WO2022119305A1 - 센싱 장치 - Google Patents

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WO2022119305A1
WO2022119305A1 PCT/KR2021/017977 KR2021017977W WO2022119305A1 WO 2022119305 A1 WO2022119305 A1 WO 2022119305A1 KR 2021017977 W KR2021017977 W KR 2021017977W WO 2022119305 A1 WO2022119305 A1 WO 2022119305A1
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WO
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magnet
leg
disposed
sensing device
collector
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Application number
PCT/KR2021/017977
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English (en)
French (fr)
Inventor
변성욱
김태산
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엘지이노텍 주식회사
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Priority claimed from KR1020210056339A external-priority patent/KR20220149118A/ko
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Priority to US18/039,541 priority patent/US20230417576A1/en
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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    • G01D2205/40—Position sensors comprising arrangements for concentrating or redirecting magnetic flux

Definitions

  • the embodiment relates to a sensing device.
  • the electric steering structure includes a rack bar that converts the rotational motion of the input shaft into a linear motion and transmits it to the wheels of the vehicle. And, it includes a sensing device for measuring the steering angle by detecting the position of the rack bar.
  • the sensing device includes a magnet mounted on a rack bar, a tube through which the magnet passes, and a plurality of coils wound on the tube. And, it is possible to detect the position of the rack bar through the induced magnetic field between the coil and the magnet. But. There is a problem in that the manufacturing cost increases because the number of components is large.
  • the sensing device detects the position of the magnet based on the change in magnetic flux density of the magnet.
  • the conventional sensing device has a problem in that the Gaussian value of the magnet is non-linearly measured. Accordingly, a detection error occurs and the measurement accuracy of the sensing device is deteriorated.
  • An object of the present invention is to provide a sensing device that reduces manufacturing cost by simplifying components and improves measurement accuracy by securing linearity of a magnet Gaussian value.
  • the embodiment includes a magnet, a collector disposed to correspond to a path along which the magnet moves, and a first sensor disposed on the collector, wherein the collector includes a first leg part, a second leg part, and a third leg part and the magnet includes a first pole and a second pole, the first leg part and the second leg part are arranged to face the first pole, and the third leg part is arranged to face the second pole
  • a sensing device may be provided.
  • Embodiments include a magnet, a collector disposed to correspond to a path along which the magnet moves, and a first sensor disposed on the collector; and a second sensor disposed opposite the first sensor with respect to the magnet, wherein the collector includes a first leg part, a second leg part, and a third leg part, and the first sensor includes the The sensing device may be disposed between the first leg part and the second leg part, and the second sensor may be disposed between the second leg part and the third leg part.
  • the embodiment includes a magnet and a collector disposed to correspond to a path along which the magnet moves, the collector includes a first leg part, a second leg part, and a third leg part, and the first leg part of the magnet disposed around the upper end, the second leg portion is disposed around the lower end of the magnet, the third leg portion has one side facing the first leg portion and the other side facing the second leg portion, the position of the magnet provides a sensing device determined through a difference between the position of the magnet sensed using the first leg part and the third leg part and the position of the magnet sensed using the second leg part and the third leg part can do.
  • the first leg part and the second leg part may form a twisted position.
  • the distance between the first leg part and the third leg part includes a region that increases from one side to the other side, and the interval between the second leg part and the third leg part includes a region that increases from the other side to the one side. can do.
  • the third leg portion may include a third inclined region inclined with respect to the moving direction of the magnet.
  • a thickness of the third leg part may be greater than a thickness of the first leg part and the second leg part.
  • the distance from the magnet may increase as the first leg part moves from the initial position, and the distance from the magnet increases as the second leg part moves from the initial position.
  • the third leg portion and the magnet are spaced apart from each other by a first distance from a first position, and the third leg portion and the magnet are spaced apart from the first position by a second distance from a second position spaced apart from the first position, and the second position is spaced apart from each other by a second distance.
  • the first distance and the second distance may be the same.
  • the third leg part may include a first part facing the first leg part, a second part facing the second leg part, and a third part connecting the first part and the second part. .
  • Examples include a magnet; a stator disposed on a path through which the magnet moves; and a hall sensor disposed toward the magnet side, wherein the magnet moves in a first direction, and the stator includes a first part and a second part facing the magnet, and the first part comprises:
  • the sensing device may provide a sensing device in which a width decreases in the first direction and a width of the second part increases in the first direction.
  • a ratio in which a width of the first part decreases in the first direction may be the same as a ratio in which a width of the second part increases in the first direction.
  • the magnet may move relative to the stator in the first direction.
  • the magnet may be disposed between the first part and the second part.
  • a width of one end of the first part may be the same as a width of the other end of the second part.
  • the stator includes a third part connecting the first part and the second part, and the third part has a third width that is a width in the third direction greater than a width of the magnet in the third direction.
  • the sensing device may provide a sensing device in which the width decreases in the direction of the first direction, and the width of the second part 2A and the part 2B increases in the first direction.
  • a ratio in which the widths of the first A part and the first B part decrease in the first direction may be the same as a ratio in which the widths of the second A part and the second B part increase in the second direction.
  • the first magnet and the second magnet may relatively move in the first direction with respect to the first stator and the second stator, respectively.
  • the first magnet may be disposed between the part 1A and the part 2A, and the second magnet may be disposed between the part 1B and the part 2B.
  • first housing in which the first stator and the second stator are disposed, and a magnet holder in which the first magnet and the second magnet are disposed, wherein the first housing and the magnet holder slide in the first direction possible to be connected.
  • the first housing may include a first groove extending in the first direction
  • the magnet holder may include a first protrusion disposed in the first groove to be slidably movable in the first direction.
  • PCB printed circuit board
  • a second housing coupled to the first housing may be included, and the printed circuit board (PCB) may be disposed in the second housing.
  • PCB printed circuit board
  • a first collector and a second collector may be disposed with the Hall sensor interposed therebetween, and the first collector and the second collector may be disposed between the first stator and the second stator.
  • the first collector includes a first body and a first leg extending from the first body
  • the second collector includes a second body and a second leg extending from the second body
  • the first leg and the hall sensor may be disposed between the second leg.
  • the first leg may be disposed closer to the second body than the first body, and the second leg may be disposed closer to the first body than the second body.
  • the first leg includes a first extension connected to the first body and a first bent portion bent from the first extension
  • the second leg includes a second extension connected to the second body and the a second bent part extending from a second extension part, wherein the first extension part and the second extension part do not overlap in the third direction, and the first bent part and the second bent part overlap in the third direction can
  • the first leg may be disposed closer to the first body than the second body, and the second leg may be disposed closer to the second body than the first body.
  • the first leg includes a first extension connected to the first body and a first bent portion bent from the first extension
  • the second leg includes a second extension connected to the second body and the a second bent part extending from a second extension part, wherein the first extension part and the second extension part overlap in the third direction, and the first bent part and the second bent part overlap in the third direction have.
  • the number of components of the sensing device may be reduced by making the collector for collecting magnetic fields of a plurality of sensors common, thereby reducing the manufacturing cost.
  • a sensing device having improved measurement accuracy by securing linearity of a magnet Gaussian value may be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which a sensing device according to an exemplary embodiment is installed in a vehicle steering structure.
  • FIG 3 is a side view illustrating a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a sensing device according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a side view illustrating a sensing device according to another embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a side view illustrating a sensing device according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a side view showing the third leg portion and the magnet shown in FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a path along which a magnet moves in a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a flow of a magnetic field by a magnet in a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a result of measuring magnetic flux density using a sensing device according to an exemplary embodiment in a state in which an external magnetic field is not introduced.
  • FIG. 12 is a graph illustrating a result of measuring magnetic flux density using a sensing device according to an embodiment in a state in which an external magnetic field is introduced.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a state in which a sensing device according to an exemplary embodiment is installed in a vehicle steering structure.
  • 15 is an exploded perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment.
  • 16 is a front view illustrating a state in which a housing is removed from a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating a stator of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view illustrating a first stator and a second stator of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 19 is a front view illustrating a first stator and a second stator of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • 20 is a side view illustrating a magnet, a stator, and a hall sensor of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • 21 is a front view illustrating a magnet, a stator, and a hall sensor of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a flow of flux induced by a first magnet and a second magnet disposed at a first position of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a flow of flux induced by a first magnet and a second magnet disposed at a second position of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a flow of flux induced by a first magnet and a second magnet disposed at a third position of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • 25 is a graph illustrating a Gaussian change amount for each position of a magnet of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • 26 is a bottom view illustrating a first housing of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 27 is a perspective view illustrating a state in which a first magnet, a second magnet, and a magnet holder of a sensing device are coupled according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 28 is a perspective view illustrating a state in which a second housing of a sensing device, a printed circuit board, and a hall sensor are coupled according to an exemplary embodiment
  • 29 is a perspective view illustrating a collector of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 30 is a plan view illustrating a collector of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 31 is an exploded perspective view illustrating a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 32 is a front view illustrating a state in which a housing is removed from a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • FIG 33 is a plan view illustrating a state in which a housing is removed from a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 34 is a perspective view illustrating a collector and a Hall sensor of a sensing device according to another embodiment.
  • 35 is a plan view illustrating a collector and a Hall sensor of a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • 36 is a front view illustrating a collector and a hall sensor of a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 37 is a graph illustrating a Gaussian change amount measured by a first stator and a second stator of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which the sensing device according to the embodiment is installed in a vehicle steering structure.
  • the sensing device 100 may be installed in the steering structure 20 of the vehicle, but is not limited thereto.
  • the sensing device 100 according to an embodiment of the present invention is variously applicable to measuring the displacement of a structure in a linear motion.
  • the sensing device 100 may include a magnet 110 , a collector 120 , a first sensor 130 , and a second sensor 140 .
  • the steering structure 20 of the vehicle may include a driving member 21 and a fixing member 22 .
  • the driving member 21 may move linearly. On the other hand, the position of the fixing member 22 may be fixed. The driving member 21 and the fixing member 22 are connected to enable relative movement.
  • the driving member 21 may be exemplified as a rack bar, and the fixing member 22 may be a rack housing surrounding one side of the rack bar, but is not limited thereto.
  • the driving member 21 may be coupled to the magnet 110
  • the fixing member 22 may be coupled to the collector 120 , the first sensor 130 , and the second sensor 140 .
  • the magnet 110 generates a magnetic field.
  • the magnet 110 may include a first pole 111 and a second pole 112 .
  • the first pole 111 may be an S pole.
  • the second pole 112 may be an N pole.
  • the present invention is not limited thereto, and the first pole 111 may be an N pole, and the second pole 112 may be an S pole.
  • the magnet 110 may be linearly moved together with the driving member 21 .
  • the moving direction of the magnet 110 may be perpendicular to the arrangement direction of the first pole 111 and the second pole 112 .
  • a direction parallel to the arrangement direction of the first pole 111 and the second pole 112 is the first direction
  • a direction parallel to the movement direction of the magnet 110 is a second direction
  • a direction perpendicular to the first direction and the second direction is a third direction.
  • the collector 120 is disposed to correspond to a path along which the magnet 110 moves.
  • a gap 120G may be formed in the collector 120 .
  • the magnet 110 is movably disposed in the gap 120G.
  • the magnet 110 generates a magnetic field while moving the gap 120G, and the collector 120 may collect the magnetic field generated by the magnet 110 .
  • the collector 120 may include a first leg part 121 , a second leg part 122 , and a third leg part 123 .
  • the first sensor 130 and the second sensor 140 may sense the strength of the magnetic field collected by the collector 120 , that is, the magnetic flux density.
  • the first sensor 130 and the second sensor 140 detect the position of the magnet 110 through the difference between the magnetic flux density sensed using the collector 120 and the magnetic flux density sensed using the collector 120 . can do.
  • the first sensor 130 and the second sensor 140 may be disposed opposite to each other with respect to the magnet.
  • the first sensor 130 and the second sensor 140 may be disposed on the collector 120 .
  • FIG. 3 is a side view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 4 is a plan view illustrating the sensing device according to an embodiment.
  • the magnet 110 may be divided into a first part P1 and a second part P2 for convenience.
  • the first part P1 and the second part P2 may be arranged in the third direction.
  • the first part P1 and the second part P2 may have the same size. This division is only for clearly explaining the embodiment of the present invention, and the first part P1 and the second part P2 may be integrated. In this case, it may be assumed that the first part P1 is an upper part, and the second part P2 may be assumed that it is a lower part.
  • the collector 120 may include a first leg part 121 , a second leg part 122 , and a third leg part 123A.
  • the first leg part 121 may be disposed around the first part P1 .
  • the second leg part 122 may be disposed around the second part P2 .
  • the third leg part 123A may be disposed so that one side faces the first leg part 121 and the other side faces the second leg part 122 .
  • the first leg part 121 and the second leg part 122 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the first leg part 121 and the second leg part 122 may form a twisted position.
  • the shortest distance D1 between the first leg part 121 and the second leg part 122 may be smaller than the length L m of the magnet 110 .
  • the length of the magnet 110 means a length between both ends of the magnet 110 disposed in the third direction.
  • the third leg part 123A may be disposed to form a predetermined inclination angle ⁇ a with respect to the second direction.
  • the first leg part 121 and the third leg part 123A may be spaced apart from each other in the first direction.
  • the second leg part 122 and the third leg part 123A may be spaced apart from each other in the first direction.
  • a part of the magnet 110 is disposed between the first leg part 121 and the second leg part 122
  • the other part is disposed between the second leg part 122 and the third leg part 123A.
  • the first leg part 121 may include a region that is further away from the magnet 110 toward one side in the second direction.
  • the second leg portion 122 may include a region that is further away from the magnet 110 toward the opposite side of the one side in the second direction.
  • the third leg portion 123A may have a constant distance from the magnet 110 regardless of a position in the second direction.
  • the distance D2 between the first leg part 121 and the third leg part 123A may be greater than the width W m of the magnet 110 .
  • the width of the magnet 110 means a length between both ends of the magnet 110 disposed in the first direction.
  • the distance D2 between the first leg part 121 and the third leg part 123A may vary according to a position in the second direction.
  • the distance D3 between the second leg part 122 and the third leg part 123A may be greater than the width W m of the magnet 110 .
  • the distance D3 between the second leg part 122 and the third leg part 123A may vary according to the position in the second direction.
  • the first leg part 121 and the second leg part 122 may be disposed to face the first pole 111 .
  • the third leg portion 123A may be disposed to face the second pole 112 .
  • the first sensor 130 may be disposed between the first leg part 121 and the third leg part 123A.
  • the first sensor 130 may be coupled to an end of the third leg portion 123A.
  • the second sensor 140 may be disposed between the second leg part 122 and the third leg part 123A.
  • the second sensor 140 may be coupled to an end of the second leg portion 122 .
  • the position of the magnet 110 in this sensing device is the position of the magnet 110 sensed using the first leg part 121 and the third leg part 123A, and the second leg part 122 and the third leg part.
  • a collector for collecting magnetic fields of a plurality of sensors can be shared. Accordingly, the number of components can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 5 is a side view illustrating a sensing device according to another exemplary embodiment
  • FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 5 .
  • This embodiment is substantially the same as the sensing device shown in FIG. 3 except for the shape of the third leg portion. Accordingly, the same components as those of FIG. 3 are given the same reference numerals, and repeated descriptions will be omitted.
  • the thickness of the third leg part 123B may be different from that of the first leg part 121 and the second leg part 122 .
