WO2020040562A1 - 센싱 장치 - Google Patents

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WO2020040562A1
WO2020040562A1 PCT/KR2019/010681 KR2019010681W WO2020040562A1 WO 2020040562 A1 WO2020040562 A1 WO 2020040562A1 KR 2019010681 W KR2019010681 W KR 2019010681W WO 2020040562 A1 WO2020040562 A1 WO 2020040562A1
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tooth
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disposed
magnet
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양종엽
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엘지이노텍 주식회사
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    • 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
    • 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
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    • 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

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.
  • a stator tooth includes a stator tooth and a rotor including a magnet, wherein the stator tooth includes a first stator tooth and a second stator tooth disposed in the first stator tooth.
  • the first stator tooth includes a plurality of first teeth
  • the second stator tooth includes a plurality of second teeth
  • the magnet includes a first pole and a second pole
  • the first tooth includes the first tooth.
  • the second tooth overlaps radially from the center of the stator and the first angle formed by both ends of the first pole with respect to the center of the stator is the second end formed by both ends of the first tooth with respect to the center of the stator. It is possible to provide a sensing device equal to the angle.
  • the second angle may be an angle formed by both end points of the first tooth overlapping in the radial direction with the center of the height formed by the upper and lower surfaces of the magnet.
  • the first angle may be equal to a third angle formed by both ends of the second tooth with respect to the stator center.
  • the third angle may be an angle formed by both end points of the second tooth overlapping in the radial direction with the center of the height formed by the upper and lower surfaces of the magnet.
  • An embodiment includes a stator comprising a stator tooth and a rotor comprising a magnet, wherein the stator tooth comprises a first stator tooth having a first radius and a second stator tooth having a second radius and wherein the first stator tooth has a second radius;
  • the stator tooth includes a plurality of first teeth
  • the second stator tooth includes a plurality of second teeth
  • the magnet includes a first pole and a second pole
  • the first tooth is the second tooth.
  • a second angle overlapping in the radial direction from the center of the stator, and the second angle formed by both ends of the first tooth with respect to the center of the stator is a third angle formed by both ends of the second tooth with respect to the center of the stator.
  • the same radius may provide a sensing device having a larger radius than the second radius.
  • the first angle and the second angle formed by both ends of the first pole with respect to the stator center may be the same.
  • the second angle is an angle formed by both end points of the first tooth overlapping in the radial direction with the center of the height formed by the top and bottom surfaces of the magnet
  • the third angle is the top and bottom surfaces of the magnet. It may be an angle formed by both end points of the second tooth overlapping the center of the height and the radial direction.
  • An embodiment includes a stator and a rotor at least partially disposed on the stator, wherein the stator includes a stator holder, a stator body coupled to the stator holder, a first stator tooth and a first stator tooth disposed on the stator body.
  • a second stator tooth having a larger radius comprising a rotor holder, a rotor body coupled to the rotor holder, and a magnet coupled to the rotor body
  • the first stator tooth comprises a first body and And a plurality of first teeth connected to the first body and spaced apart from each other
  • 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
  • the magnet N poles and S poles are alternately arranged, a plurality of the first tooth and a plurality of the second tooth overlap in the radial direction
  • One pole of the magnet includes an outer circumferential surface having a first angle with respect to the stator center
  • the first tooth includes a first outer circumferential surface with a second angle with respect to the stator center
  • the second tooth is And a second outer circumferential surface having the third angle with respect to the stator center, wherein the first angle is equal to the second angle.
  • the second angle may be an angle formed by both end points of the first tooth overlapping in the radial direction with the center of the height formed by the upper and lower surfaces of the magnet.
  • the first angle and the third angle may be the same.
  • the third angle may be an angle formed by both end points of the second tooth overlapping in the radial direction with the center of the height formed by the upper and lower surfaces of the magnet.
  • the first tooth may have a width of an upper surface smaller than a width in a circumferential direction of the lower surface.
  • said first stator tooth comprises a first body, a plurality of said first teeth extends from said first body, said second stator tooth comprises a second body, and a plurality of said second bodies The tooth may extend from the second body.
  • the length of the first tooth and the second tooth may be different.
  • both ends of the first tooth and the second tooth may overlap in a radial direction with respect to the center of the stator.
  • 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, and disposed between the first collector and the second collector. It may include a sensor, and a circuit board connected to the sensor.
  • the first collector includes a first collector body facing the sensor and a first extension extending from the first collector body
  • the second collector includes a second collector body facing the sensor and the It includes a second extension extending from the second collector body, the first extension and the second extension may not overlap in the radial direction.
  • said first collector body and said second collector body comprise a plane, said sensor disposed between said first collector body and said second collector body, said sensor overlapping said magnet in an axial direction.
  • said first collector body and said second collector body comprise a plane, said sensor disposed between said first collector body and said second collector body, said sensor overlapping said magnet in an axial direction.
  • the senor comprises a first sensor and a second sensor, the first collector body, the 1-1 collector body disposed on one side of the first extension portion facing the first sensor, and A second collector body disposed on the other side of the first extension part and facing the second sensor, wherein the second collector body is disposed on one side of the second extension part and faces the first sensor; It may include a -1 collector body, and the 2-2 collector body disposed on the other side of the second extension portion facing the second sensor.
  • the first sensor and the second sensor may be disposed facing each other.
  • the first collector includes a first bracket protruding from the first extension.
  • the second collector may include a second bracket protruding from the second extension, and the first bracket and the second bracket may be coupled to the housing.
  • the first bracket may protrude outwardly from the first extension part
  • the second bracket may protrude outwardly from the second extension part
  • the housing includes a first protrusion and a second protrusion protruding in the axial direction, and the sensor may be disposed between the first protrusion and the second protrusion.
  • the first protrusion may be disposed inside the first extension, and the second protrusion may be disposed outside the second extension.
  • the first protrusion includes a third protrusion protruding in the axial direction and coupled to the first bracket
  • the second protrusion includes a fourth protrusion protruding in the axial direction and coupled to the second bracket. can do.
  • 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 disposed to overlap each other, and the magnet is rotated between the first tooth and the second tooth,
  • the first tooth and the second tooth may be charged to different poles.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the sensing device shown in FIG.
  • Figure 3 is a cross-sectional perspective view of the sensing device shown on the basis of A-A of FIG.
  • 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 showing a stator of the sensing device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the stator body of the stator
  • FIG. 8 is a plan view showing the stator body of the stator
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the stator body of the stator
  • FIG. 10 is a view illustrating a combination of a first stator tooth and a second stator tooth and a stator body
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the first tooth is inserted into the first hole
  • FIG. 12 is a view showing protrusions of the stator body for fixing the first and second bodies
  • FIG. 13 is a view showing a fusion process of the projection of the stator body
  • FIG. 14 is a side view showing a first stator tooth
  • 15 is a side view showing a second stator tooth
  • 16 is a plan view showing a first stator tooth and a second stator tooth and a magnet
  • FIG. 20 is a graph showing a flux versus a first angle, a second angle, and a third angle
  • 24 is a perspective view showing an arrangement of a magnet with respect to a first stator tooth and a second stator tooth;
  • FIG. 26 shows a collector disposed between a first stator tooth and a second stator tooth
  • 29 is a perspective view of the housing as viewed from above.
  • FIG. 30 is a perspective view of the housing viewed from below;
  • 31 is a view showing a housing in which a collector and a sensor are disposed;
  • 32 is a cross-sectional view showing the connector housing and the pin of the housing
  • 34 is a view showing a first member and a second member provided in the stator holder
  • 35 shows a first gear and a second gear meshing with the main gear
  • FIG. 38 is a diagram showing an avoidance state of first and second stator teeth with respect to an external magnetic field having y ′ axial direction;
  • 39 is a graph comparing a comparative example and an embodiment with respect to an angle change amount corresponding to an external magnetic field in the z-axis direction;
  • FIG. 40 is a graph comparing a comparative example and an example with respect to an angle change amount corresponding to an external magnetic field in the y ′ axis direction.
  • 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 between the other components.
  • 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.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the sensing device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the sensing device illustrated with reference to A-A of FIG. 1.
  • the z 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,
  • the circuit board 600 may be electrically connected to the sensor 500, a housing 700 to which the circuit board 600 is coupled, a first member 800, and a second member 900.
  • 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 may include a stator holder 110, a stator body 120, a first stator tooth 130, and a second stator tooth 140.
  • 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.
  • the 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 include a groove 111.
  • the groove 111 is formed concave on the outer circumferential surface of the stator holder 110.
  • the groove 111 is disposed along the outer circumferential surface of the stator holder 110.
  • the fixing member (900 of FIG. 2) is inserted into the groove 111.
  • 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 coupled to the stator holder 110 by an insert injection method using a synthetic resin such as resin.
