KR19990057088A

KR19990057088A - Rotor position detection device of brushless motor

Info

Publication number: KR19990057088A
Application number: KR1019970077129A
Authority: KR
Inventors: 하종훈
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 1999-07-15

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치에 관한 것으로서, 구조를 단순화시켜 조립작업성이 향상되도록 함에 따라 생산성이 증대되도록 함과 함께 제작비용이 줄어들도록 한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a rotor position of a brushless motor, which simplifies the structure and improves assembly workability, thereby increasing productivity and reducing manufacturing costs.

이를 위해 본 발명은 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 일측단을 연장하여 그 연장부분이 회전자 코아(23) 및 캔(25)의 일측단 보다 외측으로 노출되게 하고, 고정자(1)를 구성하는 고정자 코아(11)의 일단에는 센싱에 필요한 전원을 공급하도록 기판(101)을 고정하며, 상기 기판에는 공급된 전원을 받아 센싱신호를 발생하면서 영구자석(24)의 배열극을 센싱하도록 세개의 홀센서(102)를 60°간격으로 부착하여서 된 것이다.To this end, the present invention extends one end of the permanent magnet 24 constituting the rotor 2 so that the extension portion is exposed to the outside than one end of the rotor core 23 and the can 25, the stator The substrate 101 is fixed to one end of the stator core 11 constituting (1) to supply power for sensing, and the array pole of the permanent magnet 24 generates a sensing signal by receiving the supplied power. The three Hall sensors 102 are to be attached at intervals of 60 ° to sense them.

Description

Rotor position detection device of brushless motor

본 발명은 브러시리스 모터 분야에 관련된 것으로서, 좀더 구체적으로는 구동시 콘트롤러에 의한 고정자의 전류가 회전자의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 자극을 정확하게 판단하는 역할을 하는 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the field of brushless motors, and more particularly, to a rotor of a brushless motor that accurately determines the magnetic poles of the rotor such that the current of the stator by the controller flows in accordance with the magnetic poles of the rotor during driving. It relates to a position detection device.

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.In general, a brushless motor is a motor capable of variable speed control, and is mainly used to rotate a specific rotating body at a high speed and a low speed as needed, and is commonly used to rotate a washing tub of a washing machine.

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.The general configuration of such a brushless motor is a circuit for accurately determining the magnetic poles of the stator 1, the rotor 2, and the rotor so that the current of the stator 1 flows in accordance with the magnetic poles of the rotor 2. It is largely comprised of an electronic position detection device.

상기 고정자(1)는 일정두께를 가지면서 서로 중첩된 복수개의 고정자 코아(11)와, 상기 고정자 코아의 양측에 압입되어 고정자 코아(11)를 지지하여 주는 고정자 하우징(12)과, 상기 고정자 코아(11)에 감겨져 전원을 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자 코일(13)로 구성되어 있다.The stator 1 includes a plurality of stator cores 11 having a predetermined thickness and overlapped with each other, a stator housing 12 press-fitted to both sides of the stator cores to support the stator cores 11, and the stator cores. It is composed of a stator coil 13 wound around 11 to generate a magnetic force by receiving power.

또한 회전자(2)는 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(12)에 지지된 베어링(21)과, 상기 베어링의 구름운동을 받아 회전하도록 양측이 상기 베어링(21)에 끼워진 회전축(22)과, 일정두께를 가지면서 서로 중접되어 상기 회전축(22)에 압입된 복수개의 회전자 코아(23)와, 상기 회전자 코아의 외측둘레면을 감싼 상태로 접촉되어 N, S자극 배열을 순차적으로 갖는 네개의 영구자석(24)과, 상기 영구자석의 외측둘레면을 감싼 상태로 끼워져 영구자석(24)의 이탈을 방지하여 주는 원통형상의 캔(25)으로 구성되어 있다.In addition, the rotor 2 includes a bearing 21 supported by the stator housing 12 constituting the stator 1 and a rotating shaft 22 having both sides fitted to the bearing 21 to rotate under rolling motion of the bearing. And a plurality of rotor cores 23 in contact with each other with a predetermined thickness and pressed into the rotating shaft 22, and are in contact with the outer circumferential surface of the rotor core to cover the N and S stimulus arrays in sequence. It consists of four permanent magnets 24 having a cylindrical can 25 inserted in the state surrounding the outer circumferential surface of the permanent magnets and preventing the permanent magnets 24 from being separated.

