KR20100050670A - 자성체를 구비하는 회전 각도 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 대상물체와 연결되는 회전체와, 상기 회전체의 일측에 연결되는 회전축과, 상기 회전축에 장착되어 회전되는 영구자석과, 회전되는 상기 영구자석의 자기장 방향 변화를 감지하는 홀 소자를 구비하는 인쇄회로기판을 포함하는 회전 각도 센서에 있어서, 일면으로 상기 영구자석이 위치되는 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 영구자석의 자기력을 상승시키도록 자성체가 위치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서는 영구자석에서 발생되는 자기장이 홀 소자를 지나 자성체에 도달하게 되므로, 영구자석의 자기력을 증폭시키게 되어, 자기력이 약한 영구자석을 사용하여도 홀 소자에서 영구자석의 자기력을 용이하게 감지하도록 하는 효과가 있다.

Description

자성체를 구비하는 회전 각도 센서{Rotary Position Sensor with Magnetic}

본 발명은 회전 각도 센서에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적으로 변화하는 회전체의 회전 각도 변위를 체크하는 회전 각도 센서에 있어서, 영구자석의 자기력을 증가시키도록 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서에 관한 것이다.

일반적으로 회전 각도 센서는 연속적으로 변화하는 회전체의 물리적 변화량을 전기적 회로에서 응용하기 위해 사용하는 것으로, 운송차량의 엔진 스로틀 밸브의 개도량 제어나 스티어링 샤프트의 회전각제어, 전자식 가속페달의 답량제어, 중장비와 농기계의 위치제어 및 유체 이송밸브의 개폐측정 등에 사용되고 있다.

최근, 자동차 산업에 있어서의 회전 각도 센서는 주행 다이내믹 조절, 예컨대 전기 지원식 조향 시스템 등 주로 안전하고 편안한 차량 운행을 위해 사용되며, 이에 따라, 정밀도가 높은 동시에 견고한 회전 각도 센서에 대한 요구가 꾸준히 증가하고 있다.

이러한 회전 각도 센서는 전기저항식, 암호판 엔코더식, 홀센서식, 자기식, 자력식 등이 있으며, 최근에 사용되고 있는 회전 각도 센서는 변위각을 발생하는 회전체로서 영구자석을 이용하고, 이때 변위에 따른 자계의 세기를 홀(Hall) 소자를 이용하여 홀 소자에 유기되는 전압을 측정하여 회전각의 정도를 측정하는 것이 일반화되어 있다.

이러한 회전 각도 센서는 영구자석이 회전되면서 발생되는 미세한 위치변화에 따라, 홀 소자에서 영구자석의 자기력을 감지하여, 서로 다른 출력 전압을 발생시키게 되는데, 이때, 영구자석의 자기력이 낮으면 홀 소자가 영구자석의 미세한 자기력 변화를 제대로 감지하지 못하게 되므로, 영구자석의 자기력은 일정 크기 이상이 되어야 한다. 그러나 자기력이 강한 영구자석을 사용하게 되면, 자기력의 크기에 따라, 기판이 오류를 일으킬 수 있으며, 자석의 제작 비용도 상승되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 하면에 자성체를 위치시킴으로써, 홀 소자에서 영구자석의 자기력을 용이하게 감지하도록 한 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 제공하도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전 대상물체와 연결되는 회전체와, 상기 회전체의 일측에 연결되는 회전축과, 상기 회전축에 장착되어 회전되는 영구자석과, 회전되는 상기 영구자석의 자기장 방향 변화를 감지하는 홀 소자를 구비하는 인쇄회로기판을 포함하는 회전 각도 센서에 있어서, 일면으로 상기 영구자석이 위치되는 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 영구자석의 자기력을 상승시키도록 자성체가 위치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 제공한다.

또한, 상기 자성체는 상기 홀 소자의 수직 하방에 위치되는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 제공한다.

