KR20140080432A - 센서 배열체, 토크 센서 및 토크 결정 방법 - Google Patents

Abstract

실시예는 센서 배열체를 개시하고, 그러한 센서 배열체는, 적어도 디스크 형상의 구조물의 단부 면 상에 제공되는 복수의 자기 요소를 가지는 디스크 형상의 구조물을 포함한다. 센서 배열체는 중공형 디스크 구조물을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물은 2개의 단부 면을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면의 각각이 서로 이격된 복수의 치형부를 포함하고, 2개의 단부 면의 치형부가 반대 위치에 배열된다. 중공형 디스크 구조물의 각각의 동일한 단부 면 상의 치형부가 서로 이격된다. 디스크 형상의 구조물이 중공형 디스크 구조물에 대해서 회전될 수 있다. 자기장 센서가 복수의 자석 요소에 의해서 생성된 자기장을 감지하도록 제공된다.

Description

센서 배열체, 토크 센서 및 토크 결정 방법{TORQUE SENSOR}

본 발명은 토크 센서에 관한 것이다.

토크 센서는, 예를 들어 자동차의 전기 동력 보조형 조향 시스템에서 이용되는 토크 센서와 같이, 엔지니어링 산업 분야에서 널리 적용된다. 토크 센서가 저항 전위차계를 기초로 할 수 있을 것이고, 이때 통상적인 토크 센서는 전위차계(potentiometer) 형태이다. 기계적인 접촉이 이루어지고 그리고 전위차계의 접촉 위치가 변화된다. 전위차계 및 원형 링 러브(rub)가 고정된 벽과 지속적으로 접촉하기 때문에, 전위차계 및 원형 링의 빈번한 회전이 마모를 유발할 것이고, 이는 센서의 수명을 크게 감소시킨다. 동시에, 마찰 저항으로 인해서, 조향 장치의 동작 중에 성능이 저하될 수 있을 것이다. 동시에, 조향 장치의 토크에 대한 센서의 감지 정밀도가 또한 감소될 것이다. 또한, 통상적인 전위차계 토크 센서와 관련하여, 토크로부터 전기 신호로의 전이 프로세스는 많은 중간 링크를 포함하고 그리고 또한 매우 많은 수의 성분을 포함하며, 이는 고비용을 초래한다.

또한, 그레이팅(grating)의 상대적인 변위에 의해 비틀림 각도를 측정하고 이어서 광선의 변화를 전기 신호로 변환하고 그리고 회로에 의한 증폭 및 상응하는 프로세싱 후에 상응하는 토크 신호를 출력하는, 그레이팅 토크 센서가 공지되어 있다. 그레이팅 토크 센서는 마모의 문제를 가지지 않고 그리고 비-접촉식이기 때문에 긴 수명 및 높은 정밀도를 가지나, 제조 비용이 매우 높고 그리고 그레이팅은 높은 정밀도를 필요로 한다. 또한, 제조 프로세스가 보다 복잡하고, 그에 따라 그레이팅 토크 센서는 일반적인 전기 동력 보조형 조향 시스템에서 거의 채택되지 않고 있다.

다른 타입의 토크 센서는 위치 변화를 검출하기 위해서 자기 검출을 이용한다. 단순한 구조, 단순한 제조 프로세스, 및 높은 정밀도의 자기장 검출을 기초로 하는 토크 센서를 가지는 것이 유리할 것이다.

하나의 양태에 따라서, 센서 배열체(arrangement)가, 적어도 디스크 형상의 구조물의 단부 면(face) 상에 제공되는 복수의 자기 요소를 가지는 디스크 형상의 구조물을 포함한다. 센서 배열체는 중공형 디스크 구조물을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물은 2개의 단부 면을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면의 각각이 서로 이격된 복수의 치형부를 포함한다. 2개의 단부 면의 치형부가 반대 위치에 배열된다. 중공형 디스크 구조물의 각각의 동일한 단부 면 상의 치형부가 서로 이격된다. 디스크 형상의 구조물이 중공형 디스크 구조물에 대해서 회전될 수 있다. 자기장 센서가 복수의 자석 요소에 의해서 생성된 자기장을 감지하도록 제공된다.

추가적인 양태에 따라서, 토크 센서가 축을 가지는 제 1 샤프트 상기 제 1 샤프트와 동축적으로 제공된 제 2 샤프트, 상기 제 1 및 제 2 샤프트에 연결된 비틀림 바아(torsion bar)를 포함한다. 구조물이 제 1 샤프트에 연결되고, 상기 구조물은 복수의 자기 요소를 포함하고, 복수의 자기 요소의 각각은 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 자기 모멘트를 가진다.

추가적인 양태에 따라서, 토크 결정 방법이 자기장의 변화를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 자기장의 변화는 복수의 자기 요소를 가지는 디스크 형상의 구조물과 복수의 자기 전도성 치형부를 가지는 중공형 구조물 사이의 제 1 축 주위의 상대적인 회전에 의해서 유발된다. 복수의 자기 요소의 각각이 제 1 축에 평행한 방향을 따른 자기 모멘트를 가진다. 자기장의 검출된 변화를 기초로, 인가되는 토크가 결정된다.

도 1은 실시예에 따른 구동 스테이지의 구조의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 피동 스테이지의 구조의 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 플럭스 집중기(concentrator)의 구조의 개략도이다.
도 4는 실시예에 따른 3개의 부품들 즉, 구동 스테이지, 피동 스테이지 및 플럭스 집중기의 구조적 개략도이다.
도 5는 실시예에 따른 자기 토크 센서의 구조의 개략도이다.
도 6은 실시예에 따른 구동 스테이지의 정면도이다.
도 7은 실시예에 따른 피동 스테이지의 정면도이다.
도 8은 실시예에 따른 플럭스 집중기의 정면도이다.

실시예가, 도면을 참조로, 예들에 의해서 설명될 것이다.

설명된 실시예에서, 요소, 장치, 특징 등의 여러 가지 구체적인 도면 또는 개략적인 도면은 실시예의 보다 양호한 이해를 위해서 도시되고 설명된 것이다. 그러한 도면은 실척으로 도시된 것이 아닐 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 그러한 실시예는, 하나 이상의 도면에 포함된 모든 특징, 요소 등을 동일한 축척으로 도시지 않을 수 있고, 다시 말해서, 동일한 도면에서 일부 특징, 요소 등이 다른 특징 요소 등에 대비하여 증대되거나 축소된 축적으로 도시되도록, 일부 특징, 요소 등이 과다 크기로 도시되어 있을 수 있을 것이다.

여러 도면에서, 동일한 또는 유사한 엔티티(entity), 모듈, 장치 등이 동일한 참조 번호를 가질 수 있을 것이다. 이제, 실시예의 예가 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다. 그러나, 실시예는 많은 다른 형태로 구현될 수 있고 그리고 여기에서 기술된 실시예를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 할 것이다. 오히려, 이러한 실시예는, 이러한 개시 내용이 완전하고도 전체적이 되도록 그리고 그 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록, 제공된 것이다. 도면에서, 명료함을 위해서 층 및 지역의 두께가 과장되어 있다.

