KR102541991B1

KR102541991B1 - 모터의 위치센서

Info

Publication number: KR102541991B1
Application number: KR1020210002049A
Authority: KR
Inventors: 정재문; 권병욱; 장진석; 박지훈; 최부건
Original assignee: 주식회사 유라테크
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2023-06-12
Also published as: CN116711189A; KR102541991B9; EP4276416A1; WO2022149689A1; US20240063734A1; KR20220099766A

Abstract

본 발명의 모터의 위치센서는 중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 수용공간이 형성된 하우징; 상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 그라운드링; 상기 수용공간에 설치되고, 내부에 전압이 인가되는 제1회로부가 형성된 제1PCB; 상기 제1PCB에 대향 배치되어 회전 운동하는 유도부; 상기 하우징에 매설되어 체결부재에 의해 그라운드와 전기적으로 연결되는 연결부싱; 및 상기 수용공간에 설치되어 상기 그라운드링과 상기 연결부싱을 전기적으로 중계하는 중계부;를 포함하고, 상기 그라운드링은 상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 바디와, 상기 바디의 일 측에 형성되어 상기 중공으로 배치되는 접촉부와, 상기 바디의 타 측에서 연장되어 상기 수용공간에서 상기 중계부와 접촉되는 제1연결부로 형성되어, 상기 중공을 관통하는 샤프트의 회전 운동에 의해 발생되는 유도 전류를 그라운드로 방전시키는 것을 특징으로 하여, 모터의 소형화를 실현할 수 있는 새로운 구조를 개시한다.

Description

모터의 위치센서{Position sensor of motor}

본 발명은 위치센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 모터의 일 측에 설치되어 자장의 변화를 통해 위치를 측정하는 모터의 위치센서이다.

전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 사용되는 모터는 브러쉬를 사용하지 않는 브러쉬리스 모터를 사용하며, 이때 모터의 현 위치를 확인하기 위하여 위치센서가 필수적으로 포함된다.

종래의 이러한 위치센서는 코일과 회전자가 샤프트에 설치되고, 회전자의 코일과 대향하는 면에 형성된 금속계의 면적 변화에 의해 발생되는 코일의 인덕턴스 값의 변화를 전기신호로 변환하여 샤프트의 회전 변위를 검출하였다.

이때 회전자에 유도되는 전압의 크기는 코일에 인가되는 자장의 크기와 비려하여 정밀한 위치 검출을 위하여 고정자에 고전압을 인가하였으며, 이에 따라 효율이 저하되고, 충분한 인덕턴스 확보를 위하여 일정 크기 이상의 모터를 사용하여 설계상의 제약 및 생산 원가가 증가하는 문제점이 있었다.

또한 모터의 속도를 제어하기 위한 전기 제어에 따라 샤프트에 유도 전압이 발생되고, 종래에는 샤프트의 유도 전압이 일정 이상의 레벨에 도달하면 베이링을 통하여 지면으로 방전하였으나, 스파크 발생, 베어링 손상 등이 문제가 발생하여 이러한 전압을 지면으로 방전시키는 샤프트그라운드링이 사용된다.

이에 따라 전기 자동차의 모터가 차지하는 공간이 증가하여, 차량의 공간활용도, 설계 제약 등이 증가하는 문제점이 발생하였으며, 전기 자동차용 모터의 소형화의 필요성 및 수요가 크가 증가하였다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발신패턴의 전압 크기의 증가를 필요로 하지 않는 동시에 그라운드 링을 일체로 형성하여 자동차용 모터의 소형화를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 차량의 모터의 위치센서는 중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 수용공간이 형성된 하우징; 상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 그라운드링; 상기 수용공간에 설치되고, 내부에 전압이 인가되는 제1회로부가 형성된 제1PCB; 상기 제1PCB에 대향 배치되어 회전 운동하는 유도부; 상기 하우징에 매설되어 체결부재에 의해 그라운드와 전기적으로 연결되는 연결부싱; 및 상기 수용공간에 설치되어 상기 그라운드링과 상기 연결부싱을 전기적으로 중계하는 중계부;를 포함하고, 상기 그라운드링은 상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 바디와, 상기 바디의 일 측에 형성되어 상기 중공으로 배치되는 접촉부와, 상기 바디의 타 측에서 연장되어 상기 수용공간에서 상기 중계부와 접촉되는 제1연결부로 형성되어, 상기 중공을 관통하는 샤프트의 회전 운동에 의해 발생되는 유도 전류를 그라운드로 방전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1회로부는 외부에서 전압이 인가되는 발신패턴과 상기 유도부의 회전 운동에 의해 서로 다른 위상을 갖는 전압이 인가되는 복수의 수신패턴으로 형성될 수 있다.

