KR101836498B1 - 리니어 스텝모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 리니어 스텝모터는 링 형상의 스테이터가 내주면에 고정 설치되고, 개구부를 가지는 모터 하우징; 상기 스테이터 중앙에 형성된 공간부에 회전 가능하게 설치되는 로터; 상기 개구부를 폐쇄하며, 베어링이 결합되는 커버부재; 상기 로터의 중앙에 배치되어 끝단이 상기 베어링의 내륜 중앙에 형성된 샤프트 홀을 통과하여 상기 커버부재 바깥쪽에서 결합되고, 외주면에는 마그네트가 결합되며, 내주면에 숫 나사부가 형성된 리드 스크류 부재와 기어 결합되는 암 나사부가 형성된 너트 샤프트; 및 상기 스테이터와 터미널 연결되는 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 스텝모터{Linear Step Motor}

본 발명은 리니어 스텝모터에 관한 것이다.

스텝모터(Step motor, 또는 Stepping motor)는 일정한 각도씩 회전 또는 직선 운동하는 디지털 액추에이터(Actuator)라 할 수 있다. 일반적으로 회전운동을 하는 경우를 스텝모터라 하고, 직선운동을 하는 경우에는 리니어 스텝모터라고 한다.

리니어 스텝모터는 입력 펄스 수와 모터의 회전각도가 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있어, 수치제어 공작기계(NC machine)나 산업용 로봇, 프린터나 복사기 등의 OA기기에 주로 활용되고 있다.

일반적으로 리니어 스텝모터의 구조는 하우징과, 상기 하우징의 외부에 설치되는 컨트롤 파트, 상기 하우징의 내부에 설치되는 스테이터 파트와, 상기 스테이터 파트의 내부에 전자기력에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터 모듈과, 상기 로터 모듈의 회전운동에 연동하여 직선운동 가능하게 설치되는 리드스크류로 구성된다.

로터 모듈은 상기 스테이터를 구성하는 투스 요크(tooth yoke)의 내부에 소정 간극을 두고 회전 가능하게 설치되는 마그네트와, 상기 마그네트의 내부에 마그네트와 함께 연동 회전되게 설치되며 내주면에 암 나사산이 형성된 너트 샤프트(Nut shaft)로 구성된다.

상기 리드스크류는 그 외주면에 상기 너트 샤프트의 암 나사산과 치합되는 숫 나사산이 형성되어 있어서 상기 너트 샤프트의 회전에 의해 직선운동(진퇴운동)이 가능하다.

그런데, 이와 같은 리니어 스텝모터의 스테이터와 인쇄회로기판을 조립하기 위해서는, 스테이터에 권취된 코일에 전원 공급을 위한 4개의 핀과, 한 쌍의 요크와 연결하기 위한 2개의 요크의 단부를 인쇄회로기판에 결합한 후에 이를 솔더링 하여 고정한다. 이와 같은 솔더링 공정을 통해 조립작업을 수행할 경우, 작업자의 실수로 인한 불량 발생 가능성이 있으며, 각각의 핀들마다 솔더링 작업을 수행해야 하므로, 신속한 조립공정을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 부품수를 줄일 수 있으며, 조립 공정을 간소화 할 수 있도록 구조가 개선된 리니어 스텝모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 리니어 스텝모터는 링 형상의 스테이터가 내주면에 고정 설치되고, 개구부를 가지는 모터 하우징; 상기 스테이터 중앙에 형성된 공간부에 회전 가능하게 설치되는 로터; 상기 개구부를 폐쇄하며, 베어링이 결합되는 커버부재; 상기 로터의 중앙에 배치되어 끝단이 상기 베어링의 내륜 중앙에 형성된 샤프트 홀을 통과하여 상기 커버부재 바깥쪽에서 결합되고, 외주면에는 마그네트가 결합되며, 내주면에 숫 나사부가 형성된 리드 스크류 부재와 기어 결합되는 암 나사부가 형성된 너트 샤프트; 및 상기 스테이터와 터미널 연결되는 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 인쇄회로기판은, 판상으로 형성된 기판몸체; 다른 부품과의 연결을 위해 상기 기판몸체에 돌출 형성되는 복수 개의 연결핀; 및 상기 연결핀과 반대방향으로, 상기 스테이터와 마주보는 측에 돌출 형성되며, 내주면에 통전부를 가지는 복수 개의 터미널;을 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 스테이터는 상기 터미널에 연결되는 복수 개의 연결 핀;을 포함하며, 상기 연결 핀과 터미널은 압입 및 코킹 중 어느 하나의 방법으로 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이터는, 1개의 요크 핀과 2개의 코일 핀을 가지는 것이 좋으며, 이와 같은 구성의 스테이터는 한 쌍이 마련되어, 상기 모터 하우징의 내부에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 스테이터 코일와 요크 단자를 터미널을 이용하여 직접 체결 결합하므로, 솔더링 공정이 필요 없기 때문에, 신속하게 조립작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 리니어 스텝모터의 사시도,
도 2는 도 1에 설치된 스테이터의 사시도,
도 3은 도 2의 분해 사시도, 그리고,
도 4는 도 2의 인쇄회로기판의 배면 사시도 이다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 스텝모터를 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 리니어 스텝모터의 사시도, 도 2는 도 1에 설치된 스테이터의 사시도, 도 3은 도 2의 분해 사시도, 그리고, 도 4는 도 2의 인쇄회로기판의 배면 사시도 이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리니어 스텝모터는, 제어모듈(1) 및 모터 하우징(2)으로 구성되며, 상기 모터 하우징(2)의 내부에는 한 쌍의 링 형상의 스테이터(10)가 설치되고, 상기 제어모듈(1)의 내부에는 인쇄회로기판(20)이 설치된다.

