KR102478126B1

KR102478126B1 - 레졸버 스테이터

Info

Publication number: KR102478126B1
Application number: KR1020170135105A
Authority: KR
Inventors: 정명규; 이정우; 유재민; 이가은; 서영진
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2022-12-16
Also published as: US20190115815A1; CN109687677B; CN109687677A; US10554108B2; DE102017221750A1; KR20190043276A

Abstract

회전력을 제공하는 제1 조향모터 및 제2 조향모터; 상기 제1 조향모터의 회전력 및 상기 제2 조향모터의 회전력이 공통으로 인가되며, 상기 제1 조향모터 및 상기 제2 조향모터의 회전에 의해 변위됨으로써 바퀴의 조향각을 변경하는 랙바; 상기 제1 조향모터의 회전각 및 상기 제2 조향모터의 회전각을 각각 검출하는 제1 모터위치센서 및 제2 모터위치센서; 및 상기 제1 모터위치센서 및 상기 제2 모터위치센서에서 각각 검출된 상기 제1 조향모터의 회전각 및 상기 제2 조향모터의 회전각 차에 기반하여 상기 랙바의 절대 위치를 도출하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 제1 조향모터의 회전량에 따른 상기 랙바의 변위의 크기와 상기 제2 조향모터의 회전량에 따른 상기 랙바의 변위의 크기는 서로 상이하게 결정된 차량용 조향 장치가 개시된다.

Description

레졸버 스테이터{RESOLVER STATOR}

본 발명은 레졸버 스테이터에 관한 것으로, 차량 타행 중 슬립 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레졸버의 전자기 노이즈 강건성을 확보할 수 있는 레졸버 스테이터에 관한 것이다.

회전하는 장치, 예를 들어 모터의 제어에 있어서 회전하는 축에 설치한 회전 각도 검출 장치에 의하여 회전체의 움직임 또는 회전 위치를 정확하게 측정하여야 한다. 회전 각도 검출 장치로서 레졸버(resolver)와 인코더(encoder)가 있으며 이 검출 장치들은 서로 장점과 단점을 갖고 있다.

이 중 레졸버는 회전자의 절대 위치를 직접적으로 검지하여 회전자의 위치 변화에 의하여 회전 방향과 회전 속도를 계산하는 것이다. 더욱 상세하게, 레졸버는 모터의 회전 속도 및 회전 각도를 정밀하게 측정하기 위한 센서로서, 신호 주입 권선과 출력 권선이 레졸버 스테이터에 위치하고 타원 또는 다극의 형상을 지닌 레졸버 로터가 레졸버 스테이터 내측에 위치하는 구조를 갖는다.

최근의 소형화 추세에 따라 레졸버는 모터의 하우징 내부에 설치되는데, 이 경우 하우징 내부에서 모터 스테이터 또는 모터 로터의 영구자석 등에 의해 발생하는 자속의 영향(전자기파 노이즈)을 받아 출력이 왜곡되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

KR 10-2014-0127067 A

이에 본 발명은, 레졸버의 전자기 노이즈 강건성을 확보할 수 있는 레졸버 스테이터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

전기강판으로 이루어진 메인 코어; 및

상기 메인 코어의 적어도 일면에 그 일면이 부착되며, 비자성 물질로 이루어진 제1 차폐 코어;를 포함하는 레졸버 스테이터를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 차폐 코어의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 차폐 코어는 상기 메인 코어의 일면의 전체 영역에서 상기 메인 코어와 접촉할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 메인 코어는 링 형상의 바디부 및 상기 바디부로부터 상기 바디부의 원중심 방향으로 돌출된 구조를 갖는 복수의 치형부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 제1 차폐 코어의 타면의 전체에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하고 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하지 않으며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 형상의 평면을 가지며 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉하고, 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 상기 제2 차폐 코어 사이에는 공간이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 바디부, 상기 제1 차폐 코어 및 상기 제2 차폐 코어는 적층된 방향으로 관통되어 상기 레졸버 스테이터를 타 구조물에 체결하기 위한 체결 구조가 삽입되는 적어도 하나의 체결공이 형성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

전기강판으로 이루어진 메인 코어;

상기 메인 코어의 적어도 일면에 그 일면이 부착되며, 비자성 물질로 이루어진 제1 차폐 코어; 및

상기 제1 차폐 코어의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어;를 포함하며,

상기 제1 차폐 코어는 상기 메인 코어와 상기 제2 차폐 코어를 상호 이격시켜 상기 제2 차폐 코어가 상기 메인 코어에 직접 접촉하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터를 제공한다.

