KR100914792B1 - 기어드 모터 - Google Patents

기어드 모터

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KR100914792B1
KR100914792B1 KR1020020032240A KR20020032240A KR100914792B1 KR 100914792 B1 KR100914792 B1 KR 100914792B1 KR 1020020032240 A KR1020020032240 A KR 1020020032240A KR 20020032240 A KR20020032240 A KR 20020032240A KR 100914792 B1 KR100914792 B1 KR 100914792B1
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magnetic induction
rotor
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ring
magnetic
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오와준지
테라다요시아키
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니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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Abstract

필요 최저한의 자기유도 마그네트, 동(銅) 링 및 백요크로 자기유도력을 발생하는 데 필요충분한 구성을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
이를 해결하기 위한 수단으로 로터(10a)의 회전지축(13)에 지승된 유도링(20)의 외주를 구성하고, 자기유도 마그네트 외주면(17a) 및 백요크 내주면(15a) 각각과 적정한 간격을 유지하여 상대회전이 자유로운 동 링(20b)의 단부를, 로터(10a)에 고정한 백요크(15)와 자기유도 마그네트(17)의 양단부를 보는 면에서 돌출시켜 자속 전체가 동 링(20b)을 통과하도록 했다.

Description

기어드 모터{GEARED MOTOR}
본 발명은 주로 세탁기의 배수밸브나 환기선의 셔터 등의 구동기구에 이용되는 기어드 모터에 관하며 더욱 구체적으로는 기어드 모터의 구동원인 AC동기모터의 로터에 관한 것이다.
도 4는 본 발명을 이해한 후 알기 쉽게 하기 위해 공지가 아닌 기술로서 상술한 기어드 모터에 사용되는 AC동기모터(100)에 내설(內設)되는 로터(101)의 종단면으로 도시하는 측면도이다. 도시와 같이 스테이터(102)의 전자유도에 의해 회전구동되는 로터(101)는 로터지축(도시하지 않음)을 삽통하는 구멍(103a)을 구비한 회전지축(103)의 외주측에 스테이터(102)에 의해 회전제어되는 링모양 로터마그네트(104)가 고정된 구성으로 링모양 로터마그네트(104)의 내측에 자기유도 마그네트(105), 자기유도 회전체로서의 유도링(106)을 구비한다. 링모양 로터마그네트(104)는 회전지축(103)과 일체 성형으로 링모양 로터마그네트(104)의 축방향 저부가 회전지축(103)의 하단에 형성된 플랜지부(103b)와 서로 들어가 짜여진 상태로 결합된다.
자기유도 마그네트(105)는 소정의 패턴에 따라 착자되고 링모양 로터마그네트(104)내벽에 밀착시켜 일체로 고정된다. 유도링(106)은 외주에 동이나 알루미늄 또는 동등한 비자성체 금속으로 구성된 비자성 도전링으로서의 동링(106a)이 배치되고, 내측에 자성체(구체적으로는 철제)로 구성된 백요크(107)가 압입에 의해 결합되며 잔부가 수지에 의한 인서트 성형으로 유도피니온(108)의 일부로서 일체 구성된다. 백요크(107)는 자기유도력이 발생하는 비자성 금속의 동링(106a)에 자속을 유효하게 유인하는 철제링이다.
유도링(106)은 로터(101)에 지지되어 상대적으로 회전이 자유롭다. 즉 로터(101)의 회전지축(103)의 상단근방 부분의 외주면은 유도링(106)이 출력하는 유도피니온(108)의 내주면을 회전이 자유롭도록 지지하는 래디얼 지축(103c)으로 회전지축(103)의 하단근방의 외주부분에서는 유도링(106)의 원통부(106b)의 하단부분을 쓰러스트방향으로 지지하는 베어링부(103d)와 래디얼 방향으로 지지하는 지축(103e)이 배치된다. 유도링(106)은 외주면(106c)이 자기유도 마그네트(105)의 내주면(105a)과 일정간극을 유지하여 회전지축(103)에 지지된다. 또한 도 5에 확대도시한 것과 같이 자기유도 마그네트(105), 동링(106a), 백요크(107)의 높이가 축방향을 향해 순서대로 낮게 되어있다.
그러나 예를들면 도 4에 도시하는 상기의 구성에서는 자기유도 마그네트(105)를 두껍게 하여 발생자력을 증대하려고 해도 자기유도 마그네트(105)가 링모양 로터마그네트(104)내측에 배치되므로 두께의 증가는 제한된다.
또 자기유도 마그네트(105) 자체를 강력한 자력특성을 도시하는 소재로 구성하는 수단은 원가가 높아져 시장성을 잃게 되는 난점이 있다.
