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KR102719829B1 - 센싱 장치 - Google Patents

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KR102719829B1
KR102719829B1 KR1020240053113A KR20240053113A KR102719829B1 KR 102719829 B1 KR102719829 B1 KR 102719829B1 KR 1020240053113 A KR1020240053113 A KR 1020240053113A KR 20240053113 A KR20240053113 A KR 20240053113A KR 102719829 B1 KR102719829 B1 KR 102719829B1
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KR
South Korea
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tooth
stator
teeth
sensing device
magnet
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KR1020240053113A
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변성욱
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩 되도록 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수 개의 제1 투스와 복수 개의 제3 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고, 상기 복수 개의 제1 투스 중 하나는 상기 복수 개의 제2 투스 중 하나와 상기 반경 방향으로 오버랩 되도록 배치되고, 상기 마그넷은 상기 복수 개의 제1 투스와 상기 복수 개의 제3 투스 사이에 배치되는 센싱 장치를 제공할 수 있다.

Description

센싱 장치{APPARATUS FOR SENSING}
실시예는 센싱 장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 시스템(Electronic Power System, 이하, 'EPS'라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행을 가능하게 한다.
EPS는 적절한 토크를 제공하기 위하여, 조향축의 토크, 조향각 등을 측정하는 센서 조립체를 포함한다. 상기 센서 조립체는 조향축에 걸리는 토크를 측정하는 토크 센서와 조향축의 각가속도를 측정하는 인덱스 센서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 조향축은 핸들에 연결되는 입력축, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 포함할 수 있다.
상기 토크 센서는 토션바의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고 인덱스 센서는 출력축의 회전을 감지하여, 조향축의 각가속도를 측정한다. 상기 센서 조립체에서, 상기 토크 센서와 인덱스 센서는 함께 배치되어 일체로 구성될 수 있다.
상기 토크 센서는 하우징, 로터, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 콜렉터를 포함하여 상기 토크를 측정할 수 있다.
이때, 상기 토크 센서는 마그네틱 타입의 구조로서, 상기 콜렉터가 스테이터 투스의 외측에 배치되는 구조로 제공될 수 있다.
그러나, 외부의 자기장이 생성될 때, 상기 구조에서 상기 콜렉터가 외부 자기장의 통로 역할을 수행하기 때문에, 홀 아이씨(Hall IC)의 자속 값에 영향을 주는 문제가 있다. 그에 따라, 상기 토크 센서의 출력값에 변화가 발생하여 토션바의 비틀림 정도를 정확히 측정할 수 없는 문제가 발생한다.
특히, 차량에 전장화가 많아짐에 따라 외부 자계에 의해 상기 토크 센서가 영향을 받을 수 있는 경우가 많아지기 때문에, 외부 자계에 영향을 받지 않는 토크 센서가 요청되고 있는 실정이다.
실시예는 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 회피할 수 있는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 실시예는, 센싱 방치의 측면에서 유입되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 회피할 수 있는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는 콜렉터의 개수를 줄이고, 구조를 단순화하는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는, 외부 자기장이 콜렉터로 흘러 자계 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있는 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩 되도록 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수 개의 제1 투스와 복수 개의 제3 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고, 상기 복수 개의 제1 투스 중 하나는 상기 복수 개의 제2 투스 중 하나와 상기 반경 방향으로 오버랩 되도록 배치되고, 상기 마그넷은 상기 복수 개의 제1 투스와 상기 복수 개의 제3 투스 사이에 배치되는 센싱 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디 및 상기 제1 바디와 연결된 제1 투스, 상기 제1 바디에서 내측으로 돌출된 연장부, 상기 연장부에 연결되는 제3 투스를 포함하고, 상기 제 2 스테이터 투스는 제2 바디 및 상기 제2 바디와 연결된 제2 투스를 포함하며, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스는 반경 방향으로 오버랩되고, 상기 마그넷은 상기 제1 투스와 상기 제2 투스 사이에 배치되고, 상기 제1 스테이터 투스의 중심에서 상기 제1 투스까지의 최단거리는 상기 제1 스테이터의 중심에서 상기 제3 투스까지의 최단거리보다 큰 센싱 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 스테이터 투스를 포함하는 스테이터 및 마그넷을 포함하는 로터를 포함하며, 상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스는 복수 개의 제1 투스와 복수 개의 제3 투스를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고, 상기 마그넷은 상기 복수 개의 제1 투스와 상기 복수 개의 제3 투스 사이 및 상기 복수 개의 제1 투스와 상기 복수 개의 제2 투스 사이에 배치되고, 상기 복수 개의 제3 투스가 이루는 직경은 상기 복수 개의 제1 투스가 이루는 직경보다 작고, 상기 복수 개의 제2 투스가 이루는 직경은 상기 복수 개의 제1 투스가 이루는 직경보다 작은 센싱 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터는 스테이터 홀더 및 상기 스테이터 홀더와 결합된 스테이터 바디를 포함하고, 상기 제1 스테이터 투스 및 상기 제2 스테이터 투스는 상기 스테이터 바디에 각각 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터 바디는, 상기 제1 투스가 관통하는 제1 홀과, 상기 제2 투스가 관통하는 제2 홀과, 상기 제3 투스가 관통하는 제3 홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 투스. 상기 제3 투스는 가상의 제1 원주 상에 배치되고, 상기 제1 투스는 상기 가상의 제1 원주와 다른 가상의 제2 원주 상에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 투스. 상기 제2 투스 및 상기 제3 투스는 동심원 상에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 투스의 하단의 원주방향 폭은 상기 제1 투스의 하단의 원주방향 폭보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 투스의 하단의 원주방향 폭은 상기 제2 투스의 하단의 원주방향 폭보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 투스와 상기 제2 투스는 상기 스테이터의 원주 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 스테이터 투스는 상기 제1 투스와 연결된 제1 바디와 상기 제1 바디에서 연장되어 상기 제3 투스와 연결되는 연장부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 스테이터 투스는 상기 제1 투스와 연결된 제1 바디를 포함하고, 상기 제2 스테이터 투스는 상기 제2 투스와 연결된 제2 바디를 포하하고, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 배치되는 센서를 더 포함하고, 상기 제2 바디는 상기 센서를 향하여 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 콜렉터는 상기 돌출부와 상기 센서 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이에 배치되는 센서를 더 포함하고, 상기 제2 바디는 상기 센서를 향하여 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 콜렉터는 상기 돌출부와 상기 센서 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 투스. 상기 제2 투스 및 상기 제3 투스는 각각 복수 개일 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 센싱 장치는 한 쌍의 스테이터 투스 사이에 콜렉터를 배치하고, 상기 콜렉터 사이에 센서를 배치하기 때문에, 토크 측정시 외부에서 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.