상기 수용공간은 상기 제1PCB와 상기 중계부가 구별되어 설치되도록, 상기 제1PCB가 안착되는 제1수용공간과 상기 중계부가 안착되는 제2수용공간으로 구획되어 형성될 수 있으며, 상기 연결부싱은 상기 하우징에 매설되어 체결부재가 체결되는 고정부와 상기 고정부에서 연장되어 상기 제2수용공간에서 상기 중계부와 접촉되는 제2연결부로 형성되어, 상기 중계부를 통해 상기 접촉부와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1회로부와 외부장치를 전기적으로 연결시키는 터미널;을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1PCB는 일 측으로 상기 제1회로부와 상기 터미널을 전기적으로 연결시키는 제1관통홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유도부는 상기 샤프트의 외주면에 고정되는 고정링과, 상기 고정링에서 연장되되, 간헐적으로 형성되어 상기 복수의 수신패턴에 유도전압을 발생시키는 유도날개로 형성될 수 있다.

상기 중계부는 상기 제2수용공간에 설치되고, 내부에 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 연결되는 제2회로부가 형성된 제2PCB로 형성되거나, 상기 제2수용공간에 설치되고, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 접촉되는 도체부(2600)로 형성될 수 있다.

상기 제1,2수용공간을 덮도록 형성되는 커버부;를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 커버부는 상기 제1수용공간의 일 측에 형성되는 탑커버와, 상기 제2수용공간의 일 측에 형성되는 코팅층으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 도체부는 상기 수용공간에 형성되도록 상기 하우징의 내측으로 인서트 사출될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명의 모터의 위치센서는 수신패턴에 인가되는 전압 파형의 위상 차이를 통해 위치를 검출하는 방식 채택하여, 상대적으로 적은 인덕터를 사용할 수 있어 소형화를 실현하고, 발신패턴의 턴수 저감에 따라 저항감소로 위치센서의 온도가 상승되는 것을 방지한다.

따라서 발신패턴의 전압 크기의 증가 없이 발신패턴의 전압의 주파수만을 높이고, 이에 따라 발생되는 와전류에 의해 수신패턴에 유도되는 자기장을 보다 우수하게 상쇄시켜 측정 정확도를 향상시킨다.

또한 하우징에 제1PCB 및 중계부를 수용하고, 수용공간의 일 측으로 커버부를 형성하여 주변 부품과의 쇼트현상을 방지하는 동시에 불순물이 유입되는 것을 방지하여 보다 안정적인 전기적 연결이 가능하게 하여 제품의 신뢰도 및 내구성을 향상시킨다.

또한 중계부는 수용공간에 설치되어 모터의 위치를 측정하는 제1PCB와 일체로 형성될 수 있어 그라운드 링의 별도 고정 공정을 제외하므으로써 제품의 생산성을 향상시키는 동시에 모터의 소형화를 실현한다.

또한 유도부를 하우징의 외측에 배치하여 회전에 따른 위치센서의 온도 상승을 방지하여, 온도 측정의 정확도 향상시키고, 제품의 수명을 현저히 연장시킨다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예의 모터의 위치센서 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1에서 유도부 및 커버부를 제외한 사시도.
도 4는 도 3에서 제1PCB와 중계부를 제외한 사시도.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면 사시도.
도 6은 도 2의 그라운드링의 사시도.
도 7은 도 2의 제1PCB의 다른 방향 사시도.
도 8은 본 발명의 제2실시 예의 중계부가 모터의 위치센서에서 유도부를 제외한 사시도.
도 9는 도 8의 유도부 및 커버부를 제외한 사시도.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 방향의 단면 사시도.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위해 생략하며, 설명의 편의를 위하여 중공을 관통하여 샤프트가 연장된 방향을 연장방향(X)으로, 중공의 중심축과 수직되는 방향을 반장방향(Y)으로 정의한다.

