KR101984144B1 - 감속기 일체형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감속기 일체형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공이 형성되는 모터와 상기 모터의 중공에 감속기가 형성되어 공간활용 효율을 극대화 할 수 있는 모터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 자석이 안착되는 로터부, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 상기 로터부의 상부 및 하부에 이격 마련되며, 상기 로터부를 향해 방사형으로 돌출 형성되는 코어에 코일이 감겨 전자석이 형성되는 스테이터부, 상기 로터부의 중공에 안착되어, 상기 로터부의 회전속도를 감속하는 감속기부 및 상기 감속기부 및 스테이터부의 상부 및 하부 노출면에 안착되어 내부를 보호하는 프레임부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 액시얼모터와 감속기를 효과적으로 결합하여 일체형으로 구성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 액시얼모터와 감속기의 결합하여 일체형으로 구성 시, 부피를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 축에 중공이 형성되어 공간활용성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 소재를 개선하여 와전류 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 코어의 집적률을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 모터의 고속 회전 시, 발생하는 누적공차를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 코어에 발생되는 열의 방출 및 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

감속기 일체형 모터{Reducer integrated motor}

본 발명은 감속기 일체형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공이 형성되는 모터와 상기 모터의 중공에 감속기가 형성되어 공간활용 효율을 극대화 할 수 있는 모터에 관한 것이다.

일반적인 모터는 회전자(rotor)의 회전속도가 높고, 토크가 낮은 형태로 형성되므로, 로봇 암 등의 기계장치에 사용하기 위해, 감속기가 추가로 결합 되거나 모터와 일체형으로 형성되었다.

액시얼 모터는, 스테이터(stator)와 로터(rotor) 사이의 공극면이 축방향에 직교하는 형태로 구성되어, 축방향 부피를 최소화 할 수 있고, 초기의 기동을 위한 토크가 높아 다양한 기계 부품에 활용도가 높다.

하지만, 종래의 액시얼 모터(axial motor)는, 일정한 공극을 유지하기 어렵고, 다단구조로 인해 조립공정에서 발생되는 공차가 발생되기 쉬우며, 구조상 감속기와 일체로 형성되기 어려워 결합되더라도 부피가 커져 활용되기 어려운 측면이 있었다.

따라서 감속기와 일체로 형성되되, 부피를 최소화 하여 공간 활용을 극대화 할 수 있는 액시얼 모터의 개발이 필요한 실정이다.

이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, '모터 일체형 감속기'가 대한민국 등록특허 제10-1090998호에 개시되고 있으나, 이는 상기한 문제점을 해결하지 못하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1090998호 (2011.12.01)