또한, 상기 자성체는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 제공한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서는 영구자석에서 발생되는 자기장이 홀 소자를 지나 자성체에 도달하게 되므로, 영구자석의 자기력을 증폭시키게 되어, 자기력이 약한 영구자석을 사용하여도 홀 소자에서 영구자석의 자기력을 용이하게 감지하도록 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서는 회전대상물체와 연결되는 회전체(2)와, 회전체(2)의 일측에 관통 위치되며 회전체(2)의 회전에 의하여 회전되는 회전축(4)과, 회전축(4)이 관통 위치되며 그 상측으로 회전체(2)가 회전되도록 안착되는 하우징(10)을 포한다.

그리고 하우징(10)의 내부에는 회전축(4)과 함께 회전하는 영구자석(6: 도 3 도시)과, 회전되는 상기 영구자석(6)의 자기장 방향 변화를 감지하도록 영구자석(6)의 하단에서 그 하측으로 이격 위치되는 홀 소자(8: 도 3 도시)를 구비하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(7: 도 3 도시)을 포함한다. 그리고 하 우징(10)의 외측부에는 연결구(17)가 형성되어, 외부의 커넥터가 연결구(17)에 연결되도록 구성된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체(50)를 구비하는 회전 각도 센서는 하우징(10)을 포함하며, 하우징(10)은 본체(12), 상부 커버(20) 및 하부 커버(30)를 포함한다.

본체(12)는 회전체(2), 영구자석(6) 및 인쇄회로기판(7)이 구비되도록 그 내부에 공간이 구비되고, 그 상측과 하측은 개방되도록 형성된다. 그리고 본체(12)의 내부 공간은 분할부(15)에 의하여 두 개의 공간으로 구획된다. 즉, 본체(12)의 내부 상측으로 회동부(13)가 구비되고, 본체(12)의 내부 하측으로 수신부(14)가 구비되며, 회동부(13)와 수신부(14) 사이에 분할부(15)가 위치된다. 그리고 본체(12)의 개방된 상측을 통하여 회전축(4)과 영구자석(6)이 본체(12) 내부의 회동부(13)에 수용 위치되고, 본체(12)의 개방된 하측을 통하여 인쇄회로기판(7)이 본체(12) 내부의 수신부(14)에 수용 위치된다. 이때, 분할부(15)의 중앙에는 관통공(15a)이 형성되고 관통공(15a)의 내주연에서 그 상방으로 지지부(15b)가 돌출 형성되어, 상부커버(20)를 지지하도록 구성된다. 그리고 관통공(15a)을 통하여 영구자석(6)의 저면이 수신부(16)에 구비되는 인쇄회로기판(7)의 상부에 위치된다.

상부 커버(20)는 개방된 본체(12)의 상측에 위치되되, 상부 커버(20)의 하측 외주연이 분할부(15)에 위치되는 지지부(15b)의 상부에서 그 내주연으로 수밀하게 밀착 결합된다. 그리고 상부 커버(20)의 상측에는 회전체(2)가 회전가능하도록 안착 위치된다.

하부 커버(30)는 본체(12)의 하측에 결합되어, 개방된 본체(12)의 하측을 밀폐시키며, 이때, 본체(12)와 하부 커버(30) 사이에는 실링부재(40)가 구비된다.

실링부재(40)는 본체(12)의 하측 테두리(16) 및 하부 커버(30)의 상측 테두리(32)가 상호 수밀하게 밀착 결합되도록 하는 것으로서, 본체(12)의 테두리(16) 외측이 하부 커버(30)의 테두리(32) 내측에 형성되는 가이드홈(33)에 위치면서, 하부 커버(30)의 테두리(32)가 상호 결합될 때, 본체(12)의 테두리(16) 내측에 실링부재(40)의 일측이 밀착 위치되고, 하부 커버(30)의 테두리(32) 내측에 형성되는 가이드홈(33)에 실링부재(40)의 타측이 밀착 위치되어, 하부 커버(30)와 본체(12) 사이로 물이나 기타 수분이 침투되지 못하도록 구성된다. 그리고 실링부재(40)의 재질은 수축 또는 팽창이 용이하여 밀착성과 수밀성을 가지는 고무 등의 탄성 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 회전체(2)의 일측에 관통 위치되는 회전축(4)은 그 일측이 상기 상부 커버(20)를 관통하여 본체(12) 내부에 위치되는 회동부(13)에 수용 위치된다. 그리고 회전축(4)의 일측에는 영구자석(6)이 위치되며, 회전축(4)의 회전에 의하여 영구자석(6)이 회전되면서, 인쇄회로기판(7)의 상면에 위치되는 홀 소자(8)로 자기력을 발생시키고, 홀 소자(8)는 상기 자기력에 따라 서로 다른 출력 전압을 발생시킨다.

