KR20240020641A - 센서 장치 - Google Patents

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KR20240020641A
KR20240020641A KR1020220168710A KR20220168710A KR20240020641A KR 20240020641 A KR20240020641 A KR 20240020641A KR 1020220168710 A KR1020220168710 A KR 1020220168710A KR 20220168710 A KR20220168710 A KR 20220168710A KR 20240020641 A KR20240020641 A KR 20240020641A
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변성욱
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 쉴드와 제2 쉴드; 상기 제1 쉴드 및 상기 제2 쉴드의 사이에 배치되는 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터; 및 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서; 를 포함하고, 상기 제1 쉴드는 상기 제1 콜레터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되고, 상기 제2 쉴드는 상기 제1 콜렉터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되는 센서 장치를 제공할 수 있다.

Description

센서 장치{APPARATUS FOR SENSING}
실시예는 센서 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 장치를 포함한다. 센서 장치는 토션바의 비틀림 정도를 측정하는 장치이다. 토션바는 조향축은 핸들에 연결되는 입력축, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 부재이다.
센서 장치는 하우징, 로터, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 콜렉터를 포함한다. 이때, 콜렉터는 스테이터 투스의 외측에 배치된다. 때문에 외부의 자기장이 생성될 때, 콜렉터가 외부 자기장의 통로 역할을 수행하여, 센서의 자속 값에 영향을 주는 문제가 있다. 이렇게 센서가 영향을 받으면, 센서 장치의 출력값에 변화가 발생하여 토션바의 비틀림 정도를 정확히 측정할 수 없는 문제가 발생한다.
실시예는 외부 자기에 의해 센서가 영향을 받는 것을 방지할 수 있는 센서 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는, 로터와, 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 쉴드와 제2 쉴드와, 상기 제1 쉴드 및 상기 제2 쉴드의 사이에 배치되는 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터 및 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서를 포함하고, 상기 제1 쉴드는 상기 제1 콜레터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되고, 상기 제2 쉴드는 상기 제1 콜렉터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되는 센서 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 쉴드는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 쉴드는 상기 축방향으로 상기 스테이터의 상기 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 상기 제1 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2 영역은 축방향으로 상기 스테이터와 오버랩되게 배치되고, 상기 제4 영역은 축방향으로 상기 스테이터와 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 제1 쉴드는 상기 제1 영역의 단부에서 상기 제2 쉴드 측으로 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제2 쉴드는 상기 제2 영역의 단부에서 상기 제1 쉴드 측으로 절곡되는 제2 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 제1 콜렉터는 제1 바디와, 상기 제1 바디에서 상기 홀 센서를 향하여 절곡되는 제1 레그와, 상기 제1 바디에서 상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 제1 연장부를 포함하고, 상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되는 상기 제5 영역의 형상은 상기 제1 연장부의 형상과 대응되게 배치되고, 상기 제5 영역의 크기는 상기 제1 연장부를 축방향으로 모두 덮도록 상기 제1 연장부의 크기보다 클 수 있다.
상기 제1 영역은 상기 제1 바디 및 상기 제1 레그와 축방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 제2 콜렉터는 제2 바디와, 상기 제2 바디에서 상기 홀 센서를 향하여 절곡되는 제2 레그와, 상기 제2 바디에서 상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 제2 연장부를 포함하고, 상기 제4 영역의 형상은 상기 제2 연장부의 형상과 대응되게 배치되고, 상기 제2 영역의 크기는 상기 제1 연장부를 축방향으로 모두 덮도록 상기 제1 연장부의 크기보다 클 수 있다.
상기 제4 영역은 상기 제1 바디 및 상기 제1 레그와 축방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 제3 영역 및 상기 제6 영역은 각각 복수의 절곡 영역을 포함하고, 상기 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이할 수 있다.
상기 스테이터의 외측에 배치되는 하우징을 더 포함하고, 상기 제3 영역은 상기 하우징의 상면과 접촉하는 제1 면과 상기 하우징의 하면과 접촉하는 제2 면과 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하며 상기 하우징의 측면과 접촉하는 제3 면을 포함하고, 상기 제6 영역은 상기 하우징의 상면과 접촉하는 제4 면과 상기 하우징의 하면과 접촉하는 제5 면과 상기 제3 면과 상기 제4 면을 연결하며 상기 하우징의 측면과 접촉하는 제6 면을 포함할 수 있다.
