KR20210127756A - 특히 스티어링 칼럼의 비틀림 감지를 위해 설계된 위치 센서 - Google Patents

특히 스티어링 칼럼의 비틀림 감지를 위해 설계된 위치 센서 Download PDF

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무빙 마그네트 테크놀로지스
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Abstract

본 발명은 위치 센서에 관한 것으로, 특히 스티어링 칼럼의 비틀림을 감지하기 위해 설계되었고, 복수의 자석을 포함하는 제1 자화된 자기 회전자 구조(100), 하나 이상의 자기 감지 부재(300, 301, 302)가 위치되는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 2개의 자속 수집 부재(210, 220)로 구성되고, 각각의 수집 부재(210, 220)가 하나 이상의 2차 수집 구역(214, 215, 224, 225)을 갖는 하나 이상의 연장부(216, 219, 226, 229)에 의해 연장된 하나 이상의 1차 수집 구역(211, 221)을 갖도록 정의되고, 상기 2차 수집 구역(214, 215, 224, 225)이 상기 에어 갭의 2개의 극을 형성하는 납작한 슈들로 종료되며, 상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면(350)이 상기 연장부들(216, 219, 226, 229) 중 적어도 하나와 교차한다.

Description

특히 스티어링 칼럼의 비틀림 감지를 위해 설계된 위치 센서
본 발명은 자기적으로 민감한 프로브, 예를 들어 홀 프로브가 수용되는 에어 갭을 향해 자속을 수집하기 위한 구조에 대해 이동 가능한 자화된 부분을 포함하는 자기 위치 또는 토크 센서의 분야에 관한 것이다. 상대 변위는 회전 또는 선형이거나 모든 궤적을 따라 발생할 수 있다. 이러한 센서는 특히 자동차 분야에서, 예를 들어 샤프트의 위치 또는 토션 샤프트를 포함하는 스티어링 칼럼의 위치를 감지하기 위해, 또는 로봇 공학 분야에서 사용된다.
자기적으로 민감한 프로브의 향상된 감도와 그러한 센서가 사용되는 환경에서 전자기 간섭 소스의 증가는 이러한 센서에 의해 전달되는 전기 신호의 신뢰성 문제를 증가시키고 있다. 실제로 이 신호는 센서의 자화된 부분에 의해 생성된 자기장의 이미지일 뿐만 아니라 외부 간섭 소스에서 오는 모든 자기장 및 전자기장의 이미지다.
본 발명의 목적은 이러한 간섭의 영향을 줄이는 것이다.
자기 센서가 외부 자기장에 의해 발생하는 자속을 감지하지 못하여 정확한 감지를 방지하기 위해 독일 특허 공개공보 DE 10-2012-014208호에서는 제1 샤프트 부재와 제2 샤프트 부재에 의해 형성되는 회전 부재에서 발생하는 토크를 감지하는 토크 센서를 제안하고, 둘 다 토션 바를 통해 연결된다.
일본 특허 공개 JP 2009-020064호에도 알려져 있으며, 이는 감소된 크기 및 상당히 개선된 효율의 토크 센서를 제공하는 것을 목표로 한다. 토크 센서는, 연결축을 통해 동축으로 연결된 제1,2축; 상기 제2축에 고정되고 여러 극이 원주방향으로 착자되는 링형 영구자석; 상기 제1 샤프트에 고정되어 상기 영구자석으로 자기회로를 형성하는 센서요크; 상기 영구자석으로부터 상기 센서요크의 축방향 타측에 위치하며, 상기 영구자석 및 상기 센서요크와 자기회로를 형성하는 자기 수집기 요크; 및 상기 센서 요크 및 상기 자기 수집기 요크에 의해 유도된 자속을 검출하는 자속 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자속 센서로 구성된다. 토크 센서는 자속 센서의 출력을 기반으로 제1 및 제2 샤프트 중 하나에 가해지는 토크를 감지한다. 센서 요크는 동일한 평면 상에 또는 실질적으로 동일한 평면 상에 배열된 클로 폴들로 구성되고, 클로 폴들의 적어도 일부는 서로 별개로 형성된다.
상상할 수 있는 솔루션은 자석의 치수 또는 자석의 잔류자속밀도(Br)를 증가시켜 유용한 자기장을 증가시키고, 간섭의 영향을 어느 정도 희석시키는 것을 가능하게 하고, 그러나 센서의 소형화 손실 및 비용 증가는 감수하는 것으로 구성된다.
프로브 근처에 차폐를 추가하거나 센서를 둘러싸는 상자를 구성하는 것도 알려진 기술이지만, 여기에는 종종 부피가 크거나 높은 투자율로 인해 값비싼 재료로 만들어진 추가 부재가 포함된다. 이 기술은 또한 누설 경로의 생성으로 인해 유용한 자기장의 손실을 동반하기도 한다.
자기 차폐의 추가 부분을 제공하는 것으로 구성된 솔루션은 센서가 일반적인 센서보다 더 많은 수의 부재를 포함하고 더 높은 제조 및 조립 비용을 초래하기 때문에 만족스럽지 않다.
이러한 단점을 보완하기 위해, 본 발명의 목적은 당업자가 할 수 있는 바와 같이 외부 간섭 필드에 대한 자기 차폐를 생성하는 것이 아니라, 당업자는 측정 에어 갭과 관련하여 특정 방식으로 배열된 이 간섭 필드에 대한 2개의 수집 구역(각각 1차 수집 구역 및 2차 수집 구역이라고 함)을 각 플럭스 수집 구조에 생성하는 것이다.
