KR102502932B1 - Device for determining the rotor position using 3 linear hall sensor and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브러시리스 모터의 로터 위치를 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 발명이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 장치는 샤프트(shaft)의 일단에 위치되는 2극 착자 마그넷(magnet), 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제1 리니어 홀센서(linear hall sensor), 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제2 리니어 홀센서, 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제3 리니어 홀센서 및 상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서 및 제3 리니어 홀센서의 출력값을 획득하고 상기 획득된 출력값을 보정한 검출값을 바탕으로 로터(rotor)의 위치를 판단하는 로터 위치 판단부를 포함할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a rotor position of a brushless motor. An apparatus for detecting a rotor position according to an embodiment of the present invention is a dipole magnetized magnet positioned at one end of a shaft, positioned away from the magnet by a predetermined distance, and measuring the strength of a magnetic field emitted from the magnet. A first linear hall sensor for sensing, positioned away from the magnet by a predetermined distance, and a second linear hall sensor for sensing the strength of the magnetic field emitted from the magnet, positioned at a distance from the magnet and a third linear Hall sensor for detecting the strength of the magnetic field emitted from the magnet and output values of the first linear Hall sensor, the second linear Hall sensor, and the third linear Hall sensor are obtained, and the obtained output values are corrected for detection. It may include a rotor position determination unit for determining the position of the rotor based on the value.
Description
본 발명의 일 실시예는, 3개의 리니어 홀 센서를 이용한 로터의 위치를 검출하는 장치 및 그 방법에 관한 발명이다.One embodiment of the present invention relates to a device and method for detecting the position of a rotor using three linear Hall sensors.
브러시리스 모터(brushless motor)는 브러시(brush), 정류자 등의 기계적인 접촉부를 없애고 이것을 전자식 정류 기구로 구현한 모터이다. 브러시리스 모터는 권선이 스테이터에만 감겨 있으며 로터에는 강한 영구자석이 설치되어 있다. 전자식 정류 기구가 회전각도에 근거하여 스테이터 코일에 전류를 공급하면 로터가 회전하게 된다.A brushless motor is a motor in which mechanical contacts such as a brush and a commutator are eliminated and implemented as an electronic commutator. Brushless motors have windings wound only on the stator, and strong permanent magnets are installed on the rotor. The rotor rotates when the electromagnetic commutation mechanism supplies current to the stator coil based on the rotation angle.
전자식 정류 기구는, 개별 스테이터 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 기능을 제어한다. 전자식 정류 기구는, 로터 위치센서로부터 로터의 위치정보를 전달받아, 이를 근거로 스테이터의 해당 코일에 정류를 공급 또는 차단한다. 브러시리스 모터의 정밀 위치 제어를 위해서 로터의 정밀한 위치 검출을 할 수 있어야 한다. The electronic commutation mechanism controls the ability to energize or de-energize the individual stator coils. The electronic commutation mechanism receives rotor position information from the rotor position sensor, and supplies or blocks commutation to a corresponding coil of the stator based on this. For precise position control of a brushless motor, it is necessary to detect the precise position of the rotor.
근래에 자동차에 탑재되는 전기전자 시스템의 오류로 인한 사고방지를 위한 자동차 기능 안전성 국제 표준인 ISO 2626가 ISO 에서 제정되었다. ISO 2626는 위험 기반 안전 표준으로, 해로운 작동 상황의 위험을 정량적으로 계산하고 체계적인 고장을 회피하거나 통제하고 임의의 하드웨어 고장을 감지 또는 제어하거나 그 영향을 완화하기 위한 안전 수단을 정의하고 있다.Recently, ISO 2626, an international standard for vehicle functional safety to prevent accidents due to errors in electrical and electronic systems installed in vehicles, has been enacted by ISO. ISO 2626 is a risk-based safety standard that quantitatively calculates the risk of detrimental operating situations, defines safety measures to avoid or control systematic failures, and to detect or control or mitigate the effects of random hardware failures.
