KR102542137B1 - 로터 위치 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 브러시리스 모터의 로터 위치 검출 장치에 관한 발명이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 장치는, 로터의 회전축에 설치되는 마그넷과 상기 마그넷에서 방출되는 자기력을 센싱하는 4개의 리니어 홀센서를 포함할 수 있으며, 상기 4개의 리니어 홀센서의 출력값을 이용하여 로터의 위치를 검출할 수 있고, 또한 상기 리니어 홀센서의 기능 여상 여부를 판단할 수 있다.

Description

로터 위치 검출 장치 및 그 방법{Detecting device for sensing the rotor position and method thereof}
실시예는 브러시리스 모터의 로터 위치 검출 장치에 관한 것이다.
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.
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.
따라서, 브러시리스 모터의 정밀 위치 제어를 위해서 로터의 정밀한 위치 검출을 할 수 있어야 한다. 또한, 로터 위치센서의 기능 이상을 진단할 수 있는 기술의 제공이 요구 된다.
일본 공개특허 제2008-109773호
실시예는 브러시리스 모터의 로터 위치를 검출하는 장치 및 그 방법을 제공한다.
실시예는 브러시리스 모터의 로터 위치 검출 센서의 기능 이상 여부를 판단할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
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.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 로터 위치 검출 장치는, 로터의 회전축에 설치되는 단면 링형 2극 착자 마그넷(magnet); 상기 마그넷의 자기력 세기를 검출하는 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서, 제3 리니어 홀센서 및 제4 리니어 홀센서를 포함하며, 상기 마그넷의 단면과 수직하는 중심축 상에서 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 설치되는 센서 회로 기판; 및 상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서, 제3 리니어 홀센서 및 제4 리니어 홀센서의 출력값을 바탕으로 상기 로터의 위치를 검출하는 위치 검출부를 포함하는 를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 로터 위치 검출 방법은, 제1 리니어 홀센서의 출력값 S1, 제2 리니어 홀센서의 출력값 S2, 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4 및 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4가 수집되는 단계; 상기 S1, S2, S3 및 S4를 바탕으로 제1 로터 위치 검출값 θ1, 제2 로터 위치 검출값 θ2, 제3 로터 위치 검출값 θ3 및 제4 로터 위치 검출값 θ4가 도출되는 단계; 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 사전에 정의된 오차 범위 E 이내에 있는 경우 상기 모든 리니어 홀센서가 정상 동작하는 것으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계; 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제1 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계; 상기 θ2이 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제2 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계; 상기 θ2이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제3 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계; 및 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제4 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 실시예에 따르면, 브러시리스 모터의 로터 위치를 검출할 수 있고, 상기 검출을 수행하는 센서의 기능 이상 여부를 판단하고 기능 이상 발생시에도 로터의 위치를 계속적으로 검출할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 브러시리스 모터의 로터 위치 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 브러시리스 모터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단면 링형 2극 착자 마그넷과 리니어 홀센스의 배치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 단면 링형 2극 착자 마그넷에 리니어 홀센스의 배치를 겹쳐서 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서 출력과 검출되는 센서 위치를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마그넷이 시계 방향으로 회전할 때 리니어 홀센서의 출력값을 시간 축 상에 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 이용한 로터의 위치 판단 방법 및 리니어 홀센서의 기능 이상 여부를 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
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.
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.
