CN112601943B - 感测装置 - Google Patents

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Abstract

实施例可以提供一种感测装置，该感测装置包括：定子，包括定子齿；以及转子，包括磁体；其中：定子齿包括第一定子齿和设置在第一定子齿中的第二定子齿；第一定子齿包括多个第一齿；第二定子齿包括多个第二齿；第一齿于定子的中心处在径向方向上与第二齿重叠；定子包括定子保持器和定子本体，该定子本体联接到定子保持器并且供第一定子齿和第二定子齿布置在其中；定子本体包括突出部，并且突出部与第一定子齿的下端或第二定子齿的下端接触。

Description

感测装置
技术领域
本发明涉及一种感测装置。
背景技术
在电子动力转向(electronic power steering，EPS)系统中，电子控制单元根据驱动条件来驱动马达，以确保转动(turning，转向)稳定性并提供快速增强力，使得驾驶员能够稳定地行驶。
一种电子动力转向系统，包括传感器组件，该传感器组件被构造为测量转向轴的扭矩、转向角等，以提供适当的扭矩。传感器组件可以包括扭矩传感器和指标传感器(indexsensor，索引传感器，分度传感器)，扭矩传感器被构造成测量施加到转向轴的扭矩，而指标传感器被构造成测量转向轴的角加速度。此外，转向轴可以包括连接到手柄的输入轴、在车轮一侧处连接到动力传输结构的输出轴、以及连接输入轴和输出轴的扭杆。
扭矩传感器测量扭杆的扭转程度，以测量施加到转向轴的扭矩。此外，指标传感器检测输出轴的旋转，以测量转向轴的角加速度。在传感器组件中，扭矩传感器和指标传感器可以设置为一体成形。
扭矩传感器可以包括壳体、转子、具有定子齿的定子和收集器，并测量扭矩。
在这种情况下，扭矩传感器可以具有供收集器设置于其中的磁式结构以将其设置在定子齿的外部。
然而，当生成外部磁场时，由于收集器在结构中作为磁场的通道，因此存在收集器影响霍尔集成电路(IC)的磁通量值的问题。因此，出现了扭矩传感器的输出值改变的问题，因而不能精确地测量扭杆的扭转度。
特别地，由于车辆中使用许多电气设备，扭矩传感器频繁地受到外部磁场的影响，因此，需要一种不受外部磁场影响的扭矩传感器。
发明内容
【技术问题】
本发明旨在提供一种感测装置，该感测装置能够在测量扭矩时避免从外部生成的外部磁场的磁干扰。
具体地，本发明旨在提供一种感测装置，其中收集器设置在定子齿之间，以防止收集器被用于外部磁场的通道。
此外，本发明旨在提供一种感测装置，其中磁体可旋转地设置在定子齿之间，以为定子齿充电。
此外，本发明旨在提供一种感测装置，其中定子与壳体不分离。
此外，本发明旨在提供一种感测装置，其中确保了定子的同轴驱动。
实施例所要解决的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从以下说明书中将清楚地理解上述未描述的其他目的。
【技术方案】
本发明的一个方案提供了一种感测装置，该感测装置包括具有定子齿的定子和具有磁体的转子，其中定子齿包括第一定子齿和设置在第一定子齿的内部的第二定子齿，第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，定子包括定子保持器和定子本体，定子本体联接到定子保持器，并且供第一定子齿和第二定子齿设置在其上，定子本体包括突出部，突出部与第一定子齿的下端或第二定子齿的下端接触。
本发明的另一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括具有定子齿的定子和具有磁体的转子，其中定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，定子包括定子保持器和定子本体，定子本体联接到定子保持器，并且供第一定子齿和第二定子齿设置在其上，定子本体包括突出部，突出部与第一定子齿的下端或第二定子齿的下端接触。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括定子和转子，转子的至少一部分设置在定子中，其中定子包括定子保持器、联接到定子保持器的定子本体、设置在定子本体上的第一定子齿、以及半径大于第一定子齿的半径的第二定子齿，第一定子齿包括第一本体和连接到第一本体且彼此隔开的多个第一齿，第二定子齿包括第二本体和连接到第二本体且彼此隔开的多个第二齿，多个第一齿和多个第二齿沿径向方向重叠，定子本体包括突出部，突出部与第一本体的下端或第二本体的下端接触。
定子本体可以包括内部部分、外部部分、以及连接内部部分和外部部分的隔板，其中突出部可以包括第一突出部和第二突出部，第一突出部可以从内部部分的下端突出并且可以与第一定子齿的下端接触，第二突出部可以从外部部分的下端突出并且可以与第一定子齿的下端接触。
定子本体可以包括内部部分、外部部分、以及连接内部部分和外部部分的隔板，隔板可以包括第一孔和第二孔，第一定子齿的第一齿穿过第一孔，第二定子齿的第二齿穿过第二孔。
第一齿的下端的宽度可以大于第一齿的上端的宽度。
第一孔的宽度可以小于第一齿的下端的宽度且大于上端的宽度，第二孔的宽度可以小于第二齿的下端的宽度且大于第二齿的上端的宽度。
感测装置可以包括壳体和设置在壳体中的子齿轮，定子可以包括与子齿轮接合的主齿轮，主齿轮可以设置在定子本体的外周表面上。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括：定子，包括定子齿和定子保持器；转子，包括磁体；以及壳体，设置在定子保持器的外部，其中定子齿包括第一定子齿和设置在第一定子齿的内部的第二定子齿，第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，感测装置还包括第一构件，其中第一构件设置在壳体与定子保持器之间。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括：定子，包括定子齿和定子保持器；转子，包括磁体；以及壳体，设置在定子保持器的外部，其中定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，其中第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，感测装置还包括第一构件，其中第一构件设置在壳体与定子保持器之间。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括定子和转子，转子的至少一部分设置在定子中，其中定子包括定子保持器、联接到定子保持器的定子本体、设置在定子本体上的第一定子齿、以及半径大于第一定子齿的半径的第二定子齿，第一定子齿包括第一本体和连接到第一本体且彼此隔开的多个第一齿，第二定子齿包括第二本体和连接到第二本体且彼此隔开的多个第二齿，多个第一齿和多个第二齿沿径向方向重叠，感测装置还包括设置在定子保持器的外部的壳体和第一构件，其中第一构件设置在壳体与定子保持器之间。