또한 자기유도 마그네트(105)에서 발생한 자속은 백요크(107)에 끌어당겨질 때 동링(106a)을 통과함으로써 자기유도력을 발생하고, 자기유도 마그네트(105)의 회전에 동링(106a)을 추동시키는 것이지만 도 4에 도시하는 상기의 구성에서는 도 5에 확대도시된 것과 같이 자기유도 마그네트(105)가 축방향으로 더욱 길고 이어서 동 링(106a) 및 백요크(107)로 순서대로 짧아지는 치수형상의 상호적인 관계가 된다. 이 관계에 의해 축방향으로 동 링(106a)에서 일부 돌출한 자기유도 마그네트(105)에서 발생하는 자속은 동 링(106a)을 통과하지 않고 자기유도력의 발생에 기여하지 않는 자속이 되므로 자기유도력의 관점에서 보아 고가인 자기유도 마그네트를 일부 낭비했었다.
그래서 본 발명의 목적은 자기유도 마그네트를 저원가 소재 그대로 하여, ① 링모양 로터마그네트의 내측에 배치되는 동 링과 자기유도 마그네트와의 배치관계를 최적화함으로써 혹은 ②자기유도 마그네트에서 발생하는 자력을 효율적으로 자기유도 토오크로서 사용하는 수단을 이용함으로써 콤팩트한 구성으로 또한 필요최저한의 자기유도 마그네트로 효과적으로 자기유도력을 발생시키는 기어드 모터를 제공하는 것이다.
또 ③자기유도 마그네트, 동 링 및 백요크의 축방향의 치수를 자기유도력의 관점에서 검토하여, 필요최저한의 자기유도 마그네트로 효과적으로 자기유도력을 발생시키는 기어드 모터를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 모터와, 이 모터의 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 연계 및 차단하는 클러치 수단(예를들면 유성치차에 의한 차동기구)과, 이 클러치 수단을 연계 및 차단하는 클러치 동작수단(예를들면 선형랙에서 유성치차의 링치차에 맞물리는 치차까지의 치차윤열)을 구비하는 기어드 모터에 있어서, 상기 로터와 일체로 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되는 자기유도 회전체로 이루어지는 자기유도수단을 가지며, 상기 로터와 동축으로 또한 이 로터를 구성하는 링모양 로터마그네트의 반경방향 내측에 상기 자기유도 회전체를 배치하고, 또한 그 내측에 상기 자기유도 마그네트를 배치했다.
이와같이 구성하면 링모양 로터마그네트의 내측에 배치되는 자기유도 회전체로서의 유도링과 자기유도 마그네트와의 배치관계를 상기와 같이 구성함으로써 유도링의 지름 확대를 가능하게 하고, 자기유도 마그네트가 발생하는 자력을 효율적으로 자기유도 토오크로서 사용함으로써 콤팩트한 구성으로 자기유도력을 강화할 수 있다. 또 자기유도 마그네트를 유도링의 내측에 배치함으로써 자기유도 마그네트의 체적을 작게 억제할 수 있고 필요 최저한의 자기유도 마그네트로 효과적으로 자기유도력을 발생시킬 수 있다.
또한 로터 내부의 한정된 공간에 자기유도 마그네트와 유도링을 안에 배치할 경우, 자기유도력적으로 유리하게 되는 배치관계로서 유도링 내부는 비교적 넓고 자기유도 마그테트의 두께를 크게하는 것이 용이하게 된다. 한편 유도링의 외측은 공간이 좁기 때문에 자기유도력을 크게하기 위해 자기유도 마그네트의 두께를 확보할 여유는 없다.
또 본 발명에서는 상기 유도링의 외주대향면 또는 상기 유도링과 대향하는 상기 자기유도 마그네트의 뒷면측에 자기유도력 강화요크를 각각 배치했다. 이와같이 구성하면 자기유도 마그네트로부터 발생하는 자력을 효율적으로 자기유도 토오크로서 사용할 수 있고, 유도링에도 자속을 유효하게 집속시킬 수 있다. 이하 상기 유도링의 외주면에 대향시켜 로터내면에 배치하는 자기유도력 강화요크를 백요크로 표기하고 상기 자기유도 마그네트의 뒷면측에 배설하는 자기유도력 강화요크를 안쪽 요크로 표기한다.
또한 상기 유도링 외주와의 대향면에 배치하는 백요크는 상기 로터를 구성하는 링모양 로터마그네트에 내설되고 또한 로터와 일체로 고정하여 상기 유도링에서 떨어져서 배치했다. 이와같이 구성하면 유도링에 자속을 유효하게 집속시키면서 회전측인 유도링을 경량화할 수 있고 기동과 정지동작에 미치게 되는 관성의 영향이 경감되어 응답속도가 향상된다.
