WO2023244009A1 - 센서 장치 - Google Patents

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WO2023244009A1
WO2023244009A1 PCT/KR2023/008188 KR2023008188W WO2023244009A1 WO 2023244009 A1 WO2023244009 A1 WO 2023244009A1 KR 2023008188 W KR2023008188 W KR 2023008188W WO 2023244009 A1 WO2023244009 A1 WO 2023244009A1
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area
collector
axial direction
stator
magnetic field
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PCT/KR2023/008188
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변성욱
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엘지이노텍 주식회사
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    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/301—Sensors for position or displacement
    • B60Y2400/3012—Sensors for position or displacement using Hall effect

Definitions

  • Embodiments relate to sensor devices.
  • the power steering system (Electronic Power System, hereinafter referred to as 'EPS') drives a motor from an electronic control unit according to driving conditions to ensure turning stability and provide rapid restoration, thereby ensuring driver safety. Makes driving possible.
  • 'EPS' Electronic Power System
  • the EPS includes a sensor device that measures steering shaft torque and steering angle to provide appropriate torque.
  • the sensor device is a device that measures the degree of twist of the torsion bar.
  • the torsion bar's steering shaft is an input shaft connected to the handle, an output shaft connected to the power transmission component on the wheel side, and a member connecting the input shaft and the output shaft.
  • the sensor device includes a housing, a rotor, a stator including stator teeth, and a collector. At this time, the collector is placed outside the stator tooth. Therefore, when an external magnetic field is generated, there is a problem that the collector acts as a path for the external magnetic field, affecting the magnetic flux value of the sensor. If the sensor is affected in this way, the output value of the sensor device changes, causing a problem in which the degree of twist of the torsion bar cannot be accurately measured.
  • the purpose of the embodiment is to provide a sensor device that can compensate for the amount of change in the output value of the sensor due to external magnetism.
  • the embodiment includes a rotor, a stator disposed to correspond to the rotor, a first outer collector and a second outer collector disposed on one side of the stator, and a stator between the first outer collector and the second outer collector.
  • a sensor device including a first inner collector and a second inner collector disposed, and a Hall sensor disposed between the first inner collector and the second inner collector may be provided.
  • the first outer collector includes a first area located on the first side of the stator in the axial direction, a second area located on a second side of the stator, and a third area connecting the first area and the second area.
  • the second outer collector includes a fourth area located on the second side of the stator in the axial direction, a fifth area located on the first side of the stator, and the fourth area and the fifth area. It may include a sixth region connecting the regions.
  • the first inner collector and the second inner collector may be disposed between the second area and the fifth area.
  • the first outer collector and the first inner collector may be arranged to be spaced apart, and the second outer collector and the second inner collector may be arranged to be spaced apart.
  • the second area, the fifth area, the first inner collector, and the second inner collector may overlap in the axial direction.
  • the second area may include a first bent portion bent toward the first side, and the first bent portion may be disposed to overlap the first inner collector in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the first bent portion may be arranged to overlap the Hall sensor in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the first area and the second area may be arranged on a plane perpendicular to the axial direction, and the third area may be arranged perpendicular to the first area and the second area.
  • the fourth area and the fifth area may be arranged on a plane perpendicular to the axial direction, and the sixth area may be arranged perpendicular to the fourth area and the fifth area.
  • the second region may include an inner surface and an outer surface, the inner surface may include a curved surface, and the outer surface may include a protrusion that protrudes outward in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the fourth region may include an inner surface and an outer surface, the inner surface may include a curved surface, and the outer surface may include a second protrusion protruding outward in a direction perpendicular to the axis center.
  • the first inner collector includes a seventh region disposed corresponding to the second region, an eighth region bent toward the first side in the seventh region, and a direction perpendicular to the axial direction in the eighth region. It may include a ninth region that is bent.
  • the second inner collector includes a 10th area disposed corresponding to the 5th area, an 11th area bent toward the second side in the 5th area, and a direction perpendicular to the axial direction in the 11th area. It may include a twelfth region that is bent.
  • the embodiment includes a rotor, a stator disposed to correspond to the rotor, a first outer collector disposed on one side of the stator to obtain a magnetic field from the stator, and the first outer collector to obtain a magnetic field from the first outer collector.
  • a sensor device including a first inner collector disposed to be spaced apart from an outer collector and a first Hall sensor unit disposed to obtain a magnetic field from the first inner collector may be provided.
  • the first outer collector may be disposed to be spaced apart from the stator, and the first inner collector may be disposed to be spaced apart from the first outer collector.
  • the magnetic field obtained from the stator is transmitted to the first Hall sensor unit through the first outer collector and the first inner collector, and the external magnetic field in the axial direction is collected on one side of the first outer collector in the axial direction and It can exit through the other side of the first outer collector.
  • An external magnetic field in a direction perpendicular to the axial direction may be collected from one side of the first outer collector in a direction perpendicular to the axial direction and may exit to the other side of the first outer collector.
  • the magnetic field obtained from the stator is transmitted to the first Hall sensor unit and the second Hall sensor unit through the second outer collector and the second inner collector, and the external magnetic field in the axial direction is transmitted to one side of the second outer collector. It may be collected from and exit through the other side of the second outer collector.
  • the second outer collector includes a fourth area located on the second side of the stator in the axial direction, a fifth area located on the first side of the stator, and a sixth area connecting the fourth area and the fifth area. It includes, and the external magnetic field in the axial direction may be collected in the sixth area and exit to the outside in the fourth area through the fifth area.
  • the second outer collector includes a fourth area located on the second side of the stator in the axial direction, a fifth area located on the second side of the stator, and a sixth area connecting the fourth area and the fifth area.
  • the fifth area includes a second bent portion bent toward the second side, and an external magnetic field in a direction perpendicular to the axial direction may be collected at the second bent portion.
