KR101694541B1 - 리니어 스텝 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 스텝모터에 관한 것으로, 하우징과, 상기 하우징의 내면에 장착되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내면에 회전 가능하게 배치되는 로터와, 상기 로터의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 리드 스크류와, 상기 하우징의 일측에 장착되고 상기 리드 스크류를 지지하는 지지홀이 형성되는 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 지지홀에는 상기 리드 스크류가 회전되는 것을 방지하는 직선부가 세 개 이상 형성되어 리드 스크류의 축계유동을 방지하고, 리드 스크류의 스트로크를 정밀하게 제어할 수 있으며, 리드 스크류의 마찰을 저감하여 내구성 및 내마모성을 향상시킨다.

Description

리니어 스텝 모터{Linear Stepping motor}
본 발명은 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 리니어 스텝모터에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 스텝모터는 회전자가 일정한 각도씩 회전운동하면 리드 스크류가 직선 운동을 하는 모터이다. 이러한 리니어 스텝모터는 입력펄스 수와 모터의 회전각도가 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있는 특성을 가짐에 따라 정밀 제어를 필요로 하는 다양한 분야에서 사용되고 있고, 특히 자동차에서 헤드라이트의 조사각도를 조절하는 액추에이터 등으로 사용되고 있다.
리니어 스텝모터는 하우징의 내부에 설치되는 스테이터와, 이 스테이터의 내부에 회전 가능하게 설치되어 전자기력에 의해 회전되는 로터와, 로터의 내부에 직선 이동 가능하게 설치되어, 로터의 회전 운동에 연동하여 직선 운동되는 리드 스크류를 포함한다.
이러한 리니어 스텝모터는 주로 정밀 제어가 필요한 분야에 사용되기 때문에 리드 스크류의 스트로크(Stroke)가 정확해야되고, 리드 스크류가 흔들림없이 직선 이동되어야한다.
하지만, 현재 사용되고 있는 리니어 스텝모터는 사용기간이 증가됨에 따라 리드 스크류를 지지하는 마운팅 플레이트에 변형이 발생되고, 이에 따라 리드 스크류에 축계유동이 발생되고 리드 스크류의 스트로크가 부정확해지므로 정밀 제어가 어려운 문제점이 있다.
또한, 리드 스크류에 마찰이 발생되어 내구성 및 내마모성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 리드 스크류의 지지구조를 개선하여 리드 스크류의 축계유동을 방지하고, 리드 스크류의 스트로크를 정밀하게 유지할 수 있는 리니어 스텝모터를 제공하는 것이다.
또한, 리드 스크류의 마찰을 저감하여 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 리니어 스텝모터를 제공하는 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.
일실시예로서, 리니어 스텝모터는 하우징; 상기 하우징의 내면에 장착되는 스테이터; 상기 스테이터의 내면에 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 로터의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 리드 스크류; 및 상기 하우징의 일측에 장착되고 상기 리드 스크류를 지지하는 지지홀이 형성되는 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 지지홀에는 상기 리드 스크류가 회전되는 것을 방지하는 직선부가 세 개 이상 형성된다.
본 발명의 리니어 스텝모터에 따르면, 마운팅 플레이트의 지지홀에 직선부가 세 개 이상이 되도록 형성되어 리드 스크류를 보다 안정적으로 지지함으로써, 리드 스크류의 축계유동을 방지하고, 리드 스크류의 스트로크를 정밀하게 유지할 수 있다.
또한, 마운팅 플레이트가 리드 스크류를 안정적으로 지지할 수 있어 리드 스크류의 마찰을 저감하여 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 스텝모터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운팅 플레이트와 리드 스크류의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마운팅 플레이트의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마운팅 플레이트의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 마운팅 플레이트의 평면도이다.
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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리니어 스텝모터의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리니어 스텝모터의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 리니어 스텝모터는 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내면에 장착되는 스테이터(20)와, 이 스테이터(20)의 내면에 회전 가능하게 배치되고 스테이터(20)와 상호 작용에 의해 회전되는 로터(30)와, 로터(30)의 내부에 직선 이동 가능하게 배치되어 로터(30)의 회전 운동시 직선 이동되는 리드 스크류(40)를 포함한다.
