KR101699704B1 - 보빈을 보유하기 위한 클립을 갖는 무브러시 직류 액추에이터 - Google Patents

Abstract

무브러시 회전형 액추에이터는 모터 조립체를 위한 캐비티를 형성하는 모터 하우징과, 기어 조립체를 위한 캐비티를 형성하는 커버를 포함하는 하우징을 포함한다. 모터 조립체는 회전자 및 복수의 보빈을 갖는 고정자를 포함한다. 링 플레이트의 형태의 클립이 고정자 상에 보빈을 보유하기 위해 보빈에 대해 안착된다. 링 플레이트 상에 형성된 핑거가 각각의 보빈 단자에 의해 형성된 각각의 슬롯 내에 끼워맞춤된다. 회로 기판이 모터 하우징의 내부 숄더에 대해 하우징 내에 안착된다. 플레이트가 회로 기판 위에 이격 관계로 모터 하우징의 주연 림에 대해 하우징 내에 안착된다.

Description

보빈을 보유하기 위한 클립을 갖는 무브러시 직류 액추에이터{BRUSHLESS DIRECT CURRENT ACTUATOR WITH CLIP FOR RETAINING BOBBINS}

관련 출원 및 계류 중인 출원의 상호 참조

본 출원은 발명의 명칭이 "무브러시 직류 액추에이터(Brushless Direct Current Actuator)"인 2009년 9월 1일 출원된 미국 특허 출원 제 12/584,161호의 일부 계속 출원으로서, 이 출원의 출원일 및 개시 내용의 이득을 청구한다.

본 출원은 또한 2009년 5월 27일 출원된 미국 가출원 제 61/217,100호 및 2009년 6월 30일 출원된 미국 가출원 제 61/269,834호의 출원일 및 개시 내용의 이득을 청구하고, 이들 출원의 모두는 본 명세서에 언급된 모든 참조 문헌과 같이 본 명세서에 참조로서 명시적으로 포함되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 액추에이터에 관한 것으로서, 특히 보빈 보유 클립을 갖는 회전형 무브러시 직류 액추에이터에 관한 것이다.

종래의 액추에이터의 예는 전기 코일 및 자화 회전자에 의해 여기되는 정지형 부재로 구성된 다상 모터(polyphase motor)를 개시하고 있는 발명의 명칭이 "특히 지시기 니들을 구동하기 위한 다상 모터(Polyphase Motor Particularly for Driving an Indicator Needle)"인 미국 특허 제 5,880,551호에 개시되어 있다. 회전자는 교대 방향으로 반경방향으로 자화된 N개의 쌍, 더 구체적으로는 4개 또는 5개의 쌍의 자극(pole)을 갖는다. 정지형 부재는 중앙 지주(strut)를 둘러싸는 전기 코일을 각각 갖는 적어도 2개의 W형 회로를 갖는다. W형 회로는 중앙 지주들 중 하나가 자기 전이에 대향할 때, 다른 중앙 지주는 자극에 대략 대향하도록 배열된다. 2개의 W형 회로의 중앙 지주와 관련된 자극 슈(pole shoe)는 120도 각도로 이격될 수 있다.

전기 모터는 2개의 주 구성 요소, 즉 회전자 및 고정자로 구성되고, 고정자는 공차 스택업(stack-up)에 기인하여 고정자 상에서 이동하도록 허용되는 그 위에 장착된 하나 이상의 보빈을 포함한다. 특정 용례에서, 보빈은 인쇄 회로 기판 상의 핀에 보빈을 접속하는 단자를 포함한다. 그러나, 진동의 결과로서, 보빈의 이동은 보빈 단자와 인쇄 회로 기판 사이의 접촉의 손실 및 따라서 전기 접촉의 손실을 초래할 수 있다. 고정자로의 보빈의 오버몰딩은 보빈을 고정자에 고정하는데 사용되어 왔다. 그러나, 이 방법은 다소 고가인 것으로 판명되었고 보빈 와이어에 손상을 초래할 수 있다.

본 발명은 액추에이터 모터 조립체의 고정자 상에 보빈을 포획하기 위한 신규한 액추에이터 구조체 및 클립 구조체에 관한 것이다.

본 발명은 일반적으로 제 1 및 제 2 캐비티를 각각 형성하는 제 1 및 제 2 하우징부를 포함하는 하우징과, 제 1 하우징부 내의 제 1 캐비티 내에 장착되고, 회전 샤프트를 포함하는 모터 조립체와, 모터 조립체 위에 놓이는 관계로 하우징 내에 위치된 회로 기판 조립체로서, 모터 조립체의 회전자 샤프트가 회로 기판 조립체를 통해 제 2 캐비티 내로 연장하는 회로 기판 조립체와, 회로 기판 조립체 위에 놓이는 관계로 제 2 하우징부 내의 제 2 캐비티 내에 위치되고 모터 조립체의 적어도 일부가 회전자 샤프트에 결합되는 기어 조립체와, 제 2 하우징부에 의해 형성된 제 2 캐비티 내로 연장하고 기어 조립체에 결합되는 출력 샤프트를 포함하는 액추에이터 조립체에 관한 것이다.

일 실시예에서, 기어 조립체는 제 2 캐비티 내에 샤프트에 의해 지지되고 회전자 샤프트에 결합된 적어도 제 2 캐비티 내의 제 1 기어를 포함한다. 제 2 기어가 제 2 캐비티 내에 위치되고 제 1 기어 상에 적층된다. 출력 샤프트가 제 2 기어에 결합된다.

