KR20180085494A - 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센싱 플레이트; 상기 센싱 플레이트 상면에 배치되는 센싱 마그넷;및 상기 센싱 마그넷의 상측에 배치되는 기판을 포함하며, 상기 센싱 마그넷을 둘러싸도록 상기 센싱 마그넷에 결합하며, 상기 센싱 플레이트에 결합하는 캔부재를 더 포함하는 로터 위치 감지 장치를 제공하여, 고온, 고습 또는 저온 조건에서도 센싱 마그넷과 센싱 플레이트의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

Description

로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터{DETECTING DEVICE FOR SENSING THE ROTOR POSITION AND MOTOR HAVING THE SAME}

실시예는 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터는 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전하게 된다. 이때, 로터에 삽입된 회전축도 회전하게 되어 회전 구동력을 발생시킨다.

로터 위치 감지장치로서, 모터의 내측에는 자기소자를 포함하는 센서가 배치된다. 센서는 로터와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터의 현재 위치를 파악한다. 이때, 센싱 마그넷은 센싱 플레이트에 결합된다. 센싱 플레이트는 회전축에 결합한다.

센싱 마그넷은 센싱 플레이트에 접착제를 통해 고정될 수 있다. 그러나 접착제를 통해 고정된 센싱 마그넷과 센싱 플레이트의 결합력은 고온, 고습 또는 저온 조건에서 매우 취약한 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고온, 고습 또는 저온 조건에서도 센싱 마그넷과 센싱 플레이트의 결합력을 높이는 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 센싱 플레이트와, 상기 센싱 플레이트 상면에 배치되는 센싱 마그넷 및 상기 센싱 마그넷의 상측에 배치되는 기판을 포함하며, 상기 센싱 마그넷을 둘러싸도록 상기 센싱 마그넷에 결합하며, 상기 센싱 플레이트에 결합하는 캔부재를 더 포함하는 로터 위치 감지 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 캔부재는, 상기 센싱 마그넷의 내주면과 접촉하는 제1 면과, 상기 센싱마그넷의 상면과 접촉하는 제2 면과, 상기 센싱 마그넷의 외주면과 상기 센싱 플레이트의 외주면과 접촉하는 제3 면을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 캔부재는 상기 센싱 플레이트의 하면과 접촉하는 제4 면을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는 상기 센싱 플레이트의 하면에 오목하게 형성되는 결합홈을 포함하며, 상기 제4 면의 돌출부가 위치하는 결함홈에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는 상기 센싱 플레이트의 상면에서 오목하게 형성되는 안착부를 포함하며, 상기 센싱 마그넷이 상기 안착부에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 면을 기준으로 상기 제1 면의 높이는 상기 센싱 마그넷의 두께 보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 면의 높이는 상기 안착부에서 상기 센싱 플레이트의 상면의 높이보다 작을 수 있다,

바람직하게는, 상기 센싱 플레이트는 내측에 홀이 배치된 원통형 축결합부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 면을 기준으로 상기 제3 면의 높이는, 상기 센싱 마그넷의 두께 및 상기 안착부의 두께의 합보다 크고, 상기 센싱 플레이트의 하면에서 상기 축결합부의 상단까지 높이보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱 마그넷은 메인 마그넷과 서브 마그넷을 포함하고,

상기 기판은 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 센서는 상기 센싱 마그넷의 반경 방향을 기준으로 상기 메인 마그넷과 대응되도록 배치되며, 상기 제2 센서는 상기 센싱 마그넷의 반경 방향을 기준으로 상기 서브 마그넷과 대응되도록 배치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 회전축과, 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 로터 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 상기 로터의 상측에 배치되는 로터 위치 감지장치;를 포함하고, 상기 로터 위치 감지 장치는, 상기 회전축에 결합하는 센싱 플레이트와, 상기 센싱 플레이트 상면에 배치되는 센싱 마그넷 및 상기 센싱 마그넷의 상측에 배치되는 기판을 포함하며, 상기 센싱 마그넷을 둘러싸도록 상기 센싱 마그넷에 결합하며, 상기 센싱 플레이트에 결합하는 캔부재를 더 포함하는 로터 위치 감지 장치를 제공할 수 있다.

