KR20190056836A - Apparatus for measuring position of rotor - Google Patents

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KR20190056836A
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rotation
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KR1020170154166A
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노승수
조수래
송수환
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이래에이엠에스 주식회사
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Abstract

According to various embodiments of the present invention, the present invention provides an apparatus for measuring a rotor position comprising: a rotation electrode unit inserted into a shaft, spaced apart from a rotor, and rotating by the number of rotation of the shaft; a detection electrode unit spaced apart from the rotation electrode and measuring a rotation amount of the shaft; and a rotor position detection unit detecting a capacitance change between the rotation electrode unit and the detection electrode unit and detecting a rotor position based on an output signal in accordance with the detected capacitance change. Therefore, the present invention can reduce a position measurement error compared to an existing hall sensor by accurately measuring the rotor position through the rotation electrode and the detection electrode.

Description

로터 위치 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING POSITION OF ROTOR}[0001] APPARATUS FOR MEASURING POSITION OF ROTOR [0002]

본 발명은 로터 위치 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로터의 자기력 변화에 의한 로터 위치 오차를 줄이기 위한 로터 위치 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor position measuring apparatus, and more particularly, to a rotor position measuring apparatus for reducing a rotor position error due to a change in magnetic force of a rotor.

최근에는, 자동차나 기타 산업 분야에서 회전기인 로터의 위치를 측정하고 이를 통하여 회전기를 정밀 제어하는 것이 중요한 관심사가 되었다. 통상, 상기 회전기는 전기 에너지를 기계적 회전 에너지로 바꾸는 전동기와 기계적 회전 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전기 등을 가리킨다.In recent years, it has become an important concern to measure the position of a rotor, which is a rotor in a car or other industrial field, and to precisely control the rotor through it. Generally, the rotor refers to a motor that converts electrical energy into mechanical rotational energy and a generator that converts mechanical rotational energy into electrical energy.

이러한 회전기의 대표적인 예로서, 자동차나 기타 산업 분야의 전동기 또는 발전기에 사용되는 로터를 들 수 있다. 이런 경우, 종래에 주로 사용되었던 로터리 엔코더(Rotary Encoder)나 레졸버(Resolver)는 사용성의 복잡성과 높은 가격으로 인해, 구조가 간단하면서도 가격이 저렴한 마그넷(magnet)과 홀 센서(hall sensor)를 주로 사용하여 로터의 위치를 측정하여 왔다.As a representative example of such a rotor, there is a rotor used for an electric motor or a generator in an automobile or other industrial fields. In this case, a rotary encoder or a resolver, which has conventionally been used mainly, is a magnet and a hall sensor which are simple in structure but inexpensive because of usability complexity and high price. The position of the rotor has been measured.

그러나, 종래의 홀 센서는 로터 자체에서 발생되거나 로터의 외부에서 발생되는 자기장(자기력)의 영향을 받아 로터 위치 측정에 대한 오차가 발생하면, 상기 로터의 위치 오차로 인해 정확하게 로터의 위치를 측정하지 못하였다.However, in the conventional Hall sensor, when an error occurs in the rotor position measurement due to a magnetic field (magnetic force) generated in the rotor itself or generated from the outside of the rotor, the position of the rotor is accurately measured due to the position error of the rotor I did not.

이러한 종래의 기술인 경우, 로터 자체가 전류를 자기력으로 변환하는 전자기 변환 장치이기 때문에 구동 조건에 따라 또는 외부 자기효과에 의한 자기력의 변화는 필연적으로 수반될 수 밖에 없다.In such a conventional technique, since the rotor itself is an electromagnetic conversion device for converting a current into a magnetic force, a change in the magnetic force due to the external magnetic effect or the like is inevitably accompanied by the driving condition.

따라서, 기존의 마그넷과 홀 센서를 이용하는 방법으로는 로터 위치 오차 발생을 줄이는데는 한계가 있거나 오차를 줄이는 비용이 상당하기 때문에 종래에는 인버터 등의 소프트웨어 등을 이용하여 Lookup table 형태로 보정하여 사용하기도 하였다.Therefore, in the conventional method using the magnet and the Hall sensor, there is a limit to reduce the occurrence of the rotor position error, or the cost for reducing the error is considerable. Therefore, conventionally, it is corrected to lookup table form using software such as an inverter .

한국공개특허 : 제2017-0054085호, 공개일자 : 2017년 05월 17일, 발명의 명칭 : 로터 위치 검출 장치 및 그 방법.Korean Patent Publication No. 2017-0054085, published on May 17, 2017, entitled " Rotor Position Detecting Apparatus "

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 다양한 실시예는 회전 전극과 검출 전극을 이용하여 로터 위치를 정확히 측정하기 위한 로터 위치 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a rotor position measuring apparatus for accurately measuring a rotor position using a rotating electrode and a detecting electrode.