하이브리드(hybrid) 자동차 또는 전기 자동차의 보급으로, 브러시리스 모터가 자동차에 탑재됨으로써 브러시리스 모터도 ISO 26262를 준수할 필요성이 대두되었다. ISO 26262를 준수하기 위해서, 브러시리스 모터의 로터 위치센서의 고장 발생 여부가 감지되어야 한다.With the prevalence of hybrid vehicles or electric vehicles, brushless motors are installed in vehicles, and the need for brushless motors to comply with ISO 26262 has also emerged. In order to comply with ISO 26262, the failure of the rotor position sensor of a brushless motor must be detected.
따라서, 브러시리스 모터에서 로터의 정확한 위치 검출과 함께 위치센서의 고장 여부도 판단할 수 있는 기술의 제공이 요구 된다.Therefore, it is required to provide a technology capable of accurately detecting the position of a rotor in a brushless motor and determining whether a position sensor is out of order.
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 기술적 과제는 브러시리스 모터의 로터 위치를 검출하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by an embodiment of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a rotor position of a brushless motor.
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 브러시리스 모터의 로터 위치센서의 이상 발생 여부를 판단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by an embodiment of the present invention is to provide a device and method capable of determining whether an abnormality has occurred in a rotor position sensor of a brushless motor.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 로터 위치 검출 장치는 샤프트(shaft)의 일단에 위치되는 2극 착자 마그넷(magnet), 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제1 리니어 홀센서(linear hall sensor), 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제2 리니어 홀센서, 상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제3 리니어 홀센서 및 상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서 및 제3 리니어 홀센서의 출력값을 획득하고 상기 획득된 출력값을 보정한 검출값을 바탕으로 로터(rotor)의 위치를 판단하는 로터 위치 판단부를 포함할 수 있다.A rotor position detection device according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem is a dipole magnetized magnet positioned at one end of a shaft, positioned away from the magnet by a predetermined distance, and from the magnet A first linear hall sensor for detecting the intensity of the emitted magnetic field, a second linear hall sensor located at a predetermined distance from the magnet and detecting the intensity of the magnetic field emitted from the magnet, A third linear Hall sensor positioned apart from a predetermined distance and detecting the strength of a magnetic field emitted from the magnet and output values of the first linear Hall sensor, the second linear Hall sensor, and the third linear Hall sensor are obtained, and the acquisition is performed. It may include a rotor position determination unit for determining the position of the rotor based on the detected value obtained by correcting the output value.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면 브러시리스 모터의 로터 위치를 검출할 수 있고, 또한 로터 위치센서의 이상 발생 여부도 판단할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to detect the rotor position of the brushless motor and also determine whether or not the rotor position sensor has an abnormality.