또한, 반경 방향으로 상호 이격되게 배치되는 제1 스테이터 투스의 제1 투스와 제2 스테이터 투스의 제2 투스를 오버랩되게 배치하고, 마그넷을 상기 제1 투스와 상기 제2 투스 사이에서 회전시킴으로써, 상기 제1 투스와 상기 제2 투스가 서로 다른 극으로 대전시킬 수 있다.
또한, 수집되는 플럭스의 크기를 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 생성되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.
또한, 센싱 장치의 측면에서 유입되는 외부 자기장에 의한 자계 간섭을 방지 또는 최소화할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서 도시한 센싱 장치를 나타내는 분해사시도,
도 3은 도 1의 A-A를 기준으로 도시한 센싱 장치를 단면사시도.
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도,
도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 분해사시도,
도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도,
도 7은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도,
도 8은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도,
도 9 및 도 10은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도,
도 11은 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고,
도 12는 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도,
도 13은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 나타내는 평면도,
도 14는 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면,
도 15는 제2 각도를 도시한 도면,
도 16은 제3 각도를 도시한 도면,
도 17은 제1 각도, 제2 각도 및 제3 각도 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프,
도 18은 로터의 분해사시도,
도 19는 마그넷을 도시한 도면,
도 20은 마그넷의 평면도,
도 21은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도,
도 22는 제1 스테이터 투스를 도시한 사시도,
도 23은 제2 스테이터 투스를 도시한 사시도,
도 24는 제1 스테이터 투스의 평면도,
도 25는 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도,
도 26은 동심원 상에 배치되는 제1 투스와 제2 투스와 제3 투스를 도시한 도면,
도 27은 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도,
도 28은 제3 투스로 안내되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스의 단면도,
도 29는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 센서와 콜렉터의 측단면도,
도 30은 콜렉터를 도시한 도면,
도 31은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 콜렉터를 도시한 도면,
도 32는 회로기판을 도시한 도면,
도 33은 하우징의 커넥터 하우징과 핀을 도시한 단면도,
도 34는 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면,
도 35는 스테이터 홀더에 설치된 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면,
도 36은 메인 기어와 맞물리는 제1 기어와 제2 기어를 도시한 도면,
도 37은 스테이터 투스에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면,
도 38은 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 센서의 회피 상태를 도시한 도면,
도 39는 y’축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1,2 스테이터 투스의 회피 상태를 도시한 도면,
도 40은 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프,
도 41은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 도시한 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A를 기준으로 도시한 센싱 장치를 단면사시도이다. 도 1 및 2에서 z 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치(1)는 스테이터(100), 스테이터(100)에 일부가 배치되는 로터(200), 센서(500), 센서(500)와 전기적으로 연결된 회로기판(600), 회로기판(600)이 결합된 하우징(700), 제1 부재(800) 및 제2 부재(900)를 포함할 수 있다.
여기서, 스테이터(100)는 출력축(미도시)과 연결되고, 스테이터(100)에 적어도 일부가 회전 가능하게 배치되는 로터(200)는 입력축(미도시)과 연결될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
이때, 상기 로터(200)는 스테이터(100)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이하, 내측이라 함은 상기 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 스테이터를 나타내는 단면도이다.
스테이터(100)는 조향축의 출력축(미도시)과 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 스테이터(100)는 스테이터 홀더(110)와, 스테이터 바디(120)와, 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140)를 포함할 수 있다.
스테이터 홀더(110)는 전동식 조향장치의 출력축(Output shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 스테이터 홀더(110)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 스테이터 홀더(110)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이터 홀더(110)는 상기 출력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
스테이터 홀더(110)는 홈(111)을 포함할 수 있다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면에서 오목하게 형성된다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면을 따라 배치된다. 홈(111)에는 고정부재(도 2의 900)가 삽입된다.
스테이터 홀더(110)는 스테이터 바디(120)와 결합할 수 있다.
스테이터 바디(120)는 스테이터 홀더(110)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 스테이터 바디(120)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 홀더(110)와 결합될 수 있다. 스테이터 바디(120)의 외주면에는 메인기어(121)가 형성될 수 있다. 메인기어(121)는 스테이터 바디(120)의 회전력을 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)에 전달한다.
제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 반경 방향으로 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 스테이터 바디(120)에 고정될 수 있다. 제1 스테이터 투스(130)는 제1 바디(131)와 제1 투스(132)와 제3 투스(133)를 포함한다. 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141)와 제2 투스(142)를 포함한다.