일 실시예에서, 하우징부는 내부 주연 숄더를 포함하고, 회로 기판 조립체는 주연 에지를 포함한다. 회로 기판 조립체의 주연 에지는 제 1 하우징부의 내부 숄더에 대해 안착된다. 제 1 하우징부는 주연 외부 홈을 또한 포함하고, 제 2 하우징부는 제 1 하우징부 내의 홈에 끼워맞춤되는 주연 텅부(toungue)를 형성한다. 회로 기판 조립체는 제 1 및 제 2 캐비티를 분리한다. 제 1 하우징부는 상부 주연림을 또한 형성하고, 액추에이터는 회로 기판 조립체 위에 이격되고 평행한 관계로 제 1 하우징부의 상부 주연 림에 대해 안착된 하우징 내에 플레이트를 추가로 포함한다.

본 발명은 추가적으로 모터 조립체의 고정자 조립체의 보빈의 이동을 제한하는 하우징 내의 플레이트 또는 클립에 관한 것이다. 클립은 고정자 및 복수의 보빈에 대해 안착된 링 플레이트를 포함한다. 일 실시예에서, 링 플레이트는 파형이고 복수의 보빈 각각 위에 놓이는 복수의 곡선형 영역을 형성한다. 클립은 링 플레이트의 외부면으로부터 외향으로 연장되고 각각의 보빈 상에 형성된 각각의 슬롯에 끼워맞춤되도록 적용되는 복수의 이격된 정렬 핑거를 또한 포함하고, 복수의 제 1 관통 구멍이 플레이트에 형성되고 링 플레이트를 고정자에 고정하기 위해 각각의 나사를 수용하도록 적용된다. 링 플레이트의 곡선형 영역의 각각은 복수의 보빈 각각에 안착된 보스를 형성한다.

본 발명의 다른 장점 및 특징은 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명, 첨부 도면 및 첨부된 청구범위로부터 더 즉시 명백할 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 특징은 이하의 첨부 도면의 설명에 의해 가장 양호하게 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액추에이터의 평면 사시도.
도 2는 도 1의 액추에이터의 저면 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2의 액추에이터의 분해 사시도.
도 4는 도 2의 라인 4-4를 따라 취한 액추에이터의 확대 수직 단면도.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 액추에이터의 하우징 내에 위치된 모터의 보빈 및 고정자 상에 장착된 본 발명에 따른 보빈 리테이너의 확대 평면 사시도.
도 6은 본 발명의 보빈 리테이너의 확대 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 보빈 리테이너의 확대 평면도.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따라 취한 보빈 리테이너의 확대 수직 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 보빈 리테이너의 영역 A의 확대 파단 측면 입면도.
도 10은 도 8에 도시된 보빈 리테이너의 영역 B의 확대 파단 측면 입면도.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 콤팩트한 무브러시 직류(BLDC) 회전형 액추에이터(10)의 실시예를 도시한다. 액추에이터(10)는 하우징(20)(도 1, 도 2 및 도 3), 모터 조립체(98)(도 3), 센서 조립체(180)(도 3) 및 기어 조립체(220)(도 3)를 포함한다. 액추에이터(10)는 이동 밸브, 스위치, 지시기를 포함하는 광범위한 용례 및 회전 운동의 정밀한 제어가 요구되는 다른 용례에 사용될 수 있다.

하우징(20)은 2개의 부분, 즉 모터 조립체 하우징부(21)(도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5) 및 기어 하우징부 또는 커버(50)(도 1, 도 2, 도 3 및 도 4)를 갖는다.

모터 하우징부(21)(도 3 및 도 4)는 중앙 내부 캐비티(22)(도 4 및 도 5)를 함께 형성하는 일반적으로 수직 주연 측벽(25)(도 3 및 도 4) 및 일반적으로 수평 표면 또는 벽(27)(도 4)을 포함한다. 원통형 홈 또는 리세스(29)(도 4)는 캐비티(22)의 저부의 중앙부로부터 벽(27) 내로 연장된다.

한 쌍의 주연 원주방향 연장 오프셋 홈 또는 숄더(31, 32)(도 3, 도 4 및 도 5)가 모터 하우징부(21)의 측벽(25)의 말단 주연 림의 상부 외부면 상에 형성된다. 숄더(33)(도 4)는 모터 하우징부(21)의 측벽(25)의 말단 주연 림의 상부 내부면 상에 형성된다.

와이어 하네스(harness) 조립체(34)(도 3)가 모터 조립체 하우징부(21)에 결합된다. 와이어 하네스 조립체(34)는 복수의 일반적으로 L형 세장형 금속 커넥터 단자(80)(도 3)를 포함하고, 이 금속 커넥터 단자(80)는 하네스 브래킷(82)(도 3)으로부터 모터 하우징부(21)의 벽(27) 내에 형성되어 연장되는 구멍(81)(도 1)을 통해 그 내부 캐비티(22) 내로 외향으로 연장한다. 브래킷(82)은 각각의 커넥터 나사(83)를 경유하여 모터 하우징부(21)에 고정되도록 적용된다. 밀봉링(84)(도 3)이 브래킷(82)과 하우징부(21)의 벽(27)의 외부면 사이에 배치된다. 와이어 하네스 조립체(34)는 액추에이터(10)에 전력, 접지 및 제어 신호를 제공한다.

기어 하우징부 또는 커버(50)(도 1 내지 도 4)는 중앙 내부 기어 캐비티(52)(도 4)를 함께 형성하는 원주형 수직 측벽(51)(도 1 내지 도 4) 및 상부 수평벽(53)(도 2 내지 도 4)을 포함한다. 홈 또는 리세스(61)(도 4)가 캐비티(52)의 저부로부터 상부 수평벽(53)의 내부면 내로 내향으로 연장한다. 상부 수평벽(53)은 추가로 그 외부면과 내부면 사이로 연장하여 내부 기어 하우징 캐비티(52)와 연통하는 원통형 관통 구멍(58)(도 2 및 도 4)을 형성한다.