感测装置还可以包括联接到定子保持器的第二构件，其中第二构件可以设置在壳体下方，以沿轴向方向与壳体重叠。
第二构件可以设置在第一构件下方，第二构件的上表面可以与第一构件接触。
壳体可以包括供定子保持器穿过的孔，第一构件可以设置在该孔的内部。
第一构件可以包括具有环形形状的本体和沿径向方向从本体延伸的凸缘部分，其中本体的外周表面与该孔的内壁接触，凸缘部分的上表面可以与壳体的下表面接触。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括：定子，包括定子齿和定子保持器；转子，包括磁体；以及壳体，设置在定子保持器的外部，其中定子齿包括第一定子齿和设置在第一定子齿的内部的第二定子齿，第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，感测装置还包括联接到定子保持器的第二构件，其中第二构件设置在壳体下方，以沿轴向方向与壳体重叠。
本发明的又一方面提供了一种感测装置，该感测装置包括：定子，包括定子齿和定子保持器；转子，包括磁体；以及壳体，设置在定子保持器的外部，其中定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，第一定子齿包括多个第一齿，第二定子齿包括多个第二齿，第一齿从定子的中心沿径向方向与第二齿重叠，感测装置还包括联接到定子保持器的第二构件，其中第二构件设置在壳体下方，以沿轴向方向与壳体重叠。
本发明的又一方案提供了一种感测装置，该感测装置包括定子和转子，转子的至少一部分设置在定子中，其中定子包括定子保持器、联接到定子保持器的定子本体、设置在定子本体上的第一定子齿、以及半径大于第一定子齿的半径的第二定子齿，第一定子齿包括第一本体和连接到第一本体且彼此隔开的多个第一齿，第二定子齿包括第二本体和连接到第二本体且彼此隔开的多个第二齿，多个第一齿和多个第二齿沿径向方向重叠，感测装置还包括联接到定子保持器的第二构件，其中第二构件设置在壳体下方，以沿轴向方向与壳体重叠。
定子保持器可以包括凹槽，其中凹槽可以沿着定子保持器的外周表面设置，第二构件可以是具有环形形状并设置在凹槽中的构件。
【有益效果】
在根据具有上述结构的实施例的感测装置中，由于一对收集器设置在一对定子齿之间，并且传感器设置在收集器之间，因此当测量扭矩时，从外部生成的外部磁场的磁干扰可以被防止或最小化。
由于第一定子齿的第一齿和第二定子齿的第二齿被设置成沿径向方向重叠，并且磁体在第一齿与第二齿之间旋转，因此第一齿和第二齿可以以不同的磁极来充电。
有益之处在于，所收集的通量的量值(magnitude)增加。
有益之处在于，将定子齿容易地联接至定子本体。
有益之处在于，将收集器容易地联接至壳体。
有益之处在于，防止定子与壳体分离。
有益之处在于，防止壳体由于定子保持器与壳体的孔之间的摩擦而磨损，从而确保定子的同轴旋转。
实施例的各种有用的优点和效果不限于上述内容，并且将从具体实施例的描述中更容易被理解。
附图说明
图1是示出根据一实施例的感测装置的立体图。
图2是示出图1所示的感测装置的分解立体图。
图3是示出沿着图1的线A-A截取的感测装置的剖视立体图。
图4是示出根据实施例的感测装置的定子的立体图。
图5是示出根据实施例的感测装置的定子的分解立体图。
图6是示出根据实施例的感测装置的定子的剖视图。
图7是示出定子的定子本体的立体图。
图8是示出定子的定子本体的平面图。
图9是示出定子的定子本体的剖视图。
图10是示出第一定子齿和第二定子齿与定子本体的联接的视图。
图11是示出第一齿插入第一孔中的状态的视图。
图12是示出定子本体的用于固定第一本体和第二本体的突出部的视图。
图13是示出定子本体的突出部的结合过程(fusing process，融合过程)的视图。
图14是示出第一定子齿的侧视图。
图15是示出第二定子齿的侧视图。
图16是示出第一定子齿、第二定子齿和磁体的平面图。
图17是示出磁体的第一磁极和第二磁极的视图。
图18是示出第二角度的视图。
图19是示出第三角度的视图。
图20是示出相对于第一角度、第二角度和第三角度的通量的曲线图。
图21是示出转子的分解立体图。
图22是示出磁体的视图。
图23是示出磁体的平面图。
图24是示出磁体相对于第一定子齿和第二定子齿的布置的立体图。
图25是示出收集器的视图。
图26是示出设置在第一定子齿与第二定子齿之间的收集器的视图。
图27是示出传感器的位置和收集器的位置的视图。
图28是示出电路基板的视图。
图29是示出当从上方观察时壳体的立体图。
图30是示出当从下方观察时壳体的立体图。
图31是示出供收集器和传感器设置于其中的壳体的视图。
图32是示出连接器壳体和壳体的销的剖视图。
图33是示出第一构件和第二构件的视图。
图34是示出安装在定子保持器中的第一构件和第二构件的视图。
图35是示出与主齿轮啮合(engage，接合)的第一齿轮和第二齿轮的视图。
图36是示出外部磁场相对于定子齿的方向性的视图。
图37是示出传感器避开具有z轴方向性的外部磁场的状态的视图。
图38是示出第一定子齿和第二定子齿避开具有y’轴方向性的外部磁场的状态的视图。
图39是示出在比较示例与示例之间比较与z轴方向上的外部磁场对应的角度变化量的曲线图。
图40是示出在比较示例与示例之间比较与y’轴方向上的外部磁场对应的角度变化量的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明的技术构思不限于将被描述的一些实施例，并且可以使用各种其他实施例来实现，并且这些实施例的至少一个组件可以在技术构思的范围内被选择性地联接、替换，并用于实现技术构思。
