CN116325447A - 具备无刷直流马达的驱动马达及利用其的旋转促动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备沿着垂直方向安装在外罩内部的紧凑型无刷直流(BLDC)马达的驱动马达以及利用其的旋转促动器。本发明的旋转促动器在外罩的底部配置有环形的定子，在内部配置有转子，蜗轮以一体的方式形成于上述转子的上侧。形成齿轮系的传动轴的蜗杆与上述转子的蜗轮啮合，形成于传动轴的另一端的蜗轮与位于游星齿轮单元的下端的蜗杆相结合，位于游星齿轮单元的上端的游星齿轮与在旋转台的侧面部的内侧所形成的环形齿轮相结合，从而驱动用于固定被动体的旋转台旋转。

Description

具备无刷直流马达的驱动马达及利用其的旋转促动器
技术领域
本发明涉及一种促动器，尤其涉及具备沿着垂直方向安装在外罩内部的紧凑型无刷直流(BLDC)马达的驱动马达以及利用其的旋转(Swivel)促动器。
背景技术
传动促动器(Actuator)起到通过对从旋转动力源产生的旋转力进行扭矩变换而得到的高扭矩旋转力来使被动体进行旋转或直线运动的作用。
通常，现有的促动器将直流(DC)马达用作旋转动力源，直流(DC)马达的转子输出将通过以一体的方式形成于转子输出端的由蜗轮(Worm Gear)和多个正齿轮(Spur Gear)啮合的齿轮系(Gear Train)来被变换扭矩，从而从促动器输出端产生高扭矩旋转输出。
这种现有的传动促动器将具备外部壳体的直流(DC)马达用作旋转动力源，因而无法将转子的位置感应用磁铁内置于壳体内部，而是单独附着于外部并利用霍尔传感器对其进行感应，因此导致从内置马达驱动电路的印刷电路板(PCB)连接霍尔传感器的结构变得复杂。
若促动器不使用霍尔传感器，则只能进行正旋转运动、逆旋转运动。
通常，从使用特征上讲，促动器产品总体上形成外罩的高度低、长度和宽度中的一个长的形态，很难采用将具备外部壳体的直流(DC)马达垂直安装于外罩内部的底部的结构。
在使用直流(DC)马达的情况下，若从进行正旋转运动、逆旋转运动的输出轴(output shaft)施加外压，则需要保持停留的位置，因而需要使用蜗轮来提高制动扭矩(Brake torque)。
为了在直流(DC)马达使用蜗轮和蜗杆(worm wheel)并将动力传递到有输出轴的位置，通常使用正齿轮(Spur Gear)进行连接，这种情况存在如下问题。
第一，由于促动器的外罩的高度低，因而通常有需平放直流(DC)马达的问题，因而在组装结构方面有困难，会造成成本上升。即，由于需抓住直流(DC)马达的壳体和蜗轮轴(worm Shaft)的轴承，因而在确保组装空间方面存在问题。
第二，在控制器中连接马达电源的结构将变得复杂。
第三，为了在促动器控制准确的位置，需要转子的位置信息。为此，向直流(DC)马达的蜗轮底端放入位置感应用磁铁，并采用位置感应用霍尔传感器IC，因而为了使用直流(DC)电源并进行位置感应，向印刷电路板(PCB)连接霍尔传感器的结构将变得复杂。
第四，在将获得大减速比作为目标的情况下，驱动马达的旋转动力将在使用多个正齿轮的齿轮系中变得公差变大，因而齿隙(Backlash)将变大，从而很难精密控制位置。
韩国公开专利公报第10-2017-0050869号(专利文献1)公开了利用直流马达的传动促动器，其包括：动力输入部，设置有直流(DC)马达；行星减速部，设置有行星齿轮和输出轴，上述行星齿轮通过从上述动力输入接收驱动力来增加扭矩；加速部，从上述行星减速部接收驱动力，以与增加的扭矩成比例的方式提高被降低的旋转数，设置有一侧开放的可拆装的盖；以及气缸部，设置有螺纹轴和位移螺母，上述螺纹轴刻有螺纹，以将从上述加速部传递的旋转运动变换为直线运动，上述位移螺母以旋转式与上述螺纹轴螺纹结合，基于螺纹轴的旋转进行进退运动。
专利文献1的传动促动器存在如下问题，由于使用直流(DC)马达，因而很难进行精密的位置控制，由于为了增加扭矩而采用行星减速部，因而组装生产率差。
通常，若促动器的大小小，则驱动马达的尺寸小，因而输出将变小。在此情况下，若要在促动器的输出端获得高扭矩输出值，就需使马达的转速(rpm)变大并需使用多个正齿轮来获得大减速比，因而将产生噪音变大的问题。
近来，有提出可通过与驾驶员的转向方向来最大限度确保驾驶员的夜间视野的可变式大灯，安装有丝杠的马达可用作实现大灯的旋转(swiveling)和平衡(leveling)的旋转促动器。
韩国公开专利公报第10-2018-0014304号(专利文献2)公开了通过改善使车辆大灯移动的促动器的组装结构及结合结构来使工作噪音及振动产生最小化并可提高组装性及生产率的旋转促动器。
在专利文献2中，通过采用将马达的旋转动力变换成直线运动的移送螺栓来使得与移送螺栓相结合的大灯启动部移动。
发明内容
技术问题
