KR102427734B1 - 모터, 조향 시스템 및 그의 토크 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터, 조향 시스템 및 그 토크 센싱 방법에 관한 것으로서, 중앙영역에 회전축의 수용을 위한 공간이 형성된 통상으로 형성되며, 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터; 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체; 스테이터 본체에 결합되며, 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 복수의 스테이터링;을 포함한다. 이에 의해, 정확한 토크의 산출이 가능하고, 응답속도도 향상되어 조향 시스템의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

모터, 조향 시스템 및 그의 토크 센싱 방법{Motor, Electronic Power Steering System and Toque Sensing Method thereof}
본 발명은 모터, 조향 시스템 및 그 토크 센싱 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전축 방향을 따라 한 쌍으로 분리된 스테이터를 구비하는 모터와, 각 스테이터에 걸리는 자기장을 이용하여 토크를 산출함으로써 토크를 간단하고 정확하게 산출할 수 있도록 하는 모터 및 그 토크 센싱 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 스티어링휠을 용이하게 조향할 수 있도록 전동식 조향장치(EPS:Electronic Power Steering)가 구비되어 있으며, 전동식 조향 장치는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 보조하게 된다.
모터의 구동은 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 제어되며, ECU는 조향각 센서, 토크 센서, 차속 센서 등으로부터 신호를 입력받아 전류치를 연산하고 이를 모터에 제공하여 스티어링휠의 조향감을 조절하게 된다.
이러한 전동식 조향 장치에 주로 사용되는 모터는 CIPOS를 기반으로 하며, 입력 샤프트에는 20도의 로터가 결합되어 있고, 출력 샤프트에는 40도의 로터가 결합되어 있다. 토크 센서에서는 전기적 여자를 통해 간접적으로 입력 샤프트와 출력 샤프트의 각도 정보를 획득하고, 획득된 각도 정보가 ECU로 전달된다. ECU에서는 입력 샤프트와 출력 샤프트 간의 각도 차이를 이용하여 운전자가 인가하는 토크를 산출하도록 한다.
이렇게 전기적 여자를 통해 입력 샤프트와 출력 샤프트의 각도를 획득하는 방식은 여자 회로의 공통원인고장(Common Cause Failure)를 발생시킬 수 있으며, 응답성이 느리다는 단점이 있다.
본 발명은, 보다 간단하고 정확하게 토크를 감지할 수 있는 모터 구조와, 토크 센싱 방법을 제공함으로써, 토크 감지의 응답성을 향상시킬 수 있는 모터, 조향 시스템 및 그의 토크 센싱 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 중앙영역에 회전축의 수용을 위한 공간이 형성된 통상으로 형성되며, 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터; 상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체; 및 상기 스테이터 본체에 결합되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 복수의 스테이터링;을 포함하는 모터에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은, 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터와, 상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체에 결합되며 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 한 쌍의 스테이터링을 갖는 조향 모터; 상기 한 쌍의 스테이터링의 외측에 상기 한 쌍의 스테이터링의 둘레방향을 따라 소정 폭만큼 상호 이격되어 장착되며, 상기 로터의 회전시 발생하는 자기장을 감지하는 한 쌍의 모터 위치 센서; 상기 한 쌍의 모터 위치 센서에서 감지된 자기장과, 토션바 상수를 이용하여 상기 조향 모터의 실제 토크를 산출하는 토크 산출부; 및 운전자의 스티어링휠 조작에 따라 상기 조향 모터에서 출력되어야 하는 목표 토크를 설정하여 상기 조향 모터에 전류를 인가하고, 상기 조향 모터의 구동후 상기 토크 산출부에서 산출된 상기 조향 모터의 실제 토크와 상기 목표 토크를 비교하여 피드백하는 조향 제어부;를 포함하는 조향 시스템의해서도 달성될 수 있다.
상기 목적은, 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터와, 상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체에 결합되며 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 한 쌍의 스테이터링과, 상기 한 쌍의 스테이터링의 외측에 상기 한 쌍의 스테이터링의 둘레방향을 따라 소정 폭만큼 상호 이격되어 장착되는 한 쌍의 모터 위치 센서를 갖는 조향 모터를 구비하는 조향 시스템의 토크 센싱 방법에 있어서, 상기 조향 모터를 구동하는 구동 단계; 상기 로터의 회전시 발생하는 자기장을 감지하는 감지 단계; 상기 감지 단계에서 감지된 자기장과, 토션바 상수를 이용하여 상기 조향 모터의 실제 토크를 산출하는 토크 산출 단계;를 포함하는 조향 시스템의 토크 센싱 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 한 쌍의 스테이터링을 구비하는 모터를 구성하고, 한 쌍의 스테이터링에 의해 형성되는 자기장을 감지하는 간단한 구성과 방법으로 조향 모터의 토크를 산출함에 따라, 정확한 토크의 산출이 가능하고, 응답속도도 향상되어 조향 시스템의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 결합사시도이다.
