KR20190136632A - 모터 센서 마그넷 조립 구조 - Google Patents

모터 센서 마그넷 조립 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 모터 센서 마그넷 조립 구조는, 모터의 회전축에 결합되어 모터의 회전 위치를 자기 신호를 통해 MPS(Motor Position Sensor)에 비접촉식으로 전달하는 모터 센서 마그넷 조립 구조로서, 일측 단부가 상기 회전축의 일단에 접하며 배치된 비자성의 스페이서; 상기 스페이서의 타측 단부에 배치되어 자기 신호를 발생시키는 센서 마그넷; 및 상기 센서 마그넷 및 상기 스페이서가 상기 회전축에 고정되도록 고정력을 제공하며 상기 회전축에 결합된 케이스; 를 포함한다.

Description

모터 센서 마그넷 조립 구조{Motor Sensor Magnet Assembly Structure}
본 발명은 모터의 회전축의 회전 위치를 자기 신호를 통해 모터 포지션 센서(MPS, Motor Position Sensor)에 비접촉식으로 전달하는 모터 센서 마그넷 조립 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 종래 센서 마그넷 조립 구조에 비하여 경량화 및 부품 비용 절감이 가능하고, 견고한 조립 구조를 통해 이탈에 대한 저항성도 우수할 뿐만 아니라, 센서 마그넷의 크기 확대가 가능하여 모터 센서 마그넷의 회전 위치 검출 성능을 향상시키는 모터 센서 마그넷 조립 구조에 관한 것이다.
BLAC(Brushless AC) 타입의 모터는 제어를 위하여 회전 위치(Motor Position) 정보를 ECU(Electronic Control Unit)에 전달하여야 한다. 이를 위하여, 모터의 회전축 단부에 부착된 센서 마그넷이 자기 신호(Magnetic Flux)를 ECU의 MPS(Motor Position Sensor)에 비접촉식으로 전달한다.
도 1 내지 3에는 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조가 나타나 있다. 이를 참조하면, 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조는 3상 단자(T)를 가지는 교류모터로 나타나 있는 모터(1)의 회전축(10) 단부에 결합된 홀더(Holder, 20), 상기 홀더(20)에 부착된 센서 마그넷(30)을 포함한다.
회전축(10)은 스틸 재질로 이루어진 약자성체이므로 센서 마그넷(30)이 인접 배치될 경우 자기 누설이 발생하여 자력이 약해지므로 상기 MPS가 정확한 정보를 감지할 수 없게 된다. 이러한 이유에서 회전축(10)의 단부와 센서 마그넷(30) 사이에 자기가 흐르지 않는 황동 등과 같은 재질로 이루어진 홀더(Holder, 20)가 배치된다.
조금 더 구체적으로 살펴보면, 홀더(20)의 일측에 형성된 끼움부(21)가 회전축(10)의 끼움홈(11)에 끼워짐으로써 홀더(20)가 회전축(10)에 결합되고, 홀더(20)의 타측에 형성된 안착홈(23)에 센서 마그넷(30)이 안착되되 접착제에 의해 센서 마그넷(30)의 고정이 이루어지는 구조를 가지고 있다. 센서 마그넷(30)은 ECU(3)에 결합된 MPS(5)로 자기력을 통해 비접촉식으로 회전 정보를 전달한다.
이와 같은 종래의 모터 센서 마그넷 조립 구조는, 홀더(20)가 외부로 드러나는 형태를 가지며 센서 마그넷(30)을 회전축(10) 상에 고정시키는 역할을 수행하므로, 안정적인 고정 및 변형 방지를 위해 홀더(20)의 재질로 황동 등과 같은 비자성 금속 재질을 사용하였다. 그 결과 재료 자체의 비용 및 높은 가공비로 인해 부품 가격의 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 중량도 무거워 잠재적인 진동, 충격으로 인한 이탈에도 취약한 문제가 있었다.