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 브러시리스 모터의 단면도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마그넷과 리니어 홀센서의 위치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 보정한 검출값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 로터 위치 검출 방법을 도시한 순서도이다.1 is a cross-sectional view of a brushless motor according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams illustrating positions of a magnet and a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing output values of a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating detection values obtained by correcting an output value of a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for detecting a rotor position according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 브러시리스 모터의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a brushless motor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시리스 모터(100)는 고정자(110), 로터(rotor, 120), 샤프트(shaft, 130), 마그넷(magnet, 140), 리니어 홀센서(linear hall-sensor, 150) 및 센서 회로기판(170)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
고정자(110)에는 전류가 흐르는 전선이 구비되어 있으며, 상기 전선에 전류가 흐를 때 자기력이 발생한다. 로터(120)에는 다수의 극이 착자된 자석이 구비되어 있다. 고정자(110)에 발생한 상기 자기력은 로터(120)의 자석에 힘을 가하게 되고, 로터(120)와 연결된 샤프트(130)는 회전하게 된다.The
샤프트(130)는 브러시리스 모터(100)의 회전 중심축이다. 고정자(110)에 전류가 흐르게 되면, 자기력에 의해서 로터(120)가 회전하게 되고, 로터(120)가 부착된 샤프트(130)도 함께 회전하게 된다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷(140)은 샤프트(130)의 일단에 위치할 수 있다. 마그넷(140)은 하나의 N극과 하나의 S극이 붙어 있는 단면 2극 착자 마그넷으로 일 수 있다. 마그넷(140)은 디스크(disk) 형상의 원형 마그넷 또는 도너(donut) 형상의 링형 마그넷일 수 있다. 마그넷(140)은 브러시리스 모터(100) 내부에 있는 샤프트(130)의 일단 끝에 부착되는 엔드 샤프트 타입(end shaft type) 이거나, 샤프트(130)의 일단에 끼워지는 스루 샤프트 타입(through shaft type)일 수 있다.The
센서 회로기판(170)은 리니어 홀센서(150)가 위치한 회로 기판이다. 센서 회로기판(170)은 브러시리스 모터(100)의 바닥면에 위치할 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다. 센서 회로기판(170)은 리니어 홀센서(150)에 전원을 공급하거나, 리니어 홀센서(150)에 외부 전기전자 장치와의 연결을 제공할 수 있다.The
리니어 홀센서(150)는 마그넷(140)에서 방출된 자기장을 감지할 수 있다. 리니어 홀센서(150)는 상기 감지된 자기장의 세기에 따라 비례하는 검출값을 출력할 수 있다. 상기 검출값은 전압 또는 전류일 수 있다. 마그넷(140)이 샤프트(130)가 회전할 때 함께 회전하게 되면, 마그넷(140) 주변에 있는 리니어 홀센서(150)에 미치는 상기 자기장의 세기는 상기 회전에 따라 변화하게 된다. 리니어 홀센서(150)는 상기 자기장의 변화를 감지하고, 그 크기에 따른 검출값을 출력할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리니어 홀센서(150)는 제1 리니어 홀센서(152), 제2 리니어 홀센서(154) 및 제3 리니어 홀센서(156)를 포함할 수 있다. 제1 리니어 홀센서(152)는 제1 출력값, 제2 리니어 홀센서(154)는 제2 출력값 및 제3 리니어 홀센서(156)는 제3 출력값을 출력할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 장치는 마그넷(140), 리니어 홀센서(150) 및 로터 위치 판단부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for detecting a rotor position according to an embodiment of the present invention may include a
상기 로터 위치 판단부는 도 1에 도시되지 않았지만, 센서 회로기판(170)에 포함되거나, 브러시리스 모터(100) 외부에 구비될 수 있지만, 이것은 예시에 불과하며 이에 한정되지 않는다.Although the rotor position determining unit is not shown in FIG. 1 , it may be included in the
도 1에 도시된 브러시리스 모터(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 장치를 포함한 브러시리스 모터일 수 있다.The
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마그넷과 리니어 홀센서의 위치를 도시한 도면이다.2 and 3 are diagrams illustrating positions of a magnet and a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2와 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷(140)과 리니어 홀센서(150)의 배치 위치를 자세하게 설명한다.Referring to FIGS. 2 and 3 , arrangement positions of the