도 2는 도 1의 모터의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 모터에서 스테이터 본체가 제거된 상태의 사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 각 스테이터링을 따라 형성되는 자기장을 표시한 모터의 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따라 모터에 형성되는 자기장을 표시한 모터의 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 한 쌍의 모터 위치 센서에서 감지된 자속밀도와 모터의 회전각 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 모터를 조향 모터로 구비한 조향 시스템의 구성 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 조향 시스템에서 조향 모터를 제어하고 조향 모터의 토크를 센싱하는 과정을 보인 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 결합사시도이고, 도 2는 도 1의 모터의 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 모터에서 스테이터 본체가 제거된 상태의 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이다.
본 발명에 따른 모터(1)는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터(1)로서, 영구자석(15)이 삽입된 로터(10)와, 로터(10)를 둘러싸는 스테이터 본체(20)와, 스테이터 본체(20)에 결합되며 모터(1)의 회전축의 축방향을 따라 분리배치된 한 쌍의 스테이터링(30)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 스테이터링(30)에는 모터(1)의 자기장을 감지하기 위한 감지장치(50)가 장착되어 있다.
로터(10)는, 원통 형상으로 형성되며, 로터(10)의 중앙영역에는 조향축의 배치를 위해 로터(10)의 길이방향을 따라 원통상의 공간이 형성되어 있다. 로터(10)의 외주면에는 원통의 둘레방향을 따라 S극 영구자석(15)과 N극 영구자석(15)이 상호 교번적으로 배치되어 있다. 각 영구자석(15)이 배치된 로터(10)의 외주면에는 로터(10)의 길이방향을 따라 반원통 형상으로 돌출된 돌출부(17)가 형성되어 있으며, 돌출부(17)는 로터(10)의 둘레방향을 따라 영구자석(15)의 개수만큼 형성되어 있다.
이러한 로터(10)는 SiFe로 제작될 수 있다. SiFe는 자기저항이 아주 작은 재질로서, 로터(10)의 에디 커런트(Eddy Current)를 최소화하고 축방향 자속을 없애는 역할을 한다.
스테이터(20,30)는 플라스틱으로 형성되는 스테이터 본체(20)와, 스테이터 본체(20)의 외부면에 부착되는 한 쌍의 스테이터링(30)을 포함할 수 있다.
스테이터 본체(20)는 그 중앙영역에 로터(10)를 수용하기 위한 수용공간이 형성된 원통의 링 형상으로 형성되며, 플라스틱으로 몰딩하여 제작될 수 있다.
한 쌍의 스테이터링(30)은, 각각 스테이터 본체(20)의 외주면을 따라 원형으로 형성된 링 형상으로 형성되며, 스테이터 본체(20)의 외주면에 모터(1) 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 분리배치되어 있다. 스테이터 본체(20)의 몰딩시 사출구조물에 한 쌍의 스테이터링(30)을 상하로 배치하여 고정한 상태에서 플라스틱으로 스테이터 본체(20)를 몰딩함으로써, 한 쌍의 스테이터링(30)을 스테이터 본체(20)와 하나의 구조물로 제작할 수 있다.
한 쌍의 스테이터링(30) 중 상부에 배치된 스테이터링(30)을 상부 스테이터링(35)이라 하고, 하부에 배치된 스테이터링(30)을 하부 스테이터링(45)이라 한다.
상부 스테이터링(35)은 스테이터 본체(20)의 상하방향으로 소정 폭을 갖는 링 형태의 상부 링부(37)를 갖는다. 상부 스테이터링(35)의 상부 링부(37)에는 그 하단에 상부 링부(37)의 내측으로 돌출한 다음 상부로 절곡된 상부 고정편(39)이 형성되어 있고, 상부 고정편(39)은 상부 스테이터링(35)의 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개가 형성되어 있다.