제어모듈(1)은 본 발명에 바람직한 일 실시예에 따른 리니어 스텝모터를 제어하기 위한 구성요소들이 설치되는 것으로, 제어모듈(1)의 내부에는 상기한 바와 같이 인쇄회로기판(20)이 배치되어, 다른 미도시된 부품들과 전기적으로 연결된다.

모터 하우징(2)은 스테이터(10)와 미도시된 로터가 설치되는 곳으로, 제 1 및 제 2 하우징(2a)(2b)으로 구성되는 것이 바람직하다.

제 1 하우징(2a)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상측이 개구된 원통형상으로 마련되며, 상기 제 1 하우징(2a)의 내부에는 스테이터(10)가 설치된다. 상기 스테이터(10)는 대략 링 형상(ring shape)으로 마련되어, 중앙에 형성된 원통형의 공간부(cylindrical space)에 로터(미도시)가 회전 가능하게 지지된다.

상기 스테이터(10)는 일반적으로 2개로 나누어져 설치되는데, 이 중 하나는 상기 제 1 하우징(2a) 측에 설치되고, 다른 하나는 상기 제 2 하우징(2b) 측에 설치된다. 이때, 상기 2개의 스테이터(10)는 동일한 크기 및 형상으로 상하 대칭으로 설치되므로, 상기 제 2 하우징(2b)의 상기 제 1 하우징(2a)을 마주보는 면의 지름 또한 상기 제 1 하우징(2a)의 지름과 대응되도록 구성된다. 제 2 하우징(2b)은 상기 제 1 하우징(2a)의 상측에 고정 결합되는데, 일반적으로 용접 등과 같은 방법으로 상기 제 1 및 제 2 하우징(2a)(2b)을 결합/고정한다. 즉, 상기 제 2 하우징(2b)의 상기 제 1 하우징(2a)과 마주보는 면은 상기 제 1 하우징(2a)의 개구부와 대응되는 원형의 개구부를 형성하고, 상기 제 2 하우징(2b)의 상기 개구부의 타 측면에는 상기 로터의 지름과 대응되는 크기의 지름을 가지는 상측 개구부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이터(10)는, 1개의 요크 핀(11)과 2개의 코일 핀(12)을 가지는 것이 좋으며, 이와 같은 구성의 스테이터(10)는 한 쌍이 마련되어, 상기 모터 하우징(2)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 요크 핀(11)은 상기 스테이터(10)를 구성하는 요크를 그라운드 처리하고, 상기 코일 핀(12)은 "+", "-"극의 전원을 상기 스테이터(10)의 외주면에 권취된 코일에 인가한다.

로터는 상기 스테이터(10)의 중앙에 형성된 원통형의 공간부에 회전 가능하게 설치되며, 너트 샤프트(100)의 외주면에 마그네트(미도시)가 설치되어 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 너트 샤프트(100)는 회전축으로서, 모터 하우징(2)의 상측으로 돌출 되도록 설치되어 회전축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 일반적으로 너트 샤프트(100)는 대략 원통형상으로 마련되며, 내주면의 일부 구간에 암 나사부가 형성되어, 미도시된 리드 스크류의 숫 나사부와 기어 결합 가능하게 형성될 수 있다.

커버부재(3)는 상기 제 2 하우징(2b)의 상측에 고정/결합되는 것으로, 상기 너트 샤프트(100)를 회전 가능하게 지지하는 베어링의 외륜과 대응되는 지름을 가지도록 구성되는 것이 좋으며, 상기 베어링이 하측에서 상측으로 삽입 결합되는 베어링 안착부가 중앙에 돌출 형성된다.