또한 본 발명의 제1실시예와 제2실시예는 동일한 목적을 위하여 동일한 구성을 포함하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 제1실시예에서 설명한 구성에 대해서는 제2실시예에서 다시 설명하지 않으며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예의 모터의 위치센서 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 도 1에서 유도부 및 커버부를 제외한 사시도이고, 도 4는 도 3에서 제1PCB와 중계부를 제외한 사시도이다. 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면 사시도이고, 도 6은 도 2의 그라운드링의 사시도이며, 도 7은 도 2의 제1PCB의 다른 방향 사시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명이 제1실시 예의 모터의 위치센서(10)는 중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 수용공간(110)이 형성된 하우징(100), 상기 하우징(100)의 내주면을 관통하여 형성된 그라운드 링(200), 상기 수용공간(110)에 설치되고, 내부에 전압이 인가되는 제1회로부(310)가 형성된 제1PCB(300), 상기 제1PCB(300)에 대향 배치되어 회전 운동하는 유도부(400), 상기 하우징(100)에 매설되어 체결부재에 의해 그라운드와 전기적으로 연결되는 연결부싱(500) 및 상기 수용공간(110)에 설치되어 상기 그라운드 링(200)과 상기 연결부싱(500)을 전기적으로 중계하는 중계부(600)를 포함하고, 상기 그라운드 링(200)은 상기 하우징(100)의 내주면을 관통하여 형성된 바디(210)와, 상기 바디(210)의 일 측에 형성되어 상기로 배치되는 접촉부(220)와, 상기 바디(210)의 타 측에서 연장되어 상기 수용공간(110)에서 상기 중계부(600)와 접촉되는 제1연결부(230)로 형성되어, 상기 중공을 관통하는 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생되는 유도 전류를 그라운드로 방전시키는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1회로부(310)와 외부장치를 전기적으로 연결시키는 터미널(700) 및 상기 제2수제1,2수용공간(111,112)을 덮도록 형성되는 커버부(800)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 중계부(600)는 내부에 제2회로부(610)가 형성된 제2PCB(600)로 형성될 수 있다.

본 발명의 모터의 위치센서(10)는 모터의 일 측에 설치되고, 유도부(400)에 의해 인가되는 서로 다른 위상을 갖는 유도 전압의 위상 차이에 의해 모터의 현위치를 측정하고, 일 측으로 그라운드 링(200)이 형성되어 모터의 소형화를 실현하는 것을 목적으로 한다.

하우징(100)은 샤프트(1)가 관통하는 중공이 형성되고, 중공을 따라 제1PCB(300)와 중계부(600)가 수용되는 수용공간(110)이 형성되어 모터의 위치센서(10)의 고장자 역할을 하는 제1PCB(300)와 샤프트(1)에 발생되는 유도전압을 제거하는 그라운드 링(200)을 일체로 형성한다.

이때 중공은 샤프트(1)의 단면적보다 넓게 형성되어 하우징(100)과 샤프트(1)가 접촉되지 않도록하며, 중공의 내측으로 형성되는 접촉부(220)만이 미리 설계된 위치에서 샤프트(1)의 외주면에 접촉되도록 한다.

수용공간(110)은 중공을 따라 환형으로 형성되고, 구획되어 제1PCB(300)가 설치되는 제1수용공간(111)과 중계부(600)가 설치되는 제2수용공간(112)으로 구획되어 형성된다. 따라서 제1,2수용공간(111,112)은 환형의 일부분 즉, 호 형상을 가지며, 접촉부(220)와 샤프트(1)의 접촉 면적을 최대화하기 위하여 제2수용공간(112)이 제1수용공간(111)봐 더 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 하우징(100)은 외주면을 따라 연장되어 모터의 본체에 체결부재에 의해 고정되는 부싱(3)이 매설된 연장부(120)가 형성되고, 이때 하우징(100)으로 안정적으로 고정하기 위하여 연장부(120)는 사방으로 형성되는 것이 바람직하며, 그라운드 링(200) 및 연결부싱(500)과 일체로 형성되기 위하여 하우징(100)은 인서트 사출이 가능한 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 연장부(120)의 내측으로는 부싱(3)이 매설되고, 매설된 부싱(3) 중 제2수용공간(112)의 외측으로 형성되는 부싱(3)의 경우에는 제2수용공간(112)으로 형성되는 제2연결부(520)를 갖는 연결부싱(500)으로 형성된다.

