KR20220080410A - 센싱 장치 - Google Patents

센싱 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220080410A
KR20220080410A KR1020200169483A KR20200169483A KR20220080410A KR 20220080410 A KR20220080410 A KR 20220080410A KR 1020200169483 A KR1020200169483 A KR 1020200169483A KR 20200169483 A KR20200169483 A KR 20200169483A KR 20220080410 A KR20220080410 A KR 20220080410A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stator
magnet
disposed
section
rotor
Prior art date
Application number
KR1020200169483A
Other languages
English (en)
Inventor
김성민
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020200169483A priority Critical patent/KR20220080410A/ko
Publication of KR20220080410A publication Critical patent/KR20220080410A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/06—Steering behaviour; Rolling behaviour

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

실시예는 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 마그넷은 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 외측면을 포함하는 센싱 장치를 개시한다. 이에 따라, 상기 센싱 장치는 마그넷의 외측면에 형성된 직선 구간 또는 직선 구간과 곡선 구간을 통해 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

센싱 장치{APPARATUS FOR SENSING}
실시예는 센싱 장치에 관한 것이다.
차량의 조향 안정성을 확보하기 위해 별도의 동력을 이용하여 조향을 보조하는 조향장치가 차량에 사용될 수 있다. 특히, 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(EPS, Electronic Power Steering System}가 차량에 사용된다.
상기 전동식 조향장치는 차속센서, 토크센서 및 앵글센서 등에서 감지한 운행조건 및 운전자 조작정보를 기반으로 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
상기 토크 센서는 토션바의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고 인덱스 센서는 출력축의 회전을 감지하여, 조향축의 각가속도를 측정한다. 여기서, 상기 토크 센서와 인덱스 센서는 함께 배치되어 일체로 구성될 수도 있다.
상기 토크 센서는 하우징, 링 형상의 마그넷을 포함하는 로터, 스테이터, 한 쌍의 콜렉터 및 상기 콜렉터 사이에 배치되는 센서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 토크 센서는 상기 마그넷의 회전에 따라 변화하는 마그넷 플럭스를 감지하고, 전기적인 신호를 출력함으로써, 토크를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 센서로는 홀 아이씨(Hall IC)가 사용될 수 있다.
이때, 상기 토크 센서의 출력 특성 중 측정 정밀도와 연관된 선형성(Linearity)은 상기 마그넷의 착자 파형에 의해 좌우될 수 있다. 예컨데, 상기 마그넷의 착자 파형에 따라 선형오차가 증가하는 문제가 있다. 여기서, 상기 선형오차는 비선형성(Non Linearity)이라 불릴 수 있다.
도 1은 종래의 토크 센서의 링 형상의 마그넷을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 토크 센서의 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 A 영역에서 마그넷 플럭스의 최대값을 1로 변환한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 종래의 토크 센서에 배치되는 상기 마그넷은 외주면과 내주면이 형성된 링 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 마그넷은 중심(C)을 기준으로 원주 방향을 따라 S극과 N극이 교대로 배치되게 착자될 수 있다.
도 2를 참조하면, 종래의 상기 토크 센서의 마그넷에 의해 사인파의 마그넷 플럭스가 검출될 수 있다. 그리고, 상기 마그넷 플럭스는 파형의 최대값이 1로 변환될 수 있다(도 3 참조).
도 3을 참조하면, 사인파의 마그넷 플럭스의 일부 단위 구간에서 상기 파형이 차지할 수 있는 최대 단위 면적(사각형 면적)은 1 x 22.5으로 환산될 수 있으며, 상기 최대 단위 면적내에서 상기 파형의 단위 극 면적(UPA, Unit Pole Area)이 작아질수록 선형오차 또는 비선형성(Non Linearity)이 증가하는 문제가 있다. 여기서, 상기 마그넷 플럭스의 '0'을 기준으로 하나의 단위 파형이 차지하는 면적은 단위 극 면적이라 정의될 수 있다.
이에, 상기 최대 단위 면적 내에서 상기 단위 파형이 차지하는 단위 극 면적(Area)을 크게 향상시켜 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 센싱 장치의 개발이 요청되고 있는 실정이다.
실시예는 마그넷의 외측면의 형상을 통해 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 센싱 장치를 제공한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제는 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 마그넷은 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 외측면을 포함하는 센싱 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 마그넷에는 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 N극으로 착자된 제1 영역과 상기 S극으로 착자된 제2 영역 중 적어도 하나의 외측면은 직선 구간과 곡선 구간을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 하나의 외측면은 두 개의 곡선 구간 사이에 직선 구간이 배치될 수 있다.
한편, 상기 곡선 구간은 12도 이하의 중심각을 갖을 수 있다.
또한, 상기 직선 구간은 상기 로터의 중심의 반경 방향과 직교할 수 있다.
상기 과제는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 로터는 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배치되고, 상기 스테이터는 복수 개의 투스를 포함하고, 상기 마그넷은 N극으로 착자된 제1 영역과 S극으로 착자된 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 하나는 두 개의 곡선 구간, 및 두 개의 곡선 구간 사이에 배치되는 직선 구간을 포함하는 센싱 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 곡선 구간은 6도 이하의 중심각을 갖을 수 있다.