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 감속기가 효과적으로 결합된 액시얼모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 감속기와 모터를 결합 시, 부피를 최소화 할 수 있는 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 중공이 형성되어 상기 중공을 통해 배선이 형성될 수 있고, 복수개의 상기 모터를 직렬로 결합할 수 있어 공간 활용성을 탁월하게 높일 수 있는 감속기 일체형 모터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 감속기 일체형 모터의 소재를 개선하여 와전류 손실을 최소화 할 수 있는 모터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 감속기 일체형 모터의 코일에 세라믹 코팅을 실시하여 방열성을 높이고, 코어와 프레임과의 절연성을 높일 수 있는 모터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 감속기 일체형 모터 내에 적용되는 베어링의 프레임이 필요하지 않도록 구조를 개선하여 조립 시, 발생하는 누적공차를 최소화 할 수 있는 모터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 액시얼 타입이 아닌 다른형태의 모터와 본안의 감속기의 기술을 포함할 수 있으며 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 자석이 안착되는 로터부, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 상기 로터부의 상부 및 하부에 이격 마련되며, 상기 로터부를 향해 방사형으로 돌출 형성되는 코어에 코일이 감겨 전자석이 형성되는 스테이터부, 상기 로터부의 중공에 안착되어, 상기 로터부의 회전속도를 감속하는 감속기부 및 상기 감속기부 및 스테이터부의 상부 및 하부 노출면에 안착되어 내부를 보호하는 프레임부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 액시얼모터와 감속기를 효과적으로 결합하여 일체형으로 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 모터와 감속기의 연결부에 롤러 베어링이 사용되어 고강성, 고정밀의 공차를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 액시얼모터와 감속기의 결합하여 일체형으로 구성 시, 부피를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 축에 중공이 형성되어 공간활용성과 확장성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 소재를 개선하여 와전류 손실을 최소화 하며 고강성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 코일의 세라믹코팅을 통해 절연성 및 방열성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 모터의 고속 회전 시, 발생하는 누적공차를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 코어에 발생되는 열의 방출 및 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 스테이터부 및 로터부를 측면에서 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 일부 내부를 사시도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 스테이터부 일부 및 코어를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 로터부 일부 및 엔코더의 구조를 나타낸 것이다.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 회전기어를 측면에서 나타낸 것이다.
도 7의 (b)는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 회전기어와 양단고정기어의 결합상태를 측면에서 나타낸 것이다.
도 7의 (c)는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 회전기어와 듀얼고정기어와 탄성기어의 결합상태를 측면에서 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 감속기부를 상부에서 바라본 형태로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터의 스테이터부 및 프레임부의 분해된 상태를 나타낸 것이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 자석(11)이 안착되는 로터부(1), 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 상기 로터부(1)의 상부 및 하부에 이격 마련되며, 상기 로터부(1)를 향해 방사형으로 돌출 형성되는 코어(211)에 코일(212)가 감겨 전자석이 형성되는 스테이터부(2), 상기 로터부(1)의 중공에 안착되어, 상기 로터부(1)의 회전속도를 감속하는 감속기부(3) 및 상기 감속기부(3) 및 스테이터부(2)의 상부 및 하부 노출면에 안착되어 내부를 보호하는 프레임부(4)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 로터부(1)는, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 자석(11)이 안착된다.

이때, 상기 중공은 타원형태로 구성된다.

상기 로터부(1)는, 본 발명에 따른 모터의 회전자(rotor)가 되는 부분으로, 중공이 형성되는 원판형상의 중심을 회전축으로 회전이 실시된다.

상기 로터부(1)의 중심부에 형성되는 중공에는 동일한 회전축으로 회전하는 하기의 감속기부(3)가 더 마련되어 중공이 형성되는 감속기 일체형 모터가 형성된다.

이와 같이, 중공이 형성되는 로터와 상기 중공이 형성되는 감속기부(3)의 구성에 의해, 본 발명에 다른 감속기 일체형 모터는, 부피를 최소화 하며 상기 중공을 통해 배선 등이 지나갈 수 있게 구성될 수 있어 로봇 암 등의 복잡한 구조에 공간을 효율적으로 활용하여 적용 가능하다. 이는 하기에서 보다 구체적으로 언급한다.

다음으로, 상기 스테이터부(2)는, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고, 상기 로터부(1)의 상부 및 하부에 이격 마련되며, 상기 로터부(1)를 향해 돌출 형성되는 코어(211)가 방사형으로 형성된다.

상기 코어(211)에는 코일(212)가 감겨 전자석이 형성된다.

구체적으로, 상기 스테이터부(2)는, 고정자(stator)로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로터부(1)의 상부 및 하부에 마련되고, 상기 로터부(1)의 상부에 마련되는 상부스테이터부(21) 및 상기 로터부(1)의 하부에 마련되는 하부스테이터부(22)가 형성된다.

상기 상부스테이터부(21) 및 하부스테이터부(22)는 동일한 형태로 구성되어 상기 코어(211)가 서로 마주보는 형태로 마련된다.

이때, 상기 코어(211)는, 상기 코일(212)가 감겨 전자석을 형성하는 부분으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로터부(1)를 향해 돌출 형성된다.

