KR102057327B1 - 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체는 하우징; 상기 하우징의 내에 배치되고, 코일이 권선되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되고, 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터 내에 배치되는 샤프트; 상기 샤프트의 상단에 배치되는 마그넷 홀더; 상기 마그넷 홀더에 배치되는 마그넷; 및 상기 마그넷의 단면과 수직하는 중심축 상에서 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 배치되는 PCB센서를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 마그넷 홀더와 접촉하는 제1경사면을 포함하고, 상기 마그넷 홀더는 상기 샤프트의 상기 제1경사면과 접촉하는 제2경사면은 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체{Magnet holder mounting structure of shift actuator}

본 발명은 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체에 관한 것이다.

변속 액츄에이터는 마그넷을 구비하는 로터와, 스테이터에 권선된 코일에 의해 발생되는 전자기력과의 상호 작용으로 회전하면서 동력을 생성한다. 그에 따라, 변속 액츄에이터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트, 샤프트에 결합되어 샤프트와 일체로 회전하는 로터, 로터의 외측에 배치되어 전자기력을 발생시키는 스테이터 및 스테이터를 수용하는 하우징이 마련된다. 하우징의 내주면에 스테이터가 로터의 회전과 관계없이 고정될 수 있도록 단단히 고정된다.

종래에는, 변속 액츄에이터의 일측에는 변속 액츄에이터를 정밀하게 제어하기 위해 샤프트의 위치를 센싱하는 위치센서를 설치한다. 위치센서는 샤프트의 위치를 검출하는 것으로, 샤프트의 일단에 고정되어 샤프트와 일체로 회전하는 마그넷 홀더가 설치되고, 마그넷 홀더의 내측에는 각도에 따라 극성이 변하는 마그넷이 설치된다. 또한, 마그넷과 소정거리 이격되어 대향되도록 센서가 설치된다.

그런데, 종래의 변속 액츄에이터는 센서 및 마그넷과 샤프트가 정확히 직각을 이루지 못하여 마그넷이 비선형적인 회전을 하게되고, 이에 따라 출력값이 각 상마다 상이하게 되어 제어가 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 샤프트와 결합하는 마그넷 홀더의 구조를 변경하여 선형적 회전성이 확보된 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장작 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체에 있어서, 하우징; 상기 하우징의 내에 배치되고, 코일이 권선되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되고, 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터 내에 배치되는 샤프트; 상기 샤프트의 상단에 배치되는 마그넷 홀더; 상기 마그넷 홀더에 배치되는 마그넷; 및 상기 마그넷의 단면과 수직하는 중심축 상에서 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 배치되는 PCB센서를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 마그넷 홀더와 접촉하는 제1경사면을 포함하고, 상기 마그넷 홀더는 상기 샤프트의 상기 제1경사면과 접촉하는 제2경사면은 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1경사면 및 상기 제2경사면의 각도가 동일한 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 제1경사면 및 상기 제2경사면의 각도는 16도 내지 18도인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1경사면 및 상기 제2경사면은 예각인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1경사면은 외측을 향해 상향경사지고, 상기 제2경사면은 내측을 향해 하향경사진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 PCB센서와 상기 마그넷은 동일한 중심축에서 서로 마주보도록 배치되고, 마주하는 면은 서로 평행한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 PCB센서는 상기 마그넷의 회전을 감지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 마그넷은 상기 샤프트와 일체로 회전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체는 샤프트와 마그넷 홀더의 접합부에 일정 각도의 경사면을 포함하여 구성되어, 샤프트와 일체로 회전하는 마그넷의 선형적 회전성을 확보하여 제어가 용이한 효과가 있다.

또한, 샤프트와 마그넷 홀더의 구조 변경에 의해 정확한 직각도의 확보 및 조립이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 구성을 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 일부 구성의 확대도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 구성을 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체의 일부 구성의 확대도이다.

본 발명에 따른 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 하우징(10), 스테이터(20), 로터(30), 커버(40), 샤프트(100), 마그넷 홀더(200), 마그넷(300) 및 PCB센서(400)를 포함하여 구성된다.

변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체는 하우징(10)을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 내부 공간이 형성되는 대략의 원통형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하우징(10)의 내부 공간에는 인쇄회로기판이 배치될 수 있고, 인쇄회로기판과 스테이터(20)의 코일은 전기적으로 연결될 수 있다.

스테이터(20)는 스테이터 코어, 티스 및 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 스테이터(20)의 티스에는 코일이 권선되고, 전류가 흐름에 따라 자기극을 갖는다. 스테이터(20)는 티스의 일단에 배치되는 절연체를 포함할 수 있고, 절연체는 전기적으로 절연되는 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 일 예로 플라스틱 재질일 수 있다. 티스에 배치되는 절연체는 두 종류일 수 있다. 스테이터(20)의 내측에는 로터(30)가 배치될 수 있다.