도 2에 도시된 것과 같이 마그넷(140)은 샤프트(130)의 말단에 부착된 엔드 샤프트 타입일 수 있지만, 다른 실시예에 따르면 샤프트(130)를 관통하여 샤프터(130)의 말단에 끼워진 스루 샤프트 타입일 수도 있다.As shown in FIG. 2, the
마그넷(140)과 샤프트(130)는 동일한 중심축(210)을 공유할 수 있다. 리니어 홀센서(150)는 중심축(210)과 직교하는 마그넷(140)의 단면과 평행하면서 마그넷(140)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 가상의 평면 상에 위치할 수 있다. 상기 가상의 평면은 센서 회로기판(170)일 수 있으며, 센서 회로기판(170)은 마그넷(140)과 마주보도록 소정의 거리만큼 떨어져 위치할 수 있다.The
마그넷(140)을 센서 회로기판(170) 위로 투영한 정사영(220) 내부에 리니어 홀센서(150)는 위치할 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 마그넷(140)의 반지름이 r이고, 중심축(210)과 리니어 홀센서(150)의 거리가 d 인 경우에, 상기 d와 r은 d<r 조건을 만족할 수 있다.The
도 3은 브러시리스 모터(100)의 바닥에서 마그넷(140)을 바라본 저면도이다. 3 is a bottom view looking at the
도 3에 도시된 것과 같이, 리니어 홀센서(150)는 마그넷(140)의 영역 내부에 위치할 수 있다. 리니어 홀센서(150)에 포함된, 제1 리니어 홀센서(152), 제2 리니어 홀센서(154) 및 제3 리니어 홀센서(156)는 중심축(210)으로부터 동일 반경 상에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the
제1 리니어 홀센서(152)와 제3 리니어 홀센서(156)는 중심축(210)을 기준으로 90도(degree)를 형성할 수 있다. 제1 리니어 홀센서(152)를 기준으로 제3 리니어 홀센서(156)는 동일 반경 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 90도 지점에 위치할 수 있다.The first
제2 리니어 홀센서(154)는 상기 동일한 반경 상에서 제1 리니어 홀센서(152)와 제3 리니어 홀센서(156) 사이에 위치할 수 있다. 제2 리니어 홀센서(154)는 상기 반경 상에서 제1 리니어 홀센서(152)와 예각을 형성하는 지점에 위치할 수 있다. 상기 예각의 크기는 Φ이고, 상기 Φ는 0도 보다 크고 90도 보다 작은 값일 수 있다.The second
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing output values of a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 제1 리니어 홀센서(152)의 제1 출력값(410), 제2 리니어 홀센서(154)의 제2 출력값(420) 및 제3 리니어 홀센서(156)의 제3 출력값(430)은 서로 다른 게인(gain), 오프셋(offset) 및 페이즈(phase)를 가질 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
도 4의 그래프는 예시적이며, 이에 한정되지 않는다.The graph of FIG. 4 is illustrative, and not limited thereto.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 보정한 검출값을 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating detection values obtained by correcting an output value of a linear Hall sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 것과 같이 제1 출력값(410), 제2 출력값(420) 및 제3 출력값(430)은 서로 다른 게인, 오프셋 및 페이즈를 가지기 때문에 로(raw)값을 그대로 이용할 수 없다. As shown in FIG. 4, since the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터 위치 판단부는 제1 출력값(410), 제2 출력값(420) 및 제3 출력값(430)의 게인, 오프셋 및 페이즈를 보정할 수 있다. 제1 출력값(410)을 보정한 제1 검출값(510), 제2 출력값(420)을 보정한 제2 검출값(520) 및 제3 출력값(430)을 보정한 제3 검출값(530)이 도 5에 도시되어 있다.Accordingly, according to an embodiment of the present invention, the rotor position determiner may correct the gain, offset, and phase of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 로터 위치 검출 방법을 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for detecting a rotor position according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 방법을 자세하게 설명한다.Referring to FIG. 6, a method for detecting a rotor position according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
로터 위치 검출부는 제1 리니어 홀센서(152)의 제1 출력값, 제2 리니어 홀센서(154)의 제2 출력값 및 제3 리니어 홀센서(156)의 제3 출력값을 획득한다(S110). The rotor position detector obtains the first output value of the first
상기 로터 위치 검출부는 상기 제1 출력값, 제2 출력값 및 제3 출력값을 보정하여 각각 V1, V2 및 V3를 도출한다(S120). The rotor position detector corrects the first output value, the second output value, and the third output value to derive V1, V2, and V3, respectively (S120).