  • the embodiment has the advantage that the outer collector and the inner collector are separated, allowing the external magnetic field to flow more effectively.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a sensor device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing a rotor, a stator, and a collector of the sensor device shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view showing a first outer collector and a second outer collector
  • Figure 4 is a perspective view showing the first outer collector
  • Figure 6 is a perspective view showing the second outer collector
  • FIG. 9 is a perspective view showing a second outer collector and a second inner collector
  • FIG. 11 is a diagram showing the flow of an external magnetic field acting in the axial direction
  • Figure 12 is a diagram showing the flow of an external magnetic field acting in a direction perpendicular to the axial direction
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which the first inner collector and the second inner collector are mounted on the housing;
  • the direction perpendicular to the axial direction of the sensor device is called the radial direction
  • the direction along a circle with a radial radius centered on the axis is called the circumferential direction.
  • the sensor device includes a rotor 100, a stator 200, a first outer collector 300, a second outer collector 400, and a first inner collector 500. ), a second inner collector 600, and a Hall sensor 700.
  • the x-axis represents a direction perpendicular to the axial direction
  • the y-axis represents a direction perpendicular to the axial direction and the direction represented by the x-axis
  • the z-axis represents the axial direction.
  • the stator 200 may be connected to an output shaft (not shown), and the rotor 100, at least a portion of which is rotatably disposed on the stator 200, may be connected to an input shaft (not shown), but is not necessarily limited thereto.
  • the rotor 100 may be arranged to rotate with respect to the stator 200.
  • the inside refers to a direction disposed toward the center based on the radial direction, and the outside may refer to a direction opposite to the inside.
  • a housing 10 is disposed outside the stator 200.
  • Housing 10 may include an upper housing 11 and a lower housing 12.
  • the stator 200, the first outer collector 300, the second outer collector 400, the first inner collector 500, and the second inner collector 600 may be fixed to the housing 10.
  • the first outer collector 300 may be arranged from the first side toward the second side of the stator 200 in the axial direction.
  • the second outer collector 400 may be arranged from the second side of the stator 200 toward the first side in the axial direction.
  • the first side refers to one side of the stator 200 in the axial direction
  • the second side refers to the other side of the stator 200 in the axial direction.
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 are respectively disposed to correspond to the Hall sensor 700.
  • the Hall sensor 700 may include a first Hall sensor unit 710 and a second Hall sensor unit 720.
  • the first Hall sensor unit 710 and the second Hall sensor unit 720 are disposed between the first inner collector 500 and the second inner collector 600, and are positioned between the stator 200 and the rotor 100, respectively. Detect changes in the magnetic field that occur.
  • the first Hall sensor unit 710 and the second Hall sensor unit 720 may be Hall ICs. Based on the detected change in magnetic field, the sensor device measures torque.
  • the first outer collector 300 and the second outer collector 400 may have the same shape and size, except that their positions are different.
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 may also have the same shape and size, except that their positions are different.
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 are located between the first outer collector 300 and the second outer collector 400, respectively. Therefore, the first inner collector 500 and the second inner collector 600 are relatively less affected by external magnetic fields acting in the axial direction than the first outer collector 300 and the second outer collector 400.
  • the first outer collector 300 or the second outer collector 400 guides the flow of the magnetic field generated between the rotor 100 and the stator 200 to the first inner collector 500 or the second inner collector 600. do. Additionally, the first outer collector 300 or the second outer collector 400 serves to guide the flow of the external magnetic field so that it does not flow to the Hall sensor 700 but exits to the outside.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the first outer collector 300 and the second outer collector 400
  • FIG. 4 is a perspective view showing the first outer collector 300
  • FIG. 5 is a first outer collector 300. This is the floor plan.
  • the first area 310, the second area 320, the third area 330, and the first bent portion 340 have been described separately according to their functions, positions, and shapes. It may be a single member connected to each other.
  • the first area 310 and the second area 320 are arranged not to overlap each other.
  • the first area 310 is arranged to overlap the stator 200, but the second area 320 is arranged not to overlap the stator 200.
  • the second area 320 is located outside the first area 310 in the radial direction.
  • the third area 330 connects one end of the first area 310 and one end of the second area 320.
  • the second outer collector 400 includes a fourth region 410, a fifth region 420, a sixth region 430, and a second bent portion 440. Includes.
  • the fourth area 410 is located on the second side of the stator 200.
  • the fourth area 410 is arranged to overlap the stator 200 in the axial direction.
  • the fourth area 410 is located on the second side of the stator 200.
  • the stator 200 may be disposed between the fourth area 410 and the fifth area 420 in the axial direction.
  • the fifth area 420 is arranged not to overlap the stator 200 in the axial direction.
  • the sixth area 430 connects the fourth area 410 and the fifth area 420.
  • the second bent portion 440 is bent toward the second side at an end of the fifth region 420.
  • the fourth area 410 may be disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the fourth region 410 may include an inner surface 411, an outer surface 412, and a second protrusion 450.
  • the inner surface 411 includes a curved surface.
  • the center of curvature of the inner surface 411 may coincide with the axis center of the sensor device.
  • the outer surface 412 may also include a curved surface.
  • the second protrusion 450 protrudes outward in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the fifth area 420 may be disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the fifth area 420 is arranged to be spaced apart from the fifth area 410 in the axial direction.
  • the sixth area 430 connects one end of the fourth area 410 and one end of the fifth area 420.
  • the second bent portion 440 is formed by bending the other end of the fifth region 420 to face the second side of the stator 200.
  • the first inner collector 500 may include a seventh area 510, an eighth area 520, and a ninth area 530.
  • the seventh area 510 is disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the seventh area 510 is arranged to correspond to the second area 320 .
  • the seventh area 510 is arranged to overlap the second area 320 in the axial direction.
  • the seventh area 510 may be arranged to be spaced apart from the second area 320 in the axial direction.
  • the eighth region 520 is bent toward the first side at both ends of the seventh region 510 .
  • the eighth area 520 may be arranged perpendicular to the seventh area 510 .
  • the ninth area 530 is bent in a direction perpendicular to the axial direction in the eighth area 520.
  • the ninth area 530 is disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the ninth area 530 is disposed facing the Hall sensor 700.
  • Figure 9 is a perspective view showing the second outer collector 400 and the second inner collector 600.
  • the tenth area 610 is disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the tenth area 610 is arranged to correspond to the fourth area 410 .
  • the tenth area 610 is arranged to overlap the fourth area 410 in the axial direction.
  • the tenth area 610 may be arranged to be spaced apart from the fourth area 410 in the axial direction.