또 본 발명에서는 모터의 로터에 연동하여 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되는 유도링으로 이루어지는 자기유도수단을 가지며, 상기 자기유도 마그네트의 상기 유도링과 대향하는 면의 뒷면측에 자기유도력 강화요크(안쪽 요크)를 배치했다. 이 경우, 자기유도 마그네트가 상기 유도링의 내외 어디에 배치되어도 좋고, 또 자기유도수단이 로터와 동 축이 아닌 로터로부터 떨어져서 다른 위치에 있어도 좋다.
상기의 구성에 있어서 상기 유도링의 내측에 상기 자기유도 마그네트를 내설했다. 특히 이 구성에 상기 안쪽요크를 적용함으로써 상기 자기유도 마그네트를 소경으로 하여 상기 유도링의 내측에 내설한 경우라도 같은 두께의 자기유도 마그네트를 유도링의 외측에 배설한 것과 비교하여 손색이 없는 자기유도력이 확보된다. 또한 유도링을 자기유도 마그네트의 외측에 배치한 위치관계는 반지름의 증가에 의해 토오크적으로도 유리하고 또 자기유도 마그네트와 대향하는 유도링의 면적이 늘어나므로 발생토오크적으로도 유리하다.
또한 상기 로터의 외주를 형성하는 링모양 로터마그네트의 반경방향 내측에 상기 로터와 동 축에 상기 유도링을 배치하고 또한 동 축에서 상기 유도링의 내측에 상기 유도마그네트를 배치했다. 적절하게는 상기 안쪽 요크와 자기유도 마그네트는 동등한 높이로 상기 안쪽 요크의 두께를 자기유도 마그네트의 자로로서 포화하는 두께에 상당하는 두께로 형성했다. 이와같이 구성하면 안쪽 요크(16)를 향하는 자로의 거리가 멀어지게 되어 유도링에 지향하는 자속이 벗어나 감겨들어가는 것을 적게할 수 있다.
또 본 발명에서는 모터와, 이 모터의 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 연계 및 차단하는 클러치(예를들면 유성치차에 의한 차동기구)와, 이 클러치를 연계 및 차단하는 클러치 동작수단(예를들면 선형 랙에서 유성치차의 링치차에 맞물리는 치차까지의 치차윤열)을 구비하는 기어드 모터에 있어서, 로터에 연동하여 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되며 클러치 동작수단을 구동시키는 유도회전체(유도링)로 이루어지는 자기유도수단을 가지며, 유도링에 대해 자기유도 마그네트의 반대측에 이 자기유도 마그네트로부터 나온 자속의 자로가 되는 백요크를 배치하여 이 백요크 l1, 유도링 l2 및 자기유도 마그네트 l3의 축방향의 치수를 l2>l1≥l3으로 하고 또한 유도링 및 백요크의 상하축단을 각각 최단거리로 연결하는 가상면(구체적으로는 상기 자기유도 마그네트 및 상기 백요크의 상하단면에 있어서, 각 둥근고리 폭의 중심원을 포함하여 바깥쪽으로 확개하는 가상원추면)을 포함하도록 유도링 상하단을 축방향으로 연설했다. 이와같이 구성하면 자기유도력을 발생하는 유도링을 더욱 길게 하고 그리고 나서 순서대로 백요크, 자기유도 마그네트로 짧게 하여 자기유도 마그네트에 발생하는 자속의 전부가 유도링을 통과하도록 했기 때문에 필요최저한의 자기유도 마그네트, 유도링 및 백요크로 자기유도력을 발생하는 데 필요충분한 구성을 달성할 수 있다.
다음에 본 발명에 관한 기어드 모터의 실시예를 도면을 기초로 설명한다. 도 1은 후술하는 기어드 모터(30)(도 3참조)의 구동용 AC동기모터(10)의 로터부분에 발생하는 자기유도력을 이용하는 본 발명에 관한 클러치 수단의 일 적용예의 구성을 단면으로 도시하는 측면도이다. 부호 10a는 로터이며 스테이터(10b)의 자기유도에 의해 회전구동된다. 로터지축(도시하지 않음)을 삽통하는 구멍(12)을 구비한 회전지축(13)의 외주측에 스테이터(10b)에 의해 회전제어되는 링모양 로터마그네트(14)가 고정된 구성이고, 내측에 백요크(15)가 압입되는 링모양 로터마그네트(14)는 회전지축(13)과 인서트 몰드에 의한 일체 성형으로 도시와 같이 링모양 로터마그네트(14)의 축방향 저부는 회전지축(13)의 하단부에서 외주로 연장하는 플랜지부(13a)와 서로 들어가 짜여진 상태로 결합된다.
