KR20000059364A

KR20000059364A - 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치

Info

Publication number: KR20000059364A
Application number: KR1019990006911A
Authority: KR
Inventors: 김진남
Original assignee: 우석형; 주식회사 신도리코
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-10-05

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

전력을 이용하여 구동력을 제공하는 전력구동장치에 관한 기술임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

하나의 전력구동장치로서 양방향의 구동력을 동시에 제공하며, 하나의 고정자로 두 개의 회전자를 회전하도록 하는 전력구동장치를 가능하게 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

두 개 이상의 코일이 구비된 고정자와; 중심부에 제1구동축이 일체로 고정되며, 영구자석으로 이루어진 제1회전자와; 중심부에 제2구동축이 일체로 고정되며, 영구자석으로 이루어진 제2회전자와; 제1회전자와 제2회전자 각각의 양측에 회전이 자유롭게 고정된 제1 및 제2상면아이들러와 제1 및 제2저면아이들러와; 제1 및 제2회전자의 저면아이들러가 삽입고정되는 결합구와; 내부에 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에 제1구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 상커버; 및 내부에 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에 제2구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 하커버를 구비한 전력구동장치를 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

전력을 이용하여 구동력을 제공하는 전력구동장치에 사용됨.

Description

양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치{STEPPING MOTER}

본 발명은 전력을 이용하여 구동력을 발생시키는 전력구동장치에 있어서, 하나의 전력구동장치에서 양방향 회전력을 동시에 발생시키는 양방향회전 전력구동장치에 관한 것이다.

전력을 사용하여 구동력을 발생시키는 전력구동장치는 일반적으로 전자석의 원리를 이용하여 내부에 위치하는 회전자가 회전하도록 하여, 회전자의 회전력을 이용하여 구동력을 제공하게 되며, 일반적으로 모터라고 불리워 진다.

이러한 전력구동장치 중에서도, 회전방향 및 회전각도를 자유로이 제어할 수 있는 스태핑모터의 경우에는, 직류전원을 제공받아 위치가 고정되어 있는 고정자에 코일을 구성하여 전자기를 발생시키며, 그 내부에는 영구자석으로 구성되어 있는 회전자를 구성하여 상기 코일의 전자기의 극성 변화에 따라 회전자가 회전하게 되어 회전력을 발생시키되 되며, 이를 첨부된 도1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

위치가 고정되어 있는 고정자(1)의 일측에는 2개 이상의 다수개 접속단자(1a), 즉 대부분이 4개 또는 6개의 접속단자(1a)가 일체로 구성되어 있어 콘넥터 등을 통해서 전원선(3)이 연결되어 직류전원을 공급받게 되며, 상기 고정자(1)의 내부에는 에나멜선 등으로 구성된 3개 이상의 코일(2), 즉, 대부분이 8개의 코일(2)을 구성하고 있다.

그리고, 상기 고정자(1)의 내부에는 회전자(4)를 위치시키되, 상기 회전자(4)의 구성을, 외주면이 돌출되어 N극과 S극을 반복되게 구성되는 영구자석을 갖도록 구성된 상회전자(4')와 하회전자(4")를 결합하여 구성하되, 회전속도를 미세하게 제어할 수 있도록 상기 상회전자(4')의 N극과 S극의 돌출된 사이로 상기 하회전자(4")의 S극과 N극이 위치하도록 구성하여 상기 코일(2)에 전기가 흐르면서 발생하는 전자력에 의해서 회전되도록 하며, 상기 회전자(4)의 내부에는 일측으로 연장되게 구성된 구동축(5)을 일체로 구성하므로서 상기 회전자(4)의 회전에 따라 함께 회전하면서 그 회전력을 외부에서 연결하여 사용할 수 있도록 구성한다.

