KR101760137B1

KR101760137B1 - 스텝핑 모터

Info

Publication number: KR101760137B1
Application number: KR1020100129189A
Authority: KR
Inventors: 박영대; 박정범
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2017-07-31
Also published as: KR20120067656A

Abstract

스텝핑 모터는 회전축 및 상기 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 제1 및 제2 고정자를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축 및 상기 고정자를 서포트 하는 제1 및 제2 베어링들을 포함하며, 상기 마그네트는 제1 마그네트 및 상기 제1 마그네트와 접합 된 제2 마그네트를 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) 및 정밀 위치 제어 기기 등에 널리 사용되고 있다.

스텝핑 모터는 코일이 권선 된 통 형상의 고정자, 고정자 내에 배치되며 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 고정자 및 고정자를 감싸는 하우징을 포함한다.

스텝핑 모터는 코일에 인가된 전류로부터 발생 된 자기장 및 마그네트로부터 발생된 자기장에 의하여 회전축이 회전된다.

한편, 스텝핑 모터의 코일에 전류가 인가되지 않은 상태일 때에는 마그네트 및 고정자 사이에서 인력이 발생 되고, 상기 인력에 의하여 스텝핑 모터가 초기 구동될 때 초기 구동을 방해하는 디텐트 토크(detent torque) 또는 코깅 토크(cogging torque)가 발생 된다.

본 발명은 디텐트 토크에 의한 초기 구동력 감소를 방지한 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 회전자를 수납하는 제1 및 제2 고정자를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축 및 상기 고정자를 서포트 하는 제1 및 제2 베어링들을 포함하며, 상기 마그네트는 제1 마그네트 및 상기 제1 마그네트와 접합 된 제2 마그네트를 포함한다.

일실시예로서, 스텝핑 모터는 회전축 및 상기 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 제1 및 제2 고정자를 포함하는 고정자; 및 상기 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 상기 회전축에 삽입되어 상기 회전축 및 상기 고정자를 서포트 하는 제1 및 제2 베어링들을 포함하며, 상기 마그네트는 제1 마그네트 및 상기 제1 마그네트와 접합 된 제2 마그네트를 포함하며, 상기 제1 및 제2 고정자의 경계와 대응하는 상기 제1 및 제2 마그네트들의 접합부에는 디텐트 토크(detent torque) 감소부가 형성된다.

본 발명에 따른 스텝핑 모터에 의하면, 두 개의 마그네트를 접합하는 방식을 사용하여 초기 구동 토크를 감소시키는 디텐트 토크를 감소시키고 디텐트 토크를 감소시키기 위한 구조를 보다 쉽게 형성할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전축 및 마그네트를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전축 및 마그네트의 조립 사시도이다.

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 1을 참조하면, 스텝핑 모터(300)는 회전자(310), 고정자(320), 제1 및 제2 베어링(330,340)들 및 하우징(325)을 포함한다.

회전자(310)는 회전축(315) 및 마그네트(319)를 포함한다.

회전축(315)은 제1 회전축부(311), 제2 회전축부(312) 및 제3 회전축부(313)를 포함한다.

제1 회전축부(311)는 나사산이 형성된 리드 스크류를 포함할 수 있고, 제2 회전축부(312)는 제1 회전축부(311)와 일체로 형성되며, 제2 회전축부(312)는 제1 직경으로 형성된다. 제3 회전축부(313)는 제2 회전축부(312)와 일체로 형성되며, 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 마그네트(319)는 제1 마그네트(316) 및 제2 마그네트(317)를 포함한다.

제1 마그네트(316)는 제1 몸체(316a) 및 제2 몸체(316b)를 포함한다.

제1 몸체(316a)는 제1 직경으로 형성된 원통 형상으로 형성되며, 제2 몸체(316b)는 제1 몸체(316a) 중 제2 마그네트(317)와 마주하는 단부로부터 원통 형상으로 돌출되며 제2 몸체(316b)는 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 제1 마그네트(316)는 소결 마그네트를 포함할 수 있다.

제2 마그네트(317)는 제3 몸체(317a) 및 제4 몸체(317b)를 포함한다.

제3 몸체(317a)는 상기 제1 직경으로 형성된 원통 형상으로 형성되며, 제4 몸체(317b)는 제3 몸체(317a) 중 제1 마그네트(316)의 제2 몸체(316b)와 마주하는 단부로부터 원통 형상으로 돌출되며 제4 몸체(317b)는 상기 제2 직경으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 제2 마그네트(317)는 소결 마그네트를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 마그네트(316) 및 제2 마그네트(317)는 제2 몸체(316b) 및 제4 몸체(317b) 사이에 개재된 접착제(318)에 의하여 상호 접착된다.