구체적으로, 상기 상부스테이터부(21)는 하방으로 돌출 형성되는 코어(211)가 형성되고, 상기 하부스테이터부(22)는 상방으로 돌출 형성되는 코어(211)가 형성된다.

이때, 상기 코일(212)은 상기 코어(211)를 축으로 감겨지는 형태로 마련되되, 길이가 형성되는 박판형태로 마련되어 상기 코어(211)에 감겨진 형태로 구성된다.

상기 코일(212)는 선형태로 구성되어 감기는 기존의 코일(212)에 비해 길이가 형성되는 박판형태로 상기 코어(211)에 밀착되어 감기는 형태로 구성되므로 코일(212)의 집적률을 월등히 높일 수 있고, 공극이 최소화 되어 방열효과가 높아질 수 있으며, 제조 공정을 간소화하여 공정효율을 높일 수 있다.

상기 코일(212)은, 금속판(미도시) 및 코팅층(미도시)으로 구성된다.

상기 금속판(미도시)은 전도체 소재의 금속재로 마련되고, 상기 금속재는 전도성이 높은 금속이라면 어떠한 소재로도 구성될 수 있다.

바람직하게는 Cu 소재로 구성되는 것이 유리하다.

다음으로, 상기 코팅층(미도시)은, 비전도체 재료나 세라믹 소재로 마련되어, 상기 금속판(미도시)의 상부 및 하부 중 어느 하나 이상에 코팅된다. 상기 세라믹 소재는 세라믹계 절연체 소재라면 어떠한 형태로도 사용될 수 있다.

세라믹계 절연체로 구성되는 상기 코팅층(미도시)에 의해, 상기 코일(212)의 열방출 효율을 높일 수 있고, 고온에 의해, 상기 코일(212)의 일부가 녹거나 절연층이 손상되는 등의 문제를 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 코일(212)는 상기 금속판(미도시) 및 코팅층(미도시)으로 이루어진 길이가 형성되는 박판 형태로 마련되어, 상기 코어(211)에 밀착되어 감겨지는 형태로 구성되므로, 상기 코일(212)의 공극이 최소화 될 수 있어, 상기 코일(212)의 집적률이 극대화 되고, 전기전도율 및 열전도율을 높일 수 있다.

열전도율이 높아짐에 따라 고온 환경에 노출되는 상기 코어(211) 및 코일(212)의 열방출 효율이 높아지고, 냉각 시, 냉각효율 또한 높일 수 있게 된다.

또한, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로터부(1)의 외주면 일측, 즉, 상기 상부스테이터부(21)의 및 하부스테이터부(22)의 사이 일측에는 엔코더(23)가 더 마련되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 스테이터부(2)의 일측에 상기 엔코더(23)가 삽입 될 수 있는 홈(furrow) 또는 홀(hole)이 형성되어 상기 엔코더(23)가 안착되어 움직임을 측정할 수 있는 측정부가 상기 로터부(1)를 향하도록 마련된다.

상기 엔코더(23)는, 상기 로터부(1)의 회전수를 측정하기 위한 구성으로, 상기 로터부(1)의 외주면에는 회전축과 평행한 형태의 슬릿이 마킹되고, 상기 스테이터부(2)의 일측에 상기 엔코더(23)가 마련되어, 상기 로터부(1)의 외주면에 마킹된 상기 슬릿을 인식하여 상기 로터부(1)의 회전속도 및 회전량을 측정할 수 있다.

일반적인 모터는 로터(rotor)가 축형태로 직경이 미세한 형태로 구성되므로 엔코더(23)를 이용하여 회전속도 및 회전량을 측정 시, 제대로 인식하지 못해 오류 확률이 높아져 측정하기가 용이하지 않았으나, 본 발명에 따른 로터부(1)는 직경이 커졌으므로 상기 슬릿을 상기 엔코더(23)가 인식하기 용이한 정도로 충분히 두껍게 상기 로터부(1)의 외주면에 형성할 수 있어 상기 슬릿을 상기 엔코더(23)가 인식 시, 인식률은 높아지며, 오류 가능성은 희박해져 상기 로터부(1)의 회전속도 및 회전량을 용이하게 측정할 수 있다.

