KR101987169B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 모터는 회전축, 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전축과 함께 회전하며, 드라이브 마그네트(drive magnet)를 포함하는 회전자, 그리고 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전자의 상부에 위치하며, 상기 회전자의 회전을 검출하는 센싱 유니트를 포함하고, 상기 센싱 유니트는, 가장자리를 따라 복수의 홀이 형성된 센싱 플레이트, 상기 센싱 플레이트 위에 탑재되며, 상기 회전축에 대하여 상기 홀보다 가깝게 위치하는 센싱 마그네트, 상기 센싱 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 제1 센서, 그리고 상기 센싱 마그네트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 마그네트의 변화를 감지하는 제2 센서를 포함한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 센싱 유니트에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 회전축, 회전축을 감싸는 회전자, 회전자와 소정 간격을 가지는 고정자 및 고정자를 고정하는 하우징을 포함한다.

회전축은 하우징에 의하여 지지될 수 있다. 회전자는 회전축을 감싸는 로터 코어(roter core) 및 로터 코어에 결합된 드라이브 마그네트(drive magnet)를 포함한다. 고정자는 복수의 스테이터 코어(Stator Core) 및 스테이터 코어마다 권선된 코일(coil)을 포함한다. 고정자에 전류가 인가되면, 고정자와 회전자의 상호 작용에 의하여 회전자가 회전한다.

모터는 그의 회전량을 검출하기 위한 센싱 마그네트(sensing magnet)와 센서를 포함할 수 있다. 일반적인 센싱 마그네트는 내륜에 착자되고 드라이브 마그네트와 대칭으로 배열되는 메인(Main) 극 및 외륜에 착자되고 메인 극보다 세분화되어 배열되는 FG(Frequency Generator) 극을 포함한다.

이에 따르면, 모터의 회전 각도를 세밀하게 측정할 수 있으며, 모터의 구동을 부드럽게 할 수 있다. 그러나, 메인 극과 FG 극 간의 자속 간섭이 발생할 수 있고, 이로 인하여 파형이 왜곡될 수 있다.

메인 극과 FG 극 사이에 더미 트랙을 배치할 수 있으나, 센싱 마그네트의 사이즈에 한계가 있어, 더미 트랙을 위한 공간 확보가 힘들다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모터의 센싱 유니트의 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 모터는 회전축, 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전축과 함께 회전하며, 드라이브 마그네트(drive magnet)를 포함하는 회전자, 그리고 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전자의 상부에 위치하며, 상기 회전자의 회전을 검출하는 센싱 유니트를 포함하고, 상기 센싱 유니트는, 가장자리를 따라 복수의 홀이 형성된 센싱 플레이트, 상기 센싱 플레이트 위에 탑재되며, 상기 회전축에 대하여 상기 홀보다 가깝게 위치하는 센싱 마그네트, 상기 센싱 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 제1 센서, 그리고 상기 센싱 마그네트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 마그네트의 변화를 감지하는 제2 센서를 포함한다.

상기 제1 센서는 광 센서이고, 상기 제2 센서는 홀 IC(hall IC)일 수 있다.

상기 드라이브 마그네트는 상기 회전자의 둘레에서 N극과 S극이 교대로 배열되며, 상기 센싱 마그네트는 상기 드라이브 마그네트와 대칭되게 배열되는 복수의 극을 포함할 수 있다.

상기 센싱 플레이트의 홀의 개수는 상기 센싱 마그네트의 N극의 개수 또는 S극의 개수 보다 많을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 회전축, 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전축과 함께 회전하며, 드라이브 마그네트(drive magnet)를 포함하는 회전자, 그리고 상기 회전축을 감싸고, 상기 회전자의 상부에 위치하며, 상기 회전자의 회전을 검출하는 센싱 유니트를 포함하고, 상기 센싱 유니트는, 가장자리를 따라 복수의 제1 홀이 형성되고, 상기 회전축에 대하여 상기 제1 홀보다 가까운 위치에 상기 회전축을 감싸는 방향으로 복수의 제2 홀이 형성되는 센싱 플레이트, 그리고 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀의 상부에 각각 배치되며, 상기 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 제1 및 제2 센서를 포함한다.

상기 제1 및 제2 센서는 광 센서일 수 있다.

상기 드라이브 마그네트는 상기 회전자 둘레에서 N극과 S극이 교대로 배열되며, 상기 제2 홀은 상기 드라이브 마그네트의 N극 또는 S극과 대칭되게 형성될 수 있다.