상기 레졸버 스테이터에 따르면, 모터에 의해 발생하는 전자기 노이즈가 레졸버에 미치는 악영향을 차단하여 전자기파 노이즈에 대한 강건성을 확보할 수 있다. 특히, 상기 레졸버 스테이터에 따르면, 전자기파 노이즈 차단을 위해 모터 스테이터/모터 로터와 거리 이격을 위한 하우징 내 공간 또는 별도의 차폐 구조물을 설치하기 위한 하우징 내 공간을 요구하지 않으므로 모터 자체의 소형화에 매우 유리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터를 갖는 레졸버가 설치되는 모터 구조를 간략히 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터의 평면도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터의 절개 사시도 및 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 레졸버 스테이터의 절개 사시도 및 분해 사시도이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 레졸버 스테이터를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터를 갖는 레졸버가 설치되는 모터 구조를 간략히 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 기본적으로 모터(도 1에서는 영구자석 동기 모터를 일례로 함)는 코일(미도시)이 권선된 모터 스테이터(100)와 영구자석(210)을 구비한 모터 로터(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 회전하는 모터 로터(200)의 회전축(220)의 주변으로 모터 로터의 회전 위치(즉, 로터의 영구자석(210)의 위치)를 파악하기 위한 위치센서로서 레졸버(10)가 배치된다.

도 1에서, 레졸버(10)는 모터 로터(200)의 회전축(220)에 설치된 레졸버 로터(12)와 레졸버 로터(12)의 둘레에 대응되는 위치에 배치되도록 모터의 하우징(300) 내에 부착된 레졸버 스테이터(11)를 포함할 수 있다.

특히, 도 1에 도시된 모터 구조는, 모터의 소형화 요구로 인해 레졸버(10)가 모터의 하우징(300) 내에 모터를 구성하는 다른 요소들과 함께 설치된 예를 도시한 것이다.

이와 같이, 레졸버(10)는 모터의 하우징(300) 내에 모터의 다른 요소들과 함께 배치됨에 따라 모터의 스테이터와 로터 사이에 발생하는 자속에 의한 영향(전자기 노이즈)을 받아 위치 검출의 정확도가 저하되고 그에 따라 모터 제어성 확보가 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 것과 같이, 레졸버 스테이터(11)가 모터 스테이터(100)와 영구자석(210)과 직접 대면할 수 있는 위치에 배치되는 경우 모터의 메인 자속이 직접 레졸버(10)로 영향을 미치게 되는 문제가 있다.

종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 모터 스테이터와 영구자석에 의한 자속의 영향을 받지 않도록 충분히 이격된 위치에 레졸버를 설치하거나, 전자기 노이즈를 차단할 수 있는 차폐구조를 레졸버 스테이터 주변의 모터 하우징 내에 별도로 설치하는 방식을 채용하였다.

이러한 전자기 노이즈의 영향을 차단하기 위한 종래의 기법들은 충분한 거리를 확보하거나 차폐 구조를 설치하기 위한 공간이 요구되므로 모터의 소형화에 불리한 단점이 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터(11)는 전자기 노이즈를 차단하기 구조물을 자체 내에 포함하고 있어 별도의 이격 거리나 외부의 차폐 구조를 필요로 하지 않으므로 모터의 소형화에 큰 이점을 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터의 평면도 및 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터(11)는 전기 강판으로 이루어진 메인 코어(111)와 메인 코어(111)의 적어도 일면에 그 일면이 부착되며, 비자성 물질로 이루어진 제1 차폐 코어(112)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터(11)는 제1 차폐 코어(112)의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어(113)을 더 포함할 수 있다.

제1 차폐 코어(112)는 비자성 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 차폐 코어(112)는 자화 되기 어려운 물질로 구성되는 바 전자기파 노이즈가 메인 코어(111)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 제1 차폐 코어(112)를 제작하기 위한 재료로는 자성을 띄지 않는 금속 물질 또는 비금속 물질(예를 들어, 합성수지 등)을 모두 채용할 수 있다.

