KR102054617B1 - 작은 사이즈의 센서 시스템 - Google Patents

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KR102054617B1
KR102054617B1 KR1020190048835A KR20190048835A KR102054617B1 KR 102054617 B1 KR102054617 B1 KR 102054617B1 KR 1020190048835 A KR1020190048835 A KR 1020190048835A KR 20190048835 A KR20190048835 A KR 20190048835A KR 102054617 B1 KR102054617 B1 KR 102054617B1
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김창현
이상익
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프레스토라이트아시아 주식회사
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Abstract

사이즈가 작은 센서 시스템이 개시된다. 상기 센서 시스템은 공간이 형성된 본체, 상기 공간 내에 배열된 상태로 상기 본체에 안착되며, 자력 감지 센서를 가지는 센서부 및 모터의 회전축에 연결되며, 상기 회전축의 회전에 응답하여 회전하여 자기장을 발생시키는 자기부를 포함한다. 여기서, 상기 자력 감지 센서와 상기 회전축은 접촉하지 않으며, 상기 센서부는 상기 자력 감지 센서를 통하여 상기 자기부에서 발생된 자기장을 감지하여 상기 회전축의 회전수 또는 회전 속도를 검출한다.

Description

작은 사이즈의 센서 시스템{SENSOR SYSTEM HAVING SMALL SIZE}
본 발명은 작은 사이즈의 센서 시스템에 관한 것이다.
모터의 회전수를 검출하기 위해 사용되는 센서 모듈은 높이가 커서 모터 제어 시스템의 사이즈가 증가하였다.
KR 200350363 Y
본 발명은 사이즈가 작은 센서 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은 공간이 형성된 본체; 상기 공간 내에 배열된 상태로 상기 본체에 안착되며, 자력 감지 센서를 가지는 센서부; 커버; 외부 출력부; 및 모터의 회전축에 연결되며, 상기 회전축의 회전에 응답하여 회전하여 자기장을 발생시키는 자기부를 포함한다. 여기서, 상기 공간의 일측은 제 1 공간 및 상기 제 1 공간 보다 넓은 제 2 공간으로 이루어지며, 상기 공간들에 대응하는 본체 부분이 다단 구조를 가지고, 상기 자력 감지 센서는 상기 제 1 공간 내에 배열되며, 상기 자력 감지 센서와 상기 회전축은 접촉하지 않고, 상기 센서부는 상기 자력 감지 센서를 통하여 상기 자기부에서 발생된 자기장을 감지하여 상기 회전축의 회전수 또는 회전 속도를 검출하며, 상기 회전축의 종단에는 요부가 형성되고, 상기 자기부의 어댑터는 상기 요부 내에 배열된 상태로 상기 요부와 연결되며, 상기 어댑터의 종단부에 자석이 연결되며, 상기 회전축의 회전에 따라 상기 자기부가 회전하고, 상기 회전시 상기 회전축의 종단면은 상기 제 2 공간에 대응하는 본체 부분에 접촉할 수 있으나 상기 제 1 공간 내로 진입하지는 않는다. 상기 센서부는 센서 몸체; 상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 상기 회전축의 회전수를 검출하는 마이크로칩; 상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 상기 검출된 회전수에 대한 정보를 출력하기 위하여 외부 출력부와 연결되는 케이블 단자; 및 상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 프로그램 입력을 위한 커넥터를 더 포함하고, 상기 자력 감지 센서는 상기 센서 몸체의 타측에 연결되며, 상기 자기부와 마주본다. 상기 본체는 바디; 상기 바디의 일종단에 형성된 모터 안착부; 및 상기 바디의 외주면에 형성된 적어도 하나의 결합부를 포함하고, 볼트가 상기 결합부를 통하여 상기 모터의 커버에 삽입됨에 의해 상기 본체가 상기 모터의 커버에 결합되고, 상기 모터 안착부의 폭은 상기 바디의 폭보다 크며, 상기 모터 안착부와 상기 바디 사이에 단차가 존재하며, 상기 커버는 상기 공간 내에 배열된 센서부를 커버한 상태로 상기 본체에 결합되며, 상기 센서부는 상기 검출된 회전수 또는 회전 속도에 대한 정보를 상기 외부 출력부를 통하여 외부 기기로 제공한다.
본 발명에 따른 센서 시스템은 센서부가 본체의 공간 내에 배치되고 자석이 모터의 회전축의 요부 내에 위치하므로, 상기 센서부의 높이가 작을 수 있다. 결과적으로, 상기 센서 시스템의 사이즈 또한 작을 수 있다.
도 1은 본 발명의 센서 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 센서 시스템의 분해 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈의 수직 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈과 모터의 결합 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 시스템과 모터의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기부의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 모터 제어에 사용되는 센서 모듈 및 이를 포함하는 센서 시스템에 관한 것으로서, 특히 자기식으로 모터의 속도를 감지할 수 있다. 여기서, 상기 모터는 전기 자동차에 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 센서 시스템은 작은 높이를 가지도록 설계되었으며, 그 결과 모터 제어 시스템의 사이즈가 작아질 수 있다.