도시된 실시예에서, 장착 아암 또는 브래킷(55)(도 1 내지 도 4)은 커버(50)의 코너, 더 구체적으로는 그 벽(27)의 코너의 각각으로부터 외향으로 연장되고, 중앙 관통 구멍(56)(도 1 및 도 2)을 형성한다. 나사 또는 볼트(57)(도 3)와 같은 체결구가 브래킷 구멍(56)의 각각을 통해 연장하고, 무브러시 직류 회전형 액추에이터(10)가 부착되는 예를 들어 프레임, 섀시, 브래킷, 엔진 또는 매니폴드와 같은 물체 상의 정합 나사산(미도시)에 나사 결합된다.

커버(50)의 수직 측면(51)은 추가적으로 모터 하우징부(21) 및 커버(50)가 함께 결합될 때 모터 하우징부(21)의 숄더(31)에 끼워져서 접하는 말단 텅부(59)(도 4)를 포함하는 주연 원주 말단 림을 포함한다. 밀봉 링(60)(도 3 및 도 4)은 모터 하우징부(21)의 숄더(32) 상에 안착되고, 하우징부(21)와 커버(50) 사이에, 더 구체적으로 모터 하우징부(21)의 측벽(25)의 외부면과 커버(50)의 측벽(51)의 내부면 사이에 밀봉부를 제공한다.

액추에이터(10)는 일반적으로 회전자 조립체(100)(도 3 및 도 4) 및 고정자 조립체(150)(도 3, 도 4 및 도 5)를 포함하는 모터 조립체(98)(도 3)를 추가로 포함한다.

회전자 조립체(100)는 모터 하우징(21)의 캐비티(22) 내에 위치되어 장착되고, 원형 스커트부(103)(도 3 내지 도 4) 및 원통형 중앙 피니언 또는 포스트 또는 샤프트(104)(도 3 및 도 4)를 갖는 요크(102)(도 3 및 도 4)를 포함한다. 스커트부(103)는 각각의 일반적으로 수직 원주형 내부 이격된 평행벽(108, 109)(도 4) 및 벽(108, 109)의 상부와 일체인 일반적으로 수평 상부 반경방향 원주벽 또는 숄더(107)(도 4)에 의해 규정된다. 벽(108, 109)은 함께 내부 원주방향 슬롯(106)(도 4)을 형성한다.

모터 기어(222)(도 3 및 도 4)가 회전자 샤프트(104)의 상단부의 외부면 상에 형성된다. 샤프트(104)의 하단부는 모터 하우징(21)의 저부 내에 형성된 홈(29) 내에 안착된다. 베어링(113)(도 3 및 도 4)이 홈(29) 내에 가압 끼워맞춤되고 모터 하우징(21)에 대한 회전을 위해 샤프트(104)의 단부를 지지한다. 스러스트 와셔(115)(도 3 및 도 4)가 샤프트(104)의 하단부를 둘러싸고, 모터 하우징벽(27) 내의 내부 숄더(117)(도 4)에 대해 안착되어 홈(29)을 둘러싸서 회전자 샤프트(104) 및 따라서 회전자 조립체(100)를 모터 하우징(21)의 캐비티(22) 내에서 수직으로 지지하여 유지한다. 원통형 모터 자석(110)(도 3 및 도 4)이 스커트 벽(109)의 하부 주연 외부 에지 주위로 연장하고, 교대의 극성 N극 및 S극의 섹션에서 자화된다. 일반적으로 도넛형 센서 자석(114)(도 3 및 도 4)이 반경방향 원주벽 또는 숄더(107)의 상부 외부면 상에 안착되고, 교대의 극성 N극 및 S극의 섹션에서 자화된다. 자석(110, 114)은 네오디뮴 철 붕소로부터 형성되고 적절한 자화기를 사용하여 자화될 수 있다.

고정자 조립체(150)(도 3 및 도 4)는 또한 회전자 조립체(100)를 둘러싸고 이격하는 관계로 하부 모터 하우징부(21) 내의 캐비티(22) 내에 장착된다. 고정자 조립체(150)는 다수의 강철 라미네이션(152)(도 3 및 도 4), 보빈(154)(도 3 및 도 4) 및 권선(156)(도 3, 도 4 및 도 5)을 포함하고, 중앙 구멍(172)(도 4 및 도 5)을 형성한다. 라미네이션(152)은 일반적으로 원형 형상이다. 복수의 라미네이션이 고정자 조립체(150)를 형성하기 위해 적층될 수 있다. 회전자 조립체(100)는 중앙 고정자 구멍(172)을 통해 연장된다. 구리 와이어 권선(156)이 각각의 플라스틱 보빈(154)의 각각에 권취된다. 각각의 와이어 권선(156)은 고정자 단자(160a, 160b)(도 3 및 도 5)에 전기적으로 접속되는 단부를 형성한다.

본 출원에 개시되어 있는 유형의 회전자 및 고정자 조립체의 구성 및 작동의 추가의 상세는 그 설명이 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 이하의 미국 특허 및 특허 공개 중 하나 이상에 개시되어 있다.