다만, 제1 차폐 코어(112) 만 이용하여 전자기파 노이즈가 메인 코어(111)로 전달되는 것을 차단하기 위해서는, 제1 차폐 코어(112)가 충분한 두께를 가져야 하며 전자기파 노이즈가 전달되는 방향도 고려되어야 한다. 이에, 제1 차폐 코어(112)에 의한 전자기파 노이즈 차단 효과를 더욱 향상시키기 위해, 본 발명의 일 실시형태는 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어(113)를 제1 차폐 코어(112)의 타면에 형성한다.

제2 차폐 코어(113)는 자성을 띄는 금속 물질로 제작될 수 있다. 따라서, 제2 차폐 코어(113)는 레졸버 스테이터(11) 주변의 전자기파 노이즈를 흡수할 수 있으며, 흡수된 전자기파 노이즈를 그 내부에서 맴돌이 전류 등에 의해 소멸시킬 수 있다.

자성을 띄는 제2 차폐 코어(113)는 주변의 전자기파 노이즈를 집중시킬 수 있으므로 방향성을 고려하지 않아도 되며, 제1 차폐 코어(112)는 제2 차폐 코어(113)로 집중된 전자기파 노이즈가 메인 코어(111)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 제2 차폐 코어(113)은 메인 코어(111)와 직접 접촉하지 않아야 하며, 제1 차폐 코어(112)는 제2 차폐 코어(113)가 메인 코어(111)를 상호 이격시켜 직접 접촉하는 것을 차단할 수 있도록 메인 코어(111)와 제2 차폐 코어(113) 사이에 배치될 수 있다. 제1 차폐 코어(112)는 제2 차폐 코어(113)와 메인 코어(111)의 접촉을 차단하도록 메인 코어(111) 일면의 전체 또는 일부분에 다양한 형태로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터(11)는 메인 코어(111), 제1 차폐 코어(112) 및 제2 차폐 코어(113)의 적층 방향으로 관통된 체결공(H)을 포함할 수 있다. 이 체결공(H)는 볼트 등의 체결 수단을 관통시켜 레졸버 스테이터(11)을 모터의 하우징(도 1의 '300') 내에 고정 부착할 때 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터(11)는 체결공(H)을 이용하여 모터 하우징 내에 부착될 수 있으므로 모터 소형화에 유리한 구조라 할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레졸버 스테이터의 절개 사시도 및 분해 사시도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 실시형태에서, 레졸버 스테이터(11)의 메인 코어(111)는 링 형상의 바디부(B) 및 바디부(B)로부터 바디부(B)의 원중심 방향으로 돌출된 구조를 갖는 복수의 치형부(T)를 포함할 수 있다.

치형부(T)에는, 도시하지 않은 권선이 감길 수 있다. 예를 들어, 치형부(T)에는 교류 자계를 발생시키는 신호가 주입되는 신호 주입 권선과, 교류 자계 발생 및 레졸버 로터(12)의 회전에 의해 유기되는 전압을 출력하는 출력 권선이 감길 수 있다.

참고로, 도 2에 도시된 레졸버 스테이터(11)는 치형부가 형성되지 않는 레졸버 스테이터로서 레졸버 스테이터의 내주면에 권선들이 부착되는 형태로 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 레졸버 스테이터는 바디부(B)만으로 구성된 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시형태는, 메인 코어(111)와 제1 차폐 코어(112-1) 및 제2 차폐 코어(113)의 평면 형상이 상호 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 차폐 코어(112-1)는 바디부(B) 및 치형부(T)에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 접촉하도록 배치된다. 또한, 제2 차폐 코어(113)는 제1 차폐 코어(112-1)의 타면의 전체에 대응되는 영역에서 제1 차폐 코어(112-1)와 접촉하도록 배치된다.