도 1 내지 도 3에는 브러시리스 모터(brushless motor)의 로터 위치 검출 장치가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엔드샤프트 타입(End-Shaft Type)으로 로터 샤프트(Rotor shaft, 31)의 끝에 2극 착자 마그넷(40)을 부착하고, 홀센서(hall sensor, 50)을 이용하여 로터의 위치를 검출한다. 홀센서(50)는 센싱한 자기력을 전기적인 신호로 출력하고, 상기 출력된 신호는 좌측 하단에 도시된 파형처럼 펄스파(pulse wave)가 될 수 있다. 이러한 펄스파 출력을 이용하면, 시작점과 끝점 사이의 중간 구간에서는 자기력의 세기 변화가 없기 때문에 회전 각도 변화량을 검출하기 어렵고, 따라서 정확하게 로터의 회전 위치를 감지할 수 없다. 또한 센서 공급 전원이 리셋(reset) 되는 경우 초기 위치의 검출을 위해서 별도의 인터페이스가 필요하며, 엔드샤트프 타입은 중공형의 로터에 적용할 수 없는 문제점이 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 링 타입(ring type)의 다극 착자 마그넷을 이용하고 전용 센서 IC를 이용하면, 정밀하게 로터의 위치를 검출할 수 있다. 그러나 센서의 가격이 비싸며, 다극 착자로 인한 극수와 마그넷의 크기가 커지게 되며, 센서의 하드웨어 인터페이스가 많아지는 문제점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중공형의 원형 기판에 6개의 홀센서를 60도 간격으로 배치하고, 상기 6개의 홀센서가 출력하는 전기적인 신호를 바탕으로 로터의 위치를 검출할 수 있다. 그러나, 6개의 홀센서는 1회전시 6개의 구형파 만을 출력하므로, 로터의 정밀한 위치 제어가 어렵고, 6개의 홀센서를 이용하기 때문에 검출 장치의 가격이 높아지는 문제점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 브러시리스 모터의 단면도를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 브러시리스 모터(3)는 코일이 권선된 고정자인 스테이터(20), 회전축(31) 및 자석(32)이 구비된 회전자인 로터(30)를 포함할 수 있다. 브러시리스 모터(3)는 브러시리스 직류 모터 및 브러시리스 교류 모터를 포함할 수 있다.
로터 위치 검출 장치(10)는 로터(30)의 회전축(31) 상에 마그넷(40)을 장착하고, 홀 인코더(hall encoder, 50)을 마그넷(40)의 축방향 단부면을 향하도록 하여 기판(60)에 배치한 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그넷(40)은 단면 링형 2극 착자 마그넷일 수 있다.
센서 회로 기판(50)는, 마그넷(40)으로부터 방출되는 자기력을 센싱하여 전기적인 정현파(사인파 또는 코사인파) 신호를 출력하는 리니어 홀센서, 증폭기 및 변조기를 포함할 수 있다. 리니어 홀센서는 상기 자기력을 센싱하고, 상기 자기력의 세기에 비례하는 전압 또는 전력을 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 단면 링형 2극 착자 마그넷과 리니어 홀센스의 배치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 마그넷(40)과 센서 회로 기판(50)는 동일한 중심축(200)에 위치하며 서로 마주 보도록 배치될 수 있다. 마그넷(40)의 단면과 수직하는 중심축 상에서 마그넷(40)으로부터 소정 간격만큼 떨어져서, 센서 회로 기판(50)의 마주보는 면이 마그넷(40)의 마주보는 면과 평행하도록, 마그넷(40)과 센서 회로 기판(50)이 배치될 수 있다.
센서 회로 기판(50)은 제1 리니어 홀센서(100), 제2 리니어 홀센서(110), 제3 리니어 홀센서(120) 및 제4 리니어 홀센서(130)를 포함할 수 있다.
제1 리니어 홀센서(100)는, 마그넷(40)의 중심을 벗어난 위치에 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채, 센서 회로 기판(50)에 설치될 수 있다. 제1 리니어 홀센서(100)는 상기 중심축으로부터 소정의 반경 상에 있는 센서 회로 기판(50) 상의 임의의 지점에 설치될 수 있다.
제2 리니어 홀센서(110)는, 마그넷(40)으로부터 상기 소정 간격만큼 떨어진 채 설치되며, 제1 리니어 홀센서(100)와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 80도 내지 100도의 각도를 이루는 센서 회로 기판(50) 상의 지점에 설치될 수 있다.