따라서, 전원이 공급되면 회전자 위치 검출장치가 작동하여 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 자극 위치를 센싱하고 이 센싱된 값은 곧바로 콘트롤러로 전달되므로 상기 콘트롤러가 영구자석(24)의 N, S자극 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.Therefore, when the power is supplied, the rotor position detector operates to sense the magnetic pole position of the permanent magnet 24 constituting the rotor 2, and the sensed value is transferred directly to the controller, so that the controller is permanent magnet 24. As the power flows in a specific direction to the stator coils 13 constituting the stator 1 to match the N and S stimulus arrangement of), the magnetic force of the polarity corresponding to the current flow direction of the coil is generated in the stator coils, At this time, induction current is generated between the stator 1 and the rotor 2 due to the magnetic force generated in the stator coil 13 and the magnetic pole of the permanent magnet 24, and thus, the rotational force is applied to the rotor.

이와 같이 하여 회전자(2)에 회전력이 가해지면, 상기 회전자를 구성하는 회전축(22)은 양측이 베어링(21)에 끼워져 있고, 상기 베어링은 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(12)에 지지되어 있음을 감안할 때 상기 회전축(22)이 베어링(21)의 구름운동을 받으며 회전하므로 동력이 발생되는 것이다.When a rotational force is applied to the rotor 2 in this way, both sides of the rotating shaft 22 constituting the rotor are fitted into the bearing 21, and the bearing includes the stator housing 12 constituting the stator 1. Given that it is supported on the rotating shaft 22 is rotated under the rolling motion of the bearing 21 is generated power.

이와 같은 브러시리스 모터에서 고정자(1)의 전류가 회전자(2)의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 자극을 정확하게 판단하는 회전자 위치 검출장치의 종래 구성은 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(3)이 고정되어 있고, 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(12)의 일측에는 센서 하우징(4)이 고정되어 있으며, 상기 센서 하우징에는 센싱에 필요한 전원을 공급하는 기판(5)이 고정되어 있고, 상기 기판에는 공급된 전원을 받아 센싱신호를 발생하면서 센싱자석(3)의 자극 배열을 센싱하는 세개의 홀센서(6)가 60°간격으로 부착되어 있다.The conventional configuration of the rotor position detection device for accurately determining the magnetic pole of the rotor such that the current of the stator 1 flows in accordance with the magnetic pole of the rotor 2 in the brushless motor as described above is shown in FIGS. As described above, a sensing magnet 3 having the same magnetic pole arrangement as that of the permanent magnet 24 constituting the rotor 2 is fixed to one side of the rotating shaft 22 constituting the rotor 2, and the stator 1 is fixed. One side of the stator housing 12 constituting the sensor housing 4 is fixed, the sensor housing is fixed to the substrate 5 for supplying the power required for sensing, the substrate receives the sensing power Three Hall sensors 6 for sensing a magnetic pole array of the sensing magnet 3 while generating a signal are attached at intervals of 60 degrees.

이와 같이 구성된 종래의 회전자 위치 검출장치에 의해 회전자의 위치를 센싱하기 까지의 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The process until sensing the position of the rotor by the conventional rotor position detection device configured as described above will be described in detail.

전원이 공급되면, 고정자(1)의 고정자 하우징(12) 일측에 고정된 센서 하우징(4)의 기판(5)을 통해 상기 기판에 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 고정되어 있는 센싱자석(3)으로 전달되므로 상기 센싱자석의 배열극이 센싱되는데, 이때에는 센싱자석의 N, S극 배열이 순차적으로 이루어져 있고, 세개의 홀센서(6)는 기판(5)에 60°간격으로 부착되어 있음을 감안할 때 상기 각 홀센서(6)가 센싱한 센싱자석(3)의 극중 두개의 홀센서가 센싱한 극은 같고 나머지 한개의 홀센서가 센싱한 극은 다르게 된다.When power is supplied, power is supplied to three Hall sensors 6 attached to the substrate at 60 ° intervals through the substrate 5 of the sensor housing 4 fixed to one side of the stator housing 12 of the stator 1. Since the sensing signal is generated by each of the Hall sensors, the generated sensing signal is transmitted to the sensing magnet (3) which is fixed to one side of the rotating shaft 22 constituting the rotor (2) of the sensing magnet The array poles are sensed. In this case, the N and S pole arrays of the sensing magnets are sequentially formed, and three Hall sensors 6 are attached to the substrate 5 at 60 ° intervals. The poles sensed by two Hall sensors of the sensing magnet 3 sensed by 6) are the same and the poles sensed by the other Hall sensor are different.