도 5 및 도 6에 도시된 실시형태는, 메인 코어(111)와 제2 차폐 코어(113)의 평면 형상이 서로 동일하며, 제1 차폐 코어(112-2)는 메인 코어(111)의 바디부(B)의 평면 형상에 대응되는 평면을 가질 수 있다. 즉, 제1 차폐 코어(112-2)는 바디부(B)에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 접촉하고 치형부에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 접촉하지 않는 구조로 배치된다. 또한, 제2 차폐 코어(113)는 바디부(B) 및 치형부(T)에 대응되는 형상의 평면을 가져 바디부(B)에 대응되는 영역에서 제1 차폐 코어(112-2)와 접촉할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 치형부(T)에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 제2 차폐 코어(113) 사이에는 다른 구조물이 존재하지 않고 빈 공간이 형성된다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시형태는, 치형부(T)에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 제2 차폐 코어(113) 사이에 물리적인 제1 차폐 코어(112-1)의 구조물이 존재하므로 기구적으로 더 견고한 구조를 형성할 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시된 실시형태는, 치형부(T)에 대응되는 영역에서 메인 코어(111)와 제2 차폐 코어(113) 사이에 구조물이 존재하지 않고 공기로서 비자성 물질을 대체함으로써 제1 차폐 코어를 제작하는데 소요되는 재료비를 절감할 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 6에 도시된 실시형태에서, 제1 차폐 코어 및 제2 차폐 코어는 각각 별도로 제작되어 메인 코어에 순차 적층된 상태로 모터 하우징에 체결되거나, 제1 차폐 코어와 제2 차폐 코어가 상호 접합하는 형태로 미리 제작된 후 메인 코어와 함께 모터 하우징에 체결될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 레졸버 스테이터는 모터에 의해 발생하는 전자기 노이즈가 레졸버에 미치는 악영향을 차단하여 전자기파 노이즈에 대한 강건성을 확보할 수 있다. 특히, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 레졸버 스테이터는 모터의 모터 스테이터/모터 로터와 거리 이격을 위한 하우징 내 공간 또는 별도의 차폐 구조물을 설치하기 위한 하우징 내 공간을 요구하지 않으므로 모터 자체의 소형화에 매우 유리하다.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 레졸버 11: 레졸버 스테이터
12: 레졸버 로터 111: 메인 코어
112, 112-1, 112-2: 제1 차폐 코어 113: 제2 차폐 코어
H: 체결공 B: 바디부
T: 치형부

Claims

전기강판으로 이루어진 메인 코어; 및
상기 메인 코어의 적어도 일면에 그 일면이 부착되며, 비자성 물질로 이루어진 제1 차폐 코어;를 포함하고,
상기 메인 코어는 링 형상의 바디부 및 상기 바디부로부터 상기 바디부의 원중심 방향으로 돌출된 구조를 갖는 복수의 치형부를 포함하며,
상기 제1 차폐 코어의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어를 포함하고,
상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하고 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하지 않으며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 형상의 평면을 가지며 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉하고, 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 상기 제2 차폐 코어 사이에는 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 차폐 코어의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어를 더 포함하는 레졸버 스테이터.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 차폐 코어는 상기 메인 코어의 일면의 전체 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하는 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 제1 차폐 코어의 타면의 전체에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉하는 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 바디부, 상기 제1 차폐 코어 및 상기 제2 차폐 코어는 적층된 방향으로 관통되어 상기 레졸버 스테이터를 타 구조물에 체결하기 위한 체결 구조가 삽입되는 적어도 하나의 체결공이 형성된 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
전기강판으로 이루어진 메인 코어;
상기 메인 코어의 적어도 일면에 그 일면이 부착되며, 비자성 물질로 이루어진 제1 차폐 코어; 및
상기 제1 차폐 코어의 타면에 부착되며 자성 금속 물질로 이루어진 제2 차폐 코어;를 포함하며,
상기 제1 차폐 코어는 상기 메인 코어와 상기 제2 차폐 코어를 상호 이격시켜 상기 제2 차폐 코어가 상기 메인 코어에 직접 접촉하는 것을 차단하고,
상기 메인 코어는 링 형상의 바디부 및 상기 바디부로부터 상기 바디부의 원중심 방향으로 돌출된 구조를 갖는 복수의 치형부를 포함하며,
상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하고 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하지 않으며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 형상의 평면을 가지며 상기 바디부에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉하고, 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 상기 제2 차폐 코어 사이에는 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 차폐 코어는 상기 메인 코어의 일면의 전체 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하는 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 제1 차폐 코어는 상기 바디부 및 상기 치형부에 대응되는 영역에서 상기 메인 코어와 접촉하며, 상기 제2 차폐 코어는 상기 제1 차폐 코어의 타면의 전체에 대응되는 영역에서 상기 제1 차폐 코어와 접촉하는 것을 특징으로 하는 레졸버 스테이터.
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