전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예는 로터; 상기 로터의 관통공에 삽입된 샤프트; 상기 샤프트에 끼워져 상기 로터로부터 이격 배치되어, 상기 샤프트의 회전수만큼 회전하는 회전 전극부; 상기 회전 전극으로부터 이격 배치되어, 상기 샤프트의 회전량을 측정하는 검출 전극부; 및 상기 회전 전극부와 상기 검출 전극부 사이의 정전 용량 변화를 검출하고, 상기 검출된 정전 용량 변화에 따른 출력 신호에 기반하여 상기 로터의 위치를 검출하는 로터 위치 검출부를 포함하는 로터 위치 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, an embodiment of the present invention includes a rotor; A shaft inserted into the through hole of the rotor; A rotary electrode part fitted to the shaft and spaced apart from the rotor, the rotary electrode part being rotated by the number of rotations of the shaft; A detecting electrode unit disposed apart from the rotating electrode and measuring the amount of rotation of the shaft; And a rotor position detecting unit that detects a change in capacitance between the rotary electrode unit and the detecting electrode unit and detects a position of the rotor based on an output signal according to the detected capacitance change, to provide.

여기서, 상기 회전 전극부는 적어도 하나의 회전 전극을 포함하고, 상기 검출 전극부는, 적어도 하나의 픽업 전극을 포함할 수 있다.Here, the rotating electrode unit may include at least one rotating electrode, and the detecting electrode unit may include at least one pickup electrode.

이때, 상기 회전 전극과 상기 픽업 전극은 동일한 개수를 가질 수 있다.At this time, the rotation electrode and the pickup electrode may have the same number.

또한, 상기 회전 전극과 픽업 전극은, 반원형, 사분원 및 육분원 형태 중 어느 하나의 형태이거나, 상기 로터의 폴리(POLE) 수에 따라 더 확장될 수 있다.In addition, the rotation electrode and the pickup electrode may be in the form of a semicircle, a quadrant, or a hexagon, or may be further expanded according to the number of poles of the rotor.

또한, 상기 반원형의 회전 전극과 픽업 전극은 각각 180°의 각도를 갖는 한 개의 전극을 포함할 수 있고, 상기 사분원의 회전 전극과 픽업 전극은 90°의 각도를 갖는 마주보는 한쌍의 전극을 포함할 수 있으며, 상기 육분원의 회전 전극과 픽업 전극은 60°의 각도를 갖는 세개의 전극을 포함할 수 있다.The semi-circular rotating electrode and the pick-up electrode may each include one electrode having an angle of 180 °, and the rotating electrode and the pick-up electrode of the quadrant include a pair of opposing electrodes having an angle of 90 ° And the rotary electrode and the pick-up electrode of the meat source may include three electrodes having an angle of 60 ° .

또한, 상기 검출 전극부는 가이드 링과, 상기 가이드 링의 내부 중앙에 배치된 구동 전극과, 상기 가이드 링과 상기 구동 전극의 사이에 배치된 상기 픽업 전극을 포함할 수 있다.The detection electrode unit may include a guide ring, a driving electrode disposed at an inner center of the guide ring, and the pickup electrode disposed between the guide ring and the driving electrode.

또한, 상기 회전 전극부와 상기 검출 전극부는 서로 대향하여 배치되거나 서로 어긋나게 배치되는 적어도 하나의 보완 전극을 더 포함할 수 있다.The rotation electrode unit and the detection electrode unit may further include at least one complementary electrode arranged to face each other or to be shifted from each other.

또한, 상기 로터 위치 검출부는 상기 검출 전극부에 배치된 구동 전극에서 발생된 구동 주파수와 상기 픽업 전극으로부터 출력된 출력 전압 간 크기 차이를 포함한 출력 신호를 통해 상기 로터의 위치를 검출할 수 있거나, 상기 구동 주파수를 특정 주파수로 변조한 사인 또는 코사인 신호를 사용하고, 상기 로터의 회전에 따른 상기 픽업 전극으로부터 출력된 출력 신호를 증폭 변조하고, 복조하여 상기 로터의 위치를 검출할 수도 있다.The rotor position detecting unit may detect the position of the rotor through an output signal including a magnitude difference between a driving frequency generated at a driving electrode disposed at the detecting electrode unit and an output voltage outputted from the pick-up electrode, A sine or cosine signal obtained by modulating the driving frequency to a specific frequency may be used and the position of the rotor may be detected by amplifying and demodulating the output signal output from the pick-up electrode according to the rotation of the rotor.

또한, 상기 구동 주파수는 디지탈 또는 아날로그 주파수 성분을 포함할 수 있다.In addition, the driving frequency may include digital or analog frequency components.