또한, 반경 방향을 기준으로 상기 투스에서 상기 곡선 구간까지의 거리는 상기 투스에서 상기 직선 구간 까지의 거리와 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 회전 대칭되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 투스의 갯수는 상기 제1 영역과 제2 영역의 갯수의 합과 동일할 수 있다.
상기 과제는 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 바디와 복수 개의 투스가 형성된 스테이터 투스를 포함하고, 중심에 대한 원주 방향을 기준으로 상기 투스와 접하는 가상의 원(C1)과 상기 마그넷 사이의 거리가 상이한 제1 거리와 제2 거리를 포함하는 센싱 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 마그넷은 N극으로 착자된 제1 영역과 S극으로 착자된 제2 영역을 포함하고, 상기 스테이터 투스는 상기 스테이터 바디의 상부에 배치되는 제1 스테이터 투스와 상기 스테이터 바디의 하부에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스 바디, 및 상기 제1 스테이터 투스 바디의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 제1 투스를 포함하고, 중심(C)을 기준으로, 두 개의 제1 투스가 이루는 중심각은 이웃하게 배치되는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 이루는 중심각과 동일할 수 있다.
또한, 상기 마그넷은 원주 방향을 따라 교대로 배치되는 N극과 S극을 포함하고, 상기 N극과 상기 S극 각각은 상기 제1 거리를 갖는 구간과 상기 제2 거리를 갖는 구간을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 마그넷은 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 외측면을 포함하며, 상기 제1 거리는 상기 가상의 원(C1)에서 상기 곡선 구간까지의 거리로 정의되고, 상기 제2 거리는 상기 가상의 원(C1)에서 상기 직선 구간까지의 거리로 정의될 수 있다.
그리고, 상기 제2 거리는 상기 직선 구간의 중심으로 갈수록 커질 수 있다.
실시예는 마그넷의 외측면에 직선 구간 또는 직선 구간과 곡선 구간을 함께 형성하여 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
실시예는 상기 외측면에서 상기 직선 구간이 차지하는 비중을 곡선 구간과의 관계를 통해 제시함으로써, 상기 마그넷의 외측면에 대한 최적화된 설계치를 제공할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 토크 센서의 링 형상의 마그넷을 나타내는 도면이고,
도 2는 종래의 토크 센서의 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 A 영역에서 마그넷 플럭스의 최대값을 1로 변환한 그래프이고,
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고,
도 6은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷, 스테이터의 스테이터 투스, 콜렉터 및 센서의 배치 관계를 나타내는 사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷, 스테이터의 스테이터 투스, 콜렉터 및 센서의 배치 관계를 나타내는 평면도이고,
도 8은 도 7의 B 영역을 나타내는 확대도이고,
도 9a는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제1 스테이터 투스의 투스와 마주보게 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이고,
도 9b는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제1 스테이터 투스의 투스와 제2 스테이터 투스의 투스 사이에 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이고,
도 9c는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제2 스테이터 투스의 투스와 마주보게 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이고,
도 10은 종래의 토크 센서의 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스와 실시예에 따른 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스를 나타내는 비교 그래프이고, 도 11은 종래의 토크 센서의 비선형성과 실시예에 따른 센싱 장치의 비선형성을 나타내는 비교 그래프이다.
도 11은 종래의 토크 센서의 비선형성과 실시예에 따른 센싱 장치의 비선형성을 나타내는 비교 그래프이고,
도 12는 실시예에 따른 센싱 장치의 단위 곡선 구간의 중심각의 변화에 따른 비선형성 및 단위 극 면적을 나타내는 표이고,
도 13은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 변형예를 나타내는 도면이고,
도 14는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 스테이터의 스테이터 투스를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 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.
실시예에 따른 센싱 장치는 조향축의 출력축(미도시)과 입력축(미도시) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 입력축은 제1 축이라 불릴 수 있고, 상기 출력축은 제2 축이라 불릴 수 있다. 여기서, 상기 센싱 장치는 토크 센서일 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷, 스테이터의 스테이터 투스, 콜렉터 및 센서의 배치 관계를 나타내는 사시도이고, 도 7은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷, 스테이터의 스테이터 투스, 콜렉터 및 센서의 배치 관계를 나타내는 평면도이고, 도 8은 도 7의 B 영역을 나타내는 확대도이고, 도 9는 마그넷의 회전에 따라 변화하는 마그넷 플럭스의 흐름을 나타내는 도면으로, 도 9a는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제1 스테이터 투스의 투스와 마주보게 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이고, 도 9b는 원주 방향을 기준으로 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제1 스테이터 투스의 투스와 제2 스테이터 투스의 투스 사이에 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이고, 도 9c는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 S극이 제2 스테이터 투스의 투스와 마주보게 배치될 때의 마그넷 플럭스를 나타내는 개념도이다.