因此，本发明用于解决如上所述的现有技术中存在的问题，本发明的一目的在于，提供通过可由齿轮系变更结构使齿隙(Backlash)最小化的传动结构来使得旋转台进行旋转的旋转(Swivel)促动器，而上述齿轮系变更结构通过以留有间隔的方式使蜗杆和蜗轮在传动轴形成一体来使结合齿轮数最小化。
本发明的再一目的在于，提供如下的旋转促动器，即，与将马达部、齿轮部及旋转部分开组装在外罩的内外部的现有技术相比，将无刷直流(BLDC)驱动马达设置于外罩底部，将在上部以留有间隔的方式使蜗杆和蜗轮在传动轴形成为一体的齿轮系配置于外罩内部来使整个尺寸实现小型化，同时可抑制振动的产生。
本发明的还有一目的在于，提供如下的旋转(Swivel)促动器，即，改善使用平放在高度低的外罩内部的直流(DC)马达的现有结构的问题，沿着垂直方向将无芯马达形态的无刷直流(BLDC)马达设置于外罩底部，在上部设置减速用齿轮系，从而形成紧凑、纤细的结构。
本发明的另一目的在于，提供如下的旋转(Swivel)促动器，即，将小型的驱动马达、使蜗杆和蜗轮以一体式形成在传动轴的齿轮系优化配置于外罩内部来使整个尺寸实现小型化。
本发明的又一目的在于，提供如下的旋转促动器，即，为了降低成为噪音增加的主要原因的驱动马达的转速(rpm)以及防止减速齿轮比变大，将多条螺纹的输出蜗轮用作齿轮系。
技术方案
用于实现上述目的的本发明的旋转促动器用驱动马达的特征在于，包括：圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部；转子，以能够旋转的方式结合在上述外罩的中空型圆筒部的外周；以及定子，以留有气隙的方式配置于上述转子的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子旋转而配置于上述外罩的底部，在向上述转子的上部延伸形成的延伸部，以形成为一体的方式在外周部形成有第一蜗轮。
上述外罩还可包括在内侧壁突出形成的高度差部，上述定子配置于上述高度差部的下侧。
上述外罩可包括：圆筒形的主体壳体，上下部开放，在内侧突出形成有两层结构的第一高度差部及第二高度差部；以及圆形的下部盖，外周部固定于上述主体壳体的下端，在中心突出形成有中空型圆筒部。上述主体壳体的第二高度差部可使旋转促动器的齿轮系与定子分离。
并且，可在突出形成于上述下部盖的中心的中空型圆筒部与底部之间形成有环形凹槽，可在上述环形凹槽配置霍尔传感器组件，通过以靠近转子的下端部的方式设置来在转子旋转时检测转子位置信号，可在上述中空型圆筒部的下端形成与上述下部盖的凹槽相连通的贯通孔，以使电缆能够通过。
尤其，上述转子可包括：转子支撑体，呈杯状，以能够旋转的方式结合在中空型圆筒部的外周；背轭，结合在上述转子支撑体的杯状部分的外周；以及磁铁，配置于上述背轭的外周，第一蜗轮以形成为一体的方式形成于上述转子支撑体的上端外周部。
本发明的旋转促动器的特征在于，可包括：圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部，在内侧壁突出形成有第一高度差部及第二高度差部；驱动马达，配置于上述外罩的底面，在向转子的上部延伸形成的延伸部的外周，以形成为一体的方式形成有第一蜗轮；减速用齿轮系，配置于上述第二高度差部的上部，结合在上述第一蜗轮的外周，在传动轴的一侧形成有与上述第一蜗轮啮合的第一蜗杆，在传动轴的另一侧形成有第二蜗轮；游星齿轮单元，在下端形成有与上述第二蜗轮啮合的第二蜗杆，在上端以形成为一体的方式形成有游星齿轮；以及旋转台，上述游星齿轮单元的游星齿轮与以形成为一体的方式形成在侧面部的内侧的环形齿轮啮合来进行旋转，在旋转台上部面固定被动体。
在此情况下，上述驱动马达可包括：转子，以能够旋转的方式结合在上述外罩的中空型圆筒部的外周；以及定子，以留有气隙的方式配置于上述转子的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子旋转而配置于上述外罩的底部，上述第一蜗轮能够以形成为一体的方式形成于向转子支撑体的上部延伸形成的延伸部。
本发明的旋转促动器还可包括：第一轴承及第二轴承，配置于上述转子支撑体的下端与外罩的中空型圆筒部的下端之间，以实现能够旋转的支撑方式；以及第三轴承，以能够旋转的方式在外罩的中空型圆筒部的外周支撑上述旋转台。
并且，本发明的旋转促动器还可包括环状的挡止部，插入于设置在上述中空型圆筒部的外周的第二轴承与第三轴承之间，用于设定第二轴承和第三轴承的位置。
尤其，本发明的旋转促动器还可包括油封，设置于上述旋转台与外罩之间，下部被上述外罩的第一高度差部支撑。
在此情况下，上述第二蜗轮可由多条螺纹构成。