여기서 부싱(3)은 중공이 형성되고, 하우징(100)에 매설되어, 체결부재에 의해 하우징(100)이 고정되는 경우 물리적인 강성을 보완하여 보다 견고하게 고정될 수 있도록 하며, 연결부싱(500)은 부싱(3)과 동일한 역할을 가지는 동시에 중계부(600)와 전기적으로 연결되는 제2연결부(520)가 형성되는 것으로 후에 다시 설명하도록 한다.

그라운드 링(200)은 하우징(100)의 내주면으로 관통하여 형성되는 바디(210)와, 바디(210)의 일 측에 형성되어 중공으로 형성된 접촉부(220)와, 바디(210)의 타 측에서 연장되어 수용공간(110)에 형성되는 제1연결부(230)로 형성되어 중공에 설치되는 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생하는 유도전압을 전달한다.

바디(210)는 하우징(100)의 내주면을 관통하여 중공에 노출되어 형성되는 내측바디(211)와, 제2수용공간(112)에 형성되는 외측바디(212)로 형성되고, 내측바디(211)는 외측바디(212)보다 연장방향(X)으로 돌출 형성되어 접촉부(220)가 형성될 수 있는 공간을 제공하는 동시에 하우징(100)의 내주면과 내측바디(211)의 외측면이 접하도록 하여 하우징(100)과 그라운드 링(200)의 고정력을 강화시킨다.

다시 말해 바디(210)는 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생되는 유도전압을 그라운드로 방전시키기 위하여 하우징(100)의 내주면을 관통하여 형성되는 것이 불가피하므로, 하우징(100)과의 일정 이상의 결합력을 확보하기 위하여 내측바디(211)를 돌출시켜 하우징(100)과의 접촉 면적을 증가시킨다.

접촉부(220)는 내측바디(211)의 내측면에 형성되어 중공을 관통하는 샤프트(1)의 외측에 접촉된다. 구체적으로 접촉부(220)는 샤프트(1)에 발생되는 유도전압을 제가할 수 있도록 도전성 필라멘트 또는 도전성 와이어로 형성되고, 샤프트(1)의 정방향 및 역방향 회전 불문하여 샤프트(1)의 외측에 안정적으로 접촉되기 위하여 탄성을 가지며, 반복적인 회전에도 일정 이상의 내구성 및 수명이 유지될 수 있도록 카본파이버로 형성되는 것이 바람직하다.

제1연결부(230)는 외측바디(212)에서 연장되어 제2수용공간(112)에 형성되어 중계부(600)와 전기적으로 연결된다. 제1실시 예의 모터의 위치센서(10)는 중계부(600)가 제2PCB(600)로 형성되므로, 제2PCB(600)의 내부 제2회로층과 연결될 수 있도록 연장방향으로 돌출되어 제2PCB(600)를 관통하여 형성되는 것이 바람직하다.

이때 그라운드 링(200)은 인서트 사출을 통해 하우징(100)과 일체로 형성될 수 있으며, 이에 따라 그라운드 링(200)을 모터에 별도로 고정하는 공정을 제외할 수 있어 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시키는 동시에 모터의 크기를 줄여 소형화를 실현하고 궁극적으로는 차량의 연비 향상의 효과를 가진다.

제1PCB(300)는 내부에 패턴으로 형성되는 제1회로부(310)와, 터미널(700)이 연결되는 관통홀(320)과, 회로부와 연결되는 IC부(330)가 형성되어, 제1회로부(310)에 인가되는 유도전압의 변위를 전기적인 신호로 변화하여 외부장치로 전달한다.

제1회로부(310)는 IC부(330)에서 전압이 인가되는 발신패턴(311)과, 유도부(400)에 의해 전압이 변조되는 복수의 수신패턴(312)으로 형성되고, 수신패턴(312)에 인가되는 서로 다른 위상을 갖는 유도전압의 위상차를 전기적인 신호로 외부장치에 전달한다.

따라서 수신패턴(312)은 서로 다른 위상을 갖는 전압이 인가되기 위하여 서로 다른 형상을 갖는 복수 개로 형성되며, 바람직하게는 90도의 위상차를 갖는 cos파의 위상을 갖는 유도전압과 sin파의 위상을 갖는 전압을 인가받는 2개의 패턴으로 형성된다.