  • the main gear 121 may be formed on the outer circumferential surface of the stator body 120. The main gear 121 transmits the rotational force of the stator 120 to the first gear 1100 and the second gear 1200.
  • 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. In addition, the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140 may be fixed to the stator body 120.
  • the first stator tooth 130 includes a first body 131 and a first tooth 132.
  • the second stator tooth 140 includes a second body 141 and a second tooth 142.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a stator body of the stator
  • FIG. 8 is a plan view illustrating the stator body of the stator
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the stator body of the stator.
  • the stator body 120 includes an inner portion 121, an outer portion 122, and a diaphragm 123.
  • the inner side 121 and the outer side 122 are cylindrical.
  • the outer portion 122 is disposed to be spaced apart from the outer side of the inner portion 121 with respect to the radial direction.
  • the diaphragm 123 connects the inner part 121 and the outer part 122.
  • the inner part 121, the outer part 122, and the diaphragm 123 may be integrated.
  • the stator holder 110 may be coupled to the inner side of the inner side 121.
  • a space S may be formed between the outer side portion 122 and the inner side 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.
  • the space S may be divided into a first space S1 and a second space S2 by the diaphragm 123.
  • the magnet 230 may be disposed in the first space S1, and the sensor 500 may be disposed in the second space S2.
  • the diaphragm 123 may be disposed below the reference line L1, and a horizontal line L1 may be an imaginary horizontal line passing through the center of the outer portion 122 with respect to the axial direction.
  • the diaphragm 123 may include a first hole 124 and a second hole 125.
  • the first hole 124 and the second hole 125 are for disposing the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140.
  • a first body 131 and a second body 141 may be disposed in the first space S1.
  • the first tooth 132 and the second tooth 142 may be disposed in the second space S2.
  • the first holes 124 may be spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the first tooth 132 penetrates through the first hole 124 and is disposed in the second space S2.
  • the number of first holes 124 is the same as the number of first teeth 132.
  • 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 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 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 view illustrating a combination of a first stator tooth and a second stator tooth with a stator body.
  • the boss 126 is extended and disposed below the partition wall 123.
  • the side wall of the boss 126 and the outer portion 122 are spaced apart to form the first slot U1.
  • the first tooth 132 is inserted into the first slot U1 and passes through the first hole 124 to be positioned in the second space S2.
  • the side wall of the boss 126 and the inner part 121 are spaced apart from each other to form the second slot U2.
  • the second tooth 142 is inserted into the second slot U2 and passes through the second hole 125 to be positioned in the second space S2.
  • the first slot U1 guides the first tooth 132 to the first hole 124 in the process of coupling the first stator tooth 130 to the stator body 120 to facilitate the coupling.
  • the second slot U2 guides the first tooth 132 to the second hole 125 in the process of coupling the second stator tooth 130 to the stator body 120 to facilitate the coupling.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which a first tooth is inserted into a first hole.
  • the first tooth 132 has a larger circumferential width W2 on the lower surface than the circumferential width W1 on the upper surface.
  • the lower surface is a portion adjacent to the first body 131
  • the upper surface is the opposite side of the lower surface.
  • the shape of the first tooth 132 may be a quadrilateral shape.
  • the shape of the first tooth 132 is to induce a magnetic flux density difference, to induce the flow of the magnetic flux toward the first body 131, but to increase the coupling force between the first stator tooth 130 and the stator body 120. It is also a shape for.
  • the width W3 of the first hole 214 may be larger than the circumferential width W1 of the upper surface of the first tooth 132 and smaller than the circumferential width W2 of the lower surface of the first tooth 132. This is to fit the first tooth 132 into the first hole 214.
  • the side surface of the first tooth 132 enters the inner wall of the first hole 124. In this process, the side surface of the first tooth 1332 is pressed into the inner wall of the first hole 124 to increase the bonding force.
  • the upper surface of the first body 131 may be in contact with the lower surface of the diaphragm 123.
  • the second tooth 142 and the second hole 125 may also be combined in the same form as the combination of the first tooth 132 and the first hole 124 described above.
  • FIG. 12 is a view showing protrusions of the stator body for fixing the first and second bodies
  • FIG. 13 is a view illustrating a fusion process of the protrusions of the stator body.
  • I is an inward direction toward the center of the stator
  • O is an outward direction, which is the opposite direction.
  • the stator body 120 includes a first protrusion 126 and a second protrusion 127.
  • the first protrusion 126 is disposed to protrude in the axial direction from the lower end of the inner portion 121.
  • the first protrusion 126 is disposed along the annular inner portion 121.
  • the second protrusion 127 is disposed to protrude in the axial direction from the lower end of the outer portion 122.
  • the second protrusion 127 is disposed along the annular inner portion 122.
  • the first protrusion 126 has an outer circumferential surface 126a and an inner circumferential surface 126b.
  • the inner circumferential surface 126b is continuous with the inner wall of the outer portion 122.
  • the outer circumferential surface 126a may be inclined with respect to the inner circumferential surface 126b.
  • the outer circumferential surface 126a may be disposed to be inclined toward the lower end of the inner circumferential surface 126b, starting from the lower end of the outer portion 122.
  • F of FIG. 13 when fusion proceeds in the axial direction, the first protrusion 126 is deformed to cover the lower end of the first body 131.
  • the first protrusion 126 prevents the first stator tooth 130 from being axially separated from the stator body 120.
  • the second protrusion 127 has an inner circumferential surface 127a and an outer circumferential surface 127b.
  • the outer circumferential surface 127b is continuous with the inner wall of the inner side 121.
  • the inner circumferential surface 127a may be inclined with respect to the outer circumferential surface 127b.
  • the inner circumferential surface 127a may be inclined toward the lower end of the outer circumferential surface 127b, starting from the lower end of the inner part 121.
  • F of FIG. 13 when fusion proceeds in the axial direction, the second protrusion 127 is deformed to cover the lower end of the second body 141.
  • the second protrusion 127 prevents the second stator tooth 140 from being axially separated from the stator body 120.
  • FIG. 14 is a side view showing a first stator tooth
  • FIG. 15 is a side view showing a second stator tooth.
  • the first stator tooth 130 is a plurality of first teeth 132 protruding in an axial direction spaced apart from each other in the ring-shaped first body 131 and the first body 131. It may include.
  • 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 is 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.
  • the present invention is not limited thereto, and the height H2 of the first tooth 132 may be different from the height H4 of the second tooth 142.
  • 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 first radius R1 is greater than the second radius R2.
  • the first tooth 132 and the second tooth 142 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. Such an arrangement of the first tooth 132 and the second tooth 142 has an effect of reducing magnetic flux leakage.
  • the magnet includes a first pole 230A and a second pole 230B.
  • the first pole 230A and the second pole 230B may be alternately disposed along the circumferential direction of the magnet.
  • the first pole 230A and the second pole 230B may include the N pole area NA and the S pole area SA, respectively.
  • the first pole 230A and the second pole 230B may have a multilayer structure in which the N pole area NA and the S pole area SA are divided into inner and outer sides, respectively.
  • the N pole region NA may be disposed relatively outside, and the S pole region SA may be disposed inside the N pole region NA.
  • the N pole region NA may be disposed relatively inward, and the S pole region SA may be disposed outside the N pole region NA.
  • the N pole area NA of the first pole 230A and the S pole area SA of the second pole 230B are disposed adjacent to each other.
  • the S pole area SA of the first pole 230A and the N pole area NA of the second pole 230B are disposed adjacent to each other.
  • the second tooth 142 When the magnet 230 rotates and the first tooth 132 is charged to the S pole with the S pole region SA approaching, the second tooth 142 is charged to the N pole because the N pole region NA approaches. do.
  • the second tooth 142 moves toward the S pole because the S pole region SA is close to each other. It is charged. Accordingly, the sensor 500 may measure an angle through a magnetic field applied through the first collector 300 and the second collector 400.
  • the first tooth 132 and the second tooth 142 overlap in the radial direction. Both ends of the second tooth 142 may overlap the first tooth 132.
  • the first angle ⁇ 1, ⁇ 1, the second angle ⁇ 2, and the third angle ⁇ 3 May be the same.
  • the first angle ⁇ 1 refers to an angle formed by both ends of the first pole 230A based on the stator center C. As shown in FIG. For example, when eight first poles 230A have eight second poles 230B, the first angle ⁇ 1 may be 22.5 °.
  • FIG. 18 is a view showing a second angle ⁇ 2
  • FIG. 19 is a view showing a third angle ⁇ 3.
  • the second angle ⁇ 2 represents an angle formed by both ends P1 of the first tooth 132 based on the stator center C.
  • the reference point G defining both ends P1 of the first tooth 132 is as follows.
  • the reference point G is a first point corresponding to an intermediate point of the height H1 of the body 231 of the magnet 230 when the first tooth 132 is disposed to face the body 231 of the magnet 230.