실제로 본 발명의 원리는 수집 필드를 측정 에어 갭으로 가져오지만 두 가지 다른 흐름 방향으로 가져오는 것으로 구성되어 궁극적으로 간섭 필드의 전체 부재를 취소할 수 있다. 이러한 관점에서, 제한적이지는 않지만 우선적으로, 이 에어 갭에서 유용한 플럭스를 최대화하는 동안, 이 두 구역의 상대적인 위치로 인하여, 1차 수집 구역과 2차 수집 구역만큼 많은 간섭 필드를 수집하고 에어 갭에서 서로에 대해 두 필드를 반전시키는 것이 추구된다.
더 구체적으로, 에어 갭을 정의하는 횡방향 중앙 평면의 한 쪽에 1차 수집 구역을 위치시키고 에어 갭을 정의하는 횡방향 중앙 평면의 다른 쪽에 2차 수집 구역을 배치함으로써, 자기장의 반전 구역은 에어 갭을 가로지르는 수집된 자기장의 방향을 반대로 하는 두 개의 플럭스 수집 구조를 결합하여 생성된다. 제1 수집 구조물의 1차 및 2차 수집 구역에 의해 수집된 플럭스는 다른 도면에서 더 잘 알 수 있듯이 제2 구조물의 1차 및 2차 수집 구역에 의해 수집된 플럭스와 협력하여 상쇄되거나 최소화된다.
본 발명은 가장 일반적인 의미에서 위치 센서에 관한 것으로, 특히 스티어링 칼럼의 비틀림을 감지하도록 설계되었고, 하나 이상의 자기적으로 민감한 부재가 위치되는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 2개의 자속 수집 부재로 이루어진 복수의 자석을 포함하는 제1 자기화된 자기 회전자 구조로 구성되고, 각각의 수집 부재는 자속의 수집 구역에 위치되고 하나 이상의 2차 수집 구역을 갖는 하나 이상의 연장부에 의해 연장되는 하나 이상의 1차 수집 구역을 갖고, 상기 2차 수집 구역은 상기 에어 갭의 2개의 극을 형성하는 납작한 슈(shoe)들로 종료되며, 상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면이 상기 연장부 중 하나 이상과 교차하는 것을 특징으로 한다.
변형 실시예들에서:
- 하나 이상의 톱니 링이 자화된 구조 반대편에 위치한다.
- 상기 중앙 평면은 1차 수집 구역의 평면과 평행하다.
- 상기 1차 수집 구역은 2차 수집 구역과 평행하다.
- 상기 연장부는 상기 횡방향 중앙 평면을 넘어 상기 1차 수집 구역의 평면에 대해 축방향 및 수직으로 연장된다.
- 2차 수집 구역의 총 면적은 1차 수집 구역의 총 면적과 동일하다.
- 복수의 자석, 하나 이상의 자기 감지 부재가 위치하는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 2개의 자속 수집 부재를 포함하는 제1 자화된 자기 회전자 구조로 구성된 상기 기둥의 비틀림 센서를 더 포함하고, 각각의 수집 부재는 하나 이상의 2차 수집 구역을 갖는 하나 이상의 연장부에 의해 연장된 하나 이상의 1차 수집 구역을 갖고, 상기 2차 수집 구역은 상기 에어 갭의 2개의 극을 형성하고 상기 연장부 중 하나 이상과 교차하는 상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면을 형성하는 납작한 슈들로 끝나는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 스티어링 칼럼의 절대 위치를 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 복수의 자석을 포함하는 제1 자화된 자기 회전자 구조로 구성된 상기 기둥의 비틀림 센서와, 하나 이상의 자기적으로 민감한 부재가 위치하는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 두 개의 자속 수집 부재를 더 포함하고, 각각의 수집 부재는 하나 이상의 2차 수집 구역을 갖는 하나 이상의 연장부에 의해 연장된 하나 이상의 1차 수집 구역을 갖고, 상기 2차 수집 구역은 상기 에어 갭의 2개의 극을 형성하고 상기 연장부 중 하나 이상과 교차하는 상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면을 형성하는 납작한 슈들로 끝나는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 하기의 본 발명의 비제한적인 실시예의 상세한 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서의 개략적인 제1 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2a, 2b, 2c, 2d, 2e 및 2f는 본 발명에 따른 센서의 다른 개략적인 실시예를 도시한다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 센서의 변형을 위 및 아래에서 각각 사시도로 도시한다.
도 4는 각도 센서의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 5 내지 19는 모두 종래 기술의 여러 센서를 개선하는 본 발명에 따른 센서의 변형 실시예의 사시도를 도시한다.
도 20은 절대 위치 센서와 관련된 본 발명에 따른 각도 센서의 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 21 및 22는 1차 수집 구역을 2차 수집 구역에 부착하는 방법들을 도시한다.
자기 원리는 도 1, 2a, 2b, 2c 및 2d에 도시된 개략도와 특히 도 3a 및 3b에 도시된 실시예를 참조하여 설명될 것이며, 이 실시예는 예로서 선택된다. 나머지 도면들에 예시된 변형 실시예들은 이러한 제1 도면에 제시된 동일한 원리를 반복한다.
제1 변형 실시예의 설명
도 1은 자기 작동의 원리를 예시하기 위해 본 발명의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 센서는 적어도 2개의 부재(210, 220)에 의해 형성된 제2 구조에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100)의 공지된 방식으로 구성되고, 주요 자속 수집기들을 구성하고 상기 자화된 구조(100)의 반대편에 배치되는 연질 강자성 재료로 만들어진다.
본 발명은 선형 또는 각도가 있는 상대 변위를 갖는 자화된 구조(100)와 제2 구조, 및 위치 또는 각 토크를 측정하기 위한 디스크 또는 관형 기하학 사이의 임의의 유형의 조합에 적용된다.
