KR100540551B1 - 동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조는 리드 스크류 및 마그네트를 포함하는 로터가 지지되는 브라켓, 상기 브라켓의 일면에 맞닿아 고정되는 하부 하우징, 상기 하부 하우징과 결합되는 상부 하우징에 의해서 형성되는 내부 공간에 형성되는 투스 요크와 보빈, 상기 로터의 일단이 지지되기 위하여 로터의 일단부를 지지하는 볼과 스러스트 홀더 및 엔드 커버, 상기 로터의 타단부를 지지하기 위하여 브라켓 측의 로터 타단부에 형성되는 볼 및 피벗 베어링이 포함되는 스텝 모터에 있어서, 상기 브라켓과 상기 하부 하우징과 상기 로터의 동축도가 맞는 상태에서 상기 로터가 삽입되기 위하여 상기 하부 하우징의 외측으로 형성되는 하부 돌출부와, 상기 하부 돌출부가 상기 브라켓에 삽입되어 상기 하부 하우징과 브라켓이 정렬되기 위하여 상기 브라켓에 형성된 하우징 삽입홀과, 상기 상부 하우징의 외측에 돌출 형성된 상부 돌출부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

스텝 모터, 동축도

Description

동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조{Structure of step motor for improving same axile alignment}

도 1은 종래 스테핑 모터의 구성을 설명하는 단면도.

도 2는 종래 스텝 모터의 하우징의 사시도.

도 3은 종래 스텝 모터의 제작 방법을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터의 구조를 설명하는 도면.

도 5는 본 발명의 사상이 적용되는 하우징등의 형상을 설명하는 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 스텝 모터의 제작방법을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 리드 스크류 102 : 로터 103 : 코일

104 : 보빈 105 : 투스 요크 106 : 상부 하우징

107 : 하부 하우징 108a, 108b : 볼 109 : 스러스트 홀더

111 : 엔드 커버 113 : 피벗 베어링

114 : 브라켓 151 : 하부 돌출부 153 : 상부 돌출부

154 : 스러스트 홀더 156 : 원추형 스프링

150 : 하우징 삽입홀

본 발명은 스텝 모터의 구조 및 스텝 모터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 리드 스크류가 포함되어 형성되는 스텝 모터에서 특히 중요시 되는 동축도를 향상하기 위한 스텝 모터의 구조 및 스텝 모터의 제작 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 스테핑 모터의 구성을 설명하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 리드 스크류(101)가 형성되는 로터(102)와, 코일(103)이 일정 권선 형태로 적층된 보빈(104)과, 투스 요크(tooth yoke)(105)와, 상기 보빈(104)등을 감싸 외부를 보호하는 상부 하우징(106) 및 하부 하우징(107)과, 상기 로터(102)가 지지되기 위하여 홈을 형성하여 볼(ball)(108a)을 내장하는 스러스트 홀더(thrust holder)(109)와, 상기 스러스트 홀더(109)가 탄력적으로 지지되도록 하는 엔드 커버(end cover)(111)와, 상기 로터(102)의 다른 측이 고정되도록 홈을 형성하여 볼(108b)을 내장하는 피벗 베어링(pivot bearing)(113)과, 상기 하부 하우징(107)과 맞닿아 리드 스크류(101)를 지지하는 브라켓(114)을 포함하여 구성된다.

상기 구성으로 이루어진 종래 기술에 따른 스테핑 모터의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상기 상부, 하부 하우징(106)(107)에서 코일을 감은 보빈(104)은 상, 하로 구비되고, 이들 보빈(104)은 투스 요크(105)에 의해서 고정되게 한다. 상기 하우징(106)(107)의 중앙에는 로터(102)의 일부가 삽입되도록 하고, 상기 하우징(106)(107)의 내부에 삽입되어 있는 상기 로터(102)의 외주면에는 코일과 서로 대응되게 마그네트(112)가 끼워진다. 여기서, 상기 로터(102)의 마그네트(112)와 코일(104)에 의해 회전력이 발생하여 상기 로터(102)가 회전하게 된다.