하부 스테이터링(45)은 스테이터 본체(20)의 상하방향으로 소정 폭을 갖는 링 형태의 하부 링부(47)를 갖는다. 하부 스테이터링(45)의 하부 링부(47)에는 그 상단에 하부 링부(47)의 내측으로 돌출한 다음 하부로 절곡된 하부 고정편(49)이 형성되어 있고, 하부 고정편(49)은 하부 스테이터링(45)의 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개가 형성되어 있다.
상부 고정편(39)과 하부 고정편(49)은 동일한 개수로 형성되는 것이 바람직하다. 상부 고정편(39)과 하부 고정편(49)에서 절곡되어 각각 상부 링부(37)와 하부 링부(47)에 평행하게 형성된 자유단부는 스테이터 본체(20)에 일체로 몰딩시 스테이터 본체(20)의 내측면에 노출되며, 이에 따라, 로터(10)의 회전시 로터(10)와 함께 자기장을 형성하게 된다. 이때, 상부 고정편(39)과 하부 고정편(49)의 총 개수는 로터(10)의 영구자석(15)의 개수와 동일하거나 배수로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)이 스테이터 본체(20)의 사출성형시 스테이터 본체(20)와 일체로 몰딩될 때, 상부 스테이터링(35)의 상부 고정편(39)과 하부 스테이터링(45)의 하부 고정편(49)이 동일한 간격으로 상호 교번적으로 배치되도록 한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 정면에서 보면 상부 고정편(39)과 하부 고정편(49)이 상호 엇갈려 배치되도록 고정된다.
상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)은 로터(10)와 마찬가지로 SiFe로 제작되며, 스테이터링(30)에 자속 바이어스가 없는 무방향성을 형성하고 히스테리시스를 감소시킬 수 있다.
이러한 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)에는 로터(10), 상부 스테이터링(35), 및 하부 스테이터링(45)을 통해 흐르는 자기장을 감지하여 모터(1)의 토크 산출이 가능하도록 하는 감지장치(50)가 설치되어 있다.
감지장치(50)는, 상부 스테이터링(35) 및 하부 스테이터링(45)에 각각 고정되어 자기장을 가이드하는 한 쌍의 센서가이드(55,65)와, 센서가이드(55,65)에 장착되는 한 쌍의 모터 위치 센서(70)를 포함할 수 있다.
센서가이드(55,65)는 상부 가이드(55)와 하부 가이드(65)를 포함하며, 상부 가이드(55)와 하부 가이드(65)는 각각 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)의 외주면에 결합된다. 상부 가이드(55)와 하부 가이드(65)는 각각 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)의 외주면을 따라 완곡된 현 형상으로 형성된다.
상부 가이드(55)의 하단에는 상부 가이드(55)의 외측으로 돌출형성되며 상부 가이드(55)의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치된 한 쌍의 상부 가이드편(57)이 형성되어 있다. 또한 하부 가이드(65)의 상단에는 하부 가이드(65)의 외측으로 돌출형성되며 하부 가이드(65)의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치된 한 쌍의 하부 가이드편(67)이 형성되어 있다. 상부 가이드(55)의 한 쌍의 상부 가이드편(57)과, 하부 가이드(65)의 한 쌍의 하부 가이드편(67)은 상호 대향되는 위치에 형성된다.
이러한 상부 가이드(55)와 하부 가이드(65)는, 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)에 결합시, 상부 가이드(55)와 하부 가이드(65)의 한 쌍의 가이드편(57,67) 중 하나는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 스테이터링(35)의 상부 고정편(39) 중 하나와, 이에 이웃하는 하부 스테이터링(45)의 하부 고정편(49) 사이에 배치되고, 한 쌍의 가이드편(57,67) 중 다른 하나는 상술한 이웃하는 하부 스테이터링(45)의 하부 고정편(49)과 이에 이웃하는 상부 스테이터링(35)의 상부 고정편(39) 사이에 배치된다. 이에 따라, 한 쌍의 가이드편(57,67)은 상부 고정편(39) 또는 하부 고정편(49)의 폭만큼 상호 이격되어 배치된다.
이러한 상부 가이드(55)의 한 쌍의 상부 가이드편과(57) 하부 가이드(65)의 한 쌍의 하부 가이드편(67) 사이에는 각각 모터 위치 센서(70)가 장착되어 있다. 이에 따라, 한 쌍의 모터 위치 센서(70)는 소정 간격을 두고 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)의 사이의 외측에 배치될 수 있다. 여기서 모터 위치 센서(70)로는 홀센서가 사용될 수 있으며, 홀센서는 모터(1)의 회전시 자장벡터의 변화를 감지하게 된다.
