KR101252473B1 - 인덕티브 포지션 센서 - Google Patents

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이석원
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Abstract

본 발명은 인덕티브 포지션 센서(inductive position sensor)에 관한 것으로서, 일정 주파수의 교류 전류가 인가됨으로써 자계를 발생시키는 고리 형상의 전원코일부와; 상기 전원코일부의 내측에 소정의 각도 단위를 갖는 다수의 부채꼴 모양으로 배치되어 상기 전원코일부로부터 발생되는 자계로부터 전류가 유기되는 발신코일부; 및 상기 발신코일부에 축방향으로 소정 간극을 두고 수직으로 배치되고, 상기 발신코일부에 대응되게 형성되어 상기 전류가 유기된 발신코일부에 의해 발생되는 자계로부터 전압이 유기되는 센싱코일부가 형성된 센싱 PCB를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 여자코일에 유도되는 자계의 세기를 더욱 크게 조절할 수 있도록 개선함으로써 출력 향상을 통한 센서의 분해능 향상을 달성할 수 있다.

Description

인덕티브 포지션 센서{INDUCTIVE POSITION SENSOR}
본 발명은 인덕티브 포지션 센서에 관한 것으로서, 특히 자동차의 바퀴축과 핸들축의 비틀림 각도를 검출하는데 이용되는 인덕티브 포지션 센서에 관한 것이다.
종래의 인덕티브 포지션 센서, 예를 들어 미국특허등록 제6,384,598호 "INDUCTIVE POSITION SENSOR HAVING MULTIPLE RECEIVING GEOMETRIES"(등록일: 2002.05.07)에 개시되어 있는 것은, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(SHAFT) 상에 일체로 결합되어 회전하는 로터(ROTOR)와, 상기 회전축에 대해 상대적으로 고정된 스테이터(STATOR)를 포함하여 구성된다.
상기 로터 측 표면에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 교류 전원의 신호가 인입되어 흐르는 여자코일로 이루어진 로터 회로(ROTOR GEOMETRY)가 형성되고, 이에 대응하여 상기 스테이터 측 표면에는 상기 로터 회로에 의해 발생되는 자계로부터 전압이 유기되는 수신코일로 이루어진 수신 회로(RECEIVING GEOMETRY)가 형성된다.
그러나, 이러한 종래의 인덕티브 포지션 센서에 의하면, 로터(ROTOR) 측에 패턴으로 여자코일이 형성되어 있으므로 여기에 인가할 수 있는 전원의 세기에 한계가 있을 수밖에 없다는 문제가 있었다.
또한, 여자코일에 의해 발생되는 자계의 세기는 상기 여자코일의 권선 수에 비례하는데 상기와 같이 패턴의 모양을 갖는 여자코일로는 공간적인 한계를 가질 수밖에 없어 자계의 세기를 더 크게 조절할 수 없다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 여자코일에 유도되는 자계의 세기를 더욱 크게 조절할 수 있도록 개선함으로써 출력 향상을 통한 센서의 분해능 향상을 달성할 수 있는 인덕티브 포지션 센서를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 인덕티브 포지션 센서(inductive position sensor)에 있어서, 일정 주파수의 교류 전류가 인가됨으로써 자계를 발생시키는 고리 형상의 전원코일부와; 상기 전원코일부의 내측에 소정의 각도 단위를 갖는 다수의 부채꼴 모양으로 배치되어 상기 전원코일부로부터 발생되는 자계로부터 전류가 유기되는 발신코일부; 및 상기 발신코일부에 축방향으로 소정 간극을 두고 수직으로 배치되고, 상기 발신코일부에 대응되게 형성되어 상기 전류가 유기된 발신코일부에 의해 발생되는 자계로부터 전압이 유기되는 센싱코일부가 형성된 센싱 PCB를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕티브 포지션 센서를 제공한다.
여기서, 상기 발신코일부는 상기 전원코일부의 내측으로 돌출되는 원통 형상의 회전체 표면에 일체로 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 발신코일부는, 상기 전원코일부의 내측 동일평면 상에 반경방향으로 소정 간극을 두고 배치되어 상기 전원코일부의 자계로부터 전류가 유도되는 수신영역과; 상기 수신영역으로부터 연장 형성되되 상기 수신영역과는 다른 평면상에 배치되어 상기 센싱코일부와 축방향으로 소정 간극을 두고 대응되게 형성됨으로써 상기 유기된 전류로 인한 자계를 발생시키는 발신영역을 가질 수도 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 인덕티브 포지션 센서에 의하면, 패턴으로 형성되는 여자코일의 외부에 별도의 전원코일부를 마련하여 이를 통해 상기 여자코일에 유도되는 자계의 세기를 더욱 크게 조절할 수 있도록 함으로써 전체적인 출력 향상을 통해 센서의 분해능을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 발신코일부는 전류의 유도를 위한 수신영역과 자계의 발생을 위한 발신영역이 공간적으로 확실하게 구분되는 구조를 가짐으로써 서로간 간섭을 줄여 센서의 성능 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 인덕티브 포지션 센서의 설치상태를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 인덕티브 포지션 센서의 코일 패턴을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인덕티브 포지션 센서의 사시도,
도 4는 도 3의 인덕티브 포지션 센서의 분해 사시도,
도 5 및 도 6은 각각 도 3의 인덕티브 포지션 센서의 부품간 배치관계를 설명하기 위한 측단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 인덕티브 포지션 센서(inductive position sensor, 10)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전원코일부(11), 발신코일부(12), 센싱 PCB(13)를 포함하여 구성된다.
전원코일부(11)는 고리 형상의 코일로서 외부로부터 일정 주파수의 교류 전류가 인가됨으로써 자계를 발생시킨다.
전원코일부(11)의 내측에는 부채꼴 모양의 코일이 90도 단위로 연결 형성되는 발신코일부(12)가 배치된다.
발신코일부(12)는 차량의 핸들(steering wheel) 측의 회전축(14) 등의 회전체 표면에 일체로 구비될 수 있다.
발신코일부(12)에는 상기 전원코일부(11)로부터 발생되는 자계로부터 전류가 유기된다.
이를 위해, 발신코일부(12)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전원코일부(11)의 내측 동일평면 상에 반경방향으로 소정 간극을 두고 배치되어 상기 전원코일부(11)의 자계로부터 전류가 유도되는 수신영역(12a)을 갖는다(도 5의 A 참조).
수신영역(12a)으로부터 유도된 전류는 이와 일체로 연장 형성되는 발신영역(12b)으로도 흐르게 된다.
발신영역(12b)는, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수신영역(12a)으로부터 연장 형성되되 상기 수신영역(12a)과는 다른 평면상에 배치된다.
센싱 PCB(13)는 상기와 같은 발신코일부(12)에 축방향으로 소정 간극을 두고 수직으로 배치되며, 상기 발신코일부(12)에 대응되는 표면 상에는 센싱코일부(13a)가 형성된다.
센싱코일부(13a)에는 상기와 같이 전류가 유기된 발신코일부(12)에 의해 발생되는 자계로부터 전압이 유기된다.
특히, 센싱코일부(13a)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 발신코일부(12) 측 발신영역(12b)과 축방향으로 축방향으로 소정 간극을 두고 대응되게 형성됨으로써 상기 유기된 전류로 인한 자계를 발생시키는 구성을 갖는다(도 6의 B 참조).
이와 같이, 발신코일부(12)는 상기한 수신영역(12a)과 발신영역(12b)이 서로 구조적으로 명확히 구분되는 구성을 가짐으로써 서로간 간섭을 줄일 수 있다.
센싱코일부(13a)에 유기된 전압은 별도 마련된 ASIC 소자 등에 의해 데이터로 변환되어 위치 계산이 수행된다.
한편, 상기한 인덕티브 포지션 센서(10)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.
본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.
10: 인덕티브 포지션 센서 11: 전원코일부
12: 발신코일부 12a: 수신영역
12b: 발신영역 13: 센싱 PCB
13a: 센싱코일부 14: 회전축

