KR200153639Y1 - 모터 - Google Patents

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KR200153639Y1 KR2019960045594U KR19960045594U KR200153639Y1 KR 200153639 Y1 KR200153639 Y1 KR 200153639Y1 KR 2019960045594 U KR2019960045594 U KR 2019960045594U KR 19960045594 U KR19960045594 U KR 19960045594U KR 200153639 Y1 KR200153639 Y1 KR 200153639Y1
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Abstract

본 고안은 모터에 관한 것으로서, 본 고안의 목적은 베어링과 중심축의 마찰을 감소시키고, 모터를 가동하기 위해 소비되는 소비전류를 저감시키는 모터를 제공하는데 있다.
본 고안에 따른 모터(100)에서 중심축(130)의 상면과 스러스트 베어링(122)이 점접촉되도록 중심축(130)의 상부에 구형상의 곡면부(133)가 형성되고, 스러스트 베어링(133)에서 곡면부(133) 정상부위를 향해 돌출된 점접촉부(140)가 마련된다.
따라서, 중심축(130)과 베어링(120)사이의 접촉면적을 감소하여 마찰을 감소시키고 회전을 원활하게 하여 소비전류를 감소시키는 이점이 있다. 또한, 점접촉으로 인해 회전초기에나 정지무렵의 접촉으로 중심축(130)의 마모를 방지하는 이점이 있다.