  • the height H1 of the body 231 of the magnet 230 means a height formed between the upper surface 231a and the lower surface 231b of the magnet 230 based on the axial direction.
  • An angle ⁇ 4 between the first tooth 132 and the first tooth 132 at the reference point G may be equal to the second angle ⁇ 2.
  • the third angle ⁇ 3 represents an angle formed by both ends P2 of the second tooth 142 based on the stator center C.
  • the reference point G defining both ends P2 of the second tooth 142 is as follows.
  • the reference point G is a second point corresponding to an intermediate point of the height H1 of the body 231 of the magnet 230 when the second tooth 142 is disposed to face the body 231 of the magnet 230.
  • An angle ⁇ 5 between the second tooth 142 and the second tooth 142 at the reference point G may be equal to the third angle ⁇ 3.
  • FIG. 20 is a graph illustrating a flux versus a first angle ⁇ 1, a second angle ⁇ 2, and a third angle ⁇ 3.
  • the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 are set to be the same, the closer the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 are to the first angle ⁇ 1 As the magnitude of the flux increases and the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 move away from the first angle ⁇ 1, it can be seen that the magnitude of the plus decreases.
  • the sizes and positions of the first tooth 132 and the second tooth 142 are aligned such that the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3 are equal to the first angle ⁇ 1, the first, It can be seen that the flux of the two stator teeth 130 and 140 is the largest.
  • 21 is an exploded perspective view of the rotor.
  • the rotor 200 may include a rotor holder 210, a rotor body 220, and a magnet 230.
  • the rotor holder 210, the rotor body 220, and the magnet 230 may be integrated.
  • 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 rotor holder 210 may be made of another material considering a predetermined strength or more so that the input shaft can be fitted.
  • the protrusion 211 of the rotor holder 210 may be included.
  • the protrusion 211 may be disposed to extend in a radial direction from the outer circumferential surface of the rotor holder 210.
  • the rotor body 220 is disposed on one side of the outer circumferential surface of the rotor holder 210.
  • the rotor body 220 may be an annular member.
  • the groove 221 may be disposed on the inner circumferential surface of the rotor body 220. The groove 221 is where the protrusion of the rotor holder 210 is inserted.
  • the magnet 230 is coupled to the rotor body 220.
  • the magnet 230 rotates in conjunction with the rotor holder 210 rotates.
  • FIG. 22 is a view of the magnet 230 and FIG. 23 is a plane of the magnet 230.
  • the magnet 230 may include a ring-shaped body 231 and a protrusion 232 protruding from an upper surface of the body 231. There may be a plurality of protrusions 232.
  • the protrusion 232 may include a first part 232a and a second part 232b.
  • the first part 232a protrudes upward from the top surface of the body 231.
  • the second part 232b may be disposed to protrude in the radial direction of the magnet 230 from the first part 232a.
  • the second part 232b may protrude inwardly from the inner circumferential surface 231a of the body 231.
  • This protrusion 232 is to increase the coupling force with the rotor body 231.
  • the first part 232a prevents slipping of the rotor body 231 and the magnet 230 in the rotational direction
  • the second part 232b prevents the magnet body 230 from being separated from the rotor body 231 in the axial direction. prevent.
  • 24 is a perspective view showing the arrangement of the magnets 230 with respect to the first stator tooth and the second stator tooth.
  • a magnet 230 is disposed between the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • the body 231 of the magnet 230 is disposed facing the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • the protrusion 232 of the magnet 230 is disposed above the first tooth 132 and the second tooth 142.
  • FIG. 25 is a view showing a collector
  • FIG. 26 is a view showing a collector disposed between a first stator tooth and a second stator tooth
  • FIG. 27 is a view showing positions of a sensor and a collector.
  • the collector may include a first collector 300 and a second collector 400.
  • 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 may include a first collector body 310 and a first extension part 320.
  • the first extension part 320 extends from the first collector body 310.
  • the first collector body 310 may include a 1-1 first collector body 310A and a 1-2 second collector body 310B.
  • the first-first collector body 310A is disposed at one side of the first extension part 320.
  • the 1-2 collector body 310B is disposed at the other side of the first extension part 320.
  • the 1-1st collector body 310A and the 1-2th collector body 310B may each include a plane.
  • 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 420.
  • the second extension 420 extends from the second collector body 410.
  • the second collector body 410 may include a 2-1 collector body 410A and a 2-2 collector body 410B.
  • the 2-1 collector body 410A is disposed at one side of the second extension part 420.
  • the second-2 collector body 410B is disposed at the other side of the second extension part 420.
  • the 2-1 collector body 410A and the 2-2 collector body 410B may each include a plane.
  • the second extension parts 420 and 420 may include curved surfaces formed with a predetermined curvature.
  • the first-first collector body 310A and the second-first collector body 410A overlap each other.
  • the 1-2-2 collector body 310B and the 2-2 collector body 410B overlap each other.
  • the first extension part 320 and the second extension part 420 do not overlap in the radial direction.
  • the sensor 500 detects a change in the magnetic field generated between the stator 100 and the rotor 200.
  • the sensor 500 may be a Hall IC.
  • 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. Based on the detected amount of magnetization, the sensing device 1 measures torque.
  • the sensor 500 may include a first sensor 500A and a second sensor 500B. Based on the center C of the stator, the first sensor 500A and the second sensor 500B may be disposed to face each other.
  • the first sensor 500A is disposed between the first-first collector body 310A and the second-first collector body 410A.
  • the first-first collector body 310A may be disposed outside the first sensor 500A.
  • the 2-1 collector body 410A may be disposed inside the first sensor 500A.
  • the second sensor 500B is disposed between the 1-2-2 collector body 310B and the 2-2 collector body 410B.
  • the 1-2-2 collector body 310B may be disposed outside the second sensor 500B.
  • the second-2 collector body 410B may be disposed inside the second sensor 500B.
  • the first extension part 320 may include a plurality of first brackets 321.
  • the first bracket 321 may extend inwardly from an upper surface of the first extension part 320.
  • the second extension part 420 may include a plurality of second brackets 421.
  • the second bracket 421 may be disposed to extend outward from an upper surface of the second extension part 420.
  • the first bracket 321 and the second bracket 421 may each include a hole.
  • the first bracket 321 and the second bracket 421 are for fastening with the housing.
  • a first sensor 500A and a second sensor 500B are disposed on a circuit board.
  • the first sensor 500A and the second sensor 500B are arranged in an upright position on the circuit board 600.
  • the first sensor 500A and the second sensor 500B are disposed to face each other.
  • 29 is a perspective view of the housing as viewed from above.
  • 30 is a perspective view of the housing as viewed from below.
  • the housing may include a housing body 710, a first protrusion 720, a second protrusion 730, a third protrusion 721, and a fourth protrusion 731. have.
  • the housing body 231 has a plate shape including an upper surface and a lower surface, and the upper and lower portions are open.
  • a hole 713 is disposed at the center.
  • the stator holder 110 is positioned inside the hole 713.
  • the first protrusion 232 is disposed along the circumference of the hole 713.
  • the first protrusion 720 protrudes from an upper surface of the housing body 231.
  • the second protrusion 730 is disposed along the circumference of the hole 713.
  • the second protrusion 730 protrudes from an upper surface of the housing body 231.
  • the first protrusion 720 and the second protrusion 730 may be disposed on the same circumference. In addition, the first protrusion 720 and the second protrusion 730 may be disposed apart in the circumferential direction.
  • a hole 740 may be disposed between the first protrusion 720 and the second protrusion 730 in the circumferential direction. Two holes 740 may be disposed. The hole 740 is where the sensor passes.
  • the circuit board 600 is mounted on the lower surface 712 of the housing body 710.
  • the first cover 701 may be coupled to the lower side of the housing body 710 to cover the circuit board 600.
  • the first protrusion 720 may include a third protrusion 721.
  • the third protrusion 721 protrudes upward from the top surface of the first protrusion 720.
  • the second protrusion 730 may include a fourth protrusion 731.
  • the fourth protrusion 731 protrudes upward from the upper surface of the second protrusion 730.
  • the third protrusion 721 is for fastening with the first bracket 321.
  • the fourth protrusion 731 is for fastening with the second bracket 421.
  • the housing body 710 may include a hole 750 in which the first gear 1100 and the second gear 1200 are disposed.
  • 31 is a view showing a housing in which a collector and a sensor are disposed.
  • the first collector 3000 and the second collector 400 are coupled to the housing 700.
  • the first extension part 320 is disposed outside the first protrusion 720.
  • the first bracket 321 is coupled to the third protrusion 721.
  • the third protrusion 721 is press-fitted into the hole 713 formed in the first bracket 321. After being pressed in, the third protrusion 721 may be fused.
  • the second extension part 420 is disposed inside the second protrusion 730.