구체적으로 서로 다른 2개의 수신패턴(312)에 인가되는 cos파의 전압과 sin파의 전압은 유도부(400)의 회전 운동에 따라 그 위상이 각각 지속적으로 변조되고, 변조되는 cos파의 전압과 sin파의 전압의 위상 차이를 통해 위치를 측정한다.

이에 따라 본원발명의 모터의 위치센서(10)는 서로 다른 2개의 수신패턴(312)에 인가되는 전압의 위상차를 통해 보다 정확한 위치를 검출하는 방식을 채택하여 수신패턴(312)에 인가되는 전압 크기의 증가를 필요로 하지 않는다.

따라서 제1PCB(300)에 인가되는 전압의 크기 증가 없이 주파수만을 높여 유도부(400)의 운동에 의해 수신패턴(312)에 유도되는 자기장을 보다 우수하게 상쇄시켜 측정 정밀도를 향상시킨다. 또한 상대적으로 적은 인덕터를 사용하여 위치를 측정하여 발신패턴(311)의 턴수또한 감소시킬 수 있어 모터의 위치센서(10)의 소형화를 실현한다.

이때 발신패턴(311)의 턴수(길이)가 감소됨에 따라 저항 또한 감소되어 제1PCB(300)의 온도 상승 또한 감소시킬 수 있어 보다 향상된 내구성 및 연장된 수명을 제공한다.

IC부(330)는 외부장치에서 전원을 제공받아, 이를 발신패턴(311)으로 인가시키고, 복수의 수신패턴(312)에 인가되는 유도전압의 각 위상을 전기적인 신호로 전달받아 다시 외부장치로 전달한다.

이때 제1PCB(300)의 일 측으로는 관통홀(320)이 형성되어 외부장치와 연결된 터미널(700)이 보다 쉽게 장착될 수 있도록 한다. 따라서 관통홀(320)은 제1PCB(300)를 관통하여 IC부(330)와 연결되는 제1회로부(310)와 터미널(700)이 내부에서 연결되도록 한다. 다만 터미널(700)과 연결되는 제1회로부(310)는 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있는 것으로 도면에 별도로 도시하지 않는다.

유도부(400)는 샤프트(1)의 외측으로 고정되는 중공이 형성된 고정링(410)과, 고정링(410)에서 연장되는 유도날개(420)로 형성되어 샤프트(1)와 함께 회전 운동하여 수신패턴(312)에 인가되는 유도전압이 변조되도록 한다. 이를 위해 유도부(400)는 고정부에 대향하여 배치되고, 유도전압의 변조를 위해 유도날개(420)는 도체성 물질을 포함하며, 고정링(410)의 외주면에서 반장방향(Y)으로 연장되되 간헐적으로 형성된다.

고정링(410)은 샤프트(1)의 외측에 고정되는 구성으로 샤프트(1)의 단면적의 크기와 동일한 크기의 중공이 형성되고, 중공의 내측으로는 샤프트(1)와의 고정력 향상을 위해 고정돌기(411)가 일정 간격을 따라 복수 개 형성된다.

유도날개(420)는 회전 운동에 따라 제1PCB(300)의 특정위치에서 시간에 따라 대향하는 면적이 변하도록 샤프트(1)의 중심축을 기준으로 대칭 또는 비대칭으로 형성된다.

또한 유도부(400)는 하우징(100)의 일 외측에서 소정 거리 이격 배치되어 회전 운동에 따라 발생되는 열을 보다 효과적으로 방출할 수 있도록 하며, 유도부(400)의 일 측 즉, 제1PCB(300)와 대향하지 않는 측면으로 유도부(400)를 보호하는 커버와 같은 구성이 더 형성되어 유도부(400)를 보호할 수 있다.

구체적으로 일실시 예의 유도날개(420)는 샤프트(1)의 중심축으로 격번하여 유도날개(420)와 이격공간이 형성되고, 유도날개(420)는 사방으로 대칭 형성되어 유도부(400)의 회전 운동에 따라 제1PCB(300)의 특정 위치에서 시간에 따라 대향하는 유도날개(420)의 면적이 반복적으로 변화되도록 한다.