도 7은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 사시도이고, 도 8은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 평면도이고, 도 9 및 도 10은 스테이터의 스테이터 바디를 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 스테이터 바디(120)는 내측부(121)와 외측부(122)와 격판(123)을 포함한다. 내측부(121)와 외측부(122)는 원통 형상이다. 외측부(122)는 반경 방향을 기준으로 내측부(121)의 외측에 이격되게 배치된다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122)를 연결한다. 내측부(121), 외측부(122) 및 격판(123)은 일체일 수 있다. 내측부(121)의 내측에는 스테이터 홀더(110)가 결합될 수 있다. 외측부(122)와 내측부(121) 사이에는 공간(S)이 형성될 수 있다. 격판(123)은 판 형상으로 형성될 수 있다. 격판(123)은 내측부(121)와 외측부(122) 사이에 배치될 수 있다.
공간(S)은 격판(123)에 의해 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구분될 수 있다. 제1 공간(S1)에는 마그넷(230)이 배치되고, 제2 공간(S2)에는 센서(500)가 배치될 수 있다. 격판(123)은 기준선(L1)보다 아래에 배치될 수 있다. 기준선(L1)은 축 방향을 기준으로 외측부(122)의 중심을 지나는 가상의 수평선이다.
한편, 격판(123)은 제1 홀(124)과 제2 홀(125)을 포함할 수 있다. 제1 홀(124)과 제2 홀(125)은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)의 배치를 위한 것이다.
제1 공간(S1)에는 제1 바디(131)와 제2 바디(141)가 배치될 수 있다. 상기 제2 공간(S2)에는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)가 배치될 수 있다.
제1 홀(124)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)는 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제1 홀(124)의 개수는 제1 투스(132)의 개수와 동일하다. 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 인접하게 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 홀(124)은 외측부(122)의 내주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.
제2 홀(125)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 제2 홀(125)은 제1 홀(124)의 내측에 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 투스(142)는 제2 홀(125)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제2 홀(125)의 개수는 제2 스테이터 투스(140)의 제2 투스(142)의 개수와 동일하다. 제2 홀(125)은 내측부(121)의 외주면에 인접하게 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 홀(125)은 내측부(121)의 외주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.
제3 홀(127)은 원주 방향을 따라 상호 이격되어 복수 개가 형성될 수 있다. 제3 홀(127)은 원주 방향을 기준으로, 제2 홀(125)과 제2 홀(125) 사이에 배치될 수 이다. 제3 투스(133)는 제3 홀(127)을 관통하여 제2 공간(S2)에 배치된다. 이때, 제3 홀(127)의 개수는 제1 스테이터 투스(130)의 제3 투스(133)의 개수와 동일할 수 있다. 제3 홀(127)은 내측부(121)의 외주면에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 홀(127)은 내측부(121)의 외주면에 맞닿도록 격판(123)에 형성될 수 있다.
제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는, 스테이터 바디(120)의 내측부(121)의 외주면과 외측부(122)의 내주면 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)는 마그넷(230)의 회전에 의한 대전을 위해 금속 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 스테이터 투스(130)는 본드와 같은 접착부재(미도시)에 의해 외측부(122)의 내주면에 고정될 수 있고, 제2 스테이터 투스(140)는 본드와 같은 접착부재(미도시)에 의해 내측부(121)의 외주면에 고정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 체결부재(미도시) 또는 코킹 방식 등을 통해 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140) 각각은 스테이터 바디(120)에 고정될 수 있다.
격판(123)의 하측으로 보스(126)가 연장되어 배치된다. 보스(126)의 측벽과 외측부(122)는 이격되어 제1 슬롯(U1)을 형성한다. 제1 투스(132)는 제1 슬롯(U1)에 삽입되어 제1 홀(124)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다. 그리고 보스(126)의 측벽과 내측부(121)는 이격되어 제2 슬롯(U2)을 형성한다. 제2 투스(142) 및 제3 투스(133)는 제2 슬롯(U2)에 삽입되어 각각 제2 홀(125) 및 제3 홀(127)을 관통하여 제2 공간부(S2)에 위치한다.
제1 슬롯(U1)은 제1 스테이터 투스(130)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제1 투스(132)를 제1 홀(124)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.
제2 슬롯(U2)은, 제2 스테이터 투스(140)가 스테이터 바디(120)에 결합하는 과정에서, 제2 투스(142) 및 제3 투스(133)을 각각 제2 홀(125) 및 제3 홀(127)로 안내하여, 결합을 용이하게 한다.
도 11은 제1 스테이터 투스를 나타내는 측면도이고, 도 12는 제2 스테이터 투스를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 11을 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 제1 바디(131)와 제1 바디(131)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제1 투스(132)를 포함할 수 있다. 도 5 및 도 12를 참조하면, 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141) 및 제2 바디(141)에서 상호 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수 개의 제2 투스(142)를 포함할 수 있다.
제1 바디(131)의 상면(131a)을 기준으로 제1 바디(131)의 높이(H1)는 제1 투스(132)의 높이(H2)보다 작다. 그리고, 제2 바디(141)의 상면(141a)을 기준으로 제2 바디(141)의 높이(H3)는 제2 투스(142)의 높이(H4)보다 작다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 투스(132)의 높이(H2)는 제2 투스(142)의 높이(H4)가 상이할 수 도 있다.
도 13은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 마그넷을 나타내는 평면도이다.
도 13을 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는 제2 스테이터 투스(140)의 외측에 배치된다. 반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이와 같은 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 배열은 자속 누설을 줄이는 효과가 있다.