本发明的旋转促动器的特征在于，可包括：圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部，在内侧壁突出形成有高度差部；驱动马达，配置于上述外罩的底面，在向转子的上部延伸形成的延伸部的外周，以形成为一体的方式形成有第一蜗轮；齿轮支撑板，外周部被上述高度差部支撑；减速用齿轮系，配置于上述齿轮支撑板的上部，结合在上述第一蜗轮的外周，在传动轴的一侧形成有与上述第一蜗轮啮合的第一蜗杆，在传动轴的另一侧形成有第一正齿轮；隔开齿轮，结合在上述第一正齿轮，以没有减速的方式传递第一正齿轮的旋转力；输出轴，在旋转轴的一侧形成有与上述隔开齿轮啮合的第二正齿轮，在另一侧形成有伞形齿轮；以及旋转台，组装在下部的环形齿轮与上述伞形齿轮啮合来进行旋转，在旋转台上部面固定被动体。
发明的效果
如上所述，在本发明中，通过可由齿轮系变更结构使齿隙(Backlash)最小化的传动结构来使得旋转台进行旋转，而上述齿轮系变更结构通过以留有间隔的方式使蜗杆和蜗轮在传动轴形成一体来使结合齿轮数最小化。最终，与组合多个正齿轮的现有的齿轮系相比，本发明可缩小整体尺寸并确保空间，从而可增加设计自由度，降低成本。
并且，在本发明中，与将马达部、齿轮部及旋转部分开组装在被动体(旋转台)的内外部的现有技术相比，将无刷直流(BLDC)驱动马达设置于外罩底部，将在上部以留有间隔的方式使蜗杆和蜗轮在传动轴形成为一体的齿轮系配置于外罩内部来使整个尺寸实现小型化，同时可抑制振动的产生。
尤其，在本发明中，改善使用平放在高度低的外罩内部的直流(DC)马达的现有结构的问题，沿着垂直方向将无芯马达形态的无刷直流(BLDC)马达设置于外罩底部，在上部设置减速用齿轮系，从而形成紧凑、纤细的结构。
并且，在本发明中，在突出于上述下部盖的中心的中空型圆筒部与底部之间形成有环形凹槽，在上述环形凹槽配置霍尔传感器组件，通过以靠近转子的下端部的方式设置来在转子旋转时检测转子位置信号，可在上述中空型圆筒部的下端形成有与上述下部盖的凹槽相连通的贯通孔，以使电缆能够通过。
最终，在本发明中，用于检测转子位置信号的霍尔传感器组件的设置变得容易，可在内置有霍尔传感器组件和马达驱动电路的印刷电路板(PCB)之间利用电缆轻松实现连接，从而可将无刷直流(BLDC)马达用作驱动马达。
在本发明中，可通过将小型驱动马达、使蜗杆和蜗轮以一体式形成在传动轴的齿轮系优化配置于外罩内部来使整个尺寸实现小型化。
并且，在本发明中，为了降低成为噪音增加的主要原因的驱动马达的转速(rpm)以及防止减速齿轮比变大，可将多条螺纹的输出蜗轮用作齿轮系。
附图说明
图1及图2为本发明第一实施例的内部中空型旋转促动器的立体图及俯视图。
图3a及图3b分别为图2的A-A线及B-B线剖视图。
图4为示出为了说明图2中的旋转台的环形齿轮与齿轮系之间的啮合关系而翻转旋转台的状态的立体图。
图5及图6分别为本发明第一实施例的内部中空型旋转促动器的模块级分解立体图以及完全分解立体图。
图7及图8分别为本发明第二实施例的内部中空型旋转促动器的立体图以及俯视图。
图9a及图9b分别为图8的C-C线及D-D线剖视图。
图10为示出为了说明图8中的旋转台的环形齿轮与齿轮系之间的啮合关系而翻转旋转台的状态的立体图。
图11及图12分别为本发明第二实施例的内部中空型旋转促动器的模块级分解立体图以及完全分解立体图。
最佳实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施例。
在这过程中，为了说明的明确性和便利性，可夸张示出附图中所示的结构要素的大小或形状等。并且，考虑本发明的结构及作用特别定义的术语可根据使用人员、运营人员的意图或惯例而不同。对于这些术语的定义应根据本说明书的整体内容来定。
本发明的旋转促动器以使旋转台和被动体本体一同旋转的目的来使用，在以下的说明中，将说明将无刷直流(BLDC)方式的驱动马达用作动力源来驱动被动体的内部中空型旋转促动器。
通常在具备圆盘形状的外罩结构的促动器中，驱动马达很难采用无刷直流(BLDC)型，但在本发明中，通过将驱动马达垂直设置于外罩下部并增加直径方向的大小来增加了马达扭矩。驱动马达在外罩的底面配置有定子和转子，并使用了内转子方式的无刷直流(BLDC)马达。
现有技术的促动器将由直流(DC)马达构成的马达部、齿轮部以及旋转部设置为单独的部件，因而在向利用促动器产品的本体进行组装时，存在组装公差以及部件供需等很多问题。相反，在本发明的促动器中，由于驱动马达、齿轮系以及旋转体形成一体，因而可在解决现有技术中的问题的同时，实现小型化以及纤细化。
本发明的旋转促动器可用于使设置于旋转台的被动体和旋转台一同旋转。
并且，本发明的旋转促动器包括：无刷直流(BLDC)方式的驱动马达；齿轮系，向旋转台传递驱动马达的旋转动力并通过减速来增加扭矩；以及旋转台，通过齿轮系的输出来进行旋转，旋转台与被动体相结合来使被动体与旋转台一同旋转。在此情况下，驱动马达、齿轮系以及旋转台以一体式组装在外罩。
