KR101728548B1 - 스텝핑 모터 - Google Patents

Abstract

스텝핑 모터는 고정자, 회전축을 포함하는 회전자 및 상기 회전축의 단부를 서포트하는 스러스트 베어링을 각각 수납하는 하우징을 포함하는 스텝핑 모터부; 상기 스러스트 베어링을 노출하는 관통홀이 형성된 제1 커버판, 상기 제1 커버판의 일측 에지로부터 절곡 되며 제1 개구가 형성된 제2 커버판 및 상기 제1 커버판의 타측 에지로부터 절곡 되며 상기 제1 개구와 마주하는 제2 개구가 형성된 제2 커버판을 포함하는 커버 부재; 및 상기 제1 및 제2 개구들을 통과하는 결합판 및 상기 결합판으로부터 절개되어 상기 스러스트 베어링을 누르는 탄성편을 포함하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 커버 부재에는 상기 제2 커버판의 상기 제1 개구를 통과한 상기 결합판의 단부를 상기 제3 커버판의 상기 제2 개구를 향해 가이드 하기 위해 상기 커버 부재에 배치된 한 쌍의 가이드부들이 형성된다.

Description

스텝핑 모터{STEPPING MOTOR}

본 발명은 스텝핑 모터에 관한 것이다.

일반적으로 스텝핑 모터는 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환시키는데 적합한 모터로서, 광학 디스크 드라이브(ODD) 및 정밀 제어 기기 등에 널리 사용되고 있다.

스텝핑 모터는 하우징 내벽에 코일이 권선 된 고정자가 배치 및 고정자에 의하여 형성된 중공 내에 마그네트가 장착된 회전축이 배치되는 구조를 가지며, 회전축의 단부는 하우징에 고정된 스러스트 베어링에 회전 가능하게 지지 된다.

그러나, 종래 기술에 의한 스텝핑 모터는 다양한 원인에 의하여 스러스트 베어링 및 회전축 사이에 갭이 발생 될 수 있고, 이로 인해 회전축이 회전축의 축 방향으로 유동 되어 대상물을 이송 정밀도가 크게 감소 되는 문제점을 갖는다.

본 발명은 스텝핑 모터의 회전축 및 스러스트 베어링 사이에서 갭이 발생하는 것을 방지하고 조립 성능도 함께 향상시킨 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 고정자, 회전축을 포함하는 회전자 및 상기 회전축의 단부를 서포트하는 스러스트 베어링을 각각 수납하는 하우징을 포함하는 스텝핑 모터부; 상기 스러스트 베어링을 노출하는 관통홀이 형성된 제1 커버판, 상기 제1 커버판의 일측 에지로부터 절곡 되며 제1 개구가 형성된 제2 커버판 및 상기 제1 커버판의 타측 에지로부터 절곡 되며 상기 제1 개구와 마주하는 제2 개구가 형성된 제2 커버판을 포함하는 커버 부재; 및 상기 제1 및 제2 개구들을 통과하는 결합판 및 상기 결합판으로부터 절개되어 상기 스러스트 베어링을 누르는 탄성편을 포함하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 커버 부재에는 상기 제2 커버판의 상기 제1 개구를 통과한 상기 결합판의 단부를 상기 제3 커버판의 상기 제2 개구를 향해 가이드 하기 위해 상기 커버 부재에 배치된 한 쌍의 가이드부들이 형성된다.

본 발명에 따른 스텝핑 모터에 의하면, 스러스트 베어링을 하우징에 고정된 커버 부재에 삽입되는 탄성 부재의 판 스프링부를 이용하여 가압하여 회전축의 회전특성을 보다 향상시키고, 커버 부재에 탄성 부재를 보다 쉽게 결합하기 위해 커버 부재에 가이드부를 형성하여 스텝핑 모터의 조립 불량을 방지 및 조립 시간을 크게 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스텝핑 모터의 분해 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 커버 부재를 도시한 사시도들이다.

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 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 스텝핑 모터의 분해 단면도이다. 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 커버 부재를 도시한 사시도들이다.