도 14는 마그넷의 제1 극과 제2 극을 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 마그넷은 제1 극(230A)과 제2 극(230B)을 포함한다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 마그넷의 원주방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.
제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)을 포함할 수 있다. 제1 극(230A)과 제2 극(230B)은 각각 N극 영역(NA)과 S극 영역(SA)이 내외측으로 구분된 복층 구조일 수 있다.
제1 극(230A)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 외측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 내측에 배치될 수 있다. 제2 극(230B)은 N극 영역(NA)이 상대적으로 내측에 배치되고, S극 영역(SA)이 N극 영역(NA)의 외측에 배치될 수 있다.
제1 극(230A)의 N극 영역(NA)과 제2 극(230B)의 S극 영역(SA)은 서로 이웃하게 배치된다. 제1 극(230A)의 S극 영역(SA)과 제2 극(230B)의 N극 영역(NA)은 서로 이웃하게 배치된다.
마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 S극 영역(SA)이 가까워져 S극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 N극 영역(NA)이 가까워지기 때문에 N극으로 대전된다. 또는 마그넷(230)이 회전하여, 제1 투스(132)가 N극 영역(NA)이 가까워져 N극으로 대전되면, 제2 투스(142)는 S극 영역(SA)이 가까워지기 때문에 S극으로 대전된다. 그에 따라, 센서(500)는 제1 스테이터 투스(130), 제2 스테이터 투스(140) 및 콜렉터(도 28의 300)를 통해 인가되는 자계를 통해 각도 측정을 할 수 있다.
실시예에 따른 센싱 장치는, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩된다. 제2 투스(142)의 양 끝이 제1 투스(132)에 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)를 위치 및 크기를 설계하는데 있어서, 제1 각도(Θ1)(Θ1)와 제2 각도(Θ2)와 제3 각도(Θ3)가 동일할 수 있다.
제1 각도(Θ1)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로 제1 극(230A)의 양 끝이 이루는 각도를 나타낸다. 예를 들어, 제1 극(230A)이 8개 제2 극(230B)이 8개인 경우, 제1 각도(Θ1)는 22.5°일 수 있다.
도 15는 제2 각도(Θ2)를 도시한 도면이고, 도 16은 제3 각도(Θ3)를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 제2 각도(Θ2)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제1 투스(132)의 양 끝(P1)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제1 투스(132)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제1 투스(132)의 지점에 해당한다. 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)란, 축 방향을 기준으로, 마그넷(230)의 상면(231a)과 하면(231b)이 이루는 높이를 의미한다. 기준점(G)에서 제1 투스(132)와 제1 투스(132) 사이의 각도(Θ4)는 제2 각도(Θ2)와 동일할 수 있다.
도 16을 참조하면, 제3 각도(Θ3)란, 스테이터 중심(C)을 기준으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)이 이루는 각도를 나타낸다. 축 방향으로, 제2 투스(142)의 양 끝(P2)을 정의하는 기준점(G)은 다음과 같다. 기준점(G)은 제2 투스(142)가 마그넷(230)의 바디(231)가 마주보고 배치되었을 때, 마그넷(230)의 바디(231)의 높이(H1)의 중간 지점과 대응하는 제2 투스(142)의 지점에 해당한다. 기준점(G)에서 제2 투스(142)와 제2 투스(142) 사이의 각도(Θ5)는 제3 각도(Θ3)와 동일할 수 있다.
도 17은 제1 각도(Θ1), 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3) 대비 플러스(flux)를 도시한 그래프이다.
도 17을 참조하면, 제2 각도(Θ2)와 제3 각도(Θ3)를 동일하게 세팅한 상태에서, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에 근접할수록 플럭스의 크기가 증가하고, 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)에서 멀어질수록 플러스의 크기가 감소함을 확인할 수 있다. 제2 각도(Θ2) 및 제3 각도(Θ3)가 제1 각도(Θ1)와 동일하게 되도록, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)의 크기 및 위치를 정렬시킨 경우, 제1,2 스테이터 투스(130,140)의 플럭스의 크기가 가장 큰 것을 알 수 있다.
도 18은 로터의 분해사시도이다.
도 2 및 도 18을 참조하면, 로터(200)는 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)을 포함할 수 있다. 로터 홀더(210), 로터 바디(220)와, 마그넷(230)은 일체일 수 있다.
로터 홀더(210)는 전동식 조향장치의 입력축(Input shaft)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 로터 홀더(210)는 상기 입력축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 로터 홀더(210)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터 홀더(210)의 단부는 로터 바디(220)에 결합될 수 있다. 로터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 로터 홀더(210)는 입력축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
로터 홀더(210)의 돌기(211)를 포함할 수 있다. 돌기(211)는 로터 홀더(210)의 외주면에서 반경 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
로터 바디(220)는 로터 홀더(210)의 외주면 일측에 배치된다. 로터 바디(220)는 환형부재일 수 있다. 로터 바디(220)의 내주면에는 홈(221)이 배치될 수 있다. 홈(221)은 로터 홀더(210)의 돌기가 삽입되는 곳이다.
마그넷(230)은 로터 바디(220)에 결합된다. 마그넷(230)은 로터 홀더(210)가 회전하면 연동하여 회전한다.