이와 같이 세개의 홀센서(6)가 센싱자석(3)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(3)의 자극배열이 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 자극배열과 동일함을 감안할 때 상기 콘트롤러는 영구자석의 N, S자극 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 계속적으로 가능하게 되는 것이다.When the three Hall sensors 6 sense the poles of the sensing magnet 3, the sensing signal is sent directly to the controller, and the controller senses that the sensing poles of any two Hall sensors of each Hall sensor 6 The position of the rotor 2 is accurately detected by determining whether they are identical to each other. In this case, the magnetic pole array of the sensing magnet 3 is the same as the magnetic pole array of the permanent magnet 24 constituting the rotor 2. When the controller flows power in a specific direction to the stator coils 13 constituting the stator 1 to match the N, S stimulation arrangement of the permanent magnet in the stator coils current flow direction of the stator coils 13 The magnetic force of the polarity is generated so that the rotation of the rotor by the generation of an induced current between the stator 1 and the rotor 2 can be continuously.

그러나 종래 이와 같은 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치는 홀센서가 부착된 기판을 고정하기 위해 센서 하우징을 별도로 만든 다음 이 센서 하우징을 고정자의 고정자 하우징 일측에 고정시켜 사용하고 있으므로 부품수의 증가에 인한 복잡한 구조로 인해 조립작업성이 저하됨에 따라 생산성이 떨어짐과 함께 제작비용이 늘어나는 문제점이 있었다.However, in the conventional rotor position detection device of the brushless motor, since the sensor housing is separately made to fix the board with the hall sensor, the sensor housing is fixed to one side of the stator housing of the stator. Due to the complex structure, the assembly workability is reduced, there is a problem that the production cost is reduced and the productivity is increased.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 구조가 단순화 되도록 부품을 줄여 조립작업성의 향상으로 인한 생산성 증대와 함께 제작비용을 줄이는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the object is to reduce the production cost by increasing the productivity due to the reduction of the parts to improve the assembly workability to simplify the structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면, 회전자를 구성하는 영구자석의 일측단을 연장하여 이 연장부분이 회전자 코아 및 캔의 일측단 보다 외측으로 노출되게 연장하고, 고정자를 구성하는 고정자 코아의 일측에는 센싱에 필요한 전원을 공급하도록 기판을 고정하며, 상기 기판에는 공급된 전원을 받아 센싱신호를 발생하면서 영구자석의 배열극을 센싱하도록 세개의 홀센서를 60°간격으로 부착하여서 된 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치가 제공된다.According to the aspect of the present invention for achieving the above object, by extending one end of the permanent magnet constituting the rotor, this extension portion is exposed to the outside than one end of the rotor core and can, stator constituting the stator The substrate is fixed to one side of the core to supply power for sensing, and the three brushes are attached to the substrate at 60 ° intervals to sense the array pole of the permanent magnet while generating a sensing signal. A rotor position detection device for a lease motor is provided.

도 1은 종래 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도1 is a longitudinal cross-sectional view showing a brushless motor having a conventional rotor position detection device;

도 2는 도 1의 A-A선 요부 단면도FIG. 2 is a sectional view along the line A-A in FIG. 1

도 3은 도 1의 회전자를 나타낸 B-B선 단면도3 is a cross-sectional view taken along the line B-B showing the rotor of FIG.

도 4는 본 발명 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing a brushless motor having a rotor position detection device of the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 고정자 2. 회전자1. stator 2. rotor

11. 고정자 코아 23. 회전자 코아11.Stator Core 23.Rotor Core

24. 영구자석 25. 캔24. Permanent Magnet 25. Can

101. 기판 102. 홀센서101. Substrate 102. Hall sensor

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figure 4 showing an embodiment of the present invention in more detail as follows.