此外，除非另外明确且具体地定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都可被解释为对本领域技术人员而言具有惯用含义，并且将在考虑相关技术的上下文含义的情况下对通常使用的术语的含义(例如在常用词典中定义的那些含义)进行解释。
此外，在本发明的实施例中使用的术语被认为是描述性的，而非限制本发明。
在本说明书中，除非上下文另有明确说明，否则单数形式包括其复数形式，并且在描述“A、B和C中的至少一个(或者一个或多个)”的情况下，可以包括能够与A、B和C组合的所有组合中的至少一种组合。
此外，在描述本发明的组件时，可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”等术语。
这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件，元件的本质、顺序等不受这些术语的限制。
此外，应当理解的是，当一个元件被称为“连接或联接”到另一个元件时，这样的描述可以包括该元件直接连接或联接到另一个元件的情况、以及该元件连接或联接到另一个元件且两者直接还设置了又一个元件的情况。
此外，在任何一个元件被描述为形成或设置在另一个元件“之上或之下”的情况下，这样的描述包括两个元件彼此直接接触地形成或设置的情况、以及一个或多个其他元件置于这两个元件之间的情况。此外，当一个元件被描述为设置在另一个元件“之上或之下”时，这样的描述可以包括一个元件相对于另一个元件设置在上侧或下侧的情况。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例实施例。与附图编号无关，相同或彼此对应的组件将由相同的附图标记来表示，并且将省略多余的描述。
图1是示出根据实施例的感测装置的立体图，图2是示出图1所示的感测装置的分解立体图，图3是示出沿着图1的线A-A截取的感测装置的剖视立体图。在图1和图2中，z方向表示轴向方向，y方向表示径向方向。此外，轴向方向垂直于径向方向。
参照图1至图3，根据该实施例的感测装置1可以包括：定子100；转子200，其一部分设置在定子100中；第一收集器300，设置在定子100中；第二收集器400，设置成在定子100中沿径向方向与第一收集器300间隔开；多个传感器500，设置在第一收集器300与第二收集器400之间；电路基板600，电连接到多个传感器500；壳体700，联接到电路基板600；第一构件800；以及第二构件900。
在这种情况下，定子100可以连接到输出轴(未示出)，并且其至少一部分可旋转地设置在定子100中的转子200可以连接到输入轴(未示出)，但是并不必局限于此。
在这种情况下，转子200可以相对于定子100可旋转地设置。此外，第二收集器400可以沿径向方向设置在第一收集器300的内部。在这种情况下，术语“内部(inside，内侧)”可以表示沿径向方向朝中心C设置的方向，术语“外部(outside，外侧)”可以表示与“内部”相反的方向。
图4是示出根据实施例的感测装置的定子的立体图，图5是示出根据该实施例的感测装置的定子的分解立体图，图6是示出根据实施例的感测装置的定子的剖视图。
定子100可以连接到转向轴的输出轴(未示出)。
参照图4至图6，定子100可以包括定子保持器110、定子本体120、第一定子齿130和第二定子齿140。
定子保持器110可以连接到电动转向系统(electric steering system)的输出轴。因此，定子保持器110可以与输出轴的旋转一起旋转。定子保持器110可以形成为柱形形状。此外，定子保持器110可以由金属材料形成，但并不必局限于此，并且考虑到要固定地适配到输出轴的预定强度或更高的强度，定子保持器110也可以由另一种材料形成。
定子保持器110可以包括凹槽111。凹槽111凹入地形成在定子保持器110的外周表面中。凹槽111沿着定子保持器110的外周表面设置。第二构件900(见图2)插入凹槽111中。
定子保持器110可以联接到定子本体120。
定子本体120可以设置在定子保持器110的一侧的端部上。定子本体120可以使用合成树脂(如树脂)通过嵌入注射(insert-injection)方法联接到定子保持器110。主齿轮121可以形成在定子本体120的外周表面中。主齿轮121将定子100的扭矩传递至第一齿轮1100和第二齿轮1200。
第一定子齿130和第二定子齿140可以设置成沿径向方向彼此隔开。此外，第一定子齿130和第二定子齿140可以固定到定子本体120。第一定子齿130包括第一本体131和第一齿132。第二定子齿140包括第二本体141和第二齿142。
图7是示出定子的定子本体的立体图，图8是示出定子的定子本体的平面图，图9是示出定子的定子本体的剖视图。
参照图7至图9，定子本体120包括内部部分121、外部部分122和隔板123。内部部分121和外部部分122中的每一个具有柱形形状。外部部分122设置成沿径向方向从内部部分121向外隔开。隔板123连接内部部分121和外部部分122。内部部分121、外部部分122和隔板123可以一体成形。定子保持器110可以联接到内部部分121的内侧。空间S可以形成在外部部分122与内部部分121之间。隔板123可以形成为板状形状。隔板123可以设置在内部部分121与外部部分122之间。
如图9所示，空间S可以被隔板123分成第一空间S1和第二空间S2。磁体230可以设置在第一空间S1中，多个传感器500可以设置在第二空间S2中。隔板123可以设置在基准线L1下方，并且基准线L1是沿轴向方向穿过外部部分122的中心的虚拟水平线。
同时，隔板123可以包括多个第一孔124和多个第二孔125。第一孔124和第二孔125用于布置第一定子齿130和第二定子齿140。
参照图6，第一本体131和第二本体141可以设置在第一空间S1中。第一齿132和第二齿142可以设置在第二空间S2中。
多个第一孔124可以形成为沿周向方向彼此隔开。此外，第一齿132通过穿过第一孔124而设置在第二空间S2中。在这种情况下，第一孔124的数量与第一齿132的数量相同。第一孔124可以靠近外部部分122的内周表面设置。如图8所示，第一孔124可以形成在隔板123中，以与外部部分122的内周表面接触。
