KR101699081B1 - 스텝핑 모터 - Google Patents

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Abstract

스텝핑 모터는 회전축 및 상기 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선된 통 형상으로 상기 회전자가 수납되며 상기 마그네트에 대하여 동일 간격으로 이격된 간극을 형성하는 고정자; 플레이트 형상으로 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축을 서포트하는 제1 및 제2 베어링들; 및 상기 고정자를 감싸며 상기 제1 및 제2 베어링에 고정된 하우징을 포함하며, 상기 제1 베어링은 상기 고정자 및 상기 마그네트의 사이에 형성된 상기 간극과 대응하는 위치에 형성된 제1 관통홀을 포함하고, 상기 제2 베어링은 상기 제1 관통홀과 마주하는 제2 관통홀을 포함한다.

Description

스텝핑 모터{STEPPING MOTOR}
본 발명은 스텝핑 모터에 관한 것이다.
일반적으로 스텝핑 모터는 회전 운동을 정밀한 직선 왕복 운동으로 변환시키는데 적합한 모터로서, 광학 디스크 드라이브(ODD), 정밀 제어 기기 등에 널리 사용되고 있다.
스텝핑 모터는 코일이 권선된 통 형상의 고정자, 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하며 고정자 내부로 삽입되는 회전자 및 고정자를 감싸는 하우징을 포함한다.
스텝핑 모터의 고정자 및 회전자 사이에는 미세한 간극이 형성되며, 고정자 및 회전자 사이의 간극이 불균일하거나 고정자와 회전자가 접촉될 경우 회전축의 회전 성능이 크게 감소 되거나 회전축이 회전되지 않는 문제점을 갖는다.
특히, 고정자와 마그네트 사이의 간극이 불균일한 상태에서 하우징과 고정자가 용접되어 고정될 경우, 스텝핑 모터의 심각한 구동 불량이 발생 된다.
본 발명은 고정자 및 회전자의 마그네트 사이에 형성되는 간극을 균일하게 형성하기에 적합한 구조를 갖는 스텝핑 모터를 제공한다.
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, 스텝핑 모터는 회전축 및 상기 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선된 통 형상으로 상기 회전자가 수납되며 상기 마그네트에 대하여 동일 간격으로 이격된 간극을 형성하는 고정자; 플레이트 형상으로 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축을 서포트하는 제1 및 제2 베어링들; 및 상기 고정자를 감싸며 상기 제1 및 제2 베어링에 고정된 하우징을 포함하며, 상기 제1 베어링은 상기 고정자 및 상기 마그네트의 사이에 형성된 상기 간극과 대응하는 위치에 형성된 제1 관통홀을 포함하고, 상기 제2 베어링은 상기 제1 관통홀과 마주하는 제2 관통홀을 포함한다.
본 발명에 따른 스텝핑 모터에 의하면, 스텝핑 모터를 이루는 고정자 및 회전자 사이에 형성되는 간극을 형성하기 위하여 스텝핑 모터의 회전축의 마그네트 양쪽에 배치되는 제1 및 제2 베어링에 제1 및 제2 관통홀을 형성하고, 제1 및 제2 관통홀들을 관통하는 지그를 이용하여 간극을 정확하게 형성함으로써 스텝핑 모터의 회전 특성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 베어링의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 관통홀을 통과하여 간극(G)을 형성하는 지그를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝핑 모터의 제1 플레이트를 도시한 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 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 부분 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제1 베어링의 평면도이다.
도 1 내지 도 3들을 참조하면, 스텝핑 모터(100)는 회전자(10), 고정자(20), 제1 및 제2 베어링(30,40)들 및 하우징(25)을 포함한다.
회전자(10)는 회전축(5) 및 마그네트(9)를 포함한다.
회전축(5)은 제1 회전축부(1), 제2 회전축부(2) 및 제3 회전축부(3)를 포함한다.
제1 회전축부(1)는 나사산이 형성된 리드 스크류를 포함할 수 있고, 제2 회전축부(2)는 제1 회전축부(1)와 일체로 형성되며, 제2 회전축부(2)는 제1 직경으로 형성된다. 제3 회전축부(3)는 제2 회전축부(2)와 일체로 형성되며, 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다.