  • the 11th area 620 is bent from the 10th area 610 toward the second side.
  • the 11th area 620 may be arranged perpendicular to the 10th area 610 .
  • the 11th area 620 is bent in a direction perpendicular to the axial direction in the 10th area 610.
  • the twelfth area 630 is disposed on a plane perpendicular to the axial direction.
  • the twelfth area 630 is disposed facing the Hall sensor 700.
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 may be disposed between the second area 320 and the fifth area 420 in the axial direction, respectively. Additionally, the second area 320, the fifth area 420, the first inner collector 500, and the second inner collector 600 may be arranged to overlap in the axial direction.
  • the magnetic field M formed by the rotor and stator 200 flows toward the second outer collector 400 through the first outer collector 300 and the first inner collector 500. Specifically, the magnetic field M formed by the rotor 100 and the stator 200 is collected in the first area 310 and flows into the second area 320 through the third area 330. The magnetic field M of the second area 320 flows to the first inner collector 500. Part of the magnetic field M of the first inner collector 500 flows to the Hall sensor 700, and another part of the magnetic field M is collected in the fifth area 420 of the second outer collector 400. The magnetic field M in the fifth area 420 flows to the fourth area 410 through the sixth area 430, and the magnetic field M flowing in the fourth area 410 flows to the stator 200.
  • Figure 11 is a diagram showing the flow of external magnetic fields M1 and M2 acting in the axial direction.
  • the external magnetic field M1 acting in the axial direction may escape to the outside through the first outer collector 300. Specifically, the external magnetic field M1 acting in the axial direction is collected in the first area 310 of the first outer collector 300. The external magnetic field M1 collected in the first area 310 flows to the second area 320 through the third area 330, and the external magnetic field M1 in the second area 320 flows out.
  • the external magnetic field M2 acting in the axial direction may escape to the outside through the second outer collector 400. Specifically, the external magnetic field M2 acting in the axial direction is collected in the fourth area 410 of the second outer collector 400. The external magnetic field M2 collected in the fourth area 410 flows to the fifth area 420 through the sixth area 430, and the external magnetic field M2 in the fifth area 420 exits to the outside.
  • first bent portion 340 may be arranged to overlap the Hall sensor 700 in a direction perpendicular to the axial direction. Additionally, the first bent portion 340 may be arranged to overlap the first inner collector 500 in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the second bent portion 440 may also be arranged to overlap the Hall sensor 700 in a direction perpendicular to the axial direction. Additionally, the second bent portion 440 may be arranged to overlap the second inner collector 600 in a direction perpendicular to the axial direction.
  • Figure 12 is a diagram showing the flow of external magnetic fields (M3, M4) acting in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the external magnetic field M3 acting in a direction perpendicular to the axial direction may also escape to the outside through the first outer collector 300. Specifically, the external magnetic field M3 acting in a direction perpendicular to the axial direction is collected at the first bent portion 340 of the first outer collector 300. The external magnetic field M3 collected in the first bent portion 340 flows to the third area 330 through the second area 320, and the external magnetic field M3 in the third area 330 flows outward as is. I'm going.
  • the external magnetic field M4 acting in the axial direction may escape to the outside through the second outer collector 400.
  • the external magnetic field M4 acting in the axial direction is collected in the sixth region 430 of the second outer collector 400.
  • the external magnetic field collected in the sixth area 430 flows through the sixth area 430 to the fifth area 420, and the external magnetic field M3 of the fifth area 420 flows to the second bent part 440. It flows.
  • the external magnetic field M3 of the second bent portion 440 escapes to the outside.
  • Table 1 below compares the offset of the sensing value due to an external magnetic field in the sensor device according to the comparative example with the sensing value due to the external magnetic field in the sensor device according to the embodiment.
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 are configured separately from the first outer collector 300 and the second outer collector 400, so they have the advantage of being easy to assemble. .
  • the first inner collector 500 and the second inner collector 600 may be assembled to the housing 10 before the first outer collector 300 and the second outer collector 400.
  • the housing 10 may include a hole 10a into which the first inner collector 500 or the second inner collector 600 is inserted.
  • the first inner collector 500 may be assembled toward the first side of the stator 200
  • the second inner collector 600 may be assembled toward the second side of the stator 200.
  • FIG. 14 is a diagram showing a state in which the first outer collector 300 and the second outer collector 400 are mounted on the housing 10, and FIG. 15 shows the first outer collector 300 and the second outer collector 400 on the housing 10. 2 This is a diagram showing the outer collector 400 in a fully installed state.
  • the first outer collector 300 and the second outer collector 400 Can be assembled to the housing 10.
  • the first outer collector 300 may be inserted into the housing 10 in a direction perpendicular to the axial direction so as to be aligned with the first inner collector 500.
  • the second outer collector 400 may also be inserted into the housing 10 in a direction perpendicular to the axial direction so as to be aligned with the second inner collector 600.

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Abstract

실시예는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 아우터 콜렉터와 제2 아우터 콜렉터; 상기 제1 아우터 콜렉터 및 상기 제2 아우터 콜렉터의 사이에 배치되는 제1 이너 콜렉터 및 제2 이너 콜렉터; 및 상기 제1 이너 콜렉터와 상기 제2 이너 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서; 를 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.

Description

센서 장치
실시예는 센서 장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 시스템(Electronic Power System, 이하, 'EPS'라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행을 가능하게 한다.
EPS는 적절한 토크를 제공하기 위하여, 조향축의 토크, 조향각 등을 측정하는 센서 장치를 포함한다. 센서 장치는 토션바의 비틀림 정도를 측정하는 장치이다. 토션바는 조향축은 핸들에 연결되는 입력축, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 부재이다.
센서 장치는 하우징, 로터, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 콜렉터를 포함한다. 이때, 콜렉터는 스테이터 투스의 외측에 배치된다. 때문에 외부의 자기장이 생성될 때, 콜렉터가 외부 자기장의 통로 역할을 수행하여, 센서의 자속 값에 영향을 주는 문제가 있다. 이렇게 센서가 영향을 받으면, 센서 장치의 출력값에 변화가 발생하여 토션바의 비틀림 정도를 정확히 측정할 수 없는 문제가 발생한다.