자화된 구조(100)는 이 제2 구조에 대한 위치의 함수로서 제2 구조를 통과하는 유용한 유도 필드(101)를 변조하도록 결정된다. 이를 위해 다음과 같은 다양한 구성이 알려져 있다: 자화된 방향의 교대를 갖는 자석의 병치, 교대 방향으로 분극된 자석이 수용된 구조, 각도 가변 자화가 있는 자석 또는 궤적을 따라 강도가 변하는 자화가 있는 자석.
이 유용한 유도 필드(101)는 상기 자화된 구조(100) 앞에 배열된 2개의 연성 강자성 부재들(210, 220)에 의해 수집되며, 각각은 플럭스 집중 탭(212, 222)에 의해 연장된 1차 플럭스 수집 구역(211, 221)을 포함한다. 1차 자속 수집 구역들(211, 221)은 상기 자화된 구조(100)에 의해 생성된 유용 필드(101) 및 간섭 필드에 의해 교차되도록 배열된다. 이 개략도의 단순화를 위해, 중간 부재가 표시되지 않으며, 도 3 내지 19에 존재하고 자속의 수집을 개선하고 이를 1차 수집 구역(211, 221)으로 향하게 하는 역할을 하는 톱니형 링(130, 140)과 동등하다.
이 유도 필드(101)은 수집 표면들을 가지고 이 방향이 제한적인 것은 아니지만 여기에서 유도 필드(101)의 방향에 수직연질 강자성 재료로 만들어진, 1차 자속 수집 구역들(211, 221)에 의해 수집되며, 자화의 주성분에 수직인 자화된 구조(100)의 면이 휩쓸고 있는 면적에 대응하는 형상을 갖는다. 이들 1차 자속 수집 구역들(211, 221)은 자화된 구조(100)의 양쪽에 배열된다. 자화된 구조(100)의 자화된 방향은 제한적이지 않고 여기에서는 단순화된 예로서 주어진다는 것이 명시되어 있다. 자화의 방향과 자화된 구조의 모양은 다를 수 있다.
자속 집중 탭들(212, 222)의 선단들(213, 223)은 홀 프로브(300)가 수용되는 에어 갭을 정의하여 자기장 라인이 순환하는 자기 회로를 형성한다. 홀 프로브에 의해 측정된 자기 유도는 1차 자속 수집 구역들(211, 221)을 통과하는 자기장의 직접적인 함수이다. 연장부(216, 226)에 의해 각각 연장된 각각의 1차 수집 구역(211, 221)은 강자성 재료로 만들어진 부재를 절단하고 구부림으로써 생성될 수 있다.
본 발명의 목적은 1차 자속 수집 구역(211, 221)을 가로지르는 점선 화살표(111 내지 114)로 상징되는 자기 간섭 필드의 입사를 감소시키는 것이다. 여기에 표시된 수직 방향과 다른 방향을 가질 수 있는 이러한 간섭장(111 내지 114)은 자화된 구조(100)에 의해 생성된 유용장(100)과 같이 1차 자속 수집 구역들(211, 221)에 의해 수집되며, 따라서 이러한 간섭 플럭스는 유용한 플럭스(100)와 마찬가지로 측정 프로브(300)에서 발견된다. 이러한 간섭 필드는 또한 수집기 및 집중기의 부드러운 강자성 재료로 인한 집중 효과에 의해 증폭된다; 따라서, 프로브에 의해 측정된 값은 대략 다음과 같은 관계에 따라 적용된 간섭 필드보다 클 것이다: 측정된 유도 = (유용한 유도 + 간섭 유도) x 증폭 계수.
본 발명에 의해 제안된 솔루션은 측정 프로브들(300)에서 간섭 플럭스의 방향을 반전시켜 보상을 생성하는 것으로 구성된다. 이를 위해 2차 수집 구역(214, 225)이 제공된다.
이 문서에 제시된 다양한 변형은 비제한적인 방식으로 측정 프로브(300)가 위치되는 에어 갭에서 간섭 플럭스에 대한 이러한 보상을 달성하는 것을 가능하게 하는 실시예를 제안한다. 최적의 실시예에서, 간섭 플럭스의 역 수집은 측정 프로브(300)에서 간섭을 완전히 제거하기 위해 간섭 플럭스의 직접 수집과 이상적으로 동일하며, 본 발명의 범위 내에서 완벽한 취소를 달성하는 것이 절대적으로 필요한 것은 아니다.
도 1에 도시된 예에서, 2차 수집 구역(214, 225)은 1차 수집 구역들(211, 221)과 평행하게 배향되고 1차 수집 구역들(211, 221)의 누적 면적과 실질적으로 동일한 누적 면적을 갖는 영역으로 구성된다.
에어 갭에는 상기 1차 수집 구역(211, 221) 중 하나 및 상기 연관된 집중 탭(212, 222)의 전방 단부(213, 223)에 의해 정의된 평면(218, 228) 중 하나 사이에 위치한 중앙 평면(350)이 있다. 전방단부(213, 223)는 상기 1차 수집 구역(211, 221)과 관련하여, 상기 중앙 평면(350)의 후방에 위치하는 곡면 구역(217, 227)의 끝단에 형성되며, 상기 중앙 평면(350)은 상기 1차 수집 구역(211, 221)과 상기 2차 수집 구역(214, 225) 사이의 높이(216, 226)에서 상기 집중 탭과 교차한다.
