WO2020017705A1 - 센싱 장치 - Google Patents

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WO2020017705A1
WO2020017705A1 PCT/KR2018/014185 KR2018014185W WO2020017705A1 WO 2020017705 A1 WO2020017705 A1 WO 2020017705A1 KR 2018014185 W KR2018014185 W KR 2018014185W WO 2020017705 A1 WO2020017705 A1 WO 2020017705A1
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stator
disposed
tooth
collector
magnet
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PCT/KR2018/014185
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English (en)
French (fr)
Inventor
변성욱
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings

Definitions

  • An embodiment relates to a sensing device.
  • the Electronic Power System (hereinafter referred to as "EPS") drives the motor in the Electronic Control Unit according to the driving conditions to ensure turning stability and provide fast resilience, making the driver safe. Enable driving.
  • the EPS includes a sensor assembly that measures torque, steering angle, and the like, of the steering shaft to provide adequate torque.
  • the sensor assembly may include a torque sensor measuring torque applied to the steering shaft and an index sensor measuring angular acceleration of the steering shaft.
  • the steering shaft may include an input shaft connected to the handle, an output shaft connected to a power transmission configuration of the wheel side, and a torsion bar connecting the input shaft and the output shaft.
  • the torque sensor measures the torque applied to the steering shaft by measuring the degree of torsion of the torsion bar.
  • the index sensor detects rotation of the output shaft and measures the angular acceleration of the steering shaft.
  • the torque sensor and the index sensor may be disposed together and integrally formed.
  • the torque sensor may include a housing, a rotor, a stator including a stator tooth, and a collector to measure the torque.
  • the torque sensor may be provided as a magnetic type structure, in which the collector is disposed outside the stator tooth.
  • the torque sensor may be affected by an external magnetic field. Therefore, a torque sensor that is not affected by the external magnetic field is required.
  • the embodiment provides a sensing device capable of avoiding magnetic field interference by an external magnetic field generated externally during torque measurement.
  • the present invention provides a sensing device that arranges a collector between stator teeth to prevent the collector from acting as a path of an external magnetic field.
  • a sensing device for charging the stator tooth by arranging the magnet rotatably between the stator teeth.
  • Embodiments to be solved by the embodiments are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
  • stator includes a stator holder, a stator body coupled to the stator holder, a first stator tooth and a second stator tooth disposed on the stator body, and the rotor Includes a rotor holder, a rotor body coupled to the rotor holder, and a magnet coupled to the rotor body, wherein the first stator tooth is a plurality of first teeth connected to and spaced apart from the first body and the first body.
  • the second stator tooth includes a second body and a plurality of second teeth connected to the second body and spaced apart from each other, and the plurality of first teeth and the plurality of second teeth are radially directed. Achieved by an overlapping sensing device.
  • the magnet may include a first unit magnet and a second unit magnet, and a connection portion disposed between the first unit magnet and the second unit magnet, and the first unit magnet may include a first region and a second region.
  • the first region and the second region may include an N pole region and an S pole region, respectively.
  • the N pole region of the first region and the S pole region of the second region may be disposed to correspond to each other.
  • connection portion of the magnet may not be exposed to the outer circumferential surface of the rotor body.
  • the sensing device may further include a first collector and a second collector spaced apart from each other between the first body of the first stator tooth and the second body of the second stator tooth, between the first collector and the second collector. It may include a sensor disposed in, and a circuit board connected to the sensor.
  • the first collector includes a first collector body facing the sensor and a first extension part extending from the first collector body
  • the second collector includes a second collector body facing the sensor and the second collector. It includes a second extension extending from the collector body, the first extension and the second extension may not overlap in the radial direction.
  • the first collector body and the second collector body may include a plane, the sensor may be disposed between the first collector body and the second collector body, and the sensor may overlap the magnet in the axial direction. have.
  • the sensing device may include a housing coupled to the circuit board, and the housing may include a first protrusion and a second protrusion protruding in an axial direction, and the sensor may be disposed between the first protrusion and the second protrusion. Can be arranged.
  • the first protrusion may be disposed inside the first extension part, and the second protrusion may be disposed outside the second extension part.
  • first protrusion may be disposed inside the first extension
  • second protrusion may be disposed outside the second extension
  • the senor may include a plurality of pins, and the plurality of pins may be electrically connected to the circuit board through the housing.
  • the senor may be disposed on one surface of the housing, and the circuit board may be disposed on the other surface of the housing.
  • the sensing device includes a cover coupled to the housing, the cover includes a body portion disposed below the circuit board and a side wall extending in the axial direction from the body portion, the side wall is radial with the sensor May overlap in the direction.
  • the first unit magnet may have a thickness in a radial direction greater than a thickness in the radial direction of the connection part.
  • the width of the first unit magnet in the axial direction may be larger than the width in the axial direction of the connecting portion.
  • the stator body includes an inner portion to which the stator holder is coupled, an outer portion disposed outside the inner portion with respect to the radial direction and a diaphragm disposed radially between the inner portion and the outer portion, and the circumferential direction in the plate
  • a plurality of first holes and second holes may be formed along the first tooth, and the second tooth may pass through the second hole.
  • the magnet disposed between the inner side and the outer side may be disposed on the upper side of the diaphragm.
  • the object includes a first stator tooth having a first tooth and having a first radius; A second stator tooth comprising a second tooth and having a second radius; A first collector and a second collector disposed between the first stator tooth and the second stator tooth; A sensor disposed between the first collector and the second collector; And a magnet rotatably disposed between the first stator tooth and the second stator tooth, wherein the first tooth and the second tooth are disposed to face each other, and when the magnet is rotated, to a pole opposite to each other. Achieved by a sensing device that is charged.
  • a pair of collectors are disposed between a pair of stator teeth, and a sensor is disposed between the collectors, and thus a magnetic field caused by an external magnetic field generated during external torque measurement. Interference can be prevented or minimized.
  • the first tooth of the first stator tooth and the second tooth of the second stator tooth which are arranged to be spaced apart from each other in the radial direction, are overlapped, and the magnet is rotated between the first tooth and the second tooth.
  • One tooth and the second tooth may be charged to different poles.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a stator body of a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a stator body of a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the stator body of the stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a side view illustrating a first stator tooth of a stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 11 is a side view illustrating a second stator tooth of a stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 12 is a plan view illustrating a first stator tooth and a second stator tooth of a stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing a rotor of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 14 is a plan view illustrating a magnet of a rotor of the sensing device according to the embodiment.
  • 15 is a side view illustrating a magnet of a rotor of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a perspective view illustrating an arrangement of a magnet with respect to a first stator tooth and a second stator tooth of the sensing device according to the embodiment
  • 17 is a plan view illustrating an arrangement of a magnet with respect to a first stator tooth and a second stator tooth of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 18 is a view showing a region A of FIG. 15,
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a first collector and a second collector of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 20 is a view illustrating a first stator tooth, a second stator tooth, a first collector and a second collector of the sensing device according to the embodiment
  • 21 is a bottom view illustrating an arrangement of a first stator tooth, a second stator tooth, a first collector, a second collector, and a sensor of the sensing device according to the embodiment;
  • 22 is a diagram illustrating a sensor disposed on a circuit board of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 23 is a perspective view illustrating a housing of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 24 is a bottom perspective view showing a housing of the sensing device according to the embodiment.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be embodied in different forms, and within the technical idea of the present invention, one or more of the components may be selectively selected between the embodiments. Can be combined and substituted.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only connected, coupled or connected directly to the other component, It may also include the case where the 'component' is 'connected', 'coupled' or 'connected' by another component in between.