마그네트(9)는 회전축(5)의 제3 회전축부(3)에 형성되며, 마그네트(9)는, 예를 들어, 원통 형상으로 형성된다. 마그네트(9)에는 마그네트(9)의 양쪽 단부로부터 소정 깊이로 형성된 홈이 형성될 수 있다.
고정자(20)는 회전자(10)를 수납하는 통 형상으로 형성된다.
고정자(20)는 보빈(12), 코일(14) 및 투스 요크(tooth yoke;16)를 포함한다.
보빈(12)은 원통 형상으로 형성되며, 보빈(12)의 양쪽 단부는 코일(14)을 권선할 수 있도록 바깥쪽으로 절곡 된 형상을 갖는다.
코일(14)은 보빈의 외주면에 권선되며, 코일(14)에 인가된 구동 신호에 의하여 코일(14)로부터는 자기장이 발생 된다.
투스 요크(16)는 하나의 보빈(12)에 2 개가 결합 된다. 2 개의 투스 요크(16)들은 각각 빗(comb) 형상으로 돌출된 투스 요크부를 포함하며, 2 개의 투스 요크(16)들의 투스 요크부는 보빈(12)의 양측 단부로부터 보빈(12)의 내측면으로 삽입되어 보빈(12)의 내측면 상에 상호 치차 결합 된다. 투스 요크(16)들의 일부는 보빈(12)의 측면 및 보빈(12)에 권취 된 코일(14)을 덮는다.
본 발명의 일실시예에서, 보빈(12), 코일(14) 및 투스 요크(16)를 포함하는 고정자는 2 개가 직렬 방식으로 나란히 배치된다.
고정자(20)의 투스 요크(16)에 의하여 고정자(20)의 내부에는 중공이 형성되고, 고정자(20)의 내부에 형성된 중공에는 회전자(10)가 삽입된다. 이로 인해 회전자(10)의 마그네트(9) 및 고정자(20)의 투스 요크(16)는 상호 마주하게 배치된다.
고정자(20)의 투스 요크(16) 및 회전자(10)의 마그네트(9) 사이에는 간극(G)이 형성된다. 투스 요크(16) 및 마그네트(9)가 동심을 이루지 않을 경우, 회전자(10)를 회전시키기 위한 회전 토크가 감소 또는 회전자(10)가 회전되지 못할 수 있다.
하우징(25)은 제1 하우징(25a) 및 제2 하우징(25b)을 포함한다.
제1 하우징(25a) 및 제2 하우징(25b)은 각각 양단이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 제1 및 제2 하우징(25a,25b)들은 고정자(20)에 결합 된다. 하우징(25)은 후술 될 제1 및 제2 베어링(30,40)들과 용접 등의 방법에 의하여 결합 된다.
제1 및 제2 베어링(30,40)들은 회전자(10)의 회전축(5)을 회전 가능하게 서포트하는 역할을 한다.
제1 베어링(30)은 회전축(5)에 결합 된 마그네트(9)의 일측 단부와 마주하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 제1 베어링(30)은 회전축(5)의 제3 회전축부(3)에 회전 가능하게 삽입된다.
제1 베어링(30)은 제1 베어링부(32) 및 제1 플레이트(34)를 포함한다.
제1 베어링부(32)는 부싱 형상으로 형성되며, 제1 플레이트(34)는 원판 형상으로 형성된다. 제1 플레이트(34)에는 제1 베어링부(32)가 삽입되는 제1 결합공(36)이 형성되며, 제1 결합공(36)을 통해 제1 플레이트(34)는 제1 베어링부(32)에 결합 된다.
도 2를 참조하면, 제1 베어링(30)의 제1 플레이트(34)에는 제1 관통홀(35)이 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 제1 관통홀(35)은 회전자(10)의 마그네트(9) 및 고정자(20)의 투스 요크(16) 사이에 형성된 간극(G)과 대응하는 제1 플레이트(34)에 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 관통홀(35)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 플레이트(34)에 형성되는 제1 관통홀(35)은 도 3에 도시된 바와 같이 간극(G)을 형성하는 투스 요크(16) 및 마그네트(9)의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 갖는 곡선 슬릿 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 곡선 슬릿 형상으로 형성된 제1 관통홀(35)의 폭은 실질적으로 요구되는 투스 요크(16) 및 마그네트(9) 사이의 간극(G)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 관통홀(35)은, 제1 플레이트(34)를 적어도 2 개로 분할한 영역들 중 적어도 2 개에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 관통홀(35)은 제1 플레이트(34)에 형성된 4 개의 영역(RG1,RG2,RG3,RG4)들 중 대각선 방향의 영역(RG1,RG3 또는 RG2,RG4)들에 형성될 수 있다. 이와 다르게, 제1 관통홀(35)은 제1 플레이트(34)에 형성된 4 개의 영역(RG1,RG2,RG3,RG4)들 중 인접한 2 개의 영역(RG1,RG2 또는 RG3,RG4)들에 형성되어도 무방하다.