실시예는 외부 자기에 의한 센서의 출력값의 변화량을 보상할 수 있는 센서 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는, 로터와, 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 아우터 콜렉터와 제2 아우터 콜렉터와, 상기 제1 아우터 콜렉터 및 상기 제2 아우터 콜렉터의 사이에 배치되는 제1 이너 콜렉터 및 제2 이너 콜렉터 및 상기 제1 이너 콜렉터와 상기 제2 이너 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서를 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 아우터 콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 아우터 콜렉터는 상기 축방향으로 상기 스테이터의 상기 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 상기 제1 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 이너 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터는 상기 제2 영역과 상기 제5 영역의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 아우터 콜렉터와 제1 이너 콜렉터는 이격되어 배치되고, 제2 아우터 콜렉터와 제2 이너 콜렉터는 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2 영역, 상기 제5 영역, 상기 제1 이너 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터는 축방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 측을 향하여 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제1 절곡부는 축방향과 수직한 방향으로 상기 제1 이너 콜렉터와 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 제1 절곡부는 축방향과 수직한 방향으로 상기 홀센서와 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 축방향과 수직한 평면상에 배치되고, 상기 제3 영역은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 수직하게 배치될 수 있다.
상기 제4 영역 및 상기 제5 영역은 축방향과 수직한 평면상에 배치되고, 상기 제6 영역은 상기 제4 영역 및 상기 제5 영역에 수직하게 배치될 수 있다.
상기 제2 영역은 내측면과 외측면을 포함하고, 상기 내측면은 곡면을 포함하고, 상기 외측면은 축방향에 수직한 방향으로 외측으로 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제4 영역은 내측면과 외측면을 포함하고, 상기 내측면은 곡면을 포함하고, 상기 외측면은 축중심에서 수직한 방향으로 외측으로 돌출되는 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 이너 콜렉터는 상기 제2 영역에 대응하여 배치되는 제7 영역과, 상기 제7 영역에서 상기 제1 측을 향하여 절곡되는 제8 영역과, 상기 제8 영역에서 축방향에 수직한 방향으로 절곡되는 제9 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2 이너 콜렉터는 상기 제5 영역에 대응하여 배치되는 제10 영역과, 상기 제5 영역에서 상기 제2 측을 향하여 절곡되는 제11 영역과, 상기 제11 영역에서 축방향에 수직한 방향으로 절곡되는 제12 영역을 포함할 수 있다.
실시예는, 로터와, 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 일 측에 배치되어 상기 스테이터로부터 자계를 획득하는 제1 아우터 콜렉터와, 상기 제1 아우터 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 상기 제1 아우터 콜렉터와 이격되어 배치된 제1 이너 콜렉터 및 상기 제1 이너 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 배치되는 제1 홀 센서 유닛을 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 아우터 콜렉터는 상기 스테이터로부터 이격되어 배치되고, 상기 제1 이너 콜렉터는 상기 제1 아우터 콜렉터로부터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 스테이터로부터 획득한 자계는 상기 제1 아우터 콜렉터 및 상기 제1 이너 콜렉터를 거쳐 상기 제1 홀 센서 유닛에 전달되고, 축방향의 외부 자계는 축방향으로 상기 제1 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제1 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나갈 수 있다.
상기 제1 아우터콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고, 축방향의 외부 자계는 상기 제1 영역에서 수집되어 상기 제2 영역을 거쳐 상기 제3 영역에서 외부로 빠져나갈 수 있다.
축방향과 수직인 방향의 외부 자계는 축방향과 수직인 방향으로 상기 제1 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제1 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나갈 수 있다.
상기 제1 아우터콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 제2 측을 향하여 절곡되는 제1 절곡부를 포함하고, 축방향과 수직인 방향의 외부 자계는 상기 제1 절곡부에서 수집될 수 있다.
상기 스테이터의 타 측에 배치되어 상기 스테이터로부터 자계를 획득하는 제2 아우터 콜렉터와, 상기 제2 아우터 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 상기 제2 아우터 콜렉터와 이격되어 배치된 제2 이너 콜렉터 및 상기 제1 이너 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 배치되는 제2 홀 센서 유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 아우터 콜렉터는 상기 스테이터로부터 이격되어 배치되고, 상기 제2 이너 콜렉터는 상기 제2 아우터 콜렉터로부터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 스테이터로부터 획득한 자계는 상기 제2 아우터 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터를 거쳐 상기 제1 홀 센서 유닛 및 상기 제2 홀 센서 유닛에 전달되고, 축방향의 외부 자계는 상기 제2 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제2 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나갈 수 있다.
상기 제2 아우터 콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함하고, 축방향의 외부 자계는 상기 제6 영역에서 수집되어 상기 제5 영역을 거쳐 상기 제4 영역에서 외부로 빠져나갈 수 있다.
축방향과 수직인 방향의 외부 자계는 축방향과 수직인 방향으로 상기 제2 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제2 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나갈 수 있다.
상기 제2 아우터 콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함하고, 상기 제5 영역은 상기 제2 측을 향하여 절곡되는 제2 절곡부를 포함하고, 축방향과 수직인 방향의 외부 자계는 상기 제2 절곡부에서 수집될 수 있다.
실시예는, 아우터 콜렉터가 외부 자계에 대해 쉴드 역할을 하여, 홀 센서에 미치는 외부 자계의 영향을 줄이는 이점이 있다.
실시예는, 축방향의 외부 자계 뿐만니라, 축방향과 수직인 방향의 외부 자계가 홀 센서에 영향을 미치는 것을 방지하는 이점이 있다.
실시예는, 아우터 콜렉터와 이너 콜렉터가 분리되어, 보다 효과적으로, 외부 자계를 흘려 보낼 수 있는 이점이 있다.