또한, 상기 스테이터부(2)는, 중심부에 상기 로터부(1)와 동일한 크기의 중공이 형성되므로 하기의 감속기부(3)가 용이하게 안착될 수 있다.

상기 로터부(1) 및 상기 스테이터부(2)의 중공에 하기의 감속기부(3)가 안착되어 구동될 수 있어 모터의 크기를 최소화 할 수 있고, 복잡한 부품에 상기 모터를 적용 시, 배선 등의 공간을 용이하게 확보할 수 있어 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

다음으로, 상기 감속기부(3)는, 상기 로터부(1)의 중공에 안착되어, 상기 로터부(1)의 회전속도를 감속한다.

구체적으로, 상기 감속기부(3)는 하모닉감속기 형태로 도 7에 도시된 바와 같이, 회전기어(31), 양단고정기어(32), 탄성기어(33)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 회전기어(31)는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 로터부(1)와 평행한 회전축이 형성되는 파이프 형태로 마련되고, 회전축 방향을 기준으로 중심부의 외주면을 따라 톱니가 형성된다.

상기 회전기어(31)는 상기 감속기부(3)의 구성에서 최종적으로 감속되어 회전이 되는 부분으로, 상기 탄성기어(33)와 선택적으로 맞물려지며 회전한다.

다음으로, 상기 양단고정기어(32)는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 회전기어(31)와 동일한 원주면이 형성되되, 상기 회전기어(31)의 톱니 상부 및 하부에 인접하게 마련되고, 외주면을 따라 톱니가 형성되며, 회전이 실시되지 않는 형태로 마련된다.

구체적으로, 상기 양단고정기어(32)는, 상부고정기어(321) 및 하부고정기어(322)로 구성된다.

상기 상부고정기어(321)는, 상기 회전기어(31)와 동일한 원주면이 형성되되, 상기 회전기어(31)의 톱니 상부에 인접하게 마련되고, 상기 하부고정기어(322)는, 상기 회전기어(31)와 동일한 원주면이 형성되되, 상기 회전기어(31)의 톱니 하부에 인접하게 마련된다.

상기 상부고정기어(321) 및 하부고정기어(322)는 동일한 형태 및 수의 톱니로 형성되되, 상기 회전기어(31)의 톱니 수 보다는 다소 적은 수의 톱니가 형성되어 상기 회전기어(31)와 마찬가지로 상기 탄성기어(33)와 선택적으로 맞물려진다.

상기 양단고정기어(32)가 상기 회전기어(31)를 기준으로 상부 및 하부에 위치함으로 인해, 상기 회전기어(31)가 상기 양단고정기어(32) 사이에서 안정적으로 위치를 유지하며 회전할 수 있고, 상기 양단고정기어(32)에 의해, 하기의 탄성기어(33)의 내주면 상부 및 하부를 동시에 지지하므로 상기 감속기부(3)의 전체적인 균형이 안정적으로 유지될 수 있다.

다음으로, 상기 탄성기어(33)는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 탄력적인 소재로 구성되어 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 외주면을 감싸는 형태로 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성되고, 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 직경에 비해 소정의 길이만큼 큰 직경이 형성된다.

구체적으로, 상기 탄성기어(33)는, 탄력적인 소재로 구성되므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 하기의 제 1 베어링부에 의해 압력을 받아, 내주면 양단(a-a')에 위치한 톱니가 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 톱니가 맞물린다.

상기 탄성기어(33) 내주면에서 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 톱니와 맞물리는 양단(a-a')을 기준으로 직교하는 양단(b-b') 부분은 상기 회전기어(31)의 톱니 및 양단고정기어(32)의 톱니 사이가 벌어져 있는 형태의 타원형상으로 구성된다.