多个第二孔125可以形成为沿周向方向彼此隔开。在这种情况下，第二孔125可以设置成沿径向方向从第一孔124向外隔开。此外，第二齿142通过穿过第二孔125而设置在第二空间S2中。在这种情况下，第二孔125的数量与第二定子齿140的第二齿142的数量相同。第二孔125可以靠近内部部分121的外周表面设置。如图8所示，第二孔125可以形成在隔板123中，以与内部部分121的外周表面接触。
第一定子齿130和第二定子齿140可以设置在定子本体120的内部部分121的外周表面与外部部分122的内周表面之间。在这种情况下，第一定子齿130和第二定子齿140中的每一个可以由金属材料形成，以通过磁体230的旋转来充电。
此外，第一定子齿130可以通过诸如粘胶的粘合构件(未示出)固定到外部部分122的内周表面，第二定子齿140可以通过诸如粘胶的粘合构件(未示出)固定到内部部分121的外周表面，但并不必局限于此。例如，第一定子齿130和第二定子齿140可以通过填缝(caulking)方法等由联接构件(未示出)固定到定子本体120。
图10是示出第一定子齿和第二定子齿与定子本体的联接的视图。
参照图9和图10，凸块(boss)129被设置成从隔板123向下延伸。凸块129的侧壁与外部部分122彼此隔开，以形成第一槽U1。第一齿132插入第一槽U1并穿过第一孔124，以定位在第二空间S2中。此外，凸块129的另一侧壁与内部部分121彼此隔开，以形成第二槽U2。第二齿142插入第二槽U2并穿过第二孔125，以定位在第二空间S2中。
在第一定子齿130联接到定子本体120的过程中，第一槽U1将第一齿132引导到第一孔124，从而使得第一定子齿130被容易联接到定子本体120。
在第二定子齿140联接到定子本体120的过程中，第二槽U2将第一齿132引导到第二孔125，从而使得第二定子齿130被容易联接到定子本体120。
图11是示出第一齿插入第一孔的状态的视图。
参考图11，在第一齿132中，下表面的沿周向方向的宽度W2大于上表面的沿周向方向的宽度W1。在这种情况下，下表面是与第一本体131相邻的表面，上表面是与下表面相对的表面。当从前方观察时，第一齿132可以具有梯形形状。第一齿132的这种形状是为了引起磁通量密度的差异，以引导磁通量流向第一本体131，并且也是为了增加第一定子齿130与定子本体120之间的联接力。
此外，第一孔214的宽度W3可以大于第一齿132的上表面的沿周向方向的宽度W1，并且小于第一齿132的下表面的沿周向方向的宽度W2。这是为了将第一齿132适配到第一孔214中。当第一齿132朝向第二空间S2插入第一孔124时，第一齿132的侧表面沿着第一孔124的内壁插入第一孔124。在该过程中，第一齿132的侧表面被压配到第一孔124的内壁，使得联接力增加。
同时，第一本体131的上表面可以与隔板123的下表面接触。
尽管图中未示出，但是第二齿142和第二孔125也可以通过与上述第一齿132联接到第一孔124的方法相同的方法联接。
图12是示出用于固定第一本体和第二本体的定子本体的突出部的视图，图13是示出定子本体的突出部的结合过程的视图。
在图13中，符号“I”表示朝向定子中心的向内方向，以及在图13中，符号“O”表示与向内方向相反的向外方向。
参照图12和图13，定子本体120包括第一突出部126和第二突出部127。第一突出部126设置成沿轴向方向从内部部分121的下端突出。第一突出部126沿着具有环形形状的内部部分121设置。第二突出部127设置成沿轴向方向从外部部分122的下端突出。第二突出部127沿着具有环形形状的外部部分122设置。
第一突出部126具有外周表面126a和内周表面126b。内周表面126b与外部部分122的内壁连续。外周表面126a可以相对于内周表面126b倾斜。外周表面126a可以沿从外部部分122的下端朝向内周表面126b的下端的方向倾斜地设置。当沿轴向方向(如图13中的方向F)进行结合时，第一突出部126变形以覆盖第一本体131的下端。第一突出部126防止第一定子齿130沿轴向方向与定子本体120分离。
第二突出部127具有外周表面127a和内周表面127b。内周表面127b与内部部分121的内壁连续。外周表面127a可以相对于内周表面127b倾斜。外周表面127a可以沿从内部部分121的下端朝向内周表面127b的下端的方向倾斜地设置。当沿轴向方向(如图13中的方向F)进行结合时，第二突出部127变形以覆盖第二本体141的下端。第二突出部127防止第二定子齿140沿轴向方向与定子本体120分离。
图14是示出第一定子齿的侧视图，图15是示出第二定子齿的侧视图。
参照图5和图14，第一定子齿130可以包括具有环形形状的第一本体131和多个第一齿132，所述多个第一齿132彼此隔开并沿轴向方向从第一本体131突出。例如，第一齿132可以设置成沿周向方向彼此隔开，并且可以从第一本体131的上侧向上延伸。第一本体131和多个第一齿132可以一体成形。在这种情况下，第一本体131可以被称为第一齿本体。
第一齿132可以形成为下侧宽而上侧窄的形状。例如，当沿径向方向观察第一齿132时，下侧的宽度大于上侧的宽度。如图10所示，第一齿132可以形成为梯形形状。
此外，由于第一齿132穿过第一孔124，因此第一本体131的上表面可以与隔板123的下表面接触。
参照图5和图15，第二定子齿140可以包括具有环形形状的第二本体141和多个第二齿142，所述多个第二齿142彼此隔开并沿轴向方向从第二本体141突出。例如，第二齿142可以设置成沿周向方向彼此隔开，并且可以从第二本体141的上侧向上延伸。第二本体141和多个第二齿142可以一体成形。在这种情况下，第二本体141可以被称为第二齿本体。
第二齿142可以形成为下侧宽而上侧窄的形状。例如，当沿径向方向观察第二齿142时，在第二齿142中，下侧的宽度大于上侧的宽度。如图11所示，第二齿142可以形成为梯形形状。
此外，由于第二齿142穿过第二孔125，因此第二本体141的上表面可以与隔板123的下表面接触。
