KR101015000B1 - 스텝 모터 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

브라켓에 고정되는 하우징; 코일과, 상기 코일이 권취되는 보빈과, 상기 보빈에 고정되는 투스 요크를 각각 포함하며, 상기 하우징의 내부에 삽입되는 제1 스테이터 및 제2 스테이터; 상기 제1 스테이터와 대면되는 제1 마그네트 및 상기 제2 스테이터와 대면되는 제2 마그네트가 결합되는 것으로, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트 사이에 개재되는 베어링에 의하여 회전 가능하게 지지되는 리드 스크류; 를 포함하는 스텝 모터 및 그 조립 방법이 기재된다.

Description

스텝 모터 및 그 조립 방법{STEP MOTOR AND ASSEMBLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 스텝 모터 및 그 조립 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 스테이터 및 하우징의 결합 구조를 개선한 스텝 모터 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 스텝 모터의 구조를 간략하게 도시한 측단면도이다. 이를 참조하면, 스텝 모터는 상호 결합된 브라켓(110)과 하우징(120)을 포함한다. 브라켓(110) 및 하우징(120)은 리드 스크류(130)의 일단 및 타단을 회전 가능하게 지지한다. 하우징(120)의 내부에는 한 쌍의 보빈(141)이 설치된다. 보빈(141)의 외면에는 코일(142)이 권취되고, 보빈(141)의 내면에는 투스 요크(143)가 결합된다. 하우징(120)의 내부에 위치한 리드 스크류(130)의 외주면에는 마그네트(150)가 고정된다. 코일(142)에 전류가 인가되면, 마그네트(150)가 코일(142)과 작용함으로써 리드 스크류(130)가 회전하게 된다. 리드 스크류(130)의 일측은 볼 베어링(172) 및 스러스트 홀더(170)로 지지된다. 하우징(120)의 일단부에는 돌출부(122)가 형성되며 돌출부(122)에는 커버(180)가 본딩되어 스러스트 홀더(170)의 이탈을 방지한다. 하우징(120)의 타단부에는 리드 스크류(130)가 관통되는 리드 스크류 구멍(124)이 마련된다.
종래의 스텝 모터의 조립 방법은 하우징(120)에 한 쌍의 보빈(141)을 삽입하고 스러스트 홀더(170) 및 커버(180)를 조립하여 리드 스크류(130)를 지지하도록 하는 것이다. 그러나, 이러한 조립 구조 및 조립 방법은 부품간 조립 편차로 인하여 공차가 누적되거나, 무엇보다 리드 스크류(130)의 스러스트 하중을 지지하는 스러스트 홀더(170), 돌출부(122), 커버(180)와 같은 부품의 장착 공간이 필요하므로 스텝 모터의 전장 길이가 증가되거나, 스러스트 하중으로 인하여 볼 베어링(172) 및 스러스트 홀더(170)가 쉽게 마모될 가능성이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 스텝 모터의 전장 길이를 축소할 수 있고, 리드 스크류의 동축도가 쉽게 틀어지지 않도록 하며, 스러스트 홀더가 리드 스크류를 적절히 예압할 수 있도록 하여 회전 토오크 편차 및 회전 소음을 감소시킨 스텝 모터 및 그 조립 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예로서, 본 발명의 스텝 모터는, 브라켓에 고정되는 하우징; 코일과, 상기 코일이 권취되는 보빈과, 상기 보빈에 고정되는 투스 요크를 각각 포함하며, 상기 하우징의 내부에 삽입되는 제1 스테이터 및 제2 스테이터; 상기 제1 스테이터와 대면되는 제1 마그네트 및 상기 제2 스테이터와 대면되는 제2 마그네트가 결합되는 것으로, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트 사이에 개재되는 베어링에 의하여 회전 가능하게 지지되는 리드 스크류; 를 포함한다.
일 실시예로서, 본 발명의 스텝 모터의 조립 방법은, 리드 스크류 구멍이 일측에 형성된 하우징의 내부에 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 삽입하며, 리드 스 크류의 외주에 제1 마그네트를 결합시키고, 상기 리드 스크류를 회전 가능하게 지지하는 베어링의 내주에 상기 리드 스크류를 관통시키며, 상기 베어링을 사이에 두고 상기 제1 마그네트와 이격되는 제2 마그네트를 상기 리드 스크류의 외주에 결합시키고, 상기 제1 스테이터와 상기 제1 마그네트가 대면되도록 상기 리드 스크류를 상기 리드 스크류 구멍에 관통시키며, 상기 제2 스테이터를 상기 제2 마그테트와 대면되는 위치에 배치함으로써 상기 베어링이 상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터 사이에 수용되도록 한다.
본 발명에 따르면, 스텝 모터의 전장 길이를 축소할 수 있고, 리드 스크류의 동축도가 쉽게 틀어지지 않는 구조로 되어 있으며, 리드 스크류를 적절히 예압할 수 있는 구조를 취하여 모터의 회전 토오크 편차 및 회전 소음을 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 2는 본 발명의 스텝 모터의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 스텝 모터의 단면을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 스텝 모터의 베어링(270)을 도시한 사시도이다. 도 2 내지 도 4를 함께 참조하며 본 발명의 스텝 모터 및 그 조립 방법을 상세히 설명한다.
스텝 모터는 브라켓(210), 브라켓(210)에 결합된 하우징(220a,220b), 하우징(220a,220b)의 내부에 설치된 스테이터(240a,240b), 일단 및 타단이 브라켓(210) 및 하우징(220a,220b)에 회전 가능하게 지지되는 리드 스크류(230), 스테이터(240a,240b)와 작용하여 회전력을 발생하는 마그네트(250a,250b)를 포함한다.