요소가 다른 성분 "상에", "에 연결된", "에 전기적으로 연결된" 또는 "에 커플링된" 것으로 언급될 때, 그러한 요소가 다른 성분에 대해서 직접적으로 그 상부에 위치되고, 연결되고, 전기적으로 연결되고, 또는 커플링된 것일 수 있고, 또는 개재 성분이 존재할 수 있을 것이다. 대조적으로, 성분이 다른 성분 "상에 직접적으로 위치된", "직접적으로 연결된", "직접적으로 전기적으로 연결된" 또는 "직접적으로 커플링된" 것으로 언급될 때, 개재된 성분이 존재하지 않는다. 여기에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 연관된 나열 항목 중 임의의 하나의 또는 모든 조합을 포함한다.

비록 제 1, 제 2, 제 3 등과 같은 용어가 여기에서 여러 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해서 사용되어 있을 수 있지만, 이러한 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 섹션은 이러한 용어에 의해서 제한되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 용어는 단지 하나의 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 섹션을 다른 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 섹션으로부터 구분하기 위해서 사용된 것이다. 예를 들어, 예시적인 실시예의 교시내용으로부터 벗어나지 않고도, 제 1의 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 섹션이 제 2의 요소, 성분, 영역, 층, 및/또는 섹션의 용어로서 지칭될 수 있을 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 여기에서, "아래쪽", "아래", "하부", "위쪽", 및 "상부", 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 하나의 성분 및/또는 특징의 다른 성분 및/또는 특징에 대한, 또는 다른 성분(들) 및/또는 특징(들)에 대한 관계를 용이하게 설명하기 위해서 사용된 것일 수 있을 것이다. 그러한 공간적인 상대적 용어는, 도면에 도시된 배향에 더하여, 사용 또는 동작 중의 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된 것임을 이해하여야 할 것이다.

여기에서 사용된 기술적 용어는 단지 특별한 예시적인 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이고 그리고 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다. 여기에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 문맥에서 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 복수 형태도 포함하는 것으로 의도된 것이다. "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "구비한다(includes)", 및/또는 "구비하는(including)"라는 용어가 본원에서 사용될 때, 그 용어는 기술된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분, 및/또는 그 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아님을 이해할 수 있을 것이다.

다른 규정이 없다면, 본원에서 사용된 모든 용어(기술적 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 가진다. 본원에서 사용된 용어가 관련 분야의 그리고 본원 명세서의 내용에서의 의미와 일치되는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 할 것이고, 그리고 본원에서 명백하게 기재된 바가 없으면, 이상적인 의미로 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것임을 이해할 수 있을 것이다.

본원에서 개시된 모든 특징 또는 모든 방법 또는 프로세스 내의 모든 단계는, 그들 사이의 충돌이 일어나지 않는다면, 임의 방식으로 서로 조합될 수 있다.

본원 명세서(첨부된 청구항, 요약서 및 도면을 포함)에서 개시된 임의 특징은, 다른 설명이 없는 경우에, 균등한 또는 유사한 목적의 다른 치환 특징부에 의해서 치환될 수 있다. 즉, 다른 설명이 없는 경우에, 모든 특징부는 단지 일련의 균등물 또는 유사한 특징부의 예이다.

이제, 도 4를 참조하면, 여기에서 설명된 실시예에서, 자기 토크 센서가 구동 스테이지(1), 피동 스테이지(2), 플럭스 집중기(3) 및 자기 요소(4)를 포함한다.

구동 스테이지(1)는 디스크(1-1) 및 원통형 본체(1-2)를 포함한다. 원통형 본체(1-2)가 디스크(1-1)의 중심에 연결되고, 상기 원통형 본체(1-2)는 외부 구동 샤프트로 연결될 수 있다.

도 1 및 디스크(1-1)의 정면도를 도시한 도 6에 보다 구체적으로 도시된 바와 같이, 디스크(1-1)가 T 자기 요소(4)를 구비하고, 상기 T는 4 이상의 숫자이다. 자기 요소(4)가 외부 구동 샤프트의 축에 평행한, 즉 디스크(1-1)의 단부 면들에 직교하는 자기 모멘트를 가지는 양극(dipole)을 구비하는 영구 자석일 수 있을 것이다. 설명된 실시예에서, 12개의 자기 요소(4)가 이용되고, 즉 T=12가 된다. 일부 실시예에 따라서, T가 4, 6, 10, 12, 14...와 같은 임의의 짝수가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 자기 요소(4)가 원통형 형태의 바아 자석을 포함할 수 있을 것이다. 실시예에서, 자기 요소(4)의 설치를 위해서, 홀이 디스크(1-1) 내에 배열될 수 있고, 그리고 상기 홀이 한쪽이 막힌(blind) 홀 또는 관통 홀일 수 있다. 디스크(1-1)가 비교적 얇은 두께를 가지기 때문에, 일부 실시예에서, 막힌 홀이 이용될 수 있고, 이는 관통 홀을 이용하는 후술하는 실시예에 대비하여, 약간 더 작은 자기장만이 생성되게 한다. 일반적으로, 홀의 타입 및 크기가 실제 요건에 따라서 선택될 수 있다.

이러한 실시예에서, 막힌 홀이 그 내부에 자기 요소(4)를 구비한다. 자기 요소(4) 및 홀이 동일한 수가 된다. 이러한 예에서, 12개의 막힌 홀이 이용되고, 각각의 막힌 홀은 자기 요소(4)를 구비한다. 막힌 홀의 수가 자기 요소(4)의 수에 따라서 선택될 수 있다. 막힌 홀은 디스크(1-1)의 중심을 중심으로 하는 동일한 원주 상에서 균일하게 분포된다. S-극 및 N-극이, 디스크(1-1)의 동일한 단부 면 상의 인접한 막힌 홀들 내의 자기 요소들(4) 사이에서 교번적으로 배열되고, 다시 말해서, 임의의 2개의 자기 요소(4)가 동일한 단부 면 상에서 반대 극성을 가지고, 그에 따라 파동-유사 특성의 규칙적인 교번적 자기장 분포가 형성된다. 전술한 막힌 홀이, 프로세싱을 용이하게 하기 위해서, 원형의 막힌 홀로서 배열된다. 그에 따라, 설치의 편의성을 위해서, 자기 요소(4)가 원통형 구조물로서 구성되고, 그리고 자기 요소(4)의 단부 면이 디스크(1-1)의 2개의 단부 면과 동일한 높이가 되는 상태로 자기 요소(4)가 막힌 홀 내에 설치되고, 그에 따라 링 시트(2-1)에 대한 간섭이 방지된다.