개략적인 변형 실시예에 대한 설명
도 2a는 자기 작동의 원리를 예시하기 위해 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 예에서는, 자기 간섭 플럭스(111 내지 114)의 반전은, 프로브(300)의 에어 갭에서, 2차 수집 구역(214, 224)에 의해 수집된 플럭스의 방향으로, 1차 수집 구역(211, 221)에 의해 수집된 플럭스의 방향과 관련하여, 반전하도록 구성된 추가 자속 집중기(244, 254)에 의해 1차 수집 구역(211, 221)의 전면 구역(213, 223)에 연결된 2개의 2차 수집 구역(214, 224)에 의해 수행된다. 이를 위해, 강자성 부재들 중 적어도 하나는 측정 에어 갭이 상기 부재의 1차 수집 구역과 2차 수집 구역 사이에 위치하도록 해야 한다.
도 2b는 2차 수집 구역(214, 225)을 갖는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 버전에서, 1차 수집 구역(211, 221)은 플럭스 집중 탭(216, 226)에 의해 축방향으로 연장되고, 차례로 2차 수집 구역(214, 225)에 의해 수평으로 연장된다. 프로브(300)가 위치되는 측정 에어 갭은 상기 2차 수집 구역(214, 225) 사이에 정의된다. 에어 갭의 중앙 평면(350)은 이 예에서 1차 수집 구역(211, 221)과 2차 수집 구역(214, 225) 사이에 위치한다. 위에서 인용된, 부재들의 수직 및 수평 방향은 제한이 없으며 다른 방향을 고려할 수 있고, 목표는 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스의 흐름 방향을 바꾸는 것이다.
도 2c는 프로브(300)가 위치한 에어 갭이 해당 부재의 1차 수집 구역(211)과 2차 수집 구역(214) 사이에 위치하도록 하나 이상의 강자성 부재(210)만 있으면 된다는 것을 보여주는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2d는 2개의 프로브(300, 301)가 사용되는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 구성은 또한 도 18a 및 18b에 보다 현실적인 방식으로 도시된 것과 유사하며, 프로브의 방사상 위치는 그들 사이에 각도 공간을 갖는 프로브의 동일 방사상 위치로 대체된다. 1차 수집 구역(211, 221)은 각각 2차 수집 구역(214, 215 및 224, 225)으로 끝나는 2개 및 1개의 집중 탭(216, 219 및 226)에 의해 연장된다. 프로브(300, 301)는 상기 2차 수집 구역(214, 215 및 224, 225) 사이의 에어 갭에 위치된다. 각 부재(210, 220)에 대해 에어 갭은 1차 수집 구역(211, 221)과 2차 수집 구역(214, 215 및 224, 225) 사이에 위치한다.
도 2e는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고, 1차 수집 구역(211, 221)의 수집 표면(211B, 221B) 및 2차 수집 구역(214, 224)의 수집 표면(214B, 224B)이 정의된다. 이 다이어그램은 수집 표면(211B, 214B, 221B, 224B)에 직교하는 평면의 단면을 나타내며, 이러한 수집 표면 각각에서 중앙 평면(PP1, PS1, PP2, PS2)에 의해 각각 정의된다. 따라서 이 개략도는 1차 수집 구역(211, 221)의 표면(211B, 221B)의 중앙 평면이 2차 수집 구역(214, 224)의 표면(214B, 224B)의 중앙 평면과 평행할 필요는 없음을 보여준다; 여기에서 평면들(PP1, PS2)은 0이 아닌 각도 α를 형성한다. 이 예는 비제한적이며 0이 아닌 각도를 형성할 수 있는 상기 평면(PP1, PS1, PP2, PS2)의 임의의 다른 조합을 위해 제공된다. 하지만, 보상은 평면 (PP1) 및 (PS2) 또는 (PP2) 및 (PS1)이 작은 각도, 즉 α < 45도를 형성할 때 유리하다; 이러한 조합이 모두 직교 평면을 포함할 때 보상이 0이기 때문에 우리는 이 가능성을 배제한다. 마지막으로, 중앙 평면은 수집 구역(211, 214, 221, 224)의 곡선 또는 울퉁불퉁한 수집 표면을 포함하도록 도입되고, 따라서 표면의 중앙 평면은 상기 표면과 상기 중앙 평면 사이의 거리의 표면의 임의의 지점에서 최소화에 의해 정의된다.
도 2f는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 실시예는 수집 구역(211, 214, 221, 224)이 간섭 플럭스에 대한 여러 수집 표면들(211B, 211C, 214B, 214C, 221B, 221C, 224B, 224C)을 갖는다는 점에서 도 2e에 도시된 이전 다이어그램과 다르다. 이 개략도는 상기 면에 직교하는 방향을 따른 단면도이다. 간섭 플럭스의 추가 수집 표면(211C, 214C, 221C, 224C)은 각각 중앙 평면들(PP1’, PS1’, PP2’, PS2’)에 의해 정의되며, 이전 실시예에서 평면들(PP1, PS1, PP2, PS2) 사이에 정의된 관계와 같이 이러한 평면 사이에 각도 관계들이 설정된다. 문서의 나머지 부분에서, 수집 구역과 관련된 수집 표면은 해당 구역을 식별하는 번호에 따라 문자 A, B, C 또는 D로 지정된다. 따라서, 명확성을 위해, 도표는 모든 수집 구역을 체계적으로 명확하게 표시하지 않으며, 표면 지정은 구역을 식별하기에 충분하다.
각도 센서의 제1 실시예에 대한 설명
도 3a 및 도 3b는 스티어링 칼럼에 장착된 토션 샤프트의 수 도(일반적으로 +/- 3°, +/- 6°, +/- 8°)의 스트로크에 걸쳐 측정을 수행하기 위한 각도 토션 센서의 실시예를 도시한다. 이 센서의 기초는 미국 특허 공개공보 US 2014-0130612호에 제시된 것과 유사하며, 이는 본 발명이 자기 간섭 필드에 대한 내성과 관련하여 개선하고자 하는 기초이다.
