KR20210070069A - 센싱 장치 - Google Patents

Abstract

실시예는 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고, 반경방향으로 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 제1 센서와 콜렉터와 커버을 더 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 콜렉터와 상기 제1 콜렉터 내에 배치되는 제2 콜렉터를 포함하고, 반경방향으로 상기 제1 센서는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되고, 상기 커버는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터의 상측에 배치되어, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하는 센싱 장치를 제공할 수 있다.

Description

센싱 장치{APPARATUS FOR SENSING}

실시예는 센싱 장치에 관한 것이다.

파워 스티어링 시스템(Electronic Power System, 이하, 'EPS'라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행을 가능하게 한다.

EPS는 적절한 토크를 제공하기 위하여, 조향축의 토크, 조향각 등을 측정하는 센서 조립체를 포함한다. 상기 센서 조립체는 조향축에 걸리는 토크를 측정하는 토크 센서와 조향축의 각가속도를 측정하는 인덱스 센서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 조향축은 핸들에 연결되는 입력축, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 포함할 수 있다.

상기 토크 센서는 토션바의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고 인덱스 센서는 출력축의 회전을 감지하여, 조향축의 각가속도를 측정한다. 센서 조립체에서, 상기 토크 센서와 인덱스 센서는 함께 배치되어 일체로 구성될 수 있다.

상기 토크 센서는 하우징, 로터, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 콜렉터를 포함하여 상기 토크를 측정할 수 있다.

이때, 상기 토크 센서는 마그네틱 타입의 구조로서, 상기 콜렉터가 스테이터 투스의 외측에 배치되는 구조로 제공될 수 있다.

그러나, 외부의 자기장이 생성될 때, 상기 구조에서 상기 콜렉터가 외부 자기장의 통로 역할을 수행하기 때문에, 홀 아이씨(Hall IC)의 자속 값에 영향을 주는 문제가 있다. 그에 따라, 상기 토크 센서의 출력값에 변화가 발생하여 토션바의 비틀림 정도를 정확히 측정할 수 없는 문제가 발생한다.

특히, 차량에 전장화가 많아짐에 따라 외부 자계에 의해 상기 토크 센서가 영향을 받을 수 있는 경우가 많아지기 때문에, 외부 자계에 영향을 받지 않는 토크 센서가 요청되고 있는 실정이다.

또한, 환형의 콜렉터의 경우, 하우징이 유동하는 경우, 콜렉터가 배치된 하우징과 스테이터 투스가 편심되면서, 콜렉터와 스테이터 투스의 반경 방향 길이가 달라져, 측정 자속의 민감도가 증가하는 문제점이 있다.

또한, 반경방향으로 마주보고 배치되는 2개의 콜렉터를 하우징에 융착하여 고정시킬 수 있다. 이때. 융착 과정에서 축방향으로 하중이 작용하면서 콜렉터가 변형되어, 반경방향으로, 콜렉터와 콜렉터 사이의 갭이 달라지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 융착 후 돌기 구조가 열화되면서 콜렉터의 위치가 변경되는 문제가 발생한다. 콜렉터와 콜렉터 사이의 갭이 달라지면 센서 성능에 치명적인 문제가 발생할 수 있다.

실시예는 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 회피할 수 있는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

특히, 실시예는, 콜렉터를 하우징에 고정하는 과정에서, 콜렉터가 변형되는 것을 방지하는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고, 반경방향으로 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 제1 센서와 콜렉터와 커버을 더 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 콜렉터와 상기 제1 콜렉터 내에 배치되는 제2 콜렉터를 포함하고, 반경방향으로 상기 제1 센서는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되고, 상기 커버는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터의 상측에 배치되어, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하는 센싱 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 센서가 배치되는 회로기판을 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 복수의 제2 돌기를 포함하고, 반경방향으로, 상기 복수의 제2 돌기는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되고, 상기 복수의 제2 돌기는 상기 커버에 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 상기 커버의 제1 면과 제2 면을 관통하는 홀을 포함하고, 상기 제2 돌기는 홀을 관통하여 배치되고, 상기 제2 돌기의 단부는 상기 커버의 제1 면과 접촉할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 링형 부재이며, 제1 두께를 갖는 제1 영역과 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 제2 영역을 포함하고, 원주방향으로. 상기 제2 영역은 상기 제1 센서와 대응되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 영역은 상기 제1 면과 연결되는 제3 면과, 상기 제2 면과 연결되는 제4 면을 포함하고, 상기 커버는 상기 제1 면과 연결되는 상기 제3 면의 높이차는, 상기 제2 면과 상기 제4 면의 높이차와 동일할 수 있다.

바람직하게는, 원주방향으로, 상기 제1 센서의 일부는 상기 제1 영역과 오버랩되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 링형 부재이며, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하는 제1 영역과, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하지 않는 제2 영역을 포함하고, 원주방향으로. 상기 제2 영역은 상기 제1 센서와 대응되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단은 상기 커버의 동일 평면과 접촉할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 콜렉터, 상기 제2 콜렉터 및 상기 커버는 각각 링형 부재이고, 반경방향으로 상기 커버의 폭은 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이의 반경방향 거리보다 크고, 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스의 반경방향 거리보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징은 바닥면에 돌출되는 제1 돌기를 포함하고, 상기 제2 돌기는 상기 제1 돌기의 상면에서 돌출되며, 반경방향으로, 상기 제2 돌기는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 센싱 장치는 콜렉터가 유동하여도 측정 자속의 민간도를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 한 쌍의 스테이터 투스 사이에 콜렉터를 배치하고, 상기 콜렉터 사이에 제1 센서를 배치하기 때문에, 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.