  • the thickness of the leg part means a length between both ends of the leg part arranged in the third direction.
  • the thickness of the third leg part 123B may be greater than the thickness of the first leg part 121 and the second leg part 122 .
  • the thickness T B of the third leg part 123B may be smaller than the shortest distance D4 between the first leg part 121 and the second leg part 122 .
  • the third leg part 123B may be disposed to form a predetermined inclination angle ⁇ b with respect to the second direction.
  • the inclination angle ⁇ b of the third leg part 123B described with reference to FIG. 6 may be smaller than the inclination angle ⁇ a of the third leg part 123A described with reference to FIG. 3 .
  • the thickness T B of the third leg part 123B may be greater than the shortest distance D4 between the first leg part 121 and the second leg part 122 .
  • the third leg part 123B may be disposed parallel to the second direction.
  • FIG. 7 is a side view showing a sensing device according to another embodiment
  • FIG. 8 is a side view showing the third leg unit and the magnet shown in FIG. 7 .
  • This embodiment is substantially the same as the sensing device shown in FIG. 3 except for the shape of the third leg portion. Accordingly, the same components as those of FIG. 3 are given the same reference numerals, and repeated descriptions will be omitted.
  • the third leg part 123C may include a first part 1231 , a second part 1232 , and a third part 1233 .
  • the first part 1231 , the second part 1232 , and the third part 1233 may be integrally formed.
  • the first part 1231 , the second part 1232 , and the third part 1233 may be formed by bending one bar member.
  • the first part 1231 may be disposed to face the first leg part 121 .
  • the first leg parts 121 may be parallel to each other.
  • the first sensor 130 may be disposed between the first leg parts 121 .
  • the first sensor 130 may be coupled to any one selected from the first part 1231 and the first leg part 121 .
  • the second part 1232 may be disposed to face the second leg part 122 .
  • the second part 1232 may be disposed parallel to the second leg part 122 .
  • the second sensor 140 may be disposed between the second leg parts 122 .
  • the second sensor 140 may be coupled to any one selected from the second part 1232 and the second leg part 122 .
  • the third part 1233 may connect the first part 1231 and the second part 1232 .
  • One end of the third part 1233 may extend from the first part 1231 , and the other end may extend from the second part.
  • the third part 1233 may be disposed at the center of the third leg part 123C.
  • a length in the second direction of the third part 1233 may be smaller than a movement length of the magnet 110 .
  • the length of the third part 1233 in the second direction may be greater than the thickness T3 of the third part 1233 .
  • the thickness of the third part 1233 means a length between both ends of the third part 1233 disposed in the third direction.
  • the third part 1233 may be disposed to form a predetermined inclination angle ⁇ c with respect to the second direction.
  • the inclination angle ⁇ c of the third part 1233 of the sensing device according to the present embodiment may be greater than the inclination angle ⁇ a of the third leg portion 123A of the sensing device illustrated in FIG. 3 .
  • the length in the second direction of the third part 1233 may be equal to the thickness T3 of the third part 1233 .
  • the third part 1233 may be disposed to be perpendicular to the second direction.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a path along which a magnet moves in a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • the magnet 110 linearly moves in the second direction.
  • the magnet 110 may start to move by using the midpoint C between the first sensor 130 and the second sensor 140 as an initial position.
  • the position of the magnet 110 is detected using the position of the magnet detected using the first leg unit 121 and the third leg unit 123 and the second leg unit 122 and the third leg unit 123 . It can be determined through the difference in the position of the magnet.
  • the magnet 110 may move between the first position S1 and the second position S2 .
  • the first position S1 and the second position S2 are spaced apart from each other in the second direction.
  • the first position S1 is disposed closest to the first sensor 130 .
  • the first position S1 is spaced apart from the first sensor 130 by a predetermined distance in the second direction.
  • the second position S2 is disposed closest to the second sensor 140 .
  • the second position S2 is spaced apart from the second sensor 140 by a predetermined distance in the second direction.
  • the distance between the first leg part 121 and the third leg part 123 may decrease from the initial position to the first position S1 .
  • the distance between the second leg part 122 and the third leg part 123 may decrease from the first position S1 to the second position S2 .
  • the first point of the magnet 110 and the third leg portion 123 have the shortest distance.
  • the first point of the magnet 110 and the third leg portion 123 are spaced apart from each other by a first distance.
  • the second point of the magnet 110 at the second position S2 has the shortest distance from the third leg portion 123 .
  • the second point of the magnet 110 and the third leg portion 123 are spaced apart from each other by a second distance.
  • the first distance and the second distance may be the same.
  • the first point and the second point may be different. That is, the shortest distance between the magnet 110 and the third leg part 123 may be constant regardless of the position of the magnet 110 in the second direction. However, the position of the magnet 110 forming the shortest distance from the third leg part 123 may vary according to the position in the second direction.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a flow of a magnetic field by a magnet in a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • a first magnetic field M1 and a second magnetic field M2 may be generated in the collector 120 .
  • the first magnetic field M1 may be moved from the position of the magnet 110 to the first sensor 130 along the first leg portion 121 .
  • the first magnetic field M1 may be moved toward the third leg portion 123 through the first sensor 130 .
  • the first magnetic field M1 may be moved along the third leg portion 123 to move to the position of the magnet 110 .
  • the second magnetic field M2 may be moved from the position of the magnet 110 to the second sensor 140 along the second leg portion 122 .
  • the second magnetic field M2 may pass through the second sensor 140 and move toward the third leg part 123 .
  • the second magnetic field M2 may be moved along the third leg portion 123 to move to the position of the magnet 110 .
  • the first magnetic field M1 and the second magnetic field M2 may be generated in opposite directions from the position of the magnet 110 as a starting point.
  • FIG. 11 is a graph showing a result of measuring magnetic flux density using a sensing device according to an embodiment in a state in which an external magnetic field is not introduced
  • FIG. 12 is a state in which an external magnetic field is introduced, sensing according to an embodiment It is a graph showing the result of measuring the magnetic flux density using the device.
  • the vertical axis represents the magnetic flux density
  • the vertical axis represents the displacement of the magnet in the first direction.
  • the magnetic flux density sensed using the first collector is expressed as the first flux F1
  • the magnetic flux density sensed using the second collector is expressed as the second flux F2.
  • the magnetic flux density of the first flux F1 changes according to the displacement of the magnet
  • the second flux F2 is inversely proportional to the change value of the first flux F2.
  • the first flux F1 and the second flux F2 may appear in a symmetrical curved shape with respect to the magnet displacement 0 . Accordingly, it can be seen that the difference F1-F2 between the first flux F1 and the second flux F2 is linearly decreased or increased according to the displacement of the magnet.
  • the sensing device may maintain the linearity of the magnetic flux even when an external magnetic field is applied, and may more accurately detect the magnet displacement by improving the linearity of the magnetic flux.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a state in which the sensing device according to the embodiment is installed in a vehicle steering structure
  • FIG. 15 is a sensing device according to the embodiment It is an exploded perspective view.
  • the sensing device 210 may be installed in the steering structure 220 of the vehicle, but is not limited thereto.
  • the sensing device 210 according to an embodiment of the present invention is variously applicable as a device for measuring the displacement of a structure in a linear motion.
  • the sensing device 210 includes a housing 2100 , a magnet 2200 , a stator 2300 , a collector 2400 , a hall sensor 2500 , and a printed circuit board 2600 . ) may be included.
  • the sensing device 210 may be connected to the steering structure 220 of the vehicle.
  • the steering structure 220 of the vehicle may include a driving member 221 and a fixing member 222 .
  • the driving member 221 and the fixing member 222 may be disposed between the two wheels 223 .
  • the driving member 221 may move linearly.
  • the driving member 221 may reciprocate between the two wheels 223 .
  • the fixing member 222 may be disposed at a fixed position between the two wheels 223 .
  • the driving member 221 and the fixing member 222 may be connected to be movable relative to each other.
  • the driving member 221 may be exemplified as a rack bar, and the fixing member 222 may be a rack housing disposed on the rack bar, but is not limited thereto.
  • the housing 2100 may form an exterior of the sensing device 210 .
  • the housing 500 may be coupled to the fixing member 222 .
  • the housing 2100 may include a first housing 2110 and a second housing 2120 .
  • a magnet 2200 , a stator 2300 , a collector 2400 , and a hall sensor 2500 may be disposed in the first housing 2110 .
  • a printed circuit board 2600 may be disposed in the second housing 2120 .
  • the magnet 2200 may be coupled to the driving member 221 .
  • the stator 2300 , the hall sensor 2500 , and the housing 2100 may be coupled to the fixing member 222 .
  • the magnet 2200 generates a magnetic field.
  • the magnet 2200 may include a first pole and a second pole.
  • the first pole may be an S pole.
  • the second pole may be an N pole.
  • the magnet 2200 may be disposed on the driving member 221 .
  • the magnet 2200 may be linearly moved according to the movement of the driving member 221 .
  • the magnet 2200 may reciprocate between the two wheels 223 .
  • the stator 2300 may be disposed within the housing 2400 . In addition, the stator 2300 may be disposed on a path along which the magnet 2200 moves.
  • the collector 2400 may collect the flux of the stator 2300 .
  • the collector 2400 may be disposed adjacent to the stator 2300 .
  • the collector 2300 may be formed of a metal material, but is not limited thereto.
  • the hall sensor 2500 may be disposed on the collector 2300 . In addition, the hall sensor 2500 may be disposed toward the magnet 2200 . The Hall sensor 2500 may detect a change in magnetic quantity. The Hall sensor 2500 may be a Hall IC.
  • the printed circuit board 2600 may have a hall sensor 2500 mounted thereon.
  • the printed circuit board 2600 may be a printed circuit board (PCB).
  • FIG. 16 is a front view illustrating a state in which a housing is removed from a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating a stator of the sensing device according to an embodiment.
  • the magnet 2200 may include a first magnet 2210 and a second magnet 2220 .
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be disposed in the third direction.
  • the size of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be the same, but is not limited thereto.
  • the shape and size of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 can be variously designed and modified.
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be disposed on different stators 2300 .
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may reciprocate and linearly move within the stator 2300 , respectively.
  • the moving speed of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be the same.
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be coupled by a magnet holder (not shown).
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may overlap in the third direction.
  • the stator 2300 may be a rectangular member having a long length to width. In addition, the stator 2300 may be disposed along the moving direction of the magnet 2200 . The stator 2300 may include an opposite surface facing the magnet 2200 . At this time, as the area of the opposing surface of the stator 2300 changes according to the movement of the magnet 2200 , a change in the amount of magnetization occurs.
  • the stator 2300 may include a first part 2301 , a second part 2302 , and a third part 2303 .
  • the first part 2301 and the second part 2302 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the first part 2301 and the second part 2302 may be disposed parallel to each other.
  • a space for arranging the magnet 2200 may be formed between the first part 2301 and the second part 2302 .
  • the first part 2301 and the second part 2302 may have a greater width than their thickness.
  • the thickness means the length in the first direction
  • the width means the length in the second direction.
  • the first part 2301 may have a first width.
  • the first width means a length of the first part 2301 in the second direction.
  • the first width may decrease in the first direction. In this case, the ratio in which the first width decreases in the first direction may be the same as the ratio in which the second width decreases in the first direction.
  • the first part 2301 may include a first inclined portion 2301A.
  • the first inclined portion 2301A may be disposed at an end of the first part 2301 .
  • the first inclined portion 2301A may be inclined at a predetermined angle with respect to the first direction.
  • the first inclined portion 2301A may be closer to the third part 2303 in the first direction.
  • the second part 2302 may have a second width.
  • the second width means a length of the second part 2302 in the second direction.
  • the second width may increase in the first direction.
  • the second part 2302 may include a second inclined portion 2302A.
  • the second slope 2302A may be disposed at an end of the second part 2302 .
  • the second inclined portion 2302A may be inclined at a predetermined angle with respect to the first direction. In this case, the angle at which the second inclined part 2302A is inclined may be opposite to the angle at which the first inclined part 2301A is inclined.
  • the second inclined portion 2302A may move away from the third part 2303 in the first direction.
  • the third part 2303 may connect the first part 2301 and the second part 2302 to each other.
  • the third part 2303 may be vertically disposed with the first part 2301 and the second part 2302 , respectively.
  • the first part 2301 and the third part 2303 may be bent and extended from one end.
  • the second part 2302 may be bent and extended from the other end of the third part 2303 .
  • FIG. 18 is a perspective view illustrating a first stator and a second stator of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 19 is a front view illustrating a first stator and a second stator of the sensing device according to an embodiment
  • FIG. 20 is a side view showing a magnet, a stator, and a hall sensor of a sensing device according to an embodiment
  • the stator 2300 may include a first stator 2310 and a second stator 2320 .
  • the first stator 2310 and the second stator 2320 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the first stator 2310 and the second stator 2320 may be members having the same shape. However, the present invention is not limited thereto.
  • the first stator 2310 and the second stator 2320 may have the same shape as the stator 2300 of FIG. 18 .
  • the first stator 2310 may include a 1A part 2311 , a 2A part 2312 , and a 3A part 2313 .
  • the 1A part 2311 , the 2A part 2312 , and the 3A part 2313 are each of the first part 2301 , the second part 2302 , and the third part 2303 of the stator 2300 and may have the same shape.
  • the second stator 2320 may include a 1B part 2321 , a 2B part 2322 , and a third part 2323 .
  • the 1B part 2321 , the 2B part 2322 , and the third part 2323 are respectively the first part 2301 , the second part 2302 , and the third part 2303 of the stator 2300 and may have the same shape.
  • the first stator 2310 may include a first gap G1 .
  • the first gap G1 may be disposed between the 1A part 2311 and the 2A part 2312 .
  • the first gap G1 may be opened toward the opposite side of the 3A part 2313 .
  • a first magnet 2210 may be disposed in the first gap G1 .
  • the distance D G between the 1A part 2311 and the 3A part 2312 may be greater than the width of the first magnet 2210 in the third direction.
  • the second stator 2320 may include a second gap G1 .
  • the second gap G1 may be disposed between the first B part 2321 and the second B part 2322 .
  • the second gap G1 may be opened toward the opposite side of the 3B part 2323 .
  • a second magnet 2220 may be disposed in the second gap G1 .
  • the distance between the 1B part 2321 and the 2B part 2322 may be the same as the distance D G between the 1A part 2311 and the 3A part 2312 .
  • the distance between the 1B part 2321 and the 2B part 2322 may be greater than the width of the first magnet 2220 in the third direction.
  • the first width of the first part 2311 and the second width of the second part 2312 may be different from each other. In this case, the first width may be greater than the second width. In addition, at one end of the first stator 2310 , the first width may have a maximum value W max , and the second width may have a minimum value W min . Conversely, at the other end of the first stator 2310 , the first width may have a minimum value and the second width may have a maximum value. The description of the first stator 2310 may be equally applied to the second stator 2320 .
  • the magnet 2200 may be linearly moved along the stator 2300 .
  • the stator 2300 may include a first end 2300S1 and a second end 2300S2 disposed in the first direction.
  • the magnet 2200 may reciprocate between the first end 2300S1 and the second end 2300S2 .
  • a first width of the first part 2301 may be greater than a second width of the second part 2302 .
  • the first width of the first part 2301 at the first end 2300S1 may have a maximum value W max .
  • the second width of the second part 2302 at the first end 2300S1 may have a minimum value W min .