피동 스테이지(2)가 도 2에서 그리고 도 2의 피동 스테이지(2)의 정면도를 도시한 도 7에서 보다 구체적으로 도시되어 있다. 피동 스테이지(2)는 서로 대향하는 링 시트(2-1), 외부 원형 링(2-2) 및 치형부(2-3)를 포함한다. 2개의 링 시트(2-1)의 엣지 부분이 외부 원형 링(2-2)에 의해서 연결되고, 그에 따라 피동 스테이지(2)가 중공형 디스크 구조물을 가지고, 상기 디스크(1-1)는 상기 2개의 링 시트들(2-1) 사이에 위치된다.

장착된 센서 배열체를 도시한 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 구동 스테이지의 원통형 본체(1-2)가 하나의 단부에서 링 시트(2-1)로부터 돌출하고, 그에 따라 피동 스테이지(2)가 구동 스테이지(1)를 그 내부에 수용할 수 있게 된다.

다시 도 2 및 도 7을 참조하면, 2개의 링 시트(2-1)의 각각이 서로로부터 이격된 T/2 섹터-형상의 치형부(2-3)를 구비하고, 상기 T는 이러한 예에서 12이다. 그에 따라, 링 시트(2-1)의 각각은, 섹터-형상의 구조물을 각각 가지는 6개의 치형부(2-3)를 구비한다. 치형부(2-3)는 높은 자기-전도성 재료로 제조되고 그리고 서로로부터 이격되고, 상기 치형부들(2-3) 사이의 공간은 모두가 섹터-형상의 구조물을 가지는 치형부(2-3)와 동일한 구조를 가진다. 실시예에서, 섹터-형상의 공간 및 섹터-형상의 치형부(2-3)가 동일한 크기를 가진다. 그에 따라, 링 시트(2-1)는, 링 시트(2-1)의 중심을 중심으로 하는 동일한 원주 상에서 균일하게 분포된, 6개의 섹터-형상의 치형부(2-3) 및 6개의 섹터-형상의 공간을 구비한다. 자기 요소(4)는 섹터-형상의 치형부(2-3) 및 섹터-형상의 공간에 대향한다. 섹터-형상의 치형부(2-3)와 섹터-형상의 공간 사이의 섹터 각도(α)가 예를 들어 30°일 수 있을 것이다. 섹터-형상의 치형부(2-3)의 수 및 섹터-형상의 공간의 수는, 자기 요소(4)의 수를 기초로 결정된, T/2이다. 섹터 각도(α)는 전형적으로 섹터-형상의 치형부(2-3)의 수 및 섹터-형상의 공간의 수를 기초로 결정되고, 그리고 다른 실시예에서 다른 값이 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

환형 플럭스 집중기(3)의 도면을 도시한 도 3 및 그 정면도를 도시한 도 8을 참조하여, 환형 플럭스 집중기(3)에 대한 보다 구체적인 설명이 이제 주어질 것이다. 도 4 및 도 5로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 환형 플럭스 집중기(3)는 피동 스테이지(2)의 엣지 부분을 커버하도록 제공되고, 상기 플럭스 집중기(3)는 원형 링 시트(3-1) 및 설치 블록(3-2)을 포함한다. 2개의 원형 링 시트(3-1)가 2개의 링 시트(2-1)와 외부 원형 링(2-2) 사이의 조인트에 각각 위치되고, 상기 원형 링 시트(3-1)는, 환형 자속을 형성하기 위해서 원형 링 시트 상으로 자속을 수집할 수 있는 자기 전도성 원형 링 시트(3-1)이다. 원형 링 시트(3-1)는 정지형이고(stationary), 그리고 피동 스테이지(2)가 원형 링 시트(3-1)에 대해서 회전가능하다. 2개의 원형 링 시트(3-1)의 각각이 설치 블록(3-2)을 구비한다. 2개의 설치 블록(3-2)이 대향 위치들로 배열된다. 원형 링 시트가 자속을 2개의 설치 블록들 사이의 갭으로 안내하고, 그리고 자기장 정보의 변화를 수집한다. 홀-칩(Hall-chip) 또는 임의의 자기 센서가 2개의 설치 블록들(3-2) 사이의 갭 내에 설치되고, 그리고 홀-칩은 회로 칩 및 홀-센서를 포함하고, 상기 홀 센서는 자기장 정보를 검출하기 위해서 2개의 설치 블록들(3-2) 사이의 갭 내에 설치된다. 일부 실시예에서, 홀-센서가 회로 칩에 연결되고 그리고 상기 회로 칩이 마이크로-프로세싱 칩에 연결된다. 회로 칩이 자기장 정보를 전기 신호로 변환하고 그리고 그 신호를 마이크로-프로세싱 칩으로 전달한다. 일부 실시예에서, 마이크로-프로세싱 칩은 제어 회로에 의해서 모터의 회전을 제어한다. 모터는, 토크에 의해서 수반되는 회전을 따르도록 피동 스테이지(2)를 회전 구성시킨다.

이하에서 추가적인 실시예를 설명할 것이고 그러한 추가적인 실시예는, 구동 스테이지 내의 디스크(1-1)가 그 단부 면 상에 자기 요소(4) 설치를 위한 관통 홀을 포함하는 것을 제외하고, 전술한 실시예와 유사하다. 관통 홀은 디스크(1-1)의 중심을 중심으로 하는 원주 상에서 균일하게 분포된다. 자기 요소(4)가 관통 홀 내에 설치되고 그리고 자기 요소(4)의 2개의 단부가 디스크(1-1)의 2개의 면과 동일한 높이가 된다. 관통 홀의 수는 T=12로 셋팅되나, 그러한 수는 임의 수(T), 예를 들어, 4, 6, 10, 12, 14...와 같은 임의의 짝수를 포함하도록 선택될 수 있을 것이다. 피동 스테이지에서, 2개의 링 시트(2-1)의 단부 면들 상에 서로 대칭적인 치형부(2-3)가 각각 제공된다. 치형부(2-3)는 링 시트(2-1)의 중심선을 향해서 테이퍼져 있다. 치형부(2-3)는 높은 자기-전도성 섹터-형상의 구조물로 형성된다. 동일한 링 시트(2-1) 상의 치형부(2-3)가 서로 이격되고, 상기 이격된 공간은 치형부(2-3)와 동일한 구조 또는 유사한 구조를 가지는 섹터-형상의 공간이다. 그에 따라, 치형부(2-3) 및 섹터-형상의 공간의 수가 각각 6이 된다. 다른 실시예에서, 그 수가 각각의 요건에 따라서 각각 T/2가 되도록 선택될 수 있다. 섹터-형상의 치형부(2-3) 및 섹터-형상의 공간이 링 시트(2-1)의 중심을 중심으로 하는 동일한 원주 상에서 균일하게 분포되고 그리고 기계적인 설치에 의해서 2개의 링 시트들(2-1) 사이에서 디스크(1-1) 내에 함께 샌드위치된다. 또한, 디스크(1-1)는 링 시트(2-1) 또는 외부 원형 링(2-2)과 접촉하지 않으며, 그에 따라 구동 스테이지 및 피동 스테이지가 서로에 대해서 회전될 수 있다. 디스크(1-1) 상의 자기 요소(4)는 섹터-형상의 치형부(2-3) 및 섹터-형상의 공간에 대해서 대향된다. 치형부(2-3)의 수 대 자기 요소(4)의 수의 비율이 1:2이다. 이러한 방식에서, (피동 스테이지가 회전하지 않는 경우에) 자기 요소(4)의 수의 절반의 수의 완전한 사인파형 파형이 구동 스테이지의 한 번의 회전에 의해서 얻어질 수 있을 것이다. 자기 요소(4)의 수가 많을수록, 구동 스테이지(1)의 한 번의 회전 중의 사인파형 파형의 수가 많아진다. 자기 요소의 수가 증가되면, 보다 높은 정밀도가 또한 얻어진다는 것이 명확할 것이다.