도 19는 마그넷을 도시한 도면이고 도 20은 마그넷의 평면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 마그넷(230)은 링형 바디(231)와 바디(231)의 상면에서 돌출되는 돌기(232)를 포함할 수 있다. 돌기(232)는 복수 개일 수 있다. 돌기(232)는 제1 파트(232a)와 2 파트(232b)를 포함할 수 있다. 제1 파트(232a)는 바디(231)의 상면에서 상측으로 돌출된다. 제2 파트(232b)는 제1 파트(232a)에서 마그넷(230)의 반경 방향으로 돌출되어 배치될 수 있다. 제2 파트(232b)는 바디(231)의 내주면(231a)보다 내측으로 돌출될 수 있다. 이러한 돌기(232)는 로터 바디(231)와 결합력을 높이기 위한 것이다. 제1 파트(232a)는 회전 방향으로 로터 바디(231)와 마그넷(230)의 슬립을 방지하고, 제2 파트(232b)는 축 방향으로 로터 바디(231)외 마그넷(230)이 분리되는 것을 방지한다.
도 21은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스에 대한 마그넷의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 21을 참조하면, 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 마그넷(230)이 배치된다. 그리고. 제3 투스(133)와 제1 투스(132) 사이에 마그넷(230)이 배치된다.
마그넷(230)의 바디(231)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)를 마주보고 배치된다. 마그넷(230)의 돌기(232)는 제1 투스(132)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)의 상측에 배치된다.
도 22는 제1 스테이터 투스를 도시한 사시도이다.
도 22를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)는, 제1 바디(131)와 제1 투스(132)와 제3 투스(133)와 연장부(134)를 포함할 수 있다. 제1 바디(131)는 링형 부재일 수 있다. 제1 투스(132)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제1 바디(131)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 제1 바디(131)와 복수 개의 제1 투스(132)는 일체로 형성될 수 있다. 연장부(134)는 제1 바디(131)에서 내측으로 돌출된다. 제3 투스(133)는 연장부(1340에 연결된다.
제1 투스(132) 및 제3 투스(133)는 하광상협의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 반경 방향에서 바라볼 때, 제1 투스(132) 및 제3 투스(133)의 각각의 하부측 폭은 상부측 폭보다 클 수 있다. 제1 투스(132) 및 제3 투스(133)는 각각 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 투스(132)가 제1 홀(124)을 관통하고, 제3 투스(133)가 제3 홀(127)을 관통함에 따라, 제1 바디(131)의 상면과 연장부(134)의 상면은 격판(123)의 하면에 접촉될 수 있다.
도 23은 제2 스테이터 투스를 도시한 사시도이다.
도 23을 참조하면, 제2 스테이터 투스(140)는 제2 바디(141)와, 제2 투스(142)를 포함할 수 있다. 제2 투스(142)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있으며, 제2 바디(141)의 상부측에서 상측으로 연장될 수 있다. 제2 바디(141)와 복수 개의 제2 투스(142)는 일체로 형성될 수 있다. 제2 투스(142)는 하광상협의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 반경 방향에서 바라볼 때, 제2 투스(142)의 하부측 폭은 상부측 폭보다 클 수 있다. 제2 투스(142)는 사다리꼴 형상을 포함할 수 있다.
제2 바디(141)는 돌출부(141a)를 포함할 수 있다. 돌출부(141a)는 제2 투스(142)에 대비하여 외측으로 밴딩되어 돌출되는 환형 부재일 수 있다. 돌출부(141a)는 센서(500)와 제2 바디(141)의 에어갭을 줄여 센서(500)에 인가되는 플럭스의 양을 증가시킨다.
도 24는 제1 스테이터 투스의 평면도이다.
도 24를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에서 제1 투스(132)까지의 최단거리(R1)는 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에서 제3 투스(133)까지의 최단거리(R2)보다 크다. 상대적으로, 제3 투스(133)가 제1 투스(132)보다 제1 스테이터 투스(130)의 중심(C)에 가깝게 배치된다. 이는 스테이터 홀더(110)의 내측에서 유입되는 외부 자기장을 제3 투스(133)로 안내하기 위한 것이다.
도 25는 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도이다.
도 25를 참조하면, 복수 개의 제3 투스(133)가 이루는 직경(D3)은 복수 개의 제1 투스(132)가 이루는 직경(D1)보다 작고, 복수 개의 제2 투스(142)가 이루는 직경(D2)은 복수 개의 제1 투스(132)가 이루는 직경(D1)보다 작다. 마그넷(230)을 기준으로, 제1 투스(132)는 마그넷(230)의 외측에 배치되고, 제2 투스(142)와 제3 투스(133)는 마그넷(230)의 내측에 배치된다.
도 26은 동심원 상에 배치되는 제1 투스와 제2 투스와 제3 투스를 도시한 도면이다.
도 26을 참조하년, 제1 투스(132)와 제2 투스(142)와 제3 투스(133)는 동심원 상에 배치될 수 있다. 제2 투스(142). 제3 투스(133)는 가상의 제1 원주(O1) 상에 배치되고, 제1 투스(132)는 가상의 제1 원주(O1)와 다른 가상의 제2 원주(O2) 상에 배치될 수 있다. 제2 투스(142). 제3 투스(133)는 스테이터(200)의 원주 방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 제1 원주(O1)는 제2 원주(O2)의 내측에 배치된다. 이는 스테이터 홀더(110)의 내측에서 유입되는 외부 자기장을 전방위적으로 제2 투스(142)와 제3 투스(133)를 통해 분산하기 위함이다.
한편, 제3 투스(133)의 하단의 원주방향 폭(t3)은 제1 투스(132)의 하단의 원주방향 폭(t1)보다 작을 수 있다. 또한, 제3 투스(133)의 하단의 원주방향 폭(t3)은 제2 투스(142)의 하단의 원주방향 폭(t2)보다 작을 수 있다.