실시예는, 콜렉터와 이격된 쉴드를 통해 콜렉터 측으로 외부 자계가 흐르는 것을 방지하고, 외부 자계를 흘려보내, 센서가 외부 자계에 의해 영향을 받는 것을 방지한다.
도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서 도시한 센서 장치의 내부를 도시한 사시도,
도 3은 도 1에서 도시한 센서 장치의 제1 쉴드와 제2 쉴드를 도시한 사시도,
도 4는 제1 쉴드와, 제2 쉴드와, 제1 콜렉터와, 제2 콜렉터의 조립전 상태를 도시한 도면,
도 5는 제1 쉴드와, 제2 쉴드와, 제1 콜렉터와, 제2 콜렉터의 조립된 상태에서 측면도,
도 6은 제1 쉴드를 도시한 사시도,
도 7은 제2 쉴드를 도시한 사시도,
도 8은 제1 콜렉터를 도시한 사시도,
도 9는 제2 콜렉터를 도시한 사시도,
도 10은 도 1에서 도시한 센서 장치의 일측 측단면도,
도 11은 도 1에서 도시한 센서 장치의 타측 측단면도,
도 12는 외부 자계가 없는 경우 자계 흐름을 도시한 도면,
도 13은 축방향으로 외부 자계가 있는 경우 자계 흐름을 도시한 도면,
도 14는 반경방향으로 외부 자계가 있는 경우 자계 흐름을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 제1 쉴드를 도시한 사시도,
도 16은 도 15에서 도시한 제1 쉴드의 평면도,
도 17은 도 15에서 도시한 제1 쉴드의 측면도,
도 18은 제2 쉴드를 도시한 사시도,
도 19는 도 18에서 도시한 제2 쉴드의 평면도,
도 20은 도 18에서 도시한 제2 쉴드의 측면도,
도 21은 측방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 15의 제1 쉴드와 도 18의 제2 쉴드에서 자계 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 센서 장치의 축 방향과 수직한 방향을 반경 방향이라 하고, 축중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라 부른다.
도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 도시한 센서 장치의 내부를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1에서 도시한 센서 장치의 제1 쉴드와 제2 쉴드를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 센서 장치는 로터(100)와, 스테이터(200), 제1 쉴드(300)와, 제2 쉴드(400)와 제1 콜렉터(500)와, 제2 콜렉터(600)와, 홀 센서(700)를 포함할 수 있다. 도면에서 x축은 축방향과 수직인 방향을 나타내며, y축은 축방향과 수직인 방향으로 x축이 나타내는 방향과 수직인 방향이며, z축은 축방향을 나타낸다.
여기서, 스테이터(200)는 출력축(미도시)과 연결되고, 스테이터(200)에 적어도 일부가 회전 가능하게 배치되는 로터(100)는 입력축(미도시)과 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 이때, 로터(100)는 스테이터(200)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이하, 내측이라 함은 상기 반경방향을 기준으로 중심을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
실시예에 따른 센서 장치는 외부 자계가 작동하는 환경에서, 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)를 통해, 외부 자계가 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600) 측으로 흐르지 않고, 빠져나갈 수 있도록 유도함으로써, 외부 자계가 홀 센서(700)에 영향을 미치는 것을 방지하는 특징이 있다.
로터(100)는 마그넷을 포함할 수 있다. 마그넷은 스테이터(200)의 내측에 배치될 수 있다. 마그넷은 별도의 홀더를 통해 입력축과 연결될 수 있다.
스테이터(200)의 외측에 하우징(10)이 배치된다. 하우징(80)은 상부 하우징(11)과 하부 하우징(12)을 포함할 수 있다. 스테이터(200)와, 제1 쉴드(300)와, 제2 쉴드(400)와 제1 콜렉터(500)와, 제2 콜렉터(600)는 하우징(80)에 고정될 수 있다.
제1 쉴드(300)는 축방향으로 스테이터(200)의 제1 측에서 제2 측을 향하여 걸쳐 배치될 수 있다. 제2 쉴드(400)는 축방향으로 스테이터(200)의 제2 측에서 제1 측을 향하여 걸쳐 배치될 수 있다. 제1 측이라 함은, 축방향으로 스테이터(200)의 일측을 나타내며, 제2 측이라 함은 축방향으로 스테이터(200)의 타측을 나타낸다.
제1 콜렉터(500) 및 제2 콜렉터(600)는 각각 홀 센서(700)와 대응되게 배치된다.