또한, 센서 마그넷(30) 역시 홀더(20) 상에 접착되어 있는 것에 불과하여 이탈에 취약하였으며, 자석의 크기가 클수록 감지에 유리함에도 안착홈(23) 상에 안착되는 구조로 인하여 자석의 크기가 제한되어 자기력 측면에서도 제약이 있었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은, 종래 센서 마그넷 조립 구조에 비하여 경량화 및 부품 비용 절감이 가능하고, 견고한 조립 구조를 통해 이탈에 대한 저항성도 우수한 모터 센서 마그넷 조립 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 종래 센서 마그넷 조립 구조에 비하여 센서 마그넷의 크기 확대가 가능하여 모터 센서 마그넷의 회전 위치 검출 성능을 향상시키는 모터 센서 마그넷 조립 구조를 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 모터 센서 마그넷 조립 구조는, 모터의 회전축에 결합되어 모터의 회전 위치를 자기 신호를 통해 MPS(Motor Position Sensor)에 비접촉식으로 전달하는 모터 센서 마그넷 조립 구조로서, 일측 단부가 상기 회전축의 일단에 접하며 배치된 비자성의 스페이서; 상기 스페이서의 타측 단부에 배치되어 자기 신호를 발생시키는 센서 마그넷; 및 상기 센서 마그넷 및 상기 스페이서가 상기 회전축에 고정되도록 고정력을 제공하며 상기 회전축에 결합된 케이스; 를 포함한다.
이때, 상기 스페이서는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 센서 마그넷은 상기 스페이서의 타측 단부를 전체적으로 커버하며 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 스페이서의 타측 단부 및 상기 타측 단부에 접하는 센서 마그넷의 내측 단부 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되어 있고, 다른 하나에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 케이스는 비자성의 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 케이스는 상기 센서 마그넷의 외측 단부에 접하는 헤드부, 상기 헤드부의 하방으로 연장되어 상기 센서 마그넷, 상기 스페이서 및 상기 회전축의 일부를 감싸는 형태로 형성된 바디부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤드부에는 상기 센서 마그넷의 일부를 노출시키는 윈도우가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 회전축은 외주면 중 상기 바디부의 내주면과 접하는 부분에 형성된 그루브를 포함하고, 상기 바디부는 내주면 중 상기 그루브와 접하는 부분에 상기 그루브에 삽입 고정될 수 있는 형태로 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 전술한 구성을 통해 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명은 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조에 비하여 경량화 및 부품 비용 절감이 가능하고, 견고한 조립 구조를 통해 이탈에 대한 저항성도 우수한 모터 센서 마그넷 조립 구조를 제공한다.
본 발명은 종래 센서 마그넷 조립 구조에 비하여 센서 마그넷의 크기 확대가 가능하여 모터 센서 마그넷의 회전 위치 검출 성능을 향상시키는 모터 센서 마그넷 조립 구조를 제공한다.
도 1은 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조의 사시도이다.
도 2는 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조의 분해 사시도를 도 1의 A-A' 부분에 따라 절제된 형태로 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 A-A' 부분의 단면도 및 MPS(Motor Position Sensor)가 결합된 ECU(Electronic Control Unit)를 함께 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 센서 마그넷 조립 구조의 사시도이다.
도 5는 도 4의 B-B' 부분의 단면 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해 사시도이다.
도 7은 도 4의 B-B' 부분의 단면도 및 MPS(Motor Position Sensor)가 결합된 ECU(Electronic Control Unit)를 함께 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 스페이서 및 센서 마그넷의 형태가 변형된 실시예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 센서 마그넷 조립 구조의 사시도이고, 도 5는 도 4의 B-B' 부분의 단면 사시도이며, 도 6은 도 5의 분해 사시도이다. 또한, 도 7은 도 4의 B-B' 부분의 단면도 및 MPS(Motor Position Sensor)가 결합된 ECU(Electronic Control Unit)를 함께 도시한 도면이다.
도 4 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 센서 마그넷 조립 구조는, 모터(1)의 회전축에 결합되어 모터(1)의 회전 위치를 자기 신호를 통해 MPS(Motor Position Sensor, 5)에 비접촉식으로 전달하는 모터 센서 마그넷 조립 구조로서, 스페이서(40), 센서 마그넷(30) 및 케이스(50)를 포함한다.
스페이서(40)는 일측 단부가 회전축(10)의 일단에 접하며 배치된 비자성의 부품으로서, 자석을 포함하는 센서 마그넷(30)과 약한 자성을 가지는 회전축(10)을 이격시켜준다. 구체적으로, 스페이서(40)의 전체적인 형상은 회전축(10)의 일단을 연장시켜주는 축 형상으로 이루어질 수 있다.
스페이서(40)는 회전축(10)의 일단에 끼움 결합된 것을 특징으로 할 수 있다. 도 4 내지 7에 나타난 실시예를 살펴보면, 스페이서(40)의 일측 단부에는 끼움부(41)가 돌출 형성되어 있고, 스페이서(40)가 결합되는 회전축(10)의 일단에는 끼움부(41)가 끼움 결합되는 끼움홈(11)이 형성되어 있어 끼움부(41)가 끼움홈(11)에 압입됨으로써 스페이서(40)와 회전축(10)의 결합이 이루어지게 된다.