  • top (bottom) or the bottom (bottom) is not only when two components are in direct contact with each other, but also one. It also includes a case where the above-described further components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • FIGS. 1 and 2 are perspective views showing a sensing device according to an embodiment
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a sensing device according to an embodiment
  • Figure 3 is a cross-sectional perspective view showing a sensing device according to an embodiment.
  • the x direction means the axial direction
  • the y direction means the radial direction.
  • the axial direction and the radial direction are perpendicular to each other.
  • the sensing device 1 includes a stator 100, a rotor 200 partially disposed on the stator 100, and a first collector 300 disposed in the stator 100. ), A second collector 400 disposed in the stator 100 to be radially spaced apart from the first collector 300, a sensor 500 disposed between the first collector 300 and the second collector 400, It may include a circuit board 600 electrically connected to the sensor 500, a housing 700 to which the circuit board 600 is coupled, and a cover 800 to be coupled with the housing 700 to cover the circuit board 600.
  • the stator 100 may be connected to an output shaft (not shown), and the rotor 200 at least partially disposed on the stator 100 to be rotatable may be connected to an input shaft (not shown), but is not limited thereto.
  • the rotor 200 may be rotatably disposed with respect to the stator 100.
  • the second collector 400 may be disposed inside the first collector 300 based on the radial direction.
  • the inner side may mean a direction disposed toward the center C based on the radial direction
  • the outer side may mean a direction opposite to the inner side.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • the stator 100 may be connected to an output shaft (not shown) of the steering shaft.
  • the stator 100 is a stator holder 110, a stator body 120 disposed on one side of an outer circumferential surface of the stator holder 110, and a first stator tooth disposed on the stator body 120. 130 and the second stator tooth 140.
  • the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be disposed to be spaced apart from each other in the radial direction.
  • the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be fixed to the stator body 120.
  • the stator holder 110 may be connected to an output shaft of the electric steering apparatus. Accordingly, the stator holder 110 may rotate in conjunction with the rotation of the output shaft.
  • the stator holder 110 may be formed in a cylindrical shape.
  • stator holder 110 may be formed of a metal material, but is not necessarily limited thereto.
  • the stator holder 110 may be made of another material considering a predetermined strength or more so that the output shaft can be fitted. to be.
  • the stator holder 110 may be coupled to the stator body 120.
  • the stator body 120 may be disposed at one end of the stator holder 110.
  • the stator body 120 may be disposed at one end of the stator holder 110 by an insert injection method using a synthetic resin such as resin, but is not limited thereto.
  • FIG 7 is a perspective view showing a stator body of the stator of the sensing device according to the embodiment
  • Figure 8 is a plan view showing a stator body of the stator of the sensing device according to the embodiment
  • Figure 9 is a view of the stator of the sensing device according to the embodiment It is sectional drawing which shows a stator body.
  • the stator body 120 has a cylindrical inner portion 121, an outer portion 122 and an inner portion 121 and an outer portion disposed to be spaced apart from the outer side of the inner portion 121 with respect to the radial direction. It may include a diaphragm 123 connecting the 122.
  • the inner portion 121, the outer portion 122 and the diaphragm 123 may be integrally formed.
  • the stator holder 110 may be coupled to the inner side of the inner side 121.
  • the outer portion 122 may be formed in a cylindrical shape. In this case, the outer portion 122 may be spaced apart from the outer side of the inner portion 121. Accordingly, a space S may be formed between the outer portion 122 and the inner portion 121.
  • the diaphragm 123 may be formed in a plate shape.
  • the diaphragm 123 may be disposed between the inner part 121 and the outer part 122. In this case, the diaphragm 123 may be disposed in a radial direction to connect the inner part 121 and the outer part 122.
  • the space S may be divided into a first space S1 and a second space S2 by the diaphragm 123. Accordingly, the magnet 230 may be disposed on the upper side of the diaphragm 123, and the sensor 500 may be disposed on the lower side of the diaphragm 123.
  • the diaphragm 123 may be disposed below the imaginary horizontal line L1 passing through the center of the outer portion 122 based on the axial direction.
  • a first hole 124 and a second hole 125 may be formed in the diaphragm 123 to arrange the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140.
  • the first body 131 of the first stator tooth 130 and the second body 141 of the second stator tooth 140 may be disposed in the first space S1.
  • the first space 132 and the second stator tooth of the first stator tooth 130 are formed in the second space S2 through the first hole 124 and the second hole 125 of the diaphragm 123.
  • a second tooth 142 of 140 may be disposed.
  • the first holes 124 may be spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the first tooth 132 of the first stator tooth 130 is disposed in the second space S2 through the first hole 124.
  • the number of first holes 124 is the same as the number of first teeth 132 of the first stator tooth 130.
  • the first hole 124 may be disposed adjacent to the inner circumferential surface of the outer portion 122. As shown in FIG. 8, the first hole 124 may be formed in the diaphragm 123 to abut on the inner circumferential surface of the outer portion 122.
  • a plurality of second holes 125 may be formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the second hole 125 may be spaced apart from the inside of the first hole 124 based on the radial direction.
  • the second tooth 142 of the second stator tooth 140 passes through the second hole 125 and is disposed in the second space S2.
  • the number of the second holes 125 is the same as the number of the second teeth 142 of the second stator tooth 140.
  • the second hole 125 may be disposed adjacent to the outer circumferential surface of the inner portion 121. As shown in FIG. 8, the second hole 125 may be formed in the diaphragm 123 to abut on the outer circumferential surface of the inner part 121.
  • the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be coupled to the stator body 120.
  • the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be disposed between the outer circumferential surface of the inner portion 121 of the stator body 120 and the inner circumferential surface of the outer portion 122.
  • the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be formed of a metal material for charging by the rotation of the magnet 230.
  • the first stator tooth 130 may be fixed to the inner circumferential surface of the outer portion 122 by an adhesive member (not shown) such as a bond
  • the second stator tooth 140 may be an adhesive member (not shown) such as a bond. It may be fixed to the outer peripheral surface of the inner portion 121 by, but is not necessarily limited thereto.
  • each of the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be fixed to the stator body 120 through a fastening member (not shown) or a caulking method.
  • FIG. 10 is a side view illustrating a first stator tooth of the stator of the sensing device according to the embodiment
  • FIG. 11 is a side view illustrating a second stator tooth of the stator of the sensing device according to the embodiment.
  • the first stator tooth 130 is a ring-shaped first body 131 and a plurality of first teeth 132 protruding in the axial direction spaced apart from each other in the first body 131. ) May be included.
  • the first tooth 132 may be disposed to be spaced apart from each other along the circumferential direction, and may extend upward from the upper side of the first body 131.
  • the first body 131 and the plurality of first teeth 132 may be integrally formed.
  • the first body 131 may be called a first tooth body.
  • the first tooth 132 may be formed in the shape of a lower light reciprocation. For example, when viewed in the radial direction, the bottom width of the first tooth 132 may be greater than the top width. As shown in FIG. 10, the first tooth 132 may be formed in a trapezoidal shape.
  • the upper surface of the first body 131 may contact the lower surface of the diaphragm 123.
  • the second stator tooth 140 may include a plurality of second teeth 142 protruding in an axial direction from each other at a ring-shaped second body 141 and the second body 141. ) May be included.
  • the second tooth 142 may be disposed to be spaced apart from each other along the circumferential direction, and may extend upward from the upper side of the second tooth 142.
  • the second body 141 and the plurality of second teeth 142 may be integrally formed.
  • the second body 141 may be called a second tooth body.
  • the second tooth 142 may be formed in the shape of a lower light reciprocity. For example, when viewed in the radial direction, the bottom width of the second tooth 142 may be greater than the top width. As shown in FIG. 11, the second tooth 142 may be formed in a trapezoidal shape.