尤其，本发明的旋转促动器形成圆盘形状，内侧形成中空型，在中心部形成有用于引出电缆的电缆引出用贯通孔，在旋转体(旋转台)的上部形成有多个结合孔，以与被动体相连接，例如形成有3个或4个结合孔，固定螺栓的下端部通过结合孔并与固定设置于旋转台的内部面的铆钉螺母螺纹结合并固定。
本发明一实施例的旋转促动器在外罩的底部配置有环形的定子，在外罩的内部配置有使蜗轮在上侧形成为一体的转子。上述转子的蜗轮与形成齿轮系的传动轴的蜗杆啮合，形成于传动轴的另一端的蜗轮与位于游星齿轮单元的下端的蜗杆相结合，位于游星齿轮单元的上端的游星齿轮与形成于旋转台的侧面部的内侧的环形齿轮相结合，从而驱动旋转台旋转。
本发明的内部中空型旋转(Swivel)促动器将无刷直流(BLDC)驱动马达设置于外罩底部，将在上部以留有间隔的方式使蜗杆和蜗轮在传动轴形成为一体的齿轮系按对称结构配置于外罩内部，从而使齿隙(Backlash)最小化并可同时抑制振动的产生。
参照图1至图6，本发明优选第一实施例的内部中空型旋转促动器200包括：圆筒形的外罩10，在中心突出形成有中空型圆筒部11a，在内侧壁突出形成有第一高度差部12a及第二高度差部12b；驱动马达100，配置于上述外罩10的底面，在向转子30的上部延伸形成的延伸部的外周，以形成为一体的方式形成有第一蜗轮35；齿轮支撑板55，支撑上述第二高度差部12b的外周部；齿轮系70，配置于上述齿轮支撑板55的上部，配置于传动轴71的一侧的蜗杆72与上述第一蜗轮35的外周啮合，在传动轴71的另一侧形成有第一正齿轮73a，从而通过减速来增加扭矩；隔开齿轮75，用于传递上述第一正齿轮73a的旋转力；输出轴80a，在一侧形成有与上述隔开齿轮75啮合的第二正齿轮81a，在另一侧形成有伞形齿轮82a；以及旋转台组装体20a，使环形齿轮24与上述输出轴80a的伞形齿轮82a啮合来进行旋转。
上述外罩10包括：圆筒形状的主体壳体12，上下部开放，在内侧突出形成有2层结构的第一高度差部12a及第二高度差部12b；以及圆形下部盖11，外周部固定于上述主体壳体12的下端，在中心突出形成有中空型圆筒部11a。
上述驱动马达100包括：转子30，以可旋转的方式结合在上述下部盖11的中空型圆筒部11a的外周；以及定子40，以留有气隙的方式配置于上述转子30的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子30旋转而配置于上述下部盖11的上部面，在向上述转子30的上部延伸形成的转子支撑体34的延伸部，以形成为一体的方式在其外周部形成有第一蜗轮35。
在上述转子30中，在位于内侧的背轭的外周所配置的磁铁可由多个N极及S极的分割磁铁片构成，或可使用N极及S极以多极在环状的磁铁分割磁化的磁铁，背轭设置于磁铁的背面来形成磁路。
上述转子30包括形成杯状的转子支撑体34，在上述转子支撑体34的内周部与圆筒部11a之间设置有以可旋转的方式支撑转子的第一轴承61及第二轴承62。
在上述转子支撑体34的下端外周部支撑背轭和磁铁，在上述转子支撑体34的上端外周部以一体的方式形成有第一蜗轮35。
上述定子40包括：定子芯45，具备多个齿部41和背轭42，上述多个齿部41分别形成“T”字形，上述背轭42与上述多个齿部41相连接来形成磁路；上部绝缘体44a及下部绝缘体44b，从上部和下部包围上述多个齿部41各自的外周面；以及线圈43，卷绕于上述上部绝缘体44a及下部绝缘体44b的外周面。
在此情况下，上述上部绝缘体44a及下部绝缘体44b以包围多个齿部41各自的外周面的方式由绝缘材质与绕线筒形成为一体。
并且，上述绕线筒可与包围多个齿部41和背轭42的定子支撑体形成为一体。
在上述下部盖11的中心部形成有凹槽，在凹槽配置有霍尔传感器组件，以靠近转子的下端部的方式设置，用于在转子旋转时检测转子位置信号的多个霍尔传感器(Hallsensor)安装在印刷电路板。
例如，本发明的旋转促动器200可使驱动马达100由20电极(pole)-18狭槽(slot)结构的无刷直流(BLDC)马达构成。并且，在上述驱动马达100中，当定子40的线圈43卷绕于多个齿部41时，能够以U、V、W三相结构卷绕线圈43，U、V、W三相线圈43的另一端能够以星型结线方式结线。尤其，例如上述驱动马达100在马达驱动电路中从2个或3个霍尔传感器接收转子位置信号之后，可通过利用逆变器的6-步进方式的传送驱动方式驱动。
上述齿轮系70配置于外周部被上述第二高度差部12b支撑的齿轮支撑板55的上部，传动轴71以与中空型圆筒部11a相邻的方式配置，两端部分别以可旋转的方式被一对轴承支撑。
在上述齿轮系70中，配置于传动轴71的一侧的蜗杆72与上述第一蜗轮35的外周啮合，在传动轴71的另一侧形成有第一正齿轮73a。