또한, 스페이서(40)는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명에 따른 모터 센서 마그넷 조립 구조는 후술하는 바와 같이 케이스(50)를 통해 고정이 이루어지므로, 스페이서(40)는 종래 모터 센서 마그넷 조립 구조의 홀더(20)와 달리 센서 마그넷(30)을 고정하는 역할을 전적으로 담당하는 것이 아니므로 경질의 금속 재질이 사용될 필요가 없다. 이와 같은 상황에서 스페이서(40)를 고무 등과 같은 비자성의 탄성 재질로 구성할 경우 경량화, 재료 및 가공 비용의 절감이 가능해진다. 또한, 스페이서(40)가 탄성 재질로 이루어질 경우 온도에 의한 팽창 및 수축이 일어나더라도 유격의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또 한편, 스페이서(40)는 타측 단부에 센서 마그넷(30)의 안착을 위해 형성된 안착홈(43)을 포함할 수도 있다. 본 발명에 의할 경우 종래와 달리 센서 마그넷(30)과 스페이서(40)는 케이스(50)에 의해 커버되며 모터(1)의 회전축(10) 상에 결합되므로 안착홈(43)과 센서 마그넷(30) 사이에 센서 마그넷(30)의 접착을 위한 접착제의 도포는 요구되지 않는다.
다만, 센서 마그넷(30)의 안정적인 안착을 위하여 안착홈(43) 및 안착홈(43)에 접하는 센서 마그넷(30)의 내측 단부 중 어느 하나에는 가이드 돌기(431)가 형성되어 있고, 나머지 다른 하나에는 가이드 돌기(431)가 삽입되는 가이드 홈(31)이 형성되는 것이 바람직하다. 도 6을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에서, 가이드 돌기(431)는 안착홈(43) 상에 형성되어 있고, 가이드 홈(31)은 센서 마그넷(30) 상에 형성된 것을 확인할 수 있다.
센서 마그넷(30)은 스페이서(40)의 타측 단부에 배치되어 자기 신호를 발생시킨다. 센서 마그넷(30)이 발생시키는 자기 신호를 통해 모터의 회전 위치가 ECU(3)에 결합된 MPS(5)에 비접촉식으로 전달된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 스페이서(40)의 안착홈(43)과 접하는 센서 마그넷(30)의 내측 단부에는 가이드 홈(31)이 형성될 수 있다.
도 8에는 도 7에서 스페이서(40) 및 센서 마그넷(30)의 형태가 변형된 실시예가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 센서 마그넷(30)은 스페이서(40)의 타측 단부를 전체적으로 커버하며 배치된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 스페이서(40)의 타측 단부에는 안착홈(43)이 형성되지 않고, 스페이서(40)의 타측 단부 전체를 커버하는 크기 및 형상을 가지는 센서 마그넷(30)이 배치될 수 있다.
종래의 모터 센서 마그넷 조립 구조의 경우 센서 마그넷(30)이 홀더(20)의 안착홈(23)에 접착제에 의해 접착됨으로써 고정이 이루어졌으므로 접착제의 도포 및 안정적인 고정을 위해 센서 마그넷(30)의 안착을 위한 안착홈(23)이 사실상 필수적으로 요구되었다. 따라서 안착홈(23)의 형성을 위한 테두리의 부피 만큼 센서 마그넷(30)의 크기 손실이 불가피하였으며, 자석 면적 증가를 통한 자기력 강화에 한계가 있었다.
그러나 본 발명에 의할 경우 센서 마그넷(30)과 스페이서(40)가 이들을 커버하며 모터(1)의 회전축(10)에 결합되는 케이스(50)에 의해 회전축(10)에 고정되므로 스페이서(40)는 타측 단부에 센서 마그넷(30)의 안착을 위한 안착홈(43)을 필수적으로 포함하지 않아도 된다. 따라서 센서 마그넷(30)의 크기를 스페이서(40)의 타측 단부를 전체적으로 커버하는 크기로 증가시킬 수 있게 되며, 이를 통해 자석 면적의 증가를 통한 자기력 강화를 달성하여 모터(1)의 회전 위치 전달의 정확성을 향상시킬 수 있게 된다.
물론, 이 경우에도 센서 마그넷(30)의 안정적인 안착을 위하여 스페이서(40)의 타측 단부 및 상기 타측 단부에 접하는 센서 마그넷(30)의 내측 단부 중 어느 하나에는 가이드 돌기(431)가 형성되어 있고, 다른 하나에는 가이드 돌기(431)가 삽입되는 가이드 홈(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 도 8의 실시예에서는 가이드 돌기(431)가 스페이서(40)의 타측 단부에 형성되어 있고, 가이드 홈(31)이 센서 마그넷(30)의 내측 단부에 형성되어 있다.