이때, 상기 회전자(4)가 일정한 위치에서 회전운동만을 할 수 있도록 위치고정을 위하여 상기 상회전자(4')와 하회전자(4")의 외측으로 내부에 베어링 등이 내장되어 상기 회전축(5)의 회전에는 부하를 주지 않도록 하는 상면아이들러(6)와 저면아이들러(7)를 일체로 구성하고, 상기 고정자(1)의 일측으로 결합되는 상커버(8)의 내부에 상기 상면아이들러(6)가 삽입되어 위치가 고정되는 아이들러고정홀(8a)과 중앙에 상기 구동축(5)이 삽입되어 외부로 돌출되도록 하는 구동축홀(8b)을 일체로 구성한다.

그리고, 상기 고정자(1)의 타측으로 결합되는 하커버(9)의 내부에는 상기 저면아이들러(7)가 삽입되어 위치가 고정되는 아이들러고정홀(9a)을 일체로 구성하므로서, 상기 상면아이들러(6)와 저면아이들러(7)가 상기 상커버(8)의 아이들러고정홀(8a)과 상기 하커버(9)의 아이들러고정홀(9a)에 삽입되어 위치가 고정되므로서 상기 회전자(4)가 일정한 위치에서 자유로이 회전을 하게 되며, 상기 상커버(8) 또는 하커버(9)의 외주면에 연장된 부분을 형성하여 나사(10) 등의 고정구로 고정한다.

상기와 같이 구성되는 종래의 전력구동장치의 작동과정을 설명하면, 고정자(1)의 일측에 형성된 접속단자(1a)에 연결된 전원선(3)을 통해서 각각의 접속단자(1a)에 순차적으로 전원이 공급되어 지면, 상기 고정자(1)의 내부에 위치하고 있는 코일(2) 중에서 전원이 공급되는 코일(2)에 전자력이 발생되어 영구자석으로 구성되는 회전자(4)를 밀거나 당기게 되며, 이어서, 인접한 접속단자(1a)에 전기가 순차적으로 공급되므로 계속하여 코일(2)의 극성이 변화되면서 자석의 밀고 당기는 힘에 의해서 상기 회전자(4)가 회전을 하게 되며, 상기 접속단자(1a)에 공급되는 전원의 공급순서를 어느방향으로 순차 이어지게 공급하느냐에 따라서 정방향 또는 역방향 회전이 가능하게 되며, 전원의 공급에 따라서 상기 회전자(4)의 회전 각도와 회전속도를 제어하게 된다.

이때, 상기 회전자(4)의 양측에 위치한 상면아이들러(6)와 저면아이들러(7)가 상커버(8)의 아이들러고정홀(8a)과 하커버(9)의 아이들러고정홀(9a)에 각각 위치가 고정되어 있기 때문에 흔들림 없이 자유로이 회전하게 된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 전력구동장치는 하나의 구동축을 구비하고 있기 때문에 한쪽으로만 구동력을 제공하게 되므로서 동시에 양방향의 구동력을 필요로하는 경우에는 대응이 안되며, 하나의 회전자로 구성되어 회전하기 때문에 회전에 따른 진동이 발생되어 소음이 발생하는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 하나의 전력구동장치를 사용하면서 동시에 양방향의 구동력을 제공하므로서 양방향 구동을 필요로 하는 경우에 대응이 가능하며, 동일한 전력을 사용하면서 양방향 구동력을 동시에 제공하므로서 종래보다 두배의 구동력을 제공할 수 있고, 두 개의 회전자가 서로 반대되는 방향으로 회전하게 되므로서 회전에 따른 진동을 상호 상쇄하여 소음이 발생되지 않도록 하며, 하나의 전력구동장치로 두배의 구동력을 구현하므로서 전력구동장치의 크기를 작게할 수 있어 기기의 소형화 대응이 가능한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래의 전력구동장치 구성도,

도 2 는 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치 구성도,

도 3 은 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치의 결합단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 고정자 22 : 코일