여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 Y 방향은 축 방향을 의미할 수 있으며, X 방향은 반경 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 축 방향과 반경 방향은 서로 수직할 수 있다. 또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 도면 부호 'C'는 로터(100)와 스테이터(200)의 회전 중심을 나타낼 수 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치는 상기 입력축인 제1 축에 연결되는 로터(100), 상기 출력축인 제2 축에 연결되는 스테이터(200), 스테이터(200)에 대응되게 배치되는 한 쌍의 콜렉터(300), 상기 콜렉터(300)에 대응되게 배치되는 센서(400), 및 상기 센서(400)가 실장되는 회로기판(500)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스테이터(200)는 스테이터 홀더(210), 스테이터 바디(220), 스테이터 바디(220)의 상부와 하부에 각각 배치되는 스테이터 투스(230)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 스테이터 투스(230)는 스테이터 바디(220)의 상부에 배치되는 제1 스테이터 투스(230a)와, 스테이터 바디(220)의 하부에 배치되는 제2 스테이터 투스(230b)를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 축에 연동하여 상기 로터(100)의 마그넷(130)이 회전함에 따라 마그넷 플럭스의 흐름이 변환될 수 있다. 그리고, 상기 스테이터(200)에 배치되는 스테이터 투스(230), 콜렉터(300)를 통해 상기 센서(400)는 방향과 세기가 달라진 마그넷 플럭스를 감지한 후, 이를 이용하여 상기 센서(400)는 전기적 신호를 출력할 수 있다.
이에, 상기 센싱 장치는 직선 구간 또는 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 마그넷(130)의 외측면을 통해 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 마그넷(130)의 외측면에 배치되는 직선 구간의 비중을 통해 토크에 대한 측정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 여기서, 상기 곡선 구간의 외측면은 소정의 곡률을 갖도록 형성된 곡면일 수 있다. 그리고, 상기 직선구간의 외측면은 평면일 수 있다.
한편, 상기 센싱 장치는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하우징은 상기 센싱 장치의 외형을 형성하며, 각 구성 요소를 지지 및 보호할 수 있다.
상기 로터(100)는 상기 조향축 중 입력축인 제1 축과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 입력축은 차량의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 로터(100)는 스테이터(200)의 내측에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 상기 로터(100)는 에어 갭(Air Gap)이 형성되게 상기 스테이터(200)와 이격되게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 내측이라 함은 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하는 방향을 의미할 수 있고, 외측이라 함은 상기 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
상기 로터(100)는 원통형의 로터 홀더(110), 상기 로터 홀더(110)의 외주면 일측에 배치되는 로터 바디(120), 및 로터 바디(120)에 결합된 마그넷(130)을 포함할 수 있다.
상기 로터 홀더(110)는 상기 제1 축과 결합할 수 있다. 그에 따라, 상기 로터 홀더(110)는 제1 축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다.
상기 로터 홀더(110)는 원통 형상 또는 관 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 로터 홀더(110)의 하부측 단부는 상기 로터 바디(220)와 결합할 수 있다. 여기서, 로터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
상기 로터 바디(120)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터 바디(120)의 상면에는 세레이션(121)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 세레이션(121)은 원점 세팅을 위한 외부 장치와 맞물릴 수 있으며, 요철 형상으로 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 로터 바디(120)는 레진과 같은 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 로터 홀더(210)와 마그넷(130)은 사출 방식을 통해 형성되는 로터 바디(120)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 로터 홀더(210)와 마그넷(130)은 상기 로터 바디(120)를 매계로 결합하여 상기 제1 축의 회전에 연동할 수 있다.
상기 마그넷(130)은 로터 바디(120)에 결합되며, 로터 홀더(110)의 회전에 연동되어 회전할 수 있다.
또한, 상기 마그넷(130)은 상기 로터 홀더(110)의 하부측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 마그넷(130)은 스테이터(200)의 투스(232)에 대응되게 배치될 수 있다. 예컨데, 반경 방향을 기준으로 상기 마그넷(130)은 스테이터(200)의 투스(232)의 내측에 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 상기 마그넷(130)과 스테이터(200)의 투스(232) 사이에는 상기 에어 갭이 형성될 수 있다.