  • the upper surface of the second body 141 may contact the lower surface of the diaphragm 123.
  • the height H1 of the first body 131 is smaller than the height H2 of the first tooth 132 based on the top surface 131a of the first body 131.
  • the height H3 of the second body 141 is smaller than the height H4 of the second tooth 142 based on the top surface 141a of the second body 141.
  • the height H1 of the first body 131 is the same as the height H3 of the second body 141
  • the height H2 of the first tooth 132 is the height (H) of the second tooth 142. H4) may be the same.
  • FIG. 12 is a plan view illustrating a first stator tooth and a second stator tooth of a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • the first stator tooth 130 is disposed outside the second stator tooth 140.
  • the first stator tooth 130 may be formed to have a first radius R1 based on the center C
  • the second stator tooth 140 may be formed to have a second radius R2.
  • the radius of the first body 131 based on the center C is greater than the radius of the second body 141.
  • the center C1 of the first tooth 132 and the center C2 of the second tooth 142 may be disposed on the virtual radial line L2 based on the center C.
  • FIG. Accordingly, when viewed in the radial direction (y direction), the first tooth 132 and the second tooth 142 may be disposed to overlap in the radial direction. Accordingly, the first tooth 132 and the second tooth 142 may reduce leakage.
  • one corner and the other corner of the first tooth 132 may form a first angle ⁇ 1 based on the center C.
  • one corner and the other corner of the second tooth 142 may form the second angle ⁇ 2 based on the center C.
  • first width W1 of one edge and the other edge of the first tooth 132 is the same as the second width W2 of one edge and the other edge of the second tooth 142 based on the circumferential direction. can do.
  • the first tooth 132 may be disposed between the second angles ⁇ 2. Accordingly, the first tooth 132 and the second tooth 142 may be disposed to overlap in the radial direction.
  • first width W1 of the first tooth 132 and the second width W2 of the second tooth 142 are the same, but are not limited thereto.
  • first width W1 of the first tooth 132 may be greater than the second width W2 of the second tooth 142.
  • the rotor 200 may be rotatably disposed with respect to the stator 100.
  • the rotor 200 may be connected to an input shaft (not shown) of the steering shaft.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing a rotor of the sensing device according to the embodiment.
  • the rotor 200 includes a rotor holder 210, a rotor body 120 disposed on one side of the outer circumferential surface of the rotor holder 210, and a magnet 230 coupled to the rotor body 120. It may include. In this case, the rotor holder 210 and the magnet 230 may be coupled to the rotor body 120 by a rotor body 120 formed through an insert injection method using a synthetic resin such as resin. In addition, the magnet 230 of the rotor 200 may be disposed between the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • the rotor holder 210 may be connected to an input shaft of the electric steering apparatus. Accordingly, the rotor holder 210 can rotate in conjunction with the rotation of the input shaft.
  • the rotor holder 210 may be formed in a cylindrical shape.
  • an end of the rotor holder 210 may be coupled to the rotor body 220.
  • the rotor holder 210 may be formed of a metal material, but is not necessarily limited thereto.
  • the stator holder 110 may be made of another material considering a predetermined strength or more so that the output shaft can be fitted.
  • the rotor body 220 is coupled to the rotor holder 210, the coupling portion 221.
  • the plurality of protrusions 222 extending downward from the coupling part 221 and the lower side of the protrusion 222 may include a frame 223 for connecting.
  • a plurality of protrusions 222 may be disposed to be spaced apart from each other along the circumferential direction. Accordingly, a hole 224 penetrated in the radial direction may be formed between the protrusions 222. In addition, a magnet 230 may be disposed in the hole 224.
  • the frame 223 may be arranged to connect the lower side of the protrusion 222.
  • the frame 223 may be disposed inside the protrusion 222.
  • the frame 223 supports the lower portion of the magnet 230 disposed in the hole 224, thereby preventing the magnet 230 from deviating in the axial direction.
  • the magnet 230 is coupled to the rotor body 220, it may rotate in conjunction with the rotation of the rotor holder 210.
  • the magnet 230 may be rotatably disposed between the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140.
  • the magnet 230 may include a plurality of unit magnets 231 spaced apart from each other along the circumferential direction.
  • the magnet 230 may include a connection unit 232 disposed between the unit magnets 231 to connect the unit magnets 231.
  • the unit magnet 231 and the connecting portion 232 may be integrally formed.
  • eight unit magnets 231 may be provided.
  • the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b may be alternately disposed along the circumferential direction.
  • the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b may be connected by the connection unit 232.
  • the magnet 230 may include a first unit magnet 231a, a second unit magnet 231b, and a connection unit 232.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating a magnet of a rotor of the sensing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 15 is a side view illustrating a magnet of a rotor of the sensing apparatus according to an embodiment.
  • the thickness T1 of the first unit magnet 231a is larger than the thickness T2 of the connecting portion 232 in the radial direction.
  • the width W3 in the axial direction of the first unit magnet 231a is greater than the width W2 in the axial direction of the connecting portion 232.
  • FIG. 16 is a perspective view illustrating an arrangement of a magnet with respect to a first stator tooth and a second stator tooth of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a first stator tooth and a second stator tooth of a sensing device according to an embodiment; It is a top view which shows arrangement
  • positioning of a magnet. 18 is a view showing region A of FIG. 17.
  • the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b of the magnet 230 may be disposed between the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • the magnet 230 may rotate in the circumferential direction between the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • the first unit magnet 231a may include a first region 231a-1 and a second region 231a-2.
  • Each of the first region 231a-1 and the second region 231a-2 may include an N pole region NA and an S pole region SA.
  • the N pole region NA of the first region 231a-1 and the S pole region SA of the second region 231a-2 may be disposed to correspond to each other.
  • the N pole area NA of the first area 231a-1 and the S pole area SA of the second area 231a-2 may be disposed adjacent to each other.
  • the first region 231a-1 and the second region 231a-2 are divided left and right based on the circumferential direction, but are not necessarily limited thereto.
  • the first region based on the radial direction 231a-1 and the second region 231a-2 may be divided into an outer region and an inner region.
  • the N-pole region NA and the S-pole region SA may be disposed in the diagonal direction of the first unit magnet 231a.
  • the first unit magnet 231a includes the first region 231a-1 and the second region 231a-2, but the second unit magnet 231b also includes the first region 231a-. 1) and the second region 231a-2.
  • the sensor 500 may measure an angle through a magnetic field applied through the first collector 300 and the second collector 400. In this case, when the width of the first unit magnet 231a is increased in the circumferential direction, the sensor 500 may measure a wider angle.
  • the magnet 230 If the magnet 230 is rotated counterclockwise, the first tooth 132 of the first stator tooth 130 is charged to the N pole because the N pole is close.
  • the second tooth 142 of the second stator tooth 140 is charged to the S pole because the S pole is close to the second tooth 142.
  • connection unit 232 connects the unit magnets 231.
  • the connection unit 232 may be disposed between the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b.
  • connection part 232 may connect an upper portion of the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b.
  • the connection part 232 may be disposed inside the circumferential line L3 passing through the center of the radial direction of each of the first unit magnet 231a and the second unit magnet 231b.
  • the line L3 may be a virtual line.
  • connection portion 232 of the magnet 230 is not exposed to the outer circumferential surface of the rotor body 220.
  • the rotor body 220 is disposed to cover the outer surface 232a of the connection portion 232.
  • the first collector 300 and the second collector 400 collect the flux of the stator 100.
  • the first collector 300 and the second collector 400 may be formed of a metal material, and may be disposed to be spaced apart from each other based on a radial direction.