본 발명의 모터(1)는, 로터(10)에는 영구자석(15)이 삽입되어 있고, 로터(10)의 외주면은 플라스틱 몰드에 고정된 한 쌍의 스테이터링(30)이 배치되어 있다. 이러한 구성에 따라 로터(10)가 회전하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 로터(10)내 영구자석(15)에 의한 자장이 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)에 전달된다. 즉, 로터(10)의 상부 영역과 상부 스테이터링(35) 간에 자기장이 형성되고, 로터(10)의 하부 영역과 하부 스테이터링(45) 간에 자기장이 각각 형성된다. 이러한 한 쌍의 자기장에 의해 모터(1) 전체적으로는 도 6에 도시된 바와 같이, 로터(10), 상부 스테이터링(35), 상부 가이드(55), 한 쌍의 모터 위치 센서(70), 하부 가이드(65), 하부 스테이터링(45), 로터(10)를 따라 자기장을 형성하게 된다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 스테이터링(35)의 상부 고정편(39)에 인접한 로터(10)의 영구자석(15)과, 하부 스테이터링(45)의 하부 고정편(49)에 인접한 로터(10)의 영구자석(15)은 상호 다른 극성을 가지고 있으며, 이에 따라, 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45) 간에는 자장 차이가 발생한다.
상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)에 의해 형성되는 자기장은, 한 쌍의 모터 위치 센서(70)에거 각각 감지되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 모터(1)의 회전각이 0일 때는 한 쌍의 모터 위치 센서(70)에서 감지되는 자기장의 크기가 0이지만, 모터(1)가 회전을 시작하면 상호 반대 극성이고 유사한 크기의 자기장이 각 모터 위치 센서(70)에서 각각 감지되고, 감지된 자기장을 이용하여 모터(1)의 회전각을 판단할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 모터를 조향 모터로 구비한 조향 시스템의 구성 블럭도이다.
본 조향 장치는, 조향 모터(100), 모터 위치 센서(70), 토크 산출부(110), 조향 제어부(120)를 포함할 수 있다.
조향 모터(100)로는, 도 1 내지 도 4에 도시된 모터(1)를 사용할 수 있다. 조향 모터(100)의 구동시 조향 모터(100)의 한 쌍의 모터 위치 센서(70)에서 감지되는 자속밀도는 토크 산출부(110)로 제공될 수 있다.
토크 산출부(110)에서는 한 쌍의 모터 위치 센서(70)에서 감지된 자속밀도를 다음의 수학식 1에 대입하여 모터(1)의 토크를 산출할 수 있다.
Figure 112017109138969-pat00001
여기서, TS1과 TS2는 각각의 모터 위치 센서(70)에서 감지되는 자속밀도로서, 상호 반대의 극성을 가지는 자속밀도를 평균하기 위해 그 차이를 평균한다. Tbar는 비틀림 계수인 토션바 상수로서 자속밀도를 토크로 환산하기 위해 사용된다. 이렇게 수학식 1을 이용하여 토크를 산출함으로써, 조향 모터(100)를 원하는 각도만큼 회전시키기 위해 요구되는 토크를 판단할 수 있다.
조향 제어부(120)에서는 운전자에 의해 스티어링휠이 조작되면, 운전자가 요구하는 조향각도에 대한 목표 토크를 출력하기 위해, 목표 토크에 해당하는 전류를 조향 모터(100)로 인가할 수 있다. 이때, 조향 모터(100)에서 원하는 목표 토크를 출력하는지 판단하기 위해, 조향 제어부(120)는 조향 모터(100)의 회전시 토크 산출부(110)에서 수학식 1을 이용하여 산출된 실제 토크와, 조향 제어부(120)에 의해 조향 모터(100)에 인가한 전류에 대응되는 목표 토크를 비교할 수 있다.
이러한 구성에 의한 조향 시스템에서 조향 모터(100)를 제어하고 조향 모터(100)의 토크를 센싱하는 과정을 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
운전자가 스티어링휠을 조작하면(S900), 조향 제어부(120)에서는 스티어링휠의 조향각에 따라 목표 토크를 산출하고(S910), 목표 토크에 해당하는 전류를 조향 모터(100)로 인가할 수 있다(S920).