상기 마그넷(130)은 반경 방향으로 상호 이격되게 배치되는 내주면과 외측면을 포함하는 링 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
실시예에 따른 센싱 장치는 상기 외측면의 형상 및 상기 형상에 대한 설계치를 제공함으로써, 상기 센서(400)에 인가되는 마그넷 플럭스를 최적화할 수 있게 조절할 수 있다. 그에 따라, 상기 센싱 장치는 상기 마그넷(130)의 외측면의 형상을 통해 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 외측면의 형상은 다양하게 변경될 수 있기 때문에, 상기 센싱 장치는 다양한 실시예를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 센싱 장치는 상기 직선 구간이 외측면에서 차지하는 비중을 조절할 수 있기 때문에, 최적화된 마그넷 플럭스를 감지할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 마그넷(130)은 곡선 구간(131)과 직선 구간(132)이 형성된 외측면(133)을 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 센싱 장치는 상기 에어 갭 상에서 반경 방향의 거리가 상이한 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 거리(d1)는 중심(C)에 대한 원주 방향을 기준으로 상기 투스(232)의 내측면과 접하는 가상의 원(C1)에서 상기 곡선 구간(131)까지의 거리를 나타낼 수 있으며, 제1 이격 거리, 제1 갭 또는 제1 에어 갭이라 불릴 수 있다. 즉, 상기 제1 거리(d1)는 상기 투스(232)의 내측면에서 상기 곡선 구간(131)까지의 거리일 수 있다. 또한, 상기 제2 거리(d2)는 중심(C)에 대한 원주 방향을 기준으로 상기 투스(232)의 내측면과 접하는 가상의 원(C1)에서 상기 직선 구간(132)까지의 거리를 나타낼 수 있으며, 제2 이격 거리, 제2 갭 또는 제2 에어 갭라 불릴 수 있다. 즉, 상기 제2 거리(d2)는 상기 투스(232)의 내측면에서 상기 직선 구간(132)까지의 거리일 수 있다.
이때, 상기 직선 구간(132)은 상기 직선 구간(132)의 중심을 지나는 가상의 선(L)과 수직하는 평면 형상의 외측면을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 직선 구간(132)의 평면은 상기 가상의 선(L)과 상기 가상의 원(C1)이 만나는 점에서 상기 가상의 원(C1)에 대한 접선과 평행할 수 있다. 그에 따라, 상기 직선 구간(132)은 상기 로터(100)의 중심(C)의 반경 방향과 직교하게 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 거리(d1)는 제2 거리(d2)보다 작을 수 있다. 그리고, 상기 제2 거리(d2)는 상기 가상의 원(C1)에서 직선 구간(132)까지의 거리이기 때문에, 상기 제2 거리(d2)는 직선 구간(132)의 중심(C2)으로 갈수록 증가할 수 있다. 상세하게, 상기 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2) 각각의 최단 거리는 동일할 수 있다. 그리고, 상기 제2 거리(d2)는 직선 구간(132)의 중심(C2)에서 최장 거리를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 여기서, 상기 직선 구간(132)의 중심(C2)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 원주 방향 상의 중심일 수 있다.
또한, 상기 마그넷(130)은 N극으로 착자된 제1 영역(134)과 S극으로 착자된 제2 영역(135)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 영역(134)과 상기 제2 영역(135) 중 적어도 하나는 두 개의 곡선 구간, 및 두 개의 곡선 구간 사이에 배치되는 직선 구간(132)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 마그넷(130)은 8개의 제1 영역(134)과 8개의 제2 영역(135)을 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 영역(134) 및 상기 제2 영역(135) 각각은 상기 중심(C)을 기준으로 중심각(θ)을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 중심각(θ)은 22.5도일 수 있다. 즉, 상기 마그넷(130)은 중심(C)을 기준으로 원주 방향을 따라 8개의 S극과 8개의 N극이 교대로 배치되게 착자될 수 있으며, 하나의 극은 중심(C)을 기준으로 22.5도의 중심각(θ)을 갖도록 착자될 수 있다.
또한, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135)은 원주방향을 따라 상호 교대로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135)은 상기 중심(C)을 기준으로 회전 대칭될 수 있다.
또한, 상기 마그넷(130)이 제1 영역(134)과 제2 영역(135)으로 구분됨에 따라, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135) 사이에는 가상의 경계선(BL)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135)은 상기 경계선(BL)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
한편, 복수 개의 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135)이 원주방향을 따라 상호 교대로 배치됨에 따라, 복수 개의 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135) 각각의 외측면은 상기 마그넷(130)의 외측면(133)을 형성할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135) 각각의 외측면은 두 개의 곡선 구간, 및 두 개의 곡선 구간 사이에 배치되는 직선 구간(132)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 직선 구간(132)은 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135) 각각의 외측면의 중앙에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 영역(134)과 제2 영역(135) 각각에 배치되는 곡선 구간(131)은 단위 곡선 구간이라 불릴 수 있다. 상세하게, 제1 영역(134)에 배치되는 단위 곡선 구간은 제1 단위 곡선 구간(131a)이라 불릴 수 있다. 그리고, 제2 영역(135)에 배치되는 곡선 구간은 제2 단위 곡선 구간(131b)이라 불릴 수 있다.
따라서, 상기 제1 영역(134)은 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a)과, 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a) 사이에 배치되는 직선 구간(132)을 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 제2 영역(135)은 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a)과 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a) 사이에 배치되는 직선 구간(132)을 포함할 수 있다.
그에 따라, 원주 방향을 기준으로 서로 인접하게 배치되는 제1 단위 곡선 구간(131a)과 제2 단위 곡선 구간(131b)은 상기 마그넷(130)의 곡선 구간(131) 중 하나를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)과 제2 단위 곡선 구간(131b)이 만나는 가상의 점에는 상기 경계선(BL)이 배치될 수 있으며, 상기 경계선(BL)을 기준으로 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)과 제2 단위 곡선 구간(131b)은 대칭되게 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 중심(C)을 기준으로 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)은 제1 중심각(θ1)을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 단위 곡선 구간(131b)은 제2 중심각(θ2)을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 직선 구간(132)은 제3 중심각(θ3)을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 중심각(θ3)은 상기 제1 중심각(θ1)과 제2 중심각(θ2)의 합보다 클 수 있다. 이때, 상기 제1 중심각(θ1)과 제2 중심각(θ2)의 크기가 동일할 수 있다.
