KR19990055466A - 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치에 관한 것으로서, 고가인 홀소자를 사용하지 않고서도 회전자의 위치를 검출할 수 있도록 하여 제작비용을 줄이도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 회전자(2)를 구성하는 한쌍의 고정판(26)중 일측 고정판에 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성된 한쌍의 돌출편(101)과, 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(11)의 일측에 부착되어 상기 돌출편(101)의 유무를 판단하는 포토 커플러(102)로 구성하여 상기 포토 커플러에 의한 돌출편(101)의 유무에 따라 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S 자극 배열을 알아내도록 한 것이다.

Description

브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치

본 발명은 브러시리스 모터 분야에 관련된 것으로서, 좀더 구체적으로는 구동시 콘트롤러에 의한 고정자의 전류가 회전자의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 자극을 정확하게 알아내는 역할을 하는 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 브러시리스 모터는 가변속제어가 가능한 모터로서, 어느 특정 회전체를 필요에 따라 고속 및 저속으로 회전시켜 주기 위해 주로 사용되는데, 통상적으로 세탁기의 세탁조를 회전시키는데 주로 사용되고 있다.

이러한 브러시리스 모터의 일반적인 구성은 고정자(1)와, 회전자(2)와, 상기 고정자(1)의 전류가 회전자(2)의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 자극을 정확하게 판단하는 회전자 위치 검출장치로 크게 구성되어 있다.

상기 고정자(1)는 고정자 하우징(11)과, 일정두께를 가지면서 서로 중첩되어 상기 고정자 하우징(11)에 고정된 고정자 코아(12)와, 상기 고정자 코아에 감겨져 전원을 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자 코일(13)로 구성되어 있다.

또한 회전자(2)는 고정자(1)의 고정자 하우징(11) 양측에 베어링(3)으로 지지되는 회전축(21)과, 일정두께를 갖고 서로 중첩되어 상기 회전축(21)에 압입된 회전자 코아(22)와, 상기 회전자 코아의 가장자리 부분에 전체적으로 대략 사각형상을 이루도록 형성된 네개의 삽입공(23)과, 상기 각 삽입공에 각각 삽입되어 N,S자극 배열을 순차적으로 갖는 영구자석(24)과, 상기 삽입공(23)의 안쪽으로 위치되게 회전자 코아(22)에 형성된 복수개의 코아 구멍(25)과, 별도로 만들어져 상기 회전자 코아(22)의 양측면에 각각 접촉된 고정판(26)과, 상기 회전자 코아(22)에 형성된 각 코아 구멍(25)과 동일 수평선상에 위치되도록 각 고정판(26)에 형성된 복수개의 고정판 구멍(27)과, 상기 수평선상에 위치된 코아 구멍(25)과 고정판 구멍(27)으로 끼워져 양측 끝단부가 외부로 노출된 고정봉(28)과, 상기 각 고정봉의 양측 끝단부에 조임되어 각 고정판(26)을 고정자 코아(22) 쪽으로 밀착시켜 주는 너트(29)로 구성되어 있다.

따라서, 전원이 공급되면 회전자 위치 검출장치가 동작하여 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 자극 위치를 센싱하고 이 센싱된 값은 곧바로 콘트롤러로 전달되므로 상기 콘트롤러가 영구자석(24)의 N,S 자극 배열에 맞도록 고정자(1)를 구성하는 고정자 코일(13)에 전원을 특정 방향으로 흘려줌에 따라 상기 고정자 코일에는 코일의 전류 흐름 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생되는데, 이때에는 고정자 코일(13)에서 발생된 자기력과 영구자석(24)의 자극으로 인해 상기 고정자(1)와 회전자(2) 사이에 유도전류가 발생되므로 결국 상기 회전자에 회전력이 가해진다.

이와같이 하여 회전자(2)에 회전력이 가해지면, 상기 회전자를 구성하는 회전축(22)은 양측이 고정자(1)의 고정자 하우징(11)에 베어링(3)으로 지지되어 있음을 감안할 때 상기 회전축(22)이 베어링(3)의 구름운동을 받으며 회전하므로 동력이 발생되는 것이다.