23 : 전원선 24 : 제1회전자

25 : 제1구동축 26 : 제1상면아이들러

27 : 제1저면아이들러 28 : 상커버

29 : 결합구 30 : 제2회전자

31 : 제2구동축 32 : 제2상면아이들러

33 : 제2저면아이들러 34 : 하커버

35 : 나사

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 전력을 이용하여 구동력을 발생시키는 전력구동장치에 있어서, 전력을 제공받아 전자기를 발생시키는 두 개 이상의 코일이 구비된 고정자와; 상기 고정자의 내부에, 중심부에 제1구동축이 일체로 고정되고, 상기 코일의 전자기에 따라 회전하도록 영구자석으로 이루어진 제1회전자와; 상기 고정자의 내부에 상기 제1회전자와 반대방향으로 위치하며, 중심부에 제2구동축이 일체로 고정되고, 상기 코일의 전자기에 따라 회전하도록 영구자석으로 이루어진 제2회전자와; 상기 제1회전자와 제2회전자 각각의 상측과 하측에 회전이 자유롭게 고정된 제1 및 제2상면아이들러와 제1 및 제2저면아이들러와; 양측으로 상기 제1회전자와 제2회전자의 저면아이들러가 삽입되어 고정되는 결합구와; 상기 고정자의 일측에 결합되며, 내부에는 상기 제1회전자의 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에는 상기 제1구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 상커버; 및 상기 고정자의 타측에 결합되며, 내부에는 상기 제2회전자의 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에는 상기 제2구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 하커버를 구비하는 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치 구성도이고, 도 3 은 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치의 결합단면도이다.

도면에서 21은 고정자, 22는 코일, 23은 전원선, 24는 제1회전자, 25는 제1구동축, 26은 제1상면아이들러, 27은 제1저면아이들러, 28은 상커버, 29는 결합구, 30은 제2회전자, 31은 제2구동축, 32는 제2상면아이들러, 33은 제2저면아이들러, 34는 하커버, 35는 나사를 각각 나타낸다.

본 발명에 의한 전력을 이용하여 구동력을 발생시키되 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치를 첨부된 도2 내지 도3을 참조하여 상세히 설명한다.

일측으로 전원선(23)을 통해서 전력을 공급받도록 두 개 이상의 접속단자(21a)를 구성하고, 그 내부에는 상기 접속단자(21a)에 각각 연결되어 전기가 통하고 있는 동안에 전자기를 발생시키도록 선이 감겨져 형성된 코일(22)을 두 개 이상 일체로 형성한 고정자(21)의 내부에, 중심부에 일측으로 연장된 제1구동축(25)이 일체로 고정되어 있는 제1회전자(24)를 위치시킨다.

이때, 상기 제1회전자(24)는 종래에서와 같이 상기 코일(22)의 전자기의 변화에 따라서 밀고 당기는 힘이 작용되어 회전하도록 영구자석으로 구성되는 상회전자(24')와 하회전자(24")가 상호 엊갈린 극성을 띄고 있도록 구성되며, 그 상측과 하측에는 위치가 고정된 상태에서 회전이 자유롭도록 베어링 등이 내장되어 있는 제1상면아이들러(26)와 제1저면아이들러(27)를 일체로 구성하고 있다.

그리고, 상기 제1회전자(24)의 하측으로 제2회전자(30)를 위치시키되, 상기 제1회전자(24)와 반대되는 방향이 되도록 위치시키고, 상기 제2회전자(30)의 구성도, 종래에서와 같이 상기 코일(22)의 전자기의 변화에 따라서 밀고 당기는 힘이 작용되어 회전하도록 영구자석으로 구성되는 상회전자(30')와 하회전자(30")가 상호 엊갈린 극성을 띄고 있도록 구성되며, 그 상측과 하측에는 위치가 고정된 상태에서 회전이 자유롭도록 베어링 등이 내장되어 있는 제2상면아이들러(32)와 제2저면아이들러(33)를 일체로 구성하고 있다.