제3 리니어 홀센서(120)는, 마그넷(40)으로부터 상기 소정 간격만큼 떨어진채 설치되며, 제1 리니어 홀센서(100)와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 170도 내지 190도의 각도를 이루는 센서 회로 기판(50) 상의 지점에 설치될 수 있다.
제4 리니어 홀센서(130)는, 마그넷(40)으로부터 상기 소정 간격만큼 떨어진채 설치되며, 제1 리니어 홀센서(100)와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 260도 내지 280도의 각도를 이루는 센서 회로 기판(50) 상의 지점에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 단면 링형 2극 착자 마그넷에 복수의 리니어 홀센서의 배치를 겹쳐서 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여, 다시 한번 복수의 리니어 홀센서(100, 110, 120, 130)와 마그넷(40)의 배치 관계를 설명하면 다음과 같다.
마그넷(40)은 중공형으로 도넛(donut) 형상일 수 있다. 마그넷(40)의 중심에는 반지름 R1을 가지는 중공이 형성되어 있으며, 외부의 반지름은 R2일 수 있다.
제1 리니어 홀센서(100), 제2 리니어 홀센서(110), 제3 리니어 홀센서(120) 및 제4 리니어 홀센서(130)는 마그넷(40)의 중심축으로부터 상기 R1 보다 같거나 크고 상기 R2보다 같거나 작은 반경 상에 설치될 수 있다.
제1 리니어 홀센서(100)가 배치된 곳을 기준으로 반시계 방향을 따라 80도 위치 a와 100도 위치인 b 사이에 제2 리니어 홀센서(110)가 배치될 수 있다.
제1 리니어 홀센서(100)가 배치된 곳을 기준으로 반시계 방향을 따라 170도 위치 c와 190도 위치인 d 사이에 제3 리니어 홀센서(120)가 배치될 수 있다.
제1 리니어 홀센서(100)가 배치된 곳을 기준으로 반시계 방향을 따라 260도 위치 e와 280도 위치인 f 사이에 제4 리니어 홀센서(130)가 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서 출력과 검출되는 센서 위치를 도시한 그래프이다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터 위치 검출 장치(10)는, 제1 리니어 홀센서(100)의 출력값 S1과 제2 리니어 홀센서(110)의 출력값 S2를 바탕으로, 다음 수식에 의해 로터의 제1 로터 위치 검출값(300) θ1을 도출한다.
Figure 112015108927782-pat00001
로터 위치 검출 장치(10)는, 제3 리니어 홀센서(120)의 출력값 S3과 제4 리니어 홀센서(130)의 출력값 S4를 바탕으로, 다음 수식에 의해 로터의 제2 로터 위치 검출값 θ2를 도출한다.
Figure 112015108927782-pat00002
로터 위치 검출 장치(10)는, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치를 비교하여, 로터 위치 검출의 정합성을 판단할 수 있다. 예를 들어서, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치가 사전에 정해진 오차 이내이면, 로터의 위치를 정확하게 검출한 것으로 판단하고, 상기 오차를 벗어나면 로터 위치 검출의 정합성에 오류가 있다고 판단할 수 있다. 로터 위치 검출 장치(10)는 상기 정합성에 오류가 있는 경우, 상기 복수의 리니어 홀센서(100, 110, 120, 130) 중에서 어느 하나에 오류가 있다고 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마그넷이 시계 방향으로 회전할 때 센서 출력을 시간 축 상에 도시한 그래프이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리니어 홀센서의 출력값을 이용한 로터의 위치 판단 방법 및 리니어 홀센서의 기능 이상 여부를 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 로터 위치 검출 장치(10)가 로터의 위치 검출의 정합성에 오류가 있다고 판단한 경우, 기능 이상이 발생한 센서를 식별하고 이를 대체하여 로터의 위치를 검출하는 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터 위치 검출 장치(10)는 위치 검출부를 포함할 수 있다. 위치 검출부는 상기 복수의 리니어 홀센서(100, 110, 120, 130)의 출력값을 바탕으로, 로터의 위치를 검출할 수 있다.