첨부된 도 4는 본 발명 회전자 위치 검출장치를 갖는 브러시리스 모터를 나타낸 종단면도로서, 본 발명은 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 일측단이 회전자 코아(23) 및 캔(25)의 일측단 보다 외측으로 노출되게 연장하고, 고정자(1)를 구성하는 고정자 코아(11)의 일측에는 센싱에 필요한 전원을 공급하도록 기판(101)을 고정하며, 상기 기판에는 공급된 전원을 받아 센싱신호를 발생하면서 영구자석(24)의 배열극을 센싱하도록 세개의 홀센서(102)를 60°간격으로 부착한다.4 is a longitudinal cross-sectional view of a brushless motor having a rotor position detecting device according to the present invention. The present invention includes a rotor core 23 and one end of the permanent magnet 24 constituting the rotor 2. It extends to be exposed to the outside than one end of the can 25, the substrate 101 is fixed to one side of the stator core 11 constituting the stator 1 to supply power for sensing, and is supplied to the substrate The three Hall sensors 102 are attached at 60 ° intervals to sense the array poles of the permanent magnets 24 while generating a sensing signal by receiving power.

이와 같이 구성된 본 발명 회전자 위치 검출장치에 의해 회전자의 위치를 센싱하기 까지의 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the process of sensing the position of the rotor by the rotor position detecting apparatus of the present invention configured as described above will be described in detail.

전원이 공급되면, 고정자(1)의 고정자 코아(11) 일측에 고정된 기판(101)을 통해 상기 기판에 60°간격으로 부착되어 있는 세개의 홀센서(102)가 전원을 공급받아 센싱신호를 발생시키는데, 이때에는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(24)의 일측단이 회전자 코아(23) 및 캔(25)의 일측단 보다 외측으로 노출되어 있음을 감안할 때 상기 각 홀센서(102)에 의해 발생된 센싱신호는 영구자석(24)으로 전달되어 상기 영구자석의 자극을 센싱하므로 이 센싱값에 따라 회전자(2)의 위치를 콘트롤러가 정확하게 검출한다.When power is supplied, three Hall sensors 102 attached to the substrate at 60 ° intervals are supplied with power through a substrate 101 fixed to one side of the stator core 11 of the stator 1 to receive a sensing signal. In this case, considering that the one end of the permanent magnet 24 constituting the rotor (2) is exposed to the outside than the one end of the rotor core (23) and can (25) each Hall sensor ( The sensing signal generated by 102 is transmitted to the permanent magnet 24 to sense the magnetic pole of the permanent magnet, so that the controller accurately detects the position of the rotor 2 according to the sensing value.

이와 같이 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.When the position of the rotor 2 is accurately detected by the controller as described above, the controller configures the stator 1 to match the N and S magnetic pole arrangements of the permanent magnets 24 constituting the rotor 2. As power is supplied to the coil 13 in a specific direction, a magnetic force having a polarity corresponding to the current flow direction of the stator coil 13 is generated in the stator coil to generate an induced current between the stator 1 and the rotor 2. It is possible to continuously rotate the rotor by.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출장치는 별도의 센싱자석이 필요치 않음은 물론 홀센서가 부착된 기판이 고정자의 고정자 코아에 직접 고정되어 있어 부품수의 감소로 인해 구조가 단순화되므로 조립작업성이 향상됨에 따라 생산성이 증가됨과 함께 제작비용이 줄어드는 등 여러가지 효과가 있다.As described above, the rotor position detecting device of the brushless motor of the present invention does not need a separate sensing magnet, and the board having the hall sensor is fixed directly to the stator core of the stator, thereby reducing the number of parts. Since the assembly is improved, as the assembly workability is improved, the productivity is increased and the manufacturing cost is reduced.

Claims

One end of the permanent magnet constituting the rotor is extended so that the extension portion is exposed to the outside of the rotor core and the one end of the can, and one side of the stator core constituting the stator supplies a substrate for supplying power for sensing. The rotor position detecting device of the brushless motor of claim 3, wherein three hall sensors are attached at 60 ° intervals to sense an array pole of a permanent magnet while generating a sensing signal by receiving the supplied power.