상기 제1 홀의 개수는 상기 제2 홀의 개수보다 많을 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 센싱 유니트는 회전축을 감싸고, 가장자리를 따라 복수의 홀이 형성된 센싱 플레이트, 상기 센싱 플레이트 위에 탑재되며, 상기 회전축에 대하여 상기 홀보다 가깝게 위치하는 센싱 마그네트, 상기 센싱 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 제1 센서, 그리고 상기 센싱 마그네트의 상부에 배치되며, 상기 센싱 마그네트의 변화를 감지하는 제2 센서를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 유니트는 회전축을 감싸고, 가장자리를 따라 복수의 제1 홀이 형성되고, 상기 회전축에 대하여 상기 제1 홀보다 가까운 위치에 상기 회전축을 감싸는 방향으로 복수의 제2 홀이 형성되는 센싱 플레이트, 그리고 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀의 상부에 각각 배치되며, 상기 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 제1 및 제2 센서를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 센싱 마그네트의 메인 극과 FG(Frequency Generator) 극 간의 간섭으로 인한 파형 왜곡을 막을 수 있다. 그리고, 센싱 마그네트의 일부 또는 전부를 삭제함으로써, 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 센싱 마그네트의 일 예이다.
도 2는 도 1의 센싱 마그네트가 착자된 모터의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱 마그네트와 센싱 플레이트를 나타낸다.
도 4는 도 3의 센싱 마그네트와 센싱 플레이트를 포함하는 모터의 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱 플레이트를 나타낸다.
도 6은 도 5의 센싱 플레이트를 포함하는 모터의 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 유니트로부터 출력된 파형을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 센싱 마그네트의 일 예이고, 도 2는 도 1의 센싱 마그네트가 착자된 모터의 일부 단면도이다.

도 1을 참조하면, 센싱 마그네트(10)는 원반 형상으로 이루어지며, 중심부에는 회전축이 관통할 수 있도록 관통홀(1)이 형성된다.

센싱 마그네트(10)는 관통홀(1)에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인(main) 극(2)과 가장자리에 형성되는 FG(Frequency Generator) 극(3)을 포함한다.

메인 극(2)은 모터의 회전자에 삽입된 드라이브 마그네트와 동일하게 배열되는 복수의 극으로 이루어진다. FG 극(3)은 메인 극(2)보다 세분화되어 많은 극으로 이루어진다. 이에 따라, 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하며, 모터의 구동을 더 부드럽게 할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 센싱 마그네트(10)는 센싱 플레이트(20) 상에 탑재되며, 센싱 플레이트(20)는 회전축(30)을 감싼다. 도시되지 않았으나, 센싱 플레이트(20)는 회전축(30)을 감싸며 회전축(30)과 함께 회전하는 회전자의 상부에 위치한다.

센싱 마그네트(10)의 외륜인 FG 극(3)과 내륜인 메인 극(2)의 상부에는 각각 홀(hall) IC(Integration Chip)(40, 50)가 배치되며, 센싱 마그네트(10)의 회전에 따른 자속의 변화를 감지한다. 홀 IC(40, 50)는 감지 신호를 전자제어유닛(Electronic Control Unit, ECU)로 전달함으로써 회전자의 회전을 산출하도록 한다.

이러한 구조에서, 메인 극(2)과 FG 극(3) 간에는 자속 간섭이 발생하여 파형이 왜곡될 수 있다. 메인 극(2)과 FG 극(3) 사이에 더미 트랙(dummy track)(4)을 배치하여 자속 간섭을 줄일 수는 있으나, 센싱 마그네트(10)의 사이즈(size)에 한계가 있어, 더미 트랙(4)을 위한 충분한 공간 확보가 힘들다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 센싱 마그네트의 외륜에 해당하는 FG 극을 삭제함으로써 자속 간섭으로 인한 파형 왜곡을 방지하고자 한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱 마그네트와 센싱 플레이트를 나타내고, 도 4는 도 3의 센싱 마그네트와 센싱 플레이트를 포함하는 모터의 일부 단면도이다.

도 3을 참조하면, 센싱 마그네트(110)는 관통홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인(main) 극을 포함한다. 메인 극은 모터의 회전자에 삽입된 드라이브 마그네트와 동일하게 배열되는 복수의 극으로 이루어진다. 즉, 드라이브 마그네트는 회전자 둘레에서 N극 및 S극이 교대로 배열되며, 센싱 마그네트(110)의 복수의 극은 드라이브 마그네트의 N극 및 S극과 대칭되게 배열된다.