로터(30)는 로터 코어, 도전체 또는 마그넷 및 로터 케이스를 포함하여 구성될 수 있다. 도전체 또는 마그넷은 로터 코어의 외측에 결합되고, 로터 케이스는 마그넷의 외측에 배치될 수 있다. 로터(30)는 샤프트(100)와 결합하여 일체로 회전할 수 있다.

스테이터(20)에 권선된 코일에 의해 형성된 자기장은 로터(30) 및 샤프트(100)를 회전 시킨다. 이때, 로터(30)와 샤프트(100)는 고정 결합된 상태로 일체로 회전한다. 샤프트(100)의 외측에는 베어링(120)이 구비될 수 있고, 베어링은 로터(30)와 샤프트(100)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

커버는 하우징(10)의 상부에 배치될 수 있고, PCB센서(400)가 마그넷(300)과 소정거리 이격되어 배치되도록 지지할 수 있다. 또한, 커버는 샤프트(100)를 지지할 수 있으며, 샤프트(100)를 회전가능 하도록 지지하는 베어링(120)이 커버와 결합할 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 마그넷 홀더(200)는 샤프트(100)의 일단에 배치될 수 있고, 구체적으로 샤프트(100)의 상단에 배치될 수 있다. 이때 샤프트(100)의 상단에 마그넷 홀더(200)가 끼움 결합되어 고정될 수 있다. 마그넷(300)은 마그넷 홀더(200)에 고정될 수 있다. 마그넷(300)은 하나의 N극과 하나의 S극이 붙어 있는 단면 2극 착자 마그넷 일 수 있다. 마그넷(300)은 단면이 사각형인 사각의 판형상 또는 단면이 원형인 원형의 판형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

PCB센서(400)는 마그넷(300)의 단면과 수직하는 중심축 상에서 마그넷(300)으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 배치될 수 있다. 즉, PCB센서(400)와 마그넷(300)은 동일한 중심축에서 위치하여 서로 마주 보도록 배치될 수 있다. 이때, PCB센서(400)와 마그넷(300)이 서로 마주하는 면은 서로 평행할 수 있고, 동일한 중심축은 샤프트(100)의 중심축을 의미한다. PCB센서(400)는 마그넷(300)에서 방출된 자기장을 감지하고, 감지된 자기장의 세기에 따라 비례하는 검출값을 출력할 수 있다. 이때, 검출값은 전압 또는 전류일 수 있다.

마그넷(300)은 마그넷 홀더(200)에 고정된 상태로 샤프트(100)와 일체로 회전할 수 있고, 마그넷(300)의 회전에 따라 자기장의 세기가 변화하며, PCB센서(400)는 변화된 자기장의 세기를 감지하여 검출값을 출력할 수 있다.

이하에서는 도1 내지 도3을 참조하여 마그넷 홀더 장착 구조체를 설명한다.

변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체는 샤프트(100)를 포함할 수 있으며, 샤프트(100)는 수직 방향으로 배치된다. 샤프트(100)의 상단은 마그넷 홀더(200)가 끼움 결합되는 결합홈이 형성될 수 있으며, 결합홈은 샤프트(100)의 축방향으로 형성된다. 결합홈은 단면이 원형 또는 사각형상으로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. 샤프트(100)의 결합홈의 내경은 마그넷 홀더(200)와 샤프트(100)에 삽입 및 고정되어 일체로 회전할 수 있도록 마그넷 홀더(200)의 샤프트 결합부의 외경과 같거나 클 수 있다. 샤프트(100)의 상단에 형성되는 결합홈은 입구측이 경사지게 형성될 수 있으며, 샤프트(100)는 마그넷 홀더(200)의 마그넷 안착부의 하면과 접촉하는 제1경사면(110)을 포함한다. 즉, 샤프트(100)의 상단에 형성된 결합홈의 내측 끝단과 외측 끝단은 경사면이 형성되고, 내측 끝단과 외측 끝단의 사이는 평면으로 형성되며, 이때, 내측 끝단에 형성되는 경사면은 제1경사면(110)이다.

마그넷 홀더(200)는 샤프트(100)의 상단부에 배치되며, 마그넷 홀더(200)와 샤프트(100)는 축이 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 마그넷 홀더(200)는 샤프트(100)의 홈에 끼움 결합되는 샤프트 결합부와, 마그넷(300)이 삽입 고정되는 마그넷 안착부로 구성된다.