上述第一正齿轮73a与隔开齿轮75相结合，上述隔开齿轮75以没有减速的方式向输出轴80a传递第一正齿轮73a的旋转力。上述隔开齿轮75用于以在输出轴80a的伞形齿轮82a与环形齿轮24啮合时在好的位置形成啮合的方式移动结合位置。最终，随着通过上述隔开齿轮75配置输出轴80a来向环形齿轮24的中心方向设置输出轴80a的位置。
上述输出轴80a在一侧形成有与上述隔开齿轮75啮合的第二正齿轮81a，在另一侧形成有伞形齿轮82a。
上述隔开齿轮75和输出轴80a均配置于齿轮支撑板55的上部。
上述输出轴80a的伞形齿轮82a与在旋转台26的底面内周部所组装的环形齿轮24啮合。
上述旋转台组装体20a与翻转的杯状的旋转台26形成环状，与上述旋转台26的侧面部23的内周相结合，包括在下部面形成有齿轮的环形齿轮24。
上述旋转台26包括：圆形的上板21；以及侧面部23，从上板21的外周向下侧方向延伸。
在上述旋转台26的上板21贯通有多个结合孔，用于与作为在旋转台26所设置的被动体的本体相结合，在上板21底面的结合孔紧固有固定螺栓27。
上述上板21的中心形成有中心贯通孔25，用于使从驱动马达100的定子线圈43和设置于霍尔传感器组件的多个霍尔传感器(Hall sensor)连接到在旋转促动器200的外部所设置的马达驱动电路的电缆通过。在此情况下，马达驱动电路也可内置于形成在外罩的下部的空间。
并且，在上述旋转台26的侧面部23设置有以可旋转的方式在外周部与主体壳体12之间支撑旋转台26的轴承13a。轴承13a的下部被主体壳体12的第一高度差部12a支撑。
在此情况下，在第一实施例中，向旋转台26与主体壳体12之间插入有上述轴承13a，但也可插入环状的油封13，来代替轴承13a。
尤其，下部盖11的中空型圆筒部11a的上端部可位于中心贯通孔25，可在上述上板21的下部面中心以一体的方式设置第三轴承，以在中空型圆筒部11a的外周以可旋转的方式支撑旋转台26。
在本发明中，可通过齿轮系变更结构来最小化齿隙(Backlash)，上述齿轮系变更结构通过使蜗杆72和正齿轮73a以留有间隔的方式一体形成于传动轴71来使结合齿轮数最小化。
以下，参照图1至图6来说明本发明第一实施例的内部中空型旋转(Swivel)促动器200的工作。
若本发明的内部中空型旋转(Swivel)促动器200先使得设置于外罩10底部的无刷直流(BLDC)驱动马达100工作，则转子30进行旋转并使得在转子30的上侧形成一体的第一蜗轮35也沿着相同的方向进行旋转。
若上述第一蜗轮35进行旋转，则与上述第一蜗轮35啮合的齿轮系7的蜗杆72进行旋转并使得传动轴71也进行旋转。最终，形成在传动轴71的另一侧的第一正齿轮73a使得实现啮合的隔开齿轮75进行旋转。
随着上述隔开齿轮75的旋转，与上述隔开齿轮75啮合的输出轴80a的第二正齿轮81a进行旋转，从而使得旋转轴83a也进行旋转。因此，位于旋转轴83a的另一端的伞形齿轮82a将进行旋转，从而使得与伞形齿轮82a啮合的环形齿轮24也进行旋转。
因此，组装有环形齿轮24的旋转台26也沿着相同的方向进行旋转。
在本发明中，根据第一蜗轮35与蜗杆72之间的齿轮比设定减速来使得旋转台26的旋转速度降低，从而增加扭矩。
以下，参照图7至图12说明本发明第二实施例的内部中空型旋转促动器。
本发明第二实施例的内部中空型旋转促动器200包括：圆筒形的外罩10，在中心突出形成有中空型圆筒部11a，在内侧壁突出形成有第一高度差部12a及第二高度差部12b；驱动马达100，配置于上述外罩10的底面，在向转子30的上部延伸形成的延伸部的外周，以一体的方式形成有第一蜗轮35；齿轮系70，以与第一蜗轮35相邻的方式配置于上述第二高度差部12b的上部，与上述第一蜗轮35的外周相结合，在传动轴71的一侧形成有与上述第一蜗轮35啮合的第一蜗杆72，在传动轴71的另一侧形成有第二蜗轮73；游星齿轮单元80，在下端形成有与上述第二蜗轮73啮合的第二蜗杆81，以一体的方式在上端形成有游星齿轮82；以及旋转台20，以一体的方式形成于侧面部的内侧的环形齿轮24与上述游星齿轮单元80的游星齿轮82啮合，从而形成旋转。
上述外罩10包括：圆筒形状的主体壳体12，上下部开放，在内侧突出形成有2层结构的第一高度差部12a及第二高度差部12b；以及圆形的下部盖11，下端部被上述主体壳体12的外周支撑，在中心突出形成有中空型圆筒部11a。
上述驱动马达100可形成为转子配置于定子的内侧的内转子型，包括：转子30，以可旋转的方式与上述下部盖11的中空型圆筒部11a的外周相结合；以及定子40，以留有气隙的方式配置于上述转子30的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子30旋转而配置于上述下部盖11的上部面，在向上述转子30的上部延伸形成的转子支撑体34的延伸部，以一体的方式在外周部形成有第一蜗轮35。