게다가 회전지축(13)에는 자기유도력 강화요크인 컵모양 안쪽 요크(16)의 외주면에 자기유도마그네트(17)가 압입되고, 백요크(15)와의 사이에 적당한 간극(18)을 배치하여 대향배치되며 인서트 몰드로 일체성형된다. 유도링(20)은 백요크(15)와 자기유도마그네트(17)에서 설정하는 간극(18)에 장착되고 유도링(20)의 외통부를 구성하는 동링(20b)의 내·외면이 자기유도 마그네트 외주면(17a) 및 백요크내주면(15a)의 어디나 소정의 간격을 유지하여 회전지축(13)에 지승되고, 로터(10a)와는 상대적으로 회전이 자유롭다.
즉 로터(10a)의 회전지축(13)은 상단 근방부분의 외주면이 유도링(20)의 제동피니온(21)의 내주면을 자유롭게 회전하도록 지지하는 상부 래디얼 지축(13b)으로 회전지축(13)의 하단 근방에는 유도링(20)의 회전원통부(20a)의 하단부분을 쓰러스트방향으로 지지하는 베어링부(13c)와, 래디얼 방향으로 지지하는 하부래디얼 지축(13d)이 배치된다.
유도링(20)의 주체가 되는 외통부는 동이나 알루미늄 또는 동등한 비자성체 금속으로 구성된 동 링(20b)으로 제동피니온(21) 및 회전원통부(20a)와 함께 인서트 성형으로 일체로 구성된다. 백요크(15)는 동 링(20b)에 자속을 유효하게 집속하는 철제 링으로 비자성체의 동 링(20b)에 자기유도력이 발생한다.
또 안쪽 요크(16)는 철제 링으로 자기유도 마그네트(17)의 자력을 강화한다. 그 때문에 최적조건으로서 안쪽 요크(16)의 높이 h1은 자기유도 마그네트(17)의 높이 h2와 거의 같게 하고, 안쪽 요크(16)의 두께 t1은 안쪽 요크(16)가 자기포화하는 두께 즉 자기유도 마그네트(17)의 두께 t2의 약 60%로 형성한다.
자기유도 마그네트(17)가 발생하는 자속은 안쪽 요크(16)를 자로로 하므로 안쪽 요크(16)가 없는 경우보다 동링(20b)을 통과하는 자속이 증대한다. 안쪽 요크(16)가 없으면 동 링(20b)의 반대측에는 자로가 구성되기 어려우며 동링(20b)을 통과하는 자속이 감소한다. 안쪽 요크(16)와 자기유도 마그네트(17)는 축방향의 단면을 갖추면(도 2(a) 참조) 안쪽 요크(16)를 향하는 자로의 거리가 멀어져 동링(20b)에 지향하는 자속이 벗어나 감겨 들어가는 것을 적게할 수 있다.
안쪽 요크(16)의 높이 h1을 자기유도 마그네트의 높이 h2보다 높게 하면 둘레방향뿐만 아니라 축방향에도 자로가 형성되고, 특히 안쪽 요크(16)와는 거리가 가깝기 때문에 자기유도에는 기여하지 않는 동링(20b)과 역방향으로 감겨 들어가는 자로가 많이 형성된다(도 2(b) 참조). 역으로 자기유도 마그네트(17)의 높이 h2를 안쪽 요크(16)의 높이 h1보다 높게 하면 자기유도 마그네트(17)가 안쪽 요크(16)로부터 돌출하는 부분에서의 자로는 축방향에도 형성되고, 동링(20b)에 지향하는 자속을 한층 감소시킨다. 모두 자기유도력에 기여하는 세력이 없어지는 결과가 된다. 따라서 자기유도력을 효과적으로 강화하는 데는 안쪽 요크(16)와 자기유도 마그네트(17)와의 높이의 관계를 h1=h2로 하는 것이 적합하다.
안쪽 요크(16)는 두께 t1가 자기유도 마그네트(17)의 두께 t2의 약 60%로 포화하므로 안쪽 요크(16)를 자기유도 마그네트(17)의 두께 t2의 60%이상 두껍게 하는 것은 미포화의 부분이 생기는 것 만으로 재료가 낭비가 될 뿐 아니라 공간적으로 동링(20b)등의 레이아웃적으로도 불리하다. 역으로 안쪽 요크(16)를 포화 두께 t1보다 얇게 하면 안쪽 요크(16)는 과포화가 되어 충분한 자로가 형성되지 않고 효율이 저하한다.
또한 자기유도 마그네트(17)를 동 링(20b)의 내측에 배치하는 것으로 링모양 로터마그네트(14)내의 한정된 치수 안에서 링모양 로터마그네트(14) 내면에 배치된 자기유도 마그네트(105)(도 4참조)의 분만큼 동 링(20b)의 외경을 크게할 수 있게 된다. 가령 동 링(20b)의 단위면적당 자기유도력이 동일하다고 하면 동링(20b)의 외경이 커지면 동링(20b)의 표면적이 커지고, 따라서 당연 발생토오크가 커지게 된다.