실시예에 따르면, 고온, 고습 또는 저온 조건에서도 센싱 마그넷과 센싱 플레이트의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 센싱 마그넷을 덮는 캔부재가 센싱 플레이트에 코킹을 통해 결합됨으로써, 센싱 마그넷과 센싱 플레이트의 결합력을 더욱 높이는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 개념도,
도 2는 센싱 마그넷과, 센싱 플레이트 및 캔부재를 도시한 도면,
도 3은 기판과 센서를 도시한 도면,
도 4는 센싱시그널을 도시한 도면,
도 5는 센싱 마그넷을 덮는 캔부재를 도시한 도면,
도 6은 캔부재를 도시한 단면도,
도 7은 캔부재의 크기를 도시한 도면,
도 8은 캔부재와 센싱 플레이트의 코킹 결합 부분을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 개념도이다. 도 1을 참고하면, 실시예에 따른 모터는 회전축(100)과, 로터(200)와, 스테이터(300)와, 로터 위치 감지장치(400)를 포함할 수 있다.

회전축(100)은 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 회전축(100)이 회전한다 회전축(100)은 차량의 조향축과 연결되어 조향축에 동력을 전달할 수 있다. 회전축(100)은 베어링에 의해 지지될 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다.

로터(200)는 로터 코어(210)와, 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 로터 코어(210)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 로터 코어(210)의 중심에는 회전축(100)이 결합하는 홀이 형성될 수 있다. 로터 코어(210)의 외주면에는 마그넷(220)을 가이드 하는 돌기가 돌출될 수 있다. 마그넷(220)은 로터 코어(210)의 외주면에 부착될 수 있다. 복수 개의 마그넷(220)은 일정 간격으로 로터 코어(210)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 로터(200)는 마그넷(220)을 둘러싸서 마그넷(220)이 로터 코어(210)에서 이탈되지 않도록 고정시키며 마그넷(220)이 노출되는 것을 막는 캔부재를 포함할 수 있다.

스테이터(300)에는 로터(200)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위해 코일이 감길 수 있다. 코일을 감긴 위한 스테이터(300)의 구체적인 구성은 다음과 같다 스테이터(300)는 복수 개의 티스를 포함하는 스테이터 코어를 포함할 있다. 스테이터 코어는 환형의 요크 부분이 마련되고, 요크에서 중심방향으로 코일이 감기는 티스가 마련될 수 있다. 티스는 요크 부분의 외주면을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 한편, 스테이터 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터 코어는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.

로터 위치 감지장치(400)는 센싱 플레이트(410)와, 센싱 마그넷(420)과, 기판(430)을 포함할 수 있다.

하우징(500)은 원통형상으로 형성되어 내부에 스테이터(300)와 로터(200)가 장착될 수 있는 공간이 마련된다. 이때, 하우징(500)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다. 하우징(500)의 개방된 상부는 커버(600)가 덮는다.

도 2는 센싱 마그넷과, 센싱 플레이트 및 캔부재를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 센싱 플레이트(410)는 원판 형상으로 형성된다. 그리고, 센싱 플레이트(410)의 중심에 회전축(100)이 결합한다. 센싱 마그넷(420)은 센싱 플레이트(410)의 상면에 배치된다. 그리고, 센싱 마그넷(420)은 메인 마그넷(421)과, 서브 마그넷(422)을 포함할 수 있다. 상대적으로, 메인 마그넷(421)은 내측에 배치되고, 서브 마그넷(422)은 외측에 배치되고 센싱 플레이트(410)의 가장자리에 배치될 수 있다.

메인 마그넷(421)은 로터(200)의 마그넷(220)과 대응된다. 다시 말해서, 로터(200)의 마그넷(220)의 극수와 메인 마그넷(421)의 극수는 동일하다. 예를 들어, 로터(200)의 마그넷(220)이 6극인 경우, 메인 마그넷(421)도 6극이다. 또한, 로터(200)의 마그넷(220)과 메인 마그넷(421)은 극 분할 영역이 정렬되어 메인 마그넷(421)의 위치가 로터(200)의 마그넷(220)의 위치를 나타낼 수 있다. 이러한 메인 마그넷(421)은 로터(200)의 초기 위치를 파악하는데 이용된다.

서브 마그넷(422)은 로터(200)의 세부적인 위치를 정밀하게 파악하는데 이용된다. 예를 들어, 서브 마그넷(422)은 72극일 수 있다.

