(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6385672
(24)【登録日】2018年8月17日
(45)【発行日】2018年9月5日
(54)【発明の名称】モータ
(51)【国際特許分類】
H02K 11/215 20160101AFI20180827BHJP
H02K 11/22 20160101ALI20180827BHJP
G01D 5/245 20060101ALI20180827BHJP
【FI】
H02K11/215
H02K11/22
G01D5/245 H
【請求項の数】14
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2013-259864(P2013-259864)
(22)【出願日】2013年12月17日
(65)【公開番号】特開2014-121266(P2014-121266A)
(43)【公開日】2014年6月30日
【審査請求日】2016年12月14日
(31)【優先権主張番号】10-2012-0147320
(32)【優先日】2012年12月17日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】513276101
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(72)【発明者】
【氏名】パク,ジェヒョン
【審査官】
小林 紀和
(56)【参考文献】
【文献】
特開平03−082359(JP,A)
【文献】
特開2007−135258(JP,A)
【文献】
特開平08−029201(JP,A)
【文献】
特開2014−013163(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 11/215
G01D 5/245
H02K 11/22
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(drive magnet)を含む回転子と、
前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、
前記センシングユニットは、
縁部に沿って形成された複数のホール(hole)を含むセンシングプレートと、
前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記複数のホールより近く位置するセンシングマグネットと、
前記ホールの上部に配置され、前記ホールを通過する光を感知する第1のセンサと、
前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの磁束変化を感知する第2のセンサと、を含み、
前記センシングマグネットは、交互に配置された複数のN極及び複数のS極を含み、前記複数のN極及び前記複数のS極は、前記ドライブマグネットの極に対応して配置され、
前記複数のホールは円形状を備え、
前記複数のホールのそれぞれの中心と前記回転軸の中心の間の距離は等しく、
前記複数のホールは、円周方向に等間隔で配置され、
前記第1のセンサは、光が反射される時にOn信号を出力し、且つ、光が反射されない時にOff信号を出力し、
前記第2のセンサは、N極でOn信号を出力し、且つ、S極でOff信号を出力することを特徴とするモータ。
【請求項2】
前記第1のセンサは、光センサであり、前記第2のセンサは、ホールIC(Hall IC)であることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでN極とS極が交互に配列されるように構成されることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
【請求項4】
前記センシングプレートの前記複数のホールの個数は、前記センシングマグネットのN極の個数またはS極の個数より多いことを特徴とする請求項3に記載のモータ。
【請求項5】
回転軸と、
前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(drive magnet)を含む回転子と、
前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、
前記センシングユニットは、
縁部に沿って形成された複数の第1のホールと、前記回転軸を囲んで、前記複数の第1のホールよりも前記回転軸に近接した位置に形成された複数の第2のホールとを含むセンシングプレートと、
前記複数の第1及び第2のホールの上部に各々配置され、前記複数の第1及び第2のホールを通過する光を感知する第1及び第2のセンサと、を含み、
前記複数の第2のホールは、前記ドライブマグネットの極に対応して配置され、
前記複数の第1のホールは円形状を備え、
前記複数の第1のホールのそれぞれの中心と前記回転軸の中心の間の距離は等しく、
前記複数の第1のホールは、円周方向に等間隔で配置され、
前記第1及び第2のセンサは、光が反射される時にOn信号を出力し、且つ、光が反射されない時にOff信号を出力することを特徴とするモータ。
【請求項6】
前記第1及び第2のセンサは、光センサであることを特徴とする請求項5に記載のモータ。
【請求項7】