실시예는, 아우터 콜렉터와 이너 콜렉터가 분리되어, 조립이 용이한 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서 도시한 센서 장치의 로터와, 스테이터와, 콜렉터들을 도시한 도면,
도 3은 제1 아우터 콜렉터와 제2 아우터 콜렉터를 도시한 사시도,
도 4는 제1 아우터 콜렉터를 도시한 사시도,
도 5는 제1 아우터 콜렉터의 평면도,
도 6은 제2 아우터 콜렉터를 도시한 사시도,
도 7은 제2 아우터 콜렉터의 평면도,
도 8은 제1 아우터 콜렉터와 제1 이너 콜렉터를 도시한 사시도,
도 9는 제2 아우터 콜렉터와 제2 이너 콜렉터를 도시한 사시도,
도 10은 로터와 스테이터에 의해 형성되는 자기의 흐름을 도시한 도면,
도 11은 축방향으로 작용하는 외부 자계의 흐름을 도시한 도면,
도 12는 축방향과 수직인 방향으로 작용하는 외부 자계의 흐름을 도시한 도면,
도 13은 하우징에 제1 이너 콜렉터 및 제2 이너 콜렉터가 장착되는 상태를 도시한 도면,
도 14는 하우징에 제1 아우터 콜렉터 및 제2 아우터 콜렉터가 장착되는 상태를 도시한 도면,
도 15는 하우징에 제1 아우터 콜렉터 및 제2 아우터 콜렉터가 장착이 완료된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 센서 장치의 축 방향과 수직한 방향을 반경 방향이라 하고, 축중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라 부른다.
도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 도시한 센서 장치의 로터(100)와, 스테이터(200)와, 콜렉터들을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 센서 장치는 로터(100)와, 스테이터(200), 제1 아우터 콜렉터(300)와, 제2 아우터 콜렉터(400)와 제1 이너 콜렉터(500)와, 제2 이너 콜렉터(600)와, 홀 센서(700)를 포함할 수 있다. 도면에서 x축은 축방향과 수직인 방향을 나타내며, y축은 축방향과 수직인 방향으로 x축이 나타내는 방향과 수직인 방향이며, z축은 축방향을 나타낸다.
여기서, 스테이터(200)는 출력축(미도시)과 연결되고, 스테이터(200)에 적어도 일부가 회전 가능하게 배치되는 로터(100)는 입력축(미도시)과 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 로터(100)는 스테이터(200)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이하, 내측이라 함은 상기 반경방향을 기준으로 중심을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
로터(100)는 마그넷을 포함할 수 있다. 마그넷은 스테이터(200)의 내측에 배치될 수 있다. 마그넷은 별도의 홀더를 통해 입력축과 연결될 수 있다.
스테이터(200)의 외측에 하우징(10)이 배치된다. 하우징(10)은 상부 하우징(11)과 하부 하우징(12)을 포함할 수 있다. 스테이터(200)와, 제1 아우터 콜렉터(300)와, 제2 아우터 콜렉터(400)와 제1 이너 콜렉터(500)와, 제2 이너 콜렉터(600)는 하우징(10)에 고정될 수 있다.
제1 아우터 콜렉터(300)는 축방향으로 스테이터(200)의 제1 측에서 제2 측을 향하여 걸쳐 배치될 수 있다. 제2 아우터 콜렉터(400)는 축방향으로 스테이터(200)의 제2 측에서 제1 측을 향하여 걸쳐 배치될 수 있다. 제1 측이라 함은, 축방향으로 스테이터(200)의 일측을 나타내며, 제2 측이라 함은 축방향으로 스테이터(200)의 타측을 나타낸다.
제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)는 각각 홀 센서(700)와 대응되게 배치된다.
홀 센서(700)는 제1 홀 센서 유닛(710)과 제2 홀 센서 유닛(720)을 포함할 수 있다.
제1 홀 센서 유닛(710)와 제2 홀 센서 유닛(720)은 제1 이너 콜렉터(500)와 제2 이너 콜렉터(600) 사이에 배치되어, 각각 스테이터(200)와 로터(100) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출한다. 제1 홀 센서 유닛(710) 및 제2 홀 센서 유닛(720)은 Hall IC일 수 있다. 검출된 자기장의 변화를 기반으로 센서 장치는 토크를 측정한다.
제1 아우터 콜렉터(300)와 제2 아우터 콜렉터(400)는 위치가 다를 뿐, 형상과 크기가 동일할 수 있다. 제1 이너 콜렉터(500)와 제2 이너 콜렉터(600)도 위치가 다를 뿐 형상과 크기가 동일할 수 있다.
축방향을 기준하여, 제1 이너 콜렉터(500)와 제2 이너 콜렉터(600)는 각각 제1 아우터 콜렉터(300)와 제2 아우터 콜렉터(400) 사이에 위치한다. 때문에 제1 이너 콜렉터(500)와 제2 이너 콜렉터(600)는 상대적으로 제1 아우터 콜렉터(300)와 제2 아우터 콜렉터(400)보다 축방향으로 작용하는 외부 자계의 영향을 덜 받는다.
축방향으로 제1 이너 콜렉터(500)는 제1 아우터 콜렉터와 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 축방향으로 제2 이너 콜렉터(600)는 제2 아우터 콜렉터와 이격되어 배치될 수 있다.
제1 아우터 콜렉터(300) 또는 제2 아우터 콜렉터(400)는 로터(100)와 스테이터(200) 사이에서 발생하는 자계의 흐름을 제1 이너 콜렉터(500) 또는 제2 이너 콜렉터(600)로 안내한다. 또한, 제1 아우터 콜렉터(300) 또는 제2 아우터 콜렉터(400)는 외부 자계의 흐름이 홀 센서(700)로 흐르지 않고 외부로 빠져나가도록 안내하는 역할을 한다.
제1 이너 콜렉터(500)와 제2 이너 콜렉터(600)는 로터(100)와 스테이터(200) 사이에서 발생하는 자기 흐름을 홀 센서(700)에 전달하는 역할을 한다.
도 3은 제1 아우터 콜렉터(300)와 제2 아우터 콜렉터(400)를 도시한 사시도이고, 도 4는 제1 아우터 콜렉터(300)를 도시한 사시도이고, 도 5는 제1 아우터 콜렉터(300)의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 아우터 콜렉터(300)는, 제1 영역(310)과, 제2 영역(320)과, 제3 영역(330)과, 제1 절곡부(340)를 포함한다.
제1 영역(310)은 스테이터(200)의 제1 측에 위치한다. 제1 영역(310)은 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 제2 영역(320)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 축방향으로 스테이터(200)는 제1 영역(310)과 제2 영역(320) 사이에 배치될 수 있다.
