KR101694558B1 - 각도 위치 결정 및 사인파형 신호 발생을 위한 자기 장치 및 이 장치를 포함하는 다상 회전 전기 기계 - Google Patents

각도 위치 결정 및 사인파형 신호 발생을 위한 자기 장치 및 이 장치를 포함하는 다상 회전 전기 기계 Download PDF

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장-마르크 두부
마미 라코토바
줄리엔 마스파라우드
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발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
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Abstract

본 발명은, 축(RR') 주위로 회전할 수 있고 회전 각도에 기초하여 가변 자기장을 발생시킬 수 있는 다극 자기 링(2)과, 자기장 내에 배치되어 사인파형 신호를 발생시키는 자기 센서(3)와, 반경 방향 평면(XOY)에서 자기 센서와 링 사이의 간격(E)으로 규정되는 에어 갭을 포함하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 반경 방향(OX)으로의 링(2)의 두께와 에어 갭(E)의 제 1 비(e/E)는 0.4 내지 2.3이다. 축 방향(OY)으로의 링(2)의 높이(h)와 두께(e)의 제 1 비(h/e)는 1.5 내지 8인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 특성에 따르면, 두께(e)는 1㎜ 내지 5㎜이고, 에어 갭(E)은 1㎜ 내지 4㎜이다.

Description

각도 위치 결정 및 사인파형 신호 발생을 위한 자기 장치 및 이 장치를 포함하는 다상 회전 전기 기계{MAGNETIC DEVICE FOR DETERMINING AN ANGULAR POSITION AND GENERATING A SINUSOIDAL SIGNAL, AND MULTIPHASE ROTARY ELECTRIC MACHINE INCLUDING SUCH A DEVICE}
본 발명은 사인파에 근사하는 선택적 구성요소를 포함한 신호를 생성하는, 각도 위치의 결정을 위한 자기 장치에 관한 것이다.
상기 장치는 특히 다상 회전 전기 기계의 로터의 각도 위치를 결정하도록 설계된다.
따라서, 본 발명은 또한 이러한 타입의 장치를 포함하는 다상 회전 전기 기계에 관련된다.
각도 위치를 결정하기 위한 장치에 자기-저항을 갖는 센서 또는 홀-이펙트 센서를 이용하는 것은 종래 기술에서 널리 알려져 있고, 특히, 자동차 산업에 사용되는 소정의 회전 전기 기계를 제어하는 용도로 널리 알려져 있다.
이러한 장치들의 일례가 VALEO EQUIPMENTS ELECTRIQUES MOTEUR 사의 국제 특허 공개 공보 제 WO 2006/010864 호에 개시되어 있다.
하이 레벨의 고조파들을 포함하는, 센서들에 의해 제공되는 신호들은, 다상 회전 전기 기계를 더 우수하게 제어하는 사인파형 신호들을 얻기 위해 가끔씩 처리되어야 한다.
앞서 언급한 출원의 가르침에 따르면, 센서들로부터 얻은 처리되지 않은 신호들의 소정의 특정 선형 조합이 고조파로부터 자유롭게 되며, 이상적인 사인파형에 가깝다.
리졸버를 또한 개시하는 미국 특허 US 6,720,763 호에서, 다극 자석 링 또는 디스크를 포함하는 자석 표적이, 추가적인 처리없이 출력으로 사인파형 신호들을 생성할 수 있는 자기장을 센서 인근에 생성하도록 나타난다.
그러나, 얻어지는 사인파형 신호들의 순도에 관한 정확한 정보가 전혀 나타나지 않는다.
추가적으로, 이러한 순도나, 이러한 신호들의 고조파의 레벨이, 장치의 여러가지 요소들의 기계적 허용오차 및 조립의 편차와, 표적의 자성 물질의 특성의 편차와, 기능 온도에 대해, 민감하다는 것이 출원인에 의해 실험적으로 발견되었다.
앞서 언급한 미국 특허는, 산업용 애플리케이션의 용도 측면에서 중요한 이러한 점들에 관하여 아무것도 제시하는 바가 없다.