前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでN極とS極が交互に配列されるように構成され、
前記複数の第2のホールは、前記ドライブマグネットのN極またはS極と対応して形成されることを特徴とする請求項5に記載のモータ。
【請求項8】
前記複数の第1のホールの個数は、前記複数の第2のホールの個数より多いことを特徴とする請求項5に記載のモータ。
【請求項9】
回転軸を囲んで、回転子の上部に位置し、縁部に沿って形成された複数のホールを含むセンシングプレートと、
前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記複数のホールより近く位置するセンシングマグネットと、
前記ホールの上部に配置され、前記ホールを通過する光を感知する第1のセンサと、
前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの磁束変化を感知する第2のセンサと、を含み、
前記センシングマグネットは、交互に配置された複数のN極及び複数のS極を含み、前記複数のN極及び前記複数のS極は、前記回転子に挿入されたドライブマグネットの極に対応して配置され、
前記複数のホールは円形状を備え、
前記複数のホールのそれぞれの中心と前記回転軸の中心の間の距離は等しく、
前記複数のホールは、円周方向に等間隔で配置され、
前記第1のセンサは、光が反射される時にOn信号を出力し、且つ、光が反射されない時にOff信号を出力し、
前記第2のセンサは、N極でOn信号を出力し、且つ、S極でOff信号を出力することを特徴とするセンシングユニット。
【請求項10】
前記第1のセンサは、光センサであり、前記第2のセンサは、ホールIC(Hall IC)であることを特徴とする請求項9に記載のセンシングユニット。
【請求項11】
前記センシングプレートの前記複数のホールの個数は、前記センシングマグネットのN極の個数またはS極の個数より多いことを特徴とする請求項9に記載のセンシングユニット。
【請求項12】
回転軸を囲んで、回転子の上部に位置し、縁部に沿って形成された複数の第1のホールと、前記回転軸を囲んで、前記複数の第1のホールよりも前記回転軸に近接した位置に形成された複数の第2のホールとを含むセンシングプレートと、
前記複数の第1及び第2のホールの上部に各々配置され、前記複数の第1及び第2のホールを通過する光を感知する第1及び第2のセンサと、を含み、
前記複数の第2のホールは、前記回転子に挿入されたドライブマグネットの極に対応して配置され、
前記複数の第1のホールは円形状を備え、
前記複数の第1のホールのそれぞれの中心と前記回転軸の中心の間の距離は等しく、
前記複数の第1のホールは、円周方向に等間隔で配置され、
前記第1及び第2のセンサは、光が反射される時にOn信号を出力し、且つ、光が反射されない時にOff信号を出力することを特徴とするセンシングユニット。
【請求項13】
前記第1及び第2のセンサは、光センサであることを特徴とする請求項12に記載のセンシングユニット。
【請求項14】
前記複数の第1ホールの個数は、前記複数の第2のホールの個数より多いことを特徴とする請求項12に記載のセンシングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関し、より詳細には、モータのセンシングユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、モータは、回転軸と、回転軸を囲む回転子と、回転子と所定間隔を有する固定子と、固定子を固定するハウジングと、を含む。
【0003】
回転軸は、ハウジングにより支持される。回転子は、回転軸を囲むロータコア(roter core)及びロータコアに結合されたドライブマグネット(drive magnet)を含む。固定子は、複数のステータコア(Stator Core)及びステータコアごとに巻線されたコイル(coil)を含む。固定子に電流が印加されると、固定子と回転子の相互作用により回転子が回転する。
【0004】
モータは、その回転量を検出するためのセンシングマグネット(sensing magnet)とセンサを含むことができる。一般的なセンシングマグネットは、内輪に着磁されてドライブマグネットと対称して配列されるメイン(Main)極及び外輪に着磁されてメイン極より細分化されて配列されるFG(Frequency Generator) 極を含む。
【0005】
これによれば、モータの回転角度を細密に測定することができ、モータの駆動をスムーズにすることができる。しかし、メイン極とFG極との間の磁束干渉が発生でき、それにより波形が歪曲されることがある。
【0006】
メイン極とFGと極の間にダミトラックを配置することができるが、センシングマグネットのサイズに限界があるので、ダミトラックのための空間確保が難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、モータのセンシングユニットの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一実施形態よるモータは、回転軸と、前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(drive magnet)を含む回転子と、前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、前記センシングユニットは、縁部に沿って複数のホール(hole)が形成されたセンシングプレートと、前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第1のセンサと、前記センシングマグネットの上部に配置され、前記センシングマグネットの変化を感知する第2のセンサと、を含む。