따라서, 상기 제1 영역(134)의 외측면은 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a)과 두 개의 제1 단위 곡선 구간(131a) 사이에 배치되는 직선 구간(132)에 의해 형성되기 때문에, 상기 제1 영역(134)의 외측면은 두 개의 곡선 구간과 하나의 직선 구간을 포함할 수 있으며, 두 개의 제1 중심각(θ1)과 제3 중심각(θ3)으로 나타낼 수 있다.
또한, 상기 제2 영역(135)의 외측면은 두 개의 제2 단위 곡선 구간(131b)과 두 개의 제2 단위 곡선 구간(131b) 사이에 배치되는 직선 구간(132)에 의해 형성되기 때문에, 상기 제2 영역(135)의 외측면은 두 개의 곡선 구간과 하나의 직선 구간을 포함할 수 있으며, 두 개의 제2 중심각(θ2)과 제3 중심각(θ3)으로 나타낼 수 있다.
도 10은 종래의 토크 센서의 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스와 실시예에 따른 마그넷에 의해 출력되는 마그넷 플럭스를 나타내는 비교 그래프이고, 도 11은 종래의 토크 센서의 비선형성과 실시예에 따른 센싱 장치의 비선형성을 나타내는 비교 그래프이다. 여기서, 도 11에 기재된 토션 앵글(Torsion Angle)은 상기 조향축의 비틀림 각을 나타낼 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 10을 참조하면, 종래의 토크 센서의 마그넷 플럭스(도 10의 점선 참조)에 비해 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷 플럭스는 상기 직선 구간(132)에 의해 파형의 단위 극 면적이 증가한 것을 확인할 수 있다.
그에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 센싱 장치는 증가된 단위 극 면적에 의해 종래의 토크 센서보다 선형오차 또는 비선형성이 감소함을 확인할 수 있다.
한편, 상기 단위 곡선 구간(131a, 131b)을 나태내는 중심각(θ1,θ2)은 조절될 수 있다. 즉, 상기 제3 중심각(θ3)은 조절될 수 있다. 그에 따라, 상기 센싱 장치는 상기 단위 곡선 구간(131a, 131b)의 중심각(θ1,θ2)의 범위를 한정하고, 그에 따라 상기 제3 중심각(θ3)이 나타내는 직선 구간(132)의 범위를 조절함으로써, 최적의 측정 정밀도를 확보할 수 있다.
상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구간(131b)의 제2 중심각(θ2)은 6도 이하일 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(134) 및 제2 영역(135) 각각의 외측면에 두 개의 곡선 구간 및 두 개의 곡선 구간 사이에 직선 구간이 배치될 때, 두 개의 상기 곡선 구간 중 하나는 6도 이하의 중심각을 갖도록 형성될 수 있다. 그에 따라, 서로 인접하게 배치되는 상기 제1 영역(134)의 곡선 구간 중 하나와 제2 영역(135)의 곡선 구간 중 하나는 12도 이하의 중심각(θ1+θ2)을 갖도록 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구간(131b)의 중심각(θ2)은 4~5도로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4.1~4.3도의 범위 내에서 형성될 수 있다. 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구건(131b)의 중심각(θ2) 각각에 대한 최적의 각도는 단위 극 면적을 고려한 4.2도일 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 센싱 장치의 단위 곡선 구간의 중심각의 변화에 따른 비선형성 및 단위 극 면적을 나타내는 표이다.
도 12를 참조하면, 단위 극 면적을 고려한 비선형성은 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구간(131b)의 중심각(θ2)이 6도 이하일 때까지 개선됨을 확인할 수 있다. 특히, 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구간(131b)의 중심각(θ2)이 4.2도 일 때 약 66% 개선됨을 확인할 수 있다. 즉, 상기 제1 단위 곡선 구간(131a)의 제1 중심각(θ1) 및 제2 단위 곡선 구간(131b)의 중심각(θ2)의 합이 8.4일 때 최적의 측정 정밀도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 로터의 마그넷의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 마그넷(130)과 도 13에 도시된 마그넷(130a)의 변형예를 비교해 볼 때, 도 13에 도시된 마그넷(130a)은 직선 구간(132)만으로 형성된 외측면을 포함한다는 점에서 차이가 있다.