마그네트(250a,250b)는 리드 스크류(230)의 외주면에 결합되고 스테이터(240a,240b)와 사이에 작용하는 전자기력으로 리드 스크류(230)를 회전시킨다. 스테이터(240a,240b)는 하우징(220a,220b)의 내부에 결합된 보빈(241), 보빈(241)의 외측에 권취된 코일(242) 및 보빈(241)의 내측에 결합된 투스 요크(243)를 포함한다.
리드 스크류(230)의 일단부는 브라켓(210)의 일측에 결합된 볼 베어링(미도시) 및 이를 지지하는 볼 시트(미도시)에 의하여 지지되고, 리드 스크류(230)의 타단부는 판 스프링(310)에 의하여 지지된다.
일 실시예로서, 스테이터(240a,240b)는 리드 스크류(230)의 축방향을 따라 서로 이격되는 제1 스테이터(240a) 및 제2 스테이터(240b)를 포함한다.
일 실시예로서, 마그네트(250a,250b)는, 제1 스테이터(240a)와 대면되는 제1 마그네트(250a)와 제2 스테이터(240b)와 대면되는 제2 마그네트(250b)를 포함한다.
일 실시예로서, 하우징(220a,220b)은 제1 스테이터(240a)가 삽입되는 제1 하우징(220a)과 제2 스테이터(240b)가 삽입되는 제2 하우징(220b)을 포함한다.
본 발명에서는, 리드 스크류(230)의 스러스트 하중을 지지하는 판 스프링(310) 외에 리드 스크류(230)의 래디얼 하중을 지지하는 베어링(270)이 리드 스크류(230)의 일단부 및 타단부 사이에 마련된다. 베어링(270)은 제1 마그네트(250a) 및 제2 마그네트(250b) 사이에 개재되며 리드 스크류(230)를 회전 가능하게 지지한다.
이때, 베어링(270)의 내주가 리드 스크류(230)를 회전 가능하게 지지하며, 리드 스크류(230)의 외주의 미끄럼 면(235)에 베어링(270)의 내주가 미끄럼 접촉된다.
베어링(270)의 외주 둘레를 따라 베어링(270)의 외주를 돌출시킨 돌출부(272)가 형성된다. 이에 따라 함몰부(274)가 자연 형성되며, 돌출부(272) 및 함몰부(274)는 베어링(270)의 외주의 원주 방향을 따라 교대로 배치된다. 돌출부(272)는 투스 요크(243)의 서로 인접한 2개의 투스(245) 사이의 빈 공간에 해당하는 베어링 삽입부(2430)에 끼워져 고정된다. 따라서, 베어링(270)가 설치되어도 스텝 모터의 전장 길이에 영향을 주지 않는다.
한편, 리드 스크류(230)의 스러스트 하중을 지지하고 리드 스크류(230)를 축방향으로 탄성 바이어스시킴으로써 리드 스크류(230)에 적절한 예압을 가하기 위하여 판 스프링(310)이 마련된다.
판 스프링(310)은 평판의 일부를 절개한 외팔보 형상으로서 리드 스크류의 단부(231)를 탄성 지지한다. 판 스프링(310) 및 리드 스크류의 단부(231) 사이에는 상술한 바와 같이 스러스트 홀더가 개재될 수 있다. 판 스프링(310)은 하우징(220a,220b), 특히 제2 하우징(220b)의 일측 단부에 용접 고정된다.
하우징(220a,220b), 특히 제1 하우징(220a)의 한 측면에는 리드 스크류(230)가 관통되는 리드 스크류(230) 구멍이 형성되며 제1 하우징(220a)은 브라켓의 측부(210e)에 고정된다. 제2 하우징(220b)은 용접 등의 방법으로 제1 하우징(220a)과 결합된다.
다음으로 본 발명의 스텝 모터의 조립 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 리드 스크류 구멍(224)이 일측에 형성된 하우징(220a,220b)의 내부에 제1 스테이터(240a) 및 제2 스테이터(240b)를 삽입한다. 그리고, 리드 스크류(230)의 외주에 제1 마그네트(250a)를 결합시키고, 리드 스크류(230)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(270)의 내주에 상기 리드 스크류(230)를 관통시키며, 베어링(270)을 사이에 두고 제1 마그네트(250a)와 이격되는 제2 마그네트(250b)를 리드 스크류(230)의 외주에 결합시키고, 제1 스테이터(240a)와 제1 마그네트(250a)가 대면되도록 리드 스크류(230)를 리드 스크류(230) 구멍에 관통시킨다. 그리고, 제2 스테이터(240b)를 제2 마그네트(250b)와 대면되는 위치에 배치함으로써 베어링(270)이 제1 스테이터(240a) 및 제2 스테이터(240b) 사이에 수용되어 고정된다.
여기서, 제1 하우징(220a) 및 제2 하우징(220b)을 결합시킴으로써 제1 스테이터(240a) 및 제2 스테이터(240b) 사이에 베어링(270)이 배치된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불 과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 스텝 모터의 구조를 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 스텝 모터의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 스텝 모터의 단면을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 스텝 모터의 베어링을 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210...브라켓 210e...브라켓의 측부
220a,220b...제1 및 제2 하우징 224...리드 스크류 구멍
230...리드 스크류 231...리드 스크류의 단부
235...미끄럼 면 240a,240b...제1 및 제2 스테이터
241...보빈 242...코일
243...투스 요크 2430...베어링 삽입부
245...투스 250a,250b...제1 및 제2 마그네트
270...베어링 272...돌출부
274...함몰부 310...판 스프링