"리졸버"라는 이름으로 또한 알려진, 각도 결정을 위한 장치가 또한 알려져 있고, 이러한 장치는 얼터네이터 스타터의 로터 샤프트의 단부에 배치되어, 이러한 로터의 각도 위치를 나타내는 신호들을 제공한다.
본 발명의 목적은 사인파형 신호를 생성하는 각도 위치 결정용 자기 장치의 최적 특성을 선택함으로써 앞서 설명한 단점들을 제거하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 상기 장치는,
- 축 주위로 회전 운동하며, 회전 각도에 따라 가변적 자기장을 생성하는 다극 자기 링과,
- 상기 자기장에 배치되어 상기 사인파형 신호를 발생시키는 자기 센서와,
- 반경 방향 평면 상에서 자기 링으로부터 간격 E만큼 센서를 이격시킴으로써 구성되는 에어 갭을 포함한다.
에어 갭(E)에 대한 반경 방향으로의 다극 자기 링의 두께(e)의 제 1 비(e/E)가 0.4 내지 2.3일 때 이와 같은 목적이 달성된다.
본 발명에 따르면, 두께(e)에 대한 축 방향으로의 링의 높이(h)의 제 2 비(h/e)는 1.5 내지 8이다.
본 발명에 따르면, 이 두께(e)는 1㎜ 내지 5㎜인 것이 매우 유리하고, 에어 갭(E)은 1㎜ 내지 4㎜인 것이 바람직하다.
또한, 다극 자기 링의 외측 반경이 40㎜ 내지 80㎜인 것이 바람직하다는 사실로부터 장점이 도출된다.
이 링은 엘라스토-페라이트(elasto-ferrite)로 구성되는 것이 유리하다. 표면 자화 레벨은 25℃에서 500Gs 내지 800Gs인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 각도 위치 결정용 자기 장치는 매우 바람직하게는 1V 내지 4V인 피크-투-피크 값을 갖는 사인파형 신호를 생성한다.
본 발명은 스테이터 및 로터를 포함하는 다상 회전 전기 기계에 또한 관련되며, 이러한 회전 전기 기계가 사인파형 신호를 생성하는 각도 위치 결정용 자기 장치를 추가로 포함한다는 점을 특징으로 하며, 그 센서는 스테이터와 일체형으로 구성되고, 다극 자기 링은 로터에 축 방향으로 고정되어 상술한 최적화 특성을 갖는다.
이러한 몇 가지 본질적 특성들은 종래 기술에 비교할 때, 생성되는 사인파형 신호의 고조파들의 레벨 감소 측면에서, 본 발명에 따른 각도 위치 결정용 자기 장치에 의해 제공되는 장점들을 당업자에게 명백하게 제시할 것이다.
본 발명의 세부적인 사항들은 첨부 도면과 연계하여 제공되는 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이다. 이 도면들의 용도는 단순히 상세한 설명의 텍스트를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위에 대한 제한사항으로 판단되어서는 안된다.
