KR102636844B1

KR102636844B1 - 로터 조립체, 모터 및 이를 포함하는 액츄에이터

Info

Publication number: KR102636844B1
Application number: KR1020160071822A
Authority: KR
Inventors: 박영대
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2024-02-19
Also published as: US11011950B2; CN109314420B; KR20170139361A; CN109314420A; WO2017213450A1; US20200313477A1

Abstract

본 발명은 회전축; 상기 회전축을 둘러싸는 요크; 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 홈을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하는 로터 조립체를 제공하여, 요크와 마그넷의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

Description

로터 조립체, 모터 및 이를 포함하는 액츄에이터{Rotor assembly, motor and actuator having the same}

실시예는 로터 조립체, 모터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

액츄에이터는 대상물을 움직이기 위한 장치이다. 액츄에이터는 모터를 포함할 수 있다. 모터는 회전하는 로터 조립체를 포함한다. 로터 조립체는 회전축과 연결되며, 회전축에는 나사산이 형성될 수 있다. 대상물과 연결되는 이동부가 회전축에 나사 결합한다. 회전축이 회전하면, 회전축을 따라 이동부가 직선 왕복 운동하고, 이에 연동하여 대상물이 움직인다.

이때, 회전축에 나사산이 형성되기 때문에 로터 조립체가 회전축에 바로 결합될 수 없다. 이에, 로터 조립체는 나사산이 형성된 회전축 영역을 일정한 거리를 두고 둘러싸는 요크를 포함할 수 있다.

다만, 요크는 경량화 및 가공성으로 인하여 알루미늄이 사용되고 있는데 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다. 이는 알루미늄이 일반 금속 소재에 비하여 비싸기 때문이다. 또한, 알루미늄을 소재로 한 요크의 제조 공법은 생산성이 좋은 프레스 가공을 사용하기 어렵기 때문이다.

둘째, 혐기성 접착제를 사용하는 경우, 소재 특성 상 결합력이 크게 떨어지는 문제점이 있다. 이에 요크의 외주면에 결합하는 마그넷과의 슬립 방지를 위해 별도의 부재를 추가해야 하는 문제점 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0064779(2011.06.15.공개)

실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프레스(Press) 가공을 통해 생산 가능하며, 마그넷과의 결합력을 높이는 요크를 포함하는 로터 조립체, 모터 및 이를 포함하는 액츄에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 요크와, 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 홈을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하는 로터 조립체를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 요크는 상기 회전축에 떨어져 배치되는 몸통부와, 상기 몸통부의 어느 한 측에 형성되어 상기 회전축이 압입되는 결합부와, 상기 몸통부의 다른 한 측에 형성되는 상기 플랜지부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 홈의 형상은 상기 플랜지부의 일부가 절개된 형상일 수 있다.

바람직하게는, 상기 플랜지부의 외경은 상기 마그넷의 외경보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷은 내주면에 형성되어 상기 플랜지부가 안착되는 단턱부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌기는 상기 단턱부에서 돌출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌기의 선단에서 상기 마그넷의 중심까지의 최단 거리는 상기 마그넷의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌기의 단부는 곡면일 수 있다.

다른 실시예는, 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 요크와, 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 단부에 형성되는 단턱부를 포함하고, 상기 단턱부는 돌기가 돌출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 상기 돌기가 삽입되는 홈을 포함할 수 있다.

다른 실시예는 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 요크와, 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 홈을 포함하는 로터 조립체를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷은 단부에 형성되는 단턱부를 포함하고, 상기 단턱부는 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함할 수 있다.

다른 실시예는, 로터 조립체와, 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터 조립체는, 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 요크와, 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 홈을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

다른 실시예는, 모터와, 상기 모터의 회전축을 따라 이동하는 이동부와, 상기 이동부의 위치를 감지하는 센서를 포함하는 제어부를 포함하고, 상기 모터는 로터 조립체를 포함하고, 상기 로터 조립체는, 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 요크와, 상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 요크는 플랜지부를 포함하고, 상기 플랜지부는 홈을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하는 액츄에이터를 제공할 수 있다.