  • the second width of the second part 2302 may be greater than the first width of the first part 2301 .
  • an area facing the first part 2301 may gradually decrease.
  • an area facing the second part 2302 may gradually increase.
  • the size of an area where the magnet 2200 and the first part 2301 face each other and an area where the magnet 2200 and the second part 2302 face each other may be constant regardless of a position in the first direction.
  • 21 is a front view illustrating a magnet, a stator, and a hall sensor of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be magnetized. can be magnetized toward The magnetization direction of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be oriented in an arrow direction.
  • the magnetization direction of the first magnet 2210 may be toward the second magnet 2220 .
  • the magnetization direction of the second magnet 2220 may be toward the first magnet 2210 .
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be disposed inside the first stator 2310 or the second stator 2320 .
  • at least 14 surfaces of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may face the first stator 2310 or the second stator 2320 .
  • at least 13 surfaces of the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may not face the first stator 2310 or the second stator 2320 .
  • the first magnet 2210 may include a first end surface 210A that does not face the first stator 2310 .
  • the second magnet 2220 may include a second end surface 220A that does not face the second stator 2320 .
  • the collector 2400 may be disposed between the first magnet 2210 and the second magnet 2220 .
  • the distance D between the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be greater than the width of the collector 2400 in the third direction.
  • FIG. 22 is a view illustrating a flux flow of the first magnet and the second magnet disposed at the first end of the stator.
  • the first magnet 2210 is disposed at the first end 300S2 of the first stator 2310
  • the second magnet 2220 is the second end 2300S2 of the second stator 2320 .
  • the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may overlap in the third direction regardless of a position in the first direction. That is, the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may move at the same speed.
  • the flux generated by the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be guided along the arrows shown in FIG. 22 .
  • the flux generated by the second magnet 2220 may be induced to the second stator 2320 .
  • the flux induced to the second stator 2320 may be induced to the second collector 2420 .
  • the flux induced to the second collector 2420 may be induced to the first collector 2410 through the Hall sensor 2500 .
  • the flux induced to the first collector 2410 may be induced to the first stator 2310 to flow in one direction. In this case, the flux induced to the first stator 2310 may flow toward the opposite side of the second magnet 2220 .
  • FIG. 23 is a view showing the flux flow of the first magnet and the second magnet disposed in the central portion of the stator.
  • the first magnet 2210 may be disposed at the center of the first stator 2310 .
  • the second magnet 2220 may be disposed in the central portion of the second stator 2320 .
  • the central portion may refer to a region between the first end 2300S1 and the second end 2300S2 of the stator.
  • the flux generated by the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be guided along the arrows shown in FIG. 23 .
  • the flux generated by the first magnet 2210 may be induced to the first stator 2310 .
  • the flux generated from the second magnet 2220 may be induced to the second stator 2320 .
  • the direction of the flux induced to the first stator 2310 and the direction of the flux induced to the second stator 2320 may be opposite to each other.
  • the flux induced to the first stator 2310 may flow in a counterclockwise direction.
  • the flux induced to the second stator 2320 may flow in a clockwise direction.
  • FIG. 24 is a view illustrating a flux flow of the first magnet and the second magnet disposed at the second end of the stator.
  • the first magnet 2210 is disposed at the first end 2300S2 of the first stator 2310
  • the second magnet 2220 is the second end 2300S2 of the second stator 2320 . can be placed in
  • the flux generated by the first magnet 2210 and the second magnet 2220 may be guided along the arrows shown in FIG. 24 .
  • the flux generated by the first magnet 2210 may be induced to the first stator 2310 .
  • the flux induced to the first stator 2310 may be induced to the first collector 2410 .
  • the flux induced to the first collector 2410 may be induced to the second collector 2420 through the Hall sensor 2500 .
  • the flux guided to the second collector 2420 may be guided to the second stator 2320 to flow in one direction. In this case, the flux induced to the second stator 2320 may flow toward the opposite side of the first magnet 2210 .
  • 25 is a graph illustrating a Gaussian change amount for each position of a magnet of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • the amount of change in Gaussian applied to the hall sensor 2500 may vary according to the distance between the magnets 2210 and 2220 .
  • the distance refers to the distance the magnets 2210 and 2220 move in the first direction with respect to the initial position (0).
  • the magnets 2210 and 2220 may have the same distance to the first end 2300S1 and the same distance to the second end 2300S2.
  • the magnets 2210 and 2220 may reciprocate between the first end 2300S1 and the second end 2300S2.
  • the first distance S1 means a distance in the first direction from the initial position 0 to the first end 2300S1, and the second distance S2 is from the initial position 0 to the second end 2300S2. Means the first direction distance.
  • the size of the first distance S1 and the second distance S2 may be the same.
  • the first distance S1 and the second distance S2 may be the maximum movement distances of the magnets 2210 and 2220 .
  • the Gaussian applied to the hall sensor 2500 may increase linearly.
  • the Gaussian applied to the hall sensor 2500 may be linearly reduced. In this case, the rate of change of Gaussian may be constant.
  • FIG. 26 is a bottom view illustrating a first housing of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 27 is a perspective view illustrating a state in which the first magnet, the second magnet, and the magnet holder of the sensing device according to the embodiment are coupled. to be.
  • the first housing 2110 may be a rectangular member in which a length in the first direction is long compared to a width in the third direction.
  • the first housing 2110 may accommodate a stator, a collector, and a hall sensor.
  • the first housing 2110 may be coupled to a stator, a collector, and a hall sensor by insert injection.
  • the first housing 2110 may include a first accommodating part 2111 and a second accommodating part 2112 .
  • the first accommodating part 2111 may extend long in the first direction.
  • the second accommodating part 2112 may be spaced apart from the first accommodating part in the third direction.
  • the second accommodating part 2112 may have the same length in the first direction and the same width in the third direction as the first accommodating part 2111 .
  • the first stator 2310 may be disposed in the first accommodating part 2111 .
  • a second stator 2320 may be disposed in the second accommodating part 2112 .
  • the first housing 2110 may include a first groove 2110G.
  • the first groove 2110G may be disposed between the first accommodating part 2111 and the second accommodating part 2112 .
  • the first groove 2110G may have a longer length in the first direction than a width in the third direction.
  • a magnet holder 700 may be coupled to the first groove 2110G.
  • the magnet holder 2700 may include a first member 2710 and a first protrusion 2720 .
  • the first member 2710 may be coupled to the first magnet 2210 and the second magnet 2220 .
  • the first member 2710 may include a 1A groove 2701 and a 2A groove 2702 .
  • a first magnet 2210 may be disposed in the 1A groove 2701 .
  • a second magnet 2220 may be disposed in the 2A groove 2702 .
  • the first protrusion 2720 may protrude from the first member 2710 .
  • the first protrusion 2720 may be disposed between the first magnet 2210 and the second magnet 2220 .
  • the first protrusion 2720 may be disposed in the first groove 2110G.
  • the first protrusion 2720 may be slidably coupled to the first groove 2110G in the first direction.
  • FIG. 28 is a perspective view illustrating a state in which a second housing of a sensing device, a printed circuit board, and a hall sensor are coupled according to an exemplary embodiment
  • the second housing 2120 may include a third accommodating part 2121 .
  • the second housing 2120 may be disposed on the first housing ( 2110 in FIG. 26 ).
  • the third accommodating part 2121 may be opened toward the first housing 2110 .
  • a printed circuit board 2600 may be disposed in the third accommodating part 2121 .
  • the hall sensor 2500 may be mounted on the printed circuit board 2600 . In this case, a part of the Hall sensor 2500 may be disposed in the first housing ( 2110 of FIG. 26 ).
  • FIG. 29 is a perspective view illustrating a collector of a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 30 is a plan view illustrating a collector of a sensing device according to an embodiment.
  • the collector 2400 may include a first collector 2410 and a second collector 2420 .
  • the first collector 2410 and the second collector 2420 may be disposed in the third direction.
  • the first collector 2410 and the second collector 2420 may have different shapes.
  • the first collector 2410 may include a first body 2411 and at least one first leg 2412 and 2413 .
  • the first body 2411 may be connected to the stator 2300 .
  • the first body 2411 may be in contact with the first stator 2310 .
  • the first body 2411 may be elongated in the first direction.
  • the first body 2411 may have a greater width in the second direction than the thickness in the third direction.
  • the number of the first legs 2412 and 2413 may be the same as the number of the Hall sensors 2500 .
  • the first legs 2412 and 2413 may be plural.
  • the first legs 2412 and 2413 may include a 1A leg 2412 and a 1B leg 2413 .
  • the 1A leg 2412 and the 1B leg 2413 may be spaced apart from each other in the first direction.
  • the 1A leg 2412 and the 1B leg 2413 may have different shapes.
  • the second collector 2420 may include a second body 2421 and at least one second leg 2422 and 2423 .
  • the second body 2421 may be connected to the stator 2300 .
  • the second body 2421 may be in contact with the second stator 2320 .
  • the second body 2421 may be disposed in the third direction with the first body 2411 .
  • the second body 2421 may be parallel to the first body 2411 .
  • the second body 2421 may have the same shape as the first body 2411 .
  • the number of the second legs 2422 and 2423 may be the same as the number of the first legs 2412 and 2413 .
  • the second legs 2422 and 2423 may be plural.
  • the second legs 2422 and 2423 may include a 2A leg 2422 and a 2B leg 2423 .
  • the 2A leg 2422 and the 2B leg 2423 may be spaced apart from each other in the first direction.
  • the 2A leg 2422 and the 2B leg 2423 may have different shapes.
  • the Hall sensor 2500 may be disposed between the 1A leg 2412 and the 2A leg 2422 or between the 1B leg 2413 and the
  • At least a portion of the 1A leg 2412 and the 2A leg 2422 may not overlap in the third direction.
  • the 1A leg 2412 may include a 1A support part 4121 , a 1A extension part 4122 , and a 1A bent part 4123 .
  • the 1A support part 4121 , the 1A extension part 4122 , and the 1A bent part 4123 may be an integral member.
  • the 1A support part 4121 , the 1A extension part 4122 , and the 1A bent part 4123 may be bent at a predetermined angle.
  • the 1A support part 4121 may be disposed on the first body 2411 .
  • the 1A support part 4121 may extend in the longitudinal direction of the first body 2411 .
  • the 1A extension portion 4122 may extend from the 1A support portion 4121 .
  • the 1A extension portion 4122 may extend toward the second collector 2420 .
  • the 1A bent part 4123 may extend from the 1A extended part 4122 .
  • the 1A bent portion 4123 may extend in the first direction.
  • the 1A bent portion 4123 may be disposed between the first body 2411 and the second body 2421 in the third direction.
  • the 1A bent portion 4123 may be disposed closer to the second body 2421 than to the first body 2411 .
  • the 2A leg 2422 may include a 2A support part 4221 , a 2A extension part 4222 , and a 2A bent part 4223 .
  • the 2A support part 4221 , the 2A extension part 4222 , and the 2A bent part 4223 may be an integral member.
  • the 2A support part 4221 , the 2A extension part 4222 , and the 2A bent part 4223 may be bent at a predetermined angle.
  • the 2A support part 4221 may be disposed on the second body 2421 .
  • the 2A support part 4221 may extend in the longitudinal direction of the second body 2421 .
  • the 2A extension portion 4222 may extend from the 2A support portion 4221 .
  • the 2A extension portion 4222 may extend toward the first collector 2410 .
  • the 2A bent portion 4223 may extend from the 2A extended portion 4222 .
  • the 2A bent portion 4223 may extend in the first direction.
  • the 2A bent portion 4223 may be disposed between the first body 2411 and the second body 2421 in the third direction.
  • the 2A bent portion 4223 may be disposed closer to the first body 2411 than to the second body 2421 .
  • the 1A support part 4121 and the 2A support part 4221 may not overlap in the third direction.
  • the 1A extension 4122 and the 2A extension 4222 may not overlap in the third direction.
  • at least a portion of the 1A bent portion 4123 and the 2A bent portion 4223 may overlap in the third direction.
  • the 1A bent portion 4123 and the 2A bent portion 4223 may be spaced apart from each other in the third direction. In this case, the separation distance D1 between the 1A bent portion 4123 and the 2A bent portion 4223 may be smaller than the separation distance between the first collector 2410 and the second collector 2420 .
  • a Hall sensor 2500 may be disposed between the 1A bent part 4123 and the 2A bent part 4223 .
  • the Hall sensor 2500 disposed on the 1A leg 2412 and the 2A leg 2422 is advantageous in compensating the external resistance.
  • the 1B leg 2413 and the 2B leg 2423 may overlap in the third direction.
  • the 1B leg 2413 may include a 1B support part 24131 , a 1B extension part 24132 , and a 1B bent part 24133 .
  • the 1B support part 24131 , the 1B extension part 24132 , and the 1B bent part 24133 may be an integral member.
  • the 1B support part 24131 , the 1B extension part 24132 , and the 1B bent part 24133 may be bent at a predetermined angle.
  • the 1B support part 24131 may be disposed on the first body 2411 .
  • the 1B extension part 24132 may extend from the 1B support part 24131 .
  • the 1B extension 24132 may extend toward the second collector 2420 .
  • the 1B bent part 24133 may extend from the 1B extended part 24132 .
  • the 1B bent portion 24133 may extend in the first direction.
  • the 1B bent part 24133 may be disposed between the first body 2411 and the second body 2421 in the third direction.
  • the 1B bent portion 24133 may be disposed closer to the second body 2411 than to the second body 2421 .
  • the 2B leg 2423 may include a 2B support part 24231 , a 2B extension part 24232 , and a 2B bent part 24233 .
  • the 2B support part 24231 , the 2B extension part 24232 , and the 2B bent part 24233 may be an integral member.
  • the 2B support part 24231 , the 2B extension part 24232 , and the 2B bent part 24233 may be bent at a predetermined angle.
  • the 2B support part 24231 may be disposed on the second body 2421 .
  • the 2B extension part 24232 may extend from the 2B support part 24231 .
  • the 2B extension part 24232 may extend toward the first collector 2410 side.
  • the 2B bent part 24233 may extend from the 2B extended part 24232 .
  • the 2B bent portion 24233 may extend in the first direction.
  • the 2B bent part 24233 may be disposed between the first body 2411 and the second body 2421 in the third direction.
  • the 2B bent portion 24233 may be disposed closer to the second body 2421 than to the first body 2411 .
  • the 1B support part 24131 and the 2B support part 24231 may overlap in the third direction.
  • the 1B extension 24132 and the 2B extension 24232 may overlap in the third direction.
  • the 1B bent part 24133 and the 2B bent part 24233 may overlap in the third direction.
  • the 1B bent part 24133 and the 2B bent part 24233 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the separation distance D22 between the 1B bent portion 24133 and the 2B bent portion 24233 may be smaller than the separation distance between the first collector 2410 and the second collector 2420 .
  • a Hall sensor 2500 may be disposed between the 1B bent part 24133 and the 2B bent part 24233 .
  • FIG. 31 is an exploded perspective view illustrating a sensing device according to another embodiment
  • FIG. 32 is a front view illustrating a state in which a housing is removed from the sensing device according to another embodiment
  • FIG. 33 is a sensing device according to another embodiment It is a plan view showing a state in which the housing is removed
  • FIG. 34 is a perspective view illustrating a collector and a hall sensor of a sensing device according to another embodiment.