도 1a는 본 발명에 따른 사인파형 신호를 생성하는 각도 위치 결정용 자기 장치의 개략도,
도 1b는 도 1a의 장치의 다극 자기 링의 반경 방향 부분 단면도,
도 2a는 두 가지의 축 방향 오프세팅에 대한, 다극 자기 링의 이격 거리에 따른 센서에 의해 측정되는 자화 레벨을 나타내는 도면,
도 2b는 일정한 에어 갭에 대한 그리고 다극 자기 링의 복수의 직경에 대한, 센서의 축 방향 오프세팅에 따른 센서에 의해 측정되는 자화 레벨을 나타내는 도면,
도 3은 2개의 상이한 주변 온도에 대한, 센서의 축 방향 오프세팅 및 에어 갭에 따른 센서에 의해 측정되는 자화 레벨을 나타내는 도면,
도 4a는 다극 자기 링의 2개의 상이한 반경 방향 두께에 대한, 각도 위치에 따른 센서에 의해 측정되는 자화 레벨을 나타내는 도면,
도 4b는 2개의 상이한 반경 방향 두께를 갖는 2개의 다극 자기 링으로서, 이들의 효과가 도 4a에 도시되어 있는 다극 자기 링의 개략도,
도 5a 및 도 5b는 에어 갭의 기계적 조립 편차가 센서에 의해 측정되는 자화 레벨에 미치는 영향을 나타내는 도면,
도 6은 다극 자기 링의 축 방향 높이/반경 방향 두께의 두 가지의 상이한 비에 대한, 센서의 축 방향 위치 설정의 기계적 조립 편차가 센서에 의해 측정되는 자화 레벨에 미치는 영향을 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 여러 가지 반경 방향 두께에 대한 그리고 에어 갭의 제 1 값 및 제 2 값 각각에 대한, 다극 자기 링의 각도 위치에 따른 센서에 의해 측정되는 자화 레벨의 변화를 그래픽적으로 나타내는 도면,
도 8a 및 도 8b는 에어 갭의 제 1 값 및 제 2 값 각각에 대한, 다극 자기 링의 반경 방향 두께에 따른 그리고 각 열에 따른 고조파의 감쇠를 그래픽적으로 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 장치의 에어 갭 및 다극 자기 링의 반경 방향 두께에 따른 센서에 의해 생성된 신호의 고조파 왜곡의 레벨을 그래픽적으로 나타내는 도면,
도 10a는 도 1a에 도시된 각도 위치 결정용 자기 장치를 포함하는 본 발명에 따른 다상 회전 전기 기계의 도면,
도 10b는 도 1a에 도시된 본 발명에 따른 각도 위치 결정용 자기 장치의 3개의 실시예 중 도 10a에 도시된 다상 회전 전기 기계의 배열의 세부도.
도 1a는 본 발명에 따른 사인파형 신호를 생성하는 각도 위치 결정용 자기 장치(1)의 여러 가지 요소들을 도시하며, 상기 자기 장치(1)는,
- 축(RR') 주위로 회전 운동하고, 회전각(θ)에 따라 변화하는 자기장을 생성하는 원통형 다극 자기 링(2)과,
- 상기 자기장 내에 배치되는 자기 센서(3)와,
- 에어 갭(4)을 포함한다.
도 1b에서의 반경 방향 부분 단면도는, 링(2)이 반경 방향 두께(e)와 축 방향 높이(h)를 갖는 장방형 단면을 구비하고, 에어 갭(4)의 값이 반경 방향 평면(XOY) 상에서 센서(3)와 다극 자기 링(2) 간의 간격(E)인 것을 명확하게 보여준다.
도 1a는 센서(3)에 의해 측정되는 자화 레벨(B)에 대해, 다극 자기 링(2)에 대한 반경 방향(OX) 및 축 방향(OY)에 따른 센서(3)의 변위가 미치는 효과들을 연구하는 것을 가능하게 하는 측정 시스템용 프로세스 다이어그램에 또한 대응한다. 변위 원점(O)은 다극 자기 링(2)의 하부 외측 에지 상에 선택된다.
이러한 효과들은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 5a, 도 5b 및 도 6과 관련하여 지금부터 상세하게 논의될 것이고, 본 발명을 이해할 수 있게 할 것이다.
첫번째 발견사항은, 다극 자기 링(2)을 구성하는 재료에 관계없이, 센서(3)에 의해 측정되는 자화 레벨(B)이 작을수록 에어 갭(4)이 크다는 것이다.
센서(3)의 반경 방향 간격(X축)에 따른 감소의 두 가지 예들이 도 2a에 도시되어 있다.
상부 곡선은 링(2)의 하부 에지(O)에 대해 3.1㎜의 (Y 방향에 따른) 제 1 축 방향 오프세팅에 대한 자화 레벨(B)을 나타내고, 하부 곡선은 4.5㎜의 제 2 축 방향 오프세팅에 대한 자화 레벨(B)을 나타낸다.