기판(S)은 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600) 사이에 배치될 수 있다.
홀 센서(700)는 기판(S)에 배치된다. 홀 센서(700)는 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600) 사이에 배치되어, 각각 스테이터(200)와 로터(100) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출한다. 홀 센서(700)는 Hall IC일 수 있다. 검출된 자기장의 변화를 기반으로 센서 장치는 토크를 측정한다.
제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)는 위치가 다를 뿐, 형상과 크기가 동일할 수 있다. 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)도 위치가 다를 뿐 형상과 크기가 동일할 수 있다.
축방향을 기준하여, 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)는 각각 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400) 사이에 위치한다. 때문에 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)는 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)를 통해 외부 자계로부터 보호받을 수 있다.
도 4는 제1 쉴드(300)와, 제2 쉴드(400)와, 제1 콜렉터(500)와, 제2 콜렉터(600)의 조립전 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 콜렉터(500)는 축방향으로 스테이터(200)의 일측에 조립된다. 제2 콜렉터(600)는 축방향으로 스테이터(200)의 타측에서 조립된다. 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)는 반경방향으로 스테이터(200)의 외측에서 조립될 수 있다. 먼저, 제1 콜렉터(500) 및 제2 콜렉터(600)가 하우징(800)에 조립된 후, 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)가 반경방향으로 진입하여 하우징(800)에 조립될 수 있다.
도 5는 제1 쉴드(300)와, 제2 쉴드(400)와, 제1 콜렉터(500)와, 제2 콜렉터(600)의 조립된 상태에서 측면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 쉴드(300)는 제1 콜렉터(500) 및 제2 콜렉터(600)와 이격되어 배치된다. 제2 쉴드(400)도 제1 콜렉터(500) 및 제2 콜렉터(600)와 이격되어 배치된다. 이는 외부 자계가 제1 쉴드(300) 또는 제2 쉴드(400)를 통해, 제1 콜렉터(500) 및 제2 콜렉터(600) 측으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.
제1 쉴드(300)의 내측 단부가 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩 영역을 형성하도록 오버랩되게 배치된다. 제2 쉴드(400)의 내측 단부도 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다.
축방향을 기준으로, 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)는 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400) 사이에 배치된다.
도 6은 제1 쉴드(300)를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제1 쉴드(300)는, 제1 영역(310)과, 제2 영역(320)과, 제3 영역(330)과, 제1 절곡부(340)를 포함한다. 제1 영역(310)과, 제2 영역(320)과, 제3 영역(330)과, 제1 절곡부(340)를 구분하여 설명하였으나, 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제1 영역(310)은 스테이터(200)의 제1 측에 위치한다. 제1 영역(310)은 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제1 영역(310)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
제2 영역(320)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 제2 영역(320)도 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제2 영역(320)의 내측 에지는 곡면을 갖는다.
제3 영역(330)은 제1 영역(310)과 제2 영역(320)을 연결한다. 제3 영역(330)은 복수 개의 절곡 영역을 포함할 수 있다. 제3 영역(330)의 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제3 영역(330)은 제1 영역(310)의 일측에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제1 파트(331)와, 제1 파트(331)에서 수직하게 절곡되는 제2 파트(332)를 포함할 수 있다. 그리고 제3 영역(330)은 제2 파트(332)에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제3 파트(333)와, 제3 파트(333)에서 수직하게 절곡되어 제2 파트(332)를 대향하게 배치되는 제4 파트(334)와, 제4 파트(334)에서 수직하게 하향하여 절곡되어 제2 영역(320)과 연결되는 제5 파트(335)를 포함할 수 있다.
제2 파트(332)는 하우징(800)과 접촉하는 제1 면(S1)을 형성한다. 제4 파트(334)는 하우징(800)과 접촉하는 제2 면(S2)을 형성한다. 그리고 제3 파트(333)는 하우징(800)과 접촉하면 제1 면(S1)과 제2 면(S2)과 연결되는 제3 면(S3)을 형성한다.
제1 절곡부(340)는 제1 영역(310)의 타측에서 하향하여 절곡된다. 제1 절곡부(340)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 7은 제2 쉴드(400)를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 제2 쉴드(400)는, 제4 영역(410)과, 제5 영역(420)과, 제6 영역(630)과, 제2 절곡부(440)를 포함한다. 제4 영역(410)과, 제5 영역(420)과, 제6 영역(430)과, 제2 절곡부(440)를 구분하여 설명하였으나, 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제4 영역(410)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 제4 영역(410)은 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제4 영역(410)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
제5 영역(420)은 스테이터(200)의 제1 측에 위치한다. 제5 영역(420)도 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제5 영역(420)의 내측 에지는 곡면을 갖는다.