게다가 본 발명에 관한 클러치 동작수단에서의 로터(10a)의 구성에서, 내경이 한정된 로터(10a)의 내측에 백요크(15), 동링(20b), 자기유도 마그네트(17) 및 안쪽 요크(16)를 배치할 필요가 있고, 그 제약조건 안에서 동 링(20b)의 내측에 자기유도 마그네트(17)를 배치하는 것은 같은 성능의 소재의 조합으로 더욱 강력한 자기유도력을 얻는 데 극히 효과적이다.
즉 도 4에 도시하는 또 다른 구성에서 동링(106a)의 외경을 크게하는 데는 자기유도 마그네트(105)를 얇게할 필요가 있지만 일반적으로 마그네트는 얇으면 강도가 저하하여 매우 자력이 약해진다. 따라서 도 4의 구성에서는 동링(106a)을 확경하는 효과는 약하다. 한편 본 발명에 관한 클러치 동작수단의 로터(10a)의 구성과 같이 자기유도 마그네트(17)를 동 링(20b)의 내측으로 하면 백요크(15)를 얇게 하여 동링(20b)의 외경을 최대한으로 하고, 또한 자기유도 마그네트(17)는 내측에 두껍게할 수 있기 때문에 강도 및 자력이 저하하지 않는다.
또한 상기와 같이 자기유도 마그네트(17)에 발생한 자속은 동링(20b)을 통과하여 백요크(15)에 끌어당겨지고, 자속이 동링(20b)을 통과함으로써 자기유도력이 발생하는 것이기 때문에 도 2(c)에 확대도와 같이 자기유도력을 발생하는 동링(20b)을 더욱 길게하고 그리고 나서 백요크(15), 자기유도 마그네트(17)와 길이를 순차로 짧게함으로써 자기유도 마그네트(17)에 발생하는 자속의 전부가 동링(20b)을 통과하도록 되므로 낭비는 발생하지 않는다.
즉 도 1과 같이 수직인 중심축 C에 대해 백요크(15)의 내측에서 순서대로 동링(20b) 및 자기유도 마그네트(17)를 지름을 축소하여 거의 동일 레벨로 동심에 병설한다. 이 때 백요크(15) 상단의 원환(圓環)면과 자기유도 마그네트(17) 상단의 원환면의 각 폭의 중심선을 포함하는 면은 위쪽으로 확개하는 원추면이 되고, 또 도 2(c)에 확대도시한 것과 같이 백요크(15) 하단의 원환면과 자기유도 마그네트(17) 하단의 원환면의 각 폭의 중심선을 포함하는 면 B는 아래쪽으로 확개하는 원추면이 된다. 축방향의 길이 관계는 동링(20b)이 가장 길고 다음에 백요크(15), 자기유도 마그네트(17)의 순서가 된다. 그리고 동 링(20b)은 양단부가 이 원추면에 포함되거나 또는 도 2(c)에 2점쇄선으로 도시한 것과 같이 중심축 C에 평행한 상하방향이 조금이라도 길게 연재하는 길이로 설정된다.
다음에 본 발명에 관한 기어드 모터의 동작에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 도시한 로터(10a)를 기어드 모터(30)에 적용한 실시예의 구성과 동작을 설명한 모식도로서 상측에 AC 동기모터(10)의 로터(10a)가 구동클러치 갈고리(11)를 통해 구동하는 감속치차열(32), 하측에 유도링(20)과 연동하는 증속치차열(34)이 각각 도시된다. 도 3의 배열에서는 도면이 복잡하기 되는 것을 피하기 위해 도 1에 도시하는 로터(10a)의 구성과 다르며 유도링(20)의 제동피니온(21)은 아래쪽에 도시된다.
우선 도 3을 기초로 본 발명에 관한 클러치수단을 적용한 기어드 모터(30)의 구성을 설명한다. 기어드 모터(30)는 로터(10a)가 대향하는 스테이터(10b)의 전자작용으로 회전구동되는 AC동기모터(10)와, 그 구동력을 기어드 모터(30)의 출력축(36)에 전달하는 감속치차열(32) 및 로터(10a)에 연동하여 회전하고 차동클러치를 구성하는 유성치차기구(37)의 작동을 변환하여 출력축(36)을 제어하는 유도링(20)을 포함하는 증속치차열(34)을 연설한다. 또 출력축(36)은 레버(50)로 외부부하와 접속된다.