Claims (9)

  1. 브라켓에 고정되는 하우징;
    코일과, 상기 코일이 권취되는 보빈과, 상기 보빈에 고정되는 투스 요크를 각각 포함하며, 상기 하우징의 내부에 삽입되는 제1 스테이터 및 제2 스테이터;
    상기 제1 스테이터와 대면되는 제1 마그네트 및 상기 제2 스테이터와 대면되는 제2 마그네트가 결합되는 것으로, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트 사이에 개재되는 베어링에 의하여 회전 가능하게 지지되는 리드 스크류; 를 포함하는 스텝 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링의 내주가 상기 리드 스크류를 회전 가능하게 지지하는 스텝 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베어링의 외주에는 돌출부 및 함몰부가 교대로 형성되며,
    상기 투스 요크의 서로 인접한 2개의 투스 사이의 빈 공간에 해당하는 베어링 삽입부에 상기 돌출부가 끼워지는 스텝 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리드 스크류의 단부를 탄성 지지하는 판 스프링을 포함하는 스텝 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판 스프링은 상기 하우징의 일측에 용접되는 스텝 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 타측은 상기 리드 스크류가 관통되는 리드 스크류 구멍을 포함하며, 상기 브라켓의 측부에 고정되는 스텝 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제1 스테이터를 감싸는 제1 하우징과 상기 제2 스테이터를 감싸는 제2 하우징을 포함하는 스텝 모터.
  8. 리드 스크류 구멍이 일측에 형성된 하우징의 내부에 제1 스테이터 및 제2 스테이터를 삽입하며,
    리드 스크류의 외주에 제1 마그네트를 결합시키고,
    상기 리드 스크류를 회전 가능하게 지지하는 베어링의 내주에 상기 리드 스크류를 관통시키며,
    상기 베어링을 사이에 두고 상기 제1 마그네트와 이격되는 제2 마그네트를 상기 리드 스크류의 외주에 결합시키고,
    상기 제1 스테이터와 상기 제1 마그네트가 대면되도록 상기 리드 스크류를 상기 리드 스크류 구멍에 관통시키며,
    상기 제2 스테이터를 상기 제2 마그테트와 대면되는 위치에 배치함으로써 상기 베어링이 상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터 사이에 수용되도록 하는 스텝 모터의 조립 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제1 스테이터가 삽입되는 제1 하우징과 상기 제2 스테이터가 삽입되는 제2 하우징을 포함하고,
    상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징을 결합시킴으로써 상기 제1 스테이터 및 상기 제2 스테이터 사이에 상기 베어링을 배치하는 스텝 모터의 조립 방법.
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