제6 영역(430)은 제4 영역(410)과 제5 영역(420)을 연결한다. 제6 영역(430)은 복수 개의 절곡 영역을 포함할 수 있다. 제6 영역(430)의 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제6 영역(430)은 제4 영역(410)의 타측에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제6 파트(431)와, 제6 파트(431)에서 수직하게 절곡되는 제7 파트(432)를 포함할 수 있다. 그리고 제6 영역(430)은 제7 파트(432)에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제8 파트(433)와, 제8 파트(433)에서 수직하게 절곡되어 제7 파트(432)를 대향하게 배치되는 제9 파트(434)와, 제9 파트(434)에서 수직하게 하향하여 절곡되어 제5 영역(420)과 연결되는 제10 파트(435)를 포함할 수 있다.
제7 파트(432)는 하우징(800)과 접촉하는 제4 면(S4)을 형성한다. 제9 파트(434)는 하우징(800)과 접촉하는 제5 면(S5)을 형성한다. 그리고 제8 파트(433)는 하우징(800)과 접촉하면 제4 면(S4)과 제5 면(S5)과 연결되는 제6 면(S6)을 형성한다.
제2 절곡부(440)는 제4 영역(410)의 일측에서 상향하여 절곡된다. 제2 절곡부(440)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 8은 제1 콜렉터(500)를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제1 콜렉터(500)는 제1 바디(510)와, 제1 레그(520)와, 제1 연장부(530)를 포함할 수 있다. 제1 레그(520)는 제1 바디(510)의 양 측에서 홀 센서(700)를 향하도록 하향하여 절곡되어 배치된다. 제1 연장부(530)는 제1 바디(510)의 내측으로 연장된다. 제1 연장부(530)는 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 제1 연장부(530)의 내측 에지는 곡면으로 형성된다.
도 9는 제2 콜렉터(600)를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 제2 콜렉터(600)는 제2 바디(610)와, 제2 레그(620)와, 제2 연장부(630)를 포함할 수 있다. 제2 레그(620)는 제2 바디(610)의 양 측에서 홀 센서(700)를 향하도록 하향하여 절곡되어 배치된다. 제2 연장부(630)는 제2 바디(610)의 내측으로 연장된다. 제2 연장부(630)는 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 제2 연장부(630)의 내측 에지는 곡면으로 형성된다.
도 10은 도 1에서 도시한 센서 장치의 일측 측단면도이다.
도 6 및 도 10을 참조하면, 제1 쉴드(300)는 하우징(800)의 외측에 배치된다. 그리고 제1 쉴드(300)는 하우징(800)의 외면과 접촉한다. 제1 쉴드(300)의 제1 면(S1)은 하우징(800)의 상면(810)과 접촉한다. 제1 쉴드(300)의 제2 면(S2)은 하우징(800)의 하면(820)과 접촉한다. 그리고 제1 쉴드(300)의 제3 면(S3)은 하우징(800)의 측면(830)과 접촉한다.
도 11은 도 1에서 도시한 센서 장치의 타측 측단면도이다.
도 7 및 도 11을 참조하면(820), 제2 쉴드(400)는 하우징(800)의 외측에 배치된다. 그리고 제2 쉴드(400)는 하우징(800)의 외면과 접촉한다. 제2 쉴드(400)의 제4 면(S4)은 하우징(800)의 상면(810)과 접촉한다. 제2 쉴드(400)의 제5 면(S5)은 하우징(800)의 하면(820)과 접촉한다. 그리고 제2 쉴드(400)의 제6 면(S6)은 하우징(800)의 측면(830)과 접촉한다.
이처럼, 하우징(800)의 3면에 제1 쉴드(300) 및 제2 쉴드(400)가 각각 접촉함으로써, 제1 쉴드(300)와 제2 쉴드(400)가 각각 하우징(800)에 안정적으로 고정될 수 있다.