이러한 구성을 취하는 종래 스텝 모터는 동축도를 개선하기 위하여, 상기 로터(101)와 접하는 소정의 위치에, 제 1 핀 삽입홀(141)과, 제 2 핀 삽입홀(142), 제 3 핀 삽입홀(143)이 형성된다. 상세하게, 제 1 핀 삽입홀(141)은 로터(101)와 접하는 브라켓(114)의 일정 위치에 형성되고, 제 2 핀 삽입홀(142)은 로터(101)와 접하는 하부 하우징(107)의 일정 위치에 형성되고, 제 3 핀 삽입홀(143)은 제 2 핀 삽입홀(142)과 일렬로 정렬되는 상부 하우징(106)의 일정 위치에 형성된다.

이러한 삽입홀(141)(142)(143)의 위치 및 구성은 도 2에 제시되는 하우징등이 도시되는 사시도를 참조하면 보다 명확히 이해될 수 있다.

이러한 구성에 의해서 브라켓(114)과 하우징(106)(107)을 결합할 때에, 상기 핀 삽입홀(141)(142)(143)에 소정의 가이드 핀을 삽입하여 브라켓(114)과 하우징(106)(107)의 축을 일치시킨 후에 결합공정을 수행하여 왔다.

도 3은 종래 스텝 모터의 제작 방법을 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 하부 하우징(107)과 브라켓(114)을 일렬로 정렬한 후에(St 11), 가이드 핀을 제 1 삽입홀(141) 및 제 2 삽입홀(142)에 삽입하여 동축도를 강제로 맞춘 뒤에 양자를 용접한다(St 12).

그리고, 한 몸으로 되어 있는 리드 스크류(101) 및 로터(102)와 보빈(104)등을 장착하고, 상부 하우징(106)과 하부 하우징(107)을 정렬한 뒤에(St 13). 그리고, 제 2 삽입홀(142) 및 제 3 삽입홀(143)에 가이드 핀을 삽입하여 동축도를 강제로 맞춘 뒤에 상부 하우징(106) 및 하부 하우징(107)의 접면을 용접한다(St 14).

그리고, 상부 하우징(106)과 연장되는 방향으로 베어링(108a)과 스러스트 홀더(109)와 엔드 커버(111)를 계속해서 형성한 뒤에 결합한다(St 15).

상기된 방법의 제조 공정은 가이드 핀등과 같은 일정의 공구가 삽입된 상태에서 하우징(106)(107)과 브라켓(114)의 동축도를 맞추고, 용접등의 작업을 행하기 때문에, 그 구조가 복잡하고 작업성이 높지 못하다.

그리고, 작업의 정밀도가 높지 못하고 동축도가 낮아, 모터의 동작 시에 진동, 소음의 발생 원인이 되고, 전반적으로 모터 동작상의 효율을 떨어뜨리는 일 요인이 되었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스텝 모터의 동축도를 향상시키면서도, 작업성을 좋게 하여 모터의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 스텝 모터의 구조 및 스텝 모터의 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 모터의 동축도를 향상시켜 모터의 동작시에 발생되는 진동, 소음을 줄이고, 스텝 모터의 전반적인 효율을 개선할 있는 스텝 모터의 구성 및 제작 방법을 제공하고자 한다.