발명의 명칭이 "특히 지시기 니들을 구동하기 위한 다상 모터(Polyphase Motor Particularly for Driving an Indicator Needle)"인 미국 특허 제 5,880,551호, 발명의 명칭이 "절대 위치 신호 스위칭 온된 모터 감속 유닛(Motor-Reduction Unit Switched on an Absolute Position Signal)"인 미국 특허 제 7,304,450호 및 발명의 명칭이 "다상 모터(Polyphase Motor)"인 미국 특허 제 7,466,092호, 이들은 참고로 그 전체 내용이 본원에 합체되어 있다.

보빈 리테이너 클립(310)(도 3, 도 4 및 도 5 내지 도 10)은 고정자 조립체(150) 상에 보빈(154)을 보유하고, 이하에 더 상세히 설명된다.

도 5는 모터 하우징부(21)의 캐비티(22) 내에 장착된 고정자 조립체(150)의 상부에 고정된 본 발명에 따른 보빈 리테이너 또는 클립(310)의 일 실시예를 도시한다.

도시된 실시예에서 일반적으로 링 형상인 고정자 조립체(150)는 그에 고정된 3개의 보빈(154a, 154b, 154c)을 포함한다. 임의의 도면에 도시되어 있지 않지만, 고정자 조립체(150)는 각각의 핑거(미도시)를 형성하고, 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)은 링이 활주하여 핑거 상에 끼워지는 것과 유사한 방식으로 각각의 고정자 핑거의 각각 상에서 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)이 활주할 수 있게 하는 중앙 구멍을 형성한다.

각각의 보빈(154a, 154b, 154c)은 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 각각의 상부면으로부터 일반적으로 수직으로 상향으로 외향으로 연장되는 한 쌍의 이격된 평행한 단자(160a, 160b)(도 3, 도 4 및 도 5)를 포함한다. 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)은 그 각각의 단자(160a, 160b) 사이에 세장형 수직 슬롯(326)(도 5)을 형성한다.

각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 단자(160a, 160b)는 고정자 조립체(150) 상에 위치되어 장착되는 인쇄 회로 기판(200)(도 4)에 결합을 위해 적용되고, 인쇄 회로 기판(200)(도 3 및 도 4) 상의 소켓(미도시)과 전기 접촉하도록 적용된다.

단자(160a, 160b)가 인쇄 회로 기판(200)과 연속적인 전기 접촉 상태로 유지되어야 하므로, 보빈(154a, 154b, 154c)의 최소 이동이 존재하는 것이 강요된다. 그러나, 보빈(154a, 154b, 154c)은 고정자 조립체(150)로부터 분리된 요소이기 때문에, 보빈(154a, 154b, 254c)은 제한되지 않으면, 예를 들어 하우징(20)의 진동에 응답하여 고정자 조립체(150)에 대해 이동할 것이다. 본 발명의 보빈 리테이너(310)는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 이러한 이동 및 전기 접촉의 결과적인 손실을 최소화한다.

보빈 리테이너 또는 클립(310)은 대향하는 상부 및 하부면(327, 328)(도 5 내지 도 10), 일반적으로 수직 주연 원주방향 연장 외부 표면 또는 면(330)(도 5 내지 도 9) 및 일반적으로 수직 주연 원주방향 연장 링 내부 표면 또는 면(332)(도 5 내지 도 10)을 포함하는 금속 또는 유사 강성 재료의 편평한 시트 또는 스트립으로부터 형성된 링형 플레이트(324)(도 5 내지 도 10)를 포함한다.

리테이너(310), 더 구체적으로 그 링 플레이트(324)는 링면(330)에 일반적으로 수직이고 표면(327, 328)과 일반적으로 동일 평면에 있는 관계로 외부 링면(330)으로부터 외향으로 돌출하는 3개의 리테이너 정렬 핑거(336, 338, 340)(도 3, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 핑거(336, 338, 340)는 서로로부터 이격되고 120도 간격으로 링 플레이트(324)의 주연부 주위로 연장된다.

링 플레이트(324)는 링 플레이트(324)의 표면(327, 328)을 통해 연장하여 돌출하는 제 1 세트의 일반적으로 원형 구멍 또는 관통 구멍(342, 344, 346)(도 5, 도 6 및 도 7) 및 제 2 세트의 일반적으로 원형 구멍 또는 관통 구멍(348, 350, 352)(도 5, 도 6 및 도 7)을 추가로 형성한다.

제 1 세트의 관통 구멍(342, 344, 346)은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같은 고정자 정렬 관통 구멍을 형성한다. 제 2 세트의 관통 구멍(348, 350, 352)은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 리테이너 장착 관통 구멍을 형성한다.

관통 구멍(342, 348)은 이격된 동일선상에 있는 관계로 핑거(336, 338) 사이에서 일반적으로 중앙에서 링 플레이트(324) 상에 위치되고, 관통 구멍(342)은 핑거(336)에 인접하고 관통 구멍(348)은 핑거(338)에 인접하고, 관통 구멍(344, 350)은 이격된 동일선상에 있는 관계로 핑거(338, 340) 사이에서 일반적으로 중앙에서 링 플레이트(324) 상에 위치되고, 관통 구멍(344)은 핑거(338)에 인접하고, 관통 구멍(350)은 핑거(340)에 인접하고, 관통 구멍(346, 352)은 이격된 동일선상에 있는 관계로 핑거(340, 336) 사이에서 일반적으로 중앙에서 링 플레이트(324) 상에 위치되고, 관통 구멍(346)은 핑거(340)에 인접하고, 관통 구멍(352)은 핑거(336)에 인접한다.