도 12는 외부 자계가 없는 경우 자계 흐름을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면(820), 외부 자계가 없는 경우, 로터(100)와 스테이터(200) 사이에서 발생하는 자계 흐름이 도 12의 K1과 같이, 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600) 사이에서만 발생한다. 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)는 로터(100)와 스테이터(200) 사이에서 발생하는 자기 흐름을 홀 센서(700)에 전달 한다.
도 13은 축방향으로 외부 자계가 있는 경우 자계 흐름을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 13을 참조하면(820), 축방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 13의 K2에서 도시한 바와 같이, 스테이터(200)를 벗어난 위치에서 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)를 향하는 외부 자계는 제1 쉴드(300)의 제1 영역(310)으로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 제2 영역(320)으로 안내되어 외부로 빠져나간다.
제1 쉴드(300)의 제1 영역(310)이 축방향에서 볼 때, 제1 콜렉터(500)와 센서(700)와 제2 콜렉터(600)를 각각 덮고 있다. 구체적으로, 제1 영역(310)이 제1 콜렉터(500)의 제1 바디(510)와 제2 레그(520)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 그리고 제1 쉴드(300)가 제1 콜렉터(500)와 이격된다. 이에 외부 자계가 제1 콜렉터(500) 측으로 흐르는 것을 막을 수 있다.
또한, 축방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 13의 K3에서 도시한 바와 같이, 스테이터(200)를 향하는 외부 자계는 제2 쉴드(400)의 제5 영역(420)으로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 제4 영역(410)으로 안내되어 외부로 빠져나간다.
제2 영역(320)이 제2 콜렉터(600)의 제2 연장부(630)와 축방향으로 오버랩되게 배치되고, 제2 영역(320)이 제2 콜렉터(600)와 이격되어 있으며, 제4 영역(410)이 제2 바디(610) 및 제2 레그(620)와 축방향으로 오버랩되게 배치되고 제4 영역(410)이 제2 콜렉터(600)와 이격되어 있기 때문에, 도 13에서 하측으로 상측으로 외부 자계가 발생할 때도 위와 같이 외부 자계가 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
축방향에서 바라볼 때, 제5 영역(420)이 제1 콜렉터(500)를 완전히 덮고 있고, 제1 쉴드(300)가 제1 콜렉터(500)와 이격되어 있기 때문에, 스테이터(200)를 향하는 외부 자계가 제1 콜렉터(500)로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제5 영역(420)의 크기는 제1 콜렉터(500)의 제1 연장부(530)를 축방향에서 볼 때, 모두 덮도록 제1 연장부(530)의 크기보다 크게 형성된다. 그리고 제5 영역(420)의 형상은 제1 연장부(530)의 형상과 대응되게 형성될 있다. 따라서, 축방향에서 바라볼 때, 제1 연장부(530)는 제1 영역(310)에 의해 완전히 가려지도록 제1 쉴드(300)가 배치된다.
도 14는 반경방향으로 외부 자계가 있는 경우 자계 흐름을 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면(820), 반경방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 14의 K4에서 도시한 바와 같이, 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)를 향하는 외부 자계는 제1 쉴드(300)의 제1 절곡부(340)로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 안내되어 외부로 빠져나간다.
또한 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)를 향하는 또 다른 외부 자계도 제2 쉴드(400)로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 제2 절곡부(440)로 안내되어 외부로 빠져나간다.
아래 표1은 비교예에 따른 센서 장치에서 외부 자계에 따른 센싱값의 오프셋과 실시예에 따른 센서 장치에서 외부 자계에 따른 센싱값을 비교한 것이다.
여기서. 비교예는, 별도의 쉴드장치 없이 스테이터의 제1 측과 제2 측에 구분되어 배치된 콜렉터를 포함하는 센서 장치이다. 표1 에서 도시한 바와 같이, 축방향과 수직한 방향(제1 방향(x), 제2 방향(y))으로 작용하는 외부 자계의 경우, 비교예의 센싱값의 오프셋과 실시예의 센싱값의 오프셋이 거의 동등하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러나 축방향으로 작용하는 외부 자계의 경우, 실시예에 따른 센서 장치의 오프셋이 비교예에 따른 센싱값의 오프셋의 1/40 수준으로 매우 낮게 나타나, 실시예가 비교예에 비하여 상대적으로 축방향으로 작용하는 외부 자계의 영향이 작은 것을 확인할 수 있다.