상호 접착된 제1 마그네트(316) 및 제2 마그네트(317)는 원주 방향을 따라 복수개의 자극, 예를 들어, 8 개의 자극이 교대로 형성될 수 있다.

이를 구현하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 회전축(315)의 제3 회전축부(313)에는 자극이 형성되지 않은 제1 및 제2 마그네트(316,317)들이 삽입되며, 이때, 제1 마그네트(316)의 제2 몸체(316b) 및 제2 마그네트(317)의 제4 몸체(317b)가 상호 마주하도록 삽입된다. 이때, 제1 및 제2 마그네트(316,317)들은 제2 및 제4 몸체(316b,317b)들 사이에 개재된 접착제(318)에 의하여 상호 접착된다.

제3 회전축부(313)에 삽입된 제1 및 제2 마그네트(316,317)들이 접착제(318)에 의하여 상호 접착된 후, 제1 및 제2 마그네트(316,317)들은 지그(jig)에 의하여 고정된 상태에서 제1 및 제2 마그네트(316,317)들의 동일한 위치에는 자극이 형성된다. 이로써, 제1 및 제2 마그네트(316,317)는 하나의 마그네트와 동일한 자기장을 발생시킨다.

한편, 제1 및 제2 마그네트(316,317)들의 제2 및 제4 몸체(316b,317b)들을 접착제(318)를 이용하여 상호 접착할 경우, 제1 및 제3 몸체(316a,317b) 보다 작은 직경을 갖는 제2 및 제4 몸체(316b,317b)들과 대응하는 부분에는 오목한 그루브 형상의 홈인 디텐트 토크(detent torque) 감소부(319a)가 형성된다. 디텐트 토크 감소부(319a)는 후술 될 고정자(320)의 코일(324)로부터 자기장이 발생 되지 않는 부분에 형성되며, 디텐트 토크 감소부(319a)에 의하여 스텝핑 모터(300)의 초기 구동 토크 감소를 방지할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 디텐트 토크 감소부(319a)는 측면 및 바닥면을 포함하는 트랜치 형상으로 형성될 수 있고, 측면 및 바닥면은 상호 수직 하게 형성될 수 있다. 이와 다르게, 디텐트 토크 감소부(319a)는 단면이 'V' 자 형상으로 형성되어도 무방하다.

고정자(320)는 회전자(310)를 수납하는 통 형상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 고정자(320)는, 예를 들어, 2 개가 직렬 방식으로 배치된다.

각 고정자(320)는 보빈(322), 코일(324) 및 투스 요크(tooth yoke;326)를 포함한다.

보빈(322)은 원통 형상으로 형성되며, 보빈(322)의 양쪽 단부는 코일(324)을 권선할 수 있도록 바깥쪽으로 절곡 된 형상을 갖는다.

코일(324)은 보빈의 외주면에 권선 되며, 코일(324)에 인가된 구동 신호에 의하여 코일(324)로부터는 자기장이 발생 된다.

투스 요크(326)는 하나의 보빈(322)에 2 개가 결합 된다. 2 개의 투스 요크(326)들은 각각 빗(comb) 형상으로 돌출된 투스 요크부를 포함하며, 2 개의 투스 요크(326)들의 투스 요크부는 보빈(322)의 양측 단부로부터 보빈(322)의 내측면으로 삽입되어 보빈(322)의 내측면 상에 상호 치차 결합 된다. 투스 요크(326)들의 일부는 보빈(322)의 측면 및 보빈(322)에 권취 된 코일(324)을 덮는다.

본 발명의 일실시예에서, 보빈(322), 코일(324) 및 투스 요크(326)를 포함하는 고정자는 2 개가 직렬 방식으로 나란히 배치된다.

고정자(320)의 투스 요크(326)에 의하여 고정자(320)의 내부에는 중공이 형성되고, 고정자(320)의 내부에 형성된 중공에는 회전자(310)가 삽입된다. 이로 인해 회전자(310)의 마그네트(319) 및 고정자(320)의 투스 요크(326)는 상호 마주하게 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 마그네트(319)의 제1 마그네트(316) 및 제2 마그네트(317)의 제2 몸체(316b) 및 제4 몸체(317b)에 의하여 형성된 디텐트 토크 감소부(319a)는 한 쌍의 고정자(320)의 인접한 투스 요크(326)들 사이에 형성된다.

고정자(320)의 투스 요크(326) 및 회전자(310)의 마그네트(319) 사이에는 간극(G)이 형성된다. 투스 요크(326) 및 마그네트(319)가 동심을 이루지 않을 경우, 회전자(310)를 회전시키기 위한 회전 토크가 감소 또는 회전자(310)가 회전되지 못할 수 있다.