이상과 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 회전 전극과 검출 전극을 통해 로터의 위치를 정확히 측정함으로써, 기존의 홀 센서 등에 비해 위치 측정 오차를 줄이는 효과가 있다.As described above, the various embodiments of the present invention have the effect of reducing the position measurement error compared to the conventional Hall sensor by accurately measuring the position of the rotor through the rotary electrode and the detection electrode.

또한, 본 발명의 다양한 실시예는 기존의 마그넷과 홀 센서에 비해 제작 단가가 낮은 회전 전극과 검출 전극을 사용함으로써, 로터 위치 측정과 관련한 제작 비용을 줄이는 효과가 있다.In addition, the various embodiments of the present invention have the effect of reducing manufacturing costs associated with rotor position measurement by using a rotary electrode and a sensing electrode having a lower manufacturing cost than conventional magnet and Hall sensors.

본 발명의 효과는 이상의 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 측정 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 실시예에 따른 회전 전극부의 회전 전극 구조를 나타낸 도면이다.
도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명의 실시예에 따라 회전 전극부에 대향하여 배치된 검출 전극부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부에서 검출되는 출력 전압과 각도 간의 제1 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 구동 주파수에 따른 출력 전압과 각도 간의 디지털 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 구동 주파수에 따른 출력 전압과 각도 간의 아날로그 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 도 4와 다른 형태의 보완 출력 신호를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, It is to be understood, however, that the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a block diagram showing a configuration of a rotor position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 (a) to 2 (c) are views showing the structure of a rotary electrode of a rotary electrode unit according to an embodiment of the present invention.
3 (a) to 3 (c) are views showing the structure of a detecting electrode portion disposed opposite to the rotating electrode portion according to the embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a first output signal between an output voltage and an angle detected by a rotor position detector according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a digital output signal between an output voltage and an angle according to a driving frequency detected by a rotor position detecting unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an analog output signal between an output voltage and an angle according to a driving frequency detected by a rotor position detecting unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a complementary output signal of a form different from that of FIG. 4 detected by the rotor position detector according to an embodiment of the present invention.

이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 용어들은 단지 특정한 일례를 설명하기 위하여 사용된 것이지 이들로부터 제한되는 것은 아니다.It is to be understood that the terms used in the following examples and claims are used only to illustrate specific examples and are not intended to be limiting thereof.

예를 들면, 이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 '및/또는'은 열거되는 관련 항목들 중 하나 이상의 항목에 대한 임의의 및 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.For example, the following embodiments and the " and / or " disclosed in the claims should be understood to include any and all possible combinations of one or more of the listed related items.

또한, 이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 '포함하다' 또는 '배치하다' 또는 '구비하다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is also to be understood that the terms such as " comprise ", " comprise ", or " comprise ", as well as the following embodiments and claims, It is to be understood that the term " comprising " does not exclude other elements but includes other elements.

또한, 이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 로터는 회전자의 한 종류로서 설명하지만, 다른 회전자에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.In addition, it should be noted that the rotor disclosed in the following embodiments and claims is described as one kind of rotor, but it can be applied to other rotors as well.

이하에서는, 로터를 포함한 로터 위치 측정 장치를 관련 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a rotor position measuring apparatus including a rotor will be described in more detail with reference to the related drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 측정 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a rotor position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 측정 장치는 로터(110), 샤프트(120), 회전 전극부(130), 검출 전극부(140) 및 로터 위치 검출부(150)를 포함한다.1, a rotor position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rotor 110, a shaft 120, a rotating electrode unit 130, a detecting electrode unit 140, and a rotor position detecting unit 150 do.

일 실시예에서, 로터(110)는 자동차용 전동기 또는 발전기에 설치된 회전자일 수 있고, 샤프트(120)는 로터(110)의 관통공에 삽입된 회전축을 가리킬 수 있다. 이때, 샤프트(120)는 로터(110)의 관통공에 삽입되어 로터(110)가 회전될 때 함께 회전될 수 있다.In one embodiment, the rotor 110 may be a motorized motor or a generator installed in the generator, and the shaft 120 may indicate a rotation axis inserted in the through hole of the rotor 110. At this time, the shaft 120 is inserted into the through hole of the rotor 110 and can be rotated together when the rotor 110 is rotated.

언급된 로터(110) 및 샤프트(120)는 자동차의 회전자 또는 회전축에 한정되지만, 다른 기계 장치에서도 적용될 수 있음은 물론이다.It should be understood that the rotor 110 and the shaft 120 mentioned above are limited to the rotor or the rotary shaft of an automobile, but may also be applied to other mechanical devices.

일 실시예에서, 회전 전극부(130)는 샤프트(120)에 끼워져 로터(110)로부터 소정의 간격만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 로터(110)가 회전될 때, 함께 회전되는 샤프트(120)의 회전수 만큼 회전될 수 있다.The rotary electrode unit 130 may be disposed on the shaft 120 and spaced apart from the rotor 110 by a predetermined distance so that the shaft 120 rotates together with the rotor 110 when the rotor 110 is rotated. As shown in FIG.