参考图14，基于第一本体131的上表面131a，第一本体131的高度H1小于第一齿132的高度H2。此外，参考图15，基于第二本体141的上表面141a，第二本体141的高度H3小于第二齿142的高度H4。此外，第一本体131的高度H1可以与第二本体141的高度H3相同，并且第一齿132的高度H2可以与第二齿142的高度H4相同。然而，本发明不局限于此，第一齿132的高度H2也可以不同于第二齿142的高度H4。
图16是示出第一定子齿、第二定子齿和磁体的平面图。
参考图16，第一定子齿130设置在第二定子齿140的外部。在这种情况下，基于中心C，第一定子齿130可以形成为具有第一半径R1，第二定子齿140可以形成为具有第二半径R2。第一半径R1大于第二半径R2。
当沿径向方向(y方向)观察时，第一齿132和第二齿142可以设置成沿径向方向重叠。第一齿132和第二齿142的这种布置具有减少磁通量泄漏的效果。
图17是示出磁体的第一磁极和第二磁极的视图。
参考图17，磁体包括多个第一磁极230A和多个第二磁极230B。第一磁极230A和第二磁极230B可以沿磁体的周向方向交替地设置。
第一磁极230A和第二磁极230B可以分别包括N极区域NA和S极区域SA。第一磁极230A和第二磁极230B中的每一个可以具有多层结构，其中N极区域NA和S极区域SA位于其内侧和外侧。在第一磁极230A中，N极区域NA可以设置在相对外侧处，S极区域SA可以设置在N极区域NA的内部。在第二磁极230B中，N极区域NA可以设置在相对内侧处，S极区域SA可以设置在N极区域NA的外部。
第一磁极230A的N极区域NA和第二磁极230B的S极区域SA彼此相邻设置。第一磁极230A的S极区域SA和第二磁极230B的N极区域NA彼此相邻设置。
当磁体230旋转使得第一齿132接近S极区域SA并被充电为S极时，由于第二齿142接近N极区域NA，所以第二齿142被充电为N极。替代地，当磁体230旋转使得第一齿132接近N极区域NA并被充电为N极时，由于第二齿142接近S极区域SA，所以第二齿142被充电为S极。因此，传感器500可以使用通过第一收集器300和第二收集器400施加的磁场来测量角度。
在根据该实施例的感测装置中，第一齿132和第二齿142沿径向方向重叠。第二齿142的两端可以与第一齿132重叠。例如，第一齿132和第二齿142的位置和尺寸可以设计成使得第一角度θ1、第二角度θ2和第三角度θ3相同。
第一角度θ1表示基于定子中心C由第一磁极230A的两端形成的角度。例如，在具有八个第一磁极230A和八个第二磁极230B的情况下，第一角度θ1可以是22.5°。
图18是示出第二角度θ2的视图，图19是示出第三角度θ3的视图。
参照图17和图18，第二角度θ2表示基于定子中心C由第一齿132的两端P1形成的角度。下面将描述当在轴向方向上限定第一齿132的两端P1时使用的参考点G。当第一齿132设置成面对磁体230的本体231时，参考点G对应于第一齿132的一个点，该点对应于磁体230的本体231的高度H1的中点。磁体230的本体231的高度H1表示在轴向方向上磁体230的上表面231a与下表面231b之间的高度。在参考点G处的第一齿132与另一个第一齿132之间的角度θ4可以与第二角度θ2相同。
参照图17和图19，第三角度θ3表示基于定子中心C由第二齿142的两端P2形成的角度。下面将描述当在轴向方向上限定第二齿142的两端P2时使用的参考点G。当第二齿142设置成面对磁体230的本体231时，参考点G对应于第二齿142的一个点，该点对应于磁体230的本体231的高度H1的中点。在参考点G处的第二齿142与另一个第二齿142之间的角度θ5可以与第三角度θ3相同。
图20是示出相对于第一角度θ1、第二角度θ2和第三角度θ3的通量的曲线图。
参考图20，可以看出，在第二角度θ2和第三角度θ3设定为相同的状态下，随着第二角度θ2和第三角度θ3变得更靠近第一角度θ1，通量量值(flux magnitude)增加，并且随着第二角度θ2和第三角度θ3变得更远离第一角度θ1，通量量值减小。可以看出，在第一齿132和第二齿142的尺寸和位置布置成使得第二角度θ2和第三角度θ3与第一角度θ1相同的情况下，第一定子齿130和第二定子齿140的通量量值最大。
图21是示出转子的分解立体图。
参照图2和图21，转子200可以包括转子保持器210、转子本体220和磁体230。转子保持器210、转子本体220和磁体230可以一体成形。
转子保持器210可以连接到电动转向系统的输入轴。因此，转子保持器210可以与输入轴的旋转一起旋转。转子保持器210可以形成为柱形形状。此外，转子保持器210的端部可以联接到转子本体220。转子保持器210可以由金属材料形成，但并不必局限于此，并且考虑到要固定地适配到输入轴的预定强度或更高的强度，转子保持器210也可以由另一种材料形成。
转子200可以包括转子保持器210的突出部211。突出部211可以设置成沿径向方向从转子保持器210的外周表面延伸。
转子本体220设置在转子保持器210的外周表面的一侧。转子本体220可以是环形构件。凹槽221可以设置在转子本体220的内周表面中。凹槽221是供转子保持器210的突出部插入其中的凹槽。
磁体230联接到转子本体220。当转子保持器210旋转时，磁体230与转子保持器210的旋转一起旋转。
图22是示出磁体230的视图，图23是示出磁体230的平面图。
参照图22和图23，磁体230可以包括具有环形形状的本体231和从本体231的上表面突出的突出部232。突出部232可以被设置为多个突出部232。突出部232可以包括第一部分232a和第二部分232b。第一部分232a从本体231的上表面向上突出。第二部分232b可以设置成沿磁体230的径向方向从第一部分232a突出。第二部分232b可以比本体231的内周表面更向内突出。突出部232是为了提高到转子本体220的联接力。第一部分232a防止沿旋转方向在转子本体220与磁体230之间滑动，第二部分232b防止转子本体220与磁体230沿轴向方向分离。
图24是示出磁体230相对于第一定子齿和第二定子齿的布置的立体图。
参考图24，磁体230设置在第一齿132与第二齿142之间。磁体230的本体231设置成面对第一齿132和第二齿142。磁体230的突出部232设置在第一齿132和第二齿142上方。