도 27은 스테이터 홀더의 내측에서 유입되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스 및 제2 스테이터 투스의 평면도이고, 도 28은 제3 투스로 안내되는 외부 자기장의 흐름을 도시한 제1 스테이터 투스의 단면도이다.
도 27을 참조하면, 스테이터 홀더(110)를 따라 유입되는 외부 자기장(W1,W2)은 스테이터(200)의 반경 방향을 기준으로, 제1 스테이터 투스(130) 및 제2 스테이터 투스(140) 측으로 유입된다. 이러한 외부 자기장(W1,W2)은 제2 투스(142)와 함께 제3 투스(133)로 분산되어 안내된다.
도 28을 참조하면, 제3 투스(133)로 유입된 외부 자기장(W1)은 연장부(134)로 안내된다. 이때, 제3 투스(133)로 유입된 외부 자기장(M1)은 마그넷(230)에서 제1 투스(132)로 유입되어 연장부(134)로 안내된 외부 자기장(M2)과 상쇄될 수 있다. 이처럼, 스테이터 홀더(110)를 따라 유입되는 외부 자기장이 제1 스테이터 투스(130)로 안내되어 상쇄되기 때문에 외부 자기장이 센서(500)에 영향을 미치는 것을 크게 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
아래 <표 1>은 비교예와 실시예의 토크를 비교한 것이다.
비교예 토크(Nm) 실시예 토크(Nm)
반경방향 외부자기장1000A/m 0.41Nm 0.05Nm
비교예는, 제3 투스(133)와 같은 구조가 없는 센싱 장치이다. 실시예는 제3 투스(133)를 포함하는 센싱 장치이다. 반경방향으로 외부자기장이 없는 경우, 토크는 ONm이 정상이다. 비교예와 실시예에 반경방향으로 외부 자기장(1000A/m)이 미치는 경우, 비교예의 경우, 0.41Nm의 토크가 측정되어, 외부 자기장에 영향을 크게 받음을 알 수 있다. 그러나 실시예의 경우, 측정 토크가 0.05Nm로서, 외부 자기장에 거의 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
도 29는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스와 센서와 콜렉터의 측단면도이다.
도 29를 참조하면, 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140) 사이에 1개의 콜렉터(300)만이 배치된다. 그리고 센서(500)에 인가되는 플럭스를 늘리기 위해서 제2 스테이터 투스(140)에 돌출부(141a)가 배치된다.
콜렉터(300)가 센서(500)에 내측에 배치되어 제1 스테이터 투스(130)와 떨어져 배치되는 경우, 반경방향을 기준으로, 센싱 장치(1)의 외부에서 유입되는 외부 자기장의 영향을 덜 받는 이점이 있다. 또한, 돌출부(141a)는 외측을 향하여 밴딩되어 있기 때문에 반경 방향으로, 돌출부(141a)와 스테이터 홀더(110)의 에어갭이 증가하여, 스테이터 홀더(110)을 통하여 유입되는 외부 자기장의 영향을 줄이는 이점이 있다.
센서(500)와 제2 바디(141) 사이에 하나의 콜렉터(300)가 배치되기 때문에, 2개의 콜렉터를 배치하는 경우보다 센싱 장치의 구성을 간소화하고, 센싱 장치의 크기를 줄일 수 있으며, 제조 공정 및 제조 비용을 줄이면서도, 센싱 장치의 성능을 확보하는 이점이 있다.
도 30은 콜렉터를 도시한 도면이고, 도 31은 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스 사이에 배치되는 콜렉터를 도시한 도면이다.
도 2, 도 30 및 도 31을 참조하면, 콜렉터(300)는 스테이터(100)의 플럭스(flux)을 수집한다. 여기서, 콜렉터(300)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 반경 방향을 기준으로 상호 이격되게 배치될 수 있다.
콜렉터(300)는 환형의 부재일 수 있다. 콜렉터(300)는 제1 콜렉터 바디(310)와, 제2 콜렉터 바디(320)와, 제1 연장부(330)와, 제2 연장부(340)를 포함할 수 있다.
제1 연장부(330)와, 제2 연장부(340)는 각각 제1 콜렉터 바디(310)와, 제2 콜렉터 바디(320)를 연결한다. 제1 콜렉터 바디(310)와, 제2 콜렉터 바디(320)는 각각 평면을 포함하고, 제1 연장부(330)와, 제2 연장부(340)는 각각 곡면을 포함할 수 있다. 제1 콜렉터 바디(310)와, 제2 콜렉터 바디(320)는 서로 마주보고 배치될 수 있다.
콜렉터(300)가 서로 떨어진 2개의 부재로 이루어진 경우, 외부 자기장의 유입 방향에 따라, 2개의 부재가 서로 상이한 극성으로 대전되어 센싱 장치의 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터(300)는 하나의 부재로 이루어져 있기 때문에 이러한 문제를 원천적으로 제거한 이점이 있다.
센서(500)는 스테이터(100)와 로터(200) 사이에 발생한 자기장의 변화를 검출한다. 센서(500)는 Hall IC일 수 있다. 센서(500)는 로터(200)의 마그넷(230)과 스테이터(100)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(100)의 자화량을 검출한다. 검출된 자화량을 기반으로 센싱 장치(1)는 토크를 측정한다.
센서(500)는 2개의 센서(500A,500B)가 배치될 수 있다. 스테이터의 중심(C)을 기준으로, 2개의 센서(500A,500B)는 마주보고 배치될 수 있다.
제1 콜렉터 바디(310)와, 제2 콜렉터 바디(320)는 각각 센서(500A,500B)를 마주보고 배치된다.