다른 발견사항은, 축 방향 간격에 따라 자화 레벨이 감소한다는 것이다. 일정한 에어 갭(E)에 대해, 자화 레벨(B)의 최대값은 자기 링(2)의 높이(h)의 중간에 위치하며(링은 원통형임), 이는 도 2b에 곡선으로 명확하게 도시된다. 이들 곡선은 일정한 1.2㎜의 에어 갭과 3개의 직경, 즉, 50㎜(하부 곡선), 51㎜(중간 곡선) 및 52㎜(상부 곡선)의 다극 자기 링(2)에 대해 얻은 것이다.
도 2a 및 도 2b에 도시되는 반경 방향(X) 및 축 방향(Y)의 변위의 영향은 각각 기계적 조립 편차들의 영향에 대응하고, 이들 영향이 생산 공정에서 최소화되어야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이러한 기계적 편차에 열 편차(thermal dispersions)가 추가된다. 이러한 타입의 다극 자기 링(2)은 기능 중에 차량에서 일반적으로 -25℃ 내지 175℃ 사이에 있는 주변 온도에 놓이게 된다.
반경 방향(X) 및 축 방향(Y) 변위와, 주변 온도(T1, T2)의 영향이 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.
자기 링(2)이 -25℃의 제 1 온도(T1)에서 축 방향으로 중심에 위치하며 반경 방향으로 센서(3)에 가장 가까울 때 최대 자화 레벨(B1)이 얻어진다.
자기 링(2)이 175℃의 제 2 온도(T2)에서 축 방향의 중심을 벗어나 센서(3)로부터 멀리 이격될 때, 최소 자화 레벨(B2)이 얻어진다.
자화도(B)가 최대값(B1)에 위치한 첫번째 경우 및 자화도(B)가 최소값(B2)에 위치한 두번째 경우에 관한 정보는 본 발명에 따른 각도 위치 결정을 위한 장치(1)의 크기 특성 및 자기적 특성을 결정하게 할 수 있어서, 생성되는 사인파형 신호의 피크-투-피크 값이 첫번째 경우에 4V와 같고 두번째 경우에 1V와 같게 된다[센서(3)에는 5V 공급됨].
모든 상황에서, 생성되는 신호는 그후, 피크를 제한할 필요없이, 즉, 고조파발생 없이, 회전 전기 기계의 제어 회로에 도달하기에 적절한 충분한 진폭을 유지한다.
이루어지는 측정들은, 자화 레벨(B)이 장치(1)의 요소들의 특성의 기계적 및 열적 편차에 덜 민감할수록 자기 링(2)의 반경 방향 두께(e)가 커졌다는 것을 또한 보여주었다.
도 4a에 명확하게 도시되는 바와 같이, 반경 방향 두께(e)가 클수록 에지 효과(b1, b2)가 크다.
자기 링(5)의 제 1 실시예(도 4b에 부분적으로 나타남)에 의해 생성되는 자기장(B)의 각도 위치(θ)에 따른 변화를 나타내는 점선 곡선은, 자기 링(6)의 제 2 실시예(도 4b에 역시 부분적으로 나타남)의 제 2 반경 방향 두께(e2)보다 큰 제 1 반경 방향 두께(e1)를 갖는 경우로서, 제 2 링(6)에 대응하는 점선 곡선의 에지 효과(b2)보다 큰 에지 효과(b1)를 갖는다.
반경 방향 두께(e)가 클수록, N극(N)으로부터 S극(S)까지의 경로가 보다 점진적이며, 결과적으로 센서(3)에 의해 제공되는 신호의 파형이 사인파형에 근사한다.
허용가능한 두께의 상한(e)은 원심력에 대한, 링(2)을 구성하는 자기 물질의 기계적 저항에 따라 좌우된다.
이러한 상한은, 조립 라인 상의 다극 자기 링의 위치 변경 없이 자화 순간에 상당량의 재료를 자화시키기 위한 자화 수단의 용량에 또한 좌우된다.
