8 mm or more, and the first and second magnetic parts 162 and 164 may be separated. The gap between the end and the holder 160 is 1.0 mm.

따라서, 기존에는 자속의 손실율을 고려하여 홀소자가 작동할 수 있는 최소한의 자속밀도를 얻기 위해 마그넷과의 간극을 0.5mm로 하였으나, 본 발명에서는 자속의 손실을 최소화시킬 수 있으므로 마그넷(170)과 홀소자(160) 사이의 간극을 최소 1mm로 할 수 있다. 즉, 마그넷(170)과 홀소자(160)의 간극이 기존보다 넓어지게 됨으로써, 위치센서를 이루는 각 구성 부품의 공차에 의한 조립오차, 온도변화에 따른 부품의 변형, 진동, 충격 등에 따른 위치 변경에도 충분한 간극이 확보되어 각 구성 부품 간의 간섭이 발생되지 않으면서 회전자의 정확한 위치를 검출할 수 있다.Therefore, the gap with the magnet is 0.5 mm in order to obtain the minimum magnetic flux density at which the Hall element can operate in consideration of the loss rate of the magnetic flux. However, in the present invention, since the loss of the magnetic flux can be minimized, the magnet 170 and the hole are The gap between the elements 160 may be at least 1 mm. That is, since the gap between the magnet 170 and the hall element 160 is wider than before, the assembly error due to the tolerance of each component constituting the position sensor, the position change due to deformation, vibration, shock, etc. In addition, sufficient clearance is secured so that the correct position of the rotor can be detected without interference between components.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 브라켓과 홀더의 간극을 홀소자와 마그넷 간의 간극 이하로 유지하여 모터축의 축방향 강성 이상의 축방향 부하가 발생하여 모터축이 축방향으로 이동하더라도 홀소자와 마그넷 간의 간섭을 방지하여 위치센서를 이루는 부품들간의 간섭이 방지되므로, 위치센서를 이루는 부품의 파손을 방지함으로써 위치센서의 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, the gap between the bracket and the holder is kept below the gap between the Hall element and the magnet, so that an axial load greater than the axial rigidity of the motor shaft is generated, so that even if the motor axis moves in the axial direction, the gap between the Hall element and the magnet Since the interference between the components forming the position sensor is prevented by preventing the interference, the reliability of the position sensor can be secured by preventing the damage of the components forming the position sensor.

Claims (4)

내부에 고정자가 설치된 하우징과; 상기 고정자와 대응되도록 회전자가 마련된 모터축과; 상기 모터축의 외주면에 압입되는 베어링과; 상기 하우징과 베어링 사이에 개재되어 설치되는 브라켓과; 상기 브라켓의 외측면에 설치되는 PCB와; 상기 브라켓의 외측으로 상기 모터축과 일체로 형성되는 홀더와; 상기 홀더에 반경 방향으로 이격되어 설치되는 마그넷과; 상기 PCB의 일측에 상기 마그넷과 대향되도록 설치되는 다수의 홀소자;를 포함하여 이루어진 전동 파워 조향장치의 브러시리스 모터의 위치센서에 있어서,A housing having a stator installed therein; A motor shaft provided with a rotor to correspond to the stator; A bearing pressed into an outer circumferential surface of the motor shaft; A bracket interposed between the housing and the bearing; A PCB installed on an outer surface of the bracket; A holder integrally formed with the motor shaft to the outside of the bracket; A magnet installed radially spaced from the holder; In the position sensor of the brushless motor of the electric power steering device comprising a; a plurality of Hall elements installed to face the magnet on one side of the PCB, 상기 홀소자의 일측에 홀소자 및 마그넷과 이격된 위치에서 홀소자와 마그넷을 감싸면서 설치되는 제1자성체 부품과; A first magnetic component installed on one side of the Hall element to surround the Hall element and the magnet at a position spaced apart from the Hall element and the magnet; 상기 홀소자의 반대측에 마그넷과 이격된 위치에서 마그넷을 감싸면서 설치되는 제2자성체 부품;을 추가로 구비하여서, And a second magnetic component installed on the opposite side of the hall element while surrounding the magnet at a position spaced apart from the magnet. 상기 홀소자와 마그넷의 간극을 최소 1.0mm로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 조향장치용 브러시리스 모터의 위치센서.Position sensor of the brushless motor for an electric power steering apparatus, characterized in that the gap between the Hall element and the magnet can be at least 1.0mm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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