전류의 인가에 따라 조향 모터(100)가 회전하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 자기장이 형성되고, 한 쌍의 모터 위치 센서(70)에서는 각각 자속밀도를 감지하여 토크 산출부(110)로 제공할 수 있다(S930). 그러면 토크 산출부(110)에서는 수학식 1을 이용하여 조향 모터(100)의 실제 토크를 산출할 수 있다(S940). 토크 산출부(110)에서 산출된 실제 토크는 조향 제어부(120)로 제공되고, 조향 제어부(120)는 목표 토크와 실제 토크를 비교하여 이를 조향 모터(100)에 제공되는 전류를 제어하기 위한 피드백에 사용할 수 있다(S950).
이와 같이, 본 발명에 따른 모터(1)는, 영구자석(15)을 구비한 로터(10)와, 상부와 하부로 분리배치된 한 쌍의 스테이터링(30)을 구비하고, 각 스테이터링(30)에는 로터(10)와의 자기장 형성을 위한 다수의 고정편(39,49)이 형성되어 있다. 또한 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)의 외측에 한 쌍의 모터 위치 센서(70)를 구비함으로써, 상부 스테이터링(35)과 하부 스테이터링(45)으로부터 자속밀도를 감지할 수 있도록 한다.
이러한 모터(1)를 조향 모터(100)로 구비한 조향 시스템에서는 양 모터 위치 센서(70)로부터 감지된 자속밀도와 토션바 상수를 이용하여 조향 모터(100)의 토크를 산출함으로써, 간단하고 정확하게 조향 모터(100)의 토크를 산출할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 스테이터링(30)을 한 쌍으로 구비하고, 각 스테이터링(30)에서의 자기장을 감지하는 간단한 구성과 방법으로 조향 모터(100)의 토크를 산출함에 따라, 정확한 토크의 산출이 가능하고, 응답속도도 향상되어 조향 시스템의 안정성과 성능을 향상시킬 수 있다.
전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 모터 10 : 로터
15 : 영구자석 20 : 스테이터 본체
30 : 스테이터링 35 : 상부 스테이터링
37 : 상부 링부 39 : 상부 고정편
45 : 하부 스테이터링 47 : 하부 링부
49 : 하부 고정편 50 : 감지장치
55 : 상부 가이드 57 : 상부 가이드편
65 : 하부 가이드 67 : 하부 가이드편
70 : 모터 위치 센서

Claims (14)

  1. 중앙영역에 회전축의 수용을 위한 공간이 형성된 통상으로 형성되며, 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터;
    상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체; 및
    상기 스테이터 본체에 결합되며, 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 복수의 스테이터링;을 포함하고,
    상기 복수의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 외주면을 둘러싸는 링 형상으로 형성되며, 상기 스테이터 본체의 상부에 결합되는 상부 스테이터링과, 상기 상부 스테이터링과 소정 간격을 두고 상기 상부 스테이터링의 하부에 결합되는 하부 스테이터링을 포함하고,
    상기 스테이터 본체는 플라스틱을 몰딩하여 형성되며, 상기 한 쌍의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 사출성형시 상기 스테이터 본체와 함께 몰딩되어 상기 스테이터 본체에 결합되는 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 외주면에 접하는 링 형상의 상부 링부와, 상기 상부 링부의 하단으로부터 내측으로 연장된 다음 상향 절곡되며 상기 상부 링부의 둘레방향을 따라 다수개가 형성된 상부 고정편을 포함하며;
    상기 하부 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 외주면에 접하는 링 형상의 하부 링부와, 상기 하부 링부의 상단으로부터 내측으로 연장된 다음 하향 절곡되며 상기 하부 링부의 둘레방향을 따라 다수개가 형성된 하부 고정편을 포함하는 모터.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스테이터링이 상기 스테이터 본체와 함께 몰딩될 때, 상기 상부 고정편과 상기 하부 고정편이 상호 엇갈리도록 상기 상부 스테이터링과 상기 하부 스테이터링이 배치되는 모터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 상부 고정편과 상기 하부 고정편의 자유단부는 로터가 배치되는 상기 스테이터 본체의 내측면으로 노출되는 모터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스테이터링 각각의 외주면에 결합되는 현 형상의 상부 가이드 및 하부 가이드와, 상기 상부 가이드와 하부 가이드 사이에 장착되어 상기 모터에서 발생하는 자기장을 감지하는 한 쌍의 모터 위치 센서를 포함하는 모터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상부 가이드에는 하단으로부터 외측으로 돌출되고 상호 소정 폭 이격된 한 쌍의 상부 가이드편이 형성되고, 상기 하부 가이드에는 상단으로부터 외측으로 돌출되고 상호 소정 폭 이격된 한 쌍의 하부 가이드편이 형성되는 모터.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상부 가이드편과 상기 한 쌍의 하부 가이드편 사이에는 각각 모터 위치 센서가 장착되는 모터.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 모터 위치 센서에는 반대 극성의 자기장이 감지되는 모터.