센싱 플레이트(120)는 센싱 마그네트(110)를 탑재하며, 가장자리를 따라 복수의 홀(hall)(122)이 형성된다. 홀(122)의 개수는 센싱 마그네트(110)의 N극 또는 S극의 개수보다 많다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 센싱 플레이트(120) 상에 센싱 마그네트(110)가 탑재되며, 센싱 플레이트(120)는 회전축(130)을 감싼다. 회전축(130)과 함께 회전하며 드라이브 마그네트를 포함하는 회전자(미도시)는 회전축(130)을 감싸며, 센싱 플레이트(120)는 회전자의 상부에 위치한다. 센싱 플레이트(120)와 센싱 마그네트(110)의 상부에는 각각 센싱 플레이트와 센싱 마그네트의 변화를 감지하는 센서(140, 150)가 배치된다.

여기서, 센싱 마그네트(110), 센싱 플레이트(120), 센서(140, 150)를 포함하여 센서 유니트라 할 수 있다.

센싱 마그네트(110)는 센싱 플레이트(120)에 형성된 홀보다 회전축(130)에 대하여 가깝게 위치한다.

센서(140)는 센싱 플레이트(120)에 형성된 홀(122)의 상부에 배치되며, 센싱 플레이트(120)의 변화를 감지한다. 이를 위하여, 센서(140)는 홀(122)을 통과하는 빛을 감지하는 광 센서로 구현될 수 있다. 광 센서는, 예를 들면 타코미터(tachometer)일 수 있다.

센서(150)는 센싱 마그네트(110)의 상부에 배치되며, 센싱 마그네트(110)의 자속의 변화를 감지한다. 이를 위하여, 센서(150)는 홀 IC로 구현될 수 있다.

이와 같이, 센싱 플레이트(120)에 형성된 복수의 홀(122)은 도 1의 센싱 마그네트(10)의 FG 극(3)의 역할을 수행한다. 이에 따라, 메인 극과 FG 극 간의 자속 간섭을 피하면서, 모터의 회전 각도를 세밀하게 측정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 센싱 마그네트를 삭제함으로써 자속 간섭으로 인한 파형 왜곡을 방지하고자 한다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱 플레이트를 나타내고, 도 6은 도 5의 센싱 플레이트를 포함하는 모터의 일부 단면도이다.

도 5를 참조하면, 센싱 플레이트(220)는 회전축이 관통할 수 있도록 형성된 관통홀을 포함하며, 원반 형상으로 이루어진다.

센싱 플레이트(220)에는 가장자리를 따라 복수의 홀(hall)(222)이 형성된다. 그리고, 회전축에 대하여 홀(222)보다 가까운 위치에 회전축을 감싸는 방향, 즉 원주 방향으로 복수의 홀(224)이 형성된다. 홀(224)은 모터의 회전자에 삽입된 드라이브 마그네트와 동일하게 배열된다. 즉, 드라이브 마그네트는 회전자 둘레에서 N극 및 S극이 교대로 배열되며, 홀(224)은 드라이브 마그네트의 N극 및 S극과 대칭되게 배열된다. 그리고, 홀(222)의 개수는 홀(224)의 개수보다 많다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 센싱 플레이트(220)는 회전축(230)을 감싼다. 도시되지 않았으나, 회전축(230)과 함께 회전하며 드라이브 마그네트를 포함하는 회전자는 회전축을 감싸며, 센싱 플레이트(220)는 회전자의 상부에 위치한다. 센싱 플레이트(220)의 홀(222, 224)의 상부에는 각각 센싱 플레이트의 변화를 감지하는 센서(240, 550)가 배치된다.

여기서, 센싱 플레이트(220), 센서(240, 250)를 포함하여 센서 유니트라 할 수 있다.

센서(240)는 센싱 플레이트(220)의 가장자리에 형성된 홀(222)의 상부에 배치되며, 센싱 플레이트(220)의 변화를 감지한다. 그리고, 센서(250)는 회전축(230)에 대하여 홀(222)보다 가까운 위치에 회전축(230)을 감싸는 방향으로 형성된 홀(224)의 상부에 배치되며, 센싱 플레이트(220)의 변화를 감지한다. 이를 위하여, 센서(240, 250)는 홀(222, 224)을 통과하는 빛을 감지하는 광 센서로 구현될 수 있다. 광 센서는, 예를 들면 타코미터(tachometer)일 수 있다.

