KR20020028669A - Rotor position detector of brushless motor for use the electric steering system of the vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for detecting a position of a rotor for a brushless motor of a vehicle power steering system is provided to increase the resolution of a motor rotation angle at a low cost by adding a second auxiliary magnet and a dual hall sensor. CONSTITUTION: A device for detecting a position of a rotor for a brushless motor of a vehicle power steering system includes a first auxiliary magnet(20) having the same polarity arrangement with a permanent magnet of a rotor, a plurality of hall sensors(H1-H3) mounted outside of the first auxiliary magnet by a predetermined interval for sensing polarities of the rotor, a second auxiliary magnet(21) mounted inside the first auxiliary magnet with more polarities than the first auxiliary magnet, and a dual hall sensor(22) mounted at an end of the second auxiliary magnet for sensing the polarities of the second auxiliary magnet to output two output signals with a phase difference of 90°.

Description

차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치{ROTOR POSITION DETECTOR OF BRUSHLESS MOTOR FOR USE THE ELECTRIC STEERING SYSTEM OF THE VEHICLE}ROTOR POSITION DETECTOR OF BRUSHLESS MOTOR FOR USE THE ELECTRIC STEERING SYSTEM OF THE VEHICLE}

본 발명은 차량의 전동식 조향장치에 사용되는 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 2 보조자석과 듀얼 홀 센서를 추가함으로써 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높일 수 있는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor position detection device of a brushless motor used in an electric steering apparatus of a vehicle. More specifically, by adding a second auxiliary magnet and a dual hall sensor, the resolution of the motor rotation angle can be increased at a low cost. A rotor position detection apparatus for a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle.

브러시리스 모터(Brushless DC Motor)란 통상 DC모터의 중요한 부품인 정류자 대신에 트랜지스터나 금속산화물반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET) 등을 이용한 제어회로에 의하여 직류전원으로부터 공급된 전류를 3상 또는 4상의 권선에 분배하는 것이다. 이러한 전류 스위칭을 하기 위해서는 로터의 위치를 검출해서 검출된 정보에 기초하여 트랜지스터를 온/오프 시키는 것을 판단해야 한다. 로터의 위치를 검출하기 위해서는 3개의 홀센서 혹은 광센서로 이루어진 검출소자를 이용한다.Brushless DC motor is a three-phase or four-phase winding of current supplied from a DC power supply by a control circuit using a transistor or a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) instead of a commutator, which is an important part of a DC motor. To distribute. In order to perform such current switching, it is necessary to detect the position of the rotor and determine whether the transistor is turned on or off based on the detected information. In order to detect the position of the rotor, a detection element consisting of three Hall sensors or an optical sensor is used.

도 1은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a rotor position sensing apparatus of a conventional brushless motor.

홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극을 감지하기 위하여 60도의 기계적 각도(120도의 전기적 각도)의 간격을 두고 위치한다. 홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극이 형성하는 자장에 영향을 받아 하이(high) 신호 혹은 로우(low) 신호를 출력한다.Hall sensors H1, H2, and H3 are positioned at intervals of 60 degrees of mechanical angle (120 degrees of electrical angle) to detect magnetic poles of the rotor 10. The hall sensors H1, H2, and H3 output a high signal or a low signal by being affected by the magnetic field generated by the magnetic pole of the rotor 10.

미도시된 제어부를 통해 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력이 입력되면 그에 따라서 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출하여 구동시킨다. 그에 따라서 모터의 고정자(11) 코일에 전류가 흐르고 로터(10)가 회전을 하게 된다.When the outputs of the three Hall sensors H1, H2, and H3 are input through the controller (not shown), driving time of the inverter transistors Tr1, Tr2, and Tr3 is calculated and driven accordingly. Accordingly, current flows through the stator 11 coil of the motor and the rotor 10 rotates.

한편, 자동차의 전동식 조향 장치에서는 운전자의 조타력을 보조하기 위하여 모터를 사용하는데 종래의 브러시리스 모터를 사용하는 경우 모터 회전각의 해상도가 부족하여 부적합하였다. 즉, 3개의 홀 센서를 이용한 브러시리스 모터는 운전자에 의해 빈번하게 조향 방향이 바뀌는 환경에서 모터 회전각의 해상도가 부족하여 조향 휠의 진동과 함께 조향감이 떨어지는 문제가 있었다.On the other hand, the motorized steering apparatus of an automobile uses a motor to assist the driver's steering power, but when the conventional brushless motor is used, the resolution of the motor rotation angle is insufficient, which is inappropriate. That is, the brushless motor using three Hall sensors has a problem that the steering feeling is reduced with the vibration of the steering wheel due to the lack of the resolution of the motor rotation angle in an environment in which the steering direction is frequently changed by the driver.