도 1 내지 도 4들을 참조하면, 스텝핑 모터(200)는 하우징(10), 고정자(20), 회전자(30), 스러스트 베어링(40)을 포함하는 스텝핑 모터부(45), 커버 부재(50) 및 탄성 부재(60)를 포함한다.

스텝핑 모터부(45)를 이루는 하우징(10)은 통 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 하우징(10)은 제1 하우징(12) 및 제2 하우징(18)을 포함한다.

제1 하우징(12)은 바닥판(13) 및 바닥판(13)의 에지로부터 연장된 측면판(15)을 포함하며, 바닥판(13)의 중앙부 및 측면판(15)의 일부에는 각각 개구가 형성된다. 제1 하우징(12)은, 예를 들어, 제1 사이즈로 형성될 수 있다.

제2 하우징(18)은, 예를 들어, 원통 형상으로 형성될 수 있고, 원통 형상을 갖는 제2 하우징(18)은 제1 하우징(12)의 바닥판(13)의 개구와 대응하는 위치에 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 하우징(18)은 제1 하우징(12)과 일체로 형성되며, 제2 하우징(18)은, 예를 들어, 딥 드로잉 공정(Deep Drawing process)에 의하여 형성된다. 제1 및 제2 하우징(12,18)들을 포함하는 하우징(10)은, 예를 들어, 금속판을 가공하여 형성될 수 있다.

스텝핑 모터부(45)를 이루는 고정자(20)는 하우징(10) 중 제1 하우징(12)의 내측면에 고정된다.

고정자(20)는 한 쌍의 보빈(22), 각 보빈(22)과 결합 되는 투스 요크(tooth yoke;24)들 및 코일(26)을 포함한다.

각 보빈(22)은 코일(26)을 권선 하기에 적합한 원통 형상으로 형성되며, 보빈(22)의 외측면에는 코일(26)이 권선 된다. 보빈(22)에 권선 된 코일(26)에 전류와 같은 구동 신호가 인가됨에 따라 코일(26)로부터는 자기장이 발생 된다.

투스 요크(24)는 보빈(22)의 양쪽 단부를 통해 보빈(22)의 내측면으로 삽입되고, 투스 요크(24)는 보빈(22)의 내측면에서 2 개가 상호 맞물리게 된다.

하우징(10) 중 제1 하우징(12)의 내측면에는, 예를 들어, 투스 요크(24)가 결합된 2 개의 보빈(22)들이 직렬 방식으로 배치된다.

보빈(22), 투스 요크(24) 및 코일(26)을 포함하는 고정자(20)가 제1 하우징(12) 내측면에 배치됨에 따라 제1 하우징(12) 내부에는 중공이 형성된다.

스텝핑 모터(45)를 이루는 회전자(30)는 회전축(33) 및 마그네트(35)를 포함한다. 회전축(33)은, 예를 들어, 제1 회전축부(31) 및 제2 회전축부(32)를 포함한다.

제1 회전축부(31)는 하우징(10)의 외부에 배치되고, 제2 회전축부(32)는 하우징(10)의 내부에 배치된다. 하우징(10)의 외부에 배치된 제1 회전축부(31)에는 나사산이 형성될 수 있다.

마그네트(35)는 하우징(10)의 내부에 배치되는 제2 회전축부(32) 상에 고정되며, 마그네트(35)는, 예를 들어, 제2 회전축부(32) 중 각 보빈(22)과 대응하는 위치에 배치된다.

마그네트(35)로부터 발생 된 자기장 및 보빈(22)에 권선된 코일(26)로부터 발생된 자기장에 의하여 발생 된 회전력에 의하여 회전축(33)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된다.

본 발명의 일실시예에서, 회전자(30) 및 고정자(20) 사이에는 일정 간극이 형성된다. 회전자(30) 및 고정자(20) 사이의 간극이 매우 좁거나 간극이 형성되지 않을 경우, 회전자(30)의 회전축(33)의 회전 성능이 현저하게 감소 또는 회전축(33)의 정지되거나 회전자(30) 및 고정자(20)의 접촉에 따른 소음이 발생 된다.