상술한 관찰사항들에 기초하여, 본 발명에 따르면, 자기 링(2)의 최적 반경 방향 두께(e)는 1mm 내지 5mm이다.
도 5a 및 5b는 에어 갭(4)의 값(E)이 에어 갭(4)의 기계적 조립 편차에 무감한 각도 위치 결정용 자기 장치(1)에 의해 생성되는 사인파형 신호의 피크 값을 구하도록 최적의 방식으로 선택될 수 있다는 것을 또한 보여준다.
도 5a는 에어 갭(4)의 값(E)이 제 1 공칭값(E1)을 중심으로 ΔE1 만큼 변할 때, 센서(3)에 의해 측정되는 자화 레벨(B)의 변화(ΔB1)를 도시한다.
도 5b는 에어 갭(4)의 값(E)이 제 1 공칭값(E1) 보다 큰 제 2 공칭값(E2)을 중심으로 동일 값 ΔE2 = ΔE1만큼 변화할 때, 자화 레벨의 변화(ΔB2)가 더 작다는 것을 보여준다.
결과적으로, 에어 갭(4)이 최대 크기(max1, max2) 또는 최소 크기(min1, min2)를 가질 경우, 에어 갭의 하한을 선택함으로써, 유도 레벨(B)의 변화를 제한할 수 있다.
추가적으로, 에어 갭의 하한은 하한 크기(min1, min2)에서 조립 경우에 기계적 간섭의 위험을 방지한다.
센서에 의해 수득되는 자화 레벨(B)이 너무 작아지지 않아야 하기 때문에, 에어 갭(E)이 증가할 때 자화 레벨(B)의 감소로 인해 에어 갭의 상한이 존재한다.
본 발명에 따르면, 에어 갭(E)의 하한은 1mm이고, 에어 갭의 상한은 4㎜이다.
본 발명에 따르면, 자기 링(2)의 반경 방향 두께(e)와 에어 갭(E)이 두 범위의 값들로부터 최적의 방식으로 각각 선택되었음을 앞서 살펴본 바 있다.
이러한 두 범위는 에어 갭(E)에 대한 반경 방향 두께(e)의 제 1 비(e/E)에 관련된 단일 기준에서 바람직하게 조합될 수 있다.
제 1 비(e/E)는 0.25(에어 갭의 상한에 대한 가장 작은 반경 방향 두께 값)와 5(에어 갭의 하한에 대한 가장 큰 반경 방향 두께 값) 사이에 구속된다.
도 6에 명확하게 도시되는 바와 같이, 자기 링(2)의 축 방향 높이(h)와 관련한 반경 방향 두께(e)가 작을수록, 자기 링(2)의 에지에서의 자기장 변화가 작아짐에 따라, 자화 레벨(B)에 대한 센서(3) 위치의 축 방향 편차(Δy)가 작다는 것이 확인되었다.
도 6의 상부 곡선은 도 6의 하부 곡선에 대한 제 2 비(h/e)의 제 2 값(r2)보다 큰 제 2 비(h/e)의 제 1 값(r1)에 대응한다. 축 방향(OY)으로의 센서(3) 위치의 동일한 변화(Δy)는 ΔB4보다 작은 유도 ΔB3의 변화를 이끌어낸다.
본 발명에 따르면, 이러한 제 2 비(h/e)는 1.5 내지 8이다.
송신기 조립체(표적)/수신기(센서)가 교란에 대한 내성을 유지하도록, 자기 링(2)의 반경 방향 두께가 앞서 설명한 바와 같이, 너무 작아서는 안된다.
추가적으로, 지금부터 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b 및 도 9와 관련하여 설명되듯이, 에어 갭(E)에 대한 자기 링(2)의 반경 방향 두께(e)의 제 1 비는 센서(3)에 의해 생성되는 신호의 파형에 결정적 영향을 미친다.
도 7a는 1.3㎜의 일정한 에어 갭(E)과 1.5㎜로부터 2.5㎜까지 다섯 가지 반경 방향 두께에 대해, 자화 레벨(B)의, 자기 링(2)의 각도 위치(θ)에 따른 변화를 도시한다.