상기된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스텝 모터 구조는 리드 스크류 및 마그네트가 형성되는 로터가 지지되는 브라켓, 상기 브라켓의 일면에 맞닿아 고정되는 하부 하우징, 상기 하부 하우징과 결합되는 상부 하우징에 의해서 형성되는 내부 공간에 형성되는 투스 요크와 보빈, 상기 로터의 일단이 지지되기 위하여 로터의 일단부를 지지하는 볼과 스러스트 홀더 및 엔드 커버, 상기 로터의 타단부를 지지하기 위하여 브라켓 측의 로터 타단부에 형성되는 볼 및 피벗 베어링이 포함되는 스텝 모터에 있어서, 상기 브라켓과 상기 하부 하우징과 상기 로터의 동축도가 맞는 상태에서 상기 로터가 삽입되기 위하여 상기 하부 하우징의 외측으로 형성되는 하부 돌출부와, 상기 하부 돌출부가 상기 브라켓에 삽입되어 상기 하부 하우징과 브라켓이 정렬되기 위하여 상기 브라켓에 형성된 하우징 삽입홀과, 상기 상부 하우징의 외측에 돌출 형성된 상부 돌출부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 스텝 모터의 제작 방법은 하부 하우징과 브라켓을 일렬로 정렬하고, 상기 하부 하우징의 외측에 형성되는 하부 돌출부가 상기 브라켓의 하우징 삽입홀에 삽입된 뒤에, 상기 하부 하우징과 상기 브라켓을 용접하는 단계; 상부 하우징을 하부 하우징과 일렬로 정렬하고 결합하는 단계; 및 상기 상부 하우징의 상부 돌출부에 볼과 스러스트 홀더를 삽입하고, 원추형 스프링을 놓은 뒤에 엔드 커버를 덮어 결합하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기된 바와 같은 구성 및 방법에 의해서 모터의 구동 시에 발생되는 소음 및 진동은 줄어들게 되고, 모터의 동작 효율을 향상된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 설명에 있어 특징적인 부분에 대해서는 다른 부호를 사용하되, 종래와 대동소이한 부분에 대해서는 종래와 동일한 도면 부호를 사용하여 본 발명의 설명을 명확히 하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터의 구조를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 스텝 모터는 리드 스크류(101)가 형성되는 로터(102)와, 코일(103)이 일정권선 형태로 적층된 보빈(104)과, 투스 요크(tooth yoke)(105)와, 상기 보빈(104)등을 감싸 외부를 보호하고 중앙부에 로터(102)가 삽입되는 부위가 돌출되어 돌출부를 이루는 상부 하우징(106) 및 하부 하우징(107)과, 상기 로터(102)가 지지되기 위하여 홈을 형성하여 볼(ball)(108a)을 내장하고 상기 돌출부에 삽입되는 스러스트 홀더(thrust holder)(154)와, 상기 스러스트 홀더(154)가 탄력적으로 지지되도록 하는 엔드 커버(end cover)(111)와, 상기 엔드 커버(111)와 스러스트 홀더(154)와의 사이에 형성되어 스러스트 홀더(154)를 지지하기 위한 스프링(156)과, 상기 로터(102)의 다른 측이 고정되도록 홈을 형성하여 볼(108b)을 내장하는 피벗 베어링(pivot bearing)(113)과, 상기 하부 하우징(107)의 외측 리드 스크류(101)에서 상기 피벗 베어링(113)까지를 감싸는 브라켓(114)이 포함된다.

특히, 본 발명에서 하부 하우징(107)과 브라켓(114)이 접하는 면에 있어서, 브라켓(114)에는 로터(102)보다 큰 지름으로 형성되는 하우징 삽입홀(150)과, 상기 하부 하우징(107)로부터 연장 형성되는 하부 돌출부(151)가 포함된다.

또한, 상부 하우징(106)의 상단에는 상측으로 돌출 형성되는 상부 돌출부(153)가 형성되고, 상기 상부 돌출부(153)에는 삽입형의 스러스트 홀더(154)가 내삽되고, 상기 상부 돌출부(153)의 외주 및 상부 하우징(106)의 상측 외면에는 엔드 커버(111)가 형성된다. 그리고, 스러스트 홀더(154)의 위치가 지지되도록 하기 위하여 엔드 커버(111)와 스러스트 홀더(154)의 사이에는 원추형 스프링(156)이 형성된다.

이러한 본 발명의 특징적인 구성에 대한 작용을 상세히 설명하도록 한다.

상기 하부 하우징(107)과 브라켓(114)의 동축도를 맞추기 위하여, 상기 하부 돌출부(151)가 상기 하우징 삽입홀(150)에 삽입된 뒤에, 하부 하우징(107)과 브라켓(114)을 용접한다. 상기 하부 돌출부(151)와 하우징 삽입홀(150)의 공차가 안정거리 내에 유지되면, 별도의 동축도를 맞추기 위한 작업 없이 상호간에 삽입하여 위치를 고정한 뒤에, 양자를 용접 결합함으로써, 동축도가 맞는 상태에서 양자를 결합하여 견고하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 일정의 지그를 사용하여 하부 하우징(107)과 상부 하우징(106)을 용접 결합한 뒤에는, 상기 상부 돌출부(153)의 내부로 삽입형 스러스트 홀더(154)를 삽입하고, 그 외측으로 원추형 스프링(156)이 놓이도록 한 뒤에, 엔드 커버(111)를 용접 결합하게 된다. 여기서, 상기 스러스트 홀더(154)는 상부 돌출부(153)의 내부에 놓여, 그 위치가 고정되기 때문에, 별도의 판 스프링을 사용할 필요없이, 일반적으로 범용되는 원추형 스프링(156)을 사용할 수 있다. 특히, 상기 원추형 스프링(156)의 일단은 상부 돌출부(153)의 내부에 놓이고, 타단은 엔드 커버(111)에 놓일 수 있도록 하기 위하여 원추형으로 형성되고, 이는 종래의 판 스프링에 비해서는 가격이 저렴하기 때문에, 결국 스텝 모터의 제작 경비가 저렴하게 될 수 있다.