전술한 예에서, T가 4와 같은 또는 그보다 큰 임의의 짝수일 수 있고, 그러한 수는 실제 요건에 따라서 셋팅된다. 동시에, 자기 요소(4)가 디스크(1-1) 상에 설치되고, 그에 따라 구동 스테이지(1)와 피동 스테이지(2) 사이의 상대적인 회전 중에 자기 요소(4)와 치형부(2-3) 사이의 간섭이 방지된다. 따라서, 디스크(1-1)가 자기 요소의 설치를 위한 관통 홀 또는 막힌 홀을 구비하고, 그러한 홀은 실제 요건에 따라서 배열될 수 있다. 섹터-형상의 치형부(2-3) 및 섹터-형상의 공간의 섹터 각도(α)는 치형부(2-3) 및 공간의 실제의 수에 따라서 결정된다. 또한, 실시예에 따라서, 치형부(2-3) 및 공간이 링 시트(2-1)의 중심을 중심으로 하는 원을 따라서 균일하게 분포된다. 피동 스테이지는 외부 원형 링(2-2)과 함께 치형부(2-3)를 구비하는 2개의 링 시트(2-1)로 주로 이루어진다. 사용 중에, 2개의 링 시트(2-1)가 외부 원형 링(2-2) 상에 설치되고, 그에 따라 디스크(1-1)가 2개의 링 시트들(2-1) 사이에서 한정된다. 제조 중에, 치형부(2-3) 및 외부 원형 링(2-2)을 가지는 임의의 링 시트(2-1)가 하나의 피스로서 제조될 수 있을 것이다. 사용을 위해서, 치형부(2-3)를 가지는 다른 링 시트(2-1)가 외부 원형 링(2-2) 상으로 설치된다. 그에 따라, 제조 및 설치가 용이해지고 정밀해진다.

자기 토크 센서의 작업 원리의 실시예를 이제 설명할 것이다. 이용시에, 구동 스테이지가 입력 샤프트에 연결되고 그리고 피동 스테이지가 출력 샤프트에 연결된다. 입력 및 출력 샤프트가 비틀림 바아에 의해서 커플링된다. 토크가 인가될 때, 구동 스테이지(1)가 토크를 받고 구동 샤프트를 따라서 (시계방향 또는 반시계방향으로) 회전되기 시작하고, 그에 따라 디스크(1-1)가 회전하게 된다. 비틀림 바아가 입력 샤프트와 출력 샤프트 사이에 커플링되기 때문에, 피동 스테이지(2)와 구동 스테이지(1) 사이의 기하학적 형태 위치가 그에 따라 변화되고, 그리고 둘레에 배열된 구동 스테이지(1) 상의 영구적 자기 요소(4)에 의해서 형성된 자기장 분포가 또한 그와 함께 변화된다. 구동 스테이지(1)의 디스크 형상의 구조물이 교번적인 S-극 및 N-극을 가지는 영구적인 자기 요소(4)를 구비하기 때문에, 파상적인(undulating) 자기장 분포가 제공된다. 피동 스테이지(2)는 높은 자기 전도성 재료, 즉 펌얼로이(permalloy), 무-메탈(mu-metal), 페라이트 등과 같은 높은 자기 투과성을 가지는 재료로 제조된 치형부(2-3)를 구비한다. 치형부(2-3)는 자기 요소(4)의 수의 절반의 수의 대칭적인 섹터를 가진다. 이는, 섹터가 원주 상에서 실질적으로 동일하게 분할될 수 있게 보장한다. 예를 들어, 원형 자기 요소는, 자기 요소의 수에 따라서 30도 또는 임의의 각도만큼 서로로부터 이격된 인접한 자기 요소들의 중심을 가지는 (예를 들어, 원의 중심으로서 디스크의 축을 가지는) 원주 상에서 균일하게 분포된다. 이어서, 6개의 상응하는 섹터-형상의 공간이 존재하고, 인접한 섹터-형상의 공간들의 중심 선들이 서로 60도 만큼 이격되고, 그리고 컷 부분이 반전된 부분과 동일한 형상을 가진다. 다시 말해서, 12개의 대칭적인 섹터가 원주 상에 형성되고, 그 중 6개가 공간이고 그리고 그 중 6개가 치형부(2-3)이다. 치형부(2-3) 및 공간이 서로에 대해서 대향되고, 자기 요소(4)는 영구적인 자기 요소(4)에 의해서 생성된 자기장을 효과적으로 수용하고 그리고 자속을 수집하도록 허용하는 각각의 대향하는 공간 또는 치형부 사이에 위치된다. 구동 스테이지(1)의 원주는, 360-도 공간에서 몇 차례 변화되는 자기장을 교번적으로 형성한다. 구동 샤프트의 회전과 함께, 상응하는 공간 자기장이 변화되고, 그리고 높은 자기 전도성 재료로 이루어진 자속으로부터 피동 스테이지(2)에 의해서 수용된 자기 세기가 또한 그에 따라 변화된다. 플럭스 집중기(3)가 링 형상으로 형성된다. 플럭스 집중기는 자기장 정보의 변화를 수집하고 그리고 그 변화를 미리 셋팅된 위치, 즉 2개의 설치 블록들 사이의 갭으로 안내한다. 자속이 홀-칩을 통한 미리 결정된 위치에서 통과하고, 이는 홀-칩으로 하여금 자기장 변화량을 매우 용이하게 검출할 수 있게 하고, 그에 의해서 구동 스테이지(1)의 회전 각도 및 각도 변화 레이트(rate)와 같은 데이터를 검출할 수 있게 한다. 자기장 변화는 홀-칩에 의해서 감지되고, 그리고 자기장 변화는 회전 각도의 변화를 반영하고, 그로부터 토크의 변화 값이 계산될 수 있다. 홀-칩은 자기장 정보를 전기 신호로 변환하고 프로세싱을 위해서 그 신호를 마이크로-프로세싱 칩으로 전송한다. 일부 실시예에서, 전술한 토크 센서가 전기 동력 보조형 조향 시스템을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 그러한 실시예에서, 모터를 회전시키기 위해서 결정된 토크를 기초로 명령이 전송될 수 있을 것이다. 모터는 피동 스테이지(2)를 구동시켜 구동 스테이지와 함께 회전시킨다. 이러한 방식에서, 구동 스테이지(1)와 피동 스테이지(2) 사이의 기계적인 각도가 초기 값으로 되돌아가고, 그리고 자기장 변화가 초기 지점으로 되돌아가며, 그에 따라 기계적 샤프트 트랙킹이 실현된다.