이와같은 브러시리스 모터에서 고정자(1)의 전류가 회전자(2)의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 자극을 정확하게 알아내는 회전자 위치 검출장치의 종래구성은 첨부된 도 1 내지 도 2와 같이 회전자(2)를 구성하는 회전축(22)의 일측에 상기 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)과 동일한 자극 배열을 갖는 센싱자석(4)이 고정되어 있고, 고정자를 구성하는 고정자 하우징의 일측에는 센서 브라켓(5)이 고정되어 있으며, 상기 센서 브라켓에는 전원을 받아 센싱신호를 발생하면서 센싱자석(4)의 자극 배열을 센싱하는 세개의 홀센서(6)가 60° 간격으로 부착되어 있다.

이와같이 구성된 종래의 회전자 위치 검출장치에 의해 회전자의 위치를 검출하기 까지의 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전원이 공급되면, 고정자(1)의 고정자 하우징(11) 일측에 고정된 센서 하우징(5)에 60°간격으로 부착되어 있는 세개의 홀센서(6)로 전원이 공급되므로 상기 각 홀센서에 의해 센싱신호가 발생되고, 이 발생된 센싱신호는 회전자(2)를 구성하는 회전축(22) 일측에 고정돈 센싱자석(4)으로 전달되므로 상기 센싱자석의 배열극이 센싱되는데, 이때에는 센싱자석의 N,S 자극 배열이 순차적으로 이루어져 있고, 세개의 홀센서(6)는 센서 브라켓(5)에 60°간격으로 부착되어 있음을 감안할 때 상기 각 홀센서(6)가 센싱한 센싱자석(4)의 극중 두개의 홀센서가 센싱한 극은 같고 나머지 한개의 홀센서가 센싱한 극은 다르게 된다.

이와같이 세개의 홀센서(6)가 센싱자석(4)의 극을 센싱하였을 경우에는 이 센싱신호는 곧바로 콘트롤러로 보내지고, 콘트롤러는 각 홀센서(6)중 어느 두개의 홀센서의 센싱 극이 서로 동일한지를 판단하여 회전자(2)의 위치를 정확하게 검출하는데, 이때에는 상기 센싱자석(4)의 자극배열이 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 자극배열과 동일함을 감안할 때 상기 콘트롤러는 영구자석의 N,S 자극 배열에 맞도록 고정자(1)를 구성하는 고정자 코일(13)에 전원을 특정 방향으로 흘려줌에 따라 상기 고정자 코일에는 고정자 코일(13)의 전류 흐름 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생되어 고정자(1)와 회전자(2) 사이의 유도전류 발생에 의한 상기 회전자의 회전이 가능하게 되는 것이다.

그러나 종래 이와같은 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치는 고가의 홀센서를 사용하고 있음은 물론 상기 홀센서를 사용함에 따라 반드시 별도로 만들어진 센싱자석을 필요로 하므로 제작에 따른 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 고가인 홀센서를 사용하지 않고도 회전자의 위치를 센싱할 수 있도록 구성하여 제작에 따른 비용을 대폭적으로 줄이는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면, 회전자를 구성하는 한쌍의 고정판중 일측 고정판에 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성된 한쌍의 돌출편과, 고정자를 구성하는 고정자 하우징의 일측에 부착되어 상기 돌출편의 유무를 판단하는 포토 커플러로 구성하여 상기 포토 커플러에 의한 돌출편의 유무에 따라 회전자를 구성하는 영구자석의 N,S 자극 배열을 알아내도록 한 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치가 제공된다.

도 1은 종래 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도

도 2는 도 1의 A-A선 요부 단면도

도 3은 도 1의 회전자를 나타낸 B-B선 단면도

도 4는 본 발명 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도

도 5는 본 발명 회전자 위치 검출장치의 요부 구성을 나타낸 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정자 2 : 회전자

11 : 고정자 하우징 24 : 영구자석

26 : 고정판 101 : 돌출편

102 : 포토 커플러

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4 내지 도 5를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4는 본 발명 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도이고, 도 5는 본 발명 회전자 위치 검출장치의 요부 구성을 나타낸 사시도로서, 본 발명은 회전자(2)를 구성하는 한쌍의 고정판(26)중 일측 고정판의 외측에 한쌍의 돌출편(101)을 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성하고, 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(11)의 일측에는 발광소자(102a)와 수광소자(102b)로 구성되어 상기 돌출편(101)의 유무를 판단하는 포토 커플러(Photo Coupler)(102)를 부착하여 상기 포토 커플러에 의한 돌출편(101)의 유무에 따라 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S 자극 배열을 알아내도록 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명 회전자 위치 검출장치에 의해 회전자의 위치를 검출하기 까지의 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전원이 공급되면, 이 공급된 전원이 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(11)의 일측에 부착된 포토 커플러(102)로 공급되므로 상기 포토 커플러를 구성하는 발광소자(102a)가 발광되는데, 이때 회전자(2)를 구성하는 고정편(26)의 외측에 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성된 한쌍의 돌출편(101)중 어느 하나의 돌출편이 상기 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b)사이에 위치되어 있다면 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛을 수광소자(102b)가 수광하지 못하게 되고, 반대로 회전자(2)를 구성하는 고정편(26)의 외측에 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성된 한쌍의 돌출편(101)중 어느 하나의 돌출편이라도 상기 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b) 사이에 위치되어 있지 않다면 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛을 수광소자(102b)가 수광하게 된다.