또한, 상기 센서 시스템은 특정 모터에 특화되는 것이 아니라 다양한 모터들에 적용 가능하며, 즉 범용적이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 센서 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 센서 시스템의 분해 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 장착 구조를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈의 수직 단면을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈과 모터의 결합 과정을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 센서 시스템은 모터의 회전수 또는 회전 속도를 감지하며, 센서 모듈(100) 및 자기부(102)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(100)은 자기부(102)에 의해 발생되는 자기장을 감지하여 모터의 회전수 또는 회전 속도를 측정하고, 상기 측정된 모터의 속도에 관한 정보를 외부기기(미도시)로 출력할 수 있다.
자기부(102)는 후술하는 바와 같이 센서 모듈(100)과 분리된 상태로 모터의 회전축에 연결되고, 상기 모터의 회전에 응답하여 회전하며, 상기 회전에 응답하여 자기장을 발생시킬 수 있다. 이렇게 발생된 자기장은 센서 모듈(100)에 의해 감지된다.
즉, 본 실시예의 센서 시스템은 자기 방식으로 모터의 회전수 또는 회전 속도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이러한 센서 시스템 및 모터는 전기 자동차에 사용될 수 있으며, 모터 제어 시스템이 상기 센서 시스템의 감지 결과에 기초하여 상기 모터의 동작을 제어할 수 있다.
센서 시스템의 분해 구조를 살펴보면, 센서 모듈(100)은 본체(200), 센서부(202), 센서 커버(204) 및 외부 출력부(206)를 포함할 수 있다.
본체(200)는 모터, 예를 들어 모터의 커버에 결합된 상태로 센서부(202)를 수용하여 지지하는 역할을 수행한다. 종래 센서 모듈은 큰 높이를 가지는 반면에, 본 발명의 센서 모듈(100)은 낮은 높이를 가질 수 있다. 이는 센서부(202)가 본체(200)의 공간(250) 내에 배열되기 때문이다.
일 실시예에 따르면, 본체(200)에 공간(예를 들어 홀, 250)이 형성되고, 센서부(202)가 공간(250)에 대응하는 지지부(미도시) 상에 안착되고, 센서 커버(204)가 센서부(202)를 커버하면서 본체(200)에 결합될 수 있다.
이러한 본체(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 바디(210), 모터 안착부(212) 및 바디(210)의 외주면에 형성된 적어도 하나의 결합부(220)를 포함할 수 있다.
모터 안착부(212)는 바디(210)의 종단에 형성되며, 상기 모터의 커버(310) 또는 커버(310) 상의 요부에 안착되어 센서 모듈(100)을 상기 모터에 안정적으로 지지시키는 역할을 수행한다. 다만, 모터와 센서 모듈(100)의 결합 방식이 달라지면 모터 안착부(212)는 생략될 수도 있다.
모터 안착부(212)가 도 2의 B에 도시된 바와 같이 바디(210)와 단차를 가질 수 있으며, 이러한 단차는 모터 안착부(212)를 상기 모터의 커버(310)에 더 안정적으로 안착시키는 기능을 수행한다.
물론, 모터 안착부(212)가 상기 모터의 커버(310)에 안착된 상태에서 볼트들(312)이 결합부들(212)을 관통하여 상기 모터의 커버(310)로 삽입될 수 있다. 결과적으로, 센서 모듈(100)이 상기 모터에 안정적으로 고정될 수 있다.
도 6을 참조하여 센서부(202)를 구체적으로 살펴보면, 센서부(202)는 센서 몸체(260), 자력 감지 센서(262), 마이크로칩(600), 커넥터(602) 및 케이블 단자(604)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자력 감지 센서(262)는 센서 몸체(260)의 일측면에 배열되며, 마이크로칩(600), 커넥터(602) 및 케이블 단자(604)은 센서 몸체(260)의 타측면에 배열될 수 있다.
자력 감지 센서(262)는 자기부(102)에 의해 발생된 자기장, 예를 들어 자속을 감지할 수 있도록 자기부(102)와 마주보도록 배열될 수 있다.
마이크로칩(600)은 자력 감지 센서(262)에 의해 감지된 자기장을 분석하여 모터의 회전수 또는 회전 속도를 검출하고, 상기 검출된 회전수 또는 회전 속도에 대한 정보를 가지는 신호를 외부 출력부(206)를 통하여 외부 기기로 제공할 수 있다. 여기서, 상기 신호는 모터의 종류에 따라 사인파 또는 펄스일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 모터의 회전축은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있으며, 예를 들어 상기 모터가 전기 자동차에 사용되는 경우 상기 전기 자동차의 전진 또는 후진에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 마이크로칩(600)은 모터의 회전 속도뿐만 아니라 회전 방향도 검출할 수 있으며, 상기 회전 속도와 회전 방향에 대한 정보를 외부로 출력할 수도 있다.