도 13을 참조하면, 상기 마그넷(130a)은 N극으로 착자된 제1 영역(134a)과 S극으로 착자된 제2 영역(135a)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 영역(134a)과 상기 제2 영역(135a) 각각은 직선 구간(132)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역(13a) 및 상기 제2 영역(135a) 각각은 상기 중심(C)을 기준으로 중심각(θ)을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 영역(134a)과 제2 영역(135a)은 원주방향을 따라 상호 교대로 배치될 수 있고, 상기 제1 영역(134a)과 제2 영역(135a)은 상기 경계선(BL)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
따라서, 도 7 및 도 13을 참조하면, 상기 센싱 장치는 제1 영역의 곡선 구간 대비 직선 구간의 비는 0:100 ~ 53:47일 수 있다.
상기 스테이터(200)는 로터(100)의 외측에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 스테이터(200)는 출력축인 제2 축과 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 스테이터(200)는 상기 출력축과 연결되는 스테이터 홀더(210), 스테이터 홀더(210)의 외주면 일측에 배치되는 스테이터 바디(220), 및 스테이터 바디(220)에 배치되는 한 쌍의 스테이터 투스(230)를 포함할 수 있다.
상기 스테이터 홀더(210)는 조향축 중 출력축인 제2 축에 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 스테이터 홀더(210)는 상기 제2 축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 여기서, 상기 스테이터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 상기 스테이터 홀더(210)는 상기 제2 축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 갖는 다른 재질이 이용될 수도 있다.
상기 스테이터 바디(220)는 스테이터 홀더(210)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 예컨데, 상기 스테이터 바디(220)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 홀더(210)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 스테이터 바디(220)의 내부에는 로터(100)의 마그넷(130, 130a)이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 스테이터 바디(220)는 상기 스테이터 투스(230)와의 결합을 위해 형성된 홀을 포함할 수 있다.
상기 스테이터 투스(230)는 스테이터 바디(220)에 결합하여 고정될 수 있다. 이때, 상기 스테이터 투스(230)는 상기 스테이터 바디(220)의 상부와 하부에 각각 배치되도록, 한 쌍으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 스테이터 투스(230)는 배치 위치에 의해 상기 스테이터 바디(220)의 상부에 배치되는 제1 스테이터 투스(230a)와 제2 스테이터 투스(230b)로 구분될 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 센싱 장치에 배치되는 스테이터의 스테이터 투스를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 스테이터 투스(230)는 스테이터 투스 바디(231), 스테이터 투스 바디(231)의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되며 내주면(233)을 포함하는 복수 개의 투스(232) 및 스테이터 투스 바디(231)의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 돌기부(234)를 포함할 수 있다. 여기서, 투스(232)와 돌기부(234)는 동일한 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 투스 바디(231), 투스(232) 및 돌기부(234)는 일체로 형성될 수 있다.
상세하게, 상기 제1 스테이터 투스(230a)는 제1 스테이터 투스 바디(231a), 제1 스테이터 투스 바디(231a)의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되며 내주면(233a)을 포함하는 복수 개의 제1 투스(232a) 및 제1 스테이터 투스 바디(231a)의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 제1 돌기부(234a)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 스테이터 투스(230b)는 제2 스테이터 투스 바디(231b), 제2 스테이터 투스 바디(231b)의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되며 내주면(233b)을 포함하는 복수 개의 제2 투스(232b) 및 제2 스테이터 투스 바디(231b)의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 제2 돌기부(234b)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 스테이터 투스(230a)의 제1 투스(232a)와 상기 제2 스테이터 투스(230b)의 제2 투스(232b)는 원주 방향을 따라 상호 교대로 배치될 수 있다.
상기 스테이터 투스 바디(231)는 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 투스(232)는 스테이터 투스 바디(231)의 내주면에서 축 방향을 향해 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 투스(232)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 일정 간격을 두고 상호 맞물리는 형태로 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 투스(232)는 스테이터 바디(220)의 내주면의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 투스(232)는 상기 마그넷(130, 130a)에 대응되게 배치될 수 있다. 예컨데, 상기 투스(232)는 반경 방향을 기준으로 상기 마그넷(130, 130a)의 외측면(133)과 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 도 8 및 도 9를 참조하면, 중심(C)을 기준으로, 상기 제1 스테이터 투스(230a)의 두 개의 제1 투스(232a) 또는 상기 제2 스테이터 투스(230b)의 두 개의 제2 투스(232b)가 이루는 중심각은 이웃하게 배치되는 상기 제1 영역(134, 134a)과 상기 제2 영역(135, 135a)이 이루는 중심각(2θ)과 동일할 수 있다. 예컨데, 원주 방향으로 이웃하게 배치되는 두 개의 상기 제1 투스(232a)가 이루는 중심각은 이웃하게 배치되는 상기 제1 영역(134, 134a)과 상기 제2 영역(135, 135a)이 이루는 중심각(2θ)과 동일할 수 있다.
여기서, 상기 마그넷(130, 130a)의 제1 영역(134)과 제2 영역(135)의 갯수의 합은 투스(232)의 갯수와 동일할 수 있다. 예컨데, 상기 제1 스테이터 투스(230a)의 투스(232a)와 상기 제2 스테이터 투스(230b)의 투스(232b)의 합은 상기 마그넷(130, 130a)의 각 영역의 갯수와 동일할 수 있다. 즉, 상기 마그넷(130, 130a) 상에서 착자된 영역의 갯수는 투스(232)의 갯수와 동일할 수 있다.