  • This embodiment is substantially the same as the sensing device shown in FIG. 15 except for the shape of the collector 800 . Accordingly, the same components as those of FIG. 15 are given the same reference numerals, and repeated descriptions will be omitted.
  • the collector 2800 may include a first collector 2810 and a second collector 2820 .
  • the first collector 2810 and the second collector 2820 may be disposed in the third direction.
  • the first collector 2810 and the second collector 2820 may be formed to have the same shape.
  • the first collector 2810 may include a first body 2811 and at least one first leg 2812 and 2813 .
  • the first body 2811 may be connected to the stator 2300 .
  • the first body 2811 may be in contact with the first stator 2310 .
  • the first body 2811 may be elongated in the first direction.
  • the first body 2811 may have a greater width in the third direction than the thickness in the second direction.
  • the number of the first legs 2812 and 2813 may be the same as the number of the Hall sensors 2500 .
  • the first legs 2812 and 2813 may be plural.
  • the first legs 2812 , 2813 may include a 1A leg 2812 and a 1B leg 2813 .
  • the 1A leg 2812 and the 1B leg 2813 may be spaced apart from each other in the first direction.
  • the 1A leg 2812 and the 1B leg 2813 may have the same shape.
  • the second collector 2820 may include a second body 2821 and at least one second leg 2822 and 2823 .
  • the second body 2821 may be connected to the stator 2300 .
  • the second body 2821 may be in contact with the second stator 2320 .
  • the second body 2821 may be disposed in the third direction with the first body 2811 .
  • the second body 2821 may be parallel to the first body 2811 .
  • the second body 2821 may have the same shape as the first body 2811 .
  • the number of the second legs 2822 and 2823 may be the same as the number of the first legs 2812 and 2813 .
  • the second legs 2822 and 2823 may be plural.
  • the second legs 2822 , 2823 may include a 2A leg 2822 and a 2B leg 2823 .
  • the 2A leg 2822 and the 2B leg 2823 may be spaced apart from each other in the first direction.
  • the 2A leg 2822 and the 2B leg 2823 may have the same shape.
  • the Hall sensor 2500 may be disposed between the 1A leg 2812 and the 2A leg 2822 or between the 1B leg 2813
  • FIG. 35 is a plan view illustrating a collector and a Hall sensor of a sensing device according to another exemplary embodiment
  • FIG. 36 is a front view illustrating a collector and a Hall sensor of a sensing device according to another exemplary embodiment.
  • the 1A leg 2812 and the 2A leg 2822 may overlap in the third direction.
  • the 1B leg 2813 and the 2B leg 2823 may overlap in the third direction.
  • the 1A leg 2812 may include a 1A extended portion 28121 and a 1A bent portion 28122 .
  • the 1A extended portion 28121 and the 1A bent portion 28122 may be an integral member.
  • the 1A extended portion 28121 and the 1A bent portion 28122 may be bent at a predetermined angle.
  • the 1A extension 28121 may extend from the first body 2811 toward the second collector 2820 .
  • a width of a portion connected to the first body 2811 may be greater than a width of an end portion facing the second collector 2820 .
  • the 1A bent portion 28122 may extend from the 1A extended portion 28121 .
  • the 1A bent portion 28122 may extend in the second direction.
  • the 1A bent portion 28122 may be disposed between the first body 2811 and the second body 2821 in the third direction.
  • the 1A bent portion 28122 may be disposed closer to the first body 2811 than to the second body 2821 .
  • the 2A leg 2822 may include a 2A extended portion 28221 and a 2A bent portion 28222 .
  • the 2A extended portion 28221 and the 2A bent portion 28222 may be an integral member.
  • the 2A extended portion 28221 and the 2A bent portion 28222 may be bent at a predetermined angle.
  • the 2A extension portion 28221 may extend from the second body 2821 toward the first collector 2810 .
  • a width of a portion connected to the second body 2821 may be greater than a width of an end portion facing the first collector 2810 .
  • the 2A bent portion 28222 may extend from the 2A extended portion 28221 .
  • the 2A bent portion 28222 may extend in the second direction.
  • the 2A bent portion 28222 may be disposed between the first body 2811 and the second body 2821 in the third direction.
  • the 2A bent portion 28222 may be disposed closer to the second body 2821 than to the first body 2811 .
  • the 1B leg 2813 may include a 1B extended portion 28131 and a 1B bent portion 28132 .
  • the 2B leg 2823 may include a 2B extension portion 28231 and a second B bent portion 28232 .
  • the 1B extended part 28131 and the 1B bent part 28132 have the same shape as the 1A extended part 28121 and the 1A bent part 28122, respectively, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the 2B extended part 28231 and the 2B bent part 28232 have the same shape as the 2A extended part 28221 and the 2A bent part 28222, respectively, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the 1A bent portion 28122 and the 2A bent portion 28222 may overlap in the third direction.
  • the 1A bent portion 28122 and the 2A bent portion 28222 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the separation distance D24 between the 1A bent portion 28122 and the 2A bent portion 28222 may be smaller than the separation distance between the first body 2811 and the second body 2821 .
  • the 1B bent portion 28132 and the 2B bent portion 28232 may overlap in the third direction.
  • the 1B bent portion 28132 and the 2B bent portion 28232 may be spaced apart from each other in the third direction.
  • the separation distance D25 between the 1B bent portion 28132 and the 2B bent portion 28232 may be the same as the separation distance D24 between the 1A bent portion 28122 and the 2A bent portion 28222. .
  • Ends of the 1A bent part 28122 , the 1B bent part 28132 , the 1A bent part 28122 , and the 2A bent part 28222 may be disposed at the same height H2 .
  • the same height does not mean only the perfectly same height, and a difference within an error range may be allowed.
  • the height H2 of the ends of the 1A bent portion 28122 , the 1B bent portion 28132 , the 1A bent portion 28122 and the 2A bent portion 28222 is the first body 2811 or the second It may be different from the height H1 of one surface of the body 2821 .
  • FIG. 37 is a graph illustrating a Gaussian change amount measured by a first stator and a second stator of a sensing device according to an exemplary embodiment.
  • the vertical axis represents the amount of Gaussian change applied to the Hall sensor (500 in FIG. 16 ), and the vertical axis represents the movement distances of the first magnet and the second magnet.
  • the distance means a distance that the first magnet and the second magnet move in the first direction based on the initial position.
  • the flux of the first stator 2310 collected through the first collector 2410 is denoted as the first flux T1
  • the flux of the second stator 2320 collected through the second collector 2420 is It was denoted as the second flux (T2).
  • the magnetic flux density of the first flux T1 is changed according to the displacement of the first magnet 2210 , and the second flux density is inversely proportional to the change value of the first flux T1 . It was found that the flux (T2) was changed. In this case, the first flux F1 and the second flux T2 may appear in a symmetrical curved shape with respect to a magnet displacement of 0 . Accordingly, it can be seen that the difference ( T2-T1 ) between the second flux ( T2 ) and the first flux ( T1 ) is linearly decreased or increased according to the position of the magnet in the first direction.
  • both the first flux F1 and the second flux F2 are offset (Off-set), but the difference (F1-F2) between the first flux F1 and the second flux F2 is It can be seen that it is not affected.
  • the sensing device may maintain the linearity of the magnetic flux even when an external magnetic field is applied, and may more accurately detect the magnet displacement by improving the linearity of the magnetic flux.
  • the sensing device can improve the measurement accuracy by securing the linearity of the Gaussian value.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the present invention is a Linear Variable Differential Transformer (LVDT), and has various applications such as construction, facility management, home appliances, hydraulic machinery, measurement systems, aviation machinery, medical equipment, production plants, inspection and test systems, mechanical devices, etc. applicable in the field.
  • LVDT Linear Variable Differential Transformer

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Abstract

실시예는 마그넷; 상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터; 및 상기 콜렉터에 배치되는 제1 센서를 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 극 및 제2 극을 포함하고, 상기 제1 레그부 및 상기 제2 레그부는 상기 제1 극과 마주하도록 배치되고, 상기 제3 레그부는 상기 제2 극과 마주하도록 배치되는 센싱 장치를 제공한다.

Description

센싱 장치
실시예는 센싱 장치에 관한 것이다.
전동식 스티어링 구조는 입력축의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 차량의 바퀴로 전달하는 랙 바(Rack bar)를 포함한다. 그리고, 랙 바의 위치를 검출하여 조향각을 측정하는 센싱 장치를 포함한다.
센싱 장치는 랙 바에 장착된 마그넷, 마그넷이 통과하는 튜브 및 튜브에 권선된 복수의 코일을 포함한다. 그리고, 코일과 마그넷 사이의 유도 자계를 통하여 랙 바의 위치를 검출할 수 있다. 그러나. 구성품의 개수가 많아 제조 단가가 높이지는 문제가 있다.
또한, 이러한 센싱 장치는 마그넷의 자속 밀도 변화에 기초하여 마그넷의 위치를 검출한다. 그러나, 종래의 센싱 장치는 마그넷의 가우스 값이 비선형적으로 측정되는 문제가 발생한다. 이에, 검출의 오차가 발생하여 센싱 장치의 측정 정확도가 저하된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구성품을 간소화하여 제조 단가를 절감하고, 마그넷 가우스값의 선형성을 확보하여 측정 정확도를 향상시킨 센싱 장치를 제공하는 데 있다.
실시예는, 마그넷과, 상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터 및 상기 콜렉터에 배치되는 제1 센서를 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 극 및 제2 극을 포함하고, 상기 제1 레그부 및 상기 제2 레그부는 상기 제1 극과 마주하도록 배치되고, 상기 제3 레그부는 상기 제2 극과 마주하도록 배치되는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
실시예는 마그넷과, 상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터와, 상기 콜렉터에 배치되는 제1 센서; 및, 상기 마그넷을 기준으로 상기 제1 센서의 맞은 편에 배치되는 제2 센서를 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고, 상기 제1 센서는 상기 제1 레그부와 상기 제2 레그부의 사이에 배치되고, 상기 제2 센서는 상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부의 사이에 배치되는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 마그넷 및 상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고, 상기 제1 레그부는 상기 마그넷의 상단부 주변에 배치되고, 상기 제2 레그부는 상기 마그넷의 하단부 주변에 배치되고, 상기 제3 레그부는 일측이 상기 제1 레그부와 마주하며 타측이 상기 제2 레그부와 마주하고, 상기 마그넷의 위치는 상기 제1 레그부와 상기 제3 레그부를 이용하여 감지되는 상기 마그넷의 위치와 상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부를 이용하여 감지되는 상기 마그넷의 위치의 차이를 통해 결정되는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 레그부와 상기 제2 레그부는 꼬인 위치를 이룰 수 있다.
상기 제1 레그부와 상기 제3 레그부의 사이 간격은 일측에서 타측으로 갈수록 증가하는 영역을 포함하고, 상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부의 사이 간격은 타측에서 일측으로 갈수록 증가하는 영역을 포함할 수 있다.
상기 제3 레그부는 상기 마그넷의 이동 방향에 대하여 경사진 제3 경사 영역을 포함할 수 있다.
상기 제3 레그부의 두께는 상기 제1 레그부 및 제2 레그부의 두께보다 클 수 있다.
상기 제1 레그부는 초기 위치에서 이동할수록 상기 마그넷과의 거리가 멀어지고, 상기 제2 레그부는 초기 위치에서 이동할수록 상기 마그넷과의 거리가 가까워질 수 있다.
상기 제3 레그부와 상기 마그넷은 제1 위치에서 제1 거리로 이격되고, 상기 제3 레그부와 상기 마그넷은 상기 제1 위치와 이격된 제2 위치에서 제2 거리를 두고 이격되고, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리는 동일할 수 있다.
상기 제3 레그부는 상기 제1 레그부와 마주하는 제1 파트와, 상기 제2 레그부와 마주하는 제2 파트 및 상기 제1 파트와 상기 제2 파트를 연결하는 제3 파트를 포함할 수 있다.
실시예는, 마그넷; 상기 마그넷이 이동하는 경로에 배치되는 스테이터; 및 상기 마그넷 측을 향하여 배치되는 홀센서;를 포함하고, 상기 마그넷은 제1 방향을 향하여 이동하고, 상기 스테이터는 상기 마그넷과 마주하는 제1 파트 및 제2 파트를 포함하고, 상기 제1 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 감소하고, 상기 제2 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제1 파트의 폭이 감소하는 비율은 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제2 파트의 증가하는 비율과 동일할 수 있다.
상기 마그넷은 상기 스테이터에 대하여 상기 제1 방향으로 상대 이동할 수 있다.
상기 제1 파트와 상기 제2 파트 사이에 상기 마그넷이 배치될 수 있다.
상기 제1 파트의 일단부의 폭은 상기 제2 파트의 타단부의 폭과 동일할 수 있다.
상기 스테이터는 상기 제1 파트와 상기 제2 파트를 연결하는 제3 파트를 포함하고, 상기 제3 파트는 상기 제3 방향으로의 폭인 제3 폭이 상기 마그넷의 상기 제3 방향으로의 폭보다 클 수 있다.
실시예는, 제1 마그넷과, 상기 제1 마그넷과 이격된 제2 마그넷과, 상기 제1 마그넷이 이동하는 경로에 배치되는 제1 스테이터와, 상기 제2 마그넷이 이동하는 경로에 배치되는 제2 스테이터 및 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷 측을 향하여 배치되는 홀센서를 포함하고, 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 제1 방향으로 이동하고, 상기 제1 스테이터는 상기 제1 마그넷과 마주하는 제1A 파트 및 제2A 파트를 포함하고, 상기 제2 스테이터는 상기 제2 마그넷과 마주하는 제1B 파트 및 제2B 파트를 포함하고, 상기 제1A 파트와 상기 제1B 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 감소하고, 상기 제2A 파트 및 상기 제2B 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제1A 파트와 상기 제1B 파트의 폭이 감소하는 비율은 상기 제2 방향으로 갈수록 상기 제2A 파트 및 상기 제2B 파트의 폭이 증가하는 비율과 동일할 수 있다.
상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 각각 상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터에 대하여 상기 제1 방향으로 상대 이동할 수 있다.
상기 제1 마그넷은 상기 제1A 파트와 상기 제2A 파트의 사이에 배치되고, 상기 제2 마그넷은 상기 제1B 파트와 상기 제2B 파트의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터가 배치되는 제1 하우징 및 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷이 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고, 상기 제1 하우징과 상기 마그넷 홀더는 상기 제1 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제1 하우징은 상기 제1 방향으로 연장된 제1 홈을 포함하고, 상기 마그넷 홀더는 상기 제1 홈에 상기 제1 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 배치되는 제1 돌기를 포함할 수 있다.
상기 홀센서와 연결되는 인쇄회로기판(PCB)를 포함할 수 있다.
상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징을 포함하고, 상기 인쇄회로기판(PCB)은 상기 제2 하우징에 배치될 수 있다.
상기 홀센서를 사이에 두고 배치되는 제1 콜렉터 및 제2 콜렉터를 포함하고, 상기 제1 콜렉터 및 상기 제2 콜렉터는 상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 콜렉터는 제1 바디 및 상기 제1 바디에서 연장되는 제1 레그를 포함하고, 상기 제2 콜렉터는 제2 바디 및 상기 제2 바디에서 연장되는 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그와 상기 제2 레그 사이에는 상기 홀센서가 배치될 수 있다.