또한, 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)의 사이에는 결합구(29)를 위치시키되, 상기 결합구(29)의 일측에는 상기 제1회전자(24)의 제1저면아이들러(27)가 삽입되어 고정되는 제1저면아이들러고정홀(29a)이 구성되고, 상기 결합구(29)의 타측에는 상기 제2회전자(30)의 제2저면아이들러(33)가 삽입되어 고정되는 제2저면아이들러고정홀(29b)을 구성 하므로서, 상기 결합구(29)에 의해서 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)의 저면 위치가 고정되어 진다.

그리고, 상기 고정자(21)의 일측으로 상커버(28)를 결합고정 시키되, 상기 상커버(28)의 내부에 상기 제1회전자(24)의 제1상면아이들러(26)가 삽입되어 위치고정되는 아이들러고정홀(28a)을 구성하고, 그 중앙에는 상기 제1구동축(25)이 관통하도록 제1구동축홀(28b)을 일체로 구성하며, 상기 고정자(21)의 타측으로는 하커버(34)를 결합고정 시키되, 상기 하커버(34)의 내부에 상기 제2회전자(30)의 제2상면아이들러(32)가 삽입되어 위치고정되는 아이들러고정홀(34a)을 구성하고, 그 중앙에는 상기 제2구동축(31)이 관통하도록 제2구동축홀(34b)을 일체로 구성한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동과정을 설명하면, 고정자(21)의 일측에 형성된 두 개 이상의 접속단자(21a)에 연결된 전원선(23)에 의해서 전력이 공급되며, 상기 각각의 접속단자(21a) 상기 고정자(21)의 내부에 전자기를 발생시키도록 선이 감겨져 구성된 두 개 이상의 코일(22)에 각각 순차적으로 연결되어 있어서, 종래의 방법과 같이 별도로 구성되어 있는 전원공급을 제어하는 제어부(도시되지 않았음)로부터 순차적으로 각각의 접속단자(21a)에 전원이 공급되면 상기 접속단자(21a)에 각각 연결되어 있는 코일(22)에 전기가 흐르면서 전자기를 발생시켜 N극과 S극을 형성하게 된다.

즉, 외주면에 돌출된 부분이 N극과 S극이 상호 엊갈리게 구성되는 상회전자(24', 30')와 하회전자(24", 30")가 코일(22)의 전자기에 의해서 발생되는 N극과 S극에 의해서 상호 밀고 당기게 되며, 상기 코일(22)에 공급되는 전력이 순차 이동하면서 N극과 S극을 연속적으로 발생 및 중지시키므로서 제1회전자(24)와 제2회전자(30)가 연속적으로 회전하게 되며, 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)의 연속적인 회전에 의해서 제1구동축(25)과 제2구동축(31)이 회전하여 구동력을 발생시키게 되며, 상기 제어부(도시되지 않았슴)의 전력공급 순서를 역순으로 하여 상기 접속단자(21a)에 제공하면, 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)의 회전방향이 반대가 되며, 각각의 코일(20)에 대한 전력제공을 통제하므로서 회전 각도의 제어 및 속도제어를 할 수 있다.

이때, 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)가 서로 반대되는 방향으로 대칭되게 위치하고 있기 때문에, 서로 반대방향으로 자력이 작용되어 도3에서와 같이 제1구동축(25)은 도면의 'A'방향으로, 제2구동축(31)은 도면의 'B'방향으로 서로 반대방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 제1회전자(24)의 상측에 일체로 구성되어 있는 제1상면아이들러(26)가 상커버(28)의 내부에 형성되어 있는 아이들러고정홀(28a)에 삽입되어 위치가 고정되고, 하측에 일체로 구성되어 있는 제1저면아이들러(27)가 결합구(29)의 제1저면아이들러고정홀(29a)에 삽입되어 위치가 고정되어 지므로, 상기 제1상면아이들러(26)와 제1저면아이들러(27)의 내부에 있는 베어링 등에 의해서 상기 제1회전자(24)가 자유로이 회전하게 된다.