로터(10a)의 회전지축(13)의 선단에 형성된 구동클러치 갈고리(11)(도 1참조), 로터(10a)와 동축으로 로터지축에 회전자유롭게 지지된 클러치 피니온(40) 밑면의 수동클러치 갈고리(40a)에 대향한다. 클러치 피니온(40)은 압축코일 스프링(41)에 의해 수동클러치 갈고리(40a)가 로터(10a)의 구동클러치 갈고리(11)로부터 이간하는 방향으로 부세된다. 또 클러치 피니온(40)의 부세방향에는 클러치 레버(42)의 캠면(42a)이 향하고 클러치 피니온(40)은 상시 캠면(42a)의 작용을 받고 있다.
캠면(42a)은 압축코일 스프링(41)의 부세력에 맞서 클러치 피니온(40)을 로터(10a)방향으로 압동하고, 수동클러치 갈고리(40a)를 로터(10a)의 구동클러치 갈고리(11)에 교합시키는 산면(42b)과 교합을 해제하는 곡면을 구비한다. 클러치 레버(42)는 출력축(36)을 구동하는 전달치차(43)와 같은 지축(43a)에 회동이 자유롭도록 지지되어 소정의 범위를 요동한다.
또한 클러치 레버(42)의 일부는 출력축(36)과 일체로 배치한 출력치차(36a)의 측면에 형성된 클러치 레버 조작홈(36b)에 상대하여 조작용 돌기(42d)를 교합시키고 있다. 이 때문에 출력치차(36a)의 회전에 따라 클러치 레버 조작홈(36b)에 추동(追動)하는 조작용 돌기(42d)가 클러치 레버(42)를 회동하고 캠면(42a)의 산과 골짜기를 변환한다. 이에 따라 구동클러치 갈고리(11)와 수동클러치 갈고리(40a)와는 교합 또는 이간하고, 로터(10a)의 회전지축(13)에서 클러치 피니온(40)으로의 회전전달을 연계 및 차단한다.
스테이터(10b)가 통전되어 로터(10a)가 회전을 개시하는 초기상태에서는 구동클러치 갈고리(11)와 수동클러치 갈고리(40a)와는 교합상태에 있고, 로터(10a)의 회전은 클러치 피니온(40)에 직접 전달된다. 클러치 피니온(40)은 유성치차기구(37)의 입력치차(37a)에 회전을 전달한다. 유성치차기구(37)의 공전치차(37b)는 전달치차(43)를 통해 출력치차(36a)에 연결하고 있으며, 출력축(36)에 걸려있는 외부부하의 저항에 의해 회전이 저지된다.
이 때문에 유성치차(37c)는 입력치차(37a)와 일체로 회전하는 태양치차(37d)에 의해 자전(自轉)하고, 외접하여 맞물리는 안쪽 톱니 치차(37e)에 회전을 전달한다. 안쪽 톱니 치차(37e)와 일체로 회전하는 링치차(37f)는 증속치차열(34)의 소치차(34a)에 맞물리며, 소치차(34a)와 일체로 회전하는 대치차(34b)에 맞물려 회전하는 피니온(46b)이 일체로 형성된 계지원판(46)을 고속회전시킨다.
한편 유도링(20)과 일체 형성된 제동피니온(21)은 복귀스프링에 의해 부세된 선형랙(48)에 맞물린다. 유도링(20)은 자기유도에 의해 로터(10a)의 회전에 연동하여 선회하고, 선형랙(48)을 복귀스프링의 부세력에 맞서 회동한다. 선형랙(48)의 일부를 구성하는 회전규제부(48a)는 선형랙(48)과 함께 회동하고, 고속회전하고 있는 계지원판(46)의 돌기(46a)의 회전궤도내에 들어가 돌기(46a)와 결합하고 계지원판(46)의 회전을 규제하여 증속치차열(34)의 회전을 구속한다.
증속치차열(34)이 구속됨으로써 유성치차기구(37)의 링치차(37f) 즉 안쪽 톱니 치차(37e)는 회전이 저지되고, 유성치차(37c)는 공전을 개시한다. 유성치차(37c)의 공전으로 유성치차기구(37)의 공전치차(37b)는 맞물리는 감속치차열(32)에 회전을 전달하고, 전달치차(43)의 대경치차(43b)로부터 소경치차(43c)를 거쳐 출력치차(36a)를 회동한다. 출력치차(36a)가 소정의 각도회동하면 클러치 레버조작홈(36b)에 교합하는 클러치 레버 조작용 돌기(42d)로 클러치 레버(42)가 회동되고, 클러치 피니온(40)을 압착으로부터 해방한다. 구동클러치 갈고리(11)와 수동클러치 갈고리(40a)와의 교합은 해제되어 클러치 피니온(40)은 자유롭게 된다.