일 실시예에서, 검출 전극부(140)는 회전 전극부(130) 처럼 샤프트(120)에 끼워지지 않은 채, 회전 전극(130)에 대향하여 상기 회전 전극(130)으로부터 소정의 간격 만큼 이격되어 배치될 수 있다.In one embodiment, the detecting electrode unit 140 is spaced from the rotating electrode 130 by a predetermined distance in opposition to the rotating electrode 130 without being fitted in the shaft 120 as the rotating electrode unit 130 .

이러한 검출 전극부(140)는 회전되고 있는 샤프트(120)의 회전량을 측정할 수 있다.The detection electrode unit 140 can measure the amount of rotation of the shaft 120 being rotated.

일 실시예에서, 로터 위치 검출부(150)는 검출 전극부(140)에 전기적으로 연결되어, 회전 전극부(130)와 검출 전극부(140) 사이의 정전 용량 변화에 따른 출력 신호를 검출할 수 있다.The rotor position detector 150 may be electrically connected to the detecting electrode unit 140 to detect an output signal corresponding to a change in capacitance between the rotating electrode unit 130 and the detecting electrode unit 140 have.

예를 들면, 샤프트(120)와 같은 수로 회전하는 회전 전극(130)과 상기 회전 전극(130)과 대향하는 검출 전극부(140)가 구동하여 서로 상호 작용하면, 로터(110)의 회전각으로부터 변화된 정전 용량에 따른 출력 신호를 검출 전극부(140)으로부터 검출함으로써, 로터의 위치를 정확히 측정하게 된다.For example, when the rotating electrode 130 rotating in the same number as the shaft 120 and the detecting electrode unit 140 facing the rotating electrode 130 are driven and interact with each other, By detecting the output signal according to the changed electrostatic capacity from the detecting electrode unit 140, the position of the rotor can be accurately measured.

기존에는 로터 위치를 측정하기 위해서 전술한 회전 전극부(130)와 검출 전극부(140)를 사용하지 않고 홀 센서와 마그넷을 사용함으로써, 홀 센서가 로터의 위치를 측정시 로터 위치 오차가 발생하였지만, 본 실시예에서는 홀 센서와 마그넷 대신 회전 전극부(130)와 검출 전극부(140)를 둠으로써, 로터 위치 오차를 발생시키지 않는다.Conventionally, when the Hall sensor and the magnet are used without using the rotation electrode unit 130 and the detection electrode unit 140 to measure the rotor position, a rotor position error occurs when the hall sensor measures the position of the rotor In the present embodiment, the rotor electrode unit 130 and the detection electrode unit 140 are provided instead of the hall sensor and the magnet, so that the rotor position error is not generated.

이하에서는, 전술한 회전 전극부(130) 및 검출 전극부(140)의 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the structures of the rotating electrode unit 130 and the detecting electrode unit 140 will be described in more detail.

도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 실시예에 따른 회전 전극부의 회전 전극 구조를 나타낸 도면으로서, 도 2(a)는 반원형의 회전 전극 형태를 나타내고, 도 2(b)는 사분원의 회전 전극 형태를 나타내며, 도 2(c)는 육분원의 회전 전극 형태를 나타낸 도면이다.2 (a) to 2 (c) are views showing a structure of a rotary electrode of a rotary electrode unit according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 (a) FIG. 2 (c) is a view showing the shape of a rotary electrode of a meat source.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 회전 전극부(130)는 반원형, 사분원 및 육분원 형태 중 어느 하나의 형태를 갖는 회전 전극(131, 132, 133)을 포함할 수 있다.As shown in the drawing, the rotary electrode unit 130 according to one embodiment may include rotary electrodes 131, 132, and 133 having any one of a semicircular shape, a quadrant shape, and a hexagonal shape.

예를 들면, 회전 전극부(130)는 도 2(a)에서와 같이 180°의 각도를 갖는 한 개의 반원형 회전 전극(131), 도 2(b)에서와 같이 90°의 각도를 갖는 마주보는 한쌍의 사분원 형태의 회전 전극(132) 및 도 2(c)에서와 같이 60°의 각도를 갖는 세개의 육분원 형태의 회전 전극(133) 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 2A, the rotary electrode unit 130 includes one semicircular rotary electrode 131 having an angle of 180 °, It may have any one of a pair of quadrant-shaped rotating electrodes 132 and three hexagonal-shaped rotating electrodes 133 having an angle of 60 degrees as shown in Fig. 2 (c).

그러나, 이와 같은 회전 전극부(130)의 개수에 한정되지 않고 로터(110)의 폴리(POLE) 수에라 더 확장되어질 수도 있다.However, the present invention is not limited to the number of the rotating electrode units 130, but may be extended to the number of poles of the rotor 110.