图25是示出多个收集器的视图，图26是示出设置在第一定子齿与第二定子齿之间的多个收集器的视图，图27是示出传感器的位置和收集器的位置的视图。
参照图2以及图25至图27，收集器可以包括第一收集器300和第二收集器400。第一收集器300和第二收集器400收集定子100的通量。在这种情况下，第一收集器300和第二收集器400可以由金属材料形成，并且设置成沿径向方向彼此隔开。
第一收集器300可以包括多个第一收集器本体310以及一第一延伸部320。第一延伸部320从第一收集器本体310延伸。第一收集器本体310可以包括第1-1收集器本体310A和第1-2收集器本体310B。第1-1收集器本体310A设置在第一延伸部320的一侧。第1-2收集器本体310B设置在第一延伸部320的另一侧。第1-1收集器本体310A和第1-2收集器本体310B中的每一个可以包括平坦表面。第一延伸部320可以包括具有预定曲率的曲面。
第二收集器400可以具有多个第二收集器本体410以及一第二延伸部420。第二延伸部420从第二收集器本体410延伸。第二收集器本体410可以包括第2-1收集器本体410A和第2-2收集器本体410B。第2-1收集器本体410A设置在第二延伸部420的一侧。第2-2收集器本体410B设置在第二延伸部420的另一侧。第2-1收集器本体410A和第2-2收集器本体410B中的每一个可以包括平坦表面。第二延伸部420可以包括具有预定曲率的曲面。
第1-1收集器本体310A和第2-1收集器本体410A设置成沿径向方向重叠。第1-2收集器本体310B和第2-2收集器本体410B设置成沿径向方向重叠。第一延伸部320和第二延伸部420沿径向方向不重叠。
传感器500检测定子100与转子200之间发生的磁场变化。传感器500可以是霍尔集成电路(IC)。传感器500检测由于转子200的磁体230与定子100之间的电相互作用而发生的定子100的磁化量，感测装置1基于检测到的磁化量来测量扭矩。
传感器500可以包括第一传感器500A和第二传感器500B。第一传感器500A和第二传感器500B可以围绕定子的中心C设置在相对两侧。
第一传感器500A设置在第1-1收集器本体310A与第2-1收集器本体410A之间。第1-1收集器本体310A可以设置在第一传感器500A的外部。第2-1收集器本体410A可以设置在第一传感器500A的内部。
第二传感器500B设置在第1-2收集器本体310B与第2-2收集器本体410B之间。第1-2收集器本体310B可以设置在第二传感器500B的外部。第2-2收集器本体410B可以设置在第二传感器500B的内部。
第一延伸部320可以包括多个第一支架321。这些第一支架321可以设置成从第一延伸部320的上表面向内延伸。第二延伸部420可以包括多个第二支架421。这些第二支架421可以设置成从第二延伸部420的上表面向内延伸。第一支架321和第二支架421中的每一个可以包括孔。第一支架321和第二支架421将被联接到壳体。
图28是示出电路基板的视图。
参考图28，第一传感器500A和第二传感器500B设置在电路基板上。第一传感器500A和第二传感器500B以第一传感器500A和第二传感器500B在电路基板600上向上竖立(stand)的状态设置。第一传感器500A和第二传感器500B设置成彼此面对。
图29是示出当从上方观察时壳体的立体图，图30是示出当从下方观察时壳体的立体图。
参照图2、图29和图30，壳体可以包括壳体本体710、第一突出部分720、第二突出部分730、第三突出部分721和第四突出部分731。
壳体本体710具有板状形状，其包括上表面和下表面，并且其上部部分和下部部分是敞开的。孔713设置在壳体本体的中心部分处。定子保持器110位于孔713的内部。
第一突出部分720沿着孔713的圆周设置。第一突出部分720从壳体本体710的上表面突出。
第二突出部分730沿着孔713的圆周设置。第二突出部分730从壳体本体710的上表面突出。
第一突出部分720和第二突出部分730可以设置在相同的圆周上。此外，第一突出部分720和第二突出部分730可以设置成沿周向方向彼此隔开。孔740可以沿周向方向设置在第一突出部分720与第二突出部分730之间。可以设置两个孔740。孔740是供传感器穿过的孔。
电路基板600安装在壳体本体710的下表面712上。第一盖部701可以联接到壳体本体710的下侧，以覆盖电路基板600。
第一突出部分720可以包括第三突出部分721。第三突出部分721从第一突出部分720的上表面向上突出。可以提供多个第三突出部分721。
第二突出部分730可以包括第四突出部分731。第四突出部分731从第二突出部分730的上表面向上突出。可以提供多个第四突出部分731。
第三突出部分721将被联接到第一支架321。第四突出部分731将被联接到第二支架421。
供第一齿轮1100和第二齿轮1200设置于其中的孔750可以设置在壳体本体710中。
图31是示出其中设置有多个收集器和多个传感器的壳体的视图。
参考图31，第一收集器300和第二收集器400联接到壳体700。
第一延伸部320设置在第一突出部720的外部。第一支架321联接到第三突出部分721。第三突出部分721被按压插入到形成在第一支架321中的孔中。在按压插入之后，第三突出部分721可以被结合。
第二延伸部420设置在第二突出部分730的内部。第二支架421联接到第四突出部分731。第四突出部分731被按压插入到形成在第二支架421中的孔中。在按压插入之后，第四突出部分731被结合。
第一传感器500A设置在第1-1收集器本体310A与第2-1收集器本体410A之间。
第二传感器500B设置在第1-2收集器本体310B与第2-2收集器本体410B之间。
第一齿轮1100和第二齿轮1200可以可旋转地设置在壳体本体710的上表面711上。第一齿轮1100或第二齿轮1200与定子本体120的主齿轮121啮合。第二盖部702可以设置在壳体本体710的上侧处，第一齿轮1100和第二齿轮1200设置在该上侧处。第二盖部702联接到壳体本体710。
图32是示出连接器壳体和壳体的销的剖视图。