도 2를 다시 참조하면, 제2 베어링(40)은 회전축(5)에 결합 된 마그네트(9)의 일측 단부와 마주하는 타측 단부에 배치된다. 구체적으로, 제2 베어링(40)은 회전축(5)의 제2 회전축부(2)에 회전 가능하게 결합된다.
제2 베어링(40)은 제2 베어링부(42) 및 제2 플레이트(44)를 포함한다.
제2 베어링부(42)는 부싱 형상으로 형성되며, 제2 플레이트(44)는 원판 형상으로 형성된다. 제2 플레이트(44)에는 제2 베어링부(42)이 삽입되는 제2 결합공(46)이 형성되며, 제2 결합공(46)을 통해 제2 플레이트(44)는 제2 베어링부(42)에 결합 된다.
제2 베어링(40)의 제2 플레이트(44)에는 제2 관통홀(45)이 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 제2 관통홀(45)은 회전자(10)의 마그네트(9) 및 고정자(20)의 투스 요크(16) 사이에 형성된 간극(G)과 대응하는 제2 플레이트(44)에 형성된다.
본 발명의 제2 실시예에서, 제2 플레이트(44)에 형성된 제2 관통홀(45)은 제1 플레이트(34)에 형성된 제1 관통홀(35)과 마주하는 위치에 배치된다. 이에 더하여, 제2 관통홀(45)은 제1 관통홀(35)과 실질적으로 동일한 형상 및 동일한 위치에 배치된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 플레이트(34)에 형성된 제1 관통홀(35) 및 제2 플레이트(44)에 형성되며 제1 관통홀(35)과 마주하는 제2 관통홀(45)을 이용하여 고정자(20)의 투스 요크(16) 및 회전자(10)의 마그네트(9) 사이의 간극(G)은 조정된다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 관통홀을 통과하여 간극(G)을 형성하는 지그를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 관통홀(35,45)에 삽입되는 형상의 지그(60)를 제1 플레이트(34)의 제1 관통홀(35), 투스 요크(16)와 마그네트(9) 사이의 간극(G) 및 제2 플레이트(44)의 제2 관통홀(45)을 순차적으로 통과시켜 투스 요크(16) 및 마그네트(9) 사이의 간극(G)을 확보하고, 하우징(25) 및 제1 및 제2 플레이트(34,44)를 용접하여 결합함으로써 투스 요크(16) 및 마그네트(9) 사이에 정확하게 간극(G)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 지그(60)는 제1 관통홀(35), 간극(G) 및 제2 관통홀(45)에 삽입되는 곡면판 형상으로 형성될 수 있다.
투스 요크(16) 및 마그네트(9) 사이의 간극(G)이 확보 및 하우징(25) 및 제1 및 제2 플레이트(34,44)들이 용접된 후, 지그(60)는 제1 관통홀(35), 투스 요크(16) 및 마그네트 사이의 간극(G) 및 제2 관통홀(45)로부터 제거된다.
본 발명의 일실시예에서, 도 4에 도시된 지그(60)의 두께는, 예를 들어, 간극(G)의 폭과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 제1 베어링(30)의 제1 플레이트(34)에 형성된 제1 관통홀(35) 및 제2 베어링(40)의 제2 플레이트(44)에 형성된 제2 관통홀(45)을 이용하여 투스 요크(16) 및 마그네트(9) 사이의 간극(G)을 확보한 후, 제1 및 제2 관통홀(35,45)들을 통해 간극(G) 내로 분진, 파티클과 같은 분진이 유입될 수 있다. 본 발명에서 제1 및 제2 관통홀(35,45)들을 통해 간극(G) 내로 분진 및 파티클이 유입되는 것을 방지하기 위해서 제1 및 제2 관통홀(35,45)들에는 밀봉 부재(55)가 배치될 수 있다. 밀봉 부재(55)는, 예를 들어, 합성수지, 접착제, 캡(cap) 등을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝핑 모터의 제1 플레이트를 도시한 평면도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 제1 플레이트는 제1 관통홀의 형상 및 개수를 제외하면 앞서 도 3에 도시된 스텝핑 모터의 제1 플레이트와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호 및 동일한 명칭을 부여하기로 한다.