Claims (3)

  1. 인덕티브 포지션 센서(inductive position sensor)에 있어서,
    일정 주파수의 교류 전류가 인가됨으로써 자계를 발생시키는 고리 형상의 전원코일부와;
    상기 전원코일부의 내측에 소정의 각도 단위를 갖는 다수의 부채꼴 모양으로 배치되어 상기 전원코일부로부터 발생되는 자계로부터 전류가 유기되는 발신코일부; 및
    상기 발신코일부에 축방향으로 소정 간극을 두고 수직으로 배치되고, 상기 발신코일부에 대응되게 형성되어 상기 전류가 유기된 발신코일부에 의해 발생되는 자계로부터 전압이 유기되는 센싱코일부가 형성된 센싱 PCB를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕티브 포지션 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발신코일부는 상기 전원코일부의 내측으로 돌출되는 원통 형상의 회전체 표면에 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 인덕티브 포지션 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발신코일부는,
    상기 전원코일부의 내측 동일평면 상에 반경방향으로 소정 간극을 두고 배치되어 상기 전원코일부의 자계로부터 전류가 유도되는 수신영역과;
    상기 수신영역으로부터 연장 형성되되 상기 수신영역과는 다른 평면상에 배치되어 상기 센싱코일부와 축방향으로 소정 간극을 두고 대응되게 형성됨으로써 상기 유기된 전류로 인한 자계를 발생시키는 발신영역을 갖는 것을 특징으로 하는 인덕티브 포지션 센서.
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