또한, 반경 방향으로 상호 이격되게 배치되는 제1 스테이터 투스의 제1 투스와 제2 스테이터 투스의 제2 투스를 오버랩되게 배치하고, 마그넷을 상기 제1 투스와 상기 제2 투스 사이에서 회전시킴으로써, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스가 서로 다른 극으로 대전시킬 수 있다.

또한, 수집되는 플럭스의 크기를 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.

또한, 센싱 장치의 측면에서 유입되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.

또한, 콜렉터를 하우징에 고정하는 과정에서, 콜렉터의 변형을 방지하여, 제1 센서 성능을 확보할 수 있다. 특히, 반경방향으로, 콜렉터와 콜렉터 사이의 갭이 변경되지 않도록 유지하여, 제1 센서 성능을 확보할 수 있다.

실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도,
도 2는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도,
도 3은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도,
도 4는 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도,
도 5 및 도 6은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도,
도 7은 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도,
도 8은 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도,
도 9는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 마그넷을 나타내는 평면도,
도 10은 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면,
도 11은 제2 각도를 도시한 도면,
도 12는 제3 각도를 도시한 도면,
도 13은 제1 각도, 제2 각도 및 제3 각도 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프,
도 14는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도,
도 15는 제1 스테이터 투스를 도시한 사시도,
도 16은 제2 스테이터 투스를 도시한 사시도,
도 17은 제1 스테이터 투스의 평면도,
도 18은 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도,
도 19는 동심원 상에 배치되는 제1 투스와 제2 투스와 제3 투스를 도시한 도면,
도 20은 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도,
도 21은 제3 투스로 안내되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스의 단면
도 22는 제1 콜렉터를 도시한 사시도,
도 23은 제2 콜렉터를 도시한 사시도,
도 24는 제1 콜렉터와 제2 콜렉터와 제1 센서의 평면도,
도 25는 스테이터 투스 및 외부 자기장의 회피 상태를 도시한 도면,
도 26은 하우징과 콜렉터와 커버를 도시한 도면,
도 27은 커버의 사시도,
도 28은 커버의 평면도,
도 29는 커버에 형성된 제1 센서의 회피 구조를 도시한 도면,
도 30은 도 27에서 도시한 커버의 측단면도
도 31은 커버의 제2 영역으로 회피되어 배치되는 제1 센서를 도시한 도면,
도 32는 하우징을 도시한 도면,
도 33은 콜렉터가 커버에 의해 하우징에 고정된 상태를 도시한 사시도,
도 34는 메인 기어와 맞물리는 제1 기어와 제2 기어를 도시한 도면,
도 35는 스테이터 투스에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면,
도 36는 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1 센서의 회피 상태를 도시한 도면,
도 37은 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프,
도 38은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도이다. 도 1 및 2에서 z 방향은 축방향을 의미하며, y 방향은 반경방향을 의미한다. 그리고, 축방향과 반경 방향은 서로 수직한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치는 스테이터(100), 스테이터(100)에 일부가 배치되는 로터(200), 제1 센서(500), 제1 센서(500)와 전기적으로 연결된 회로기판(600), 회로기판(600)이 결합된 하우징(700)을 포함할 수 있다.

여기서, 스테이터(100)는 출력축(미도시)과 연결되고, 스테이터(100)에 적어도 일부가 회전 가능하게 배치되는 로터(200)는 입력축(미도시)과 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 로터(200)는 스테이터(100)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이하, 내측이라 함은 상기 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도이다.

스테이터(100)는 조향축의 출력축(미도시)과 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 스테이터(100)는 스테이터 홀더(110)와, 스테이터 바디(120)와, 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140)를 포함할 수 있다.

스테이터 홀더(110)는 전동식 조향장치의 출력축(Output shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 스테이터 홀더(110)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 홀더(110)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.

스테이터 홀더(110)는 홈(111)을 포함할 수 있다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면에서 오목하게 형성된다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면을 따라 배치된다. 홈(111)에는 별도의 고정부재가 삽입될 수 있다.

스테이터 홀더(110)는 스테이터 바디(120)와 결합할 수 있다.

스테이터 바디(120)는 스테이터 홀더(110)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 스테이터 바디(120)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 홀더(110)와 결합될 수 있다. 스테이터 바디(120)의 외주면에는 메인기어(121)가 형성될 수 있다. 메인기어(121)는 스테이터(120)의 회전력을 제1 기어(도 34의 1000)와 제2 기어(도 34의 1100)에 전달한다.

제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 반경 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 스테이터 바디(120)에 고정될 수 있다. 제1 스테이터 투스(130)는 제1 바디(131)와 제1 투스(132)와 제3 투스(133)를 포함한다. 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141)와 제2 투스(142)를 포함한다.

도 4는 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도이고, 도 5 및 도 6은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 스테이터 바디(120)는 내측부(121)와 외측부(122)와 격판(123)을 포함한다. 내측부(121)와 외측부(122)는 원통 형상이다. 외측부(122)는 반경 방향을 기준으로 내측부(121)의 외측에 이격되게 배치된다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122)를 연결한다. 내측부(121), 외측부(122) 및 격판(123)은 일체일 수 있다. 내측부(121)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 결합될 수 있다. 외측부(122)와 내측부(121) 사이에는 공간(S)이 형성될 수 있다. 격판(123)은 판 형상으로 형성될 수 있다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122) 사이에 배치될 수 있다.