이로 인해, 상기 로터부(1)의 회전에 의해 하기의 제 1 베어링부가 회전을 하게 되고, 상기 제 1 베어링부의 회전에 맞춰 상기 탄성기어(33)의 내주면 양단부(a-a')가 회전을 하며 상기 회전기어(31) 및 양단고정기어(32)의 톱니와 선택적으로 맞물리게 된다.

이때, 상기 회전기어(31)의 톱니수와 상기 양단고정기어(32)의 톱니수가 같지 않으므로, 상기 탄성기어(33)와 맞물려지며 상기 회전기어(31)는 크게 감속되어 회전이 실시된다.

다음으로, 상기 프레임부(4)는, 상기 감속기부(3) 및 스테이터부(2)의 상부 및 하부 노출면에 안착되어 내부를 보호한다.

구체적으로, 상기 프레임부(4)는, 스테이터프레임부(41) 및 감속기프레임부(42)로 구성된다.

먼저, 상기 스테이터프레임부(41)는, 상기 상부스테이터부(21) 및 하부스테이터부(22)의 노출면에 커버형태로 결합되어 상기 스테이터부(2)를 보호한다.

다음으로, 상기 감속기프레임부(42)는, 상기 감속기부(3)의 상부 및 하부의 노출면에 결합되어 상기 감속기부(3)를 외부환경으로부터 보호한다.

이때, 상기 스테이터프레임부(41)와 상기 스테이터부(2)의 결합 시, 서로 결합되는 면에는, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 원주면을 따라 형성되는 복수개의 돌기층(411)이 연속적으로 형성된다.

상기 돌기층(411)은 방열효율을 높이기 위한 것으로 상기 스테이터부(2)의 표면적을 증가시켜 상기 코어(211)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위함이다.

또한, 상기 스테이터프레임부(41)는 및 상기 스테이터부(2)의 결합면에는, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 유체가 원주면을 따라 흐를 수 있게 마련되는 냉각수로(412)가 더 마련된다.

상기 냉각수로(412)를 통해 유체가 흐를 수 있게 구성되어 상기 코어(211)의 냉각효율을 극대화 할 수 있다.

상기 스테이터프레임부(41) 일측에는, 상기 냉각수로로 유체를 유입할 수 있는 유입구(미도시)가 더 마련되고, 상기 유체가 배출될 수 있는 배출구(미도시)가 더 마련된다. 또한, 상기 유체의 양을 제어할 수 있는 제어밸브(미도시)가 더 마련될 수 있다.

삭제

바람직하게는 티타늄 베이스에 세라믹 소재가 포함되는 형태로 구성된다. 상기한 바와 같이 구성되기 위해, 분말사출성형 방식으로 제조되는 것이 바람직하다.

티타늄 베이스에 세라믹 소재를 포함시킬 수 있는 제조 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.

상기 복합소재로 상기 로터부(1), 스테이터부(2), 감속기부(3) 및 프레임부(4)가 제조됨으로 인해, 와전류 손실을 크게 감소시킬 수 있다.

다음으로, 상기 로터부(1), 스테이터부(2), 감속기부(3)의 사이에는 회전을 용이하게 하는 베어링부가 마련된다.

구체적으로, 제 1 롤러베어링부(61), 제 2 롤러베어링부(62), 제 3 롤러베어링부(63)로 구성된다.

먼저, 상기 제 1 롤러베어링부(61)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로터부(1)의 회전축과 평행한 회전축이 형성되어, 상기 로터부(1)와 감속기부(3) 사이에 방사형으로 복수개 마련된다.

상기 로터부(1)의 회전에 의해, 상기 제 1 롤러베어링부(61)가 회전되고, 상기 제 1 롤러베어링부(61)가 회전하며 상기 탄성기어(33)의 양단(a-a')에 압력을 가한다.

이때, 상기 로터부(1)의 중공은 미세하게 타원을 형성하여 상기 제 1 베어링부에 압력을 가하며 회전하는 것이 바람직하다.