상기 로터 위치 검출부는, 다음 수식을 이용하여, 제1 위치값 θ1, 제2 위치값 θ2, 제3 위치값 θ3를 도출한다(S130). 상기 로터 위치 검출부는 상기 θ1, θ2 및 θ3를 도출하기 위하여, 상기 V1, V2 및 V3와 제1 리니어 홀센서(152)와 제2 리니어 홀센서(154) 사이의 형성된 각도인 상기 Φ를 이용한다.The rotor position detection unit derives the first position value θ1, the second position value θ2, and the third position value θ3 using the following formula (S130). The rotor position detector uses Φ, which is an angle formed between the V1, V2, and V3 and the first
상기 로터 위치 검출부는 상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값의 크기 차이가 사전에 정해진 검출 오차 α 이내인지 여부를 판단한다(S140). The rotor position detection unit determines whether a difference in magnitude between the first position value and the second position value is within a predetermined detection error α (S140).
상기 로터 위치 검출부는, 상기 S140 단계에서 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값의 크기 차이가 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단한다(S150).If the rotor position detection unit is within the detection error as a result of the determination in step S140, it determines whether or not the size difference between the first position value and the third position value is within the detection error (S150).
상기 로터 위치 검출부는 상기 S150 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면, 리니어 홀센서(150)가 정상 동작하는 것으로 판단하고 상기 제1 위치값이 로터(120)의 위치를 가리키는 것으로 판단한다(S155).If the rotor position detection unit is within the detection error as a result of the determination in step S150, it is determined that the
상기 로터 위치 검출부는 상기 S150 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면, 상기 제2 위치값과 상기 제3 위치값의 차이가 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단한다(S170).If the rotor position detection unit is not within the detection error as a result of the determination in step S150, it determines whether a difference between the second position value and the third position value is within the detection error (S170).
상기 로터 위치 검출부는 상기 S170 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면, 제3 리니어 홀센서(156)에 이상 발생으로 판단하고 상기 제2 위치값이 로터(120)의 위치를 가리키는 것으로 판단한다(S175).If the rotor position detector is within the detection error as a result of the determination in step S170, it is determined that an abnormality has occurred in the third
상기 로터 위치 검출부는 상기 S140 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면, 상기 제1 위치값이 상기 제3 위치값과 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단한다(S160).If the rotor position detection unit is not within the detection error as a result of the determination in step S140, it determines whether the first position value is within the detection error range of the third position value (S160).
상기 로터 위치 검출부는 상기 S160 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제2 위치값이 상기 제3 위치값과 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단한다(S180).If the rotor position detection unit is within the detection error as a result of the determination in step S160, it determines whether the second position value is within the detection error range of the third position value (S180).