공간(S)은 격판(123)에 의해 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구분될 수 있다. 제1 공간(S1)에는 제1 센서(500)가 배치되고, 제2 공간(S2)에는 마그넷(230)이 배치될 수 있다. 격판(123)은 가상의 수평선(L1)보다 아래에 배치될 수 있다. 여기서. 가상의 수평선(L1)은 축 방향을 기준으로 외측부(122)의 중심을 지난다.

한편, 격판(123)은 제1 홀(124)과 제2 홀(125)을 포함할 수 있다. 제1 홀(124)과 제2 홀(125)은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)의 배치를 위한 것이다.

제1 공간(S1)에는 제1 바디(131)와 제2 바디(141)가 배치될 수 있다. 상기 제2 공간(S2)에는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)가 배치될 수 있다.

제1 홀(124)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)는 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제1 홀(124)의 개수는 제1 투스(132)의 개수와 동일하다. 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 인접하게 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.

제2 홀(125)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 제2 홀(125)은 제1 홀(124)의 내측에 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 투스(142)는 제2 홀(125)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제2 홀(125)의 개수는 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)의 개수와 동일하다. 제2 홀(125)은 내측부(121)의 외주면에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 홀(125)은 내측부(121)의 외주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.

제3 홀(127)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 제3 홀(127)은 원주 방향을 기준으로, 제2 홀(125)과 제2 홀(125) 사이에 배치될 수 이다. 제3 투스(133)는 제3 홀(127)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제3 홀(127)의 개수는 제1 스테이터 투스(130)의 제3 투스(133)의 개수와 동일할 수 있다. 제3 홀(127)은 내측부(121)의 외주면에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 홀(127)은 내측부(121)의 외주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.

제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는, 스테이터 바디(120)의 내측부(121)의 외주면과 외측부(122)의 내주면 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 마그넷(230)의 회전에 의한 대전을 위해 금속 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 제1 스테이터 투스(130)는 본드와 같은 접착부재(미도시)에 의해 외측부(122)의 내주면에 고정될 수 있고, 제2 스테이터 투스(140)는 본드와 같은 접착부재(미도시)에 의해 내측부(121)의 외주면에 고정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 체결부재(미도시) 또는 코킹 방식 등을 통해 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140) 각각은 스테이터 바디(120)에 고정될 수 있다.

격벽(123)의 하측으로 보스(126)가 연장되어 배치된다. 보스(126)의 측벽과 외측부(122)는 이격되어 제1 슬롯(U1)을 형성한다. 제1 투스(132)는 제1 슬롯(U1)에 삽입되어 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다. 그리고 보스(126)의 측벽과 내측부(121)는 이격되어 제2 슬롯(U2)을 형성한다. 제2 투스(142) 및 제3 투스(133)는 제2 슬롯(U2)에 삽입되어 각각 제2 홀(125) 및 제3 홀(127)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다.

제1 슬롯(U1)은 제1 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제1 투스(132)를 제1 홀(124)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.

제2 슬롯(U2)은, 제2 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제2 투스(142) 및 제3 투스(133)을 각각 제2 홀(125) 및 제3 홀(124)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.

도 7은 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고, 도 8은 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도이다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 제1 바디(131)와 제1 바디(131)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제1 투스(132)를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141) 및 제2 바디(141)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제2 투스(142)를 포함할 수 있다.

제1 바디(131)의 상면(131a)을 기준으로 제1 바디(131)의 높이(H1)는 제1 투스(132)의 높이(H2)보다 작다. 그리고, 제2 바디(141)의 상면(141a)을 기준으로 제2 바디(141)의 높이(H3)는 제2 투스(142)의 높이(H4)보다 작다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 투스(132)의 높이(H2)는 제2 투스(142)의 높이(H4)가 상이할 수 도 있다.

도 9는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 마그넷을 나타내는 평면도이다.

도 9를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 제2 스테이터 투스(140)의 외측에 배치된다. 반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이와 같은 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 배열은 자속 누설을 줄이는 효과가 있다.

도 10은 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 마그넷은 제1 극(230A)과 제2 극(230B)을 포함한다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 마그넷의 원주방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.

제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)을 포함할 수 있다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)이 내외측으로 구분된 복층 구조일 수 있다.

제1 극(230A)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 외측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 내측에 배치될 수 있다. 제2 극(230B)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 내측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 외측에 배치될 수 있다.

제1 극(230A)의 N극 영역(NA)과 제2 극(230B)의 S극 영역(SA)은 서로 이웃하게 배치된다. 제1 극(230A)의 S극 영역(SA)과 제2 극(230B)의 N극 영역(NA)은 서로 이웃하게 배치된다.

마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 S극 영역(SA)이 가까워져 S극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 N극 영역(NA)이 가까워지기 때문에 N극으로 대전된다. 또는 마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 N극 영역(NA)이 가까워져 N극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 S극 영역(SA)이 가까워지기 때문에 S극으로 대전된다. 그에 따라, 제1 센서(500)는 제1 스테이터 투스(130), 제2 스테이터 투스(140) 및 콜렉터(도 22의 800)를 통해 인가되는 자계를 통해 각도 측정을 할 수 있다.

실시예에 따른 센싱 장치는, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩된다. 제2 투스(142)의 양 끝이 제1 투스(132)에 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)를 위치 및 크기를 설계하는데 있어서, 제1 각도(Θ1)와 제2 각도(도 11의 Θ2)와 제3 각도(도 12의 Θ3)가 동일할 수 있다.