제2 영역(320)은 축방향으로 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 제3 영역(330)은 제1 영역(310)과 제2 영역(320)을 연결한다. 제1 절곡부(340)는 제2 영역(320)의 단부에서 제1 측을 향하여 절곡된다.
제1 영역(310), 제2 영역(320), 제3 영역(330) 및 제1 절곡부(340)를 그 기능, 위치 및 형상에 따라 구분하여 설명하였으나. 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제1 영역(310)은 축방향에 수직인 평면상에 배치될 있다. 제1 영역(310)은 내측면(311)과 외측면(312)과 제1 돌출부(350)를 포함할 수 있다. 내측면(311)은 곡면을 포함한다. 내측면(311)의 곡률중심은 센서 장치의 축 중심과 일치할 수 있다. 외측면(312)도 곡면을 포함할 수 있다. 제1 돌출부(350)는 축방향과 수직한 방향으로 외측으로 돌출된다.
제2 영역(320)은 축방향에 수직인 평면상에 배치될 수 있다. 제2 영역(320)은 축방향으로 제1 영역(310)과 이격되어 배치된다.
축방향에서 바라볼 때, 제1 영역(310)과 제2 영역(320)은 서로 오버랩되지 않게 배치된다. 제1 영역(310)은 스테이터(200)와 오버랩되게 배치되지만, 제2 영역(320)은 스테이터(200)와 오버랩되지 않게 배치된다. 제2 영역(320)은 반경방향으로 제1 영역(310)보다 외측에 위치한다.
제3 영역(330)은 제1 영역(310)의 일측단부와 제2 영역(320)의 일측단부를 연결한다.
제1 절곡부(340)는 스테이터(200)의 제1 측을 향하도록 제2 영역(320)의 타측단부에서 절곡되어 형성된다.
도 6은 제2 아우터 콜렉터(400)를 도시한 사시도이고, 도 7은 제2 아우터 콜렉터(400)의 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 아우터 콜렉터(400)는, 제4 영역(410)과, 제5 영역(420)과, 제6 영역(430)과, 제2 절곡부(440)를 포함한다.
제4 영역(410)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 제4 영역(410)은 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되게 배치된다. 제4 영역(410)은 스테이터(200)의 제2 측에 위치한다. 축방향으로 스테이터(200)는 제4 영역(410)과 제5 영역(420) 사이에 배치될 수 있다.
제5 영역(420)은 축방향으로 스테이터(200)와 축방향으로 오버랩되지 않게 배치된다. 제6 영역(430)은 제4 영역(410)과 제5 영역(420)을 연결한다. 제2 절곡부(440)는 제5 영역(420)의 단부에서 제2 측을 향하여 절곡된다.
제4 영역(410), 제5 영역(420), 제6 영역(430) 및 제2 절곡부(440)를 그 기능, 위치 및 형상에 따라 구분하여 설명하였으나. 서로 연결된 하나의 부재일 수 있다.
제4 영역(410)은 축방향에 수직인 평면상에 배치될 있다. 제4 영역(410)은 내측면(411)과 외측면(412)과 제2 돌출부(450)를 포함할 수 있다. 내측면(411)은 곡면을 포함한다. 내측면(411)의 곡률중심은 센서 장치의 축 중심과 일치할 수 있다. 외측면(412)도 곡면을 포함할 수 있다. 제2 돌출부(450)는 축방향과 수직한 방향으로 외측으로 돌출된다.
제5 영역(420)은 축방향에 수직인 평면상에 배치될 수 있다. 제5 영역(420)은 축방향으로 제5 영역(410)과 이격되어 배치된다.
축방향에서 바라볼 때, 제4 영역(410)과 제5 영역(420)은 서로 오버랩되지 않게 배치된다. 제4 영역(410)은 스테이터(200)와 오버랩되게 배치되지만, 제5 영역(420)은 스테이터(200)와 오버랩되지 않게 배치된다. 제5 영역(420)은 반경방향으로 제4 영역(410)보다 외측에 위치한다.
제6 영역(430)은 제4 영역(410)의 일측단부와 제5 영역(420)의 일측단부를 연결한다.
제2 절곡부(440)는 스테이터(200)의 제2 측을 향하도록 제5 영역(420)의 타측단부에서 절곡되어 형성된다.
도 8은 제1 아우터 콜렉터(300)와 제1 이너 콜렉터(500)를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제1 이너 콜렉터(500)는 제7 영역(510)과, 제8 영역(520)과, 제9 영역(530)을 포함할 수 있다.
제7 영역(510)은 축방향과 수직 방향인 평면 상에 배치된다. 제7 영역(510)은 제2 영역(320)에 대응하여 배치된다. 축방향으로 제7 영역(510)은 제2 영역(320)에 오버랩되게 배치된다. 축방향으로 제7 영역(510)은 제2 영역(320)에 이격되어 배치될 수 있다.
제8 영역(520)은 제7 영역(510)의 양 단부에서 제1 측을 향하여 절곡된다. 제8 영역(520)은 제7 영역(510)에 수직하게 배치될 수 있다. 제9 영역(530)은 제8 영역(520)에서 축방향에 수직한 방향으로 절곡된다. 제9 영역(530)은 축방향과 수직 방향인 평면 상에 배치된다. 제9 영역(530)은 홀 센서(700)를 마주보고 배치된다.
도 9는 제2 아우터 콜렉터(400)와 제2 이너 콜렉터(600)를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 제2 이너 콜렉터(600)는 제10 영역(610)과, 제11 영역(620)과, 제12 영역(630)을 포함할 수 있다.
제10 영역(610)은 축방향과 수직 방향인 평면 상에 배치된다. 제10 영역(610)은 제4 영역(410)에 대응하여 배치된다. 축방향으로 제10 영역(610)은 제4 영역(410)에 오버랩되게 배치된다. 축방향으로 제10 영역(610)은 제4 영역(410)에 이격되어 배치될 수 있다.