고정자(20)에 대하여 회전자(30) 일정한 간극을 유지하도록 하기 위해, 하우징(10)의 외부에 배치된 회전축(33)의 일측 단부에는 피봇 베어링(미도시)이 결합되고, 하우징(10)의 내부에 배치되며 회전축(33)의 상기 일측 단부와 대향 하는 타측 단부에는 스러스트 베어링(40)이 배치된다.

스러스트 베어링(40)은 하우징(10)의 제2 하우징(18) 내에 배치되며, 스러스트 베어링(40)은, 예를 들어, 원판 형상으로 형성된다. 스러스트 베어링(40)은 회전축(33)을 회전 가능하게 지지한다. 이하, 제2 하우징(18) 내에 배치된 회전축(33)의 단부와 접촉되는 부분은 스러스트 베어링(40)의 상면으로서 정의된다.

스러스트 베어링(40)의 상기 상면과 마주하는 회전축(33)의 상기 타측 단부에는 볼(ball)이 배치될 수 있고, 이로 인해 회전축(33)의 타측 단부는 스러스트 베어링(40)의 상기 상면과 점 접촉된다. 이와 다르게, 스러스트 베어링(40)의 상기 상면과 마주하는 회전축(33)의 상기 타측 단부는 반구 형상으로 가공되고 이로 인해 회전축(33)의 상기 타측 단부는 스러스트 베어링(40)의 상면과 점 접촉된다.

스러스트 베어링(40) 및 회전축(33)의 상기 타측 단부 사이에 갭이 발생 될 경우, 회전축(33)이 회전축(33)의 축 방향을 따라 좌우로 이동될 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링(40)은 탄성 부재(60)에 의하여 가압 된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 커버 부재(50)는, 예를 들어, 제1 하우징(12)의 바닥판(13) 상에 스폿 용접 등에 의하여 고정된다.

커버 부재(50)는 제1 커버판(52), 제2 커버판(54) 및 제3 커버판(56)을 포함한다.

제1 커버판(52)은 하우징(10)의 제1 하우징(12)의 바닥판(13)과 마주하게 배치되며, 제1 커버판(52)은 제2 하우징(18)에 삽입된 스러스트 베어링(40)을 노출하는 개구(53)를 포함한다.

제2 커버판(54)은 제1 커버판(52)의 일측 단부로부터 적어도 2 번 절곡된 형상으로 형성되며, 제2 커버판(54)은 제1 하우징(12)의 바닥판(13)에 스폿 용접된다. 제2 커버판(54) 중 스러스트 베어링(40)의 상기 상면과 대향 하는 하면과 수직 하게 배치된 부분에는 슬릿 형상의 제1 개구(55)가 형성된다.

제3 커버판(56)은 제1 커버판(52)의 상기 일측 단부와 대향하는 타측 단부로부터 적어도 2 번 절곡 된 형상으로 형성되며, 제3 커버판(56)은 제1 하우징(12)의 바닥판(13)에 스폿 용접된다. 제3 커버판(56) 중 스러스트 베어링(40)의 상기 상면과 대향 하는 하면과 수직 하게 배치된 부분에는 슬릿 형상의 제2 개구(57)가 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 커버판(54)에 형성된 제1 개구(55) 및 제2 커버판(56)에 형성된 제2 개구(57)는 상호 마주하는 형상으로 형성되며, 제1 및 제2 개구(55,57)들은 동일한 형상 및 동일한 사이즈로 형성된다.

커버 부재(50)의 제2 커버판(54)의 제1 개구(55) 및 제3 커버판(56)의 제2 개구(57)로는 후술 될 탄성 부재(60)가 삽입되고, 탄성 부재(60)에 의하여 스러스트 베어링(40)은 가압 된다.

탄성 부재(60)는 결합판(62) 및 판 스프링부(64)를 포함한다. 이에 더하여, 판 스프링(60)은 결합판(62)으로부터 절곡된 스톱퍼부(66)를 더 포함할 수 있다.

결합판(62)은 플레이트 형상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 결합판(62)은 얇은 두께를 갖는 금속 플레이트를 포함할 수 있다. 결합판(62)은 커버 부재(50)의 제2 커버판(54)에 형성된 슬릿 형상의 제1 개구(55) 및 제3 커버판(56)에 형성된 슬릿 형상의 제2 개구(57) 삽입되기에 적합한 폭을 갖는다.