제1 각도(Θ1)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로 제1 극(230A)의 양 끝이 이루는 각도를 나타낸다. 예를 들어, 제1 극(230A)이 8개 제2 극(230B)이 8개인 경우, 제1 각도(Θ1)는 22.5°일 수 있다.

도 11은 제2 각도(Θ2)를 도시한 도면이고, 도 12는 제3 각도(Θ3)를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 제2 각도(Θ2)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제1 투스(132)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제1 투스(132)의 지점에 해당한다. 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)란, 축 방향을 기준으로, 마그넷(230)의 상면(231a)과 하면(231b)이 이루는 높이를 의미한다. 기준점(G)에서 제1 투스(132)와 제1 투스(132) 사이의 각도(Θ4)는 제2 각도(Θ2)와 동일할 수 있다.

도 12를 참조하면, 제3 각도(Θ3)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제2 투스(142)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제2 투스(142)의 지점에 해당한다. 기준점(G)에서 제2 투스(142)와 제2 투스(142) 사이의 각도(Θ5)는 제3 각도(Θ3)와 동일할 수 있다.

도 13은 제1 각도(Θ1), 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3) 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프이다.

도 13을 참조하면, 제2 각도(Θ2)와 제3 각도(Θ3)를 동일하게 세팅한 상태에서, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에 근접할수록 플럭스의 크기가 증가하고, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에서 멀어질수록 플러스의 크기가 감소함을 확인할 수 있다. 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)와 동일하게 되도록, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 크기 및 위치를 정렬시킨 경우, 제1,2 스테이터 투스(130,140)의 플럭스의 크기가 가장 큰 것을 알 수 있다.

도 1을 참조하면, 로터(200)는 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)을 포함할 수 있다. 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)은 일체일 수 있다.

로터 홀더(210)는 전동식 조향장치의 입력축(Input shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 로터 홀더(210)는 상기 입력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 로터 홀더(210)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터 홀더(210)의 단부는 로터 바디(220)에 결합될 수 있다. 로터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 로터 홀더(210)는 입력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.

로터 바디(220)는 로터 홀더(210)의 외주면 일측에 배치된다. 로터 바디(220)는 환형부재일 수 있다.

마그넷(230)은 로터 바디(220)에 결합된다. 마그넷(230)은 로터 홀더(210)가 회전하면 연동하여 회전한다.

도 14는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도이다.

도 14를 참조하면, 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 마그넷(230)이 배치된다. 그리고. 제3 투스(133)와 제1 투스(131) 사이에 마그넷(230)이 배치된다.

마그넷(230)의 바디(231)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)를 마주보고 배치된다. 마그넷(230)의 돌기(232)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)의 상측에 배치된다.

도 15는 제1 스테이터 투스를 도시한 사시도이다.

도 15를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는, 제1 바디(131)와 제1 투스(132)와 제3 투스(133)와 연장부(134)를 포함할 수 있다. 제1 바디(131)는 링형 부재일 수 있다. 제1 투스(132)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제1 바디(131)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 제1 바디(131)와 복수 개의 제1 투스(132)는 일체로 형성될 수 있다. 연장부(134)는 제1 바디(131)에서 내측으로 돌출된다. 제3 투스(132)는 연장부(134)에 연결된다.

제1 투스(132) 및 제3 투스(133)는 하광상협의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 반경 방향에서 바라볼 때, 제1 투스(132) 및 제3 투스(133)의 각각의 하부측 폭은 상부측 폭보다 클 수 있다. 제1 투스(132) 및 제3 투스(133)는 각각 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)가 제1 홀(124)을 관통하고, 제3 투스(133)가 제3 홀(127)을 관통함에 따라, 제1 바디(131)의 상면과 연장부(134)의 상면은 격판(123)의 하면에 접촉될 수 있다.

도 16은 제2 스테이터 투스를 도시한 사시도이다.

도 16을 참조하면, 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141)와, 제2 투스(142)를 포함할 수 있다. 제2 투스(142)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제2 투스(142)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 제2 바디(141)와 복수 개의 제2 투스(142)는 일체로 형성될 수 있다. 제2 투스(142)는 하광상협의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 반경 방향에서 바라볼 때, 제2 투스(142)의 하부측 폭은 상부측 폭보다 클 수 있다. 제2 투스(142)는 사다리꼴 형상을 포함할 수 있다.

제2 바디(141)는 돌출부(141a)를 포함할 수 있다. 돌출부(141a)는 제2 투스(142)에 대비하여 외측으로 밴딩되어 돌출되는 환형 부재일 수 있다. 돌출부(141a)는 제1 센서(500)와 제2 바디(142)의 에어갭을 줄여 제1 센서(500)에 인가되는 플럭스의 양을 증가시킨다.

도 17은 제1 스테이터 투스의 평면도이다.

도 17을 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에서 제1 투스(131)까지의 최단거리(R1)는 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에서 제3 투스(133)까지의 최단거리(R2)보다 크다. 상대적으로, 제3 투스(133)가 제1 투스(131)보다 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에 가깝게 배치된다. 이는 스테이터 홀더(110)의 내측에서 유입되는 외부 자기장을 제3 투스(133)로 안내하기 위한 것이다.

도 18은 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도이다.