상기 위치 검출부는, 제1 리니어 홀센서(100)의 출력값 S1, 제2 리니어 홀센서(110)의 출력값 S2, 제3 리니어 홀센서(120)의 출력값 S3 및 상기 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4를 바탕으로, 제1 로터 위치 검출값 θ1, 제2 로터 위치 검출값 θ2, 제3 로터 위치 검출값 θ3 및 제4 로터 위치 검출값 θ4를 도출할 수 있다. 상기 도출된 θ1, θ2, θ3 및 θ4를 바탕으로 제1 리니어 홀센서(100), 제2 리니어 홀센서(110), 제3 리니어 홀센서(120) 및 제4 리니어 홀센서(130)의 이상 여부 및 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다.
상기 위치 검출부는 상기 S2를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값을 θ1로 도출할 수 있다. 상기 위치 검출부는 상기 S4를 상기 S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값을 θ2로 도출할 수 있다. 상기 위치 검출부는 상기 S2를 상기 S3의 반전값인 ?S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값을 θ3으로 도출할 수 있다. 상기 위치 검출부는 상기 S4의 반전값인 ?S4를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값을 θ4로 도출할 수 있다(S100).
상기 반전값은 원래 값의 양 또는 음의 부호를 바꾼 값이다. 예를 들어서, 상기 반전값은 원래의 값에 -1을 곱하여 도출된 값일 수 있다.
상기 θ1, θ2, θ3 및 θ4를 도출하는 식을 정리하면 아래와 같다.
Figure 112015108927782-pat00003
,
Figure 112015108927782-pat00004
Figure 112015108927782-pat00005
,
Figure 112015108927782-pat00006
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 사전에 정의된 오차 범위 E 이내에 있는 경우(S110), 상기 모든 리니어 홀센서가 정상 동작하는 것으로 판단하고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다(S115).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오차 범위 E의 값은 2도(degree)일 수 있다.
이하의 설명에서 x가 y를 기준으로 z 이내에 있는 경우라는 것은, x가 다음 수식을 만족하는 경우를 의미한다.
Figure 112015108927782-pat00007
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있으면(S120) 제1 리니어 홀센서(100)에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다 (S125).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 리니어 홀센서(120)는 제1 리니어 홀센서(100)와 170도 내지 190도 차이 나는 지점에 위치하기 때문에, 상기 S3 값과 상기 S1 값은 180도의 위상 차이가 날 수 있다. 따라서, 상기 S3의 반전값인 ?S3는 정상 동작하는 제1 리니어 홀센서(100)가 출력하는 S1값과 일치할 수 있다. 따라서, 상기 S1값을 이용하여 산출한 상기 θ3 값이 θ2와 상기 오차 범위 E이내가 아니지만, -S3 값을 이용하여 산출한 θ3 값이 θ2와 상기 오차 범위 E 이내라면, 제1 리니어 홀센서(100)에 이상이 발생한 것으로 판단될 수 있다. 이 경우에, θ2와 θ3의 값이 가리키는 값이 로터의 정확한 위치를 가리키는 값일 수 있다.
위에서 설명한 것과 같은 방식으로, 제4 리니어 홀센서(130)는 제2 리니어 홀센서(110)와 170도 내지 190도 차이 나는 지점이 위치하기 때문에, 상기 S4 값과 상기 S2 값은 180도의 위상 차이가 날 수 있다. 따라서, 제4 리니어 홀센서(130)와 제2 리니어 홀센서(110)가 모두 정상 동작할 때에는, S4 값과 S2 값은 180도의 위상 차이가 나며, -S4 값은 S2 값과 일치할 수 있다.