도 7b는 3.1㎜의 일정한 에어 갭(E)에 대한 자화 레벨(B)의 이러한 변화를 도시한다.
- 주어진 에어 갭(E)에 대하여, 반경 방향 두께(e)가 증가함에 따라 파형이 사인파형에 근사하고,
- 주어진 반경 방향 두께에 대하여, 에어 갭(E)이 증가할 때 파형이 사인파형에 근사한다는 점에 주목할 수 있다.
센서(3)에 의해 생성되는 사인파형 신호의 순도를 정량화하기 위해, 기본 레벨에 대한 각 고조파의 감쇠를 측정하였다.
1.3㎜ 내지 3.0㎜의 반경 방향 두께의 여러 가지 값들에 대해, 1.3㎜의 일정 에어 갭(E)에 대한 표 1과, 3.0㎜의 일정 에어 갭(E)에 대한 표 2에 각 라인의 고조파들의 감쇠 측정치들의 결과가 제시된다.
에어 갭: 1.3㎜
열( row ): e=1.3㎜ e=1.8㎜ e=2.1㎜ e=2.5㎜ e= 3.0㎜
2
3
4
5
6
7
8
9		 -70㏈
-10㏈
-71㏈
-18㏈
-71㏈
-26㏈
-70㏈
-32㏈		 -70㏈
-10㏈
-71㏈
-18㏈
-71㏈
-26㏈
-70㏈
-32㏈		 -80㏈
-11㏈
-70㏈
-20㏈
-76㏈
-27㏈
-66㏈
-34㏈		 -65㏈
-12㏈
-59㏈
-21㏈
-61㏈
-28㏈
-58㏈
-35㏈		 -60㏈
-12㏈
-55㏈
-21㏈
-55㏈
-29㏈
-54㏈
-36㏈
에어 갭: 3.0㎜
열: e=1.3㎜ e=1.8㎜ e=2.1㎜ e=2.5㎜ e= 3.0㎜
2
3
4
5
6
7
8
9		 -64㏈
-15㏈
-69㏈
-29㏈
-72㏈
-43㏈
-74㏈
-56㏈		 -68㏈
-16㏈
-65㏈
-30㏈
-60㏈
-44㏈
-68㏈
-53㏈		 -65㏈
-17㏈
-61㏈
-31㏈
-62㏈
-44㏈
-68㏈
-57㏈		 -58㏈
-17㏈
-63㏈
-31㏈
-72㏈
-46㏈
-69㏈
-64㏈		 -62㏈
-17㏈
-60㏈
-32㏈
-58㏈
-48㏈
-63㏈
-69㏈
이러한 측정치들은 도 7a 및 도 7b의 파형을 기초로 하여 얻은 발견사항들을 확인한다: 반경 방향 두께(e)가 클수록 그리고 에어 갭(E)이 클수록, 고조파(특히, 홀수 열의 고조파)들이 모두 크게 감쇠된다.
반경 방향 두께(e)가 3㎜와 같을 때 그리고 에어 갭(E)이 3㎜일 때, 열 9의 고조파에 대해 감쇠가 69㏈에 이르며, 반면에 1.3㎜의 반경 방향 두께 및 1.3㎜의 에어 갭에 대해 동일 고조파의 감쇠는 32㏈에 불과하다.
도 8a 및 도 8b에서 표 1 및 표 2의 데이터를 그래프화함으로써 이러한 현상을 명확하게 나타낸다.
도 9는 반경 방향 두께(e)와 에어 갭(E)에 따른 센서(3)에 의해 생성되는 신호의 고조파 왜곡 TDH의 레벨들의 변화를 도시함으로써 더 잘 합성된 형태로 측정치의 결과를 제시한다.
1.3㎜ 내지 3㎜에 포함되는 반경 방향 두께(e)의 값의 범위와 1.3㎜ 내지 3㎜에 포함되는 에어 갭(E)의 값의 범위에서, 즉, 제 1 비(e/E)가 0.4 내지 2.3에 포함되는 범위에서, TDH는 30%보다 작다.