다만 이는 유도부(400)의 일실시 예에 해당하는 것으로, 유도날개(420)는 그 형상이 다양하게 형성될 수 있다.

연결부싱(500)은 체결부재가 관통하는 체결홀(510)과, 체결홀(510)의 일 측에서 연장되는 제2수용공간(112)으로 형성되는 제2연결부(520)로 형성되어 하우징(100)의 연장부(120)에 매설되어 하우징(100)을 모터의 본체에 연결하는 동시에 제2회로부(610)를 통해 접촉부(220)와 전기적으로 연결된다.

구체적으로 연결부싱(500)은 연장부(120)에 체결홀(510)이 노출되도록 형성되고, 제2연결부(520)는 체결홀(510)의 일 측에서 연장되고, 하우징(100)을 관통하여 제2수용공간(112)에 형성되어 제2회로부(610)와 연결된다. 이때 제2회로부(610)와 전기적으로 쉽게 연결될 수 있도록 연장방향(X)으로 돌출되어 제2PCB(600)를 관통하여 제2회로부(610)와 접촉된다.

다시 말해 연결부싱(500)은 일 측으로 제2회로부(610)와 전기적으로 연결되어 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생되는 유도전압을 전달받고 체결홀(510)을 관통하는 체결부재를 통해 그라운드로 방전시켜 다른 부품의 손상없이 안정적으로 방전시킨다.

또한 연결부싱(500)은 인서트 사출을 통해 하우징(100)과 일체로 형성될 수 있어 별도의 공정을 필요로 하지 않으며, 제2연결부(520)가 견고하게 고정되어 제2회로부(610)와 보다 안정적으로 연결된다.

따라서 본 발명의 모터의 위치센서(10)는 모터의 본체에 고정되는 부싱(3) 중 일부를 연장하여 연결부싱(500)으로 사용하므로써 별도의 구성을 추가하지 않아 생산 원가를 증가시키지 않는다.

중계부(600)는 제2수용공간(112)에 설치되어 제1연결부(230)와 제2연결부(520)의 전기적인 연결을 중계하는 구성으로 제1실시 예의 중계부(600)는 내부에 제2회로부(610)를 구성하는 제2PCB(600)로 형성된다.

제2PCB(600)는 내부에 제2회로부(610)가 형성되어 제2PCB(600)를 관통하는 제1연결부(230)와 제2연결부(520)와 각각 연결되어 샤프트(1)에 발생되는 유도전압이 제거될 수 있도록 하며, 이때 제2회로부(610)는 설계에 맞춰 다양한 패턴을 갖도록 형성될 수 있으므로, 제1,2연결부(230,520)의 위치가 서로 멀리는 이격되어 형성되는 경우에도 쉽게 연결할 수 있다.

또한 제2PCB(600)의 일 측에는 제너다이오드(620)가 형성되어 제1연결부(230)에서 제2연결부(520) 방향으로 전압 전달은 가능하나, 모터에서 발생되어 제2연결부(520)를 통해 인가되는 역전압은 제1연결부(230)로 전달되지 않아 차량의 차체로부터 역으로 전달될 수 있는 역전압을 방지하여 안전성을 확보한다.

다시 말해 제1실시 예의 모터의 위치센서(10)는 중계부(600)를 제2PCB(600)로 형성함으로써 제1,2연결부(230,520)를 보다 안정적으로 연결하는 동시에 제너다이오드(620)를 설치하여 역방향 전압을 전달을 차단하여 안전성을 확보한다.

커버부(800)는 수용공간(110)의 일 측에 형성되어 제1PCB(300) 및 중계부(600)를 외부 이물질 또는 충격으로부터 보호하는 구성으로 제2수제1,2수용공간(111,112)을 모두 덮을 수 있으며, 필요에 따라서는 제2수제1,2수용공간(111,112) 중 어느 하나를 덮도록 형성될 수 있다.

바람직하게는 터미널(700)과 제1PCB(300)의 연결 공정을 보다 쉽게할 수 있도록 제1수용공간(111)의 일 측에는 하우징(100)과 같은 커버부(800)가 형성되고, 제2PCB(600)를 관통하는 제1,2연결부(230,520)가 외측으로 노출되는 제2수용공간(112)은 코팅층(820)이 형성되어 제1,2연결부(230,520)와 제2회로부(610)의 연결부위를 고정하는 동시에 외부로부터 제2PCB(600)를 보호할 수 있다.