실시예의 자기 토크 센서가 엔지니어링 산업 분야에서 널리 적용되고, 그리고 자동차의 전기 동력 보조형 조향 시스템 외에도, 토크를 감지할 필요가 있는 다른 기계적인 시스템에도 또한 적용된다.

실시예의 자기 토크 센서는 단순한 구조, 편리한 장착, 단순한 프로세스, 높은 정밀도, 긴 수명, 높은 신뢰성 및 단순한 자기장 경로, 및 넓은 적용 범위를 가진다. 자기 요소는, 자기장 신호의 추출에 유리한, 높은 자기 세기를 생성하는, 경질 재료로 제조될 수 있다. 자기 요소를 홀 내에 제공하는 것에 의해서, 예를 들어 높은 정밀도 드릴링에 의해서 요소들의 배치가 매우 정밀하게 이루어질 수 있고 그리고 요소들이 저하(degrade)되는 것으로부터 보호될 수 있다.

구동 스테이지 및 피동 스테이지는 서로로부터 분리될 수 없고, 그에 따라 배치가 용이하고 그리고 설치 중에 굴대(axle) 중심을 배치하는 문제가 완화된다. 저장될 때, 구동 스테이지 및 피동 스테이지를 동축적으로 유지하기 위해서 각각의 성분이 액세서리 샤프트와 일체로 제공될 수 있을 것이고, 그리고 설치 후에, 액세서리 샤프트가 반출되거나 유지될 있고, 그러한 유지는 센서의 작동에 영향을 미치지 않는다. 전방 층 및 후방 층에서의, 자속 획득 경로가 대칭적인 구조물 내에 위치되고, 그에 따라 단 한 종류의 프로세싱 모델이면 충분하고, 그리고 제조 및 설치가 매우 단순해진다. 또한, 구동 샤프트 및 피동 샤프트의 복원(restore)을 위해서 변형가능한 탄성 샤프트를 배열할 필요가 없고, 그리고 구조가 단순해지고, 정밀도가 높아지고 비용이 낮아진다.

상기 실시예에서, 센서 배열체 및 토크 센서에 대한 새로운 개념이 설명되었으며, 상기 센서 배열체는 디스크 형상의 구조물을 포함할 수 있고, 복수의 자기 요소가 적어도 상기 디스크 형상의 구조물 및 중공형 디스크 구조물의 단부 면상에 제공되고, 상기 중공형 디스크 구조물은 2개의 단부 면을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면의 각각이 서로 이격된 복수의 치형부를 포함하고, 상기 2개의 단부 면 상의 치형부가 대향 위치들로 배열되고, 그리고 각각의 동일한 단부 면 상에 제공된 치형부가 서로로부터 분리되고; 상기 디스크 형상의 구조물은 상기 중공형 디스크 구조물에 대해서 회전될 수 있고 그리고 상기 토크 센서가 축을 가지는 제 1 샤프트, 상기 제 1 샤프트와 동축적으로 제공된 제 2 샤프트, 및 상기 제 1 샤프트에 연결된 구조물을 포함할 수 있을 것이다. 상기 구조물은 복수의 자기 요소를 포함하고, 상기 복수의 자기 요소의 각각은, 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 자기 모멘트를 가진다.

그러한 센서 배열체에서, 복수의 치형부가 상기 중공형 디스크 구조물의 중심을 중심으로 하는 원주 상에 분포되고, 상기 복수의 자기 요소는 상기 디스크 형상의 구조물의 중심을 중심으로 하는 원주 상에 분포된다. 복수의 치형부의 각각이, 예를 들어, 테이퍼 방식으로 중심을 향하는 방향으로 연장된다. 각각의 자기 요소의 자기 모멘트 방향이 디스크 형상의 구조물의 단부 표면에 대해서 직교할 수 있을 것이다. 디스크 형상의 구조물이 제 1 샤프트에 연결되고 그리고 상기 중공형 디스크 구조물이 상기 제 1 샤프트와 동축적인 제 2 샤프트에 연결되며, 각각의 자기 요소에 대해서 자기 모멘트의 방향이 제 1 샤프트의 축과 제 2 샤프트의 축에 대해서 평행하도록 상기 복수의 자기 요소가 배열된다. 디스크 형상의 구조물은 복수의 홀을 포함하고, 상기 복수의 홀은 상기 디스크 형상의 구조물의 2개의 단부 면 중 하나로부터 상기 디스크 형상의 구조물의 2개의 단부 면 중 다른 하나로 연장하고, 상기 복수의 자기 요소가 상기 복수의 홀 내에 배열된다. 상기 복수의 자기 요소는 교번적인 극성 방식으로 배열되고, 인접한 자기 요소가 반대의 자기 극성을 가진다. 자기 전도성 원형 링 시트의 쌍이 상기 중공형 디스크 구조물을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 자기 전도성 원형 링 시트의 쌍이 자기장 센서의 설치를 위한 설치 블록을 가지며 그에 따라 상기 자속이 상기 자기장 센서로 안내된다. 상기 자기장 센서가 상기 자기 전도성 원형 링의 쌍 중 첫 번째 원형 링의 제 1 설치 블록과 상기 자기 전도성 원형 링의 쌍 중 두 번째 원형 링의 제 2 설치 블록 사이에 제공된다.

복수의 홀이 관통 홀 또는 막힌 홀을 포함할 수 있을 것이고, 그리고 복수의 자기 요소가 원통형 구조를 가질 수 있고, 상기 복수의 자기 요소의 각각의 2개의 단부 면이 상기 디스크의 2개의 단부 면과 같은 높이를 가진다. 상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면이 자기 전도성 재료의 대향하는 링 시트들에 의해서 형성되고 그리고 복수의 치형부가 대향하는 링 시트들의 구조화된 세그먼트들에 의해서 형성된다. 대향하는 링 시트들의 구조화된 세그먼트는 각각의 링 시트의 중심을 향해서 테이퍼져 있을 것이다. 디스크 형상의 구조물이 상기 제 1 샤프트에 연결되고, 그리고 상기 중공형 디스크 구조물이 상기 제 2 샤프트에 연결되며, 상기 센서 배열체는 상기 디스크 형상의 구조물과 상기 중공형 디스크 구조물 사이의 상대적인 회전을 기초로 인가되는 토크를 결정하도록 구성된다.