도 3은 기판과 센서를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(430)은 센싱 마그넷(420)의 상측에 배치될 수 있다. 기판(430)은 제1 센서(431)와, 제2 센서(432)를 포함할 수 있다. 제1 센서(431)는 메인 마그넷(421)에 의한 자속의 변화를 감지한다. 그리고, 제2 센서(432)는 서브 마그넷(422)에 의한 자속의 변화를 감지한다. 제1 센서(431)와 제2 센서(432)는 각각 복수 개의 홀센서(Hall IC)로 이루어질 수 있다.

도 4는 센싱시그널을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 센서(431)는 메인 마그넷(421)의 N극과 S극의 변화를 감지하여 3개의 센싱시그널(T1,T2,T3)을 감지할 수 있다. 그리고 추가적으로, 제2 센서(432)는 서브 마그넷(422)의 자속을 변화를 감지하여 2개의 센싱시그널(E1,E2)를 감지할 수 있다.

앞서 설명하였듯이, 메인 마그넷(421)은 로터(400)에 결합된 마그넷이 그대로 모사되어 있기 때문에, 메인 마그넷(421)을 기준으로 하는 자속 변화를 감지하여 로터(400)의 위치를 감지할 수 있다. 이러한 센싱시그널(S1,S2,S3)은 모터의 초기 구동에 사용될 수 있는 것으로, 각각 U,V,W상의 정보를 피드백 할 수 있다.

도 5는 센싱 마그넷을 덮는 캔부재를 도시한 도면이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 센싱 플레이트(410)는 안착부(411)와, 축결합부(412)를 포함할 수 있다. 안착부(411)는 센싱 플레이트(410)의 상면(413)에서 오목하게 배치된다. 안착부(411)에는 센싱 마그넷(420)이 안착된다. 안착부(411)와 센싱 마그넷(420) 사이에는 접착제가 도포될 수 있다. 축결합부(412)는 원통형이다. 그리고 축결합부(412)는 센싱 플레이트(410)의 중심부에 배치되며, 내측에 회전축(100)이 압입되는 홀이 배치된다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 캔부재(440)는 센싱 마그넷(420)을 센싱 플레이트(410)에 고정시키는 역할을 한다. 이러한 캔부재(440)는 중심부에 회전축(100)이 관통하는 홀(440A)이 배치될 수 있다. 그리고, 캔부재(440)는 전체적으로 환형의 부재일 수 있다. 센싱 마그넷(420)은 캔부재(440)에 압입된다. 그리고 캔부재(440)는 센싱 플레이트(410)에 결합된다.

도 6은 캔부재를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 캔부재(440)는 제1 면(441)과, 제2 면(442)과, 제3 면(443)과 제4 면(444)를 포함할 수 있다. 제1 면(441)은 센싱 마그넷(420)의 내주면과 접촉한다. 그리고 제2 면(442)은 센싱 마그넷(420)의 상면과 접촉한다. 그리고 제3 면(443)은 센싱 마그넷(420)의 외주면 및 센싱 플레이트(410)의 외주면과 접촉한다. 그리고 제4 면(444)은 센싱 플레이트(410)의 하면(414)과 접촉한다.

도 7은 캔부재의 크기를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 센싱 마그넷(420)은 제1 면(441)과 제2 면(442)과 제3 면(443)이 이루는 수용공간에 압입된다.

제2 면(442)을 기준으로 제1 면(441)의 높이(h1)는 센싱 마그넷(420)의 두께(t1) 보다 작을 수 있다. 아울러, 제2 면(442)을 기준으로 제1 면(441)의 높이(h1)는 센싱 플레이트(410)의 안착부(411)에서 센싱 플레이트(410)의 상면(413)까지의 높이(h2)보다 작을 수 있다.

제2 면(442)을 기준으로 제3 면(443)의 높이(h3)는 센싱 마그넷(420)의 두께(t1)와 안착부(411)의 두께(t2)의 합보다 클 수 있다. 아울러, 제2 면(442)을 기준으로 제3 면(443)의 높이(h3)는 센싱 플레이트(410)의 하면(414)에서 축결합부(412)의 상단까지의 거리(h4)보다 작을 수 있다.

도 8은 캔부재와 센싱 플레이트의 코킹 결합 부분을 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 센싱 플레이트(410)의 하면(414)에는 오목하게 형성된 결합홈(414a)이 배치될 수 있다. 캔부재(440)의 제4 면(444)은 결합홈(414a)에 압입될 수 있다. 결합홈(414a)은 캔부재(440)의 제4 면(444)과 센싱 플레이트(410)의 하면(414)과 코킹 결합을 통해 형성될 수 있다.