커넥터(602)는 프로그램 입력을 위해 사용되는 단자이다. 예를 들어, 커넥터(602)는 마이크로칩(600)과 연결될 수 있으며, 따라서 커넥터(602)를 통하여 마이크로칩(600)의 프로그램을 설정하거나 변경할 수 있다.
케이블 단자(604)는 외부 출력부(206)의 케이블(242)과 연결될 수 있다.
물론, 센서부(202)가 자력 감지 센서(262)와 마이크로칩(600)을 포함하는 한 센서부(202)의 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 센서 커버(204)는 도 3에 도시된 바와 같이 센서부(202)를 보호하기 위하여 센서부(202)를 덮은 상태로 본체(200)에 결합될 수 있다. 다만, 결합 방법 및 구조는 다양하게 변형될 수 있다.
외부 출력부(206)는 센서부(202)와 연결되는 케이블(242) 및 외부 기기와 연결되는 단자(240)를 포함할 수 있다.
이하, 모터와 센서 시스템의 배열을 구체적으로 살펴보겠다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(200)에 공간(예를 들어 홀, 250)이 형성되고, 공간(250)에 자력 감지 센서(262)를 포함하는 센서부(202)가 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공간(250)에 대응하는 본체 부분은 다단 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 공간(250)은 제 1 공간(250a) 및 제 2 공간(250b)를 가지며, 대응하는 본체 부분은 2단 구조를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 공간(250a)은 제 2 공간(250b)보다 넓은 폭을 가질 수 있으며, 자력 감지 센서(262)는 제 2 공간(250b) 내에 배열될 수 있다. 이렇게 다단 구조를 형성하는 이유는 상기 모터의 회전축(300)이 자력 감지 센서(262)에 접촉하지 않아야 하기 때문이다.
회전축(300)은 예를 들어 전기 자동차의 전진 또는 후진에 따라 시계 방향으로 회전하거나 반시계 방향으로 회전하는데, 이러한 다른 방향으로의 회전 동작으로 인하여 회전축(300)이 전후로 움직일 수 있다. 이 경우, 상기 본체 부분이 다단 구조가 아니면 회전축(300)의 종단면(300a)이 자력 감지 센서(262)에 접촉할 가능성이 있으며, 접촉시 원활한 자기장 감지가 안되므로 이러한 접촉 가능성을 원천 차단하기 위하여 상기 본체 부분을 다단 구조로 형성한다.
상기 본체 부분을 다단 구조로 형성하면, 회전축(300)이 전후로 움직이더라도 회전축(300)의 종단면(300a)이 제 1 공간(250a)에 대응하는 제 1 본체 부분(400)에 접촉할 수는 있지만 제 1 본체 부분(400)으로 인하여 제 2 공간(250b)으로 진입하지는 못하기 때문에 회전축(300) 또는 자기부(102)가 자력 감지 센서(262)와 접촉하지 않는다.
한편, 제 1 본체 부분(400)의 폭은 다양한 모터의 회전축들을 수용할 수 있도록 충분한 마진을 가지고 형성될 수 있다. 도 5로 볼 때, a의 길이가 b 이상이다.
회전축(300)의 구조를 살펴보면, 회전축(300)의 종단에는 요부가 형성되고, 상기 요부 내에 자기부(102)가 배열될 수 있다. 구체적으로는, 자기부(102)의 어댑터(230)가 상기 요부 내에서 회전축(300)과 연결되고 자석(232)이 어댑터(230)의 종단면에 형성된다. 결과적으로, 회전축(300)의 회전에 따라 자기부(102)가 회전되고, 상기 회전에 따라 자석(232)의 자속이 변화되며, 자석(232)과 마주보는 자력 감지 센서(262)가 상기 자속을 감지할 수 있다. 여기서, 자석(232)과 자력 감지 센서(262) 사이의 거리는 감지할 수 있는 최적 거리로 하여 미리 설정될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 센서 시스템은 본체(200)의 공간(250) 내에 센서부(202)를 배치하여 사이즈를 감소시켰으며, 공간(250) 및 이에 해당하는 본체 부분을 다단 구조로 형성하여 상기 모터의 회전축(300)의 종단면(300a) 또는 회전축(300)의 요부에 배치된 자석(232)이 자력 감지 센서(262)에 접촉하는 것을 방지시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 시스템과 모터의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기부의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 모터의 회전축(700)은 돌출 구조(802)를 가지며, 자기부의 어댑터(710)에는 요부가 형성되되, 돌출 구조(802)가 어댑터(710)의 요부로 수용될 수 있다. 즉, 어댑터(710)가 회전축(700)의 돌출된 구조를 수용한 상태로 회전축(700)에 연결될 수 있다. 물론, 어댑터(710) 상에는 자석(712)이 결합되어 있다.
회전축(700)과 자기부가 결합된 구조물은 본체(202)의 공간(예를 들어, 다단 공간) 내에 배열될 수 있다. 물론, 상기 구조물은 자력 감지 센서(262)와 접촉되지 않도록 설계된다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 센서 모듈 102 : 자기부
200 : 본체 202 : 센서부
204 : 센서 커버 206 : 외부 출력부
210 : 바디 212 : 모터 안착부
220 : 결합부 230 : 어댑터
232 : 자석