센서는 2N 쌍의 극(일반적으로 N = 6, 8, 10 또는 12)이 있는 원통형 자석(110)으로 구성된 자화된 구조(100)로 구성되며, 바람직하게는(그러나 비제한적으로) 자석과 동일한 높이의 원통형 요크(118)에 장착된 부싱을 형성하도록 방사상으로 자화된다.
이 실시예에 따르면, 자화된 구조(100)는 서로 마주보고 장착되고 자석(110)의 극 피치에 대응하는 각도만큼 각도 오프셋된 2개의 치형 링(130, 140)을 더 포함한다. 각각의 톱니형 링(130, 140)은 자석(110)의 외부면과 작동하도록 축방향으로 배향된 실린더 부재들의 형태로 N개의 톱니(135, 145)를 갖는다. 여기서 톱니는 센서의 축에서 본 각도 폭을 나타내며 루트에서 증가하여 톱니 루트에서 자속 통과 섹션을 증가시킨다.
이러한 톱니형 링들(130, 140)은 자화된 구조(100)의 자속을 강자성 부재들(210, 220)에 의해 이 예에서 형성된 주요 수집 구역들로 전달하고, 여기에서는 환형 에어 갭을 통해 환형 또는 링 형태로 존재한다. 부재들(210, 220)은 한편으로 자화된 구조(100)로부터 오는 유용한 플럭스를 위한 방사상 수집 표면(211A, 221A)을 갖고, 다른 한편으로 유용한 플럭스의 일부를 수집하지만 무엇보다도 외부 간섭 플럭스의 축방향 수집 표면(211B, 221B)을 갖는다. 외부 표면(211C, 221C)은 주로 간섭 플럭스 수집에 참여한다.
부재들(210, 220)은 각각 두 개의 집중 탭(216, 219 및 226, 229)에 의해 연장되며 집중 구역(216, 218 및 226, 228) 및 2개의 자기적으로 민감한 부재(300, 301)가 도시되지 않은 인쇄 회로에 의해 위치되고 유지된다. 이 예에서 사용된 에어 갭 및 자기적으로 민감한 부재의 수(그러나 더 일반적으로 제시된 모든 예에서)는 원하는 신호의 중복성에 따라 변할 수 있다. 실제로 이러한 센서에 일반적으로 사용되는 프로브가 1개, 2개 또는 3개 있을 수 있다.
부재(220)의 2차 수집 구역들(224, 225)은 수집 표면(221B)의 평면에 평행한 평면에서 연장되는 2개의 상부 횡단 영역(224B, 225B)에 의해 형성되고, 홀 프로브들(300, 301)이 배치되는 에어 갭을 통과하는 횡방향 중앙 평면 뒤에 위치한다. 따라서 이 중앙 평면은 다음 사이에 배치된다:
- 관련 집중 탭(226, 229)에 의해 연장된 1차 수집 섹터(221B)의 평면,
- 1차 수집 섹터(221B)의 상기 평면에 평행한 연관된 2차 수집 영역(224B, 225B)의 평면.
이들 3개의 평면(221B, 224B, 225B)은 설명된 예에서 평행하지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그들 또는 그들 중 하나가 기울어질 수 있다. 에어 갭의 중앙 평면은 집중 탭(226, 229)과 교차한다.
비슷하게, 부재(210)의 2차 수집 구역(214, 215)은 1차 수집 표면(211B)의 평면에 평행한 평면에서 연장되는 2개의 상부 횡방향 영역(214B, 215B)에 의해 형성되고, 홀 프로브들(300, 301)이 배치되는 에어 갭을 통과하는 횡방향 중앙 평면 뒤에 위치한다. 따라서 이 중앙 평면은 다음 사이에 배치된다:
- 관련 집중 탭(216, 219)에 의해 연장된 1차 수집 섹터(211B)의 평면,
- 1차 수집 섹터(211B)의 상기 평면에 평행한 연관된 2차 수집 영역(214B, 215B)의 평면.
이들 3개의 평면(211B, 214B, 215B)은 설명된 예에서 평행하지만, 이들 또는 그들 중 하나는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 기울어질 수 있다. 에어 갭의 중앙 평면은 집중 탭(216, 219)과 교차한다.