상기 제1 레그는 상기 제1 바디보다 상기 제2 바디에 가깝게 배치되고, 상기 제2 레그는 상기 제2 바디보다 상기 제1 바디에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 제1 레그는 상기 제1 바디와 연결되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부에서 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제2 레그는 상기 제2 바디와 연결되는 제2 연장부 및 상기 제2 연장부에서 연장되는 제2 절곡부를 포함하고, 상기 제1 연장부 및 제2 연장부는 상기 제3 방향으로 오버랩되지 않고, 상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부는 상기 제3 방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 제1 레그는 상기 제2 바디보다 상기 제1 바디에 가깝게 배치되고, 상기 제2 레그는 상기 제1 바디보다 상기 제2 바디에 가깝게 배치될 수 있다.
상기 제1 레그는 상기 제1 바디와 연결되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부에서 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제2 레그는 상기 제2 바디와 연결되는 제2 연장부 및 상기 제2 연장부에서 연장되는 제2 절곡부를 포함하고, 상기 제1 연장부 및 제2 연장부는 상기 제3 방향으로 오버랩되고, 상기 제1 절곡부 및 제2 절곡부는 상기 제3 방향으로 오버랩될 수 있다.
실시예에 따르면, 복수 센서의 자기장을 수집하기 위한 콜렉터를 공용화하여, 센싱 장치의 구성품 개수를 줄일 수 있으며 그로 인해 제조 단가를 절감할 수 있다.
실시예에 따르면, 마그넷 가우스 값의 선형성을 확보하여 측정 정확도를 향상시킨 센싱 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 콜렉터의 형상을 개선하여 외부 저항의 보상에 유리한 센싱 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 센싱 장치가 차량 스티어링 구조에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 제3 레그부와 마그넷을 도시한 측면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 마그넷이 이동하는 경로를 표시한 평면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 마그넷에 의한 자기장의 흐름을 표시한 평면도이다.
도 11은 외부 자기장이 유입되지 않은 상태에서, 일 실시예에 따른 센싱 장치를 이용하여 자속 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 외부 자기장이 유입된 상태에서, 일 실시예에 따른 센싱 장치를 이용하여 자속 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 사시도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 센싱 장치가 차량 스티어링 구조에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15은 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 제거한 상태를 도시한 정면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 도시한 사시도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 도시한 사시도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 도시한 정면도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷, 스테이터 및 홀센서를 도시한 측면도이다.
도 21는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷, 스테이터 및 홀센서를 도시한 정면도이다.
도 22은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 위치에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷에 의해 유도되는 플럭스(Flux)의 흐름을 도시한 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제2 위치에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷에 의해 유도되는 플럭스(Flux)의 흐름을 도시한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제3 위치에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷에 의해 유도되는 플럭스(Flux)의 흐름을 도시한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷의 위치별 가우스 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 26는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 하우징을 도시한 저면도이다.
도 27은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 마그넷, 제2 마그넷 및 마그넷 홀더가 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 28은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제2 하우징과 인쇄회로기판 및 홀센서가 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 29은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 도시한 사시도이다.
도 30은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 도시한 평면도이다.
도 31은 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 32는 다른 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 삭제한 상태를 도시한 정면도이다.
도 33은 다른 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 삭제한 상태를 도시한 평면도이다.
도 34는 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 사시도이다.
도 35는 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 평면도이다.
도 36은 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 정면도이다.
도 37은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터에 의하여 측정된 가우스 변화량을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 센싱 장치가 차량 스티어링 구조에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치(100)는 차량의 스티어링 구조(20)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치(100)는 선형 운동을 하는 구조체의 변위를 측정하는데 다양하게 적용 가능하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센싱 장치(100)는 마그넷(110), 콜렉터(120), 제1 센서(130) 및 제2 센서(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 차량의 스티어링 구조(20)는 구동부재(21) 및 고정부재(22)를 포함할 수 있다.
구동부재(21)는 선형 이동할 수 있다. 한편, 고정부재(22)는 위치가 고정될 수 있다. 구동부재(21)와 고정부재(22)는 상대 이동이 가능하도록 연결된다. 구동부재(21)는 랙 바(Rack bar)로 예시될 수 있으며, 고정부재(22)는 랙 바의 일측을 감싸는 랙 하우징일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 구동부재(21)는 마그넷(110)과 결합되고, 고정부재(22)는 콜렉터(120), 제1 센서(130) 및 제2 센서(140)와 결합될 수 있다.
마그넷(110)은 자기장을 발생시킨다. 마그넷(110)은 제1 극(111)과 제2 극(112)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 극(111)은 S극 일수 있다. 그리고 제2 극(112)은 N극 일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 극(111)은 N극 이고, 제2 극(112)이 S극 일 수도 있다.
마그넷(110)은 구동부재(21)와 함께 선형 이동될 수 있다. 이때, 마그넷(110)의 이동 방향은 제1 극(111)과 제2 극(112)의 배열 방향과 수직일 수 있다. 여기서, 제1 극(111)과 제2 극(112)의 배열 방향과 평행한 방향을 제1 방향이라고 가정하고, 마그넷(110)의 이동 방향과 평행한 방향을 제2 방향이라고 가정하며, 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 방향을 제3 방향이라고 가정한다.
콜렉터(120)는 마그넷(110)이 이동하는 경로에 대응되도록 배치된다. 콜렉터(120)는 갭(120G)이 형성될 수 있다. 마그넷(110)은 갭(120G)에 이동 가능하게 배치된다. 마그넷(110)은 갭(120G)을 이동하며 자기장을 발생시키고, 콜렉터(120)는 마그넷(110)에서 발생된 자기장을 수집할 수 있다. 이때, 콜렉터(120)는 제1 레그부(121), 제2 레그부(122) 및 제3 레그부(123)를 포함할 수 있다.
제1 센서(130) 및 제2 센서(140)는 콜렉터(120)에서 수집된 자기장의 세기, 즉 자속밀도를 감지할 수 있다. 제1 센서(130)와 제2 센서(140)는 콜렉터(120)를 이용하여 감지되는 자속밀도와 상기 콜렉터(120)를 이용하여 감지되는 자속밀도의 차이를 통해 마그넷(110)의 위치를 감지할 수 있다. 이때, 제1 센서(130)와 제2 센서(140)는 마그넷을 기준으로 서로 맞은편에 배치될 수 있다. 제1 센서(130)와 제2 센서(140)는 콜렉터(120)에 배치될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 마그넷(110)은 제1 파트(P1)와 제2 파트(P2)로 편의상 구분될 수 있다. 제1 파트(P1)와 제2 파트(P2)는 제3 방향으로 배열될 수 있다. 제1 파트(P1)와 제2 파트(P2)는 같은 크기일 수 있다. 이러한 구분은 단지 본 발명의 실시예를 명확히 설명하기 위한 것이며, 제1 파트(P1)와 제2 파트(P2)는 일체일 수 있다. 이때, 제1 파트(P1)는 상단부라고 가정하고, 제2 파트(P2)는 하단부라고 가정할 수 있다.
콜렉터(120)는 제1 레그부(121), 제2 레그부(122) 및 제3 레그부(123A)를 포함할 수 있다. 제1 레그부(121)는 제1 파트(P1)의 주변에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 레그부(122)는 제2 파트(P2)의 주변에 배치될 수 있다. 제3 레그부(123A)는 일측이 제1 레그부(121)와 마주하고, 타측이 제2 레그부(122)와 마주하도록 배치될 수 있다. 그리고, 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122)는 꼬인 위치를 이룰 수 있다. 이때, 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122)의 최단 거리(D1)는 마그넷(110)의 길이(Lm )보다 작을 수 있다. 여기서, 마그넷(110)의 길이는 제3 방향으로 배치된 마그넷(110)의 양단 사이의 길이를 의미한다.
제3 레그부(123A)는 제2 방향에 대하여 소정의 경사각(∠a)을 이루도록 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123A)는 제1 방향으로 이격될 수 있다. 그리고, 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A)는 제1 방향으로 이격될 수 있다. 이때, 마그넷(110)은 일부분은 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122)의 사이에 배치되고, 다른 일부분은 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A) 사이에 배치될 수 있다. 있다. 이때, 제1 레그부(121)는 제2 방향의 일측으로 갈수록 마그넷(110)과 멀어지는 영역을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 레그부(122)는 제2 방향의 일측의 반대측으로 갈수록 마그넷(110)과 멀어지는 영역을 포함할 수 있다. 한편, 제3 레그부(123A)는 제2 방향 위치에 관계없이 마그넷(110)과의 거리가 일정할 수 있다.
제1 레그부(121)와 제3 레그부(123A) 사이의 거리(D2)는 마그넷(110)의 폭(Wm)보다 클 수 있다. 여기서, 마그넷(110) 폭은 제1 방향으로 배치된 마그넷(110) 양단 사이의 길이를 의미한다. 이때, 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123A) 사이의 거리(D2)는 제2 방향 위치에 따라 가변될 수 있다. 또한, 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A) 사이의 거리(D3)는 마그넷(110)의 폭(Wm) 보다 클 수 있다. 마찬가지로, 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A) 사이의 거리(D3)는 제2 방향 위치에 따라 가변될 수 있다.
제1 레그부(121)와 제2 레그부(122)는 제1 극(111)과 마주하도록 배치될 수 있다. 그리고, 제3 레그부(123A)는 제2 극(112)과 마주하도록 배치될 수 있다. 제1 센서(130)는 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123A)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 센서(130)는 제3 레그부(123A)의 단부에 결합될 수 있다. 그리고, 제2 센서(140)는 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 센서(140)는 제2 레그부(122)의 단부에 결합될 수 있다. 이러한 센싱 장치에서 마그넷(110)의 위치는 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123A)를 이용하여 감지되는 마그넷(110)의 위치와 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123A)를 이용하여 감지되는 마그넷(110)의 위치의 차이를 통해 결정될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 구조를 통하여, 복수 센서의 자기장을 수집하는 콜렉터를 공용화할 수 있다. 이에, 구성품의 개수를 줄일 수 있으며, 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이고, 도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 도면이다. 본 실시예는 제3 레그부의 형상을 제외하고는 도 3에서 나타낸 센싱 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 3과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 제3 레그부(123B)는 제1 레그부(121) 및 제2 레그부(122)와 두께가 상이할 수 있다. 여기서, 레그부의 두께는 제3 방향으로 배치된 레그부의 양단 사이의 길이를 의미한다. 제3 레그부(123B)의 두께는 제1 레그부(121) 및 제2 레그부(122)의 두께보다 클 수 있다.
도 6을 참조하면, 제3 레그부(123B)의 두께(TB )는 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122) 사이의 최단 거리(D4)보다 작을 수 있다. 이때, 제3 레그부(123B)는 제2 방향에 대하여 소정의 경사각(∠b)을 이루도록 배치될 수 있다. 이때, 도 6에서 설명한 제3 레그부(123B)의 경사각(∠b)은 도 3에서 설명한 제3 레그부(123A)의 경사각(∠a)보다 작을 수 있다. 한편, 도면에서 도시된 것과는 상이하지만, 제3 레그부(123B)의 두께(TB)는 제1 레그부(121)와 제2 레그부(122) 사이 최단 거리(D4)보다 클 수 있다. 이때, 제3 레그부(123B)는 제2 방향에 대하여 평행하게 배치될 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 측면도이고, 도 8은 도 7에서 나타낸 제3 레그부와 마그넷을 도시한 측면도이다. 본 실시예는 제3 레그부의 형상을 제외하고는 도 3에서 나타낸 센싱 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 3과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 7을 참조하면, 제3 레그부(123C)는 제1 파트(1231), 제2 파트(1232) 및 제3 파트(1233)를 포함할 수 있다. 제1 파트(1231), 제2 파트(1232) 및 제3 파트(1233)는 일체일 수 있다. 제1 파트(1231), 제2 파트(1232) 및 제3 파트(1233)는 하나의 막대 부재가 절곡되면서 형성될 수 있다.
제1 파트(1231)는 제1 레그부(121)와 마주하도록 배치될 수 있다. 제1 파트(1231)는 제1 레그부(121)는 평행하게 배치될 수 있다. 이때, 제1 파트(1231)는 제1 레그부(121)의 사이에는 제1 센서(130)가 배치될 수 있다. 제1 센서(130)는 제1 파트(1231) 및 제1 레그부(121) 중 선택된 어느 하나에 결합될 수 있다.
제2 파트(1232)는 제2 레그부(122)와 마주하도록 배치될 수 있다. 제2 파트(1232)는 제2 레그부(122)와 평행하게 배치될 수 있다. 이때, 제2 파트(1232)는 제2 레그부(122)의 사이에는 제2 센서(140)가 배치될 수 있다. 제2 센서(140)는 제2 파트(1232) 및 제2 레그부(122) 중 선택된 어느 하나에 결합될 수 있다.
제3 파트(1233)는 제1 파트(1231)와 제2 파트(1232)를 연결할 수 있다. 제3 파트(1233)의 일단은 제1 파트(1231)에서 연장되고, 타단은 제2 파트에서 연장될 수 있다. 이때, 제3 파트(1233)는 제3 레그부(123C)의 중앙에 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제3 파트(1233)의 제2 방향 길이는 마그넷(110)의 이동 길이보다 작을 수 있다. 그리고, 제3 파트(1233)의 제2 방향 길이는 제3 파트(1233)의 두께(T3)보다 클 수 있다. 여기서, 제3 파트(1233)의 두께는 제3 방향으로 배치된 제3 파트(1233)의 양단 사이의 길이를 의미한다. 이때, 제3 파트(1233)는 제2 방향에 대하여 소정의 경사각(∠c)을 이루도록 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 센싱 장치의 제3 파트(1233)의 경사각(∠c)은 도 3에서 나타낸 센싱 장치의 제3 레그부(123A)의 경사각(∠a)보다 클 수 있다. 한편, 제3 파트 제3 파트(1233)의 제2 방향 길이는 제3 파트(1233)의 두께(T3)와 같을 수도 있다. 이때, 제3 파트(1233)는 제2 방향과 수직을 이루도록 배치될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 마그넷이 이동하는 경로를 표시한 평면도이다.
도 9를 참조하면, 마그넷(110)은 제2 방향으로 선형 이동한다. 이때, 마그넷(110)은 제1 센서(130)와 제2 센서(140)의 중간 지점(C)을 초기 위치로 하여 이동을 시작할 수 있다. 마그넷(110)의 위치는 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123)를 이용하여 감지되는 마그넷의 위치와 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123)를 이용하여 감지되는 마그넷의 위치 차이를 통해 결정될 수 있다.
마그넷(110)은 제1 위치(S1)와 제2 위치(S2) 사이를 이동할 수 있다. 제1 위치(S1)와 제2 위치(S2)는 제2 방향으로 이격된다. 제1 위치(S1)는 제1 센서(130)와 가장 가깝게 배치된다. 이때, 제1 위치(S1)는 제1 센서(130)와 제2 방향으로 소정 거리 이격된다. 그리고, 제2 위치(S2)는 제2 센서(140)와 가장 가깝게 배치된다. 제2 위치(S2)는 제2 센서(140)와 제2 방향으로 소정 거리 이격된다. 이때, 초기 위치에서 제1 위치(S1)로 갈수록 제1 레그부(121)와 제3 레그부(123) 사이의 거리는 작아질 수 있다. 그리고, 제1 위치(S1)에서 제2 위치(S2)로 갈수록 제2 레그부(122)와 제3 레그부(123) 사이의 거리는 작아질 수 있다.