  • the first collector 300 and the second collector 400 may be disposed above the housing 700.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a first collector and a second collector of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 20 illustrates a first stator tooth, a second stator tooth, a first collector and a second collector of the sensing device according to an embodiment. It is a figure which shows.
  • the first collector 300 and the second collector 400 may include a first body 131 of the first stator tooth 130 and a second body of the second stator tooth 140. 141 may be spaced apart from each other. Accordingly, the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 block an external magnetic field, thereby preventing or minimizing the influence of the first collector 300 and the second collector 400 by the external magnetic field. can do.
  • the first collector 300 may include a first collector body 310 and a first extension part 320.
  • the first collector body 310 may be disposed to face the sensor 500.
  • the first collector body 310 may include a plane 311 disposed to face the sensor 500.
  • the plane 311 of the first collector body 310 may be disposed outside the sensor 500 based on the sensor 500.
  • the first extension part 320 may extend in the circumferential direction on one side of the first collector body 310. As shown in FIG. 19, the first extension part 320 may include a curved surface formed with a predetermined curvature.
  • the second collector 400 may include a second collector body 410 and a second extension part 420.
  • the second collector body 410 may be disposed to face the sensor 500.
  • the second collector body 410 may include a plane 411 disposed to face the sensor 500.
  • the plane 411 of the second collector body 410 may be disposed inside the sensor 500 based on the sensor 500.
  • the second extension part 420 may extend in the circumferential direction on one side of the second collector body 410. As shown in FIG. 19, the second extension part 420 may include a curved surface formed with a predetermined curvature.
  • the second extension part 420 may extend in a direction opposite to the extension direction of the first extension part 320 based on the circumferential direction. As shown in FIG. 20, the first extension part 320 extends in a clockwise direction, the second extension part 420 may extend in a counterclockwise direction, and the first extension part 320 and the second extension part. The parts 420 may be disposed not to overlap each other with respect to the radial direction.
  • first collector body 310 and the second collector body 410 are disposed to overlap each other with respect to the radial direction.
  • first extension part 320 and the second extension part are disposed between the first body 131 and the second body 141 so as not to overlap each other in a radial direction, leakage may be minimized. Can be.
  • the sensor 500 may detect a change in the magnetic field generated between the stator 100 and the rotor 200.
  • the sensor 500 may be provided with a Hall IC. Accordingly, the sensor 500 detects the magnetization amount of the stator 100 generated by the electrical interaction between the magnet 230 of the rotor 200 and the stator 100.
  • the sensing device 1 may measure torque based on the detected amount of magnetization.
  • 21 is a bottom view illustrating an arrangement of a first stator tooth, a second stator tooth, a first collector, a second collector, and a sensor of the sensing apparatus according to the embodiment.
  • the senor 500 may be disposed between the first collector body 310 of the first collector 300 and the second collector body 410 of the second collector 400.
  • the sensor 500 may be disposed to overlap the magnet 230 in the axial direction. That is, when viewed from the bottom of the axial direction, the sensor 500 may overlap with the magnet 230 in the axial direction.
  • the diaphragm 123 may be disposed between the sensor 500 and the magnet 230.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a sensor disposed on a circuit board of the sensing device according to the embodiment.
  • the sensor 500 may include a plurality of pins 510.
  • the pin 510 may be electrically connected to the circuit board 600 through the housing 700.
  • the circuit board 600 is connected to the electronic control device of the motor assisting the steering force to calculate the torque based on the measured change in the magnetic field.
  • the circuit board 600 may be coupled to the lower portion of the housing 700.
  • FIG. 23 is a perspective view illustrating a housing of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 24 is a bottom perspective view illustrating a housing of a sensing device according to an embodiment.
  • the housing 700 may be formed of a synthetic resin material such as plastic.
  • the housing 700 includes a housing body 710, a first protrusion 720 and a second protrusion 730 protruding in an axial direction from an upper surface 711 of the housing body 710, and It may include a third protrusion 740 protruding in the axial direction from the lower surface 712 of the housing body 710.
  • the housing body 710, the first protrusion 720, the second protrusion 730, and the third protrusion 740 may be integrally formed.
  • the housing body 710 may have a plate shape, and a hole 713 may be formed at the center thereof.
  • the stator body 120 of the stator 100 may be disposed in the hole 713.
  • the inner part 121 of the stator body 120 may be disposed in the hole 713.
  • the first protrusion 720 and the second protrusion 730 may be disposed on the upper surface 711 of the housing body 710 to be spaced apart in the circumferential direction.
  • first protrusion part 720 may be disposed inside the first extension part 320, and the second protrusion part 730 may be disposed outside the second extension part 420.
  • the sensor 500 may be disposed between the first protrusion 720 and the second protrusion 730. Accordingly, the sensor 500 may be disposed between the first collector body 310 of the first collector 300 and the second collector body 410 of the second collector 400.
  • the senor 500 may be disposed on the upper side of the housing body 710.
  • the sensor 500 may be disposed on an upper surface 711, which is one surface of the housing body 710.
  • the circuit board 600 may be disposed on the lower side of the housing body 710.
  • the sensor 500 may be disposed on the lower surface 712, which is the other surface of the housing body 710, but is not limited thereto.
  • the circuit board 600 may be disposed axially spaced apart from the lower surface 712 of the housing body 710.
  • the third protrusion 740 may be formed to protrude in the axial direction from the lower surface 712 of the housing body 710, the cavity may be formed so that the circuit board 600 is disposed therein. In this case, an opening may be formed in the lower side of the third protrusion 740 to arrange the circuit board 600.
  • the cover 800 is coupled to the bottom of the housing 700.
  • the cover 800 includes a body portion 810 disposed under the circuit board 600 and a sidewall 820 extending in a vertical direction (axial direction) from the body portion 810. can do.
  • the body portion 810 may be disposed to cover the opening of the third protrusion 740. Accordingly, the body portion 810 may protect the circuit board 600 disposed inside the third protrusion 740.
  • the side wall 820 may protrude from the one edge of the body portion 810 to the upper side. In this case, the side wall 820 may be disposed to be spaced apart from the outside of the stator 100.
  • the sidewall 820 may be disposed to overlap the sensor 500 in the radial direction.
  • the side wall 820 may block the external magnetic field, thereby preventing or minimizing the influence of the first collector 300, the second collector 400, and the sensor 500 by the external magnetic field.

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Abstract

실시예는 스테이터; 및 상기 스테이터에 적어도 일부가 배치되는 로터를 포함하며, 상기 스테이터는 스테이터 홀더, 상기 스테이터 홀더와 결합된 스테이터 바디, 상기 스테이터 바디에 배치되는 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 로터는 로터 홀더, 상기 로터 홀더와 결합된 로터 바디, 및 상기 로터 바디와 결합된 마그넷을 포함하며, 상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디 및 상기 제1 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제2 투스를 포함하며, 복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되는 센싱 장치에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 센싱 장치는 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.

Description

센싱 장치
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. 상기 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.
실시예는 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 회피할 수 있는 센싱 장치를 제공한다.
상세하게, 스테이터 투스 사이에 콜렉터를 배치하여 상기 콜렉터가 외부 자계의 통로 역할을 수행하는 것을 방지하는 센싱 장치를 제공한다.