이하에서는, 위에서 제1 리니어 홀센서(100)에 이상이 발생한 것으로 판단하는 것과 같은 방식으로 제2 리니어 홀센서(110), 제3 리니어 홀센서(120) 및 제4 리니어 홀센서(130) 중에서 어느 하나에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있으므로, 설명의 중복을 피하기 이하여 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ2가 상기 θ3을 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있으면(S130), 제2 리니어 홀센서(110)에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다(S135).
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ2가 상기 θ3을 기준으로 상기 E 이내에 있지 않으며 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않는 경우, 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있으면(S140), 제3 리니어 홀센서(120)에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다(S145).
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ2가 상기 θ3을 기준으로 상기 E 이내에 있지 않으며 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않는 경우, 상기 θ1가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있으면(S150), 제4 리니어 홀센서(130)에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출할 수 있다(S155).
상기 위치 검출부는, 상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ2가 상기 θ3을 기준으로 상기 E 이내에 있지 않으며 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않고 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않으며 상기 θ1가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않는 경우, 복수의 리니어 홀센서(100, 110, 120, 130) 중에서 적어도 둘 이상의 리니어 홀센서에 이상이 발생한 것으로 판단될 수 있다(S160). 따라서 이 경우 상기 위치 검출부는 로터의 위치를 검출할 수 없을 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 리니어 홀센서(100, 110, 120, 130)는 각각 80도 내지 100도의 간격을 가지고 동일한 원주상에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 S1 값과 S3 값 및 상기 S2 값과 S4 값은 180도의 위상차를 가지기 때문에, -S3 값은 상기 S1 값과 일치하고 ?S4 값은 상기 S2 값과 일치할 수 있다. 이를 이용하면, 제1 리니어 홀센서(100)에 이상이 발생하면 제1 리니어 홀센서(100) 대신 제3 리니어 홀센서(120)의 출력값을 이용하여 로터의 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 리니어 홀센서(100)의 이상 여부도 진단이 가능하다. 마찬가지로, 나머지 리니어 홀센서(110, 120, 130)의 이상 여부도 파악 가능하며, 하나의 리니어 홀센서에만 기능 이상이 발생한 경우 다른 리니어 홀센서의 값을 이용하여 로터의 위치를 계속적으로 파악할 수 있다.
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.
10 : 로터 위치 검출 장치 40 : 마그넷
50 : 센서 회로 기판 100 : 제1 리니어 홀센서
110 : 제2 리니어 홀센서 120 : 제3 리니어 홀센서
130 : 제4 리니어 홀센서

Claims (9)

  1. 로터의 회전축에 설치되는 단면 링형 2극 착자 마그넷(magnet);
    상기 마그넷의 자기력 세기를 검출하는 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서, 제3 리니어 홀센서 및 제4 리니어 홀센서를 포함하며, 상기 마그넷의 단면과 수직하는 중심축 상에서 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 설치되는 센서 회로 기판; 및
    상기 제1 리니어 홀센서, 제2 리니어 홀센서, 제3 리니어 홀센서 및 제4 리니어 홀센서의 출력값을 바탕으로 상기 로터의 위치를 검출하는 위치 검출부를 포함하고,
    상기 위치 검출부는, 상기 제1 리니어 홀센서의 출력값 S1, 상기 제2 리니어 홀센서의 출력값 S2, 상기 제3 리니어 홀센서의 출력값 S3 및 상기 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4를 바탕으로, 제1 로터 위치 검출값 θ1, 제2 로터 위치 검출값 θ2, 제3 로터 위치 검출값 θ3 및 제4 로터 위치 검출값 θ4를 도출하고, 상기 도출된 θ1, θ2, θ3 및 θ4를 바탕으로 상기 제1 리니어 홀센서, 상기 제2 리니어 홀센서, 상기 제3 리니어 홀센서 및 상기 제4 리니어 홀센서의 이상 여부 및 상기 로터의 위치를 검출하고,
    상기 θ1은 상기 S2를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값이며, 상기 θ2는 상기 S4를 상기 S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값이고, 상기 θ3은 상기 S2를 상기 S3의 반전값인 -S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값이며, 상기 θ4는 상기 S4의 반전값인 -S4를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트 값인,, 로터 위치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리니어 홀센서는,