도 18을 참조하면, 복수 개의 제3 투스(133)가 이루는 직경(D3)은 복수 개의 제1 투스(131)가 이루는 직경(D1)보다 작고, 복수 개의 제2 투스(132)가 이루는 직경(D2)은 복수 개의 제1 투스(131)가 이루는 직경(D1)보다 작다. 마그넷(230)을 기준으로, 제1 투스(131)는 마그넷(230)의 외측에 배치되고, 제2 투스(142)와 제3 투스(133)는 마그넷(230)의 내측에 배치된다.

도 19는 동심원 상에 배치되는 제1 투스와 제2 투스와 제3 투스를 도시한 도면이다.

도 19를 참조하면, 제1 투스(131)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)는 동심원 상에 배치될 수 있다. 제2 투스(142). 제3 투스(133)는 가상의 제1 원주(O1) 상에 배치되고, 제1 투스(131)는 가상의 제1 원주(O1)와 다른 가상의 제2 원주(O2) 상에 배치될 수 있다. 제2 투스(142). 제3 투스(133)는 스테이터(200)의 원주 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 제1 원주(O1)는 제2 원주(O2)의 내측에 배치된다. 이는 스테이터 홀더(110)의 내측에서 유입되는 외부 자기장을 전방위적으로 제2 투스(142)와 제3 투스(133)를 통해 분산하기 위함이다.

한편, 제3 투스(133)의 하단의 원주방향 폭(t3)은 제1 투스(131)의 하단의 원주방향 폭(t1)보다 작을 수 있다. 또한, 제3 투스(133)의 하단의 원주방향 폭(t3)은 제2 투스(142)의 하단의 원주방향 폭(t2)보다 작을 수 있다.

도 20은 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도이고, 도 21은 제3 투스로 안내되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스의 단면도이다.

도 20을 참조하면, 스테이터 홀더(110)를 따라 유입되는 외부 자기장(W1,W2)은 스테이터(200)의 반경 방향을 기준으로, 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140) 측으로 유입된다. 이러한 외부 자기장(W1,W2)은 제2 투스(142)와 함께 제3 투스(133)로 분산되어 안내된다.

도 21을 참조하면, 제3 투스(133)로 유입된 외부 자기장(M1)은 연장부(134)로 안내된다. 이때, 제3 투스(133)로 유입된 외부 자기장(M1)은 마그넷(230)에서 제1 투스(131)로 유입되어 연장부(134)로 안내된 외부 자기장(M2)과 상쇄될 수 있다. 이처럼, 스테이터 홀더(110)를 따라 유입되는 외부 자기장이 제1 스테이터 투스(130)로 안내되어 상쇄되기 때문에 외부 자기장이 제1 센서(500)에 영향을 미치는 것을 크게 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

아래 <표 1>은 비교예와 실시예의 토크를 비교한 것이다.

	비교예 토크(Nm)	실시예 토크(Nm)
반경방향 외부자기장 1000A/m	0.41Nm	0.05Nm

비교예는, 제3 투스(133)와 같은 구조가 없는 센싱 장치이다. 실시예는 제3 투스(133)를 포함하는 센싱 장치이다. 반경방향으로 외부자기장이 없는 경우, 토크는 ONm이 정상이다. 비교예와 실시예에 반경방향으로 외부 자기장(1000A/m)이 미치는 경우, 비교예의 경우, 0.41Nm의 토크가 측정되어, 외부 자기장에 영향을 크게 받음을 알 수 있다. 그러나 실시예의 경우, 측정 토크가 0.05Nm로서, 외부 자기장에 거의 영향을 받지 않음을 알 수 있다.

다만. 반경방향으로, 제1,2 스테이터 투스(130,140)와 제1 센서(500)의 갭은 플럭스의 양을 결정한다. 제1,2 스테이터 투스(130,140)와 제1 센서(500)의 갭이 감소하면, 제1 센서(500)로 통과되는 플럭스가 증가하여 측정되는 자속의 민감도가 증가한다. 반대로, 제1,2 스테이터 투스(130,140)와 제1 센서(500)의 갭이 작아지면, 제1 센서(500)로 통과되는 플럭스가 감소하여 측정되는 자속의 민감도가 감소한다. 때문에. 제1,2 스테이터 투스(130,140)와 제1 센서(500)의 갭의 편차에 따라 워블(wobble)값이 크게 증가할 수 있다.

도 22는 제1 콜렉터를 도시한 사시도이고, 도 23은 제2 콜렉터를 도시한 사시도이고, 도 24는 제1 콜렉터와 제2 콜렉터와 제1 센서(500)의 평면도이다.

도 22 내지 도 24를 참조하면, 콜렉터(800)는 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)를 포함할 수 있다. 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)는 각각 스테이터(100)의 플럭스(flux)을 수집한다. 그리고 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)는 도 24의 D1과 같은 반경방향 거리(d1)를 가진다.

스테이터 중심(C)에서 반경방향으로, 제2 콜렉터(820)는 제1 콜렉터(810)의 내측에 배치될 수 있다. 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)는 각각 링형 부재일 수 있다. 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)가 각각 링형 부재이기 때문에 콜렉터(800)가 원주방향을 따라 제1,2 스테이터 투스(130,140)의 전 영역을 커버할 수 있다. 그 결과, 제1,2 스테이터 투스(130,140) 전체 영역을 고려하면, 제1,2 스테이터 투스(130,140)와 제1 센서(500)의 갭의 편차에 따른 측정된 자속의 민감도가 상보적으로 안정되어 워블(wobble)값이 개선되는 이점이 있다.