  • the second bracket 421 is coupled to the fourth protrusion 731.
  • the fourth protrusion 731 is press-fitted into the hole 713 formed in the second bracket 421. After being pressed in, the fourth protrusion 731 may be fused.
  • the first sensor 500A is disposed between the first-first collector body 310A and the second-first collector body 410A.
  • the second sensor 500B is disposed between the 1-2-2 collector body 310B and the 2-2 collector body 410B.
  • the first gear 1100 and the second gear 1200 may be rotatably disposed on the upper surface 711 of the housing body 231.
  • the first gear 1100 or the second gear 1200 meshes with the main gear 121 of the stator body 120.
  • a second cover 702 may be disposed above the c. The second cover 702 is coupled to the housing body 231.
  • 32 is a cross-sectional view showing the connector housing and the pin of the housing.
  • the housing 700 includes a connector housing 760 and a pin 770.
  • the pin 770 electrically connects the circuit board 600 with an external cable.
  • One side of the pin 770 is connected to the circuit board 600 disposed under the housing 700.
  • the other side of the pin 770 is exposed inside the connector housing 760.
  • the inlet of the connector housing 760 may be perpendicular to the axial direction.
  • the pin 770 may have a shape that is bent in a “-” shape.
  • FIG. 33 is a view showing the first member and the second member
  • FIG. 34 is a view showing the first member and the second member provided in the stator holder.
  • the first member 800 is used to prevent a sidewall of the hole 713 of the housing body 231 from being worn and causing an error in coaxial alignment of the sensing device.
  • the first tooth 132 and the second tooth 142 are disposed to overlap in the radial direction.
  • the sensor 500 is disposed between the first tooth 132 and the second tooth 142. Therefore, when the flow occurs in the radial direction, the distance between the first tooth 132 and the sensor 500 and the second tooth 142 is changed, which may cause fatal damage to the sensor device or problems in performance. have.
  • the first member 800 may be a ring-shaped member.
  • the body 810 and the flange 820 may be included.
  • Body 810 is a cylindrical member.
  • the body 810 may be disposed along an inner wall of the hole 713 of the housing body 710.
  • the body 810 is located between the outer circumferential surface of the stator holder 110 and the inner wall of the hole 713 of the body 810.
  • the flange portion 820 extends in the radial direction from the lower end of the body 810.
  • the flange portion 820 is disposed to be in contact with the bottom surface of the housing body 710.
  • the flange 820 may be disposed to cover a part of the first cover 701.
  • the first member 800 may be a metal material.
  • the lower surface of the flange portion 820 may contact the upper surface of the first member 800.
  • the first member 800 physically isolates the stator holder 110 from the hole 713 of the housing body 710 as the stator holder 110 rotates, and thus the housing body as the stator holder 110 rotates.
  • the inner wall of the hole 713 of the 710 serves to prevent wear. As a result, the first member 800 ensures coaxial rotation of the stator holder 110.
  • the housing 700 is caught by the main gear 121 of the stator body 120 and does not fall out above the stator 200. In addition, the housing 700 may be pulled out below the stator 200.
  • the second member 900 serves to prevent the housing 900 from falling out below the stator 200.
  • the second member 900 may be in the form of a c-ring.
  • the second member 900 may be a metal material.
  • the second member 900 may be an elastically deformable material.
  • the second member 900 is coupled to the groove 111 of the stator holder 110.
  • the groove 111 is formed concave along the outer circumferential surface of the stator holder 110.
  • the second member 900 is positioned below the bottom surface of the housing body 710 in a state of being coupled to the stator holder 110.
  • the second member 900 may be disposed below the first member 800 to support the bottom surface of the flange portion 820 of the first member 800.
  • FIG. 35 is a view illustrating a first gear 1100 and a second gear 1200 meshing with the main gear 121.
  • the sub gear meshes with the main gear 121, and includes a first gear 1100 and a second gear 1200.
  • the main gear 121, the first gear 1100, the second gear 1200, and the third sensor 610 are for measuring the angle of the steering shaft.
  • the main gear 121, the first gear 1100 and the second gear 1200 mesh with each other to rotate.
  • the main gear 121 is disposed on the outer circumferential surface of the stator body 120.
  • the first gear 1100 and the second gear 1200 are rotatably disposed in the housing body 710.
  • Each gear ratio of the main gear 121, the first gear 1100, and the second gear 1200 is predetermined.
  • the total angle is an angle calculated by accumulating the rotation of the main gear 121 when all the gears return to the state just before the rotation.
  • Magnets may be disposed in the first gear 1100 and the second gear 1200.
  • the magnet is disposed to face the third sensor 610.
  • the third sensor 610 is mounted on a circuit board.
  • FIG. 36 is a diagram showing the direction of an external magnetic field with respect to the stator tooth
  • FIG. 37 is a diagram showing an avoidance state of the sensor with respect to an external magnetic field having z-axis direction
  • the external magnetic field greatly affects the sensing device in the axial z-axis direction and in the y′-axis direction perpendicular to the z-axis direction.
  • the y 'axis direction means a direction toward the sensor 500 in the radial direction perpendicular to the axial direction.
  • the sensor 500 of the sensing device according to the embodiment is disposed in a state standing in the z-axis direction. Therefore, the area of the sensor 500 viewed from the z-axis is. It is much smaller than the area of the sensor 500 as viewed at y '. Accordingly, the sensing device according to the embodiment has an advantage that the influence of the external magnetic field on the sensor 500 based on the z-axis direction is small.
  • the outer circumferential magnetic field in the y'-axis direction may have a great influence on the sensor 500 when the state of the sensor 500 is set in the z-axis direction.
  • the circumferential magnetic field in the y 'axis direction is induced along the first stator tooth 130 and the second stator tooth 140, the outer magnetic field flows without affecting the sensor 500. Therefore, the sensing device according to the embodiment has an advantage that the influence of the external magnetic field on the sensor 500 is small even when the y 'axis axis direction is referenced.
  • FIG. 39 is a graph comparing a comparative example and an example with respect to an angle change amount corresponding to an external magnetic field in the z-axis direction.
  • the angle change amount increases linearly as the external magnetic field in the z-axis direction increases, It can be seen that the angle of measurement greatly changes.
  • FIG. 40 is a graph comparing a comparative example and an example with respect to an angle change amount corresponding to an external magnetic field in the y ′ axis direction.
  • the angle change amount increases linearly as the external magnetic field in the y 'axis direction increases, thereby increasing the external magnetic field. It can be seen that the angle of measurement greatly changes.

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Abstract

실시예는 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고, 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 극의 양 끝이 이루는 제1 각도)는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 투스의 양 끝이 이루는 제2 각도와 동일한 센싱 장치.

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 투스를 포함하는 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고, 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 극의 양 끝이 이루는 제1 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 투스의 양 끝이 이루는 제2 각도와 동일한 센싱 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제2 투스의 양 끝이 이루는 제3 각도와 동일할 수 있다.
바람직하게는. 상기 제3 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제2 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도일 수 있다.
실시예는, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 반경을 갖는 제1 스테이터 투스와 제2 반경을 갖는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고, 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 투스의 양 끝이 이루는 제2 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제2 투스의 양 끝이 이루는 제3 각도와 동일하고, 상기 제1 반경은 상기 제2 반경보다 큰 센싱 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 극의 양 끝이 이루는 제1 각도와 상기 제2 각도는 동일할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도이고, 상기 제3 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제2 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도일 수 있다.
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 상기 제1 스테이터 투스보다 큰 반경을 갖는 제 2 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 제 2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제2 투스를 포함하며, 상기 마그넷은 N극과 S극이 교대로 배치되며, 복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되고, 상기 마그넷의 하나의 극은 상기 스테이터 중심에 대해 제1 각도를 갖는 외주면을 포함하고, 상기 제1 투스는 상기 스테이터 중심에 대해 제2 각도를 갖는 제1 외주면을 포함하고, 상기 제2 투스는 상기 스테이터 중심에 대해 상기 제3 각도를 갖는 제2 외주면을 포함하고, 상기 제 1 각도는 상기 제 2 각도는 동일한 센싱 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도일 수 있다.
바람직하게는. 상기 제1 각도와 상기 제3 각도는 동일할 수 있다.
바람직하게는. 상기 제3 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제2 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 투스는 상면의 폭이 하면의 원주 방향의 폭보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 스테이터 투스는 제1 바디를 포함하고, 복수의 상기 제1 투스는 상기 제1 바디에서 연장되고, 상기 제 2 스테이터 투스는 제2 바디를 포함하고, 복수의 상기 제2 투스는 상기 제2 바디에서 연장될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스의 길이는 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터의 중심을 기준으로 반경 방향으로, 상기 제 1 투스와 상기 제 2 투스의 양 끝이 오버랩될 수 있다.
바람직하게는, 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.