또한, 전술한 바와 같은 토크 센서의 개념에서, 축을 가지는 제 1 샤프트, 상기 제 1 샤프트와 동축적인 제 2 샤프트, 및 상기 제 1 샤프트에 연결된 구조물이 제공될 수 있을 것이다. 상기 구조물은 복수의 자기 요소를 포함하고, 상기 복수의 자기 요소의 각각은, 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 자기 모멘트를 가진다. 상기 복수의 자기 요소가 상기 구조물의 홀 내에 배열되고, 상기 홀은 상기 구조물의 제 1 단부 면으로부터 상기 구조물의 제 2 단부 면까지 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 방향을 따라 연장한다. 상기 자기 요소는 상기 구조물의 단부 면과 같은 높이의 단부 면을 가질 수 있을 것이다. 복수의 자기 요소가 교번적인 극성을 가질 수 있고, 그에 따라 인접한 자기 요소가 반대 방향의 자기 모멘트를 가진다. 상기 구조물이 디스크-형상의 원형 구조물이다. 상기 복수의 자기 요소가 상기 디스크-형상의 원형 구조물의 중심을 중심으로 하는 원을 따라서 분포되고, 상기 복수의 자기 요소는 상기 디스크-형상의 원형 구조물의 반경 보다 짧은 중심으로부터의 거리를 가진다. 상기 구조물은 중공형 구조물 내에 배열될 수 있고, 그리고 상기 중공형 구조물이 복수의 자기 전도성 치형부를 포함할 수 있을 것이다. 복수의 자기 전도성 치형부가 서로 대향하도록 상기 중공형 구조물의 단부 면 상에 제공될 수 있고 그리고 상기 구조물이 각각의 대향 치형부 및 각각의 대향 공간 사이에서 연장할 수 있을 것이다. 복수의 자기 전도성 치형부의 각각이 상기 중공형 구조물의 중심선을 향하는 방향으로, 즉 상기 중공형 구조물의 상기 링-형상의 단부 면들의 중심들을 연결하는 라인을 향하는 방향으로 연장될 수 있을 것이다. 복수의 자기 전도성 치형부의 각각이 상기 중공형 디스크 구조물의 중심선을 향하는 방향으로 테이퍼져 있다.

자기 토크 센서에서, 구동 스테이지가 디스크 및 원통형 본체를 포함할 수 있을 것이고, 상기 디스크의 중심에 위치된 원통형 본체가 상기 구동 샤프트와 연결될 수 있고, 자기 요소가 내부에 배열된 T 홀이 디스크 상에 배열되고, 상기 T는 4 이상의 짝수이고, 상기 자기 요소가 내부에 배열된 홀이 상기 디스크의 중심을 중심으로 하는 동일한 원주 상에 균일하게 분포되고, 그리고 상기 디스크의 동일한 단부 면 상의 인접한 홀 내의 자기 요소의 S-극 및 N-극이 교번적으로 배열된다.

자기 요소가 내부에 배열된 홀을 원형 홀로서 이용하는 것은, 예를 들어 매우 정밀하게 이루어질 수 있는 드릴링에 의해서 용이하게 제조될 수 있게 한다. 동시에, 자기 요소가 원형 구조물로 제조되고, 그러한 원형 구조물은 원형 관통 홀 내로 용이하게 설치될 수 있다. 자기 요소의 2개의 단부 면이 디스크의 2개의 단부 면과 같은 높이일 수 있고, 그리고 자기 요소가 치형부에 상응하고, 이는 디스크의 회전 중에 자기 요소와 치형부 사이에서 간섭이 발생하는 것을 방지하며, 그리고 결과적으로, 구동 스테이지와 피동 스테이지 사이의 상대적인 회전이 보장된다.

전술한 구조에서, 구동 스테이지가 링 시트로 주로 이루어지고, 그리고 상기 구동 스테이지의 디스크가 기계적인 설치에 의해서 2개의 링 시트들 사이에 샌드위치된다. 또한, 2개의 링 시트의 엣지 부분이 외부 원형 링을 통해서 연결되고, 그리고 상기 디스크가 상기 2개의 링 시트들 사이에서 상기 링 시트들에 대해서 상대적으로 회전될 수 있도록 위치된다.

상기 피동 스테이지가, 자기 요소의 수의 절반의 수의 대칭적인 섹터를 가지는 높은 자기 전도성 재료로 이루어진 치형부-형상의 링을 구비할 수 있을 것이다. 섹터가, 중심 원으로서 상기 디스크의 축을 가지고, 상기 원주 상에서 실질적으로 균일하게 분할되도록 보장된다. 상기 치형부들 사이의 공간이 치형부와 동일한 구조를 가지는 섹터-형상의 구조물일 수 있을 것이다. 자기 요소가 상기 섹터-형상의 치형부 및 상기 섹터-형상의 공간에 대향될 수 있고, 그에 따라, 영구적인 자기 요소에 의해서 생성된 자기장을 효과적으로 수용할 수 있을 것이다.

실시예의 자기 토크 센서에서, 플럭스 집중기가 원형 링 시트 및 설치 블록을 포함하고, 상기 2개의 원형 링 시트가 외부 원형 링의 2개의 링 시트들 사이의 조인트에 각각 위치되고, 그리고 피동 스테이지가 상기 원형 링 시트에 대해서 회전될 수 있고, 상기 2개의 원형 링 시트의 각각이 설치 블록을 구비하고, 상기 2개의 설치 블록이 대향 위치들에 배열되고, 그리고 상기 자기장 센서가 상기 2개의 설치 블록들 사이의 갭 내에 배열될 수 있을 것이다.

요약하면, 전술한 기술적 해결책이 이용되기 때문에, 실시예가 여러 가지 유리한 효과를 가진다. 예를 들어, 실시예의 자기 토크 센서에서, 자기 요소가, 자기장 신호의 추출에 유리한, 높은 자기 세기를 생성하는, 경질 재료로 제조될 수 있고; 상기 구동 스테이지 및 상기 피동 스테이지는 서로로부터 분리될 수 없고, 그에 따라 배치가 용이해진다. 설치 중에 굴대 중심을 배치하는 문제가 또한 완화된다.

또한, 실시예의 자기 토크 센서에서, 저장될 때, 구동 스테이지 및 피동 스테이지를 동축적으로 유지하기 위해서, 각각이 성분이 액세서리 샤프트를 초기에 구비하고, 그리고 설치 후에, 상기 액세서리 샤프트가 반출되거나 유지될 수 있고, 그러한 액세서리 샤프트는 센서의 동작에 영향을 미치지 않는다.