도 5를 참조하면, 스텝핑 모터(100)의 제1 플레이트(34)에 형성된 제1 관통홀(35a)들은 고정자(20)의 투스 요크(16) 및 회전자(10)의 마그네트(9)의 사이에 형성된 간극(G)과 대응하는 위치에 형성되며, 복수개의 제1 관통홀(35a)들은 간극(G)을 따라 원형으로 배열될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 제1 관통홀(35a)들은, 평면상에서 보았을 때, 원형 형상으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 플레이트(34)에 형성된 제1 관통홀(35a)은 제2 플레이트(44)에 형성된 제2 관통홀과 마주하는 위치에 배치되며, 제1 관통홀(35a) 및 제2 관통홀은 실질적으로 동일한 형상 및 동일한 사이즈로 형성된다.
또한, 제1 관통홀(35a)의 직경은 고정자(20)의 투스 요크(16) 및 회전자(10)의 마그네트(9) 사이의 간극(G)의 폭과 실질적으로 동일하게 형성된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 스텝핑 모터를 이루는 고정자 및 회전자 사이에 형성되는 간극을 형성하기 위하여 스텝핑 모터의 회전축의 마그네트 양쪽에 배치되는 제1 및 제2 베어링에 제1 및 제2 관통홀을 형성하고, 제1 및 제2 관통홀들을 관통하는 지그를 이용하여 간극을 정확하게 형성함으로써 스텝핑 모터의 회전 특성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
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.
100...스텝핑 모터 10...회전자
20...고정자 30...제1 베어링
40...제2 베어링 25...하우징
55...밀봉 부재 60...지그(jig)

Claims (9)

  1. 회전축 및 상기 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자;
    코일이 권선된 통 형상으로 상기 회전자가 수납되며 상기 마그네트에 대하여 동일 간격으로 이격된 간극을 형성하는 고정자;
    플레이트 형상으로 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축을 서포트하는 제1 및 제2 베어링들; 및
    상기 고정자를 감싸며 상기 제1 및 제2 베어링에 고정된 하우징을 포함하며,
    상기 제1 베어링은 상기 고정자 및 상기 마그네트의 사이에 형성된 상기 간극과 대응하는 위치에 형성된 제1 관통홀을 포함하고, 상기 제2 베어링은 상기 제1 관통홀과 마주하는 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 관통홀이 형성된 상기 제1 베어링은 상기 회전축과 접촉되는 원통 형상의 제1 베어링부 및 상기 제1 베어링부의 외주면에 결합 되는 제1 결합공이 형성된 제1 플레이트를 포함하며,
    상기 제2 관통홀이 형성된 상기 제2 베어링은 상기 회전축과 접촉되는 원통 형상의 제2 베어링부 및 상기 제2 베어링부의 외주면에 결합되는 제2 결합공이 형성된 제2 플레이트를 포함하는 스텝핑 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관통홀은, 평면상에서 보았을 때, 상기 제1 베어링을 적어도 2 개로 분할한 영역들 중 적어도 1 개의 영역들에 형성된 스텝핑 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 관통홀은 상기 제1 베어링을 4 개로 등분한 영역들 중 대각선 방향으로 배치된 영역들에 각각 형성된 스텝핑 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들은, 평면상에서 보았을 때, 원형 형상으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 관통홀들은 동일한 사이즈로 형성된 스텝핑 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들의 직경은 상기 간극의 폭과 동일하며, 상기 제1 및 제2 관통홀들은 상기 간극을 따라 적어도 2 개가 원형으로 배치된 스텝핑 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들은, 평면상에서 보았을 때, 상기 간극과 동일한 곡률로 형성된 곡선 슬릿 형상으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 관통홀들은 동일한 사이즈로 형성된 스텝핑 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들의 폭은 상기 간극의 폭과 동일한 스텝핑 모터.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들을 통해 외부의 이물질이 상기 간극으로 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 관통홀들을 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함하는 스텝핑 모터.
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