바람직하게는, 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.
바람직하게는, 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.
바람직하게는, 상기 센서는 제1 센서와 제2 센서를 포함하고, 상기 제1 콜렉터 바디는, 상기 제1 연장부의 일측에 배치되어 상기 제1 센서와 마주하는 제1-1 콜렉터 바디와, 상기 제1 연장부의 타측에 배치되어 상기 제2 센서와 마주하는 제1-2 콜렉터 바디를 포함하고, 상기 제2 콜렉터 바디는, 상기 제2 연장부의 일측에 배치되어 상기 제1 센서와 마주하는 제2-1 콜렉터 바디와, 상기 제2 연장부의 타측에 배치되어 상기 제2 센서와 마주하는 제2-2 콜렉터 바디를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터 중심을 기준으로, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 마주보고 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 회로기판과 결합된 하우징을 더 포함하고, 상기 제1 콜렉터는 상기 제1 연장부에서 돌출된 제1 브라켓을 포함하고. 상기 제2 콜렉터는 상기 제2 연장부에서 돌출된 제2 브라켓을 포함하고, 상기 제1 브라켓과 상기 제2 브라켓은 상기 하우징과 체결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 브라켓은 상기 제1 연장부의 외측으로 돌출되어 배치되고, 상기 제2 브라켓은 상기 제2 연장부의 내측으로 돌출되어 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 축 방향으로 돌출된 제1 돌기부 및 제2 돌기부를 포함하고, 상기 제1 돌기부와 상기 제2 돌기부 사이에 상기 센서가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기부는 상기 제1 연장부의 내측에 배치되고, 상기 제2 돌기부는 상기 제2 연장부의 외측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기부는 축 방향으로 돌출되어 상기 제1 브라켓에 결합하는 제3 돌기부를 포함하고, 상기 제2 돌기부는 축 방향으로 돌출되어 상기 제2 브라켓에 결합하는 제4 돌기부를 포함할 수 있다.
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.
또한, 수집되는 플럭스의 크기를 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 스테이터 투스를 스테이터 바디에 용이하게 결합시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 콜렉터를 하우징에 용이하게 결합시킬 수 있는 이점이 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 사시도,
도 2는 도 1에서 도시한 센싱 장치를 나타내는 분해사시도,
도 3은 도 1의 A-A를 기준으로 도시한 센싱 장치를 단면사시도.
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도,
도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 분해사시도,
도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도,
도 7은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도,
도 8은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도,
도 9는 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도,
도 10은 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스와 스테이터 바디의 결합을 도시한 도면,
도 11은 제1 투스가 제1 홀에 삽입된 상태를 도시한 도면,
도 12는 제1,2 바디를 고정하기 위한 스테이터 바디의 돌기를 도시한 도면,
도 13은 스테이터 바디의 돌기의 융착 과정을 도시한 도면,
도 14는 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도,
도 15는 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도,
도 16은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 마그넷을 나타내는 평면도,
도 17은 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면,
도 18은 제2 각도를 도시한 도면,
도 19는 제3 각도를 도시한 도면,
도 20은 제1 각도, 제2 각도 및 제3 각도 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프,
도 21은 로터의 분해사시도,
도 22는 마그넷을 도시한 도면,
도 23은 마그넷의 평면도,
도 24는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도,
도 25는 콜렉터를 도시한 도면,
도 26은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 콜렉터를 도시한 도면,
도 27은 센서와 콜렉터의 위치를 도시한 도면,
도 28은 회로기판을 도시한 도면,
도 29는 위에서 내려다 본 하우징의 사시도.
도 30은 아래에서 올려다 본 하우징의 사시도,
도 31은 콜렉터와 센서가 배치된 하우징을 도시한 도면,
도 32는 하우징의 커넥터 하우징과 핀을 도시한 단면도,
도 33은 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면,
도 34는 스테이터 홀더에 설치된 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면,
도 35는 메인 기어와 맞물리는 제1 기어와 제2 기어를 도시한 도면,
도 36은 스테이터 투스에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면,
도 37은 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 센서의 회피 상태를 도시한 도면,
도 38은 y’축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1,2 스테이터 투스의 회피 상태를 도시한 도면,
도 39는 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프,
도 40은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 도시한 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A를 기준으로 도시한 센싱 장치를 단면사시도이다. 도 1 및 2에서 z 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), 제1 부재(800) 및 제2 부재(900)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)와, 스테이터 바디(120)와, 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140)를 포함할 수 있다.
스테이터 홀더(110)는 전동식 조향장치의 출력축(Output shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 스테이터 홀더(110)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 홀더(110)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
스테이터 홀더(110)는 홈(111)을 포함할 수 있다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면에서 오목하게 형성된다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면을 따라 배치된다. 홈(111)에는 고정부재(도 2의 900)가 삽입된다.
스테이터 홀더(110)는 스테이터 바디(120)와 결합할 수 있다.
스테이터 바디(120)는 스테이터 홀더(110)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 스테이터 바디(120)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 홀더(110)와 결합될 수 있다. 스테이터 바디(120)의 외주면에는 메인기어(121)가 형성될 수 있다. 메인기어(121)는 스테이터(120)의 회전력을 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)에 전달한다.
제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 반경 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 스테이터 바디(120)에 고정될 수 있다. 제1 스테이터 투스(130)는 제1 바디(131)와 제1 투스(132)를 포함한다. 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141)와 제2 투스(142)를 포함한다.
도 7은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도이고, 도 8은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도이고, 도 9는 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 스테이터 바디(120)는 내측부(121)와 외측부(122)와 격판(123)을 포함한다. 내측부(121)와 외측부(122)는 원통 형상이다. 외측부(122)는 반경 방향을 기준으로 내측부(121)의 외측에 이격되게 배치된다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122)를 연결한다. 내측부(121), 외측부(122) 및 격판(123)은 일체일 수 있다. 내측부(121)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 결합될 수 있다. 외측부(122)와 내측부(121) 사이에는 공간(S)이 형성될 수 있다. 격판(123)은 판 형상으로 형성될 수 있다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122) 사이에 배치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공간(S)은 격판(123)에 의해 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구분될 수 있다. 제1 공간(S1)에는 마그넷(230)이 배치되고, 제2 공간(S2)에는 센서(500)가 배치될 수 있다. 격판(123)은 기준선(L1)보다 아래에 배치될 수 있는 수평선(L1)은 축 방향을 기준으로 외측부(122)의 중심을 지나는 가상의 수평선이다.
한편, 격판(123)은 제1 홀(124)과 제2 홀(125)을 포함할 수 있다. 제1 홀(124)과 제2 홀(125)은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)의 배치를 위한 것이다.
도 6을 참조하면, 제1 공간(S1)에는 제1 바디(131)와 제2 바디(141)가 배치될 수 있다. 상기 제2 공간(S2)에는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)가 배치될 수 있다.
제1 홀(124)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)는 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제1 홀(124)의 개수는 제1 투스(132)의 개수와 동일하다. 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 인접하게 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.
제2 홀(125)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 제2 홀(125)은 제1 홀(124)의 내측에 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 투스(142)는 제2 홀(125)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제2 홀(125)의 개수는 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)의 개수와 동일하다. 제2 홀(125)은 내측부(121)의 외주면에 인접하게 배치될 수 있다. 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)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 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스와 스테이터 바디의 결합을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 격벽(123)의 하측으로 보스(126)가 연장되어 배치된다. 보스(126)의 측벽과 외측부(122)는 이격되어 제1 슬롯(U1)을 형성한다. 제1 투스(132)는 제1 슬롯(U1)에 삽입되어 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다. 그리고 보스(126)의 측벽과 내측부(121)는 이격되어 제2 슬롯(U2)을 형성한다. 제2 투스(142)는 제2 슬롯(U2)에 삽입되어 제2 홀(125)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다.
제1 슬롯(U1)은 제1 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제1 투스(132)를 제1 홀(124)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.
제2 슬롯(U2)은, 제2 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제1 투스(132)를 제2 홀(125)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.
도 11은 제1 투스가 제1 홀에 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 투스(132)는 상면의 원주 방향 폭(W1)보다 하면의 원주 방향 폭(W2)이 크다. 여기서 하면이라 함은, 제1 바디(131)에 인접한 부분이고, 상면은 하면의 반대측이다. 정면에서 바라 보았을 때, 제1 투스(132)의 형상은 사디리꼴 형상일 수 있다. 이러한 제1 투스(132)의 형상은 자속 밀도차를 유발하여, 제1 바디(131) 측으로 자속의 흐름을 유도하기 위한 것이나, 제1 스테이터 투스(130)와 스테이터 바디(120)의 결합력을 높이기 위한 형상이기도 하다.