【0009】
前記第1のセンサは、光センサであり、前記第2のセンサは、ホールIC(Hall IC)である。
【0010】
前記ドライブマグネットは、前記回転子の周りでN極とS極が相互に配列され、前記センシングマグネットは、前記ドライブマグネットと対称して配列される複数の極を含む。
【0011】
前記センシングプレートのホールの個数は、前記センシングマグネットのN極の個数またはS極の個数より多い。
【0012】
本発明の他の実施形態によるモータは、回転軸と、前記回転軸を囲んで、前記回転軸とともに回転し、ドライブマグネット(drive magnet)を含む回転子と、前記回転軸を囲んで、前記回転子の上部に位置し、前記回転子の回転を検出するセンシングユニットと、を含み、前記センシングユニットは、縁部に沿って複数の第1のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第1のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第2のホールが形成されるセンシングプレートと、前記第1のホール及び前記第2のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第1及び第2のセンサと、を含む。
【0013】
前記第1及び第2のセンサは、光センサである。
【0014】
前記ドライブマグネットは、前記回転子周りでN極とS極が相互に配列され、前記第2のホールは、前記ドライブマグネットのN極またはS極と対称して形成されることができる。
【0015】
前記第1のホールの個数は、前記第2のホールの個数より多い。
【0016】
本発明の一実施形態によるセンシングユニットは、回転軸を囲んで、縁部に沿って複数のホールが形成されたセンシングプレートと、前記センシングプレート上に搭載され、前記回転軸に対して前記ホールより近く位置するセンシングマグネットと、前記センシングプレートの上部に配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第1のセンサと、前記センシングマグネットの上部に配置され、 前記センシングマグネットの変化を感知する第2のセンサと、を含む。
【0017】
本発明の他の実施形態によるセンシングユニットは、回転軸を囲んで、縁部に沿って複数の第1のホールが形成され、前記回転軸に対して前記第1のホールより近接した位置に前記回転軸を囲む方向で複数の第2のホールが形成されるセンシングプレートと、前記第1のホール及び前記第2のホールの上部に各々配置され、前記センシングプレートの変化を感知する第1及び第2のセンサと、を含む。
【発明の効果】
【0018】
本発明の実施形態によれば、センシングマグネットのメイン極とFG(Frequency Generator)極との間の干渉による波形歪曲を防止することができる。また、センシングマグネットの一部または全部を削除することで、費用を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【
図1】
図1は、センシングマグネットの一例を示した図である。
【
図2】
図2は、
図1のセンシングマグネットが着磁されたモータの一部を示した断面図である。
【
図3】
図3は、本発明の一実施形態によるセンシングマグネットとセンシングプレートを示した図である。
【
図4】
図4は、
図3のセンシングマグネットとセンシングプレートを含むモータの一部を示した断面図である。
【
図5】
図5は、本発明の他の実施形態によるセンシングプレートを示した図である。
【
図6】
図6は、
図5のセンシングプレートを含むモータの一部を示した断面図である。
【
図7】
図7は、本発明の実施形態によるセンシングユニットから出力された波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明は、多様に変更可能であり、さまざまな実施形態を有することができる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び図面内容に基づいてなされた均等な変更および付加は、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【0021】
第1、第2などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は前記用語により限定されものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を脱しない範囲で、第1の構成要素は第2の構成要素と命名することができ、類似に第2の構成要素も第1の構成要素と命名することができる。及び/またはとの用語は、複数の関連された記載された項目の組み合わせまたは複数の関連された記載された項目の中のいずれか一項目を含む。
