모터의 성능향상을 위한 마그네틱 센서의 3차원 전자장 해석

Abstract

본 논문에서는 전동기의 속도 센서로 사용되는 마그네틱 센서의 3차원 전자장 해석 기술 및 분석 방법에 대하여 논하였다. 마그네틱 센서는 레졸버 및 엔코더와 같은 속도센서에 비해 가격이 싸고 활용성이 높은 장점이 있는 반면, 정밀도가 낮으며 외부 자기장에 대하여 간섭을 많이 받는 단점이 존재한다. 마그네틱 센서는 전동기가 회전할 때 사인과 코사인 파형이 발생된다. 그러나 홀 소자 근처에서의 자기적 노이즈로 인하여 사인 및 코사인 신호가 왜곡이 발생하여 각도 오차로 나타난다. 본 논문에서는 마그네틱 센서의 홀 소자의 적절한 위치 선정과 주위에 적절한 요크를 다꾸찌 방법에 의해 최적 설계를 수행하여 이러한 왜곡을 방지하고자 하였다. 해석방법으로는 3차원 유한요소법을 이용하여 해석의 정밀도를 높였다. This paper deals with an optimal angle error reduction method of magnetic hall sensor using hall effect elements with yoke. The magnetic position sensor is required to generate ideal sine and cosine waveforms from its hall effect elements according to rotation angle for precise angle information. However, the output signals are easy to include harmonics due to uneven magnetic field distribution from disturbance in the vicinity of hall effect elements. Thus, The paper studies a way which makes sine and cosine waveforms robust in disturbance and reduces harmonics by installing a yoke around Hall effect elements. The angle detection simulation for the magnetic hall sensor is performed by 3 dimensional finite element method and Taguchi method, one of the design of experiments. For the Taguchi method, three design parameters related to position of hall effect elements and shape of hall effect element yoke are selected.