자유롭게 된 클러치 피니온(40)은 출력축(36)의 외부부하에 의한 회전력이 감속치차열(32)에 역전달되어 증속된 역전으로 이행한다. 그러나 압착을 풀어 압축코일스프링(41)의 부세력으로 위쪽으로 이동한 클러치 피니온(40)은 돌설된 결합돌기(40b)가 클러치 레버(42)의 회동위치에 형성된 도시하지 않은 저지부재에 접촉하여 클러치 피니온(40)을 구속한다.
로터(10a)가 회전을 계속하는 한 유도링(20)은 회전하여 선형랙(48)을 복귀스프링(27)의 부세력에 맞서서 회전규제부(48a)와 계지원판(46)의 돌기(46a)와의 결합을 유지하고, 증속치차열(34)을 통해 유성치차기구(37)의 링치차(37f) 즉 안쪽톱니 치차(37e)의 구속을 계속한다. 한편 유성치차기구(37)는 클러치 피니온(40)의 구속에 의해 태양치차(37d)가 회전을 저지하는 것으로 공전치차(37b)는 회전불능이 되어 감속치차열(32)의 정지상태를 유지하고, 출력축(36)의 외부부하는 구속부분이 지지되게 된다.
스테이터(10b)로의 통전을 끊으면 로터(10a)와 함께 유도링(20)은 회전을 정지한다. 유도링(20)은 기계적으로 구속되지 않으므로 회전은 자유이고, 유도링(20)의 제동피니온(21)에 맞물리는 선형랙(48)은 복귀스프링의 부세력으로 유도링(20)을 역회전시키면서 초기상태로 복귀한다. 계지원판(46)은 회전이 자유롭게 되어 증속치차열(34)의 구속을 해제한다. 지지를 잃은 출력축(36)의 외부부하는 출력치차(36a)에 의해 감속치차열(32)측에서 공전치차(37b)를 회전하고 아직 회전이 구속되는 태양치차(37d)를 고정측으로 하여 유성치차(37c)가 공전한다. 링치차(37f)가 증속치차열(34)을 통해 회전하는 계지원판(46)은 구속이 해제되어 자유이기 때문에 출력축(36)은 레버(50)에 걸리는 외부부하에 따라 회동한다.
외부부하에 의한 출력축(36)의 회전으로 함께 회전하는 출력치차(36a)는 클러치 레버 조작홈(36b)이 결합하는 조작용 돌기(42d)에 의해 클러치 레버(42)를 회동하여 캠면(42a)의 산면(42b)을 회귀(回歸)시키고, 클러치 피니온(40)을 압착하여 구동클러치 갈고리(11)와 수동클러치 갈고리(40a)와의 교합을 회복한다.
본 발명에 관한 기어드 모터의 동작으로서는 스테이터(10b)로의 통전에 의해 출력축(36)에 부착한 레버(50)는 클러치 레버 조작홈(36b)에서 설정되는 소정의 각도까지 일방향으로 회동하고, 로터(10a)에 연동하는 유도링(20)의 회전으로 전자적인 무접촉의 슬립작용에 의한 견인력을 기계적 구속에 연동시켜 소정의 정지위치를 유지하며, 통전이 정지하면 외부부하의 작용으로 초기상태로 복귀한다. 기계적인 마찰부분이 없기 때문에 마모에 의한 트러블발생은 없다.
즉 세탁기의 배수밸브에 적용한 경우는 밸브를 열어 배수가 완료할 때 까지 개방밸브상태가 유지된다. 또 환기선의 셔터 또는 공조기의 댐퍼에 적용한 경우는 환기선 또는 공조기와 동시에 통전되고 환기선의 회전 또는 공조기 작동으로 셔터 또는 댐퍼가 열리며, 환기선의 회전중 또는 공조기 작동중은 셔터 또는 댐퍼는 열린 위치에 고정된다. 그리고 배수종료, 환기선 또는 공조기 정지로 통전을 정지했을 때는 배수밸브는 폐지되고 환기선 셔터 또는 공조기 댐퍼는 닫혀진다.
이상 실시예에 대해 설명했지만 본 발명은 도시의 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 형상이나 구성 등에 대해 본 발명의 필수의 구성요건으로부터 벗어나지 않는 범위에서 세부에 관한 다종다양한 변경이나 부품의 재구성 등의 개변을 이룰 수 있게 된다. 예를들면 백요크나 안쪽 요크의 소재는 철제에 한정되는 것은 아니고 자성체이면 된다. 또 안쪽 요크의 두께는 마그네트의 자력강도와 안쪽 요크의 소재특성으로부터 자기유도 마그네트 두께의 60%로 자기포화하도록 했지만 자기유도 마그네트의 자기강도 및 안쪽 요크 소재의 자기특성에 의한 두께의 변경은 당연히 고려되는 바이다.