그리고 제1 홀(214)의 폭(W3)은 제1 투스(132)의 상면의 원주 방향 폭(W1)보다 크고 제1 투스(132)의 하면의 원주 방향 폭(W2)보다 작을 수 있다. 이는 제1 투스(132)를 제1 홀(214)에 끼워 맞춤하기 위함이다. 제2 공간부(S2)를 향하여 제1 투스(132)가 제1 홀(124)에 삽입되면서 제1 투스(132)의 측면이 제1 홀(124)의 내벽을 타고 들어간다. 이 과정에서, 제1 투스(1332)의 측면이 제1 홀(124)의 내벽에 압입되어 결합력이 높아진다.
한편, 제1 바디(131)의 상면은 격판(123)의 하면에 접촉될 수 있다.
도시하진 않았으나, 제2 투스(142)와 제2 홀(125)도, 상술한 제1 투스(132)와 제1 홀(124)의 결합 형태와 동일한 형태로 결합될 수 있다.
도 12는 제1,2 바디를 고정하기 위한 스테이터 바디의 돌기를 도시한 도면이고, 도 13은 스테이터 바디의 돌기의 융착 과정을 도시한 도면이다.
도 13에서 I는 스테이터의 중심을 향하는 내측 방향이고, 도 13에서 O는 그 반대 방향인 외측 방향이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 스테이터 바디(120)는 제1 돌기(126)와, 제2 돌기(127)을 포함한다. 제1 돌기(126)는 내측부(121)의 하단에서 축 방향으로 돌출된 형태로 배치된다. 제1 돌기(126)는, 환형의 내측부(121)를 따라 배치된다. 제2 돌기(127)는 외측부(122)의 하단에서 축 방향으로 돌출된 형태로 배치된다. 제2 돌기(127)는, 환형의 내측부(122)를 따라 배치된다.
제1 돌기(126)는 외주면(126a)과 내주면(126b)을 갖는다. 내주면(126b)은 외측부(122)의 내벽과 연속된다. 외주면(126a)은 내주면(126b)에 대하여 경사진 형태일 수 있다. 외주면(126a)은 외측부(122)의 하단에서 시작하여 내주면(126b)의 하단을 향하여 경사지게 배치될 수 있다. 도 13의 F와 같이, 축 방향으로 융착이 진행되면, 제1 돌기(126)는 변형되어, 제1 바디(131)의 하단을 덮는다. 이러한 제1 돌기(126)는 제1 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에서 축 방향으로 이탈하는 것을 방지한다.
제2 돌기(127)는 내주면(127a)과 외주면(127b)을 갖는다. 외주면(127b)은 내측부(121)의 내벽과 연속된다. 내주면(127a)은 외주면(127b)에 대하여 경사진 형태일 수 있다. 내주면(127a)은 내측부(121)의 하단에서 시작하여 외주면(127b)의 하단을 향하여 경사지게 배치될 수 있다. 도 13의 F와 같이, 축 방향으로 융착이 진행되면, 제2 돌기(127)는 변형되어, 제2 바디(141)의 하단을 덮는다. 이러한 제2 돌기(127)는 제2 스테이터 투스(140)가 스테이터 바디(120)에서 축 방향으로 이탈하는 것을 방지한다.
도 14는 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고, 도 15는 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 14를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 링 형상의 제1 바디(131) 및 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. 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 15를 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. 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 14를 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. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 투스(132)의 높이(H2)는 제2 투스(142)의 높이(H4)가 상이할 수 도 있다.
도 16은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 마그넷을 나타내는 평면도이다.
도 16을 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. 제1 반경(R1)이 제2 반경(R2)보다 크다.
반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이와 같은 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 배열은 자속 누설을 줄이는 효과가 있다.
도 17은 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 마그넷은 제1 극(230A)과 제2 극(230B)을 포함한다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 마그넷의 원주방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.
제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)을 포함할 수 있다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)이 내외측으로 구분된 복층 구조일 수 있다.
제1 극(230A)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 외측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 내측에 배치될 수 있다. 제2 극(230B)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 내측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 외측에 배치될 수 있다.
제1 극(230A)의 N극 영역(NA)과 제2 극(230B)의 S극 영역(SA)은 서로 이웃하게 배치된다. 제1 극(230A)의 S극 영역(SA)과 제2 극(230B)의 N극 영역(NA)은 서로 이웃하게 배치된다.
마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 S극 영역(SA)이 가까워져 S극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 N극 영역(NA)이 가까워지기 때문에 N극으로 대전된다. 또는 마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 N극 영역(NA)이 가까워져 N극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 S극 영역(SA)이 가까워지기 때문에 S극으로 대전된다. 그에 따라, 센서(500)는 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)를 통해 인가되는 자계를 통해 각도 측정을 할 수 있다.
실시예에 따른 센싱 장치는, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩된다. 제2 투스(142)의 양 끝이 제1 투스(132)에 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)를 위치 및 크기를 설계하는데 있어서, 제1 각도(Θ1)(Θ1)와 제2 각도(Θ2)와 제3 각도(Θ3)가 동일할 수 있다.
제1 각도(Θ1)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로 제1 극(230A)의 양 끝이 이루는 각도를 나타낸다. 예를 들어, 제1 극(230A)이 8개 제2 극(230B)이 8개인 경우, 제1 각도(Θ1)는 22.5°일 수 있다.
도 18은 제2 각도(Θ2)를 도시한 도면이고, 도 19는 제3 각도(Θ3)를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18를 참조하면, 제2 각도(Θ2)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제1 투스(132)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제1 투스(132)의 지점에 해당한다. 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)란, 축 방향을 기준으로, 마그넷(230)의 상면(231a)과 하면(231b)이 이루는 높이를 의미한다. 기준점(G)에서 제1 투스(132)와 제1 투스(132) 사이의 각도(Θ4)는 제2 각도(Θ2)와 동일할 수 있다.
도 17 및 도 19를 참조하면, 제3 각도(Θ3)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제2 투스(142)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제2 투스(142)의 지점에 해당한다. 기준점(G)에서 제2 투스(142)와 제2 투스(142) 사이의 각도(Θ5)는 제3 각도(Θ3)와 동일할 수 있다.
도 20은 제1 각도(Θ1), 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3) 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프이다.
도 20을 참조하면, 제2 각도(Θ2)와 제3 각도(Θ3)를 동일하게 세팅한 상태에서, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에 근접할수록 플럭스의 크기가 증가하고, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에서 멀어질수록 플러스의 크기가 감소함을 확인할 수 있다. 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)와 동일하게 되도록, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 크기 및 위치를 정렬시킨 경우, 제1,2 스테이터 투스(130,140)의 플럭스의 크기가 가장 큰 것을 알 수 있다.
도 21은 로터의 분해사시도이다.
도 2 및 도 21을 참조하면, 로터(200)는 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)을 포함할 수 있다. 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)은 일체일 수 있다.
로터 홀더(210)는 전동식 조향장치의 입력축(Input shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 로터 홀더(210)는 상기 입력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 로터 홀더(210)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터 홀더(210)의 단부는 로터 바디(220)에 결합될 수 있다. 로터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 로터 홀더(210)는 입력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
로터 홀더(210)의 돌기(211)를 포함할 수 있다. 돌기(211)는 로터 홀더(210)의 외주면에서 반경 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
로터 바디(220)는 로터 홀더(210)의 외주면 일측에 배치된다. 로터 바디(220)는 환형부재일 수 있다. 로터 바디(220)의 내주면에는 홈(221)이 배치될 수 있다. 홈(221)은 로터 홀더(210)의 돌기가 삽입되는 곳이다.
마그넷(230)은 로터 바디(220)에 결합된다. 마그넷(230)은 로터 홀더(210)가 회전하면 연동하여 회전한다.
도 22는 마그넷(230)을 도시한 도면이고 도 23은 마그넷(230)의 평면이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 마그넷(230)은 링형 바디(231)와 바디(231)의 상면에서 돌출되는 돌기(232)를 포함할 수 있다. 돌기(232)는 복수 개일 수 있다. 돌기(232)는 제1 파트(232a)와 2 파트(232b)를 포함할 수 있다. 제1 파트(232a)는 바디(231)의 상면에서 상측으로 돌출된다. 제2 파트(232b)는 제1 파트(232a)에서 마그넷(230)의 반경 방향으로 돌출되어 배치될 수 있다. 제2 파트(232b)는 바디(231)의 내주면(231a)보다 내측으로 돌출될 수 있다. 이러한 돌기(232)는 로터 바디(231)와 결합력을 높이기 위한 것이다. 제1 파트(232a)는 회전 방향으로 로터 바디(231)와 마그넷(230)의 슬립을 방지하고, 제2 파트(232b)는 축 방향으로 로터 바디(231)외 마그넷(230)이 분리되는 것을 방지한다.