마그넷 안착부는 마그넷 홀더(200)의 상부에 형성되며, 마그넷(300)이 안착될 수 있는 구조를 제공한다. 마그넷 안착부는 상면의 둘레를 따라 턱이 형성되며, 턱에 의해 마그넷(300)이 이탈되지 않는 구조를 가진다. 또한, 마그넷 안착부의 외측면은 하방으로 갈수록 확장되도록 형성되어, 외측에 테이퍼면이 형성될 수 있다. 이는 마그넷 안착부의 턱의 내구성을 높이기 위해 구조적으로 보강한 것이며, 따라서 턱이 파손되어 마그넷(300)이 회전축을 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 마그넷 홀더(200)의 마그넷 안착부의 내측면의 너비는, 마그넷(300)이 안착될 수 있도록 마그넷(300)의 너비와 같거나 클 수 있다. 이때, 너비는 축방향의 수직한 방향으로의 너비를 의미한다.

마그넷 안착부의 하면은 샤프트(100)의 제1경사면(110)과 접촉하는 제2경사면(210)을 포함할 수 있다. 제2경사면(210)은 마그넷 안착부의 외측면으로부터 샤프트 결합부를 향하여 하향 경사가 형성되는 하향경사면이다. 이때, 제2경사면(210)의 경사각도는 마그넷 안착부의 외측면의 경사 각도와 동일할 수 있다. 단, 이에 한정되지 않는다.

마그넷 홀더(200)의 샤프트 결합부는 마그넷 안착부의 하부에서 하방으로 연장 형성되며, 연장된 부분이 샤프트의 상단에 형성된 결합홈에 삽입된다. 샤프트 결합부는 마그넷 안착부의 하면과 제2경사면(210)에 의하여 연결되며, 제2경사면(210)은 마그넷 홀더(200)와 샤프트(100)가 결합된 상태에서 제1경사면(110)과 맞물릴 수 있는 각도로 형성된다.

제2경사면(210)의 일부는 제1경사면(110)과 접촉할 수 있다. 이때, 제1경사면(110)과 제2경사면(210)이 밀착되어 고정될 수 있도록 제1 및 제2 경사면(110, 210)의 각도는 동일할 수 있으며, 밀착되어 고정되도록 제1경사면(110)은 샤프트(100)의 내측에서 외측을 향해 상향경사지는 상향경사면이고 제2경사면(210)은 마그넷 홀더(200)의 외측에서 내측을 향해 하향경사지는 하향경사면일 수 있다. 또한, 샤프트(100)의 제1경사면(110)과, 마그넷 홀더(200)의 제2경사면(210)의 각도는 예각일 수 있고, 구체적으로 16도 내지 18도 일 수 있으며, 17도인 것이 가장 바람직하다. 샤프트(100)와 마그넷 홀더(200)의 접촉부가 각도가 동일한 경사면을 통해 밀착 및 고정됨으로써, PCB센서(400)와 마그넷(400)이 서로 평행하게 마주보도록 위치될 수 있고, 평행하게 마주보는 PCB센서(400) 및 마그넷(300)과 샤프트(100) 사이의 정확한 직각도의 확보가 가능하며, 이는 변속 액츄에이터의 구동시 마그넷(300) 신호의 선형적 회전성의 확보가 가능하여, 변속 액츄에이터가 로터(30)의 정확한 위치를 식별할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

10: 하우징 20: 스테이터
30: 로터 40: 커버
100: 샤프트 110: 제1경사면
120: 베어링 200: 마그넷 홀더
210: 제2경사면 300: 마그넷
400: PCB센서

Claims (8)

1. 하우징;
   상기 하우징의 내에 배치되고, 코일이 권선되는 스테이터;
   상기 스테이터 내에 배치되고, 마그넷을 포함하는 로터;
   상기 로터 내에 배치되는 샤프트;
   상기 샤프트의 상단에 배치되는 마그넷 홀더;
   상기 마그넷 홀더에 배치되는 마그넷; 및
   상기 마그넷의 단면과 수직하는 중심축 상에서 상기 마그넷으로부터 소정 간격만큼 떨어진 채 배치되는 PCB센서를 포함하고,
   상기 샤프트는 상기 마그넷 홀더와 접촉하는 제1경사면을 포함하고,
   상기 마그넷 홀더는 상기 샤프트의 상기 제1경사면과 접촉하는 제2경사면을 포함하는 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1경사면 및 상기 제2경사면의 각도가 동일한 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1경사면 및 상기 제2경사면의 각도는 16도 내지 18도인 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1경사면 및 상기 제2경사면은 예각인 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1경사면은 외측을 향해 상향경사지고,
   상기 제2경사면은 내측을 향해 하향경사지는 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 PCB센서와 상기 마그넷은 동일한 중심축에서 서로 마주보도록 배치되고, 마주하는 면은 서로 평행한 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 PCB센서는 상기 마그넷의 회전을 감지하는 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 마그넷은 상기 샤프트와 일체로 회전하는 변속 액츄에이터의 마그넷 홀더 장착 구조체.
   

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