이러한 형태의 회전 전극(131, 132, 133)은 모두 일측이 원의 지름 모양을 갖지만, 전혀 다른 모양의 형태를 가질 수도 있으며, 참조 부호 132의 회전 전극은 서로 대향하여 배치되거나 서로 어긋나게 배치될 수 있다.Each of the rotation electrodes 131, 132, and 133 has a circular shape on one side, but may have a completely different shape, and the rotation electrodes 132 may be arranged to face each other or to be offset from each other have.

이처럼, 회전 전극(131, 132, 133)의 개수, 배치 및 모양 등을 다양하게 갖는 이유는 앞서 설명한 로터 위치 검출부(150)에서 로터 위치를 검출하는데 필요한 출력 신호의 형태에 영향을 주기 때문이다.The reason why the number, arrangement, and shape of the rotating electrodes 131, 132, and 133 are variously influenced is that the rotor position detector 150 described above affects the form of the output signal required to detect the rotor position.

도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명의 실시예에 따라 회전 전극부에 대향하여 배치된 검출 전극부의 구조를 나타낸 도면이다.3 (a) to 3 (c) are views showing the structure of a detecting electrode portion disposed opposite to the rotating electrode portion according to the embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 검출 전극부(140)는 가이드 링(141)과, 가이드 링(141)의 내부 중앙에 배치된 구동 전극(142) 및 상기 가이드 링(141)과 구동 전극(142)의 사이에 배치된 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)을 포함할 수 있다.As shown in the figure, the detecting electrode unit 140 according to one embodiment includes a guide ring 141, a driving electrode 142 disposed at the center of the inside of the guide ring 141, And at least one pick-up electrode (143, 144, 145) disposed between the pair of electrodes (142).

이중에서, 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)은 반원형, 사분원 및 육분원 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3(a)에 도시된 픽업 전극(143)은 180°의 각도를 갖는 한 개의 반원형 형태를 가질 수 있고, 도 3(b)에 도시된 픽업 전극(144)은 90°의 각도를 갖는 마주보는 한쌍의 사분원 형태를 가질 수 있으며, 도 3(c)에 도시된 픽업 전극(145)은 60°의 각도를 갖는 세개의 육분원 형태를 가질 수 있다.In this case, at least one pickup electrode 143, 144, 145 may have any one of a semicircular shape, a quadrant shape, and a hexagonal shape. For example, the pick-up electrode 143 shown in Fig. 3 (a) may have one semicircular shape with an angle of 180 degrees, and the pick-up electrode 144 shown in Fig. And the pick-up electrode 145 shown in FIG. 3 (c) may have three hexagonal shapes having an angle of 60 degrees.

이러한 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)은 앞서 설명한 회전 전극부(130)의 회전 전극(131, 132, 133)의 형태와 개수면에서 동일할 뿐만 아니라, 모양도 동일하게 설계될 수 있으며, 로터(110)의 폴리(POLE) 수에라 더 확장되는 개수를 가질 수 있고, 참조 부호 132의 회전 전극 처럼 서로 어긋나게 배치될 수 있거나, 서로 대향하여 배치될 수도 있다.The at least one pick-up electrode 143, 144, and 145 are not only the same in shape and size as the rotation electrodes 131, 132, and 133 of the rotation electrode unit 130 described above, And may have a number that extends further than the poly (POLE) number of the rotor 110, and may be disposed to be offset from each other like a rotating electrode 132, or may be disposed opposite to each other.

이와 같이, 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)과 회전 전극(131, 132, 133)간 개수, 배치 및 모양 등을 다양하게 갖는 이유는 보다 정확한 로터 위치 변화를 측정하는데 필요한 출력 신호를 생성하기 위함이다.The reason why the number, arrangement and shape of at least one of the pickup electrodes 143, 144, and 145 and the rotation electrodes 131, 132, and 133 are variously varied is that the output signal required for more accurate measurement of the rotor position In order to generate.

예를 들면, 구동 전극(142)이 동작되고, 이로부터 영향을 받는 회전 전극부(130)의 회전 전극(131, 132, 133)과 검출 전극부(140)의 픽업 전극(143, 144, 145)이 상호 작용할 때, 픽업 전극(143, 144, 145)에서 정전 용량 변화에 따른 보다 정확한 출력 신호를 발생시킬 수 있다.For example, the driving electrode 142 is operated, and the rotation electrodes 131, 132, and 133 of the rotary electrode unit 130 and the pickup electrodes 143, 144, and 145 of the detection electrode unit 140, The electrodes 143, 144, and 145 can generate a more accurate output signal in accordance with the capacitance change.

이를 위해, 구동 전극(142)이 전압(미도시)이 인가될 때 구동됨으로써, 회전 전극부(130)의 회전 전극(131, 132, 133)과 검출 전극부(140)의 픽업 전극(143, 144, 145)간 상호 작용에 필요한 구동 주파수를 발생시킬 수 있다.132 and 133 of the rotary electrode unit 130 and the pickup electrodes 143 and 143 of the detection electrode unit 140 by being driven when a voltage (not shown) is applied to the drive electrode 142, 144, and 145) can be generated.