각도 센서의 여러 실시예에 대한 설명
도 4는 미국 특허 공개공보 US 2014-0283623호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에서 단일 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부에서 자화된 구조(100)의 유용한 플럭스와 그 가장자리 및 외부에서 외부 간섭 플럭스를 수집하는 1차 수집 표면(211A, 221A)에 의해 형성된다. 1차 수집 표면(211B, 221B)은 주로 간섭 플럭스의 축 성분을 수집하며, 이러한 표면은 집중 탭(216, 226)에 의해 연장되어 단부에서 2차 수집 구역(214, 224)을 형성하며, 그 사이에 프로브(300)가 위치한다. 간섭 플럭스는 한편으로 2차 수집 구역(214, 225) 사이의 직접적인 방향으로 그리고 수집 구역(211B, 221B)을 통해 반대 방향으로 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 5a 및 5b는 미국 특허 공개공보 US 2009-0027045호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 강자성 농축 부재들(210, 220)을 향해 플럭스를 향하게 하는 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에 하나 또는 두 개의 프로브(300, 301)가 위치한 측정 에어 갭을 포함한다. 여기서 링(130, 140)의 톱니(135, 145)는 도 4에 이전에 도시된 바와 같이 축방향이 아니라 반경방향으로 연장된다. 도 5a는 단일 측정 프로브(300)를 갖고, 도 5b는 2개의 프로브(300, 301)를 가지며, 그렇지 않으면 두 개의 하위 변형 간에 기능이 동일하게 유지된다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부에서 자화된 구조(100)의 유용한 플럭스와 외부 간섭 플럭스를 수집하는 1차 수집 표면(211A, 221A)에 의해 형성된다. 1차 수집 구역(211, 221)의 2차 수집 표면(211B, 221B)은 유용플럭스와 간섭플럭스를 수집하고, 이들 표면은 2차 수집 구역(214, 224, 215, 225)을 형성할 때까지 집중 탭(216, 226)에 의해 연장되며, 그 사이에 프로브(300, 301)가 위치된다. 간섭 플럭스는 한편으로 2차 수집 구역(214, 224, 215, 225) 사이의 직접적인 방향으로 그리고 수집 구역(211, 216, 221, 226)을 통해 반대 방향으로 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 6은 일본 특허 공개공보 JP 2009-20064호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에서 단일 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서 자화된 구조는 톱니 링(130, 140) 아래에 위치한다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부에서 자화된 구조(100)의 유용한 플럭스 및 외부에서 외부 간섭 플럭스를 수집하는 1차 수집 표면(211B, 221B)에 의해 형성된다. 이들 표면들(211B, 221B)은 프로브(300)가 위치하는 구역 사이에 단부에서 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성할 때까지 집중 탭(216, 226)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로 2차 수집 구역(214, 224) 사이의 직접적인 방향으로 그리고 수집 구역(211B, 216, 221B, 226)을 통해 반대 방향으로 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 7은 한국 특허 공개공보 KR 2012-0010696호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에서 단일 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 링들(130, 140)의 톱니들(135, 145)은 각지게 기울어져 있다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부의 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 외부의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 구역들(211, 221)의 표면들(211B, 221B)을 수집함으로써 형성된다. 이러한 표면들(211B, 221B)은 프로브들(300, 301)이 위치하는 구역 사이의 끝에 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)을 형성할 때까지 집중 탭들(216, 219, 226)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 216, 219, 221B, 226)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 8은 일본 특허 공개공보 JP 2012-058249호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 집중 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 치형 링들(130, 140)에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100) 및 여기에서 단일 프로브(300)가 위치한 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서 링들(130, 140)은 평평하고 톱니가 없고, 유용한 플럭스의 수집은 도 1의 개략도와 유사하게 축 방향으로 수행된다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부의 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 외부의 외부 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면(211B, 221B)에 의해 형성된다. 이들 표면들(211B, 221B)은 프로브(300)가 위치하는 구역 사이에 단부에서 2차 수집 구역(214, 224)을 형성할 때까지 집중 탭(216, 226)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211B, 221B, 216, 226)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 9는 일본 특허 공개공보 JP 2016-090492호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에서 단일 프로브(300)가 위치한 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서 링(130, 140)은 평평하고 톱니가 없다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부의 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 외부의 외부 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면들(211B, 221B)에 의해 형성된다. 이들 표면들(211B, 221B)은 프로브(300)가 위치하는 구역 사이의 단부에서 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성할 때까지 집중 탭들(216, 226, 미도시)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 216, 226, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 10은 미국 특허 공개공보 US 2009-0078058호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 링들(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에 3개의 프로브(300, 301, 302)가 있는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 강자성 부재들(210, 220)은 톱니형 링(130, 140)보다 더 큰 축방향 두께를 갖는다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부의 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 에지 및 외부의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면(211A, 221A)에 의해 형성된다. 이들 표면들(211A, 221A)은 단부에서 2차 수집 구역(214, 224)을 형성할 때까지 집중 탭들(216, 226)에 의해 연장되며, 이 구역 사이에 3개의 프로브(300, 301, 302)가 위치된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 11은 한국 특허 KR976701호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 예전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 링들(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100)와 두 개의 프로브(300, 301)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서 톱니형 링들(130, 140)은 유용한 플럭스 수집 표면을 증가시키기 위해 두 배가 된다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 내부 표면(211A, 221A)의 자화된 구조(100)의 유용한 플럭스와 외부 표면(211B, 221B)의 간섭 플럭스를 수집하는 1차 수집 구역들(211, 221)에 의해 형성된다. 이 표면들(211B, 221B)은 끝 부분에 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)을 형성할 때까지 집중 탭에 의해 연장되며, 이 구역들 사이에 두 개의 프로브(300, 301)가 위치한다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 12a 및 12b는 한국 특허 KR987896호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 단일 링(130)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100)와 여기에서 단일 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서 링(130)은 고유하며 절단된 톱니가 없다. 