이로 인해, 상기 탄성기어(33)의 양단(a-a')에 효과적으로 압력을 가할 수 있다.

또한, 상기 제 1 롤러베어링부(61)는, 길이방향을 기준으로 중간부가 소정의 두께로 오목 또는 볼록 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 제 1 롤러베어링부(61)의 중간부와 상기 로터부(1) 및 상기 감속기부(3)가 밀착 형성되어, 상부 및 하부로의 이탈을 방지하기 위함이다.

본 발명에 따른 제 1 롤러베어링부(61)는, 일반적인 하모닉 감속기에 적용되는 볼 베어링이 아닌 롤러베어링이 사용되어, 점접촉이 아닌 선접촉 형태로 구성되므로 보다 안정적으로 회전력을 전달 할 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 롤러베어링부(61)는, 롤러베어링으로 구성되어, 상기 로터부(1) 및 감속기부(3)의 사이에 마련되어 선접촉 되는 형태로 회전력을 전달하므로 보다 안정적인 회전력의 전달이 가능하다.

다음으로, 상기 제 2 롤러베어링부(62)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 스테이터부(2)와 상기 로터부(1) 사이에 방사형으로 복수개 마련된다.

구체적으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 제 2 롤러베어링부(621) 및 하부 제 2 롤러베어링부(622)로 구성된다.

상기 상부 제 2 롤러베어링부(621)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 상부스테이터부(21)와 상기 로터부(1) 사이에 방사형으로 복수개 마련된다.

상기 하부 제 2 롤러베어링부(622)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 하부스테이터부(22)와 상기 로터부(1) 사이에 방사형으로 복수개 마련된다.

다음으로, 상기 제 3 롤러베어링부(63)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 감속기프레임부(42)와 상기 감속기부(3)의 상부 및 하부 외주면 사이에 방사형으로 복수개 마련되어 상기 감속기부(3)의 회전을 용이하게 한다.

구체적으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 제 3 롤러베어링부(631) 및 하부 제 3 롤러베어링부(632)로 구성된다.

상기 상부 제 3 롤러베어링부(631)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상부에 형성되는 상기 감속기프레임부(42)와 상기 감속기부(3)의 상부 및 하부 외주면 사이에 방사형으로 복수개 마련되어 상기 감속기부(3)의 회전을 용이하게 한다.

상기 하부 제 3 롤러베어링부(632)는, 상기 로터부(1)의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 하부에 형성되는 상기 감속기프레임부(42)와 상기 감속기부(3)의 상부 및 하부 외주면 사이에 방사형으로 복수개 마련되어 상기 감속기부(3)의 회전을 용이하게 한다.

상기 제 1 베어링부, 제 2 베어링부, 제 3 베어링부는, 베어링 안착을 위한 프레임 없이, 상기 로터부(1), 스테이터부(2), 감속기부(3), 프레임부(4)의 바디에 직접 안착되므로, 상기 로터의 구동을 통해 진동이 발생 시, 상기 로터부(1), 스테이터부(2), 감속기부(3), 프레임부(4)의 유기적인 움직임을 통해 누적공차의 발생을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 제 1 베어링부는, 상기 로터부(1) 및 감속기부(3)의 사이에 선접촉 형태로 구성되고, 상기 제 2 베어링부는, 상기 로터부(1) 및 상기 로터부(1)의 상부 및 하부에 구성되는 상기 스테이터부(2)의 사이에 구성되고, 상기 제 3 베어링부는, 상기 감속기부(3) 및 상, 하부에 위치하는 상기 프레임부(4)의 사이에 구성되므로, 상기 로터부(1), 스테이터부(2), 감속기부(3), 프레임부(4)의 사이에 총 5 부분의 연결점이 마련되어 상기 모터의 내부 및 외부로부터 발생되는 충격을 유기적으로 분산하여 수용 가능하다.