센싱 마그넷(420)은 1차적으로, 캔부재(440)에 압입되어 1차적으로 고정된다. 그리고 센싱 마그넷(420)은 센싱 플레이트(410)의 안착부(411)에 접착제를 통해 고정된다. 이후, 캔부재(440)의 제4 면(444)이 센싱 플레이트(410)의 하면(414)에 코킹 결합됨으로써, 센싱 마그넷(420)은 센싱 플레이트(410)에 결합된다. 이러한 로터 위치 감지 장치는 고온, 고습 또는 저온 조건에서도 센싱 마그넷(420)과 센싱 플레이트(410)의 결합력을 높이는 이점이 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 회전축
200: 로터
300: 스테이터
400: 로터 위치 감지 장치
410: 센싱 플레이트
411: 안착부
412: 축결합부
420: 센싱 마그넷
421: 메인 마그넷
422: 서브 마그넷
430: 기판
431: 제1 센서
432: 제2 센서
440: 캔부재
441: 제1 면
442: 제2 면
443: 제3 면
444: 제4면
500: 하우징

Claims (11)

1. 센싱 플레이트;
   상기 센싱 플레이트 상면에 배치되는 센싱 마그넷;및
   상기 센싱 마그넷의 상측에 배치되는 기판을 포함하며,
   상기 센싱 마그넷을 둘러싸도록 상기 센싱 마그넷에 결합하며, 상기 센싱 플레이트에 결합하는 캔부재를 더 포함하는 로터 위치 감지 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 캔부재는, 상기 센싱 마그넷의 내주면과 접촉하는 제1 면과, 상기 센싱마그넷의 상면과 접촉하는 제2 면과, 상기 센싱 마그넷의 외주면과 상기 센싱 플레이트의 외주면과 접촉하는 제3 면을 포함하는 로터 위치 감지 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 캔부재는 상기 센싱 플레이트의 하면과 접촉하는 제4 면을 포함하는 로터 위치 감지 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 센싱 플레이트는 상기 센싱 플레이트의 하면에 오목하게 형성되는 결합홈을 포함하며,
   상기 제4 면의 돌출부가 위치하는 결함홈에 배치되는 로터 위치 감지 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 센싱 플레이트는 상기 센싱 플레이트의 상면에서 오목하게 형성되는 안착부를 포함하며,
   상기 센싱 마그넷이 상기 안착부에 배치되는 로터 위치 감지 장치.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 면을 기준으로 상기 제1 면의 높이는 상기 센싱 마그넷의 두께 보다 작은 로터 위치 감지 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제1 면의 높이는 상기 안착부에서 상기 센싱 플레이트의 상면의 높이보다 작은 로터 위치 감지 장치.
8. 제2 항에 있어서,
   상기 센싱 플레이트는 내측에 홀이 배치된 원통형 축결합부를 포함하는 로터 위치 감지 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 면을 기준으로 상기 제3 면의 높이는, 상기 센싱 마그넷의 두께 및 상기 안착부의 두께의 합보다 크고, 상기 센싱 플레이트의 하면에서 상기 축결합부의 상단까지 높이보다 작은 로터 위치 감지 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 마그넷은 메인 마그넷과 서브 마그넷을 포함하고,
    상기 기판은 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 센싱 마그넷의 반경 방향을 기준으로 상기 메인 마그넷과 대응되도록 배치되며,
    상기 제2 센서는 상기 센싱 마그넷의 반경 방향을 기준으로 상기 서브 마그넷과 대응되도록 배치되는 로터 위치 감지 장치.
11. 회전축;
    상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 로터의 상측에 배치되는 로터 위치 감지장치;를 포함하고
    상기 로터 위치 감지 장치는,
    상기 회전축에 결합하는 센싱 플레이트;
    상기 센싱 플레이트 상면에 배치되는 센싱 마그넷;및
    상기 센싱 마그넷의 상측에 배치되는 기판을 포함하며,
    상기 센싱 마그넷을 둘러싸도록 상기 센싱 마그넷에 결합하며, 상기 센싱 플레이트에 결합하는 캔부재를 더 포함하는 로터 위치 감지 장치.

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