도시된 실시예에서, 관통 구멍(342, 344, 346)은 모두 동일한 직경을 갖고, 관통 구멍(348, 350, 352)은 모두 동일한 직경을 갖고, 관통 구멍(342, 344, 346)의 직경은 관통 구멍(348, 350, 352)의 직경보다 약간 크다. 일 실시예에서, 각각의 관통 구멍(348, 350, 352)은 약간 신장되거나 연신될 수 있다.

리테이너(310), 구체적으로 그 링 플레이트(324)는 각각의 핑거(336, 338, 340)에 각각 대향하여 그 영역에서 내부 링면(332) 내에 형성되어 연장하는 3개의 세장형 절결부(354, 356, 358)(도 5, 도 6 및 도 7)를 추가로 포함한다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 리테이너(310), 더 구체적으로 그 링 플레이트(324)는 링 플레이트(324)가 제 1 세트의 곡선형 영역(360, 362, 364)(도 6 및 도 7) 및 영역(360, 362, 364)의 곡선에 대향하는 배향으로 만곡되는 제 2 세트의 곡선형 영역(366, 368, 370)(도 6 및 도 7)을 형성하는 방식으로 제조 프로세스 중에 만곡되고 성형된다. 제 1 세트의 곡선형 영역(360, 362, 364)은 핑거(336, 338, 340)를 각각 포함하는 링 플레이트(324)의 영역 내에 형성된다. 제 2 세트의 곡선형 영역(366, 368, 370)은 각각 일반적으로 관통 구멍(342, 348; 344, 350; 346, 352) 사이에서 링 플레이트(324)의 영역에 형성된다.

링 플레이트(324)의 표면(327)이 링 플레이트(324)의 상부면인 도 6, 도 7 및 도 8의 배향에서, 곡선형 영역(360, 362, 364)은 각각의 볼록형 영역을 형성하고, 곡선형 영역(366, 368, 370)은 연속적인 파형 곡선형 상승-하강 패턴을 갖는 링 플레이트(324)를 함께 형성하는 각각의 오목형 영역을 형성한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 곡선형 영역(360, 362, 364)은 영역(360, 362, 364) 각각 내의 곡선에 일반적으로 수직인 배향에서 링 플레이트(324)의 외부 및 내부면(330, 332) 사이에 횡단방향으로 연장하는 오목부 또는 홈 또는 보스(365)(도 5, 도 6, 도 7 및 도 8)를 추가로 형성한다.

도 8 및 도 9에 또한 도시된 바와 같이, 링 플레이트(324)는 내부 링 수직면(332)에 인접하여 링 표면(327) 상에 형성되어 그로부터 외향으로 돌출하는 복수의 이어(ear) 또는 범프(372, 374, 376)(도 5, 도 6, 도 7 및 도 8)를 추가로 포함한다. 범프(372)는 관통 구멍(346, 352) 사이, 따라서 핑거(336, 340) 사이에서 표면(327) 상에 형성되고, 범프(374)는 관통 구멍(342, 348) 사이 및 따라서 핑거(336, 338) 사이에서 표면(327) 상에 형성되고, 범프(376)는 관통 구멍(344, 350) 사이 및 따라서 핑거(338, 340) 사이에서 표면(327) 상에 형성된다.

본 발명에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 링 플레이트(324)의 표면(328)이 고정자 조립체(150)의 상부에 대해 안착되고, 그 각각의 리테이너 핑거(336, 338, 340)가 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 각각의 단자(160a, 160b)의 슬롯(336)과 정렬되어 그 내에 안착되고, 각각의 곡선형 링부(360, 362, 364)가 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 상부 위에 놓이고, 각각의 보스(365)가 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 상부에 대해 안착되고, 각각의 장착 관통 구멍(348, 350, 352)이 고정자(150) 내의 각각의 관통 구멍(미도시)과 정렬하여 있는 관계로 리테이너(310)는 고정자 조립체(150)의 상부 위에 안착된다.

도시되지는 않았지만, 링 플레이트(324) 내에 형성된 각각의 고정자 정렬 관통 구멍(342, 344, 346)은 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 고정자(150)의 정렬을 허용하기 위해 조립 프로세스 중에 그를 통해 삽입되도록 적용된 고정자 정렬핀(미도시)을 위한 접근 또는 진입 개구를 형성한다는 것이 이해된다. 일단 하우징(20) 내의 고정자 조립체(150)가 적절하게 정렬되면, 각각의 고정자 장착 나사(380, 382, 384)(도 3 및 도 5)는 링 플레이트(324) 내의 각각의 장착 관통 구멍(348, 350, 352) 및 고정자 조립체(150) 내의 각각의 관통 구멍(미도시)을 통해 삽입되어, 고정자 조립체(150)의 상부에 대해 하우징(20) 및 리테이너(310)에 고정자 조립체(150)를 고정한다.

더 구체적으로, 장착 나사(380, 382, 384)가 조여질 때, 링 플레이트(324), 더 구체적으로 그 각각의 곡선형 부분(360, 362, 364)은 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 상부에 대해 압축 스프링력을 적용하여, 보빈(154a, 154b, 154c)과 고정자(150) 사이의 상대 이동을 고정하고, 포획하고, 최소화하고 따라서 단자(160a, 160b)가 연장하는 인쇄 회로 기판(200) 내의 각각의 접촉 소켓(미도시)과 임의의 보빈 단자(160a, 160b) 사이의 임의의 접촉 손실을 방지한다.