이와 같이, 센싱 플레이트(220)에 형성된 복수의 홀(222)은 도 1의 센싱 마그네트(10)의 FG 극(3)의 역할을 수행하고, 홀(224)은 도 1의 센싱 마그네트(10)의 메인 극(2)의 역할을 수행한다. 이에 따라, 메인 극과 FG 극 간의 자속 간섭을 피하면서, 모터의 회전 각도를 세밀하게 측정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 유니트로부터 출력된 파형을 나타낸다. 도 3 에 따른 센싱 유니트인 경우, 센싱 마그네트에 대한 홀 IC는 N극에서 1(On)을 출력하고, S극에서 0(Off)를 출력하며, 센싱 플레이트의 홀에 대한 광 센서는 빛이 반사될 때 1(On)을 출력하고, 빛이 반사되지 않을 때 0(Off)을 출력한다. 도 5에 따른 센싱 유니트인 경우, 센싱 플레이트의 내륜에 형성된 홀(메인 극에 해당)에 대한 광 센서 및 외륜에 형성된 홀(FG 극에 해당)에 대한 광 센서는 빛이 반사될 때 1(On)을 출력하고, 빛이 반사되지 않을 때 0(Off)을 출력한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 파형의 왜곡을 피하면서도 마그네트와 홀 IC를 이용하는 것과 동일한 감지 효과로 모터의 회전을 검출할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 센싱 마그네트
120: 센싱 플레이트
122: 홀
140, 150: 센서
220: 센싱 플레이트
222, 224: 홀
240, 250: 센서

Claims (14)

1. 회전축;
   상기 회전축을 둘러싸고, 드라이브 마그네트를 포함하는 회전자; 및
   상기 회전축을 둘러싸고, 상기 회전자 상측에 배치되며, 상기 회전자의 회전을 감지하는 센싱 유니트를 포함하고,
   상기 센싱 유니트는 가장자리를 따라 복수개의 홀이 형성된 센싱 플레이트, 상기 센싱 플레이트 상에 배치되고 상기 복수개의 홀보다 상기 회전축에 더 가깝게 배치되는 센싱 마그네트, 상기 복수개의 홀 상에 배치되며 상기 복수개의 홀을 통과하는 빛을 감지하는 제1 센서 및 상기 센싱 마그네트 상에 배치되며 상기 센싱 마그네트의 자속의 변화를 감지하는 제2센서를 포함하고,
   상기 센싱 마그네트는 교대로 배치된 복수개의 N극 및 복수개의 S극을 포함하고, 상기 복수개의 N극 및 복수개의 S극은 상기 드라이브 마그네트의 극성에 배칭되게 배열되고,
   상기 복수개의 홀은 원 형상을 가지고,
   상기 복수개의 홀 각각의 중심과 상기 회전축의 중심 간 거리는 동일하고,
   상기 복수개의 홀은 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 배치되고,
   상기 제1 센서는 빛이 반사될 때 On 신호를 출력하고 빛이 반사되지 않을 때 Off 신호를 출력하는 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 센서는 광 센서이고, 상기 제2 센서는 홀 IC(hall IC)인 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 드라이브 마그네트는 상기 회전자의 둘레에서 N극과 S극이 교대로 배열되고,
   상기 제2 센서는 N극에서 On 신호를 출력하고 S극에서 Off 신호를 출력하는 모터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 센싱 플레이트의 홀의 개수는 상기 센싱 마그네트의 N극의 개수 또는 S극의 개수 보다 많은 모터.
5. 회전축;
   상기 회전축을 둘러싸고, 드라이브 마그네트를 포함하는 회전자; 및
   상기 회전축을 둘러싸며, 상기 회전자 상측에 배치되고, 상기 회전자의 회전을 감지하는 센싱 유니트를 포함하고,
   상기 센싱 유니트는 가장자리를 따라 형성된 복수개의 제1홀과 상기 복수개의 제1 홀보다 상기 회전축에 더 가깝게 배치되는 복수개의 제2홀이 형성된 센싱 플레이트, 상기 복수개의 제1홀 및 상기 복수개의 제2 홀 상에 각각 배치되며 상기 복수개의 제1 홀 및 상기 복수개의 제2 홀을 통과하는 빛을 감지하는 제1센서 및 제2센서를 포함하고,
   상기 복수개의 제2 홀은 상기 드라이브 마그네트의 극성에 배칭하도록 배열되고,
   상기 복수개의 제1 홀은 원형 형상이며,
   상기 복수개의 제1 홀 각각의 중심과 상기 회전축의 중심 간 거리는 동일하고,
   상기 복수개의 제1 홀은 원주 방향으로 동일한 간격으로 배치되고,
   상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 빛이 반사될 때 On 신호를 출력하고, 빛이 반사되지 않을 때 Off 신호를 출력하는 모터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 각각 광 센서인 모터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 드라이브 마그네트는 상기 회전자 둘레에서 N극과 S극이 교대로 배열되는 모터.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 홀의 개수는 상기 제2 홀의 개수보다 많은 모터.
9. 삭제
10. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 홀은 동일한 지름을 갖는 복수개의 원으로 형성되는 모터.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

Images