    상기 중심축으로부터 소정의 반경 상에 있는 상기 센서 회로 기판 상의 임의의 지점에 설치되며,
    상기 제2 리니어 홀센서는,
    상기 제1 리니어 홀센서와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 80도 내지 100도의 각도를 이루는 상기 센서 회로 기판 상의 지점에 설치되고,
    상기 제3 리니어 홀센서는,
    상기 제1 리니어 홀센서와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 170도 내지 190도의 각도를 이루는 상기 센서 회로 기판 상의 지점에 설치되며,
    상기 제4 리니어 홀센서는,
    상기 제1 리니어 홀센서와 상기 반경 상에서 반 시계 방향으로 260도 내지 280도의 각도를 이루는 상기 센서 회로 기판 상의 지점에 설치되는,
    로터 위치 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마그넷은,
    R1<R2를 만족하는 내부 반지름 R1과 외부 반지름 R2를 가지는 도넛(donut) 형태이고,
    상기 제1 리니어 홀센서, 상기 제2 리니어 홀센서, 상기 제3 리니어 홀센서 및 상기 제4 리니어 홀센서는, 상기 R1 보다 같거나 크고 상기 R2보다 같거나 작은 반경 상에 설치되는,
    로터 위치 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 검출부는,
    상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 사전에 정의된 오차 범위 E 이내에 있는 경우 상기 모든 리니어 홀센서가 정상 동작하는 것으로 판단하고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출하며,
    상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제1 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치를 검출하고,
    상기 θ2이 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제2 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치를 검출하고,
    상기 θ2이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제3 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출하고,
    상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제4 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단하며 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치를 검출하는,
    로터 위치 검출 장치.
  7. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 로터 위치 검출 장치를 포함하는,
    브러시리스 모터.
  8. 제1 리니어 홀센서의 출력값 S1, 제2 리니어 홀센서의 출력값 S2, 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4 및 제3 리니어 홀센서의 출력값 S4가 수집되는 단계;
    상기 S1, S2, S3 및 S4를 바탕으로 제1 로터 위치 검출값 θ1, 제2 로터 위치 검출값 θ2, 제3 로터 위치 검출값 θ3 및 제4 로터 위치 검출값 θ4가 도출되는 단계;
    상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 사전에 정의된 오차 범위 E 이내에 있는 경우 상기 모든 리니어 홀센서가 정상 동작하는 것으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계;
    상기 θ1이 상기 θ2를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제1 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계;
    상기 θ2이 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ2가 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제2 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ2를 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계;
    상기 θ2이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제3 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계; 및
    상기 θ1이 상기 θ4를 기준으로 상기 E 이내에 있지 않은 경우, 상기 θ1가 상기 θ3를 기준으로 상기 E 이내에 있는 경우 상기 제4 리니어 홀센서에 이상 발생으로 판단되고 상기 θ1을 이용하여 상기 로터의 위치가 검출되는 단계;를 포함하고,
    상기 θ1, θ2, θ3 및 θ4가 도출되는 단계는,
    상기 S2를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값인 θ1이 도출되는 단계;
    상기 S4를 상기 S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값인 θ2가 도출되는 단계;
    상기 S2를 상기 S3의 반전값인 -S3으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값인 θ3이 도출되는 단계; 및
    상기 S4의 반전값인 -S4를 상기 S1으로 나누어 도출된 값의 아크탄젠트(argtangent) 값인 θ4가 도출되는 단계; 를 포함하는, 로터 위치 검출 방법.
  9. 삭제
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