도 24는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷(230)의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 24를 참조하면, 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 마그넷(230)이 배치된다. 마그넷(230)의 바디(231)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)를 마주보고 배치된다. 마그넷(230)의 돌기(232)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 상측에 배치된다.
도 25는 콜렉터를 도시한 도면이고, 도 26은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 콜렉터를 도시한 도면이고, 도 27은 센서와 콜렉터의 위치를 도시한 도면이다.
도 2, 도 25 내지 도 27을 참조하면, 콜렉터는 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)를 포함할 수 있다. 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 스테이터(100)의 플럭스(flux)을 수집한다. 여기서, 제1 콜렉터(300)와 제2 콜렉터(400)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 반경 방향을 기준으로 상호 이격되게 배치될 수 있다.
제1 콜렉터(300)는 제1 콜렉터 바디(310)와 제1 연장부(320)를 포함할 수 있다. 제1 연장부(320)는 제1 콜렉터 바디(310)에서 연장된다. 제1 콜렉터 바디(310)는 제1-1 콜렉터 바디(310A)와 제1-2 콜렉터 바디(310B)를 포함할 수 있다. 제1-1 콜렉터 바디(310A)는 제1 연장부(320)의 일측에 배치된다. 제1-2 콜렉터 바디(310B)는 제1 연장부(320)의 타측에 배치된다. 제1-1 콜렉터 바디(310A)와 제1-2 콜렉터 바디(310B)는 각각 평면을 포함할 수 있다. 제1 연장부(320)는 소정의 곡률로 형성된 곡면을 포함할 수 있다.
제2 콜렉터(400)는 제2 콜렉터 바디(410)와 제2 연장부(420)를 포함할 수 있다. 제2 연장부(420)는 제2 콜렉터 바디(410)에서 연장된다. 제2 콜렉터 바디(410)는 제2-1 콜렉터 바디(410A)와 제2-2 콜렉터 바디(410B)를 포함할 수 있다. 제2-1 콜렉터 바디(410A)는 제2 연장부(420)의 일측에 배치된다. 제2-2 콜렉터 바디(410B)는 제2 연장부(420)의 타측에 배치된다. 제2-1 콜렉터 바디(410A)와 제2-2 콜렉터 바디(410B)는 각각 평면을 포함할 수 있다. 제2 연장부(420)(420)는 소정의 곡률로 형성된 곡면을 포함할 수 있다.
반경 방향으로, 제1-1 콜렉터 바디(310A)와 제2-1 콜렉터 바디(410A)는 오버랩되어 배치된다. 반경 방향으로, 제1-2 콜렉터 바디(310B)와 제2-2 콜렉터 바디(410B)는 오버랩되어 배치된다. 반경 방향으로 제1 연장부(320)와 제2 연장부(420)는 오버랩되지 않는다.
센서(500)는 스테이터(100)와 로터(200) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출한다. 센서(500)는 Hall IC일 수 있다. 센서(500)는 로터(200)의 마그넷(230)과 스테이터(100)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(100)의 자화량을 검출한다. 검출된 자화량을 기반으로 센싱 장치(1)는 토크를 측정한다.
센서(500)는 제1 센서(500A)와 제2 센서(500B)를 포함할 수 있다. 스테이터의 중심(C)을 기준으로, 제1 센서(500A)와 제2 센서(500B)는 마주보고 배치될 수 있다.
제1 센서(500A)는 제1-1 콜렉터 바디(310A)와 제2-1 콜렉터 바디(410A)의 사이에 배치된다. 제1-1 콜렉터 바디(310A)는 제1 센서(500A)의 외측에 배치될 수 있다. 제2-1 콜렉터 바디(410A)는 제1 센서(500A)의 내측에 배치될 수 있다.
제2 센서(500B)는 제1-2 콜렉터 바디(310B)와 제2-2 콜렉터 바디(410B)의 사이에 배치된다. 제1-2 콜렉터 바디(310B)는 제2 센서(500B)의 외측에 배치될 수 있다. 제2-2 콜렉터 바디(410B)는 제2 센서(500B)의 내측에 배치될 수 있다.
제1 연장부(320)는 복수 개의 제1 브라켓(321)을 포함할 수 있다. 제1 브라켓(321)은 제1 연장부(320)의 상면에서 내측으로 연장되어 배치될 수 있다. 제2 연장부(420)는 복수 개의 제2 브라켓(421)을 포함할 수 있다. 제2 브라켓(421)은 제2 연장부(420)의 상면에서 외측으로 연장되어 배치될 수 있다. 제1 브라켓(321)과 제2 브라켓(421)은 각각 홀을 포함할 수 있다. 제1 브라켓(321)과 제2 브라켓(421)은 하우징과 체결을 위한 것이다.
도 28은 회로기판을 도시한 도면이다.
도 28을 참조하면, 회로기판에는 제1 센서(500A) 및 제2 센서(500B)가 배치된다. 제1 센서(500A)와 제2 센서(500B)는 회로기판(600)에서 상측으로 세워진 형태로 배치된다. 제1 센서(500A)와 제2 센서(500B)는 마주보고 배치된다.
도 29는 위에서 내려다 본 하우징의 사시도이고. 도 30은 아래에서 올려다 본 하우징의 사시도이다.
도 2, 도 29 및 도 30을 참조하면, 하우징은 하우징 바디(710)와 제1 돌기(720) 제2 돌기부(730)와 제3 돌기부(721)와 제4 돌기부(731)를 포함할 수 있다.
하우징 바디(231)는 상면과 하면을 포함하는 플레이트 형상을 갖으며, 상부 및 하부가 개방된 형태이다, 중심에는 홀(713)이 배치된다. 홀(713)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 위치한다.
제1 돌기(232)부는 홀(713)의 둘레를 따라 배치된다. 제1 돌기부(720)는 하우징 바디(231)의 상면에서 돌출된다.
제2 돌기부(730)는 홀(713)의 둘레를 따라 배치된다. 제2 돌기부(730)는 하우징 바디(231)의 상면에서 돌출된다.
제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730)는 동일한 원주 상에 배치될 수 있다. 그리고 제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730)는 원주 방향으로 떨어져 배치될 수 있다. 원주 방향으로 제1 돌기부(720)와 제2 돌기부(730)의 사이에는 홀(740)이 배치될 수 있다. 홀(740)은 2개가 배치될 수 있다. 홀(740)은 센서가 관통하는 곳이다.
하우징 바디(710)의 하면(712)에는 회로기판(600)이 장착된다. 하우징 바디(710)의 하측으로 제1 커버(701)가 결합하여 회로기판(600)을 덮을 수 있다.
제1 돌기부(720)는 제3 돌기부(721)를 포함할 수 있다. 제3 돌기부(721)는 제1 돌기부(720)의 상면에서 상측으로 돌출된다. 제3 돌기부(721)는 복수 개일 수 있다.
제2 돌기부(730)는 제4 돌기부(731)를 포함할 수 있다. 제4 돌기부(731)는 제2 돌기부(730)의 상면에서 상측으로 돌출된다. 제4 돌기부(731)는 복수 개일 수 있다.
제3 돌기부(721)는 제1 브라켓(321)과 체결을 위한 것이다. 제4 돌기부(731)는 제2 브라켓(421)과 체결을 위한 것이다.
하우징 바디(710)는 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)가 배치되는 홀(750)이 배치될 수 있다.
도 31은 콜렉터와 센서가 배치된 하우징을 도시한 도면이다.
도 31을 참조하면, 제1 콜렉터(3000와 제2 콜렉터(400)는 하우징(700)에 결합한다.
제1 연장부(320)는 제1 돌기부(720)의 외측에 배치된다. 제1 브라켓(321)은 제3 돌기부(721)와 결합한다. 제3 돌기부(721)는 제1 브라켓(321)에 형성된 홀(713)에 압입된다. 압입된 이후 제3 돌기부(721)는 융착될 수 있다.
제2 연장부(420)는 제2 돌기부(730)의 내측에 배치된다. 제2 브라켓(421)은 제4 돌기부(731)와 결합한다. 제4 돌기부(731)는 제2 브라켓(421)에 형성된 홀(713)에 압입된다. 압입된 이후 제4 돌기부(731)는 융착될 수 있다.
제1-1 콜렉터 바디(310A)와 제2-1 콜렉터 바디(410A)의 사이에는 제1 센서(500A)가 배치된다.
제1-2 콜렉터 바디(310B)와 제2-2 콜렉터 바디(410B)의 사이에는 제2 센서(500B)가 배치된다.
하우징 바디(231)의 상면(711)에는 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 제1 기어(1100) 또는 제2 기어(1200)는 스테이터 바디(120)의 메인 기어(121)(와 맞물린다. 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)가 배치된 하우징 바디(231)의 상측에는 제2 커버(702)가 배치될 수 있다. 제2 커버(702)는 하우징 바디(231)에 결합한다.