동작 중에, 토크 결정 프로세스는 자기장의 변화를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 자기장의 변화는 복수의 자기 요소를 가지는 제 1 구조물과 복수의 자기 전도성 치형부를 가지는 제 2 중공형 구조물 사이의 제 1 축 주위의 상대적인 회전에 의해서 유발되고, 상기 복수의 자기 요소의 각각은 상기 제 1 축에 평행한 방향의 자기 모멘트를 가진다. 검출된 자기장의 변화를 기초로 인가되는 토크를 결정한다.

전술한 설명에서, 당업자가 여기에서 개시된 기술을 실시할 수 있을 정도로 구체적으로 실시예를 여기에서 도시하고 설명하였다. 다른 실시예가 그로부터 유도되고 이용될 수 있을 것이고, 그에 따라 구조적 및 논리적 치환들 및 변화들이 이러한 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고도 이루어질 수 있을 것이다.

그에 따라, 이러한 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해지 않아야 하고, 그리고 여러 실시예의 범위가 청구항 및 그러한 청구항에 포함되는 균등물의 전체 범위에 의해서만 결정된다.

본 발명의 청구 대상의 그러한 실시예가 여기에서, 단지 편의성을 위해서 그리고 하나 이상이 사실상 개시는 경우에 임의의 하나의 발명 또는 발명적 개념으로 이러한 적용예의 범위를 자발적으로 제한하기 위한 의도 없이, 개별적으로 및/또는 집합적으로, "발명"이라는 용어로 언급될 수 있다. 그에 따라, 비록 특정 실시예가 여기에서 설명되고 도시되었지만, 동일한 목적을 달성하기 위해서 계산된 임의 배열체가 도시된 특정 실시예에 대해서 치환될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 이러한 개시 내용은 여러 실시예들의 임의의 그리고 모든 각색 및 변경을 커버하도록 의도된 것이다. 전술한 설명으로부터, 전술한 실시예 및 여기에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예의 조합이 당업자에게 자명할 것이다.

상세한 설명 및 청구항에서 사용된 특정 용어는 매우 넓은 의미로 해석될 수 있다는 것을 추가적으로 인지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 여기에서 사용된 "회로" 또는 "회로망"이라는 용어는 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합을 의미하는 것으로 해석될 수 있을 것이다. "데이터"라는 용어는 아날로그 신호 표상, 디지털 신호 표상, 반송 신호 상의 변조 등과 같은 임의 형태의 표상을 포함하는 것으로 해석될 수 있을 것이다. "정보"라는 용어는, 디지털 정보의 임의 형태에 더하여, 다른 형태의 표현 정보를 또한 포함할 수 있을 것이다. "엔티티(entity)" 또는 "유닛"이라는 용어는, 실시예에서, 임의 디바이스, 장치 회로, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 칩, 또는 다른 반도체뿐만 아니라 논리 유닛 또는 프로토콜 층의 물리적 구현 등을 포함할 수 있을 것이다. 또한, "커플링된" 또는 "연결된"이라는 용어는 직접적인 것뿐만 아니라 간접적인 커플링을 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있을 것이다.

또한, 특정 엔티티와 조합하여 설명된 실시예가, 그러한 엔티티의 구현예에 더하여, 전술한 엔티티의 하나 이상의 하위-엔티티 또는 하위-분할부의 하나 이상의 구현예를 또한 포함한다는 것을 추가적으로 인지할 수 있을 것이다.

본원 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은, 설명으로서 그리고 비제한적으로, 청구 대상이 실시될 수 있는 특정 실시예를 도시한다.

전술한 상세한 설명에서, 개시 내용의 흐름을 위해서, 여러 특징이 하나의 실시예 내에 함께 그룹화되었다는 것을 확인할 수 있을 것이다. 이러한 설명 방법은, 청구된 실시예가 각각의 청구항에 명시적으로 인용된 것 이외의 특징을 필요로 한다는 것을 발명이 반영하는 것으로 해석되지 않아야 할 것이다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 발명적인 청구 대상은 하나의 개시된 실시예의 모든 특징 보다 적은 특징으로 구현된다. 따라서, 이하의 청구항은 여기에서 상세한 설명에 포함되고, 각각의 청구항이 독립된 실시예로서 그 자체적으로 존재할 수 있을 것이다. 각각의 청구항이 독립적인 실시예로서 그 자체적으로 존재할 수 있지만, - 비록 종속 청구항이 청구항에서 하나 이상의 다른 청구항과의 특정 조합을 언급할 수 있지만 - 다른 실시예가 또한 그러한 청구항과 각각의 다른 종속 청구항의 청구 대상과의 조합을 포함할 수 있을 것이다. 특정 조합이 의도되지 않았다는 것을 기술하고 있지 않다면, 그러한 조합은 여기에서 제시된 것이 될 것이다. 또한, 해당 청구항이 독립 청구항에 대해서 직접적으로 종속되는 것으로 기재되지 않은 경우에도, 청구항의 특징이 임의의 다른 독립 청구항에 포함되도록 의도되어 있다.

또한, 다른 설명이 없는 경우에, 이러한 설명은, 반전된 또는 상호교환된 방식으로 하나 이상의 설명된 특징, 요소 등을 또한 포함하도록 의도된 것이다.

또한, 명세서 내에 또는 청구항 내에 개시된 방법이 이러한 방법의 각각의 단계를 실시하기 위한 수단을 가지는 장치에 의해서 구현될 수 있다는 것을 추가적으로 인지할 수 있을 것이다.

또한, 명세서 또는 청구항 내에 개시된 복수의 단계 또는 기능의 개시 내용이 특정 순서 내에 있도록 이해되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 단계 또는 기능이 기술적인 이유로 상호교환될 수 없다는 것을 설명하고 있지 않은 경우에, 복수의 단계 또는 기능에 관한 개시 내용은 특별한 순서로 제한되지 않을 것이다.

또한, 일부 실시예에서, 단일 단계가 복수의 하위-단계를 포함하거나 복수의 하위-단계로 분할될 수 있을 것이다. 그러한 하위-단계는, 명백하게 배제된 경우가 아니면, 이러한 단일 단계의 개시 내용에 포함되고 그 일부가 될 수 있을 것이다.