제11 영역(620)은 제10 영역(610)에서 제2 측을 향하여 절곡된다. 제11 영역(620)은 제10 영역(610)에 수직하게 배치될 수 있다. 제11 영역(620)은 제10 영역(610)에서 축방향에 수직한 방향으로 절곡된다. 제12 영역(630)은 축방향과 수직 방향인 평면 상에 배치된다. 제12 영역(630)은 홀 센서(700)를 마주보고 배치된다.
이러한 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)는 각각 축방향으로 제2 영역(320)과 제5 영역(420) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제2 영역(320), 제5 영역(420), 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)는 축방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
도 10은 로터와 스테이터(200)에 의해 형성되는 자계(M)의 을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 로터와 스테이터(200)에 의해 형성되는 자계(M)는 제1 아우터 콜렉터(300)와 제1 이너 콜렉터(500)를 거쳐 제2 아우터 콜렉터(400)를 향하여 흐른다. 구체적으로, 로터(100)와 스테이터(200)에 의해 형성되는 자계(M)는 제1 영역(310)에서 수집되어 제3 영역(330)을 거쳐 제2 영역(320)으로 흐른다. 제2 영역(320)의 자계(M)는 제1 이너 콜렉터(500)로 흐른다. 제1 이너 콜렉터(500)의 자계(M)의 일부는 홀 센서(700)로 흐르고, 자계(M)의 다른 일부는 제2 아우터 콜렉터(400)의 제5 영역(420)에서 수집된다. 제5 영역(420)의 자계(M)는 제6 영역(430)을 거처 제4 영역(410)으로 흐르고, 제4 영역(410)으로 흐른 자계(M)는 스테이터(200)로 흐른다.
도 11은 축방향으로 작용하는 외부 자계(M1,M2)의 흐름을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M1)는 제1 아우터 콜렉터(300)를 거쳐 외부로 빠져 나갈 수 있다. 구체적으로, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M1)는 제1 아우터 콜렉터(300)의 제1 영역(310)에서 수집된다. 제1 영역(310)에서 수집된 외부 자계(M1)는 제3 영역(330)을 거쳐 제2 영역(320)으로 흐르고, 제2 영역(320)의 외부 자계(M1)는 외부로 빠져 나간다.
또한, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M2)는 제2 아우터 콜렉터(400)를 거쳐 외부로 빠져 나갈 수 있다. 구체적으로, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M2)는 제2 아우터 콜렉터(400)의 제4 영역(410)에서 수집된다. 제4 영역(410)에서 수집된 외부 자계(M2)는 제6 영역(430)을 거쳐 제5 영역(420)으로 흐르고, 제5 영역(420)의 외부 자계(M2)는 외부로 빠져 나간다.
이처럼 센서 장치의 축방향으로 작용하는 외부 자계(M1,M2)는 제1 아우터 콜렉터(300) 또는 제2 아우터 콜렉터(400)를 통해 홀 센서(700)에 영향을 미치지 않고 외부로 빠져 나가기 때문에, 외부 자계(M1,M2)에 의한 센싱값의 변화를 최소화할 수 있다.
한편, 제1 절곡부(340)는 축방향과 수직한 방향으로 홀 센서(700)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고 제1 절곡부(340)는 축방향과 수직한 방향으로 제1 이너 콜렉터(500)와 오버랩되게 배치될 수 있다.
제2 절곡부(440)도 축방향과 수직한 방향으로 홀 센서(700)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고 제2 절곡부(440)는 축방향과 수직한 방향으로 제2 이너 콜렉터(600)와 오버랩되게 배치될 수 있다.
이는 제1 절곡부(340) 또는 제2 절곡부(440)가 축방향과 수직한 방향으로 작용하는 외부 자계를 수집하여, 외부 자계가 홀 센서(700)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위함이다.
도 12는 축방향과 수직인 방향으로 작용하는 외부 자계(M3,M4)의 흐름을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 축방향과 수직인 방향으로 작용하는 외부 자계(M3)도 제1 아우터 콜렉터(300)를 거쳐 외부로 빠져 나갈 수 있다. 구체적으로, 축방향과 수직인 방향으로 작용하는 외부 자계(M3)는 제1 아우터 콜렉터(300)의 제1 절곡부(340)에서 수집된다. 제1 절곡부(340)에서 수집된 외부 자계(M3)는 제2 영역(320)을 거쳐 제3 영역(330)으로 흐르고, 제3 영역(330)의 외부 자계(M3)는 그대로 외부로 빠져 나간다.
또한, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M4)는 제2 아우터 콜렉터(400)를 거쳐 외부로 빠져 나갈 수 있다. 구체적으로, 축방향으로 작용하는 외부 자계(M4)는 제2 아우터 콜렉터(400)의 제6 영역(430)에서 수집된다. 제6 영역(430)에서 수집된 외부 자계는 제6 영역(430)을 거쳐 제5 영역(420)으로 흐르고, 제5 영역(420)의 외부 자계(M3)는 제2 절곡부(440)로 흐른다. 제2 절곡부(440)의 외부 자계(M3)는 외부로 빠져 나간다.
이처럼 센서 장치의 축방향과 수직인 방향으로 작용하는 외부 자계(M3,M4)도 제1 아우터 콜렉터(300) 또는 제2 아우터 콜렉터(400)를 통해 홀 센서(700)에 영향을 미치지 않고 외부로 빠져 나가기 때문에, 외부 자계에 의한 센싱값의 변화를 최소화할 수 있다.
아래 표1은 비교예에 따른 센서 장치에서 외부 자계에 따른 센싱값의 오프셋과 실시예에 따른 센서 장치에서 외부 자계에 따른 센싱값을 비교한 것이다.
여기서. 비교예는, 스테이터(200)의 제1 측과 제2 측에 구분되어 배치된 콜렉터를 포함하는 센서 장치로서, 홀 센서(700)를 향하는 레그가 일체로 형성된 콜렉터를 포함하는 센서 장치이다.
표1 에서 도시한 바와 같이, 축방향과 수직한 방향(제1 방향(x), 제2 방향(y))으로 작용하는 외부 자계의 경우, 비교예의 센싱값의 오프셋과 실시예의 센싱값의 오프셋이 거의 동등하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러나 축방향으로 작용하는 외부 자계의 경우, 실시예에 따른 센서 장치의 오프셋이 비교예에 따른 센싱값의 오프셋의 1/10 수준으로 매우 낮게 나타나, 실시예가 비교예에 비하여 상대적으로 축방향으로 작용하는 외부 자계의 영향이 작은 것을 확인할 수 있다.