판 스프링부(64)는 결합판(62)의 일부를 절개하여 형성된다. 판 스프링부(64)는 결합판(62)을, 평면상에서 보았을 때, 'U' 자 형상으로 절개하여 형성된다.

결합판(62)과 연결된 판 스프링부(64)는 결합판(62)에 대하여 하부로 절곡 되고, 이로 인해 판 스프링부(64)는 스러스트 베어링(40)의 상기 하면을 탄력적으로 가압한다.

판 스프링부(64)에 의하여 가압 된 스러스트 베어링(40)은 회전축(33)의 단부를 가압하고, 스러스트 베어링(40)이 회전축(33)의 단부를 가압함으로써 회전축(33)은 스러스트 베어링(40)에 회전 가능하게 지지 된다.

그러나, 결합판(62)이 제2 및 제3 커버판(54,56)들의 제1 및 제2 개구(55,57)들과 유사한 폭으로 형성될 경우, 결합판(62)의 단부가 제1 및/또는 제2 개구(55,57)들을 통과하기 어렵고, 결합판(62)의 단부가 제2 개구(57)를 통과하지 못하고 제3 커버판(56)에 걸릴 수 있다.

결합판(62)의 단부가 제3 커버판(56)에 걸릴 경우, 스텝핑 모터(200)를 조립하는데 보다 많은 시간이 소요되고, 결합판(62)이 커버 부재(50)로부터 이탈 또는 스러스트 베어링(40)이 제2 하우징(18)으로부터 이탈될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는 결합판(62)의 단부가 제3 커버판(56)의 제2 개구(57)에 걸리는 것을 방지하기 위해서 커버 부재(50)는 결합판(62)이 제2 개구(57)를 통과하도록 가이드 하는 한 쌍의 가이드부(58)들을 포함한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 한 쌍의 가이드부(58)들은, 평면상에서 보았을 때, 각각 삼각 플레이트 형상으로 형성되며, 각 가이드부(58)들은 제1 커버판(52)의 하면에 배치된다.

구체적으로, 각 가이드부(58)들은 빗면(58a), 밑면, 측면을 갖는 직각 삼각 플레이트 형상으로 형성되며, 각 가이드부(58)들의 빗면(58a)은 제1 개구(57)의 양쪽 단부에 대응하는 위치에 배치되고, 제2 커버판(54)의 제1 개구(55)를 통과한 결합판(62)의 단부는 가이드부(58)의 빗면(58a)을 따라 제3 커버판(56)의 제2 개구(57)로 가이드 된 후 제2 개구(57)를 통과한다.

본 발명의 일실시예에서, 직각 삼각 플레이트 형상을 갖는 가이드부(58)들은 제1 커버판(52)으로부터 절곡된 제3 커버판(56)들과 만나는 제1 커버판(52)의 양쪽 에지(52a,52b)들로부터 절곡 되어 제1 커버판(52)의 하면에 배치될 수 있다.

제1 커버판(52)의 양쪽 에지(52a,52b)들로부터 절곡 되어 제1 커버판(52)의 하면에 배치된 가이드부(58)의 빗면(58a) 및 제1 커버판(52)의 양쪽 에지(52a,52b)들이 이루는 각도는, 예를 들어, 둔각일 수 있다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 가이드부(58)의 빗면(58a)이, 평면상에서 보았을 때, 직선 형상인 것이 도시 및 설명되고 있지만 가이드부(58)의 빗면(58a)는 완만한 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어도 무방하며, 가이드부(58)의 빗면(58a)을 곡면으로 형성할 경우, 결합판(62)은 가이드부(58)에 의하여 보다 부드럽게 가이드할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서 가이드부(58)가 제1 커버판(52)의 양쪽 에지(52a,52b)들로부터 절곡되어 제1 커버판(52)의 하면에 배치되는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 본 발명의 일실시예에서 가이드부(58)는 결합판(62)과 별도로 제작된 후 접착제 등에 의하여 제1 커버판(52)의 하면에 부착되어도 무방하다.