비교예 실시예
외부 자계에 대응한 센싱값의 오프셋(deg) 제1 방향(x) 0.00deg 0.01deg
제2 방향(y) 0.02deg 0.01deg
축방향(z) 0.40deg 0.01deg
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 제1 쉴드(1300)를 도시한 사시도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 제1 쉴드(1300)는, 제1 영역(1310)과, 제2 영역(1320)과, 제3 영역(1330)과, 제1 절곡부(1340)를 포함한다. 제1 영역(1310)과, 제2 영역(1320)과, 제3 영역(1330)과, 제1 절곡부(1340)를 구분하여 설명하였으나, 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제1 영역(1310)은 스테이터(200)의 제1 측에 위치한다. 제1 영역(1310)은 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제1 영역(1310)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
제2 영역(1320)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 제2 영역(1320)도 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제2 영역(1320)의 내측 에지는 곡면을 갖는다.
제3 영역(1330)은 제1 영역(1310)과 제2 영역(1320)을 연결한다. 제3 영역(1330)은 복수 개의 절곡 영역을 포함할 수 있다. 제3 영역(1330)의 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제3 영역(1330)은 제1 영역(1310)의 일측에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제1 파트(1331)와, 제1 파트(1331)에서 수직하게 절곡되는 제2 파트(1332)를 포함할 수 있다. 그리고 제3 영역(1330)은 제2 파트(1332)에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제3 파트(1333)와, 제3 파트(1333)에서 수직하게 절곡되어 제2 파트(1332)를 대향하게 배치되는 제4 파트(1334)와, 제4 파트(1334)에서 수직하게 하향하여 절곡되어 제2 영역(1320)과 연결되는 제5 파트(1335)를 포함할 수 있다.
제2 파트(1332)는 하우징(800)과 접촉하는 제1 면(S11)을 형성한다. 제4 파트(1334)는 하우징(800)과 접촉하는 제2 면(S12)을 형성한다. 그리고 제3 파트(1333)는 하우징(800)과 접촉하면 제1 면(S11)과 제2 면(S12)과 연결되는 제3 면(S13)을 형성한다.
제1 절곡부(1340)는 제1 영역(1310)의 타측에서 하향하여 절곡된다. 제1 절곡부(1340)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 16은 도 15에서 도시한 제1 쉴드(1300)의 평면도이고, 도 17은 도 15에서 도시한 제1 쉴드(1300)의 측면도이다,
도 15 내지 도 17을 참조하면, 제1 쉴드(1300)의 제1 영역(1310)은 제1 홈부(1311)를 포함할 수 있다. 제1 영역(1310)은 대향하는 제1 에지(1310a)와 제2 에지(1310b)를 포함한다. 반경방향으로, 제1 에지(1310a)가 제2 에지(1310b)보다 스테이터(200)에서 멀리 배치된다. 제1 홈부(1311)는 제1 에지(1310a)에서 제2 에지(1310b)를 향하여 오목하게 형성될 수 있다.
제1 홈부(1311)는 축방향으로 제2 영역(1320)가 오버랩되지 않게 배치될 수 있다.
축방향과 수직한 방향으로 제1 홈부(1311)의 너비(L1)는 제1 영역(1310)의 제2 에지(1310b)에서 제1 홈부(1311)까지의 너비(L2)보다는 작을 수 있다. 그리고 축방향과 수직한 방향으로 제1 홈부(1311)의 너비(L1)는 제1 절곡부(1340)의 너비(L3)와 동일할 수 있다.
한편, 제2 영역(1320)은 축방향과 수직인 평면 상을 따라 단차없이 평평하게 형성될 수 있다.
도 18은 제2 쉴드(1400)를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 제2 쉴드(1400)는, 제4 영역(1410)과, 제5 영역(1420)과, 제6 영역(1630)과, 제2 절곡부(1440)를 포함한다. 제4 영역(1410)과, 제5 영역(1420)과, 제6 영역(1430)과, 제2 절곡부(1440)를 구분하여 설명하였으나, 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제4 영역(1410)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 제4 영역(1410)은 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제4 영역(1410)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
제5 영역(1420)은 스테이터(200)의 제1 측에 위치한다. 제5 영역(1420)도 축방향과 수직인 평면을 따라 배치될 수 있다. 제5 영역(1420)의 내측 에지는 곡면을 갖는다.