인쇄회로기판(20)은 상기 스테이터(10)와 터미널 연결되는 것으로 기판몸체(21), 연결핀(22) 및 터미널(23)로 구성될 수 있다.

기판몸체(21)는 판상으로 마련되며, 상기 제어모듈(1)의 내부에 배치되어, 상기 스테이터(10)의 동작을 제어하고, 공급 전원을 단속하는 것이 바람직하다. 상기 기판몸체(21)는 수지재질로 마련되는 것이 좋으며, 상기 연결핀(22)과 터미널(23)이 배치된 상태에서 사출 성형될 수도 있고, 연결핀(22)과 터미널(23)이 배치될 위치에 통공 또는 공간부를 형성하여, 이들을 결합하여 고정하는 것도 가능하다.

연결핀(22)은 다른 전자부품과의 연결을 위한 것으로 통전성 재질로 복수 개가 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 금속재질의 핀(pin) 형상으로 마련되는 것이 좋다. 상기 연결핀(22)은 상기 기판몸체(21)에 개별적으로 삽입 결합될 수도 있으나, 바람직하게는, 상기 기판몸체(21)를 사출 성형하면서, 함께 설치 위치에 배치되는 것이 좋다.

터미널(23)은 상기 스테이터(10)의 요크 핀(11)과 코일 핀(12)이 압입 또는 콕킹 결합되는 것으로, 바람직하게는, 상기 요크 핀(11)과 코일 핀(12)과 통전 가능하게 연결될 수 있도록 내주면에 통전부를 가지는 것이 좋다. 또한, 상기 터미널(23)은 도 4에 도시된 바와 같이 튜브 형상으로 마련되어, 상기 기판몸체(21)에 삽입될 수도 있고, 상기 기판몸체(21)와 일체로 구성된 상태에서 내주면에 통전성 코팅부를 가지는 것도 가능하다.

이와 같은 구성에 따르면, 상기 스테이터(10)의 요크 핀(11)과 코일 핀(12)을 인쇄회로기판(20) 측에 연결하기 위하여, 납 등을 이용하여 솔더링 공정을 수행하는 대신, 상기 터미널(23)에 압입 또는 콕킹 공정으로 끼워 넣으면 되므로, 한꺼번에 복수 개의 요크 핀(11)과 코일 핀(12)을 인쇄회로기판(20) 측에 연결 및 고정하는 것이 가능하다. 따라서 종래 공정 대비, 작업능률이 향상됨은 물론이고, 솔더링 공정 중의 제품 불량을 방지하고, 조립작업이 간소화될 수 있다.

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.

1; 제어모듈 2; 하우징
2a; 제 1 하우징 2b; 제 2 하우징
10; 스테이터 11; 요크 핀
12; 코일 핀 20; 인쇄회로기판
21; 기판몸체 22; 연결핀
23; 터미널 100; 너트 샤프트

Claims (5)

1. 링 형상의 스테이터가 내주면에 고정 설치되고, 개구부를 가지는 모터 하우징;
   상기 스테이터 중앙에 형성된 공간부에 회전 가능하게 설치되는 로터;
   상기 개구부를 폐쇄하며, 베어링이 결합되는 커버부재;
   상기 로터의 중앙에 배치되어 끝단이 상기 베어링의 내륜 중앙에 형성된 샤프트 홀을 통과하여 상기 커버부재 바깥쪽에서 결합되고, 외주면에는 마그네트가 결합되며, 내주면에 숫 나사부가 형성된 리드 스크류 부재와 기어 결합되는 암 나사부가 형성된 너트 샤프트; 및
   상기 스테이터와 터미널 연결되는 인쇄회로기판;을 포함하고,
   상기 인쇄회로기판은,
   판상으로 형성된 기판몸체;
   다른 부품과의 연결을 위해 상기 기판몸체에 돌출 형성되는 복수 개의 연결핀; 및
   상기 연결핀과 반대방향으로, 상기 스테이터와 마주보는 측에 돌출 형성되며, 내주면에 통전부를 가지는 복수 개의 터미널;을 포함하는 리니어 스텝모터.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이터는 상기 터미널에 연결되는 복수 개의 연결 핀;을 포함하며,
   상기 연결 핀과 터미널은 압입 및 코킹 중 어느 하나의 방법으로 결합되는 리니어 스텝모터.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이터는,
   1개의 요크 핀과 2개의 코일 핀을 가지는 리니어 스텝 모터.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스테이터는,
   한 쌍이 마련되어, 상기 모터 하우징의 내부에 설치되는 리니어 스텝 모터.

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