상기 로터 위치 검출부는 상기 S180 단계의 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면, 제1 리니어 홀센서(152)에 이상 발생으로 판단하고 상기 제3 위치값이 로터(120)의 위치를 가리키는 것으로 판단한다(S185).If the rotor position detector is within the detection error as a result of the determination in step S180, it is determined that an abnormality has occurred in the first
상기 로터 위치 검출부는 상기 S160, S170 및 S180 단계의 판단 결과가 모두 상기 검출 오차 이내가 아니면, 리니어 홀센서(150)에 이상 발생으로 판단하고 로터(120)의 위치는 검출할 수 없는 것으로 판단한다(S190).The rotor position detection unit determines that an abnormality has occurred in the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
브러시리스 모터 100
고정자 110
로터 120
샤프트 130
마그넷 140
리니어 홀센서 150
제1 리니어 홀센서 152
제2 리니어 홀센서 154
제3 리니어 홀센서 156
센서 회로기판 170
First
Second
3rd
Claims (7)
상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제1 리니어 홀센서(linear hall sensor);
상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제2 리니어 홀센서;
상기 마그넷으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 위치하며, 상기 마그넷으로부터 방출되는 자기장의 세기를 감지하는 제3 리니어 홀센서; 및
상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서 및 제3 리니어 홀센서의 출력값을 획득하고 상기 획득된 출력값을 보정한 검출값을 바탕으로 로터(rotor)의 위치를 판단하는 로터 위치 판단부를 포함하고,
상기 제1 리니어 홀센서는,
상기 마그넷의 자기장 세기를 감지한 제1 출력값을 출력하고,
상기 제2 리니어 홀센서는,
상기 마그넷의 자기장 세기를 감지한 제2 출력값을 출력하고,
상기 제3 리니어 홀센서는,
상기 마그넷의 자기장 세기를 감지한 제3 출력값을 출력하고,
상기 로터 위치 판단부는,
상기 제1 출력값, 상기 제2 출력값 및 상기 제3 출력값을 획득하여 각각에 대하여 게인(gain), 오프셋(offset) 및 페이즈(phase)를 보정한 제1 검출값, 제2 검출값 및 제3 검출값을 도출하며, 상기 도출된 제1 검출값, 제2 검출값 및 제3 검출값을 바탕으로 로터의 이상 여부 및 로터의 위치를 판단하는,
로터 위치 검출 장치.A dipole magnetized magnet positioned at one end of the shaft;
a first linear hall sensor positioned away from the magnet by a predetermined distance and sensing the intensity of a magnetic field emitted from the magnet;
a second linear hall sensor positioned away from the magnet by a predetermined distance and detecting the intensity of a magnetic field emitted from the magnet;
a third linear hall sensor located at a predetermined distance from the magnet and sensing the intensity of a magnetic field emitted from the magnet; and
A rotor position determining unit for obtaining output values of the first linear Hall sensor, the second linear Hall sensor, and the third linear Hall sensor and determining the position of the rotor based on a detection value obtained by correcting the obtained output values; ,
The first linear hall sensor,
Outputting a first output value by detecting the magnetic field strength of the magnet;
The second linear hall sensor,
Outputting a second output value by detecting the magnetic field strength of the magnet;
The third linear hall sensor,
Outputting a third output value by detecting the magnetic field strength of the magnet;
The rotor position determining unit,
The first detection value, the second detection value, and the third detection value obtained by obtaining the first output value, the second output value, and the third output value and correcting the gain, offset, and phase, respectively. Deriving a value, determining whether or not the rotor is abnormal and the position of the rotor based on the derived first detection value, second detection value, and third detection value,
Rotor position detection device.
상기 마그넷은,
링형 또는 원형의 2극 단면 착자 마그넷을 포함하고,
엔드 샤프트 타입(end shaft type) 또는 스루 샤프트 타입(through shaft type)을 포함하는,
로터 위치 검출 장치.According to claim 1,
The magnet,
Including a ring-shaped or circular dipole single-sided magnetized magnet,
Including end shaft type or through shaft type,
Rotor position detection device.
상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서 및 제3 리니어 홀센서는,
상기 마그넷의 중심축에 직교하는 단면과 소정의 거리에 떨어진 평행한 가상의 평면 상에 모두 위치하고,
상기 중심축과 상기 가상의 평면이 만나는 중심점에서 동일한 거리의 반경 상에 위치하며,
상기 제1 리니어 홀센서와 상기 제3 리니어 홀센서는 90도(degree)의 각을 형성하고,
상기 제2 리니어 홀센서는 상기 제1 리니어 홀센서와 상기 제3 리니어 홀센서의 사이에 위치하는,
로터 위치 검출 장치.According to claim 1,
The first linear hall sensor, the second linear hall sensor, and the third linear hall sensor,
Located on a cross section orthogonal to the central axis of the magnet and a parallel imaginary plane spaced apart at a predetermined distance,
It is located on a radius of the same distance from the center point where the central axis and the virtual plane meet,
The first linear Hall sensor and the third linear Hall sensor form an angle of 90 degrees,
The second linear hall sensor is located between the first linear hall sensor and the third linear hall sensor,
Rotor position detection device.