한편, 로터 위치 검출수단으로 모터 회전각 해상도가 높은 고정도의 엔코더 등을 사용하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이는 고가일 뿐만 아니라 일반적인 산업용 엔코더는 자동차의 사용온도 조건(-40도 ∼25도)에 맞지 않아 이를 만족시키기 위해서는 더더욱 비용이 초과되는 단점이 있었다.On the other hand, a method of using a high-precision encoder with a high resolution of the motor rotation angle as a rotor position detecting means may be considered. There was a disadvantage that the cost is more exceeded to satisfy this is not correct.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높여 차량의 전동식 조향장치에 적합한 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotor position detecting apparatus for a brushless motor suitable for an electric steering apparatus of a vehicle by increasing the resolution of the motor rotation angle at a low cost.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 있어서, 로터를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 제 1 보조자석과, 로터의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석의 바깥쪽에 소정 간격으로 위치한 다수의 홀 센서와, 제 1 보조 자석의 안쪽에 제 1 보조 자석의 극 보다 많은 다수의 극으로 착자된 제 2 보조 자석과, 제 2 보조 자석의 일단에 제 2 보조 자석의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시키는 듀얼 홀 센서를 포함하는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor position detection apparatus for a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle, the apparatus comprising: detecting a first auxiliary magnet having the same magnetic pole arrangement as the permanent magnet constituting the rotor, and a magnetic pole of the rotor; A plurality of Hall sensors positioned at predetermined intervals outside the first auxiliary magnet, a second auxiliary magnet magnetized into a plurality of poles inside the first auxiliary magnet more than the poles of the first auxiliary magnet, and the second auxiliary magnet Provided is a rotor position detection apparatus of a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle, including a dual hall sensor that senses a magnetic pole of a second auxiliary magnet at one end thereof and generates two output signals having a phase difference of 90 degrees.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

도 1은 종래의 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 블록도,1 is a block diagram of a rotor position sensing device of a conventional brushless motor;

도 2는 본 발명에 따른 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치의 개략도.2 is a schematic diagram of a rotor position sensing device of a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle according to the present invention;

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

10 ; 로터 11; 고정자10; Rotor 11; Stator

20 ; 제 1 보조 자석 21 ; 제 2 보조 자석20; First auxiliary magnet 21; 2nd auxiliary magnet

22 ; 듀얼 홀 센서 H1,H2,H3 ; 홀 센서22; Dual hall sensors H1, H2, H3; Hall sensor

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 로터위치 감지장치를 도시한 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a rotor position sensing apparatus of a brushless motor according to the present invention.

본 발명에 따른 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 보조 자석(20), 3개의 홀 센서(H1,H2,H3), 제 2 보조 자석(21) 및 1개의 듀얼 홀 센서(22)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the rotor position detecting apparatus of the brushless motor for the electric steering apparatus of the vehicle according to the present invention includes a first auxiliary magnet 20, three Hall sensors H1, H2, and H3, and a second auxiliary magnet. It consists of a magnet 21 and one dual Hall sensor 22.

제 1 보조 자석(20)은 로터(10)를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖도록 형성되며 예컨대, 본 실시예에서는 4극 구조이다.The first auxiliary magnet 20 is formed to have the same magnetic pole arrangement as that of the permanent magnet constituting the rotor 10. For example, the first auxiliary magnet 20 has a four-pole structure.

홀 센서(H1,H2,H3)는 로터(10)의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석(20)의 바깥쪽에 60도 간격으로 3개가 설치되며, 로터(10) 극성에 따른 자속방향에 의해 홀 센서(H1,H2,H3)의 신호가 하이(high) 또는 로우(low)로 출력된다.Hall sensors (H1, H2, H3) are installed on the outside of the first auxiliary magnet 20 at intervals of 60 degrees to detect the magnetic pole of the rotor 10, by the magnetic flux direction according to the polarity of the rotor 10 The signals of the hall sensors H1, H2, and H3 are output high or low.