상기 돌기부(234)는 스테이터 투스 바디(231)의 외주면에서 축 방향을 향해 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 돌기부(234)는 코킹에 의해 스테이터 바디(220)의 외면에 고정될 수 있다. 예컨데, 상기 돌기부(234)의 일측을 가압하여 절곡시키는 코킹 방식으로 상기 돌기부(234)가 스테이터 바디(220)의 외면에 결합되기 때문에, 조립 공차가 발생하지 않는다.
상기 돌기부(234)는 스테이터 바디(220)의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 플랜지부에 코킹에 의해 고정될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 바디(220)에 대한 돌기부(234)의 결합력이 향상될 수 있다.
한편, 상기 반경 방향을 기준으로 투스(232)와 돌기부(234)는 오버랩되지 않게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 돌기부(234)의 축 방향 돌출 높이는 투스(232)의 돌출 높이보다 작을 수 있다.
상기 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 돌기부(234)는 투스(232) 사이에 배치될 수 있다. 만일, 상기 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 돌기부(234)가 투스(232)와 오버랩되게 배치된다면 자계에 영향을 주게 되는바, 상기 돌기부(234)를 투스(232) 사이에 배치하여 자계에 대한 영향을 방지할 수 있다.
또한, 돌기부(234)는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 돌기로 제공될 수 있다.
적어도 둘의 돌기를 포함하는 돌기부(234)는 더블 코킹(Double Caulking) 구조를 구현할 수 있기 때문에, 스테이터 바디(220)에 대한 돌기부(234)의 결합력은 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 더블 코킹 구조는 스테이터 바디(220)와의 접촉면적을 증가시키기 때문에, 돌기부(234)의 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킬 수 있다.
상기 콜렉터(300)는 회로기판(500)에 배치되는 센서(400)가 상기 입력축과 상기 출력축의 비틀림에 따른 회전 차이에 의해 발생하는 마그넷 플럭스의 변화를 감지할 수 있게 한다. 여기서, 콜렉터(300)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 콜렉터(300)는 스테이터(200)의 플럭스(flux)를 수집할 수 있도록 한 쌍의 스테이터 투스(230) 각각에 대응되게 두 개가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 콜렉터(300)는 배치 위치에 의해 상부 콜렉터(300a)와 하부 콜렉터(300b)로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 상부 콜렉터(300a)는 제1 콜렉터라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 하부 콜렉터(300b)는 제2 콜렉터라 불릴 수 있다.
상기 콜렉터(300)는 스테이터 투스(230)와 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 인접이라 함은 접촉 또는 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 것을 의미할 수 있다.
상기 콜렉터(300)는 플레이트(310) 및 레그(320)를 포함할 수 있다.
상기 플레이트(310)는 판 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 플레이트(310)는 스테이터 투스 바디(231)와 인접하게 배치될 수 있다.
상기 레그(320)는 플레이트(310)에서 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이때, 상기 레그(320)의 단부는 상기 센서(400)에 대응되게 반경 방향으로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 레그(320)의 단부는 상기 센서(400)에 마주보게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 상부 콜렉터(300a)와 하부 콜렉터(300b) 각각의 레그(320) 사이에는 상기 센서(400)가 배치될 수 있다.
상기 센서(400)는 회로기판(500)에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 센서(400)는 콜렉터(300)의 레그(320)에 대응되게 배치될 수 있다.
상기 입력축과 출력축 사이에 비틀림이 발생됨에 따라, 상기 로터(100)와 스테이터(200) 사이의 회전 차이가 발생할 수 있다. 그리고, 이러한 회전 차이는 콜렉터(300)와 센서(400)를 통해 마그넷 플럭스의 변화로 감지된다. 그에 따라, 센서(400)는 조향 핸들을 원활하게 조절할 수 있는 토크를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 센서(400)로는 홀 아이씨(Hall IC)가 제공될 수 있다.
상기 회로기판(500)에는 상기 마그넷(130, 130a)의 마그넷 플럭스를 센싱하는 센서(400)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 회로기판(500)은 인쇄회로기판일 수 있다.
또한, 상기 회로기판(500)은 상기 스테이터(200)의 스테이터 바디(220)에 대응되게 형성된 곡면을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 회로기판(500)은 반경 방향을 기준으로 상기 스테이터 바디(220)의 외측에 배치될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 센싱 장치
100: 로터
110: 로터 홀더 120: 로터 바디
130, 130a: 마그넷
200: 스테이터 232: 투스
300: 콜렉터
400: 센서
500: 회로기판

Claims (16)

  1. 마그넷을 포함하는 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및
    상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고,
    상기 마그넷은 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 외측면을 포함하는 센싱 장치.
  2. 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및
    상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고,
    상기 로터는 마그넷을 포함하고,
    상기 마그넷은 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배치되고,
    상기 스테이터는 복수 개의 투스를 포함하고,
    상기 마그넷은 N극으로 착자된 제1 영역과 S극으로 착자된 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 하나는 두 개의 곡선 구간, 및 두 개의 곡선 구간 사이에 배치되는 직선 구간을 포함하는 센싱 장치.