실시예에 따르면, 요크의 플랜지부에 홈과 마그넷에 형성된 돌기를 통해 요크와 마그넷의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 요크의 플랜지부에 홈을 형성시키고, 이에 대응하여 마그넷의 단부에만 돌기를 형성시킴으로써, 결합 구성을 단순화하여 생산성을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 요크의 플랜지부가 안착되는 단턱부가 마그넷의 단부에 형성되고, 그 단부에 돌기를 형성시킴으로써, 결합 구성을 단순화하고, 요크와 마그넷의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 플랜지부를 포함하는 요크를 제조하는데 있어서, 딥 드로잉(deep drawing) 공법과 같은 프레스 가공을 사용할 수 있기 때문에, 생산성을 크게 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 요크를 제조함에 있어서, 일반 금속 소재를 사용할 수 있기 때문에 제조 비용을 절감하는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 요크와 마그넷을 결합하는데 있어서, 요크 전체 중 상대적으로 부피가 작은 플랜지부를 이용함으로써, 제품 무게를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 다르면, 플랜지부의 일부를 절개하여 홈을 형성하기 때문에, 홈 가공으로 인한 제조 공정이 복잡해 지는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 액츄에이터를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 A-A를 기준으로 하는 액츄에이터의 단면도,
도 3은 로터 조립체를 도시한 분해도,
도 4는 로터 조립체의 정면도,
도 5는 도 4의 B-B를 기준으로 하는 로터 조립체의 단면도,
도 6은 요크를 도시한 도면,
도 7은 도 5의 C-C를 기준으로 하는 요크의 단면도,
도 8은 마그넷을 도시한 도면,
도 9는 도 8의 D-D를 기준으로 하는 마그넷의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 액츄에이터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A를 기준으로 하는 액츄에이터의 단면도이다.

실시예에에 따른 액츄에이터는 모터(1)와, 이동부(2)와, 제어부(3)를 포함할 수 있다.

모터(1)는 로터 조립체(10)와 스테이터(20)를 포함할 수 있다.

로터 조립체(10)의 외측에 스테이터(20)가 포함될 수 있다. 로터 조립체(10)는 스테이터(20)와 전기적 상호 작용에 의해 회전한다.

로터 조립체(10)는 회전축(100)과, 요크(200)와, 마그넷(300)을 포함할 수 있다. 회전축(100)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 회전축(100)의 양 단부는 베어링에 의해 지지될 수 있다. 베어링들은 브라켓에 포함될 수 있다. 요크(200)는 회전축(100)에 결합한다. 요크(200)는 회전축(100)과 마그넷(300)을 결합시킨다. 마그넷(300)은 링 형상을 갖는다. 그리고 마그넷(300)은 요크(200)의 외주면에 결합할 수 있다.

스테이터(20)는 로터 조립체(10)의 외측에 배치될 수 있다. 스테이터(20)에는 코일이 감길 수 있다. 스테이터(20)에 감긴 코일은 마그넷(300)과 전기적 상호 작용을 유발하여 로터 조립체(10)의 회전을 유도한다.

이동부(2)는 로터 조립체(10)의 회전축(100)에 나사 결합될 수 있다. 이에, 회전축(100) 회전하면, 이동부(2)는 회전축(100)을 따라 직선 이동한다. 이동부(2)는 브라켓에 의해 직선 이동 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 이동부(2)는 대상물의 기구물과 연결될 수 있다. 여기서 대상물은 차량에 장착되는 헤드램프일 수 있다. 구체적으로 이동부(2)는 헤드램프의 리플렉터에 직접 연결되거나, 링크와 같은 연결부재를 통해 간접적으로 헤드램프의 프레임 또는 리플렉터에 연결될 수 있다. 이동부(2)가 직선 왕복이동함에 따라 헤드램프는 스위블링(swiveling)과 레벨링(leveling)되어 램프의 조사(照射)방향을 변경시킬 수 있다.

이동부(2)는 하부에 센서마그넷(2a)을 포함할 수 있다. 센서마그넷(2a)은 회전축(100)의 축방향으로 N극과 S극이 구분되도록 형성될 수 있다.

제어부(3)는 모터(1)의 구동을 제어한다. 그리고 제어부(3)는 센서마그넷(2a)에 의한 자속변화량을 감지하는 센서(3a)를 포함할 수 있다. 센서(3a)는 홀(Hall)효과를 통해 자기장의 변화를 전압으로 변화시키는 홀센서일 수 있다. 센서(3a)는 센서마그넷(2a)의 아래에서 센서마그넷(2a)을 바라보도록 배치될 수 있다. 이동부(2)가 센서(3a) 위를 지나게 되면, 센서(3a)는 자속변화량을 감지하여, 이동부(2)의 위치를 판단한다.