【0022】
いかなる構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるかあるいは「接続されて」いるとの用語は、ある構成要素が他の構成要素に直接的に連結されるかあるいは接続されることもできるが、中間に他の構成要素が介在することもできることを意味する。一方に、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるかあるいは「直接接続されて」いるとの用語は、中間に他の構成要素が存在しないことを意味する。
【0023】
本明細書で使用した用語は、但し、特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明はこれに限定されるものではない。単数の表現は、文脈上明白に相違に記載しない限り複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するのであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除することではない。
【0024】
特定しない限り、技術的や科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解される意味と同一な意味を有する。一般的に使用される辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致することと解でき、本出願において明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味を有することで解釈できない。
【0025】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明するが、図面符号に関係なく同一であるか対応する構成要素には同一な参照番号を付与し、その重複説明は省略する。
【0026】
図1は、センシングマグネットの一例であり、
図2は、
図1のセンシングマグネットが着磁されたモータの一部断面図である。
【0027】
図1を参照すれば、センシングマグネット10は、円盤状からなり、中心部には、回転軸が貫通するように貫通ホール1が形成される。
【0028】
センシングマグネット10は、貫通ホール1に隣接して円周方向に配置されるメイン(main)極2と縁部に形成されるFG(Frequency Generator)極3と、を含む。
【0029】
メイン極2は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される複数の極からなる。FG極3は、メイン極2より細分化された多くの極からなる。これによって、回転角度を一層細密に分割して測定することが可能であり、モータを一層スムーズに駆動することができる。
【0030】
図1及び
図2を参照すれば、センシングマグネット10は、センシングプレート20上に搭載され、センシングプレート20は、回転軸30を囲む。図示しなかったが、センシングプレート20は、回転軸30を囲んで回転軸30と一緒に回転する回転子の上部に位置する。
【0031】
センシングマグネット10の外輪であるFG極3と内輪であるメイン極2の上部には、各々ホール(Hall)IC(Integration Chip)40、50が配置され、センシングマグネット10の回転による磁束の変化を感知する。ホールIC40、50は、感知信号を電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)に伝達し、電子制御ユニットは、それを通じて回転子の回転を算出する。
【0032】
このような構造において、メイン極2とFG極3との間には、磁束干渉が発生して波形が歪曲することがある。メイン極2とFG極3との間にダミトラック(dummy track)4を配置して磁束干渉を減らすことはできるが、センシングマグネット10のサイズ(size)に限界があるので、ダミトラック4のための十分な空間を確保することが難しい。
【0033】
本発明の一実施形態によれば、センシングマグネットの外輪に該当するFG極を削除することで磁束干渉による波形歪曲を防止する。
【0034】
図3は、本発明の一実施形態によるセンシングマグネットとセンシングプレートを示し、
図4は、
図3のセンシングマグネットとセンシングプレートを含むモータの一部断面図である。
【0035】
図3を参照すれば、センシングマグネット110は、貫通ホールに隣接して円周方向に配置されるメイン(main)極を含む。メイン極は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される複数の極からなる。すなわち、ドライブマグネットは、回転子の周りでN極及びS極が相互に配列され、センシングマグネット110の複数の極は、ドライブマグネットのN極及びS極と対称して配列される。
【0036】
センシングプレート120は、センシングマグネット110を搭載し、縁部に沿って複数のホール(hole)122が形成される。ホール122の個数は、センシングマグネット110のN極またはS極の個数より多い。
【0037】
図3及び