하우징(10)은 원통 형태로 형성되고 두 부분으로 분할되어 상호 체결되며, 그 일측에는 모터를 제어하는 PCB 기판이 내장된 컨트롤 박스(12)가 장착된다.
스테이터(20)는 하우징(10)의 내면에 고정되고 코일(24)이 감겨지는 제1보빈(26) 및 제2보빈(28)과, 제1보빈 및 제2보빈의 내면에 고정되는 투스 요크(Tooth Yoke)(22)를 포함한다.
로터(30)는 투스 요크(22)의 내부에 소정 간극을 두고 회전 가능하게 설치되는 마그넷(32)과, 마그넷(32)의 내면에 고정되어 같이 회전되고, 그 내주면에 암나사부(36)가 형성된 암 스크류(34)를 포함한다.
암 스크류(34)의 한쪽 끝부분은 하우징(10)의 측면에서 내측방향으로 연장되는 지지부(14)에 회전가능하게 지지되고, 다른쪽 끝부분은 베어링(50)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
리드 스크류(40)는 암 스크류(34)의 내부에 직선 이동 가능하게 배치되고, 그 외주면에는 암 스크류(34)의 암나사부(36)와 기어 물림되는 숫나사부(42)가 형성된다. 그리고, 리드 스크류(40)의 끝부분은 하우징(10)의 외부로 인출되게 배치되고 그 끝부분에는 구동력을 전달받는 기기와 연결되는 조인트(52)가 장착된다.
일예로, 상기 기기는 자동차의 헤드라이트가 될 수 있다. 즉, 본 발명의 리니어 스텝모터가 헤드라이트의 빛 조사각도를 조절하는 조사각도 조절장치의 액추에이터로 사용될 경우 조인트(52)는 헤드라이트 지지부재의 일측에 연결되어 헤드라이트의 조사각도를 조절해준다.
하우징(10)의 일측에는 하우징(10)과 구동력을 전달받는 기기와의 사이를 체결하는 마운팅 플레이트(60)가 장착된다.
마운팅 플레이트(60)는 그 일측에 플레이트 커버(54)가 고정되고, 이 플레이트 커버(54)에 의해 하우징(10)의 일측면에 고정된다. 그리고, 마운팅 플레이트(60)의 타측에는 기기와 체결되는 체결부(62)가 형성된다. 이 체결부(62)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 걸림턱 형태로 형성된다. 즉, 기기의 일측에 삽입한 후 일방향으로 돌리면 걸림턱이 기기의 걸림홈에 걸림되어 기기와 하우징 사이를 고정시킨다.
그리고, 마운팅 플레이트(60)의 중앙에는 리드 스크류(40)가 직선 왕복 이동하도록 지지하고 회전되는 것을 방지하는 지지홀(70)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운팅 플레이트의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마운팅 플레이트의 평면도이다.
지지홀(70)은 리드 스크류(40)가 회전되는 것을 방지하는 직선부(74)가 형성된다. 여기에서 직선부(74)는 리드 스크류(40)가 안정적으로 직선 이동되도록 지지하고 리드 스크류(40)의 회전을 방지할 수 있도록 세 개 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 리드 스크류(40)는 지지홀(70)을 통과하는 부분에 지지홀(70)의 형태와 동일한 형태로 형성되는 지지 로드부(44)가 형성된다.
일예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지홀(70)은 직선부(74)가 4 개로 구성되는 십자형태로 형성될 수 있다. 즉, 지지홀(70)은 원통 형태로 형성되는 원형부(72)와, 이 원형부(72)의 둘레면에 90도 간격을 두고 직선 형태로 연장되게 형성되는 4 개의 직선부(74)로 구성된다.
여기에서, 지지홀(70)에 4개의 직선부(74)가 구비된 십자형태로 형성되면 리드 스크류(40)의 지지 로드부(44) 역시 지지홀(70)과 동일한 십자형태로 형성된다.
이와 같이, 리드 스크류(40)가 4 개의 직선부(74)에 의해 4 군데에서 회전되지 않도록 지지되기 때문에 안정적으로 직선 이동될 수 있고, 사용 기간이 증가되어도 직선부(74)가 마모되는 것을 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 리드 스크류(40)의 정밀 제어가 가능하게 되며, 모터의 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있게 된다.