이러한 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)는 각각 연장부(811,821)와 제1 바디(812,822)와 제2 바디(813,823)를 포함할 수 있다. 제1 바디(812,822)와 제2 바디(813,823)는 각각 제1 센서(500)를 마주보고 배치된다. 제2 바디(813,823)는 제1 바디(812,822)에서 연장될 수 있다. 연장부(811,821)는 제1 바디(812,822)와 제2 바디(813,823)에서 각각 연장될 수 있다. 제1 바디(812,822)와 제2 바디(813,823)는 각각 플랫한 형태의 평면을 포함할 수 있으며. 연장부(811,821)는 곡면을 포함할 수 있다. 연장부(811,821)는 돌출부(814,824)를 포함할 수 있다. 돌출부(814,824)는 연장부(811,821)의 하단에서 하측으로 연장되어 배치된다. 돌출부(814,824)는 하우징(700)과 콜렉터(800)의 결합을 위한 것이다.

제1 센서(500)는 스테이터(100)와 로터(200) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출한다. 제1 센서(500)는 Hall IC일 수 있다. 제1 센서(500)는 로터(200)의 마그넷(230)과 스테이터(100)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(100)의 자화량을 검출한다. 검출된 자화량을 기반으로 센싱 장치는 토크를 측정한다.

도 25는 스테이터 투스(130,140) 및 외부 자기장의 회피 상태를 도시한 도면이다.

도 25를 참조하면, 제1 콜렉터(810)는 제1 스테이터 투스(130)와 함께 제1 센서(500)를 향하는 외부 자기장에 대한 쉴드 역할을 한다.

외부 자기장은 y’축 방향으로 센싱 장치에 영향을 크게 미친다. 여기서, y’축 방향이란, 축방향과 수직인 반경방향 중에서, 제1 센서(500)를 향하는 방향을 의미한다. y’축 방향의 외부 자기장은 도 25의 S1과 같이 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)를 따라 유도되기 때문에, 제1 센서(500)에 영향을 미치지 않고 흘러가게 된다. 때문에 실시예에 따른 센싱 장치는 y’축 방향을 기준할 때에도 외부 자기장이 제1 센서(500)에 미치는 영향이 작은 이점이 있다.

또한, 제1 스테이터 투스(130)를 관통하여 제1 센서(500)를 향하는 외부 자기장은 제1 콜렉터(810)에 의해 도 25의 S2와 같이 유도될 수 있기 때문에, 제1 콜렉터(810) 내측에 배치되는 제1 센서(500)에 영향을 미치지 않고 흘러가게 된다. 때문에 실시예에 따른 센싱 장치는 y’축 방향을 기준할 때에도 외부 자기장이 제1 센서(500)에 미치는 영향이 작은 이점이 있다.

도 26은 하우징(700)과 콜렉터(800)와 커버(900)를 도시한 도면이다.

도 26을 참조하면, 콜렉터(800)는 하우징(700)에 장착된다. 커버(900)는 콜렉터(800)의 상측에 배치되어 콜렉터(800)를 하우징(700)에 고정한다.

도 27은 커버(900)의 사시도이고, 도 28은 커버(900)의 평면도이고, 도 29는 커버(900)에 형성된 제1 센서(500)의 회피 구조를 도시한 도면이고, 도 30은 도 27에서 도시한 커버(900)의 측단면도이다.

제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)의 반경방향 거리(d1)가 변경되면, 측정되는 자속 민감도가 달라지기 때문에 제1 센서(500) 장치의 성능에 치명적이다.

도 26 내지 도 30을 참조하면, 커버(900)는 콜렉터(800)를 하우징(700)에 고정하는 과정 중에, 콜렉터(800)의 변형을 방지하여, 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)의 반경방향 거리를 일정하게 확보하기 위한 부재이다.

커버(900)는 콜렉터(800)의 형상에 대응하여 링형 부재일 수 있다. 그리고 커버(900)는 제1 면(911)과 제2 면(912)을 포함할 수 있다. 제1 면(911)은 상면이며, 제2 면(912)은 하면일 수 있다. 제2 면(912)은 제1 콜렉터(810)의 상단 및 제2 콜렉터(820)의 상단과 접촉할 수 있다. 즉, 제1 콜렉터(810)의 상단 및 제2 콜렉터(820)의 상단은 제2 면(912)이라는 동일 평면과 접촉할 수 있다. 그리고 커버(900)는 복수의 홀(901)을 포함할 수 있다. 홀(901)은 제1 면(911)과 제2 면(912)을 관통하여 배치된다. 홀(901)은 하우징(700)과 결합을 위한 것이다.

반경방향으로, 커버(900)의 폭(P)은 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820) 사이의 반경방향 거리(d1)보다 크고, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)의 반경방향 거리(D1)보다 작을 수 있다.

커버(900)는 제1 영역(910)과 제2 영역(920)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(910)은 제1 두께(T1)를 갖고, 제2 영역(920)은 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 가질 수 있다. 제1 영역(910)은 제1 콜렉터(810) 및 제2 콜렉터(820)와 접촉하는 영역이며, 제2 영역(920)은 제1 콜렉터(810) 및 제2 콜렉터(820)와 접촉하지 않는 영역일 수 있다.

제2 영역(920)은 축방향으로 제1 센서(500)의 회피 공간을 확보하기 위한 것이다.