図4を参照すれば、センシングプレート120上にセンシングマグネット110が搭載され、センシングプレート120は回転軸130を囲む。回転軸130と一緒に回転し、ドライブマグネットを含む回転子(図示せず)は、回転軸130を囲んで、センシングプレート120は、回転子の上部に位置する。センシングプレート120とセンシングマグネット110の上部には、各々センシングプレートとセンシングマグネットの変化を感知するセンサ140、150が配置される。
【0038】
ここで、センシングマグネット110、センシングプレート120、センサ140、150を統合してセンサユニットと言える。
【0039】
センシングマグネット110は、センシングプレート120に形成されたホールより回転軸130に対して近く位置する。
【0040】
センサ140は、センシングプレート120に形成されたホール122の上部に配置され、センシングプレート120の変化を感知する。そのために、センサ140は、ホール122を通過する光を感知する光センサで具現することができる。光センサは、例えば、タコメータ(tachometer)である。
【0041】
センサ150は、センシングマグネット110の上部に配置され、センシングマグネット110の磁束変化を感知する。そのために、センサ150は、ホール(Hall)ICで具現することができる。
【0042】
このように、センシングプレート120に形成された複数のホール(hole)122は、
図1のセンシングマグネット10のFG極3の役目を実行する。これによって、メイン極とFG極との間の磁束干渉を防止すると共にモータの回転角度を細密に測定することができる。
【0043】
本発明の他の実施形態によれば、センシングマグネットを削除することで磁束干渉による波形歪曲を防止することができる。
【0044】
図5は、本発明の他の実施形態によるセンシングプレートを示し、
図6は、
図5のセンシングプレートを含むモータの一部断面図である。
【0045】
図5を参照すれば、センシングプレート220は、回転軸が貫通するように形成された貫通ホールを含み、円盤状からなる。
【0046】
センシングプレート220には、縁部に沿って複数のホール(hole)222が形成される。また、回転軸に対してホール222より近接した位置に回転軸を囲む方向、すなわち、円周方向で複数のホール224が形成される。ホール224は、モータの回転子に挿入されたドライブマグネットと同一に配列される。すなわち、ドライブマグネットは、回転子の周りでN極及びS極が相互に配列され、ホール224は、ドライブマグネットのN極またはS極と対称するように配列される。そして、ホール222の個数は、ホール224の個数より多い。
【0047】
図5及び
図6を参照すれば、センシングプレート220は、回転軸230を囲む。図示しなかったが、回転軸230と一緒に回転してドライブマグネットを含む回転子は、回転軸を囲んで、センシングプレート220は、回転子の上部に位置する。センシングプレート220のホール222、224の上部には、各々センシングプレートの変化を感知するセンサ240、250が配置される。
【0048】
ここで、センシングプレート220、センサ240、250を統合してセンサユニットと言える。
【0049】
センサ240は、センシングプレート220の縁部に形成されたホール222の上部に配置され、センシングプレート220の変化を感知する。また、センサ250は、回転軸230に対してホール222より近接した位置に回転軸230を囲む方向に形成されたホール224の上部に配置され、センシングプレート220の変化を感知する。したがって、センサ240、250は、ホール222、224を通過する光を感知する光センサで具現することができる。光センサは、例えば、タコメータ(tachometer)である。
【0050】
このように、センシングプレート220に形成された複数のホール222は、
図1のセンシングマグネット10のFG極3の役目を実行し、ホール224は、
図1のセンシングマグネット10のメイン極2の役目を実行することができる。これによって、メイン極とFG極との間の磁束干渉を防止すると共にモータの回転角度を細密に測定することができる。
【0051】
図7は、本発明の実施形態によるセンシングユニットから出力された波形を示す。
図3によるセンシングユニットの場合、センシングマグネットに対するホールICは、N極で1(On)を出力してS極で0(Off)を出力し、センシングプレートのホールに対する光センサは、光が反射される時に1(On)を出力し、光が反射されない時に0(Off)を出力することができる。
図5によるセンシングユニットの場合、センシングプレートの内輪に形成されたホール(メイン極に該当)に対する光センサ及び外輪に形成されたホール(FG極に該当)に対する光センサは、光が反射される時に1(On)を出力し、光が反射されない時に0(Off)を出力することができる。
【0052】
このように、本発明の実施形態によれば、波形の歪曲を防止すると共にマグネットとホールICを利用する場合と同一な感知効果でモータの回転を検出することができる。
【0053】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面に限定されるものではない。
【符号の説明】
【0054】
110:センシングマグネット
120:センシングプレート
122:ホール(hole)
140、150:センサ
220:センシングプレート
222、224:ホール
240、250:センサ