이때, 인쇄회로기판(7)의 하면에는 영구자석(6)의 자기력을 상승시키도록 금속 등의 자성체(50)가 위치된다. 상기 자성체(50)는 인쇄회로기판(7)의 하면에서 홀 소자(8)의 수직 하방에 위치되어, 영구자석(6)에서 발생되는 자기장(6a: 도 5 도시)이 홀 소자(8)를 거쳐서 자성체(50)에 도달하도록 구성된다.

도 4는 종래 회전 각도 센서의 영구자석에서 발생되는 자기장의 세기를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서에서 발생되는 자기장의 세기를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 종래 회전 각도 센서의 영구자석(600)에서 발생되는 자기장(601)은 홀 소자(800)로 바로 도달하게 되므로, 영구자석(600)의 자기력이 일정 세기 이상이 되어야 한다. 그러나 이는 자기력의 세기에 따라, 기판이 오류를 일으킬 수 있으며, 영구자석(600)의 제작 비용도 상승되는 문제점이 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 자성체를 구비하는 회전 각도 센서의 영구자석(6)에서 발생되는 자기장(6a)은 홀 소자(8)를 지나 자성체(50)에 도달하게 되므로, 홀 소자(8)를 거쳐가는 영구자석(6)의 자기력은 증폭되게 된다. 따라서 본 발명의 영구자석(6)은 종래 영구자석(600)보다 자기력의 세기를 약하게 구성하여도, 홀 소자(8)에서 수월하게 출력전압을 발생시킬 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 자성체를 구비하는 회전 각도 센서는 영구자석(6)에서 발생되는 자기장이 홀 소자(8)를 지나 자성체(50)에 도달하게 되므로, 영구자석(6)의 자기력이 증폭되어, 자기력이 약한 영구자석(6)을 사용하여도 홀 소자(8)에서 영구자석(6)의 자기력을 용이하게 감지하도록 하는 장점이 있다.

또한, 값비싼 고 자기력의 영구자석을 사용하지 않아도 되므로, 회전 각도 센서의 제조 비용을 감소시키는 장점이 있다.

본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서를 도시한 도면이다.

도 4는 종래 회전 각도 센서의 영구자석에서 발생되는 자기장의 세기를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자성체를 구비하는 회전 각도 센서에서 발생되는 자기장의 세기를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 회전체 4: 회전축

6: 영구자석 7: 인쇄회로기판

8: 홀 소자 10: 하우징

12: 본체 13: 회동부

14: 수신부 15: 분할부

15a: 관통공 15b: 지지부

16: 테두리 17: 연결구

20: 상부 커버 30: 하부 커버

32: 테두리 33: 가이드홈

40: 실링부재 50: 자성체

Claims (3)

1. 회전 대상물체와 연결되는 회전체와, 상기 회전체의 일측에 연결되는 회전축과, 상기 회전축에 장착되어 회전되는 영구자석과, 회전되는 상기 영구자석의 자기장 방향 변화를 감지하는 홀 소자를 구비하는 인쇄회로기판을 포함하는 회전 각도 센서에 있어서,

   일면으로 상기 영구자석이 위치되는 상기 인쇄회로기판의 타면에 상기 영구자석의 자기력을 상승시키도록 자성체가 위치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자성체는 상기 홀 소자의 수직 하방에 위치되는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자성체는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자성체를 구비하는 회전 각도 센서.

Images