로터 위치 판단부는,
상기 제1 검출값과 상기 제3 검출값을 바탕으로 제1 위치값을 도출하며,
상기 제1 검출값과 상기 제2 검출값을 바탕으로 제2 위치값을 도출하고,
상기 제2 검출값과 상기 제3 검출값을 바탕으로 제3 위치값을 도출하며,
상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값이 사전에 정해진 검출 오차 이내이고, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내이면, 센서 정상 동작으로 판단하며, 제1 위치값이 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하며,
상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값이 사전에 정해진 검출 오차 이내이고, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내가 아니면, 제2 위치값이 제3 위치값과 검출 오차 이내인지 추가 판단하여, 상기 추가 판단 결과 상기 검출 오차 이내이면 이면 상기 제3 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하고 상기 제2 위치값이 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하며, 상기 추가 판단 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면 센서 이상 발생으로 판단하며,
상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값이 상기 검출 오차 이내가 아니고, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내이고 상기 제2 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내이면 상기 제1 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하고 상기 제3 위치값이 상기 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하며,
상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값이 상기 검출 오차 이내가 아니고, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내가 아니거나 상기 제2 위치값과 상기 제3 위치값이 상기 검출 오차 이내가 아니면, 센서 이상 발생으로 판단하는,
로터 위치 검출 장치.According to claim 1,
The rotor position determination unit,
A first position value is derived based on the first detection value and the third detection value;
A second position value is derived based on the first detection value and the second detection value;
A third position value is derived based on the second detection value and the third detection value;
If the first position value and the second position value are within a predetermined detection error, and the first position value and the third position value are within the detection error, it is determined that the sensor is operating normally, and the first position value is It is judged by indicating the rotor position,
If the first position value and the second position value are within a predetermined detection error, and the first position value and the third position value are not within the detection error, the second position value and the third position value are detected. It is additionally determined whether or not it is within the error, and as a result of the additional determination, if it is within the detection error, it is determined that an error has occurred in the third linear hall sensor, and it is determined that the second position value indicates the rotor position, and as a result of the additional determination, the detection error If it is not within the range, it is judged as a sensor error.
The first position value and the second position value are not within the detection error, the first position value and the third position value are within the detection error, and the second position value and the third position value are within the detection error. If it is within the error, it is determined that an abnormality has occurred in the first linear hall sensor, and it is determined that the third position value indicates the rotor position,
The first position value and the second position value are not within the detection error, the first position value and the third position value are not within the detection error, or the second position value and the third position value are not within the detection error. If it is not within the detection error, it is determined that a sensor error occurs,
Rotor position detection device.
상기 제1 위치값은,
상기 제1 검출값을 상기 제3 검출값으로 나누어 산출된 값의 아크탄젠트(arctangent) 값이고,
상기 제2 위치값인 θ2는, 다음 수식을 만족하는 값이며,
상기 제3 위치값인 θ3는, 다음 수식을 만족하는 값인,
로터 위치 검출 장치.
여기서, Φ는 제1 리니어 홀센서와 제2 리니어 홀센서 사이의 형성된 각도이고, V1은 제1 리니어 홀센서의 제1 출력값이고, V2는 제2 리니어 홀센서의 제2 출력값이고, V3는 제3 리니어 홀센서의 제3 출력값이다. According to claim 5,
The first position value is,
An arctangent value of a value calculated by dividing the first detection value by the third detection value,
The second position value θ2 is a value that satisfies the following formula,
The third position value θ3 is a value that satisfies the following formula,
Rotor position detection device.
Here, Φ is an angle formed between the first linear hall sensor and the second linear hall sensor, V1 is the first output value of the first linear hall sensor, V2 is the second output value of the second linear hall sensor, and V3 is the second output value of the first linear hall sensor. 3 This is the third output value of the linear hall sensor.