또한, 상기 상부 돌출부(153)와 하부 돌출부(151)가 동일한 크기로 형성되는 경우에는, 상하의 모든 하우징(106)(107)이 같이 사용될 수 있어 제작 과정은 보다 간단하게 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 사상이 적용되는 하우징등의 형상을 설명하는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 하부 하우징(107)의 중앙부에는 하부 돌출부(151)가 형성되고, 상부 하우징(106)의 중앙부에는 상부 돌출부(153)가 형성되는 것을 알 수 있다. 그 뒤로는 볼(108a)과 스러스트 홀더(154) 및 원추형 스프링(156)이 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 스텝 모터의 제작방법을 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서는 하부 하우징(107)과 브라켓(114)을 정렬하고(St 21), 하부 돌출부(151)의 외주가 브라켓(114)의 하우징 삽입홀(150)의 내주에 닿도록 삽입한 뒤에, 하부 하우징(107)과 브라켓(114)을 용접한다(St 22). 그리고, 스크류와 보빈등을 삽입한 뒤에 상부 하우징(106)을 하부 하우징(107)과 일렬로 정렬하고 소정의 치구를 사용하여 정렬된 상태에서 용접하여 결합한다(St 23). 그런 뒤에, 상기 상부 하우징(106)의 상부 돌출부(153)에 볼(108a)과 삽입형 스러스트 홀더(154)를 삽입하고, 원추형 스프링(156)을 놓은 뒤에 엔드 커버(111)를 덮어 용접 결합함으로써, 전체 스텝 모터의 제작과정을 종료된다(St 24).

그리고, 상기 엔드 커버(111)의 내면에는 원추형 스프링(156)의 넓은 단부가 삽입되어 원추형 스프링(156)의 위치가 안정되게 지지되기 위한 스프링 삽입홈(도 5의 157참조)이 더 형성된다.

상기된 스텝 모터의 제작 방법에 의해서 보다 간단하게 스텝 모터를 제작할 수 있다.

본 발명의 사상은 제시된 바와 같은 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 추가 변경등에 의해서 용이하게 만들어 낼 수 있다.

상술된 바와 같은 본 발명에 의해서 스텝 모터의 제작공정을 단순화하여 작업성을 높일 수 있고, 동축도를 향상시켜 스텝 모터의 동작시에 발생되는 소음과 진동을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 판 스프링을 대신하여 범용으로 사용되는 원추형 스프링이 사용되도록 하여 제작비용의 절감효과를 얻을 수도 있다.

Claims (3)

1. 리드 스크류 및 마그네트를 포함하는 로터가 지지되는 브라켓, 상기 브라켓의 일면에 맞닿아 고정되는 하부 하우징, 상기 하부 하우징과 결합되는 상부 하우징에 의해서 형성되는 내부 공간에 형성되는 투스 요크와 보빈, 상기 로터의 일단이 지지되기 위하여 로터의 일단부를 지지하는 볼과 스러스트 홀더 및 엔드 커버, 상기 로터의 타단부를 지지하기 위하여 브라켓 측의 로터 타단부에 형성되는 볼 및 피벗 베어링이 포함되는 스텝 모터에 있어서,

   상기 브라켓과 상기 하부 하우징과 상기 로터의 동축도가 맞는 상태에서 상기 로터가 삽입되기 위하여 상기 하부 하우징의 외측으로 형성되는 하부 돌출부와,

   상기 하부 돌출부가 상기 브라켓에 삽입되어 상기 하부 하우징과 브라켓이 정렬되기 위하여 상기 브라켓에 형성된 하우징 삽입홀과,

   상기 상부 하우징의 외측에 돌출 형성된 상부 돌출부가 포함되는 것을 특징으로 하는 동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 하우징의 외측에는 상기 상부 돌출부가 형성되고, 상기 상부 돌출부 내부에 상기 볼 및/또는 상기 스러스트 홀더가 수용되는 것을 특징으로 하는 동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스러스트 홀더의 위치가 지지되기 위하여, 상기 스러스트 홀더의 외측면과, 상기 엔드 커버의 내측면의 사이에 삽입 형성되는 원추형 스프링이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 동축도 향상을 위한 스텝 모터 구조.

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