도 4에 도시된 바와 같이 결합판(62)을 보다 쉽고 정확하게 제2 및 제3 커버판(54,56)들의 제1 및 제2 개구(55,57)들을 통과시키기 위해서 결합판(62)의 단부의 양쪽 모서리를 모따기한 모따기부(62a)를 형성하여도 무방하다.

본 발명의 일실시예에서는, 예를 들어, 제3 커버판(56)의 제2 개구(57) 주변에 가이드부(58)를 형성하는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게, 제2 커버판(54)의 제1 개구(55) 주변에 가이드부(58)를 추가적으로 형성하여도 무방하다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 스텝핑 모터의 스러스트 베어링을 하우징에 고정된 커버 부재에 삽입되는 탄성 부재의 판 스프링부를 이용하여 가압하여 회전축의 회전특성을 보다 향상시키고, 커버 부재에 탄성 부재를 보다 쉽게 결합하기 위해 커버 부재에 가이드부를 형성하여 스텝핑 모터의 조립 불량을 방지 및 조립 시간을 크게 단축시킬 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.

200...스텝핑 모터 10...하우징
20...고정자 30...회전자
40...스러스트 베어링 45...스텝핑 모터부
50...커버 부재 60...탄성 부재

Claims (9)

1. 고정자, 회전축을 포함하는 회전자 및 상기 회전축의 단부를 서포트하는 스러스트 베어링을 각각 수납하는 하우징을 포함하는 스텝핑 모터부;
   상기 스러스트 베어링을 노출하는 관통홀이 형성된 제1 커버판, 상기 제1 커버판의 일측 에지로부터 절곡 되며 제1 개구가 형성된 제2 커버판 및 상기 제1 커버판의 타측 에지로부터 절곡 되며 상기 제1 개구와 마주하는 제2 개구가 형성된 제3 커버판을 포함하는 커버 부재; 및
   상기 제1 및 제2 개구들을 통과하는 결합판 및 상기 결합판으로부터 절개되어 상기 스러스트 베어링을 누르는 탄성편을 포함하는 탄성 부재를 포함하며,
   상기 커버 부재에는 상기 제2 커버판의 상기 제1 개구를 통과한 상기 결합판의 단부를 상기 제3 커버판의 상기 제2 개구를 향해 가이드 하기 위해 상기 커버 부재에 배치된 한 쌍의 가이드부들이 형성된 스텝핑 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 제2 개구의 양쪽에 각각 배치된 삼각 플레이트 형상을 갖고 상기 삼각 플레이트 형상을 갖는 상기 각 가이드부들의 빗면은 상기 제2 개구의 양쪽 단부들과 연결된 스텝핑 모터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 빗면을 갖는 직각 삼각 플레이트 형상으로 형성된 스텝핑 모터.
4. 제2항에 있어서,
   상기 각 가이드부들은 상기 제3 커버판과 만나는 상기 제1 커버판의 양쪽 에지들로부터 절곡 되어 상기 제1 커버판의 하면에 배치되는 스텝핑 모터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 각 가이드부들의 상기 빗면 및 상기 제1 커버판의 상기 양쪽 에지들이 이루는 각도는 둔각인 스텝핑 모터.
6. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부들의 상기 빗면은, 평면상에서 보았을 때, 직선면 또는 오목한 곡선면 중 어느 하나를 포함하는 스텝핑 모터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 각 가이드부들은 상기 제1 커버판의 하면에 부착되는 삼각 플레이트 형상을 갖고, 상기 삼각 플레이트 형상을 갖는 상기 각 가이드부들의 빗면은 상기 제2 개구의 양쪽 단부들과 연결된 스텝핑 모터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 결합판 중 상기 제3 커버판의 상기 제2 개구를 통과하는 상기 결합판의 단부의 양쪽 모서리에는 각각 모따기부들이 형성된 스텝핑 모터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 가이드부의 외면 중 서로 마주하는 면은, 상기 제2 개구에 가까워질수록 상호 거리가 짧아지게 경사면이 형성되는 스텝핑 모터.
   

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