이상 설명에서 알 수 있는 것과 같이 로터에 끼워져 배치되어 일체로 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되며, 클러치 동작수단을 구동시키는 자기유도 회전체로 이루어지는 자기유도수단으로서, 로터와 동축으로 또한 이 로터를 구성하는 링모양 로터마그네트의 반경방향 내측에 자기유도 회전체를 로터로 회전이 자유롭도록 지지하며 또한 그 내측에 자기유도 마그네트를 배치했기 때문에 유도링의 확경을 가능하게 하고, 자기유도 마그네트가 발생하는 자력을 효율적으로 자기유도 토오크로서 사용하는 것으로 콤팩트한 구성으로 자기유도력을 강화할 수 있다. 또 자기유도 마그네트를 유도링의 내측에 배치함으로써 자기유도 마그네트의 체적을 작게 억제할 수 있고 필요최저한의 자기유도 마그네트로 효과적으로 자기유도력을 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 기어드 모터에 적용한 클러치 동작수단의 일 실시예를 단면으로 도시하는 측면도.
도 2는 본 발명에 관한 기어드 모터에 적용한 것으로 (a)(b)는 자기유도 마그네트와 안쪽 요크에 형성되는 자로의 설명도이며, (c)는 백요크, 동링, 자기유도 마그네트의 관계를 확대한 단면으로 설명하는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 기어드 모터의 일 실시예를 도시하는 모식적 설명도.
도 4는 본 발명을 이해한 후 알기 쉽게 하기 위한 공지하지 않은 기술로서의 클러치 동작수단의 로터를 단면으로 도시하는 측면도.
도 5는 도 4의 클러치 동작수단에서의 백요크, 동 링, 자기유도 마그네트의 관계를 확대한 단면으로 설명하는 측면도.

Claims (10)

  1. 모터와, 이 모터의 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 연계 및 차단하는 클러치 수단과, 이 클러치 수단을 연계 및 차단하는 클러치 동작수단을 구비하는 기어드 모터에 있어서, 상기 로터와 일체로 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되며, 상기 클러치 동작수단을 구동시키는 자기유도 회전체로 이루어지는 자기유도수단을 가지며, 상기 로터와 동축으로 또한 이 로터를 구성하는 링모양 로터마그네트의 반경방향 내측에 상기 자기유도 회전체를 상기 로터로 회전이 자유롭게 지지하고, 또한 그 내측에 상기 자기유도 마그네트를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자기유도 회전체의 외주대향면에 자기유도력 강화요크를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 자기유도력 강화요크는 상기 로터를 구성하는 링모양 로터마그네트 안에 배치되고 또한 로터와 일체로 고정하여 상기 자기유도 회전체로부터 떨어져서 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자기유도 회전체와 대향하는 상기 자기유도 마그네트의 뒷면측에 자기유도력 강화요크를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  5. 모터의 로터에 연동하여 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되는 자기유도 회전체로 이루어지는 자기유도수단을 갖는 기어드 모터로서, 상기 자기유도 마그네트의 상기 자기유도 회전체와 대향하는 면의 뒷면측에 자기유도력 강화요크를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자기유도 회전체의 내측에 상기 자기유도 마그네트를 내설한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 로터의 외주를 형성하는 링모양 로터마그네트의 반경방향 내측에 상기 로터와 동 축에서 상기 자기유도 회전체를 배치하고 또한 동 축에서 상기 자기유도 회전체의 내측에 상기 유도마그네트를 배치한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 자기유도력 강화요크와 상기 자기유도 마그네트를 동등한 높이로 형성한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 자기유도력 강화요크의 두께를 자기유도 마그네트의 자기(磁氣) 포화하는 두께로 형성한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
  10. 모터와, 이 모터의 로터에 연결되어 회전구동되는 출력축과, 이 출력축과 상기 로터와의 연결을 연계 및 차단하는 클러치와, 이 클러치를 연계 및 차단하는 클러치 동작수단을 구비하는 기어드 모터에 있어서, 로터에 연동하여 회전하는 자기유도 마그네트와, 이 자기유도 마그네트의 자기유도로 회전구동되고 클러치 동작수단을 구동시키는 자기유도 회전체로 이루어지는 자기유도수단을 가지며, 상기 자기유도 회전체에 대해 자기유도 마그네트의 반대측에, 이 자기유도 마그네트로부터 나온 자속의 자로가 되는 백요크를 배치하고 이 백요크 l1, 상기 자기유도 회전체 l2 및 상기 자기유도 마그네트 l3의 축방향의 치수를 l2>l1≥l3으로 하고 또한 자기유도 회전체 및 상기 백요크의 상하축단을 각각 최단거리로 연결하는 가상면을 포함하도록 상기 자기유도 회전체의 상하단을 축방향으로 연설한 것을 특징으로 하는 기어드 모터.
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