또한, 스테이터 투스 사이에 회전 가능하게 마그넷을 배치하여 스테이터 투스를 대전시키는 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 실시예에 따라, 스테이터; 및 상기 스테이터에 적어도 일부가 배치되는 로터를 포함하며, 상기 스테이터는 스테이터 홀더, 상기 스테이터 홀더와 결합된 스테이터 바디, 상기 스테이터 바디에 배치되는 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 로터는 로터 홀더, 상기 로터 홀더와 결합된 로터 바디, 및 상기 로터 바디와 결합된 마그넷을 포함하며, 상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디 및 상기 제1 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제2 투스를 포함하며, 복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되는 센싱 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 마그넷은 제1 단위 마그넷과 제2 단위 마그넷, 및 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷 사이에 배치되는 연결부를 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 각각 N극 영역과 S극 영역을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 영역의 N극 영역과 상기 제2 영역의 S극 영역은 서로 대응되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 마그넷의 연결부는 상기 로터 바디의 외주면으로 노출되지 않을 수 있다.
또한, 상기 센싱 장치는 상기 제1 스테이터 투스의 제1 바디와 상기 제2 스테이터 투스의 제2 바디 사이에 서로 이격되어 배치되는 제1 콜렉터와 제2 콜렉터, 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 센서, 및 상기 센서와 연결된 회로기판을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 콜렉터는 상기 센서와 마주하는 제1 콜렉터 바디 및 상기 제1 콜렉터 바디로부터 연장된 제1 연장부를 포함하고, 상기 제2 콜렉터는 상기 센서와 마주하는 제2 콜렉터 바디 및 상기 제2 콜렉터 바디로부터 연장된 제2 연장부를 포함하며, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 반경 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 제1 콜렉터 바디와 상기 제2 콜렉터 바디는 평면을 포함하고, 상기 센서는 상기 제1 콜렉터 바디와 상기 제2 콜렉터 바디 사이에 배치되며, 상기 센서는 상기 마그넷과 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 센싱 장치는 상기 회로기판과 결합된 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 축 방향으로 돌출된 제1 돌기부 및 제2 돌기부를 포함하고, 상기 제1 돌기부와 상기 제2 돌기부 사이에 상기 센서가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 돌기부는 상기 제1 연장부의 내측에 배치되고, 상기 제2 돌기부는 상기 제2 연장부의 외측에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 돌기부는 상기 제1 연장부의 내측에 배치되고, 상기 제2 돌기부는 상기 제2 연장부의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 센서는 복수의 핀을 포함하고, 복수의 상기 핀은 상기 하우징을 관통하여 상기 회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 하우징의 일면에 배치되고, 상기 회로기판은 상기 하우징의 타면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 센싱 장치는 상기 하우징과 결합된 커버를 포함하고, 상기 커버는 상기 회로기판 아래에 배치된 바디부 및 상기 바디부로부터 축 방향으로 연장된 측벽을 포함하며, 상기 측벽은 상기 센서와 반경 방향으로 오버랩될 수 있다.
한편, 상기 제1 단위 마그넷은 반경 방향으로의 두께가 상기 연결부의 반경 방향으로의 두께보다 클 수 있다.
여기서, 상기 제1 단위 마그넷은 축 방향의 폭이 상기 연결부의 축 방향으로의 폭보다 클 수 있다.
한편, 상기 스테이터 바디는 상기 스테이터 홀더가 결합되는 내측부, 반경 방향을 기준으로 상기 내측부의 외측에 배치되는 외측부 및 상기 내측부와 상기 외측부 사이에 반경 방향으로 배치되는 격판을 포함하고, 상기 격판에는 원주 방향을 따라 복수 개의 제1 홀 및 제2 홀이 형성되며, 상기 제1 투스는 상기 제1 홀을 관통하고, 상기 제2 투스는 상기 제2 홀을 관통할 수 있다.
여기서, 상기 내측부와 상기 외측부 사이에 배치되는 상기 마그넷은 상기 격판의 상부측에 배치될 수 있다.
상기 과제는 실시예에 따라, 제1 투스를 포함하고 제1 반경을 갖는 제1 스테이터 투스; 제2 투스를 포함하고 제2 반경을 갖는 제2 스테이터 투스; 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 배치된 제1 콜렉터와 제2 콜렉터; 상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치된 센서; 및 상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 회전 가능하게 배치된 마그넷을 포함하고, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스는 서로 마주보게 배치되고, 상기 마그넷의 회전시, 서로 반대 극으로 대전되는 센싱 장치에 의해 달성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 센싱 장치는 한 쌍의 스테이터 투스 사이에 한 쌍의 콜렉터를 배치하고, 상기 콜렉터 사이에 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.
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 사시도이고,
도 2는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 단면사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 분해사시도이고,
도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도이고,
도 7은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도이고,
도 8은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도이고,
도 9는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도이고,
도 10은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고,
도 11은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고,
도 12는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 나타내는 평면도이고,
도 13은 실시예에 따른 센싱 장치의 로터를 나타내는 분해사시도이고,
도 14는 실시예에 따른 센싱 장치의 로터의 마그넷을 나타내는 평면도이고,
도 15는 실시예에 따른 센싱 장치의 로터의 마그넷을 나타내는 측면도이고,
도 16은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도이고,
도 17은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 평면도이고,
도 18은 도 15의 A영역을 나타내는 도면이고,
도 19는 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 콜렉터와 제2 콜렉터를 나타내는 도면이고,
도 20은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스, 제2 스테이터 투스, 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터를 나타내는 도면이고,
도 21은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스, 제2 스테이터 투스, 제1 콜렉터, 제2 콜렉터 및 센서의 배치를 나타내는 저면도이고,
도 22는 실시예에 따른 센싱 장치의 회로기판에 배치된 센서를 나타내는 도면이고,
도 23은 실시예에 따른 센싱 장치의 하우징을 나타내는 사시도이고,
도 24는 실시예에 따른 센싱 장치의 하우징을 나타내는 저면사시도이다.
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 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 단면사시도이다. 도 1 및 2에서 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치(1)는 스테이터(100), 스테이터(100)에 일부가 배치되는 로터(200), 스테이터(100) 내에 배치되는 제1 콜렉터(300), 제1 콜렉터(300)와 반경 방향으로 이격되게 스테이터(100) 내에 배치되는 제2 콜렉터(400), 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400) 사이에 배치되는 센서(500), 센서(500)와 전기적으로 연결된 회로기판(600), 회로기판(600)이 결합된 하우징(700) 및 회로기판(600)을 덮도록 하우징(700)과 결합하는 커버(800)를 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. 그리고, 반경 방향을 기준으로 제2 콜렉터(400)는 제1 콜렉터(300)의 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 상기 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도이다.
스테이터(100)는 조향축의 출력축(미도시)과 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 스테이터(100)는 스테이터 홀더(110), 스테이터 홀더(110)의 외주면 일측에 배치되는 스테이터 바디(120), 스테이터 바디(120)에 배치되는 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140)를 포함할 수 있다. 이때, 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.
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.
도 5 및 도 6을 참조하면, 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 스테이터 바디(120)와 결합할 수 있다.
이때, 스테이터 바디(120)는 스테이터 홀더(110)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 예컨데, 스테이터 바디(120)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 홀더(110)의 일측 단부에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도이고, 도 8은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도이고, 도 9는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 스테이터 바디(120)는 원통 형상의 내측부(121), 반경 방향을 기준으로 내측부(121)의 외측에 이격되게 배치되는 외측부(122) 및 내측부(121)와 외측부(122)를 연결하는 격판(123)을 포함할 수 있다. 여기서, 내측부(121), 외측부(122) 및 격판(123)은 일체로 형성될 수 있다.
내측부(121)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 결합될 수 있다.