이 결과를 고려할 때, 바람직한 실시예에 따르면, 다극 자기 링(2)의 두께(e)가 1.5㎜이고, 에어 갭은 2㎜이며, 이는 0.75의 제 1 비(e/E)의 최적값에 대응한다.
본 발명의 모든 바람직한 실시예에서, 다극 자기 링(2)은 페라이트 또는 희토류 타입의 물질로 구성되며, 그 자화 레벨은 25℃의 표면에서 500Gs 내지 800Gs이다.
다극 자기 링(2)은 복수의 자극 쌍들을 포함하며, 6쌍 또는 8쌍의 자극들을 포함하는 것이 바람직하다.
주어진 개수의 자극 쌍들에 대해, 링(2)의 반경은 센서(3)에 의해 생성되는 신호의 주기의 정밀도에 영향을 미친다(반경이 작을수록, 이 주기가 덜 규칙적임).
다극 자기 링의 반경은 원심력에 대한 내성에 의해 상부에서 제한된다.
이와 같은 두 개의 전기적 또는 운동학적 제약사항은 다극 자기 링(2)의 외측 반경이 40㎜ 내지 80㎜인 것을 의미한다.
본 발명에 따른 각도 결정을 위한 자기 장치(1)는 특히, 도 10a에 도시되는 타입의 다상 회전 전기 기계에 바람직하게 구현될 수 있다.
도 10a에 도시되는 얼터네이터-스타터(7)는 종래에 스테이터(8) 및 로터(9)를 포함한다. 장치(1)의 센서(3)는, 로터(9)의 샤프트(10)의 단부에서 축 방향(RR')으로 고정된 다극 자기 링(2) 맞은편에서, 스테이터(8)와 일체형으로 구성된다.
도 10b에 명확하게 도시되는 바와 같이, 얼터네이터-스타터(7)는 3개의 자기 센서(3)들을 포함하며, 이러한 3개의 자기 센서(3)들은 에어 갭(4)에 의해 다극 자기 링(2)으로부터 이격된다.
본 발명에 의해 선택되는 크기 기준에 따르면, 자기 링(2)의 축 방향 높이(h)[축(RR')을 따른 크기]는 반경 방향 두께(e)에 비해 크다.
도 10b는 로터(9) 상에 끼워 맞춰지는 자기 링(2)의 반경 방향 두께(e)가 대략 에어 갭(4)의 크기(E)에 대응한다는 것을 또한 도시한다. 결과적으로, 제 1 비(e/E)는 최적값을 가지며, 자기 센서(3)들에 의해 발생되는 3개의 신호들은 감소된 레벨의 고조파 왜곡 TDH를 가지며, 이로 인해, 모터 모드로 기능하는 얼터네이터-스타터(7)의 상 전류의 스위칭을 수행하는 전자식 파워 회로를 정밀하게 제어할 수 있고, 또는, 얼터네이터-스타터(7)가 제너레이터로 기능할 때 동기식 정류를 수행하는 전자식 파워 회로를 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바람직한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
표시되는 크기와, 측정되는 유도 값들과, 명시되는 전압들은 단순히 예에 불과하다. 본 발명으로부터 도출되는 각도 결정을 위한 자기 장치의 설계 기준은, 특히, 모든 크기의 회전 전기 기계에, 본 발명을 적용할 수 있는, 크기 비들의 형태로 제공된다.
따라서, 본 발명은 다음 청구범위의 주제의 제한사항 내에서 가능한 모든 변형 실시예들을 포함한다.