제6 영역(430)은 제4 영역(1410)과 제5 영역(1420)을 연결한다. 제6 영역(430)은 복수 개의 절곡 영역을 포함할 수 있다. 제6 영역(1430)의 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제6 영역(1430)은 제4 영역(1410)의 타측에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제6 파트(1431)와, 제6 파트(1431)에서 수직하게 절곡되는 제7 파트(1432)를 포함할 수 있다. 그리고 제6 영역(1430)은 제7 파트(1432)에서 수직하게 하측으로 절곡되는 제8 파트(1433)와, 제8 파트(1433)에서 수직하게 절곡되어 제7 파트(1432)를 대향하게 배치되는 제9 파트(1434)와, 제9 파트(1434)에서 수직하게 하향하여 절곡되어 제5 영역(1420)과 연결되는 제10 파트(1435)를 포함할 수 있다.
제7 파트(1432)는 하우징(800)과 접촉하는 제4 면(S14)을 형성한다. 제9 파트(1434)는 하우징(800)과 접촉하는 제5 면(S15)을 형성한다. 그리고 제8 파트(1433)는 하우징(800)과 접촉하면 제4 면(S14)과 제5 면(S15)과 연결되는 제6 면(S16)을 형성한다.
제2 절곡부(1440)는 제4 영역(1410)의 일측에서 상향하여 절곡된다. 제2 절곡부(1440)의 크기를 크게 할수록 외부 자계에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 19는 도 18에서 도시한 제2 쉴드(1400)의 평면도이고, 도 20은 도 18에서 도시한 제2 쉴드(1400)의 측면도이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 제2 쉴드(1400)의 제4 영역(1410)은 제2 홈부(1411)를 포함할 수 있다. 제4 영역(1410)은 대향하는 제3 에지(1410a)와 제4 에지(1410b)를 포함한다. 반경방향으로, 제3 에지(1410a)가 제4 에지(1410b)보다 스테이터(200)에서 멀리 배치된다. 제2 홈부(1411)는 제3 에지(1410a)에서 제4 에지(1410b)를 향하여 오목하게 형성될 수 있다.
제2 홈부(1411)는 축방향으로 제5 영역(1420)가 오버랩되지 않게 배치될 수 있다.
축방향과 수직한 방향으로 제2 홈부(1411)의 너비(L4)는 제4 영역(1410)의 제4 에지(1410b)에서 제2 홈부(1411)까지의 너비(L5)보다는 작을 수 있다. 그리고 축방향과 수직한 방향으로 제2 홈부(1411)의 너비(L4)는 제2 절곡부(1440)의 너비(L6)와 동일할 수 있다.
한편, 제4 영역(1420)은 축방향과 수직인 평면 상을 따라 단차없이 평평하게 형성될 수 있다.
도 21은 측방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 15의 제1 쉴드(1300)와 도 18의 제2 쉴드(1400)에서 자계 흐름을 도시한 도면이다.
도 15 내지 도 21을 참조하면, 축방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 21의 K6에서 도시한 바와 같이, 스테이터(200)를 벗어난 위치에서 제1 콜렉터(500)와 제2 콜렉터(600)를 향하는 외부 자계는 제1 쉴드(1300)의 제1 영역(1310)으로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 제2 영역(1320)으로 안내되어 외부로 빠져나간다.
제1 쉴드(1300)의 제1 영역(1310)이 축방향에서 볼 때, 제1 콜렉터(500)와 센서(700)와 제2 콜렉터(600)를 각각 덮고 있다. 그리고 제1 쉴드(1300)가 제1 콜렉터(500)와 이격된다. 이에 외부 자계가 제1 콜렉터(500) 측으로 흐르는 것을 막을 수 있다.
또한, 축방향으로 외부 자계가 있는 경우, 도 21의 K7에서 도시한 바와 같이, 스테이터(200)를 향하는 외부 자계는 제2 쉴드(1400)의 제5 영역(1420)으로 유입되어 제1 콜렉터(500)나 제2 콜렉터(600)로 흐르지 않고 제4 영역(410)으로 안내되어 외부로 빠져나간다.
전술된 실시예는 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.