이와같이 하여 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)의 빛을 수광소자(102b)가 수광하지 못하였거나 수광하였을 경우 각각의 신호는 콘트롤러로 전달되고, 이 전달된 신호에 따라 상기 콘트롤러는 회전자(2)의 위치를 정확하게 검출하게 된다.

먼저 회전자(2)의 고정판(26)에 형성된 두개의 돌출편(101)이 상기 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)중 두개의 N극 자석 위치에 배치되었다고 가정할 경우에는, 상기 돌출편(101)이 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b) 사이에 위치되어 있을 때에만 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛이 수광소자(102b)에 수광되지 못하므로 이 신호를 받은 콘트롤러는 돌출편(101)이 있다고 판단하고, 반대로 돌출편이 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b) 사이에 위치되어 있지 않을 때에만 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛이 수광소자(102b)에 수광되므로 이 신호를 받은 콘트롤러는 돌출편(101)이 없다고 판단하는데, 상기 콘트롤러가 돌출편(101)이 있다고 판단하였을 경우에는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S자극 중 N극을 기준극으로 갖도록 상기 회전자(2)의 위치가 검출됨은 물론 상기 콘트롤러가 돌출편(101)이 없다고 판단하였을 경우에는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S자극중 S극을 기준극으로 갖도록 상기 회전자(2)의 위치가 검출된다.

또한 회전자(2)의 고정판(26)에 형성된 두개의 돌출편(101)이 고정자(1)를 구성하는 영구자석(24)중 두개의 S극 자석 위치에 배치되었다고 가정할 경우에는, 상기 돌출편(101)이 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b) 사이에 위치되어 있을 때에만 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛이 수광소자(102b)에 수광되지 못하므로 이 신호를 받은 콘트롤러는 돌출편(101)이 있다고 판단하고, 반대로 돌출편(101)이 포토 커플러(102)를 구성하는 발광소자(102a)와 수광소자(102b) 사이에 위치되어 있지 않을 때에만 상기 발광소자(102a)에서 발광된 빛이 수광소자(102b)에 수광되므로 이 신호를 받은 콘트롤러는 돌출편(101)이 없다고 판단하는데, 상기 콘트롤러가 돌출편이 있다고 판단하였을 경우에는 회전자(2)를구성하는 영구자석(24)의 N,S자극중 S극을 기준극으로 갖도록 상기 회전자(2)의 위치가 검출됨은 물론 상기 콘트롤러가 돌출편(101)이 없다고 판단하였을 경우에는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S자극중 N극을 기준극으로 갖도록 상기 회전자(2)의 위치가 검출된다.

이와같이 콘트롤러에 의해 회전자(2)의 위치가 정확히 검출되면, 상기 콘트롤러는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 N,S자극 배열에 맞도록 고정자(1)를 구성하는 고정자 코일(13)에 특정 방향으로 전원을 흘려줌에 따라 상기 고정자 코일에는 고정자 코일(13)의 전류 흐름 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생되어 고정자(1)와 회전자(2) 사이의 유도전류 발생에 의한 상기 회전자의 회전이 계속적으로 가능하게 되는 것이다.

이상에서 설명된 바와같이 본 발명 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치는 종래에서 사용되는 고가의 홀센서를 사용하지 않고서도 회전자의 위치를 검출하게 되므로 제작에 따른 비용이 대폭 절감되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 회전자를 구성하는 한쌍의 고정판중 일측 고정판에 동일 원주상에서 서로 대향되게 형성된 한쌍의 돌출편과,

   고정자를 구성하는 고정자 하우징의 일측에 부착되어 상기 돌출편의 유무를 판단하는 포토 커플러로 구성하여 상기 포토 커플러에 의한 돌출편의 유무에 따라 회전자를 구성하는 영구자석의 N,S 자극 배열을 알아내도록 함을 특징으로 하는 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치.