이와 같이 구성하면, 회전 전극부(130)의 회전 전극(131, 132, 133)의 회전 위치와 검출 전극부(140)의 픽업 전극(143, 144, 145)의 위치간 차이에 따라 구동 전극(142)의 전압 대비 픽업 전극(143, 144, 145)의 전압이 다르게 발생할 수 있고, 이 출력 전압을 이후에 설명할 로처 위치 검출부(150)로 출력시킬 수 있다.According to this configuration, the driving electrodes (131, 132, 133) of the rotating electrode unit 130 are driven in accordance with the difference between the rotational position of the rotating electrode unit 130 and the position of the pickup electrodes 143, 144, 145 of the detecting electrode unit 140 The voltages of the pick-up electrodes 143, 144, and 145 may be different from each other and the output voltage may be output to the location detector 150 to be described later.

이런 경우, 도 1에 도시된 로터 위치 검출부(150)는 예컨대, 검출 전극부(140)에 배치된 구동 전극(142)에서 발생된 구동 주파수와 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)으로부터 출력된 출력 전압 간 크기 차이를 포함한 출력 신호를 통해 로터의 위치를 정확히 검출할 수 있다.In this case, the rotor position detecting unit 150 shown in FIG. 1 detects the driving frequency generated from the driving electrode 142 disposed on the detecting electrode unit 140 and the driving frequency generated from the at least one pickup electrode 143, 144, The position of the rotor can be accurately detected through the output signal including the magnitude difference between the output voltages outputted.

게다가, 도 1에 도시된 로터 위치 검출부(150)는 구동 주파수를 특정 주파수로 변조한 사인 또는 코사인 신호를 사용하고, 로터의 회전에 따른 적어도 하나의 픽업 전극(143, 144, 145)으로부터 출력된 출력 신호를 증폭 변조하고, 복조함으로써, 이를 토대로 로터(110)의 위치를 정확히 검출할 수도 있다.In addition, the rotor position detector 150 shown in FIG. 1 uses a sine or cosine signal obtained by modulating the driving frequency to a specific frequency, and outputs the sine or cosine signal output from at least one pickup electrode 143, 144, Modulates the output signal, and demodulates the output signal, thereby accurately detecting the position of the rotor 110 based on the output signal.

이때, 출력 신호는 디지탈 신호 또는 아날로그 신호를 포함할 수 있으며, 출력 신호 증폭 변조 및 복조는 통상적으로 널리 알려져 있어 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.At this time, the output signal may include a digital signal or an analog signal, and the output signal amplification modulation and demodulation are generally well known, and a description thereof will be omitted.

이하에서는, 출력 전압과 각도간의 관계 및/또는 구동 주파수에 따른 출력 전압과 각도간의 관계와 관련한 출력 신호에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the output signal related to the relationship between the output voltage and the angle and / or the relationship between the output voltage and the angle according to the driving frequency will be described in more detail.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부에서 검출되는 출력 전압과 각도 간의 제1 출력 신호를 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating a first output signal between an output voltage and an angle detected by a rotor position detector according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부(150)는 구동 전극(142)이 구동될 때, 회전 전극(131,132,133)과 픽업 전극(143,144,145)간 상호 작용을 통해 픽업 전극(143,144,145)으로부터 삼각파 형태의 출력 전압을 검출할 수 있고, 삼각파 형태의 출력 전압에 대응하는 각도 값을 검출할 수 있으며, 이 검출된 각도 값을 통해 로터의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.4, the rotor position detector 150 according to the embodiment of the present invention detects the position of the pick-up electrodes 143, 144, and 145 through interaction between the rotation electrodes 131, 132, and 133 and the pick-up electrodes 143, 144, and 145 when the drive electrodes 142 are driven. It is possible to detect an output voltage in the form of a triangle wave and detect an angle value corresponding to an output voltage in the form of a triangle wave, and the position of the rotor can be accurately measured through the detected angle value.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 구동 주파수에 따른 출력 전압과 각도 간의 디지털 출력 신호를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a digital output signal between an output voltage and an angle according to a driving frequency detected by a rotor position detecting unit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부(150)는 구동 전극(142)이 구동될 때, 회전 전극(131,132,133)과 픽업 전극(143,144,145)간 상호 작용을 통해 픽업 전극(143,144,145)으로부터 디지털 주파수 성분의 구동 주파수에 따른 출력 전압을 검출할 수 있고, 이 출력 전압에 대응하는 각도 값을 검출할 수 있으며, 이 검출된 각도 값을 통해 로터의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.5, a rotor position detector 150 according to an embodiment of the present invention detects the position of the pick-up electrodes 143, 144, and 145 through interaction between the rotation electrodes 131, 132, and 133 and the pickup electrodes 143, 144, and 145 when the drive electrodes 142 are driven. Can detect the output voltage according to the driving frequency of the digital frequency component from the output voltage of the motor, and can detect an angle value corresponding to the output voltage, and can accurately measure the position of the rotor through the detected angle value.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 구동 주파수에 따른 출력 전압과 각도 간의 아날로그 출력 신호를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing an analog output signal between an output voltage and an angle according to a driving frequency detected by a rotor position detecting unit according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부(150)는 구동 전극(142)이 구동될 때, 회전 전극(131,132,133)과 픽업 전극(143,144,145)간 상호 작용을 통해 픽업 전극(143,144,145)으로부터 아날로그 주파수 성분의 구동 주파수에 따른 출력 전압을 검출할 수 있고, 이 출력 전압에 대응하는 각도 값을 검출할 수 있으며, 이 검출된 각도 값을 통해 로터의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.6, the rotor position detector 150 according to the embodiment of the present invention detects the position of the pick-up electrodes 143, 144, and 145 through interaction between the rotation electrodes 131, 132, and 133 and the pickup electrodes 143, 144, and 145 when the drive electrodes 142 are driven. Can detect an output voltage according to the driving frequency of the analog frequency component, detect an angle value corresponding to the output voltage, and accurately measure the position of the rotor through the detected angle value.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 로터 위치 검출부에서 검출되는 도 4와 다른 형태의 보완 출력 신호를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a complementary output signal of a form different from that of FIG. 4 detected by the rotor position detector according to an embodiment of the present invention.