도 32는 회로기판을 도시한 도면이다.
도 32를 참조하면, 회로기판에는 2개의 센서(500A, 500B)가 배치될 수 있다. 2개의 센서(500A, 500B)는 회로기판(600)에서 상측으로 세워진 형태로 배치된다.
도 33은 하우징의 커넥터 하우징과 핀을 도시한 단면도이다.
도 33을 참조하면, 하우징(700)은 커넥터 하우징(760)과 핀(770)을 포함한다. 핀(770)은 회로기판(600)과 외부 케이블을 전기적으로 연결한다. 핀(770)의 일측은 하우징(700)의 하측에 배치된 회로기판(600)과 연결된다. 핀(770)의 타측은 커넥터 하우징(760) 내측에서 노출된다. 커넥터 하우징(760)의 입구는 축 방향과 수직일 수 있다. 핀(770)은 “ㄱ”자 형태로 꺽인 형상을 갖을 수 있다.
도 34는 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면이고, 도 35는 스테이터 홀더에 설치된 제1 부재와 제2 부재를 도시한 도면이다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 제1 부재(800)는 하우징 바디(710)의 홀(713)의 측벽이 마모되어 센싱 장치의 동축 정렬에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 앞서 살펴 보았듯이. 제1 투스(132)와 제2 투스(142)는 반경 방향으로 오버랩되게 배치된다. 그리고. 반경 방향으로, 제1 투스(132)와 제2 투스(142) 사이에 센서(500)가 배치된다. 따라서, 반경 방향으로 유동이 발생하는 경우, 제1 투스(132)와 센서(500)와 제2 투스(142) 사이의 거리가 변하면서, 센싱 장치에 치명적인 손상이 발생하거나 성능에 문제가 발생할 수 있다.
제1 부재(800)는 링형 부재일 수 있다. 바디(810)와 플랜지부(820)를 포함할 수 있다. 바디(810)는 원통형 부재이다. 바디(810)는 하우징 바디(710)의 홀(713)의 내벽을 따라 배치될 수 있다. 바디(810)는 스테이터 홀더(110)의 외주면과 바디(810)의 홀(713)의 내벽 사이에 위치한다. 플랜지부(820)는 바디(810)의 하단에서 반경 방향으로 연장된 형태이다. 플랜지부(820)는 하우징 바디(710)의 하면과 접촉 가능하게 배치된다. 그리고 플랜지부(820)는 제1 커버(701)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 그리고 제1 부재(800)는 금속 소재일 수 있다.
플랜지부(820)의 하면은 제1 부재(800)의 상면과 접촉할 수 있다.
이러한 제1 부재(800)는 스테이터 홀더(110)가 회전함에 따라 하우징 바디(710)의 홀(713)과 스테이터 홀더(110)를 물리적으로 격리하여, 스테이터 홀더(110)가 회전함에 따라 하우징 바디(710)의 홀(713)의 내벽이 마모하는 것을 방지하는 역할을 한다. 결과적으로, 제1 부재(800)는 스테이터 홀더(110)의 동축 회전성을 확보한다.
축 방향을 기준하여, 하우징(700)은 스테이터 바디(120)의 메인 기어(121)에 걸려 스테이터(200)의 상측으로는 빠지지 않는다. 다??, 스테이터(200)의 하측으로 하우징(700)이 빠질 수 있다. 제2 부재(900)는 스테이터(200)의 하측으로 하우징(900)이 빠질 것을 방지하는 역할을 한다. 제2 부재(900)는 c-ring 형태일 수 있다. 제2 부재(900)는 금속 소재일 수 있다. 제2 부재(900)는 탄성 변형 가능한 소재일 수 있다.
제2 부재(900)는 스테이터 홀더(110)의 홈(111)에 결합한다. 홈(111)은 스테이터 홀더(110)의 외주면을 따라 오목하게 형성된다. 제2 부재(900)는 스테이터 홀더(110)에 결합된 상태에서, 하우징 바디(710)의 하면보다 아래에 위치한다. 그리고 제2 부재(900)는 제1 부재(800)보다 하측에 배치되어, 제1 부재(800)의 플랜지부(820)의 하면을 지지할 수 있다.
도 36은 메인 기어와 맞물리는 제1 기어와 제2 기어를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 36을 참조하면, 메인 기어(121)와 맞물리는 서브 기어로서, 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)를 포함한다. 메인 기어(121)와 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)와 제3 센서(610)는 조향축의 각도를 측정하기 위한 것이다.
메인 기어(121)와 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)는 상호 맞물려 회전한다. 메인 기어(121)는 스테이터 바디(120)의 외주면에 배치된다. 제1 기어(1100)와 제2 기어(1200)는 하우징 바디(710)에 회전 가능하게 배치된다. 메인 기어(121), 제1 기어(1100), 및 제2 기어(1200)는 각각의 기어비가 미리 결정된다. 예를 들어, 메인 기어(121)의 전체각도가 1620°인 경우, 메인 기어(121)가 4.5회전할 때, 제1 기어(1100)는 15.6회전, 그리고 제2 기어(1200)는 14.625회전하도록 설계될 수 있다. 여기서 전체각도라 함은 모든 기어가 회전하기 직전의 상태로 다시 복귀했을 경우의 메인 기어(121)의 회전을 누적하여 산출한 각도이다.
제1 기어(1100) 및 제2 기어(1200)에는 마그넷이 배치될 수 있다. 마그넷은 제3 센서(610를 마주보도록 배치된다. 제3 센서(610)는 회로기판에 실장된다.