또한, 상기 제 1 베어링부, 제 2 베어링부, 제 3 베어링부는, 소재자체의 탄성에 의해 미세하게 발생할 수 있는 누적공차를 최소화하기 위해, 티타늄 및 세라믹 소재나 기타 합금 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
제 1 베어링부, 제 2 베어링부, 제 3 베어링부는 티타늄이나 스테인리스 스틸 및 세라믹 소재 중 어느 하나나 그 이상으로 구성될 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 발명의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 감속기 일체형 모터는, 전력공급을 통해, 상기 로터부(1)가 회전된다.

상기 로터부(1)의 회전을 통해, 상기 로터부(1)에 형성된 중공의 원주면을 따라 형성되어 있는 상기 제 1 베어링부가 회전한다.

이때, 상기 로터부(1)의 중공은 미세하게 타원 형태로 구성되어, 상기 제 1 베어링부는 상기 로터부(1)의 중공에 밀착된 형태로 회전한다.

상기 제 1 베어링부의 회전을 통해, 상기 탄성기어(33)가 압력을 받는다.

구체적으로, 상기 탄성기어(33)의 원주면을 따라 양단(a-a')에 압력이 순차적으로 가해진다.

이로 인해, 상기 탄성기어(33)의 내주면에 형성되는 톱니와 상기 양단고정기어(32)의 톱니가 순차적으로 맞물리게 되고, 상기 양단고정기어(32) 사이에 형성되는 상기 회전기어(31) 역시 상기 탄성기어(33)의 톱니와 맞물린다.

이때, 상기 회전기어(31)는, 상기 양단고정기어(32)와 톱니수가 다소 차이가 있으므로, 상기 탄성기어(33)의 톱니와 맞물려지며 점차적으로 회전이 실시된다.

이때, 상기 스테이터부(2)의 일측에는 상기 엔코더(23)가 마련되고, 상기 로터부(1)에 마킹되어 있는 상기 로터부(1)의 회전축과 평행한 형태의 슬릿을 인식하여 상기 로터부(1)의 회전량을 측정한다.

또한, 상기 코어(211)에 발생되는 열은, 넓은 면적으로 형성되는 상기 스테이터부(2)에 의해, 빠르게 외부로 방출될 수 있고, 특히, 상기 스테이터부(2)의 표면에 형성되는 상기 돌기층(411)에 의해, 표면적이 증가되어 열방출 효율이 높아진다.

또한, 상기 스테이터프레임부(41) 및 상기 스테이터부(2) 사이에 형성되는 상기 냉각수로(412)를 통해, 유체가 흐를 수 있게 구성되어, 상기 코어(211)에서 발생되는 열의 방출 및 냉각 효율을 극대화 할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 로터부
11 : 자석
2 : 스테이터부
21 : 상부스테이터부
211 : 코어
212 : 코일
22 : 하부스테이터부
23 : 엔코더
3 : 감속기부
31 : 회전기어
32 : 양단고정기어
321 : 상부고정기어
322 : 하부고정기어
33 : 탄성기어
4 : 프레임부
41 : 스테이터프레임부
411 : 돌기층
412 : 냉각수로
42 : 감속기프레임부
61 : 제 1 롤러베어링부
62 : 제 2 롤러베어링부
621 : 상부 제 2 롤러베어링부
622 : 하부 제 2 롤러베어링부
63 : 제 3 롤러베어링부
631 : 상부 제 3 롤러베어링부
632 : 하부 제 3 롤러베어링부

Claims (13)