제1 위치(S1)에서 마그넷(110)의 제1 지점과 제3 레그부(123)와 최단 거리를 갖는다. 이때, 마그넷(110)의 제1 지점과 제3 레그부(123)는 제1 거리를 두고 이격된다. 그리고, 제2 위치(S2)에서 마그넷(110)의 제2 지점은 제3 레그부(123)와 최단 거리를 갖는다. 이때, 마그넷(110)의 제2 지점과 제3 레그부(123)는 제2 거리를 두고 이격된다. 이때, 제1 거리와 제2 거리는 동일할 수 있다. 그리고, 제1 지점과 제2 지점은 상이할 수 있다. 즉, 마그넷(110)의 제2 방향 위치에 관계없이 마그넷(110)과 제3 레그부(123)의 최단 거리는 일정할 수 있다. 다만, 제2 방향 위치에 따라 제3 레그부(123)와 최단 거리를 이루는 마그넷(110)의 지점은 달라질 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 마그넷에 의한 자기장의 흐름을 표시한 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 센싱 장치는 마그넷(110)의 이동에 따라 서로 다른 방향의 자기장의 흐름이 발생한다. 이때, 콜렉터(120)에는 제1 자기장(M1)과 제2 자기장(M2)이 발생할 수 있다.
제1 자기장(M1)은 마그넷(110)의 위치에서 제1 레그부(121)를 따라 제1 센서(130) 측을 향하여 이동될 수 있다. 그리고, 제1 자기장(M1) 제1 센서(130)를 지나 제3 레그부(123) 측으로 이동될 수 있다. 제1 자기장(M1)은 제3 레그부(123)의 따라 이동되어 마그넷(110)의 위치로 이동될 수 있다.
제2 자기장(M2)은 마그넷(110)의 위치에서 제2 레그부(122)를 따라 제2 센서(140) 측을 향하여 이동될 수 있다. 그리고, 제2 자기장(M2)은 제2 센서(140)를 지나 제3 레그부(123) 측으로 이동될 수 있다. 제2 자기장(M2)은 제3 레그부(123)를 따라 이동되어 마그넷(110)의 위치로 이동될 수 있다. 제1 자기장(M1)과 제2 자기장(M2)은 마그넷(110)의 위치를 기점으로 반대 방향으로 발생할 수 있다.
도 11은 외부 자기장이 유입되지 않은 상태에서, 일 실시예에 따른 센싱 장치를 이용하여 자속 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 12는 외부 자기장이 유입된 상태에서, 일 실시예에 따른 센싱 장치를 이용하여 자속 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
그래프 상에서 세로축은 자속 밀도를 나타내고, 세로축은 마그넷의 제1 방향 변위를 나타낸다. 여기서, 제1 콜렉터를 이용하여 감지되는 자속 밀도를 제1 플럭스(F1)로 표시하고, 제2 콜렉터를 이용하여 감지되는 자속 밀도를 제2 플럭스(F2)로 표시하였다.
도 11을 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치는 마그넷의 변위에 따라 제1 플럭스(F1)의 자속 밀도가 변화하고, 제1 플럭스(F2)의 변화값에 반비례하여 제2 플럭스(F2)가 변화하는 것을 알 수 있었다. 이때, 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)는 마그넷 변위 0을 기준으로 대칭을 이루는 곡선 형상으로 나타날 수 있다. 이에, 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)의 차(F1-F2)는 마그넷의 변위에 따라 선형적으로 감소 또는 증가하는 것을 알 수 있었다.
한편, 도 12를 참조하면, 외부 자기장이 유입됨에 따라 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)가 모두 오프셋(Off-set)되지만, 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)의 차(F1-F2)는 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 실시예에 따른 센싱 장치는 외부 자기장이 가해져도 자속의 선형성을 유지할 수 있으며, 자속의 선형성을 개선하여 마그넷 변위를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 사시도이고, 도 14는 실시예에 따른 센싱 장치가 차량 스티어링 구조에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 15은 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치(210)는 차량의 스티어링 구조(220)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 센싱 장치(210)는 선형 운동을 하는 구조체의 변위를 측정하는 장치로 다양하게 적용 가능하다.
도 13 내지 도 15을 참조하면, 본 발명에 따른 센싱 장치(210)는 하우징(2100), 마그넷(2200), 스테이터(2300), 콜렉터(2400), 홀센서(2500) 및 인쇄회로기판(2600)을 포함할 수 있다.
센싱 장치(210)는 차량의 스티어링 구조(220)와 연결될 수 있다. 차량의 스티어링 구조(220)는 구동부재(221) 및 고정부재(222)를 포함할 수 있다. 구동부재(221)와 고정부재(222)는 두 개의 바퀴(223) 사이에 배치될 수 있다. 구동부재(221)는 선형 이동할 수 있다. 구동부재(221)는 두 개의 바퀴(223)의 사이를 왕복하여 이동할 수 있다. 한편, 고정부재(222)는 두 개의 바퀴(223)의 사이에 고정된 위치에 배치될 수 있다. 이때, 구동부재(221)와 고정부재(222)는 상대 이동 가능하게 연결될 수 있다. 구동부재(221)는 랙 바(Rack bar)로 예시될 수 있으며, 고정부재(222)는 랙 바에 배치되는 랙 하우징일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(2100)은 센싱 장치(210)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(500)은 고정부재(222)에 결합될 수 있다. 하우징(2100)은 제1 하우징(2110) 및 제2 하우징(2120)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 하우징(2110)에는 마그넷(2200), 스테이터(2300), 콜렉터(2400), 홀센서(2500)가 배치될 수 있다. 그리고, 제2 하우징(2120)에는 인쇄회로기판(2600)기 배치될 수 있다.
마그넷(2200)은 구동부재(221)에 결합될 수 있다. 그리고, 스테이터(2300), 홀센서(2500) 및 하우징(2100)은 고정부재(222)에 결합될 수 있다. 마그넷(2200)은 자기장을 발생시킨다. 마그넷(2200)은 제1 극과 제2 극을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 극은 S극 일 수 있다. 또한, 제2 극은 N극 일 수 있다. 마그넷(2200)은 구동부재(221)에 배치될 수 있다. 마그넷(2200)은 구동부재(221)의 이동에 따라 선형 이동될 수 있다. 마그넷(2200)은 두 바퀴(223) 사이를 왕복하여 이동할 수 있다.
스테이터(2300)는 하우징(2400) 내에 배치될 수 있다. 그리고, 스테이터(2300)는 마그넷(2200)이 이동하는 경로에 배치될 수 있다.
콜렉터(2400)는 스테이터(2300)의 플럭스(Flux)를 수집할 수 있다. 콜렉터(2400)는 스테이터(2300)에 인접 배치될 수 있다. 여기서, 콜렉터(2300)는 금속 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
홀센서(2500)는 콜렉터(2300)에 배치될 수 있다. 그리고, 홀센서(2500)는 마그넷(2200)을 향하여 배치될 수 있다. 홀센서(2500)는 자기량의 변화를 검출할 수 있다. 홀센서(2500)는 Hall IC일 수 있다.
인쇄회로기판(2600)은 홀센서(2500)가 실장될 수 있다. 인쇄회로기판(2600)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다.
도 16는 일 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 제거한 상태를 도시한 정면도이고, 도 17는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 도시한 사시도이다.
도 16 및 도 17를 참조하면, 마그넷(2200)은 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)을 포함할 수 있다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 제3 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)의 크기는 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)의 형상과 크기는 다양하게 설계 변형 가능하다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 서로 다른 스테이터(2300)에 배치될 수 있다. 이때, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 각각 스테이터(2300) 내에서 왕복하여 선형 이동할 수 있다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)의 이동 속도는 동일할 수 있다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 마그넷 홀더(미도시)에 의하여 결합될 수 있다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 제3 방향으로 오버랩될 수 있다.
스테이터(2300)는 폭 대비 길이가 긴 장방형 부재일 수 있다. 그리고, 스테이터(2300)는 마그넷(2200)의 이동 방향을 따라 배치될 수 있다. 스테이터(2300)는 마그넷(2200)에 대향하는 대향면을 포함할 수 있다. 이때, 마그넷(2200)의 이동에 따라 스테이터(2300)의 대향면의 면적이 달라지면서 자화량의 변화가 발생한다.
스테이터(2300)는 제1 파트(2301), 제2 파트(2302) 및 제3 파트(2303)를 포함할 수 있다.
제1 파트(2301)와 제2 파트(2302)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제1 파트(2301)와 제2 파트(2302) 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 파트(2301)와 제2 파트(2302) 사이에는 마그넷(2200)이 배치되기 위한 공간이 형성될 수 있다.
제1 파트(2301)는 및 제2 파트(2302)는 두께 대비 폭이 클 수 있다. 본 명세서에서의 두께는 제1 방향 길이를 의미하고, 폭은 제2 방향 길이를 의미한다. 제1 파트(2301)는 제1 폭을 가질 수 있다. 제1 폭은 제1 파트(2301)의 제2 방향 길이를 의미한다. 제1 폭은 제1 방향으로 갈수록 줄어들 수 있다. 이때, 제1 방향으로 갈수록 제1 폭이 감소하는 비율은 제1 방향으로 갈수록 제2 폭이 감소하는 비율과 동일할 수 있다.
제1 파트(2301)는 제1 경사부(2301A)를 포함할 수 있다. 제1 경사부(2301A)는 제1 파트(2301)의 단부에 배치될 수 있다. 제1 경사부(2301A)는 제1 방향에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 배치될 수 있다. 제1 경사부(2301A)는 제1 방향으로 갈수록 제3 파트(2303)와 가까워질 수 있다.
제2 파트(2302)는 제2 폭을 가질 수 있다. 제2 폭은 제2 파트(2302)의 제2 방향 길이를 의미한다. 제2 폭은 제1 방향으로 갈수록 증가할 수 있다. 제2 파트(2302)는 제2 경사부(2302A)를 포함할 수 있다. 제2 경사부(2302A)는 제2 파트(2302)의 단부에 배치될 수 있다. 제2 경사부(2302A)는 제1 방향에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 배치될 수 있다. 이때, 제2 경사부(2302A)가 기울어진 각도는 제1 경사부(2301A)가 기울어진 각도와 반대 방향일 수 있다. 제2 경사부(2302A)는 제1 방향으로 갈수록 제3 파트(2303)와 멀어질 수 있다.
제3 파트(2303)는 제1 파트(2301)와 제2 파트(2302)를 연결할 수 있다. 제3 파트(2303)는 제1 파트(2301) 및 제2 파트(2302)와 각각 수직으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 파트(2301)는 제3 파트(2303)는 일단부에서 절곡 연장될 수 있다. 그리고, 제2 파트(2302)는 제3 파트(2303)의 타단부에서 절곡 연장될 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 도시한 사시도이며, 도 19는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 도시한 정면도이고, 도 20은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷, 스테이터 및 홀센서를 도시한 측면도이다,
도 18 내지 도 20을 참조하면, 스테이터(2300)는 제1 스테이터(2310) 및 제2 스테이터(2320)를 포함할 수 있다.
제1 스테이터(2310) 및 제2 스테이터(2320)는 제3 방향으로 이격 배치될 수 있다. 제1 스테이터(2310) 및 제2 스테이터(2320)는 동일한 형상의 부재일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 스테이터(2310) 및 제2 스테이터(2320)는 도 18의 스테이터(2300)와 동일한 형상일 수 있다.
제1 스테이터(2310)는 제1A 파트(2311), 제2A 파트(2312) 및 제3A 파트(2313)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1A 파트(2311), 제2A 파트(2312) 및 제3A 파트(2313) 각각은 스테이터(2300)의 제1 파트(2301), 제2 파트(2302) 및 제3 파트(2303)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 그리고, 제2 스테이터(2320)는 제1B 파트(2321), 제2B 파트(2322) 및 제3 파트(2323)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제1B 파트(2321), 제2B 파트(2322) 및 제3 파트(2323) 각각은 스테이터(2300)의 제1 파트(2301), 제2 파트(2302) 및 제3 파트(2303)와 동일한 형상을 가질 수 있다.
제1 스테이터(2310)는 제1 갭(G1)을 포함할 수 있다. 제1 갭(G1)은 제1A 파트(2311)와 제2A 파트(2312) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 갭(G1)은 제3A 파트(2313)의 반대 측을 향하여 개방될 수 있다. 제1 갭(G1)에는 제1 마그넷(2210)이 배치될 수 있다. 이때, 제1A 파트(2311)와 제3A 파트(2312) 사이의 거리(DG)는 제1 마그넷(2210)의 제3 방향 폭보다 클 수 있다.
제2 스테이터(2320)는 제2 갭(G1)을 포함할 수 있다. 제2 갭(G1)은 제1B 파트(2321)와 제2B 파트(2322) 사이에 배치될 수 있다. 제2 갭(G1)은 제3B 파트(2323)의 반대 측을 향하여 개방될 수 있다. 제2 갭(G1)에는 제2 마그넷(2220)이 배치될 수 있다. 이때, 제1B 파트(2321)와 제2B 파트(2322) 사이의 거리는 제1A 파트(2311)와 제3A 파트(2312) 사이의 거리(DG)와 같을 수 있다. 그리고, 제1B 파트(2321)와 제2B 파트(2322) 사이의 거리는 제1 마그넷(2220)의 제3 방향 폭보다 클 수 있다.
제1 스테이터(2310)의 일단부는 제1A 파트(2311)의 제1 폭과 제2A 파트(2312)의 제2 폭이 서로 상이할 수 있다. 이때, 제1 폭은 제2 폭보다 클 수 있다. 그리고, 제1 스테이터(2310)의 일단부에서 제1 폭은 최대값(Wmax)을 가지고, 제2 폭은 최소값(Wmin)을 가질 수 있다. 반대로, 제1 스테이터(2310)의 타단부에서 제1 폭은 최소값을 가지고, 제2 폭은 최대값을 가질 수 있다. 이러한 제1 스테이터(2310)에 대한 설명은 제2 스테이터(2320)에 동일하게 적용될 수 있다.
마그넷(2200)은 스테이터(2300)를 따라 선형 이동될 수 있다. 이때, 스테이터(2300)는 제1 방향으로 배치되는 제1 단부(2300S1) 및 제2 단부(2300S2)를 포함할 수 있다. 마그넷(2200)은 제1 단부(2300S1)와 제2 단부(2300S2) 사이를 왕복할 수 있다.
제1 단부(2300S1)는 제1 파트(2301)의 제1 폭이 제2 파트(2302)의 제2 폭보다 클 수 있다. 이때, 제1 단부(2300S1)에서 제1 파트(2301)의 제1 폭은 최대값(Wmax)을 가질 수 있다. 한편, 제1 단부(2300S1)에서 제2 파트(2302)의 제2 폭은 최소값(Wmin)을 가질 수 있다. 그리고, 제2 단부(2300S2)는 제2 파트(2302)의 제2 폭이 제1 파트(2301)의 제1 폭보다 클 수 있다.
이러한 센싱 장치에서 마그넷(2200)은 제1 방향으로 이동함에 따라, 제1 파트(2301)와 마주하는 면적이 점차 감소할 수 있다. 한편, 마그넷(2200)은 제1 방향으로 이동함에 따라, 제2 파트(2302)와 마주하는 면적이 점차 증가할 수 있다. 이때, 마그넷(2200)과 제1 파트(2301)가 마주하는 면적과 마그넷(2200)과 제2 파트(2302)가 마주하는 면적의 크기는 제1 방향 위치에 관계없이 일정할 수 있다.