하우징(325)은 제1 하우징(325a) 및 제2 하우징(325b)을 포함한다.

제1 하우징(325a) 및 제2 하우징(325b)은 각각 양단이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 제1 및 제2 하우징(325a,325b)들은 고정자(320)에 결합 된다. 하우징(325)은 후술 될 제1 및 제2 베어링(330,340)들과 용접 등의 방법에 의하여 결합 된다.

제1 및 제2 베어링(330,340)들은 회전자(310)의 회전축(315)을 회전 가능하게 서포트하는 역할을 한다.

제1 베어링(330)은 회전축(315)에 결합 된 마그네트(319)의 일측 단부와 마주하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 제1 베어링(330)은 회전축(315)의 제3 회전축부(313)에 회전 가능하게 삽입된다.

제1 베어링(330)은 제1 베어링부(332) 및 제1 플레이트(334)를 포함한다.

제1 베어링부(332)는 부싱 형상으로 형성되며, 제1 플레이트(334)는 원판 형상으로 형성된다. 제1 플레이트(334)에는 제1 베어링부(332)가 삽입되는 제1 결합공(336)이 형성되며, 제1 결합공(336)을 통해 제1 플레이트(334)는 제1 베어링부(332)에 결합 된다.

제2 베어링(340)은 회전축(315)에 결합 된 마그네트(319)의 일측 단부와 마주하는 타측 단부에 배치된다. 구체적으로, 제2 베어링(340)은 회전축(315)의 제2 회전축부(312)에 회전 가능하게 결합된다.

제2 베어링(340)은 제2 베어링부(342) 및 제2 플레이트(344)를 포함한다.

제2 베어링부(344)는 부싱 형상으로 형성되며, 제2 플레이트(344)는 원판 형상으로 형성된다. 제2 플레이트(344)에는 제2 베어링부(344)이 삽입되는 제2 결합공(346)이 형성되며, 제2 결합공(346)을 통해 제2 플레이트(344)는 제2 베어링부(342)에 결합 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 두 개의 마그네트를 접합하는 방식을 사용하여 초기 구동 토크를 감소시키는 디텐트 토크를 감소시키고 디텐트 토크를 감소시키기 위한 구조를 보다 쉽게 형성할 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.

300...스텝핑 모터 310...회전자
320...고정자 330,340...제1 및 제2 베어링
325...하우징

Claims

나사산이 형성된 제1회전축부, 상기 제1회전축부에서 길이 방향으로 연장되는 제2회전축부 및 상기 제2회전축부에서 연장되어 상기 제2회전축부 보다 작은 직경으로 형성되는 제3회전축부를 포함하는 회전축;
상기 제3회전축부의 외주면에 배치되며, 제1 마그네트 및 상기 제1 마그네트와 접합되는 제2 마그네트를 포함하는 마그네트;
코일이 권선된 제1 및 제2 고정자를 포함하는 고정자; 및
상기 제3회전축부에 결합되는 제1 베어링과 상기 제2회전축부에 결합되는 제2 베어링을 포함하며,
상기 제1 마그네트는 제1 직경을 갖는 제1 몸체 및 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 몸체를 포함하고,
상기 제2 마그네트는 상기 제1 직경을 갖는 제3 몸체 및 제2 직경을 갖는 제4 몸체를 포함하며,
상기 제2 몸체 및 상기 제4 몸체는 접착제에 의하여 상호 접착되고,
상기 제1 베어링은 제1 베어링부 및 제1 플레이트를 포함하며,
상기 제1 플레이트는 제1 결합공을 포함하고, 상기 제1 결합공을 통해 상기 제1 베어링부와 결합하고,
상기 제2 베어링은 제2 베어링부 및 제2 플레이트를 포함하며,
상기 제2 플레이트는 제2 결합공을 포함하고, 상기 제2 결합공을 통해 제2 베어링부와 결합하는 스텝핑 모터.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트들은 각각 소결 마그네트를 포함하는 스텝핑 모터.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트들은 상기 회전축에 결합 된 상태에서 자극이 형성된 스텝핑 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 몸체 및 상기 제4 몸체에 의하여 디텐트 토크 감소부가 형성되며,
상기 디텐트 토크 감소부는 상기 제1 및 제2 마그네트들의 직경보다 작은 직경으로 형성된 그루브 형상의 홈을 포함하는 스텝핑 모터.
제7항에 있어서,
상기 디텐트 토크 감소부는 측면 및 상기 측면에 대하여 수직하게 형성된 바닥면을 포함하는 스텝핑 모터.
제7항에 있어서,
상기 디텐트 토크 감소부는 'V' 자 형상의 단면으로 형성되는 스텝핑 모터.