100: 로터
200: 스테이터
300,1300: 제1 쉴드
310,1310: 제1 영역
320,1320: 제2 영역
330,1330: 제3 영역
340,1340: 제1 절곡부
400,1400: 제2 쉴드
410,1410: 제4 영역
420,1420: 제5 영역
430,1430: 제6 영역
440,1440: 제2 절곡부
500: 제1 콜렉터
510: 제1 바디
520: 제1 레그
530: 제1 연장부
600: 제2 콜렉터
610: 제2 바디
620: 제2 레그
630: 제2 연장부

Claims (15)

  1. 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 쉴드와 제2 쉴드;
    상기 제1 쉴드 및 상기 제2 쉴드의 사이에 배치되는 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터; 및
    상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서; 를 포함하고,
    상기 제1 쉴드는 상기 제1 콜레터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되고,
    상기 제2 쉴드는 상기 제1 콜렉터 및 상기 제2 콜렉터와 이격되어 배치되는 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 쉴드는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고,
    상기 제2 쉴드는 상기 축방향으로 상기 스테이터의 상기 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 상기 제1 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함하는, 센서 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 축방향으로 상기 스테이터와 오버랩되게 배치되고,
    상기 제4 영역은 축방향으로 상기 스테이터와 오버랩되게 배치되는 센서 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 쉴드는 상기 제1 영역의 단부에서 상기 제2 쉴드 측으로 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고,
    상기 제2 쉴드는 상기 제2 영역의 단부에서 상기 제1 쉴드 측으로 절곡되는 제2 절곡부를 포함하는 센서 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 콜렉터는 제1 바디와, 상기 제1 바디에서 상기 홀 센서를 향하여 절곡되는 제1 레그와, 상기 제1 바디에서 상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 제1 연장부를 포함하고,
    상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되는 상기 제5 영역의 형상은 상기 제1 연장부의 형상과 대응되게 배치되고, 상기 제5 영역의 크기는 상기 제1 연장부를 축방향으로 모두 덮도록 상기 제1 연장부의 크기보다 큰 센서 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제1 바디 및 상기 제1 레그와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 센서 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 콜렉터는 제2 바디와, 상기 제2 바디에서 상기 홀 센서를 향하여 절곡되는 제2 레그와, 상기 제2 바디에서 상기 스테이터와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 제2 연장부를 포함하고,
    상기 제4 영역의 형상은 상기 제2 연장부의 형상과 대응되게 배치되고, 상기 제2 영역의 크기는 상기 제1 연장부를 축방향으로 모두 덮도록 상기 제1 연장부의 크기보다 큰 센서 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제4 영역은 상기 제1 바디 및 상기 제1 레그와 축방향으로 오버랩되게 배치되는 센서 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 영역 및 상기 제6 영역은 각각 복수의 절곡 영역을 포함하고, 상기 복수의 절곡 영역 중 적어도 셋은 절곡방향이 서로 상이한 센서 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 하우징을 더 포함하고,
    상기 제3 영역은 상기 하우징의 상면과 접촉하는 제1 면과 상기 하우징의 하면과 접촉하는 제2 면과 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하며 상기 하우징의 측면과 접촉하는 제3 면을 포함하고,
    상기 제6 영역은 상기 하우징의 상면과 접촉하는 제4 면과 상기 하우징의 하면과 접촉하는 제5 면과 상기 제3 면과 상기 제4 면을 연결하며 상기 하우징의 측면과 접촉하는 제6 면을 포함하는 센서 장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 서로 대향하는 제1 에지 및 제2 에지와, 상기 제1 에지에 배치되는 제1 홈부를 포함하고,
    반경방향으로, 상기 제1 에지는 상기 제2 에지보다 상기 스테이터에서 멀리 배치되고,
    상기 제1 홈부는 상기 제1 에지에서 상기 제2 에지를 향하여 오목하게 형성되는 센서 장치.
  12. 제2 항에 있어서,
    축방향과 수직한 방향으로 상기 제1 홈부의 너비는 상기 제1 영역의 상기 제2 에지에서 상기 제1 홈부까지의 너비보다는 작은 센서 장치.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 축방향과 수직인 평면 상을 따라 단차없이 평평하게 배치되는 센서 장치.
  14. 제2 항에 있어서,
    상기 제4 영역은 서로 대향하는 제3 에지 및 제4 에지와, 상기 제3 에지에 배치되는 제2 홈부를 포함하고,
    반경방향으로, 상기 제3 에지는 상기 제4 에지보다 상기 스테이터에서 멀리 배치되고,
    상기 제2 홈부는 상기 제3 에지에서 상기 제4 에지를 향하여 오목하게 형성되는 센서 장치.
  15. 제2 항에 있어서,
    상기 제5 영역은 축방향과 수직인 평면 상을 따라 단차없이 평평하게 배치되는 센서 장치.
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