외측부(122)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 외측부(122)는 내측부(121)의 외측에 이격되어 배치될 수 있다. 그에 따라, 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. 이때, 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122)를 연결하도록 반경 방향으로 배치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 공간(S)은 격판(123)에 의해 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구분될 수 있다. 그에 따라, 격판(123)의 상부측에는 마그넷(230)이 배치되고, 격판(123)의 하부측에는 센서(500)가 배치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 축 방향을 기준으로 외측부(122)의 중심을 지나는 가상의 수평선(L1)보다 하측에 격판(123)이 배치될 수 있다.
한편, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)의 배치를 위해 격판(123)에는 제1 홀(124)과 제2 홀(125)이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 공간(S1)에는 제1 스테이터 투스(130)의 제1 바디(131)와 제2 스테이터 투스(140)의 제2 바디(141)가 배치될 수 있다. 그리고, 격판(123)의 제1 홀(124)과 제2 홀(125)을 통해 상기 제2 공간(S2)에는 제1 스테이터 투스(130)의 제1 투스(132)와 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)가 배치될 수 있다.
제1 홀(124)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 스테이터 투스(130)의 제1 투스(132)는 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제1 홀(124)의 개수는 제1 스테이터 투스(130)의 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 스테이터 투스(140)의 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. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 홀(125)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)에 결합될 수 있다. 이때, 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.
도 10은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고, 도 11은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 링 형상의 제1 바디(131) 및 상기 제1 바디(131)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제1 투스(132)를 포함할 수 있다. 예컨데, 제1 투스(132)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제1 바디(131)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 그에 따라, 제1 바디(131)와 복수 개의 제1 투스(132)는 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 바디(131)는 제1 투스 바디라 불릴 수 있다.
제1 투스(132)는 하광상협의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 반경 방향에서 바라볼 때, 제1 투스(132)의 하부측 폭은 상부측 폭보다 클 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 투스(132)는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 투스(132)가 제1 홀(124)을 관통함에 따라, 제1 바디(131)의 상면은 격판(123)의 하면에 접촉될 수 있다.
도 5 및 도 11을 참조하면, 제2 스테이터 투스(140)는 링 형상의 제2 바디(141) 및 상기 제2 바디(141)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제2 투스(142)를 포함할 수 있다. 예컨데, 제2 투스(142)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제2 투스(142)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 그에 따라, 제2 바디(141)와 복수 개의 제2 투스(142)는 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 바디(141)는 제2 투스 바디라 불릴 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. 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 투스(142)는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 제2 투스(142)가 제2 홀(125)을 관통함에 따라, 제2 바디(141)의 상면은 격판(123)의 하면에 접촉될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 바디(131)의 상면(131a)을 기준으로 제1 바디(131)의 높이(H1)는 제1 투스(132)의 높이(H2)보다 작다. 그리고, 도 11을 참조하면, 제2 바디(141)의 상면(141a)을 기준으로 제2 바디(141)의 높이(H3)는 제2 투스(142)의 높이(H4)보다 작다. 또한, 제1 바디(131)의 높이(H1)는 제2 바디(141)의 높이(H3)와 동일하고, 제1 투스(132)의 높이(H2)는 제2 투스(142)의 높이(H4)와 동일할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 나타내는 평면도이다.
도 12를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 제2 스테이터 투스(140)의 외측에 배치된다. 여기서, 중심(C)을 기준으로 제1 스테이터 투스(130)는 제1 반경(R1)을 갖도록 형성될 수 있고, 제2 스테이터 투스(140)는 제2 반경(R2)으로 형성될 수 있다. 상세하게, 중심(C)을 기준으로 제1 바디(131)에 대한 반지름은 제2 바디(141)에 대한 반지름보다 크다.
그리고, 중심(C)을 기준으로 가상의 반경선상(L2)에 제1 투스(132)의 중심(C1)과 제2 투스(142)의 중심(C2)이 배치될 수 있다. 그에 따라, 반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 누설을 감소시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 중심(C)을 기준으로 제1 투스(132)의 일측 모서리와 타측 모서리는 제1 각(θ1)을 형성할 수 있다. 그리고, 중심(C)을 기준으로 제2 투스(142)의 일측 모서리와 타측 모서리는 제2 각(θ2)을 형성할 수 있다.
또한, 원주 방향을 기준으로 제1 투스(132)의 일측 모서리와 타측 모서리에 대한 제1 폭(W1)은 제2 투스(142)의 일측 모서리와 타측 모서리에 대한 제2 폭(W2)과 동일할 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)는 제2 각(θ2) 사이에 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
여기서, 제1 투스(132)의 제1 폭(W1)과 제2 투스(142)의 제2 폭(W2)이 동일한 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 제1 투스(132)의 제1 폭(W1)이 제2 투스(142)의 제2 폭(W2)보다 클 수도 있다.
로터(200)는 스테이터(100)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다. 그리고, 로터(200)는 조향축의 입력축(미도시)과 연결될 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 센싱 장치의 로터를 나타내는 분해사시도이다.
도 2 및 도 13을 참조하면, 로터(200)는 로터 홀더(210), 로터 홀더(210)의 외주면 일측에 배치되는 로터 바디(120) 및 로터 바디(120)에 결합된 마그넷(230)을 포함할 수 있다. 이때, 로터 홀더(210)와 마그넷(230)은 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식을 통해 형성되는 로터 바디(120)에 의해 로터 바디(120)에 결합될 수 있다. 그리고, 로터(200)의 마그넷(230)은 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 배치될 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.
도 13에 도시된 바와 같이, 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, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
도 13을 참조하면, 로터 바디(220)는 로터 홀더(210)와 결합되는 결합부(221). 결합부(221)에서 하측으로 연장된 복수 개의 돌기(222) 및 돌기(222)의 하측은 연결하는 프레임(223)을 포함할 수 있다.
돌기(222)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 복수 개가 배치될 수 있다. 그에 따라, 돌기(222) 사이에는 반경 방향으로 관통된 홀(224)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 홀(224)에는 마그넷(230)이 배치될 수 있다.
프레임(223)은 돌기(222)의 하부측을 연결하도록 배치될 수 있다. 이때, 프레임(223)은 돌기(222)를 기준으로 내측에 배치될 수 있다.
그에 따라, 프레임(223)은 홀(224)에 배치되는 마그넷(230)의 하부를 지지하여, 마그넷(230)이 축 방향으로 이탈되는 것을 방지한다.
마그넷(230)은 로터 바디(220)에 결합되며, 로터 홀더(210)의 회전에 연동되어 회전할 수 있다. 이때, 마그넷(230)은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140) 사이에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 마그넷(230)은 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수 개의 단위 마그넷(231)을 포함할 수 있다. 또한, 마그넷(230)은 단위 마그넷(231) 사이에 배치되어 단위 마그넷(231)을 연결하는 연결부(232)를 포함할 수 있다. 이때, 단위 마그넷(231)과 연결부(232)는 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 단위 마그넷(231)은 8개가 제공될 수 있다.
여기서, 단위 마그넷(231)은 원주 방향을 따라 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b)이 교대로 배치될 수 있다. 그리고, 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b)은 연결부(232)에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 마그넷(230)은 제1 단위 마그넷(231a), 제2 단위 마그넷(231b) 및 연결부(232)를 포함할 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 센싱 장치의 로터의 마그넷을 나타내는 평면도이고, 도 15는 실시예에 따른 센싱 장치의 로터의 마그넷을 나타내는 측면도이다.
도 14를 참조하면, 제1 단위 마그넷(231a)은 반경 방향으로의 두께(T1)가 연결부(232)의 반경 방향으로의 두께(T2)보다 크다.
도 15를 참조하면, 제1 단위 마그넷(231a)은 축 방향으로의 폭(W3)이 연결부(232)의 축 방향으로의 폭(W2)보다 크다.