여기서 코팅층(820)은 에폭시로 형성될 수 있으며, 제2PCB(600)가 설치된 후 용융된 코팅액을 주입한 후 굳혀 제2수용공간(112)을 채우는 코팅층(820)을 형성한다. 이에 따라 그라운드 링(200)과 하우징(100)의 고정력을 보완하는 동시에 제2PCB(600)와 제1,2연결부(230,520)에 연결 부분 또한 보강되어 제품의 내구성 향상시킨다.

다만, 커버부(800)는 제1,2 수용공간(110) 모두 탑커버(810) 또는 코팅층(820)으로 모두 형성될 수 있으며, 설계에 따라서는 이를 서로 교차하여 사용할 수 있다.

따라서 본 발명의 모터의 위치센서(10)는 유도전압의 위상 차이를 통해 위치를 측정하여 인덕터의 증가를 필요로 하지 않으며, 그라운드 링(200)을 일체로 형성하는 새로운 구조를 개시하여 모터의 소형화를 실현한다.

또한 하우징(100)을 고정하는 연결부싱(500)을 통해 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생되는 전압을 제거함으로써 필요 부품 수의 증가 없이 전압을 제거할 수 있어 생산 원가 증가 문제를 해결한다.

도 8은 본 발명의 제2실시 예의 중계부가 모터의 위치센서에서 유도부를 제외한 사시도이고, 도 9는 도 8의 커버부를 제외한 사시도이며, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 방향의 단면 사시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2실시 예의 모터의 위치센서(20)는 그라운드 링(200)과 연결부싱(500)의 전기적인 연결을 중계하는 상기 중계부(2600)가 상기 제2수용공간(112)에 설치되고, 상기 제1연결부(230) 및 상기 제2연결부(520)와 접촉되는 도체부(2600)로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시 예의 모터의 위치센서는 제1실시 예의 위치센서(10)와 중계부(2600)를 달리 구성하므로, 중복 설명을 피하기 위하여 중계부(2600)에 대해서만 설명하도록 하며, 이해를 위하여 동일한 구성은 제1실시 예와 동일한 부호를 사용한다.

제2실시 예의 중계부(2600)는 전기적인 연결이 가능한 도체부(2600)로 제1연결부(230)와 제2연결부(520)를 직접 연결하는 버스바, 터미널 핀 또는 와이어로 형성될 수 있다. 이때 도체부(2600)는 제1,2연결부(230,520)를 연결하는 구조만을 가져 모터의 중량을 보다 절감하여 궁극적으로는 차량의 연비를 개선한다.

또한 작업자가 중계부(2600)와 제1,2연결부(230,520)가 연결되는 부분으로 육안으로 직접 확인할 수 있어 작업성이 우수한 동시에 제2PCB(600)를 제외함으로써 제품의 생산에 소요되는 비용 및 시간이 절감되어 생산성 향상 효과를 갖는다.

이때 중계부(600)는 제1연결부(230) 또는 제2연결부(520)에서 연장되어 일체로 형성될 수 있어 연결 공정을 보다 단순화할 수 있어 제품의 생산성 향상 효과를 극대화한다.

따라서 본 발명의 제2실시 예의 모터의 위치센서는 중계부(2600)를 제1,2연결부(230,520)와 직접 연결되는 도체부(2600)로 형성하여 제품 생산에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 나아가 제1연결부(230) 또는 제2연결부(520)에 중계부(2600)를 일체화하여 전기적인 연결을 위한 남땜, 용접, 융착 등의 공정을 최소화하여 작업성을 향상시켜 제품의 생산성을 현저히 향상시키는 효과를 갖는다.

이때 도체부(2600)는 수용공간(110)에 형성되도록, 하우징(100) 성형 시 내부에 인서트되어 사출될 수 있으며, 이에 따라 도체부(2600)는 별도의 커버부(800) 없이도 제2수용공간(112) 내부에 설치될 수 있어 생산 공정을 보다 간소화할 수 있다.