도 32는 하우징의 커넥터 하우징과 핀을 도시한 단면도이다.
도 32를 참조하면, 하우징(700)은 커넥터 하우징(760)과 핀(770)을 포함한다. 핀(770)은 회로기판(600)과 외부 케이블을 전기적으로 연결한다. 핀(770)의 일측은 하우징(700)의 하측에 배치된 회로기판(600)과 연결된다. 핀(770)의 타측은 커넥터 하우징(760) 내측에서 노출된다. 커넥터 하우징(760)의 입구는 축 방향과 수직일 수 있다. 핀(770)은 “ㄱ”자 형태로 꺽인 형상을 갖을 수 있다.
도 33은 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면이고, 도 34는 스테이터 홀더에 설치된 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면이다.
도 33 및 도 34를 참조하면, 제1 부재(800)는 하우징 바디(231)의 홀(713)의 측벽이 마모되어 센싱 장치의 동축 정렬에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 앞서 살펴 보았듯이. 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치된다. 그리고. 반경 방향으로, 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 센서(500)가 배치된다. 따라서, 반경 방향으로 유동이 발생하는 경우, 제1 투스(132)와 센서(500)와 제2 투스(142) 사이의 거리가 변하면서, 센서 장치에 치명적인 손상이 발생하거나 성능에 문제가 발생할 수 있다.
제1 부재(800)는 링형 부재일 수 있다. 바디(810)와 플랜지부(820)를 포함할 수 있다. 바디(810)는 원통형 부재이다. 바디(810)는 하우징 바디(710)의 홀(713)의 내벽을 따라 배치될 수 있다. 바디(810)는 스테이터 홀더(110)의 외주면과 바디(810)의 홀(713)의 내벽 사이에 위치한다. 플랜지부(820)는 바디(810)의 하단에서 반경 방향으로 연장된 형태이다. 플랜지부(820)는 하우징 바디(710)의 하면과 접촉 가능하게 배치된다. 그리고 플랜지부(820)는 제1 커버(701)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 그리고 제1 부재(800)는 금속 소재일 수 있다.
플랜지부(820)의 하면은 제1 부재(800)의 상면과 접촉할 수 있다.
이러한 제1 부재(800)는 스테이터 홀더(110)가 회전함에 따라 하우징 바디(710)의 홀(713)과 스테이터 홀더(110)를 물리적으로 격리하여, 스테이터 홀더(110)가 회전함에 따라 하우징 바디(710)의 홀(713)의 내벽이 마모하는 것을 방지하는 역할을 한다. 결과적으로, 제1 부재(800)는 스테이터 홀더(110)의 동축 회전성을 확보한다.
축 방향을 기준하여, 하우징(700)은 스테이터 바디(120)의 메인 기어(121)에 걸려 스테이터(200)의 상측으로는 빠지지 않는다. 다먄, 스테이터(200)의 하측으로 하우징(700)이 빠질 수 있다. 제2 부재(900)는 스테이터(200)의 하측으로 하우징(900)이 빠질 것을 방지하는 역할을 한다. 제2 부재(900)는 c-ring 형태일 수 있다. 제2 부재(900)는 금속 소재일 수 있다. 제2 부재(900)는 탄성 변형 가능한 소재일 수 있다.
제2 부재(900)는 스테이터 홀더(110)의 홈(111)에 결합한다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면을 따라 오목하게 형성된다. 제2 부재(900)는 스테이터 홀더(110)에 결합된 상태에서, 하우징 바디(710)의 하면보다 아래에 위치한다. 그리고 제2 부재(900)는 제1 부재(800)보다 하측에 배치되어, 제1 부재(800)의 플랜지부(820)의 하면을 지지할 수 있다.
도 35는 메인 기어(121)와 맞물리는 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 35를 참조하면, 메인 기어(121)와 맞물리는 서브 기어로서, 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)를 포함한다. 메인 기어(121)와 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)와 제3 센서(610)는 조향축의 각도를 측정하기 위한 것이다.
메인 기어(121)와 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)는 상호 맞물려 회전한다. 메인 기어(121)는 스테이터 바디(120)의 외주면에 배치된다. 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)는 하우징 바디(710)에 회전 가능하게 배치된다. 메인 기어(121), 제1 기어(1100), 및 제2 기어(1200)는 각각의 기어비가 미리 결정된다. 예를 들어, 메인 기어(121)의 전체각도가 인 경우, 메인 기어(121)가 4.5회전할 때, 제1 기어(1100)는 15.6회전, 그리고 제2 기어(1200)는 14.625회전하도록 설계될 수 있다. 여기서 전체각도라 함은 모든 기어가 회전하기 직전의 상태로 다시 복귀했을 경우의 메인 기어(121)의 회전을 누적하여 산출한 각도이다.
제1 기어(1100) 및 제2 기어(1200)에는 마그넷이 배치될 수 있다. 마그넷은 제3 센서(610를 마주보도록 배치된다. 제3 센서(610)는 회로기판에 실장된다.
도 36은 스테이터 투스에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면이고, 도 37은 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 센서의 회피 상태를 도시한 도면이고, 도 38은 y’축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1,2 스테이터 투스의 회피 상태를 도시한 도면이다.
도 36을 참조하면, 외부 자기장은 축 방향인 z축 방향과 z축 방향과 수직인 y’축 방향으로 센싱 장치에 영향을 크게 미친다. 여기서, y’축 방향이란, 축 방향과 수직인 반경 방향 중에서, 센서(500)를 향하는 방향을 의미한다.
도 37을 참조하면, 실시예에 다른 센싱 장치의 센서(500)는 z축 방향으로 세워진 상태로 배치된다. 따라서 z축에서 바라본 센서(500)의 면적은. y’에서 바라본 센서(500)의 면적보다 매우 작다. 따라서, 실시예에 따른 센싱 장치는 z축 방향을 기준으로 외부 자기장이 센서(500)에 미치는 영향이 작을 수 밖에 없는 이점이 있다.
도 38을 참조하면, y’축 방향의 외주 자기장은 z축 방향으로 세워진 상태의 센서(500)의 상태를 볼 때, 센서(500)에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그러나, y’축 방향의 외주 자기장은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)를 따라 유도되기 때문에, 센서(500)에 영향을 미치지 않고 흘러가게 된다. 때문에 실시예에 따른 센싱 장치는 y’축 축 방향을 기준할 때에도 외부 자기장이 센서(500)에 미치는 영향이 작은 이점이 있다.
도 39는 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
도 39를 참조하면, 비교예의 경우, 스테이터 투스가 상하로 배치되고, 센서가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, z축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.
반면에, 실시예의 경우, z축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
도 40은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
도 40을 참조하면, 비교예의 경우, 스테이터 투스가 상하로 배치되고, 센서가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, y’축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.
반면에, 실시예의 경우, y’축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
    마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 제1 스테이터 투스 내에 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고,
    상기 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고,
    상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고,
    상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 극의 양 끝이 이루는 제1 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 투스의 양 끝이 이루는 제2 각도와 동일한 센싱 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도인 센싱 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제2 투스의 양 끝이 이루는 제3 각도와 동일한 센싱 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제2 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도인 센싱 장치.
  5. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
    마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터 투스는 제1 반경을 갖는 제1 스테이터 투스와 제2 반경을 갖는 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 복수의 제1 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 복수의 제2 투스를 포함하고,
    상기 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고,
    상기 제1 투스는 상기 제2 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩되고,
    상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 투스의 양 끝이 이루는 제2 각도는 상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제2 투스의 양 끝이 이루는 제3 각도와 동일하고,
    상기 제1 반경은 상기 제2 반경보다 큰 센싱 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 스테이터 중심을 기준으로 상기 제1 극의 양 끝이 이루는 제1 각도와 상기 제2 각도는 동일한 센싱 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도이고,
    상기 제3 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제2 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도인 센싱 장치.
  8. 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 상기 제1 스테이터 투스보다 큰 반경을 갖는 제 2 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 제 2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결되고 서로 이격된 복수 개의 제2 투스를 포함하며,
    상기 마그넷은 N극과 S극이 교대로 배치되며,
    복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되고,
    상기 마그넷의 하나의 극은 상기 스테이터 중심에 대해 제1 각도를 갖는 외주면을 포함하고,
    상기 제1 투스는 상기 스테이터 중심에 대해 제2 각도를 갖는 제1 외주면을 포함하고,
    상기 제2 투스는 상기 스테이터 중심에 대해 상기 제3 각도를 갖는 제2 외주면을 포함하고,
    상기 제 1 각도는 상기 제 2 각도는 동일한 센싱 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 각도는 상기 마그넷의 상면과 하면이 이루는 높이의 중심과 반경 방향으로 오버랩되는 상기 제1 투스의 양 끝 지점이 이루는 각도인 센싱 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 각도와 상기 제3 각도는 동일한 센싱 장치.
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