도 12a는 센서의 분해도를 나타내고, 도 12b는 센서의 조립도를 나타낸다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 가장자리 및 그 외부 상의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면들(211A, 221A)에 의해 형성된다. 이러한 표면들(211A, 221A)은 표면들(211B, 221B)에 의해 연장되고 다음으로 집중 탭들(216, 219, 226)에 의해 연장되어 말단에서 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성하며, 이 구역들 사이에서 프로브(300)가 위치한다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211A, 211B, 221A, 221B)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 13은 국제공개공보 WO2016-032785호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 링(130, 140)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 여기에 하나의 두 개의 프로브(300, 301)가 있는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 톱니형 링(130, 140)은 방사상으로 기울어진 톱니(135, 145)를 갖는다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 고리 형태이고 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 외부의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면(211B, 221B)에 의해 형성된다. 이들 표면들(211B, 221B)은 단부에 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)을 형성할 때까지 집중 탭(참조되지 않음)에 의해 연장되며, 이 구역들 사이에 2개의 프로브(300, 301)가 위치된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211B, 221B)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 14는 한국 특허 공개공보 KR 2016-029991호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 자속을 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 링(130)에 대해 이동할 수 있는 자화된 구조(100) 및 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 링(130)은 고유하고 방사상으로 연장되는 톱니(135)를 갖는다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 섹터 형태이고 내부의 자화된 구조(100)의 유용한 자속과 외부의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면들(211B, 221B)에 의해 형성된다. 표면(211B)은 프로브(300)가 위치하는 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성할 때까지 집중 탭(216)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 15는 일본 특허 JP6036220호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 플럭스를 강자성 집중 부재들(210, 220)로 향하게 하는 2개의 링(130, 140)에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100) 및 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 링들(130, 140)의 톱니들(135, 145)은 축방향으로 연장되고 각 링(13링(130, 140) 사이에서 동일선상에 있다. 자화된 구조(100)는 축방향으로 분극된다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 섹터 형태이고 수집 표면들(211A, 221A) 상의 자화된 구조(100)의 유용한 자속 및 수집 표면들(211B, 221B) 상의 간섭 플럭스를 수집하는 1차 수집 구역들(211, 221)에 의해 형성된다. 수집 구역들(211, 221)은 그 단부에서 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성할 때까지 농축 탭(216, 226)에 의해 연장되며, 이 구역들 사이에 프로브(300)가 위치된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 16은 미국 특허 공개공보 US 2016-0138983호에 제시된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 플럭스를 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 2개의 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100) 및 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서는 링들(130, 140)의 톱니들(135, 145)이 함께 링들(130, 140)을 구성한다. 자화된 구조(100)는 축방향으로 분극되어 상기 링들(130, 140) 위에 위치한다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 섹터의 형태이며 수집 표면들(211A, 221A)의 자화된 구조(100)의 유용한 자속 및 수집 표면들(211B, 221B)의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 구역(211, 221)에 의해 형성된다. 수집 구역(211, 221)은 그 단부에서 2차 수집 구역들(214, 224)을 형성할 때까지 농축 탭(216, 226)에 의해 연장되며, 이 구역들 사이에 프로브(300)가 위치된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221, 216, 226)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 17은 프로브 평면(300)이 이전 설명과 관련하여 축방향으로 또는 90°로 배향된 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 플럭스를 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 2개의 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100) 및 프로브(300)가 위치하는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서는, 링들(130, 140)의 톱니들(135, 145)가 함께 링들(130, 140)을 구성한다. 본 발명에 의해 제공되는 솔루션은 또한 센서의 회전 축에 수직으로 배향된 외부 필드의 간섭을 최소화하는 것을 가능하게 한다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 섹터 형태이고 자화된 구조(100)의 유용한 플럭스를 수집하는 1차 수집 표면들(211A, 221A)에 의해 형성된다. 표면들(211B, 221B)은 프로브(300)가 여기에서 위치되는 2차 수집 구역들(214, 224)에 의해 단부에서 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211B, 221B)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 18a 및 18b는 미국 특허 US8418570호에 기술된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 이전처럼, 이 센서는 플럭스를 강자성 농축 부재들(210, 220) 쪽으로 향하게 하는 2개의 톱니형 링(130, 140)에 대해 이동 가능한 자화된 구조(100) 및 두 개의 프로브(300, 301)가 있는 측정 에어 갭을 포함한다. 이 예에서, 강자성 부재들(210, 220)은 두 부분이 되어 추가적인 에어 갭(500, 501)을 생성한다. 도 18a는 장치의 전체도이고, 도 18b는 강자성 부재들(210, 220)이 부재들의 형상을 더 잘 이해하기 위해 축 평면에서 절단된 도면이다.
상기 강자성 부재들(210, 220)은 섹터의 형태이며 내부(211A)의 자화된 구조(100)의 유용한 자속 및 가장자리(211B, 221B)와 외부(211C, 221C)의 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면들(211, 221)에 의해 형성된다. 구역들(211, 221)은 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)에 의해 끝단에서 연장되며, 이 구역들 사이에 2개의 프로브(300)가 위치한다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211, 221)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 19는 일본 특허 공개공보 JP 2016-095281호에 기술된 바와 같은 센서에 대한 본 발명의 적용을 예시한다. 상기 강자성 부재들(210, 220)은 환형이며, 자화된 구조(100)의 유용한 자속 및 간섭 자속을 수집하는 1차 수집 표면들(211B, 221B)에 의해 형성된다. 표면들(211B, 221B)은 집중 탭들(216, 226)에 의해 연장되고 그 끝에서 프로브(300)가 위치하는 2차 수집 구역들(214, 224)에 의해 연장된다. 간섭 플럭스는 한편으로는 2차 수집 구역들(214, 224) 사이의 직접적인 방향과 수집 구역들(211B, 221B)을 통해 반대 방향의 에어 갭으로 향하고, 측정 에어 갭에서 간섭 플럭스를 최소화하거나 취소하는 데 모두 참여한다.
도 20은 본 발명에 의해 정의된 위치 센서와 절대 위치 검출 장치의 조합을 도시한다. 이 비제한적인 예에서, 도 3a, 3b에 정의된 위치 센서는 국제공개공보 WO2012-084288호에 설명된 것과 유사한 장치와 연관된다. 자기 버니어에 의한 측정 원리를 사용하는 후자의 장치는 스티어링 칼럼의 여러 회전에 걸쳐 절대 위치를 결정하기 위한 것이다. 버니어형 장치는 특히 바람직하게는 자화된 구조(100)에 고정되는 주 톱니바퀴(1000)를 포함한다. 따라서 스티어링 칼럼의 회전은 메인 휠(1000)의 회전을 야기하고, 이는 차례로 자화된 유성 바퀴(1001, 1002)의 회전을 유발하고, 이것은 자기적으로 민감한 프로브들(1003, 1004)에서 신호의 진화를 가져온다. 따라서 이 컬럼의 여러 회전에 걸쳐 스티어링 컬럼의 절대 각도 위치를 얻는 것이 가능하다.