도 37은 스테이터 투스에 대한 외부 자기장의 방향성을 도시한 도면이고, 도 38은 z축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 센서의 회피 상태를 도시한 도면이고, 도 39는 y’축 방향성을 갖는 외부 자기장에 대한 제1,2 스테이터 투스의 회피 상태를 도시한 도면이다.
도 37을 참조하면, 외부 자기장은 축 방향인 z축 방향과 z축 방향과 수직인 y’축 방향으로 센싱 장치에 영향을 크게 미친다. 여기서, y’축 방향이란, 축 방향과 수직인 반경 방향 중에서, 센서(500)를 향하는 방향을 의미한다.
도 38을 참조하면, 실시예에 다른 센싱 장치의 센서(500)는 z축 방향으로 세워진 상태로 배치된다. 따라서 z축에서 바라본 센서(500)의 면적은. y’에서 바라본 센서(500)의 면적보다 매우 작다. 따라서, 실시예에 따른 센싱 장치는 z축 방향을 기준으로 외부 자기장이 센서(500)에 미치는 영향이 작을 수 밖에 없는 이점이 있다.
도 39를 참조하면, y’축 방향의 외부 자기장은 z축 방향으로 세워진 상태의 센서(500)의 상태를 볼 때, 센서(500)에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그러나, y’축 방향의 외부 자기장은 제1 스테이터 투스(130)와 제2 스테이터 투스(140)를 따라 유도되기 때문에, 센서(500)에 영향을 미치지 않고 흘러가게 된다. 때문에 실시예에 따른 센싱 장치는 y’축 축 방향을 기준할 때에도 외부 자기장이 센서(500)에 미치는 영향이 작은 이점이 있다.
도 40은 z축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
도 40을 참조하면, 비교예의 경우, 스테이터 투스가 상하로 배치되고, 센서가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, z축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.
반면에, 실시예의 경우, z축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
도 41은 y’축 방향의 외부 자기장에 대응한 각도 변화량에 대하여, 비교예와 실시예를 비교한 그래프이다.
도 41을 참조하면, 비교예의 경우, 스테이터 투스가 상하로 배치되고, 센서가 눕혀 배치되는 구조의 센싱 장치로서, y’축 방향의 외부 자기장이 증가할수록 각도 변화량이 선형적으로 증가하여, 외부 자기장에 따라 측정 각도가 크게 변하는 점을 알 수 있다.
반면에, 실시예의 경우, y’축 방향의 외부 자기장이 증가하여도 각도 변화가 거의 없어 외부 자기장에 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
100: 스테이터
110: 스테이터 홀더
120: 스테이터 바디
130: 제1 스테이터 투스
140: 제2 스테이터 투스
200: 로터
210: 로터 홀더
220: 로터 바디
230: 마그넷
300: 콜렉터

Claims (10)

  1. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
    마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디와, 상기 제1 바디와 연결된 제1 투스 및 제3 투스를 포함하고,
    상기 제 2 스테이터 투스는 제2 바디와, 상기 제2 바디와 연결된 제2 투스를 포함하고,
    상기 제2 투스의 내경은 상기 제2 바디의 내경 보다 작고,
    반경방향으로, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디 사이의 거리는 상기 제1 투스와 상기 제2 투스 사이의 거리와 상이한 센싱 장치.
  2. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
    마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스와 상기 스테이터의 중심에서 반경 방향으로 오버랩 되도록 배치되는 제2 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 복수 개의 제1 투스와 복수 개의 제3 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고,
    상기 제2 투스. 상기 제3 투스는 가상의 제1 원주 상에 배치되고,
    상기 제1 투스는 상기 가상의 제1 원주와 다른 가상의 제2 원주 상에 배치되는 센싱 장치.
  3. 스테이터 투스를 포함하는 스테이터; 및
    마그넷을 포함하는 로터를 포함하며,
    상기 스테이터 투스는 제1 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스는 제1 바디와 제1 투스와 연장부와 제3 투스를 포함하고,
    상기 제2 스테이터 투스는 복수 개의 제2 투스를 포함하고,
    상기 제1 바디는 상기 제1 투스에 연결되고,
    상기 연장부는 반경방향으로 상기 제1 바디에서 연장되고,
    상기 제3 투스는 반경방향에 수직한 방향으로 상기 연장부에서 연장되고,
    상기 마그넷은 복수 개의 상기 제1 투스와 복수 개의 상기 제2 투스 사이에 배치되는 센싱 장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 제1 투스와 상기 제2 투스 사이에 배치되는 센싱 장치.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 제1 투스와 상기 제3 투스 사이에 배치되는 센싱 장치.
  6. 제1 항 또는 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터는
    스테이터 홀더 및
    상기 스테이터 홀더와 결합된 스테이터 바디를 포함하고,
    상기 제1 스테이터 투스 및 상기 제2 스테이터 투스는 상기 스테이터 바디에 각각 배치되는 센싱 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 스테이터 바디는, 상기 제1 투스가 관통하는 제1 홀과, 상기 제2 투스가 관통하는 제2 홀과, 상기 제3 투스가 관통하는 제3 홀을 포함하는 센싱 장치.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 투스의 하단의 원주방향 폭은 상기 제1 투스의 하단의 원주방향 폭보다 작은 센싱 장치.
  9. 제1 항 내지 제3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 투스의 하단의 원주방향 폭은 상기 제2 투스의 하단의 원주방향 폭보다 작은 센싱 장치.
  10. 제1 항 내지 제3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 투스와 상기 제2 투스는 상기 스테이터의 원주 방향을 따라 번갈아 배치되는 센싱 장치.
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