在上述转子30中，在位于内侧的背轭的外周所配置的磁铁可由多个N极及S极的分割磁铁片构成，或可使用N极及S极以多极在环状的磁铁分割磁化的磁铁，背轭设置于磁铁的背面来形成磁路。
上述转子30包括形成杯状的转子支撑体34，在上述转子支撑体34的内周部与圆筒部11a之间设置有以可旋转的方式支撑转子的第一轴承61及第二轴承62。
在上述转子支撑体34的下端外周部支撑背轭和磁铁，在上述转子支撑体34的上端外周部以一体的方式形成有第一蜗轮35。
上述定子40包括：定子芯45，具备多个齿部41和背轭42，上述多个齿部41分别形成“T”字形，上述背轭42与上述多个齿部41相连接来形成磁路；上部绝缘体44a及下部绝缘体44b，由绝缘性材质形成，以包围供上述多个齿部各自的线圈43卷绕的外周面的方式形成一体；以及线圈43，卷绕于上述绝缘体44a、44b的外周面。
在此情况下，上述绝缘体44a、44b作为包围多个齿部41和背轭42的绕线筒和定子支撑体来形成一体。
如图12所示，在上述下部盖11的中心部形成有环形凹槽11b，在环形凹槽11b配置有霍尔传感器组件50，以靠近转子的下端部的方式设置，用于在转子旋转时检测转子位置信号的多个霍尔传感器(Hall sensor)安装在印刷电路板。
例如，本发明的旋转促动器200可使驱动马达100由20电极(pole)-18狭槽(slot)结构的无刷直流(BLDC)马达构成。并且，在上述驱动马达100中，当定子40的线圈43卷绕于多个齿部41时，能够以U、V、W三相结构卷绕线圈43，U、V、W三相线圈43的另一端能够以星型结线方式结线。尤其，例如上述驱动马达100在马达驱动电路中从2个或3个霍尔传感器接收转子位置信号之后，可通过利用逆变器的6-步进方式的传送驱动方式驱动。
上述齿轮系70以与中空型圆筒部11a相邻的方式配置在上述第二高度差部12b的上部，传动轴71的两端部分别以可旋转的方式被一对轴承74a、74b支撑。
上述第二高度差部12b从主体壳体12向中心部侧延伸而成，以使得齿轮系70和游星齿轮单元80得到与配置于下侧的定子40之间的分离支撑。
上述齿轮系70与上述第一蜗轮35的外周相结合，在传动轴71的一侧形成有与上述第一蜗轮35啮合的第一蜗杆72，在传动轴71的另一侧形成有第二蜗轮73。
上述游星齿轮单元80以可旋转的方式设置于在上述第二高度差部12b所设置的支撑轴83，在下端形成有与上述第二蜗轮73啮合的第二蜗杆81，以一体的方式在上端形成有游星齿轮82。
上述旋转台20包括：圆形的上板21；以及侧面部23，从上板21的外周向下侧方向延伸而成。在上述上板21贯通形成用于与作为在旋转台20所设置的被动体的本体相结合的多个结合孔22，在上板21底面的结合孔22附着有用于与固定螺栓27相紧固的多个铆钉螺母26。
在上述上板21的中心形成有中心贯通孔25，用于使从驱动马达100的定子线圈43和设置于霍尔传感器组件50的多个霍尔传感器(Hall sensor)连接到在旋转促动器200的外部所设置的马达驱动电路的电缆通过。上述电缆通过上板21的中心贯通孔25和圆筒部11a来连接到定子线圈43和霍尔传感器组件50。
在上述中空型圆筒部11a的下端形成有与上述下部盖11的凹槽11b相连通的贯通孔11c，以使电缆能够通过。
并且，下部盖11的中空型圆筒部11a的上端部位于中心贯通孔25，在上述上板21的下部面中心，能够以一体的方式设置第三轴承63，以便能够以可旋转的方式在中空型圆筒部11a的外周支撑旋转台20。
尤其，在设置于上述中空型圆筒部11a的外周的第三轴承63与第二轴承62之间分别插入有用于设定第三轴承63和第二轴承62的位置的环状的挡止部64。
在上述旋转台20的侧面部23，以一体的方式在内侧形成有环形齿轮24，环形齿轮24与上述游星齿轮单元80的游星齿轮82啮合。
并且，在上述旋转台20与主体壳体12之间插入有环状的油封13，下部被第一高度差部12a支撑。
本发明提供可通过齿轮系变更结构来使齿隙(Backlash)最小化的传动结构，上述齿轮系变更结构通过以留有间隔的方式使第一蜗杆72和第二蜗轮73在传动轴71形成为一体，来使结合齿轮数最小化。最终，与组合多个正齿轮的现有的齿轮系相比，本发明可缩小整体尺寸并确保空间，从而可增加设计自由度，降低成本。
并且，在本发明中，将无刷直流(BLDC)驱动马达100设置于外罩10底部，将在上部以留有间隔的方式使第一蜗杆72和第二蜗轮73在传动轴71形成为一体的齿轮系70配置于外罩内部的第二高度差部12b，从而可使结构变得简单并缩小大小。
在本发明中，传动轴71的两端部以可旋转的方式被一对轴承74a、74b支撑。一对轴承74a、74b内置于固定设置在第二高度差部12b的轴承外罩。