Claims (10)

  1. 다상 회전 전기 기계와 연관된 다상 자기 장치(1)에 있어서,
    축(RR') 주위로 회전 운동하고, 회전 각도(θ)에 따라 가변 자기장(B)을 생성하는 다극 자기 링(2)과,
    상기 자기장(B) 내에 배치되는 복수의 자기 센서(3)로서, 상기 복수의 자기 센서(3)는 상기 다상 회전 전기 기계에 결합되고, 각각의 센서는 감소된 레벨의 왜곡을 갖는 사인파형 신호를 발생하며, 상기 복수의 자기 센서에 의해 발생된 상기 신호는 상기 다상 회전 전기 기계의 상 전류의 스위칭 기능을 제어하는, 상기 복수의 자기 센서(3)와,
    반경 방향 평면(XOY) 상에서 상기 링으로부터 간격(E)만큼 각각의 자기 센서를 이격시킴으로써 구성되는 에어 갭(4)을 포함하며,
    상기 에어 갭(4)에 대한 상기 링(2)의 반경 방향(OX) 두께(e)의 제 1 비(e/E)가 0.4 내지 2.3이고,
    상기 다극 자기 링(2)은 복수의 각도적으로 이격된 교대 자극을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두께(e)에 대한 상기 링(2)의 축 방향(OY) 높이(h)의 제 2 비(h/e)가 1.5 내지 8인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 두께(e)는 1㎜ 내지 5㎜인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에어 갭(4)은 1㎜ 내지 4㎜인 것으로 특징으로 하는
    자기 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링(2)의 외측 반경은 40㎜ 내지 80㎜인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링(2)은 엘라스토-페라이트(elasto-ferrite)로 구성되는 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링(2)의 표면 상의 자화 레벨은 25℃에서 500Gs 내지 800Gs인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 두께(e)는 실질적으로 1.5㎜이고, 상기 에어 갭(4)은 실질적으로 2mm인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사인파형 신호의 피크-투-피크 값이 1V 내지 4V인 것을 특징으로 하는
    자기 장치.
  10. 스테이터(8)와 로터(9)를 포함하는 다상 회전 전기 기계(7)에 있어서,
    상기 다상 회전 전기 기계(7)는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 사인파형 신호를 생성하는 자기 장치(1)를 추가로 포함하고, 상기 센서(3)는 상기 스테이터(8)와 일체형으로 구성되며, 상기 링(2)은 상기 로터(9)에 축 방향(RR')으로 고정되는 것을 특징으로 하는
    다상 회전 전기 기계.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021444A1 (de) * 2009-05-15 2010-11-25 Tyco Electronics Belgium Ec Bvba Magnetoelektronischer Winkelsensor, insbesondere Reluktanzresolver
EP2693221B1 (en) * 2012-07-30 2017-04-26 Nxp B.V. Magnetic Sensor Arrangement
DE102012223283A1 (de) * 2012-12-14 2014-06-18 Tyco Electronics Belgium Ec Bvba Magnetoelektronischer winkelsensor mit vier haltevorrichtungen
CN106796123B (zh) * 2014-10-13 2019-04-02 罗伯特·博世有限公司 定义和识别旋转元件的绝对机械位置的装置和方法
US20180111681A1 (en) * 2016-01-20 2018-04-26 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor dampers
JP7255127B2 (ja) * 2018-10-04 2023-04-11 愛知製鋼株式会社 磁気マーカシステム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3189464B2 (ja) * 1993-02-19 2001-07-16 株式会社デンソー 回転位置検出装置
US5898301A (en) * 1997-04-10 1999-04-27 The Torrington Company Magnetic encoder for producing an index signal
FR2777060B1 (fr) * 1998-04-07 2000-06-02 Hutchinson Joint dynamique de type "cassette" a dispositif de reperage angulaire; procede pour sa mise en oeuvre
DE19906937A1 (de) * 1999-02-19 2000-09-14 Mannesmann Vdo Ag Drehzahlgeber
FR2790549B1 (fr) * 1999-03-03 2001-04-13 Moving Magnet Tech Capteur de position a sonde magneto-sensible et aimant encastre dans le fer
ATE242930T1 (de) * 1999-12-15 2003-06-15 Bien Air Holding Sa Bürstenlosen motor mit vorrichtung zur ermittlung der rotorstellung
FR2872644B1 (fr) * 2004-06-30 2006-10-06 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de commande d'une machine electrique tournante

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