비교예 실시예
외부 자계에 대응한 센싱값의 오프셋(deg) 제1 방향(x) 0.00deg 0.00deg
제2 방향(y) 0.02deg 0.02deg
축방향(z) 0.40deg 0.04deg
도 13은 하우징(10)에 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)가 장착되는 상태를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)가, 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)와 별품으로 구성되어 조립이 용이한 이점이 있다.
센서 장치의 조립과정에서, 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)가, 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)보다 먼저 하우징(10)에 조립될 수 있다. 하우징(10)은 제1 이너 콜렉터(500) 또는 제2 이너 콜렉터(600)가 삽입되는 홀(10a)을 포함할 수 있다. 제1 이너 콜렉터(500)는 스테이터(200)의 제1 측을 향하여 조립되고, 제2 이너 콜렉터(600)는 스테이터(200)의 제2 측을 향하여 조립될 수 있다.
도 14는 하우징(10)에 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)가 장착되는 상태를 도시한 도면이고, 도 15는 하우징(10)에 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)가 장착이 완료된 상태를 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)가 하우징(10)에 조립된 상태에서, 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)가 하우징(10)에 조립될 수 있다. 제1 아우터 콜렉터(300)는 제1 이너 콜렉터(500)와 정렬되도록 축방향과 수직한 방향으로 하우징(10)에 삽입될 수 있다. 제2 아우터 콜렉터(400)도 제2 이너 콜렉터(600)와 정렬되도록 축방향과 수직한 방향으로 하우징(10)에 삽입될 수 있다.
이처럼, 제1 아우터 콜렉터(300) 및 제2 아우터 콜렉터(400)와, 제1 이너 콜렉터(500) 및 제2 이너 콜렉터(600)가 분리되어 조립되기 때문에 조립이 간편한 이점이 있다.
전술된 실시예는 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 일 측에 배치되는 제1 아우터 콜렉터와 제2 아우터 콜렉터;
    상기 제1 아우터 콜렉터 및 상기 제2 아우터 콜렉터의 사이에 배치되는 제1 이너 콜렉터 및 제2 이너 콜렉터; 및
    상기 제1 이너 콜렉터와 상기 제2 이너 콜렉터 사이에 배치되는 홀 센서; 를 포함하는 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 아우터 콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 아우터 콜렉터는 상기 축방향으로 상기 스테이터의 상기 제2 측에 위치되는 제4 영역, 상기 스테이터의 상기 제1 측에 위치되는 제5 영역 및 상기 제4 영역과 상기 제5 영역을 연결하는 제6 영역을 포함하는, 센서 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 이너 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터는 상기 제2 영역과 상기 제5 영역의 사이에 배치되는 센서 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    제1 아우터 콜렉터와 제1 이너 콜렉터는 이격되어 배치되고, 제2 아우터 콜렉터와 제2 이너 콜렉터는 이격되어 배치되는 센서 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 영역, 상기 제5 영역, 상기 제1 이너 콜렉터 및 상기 제2 이너 콜렉터는 축방향으로 오버랩되는 센서 장치.
  6. 로터;
    상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 일 측에 배치되어 상기 스테이터로부터 자계를 획득하는 제1 아우터 콜렉터;
    상기 제1 아우터 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 상기 제1 아우터 콜렉터와 이격되어 배치된 제1 이너 콜렉터; 및
    상기 제1 이너 콜렉터로부터 자계를 획득하도록 배치되는 제1 홀 센서 유닛;을 포함하는 센서 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 아우터 콜렉터는 상기 스테이터로부터 이격되어 배치되고,
    상기 제1 이너 콜렉터는 상기 제1 아우터 콜렉터로부터 이격되어 배치되는, 센서 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 스테이터로부터 획득한 자계는 상기 제1 아우터 콜렉터 및 상기 제1 이너 콜렉터를 거쳐 상기 제1 홀 센서 유닛에 전달되고,
    축방향의 외부 자계는 축방향으로 상기 제1 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제1 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나가는 센서 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 아우터 콜렉터는 축방향으로 상기 스테이터의 제1 측에 위치되는 제1 영역, 상기 스테이터의 제2 측에 위치되는 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제3 영역을 포함하고,
    축방향의 외부 자계는 상기 제1 영역에서 수집되어 상기 제2 영역을 거쳐 상기 제3 영역에서 외부로 빠져나가는 센서 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    축방향과 수직인 방향의 외부 자계는 축방향과 수직인 방향으로 상기 제1 아우터 콜렉터의 일측에서 수집되어 상기 제1 아우터 콜렉터의 타측으로 빠져나가는 센서 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309463A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh シャフトに加えられるトルクを測定する装置
KR20170045229A (ko) * 2014-08-28 2017-04-26 본스인코오포레이티드 토크 각을 측정하기 위한 얇은 센서
KR20210034092A (ko) * 2018-08-15 2021-03-29 발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아 토크 센서 장치, 토크 결정 방법, 스테이터 및 스테이터 구성체
KR20210127749A (ko) * 2019-02-25 2021-10-22 무빙 마그네트 테크놀로지스 스티어링 칼럼의 비틀림 감지용 위치 센서
WO2022043007A1 (de) * 2020-08-26 2022-03-03 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensorvorrichtung, flussleiteranordnung und flussleiter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309463A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh シャフトに加えられるトルクを測定する装置
KR20170045229A (ko) * 2014-08-28 2017-04-26 본스인코오포레이티드 토크 각을 측정하기 위한 얇은 센서
KR20210034092A (ko) * 2018-08-15 2021-03-29 발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아 토크 센서 장치, 토크 결정 방법, 스테이터 및 스테이터 구성체
KR20210127749A (ko) * 2019-02-25 2021-10-22 무빙 마그네트 테크놀로지스 스티어링 칼럼의 비틀림 감지용 위치 센서
WO2022043007A1 (de) * 2020-08-26 2022-03-03 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensorvorrichtung, flussleiteranordnung und flussleiter

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