물론 임의의 절대 위치 검출 장치와 함께 본 발명에 따른 위치 센서의 임의의 변형을 사용하는 것이 예상될 수 있으며, 도 20의 이 예는 그 실시예에서 어떤 식으로든 제한되지 않는다.
도 21 및 22는 2차 수집 구역들(214, 224)과 1차 수집 구역들(211, 221) 사이의 기계적 및 자기적 연결을 위한 실시예를 도시한 구조를 도시한다. 측면들 중 하나에서, 2차 수집 구역들(214, 224)은 끝단에 곡선 U자형 부재들(2140, 2240)이 있어 연장부들(216, 226)의 평평한 끝을 "클리핑"하여 연결할 수 있다. 다른 면에서, 2차 수집 구역들(214, 224)은 접점에서 용접에 의한 연결을 허용하는 연장부들(216, 226)의 평평한 단부와 접촉하는 평평한 표면(2141, 2241)을 갖는다. U 모양이 제한되지 않고 기계적 변형에 의한 유지 보수를 보장하는 보완적인 모양을 사용하여 다른 클리핑 모드를 상상할 수 있다.
물론 제시되거나 제안된 고정 방법의 임의의 조합을 사용하는 것이 예상될 수 있으며, 도 21 및 22의 다른 고정 방법의 사용은 다양성을 예시하기 위한 것일 뿐이다.

Claims (8)

  1. 특히 스티어링 칼럼의 비틀림을 감지하도록 설계된 위치 센서로서,
    복수의 자석을 포함하는 제1 자화된 자기 회전자 구조(100), 하나 이상의 자기 감지 부재(300, 301, 302)가 위치되는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 2개의 자속 수집 부재(210, 220)로 구성되고,
    각각의 수집 부재(210, 220)는 하나 이상의 2차 수집 구역(214, 215, 224, 225)을 갖는 하나 이상의 연장부(216, 219, 226, 229)에 의해 연장된 하나 이상의 1차 수집 구역(211, 221)을 갖고,
    상기 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)은 상기 에어 갭의 2개의 극을 형성하는 납작한 슈들로 끝나고,
    상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면(350)은 상기 연장부들(216, 219, 226, 229) 중 적어도 하나와 교차하고,
    제1 수집 부재(210)의 하나 이상의 상기 1차 수집 구역(211)은 중앙 평면 PP1을 갖는 하나 이상의 수집 표면(211B)을 갖고,
    제2 수집 부재(220)의 하나 이상의 상기 1차 수집 구역(221)은 중앙 평면 PP2를 갖는 하나 이상의 수집 표면(221B)을 갖고,
    하나 이상의 상기 2차 수집 구역(214, 215)은 중앙 평면 PS1을 갖는 제1 수집 부재(210)를 위한 하나 이상의 수집 표면(214B, 215B)을 갖고,
    제2 수집 부재(220)의 하나 이상의 상기 2차 수집 구역(224, 225)은 중앙 평면 PS2를 갖는 하나 이상의 수집 표면(224B, 225B)을 갖고,
    PP1이 PS2에 수직하지 않거나, PP2가 PS1에 수직하지 않는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 치형 링(130, 140)이 상기 자화된 구조(100)의 반대편에 위치되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 평면(350)은 1차 수집 구역들(211, 221)의 평면에 평행한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 1차 수집 구역(211, 221)은 상기 자화된 자기 회전자 구조(100)로부터 오는 유용한 자속을 수집하도록 의도된 추가 표면(211A, 221A)을 추가적으로 갖는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 1차 수집 구역(211)은 중앙 평면 PP1'을 갖는 하나 이상의 추가 수집 표면(211C, 211D)을 갖고,
    하나 이상의 상기 1차 수집 구역(221)은 중앙 평면 PP2'를 갖는 하나 이상의 수집 표면(221C, 221D)을 갖고,
    하나 이상의 상기 2차 수집 구역(214, 215)은 중앙 평면 PS1'를 갖는 하나 이상의 수집 표면(214B, 215B)을 갖고,
    하나 이상의 상기 2차 수집 구역(224, 225)은 중앙 평면 PS2'를 갖는 하나 이상의 수집 표면(224B, 225B)을 갖고,
    PP1'은 PS2'에 수직하지 않거나, PP2'는 PS1'에 수직하지 않는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연장부(216, 219, 226, 229)는 상기 횡방향 중앙 평면(350)을 넘어 상기 1차 수집 구역(211)의 평면에 대해 축방향 및 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    2차 수집 구역(214, 215, 224, 225)의 총 면적은 1차 수집 구역(211, 221)의 총 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 위치 센서.
  8. 스티어링 칼럼의 절대 위치를 감지하는 장치로서,
    복수의 자석을 포함하는 제1 자화된 자기 회전자 구조(100)로 구성된 상기 칼럼의 비틀림 센서, 하나 이상의 자기 감지 부재(300, 301, 302)가 위치되는 하나 이상의 에어 갭을 정의하는 두 개의 자속 수집 부재(210, 220)를 더 포함하고,
    각각의 수집 부재는 하나 이상의 2차 수집 구역(214, 215, 224, 225)을 갖는 하나 이상의 연장부(216, 219, 226, 229)에 의해 연장된 하나 이상의 1차 수집 구역(211, 221)을 갖고,
    상기 2차 수집 구역들(214, 215, 224, 225)은 상기 에어 갭의 2개의 극 및 상기 연장부들(216, 219, 226, 229) 중 적어도 하나와 교차하는 상기 에어 갭의 횡방향 중앙 평면(350)을 형성하는 납작한 슈로 끝나는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020217030068A 2019-02-25 2020-02-25 특히 스티어링 칼럼의 비틀림 감지를 위해 설계된 위치 센서 KR20210127756A (ko)

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