Claims (2)

  1. 공간이 형성된 본체;
    상기 공간 내에 배열된 상태로 상기 본체에 안착되며, 자력 감지 센서를 가지는 센서부;
    커버;
    외부 출력부; 및
    모터의 회전축에 연결되며, 상기 회전축의 회전에 응답하여 회전하여 자기장을 발생시키는 자기부를 포함하되,
    상기 공간의 일측은 제 1 공간 및 상기 제 1 공간 보다 넓은 제 2 공간으로 이루어지며, 상기 공간들에 대응하는 본체 부분이 다단 구조를 가지고, 상기 자력 감지 센서는 상기 제 1 공간 내에 배열되며,
    상기 자력 감지 센서와 상기 회전축은 접촉하지 않고, 상기 센서부는 상기 자력 감지 센서를 통하여 상기 자기부에서 발생된 자기장을 감지하여 상기 회전축의 회전수 또는 회전 속도를 검출하며,
    상기 회전축의 종단에는 요부가 형성되고, 상기 자기부의 어댑터는 상기 요부 내에 배열된 상태로 상기 요부와 연결되며, 상기 어댑터의 종단부에 자석이 연결되며, 상기 회전축의 회전에 따라 상기 자기부가 회전하고, 상기 회전시 상기 회전축의 종단면은 상기 제 2 공간에 대응하는 본체 부분에 접촉할 수 있으나 상기 제 1 공간 내로 진입하지는 않으며, 상기 제 2 공간에 대응하는 본체 부분은 복수의 모터의 수용이 가능하도록 기설정값 이상의 마진을 가지고 형성되고, 상기 회전축의 폭은 상기 제 1 공간의 폭 보다 크며, 상기 회전축이 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전함에 따라 상기 회전축이 전후로 움직일지라도 상기 본체의 다단 구조로 인하여 상기 회전축의 종단면이 상기 제 1 공간 내로의 진입이 차단되어 상기 제 1 공간 내의 자력 감지 센서와 접촉되지 않으며,
    상기 센서부는,
    센서 몸체;
    상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 상기 회전축의 회전수를 검출하는 마이크로칩;
    상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 상기 검출된 회전수에 대한 정보를 출력하기 위하여 외부 출력부와 연결되는 케이블 단자; 및
    상기 센서 몸체의 일측에 형성되며, 프로그램 입력을 위한 커넥터를 더 포함하고,
    상기 자력 감지 센서는 상기 센서 몸체의 타측에 연결되며, 상기 자기부와 마주보며,
    상기 본체는,
    바디;
    상기 바디의 일종단에 형성된 모터 안착부; 및
    상기 바디의 외주면에 형성된 적어도 하나의 결합부를 포함하고,
    볼트가 상기 결합부를 통하여 상기 모터의 커버에 삽입됨에 의해 상기 본체가 상기 모터의 커버에 결합되고, 상기 모터 안착부의 폭은 상기 바디의 폭보다 크며, 상기 모터 안착부와 상기 바디 사이에 단차가 존재하며,
    상기 커버는 상기 공간 내에 배열된 센서부를 커버한 상태로 상기 본체에 결합되며, 상기 센서부는 상기 검출된 회전수 또는 회전 속도에 대한 정보를 상기 외부 출력부를 통하여 외부 기기로 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터는 전기 자동차에 사용되되,
    상기 전기 자동차의 주행 방향에 따라 상기 회전축이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 상기 센서부는 상기 회전축의 회전수뿐만 아니라 회전 방향도 감지하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.





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