  11. 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터와, 상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체에 결합되며 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 한 쌍의 스테이터링을 갖는 조향 모터;
    상기 한 쌍의 스테이터링의 외측에 상기 한 쌍의 스테이터링의 둘레방향을 따라 소정 폭만큼 상호 이격되어 장착되며, 상기 로터의 회전시 발생하는 자기장을 감지하는 한 쌍의 모터 위치 센서;
    상기 한 쌍의 모터 위치 센서에서 감지된 자기장과, 토션바 상수를 이용하여 상기 조향 모터의 실제 토크를 산출하는 토크 산출부; 및
    운전자의 스티어링휠 조작에 따라 상기 조향 모터에서 출력되어야 하는 목표 토크를 설정하여 상기 조향 모터에 전류를 인가하고, 상기 조향 모터의 구동후 상기 토크 산출부에서 산출된 상기 조향 모터의 실제 토크와 상기 목표 토크를 비교하여 피드백하는 조향 제어부;를 포함하고,
    상기 한 쌍의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 외주면을 둘러싸는 링 형상으로 형성되며, 상기 스테이터 본체의 상부에 결합되는 상부 스테이터링과, 상기 상부 스테이터링과 소정 간격을 두고 상기 상부 스테이터링의 하부에 결합되는 하부 스테이터링을 포함하고,
    상기 스테이터 본체는 플라스틱을 몰딩하여 형성되며, 상기 한 쌍의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 사출성형시 상기 스테이터 본체와 함께 몰딩되어 상기 스테이터 본체에 결합되는 조향 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 토크 산출부는, 상기 한 쌍의 모터 위치 센서에서 감지된 상호 반대 극성의 자속밀도를 평균하고, 토션바 상수를 적용하여 상기 실제 토크를 산출하는 조향 시스템.
  13. 둘레방향을 따라 일정 간격을 두고 극성이 상이한 다수의 영구자석이 교번적으로 배치된 로터와, 상기 로터가 수용되는 공간을 갖는 통상으로 형성되는 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체에 결합되며 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되는 링 형상으로 형성되는 한 쌍의 스테이터링과, 상기 한 쌍의 스테이터링의 외측에 상기 한 쌍의 스테이터링의 둘레방향을 따라 소정 폭만큼 상호 이격되어 장착되는 한 쌍의 모터 위치 센서를 갖는 조향 모터를 구비하는 조향 시스템의 토크 센싱 방법에 있어서,
    상기 조향 모터를 구동하는 구동 단계;
    상기 로터의 회전시 발생하는 자기장을 감지하는 감지 단계; 및
    상기 감지 단계에서 감지된 자기장과, 토션바 상수를 이용하여 상기 조향 모터의 실제 토크를 산출하는 토크 산출 단계;를 포함하고,
    상기 한 쌍의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 외주면을 둘러싸는 링 형상으로 형성되며, 상기 스테이터 본체의 상부에 결합되는 상부 스테이터링과, 상기 상부 스테이터링과 소정 간격을 두고 상기 상부 스테이터링의 하부에 결합되는 하부 스테이터링을 포함하고,
    상기 스테이터 본체는 플라스틱을 몰딩하여 형성되며, 상기 한 쌍의 스테이터링은, 상기 스테이터 본체의 사출성형시 상기 스테이터 본체와 함께 몰딩되어 상기 스테이터 본체에 결합되는 조향 시스템의 토크 센싱 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 감지 단계에서는, 상기 한 쌍의 모터 위치 센서에서 상호 반대 극성의 자기장을 감지하고, 상기 토크 산출 단계에서는 상기 상호 반대 극성의 자기장의 크기를 평균하여 상기 실제 토크를 산출하는 조향 시스템의 토크 센싱 방법.
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