以下，参照图7至图12说明本发明第二实施例的内部中空型旋转(Swivel)促动器200的工作。
若本发明的内部中空型旋转(Swivel)促动器200先使得设置于外罩10底部的无刷直流(BLDC)驱动马达100进行工作，则转子30将进行旋转，并使得在转子30的上侧形成为一体的第一蜗轮35也沿着相同的方向进行旋转。
若上述第一蜗轮35进行旋转，则与上述第一蜗轮35啮合的齿轮系70的第一蜗杆72进行旋转并使得传动轴71也进行旋转。
最终，形成于传动轴71的另一侧的第二蜗轮73将使啮合的上述游星齿轮单元80的第二蜗杆81旋转。
因此，驱动位于游星齿轮单元80上端的游星齿轮82旋转，游星齿轮82使得设置于上述旋转台20的环形齿轮24沿着相同方向进行旋转。
在本发明中，例如在无刷直流(BLDC)驱动马达100以800rpm进行旋转时，通过齿轮系70按400:1减速，旋转台20的速度将降低至2rpm，从而将增加扭矩。
如上所述，在本发明中，齿轮系70包括一个如下的传动轴，即，使得第一蜗杆72和第二蜗轮73以一体的方式留着间隔形成于一个传动轴71，因此使得第一蜗杆72与在上述转子支撑体34的上部形成为一体的第一蜗轮35啮合，使得第二蜗轮73与游星齿轮单元80的第二蜗杆81啮合，使得环形齿轮24与游星齿轮82啮合，从而向旋转台20传递旋转动力。
本发明具备可由齿轮系变更结构使齿隙(Backlash)最小化的传动结构，而上述齿轮系变更结构通过使第一蜗杆72和第二蜗轮73在传动轴71形成一体来使结合齿轮数最小化。
并且，若降低通常成为增加噪音的主要原因的驱动马达的转速(rpm)，则为了获得所需的扭矩值而需组合多个齿轮来使齿轮系的减速齿轮比变大，但在本发明中，以增加齿轮减速比的方式在齿轮系70采用多条螺纹的第二蜗轮73来解决了这个问题。
尤其，在本发明中，在外罩10的内部优化配置小型驱动马达100和构成齿轮系70的使第一蜗杆72和第二蜗轮73形成为一体的传动轴71，从而可使尺寸实现小型化。
通常的马达很难采用无刷直流(BLDC)马达，但在本发明中，将无刷直流(BLDC)马达垂直设置并增加直径方向的大小来增加了马达扭矩。用于本发明的旋转促动器200的驱动马达100在外罩10的底面配置有定子40和转子30，并使用了内转子方式的无刷直流(BLDC)马达。
本发明的旋转促动器200可用于使设置于旋转台20的被动体和旋转台20一同旋转。
本发明的旋转促动器200包括：无刷直流(BLDC)方式的驱动马达100；齿轮系，向旋转台20传递上述驱动马达100的旋转动力并通过减速来增加扭矩；以及旋转台20，通过上述齿轮系的输出来进行旋转，旋转台20与被动体相结合来使被动体与旋转台一同旋转。
现有技术的促动器将由直流(DC)马达构成的马达部、齿轮部以及旋转部设置为单独的部件，因而在向利用促动器产品的本体进行组装时，存在组装公差以及部件供需等的很多问题。
但是，本发明的旋转促动器200使得驱动马达100、齿轮系70以及旋转台20形成为一体，因而可在解决现有技术中的问题的同时，实现小型化以及纤细化。
本发明的旋转促动器200形成圆盘形状，内侧形成中空型，在中心部形成有用于引出电缆的电缆引出孔，在旋转台20的上部形成有多个结合孔22，以与被动体相连接，例如形成有4个结合孔22，从而设置固定螺栓27。
本发明第二实施例的旋转促动器200使用无刷直流(BLDC)方式的驱动马达，这与第一实施例相同，但不同之处在于，减速用齿轮系的结构变得比第一实施例更紧凑，可用于驱动作为被驱动体的旋转台旋转。
以上，以特定优选实施例为例示出并说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施例，可在不脱离本发明的思想的范围内由本发明所属技术领域的普通技术人员实施多种变更和修改。
【产业上的可利用性】
本发明可用于如下的旋转(Swivel)促动器，借助通过齿轮系变更结构来最小化齿隙(Backlash)的传动结构，使旋转台进行旋转，上述齿轮系变更结构通过使蜗杆和蜗轮以留有间隔的方式一体形成于传动轴来使结合齿轮数最小化。

Claims (15)

1.一种旋转促动器用驱动马达，其特征在于，
包括：
圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部；
转子，以能够旋转的方式结合在上述外罩的中空型圆筒部的外周；以及
定子，以留有气隙的方式配置于上述转子的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子旋转而配置于上述外罩的底部，
在向上述转子的上部延伸形成的延伸部，以形成为一体的方式在其外周部形成有第一蜗轮。
2.根据权利要求1所述的旋转促动器用驱动马达，其特征在于，上述外罩还包括在内侧壁突出形成的高度差部，上述定子配置于上述高度差部的下侧。