상기 제1 출력값을 보정한 제1 검출값, 상기 제2 출력값을 보정한 제2 검출값 및 상기 제3 출력값을 보정한 제3 검출값을 도출하는 단계;
상기 제1 검출값과 상기 제3 검출값을 바탕으로 제1 위치값을 도출하는 단계;
상기 제1 검출값과 상기 제2 검출값을 바탕으로 제2 위치값을 도출하는 단계;
상기 제2 검출값과 상기 제3 검출값을 바탕으로 제3 위치값을 도출하는 단계;
상기 제1 위치값과 상기 제2 위치값의 크기 차이가 사전에 정해진 검출 오차 이내인지 여부를 판단하는 단계(제1 단계);
상기 제1 단계의 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제1 위치값과 상기 제3 위치값의 크기 차이가 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단하는 단계(제2 단계);
상기 제2 단계의 결과 상기 검출 오차 이내이면, 정상 동작으로 판단하고 상기 제1 위치값이 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하는 단계;
상기 제2 단계의 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면, 상기 제2 위치값과 상기 제3 위치값의 차이가 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단하는 단계(제3 단계);
상기 제3 단계의 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제3 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하고 상기 제2 위치값이 상기 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하는 단계;
의 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면, 센서 이상 발생으로 판단하고 로터 위치 검출 실패로 판단하는 단계;
상기 제1 단계의 결과 상기 검출 오차 이내가 아니면, 상기 제1 위치값이 상기 제3 위치값과 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단하는 단계(제4 단계);
상기 제4 단계의 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제2 위치값이 상기 제3 위치값과 상기 검출 오차 이내인지 여부를 판단하는 단계(제5 단계);
상기 제5 단계의 결과 상기 검출 오차 이내이면, 상기 제1 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하고 상기 제3 위치값이 상기 로터 위치를 가리키는 것으로 판단하는 단계; 및
상기 제3 단계, 상기 제4 단계 및 상기 제5 단계의 결과 모두가 상기 검출 오차 이내가 아니면, 센서 이상 발생으로 판단하고 로터 위치 검출 실패로 판단하는 단계;를 포함하는,
로터 위치 검출 방법.obtaining a first output value from a first linear hall sensor, a second output value from a second linear hall sensor, and a third output value from a third linear hall sensor;
deriving a first detection value obtained by correcting the first output value, a second detection value obtained by correcting the second output value, and a third detection value obtained by correcting the third output value;
deriving a first position value based on the first detection value and the third detection value;
deriving a second position value based on the first detection value and the second detection value;
deriving a third position value based on the second detection value and the third detection value;
Determining whether a size difference between the first position value and the second position value is within a predetermined detection error (first step);
If a result of the first step is within the detection error, determining whether a size difference between the first position value and the third position value is within the detection error (step 2);
If the result of the second step is within the detection error, determining that the operation is normal and that the first position value indicates the rotor position;
if the result of the second step is not within the detection error, determining whether a difference between the second position value and the third position value is within the detection error (third step);
determining that an abnormality has occurred in the third linear hall sensor and determining that the second position value indicates the position of the rotor when the result of the third step is within the detection error;
If the result is not within the detection error, determining that a sensor error has occurred and determining that the rotor position detection has failed;
if it is not within the detection error as a result of the first step, determining whether the first position value is within the detection error and the third position value (fourth step);
If the result of the fourth step is within the detection error, determining whether the second position value is within the detection error and the third position value (fifth step);
determining that an abnormality has occurred in the first linear Hall sensor and determining that the third position value indicates the rotor position when the result of the fifth step is within the detection error; and
If all of the results of the third step, the fourth step, and the fifth step are not within the detection error, determining that a sensor error has occurred and determining that the rotor position detection has failed; Including,
Rotor position detection method.
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