지지홀은 다른 실시예로서, 다각형 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지홀(80)은 직선부(84)가 4 개인 사각형 형태로 형성될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지홀(90)은 직선부(74)가 6개인 육각형 형태 등 다양한 형태의 형태로 형성될 수 있다.
이외에도 지지홀은 별 모양으로도 형성될 수 있고, 직선부가 적어도 세 개 이상을 갖는 어떠한 형태도 적용이 가능하다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 리니어 스텝모터의 작용을 살펴보면, 코일(24)에 전원이 인가되면 스테이터(20)와 로터(30)의 상호 작용에 의해 로터(30)가 회전된다. 그러면 로터(30)의 암 스크류(34)가 회전되고, 이 암 스크류(34)와 나선 결합된 리드 스크류(40)가 직선 이동된다. 이때, 리드 스크류(40)는 마운팅 플레이트(60)에 형성된 지지홀(70)에 지지되어 회전되지 않고 직선 이동된다. 그리고 지지홀(70)은 십자 형태 또는 다각형 형태 등 리드 스크류(40)의 회전을 방지하기 위한 직선부(74)가 적어도 세 개 이상으로 형성되기 때문에 리드 스크류(40)를 보다 안정적으로 지지할 수 있고, 이에 따라 리드 스크류의 스트로크를 정밀하게 제어할 수 있고, 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
리드 스크류(40)가 직선 이동되면 리드 스크류의 끝부분에 조인트(52)로 연결되는 구동력 전달부가 구동된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 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.
10: 하우징 12: 컨트롤 박스
20: 스테이터 22: 투스 요크
24: 코일 26,28: 제1보빈, 제2보빈
30: 로터 32: 마그넷
34: 암 스크류 36: 암나사부
40: 리드 스크류 42: 숫나사부
44: 지지 로드부 50: 베어링
60: 마운팅 플레이트 62: 체결부
70: 지지홀 72: 원형부
74: 직선부

Claims (6)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내면에 장착되는 스테이터;
    상기 스테이터의 내면에 회전 가능하게 배치되는 로터;
    상기 로터의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 리드 스크류; 및
    상기 하우징의 일측에 장착되고 상기 리드 스크류를 지지하는 지지홀이 형성되는 마운팅 플레이트를 포함하고,
    상기 지지홀에는 상기 리드 스크류가 회전되는 것을 방지하는 직선부가 세 개 이상 형성되며,
    상기 리드 스크류는 선단부에 상기 마운팅 플레이트의 지지홀에 삽입되며 상기 지지홀 및 상기 직선부의 형태와 동일한 형태를 갖는 지지 로드부가 형성되고,
    상기 리드 스크류의 중간부로부터 상기 선단부와 대향하는 후단부까지 형성된 숫나사부는 상기 로터에 장착된 암 스크류에 나사 결합되며,
    상기 지지 로드부의 단부에는 구동력을 전달받는 기기와 연결되는 조인트가 형성되며,
    상기 숫나사부가 형성된 상기 리드 스크류의 단부는 상기 하우징과 마주하게 배치되며,
    상기 암 스크류는 상기 리드스크류의 상기 숫나사부를 수용하는 통 형상으로 형성되며 상기 숫 나사부는 상기 암 스크류의 외부로 돌출되지 않고 상기 암 스크류의 내측에 배치된 리니어 스텝모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마운팅 플레이트는 일측면이 상기 하우징에 고정되고, 상기 일측면과 대향하는 타측면에는 구동력을 전달받는 기기와 체결되는 체결부가 형성되며, 중앙측에는 리드 스크류가 통과하는 상기 지지홀이 형성되는 리니어 스텝모터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지홀은 원통 형태로 형성되는 원형부와, 상기 원형부의 둘레방향으로 등 간격을 두고 직선 형태로 형성되는 세 개 이상의 상기 직선부를 포함하는 리니어 스텝모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지홀은 십자 형태로 형성되는 리니어 스텝모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지홀은 다각형 형태로 형성되는 리니어 스텝모터.
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