도 3은 로터 조립체를 도시한 분해도이고, 도 4는 로터 조립체의 정면도이고, 도 5는 도 4의 B-B를 기준으로 하는 로터 조립체의 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 로터 조립체(10)는 회전축(100)의 외측에 요크(200)가 결합한다. 그리고, 요크(200)의 외측에 마그넷(300)이 결합된다. 요크(200)의 내주면에는 회전축(100)이 압입 되며, 요크(200)의 외주면에는 마그넷(300)이 압입 된다. 이때, 요크(200)의 홈(231)이 마그넷(300)의 돌기(310)에 삽입된다. 돌기(310)가 홈(231)에 삽입됨으로써, 요크(200)와 센서마그넷(2a)의 결합력이 크게 증가한다. 특히, 회전 방향으로 홈(231)과 돌기(310)는 상호 구속하기 때문에 마그넷(300)이 요크(200)에서 슬립 되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 요크를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 C-C를 기준으로 하는 요크의 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 요크(200)는, 몸통부(210)와, 결합부(220)와, 플랜지부(230)를 포함할 수 있다. 몸통부(210)와, 결합부(220)와, 플랜지부(230)는 그 형상 및 기능적 특성에 따라 구분되어 설명될 수 있을 뿐, 딥 드로잉(deep drawing) 공정과 밴딩(bending) 공정을 통해 제조되는 서로 연결된 하나의 수단일 수 있다.

몸통부(210)는 원통 형상이다. 몸통부(210)의 외주면에 마그넷(300)이 끼워진다. 몸통부(210)는 내부에 위치한 회전축(100)과 떨어져 위치한다. 회전축(100)의 외주면에 나사산이 형성되기 때문이다.

결합부(220)는 몸통부(210)의 어느 한 측에 형성된다. 결합부(220)는 몸통부(210)보다 내경이 작게 형성되어 회전축(100)이 압입 된다. 결합부(220)는 나사산이 형성되지 않은 회전축(100)의 단부에 결합한다.

플랜지부(230)는 몸통부(210) 다른 측에 형성된다. 플랜지부(230)는 홈(231)을 포함한다. 홈(231)은 플랜지부(230)의 일부가 절개된 형태일 수 있다. 때문에 홈(231)을 가공하기 위한 공정이 단순하다. 또한, 플랜지부(230)의 크기 안에서 홈(231)의 크기가 결정되는 구조이므로, 홈(231) 가공에 따른 제품의 치수 관리가 용이한 이점이 있다. 이러한 홈(231)은 마그넷(300)의 돌기(310)가 삽입되는 부분이다. 요크(200) 전체를 볼 때, 홈(231)은 요크(200)의 끝단에 위치한다.

이러한 요크(200)는 알루미늄 소재를 사용하지 않고, 일반 금속 소재를 딥 드로잉(deep drawing) 공정과 밴딩(bending) 공정을 통해 제작이 가능하다. 때문에 요크(200)를 제조하는데 있어서, 소제 비용 절감과 생산성을 높임으로써, 제품 제조 비용이 크게 절감되는 이점도 있다.

도 8은 마그넷을 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 D-D를 기준으로 하는 마그넷의 단면도이다.

요크(200)의 플랜지부(230)는 마그넷(300)의 단부에 결합될 수 있다. 그리고 플랜지부(230)의 외경(도 7의 D1)은 적어도 마그넷(300)의 외경(D2)보다 작게 형성된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 마그넷(300)은 돌기(310)와 단턱부(320)를 포함할 수 있다.

돌기(310)는 단턱부(320)에서 돌출될 수 있다. 또는 돌기(310)는 마그넷(300)의 단부에서 단턱부(320)가 형성되지 않은 영역에 해당할 수 있다. 마그넷(300)의 단부의 내주면에는 마그넷(300)의 내경(D3)이 확장되는 단턱부(320)가 형성될 수 있다. 요크(200)의 플랜지부(230)는 이러한 단턱부(320)에 안착될 수 있다. 이를 위해 플랜지부(230)의 외경(도 7의 D1)은 단턱부(320)의 외경(D4) 보다 작게 형성될 수 있다.

돌기(310)가 단턱부(320)에 돌출되는 경우, 돌기(310)의 선단에서 마그넷(300)의 중심(C)까지의 최단 거리는 마그넷(300)의 내경(D3) 보다 크게 형성된다. 이는 돌기(310)가 요크(200)의 몸통부(210)에 걸리지 않기 위한 구성이다. 한편, 돌기(310)의 단부는 곡면(311)일 수 있다.