도 21는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷, 스테이터 및 홀센서를 도시한 정면도이다.
도 21를 참조하면, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 착자될 수 있다. 향하여 자화할 수 있다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 자화 방향은 화살표 방향으로 배향될 수 있다. 제1 마그넷(2210)의 자화 방향은 제2 마그넷(2220)을 향할 수 있다. 한편, 제2 마그넷(2220)의 자화 방향은 제1 마그넷(2210)을 향할 수 있다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 제1 스테이터(2310) 또는 제2 스테이터(2320)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 적어도 14 면이 제1 스테이터(2310) 또는 제2 스테이터(2320)와 마주할 수 있다. 한편, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 각각 적어도 13 면이 제1 스테이터(2310) 또는 제2 스테이터(2320)와 마주하지 않을 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 마그넷(2210)은 제1 스테이터(2310)와 마주하지 않는 제1 단면(210A)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 마그넷(2220)은 제2 스테이터(2320)와 마주하지 않는 제2 단면(220A)을 포함할 수 있다.
제3 방향을 기준으로 콜렉터(2400)는 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220) 사이의 거리(D)는 콜렉터(2400)의 제3 방향 폭보다 클 수 있다.
도 22은 스테이터의 제1 단부에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷의 플럭스(Flux) 흐름을 도시한 도면이다.
도 22을 참조하면, 제1 마그넷(2210)은 제1 스테이터(2310)의 제1 단부(300S2)에 배치되고, 제2 마그넷(2220)은 제2 스테이터(2320)의 제2 단부(2300S2)에 배치될 수 있다. 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 제1 방향 위치에 관계 없이 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 즉, 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)은 동일한 속도로 이동할 수 있다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)에 의해 발생되는 플럭스는 도 22에 나타낸 화살표를 따라 유도될 수 있다. 제2 마그넷(2220)에서 발생한 플럭스는 제2 스테이터(2320)로 유도될 수 있다. 이때, 제2 스테이터(2320)로 유도된 플럭스는 제2 콜렉터(2420)로 유도될 수 있다. 그리고, 제2 콜렉터(2420)로 유도된 플럭스는 홀센서(2500)를 지나 제1 콜렉터(2410)로 유도될 수 있다. 또한, 제1 콜렉터(2410)로 유도된 플럭스는 제1 스테이터(2310)로 유도되어 일방향으로 흐를 수 있다. 이때, 제1 스테이터(2310)로 유도된 플럭스는 제2 마그넷(2220)의 반대측을 향하여 흐를 수 있다.
도 23은 스테이터의 중앙부에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷의 플럭스(Flux) 흐름을 도시한 도면이다.
도 23을 참조하면, 제1 마그넷(2210)은 제1 스테이터(2310)의 중앙부에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 마그넷(2220)은 제2 스테이터(2320)의 중앙부에 배치될 수 있다. 여기서, 중앙부는 스테이터의 제1 단부(2300S1)와 제2 단부(2300S2)의 사이의 영역을 의미할 수 있다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)에 의해 발생되는 플럭스는 도 23에 나타낸 화살표를 따라 유도될 수 있다. 제1 마그넷(2210)에서 발생한 플럭스는 제1 스테이터(2310)로 유도될 수 있다. 그리고, 제2 마그넷(2220)에서 발생한 플럭스는 제2 스테이터(2320)로 유도될 수 있다. 이때, 제1 스테이터(2310)로 유도된 플럭스의 방향과 제2 스테이터(2320)로 유도된 플럭스의 방향은 서로 반대일 수 있다. 예컨데, 제1 스테이터(2310)로 유도된 플럭스는 시계 반대 방향으로 흐를 수 있다. 그리고, 제2 스테이터(2320)로 유도된 플럭스는 시계 방향으로 흐를 수 있다.
도 24는 스테이터의 제2 단부에 배치된 제1 마그넷과 제2 마그넷의 플럭스(Flux) 흐름을 도시한 도면이다.
도 24를 참조하면, 제1 마그넷(2210)은 제1 스테이터(2310)의 제1 단부(2300S2)에 배치되고, 제2 마그넷(2220)은 제2 스테이터(2320)의 제2 단부(2300S2)에 배치될 수 있다.
제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)에 의해 발생되는 플럭스는 도 24에 나타낸 화살표를 따라 유도될 수 있다. 제1 마그넷(2210)에서 발생된 플럭스는 제1 스테이터(2310)로 유도될 수 있다. 그리고, 제1 스테이터(2310)로 유도된 플럭스는 제1 콜렉터(2410)로 유도될 수 있다. 제1 콜렉터(2410)로 유도된 플럭스는 홀센서(2500)를 지나 제2 콜렉터(2420)로 유도될 수 있다. 제2 콜렉터(2420)로 유도된 플럭스는 제2 스테이터(2320)로 유도되어 일방향으로 흐를 수 있다. 이때, 제2 스테이터(2320)로 유도된 플럭스는 제1 마그넷(2210)의 반대측을 향하여 흐를 수 있다.
도 25은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 마그넷의 위치별 가우스 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 22 내지 도 25을 참조하면, 마그넷(2210, 2220)의 거리에 따라 홀센서(2500)에 인가되는 가우스 변화량이 변화할 수 있다. 여기서, 거리라 함은 초기 위치(0)를 기준으로 마그넷(2210, 2220)이 제1 방향으로 이동한 거리를 의미한다. 그리고, 초기 위치(0)에서 마그넷(2210, 2220)은 제1 단부(2300S1)와의 거리와 제2 단부(2300S2)와의 거리가 같을 수 있다.
마그넷(2210, 2220)은 제1 단부(2300S1)와 제2 단부(2300S2) 사이를 왕복하여 이동할 수 있다. 제1 거리(S1)는 초기 위치(0)에서 제1 단부(2300S1)까지의 제1 방향 거리를 의미하고, 제2 거리(S2)는 초기 위치(0)에서 제2 단부(2300S2)까지의 제1 방향 거리를 의미한다. 제1 거리(S1)와 제2 거리(S2)의 크기는 동일할 수 있다. 제1 거리(S1)와 제2 거리(S2)는 마그넷(2210, 2220)의 최대 이동 거리일 수 있다.
마그넷(2210, 2220)이 초기 위치(0)에서 제1 거리(S1)까지 이동하는 동안 홀센서(2500)에 인가되는 가우스는 선형적으로 증가될 수 있다. 반면, 마그넷(2210, 2220)이 초기 위치(0)에서 제2 거리(S2)까지 이동하는 동안 홀센서(2500)에 인가되는 가우스는 선형적으로 감소될 수 있다. 이때, 가우스의 변화율은 일정할 수 있다.
도 26는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 하우징을 도시한 저면도이고, 도 27는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 마그넷, 제2 마그넷 및 마그넷 홀더가 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 26를 참조하면, 제1 하우징(2110)은 제3 방향 폭 대비 제1 방향 길이가 긴 장방형 부재일 수 있다. 제1 하우징(2110)은 스테이터, 콜렉터 및 홀센서를 수용할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 하우징(2110)은 스테이터, 콜렉터 및 홀센서와 인서트 사출에 의해 결합될 수 있다.
제1 하우징(2110)은 제1 수용부(2111) 및 제2 수용부(2112)를 포함할 수 있다.
제1 수용부(2111)는 제1 방향으로 길게 연장될 수 있다. 그리고, 제2 수용부(2112)는 제1 수용부와 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제2 수용부(2112)는 제1 수용부(2111)와 동일한 제1 방향 길이와 제3 방향 폭을 가질 수 있다. 이때, 제1 수용부(2111)에는 제1 스테이터(2310)가 배치될 수 있다. 그리고, 제2 수용부(2112)에는 제2 스테이터(2320)가 배치될 수 있다.
제1 하우징(2110)은 제1 홈(2110G)을 포함할 수 있다. 제1 홈(2110G)은 제1 수용부(2111) 및 제2 수용부(2112) 사이에 배치될 수 있다. 제1 홈(2110G)은 제3 방향 폭 대비 제1 방향 길이가 길 수 있다. 제1 홈(2110G)에는 마그넷 홀더(700)가 결합될 수 있다.
도 27를 참조하면, 마그넷 홀더(2700)는 제1 부재(2710) 및 제1 돌기(2720)를 포함할 수 있다.
제1 부재(2710)는 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220)과 결합될 수 있다. 이때, 제1 부재(2710)는 제1A 홈(2701) 및 제2A 홈(2702)을 포함할 수 있다. 제1A 홈(2701)에는 제1 마그넷(2210)이 배치될 수 있다. 그리고, 제2A 홈(2702)에는 제2 마그넷(2220)이 배치될 수 있다.
제1 돌기(2720)는 제1 부재(2710)에서 돌출 형성될 수 있다. 제1 돌기(2720)는 제1 마그넷(2210)과 제2 마그넷(2220) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 돌기(2720)는 제1 홈(2110G)에 배치될 수 있다. 제1 돌기(2720)는 제1 홈(2110G)에 제1 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
도 28은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제2 하우징과 인쇄회로기판 및 홀센서가 결합되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 28을 참조하면, 제2 하우징(2120)은 제3 수용부(2121)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 하우징(2120)은 제1 하우징(도 26의 2110) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제3 수용부(2121)는 제1 하우징(2110)을 향하여 개방될 수 있다. 제3 수용부(2121)에는 인쇄회로기판(2600)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(2600)에는 홀센서(2500)가 실장될 수 있다. 이때, 홀센서(2500)의 일부는 제1 하우징(도 26의 2110)에 배치될 수 있다.
도 29은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 도시한 사시도이고, 도 30은 일 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 도시한 평면도이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 콜렉터(2400)는 제1 콜렉터(2410) 및 제2 콜렉터(2420)를 포함할 수 있다. 제1 콜렉터(2410)와 제2 콜렉터(2420)는 제3 방향으로 배치될 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 콜렉터(2410)와 제2 콜렉터(2420)는 서로 상이한 형상일 수 있다.
제1 콜렉터(2410)는 제1 바디(2411) 및 적어도 하나의 제1 레그(2412, 2413)를 포함할 수 있다.
제1 바디(2411)는 스테이터(2300)와 연결될 수 있다. 제1 바디(2411)는 제1 스테이터(2310)와 접촉될 수 있다. 제1 바디(2411)는 제1 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고 제1 바디(2411)는 제3 방향 두께 대비 제2 방향 폭이 클 수 있다. 제1 레그(2412, 2413)의 개수는 홀센서(2500)의 개수와 동일할 수 있다. 제1 레그(2412, 2413)는 복수개일 수 있다. 제1 레그(2412, 2413)는 제1A 레그(2412) 및 제1B 레그(2413)를 포함할 수 있다. 제1A 레그(2412) 및 제1B 레그(2413)는 제1 방향으로 이격 배치될 수 있다. 제1A 레그(2412)와 제1B 레그(2413)는 서로 상이한 형상일 수 있다.
제2 콜렉터(2420)는 제2 바디(2421) 및 적어도 하나의 제2 레그(2422, 2423)를 포함할 수 있다.
제2 바디(2421)는 스테이터(2300)와 연결될 수 있다. 제2 바디(2421)는 제2 스테이터(2320)와 접촉될 수 있다. 제2 바디(2421)는 제1 바디(2411)와 제3 방향으로 배치될 수 있다. 제2 바디(2421)는 제1 바디(2411)는 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 바디(2421)는 제1 바디(2411)와 동일한 형상일 수 있다. 제2 레그(2422, 2423)의 개수는 제1 레그(2412, 2413)의 개수와 동일할 수 있다. 제2 레그(2422, 2423)는 복수개일 수 있다. 제2 레그(2422, 2423)는 제2A 레그(2422) 및 제2B 레그(2423)를 포함할 수 있다. 제2A 레그(2422) 및 제2B 레그(2423)는 제1 방향으로 이격 배치될 수 있다. 제2A 레그(2422)와 제2B 레그(2423)는 서로 상이한 형상일 수 있다. 제1A 레그(2412)와 제2A 레그(2422) 사이, 또는 제1B 레그(2413)와 제2B 레그(2423) 사이에는 홀센서(2500)가 배치될 수 있다.
제1A 레그(2412)와 제2A 레그(2422)는 적어도 일부가 제3 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다.
제1A 레그(2412)는 제1A 지지부(4121), 제1A 연장부(4122) 및 제1A 절곡부(4123)를 포함할 수 있다. 제1A 지지부(4121), 제1A 연장부(4122) 및 제1A 절곡부(4123)는 일체의 부재일 수 있다. 그리고, 제1A 지지부(4121), 제1A 연장부(4122) 및 제1A 절곡부(4123)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다.
제1A 지지부(4121)는 제1 바디(2411) 상에 배치될 수 있다. 제1A 지지부(4121)는 제1 바디(2411)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 제1A 연장부(4122)는 제1A 지지부(4121)에서 연장될 수 있다. 제1A 연장부(4122)는 제2 콜렉터(2420) 측을 향하여 연장될 수 있다. 그리고, 제1A 절곡부(4123)는 제1A 연장부(4122)에서 연장될 수 있다. 제1A 절곡부(4123)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 제1A 절곡부(4123)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2411)와 제2 바디(2421) 사이에 배치될 수 있다. 제1A 절곡부(4123)는 제1 바디(2411)보다 제2 바디(2421)에 가깝게 배치될 수 있다.
제2A 레그(2422)는 제2A 지지부(4221), 제2A 연장부(4222) 및 제2A 절곡부(4223)를 포함할 수 있다. 제2A 지지부(4221), 제2A 연장부(4222) 및 제2A 절곡부(4223)는 일체의 부재일 수 있다. 제2A 지지부(4221), 제2A 연장부(4222) 및 제2A 절곡부(4223)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다. 제2A 지지부(4221)는 제2 바디(2421) 상에 배치될 수 있다. 제2A 지지부(4221)는 제2 바디(2421)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 제2A 연장부(4222)는 제2A 지지부(4221)에서 연장될 수 있다. 제2A 연장부(4222)는 제1 콜렉터(2410) 측을 향하여 연장될 수 있다. 그리고, 제2A 절곡부(4223)는 제2A 연장부(4222)에서 연장될 수 있다. 제2A 절곡부(4223)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 제2A 절곡부(4223)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2411)와 제2 바디(2421) 사이에 배치될 수 있다. 제2A 절곡부(4223)는 는 제2 바디(2421)보다 제1 바디(2411)에 가깝게 배치될 수 있다.
제1A 지지부(4121)와 제2A 지지부(4221)는 제3 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다. 그리고, 제1A 연장부(4122)와 제2A 연장부(4222)는 제3 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다. 그리고, 제1A 절곡부(4123)와 제2A 절곡부(4223)는 적어도 일부가 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1A 절곡부(4123)와 제2A 절곡부(4223)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 이때, 제1A 절곡부(4123)와 제2A 절곡부(4223) 사이의 이격 거리(D1)는 제1 콜렉터(2410)와 제2 콜렉터(2420) 사이의 이격 거리보다 작을 수 있다. 제1A 절곡부(4123)와 제2A 절곡부(4223) 사이에는 홀센서(2500)가 배치될 수 있다.
제1A 레그(2412)와 제2A 레그(2422)를 비대칭적으로 배치시킴으로써 외부 자계의 흐름을 방해할 수 있다. 이에, 제1A 레그(2412)와 제2A 레그(2422)에 배치된 홀센서(2500)는 외부 저항의 보상에 유리하다.