3.根据权利要求1所述的旋转促动器用驱动马达，其特征在于，上述外罩包括：
圆筒形的主体壳体，上下部开放，在内侧突出形成有两层结构的第一高度差部及第二高度差部；以及
圆形的下部盖，外周部固定于上述主体壳体的下端，在中心突出形成有中空型圆筒部。
4.根据权利要求3所述的旋转促动器用驱动马达，其特征在于，上述主体壳体的第二高度差部使旋转促动器的齿轮系与定子分离。
5.根据权利要求3所述的旋转促动器用驱动马达，其特征在于，
在突出形成于上述下部盖的中心的中空型圆筒部与底部之间形成有环形凹槽，
在上述环形凹槽配置霍尔传感器组件，通过以靠近转子的下端部的方式设置来在转子旋转时检测转子位置信号，
在上述中空型圆筒部的下端形成与上述下部盖的凹槽相连通的贯通孔，以使电缆能够通过。
6.根据权利要求1所述的旋转促动器用驱动马达，其特征在于，
上述转子包括：
转子支撑体，呈杯状，以能够旋转的方式结合在中空型圆筒部的外周；
背轭，结合在上述转子支撑体的杯状部分的外周；以及
磁铁，配置于上述背轭的外周，
第一蜗轮以形成为一体的方式形成于上述转子支撑体的上端外周部。
7.一种旋转促动器，其特征在于，包括：
圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部，在内侧壁突出形成有第一高度差部及第二高度差部；
驱动马达，配置于上述外罩的底面，在向转子的上部延伸形成的延伸部的外周，以形成为一体的方式形成有第一蜗轮；
减速用齿轮系，配置于上述第二高度差部的上部，结合在上述第一蜗轮的外周，在传动轴的一侧形成有与上述第一蜗轮啮合的第一蜗杆，在传动轴的另一侧形成有第二蜗轮；
游星齿轮单元，在下端形成有与上述第二蜗轮啮合的第二蜗杆，在上端以形成为一体的方式形成有游星齿轮；以及
旋转台，上述游星齿轮单元的游星齿轮与以形成为一体的方式形成在侧面部的内侧的环形齿轮啮合来进行旋转，在旋转台上部面固定被动体。
8.根据权利要求8所述的旋转促动器，其特征在于，
在突出形成于上述下部盖的中心的中空型圆筒部与底部之间形成有环形凹槽，
上述旋转促动器还包括霍尔传感器组件，配置于上述环形凹槽，通过以靠近转子的下端部的方式设置来在转子旋转时检测转子位置信号，
在上述中空型圆筒部的下端形成与上述下部盖的凹槽相连通的贯通孔，以使电缆能够通过。
9.根据权利要求7所述的旋转促动器，其特征在于，
上述驱动马达包括：
转子，以能够旋转的方式结合在上述外罩的中空型圆筒部的外周；以及
定子，以留有气隙的方式配置于上述转子的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子旋转而配置于上述外罩的底部，
上述第一蜗轮以形成为一体的方式形成于向转子支撑体的上部延伸形成的延伸部。
10.根据权利要求7所述的旋转促动器，其特征在于，
上述驱动马达包括：
转子，以能够旋转的方式结合在上述外罩的中空型圆筒部的外周；以及
定子，以留有气隙的方式配置于上述转子的外侧，为了通过产生旋转磁场来驱动上述转子旋转而配置于上述外罩的底部，
上述第一蜗轮以形成为一体的方式形成于向转子支撑体的上部延伸形成的延伸部。
11.根据权利要求7所述的旋转促动器，其特征在于，还包括：
第一轴承及第二轴承，配置于上述转子支撑体的下端与外罩的中空型圆筒部的下端之间，以实现能够旋转的支撑方式；以及
第三轴承，以能够旋转的方式在外罩的中空型圆筒部的外周支撑上述旋转台。
12.根据权利要求11所述的旋转促动器，其特征在于，还包括环状的挡止部，插入于设置在上述中空型圆筒部的外周的第二轴承与第三轴承之间，用于设定第二轴承和第三轴承的位置。
13.根据权利要求7所述的旋转促动器，其特征在于，还包括油封，设置于上述旋转台与外罩之间，下部被上述外罩的第一高度差部支撑。
14.根据权利要求7所述的旋转促动器，其特征在于，上述第二蜗轮由多条螺纹构成。
15.一种旋转促动器，其特征在于，包括：
圆筒形的外罩，在中心从底部突出形成有中空型圆筒部，在内侧壁突出形成有高度差部；
驱动马达，配置于上述外罩的底面，在向转子的上部延伸形成的延伸部的外周，以形成为一体的方式形成有第一蜗轮；
齿轮支撑板，外周部被上述高度差部支撑；
减速用齿轮系，配置于上述齿轮支撑板的上部，结合在上述第一蜗轮的外周，在传动轴的一侧形成有与上述第一蜗轮啮合的第一蜗杆，在传动轴的另一侧形成有第一正齿轮；
隔开齿轮，结合在上述第一正齿轮，以没有减速的方式传递第一正齿轮的旋转力；
输出轴，在旋转轴的一侧形成有与上述隔开齿轮啮合的第二正齿轮，在另一侧形成有伞形齿轮；以及
旋转台，组装在下部的环形齿轮与上述伞形齿轮啮合来进行旋转，在旋转台上部面固定被动体。
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