  3. 마그넷을 포함하는 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 및
    상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 바디와 복수 개의 투스가 형성된 스테이터 투스를 포함하고,
    중심에 대한 원주 방향을 기준으로 상기 투스와 접하는 가상의 원(C1)과 상기 마그넷 사이의 거리가 상이한 제1 거리와 제2 거리를 포함하는 센싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그넷은 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 배치되는 센싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 N극으로 착자된 제1 영역과 상기 S극으로 착자된 제2 영역 중 적어도 하나의 외측면은 직선 구간과 곡선 구간을 포함하는 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 하나의 외측면은 두 개의 곡선 구간 사이에 직선 구간이 배치되는 센싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 곡선 구간은 12도 이하의 중심각을 갖는 센싱 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 직선 구간은 상기 로터의 중심의 반경 방향과 직교하는 센싱장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 곡선 구간은 6도 이하의 중심각을 갖는 센싱 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    반경 방향을 기준으로 상기 투스에서 상기 곡선 구간까지의 거리는 상기 투스에서 상기 직선 구간 까지의 거리와 상이한 센싱 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 회전 대칭되게 형성되는 센싱 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 투스의 갯수는 상기 제1 영역과 제2 영역의 갯수의 합과 동일한 센싱 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 마그넷은 N극으로 착자된 제1 영역과 S극으로 착자된 제2 영역을 포함하고,
    상기 스테이터 투스는 상기 스테이터 바디의 상부에 배치되는 제1 스테이터 투스와 상기 스테이터 바디의 하부에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스 바디, 및 상기 제1 스테이터 투스 바디의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 제1 투스를 포함하고,
    중심(C)을 기준으로, 두 개의 제1 투스가 이루는 중심각은 이웃하게 배치되는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 이루는 중심각과 동일한 센싱 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 마그넷은 원주 방향을 따라 교대로 배치되는 N극과 S극을 포함하고,
    상기 N극과 상기 S극 각각은 상기 제1 거리를 갖는 구간과 상기 제2 거리를 갖는 구간을 포함하는 센싱장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마그넷은 직선 구간과 곡선 구간이 형성된 외측면을 포함하며,
    상기 제1 거리는 상기 가상의 원(C1)에서 상기 곡선 구간까지의 거리로 정의되고,
    상기 제2 거리는 상기 가상의 원(C1)에서 상기 직선 구간까지의 거리로 정의되는 센싱 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 거리는 상기 직선 구간의 중심으로 갈수록 커지는 센싱 장치.
KR1020200169483A 2020-12-07 2020-12-07 센싱 장치 KR20220080410A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200169483A KR20220080410A (ko) 2020-12-07 2020-12-07 센싱 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200169483A KR20220080410A (ko) 2020-12-07 2020-12-07 센싱 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220080410A true KR20220080410A (ko) 2022-06-14

Family

ID=81980147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200169483A KR20220080410A (ko) 2020-12-07 2020-12-07 센싱 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220080410A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210239551A1 (en) * 2018-08-23 2021-08-05 Lg Innotek Co., Ltd. Sensing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210239551A1 (en) * 2018-08-23 2021-08-05 Lg Innotek Co., Ltd. Sensing device
US11719587B2 (en) * 2018-08-23 2023-08-08 Lg Innotek Co., Ltd. Sensing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7021160B2 (en) Apparatus for sensing position and/or torque
EP2860504B1 (en) Torque index sensor
KR101913858B1 (ko) 스티어링 칼럼의 비틀림을 측정하기 위한 토크센서 및 이를 이용한 측정방법
JP5863799B2 (ja) 磁気多回転絶対位置検出装置
US7639004B2 (en) Apparatus for sensing angular displacement between first and second rotating shafts including flux collectors
US8587295B2 (en) Angle detection apparatus and position detection apparatus
US9130441B2 (en) Brushless DC motor
KR101553960B1 (ko) 각도 검출 장치 및 각도 검출 장치를 사용한 토크 검출 장치
JP4960209B2 (ja) 非接触式回転角度検出センサ
JP5041401B2 (ja) 回転センサ
CN101287959B (zh) 旋转传感器
KR100915264B1 (ko) 토크센서 및 이를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치
KR20220080410A (ko) 센싱 장치
JP2008216019A (ja) トルクセンサ及び電動式パワーステアリング装置
KR101238594B1 (ko) 스티어링 시스템의 토크 센서
CN113557418B (zh) 感测装置
EP3825671B1 (en) Torque sensing device
KR20220022314A (ko) 센싱 장치
JP5920386B2 (ja) 回転角センサ用磁石および回転角センサ
KR20220087012A (ko) 센싱 장치
JP7495873B2 (ja) 回転電機
US20230221147A1 (en) Rotation angle detector
KR101353740B1 (ko) 토크센서
KR20230105057A (ko) 센싱 장치
KR20220091886A (ko) 센싱 장치