参考图32，壳体700包括连接器壳体760和销770。销770电连接电路基板600和外部电缆。销770的一侧连接到设置在壳体700的下侧处的电路基板600。销770的另一侧暴露在连接器壳体760的内部。连接器壳体760的入口可以垂直于轴向方向。销770可以具有弯曲成
Figure BDA0002948362220000181
形状的形状。
图33是示出第一构件和第二构件的视图，图34是示出安装在定子保持器中的第一构件和第二构件的视图。
参照图33和图34，第一构件800是用于防止壳体本体710的孔713的侧壁磨损，并用于防止感测装置的同轴错位。如上所述，第一齿132和第二齿142设置成沿径向方向重叠。此外，传感器500沿径向方向设置在第一齿132与第二齿142之间。因此，在沿径向方向发生震动的情况下，由于第一齿132、传感器500和第二齿142之间的距离改变，感测装置可能严重损坏，或者可能发生感测装置的性能问题。
第一构件800可以是环形形状的构件。第一构件800可以包括本体810和凸缘部分820。本体810是柱形构件。本体810可以沿着壳体本体710的孔713的内壁设置。本体810设置在定子保持器110的外周表面与壳体本体710的孔713的内壁之间。凸缘部分820具有从本体810的下端沿径向方向延伸的形状。凸缘部分820设置成与壳体本体710的下表面可接触。此外，凸缘部分820可以设置成覆盖第一盖部701的一部分。此外，第一构件800可以由金属材料形成。
凸缘部分820的下表面可以与第二构件900的上表面接触。
当定子保持器110旋转时，第一构件800将壳体本体710的孔713与定子保持器110物理分离，因此，第一构件800在定子保持器110旋转时用于防止壳体本体710的孔713的内壁磨损。结果，第一构件800确保定子保持器110的同轴旋转。
壳体700钩在定子本体120的主齿轮121上，因而不会沿轴向方向从定子100向上分离。然而，壳体700可以从定子100向下分离。第二构件900用于防止壳体700从定子100向下分离。第二构件900可以具有c环形状。第二构件900可以由金属材料形成。第二构件900可以由弹性可变形的材料形成。
第二构件900联接到定子保持器110的凹槽111。凹槽111沿着定子保持器110的外周表面凹入地形成。在第二构件900联接到定子保持器110的状态下，第二构件900位于壳体本体710的下表面下方。此外，第二构件900可以设置在第一构件800下方，以支撑第一构件800的凸缘部分820的下表面。
图35是示出与主齿轮121啮合的第一齿轮1100和第二齿轮1200的视图。
参照图2和图35，与主齿轮121啮合的第一齿轮1100和第二齿轮1200被设置为子齿轮。主齿轮121、第一齿轮1100、第二齿轮1200和多个第三传感器610是为了测量转向轴的角度。
主齿轮121与第一齿轮1100和第二齿轮1200啮合并一起旋转。主齿轮121设置在定子本体120的外周表面上。第一齿轮1100和第二齿轮1200可旋转地设置在壳体本体710上。主齿轮121、第一齿轮1100和第二齿轮1200之间的传动比是预定的。例如，在主齿轮121的总角度为1620°的情况下，当主齿轮121旋转4.5次时，第一齿轮1100可以被设计成旋转15.6次并且第二齿轮1200可以被设计成旋转14.625次。在这种情况下，当所有齿轮返回到旋转之前的状态时，总角度是通过累积主齿轮121的旋转而计算的角度。
多个磁体可以设置在第一齿轮1100和第二齿轮1200上。磁体设置成面向第三传感器610。第三传感器610安装在电路基板上。
图36是示出外部磁场相对于定子齿的方向性的视图，图37是示出传感器避开具有z轴方向性的外部磁场的状态的视图，图38是示出第一定子齿和第二定子齿避开具有y’轴方向性的外部磁场的状态的视图。
参考图36，外部磁场在z轴方向和y’轴方向上很大程度地影响感测装置，其中该z轴方向是轴向方向，而y’轴方向垂直于z轴方向。在这种情况下，y’轴方向表示朝向传感器500的方向，即垂直于轴向方向的径向方向。
参考图37，根据该实施例的感测装置的传感器500设置为传感器500沿z轴方向竖立的状态。因此，当在z轴方向观察时传感器500的面积比当在y’轴方向观察时传感器500的面积小得多。因此，根据该实施例的感测装置的优点在于，外部磁场对传感器500的影响在z轴方向上很小。
参考图38，当考虑传感器500沿z轴方向竖立的状态时，沿y’轴方向上的周向磁场会很大程度地影响传感器500。然而，由于沿着第一定子齿130和第二定子齿140感应在y’轴方向上的周向磁场，所以周向磁场流动而不影响传感器500。因此，根据该实施例的感测装置的优点在于，即使在y’轴方向上，外部磁场对传感器500的影响也很小。
图39是示出在比较示例与示例之间比较与z轴方向上的外部磁场对应的角度变化量的曲线图。
参考图39，在比较示例的情况下，感测装置具有定子齿垂直设置而传感器水平设置的结构，可以看出，随着在z轴方向上的外部磁场增加，角度的变化量线性增加，因此测量得到的角度根据外部磁场很大程度地变化。
相反，在该示例的情况下，可以看出，即使当在z轴方向上的外部磁场增加时，角度也几乎不发生变化，因此角度几乎不受外部磁场的影响。
图40是示出在比较示例与示例之间比较与y’轴方向上的外部磁场对应的角度变化量的曲线图。
参考图40，在比较示例的情况下，感测装置具有定子齿垂直设置而传感器水平设置的结构，可以看出，随着y’轴方向上的外部磁场增加，角度的变化量线性增加，因此测量得到的角度根据外部磁场很大程度地变化。
相反，在该示例的情况下，可以看出，即使当y’轴方向上的外部磁场增加时，角度也几乎不发生变化，因此角度几乎不受外部磁场的影响。

Claims (10)

1.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿；以及
转子，包括磁体，
其中所述定子齿包括第一定子齿和设置在所述第一定子齿的内部的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述定子包括定子保持器和定子本体，所述定子本体联接到所述定子保持器并且供所述第一定子齿和所述第二定子齿设置于其上，
其中所述定子本体包括突出部，
其中所述突出部与所述第一定子齿的下端或所述第二定子齿的下端接触，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