원주방향을 기준으로, 커버(900)는 제2 영역(920)이 제1 센서(500)의 위치와 대응되도록 하우징(700)에 고정된다. 또한, 원주방향을 기준으로, 커버(900)는 제2 영역(920)이 콜렉터(800)의 제1 바디(812)와 제2 바디(813)에 대응되도록 배치된다.

제2 영역(920)은 제1 면(911)과 연결되는 제3 면(921)과, 제2 면(912)과 연결되는 제4 면(922)을 포함할 수 있다. 커버(900)는 제1 면(911)과 연결되는 제3 면(921)의 높이차(H1)는, 제2 면(912)과 제4 면(922)의 높이차(H2)와 동일할 수 있다. 이는 커버(900)의 상측과 하측을 구분하지 않고 사용하기 위함이다.

도 30을 참조하면, 제1 영역(910)의 제2 면(912)은 제1 콜렉터(810)의 상단 및 제2 콜렉터(820)의 상단과 접촉한다. 제2 영역(920)은 제1 콜렉터(810)의 상단 및 제2 콜렉터(820)의 상단과 이격되어 배치될 수 있다.

도 31은 커버(900)의 제2 영역(920)으로 회피되어 배치되는 제1 센서(500)를 도시한 도면이다.

도 31을 참조하면, 제1 센서(500)의 상단부가 제2 영역(920)에 의한 회피 공간에 위치할 수 있다. 따라서 제1 센서(500)의 상단부의 일부가 원주방향으로 제1 영역(910)과 오버랩영역(O)을 형성하도록 배치된다.

도 32는 하우징(700)을 도시한 도면이고, 도 33은 콜렉터(800)가 커버(900)에 의해 하우징(700)에 고정된 상태를 도시한 사시도이다.

도 32 및 도 33을 참조하면, 하우징(700)은 하우징 바디(710)와 제1 돌기(720)와 제2 돌기(730)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(710)는 상면과 하면을 포함하는 플레이트 형상을 갖으며, 상부 및 하부가 개방된 형태일 수 있다. 하우징 바디(710)의 중심에는 홀(701)이 배치된다. 홀(701)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 위치한다. 하우징 바디(710)의 하면에는 회로기판(600)이 장착될 수 있다. 제1 센서(500)는 회로기판(600)에 장착된다. 제1 센서(500)는 하우징(700)의 홀(740)을 관통하여 하우징(700)의 상면 위에 배치될 수 있다. 하우징 바디(710)의 하측으로 별도의 커버가 결합하여 회로기판(600)을 덮을 수 있다. 또한, 하우징(700)은 콜렉터(800)의 돌출부(814,824)가 삽입되는 홈(750)이 배치될 수 있다.

제1 돌기(720)는 하우징(700)의 상면에서 축방향으로 돌출될 수 있다. 제1 돌기(720)는 홀(701)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 제1 돌기(720)는 호형의 부재일 수 있다. 제1 돌기(720)는 반경방향으로, 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820) 사이에 배치될 수 있다. 제1 돌기(720)의 외주면은 제1 콜렉터(810)의 내주면과 접촉할 수 있고, 제1 돌기(720)의 내주면은 제2 콜렉터(820)의 외주면과 접촉할 수 있다.

제2 돌기(730)는 제1 돌기(720)의 상면에서 축방향으로 돌출되어 배치될 수 있다. 그리고 제2 돌기(730)는 반경방향으로 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제2 돌기(730)는 복수 개일 수 있다. 제2 돌기(730)는 단면이 원형인 핀 부재일 수 있다. 이러한 제2 돌기(730)는 커버(900)를 하우징(700)에 고정하기 위한 것이다. 제2 돌기(730)는 커버(900)의 홀(901)을 관통하여 배치될 수 있다. 제2 돌기(730)의 헤드(731)는 커버(900)의 제1 면(911) 위로 노출된다. 제2 돌기(730)의 헤드(731)가 융착되면, 헤드(731)가 홀(901을 덮은 상태에서 커버(900)의 제1 면(911)에 접촉하여, 커버(900)를 하우징(700)에 고정시킨다.

이때, 커버(900)가 하우징(700)에 고정되면, 커버(900)의 제2 면(912)이 제1 콜렉터(810)의 상단과 제2 콜렉터(820)의 상단을 축방향으로 동시에 균일하게 가압하기 때문에, 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)의 반경방향 거리를 일정하게 유지한 상태에서, 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)를 하우징(700)에 고정시킬 수 있다. 또한, 융착이 진행되는 제2 돌기(730)와, 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)가 직접적으로 접촉하지 않기 때문에, 융착 후 융축부분이 열화되면서 제1 콜렉터(810)와 제2 콜렉터(820)의 반경방향 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다.

도 34는 메인 기어와 맞물리는 제1 기어와 제2 기어를 도시한 도면이다.

도 34를 참조하면, 메인 기어(121)와 맞물리는 서브 기어로서, 제1 기어(1000)와 제2 기어(1100)를 포함한다. 메인 기어(121)와 제1 기어(1000)와 제2 기어(1100)와 제2 센서(610)는 조향축의 각도를 측정하기 위한 것이다.