본 발명에 따르면, 각각의 곡선형 영역(360, 362, 364)에 형성된 보스 또는 오목부(365)는 링 플레이트(324) 상의 임의의 날카로운 에지 또는 버어(burr)가 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 각각의 주위에 감겨 있는 와이어의 절연부를 손상시키는 것을 각각 방지하는 보빈(154a, 154b, 154c)의 상부에 대해 안착된 편평한 표면을 형성한다. 링 플레이트(324) 내의 절결부(354, 356, 358)는 각각의 보빈(154a, 154b, 154c)의 전방 프레임과 링 플레이트(324)의 내부면(332) 사이에 간극을 제공한다. 이어(372, 374, 376)는 제조 프로세스 중에 개별 플레이트(324)를 더 쉽게 분리하게 하고 단지 하나의 리테이너(310)가 조립체마다 설치되는 것을 보장하는 포개짐 방지 특징부이다.

센서 조립체(180)(도 3)는 회전자 센서 자석(114)(도 3 및 도 4)과, 하우징(20) 내에 장착된 일반적으로 편평한 인쇄 회로 기판(200)(도 3 및 도 4)의 하부측에 장착되고 그로부터 하향으로 현수하는 적어도 하나의 홀 효과 센서(210)(도 4)를 포함한다.

인쇄 회로 기판(200)은 모터 하우징부(21)의 벽(25)의 내부 숄더(33)의 윤곽을 따르고 그 위에 안착되는 주연 원주방향 에지(200A)(도 3 및 도 4)를 형성한다. 회로 기판(200)은 모터 하우징 캐비티(22) 및 따라서 캐비티(22) 내에 안착된 회전자 및 고정자 조립체(100, 150)를 덮고 그 위에 놓인다. 회로 기판(200)은 상부측 또는 표면(201)(도 3 및 도 4), 저부측 또는 표면(202)(도 4)을 갖고, 중앙 구멍(203)(도 4) 및 복수의 도금된 관통 구멍(205)(도 4)을 형성한다. 도시된 실시예에서, 기어(222)를 포함하는 회전자(100)의 샤프트(104)의 상단부는 중앙 기판 구멍(203)을 통해 커버(50)에 의해 형성된 캐비티(52) 내로 연장된다.

프로세서 또는 제어기(미도시) 및 다른 수동 및 능동 전자 구성 요소(208)(도 3 및 도 4)를 포함하는 복수의 전자 구성 요소가 회로 기판(200)의 상부측(201) 상에 장착된다. 홀 효과 센서(210)가 회로 기판(200)의 저부측(202)에 장착된다. 홀 효과 센서(210)는 회전자 센서 자석(114)에 의해 생성된 자기장을 감지한다. 고정자 단자(160a, 160b)(도 3 및 도 4)는 고정자 조립체(150)로부터 외향으로 상향으로 연장하고, 고정자 조립체(150) 위에 놓인 기판(200) 내의 도금된 관통 구멍(205) 중 선택된 것 내로 삽입되고, 간섭 끼워맞춤, 납땜 등에 의해 적소에 유지된다.

임의의 도면에 도시되지 않았지만, 모터 하우징(21)(도 3) 내의 커넥터 단자(80)는 마찬가지로 또한 기판(200) 내의 도금된 관통 구멍(205) 중 선택된 것들 내로 삽입되어 간섭 끼워맞춤, 납땜 등에 의해 적소에 유지된다는 것이 이해된다.

도 3에 더 도시된 바와 같이, 복수의 나사(206)가 모터 하우징부(21)의 벽(25)의 내부 숄더(33)에 기판(200)을 고정하기 위해 기판(200) 및 하우징(21) 내의 각각의 구멍을 통해 연장된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터(10)는 회로 기판(200)의 위에 놓이고 이격된 평행한 관계로 모터 하우징(21)의 벽(25)의 상부 림에 대해 안착된 주연 원주방향 에지(213)를 포함하는 하우징(20) 내에 또한 위치된 중간 플레이트(212)를 추가로 포함한다. 플레이트(212)는 상부면(211) 및 저부면(214)을 포함한다. 상부면(213)은 적어도 제 1 및 제 2 리세스 또는 홈(215, 216) 및 중앙 관통 구멍(217)을 형성한다. 기어(222)를 형성하는 회전자 샤프트(104)의 단부가 구멍(217)을 통해 기어 하우징 캐비티(52) 내로 연장된다.

베어링(218)이 구멍(217) 내에 가압 끼워맞춤되고, 플레이트(212)에 대한 회전을 위해 회전자 샤프트(104)를 지지한다. 스러스트 와셔(219)가 기어(222)와 함께 회전자 샤프트(104)의 단부를 둘러싸고, 하우징부(21) 및 플레이트(212)에 대한 하우징(20) 내의 회전자 조립체(100)의 필수 수직 배향 및 지지를 지원하고 유지하기 위해 플레이트(212)의 저부면(214)에 형성된 숄더에 대해 안착된다.

기어 조립체(220)(도 3 및 도 4)는 커버(50)의 캐비티(52) 내의 플레이트(212) 상에 위치된다. 기어 조립체(220)는 회전자 샤프트(104)의 말단 상단부를 둘러싸는 기어(222)와, 이하의 적층된 기어들, 즉 중간 풀 기어(224), 풀 피니언 기어(226) 및 풀 출력 기어(228)(도 3 및 도 4)를 포함한다. 기어(222, 224, 226, 228)는 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 기어 조립체(220)의 적어도 일부는 모터 조립체(98) 위에 놓인다.