돌기(310)는 마그넷(300) 전체를 볼 때, 마그넷(300)의 끝단에 위치한다. 때문에 결합 구성을 구현하는데 있어서, 마그넷(300)의 가공이 용이하며 제조 공정이 단순해 지는 이점이 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 로터 조립체, 모터 및 이를 포함하는 액츄에이터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 모터
2: 이동부
3: 제어부
10: 로터 조립체
20: 스테이터
100: 회전축
200: 요크
210: 몸통부
220: 결합부
230: 플랜지부
231: 홈
300: 마그넷
310: 돌기

Claims

회전축;
상기 회전축을 둘러싸는 요크;
상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고,
상기 마그넷의 단부의 내주면에는 상기 마그넷의 내경이 확장되는 단턱부가 형성되고,
상기 요크는 외주면에 상기 마그넷이 끼워지는 몸통부와, 상기 몸통부의 일측에 형성되어 상기 몸통부보다 내경이 작게 형성되어 회전축과 접촉하는 결합부와, 상기 몸통부의 타측에 형성되는 플랜지부를 포함하고,
상기 요크는 상기 플랜지부의 일부가 절개된 형태인 홈을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하고,
상기 돌기는 상기 마그넷의 단부에서 상기 단턱부가 형성되지 않은 영역에 해당하되 상기 마그넷의 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에만 배치되고,
상기 플랜지부는 상기 단턱부에 안착되는 로터 조립체.
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 플랜지부의 외경은 상기 마그넷의 외경보다 작은 로터 조립체.
삭제
제1 항에 있어서
상기 돌기는 상기 단턱부에서 돌출되는 로터 조립체.
제6 항에 있어서,
상기 돌기의 선단에서 상기 마그넷의 중심까지의 최단 거리는 상기 마그넷의 내경보다 크게 형성되는 로터 조립체.
제7 항에 있어서,
상기 돌기의 단부는 곡면인 로터 조립체.
삭제
삭제
삭제
삭제
로터 조립체;
상기 로터 조립체의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 로터 조립체는,
회전축;
상기 회전축을 둘러싸는 요크;
상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고,
상기 요크는 플랜지부를 포함하고,
상기 요크는 상기 플랜지부의 일부가 절개된 형태인 홈을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하고,
상기 마그넷의 단부의 내주면에는 상기 마그넷의 내경이 확장되는 단턱부가 형성되고,
상기 요크는 외주면에 상기 마그넷이 끼워지는 몸통부와, 상기 몸통부의 일측에 형성되어 상기 몸통부보다 내경이 작게 형성되어 회전축과 접촉하는 결합부와, 상기 몸통부의 타측에 형성되는 플랜지부를 포함하고,
상기 플랜지부는 홈을 포함하고,
상기 돌기는 상기 마그넷의 단부에서 상기 단턱부가 형성되지 않은 영역에 해당하되 상기 마그넷의 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에만 배치되고,
상기 플랜지부는 상기 단턱부에 안착되는 모터.
모터;
상기 모터의 회전축을 따라 이동하는 이동부;
상기 이동부의 위치를 감지하는 센서를 포함하는 제어부를 포함하고,
상기 모터는 로터 조립체를 포함하고,
상기 로터 조립체는,
회전축;
상기 회전축을 둘러싸는 요크;
상기 요크의 외측에 결합하는 마그넷을 포함하고,
상기 요크는 플랜지부를 포함하고,
상기 요크는 상기 플랜지부의 일부가 절개된 형태인 홈을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 홈에 삽입되는 돌기를 포함하고,
상기 마그넷의 단부의 내주면에는 상기 마그넷의 내경이 확장되는 단턱부가 형성되고,
상기 요크는 외주면에 상기 마그넷이 끼워지는 몸통부와, 상기 몸통부의 일측에 형성되어 상기 몸통부보다 내경이 작게 형성되어 회전축과 접촉하는 결합부와, 상기 몸통부의 타측에 형성되는 플랜지부를 포함하고,
상기 플랜지부는 홈을 포함하고,
상기 돌기는 상기 마그넷의 단부에서 상기 단턱부가 형성되지 않은 영역에 해당하되 상기 마그넷의 일측 단부와 타측 단부 중 일측 단부에만 배치되고,
상기 플랜지부는 상기 단턱부에 안착되는 액츄에이터.