도 16은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도이고, 도 17은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 18은 도 17의 A영역을 나타내는 도면이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 마그넷(230)의 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b)은 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 마그넷(230)은 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에서 원주 방향을 따라 회전할 수 있다.
도 18을 참조하면, 제1 단위 마그넷(231a)은 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2) 각각은 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 영역(231a-1)의 N극 영역(NA)과 제2 영역(231a-2)의 S극 영역(SA)은 서로 대응되게 배치될 수 있다. 예컨데, 제1 영역(231a-1)의 N극 영역(NA)과 제2 영역(231a-2)의 S극 영역(SA)은 서로 이웃하게 배치될 수 있다.
도 16에 있어서, 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2)은 원주 방향을 기준으로 좌우로 구분되었지만 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2) 각각이 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)을 포함하는 것을 고려해 볼 때, 반경 방향을 기준으로 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2)은 외측 영역과 내측 영역으로 구분될 수도 있다.
따라서, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 단위 마그넷(231a)은 대각선 방향으로 N극 영역(NA) 및 S극 영역(SA)이 배치될 수 있다. 여기서, 제1 단위 마그넷(231a)이 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2)을 포함하는 것을 그 예로 하고 있으나, 제2 단위 마그넷(231b) 또한 제1 영역(231a-1)과 제2 영역(231a-2)을 포함할 수 있다.
도 18을 참조하면, 마그넷(230)이 시계 방향으로 회전시, 제1 스테이터 투스(130)의 제1 투스(132)는 S극이 가까워지기 때문에 S극으로 대전된다. 그리고, 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)는 N극이 가까워지기 때문에 N극으로 대전된다. 그에 따라, 센서(500)는 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)를 통해 인가되는 자계를 통해 각도 측정을 할 수 있다. 이때, 제1 단위 마그넷(231a)의 원주 방향에 대한 폭을 증가시키면 상기 센서(500)는 더 넓은 각도를 측정할 수 있다.
만일 마그넷(230)이 반시계 방향으로 회전하게 된다면, 제1 스테이터 투스(130)의 제1 투스(132)는 N극이 가까워지기 때문에 N극으로 대전된다. 그리고, 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)는 S극이 가까워지기 때문에 S극으로 대전된다.
즉, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)가 서로 마주보게 배치된 상태에서, 마그넷(230)의 회전시, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 서로 반대 극으로 대전될 수 있다.
연결부(232)는 단위 마그넷(231)을 연결한다. 예컨데, 연결부(232)는 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b) 사이에 배치될 수 있다.
연결부(232)는 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b)의 상부를 연결할 수 있다. 이때, 연결부(232)는 제1 단위 마그넷(231a)과 제2 단위 마그넷(231b) 각각의 반경 방향에 대한 중심을 지나는 원주 방향의 선(L3)을 기준으로 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 선(L3)은 가상의 선일 수 있다.
따라서, 마그넷(230)이 로터 바디(220)에 배치될 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 마그넷(230)의 연결부(232)는 로터 바디(220)의 외주면으로 노출되지 않는다. 예컨데, 로터 바디(220)는 연결부(232)의 외측면(232a)을 덮도록 배치된다.
제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 스테이터(100)의 플럭스(flux)를 수집한다. 여기서, 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 반경 방향을 기준으로 상호 이격되게 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 하우징(700)의 상부에 배치될 수 있다.
도 19는 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 콜렉터와 제2 콜렉터를 나타내는 도면이고, 도 20은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스, 제2 스테이터 투스, 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 20을 참조하면, 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 제1 스테이터 투스(130)의 제1 바디(131)와 제2 스테이터 투스(140)의 제2 바디(141) 사이에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 외부 자기장을 차단하여, 상기 외부 자기장에 의해 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)가 영향을 받는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제1 콜렉터(300)는 제1 콜렉터 바디(310)와 제1 연장부(320)를 포함할 수 있다.
제1 콜렉터 바디(310)는 센서(500)와 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 제1 콜렉터 바디(310)는 센서(500)와 마주보게 배치되는 평면(311)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 콜렉터 바디(310)의 평면(311)은 센서(500)를 기준으로 센서(500)의 외측에 배치될 수 있다.
제1 연장부(320)는 제1 콜렉터 바디(310)의 일측에서 원주 방향으로 연장될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 연장부(320)는 소정의 곡률로 형성된 곡면을 포함할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제2 콜렉터(400)는 제2 콜렉터 바디(410)와 제2 연장부(420)를 포함할 수 있다.
제2 콜렉터 바디(410)는 센서(500)와 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 제2 콜렉터 바디(410)는 센서(500)와 마주보게 배치되는 평면(411)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 콜렉터 바디(410)의 평면(411)은 센서(500)를 기준으로 센서(500)의 내측에 배치될 수 있다.
제2 연장부(420)는 제2 콜렉터 바디(410)의 일측에서 원주 방향으로 연장될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 제2 연장부(420)는 소정의 곡률로 형성된 곡면을 포함할 수 있다.
이때, 원주 방향을 기준으로 제2 연장부(420)는 제1 연장부(320)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 연장부(320)는 시계 방향으로 연장되고, 제2 연장부(420)는 반시계 방향으로 연장될 수 있으며, 제1 연장부(320)와 제2 연장부(420)는 반경 방향을 기준으로 상호 오버랩되지 않게 배치될 수 있다.
즉, 반경 방향을 기준으로 상호 오버랩되게 제1 콜렉터 바디(310)와 제2 콜렉터 바디(410)만이 배치된다.
도 20을 참조하면, 제1 연장부(320)와 제2 연장부는 반경 방향을 기준으로 상호 오버랩되지 않게 제1 바디(131)와 제2 바디(141) 사이에 배치되기 때문에, 누설을 최소화할 수 있다.
센서(500)는 스테이터(100)와 로터(200) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출할 수 있다. 상기 센서(500)로는 Hall IC가 제공될 수 있다. 그에 따라, 상기 센서(500)는 로터(200)의 마그넷(230)과 스테이터(100)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(100)의 자화량을 검출한다. 그리고, 검출된 자화량을 기반으로 상기 센싱 장치(1)는 토크를 측정할 수 있다.
도 21은 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 투스, 제2 스테이터 투스, 제1 콜렉터, 제2 콜렉터 및 센서의 배치를 나타내는 저면도이다.
도 21을 참조하면, 센서(500)는 제1 콜렉터(300)의 제1 콜렉터 바디(310)와 제2 콜렉터(400)의 제2 콜렉터 바디(410) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 센서(500)는 축 방향으로 마그넷(230)과 오버랩되게 배치될 수 있다. 즉, 축 방향의 하부에서 바라볼 때, 센서(500)는 마그넷(230)과 축 방향으로 오버랩될 수 있다. 다만, 센서(500)와 마그넷(230) 사이에는 격판(123)이 배치될 수 있다.
도 22는 실시예에 따른 센싱 장치의 회로기판에 배치된 센서를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 22를 참조하면, 센서(500)는 복수의 핀(510)을 포함할 수 있다.
상기 핀(510)은 하우징(700)을 관통하여 회로기판(600)과 전기적으로 연결될 수 있다.
회로기판(600)은 조향력을 보조하는 모터의 전자 제어 장치와 연결되어 측정된 자기장의 변화에 기초하여 토크를 산출할 수 있게 한다.
도 3을 참조하면, 회로기판(600)은 하우징(700)의 하부에 결합될 수 있다.
도 23은 실시예에 따른 센싱 장치의 하우징을 나타내는 사시도이고, 도 24는 실시예에 따른 센싱 장치의 하우징을 나타내는 저면사시도이다.