메인 기어(121)와 제1 기어(1000)와 제2 기어(1100)는 상호 맞물려 회전한다. 메인 기어(121)는 스테이터 바디(120)의 외주면에 배치된다. 제1 기어(1000)와 제2 기어(1100)는 하우징 바디(710)에 회전 가능하게 배치된다. 메인 기어(121), 제1 기어(1000), 및 제2 기어(1100)는 각각의 기어비가 미리 결정된다. 예를 들어, 메인 기어(121)의 전체각도가 인 경우, 메인 기어(121)가 4.5회전할 때, 제1 기어(1000)는 15.6회전, 그리고 제2 기어(1100)는 14.625회전하도록 설계될 수 있다. 여기서 전체각도라 함은 모든 기어가 회전하기 직전의 상태로 다시 복귀했을 경우의 메인 기어(121)의 회전을 누적하여 산출한 각도이다.

제1 기어(1000) 및 제2 기어(1100)에는 마그넷이 배치될 수 있다. 마그넷은 제2 센서(610)를 마주보도록 배치된다.

도 35는 스테이터 투스(130,140)에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면이고, 도 36는 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1 센서(500)의 회피 상태를 도시한 도면이고,

도 35를 참조하면, 외부 자기장은 축 방향인 z축 방향과 z축 방향과 수직인 y’축 방향으로 센싱 장치에 영향을 크게 미친다.

도 36을 참조하면, 실시예에 다른 센싱 장치의 제1 센서(500)는 z축 방향으로 세워진 상태로 배치된다. 따라서 z축에서 바라본 제1 센서(500)의 면적은. y’에서 바라본 제1 센서(500)의 면적보다 매우 작다. 따라서, 실시예에 따른 센싱 장치는 z축 방향을 기준으로 외부 자기장이 제1 센서(500)에 미치는 영향이 작을 수 밖에 없는 이점이 있다.

도 25 및 도 36을 참조하면, y’축 방향의 외주 자기장은 z축 방향으로 세워진 상태의 제1 센서(500)의 상태를 볼 때, 제1 센서(500)에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그러나, y’축 방향의 외주 자기장은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)를 따라 유도되기 때문에, 제1 센서(500)에 영향을 미치지 않고 흘러가게 된다. 때문에 실시예에 따른 센싱 장치는 y’축 축 방향을 기준할 때에도 외부 자기장이 제1 센서(500)에 미치는 영향이 작은 이점이 있다.

도 37은 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.

도 37을 참조하면, 비교예의 경우, 스테이터 투스(130,140)가 상하로 배치되고, 제1 센서(500)가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, z축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.

반면에, 실시예의 경우, z축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.

도 38은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.

도 38을 참조하면, 비교예의 경우, 제1,2 스테이터 투스(130,140)가 상하로 배치되고, 제1 센서(500)가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, y’축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.

반면에, 실시예의 경우, y’축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.

100: 스테이터
110: 스테이터 홀더
120: 스테이터 바디
130: 제1 스테이터 투스
140: 제2 스테이터 투스
200: 로터
210: 로터 홀더
220: 로터 바디
230: 마그넷
500: 제1 센서
600: 회로기판
700: 하우징
800: 콜렉터
810: 제1 콜렉터
820: 제2 콜렉터

Claims (10)

1. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
   마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
   상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고,
   상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고,
   상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고,
   상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고,
   반경방향으로 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 제1 센서와 콜렉터와 커버을 더 포함하고,
   상기 콜렉터는 제1 콜렉터와 상기 제1 콜렉터 내에 배치되는 제2 콜렉터를 포함하고,
   반경방향으로 상기 제1 센서는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되고,
   상기 커버는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터의 상측에 배치되어, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하는 센싱 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 센서가 배치되는 회로기판을 수용하는 하우징을 더 포함하고,
   상기 하우징은 복수의 제2 돌기를 포함하고,
   반경방향으로, 상기 복수의 제2 돌기는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되고,
   상기 복수의 제2 돌기는 상기 커버에 연결되는 센싱 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 커버는 상기 커버의 제1 면과 제2 면을 관통하는 홀을 포함하고,
   상기 제2 돌기는 홀을 관통하여 배치되고,
   상기 제2 돌기의 단부는 상기 커버의 제1 면과 접촉하는 센싱 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 링형 부재이며, 제1 두께를 갖는 제1 영역과 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 제2 영역을 포함하고,
   원주방향으로. 상기 제2 영역은 상기 제1 센서와 대응되게 배치되는 센싱 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 영역은 상기 제1 면과 연결되는 제3 면과, 상기 제2 면과 연결되는 제4 면을 포함하고,
   상기 커버는 상기 제1 면과 연결되는 상기 제3 면의 높이차는, 상기 제2 면과 상기 제4 면의 높이차와 동일한 센싱 장치.
6. 제4 항에 있어서,
   원주방향으로, 상기 제1 센서의 일부는 상기 제1 영역과 오버랩되게 배치되는 센싱 장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 커버는 링형 부재이며, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하는 제1 영역과, 상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단과 접촉하지 않는 제2 영역을 포함하고,
   원주방향으로. 상기 제2 영역은 상기 제1 센서와 대응되게 배치되는 센싱 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 콜렉터의 상단 및 상기 제2 콜렉터의 상단은 상기 커버의 동일 평면과 접촉하는 센싱 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 콜렉터, 상기 제2 콜렉터 및 상기 커버는 각각 링형 부재이고,
   반경방향으로 상기 커버의 폭은 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이의 반경방향 거리보다 크고, 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스의 반경방향 거리보다 작은 센싱 장치.
10. 제2 항에 있어서,
    상기 하우징은 바닥면에 돌출되는 제1 돌기를 포함하고,
    상기 제2 돌기는 상기 제1 돌기의 상면에서 돌출되며,
    반경방향으로, 상기 제2 돌기는 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 센싱 장치.

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