2.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿；以及
转子，包括磁体，
其中所述定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述定子包括定子保持器和定子本体，所述定子本体联接到所述定子保持器并且供所述第一定子齿和所述第二定子齿设置于其上，
其中所述定子本体包括突出部，
其中所述突出部与所述第一定子齿的下端或所述第二定子齿的下端接触，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
3.一种感测装置，包括：
定子；以及
转子，所述转子的至少一部分设置在所述定子中，
其中所述定子包括定子保持器、联接到所述定子保持器的定子本体、设置在所述定子本体上的第一定子齿、以及其半径大于所述第一定子齿的半径的第二定子齿，
其中，所述第一定子齿包括第一本体和连接到所述第一本体且彼此隔开的多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括第二本体和连接到所述第二本体且彼此隔开的多个第二齿，
其中所述多个第一齿和所述多个第二齿沿径向方向重叠，以及
所述定子本体包括突出部，
其中所述突出部与所述第一本体的下端或所述第二本体的下端接触，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
4.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿和定子保持器；
转子，包括磁体；以及
壳体，设置在所述定子保持器的外部，
其中所述定子齿包括第一定子齿和设置在所述第一定子齿的内部的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述感测装置还包括第一构件，
其中所述第一构件设置在所述壳体与所述定子保持器之间，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
5.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿和定子保持器；
转子，包括磁体；以及
壳体，设置在所述定子保持器的外部，
其中所述定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述感测装置还包括第一构件，
其中所述第一构件设置在所述壳体与所述定子保持器之间，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
6.一种感测装置，包括：
定子；以及
转子，所述转子的至少一部分设置在所述定子中，
其中所述定子包括定子保持器、联接到所述定子保持器的定子本体、设置在所述定子本体上的第一定子齿、以及其半径大于所述第一定子齿的半径的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括第一本体和连接到所述第一本体且彼此隔开的多个第一齿，
所述第二定子齿包括第二本体和连接到所述第二本体且彼此隔开的多个第二齿，
其中所述多个第一齿和所述多个第二齿沿径向方向重叠，以及
所述感测装置还包括：
壳体，设置在所述定子保持器的外部；以及
第一构件，
其中所述第一构件设置在所述壳体与所述定子保持器之间
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
7.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿和定子保持器；
转子，包括磁体；以及
壳体，设置在所述定子保持器的外部，
其中所述定子齿包括第一定子齿和设置在所述第一定子齿的内部的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述感测装置还包括联接到所述定子保持器的第二构件，
其中所述第二构件设置在所述壳体下方，以沿轴向方向与所述壳体重叠，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
8.一种感测装置，包括：
定子，包括定子齿和定子保持器；
转子，包括磁体；以及
壳体，设置在所述定子保持器的外部，
其中所述定子齿包括具有第一半径的第一定子齿和具有第二半径的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括多个第一齿，以及
所述第二定子齿包括多个第二齿，
其中所述第一齿从所述定子的中心沿径向方向与所述第二齿重叠，以及
所述感测装置还包括联接到所述定子保持器的第二构件，
其中所述第二构件设置在所述壳体下方，以沿轴向方向与所述壳体重叠，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
9.一种感测装置，包括：
定子；以及
转子，所述转子的至少一部分设置在所述定子中，
其中所述定子包括定子保持器、联接到所述定子保持器的定子本体、设置在所述定子本体上的第一定子齿、以及其半径大于所述第一定子齿的半径的第二定子齿，
其中所述第一定子齿包括第一本体和连接到所述第一本体且彼此隔开的多个第一齿，
所述第二定子齿包括第二本体和连接到所述第二本体且彼此隔开的多个第二齿，
其中所述多个第一齿和所述多个第二齿沿径向方向重叠，以及
所述感测装置还包括联接到所述定子保持器的第二构件，
其中所述第二构件设置在壳体下方，以沿轴向方向与所述壳体重叠，
其中多个所述第一齿的前端具有梯形形状。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的感测装置，其中所述定子本体包括：
内部部分；
外部部分；以及
隔板，连接所述内部部分和所述外部部分，
其中所述突出部包括第一突出部和第二突出部，
其中所述第一突出部从所述内部部分的下端突出，以与所述第一定子齿的下端接触，以及
所述第二突出部从所述外部部分的下端突出，以与所述第一定子齿的下端接触。
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