하우징(700)은 플라스틱과 같은 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 하우징(700)은 하우징 바디(710), 하우징 바디(710)의 상면(711)에서 축 방향으로 돌출된 제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730) 및 하우징 바디(710)의 하면(712)에서 축 방향으로 돌출된 제3 돌기부(740)를 포함할 수 있다. 여기서, 하우징 바디(710), 제1 돌기부(720), 제2 돌기부(730) 및 제3 돌기부(740)는 일체로 형성될 수 있다.
하우징 바디(710)는 판 형상으로 형성될 수 있으며, 중앙에 홀(713)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 홀(713)에는 스테이터(100)의 스테이터 바디(120)가 배치될 수 있다. 상세하게, 상기 홀(713)에는 스테이터 바디(120)의 내측부(121)가 배치될 수 있다.
제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730)는 하우징 바디(710)의 상면(711)에 원주 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
이때, 제1 돌기부(720)는 제1 연장부(320)의 내측에 배치되고, 제2 돌기부(730)는 제2 연장부(420)의 외측에 배치될 수 있다.
그리고, 제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730)의 사이에는 센서(500)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 센서(500)는 제1 콜렉터(300)의 제1 콜렉터 바디(310)와 제2 콜렉터(400)의 제2 콜렉터 바디(410) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 센서(500)는 하우징 바디(710)의 상부측에 배치될 수 있다. 상세하게, 센서(500)는 하우징 바디(710)의 일면인 상면(711)에 배치될 수 있다.
회로기판(600)은 하우징 바디(710)의 하부측에 배치될 수 있다. 상세하게, 센서(500)는 하우징 바디(710)의 타면인 하면(712)에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 도 3에 도시된 바와 같이, 회로기판(600)은 하우징 바디(710)의 하면(712)과 축 방향으로 이격되게 배치될 수도 있다.
제3 돌기부(740)는 하우징 바디(710)의 하면(712)에서 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있으며, 내부에 회로기판(600)이 배치되게 캐비티가 형성될 수 있다. 이때, 회로기판(600)의 배치를 위해 제3 돌기부(740)의 하부측에는 개구가 형성될 수 있다.
커버(800)는 하우징(700)의 하부에 결합된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 커버(800)는 회로기판(600) 아래에 배치된 바디부(810) 및 바디부(810)로부터 수직 방향(축 방향)으로 연장된 측벽(820)을 포함할 수 있다.
바디부(810)는 제3 돌기부(740)의 상기 개구를 덮도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 바디부(810)는 제3 돌기부(740)의 내부에 배치된 회로기판(600)을 보호할 수 있다.
측벽(820)은 바디부(810)의 일측 가장자리에서 상부측으로 연장되게 돌출될 수 있다. 이때, 측벽(820)은 스테이터(100)의 외측에 이격되게 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 측벽(820)은 센서(500)와 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
그에 따라, 측벽(820)은 외부 자기장을 차단하여, 상기 외부 자기장에 의해 제1 콜렉터(300), 제2 콜렉터(400) 및 센서(500)가 영향을 받는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 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. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
1: 센싱 장치, 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, 300: 제1 콜렉터, 400: 제2 콜렉터, 500: 센서, 600: 회로기판, 700: 하우징, 800: 커버

Claims (17)

  1. 스테이터; 및
    상기 스테이터에 적어도 일부가 배치되는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터는
    스테이터 홀더,
    상기 스테이터 홀더와 결합된 스테이터 바디,
    상기 스테이터 바디에 배치되는 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 로터는
    로터 홀더,
    상기 로터 홀더와 결합된 로터 바디, 및
    상기 로터 바디와 결합된 마그넷을 포함하며,
    상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디 및 상기 제1 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제1 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제2 투스를 포함하며,
    복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되는 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그넷은
    제1 단위 마그넷과 제2 단위 마그넷, 및
    상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷 사이에 배치되는 연결부를 포함하고,
    상기 제1 단위 마그넷은 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 각각 N극 영역과 S극 영역을 포함하는 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영역의 N극 영역과 상기 제2 영역의 S극 영역은 서로 대응되는 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마그넷의 연결부는 상기 로터 바디의 외주면으로 노출되지 않는 센싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스테이터 투스의 제1 바디와 상기 제2 스테이터 투스의 제2 바디 사이에 서로 이격되어 배치되는 제1 콜렉터와 제2 콜렉터,
    상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치되는 센서, 및
    상기 센서와 연결된 회로기판을 포함하는 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 콜렉터는 상기 센서와 마주하는 제1 콜렉터 바디 및 상기 제1 콜렉터 바디로부터 연장된 제1 연장부를 포함하고,
    상기 제2 콜렉터는 상기 센서와 마주하는 제2 콜렉터 바디 및 상기 제2 콜렉터 바디로부터 연장된 제2 연장부를 포함하며,
    상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 반경 방향으로 오버랩되지 않는 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 콜렉터 바디와 상기 제2 콜렉터 바디는 평면을 포함하고,
    상기 센서는 상기 제1 콜렉터 바디와 상기 제2 콜렉터 바디 사이에 배치되며,
    상기 센서는 상기 마그넷과 축 방향으로 오버랩되는 센싱 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 회로기판과 결합된 하우징을 포함하고,
    상기 하우징은 축 방향으로 돌출된 제1 돌기부 및 제2 돌기부를 포함하고,
    상기 제1 돌기부와 상기 제2 돌기부 사이에 상기 센서가 배치되는 센싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 돌기부는 상기 제1 연장부의 내측에 배치되고,
    상기 제2 돌기부는 상기 제2 연장부의 외측에 배치되는 센싱 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 복수의 핀을 포함하고,
    복수의 상기 핀은 상기 하우징을 관통하여 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 센싱 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 상기 하우징의 일면에 배치되고,
    상기 회로기판은 상기 하우징의 타면에 배치되는 센싱 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 하우징과 결합된 커버를 포함하고,
    상기 커버는 상기 회로기판 아래에 배치된 바디부 및 상기 바디부로부터 축 방향으로 연장된 측벽을 포함하며,
    상기 측벽은 상기 센서와 반경 방향으로 오버랩되는 센싱 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단위 마그넷은 반경 방향으로의 두께가 상기 연결부의 반경 방향으로의 두께보다 큰 센싱 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 단위 마그넷은 축 방향의 폭이 상기 연결부의 축 방향으로의 폭보다 큰 센싱 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 바디는
    상기 스테이터 홀더가 결합되는 내측부,
    반경 방향을 기준으로 상기 내측부의 외측에 배치되는 외측부 및
    상기 내측부와 상기 외측부 사이에 반경 방향으로 배치되는 격판을 포함하고,
    상기 격판에는 원주 방향을 따라 복수 개의 제1 홀 및 제2 홀이 형성되며,
    상기 제1 투스는 상기 제1 홀을 관통하고, 상기 제2 투스는 상기 제2 홀을 관통하는 센싱 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 내측부와 상기 외측부 사이에 배치되는 상기 마그넷은 상기 격판의 상부측에 배치되는 센싱 장치.
  17. 제1 투스를 포함하고 제1 반경을 갖는 제1 스테이터 투스;
    제2 투스를 포함하고 제2 반경을 갖는 제2 스테이터 투스;
    상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 배치된 제1 콜렉터와 제2 콜렉터;
    상기 제1 콜렉터와 상기 제2 콜렉터 사이에 배치된 센서; 및
    상기 제1 스테이터 투스와 상기 제2 스테이터 투스 사이에 회전 가능하게 배치된 마그넷을 포함하고,
    상기 제1 투스와 상기 제2 투스는 서로 마주보게 배치되고,
    상기 마그넷의 회전시, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스는 서로 반대 극으로 대전되는 센싱 장치.
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