1. 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 자석이 안착되는 로터부와, 중공이 형성되는 원판형상으로 마련되고 상기 로터부의 상부 및 하부에 이격 마련되며 방사형으로 상기 로터부를 향해 돌출 형성되는 코어에 코일이 감겨 전자석이 형성되는 스테이터부와, 상기 로터부의 중공에 안착되어 상기 로터부의 회전속도를 감속하는 감속기부와, 상기 감속기부 및 스테이터부의 상부 및 하부 노출면에 안착되어 내부를 보호하는 프레임부를 포함하며;
   상기 감속기부는 상기 로터부와 평행한 회전축이 형성되는 파이프 형태로 마련되고 회전축을 기준으로 중심부의 외주면을 따라 톱니가 형성되는 회전기어와, 상기 회전기어와 동일한 원주면이 형성되되 상기 회전기어의 톱니 상부 및 하부에 인접하게 마련되고 외주면을 따라 톱니가 형성되며 회전이 실시되지 않는 양단고정기어와, 탄력적인 소재로 구성되어 상기 회전기어 및 고정기어의 외주면을 감싸는 형태로 상기 회전기어 및 고정기어의 톱니와 맞물리는 톱니가 내주면에 형성되고 상기 회전기어 및 고정기어의 직경에 비해 소정의 길이만큼 큰 직경으로 형성되는 탄성기어를 포함하여 구성되는 하모닉 감속기인 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일은 길이가 형성되는 박판 형태로 마련되어 상기 코어에 감기는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 코일은,
   전도체 소재로 마련되는 금속판; 및
   비전도체 재료나 세라믹 소재로 마련되어, 상기 금속판의 상부 및 하부 중 어느 하나이상에 코팅되는 코팅층;이 마련되는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 로터부의 회전축과 평행한 회전축이 형성되어, 상기 로터부와 감속기부 사이에 방사형으로 복수개 마련되는 제 1 롤러베어링부;
   상기 로터부의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 스테이터부와 상기 로터부 사이에 방사형으로 복수개 마련되는 제 2 롤러베어링부; 및
   상기 로터부의 회전축을 기준으로 45° 기울어진 회전축이 형성되어, 상기 프레임부와 상기 감속기부의 상부 및 하부 외주면 사이에 방사형으로 복수개 마련되어 상기 감속기부의 회전을 용이하게 하는 제 3 롤러베어링부;가 마련되는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 롤러베어링부는,
   길이방향을 기준으로 중간부가 소정의 두께로 오목 또는 볼록 형성되고, 상기 제 1 롤러베어링부의 중간부와 상기 로터부 및 상기 감속기부가 밀착 형성되어, 상부 및 하부로의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 롤러베어링부, 제 2 롤러베어링부, 제 3 롤러베어링부는 베어링 안착을 위한 프레임 없이, 상기 로터부, 스테이터부, 감속기부, 프레임부의 바디에 직접 안착되어, 조립 시, 유기적인 움직임을 통해 누적공차의 발생을 최소화 하는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 롤러베어링부는, 상기 로터부 및 감속기부의 사이에 선접촉 형태로 치 접점 면적을 최대화 하도록 구성되고,
   상기 제 2 롤러베어링부는, 상기 로터부 및 상기 로터부의 상부 및 하부에 구성되는 상기 스테이터부의 사이에 구성되고,
   상기 제 3 롤러베어링부는, 상기 감속기부 및 상, 하부에 위치하는 상기 프레임부의 사이에 구성되어,
   상기 로터부, 스테이터부, 감속기부, 프레임부의 사이에 총 5 부분의 연결점이 마련되어 상기 모터의 내부 및 외부로부터 발생되는 충격이나 응력의 분산이 용이한 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 롤러베어링부, 제 2 롤러베어링부, 제 3 롤러베어링부는, 티타늄 이나 스테인리스 스틸 및 세라믹 소재 중 어느 하나나 그 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임부는, 노출되는 표면부에 원주면을 따라 형성되는 복수개의 돌기층;이 형성되어 방열효율이 증가되는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프레임부와 상기 스테이터부의 결합 시에는, 상기 프레임부 및 스테이터부의 사이에 냉각수로;가 마련되어 냉각효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터부의 일측에 마련되어, 상기 로터부의 외주면에 마킹된 슬릿을 인식하여 상기 로터부의 회전속도 및 회전량을 측정할 수 있는 엔코더;가 마련되는 것을 특징으로 하는 감속기 일체형 모터.

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