제1B 레그(2413)와 제2B 레그(2423)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다.
제1B 레그(2413)는 제1B 지지부(24131), 제1B 연장부(24132) 및 제1B 절곡부(24133)를 포함할 수 있다. 제1B 지지부(24131), 제1B 연장부(24132) 및 제1B 절곡부(24133)는 일체의 부재일 수 있다. 그리고, 제1B 지지부(24131), 제1B 연장부(24132) 및 제1B 절곡부(24133)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다. 제1B 지지부(24131)는 제1 바디(2411) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제1B 연장부(24132)는 제1B 지지부(24131)에서 연장될 수 있다. 제1B 연장부(24132)는 제2 콜렉터(2420) 측을 향하여 연장될 수 있다. 그리고, 제1B 절곡부(24133)는 제1B 연장부(24132)에서 연장될 수 있다. 제1B 절곡부(24133)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 제1B 절곡부(24133)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2411)와 제2 바디(2421) 사이에 배치될 수 있다. 제1B 절곡부(24133)는 제2 바디(2421)보다 제2 바디(2411)에 가깝게 배치될 수 있다.
제2B 레그(2423)는 제2B 지지부(24231), 제2B 연장부(24232) 및 제2B 절곡부(24233)를 포함할 수 있다. 제2B 지지부(24231), 제2B 연장부(24232) 및 제2B 절곡부(24233)는 일체의 부재일 수 있다. 그리고, 제2B 지지부(24231), 제2B 연장부(24232) 및 제2B 절곡부(24233)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다. 제2B 지지부(24231)는 제2 바디(2421) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 제2B 연장부(24232)는 제2B 지지부(24231)에서 연장될 수 있다. 제2B 연장부(24232)는 제1 콜렉터(2410) 측을 향하여 연장될 수 있다. 그리고, 제2B 절곡부(24233)는 제2B 연장부(24232)에서 연장될 수 있다. 제2B 절곡부(24233)는 제1 방향으로 연장될 수 있다. 제2B 절곡부(24233)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2411)와 제2 바디(2421) 사이에 배치될 수 있다. 제2B 절곡부(24233)는 제1 바디(2411)보다 제2 바디(2421)에 가깝게 배치될 수 있다.
이때, 제1B 지지부(24131)와 제2B 지지부(24231)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 그리고, 제1B 연장부(24132)와 제2B 연장부(24232)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 이때, 제1B 절곡부(24133)와 제2B 절곡부(24233)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1B 절곡부(24133)와 제2B 절곡부(24233)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제1B 절곡부(24133)와 제2B 절곡부(24233) 사이의 이격 거리(D22)는 제1 콜렉터(2410)와 제2 콜렉터(2420) 사이의 이격 거리보다 작을 수 있다. 제1B 절곡부(24133)와 제2B 절곡부(24233) 사이에는 홀센서(2500)가 배치될 수 있다.
도 31는 다른 실시예에 따른 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 32은 다른 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 삭제한 상태를 도시한 정면도이며, 도 33은 다른 실시예에 따른 센싱 장치에서 하우징을 삭제한 상태를 도시한 평면도이고, 도 34는 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 사시도이다.
본 실시예는 콜렉터(800)의 형상을 제외하고는 도 15에서 나타낸 센싱 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 15과 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 31 내지 도 34를 참조하면, 콜렉터(2800)는 제1 콜렉터(2810) 및 제2 콜렉터(2820)를 포함할 수 있다. 제1 콜렉터(2810)와 제2 콜렉터(2820)는 제3 방향으로 배치될 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 콜렉터(2810)와 제2 콜렉터(2820)는 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 콜렉터(2810)는 제1 바디(2811) 및 적어도 하나의 제1 레그(2812, 2813)를 포함할 수 있다.
제1 바디(2811)는 스테이터(2300)와 연결될 수 있다. 제1 바디(2811)는 제1 스테이터(2310)와 접촉될 수 있다. 제1 바디(2811)는 제1 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고 제1 바디(2811)는 제2 방향 두께 대비 제3 방향 폭이 클 수 있다. 제1 레그(2812, 2813)의 개수는 홀센서(2500)의 개수와 동일할 수 있다. 제1 레그(2812, 2813)는 복수개일 수 있다. 제1 레그(2812, 2813)는 제1A 레그(2812) 및 제1B 레그(2813)를 포함할 수 있다. 제1A 레그(2812) 및 제1B 레그(2813)는 제1 방향으로 이격 배치될 수 있다. 제1A 레그(2812)와 제1B 레그(2813)는 동일한 형상일 수 있다.
제2 콜렉터(2820)는 제2 바디(2821) 및 적어도 하나의 제2 레그(2822, 2823)를 포함할 수 있다.
제2 바디(2821)는 스테이터(2300)와 연결될 수 있다. 제2 바디(2821)는 제2 스테이터(2320)와 접촉될 수 있다. 제2 바디(2821)는 제1 바디(2811)와 제3 방향으로 배치될 수 있다. 제2 바디(2821)는 제1 바디(2811)는 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 바디(2821)는 제1 바디(2811)와 동일한 형상일 수 있다. 제2 레그(2822, 2823)의 개수는 제1 레그(2812, 2813)의 개수와 동일할 수 있다. 제2 레그(2822, 2823)는 복수개일 수 있다. 제2 레그(2822, 2823)는 제2A 레그(2822) 및 제2B 레그(2823)를 포함할 수 있다. 제2A 레그(2822) 및 제2B 레그(2823)는 제1 방향으로 이격 배치도리 수 있다. 제2A 레그(2822) 및 제2B 레그(2823)는 동일한 형상일 수 있다. 제1A 레그(2812)와 제2A 레그(2822) 사이, 또는 제1B 레그(2813)와 제2B 레그(2823) 사이에는 홀센서(2500)가 배치될 수 있다.
도 35은 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 평면도이고, 도 36는 다른 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터 및 홀센서를 도시한 정면도이다.
도 35 및 도 36를 참조하면, 제1A 레그(2812)와 제2A 레그(2822)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 그리고, 제1B 레그(2813)와 제2B 레그(2823)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다.
제1A 레그(2812)는 제1A 연장부(28121) 및 제1A 절곡부(28122)를 포함할 수 있다. 제1A 연장부(28121) 및 제1A 절곡부(28122)는 일체의 부재일 수 있다. 제1A 연장부(28121) 및 제1A 절곡부(28122)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다. 제1A 연장부(28121)는 제1 바디(2811)에서 제2 콜렉터(2820) 측을 향하여 연장될 수 있다. 제1A 연장부(28121)는 제1 바디(2811)와 연결된 부분의 폭이 제2 콜렉터(2820)를 향하는 단부의 폭보다 클 수 있다. 제1A 절곡부(28122)는 제1A 연장부(28121)에서 연장될 수 있다. 제1A 절곡부(28122)는 제2 방향을 향하여 연장될 수 있다. 제1A 절곡부(28122)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2811)와 제2 바디(2821) 사이에 배치될 수 있다. 제1A 절곡부(28122)는 제2 바디(2821)보다 제1 바디(2811)와 가깝게 배치될 수 있다.
제2A 레그(2822)는 제2A 연장부(28221) 및 제2A 절곡부(28222)를 포함할 수 있다. 제2A 연장부(28221) 및 제2A 절곡부(28222)는 일체의 부재일 수 있다. 제2A 연장부(28221) 및 제2A 절곡부(28222)는 소정의 각도를 가지고 절곡 배치될 수 있다. 제2A 연장부(28221)는 제2 바디(2821)에서 제1 콜렉터(2810) 측을 향하여 연장될 수 있다. 제2A 연장부(28221)는 제2 바디(2821)와 연결된 부분의 폭이 제1 콜렉터(2810)를 향하는 단부의 폭보다 클 수 있다. 제2A 절곡부(28222)는 제2A 연장부(28221)에서 연장될 수 있다. 제2A 절곡부(28222)는 제2 방향을 향하여 연장될 수 있다. 제2A 절곡부(28222)는 제3 방향을 기준으로 제1 바디(2811)와 제2 바디(2821) 사이에 배치될 수 있다. 제2A 절곡부(28222)는 제1 바디(2811)보다 제2 바디(2821)와 가깝게 배치될 수 있다.
제1B 레그(2813)는 제1B 연장부(28131) 및 제1B 절곡부(28132)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2B 레그(2823)는 제2B 연장부(28231) 및 제2B 절곡부(28232)를 포함할 수 있다. 이때, 제1B 연장부(28131) 및 제1B 절곡부(28132)는 각각 제1A 연장부(28121) 및 제1A 절곡부(28122)와 동일한 형상을 가지는 바, 구체적인 설명을 생략한다. 그리고, 제2B 연장부(28231) 및 제2B 절곡부(28232)는 각각 제2A 연장부(28221) 및 제2A 절곡부(28222)와 동일한 형상을 가지는 바, 구체적인 설명을 생략한다.
제1A 절곡부(28122)와 제2A 절곡부(28222)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 그리고, 제1A 절곡부(28122)와 제2A 절곡부(28222)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제1A 절곡부(28122)와 제2A 절곡부(28222) 사이의 이격 거리(D24)는 제1 바디(2811)와 제2 바디(2821)의 이격 거리보다 작을 수 있다. 그리고, 제1B 절곡부(28132)와 제2B 절곡부(28232)는 제3 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1B 절곡부(28132)와 제2B 절곡부(28232)는 제3 방향으로 이격될 수 있다. 제1B 절곡부(28132)와 제2B 절곡부(28232) 사이의 이격 거리(D25)는 제1A 절곡부(28122)와 제2A 절곡부(28222) 사이의 이격 거리(D24)와 동일할 수 있다.
제1A 절곡부(28122), 제1B 절곡부(28132), 제1A 절곡부(28122) 및 제2A 절곡부(28222)의 단부는 동일한 높이(H2)로 배치될 수 있다. 여기서, 동일한 높이라 함은 완벽히 동일한 높이만을 의미하는 것은 아니고, 오차 범위 내의 차이를 허용할 수 있다. 그리고, 제1A 절곡부(28122), 제1B 절곡부(28132), 제1A 절곡부(28122) 및 제2A 절곡부(28222)의 단부의 높이(H2)는 제1 바디(2811) 또는 제2 바디(2821)의 일면의 높이(H1)와 상이할 수 있다.
도 37는 일 실시예에 따른 센싱 장치의 제1 스테이터 및 제2 스테이터에 의하여 측정된 가우스 변화량을 나타낸 그래프이다.
그래프 상에서 세로축은 홀센서(도 16의 500)에 인가되는 가우스 변화량를 나타내고, 세로축은 제1 마그넷과 제2 마그넷의 이동 거리를 나타낸다. 여기서 거리는 초기의 위치를 기준으로 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 제1 방향으로 이동한 거리를 의미한다.
여기서, 제1 콜렉터(2410)를 통해 수집된 제1 스테이터(2310)의 플럭스를 제1 플럭스(T1)로 표시하고, 제2 콜렉터(2420)를 통해 수집된 제2 스테이터(2320)의 플럭스를 제2 플럭스(T2)로 표시하였다.
도 37를 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치는 제1 마그넷(2210)의 변위에 따라 제1 플럭스(T1)의 자속 밀도가 변화하고, 제1 플럭스(T1)의 변화값에 반비례하여 제2 플럭스(T2)가 변화하는 것을 알 수 있었다. 이때, 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(T2)는 마그넷 변위 0을 기준으로 대칭을 이루는 곡선 형상으로 나타날 수 있다. 이에, 제2 플럭스(T2)와 제1 플럭스(T1)의 차(T2-T1)는 마그넷의 제1 방향 위치에 따라 선형적으로 감소 또는 증가하는 것을 알 수 있었다.
외부 자기장이 유입됨에 따라 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)가 모두 오프셋(Off-set)되지만, 제1 플럭스(F1)와 제2 플럭스(F2)의 차(F1-F2)는 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 실시예에 따른 센싱 장치는 외부 자기장이 가해져도 자속의 선형성을 유지할 수 있으며, 자속의 선형성을 개선하여 마그넷 변위를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 센싱 장치는 가우스 값의 선형성을 확보하여 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
전술된 실시예에는 차량 스티러링 구조에 적용되는 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 선형 가변 변위 변환기(Linear Variable Differential Transformer, LVDT)로서, 건설, 시설 관리, 가전제품, 유압식 기계, 측정 시스템, 항공 기계, 의료 기기, 생산 공장, 점검 및 테스트 시스템, 기계 장치 등 다양한 적용분야에서 적용 가능하다.

Claims (10)

  1. 마그넷;
    상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터; 및
    상기 콜렉터에 배치되는 제1 센서를 포함하고,
    상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고,
    상기 마그넷은 제1 극 및 제2 극을 포함하고,
    상기 제1 레그부 및 상기 제2 레그부는 상기 제1 극과 마주하도록 배치되고,
    상기 제3 레그부는 상기 제2 극과 마주하도록 배치되는 센싱 장치.
  2. 마그넷;
    상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터;
    상기 콜렉터에 배치되는 제1 센서; 및,
    상기 마그넷을 기준으로 상기 제1 센서의 맞은 편에 배치되는 제2 센서를 포함하고,
    상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고,
    상기 제1 센서는 상기 제1 레그부와 상기 제2 레그부의 사이에 배치되고,
    상기 제2 센서는 상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부의 사이에 배치되는 센싱 장치.
  3. 마그넷; 및
    상기 마그넷이 이동하는 경로에 대응되도록 배치되는 콜렉터를 포함하고,
    상기 콜렉터는 제1 레그부, 제2 레그부 및 제3 레그부를 포함하고,
    상기 제1 레그부는 상기 마그넷의 상단부 주변에 배치되고,
    상기 제2 레그부는 상기 마그넷의 하단부 주변에 배치되고,
    상기 제3 레그부는 일측이 상기 제1 레그부와 마주하며 타측이 상기 제2 레그부와 마주하고,
    상기 마그넷의 위치는 상기 제1 레그부와 상기 제3 레그부를 이용하여 감지되는 상기 마그넷의 위치와 상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부를 이용하여 감지되는 상기 마그넷의 위치의 차이를 통해 결정되는 센싱 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 레그부와 상기 제2 레그부는 꼬인 위치를 이루는 센싱 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 레그부와 상기 제3 레그부의 사이 간격은 일측에서 타측으로 갈수록 증가하는 영역을 포함하고,
    상기 제2 레그부와 상기 제3 레그부의 사이 간격은 타측에서 일측으로 갈수록 증가하는 영역을 포함하는 센싱장치.
  6. 마그넷;
    상기 마그넷이 이동하는 경로에 배치되는 스테이터; 및
    상기 마그넷 측을 향하여 배치되는 홀센서;를 포함하고,
    상기 마그넷은 제1 방향을 향하여 이동하고,
    상기 스테이터는 상기 마그넷과 마주하는 제1 파트 및 제2 파트를 포함하고,
    상기 제1 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 감소하고,
    상기 제2 파트는 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제1 파트의 폭이 감소하는 비율은 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제2 파트의 증가하는 비율과 동일한 센싱 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 스테이터에 대하여 상기 제1 방향으로 상대 이동하는 센싱 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파트와 상기 제2 파트 사이에 상기 마그넷이 배치되는 센싱 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 파트의 일단부의 폭은 상기 제2 파트의 타단부의 폭과 동일한 센싱 장치.
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