케이스(50)는 센서 마그넷(30) 및 스페이서(40)가 회전축(10)에 고정되도록 고정력을 제공하며 회전축(10)에 결합된다. 케이스(50)는 일측이 개방된 원통형 캡 형상으로 이루어질 수 있다. 케이스(50)는 센서 마그넷(30) 및 스페이서(40)를 감싸는 형태로 커버하며 모터(1)의 회전축(10)에 결합됨으로써 본 발명의 모터 센서 마그넷 조립 구조가 회전축(10)에 고정되도록 해준다.
즉, 본 발명에 의할 경우 케이스(50)에 의한 견고한 결합 구조를 통해 종래 센서 마그넷(30)의 안정적 고정을 위해 비자성의 금속 재질로 재질이 제한되었던 홀더(20)를 비자성 탄성 재질의 스페이서(40)로 대체될 수 있게 되고, 센서 마그넷(30)의 고정을 위한 접착층도 생략할 수 있게 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 센서 마그넷(30)의 크기 상의 제약도 완화해줌으로써 센서 마그넷(30)의 크기 확대를 통한 회전 위치 전달의 정확성도 향상시킬 수 있게 된다.
조금 더 상세하게 살펴보면, 케이스(50)는 센서 마그넷(30)의 외측 단부에 접하는 헤드부(51), 헤드부(51)의 하방으로 연장되어 센서 마그넷(30), 스페이서(40) 및 회전축(10)의 일부를 감싸는 형태로 형성된 바디부(53)를 포함할 수 있다.
이때, 헤드부(51)에는 센서 마그넷(30)의 일부를 노출시키는 윈도우(511)가 형성되는 것이 바람직하다. 윈도우(511)를 통해 센서 마그넷(30)의 자속이 케이스(50)에 의해 방해 받지 않고 더욱 원활하게 전달될 수 있게 된다.
또한, 회전축(10)이 외주면 중 바디부(53)의 내주면과 접하는 부분에 형성된 그루브(13)를 포함하고 있음을 전제로, 바디부(53)는 내주면 중 그루브(13)와 접하는 부분에 그루브(13)에 삽입 고정될 수 있는 형태로 형성된 돌출부(531)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같은 결합 형태는 클린칭(clinching) 가공 등을 통해서 이루어질 수도 있다.
한편, 케이스(50)는 비자성의 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 케이스(50)가 자성체인 경우 자기 누설이 발생하여 정확한 회전 위치의 전달이 어렵기 때문이다. 구체적인 예를 들면, 비자성의 스테인리스가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 모터
3: ECU
5: MPS
10: 회전축
11: 끼움홈 13: 그루브
20: 홀더
30: 센서 마그넷
31: 가이드 홈
40: 스페이서
41: 끼움부 43: 안착홈
431: 가이드 돌기
50: 케이스
51: 헤드부 511: 윈도우
53: 바디부 531: 돌출부

Claims (8)

  1. 모터의 회전축에 결합되어 모터의 회전 위치를 자기 신호를 통해 MPS(Motor Position Sensor)에 비접촉식으로 전달하는 모터 센서 마그넷 조립 구조로서,
    일측 단부가 상기 회전축의 일단에 접하며 배치된 비자성의 스페이서;
    상기 스페이서의 타측 단부에 배치되어 자기 신호를 발생시키는 센서 마그넷; 및
    상기 센서 마그넷 및 상기 스페이서가 상기 회전축에 고정되도록 고정력을 제공하며 상기 회전축에 결합된 케이스; 를 포함하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 마그넷은 상기 스페이서의 타측 단부를 전체적으로 커버하며 배치된 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서의 타측 단부 및 상기 타측 단부에 접하는 센서 마그넷의 내측 단부 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되어 있고, 다른 하나에는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 비자성의 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 센서 마그넷의 외측 단부에 접하는 헤드부, 상기 헤드부의 하방으로 연장되어 상기 센서 마그넷, 상기 스페이서 및 상기 회전축의 일부를 감싸는 형태로 형성된 바디부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤드부에는 상기 센서 마그넷의 일부를 노출시키는 윈도우가 형성된 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 회전축은 외주면 중 상기 바디부의 내주면과 접하는 부분에 형성된 그루브를 포함하고,
    상기 바디부는 내주면 중 상기 그루브와 접하는 부분에 상기 그루브에 삽입 고정될 수 있는 형태로 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 센서 마그넷 조립 구조.
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