전술된 바와 같이, 기어(222)는 회전자 샤프트(104)의 말단 상단부 상에 형성된다. 기어(222)는 모터 기어(222)에 인접하여 위치되어 그와 일반적으로 동일 평면 상에 있고 모터 조립체(98)의 적어도 일부 위에 놓이는 중간 기어(224)에 결합되어 이를 구동한다. 피니언 기어(226)는 중간 기어(224) 위에 일반적으로 중앙에 위치되고 그에 결합된다. 피니언 기어(226)는 피니언 기어(226)에 인접하여 위치되고 일반적으로 그와 동일 평면 상에 있는 출력 기어(228)를 구동하고, 중간 기어(224) 위에 적층되고, 적어도 모터 조립체(98)의 부분 위에 놓인다. 중간 기어(224) 및 피니언 기어(226)는 함께 중앙 내부 관통 구멍(225)(도 4)을 형성한다.

금속 중간 기어 샤프트(236)(도 3 및 도 4)는 기어(224, 226) 내에 형성된 각각의 구멍을 통해 연장된다. 샤프트(236)의 상단부는 커버(50)의 내부면에 형성된 리세스(61) 내에 가압 끼워맞춤되고, 샤프트(236)의 하단부는 플레이트(212)에 형성된 리세스(215) 내에 가압 끼워맞춤된다. 구멍(225) 내에 가압 끼워맞춤되는 한 쌍의 베어링(248)(도 3 및 도 4) 및 그 중 하나가 플레이트(212)와 기어(224)의 저부면 사이에 개재되고 그 다른 하나가 커버(50)의 내부면과 피니언 기어(226)의 상부면 사이에 개재되어 있는 한 쌍의 스러스트 와셔(249)는 플레이트(212) 및 커버(50)에 대한 회전을 위해 샤프트(236) 및 따라서 기어(224, 226)를 지지한다. 도시된 실시예에서, 중간 기어 샤프트(236)는 회전자 샤프트(104)로부터 이격되어 그에 평행하다.

출력 기어(228)(도 3 및 도 4)는 출력 샤프트(240)(도 3 및 도 4)의 중앙부를 수용하는 중앙의 원통형 관통 구멍 또는 개구(230)(도 4)를 형성한다.

출력 샤프트(240)의 상단부는 커버(50) 내에 형성된 원통형 관통 구멍(58)을 통해 돌출되고, 액추에이터(10)가 결합되는 밸브, 스위치, 지시기 등의 샤프트(미도시)의 수형 단부를 수용하도록 적용된 상부 스플라인 형성된 암형 홈 또는 리세스를 형성한다. 출력 샤프트(240)의 하단부는 플레이트(212) 내에 형성된 리세스(216) 내로 연장된다. 제 1 출력 샤프트 베어링(244)(도 3 및 도 4)이 커버(50)의 관통 구멍(58) 내에 가압 끼워맞춤되고, 제 2 출력 샤프트 베어링(245)(도 3 및 도 4)이 커버(50) 및 플레이트(212)에 대한 회전 이동을 위해 출력 샤프트(240) 및 기어(228)를 지지하기 위해 플레이트(212)(도 3 및 도 4) 내의 리세스(216) 내에 가압 끼워맞춤된다. 한 쌍의 스러스트 와셔(246, 247)가 또한 커버(50) 및 플레이트(212)에 대해 샤프트(240) 및 기어(228)를 지지한다. 와셔(246)는 기어(228)의 상부면과 커버(50)의 내부면 사이에 개재되고, 와셔(247)는 기어(228)의 하부면과 플레이트(212) 사이에 개재된다.

고무 출력 밀봉부(242)(도 3 및 도 4)는 관통 구멍(58)을 형성하는 커버(50)의 내부 원통형 벽과 출력 샤프트(240) 사이의 영역을 밀봉한다. 관통 구멍(58)으로부터 돌출하는 출력 샤프트(240)의 상단부는 예를 들어 밸브와 같은 정확하게 또는 정밀하게 이동되도록 요구되는 물체에 결합될 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 액추에이터(10)의 실시예에서, 출력 샤프트(240)는 회전자 샤프트(104) 및 중간 기어 샤프트(236)의 모두로부터 이격되고 이들에 평행한 관계로 모터 조립체(98), 회로 기판(200) 및 플레이트(212) 위에 놓인다.

작동 중에, 홀 효과 센서(210)가 센서 자석(114)(도 3 및 도 4)에 의해 생성된 자기장을 감지하고, 프로세서(미도시)에 회전자 조립체(100)의 위치를 대표하는 신호를 제공한다. 프로세서는 와이어 권선(156)을 통해 통과하는 전류의 방향을 조절하고, 정류하고, 또는 스위칭하여, 그와 관련된 각각의 칼럼이 N극 또는 S극 전자석이 되도록 정확한 시간에 스위칭되어 이에 의해 모터 자석(100)을 끌어당기거나 밀어내서 회전자 조립체(100)가 회전될 수 있게 한다. 회전자 조립체(100)의 회전은 중간 기어(224)를 구동하는 모터 기어(222)를 구동하고, 출력 기어(228) 및 출력 샤프트(240)를 구동하는 피니언 기어(226)를 구동한다. 프로세서는 이에 의해 출력 샤프트(240)의 회전 위치를 정확하게 결정하고 제어할 수 있다.

본 발명이 전술된 실시예를 특히 참조하여 교시되어 있지만, 당 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세의 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 설명된 실시예는 모든 관점에서 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로서만 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기 설명에 의해서보다는 첨부된 청구범위에 의해 지시된다. 청구범위의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 이들의 범주 내에 포함된다.