도 7를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 측정 장치는 회전 전극부(130)의 회전 전극(131, 132, 133) 및/또는 검출 전극부(140)의 픽업 전극(143, 144, 145) 처럼 서로 대향하여 배치되거나 서로 어긋나게 배치되는 보완 전극(미도시)를 더 포함할 수 있다.7, the rotor position measuring apparatus according to the embodiment of the present invention includes the rotation electrodes 131, 132 and 133 of the rotary electrode unit 130 and / or the pickup electrodes 143 and 144 of the detection electrode unit 140 (Not shown), which are disposed opposite to each other or arranged to be shifted from each other as shown in FIG.

이런 경우, 본 발명의 실시예에 따른 로터 위치 검출부(150)는 구동 전극(142)이 구동될 때, 보완 전극간 상호 작용과 회전 전극(131,132,133)과 픽업 전극(143,144,145)간 상호 작용을 통해 픽업 전극(143,144,145)으로부터 삼각파 형태의 출력 전압과 역삼각파 형태의 출력 전압을 동시에 검출할 수 있고, 삼각파 형태의 출력 전압과 역삼각파 형태의 출력 전압간 차이로부터 각도 값을 검출할 수 있으며, 이 검출된 각도 값을 통해 로터의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 언급된 상기 삼각파 형태의 출력 전압과 역삼각파 형태의 출력 전압은 서로 대칭적인 전압을 가리키며, 이러한 전압의 원인은 보완 전극에 의해 가능함은 물론이다.In this case, the rotor position detector 150 according to the embodiment of the present invention detects the position of the pick-up 140 through the interaction between the complementary electrodes and the interaction between the rotation electrodes 131, 132, 133 and the pickup electrodes 143, 144, 145 when the drive electrode 142 is driven. It is possible to simultaneously detect an output voltage in the form of a triangle wave and an output voltage in the form of an inverted triangle wave from the electrodes 143, 144 and 145 and detect an angle value from the difference between the output voltage in the form of a triangle wave and the output voltage in the form of an inverted triangle wave. The position of the rotor can be accurately measured through the angular value, and the output voltage of the triangular wave type and the output voltage of the inverted triangular wave type are symmetrical to each other. .

이상과 같이 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있는 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Can be recognized.

따라서 이상에서 기술한 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 앞의 실시예들로만 제한하고자 하는 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 순서에 불과하며, 다른 단계들이 더 추가되거나 일부 단계들이 삭제될 수 있음은 물론이다.Therefore, the embodiments described above are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the present invention to the foregoing embodiments. It is to be understood that the flowcharts shown in the drawings are merely illustrative examples for achieving the most desirable results in the practice of the present invention, and that other steps may be added or some steps may be deleted.

본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention will be defined by the appended claims, but all changes or modifications derived from the equivalents, as well as those directly derived from the claims, are also included in the scope of the present invention. .