Claims (26)

1. 센서 배열체에 있어서,
   디스크 형상의 구조물로서, 복수의 자기 요소가 적어도 상기 디스크 형상의 구조물의 단부 면(end face) 상에 제공되는, 디스크 형상의 구조물;
   중공형 디스크 구조물로서, 상기 중공형 디스크 구조물이 2개의 단부 면을 포함하고, 상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면의 각각이 서로 이격된 복수의 치형부를 포함하며, 상기 2개의 단부 면 상의 치형부가 대향 위치들에 배열되고, 그리고 각각의 동일한 단부 면 상에 제공된 치형부가 서로로부터 이격되고, 상기 디스크 형상의 구조물이 상기 중공형 디스크 구조물에 대해서 회전될 수 있는, 상기 중공형 디스크 구조물; 및
   상기 복수의 자석 요소에 의해서 생성된 자기장을 감지하기 위한 자기장 센서를 포함하는
   센서 배열체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 치형부가 상기 중공형 디스크 구조물의 중심을 중심으로 하는 원주 상에 분포되고, 상기 복수의 자기 요소는 상기 디스크 형상의 구조물의 중심을 중심으로 하는 원주 상에 분포되는
   센서 배열체.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 치형부의 각각이 중심을 향하는 방향으로 연장되는
   센서 배열체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 복수의 치형부의 각각이 상기 중공형 디스크 구조물의 중심을 향하는 방향으로 테이퍼져 있는
   센서 배열체.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 각각의 자기 요소의 자기 모멘트의 방향이 상기 디스크 형상의 구조물의 단부 표면에 직교하도록, 상기 자기 요소가 상기 디스크 형상의 구조물 내에 배열되는
   센서 배열체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스크 형상의 구조물이 제 1 샤프트에 연결되고 그리고 상기 중공형 디스크 구조물이 상기 제 1 샤프트와 동축적인 제 2 샤프트에 연결되며, 상기 각각의 자기 요소에 대해서 상기 자기 모멘트의 방향이 상기 제 1 샤프트의 축 및 상기 제 2 샤프트의 축에 평행하도록 상기 복수의 자기 요소가 배열되는
   센서 배열체.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스크 형상의 구조물이 복수의 홀을 포함하고, 상기 복수의 홀은 상기 디스크 형상의 구조물의 2개의 단부 면 중 하나로부터 상기 디스크 형상의 구조물의 2개의 단부 면 중 다른 하나로 연장하고, 상기 복수의 자기 요소가 상기 복수의 홀 내에 배열되는
   센서 배열체.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 복수의 자기 요소는 교번적인 극성 방식으로 배열되고, 인접한 자기 요소가 반대의 자기 극성을 가지는
   센서 배열체.
9. 제 1 항에 있어서,
   자기 전도성 원형 링 시트의 쌍을 더 포함하고, 상기 자기 전도성 원형 링 시트의 쌍이 상기 중공형 디스크 구조물을 적어도 부분적으로 둘러싸는
   센서 배열체.
10. 제 9 항에 있어서,
    자속이 상기 자기장 센서로 안내되도록, 상기 자기 전도성 원형 링 시트의 쌍이 자기장 센서의 설치를 위한 설치 블록을 포함하는
    센서 배열체.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자기장 센서가 상기 자기 전도성 원형 링의 쌍 중 첫 번째 원형 링의 제 1 설치 블록과 상기 자기 전도성 원형 링의 쌍 중 두 번째 원형 링의 제 2 설치 블록 사이에 제공되는
    센서 배열체.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 홀이 복수의 원형 관통 홀이고, 그리고 상기 복수의 자기 요소가 원통형 구조를 포함하고, 상기 복수의 자기 요소의 각각의 2개의 단부 면이 상기 디스크의 2개의 단부 면과 같은 높이를 가지는
    센서 배열체.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공형 디스크 구조물의 2개의 단부 면이 자기 전도성 재료로 이루어진 대향하는 링 시트들에 의해서 형성되고, 그리고 상기 복수의 치형부가 상기 대향하는 링 시트들의 구조화된 세그먼트들에 의해서 형성되는
    센서 배열체.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 대향하는 링 시트들의 구조화된 세그먼트가 각각의 링 시트의 중심을 향해서 테이퍼져 있는
    센서 배열체.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 구조물이 제 1 샤프트에 연결되고, 그리고 상기 중공형 디스크 구조물이 제 2 샤프트에 연결되며, 상기 센서 배열체는 상기 디스크 형상의 구조물과 상기 중공형 디스크 구조물 사이의 상대적인 회전을 기초로 인가되는 토크를 결정하도록 구성되는
    센서 배열체.
16. 토크 센서에 있어서,
    축을 가지는 제 1 샤프트,
    상기 제 1 샤프트와 동축적으로 제공된 제 2 샤프트, 및
    상기 제 1 샤프트에 연결된 구조물을 포함하고,
    상기 구조물이 복수의 자기 요소를 포함하고, 상기 복수의 자기 요소의 각각은 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 자기 모멘트를 가지는
    토크 센서.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 요소가 상기 구조물의 홀 내에 배열되고, 상기 홀은 상기 구조물의 제 1 단부 면으로부터 상기 구조물의 제 2 단부 면까지 상기 제 1 샤프트의 축에 평행한 방향을 따라 연장하는
    토크 센서.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 요소가 상기 구조물의 단부 면과 같은 높이의 단부 면을 가지는
    토크 센서.
19. 제 16 항에 있어서,
    인접한 자기 요소가 반대 방향의 자기 모멘트를 가지도록, 상기 복수의 자기 요소가 교번적인 극성을 가지는
    토크 센서.
20. 제 16 항에 있어서,
    상기 구조물이 디스크-형상의 원형 구조물인
    토크 센서.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 요소가 상기 디스크-형상의 원형 구조물의 중심을 중심으로 하는 원을 따라서 분포되고, 상기 복수의 자기 요소는 상기 디스크-형상의 원형 구조물의 반경 보다 짧은 중심으로부터의 거리를 가지는
    토크 센서.
22. 제 16 항에 있어서,
    상기 구조물이 중공형 구조물 내에 배열되고, 상기 중공형 구조물이 복수의 자기 전도성 치형부를 포함하는
    토크 센서.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 전도성 치형부가 서로 대향하도록 상기 중공형 구조물의 단부 면 상에 제공되고, 상기 구조물이 각각의 대향 치형부 사이에서 연장하는
    토크 센서.
24. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 전도성 치형부의 각각이 상기 중공형 구조물의 중심선을 향하는 방향으로 연장하는
    토크 센서.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 자기 전도성 치형부의 각각이 상기 중공형 디스크 구조물의 중심선을 향하는 방향으로 테이퍼져 있는
    토크 센서.
26. 토크를 결정하는 방법에 있어서,
    자기장의 변화를 검출하는 단계로서, 상기 자기장의 변화는 복수의 자기 요소를 가지는 제 1 구조물과 복수의 자기 전도성 치형부를 가지는 제 2 중공형 구조물 사이의 제 1 축 주위의 상대적인 회전에 의해서 유발되고, 상기 복수의 자기 요소의 각각이 제 1 축에 평행한 방향의 자기 모멘트를 가지는, 자기장 변화 검출 단계, 및
    상기 자기장의 검출된 변화를 기초로, 인가되는 토크를 결정하는 단계를 포함하는
    토크 결정 방법.

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