즉, 로터(10)의 N극이 홀 센서(H1,H2,H3)의 위치에 있으면, 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력은 모두 하이(high)이다. 이와 같은 홀 센서(H1,H2,H3)의 출력은 미도시된 증폭기에서 증폭된 후 미도시된 제어부를 통해 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출한 후 구동시킨다.That is, when the N pole of the rotor 10 is at the positions of the hall sensors H1, H2, H3, the outputs of the three Hall sensors H1, H2, H3 are all high. The output of the Hall sensors H1, H2, and H3 is amplified by an amplifier (not shown) and then driven after calculating driving times of the inverter transistors Tr1, Tr2, and Tr3 through a controller (not shown).

제 2 보조 자석(21)은 제 1 보조 자석(20)의 안쪽에 설치되며, 제 1 보조 자석(20)의 극 보다 훨씬 많은 다수의 극으로 착자된다.The second auxiliary magnet 21 is installed inside the first auxiliary magnet 20 and magnetized into many poles much more than the poles of the first auxiliary magnet 20.

듀얼 홀 센서(22)는 제 2 보조 자석(21)의 일단에 제 2 보조 자석(21)의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시킨다.The dual hall sensor 22 detects the magnetic pole of the second auxiliary magnet 21 at one end of the second auxiliary magnet 21 to generate two output signals having a phase difference of 90 degrees.

이와 같은 듀얼 홀 센서(22)는 모터의 구동방식에 따라 모터에 가해주는 상에 따른 위치만을 간헐적으로 검출한다.Such a dual hall sensor 22 intermittently detects only the position according to the phase applied to the motor according to the driving method of the motor.

한편, 3개의 홀 센서(H1,H2,H3)와 1개의 듀얼 홀 센서(22)의 출력신호는 미도시된 제어부를 통해 인버터 트랜지스터(Tr1,Tr2,Tr3)의 구동시기를 산출한 후 구동시켜 모터의 고정자(11) 코일에 전류가 흐르고 로터(10)가 회전하게 된다.On the other hand, the output signals of the three Hall sensors (H1, H2, H3) and one dual Hall sensor 22 is driven after calculating the driving time of the inverter transistors (Tr1, Tr2, Tr3) through a control unit not shown. Current flows through the coil of the stator 11 of the motor and the rotor 10 rotates.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the above description, it should be understood that those skilled in the art can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 제 2 보조자석과 듀얼 홀 센서를 추가함으로써 저렴한 비용으로 모터 회전각의 해상도를 높일 수 있어 차량의 전동식 조향장치에 적합하게 하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, by adding the second auxiliary magnet and the dual hall sensor to the rotor position detecting apparatus of the conventional brushless motor, the resolution of the motor rotation angle can be increased at low cost, which is suitable for the electric steering apparatus of the vehicle. Can get the effect.

Claims (1)

차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치에 있어서,In the rotor position detection device of a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle, 상기 로터를 구성하는 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 제 1 보조자석과,A first auxiliary magnet having the same magnetic pole array as the permanent magnet constituting the rotor; 상기 로터의 자극을 감지하기 위하여 제 1 보조 자석의 바깥쪽에 소정 간격으로 위치한 다수의 홀 센서와,A plurality of Hall sensors positioned at predetermined intervals outside of a first auxiliary magnet to sense magnetic poles of the rotor; 상기 제 1 보조 자석의 안쪽에 제 1 보조 자석의 극 보다 많은 다수의 극으로 착자된 제 2 보조 자석과,A second auxiliary magnet magnetized into a plurality of poles inside the first auxiliary magnet, more than the poles of the first auxiliary magnet; 상기 제 2 보조 자석의 일단에 제 2 보조 자석의 자극을 감지하여 90도의 위상 차이를 가지는 두 개의 출력 신호를 발생시키는 듀얼 홀 센서를 포함하는 차량의 전동식 조향장치용 브러시리스 모터의 로터 위치 검출장치.Rotor position detection device of a brushless motor for an electric steering apparatus of a vehicle including a dual hall sensor for detecting a magnetic pole of the second auxiliary magnet at one end of the second auxiliary magnet to generate two output signals having a phase difference of 90 degrees .
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