110 : 로터 120 : 샤프트
130 : 회전 전극부 131,132,133 : 회전 전극
140 : 검출 전극부 141 : 가이드 링
142 : 구동 전극 143,144,145 : 픽업 전극
150 : 로터 위치 검출부110: rotor 120: shaft
130: rotation electrode part 131, 132, 133:
140: detecting electrode part 141: guide ring
142: driving electrodes 143, 144, 145: pick-up electrodes
150:

Claims (12)

로터;
상기 로터의 관통공에 삽입된 샤프트;
상기 샤프트에 끼워져 상기 로터로부터 이격 배치되어, 상기 샤프트의 회전수만큼 회전하는 회전 전극부;
상기 회전 전극으로부터 이격 배치되어, 상기 샤프트의 회전량을 측정하는 검출 전극부; 및
상기 회전 전극부와 상기 검출 전극부 사이의 정전 용량 변화를 검출하고, 상기 검출된 정전 용량 변화에 따른 출력 신호에 기반하여 상기 로터의 위치를 검출하는 로터 위치 검출부;
를 포함하는 로터 위치 측정 장치.Rotor;
A shaft inserted into the through hole of the rotor;
A rotary electrode part fitted to the shaft and spaced apart from the rotor, the rotary electrode part being rotated by the number of rotations of the shaft;
A detecting electrode unit disposed apart from the rotating electrode and measuring the amount of rotation of the shaft; And
A rotor position detector that detects a change in capacitance between the rotary electrode unit and the detection electrode unit and detects a position of the rotor based on an output signal according to the detected capacitance change;
And the rotor position measuring device. 제1항에 있어서,
상기 회전 전극부는, 적어도 하나의 회전 전극을 포함하고, 상기 검출 전극부는, 적어도 하나의 픽업 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the rotating electrode portion includes at least one rotating electrode, and the detecting electrode portion includes at least one pick-up electrode. 제2항에 있어서,
상기 회전 전극과 상기 픽업 전극은, 동일한 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the rotation electrode and the pick-up electrode have the same number. 제3항에 있어서,
상기 회전 전극과 픽업 전극은, 반원형, 사분원 및 육분원 형태 중 어느 하나의 형태이거나, 상기 로터의 폴리(POLE) 수에 따라 더 확장되는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the rotating electrode and the pick-up electrode are in the form of a semicircle, a quadrant, or a hexagon, or are further extended according to the number of poles of the rotor. 제4항에 있어서,
상기 반원형의 회전 전극과 픽업 전극은, 각각 180°의 각도를 갖는 한 개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the semicircular rotary electrode and the pick-up electrode comprise one electrode each having an angle of 180 °. 제4항에 있어서,
상기 사분원의 회전 전극과 픽업 전극은, 90°의 각도를 갖는 마주보는 한쌍전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the rotating electrode of the quadrant and the pickup electrode comprise opposing pair of electrodes having an angle of 90 degrees. 제4항에 있어서,
상기 육분원의 회전 전극과 픽업 전극은, 60°의 각도를 갖는 세개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the rotating electrode and the pick-up electrode of the meat source include three electrodes having an angle of 60 degrees. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 검출 전극부는,
가이드 링과,
상기 가이드 링의 내부 중앙에 배치된 구동 전극과,
상기 가이드 링과 상기 구동 전극의 사이에 배치된 상기 픽업 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.The method according to claim 2 or 3,
The detection electrode unit
A guide ring,
A drive electrode disposed at the center of the inside of the guide ring,
And the pick-up electrode disposed between the guide ring and the drive electrode. 제8항에 있어서,
상기 회전 전극부와 상기 검출 전극부는 서로 대향하여 배치되거나 서로 어긋나게 배치되는 적어도 하나의 보완 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the rotary electrode unit and the detection electrode unit further include at least one complementary electrode arranged to face each other or to be offset from each other. 제8항에 있어서,
상기 로터 위치 검출부는,
상기 검출 전극부에 배치된 구동 전극에서 발생된 구동 주파수와 상기 픽업 전극으로부터 출력된 출력 전압 간 크기 차이를 포함한 출력 신호를 통해 상기 로터의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the rotor position detection unit comprises:
Wherein a position of the rotor is detected through an output signal including a magnitude difference between a driving frequency generated at a driving electrode disposed at the detecting electrode unit and an output voltage outputted from the pick-up electrode. 제10항에 있어서,
상기 로터 위치 검출부는,
상기 구동 주파수를 특정 주파수로 변조한 사인 또는 코사인 신호를 사용하고, 상기 로터의 회전에 따른 상기 픽업 전극으로부터 출력된 출력 신호를 증폭 변조하고, 복조하여 상기 로터의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the rotor position detection unit comprises:
Wherein a position of the rotor is detected by using a sine or cosine signal obtained by modulating the driving frequency to a specific frequency, amplifying and demodulating the output signal output from the pick-up electrode according to the rotation of the rotor, Position measuring device. 제11항에 있어서,
상기 구동 주파수는,
디지탈 또는 아날로그 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터 위치 측정 장치.12. The method of claim 11,
The driving frequency may be,
And a digital or analog frequency component.
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