정리하면, 본 발명의 모터의 위치센서(10)는 샤프트(1)의 회전 운동에 의해 발생되는 유도전압을 제거하는 그라운드 링(200)을 형성하여 모터의 소형화를 도모하고, 이를 위한 새로운 구조를 개시하고, 실현하기 위한 다양한 구성을 개시함으로써 생산성 및 내구성을 현저히 향상시킨다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것은 본 발명의 보호범위에 해당한다.

10 제1실시예의 모터의 위치센서
100 하우징 110 수용공간
111 제1수용공간 112 제2수용공간
120 연장부
200 그라운드 링 210 바디
211 내측바디 212 외측바디
213 돌출단
220 접촉부 230 제1연결부
300 제1PCB 310 제1회로부
311 발신패턴 312 수신패턴
320 관통홀 330 IC부
340 제너다이오드
400 유도부 410 고정링
411 고정돌기 420 유도날개
500 연결부싱 510 체결홀
520 제2연결부 512 연결돌기
600 중계부(제2PCB) 610 제2회로부
700 터미널
800 커버부 810 탑커버
820 코팅층
2600 중계부(도체부)
X 연장방향 Y 반장방향

Claims

중공이 형성되고, 상기 중공을 따라 수용공간이 형성된 하우징;
상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 그라운드링;
상기 수용공간에 설치되고, 내부에 전압이 인가되는 제1회로부가 형성된 제1PCB;
상기 제1PCB에 대향 배치되어 회전 운동하는 유도부;
상기 하우징에 매설되어 체결부재에 의해 그라운드와 전기적으로 연결되는 연결부싱; 및
상기 수용공간에 설치되어 상기 그라운드링과 상기 연결부싱을 전기적으로 중계하는 중계부;를 포함하고,
상기 그라운드링은
상기 하우징의 내주면을 관통하여 형성된 바디와, 상기 바디의 일 측에 형성되어 상기 중공으로 배치되는 접촉부와, 상기 바디의 타 측에서 연장되어 상기 수용공간에서 상기 중계부와 접촉되는 제1연결부로 형성되어, 상기 중공을 관통하는 샤프트의 회전 운동에 의해 발생되는 유도 전류를 그라운드로 방전시키는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제1항에 있어서,
상기 제1회로부는
외부에서 전압이 인가되는 발신패턴과 상기 유도부의 회전 운동에 의해 서로 다른 위상을 갖는 전압이 인가되는 복수의 수신패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제1항에 있어서,
상기 수용공간은
상기 제1PCB와 상기 중계부가 구별되어 설치되도록, 상기 제1PCB가 안착되는 제1수용공간과 상기 중계부가 안착되는 제2수용공간으로 구획되어 형성되고,
상기 연결부싱은
상기 하우징에 매설되어 체결부재가 체결되는 고정부와 상기 고정부에서 연장되어 상기 제2수용공간에서 상기 중계부와 접촉되는 제2연결부로 형성되어, 상기 중계부를 통해 상기 접촉부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제1항에 있어서,
상기 제1회로부와 외부장치를 전기적으로 연결시키는 터미널;을 더 포함하고,
상기 제1PCB는
일 측으로 상기 제1회로부와 상기 터미널을 전기적으로 연결시키는 제1관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제2항에 있어서,
상기 유도부는
상기 샤프트의 외주면에 고정되는 고정링과, 상기 고정링에서 연장되되, 간헐적으로 형성되어 상기 복수의 수신패턴에 유도전압을 발생시키는 유도날개로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제3항에 있어서,
상기 중계부는
상기 제2수용공간에 설치되고, 내부에 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 연결되는 제2회로부가 형성된 제2PCB로 형성되고,
상기 제2PCB에는
역전압을 방지하는 제너다이오드가 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제3항에 있어서,
상기 중계부는
상기 제2수용공간에 설치되고, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부와 접촉되는 도체부로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제3항에 있어서,
상기 제1,2수용공간을 덮도록 형성되는 커버부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제8항에 있어서,
상기 커버부는
상기 제1수용공간의 일 측에 형성되는 탑커버와, 상기 제2수용공간의 일 측에 형성되는 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.
제7항에 있어서,
상기 접촉부는
탄소섬유 또는 전도성섬유로 형성되어 탄성을 가지는 필라멘트로 형성되고,
상기 도체부는
상기 수용공간에 형성되도록 상기 하우징의 내측으로 인서트 사출되는 것을 특징으로 하는 모터의 위치센서.