또한, 상기 제2회전자(30)의 경우에 있어서도, 제2회전자(30)의 상측과 하측에 일체로 구성되어 있는 제2상면아이들러(32)와 제2저면아이들러(33)가 하커버(34)의 내부에 형성된 아이들러고정홀(34a)과 결합구(29)에 형성되어 있는 제2저면아이들러고정홀(29b)에 각각 삽입되어 위치가 고정되어 지므로 상기 제2회전자(30)가 상기 제2상면아이들러(32)와 제2저면아이들러(33)에 지지된 상태에서 베어링 등에 의해 회전운동에 장애를 받지 않고 자유로이 회전하게 된다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 전력구동장치를 고정하는 경우에는 종래에서와 같이 상커버(28) 또는 하커버(34)에 연장된 부분을 구성하여 나사(35) 등의 고정구로서 위치를 고정하면 된다.

따라서, 상기와 같이 구성되어 작동하는 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치는, 그 내부에 두 개 이상의 코일(22)이 구비되어 있는 하나의 고정자(21)를 갖으며, 종래와 동일한 전력을 제공받으면서도 상측과 하측에 위치하는 제1회전자(24)와 제2회전자(30)를 동시에 회전시켜 구동력을 발생시키므로서 양쪽으로 동일한 회전력을 동시에 제공하게 되어, 사무기기의 스태너 이동과 같이 양쪽을 균일한 힘으로 이동시키거나 하는 등의 경우에 매우 유용하게 되며, 상기 제1회전자(24)와 제2회전자(30)가 상호 반대방향으로 회전하게 되므로 회전에 의한 진동의 발생을 상호 상쇄시키게 되어 진동에 의한 소음발생을 억제하게 된다.

또한, 하나의 전력구동장치를 사용하면서 양쪽방향의 구동력을 동시에 제공하므로서 종래 각각의 전력구동장치를 사용하여야 했던 것을 하나의 전력구동장치를 사용하여도 되므로, 원가를 절감하고 및 전력구동장치의 설치공간을 최소화 하므로서 기기의 소형화를 이룰 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치는 종래에서와 같이 내부에 전자기를 형성하는 두 개 이상의 코일이 일체로 구성된 하나의 고정자를 갖으며, 그 내부에 두 개의 회전자를 구성하므로서, 양방향으로 동시에 구동력을 제공할 수 있기 때문에 기기의 대응범위가 넓어지고, 전력 소모에 있어서도 종래와 동일한 전력으로 양방향의 구동력을 동시에 제공하므로서 두배의 구동력을 구현할 수 있으며, 소음에 있어서도 두 개의 회전자가 서로 반대방향으로 회전하면서 각각에 발생하는 진동을 상쇄시켜 소음을 저감시키는 효과를 갖는다.

Claims

전력을 이용하여 구동력을 발생시키는 전력구동장치에 있어서,

전력을 제공받아 전자기를 발생시키는 두 개 이상의 코일이 구비된 고정자;

상기 고정자의 내부에, 중심부에 제1구동축이 일체로 고정되고, 상기 코일의 전자기에 따라 회전하도록 영구자석으로 이루어진 제1회전자;

상기 고정자의 내부에 상기 제1회전자와 반대방향으로 위치하며, 중심부에 제2구동축이 일체로 고정되고, 상기 코일의 전자기에 따라 회전하도록 영구자석으로 이루어진 제2회전자;

상기 제1회전자와 제2회전자 각각의 상측과 하측에 회전이 자유롭게 고정된 제1 및 제2상면아이들러와 제1 및 제2저면아이들러;

양측으로 상기 제1회전자와 제2회전자의 저면아이들러가 삽입되어 고정되는 결합구;

상기 고정자의 일측에 결합되며, 내부에는 상기 제1회전자의 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에는 상기 제1구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 상커버; 및

상기 고정자의 타측에 결합되며, 내부에는 상기 제2회전자의 상면아이들러가 삽입되어 위치가 고정되고, 중앙에는 상기 제2구동축이 관통하는 구동축홀이 일체로 형성된 하커버

를 구비하는 것을 특징으로 하는 양방향 구동력을 제공하는 전력구동장치.