10: 액추에이터 20: 하우징
21: 모터 조립체 하우징부 22: 중앙 내부 캐비티
25: 수직 주연 측벽 27: 수평 표면 또는 벽
29: 원통형 홈 또는 리세스 34: 와이어 하네스 조립체
50: 기어 하우징부 또는 커버 82: 브래킷
83: 커넥터 나사 84: 밀봉링
98: 모터 조립체 100: 회전자 조립체
104: 샤프트 115: 스러스트 와셔
150: 고정자 조립체 154a, 154b, 154c: 보빈
180: 센서 조립체 220: 기어 조립체

Claims (15)

1. 캐비티를 형성하는 하우징과,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 장착되는 모터로서, 상기 모터는 회전자 및 적어도 하나의 보빈을 포함하는 고정자를 포함하며, 상기 보빈은 한 쌍의 단자들을 포함하되, 상기 한 쌍의 단자들은 상기 단자들 사이에 슬롯을 형성하는, 모터와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 있고 상기 보빈에 대해 그리고 상기 보빈의 상부 상에 안착되는 플레이트로서, 상기 플레이트는, 상기 보빈 내의 상기 슬롯에 끼워맞춤되는 리테이너 정렬 핑거(retainer alignment finger)를 포함하는, 플레이트와,
   상기 고정자를 상기 하우징에 고정하는 적어도 하나의 고정자 장착 나사와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 회전자에 결합되는 기어 조립체, 및
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내로 연장하고 상기 기어 조립체에 결합되는 출력 샤프트를 포함하며,
   상기 플레이트는 상기 플레이트에 형성되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하되, 상기 관통 구멍은 상기 플레이트를 상기 고정자에 고정하기 위해 상기 고정자 장착 나사를 수용하는, 액추에이터.
2. 캐비티를 형성하는 하우징과,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 장착되는 모터로서, 상기 모터는 회전자 샤프트를 포함하는 회전자를 포함하며 복수의 보빈들이 고정자 상에 보유되고, 상기 복수의 보빈들 각각은 한 쌍의 단자들을 포함하되, 상기 한 쌍의 단자들은 상기 단자들 사이에 슬롯을 형성하는, 모터와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 있고, 상기 복수의 보빈들에 대해 그리고 상기 복수의 보빈들의 위에 안착되고, 상기 복수의 보빈들을 고정자 상에 보유하기 위해 상기 고정자에 고정되는 플레이트와,
   상기 고정자를 상기 하우징에 고정하는 적어도 하나의 고정자 장착 나사와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 회전자 샤프트에 결합되는 기어 조립체, 및
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내로 연장하고 상기 기어 조립체에 결합되는 출력 샤프트를 포함하며,
   상기 플레이트는 상기 복수의 보빈들에 대해 안착된 링의 형태이고, 상기 링은 각각 상기 복수의 보빈들 내의 상기 슬롯들에 끼워맞춤되는 3개의 이격된 핑거들을 포함하고, 상기 링은 고정자 정렬핀을 위한 접근 개구를 형성하는 적어도 하나의 고정자 정렬 관통 구멍을 또한 형성하고,
   상기 플레이트는 상기 플레이트에 형성되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하되, 상기 관통 구멍은 상기 플레이트를 상기 고정자에 고정하기 위해 상기 고정자 장착 나사를 수용하는, 액추에이터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 링은 파형 곡선형 패턴을 포함하는, 액추에이터.
4. 캐비티를 형성하는 하우징과,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 장착되는 모터로서, 상기 모터는 회전자 및 적어도 하나의 보빈을 포함하는 고정자를 포함하는, 모터와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 있고 상기 보빈에 대해 그리고 상기 보빈의 상부 상에 안착되는 플레이트로서, 상기 플레이트는, 파형의 상승-하강 패턴을 갖는 플레이트를 형성하는 적어도 하나의 볼록형 영역을 포함하는, 플레이트와,
   상기 고정자를 상기 하우징에 고정하는 적어도 하나의 고정자 장착 나사와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 회전자에 결합되는 기어 조립체, 및
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내로 연장하고 상기 기어 조립체에 결합되는 출력 샤프트를 포함하며,
   상기 플레이트는 상기 플레이트에 형성되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하되, 상기 관통 구멍은 상기 플레이트를 상기 고정자에 고정하기 위해 상기 고정자 장착 나사를 수용하며, 상기 플레이트의 적어도 하나의 볼록형 영역은 상기 장착 나사가 조여질 때 상기 보빈의 상부에 대해 압축 스프링력을 인가하는, 액추에이터.
5. 캐비티를 형성하는 하우징과,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 장착되는 모터로서, 상기 모터는 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 고정자는 각각의 슬롯들을 형성하는 각각의 단자들을 가지는 복수의 보빈들을 구비하는, 모터와,
   상기 복수의 보빈들에 대해 그리고 상기 복수의 보빈들의 상부 상에 안착된 링의 형태인 플레이트로서, 상기 보빈들의 단자들은 상기 플레이트의 외측면을 둘러싸는, 플레이트와,
   상기 고정자를 상기 하우징에 고정하는 적어도 하나의 고정자 장착 나사와,
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 회전자에 결합되는 기어 조립체, 및
   상기 하우징 내의 상기 캐비티 내로 연장하고 상기 기어 조립체에 결합되는 출력 샤프트를 포함하며,
   상기 플레이트는 파형 곡선형 패턴 및 상기 플레이트의 상기 외측면으로부터 외향으로 연장하고 각각의 상기 보빈들의 상기 각각의 단자들의 각각의 슬롯들에 끼워맞춤되도록 형성되는 복수의 이격된 핑거들을 포함하며,
   상기 플레이트는 상기 플레이트에 형성되는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하되, 상기 관통 구멍은 상기 플레이트를 상기 고정자에 고정하기 위해 상기 고정자 장착 나사를 수용하는, 액추에이터.
   
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