Description

모터
본 고안은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자부품에 사용되는 모터 등에 사용되는 소형의 베어링 구조를 개선하여 회전이 원활한 모터에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전 또는 왕복운동을 하는 축을 지지하고, 이러한 운동을 원활하게 시키는 장치로, 축에 작용하는 하중의 방향에 따라 레이디얼 베어링(radial bearing), 스러스트 베어링(thrust bearing) 등이 있다. 이러한 베어링 중 레이저 스캐닝 장치 등의 전자제품에는 미세한 회전을 요하면서 소형의 베어링을 요구하는데, 레이저 스캐닝 장치(LASER Scannign Unit)는 2차원의 화면이나 인쇄된 데이터를 광학적으로 주사(走査)하여 아나로그나 디지털 신호를 발생함으로써 화상 등을 통해 재현해 내는 장치로, 이러한 종래 레이저 스캐닝 장치의 내부구조는 도 1에 도시한 바와 같다.
이에 도시한 바와 같이, 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 모아 평행한 레이저 광선으로 바꾸어 주는 시준렌즈(2)가 마련된다. 이러한 평행광선으로 선형의 상이 만들어지도록 모터(10)에 의해 회전하는 다면경(polygon mirror,4)이 마련되며, 다면경(4)과 시준렌즈(2)사이에는 다면경(4)에 선형의 상을 만들기 위해 원통렌즈(3)가 설치된다.
그리고, 다면경(4)에서 반사된 광선을 이용하여 인쇄정보 패턴을 기록하는 매체로 감광드럼(5)이 마련되는데, 이 다면경(4)과 감광드럼(5)사이에는 원환체렌즈(6), 수평동기경(7), 검지센서(8), 반사경(9) 등이 순차적으로 마련되어 있다. 우선, 레이저 광선이 다면경(4)에 의해 감광드럼(5)의 축방향과 일치되도록 등선속도로 이동되면서 원환체렌즈(6)에 의해 초점이 맺혀지고, 반사경(9)에 의해 감광드럼(4)의 원하는 위치로 반사된다. 이 때, 감광드럼(4) 위의 시작위치를 벗어난 광선이 수평동기경(7)에 반사되어 검지센서(8)에 입력됨으로써 감광드럼(5)에 시작위치를 일치시킨다.
한편, 다면경(4)을 회전시키는 모터(10)는 도 2a에 도시한 바와 같이, 상부가 개방된 원통상의 프레임(11)내에 안착된다. 이러한 프레임(11)의 내부에는 구동부(12)가 마련되고, 이 구동부(12)는 프레임(11)의 내주면에 설치된 고정자(12a)와, 프레임(11)의 중심에 축설된 중심축(13) 둘레로 고정자(12a) 내측과 대향되어 상호작용하는 회전자(12b)를 구비한다. 이 회전자(12b)가 중심축(13)을 중심으로 원활하게 회전될 수 있도록 중심축(13)의 둘레에는 베어링(20)이 설치된다. 이 베어링(20)은 중심축(13)의 외주면에 설치되어 레이디얼 하중을 지지하는 원통상의 저널 베어링(22)과 저널 베어링(22)의 상부에 중심축(13) 상면과 접하도록 설치된 스러스트 베어링(21)을 구비한다. 이 가운데 저널 베어링(22)은 외주면에 지지테(22a)가 형성되어 외주면에 설치된 다면경(4)을 지지하고, 베어링(22)의 내부에 삽입되어 있는 중심축(13) 부위는 저널부(13a)가 된다. 이 저널부(13a)의 외주면에는 회전자(21)의 회전에 따라 흡입되는 공기를 이용하여 적절한 공기압으로 윤활작용을 할 수 있도록 헤링본 그루브(13b)가 형성되고, 스러스트 베어링(21)의 하면에는 스파이럴 그루브(21a)가 형성된다.
이와 같이 구성된 모터(10)에 전원이 인가되면, 자기 반발력에 의하여 회전자(12b)가 회전하게 된다. 회전자(12b)가 회전하게 되면, 이와 결합되어 있는 저널 베어링(22)과 다면경(4)도 함께 회전하면서 다면경(4)은 이에 입사된 광선을 반사경(9)으로 반사한다. 이 때, 회전초기에는 스러스트 베어링(21)과 중심축(13)의 상면이 접하여 회전하다가 스파이럴 그루브(21a)에 의해 공기가 유입되면서 회전자(12b)는 부상하여 회전하게 된다.
한편, 이상의 모터 구조외에도 베어링부위를 제외하고는 구성이 동일한 또다른 형태의 종래 모터는 도 2b에 도시한 바와 같다. 이에 도시한 바와 같이, 베어링과 중심축부위를 제외하고는 구성이 동일하며, 앞서 언급한 종래 모터와 상이한 점은 중심축 저널부(13a)의 상면에 라운딩된 피벗부(13c)가 형성되어 있는 점이다. 그리고, 상부에는 이를 지지하는 판상의 스러스트 베어링(21')이 설치되어 회전초기에나 정지시에 피벗부(13c)와 접하여 회전하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 베어링은 마찰면적이 넓어 마찰이 크기 때문에 회전초기에나 정지무렵에는 회전이 원활하지 못할 뿐만 아니라, 후자의 모터 또한, 피벗부가 완만한 곡면으로 되어 있어 이와 접하는 스러스트 베어링과 점접촉을 하게 된다. 이로 인해 진동 및 소음이 발생하게 되고, 또한, 마찰이 크기 때문에 중심축의 상면은 마모가 많이 발생되는 문제가 있다.
본 고안의 목적은 베어링과 중심축의 마찰을 감소시키고, 모터를 가동하기 위해 소비되는 소비전류를 저감시키는 모터를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 레이저 스캐닝 장치를 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 종래 모터의 구조를 보인 측단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 레이저 스캐닝 장치를 개략적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 고안에 따른 모터의 구조를 보인 측단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 모터 120 : 베어링 121 : 저널 베어링
122 : 스러스트 베어링 122a : 홈 130 : 중심축
133 : 곡면부 133a : 스파이럴 그루브 140 : 점접촉부
본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 프레임 중심에 고정된 중심축, 중심축 외주면에 설치된 저널 베어링, 저널 베어링의 상부에 설치되는 스러스트 베어링, 중심축의 둘레에 고정된 고정자, 고정자와의 전자기적 작용으로 저널 베어링과 함께 회전하는 회전자를 구비한 모터에 있어서, 중심축의 상단부는 곡면부가 형성되며, 스러스트 베어링에는 곡면부와 점접촉되도록 돌출된 적어도 하나이상의 점접촉부가 마련된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 고안이 적용되는 일반적인 레이저 스캐닝 장치(LASER Scanning Unit)는 도 3에 도시한 바와 같이, 데이터에 따라 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 모아 평행한 레이저 광선으로 바꾸어 주는 시준렌즈(collimate lens,2)가 마련된다. 이러한 평행광선으로 선형의 상이 만들어지도록 모터(100)에 의해 회전하는 다면경(polygon mirror,4)이 마련되며, 다면경(4)과 시준렌즈(2)사이에는 다면경(4)에 선형의 상을 만들기 위해 원통렌즈(cylindrical lens,3)가 설치된다.
그리고, 원통렌즈(3)에서 다면경(4)을 거쳐 나온 광선을 이용하여 인쇄정보 패턴을 기록하는 매체로 감광드럼(5)이 마련되는데, 이 다면경(4)과 감광드럼(5)사이에는 원환체렌즈(6), 수평동기경(7), 검지센서(8), 반사경(9) 등이 순차적으로 마련되어 있다. 이 가운데 감광드럼(5)으로 다면경(4)에 의해 등선속도로 이동되는 광선이 감광드럼(5)에 초점을 맺히기 위해 원환체렌즈(6)를 설치하고, 그리고, 이 광선이 감광드럼(5)의 원하는 위치로 반사되도록 반사경(9)이 설치된다. 또한, 감광드럼(5)위의 시작위치를 일치시키기 위해 수평동기경(7)과 검지센서(8)가 사용된다.
이와 같이 구성된 레이저 스캐닝 장치는 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 시준렌즈(2)를 거치면서 평행한 광선으로 보내며, 이 광선은 원통렌즈(3)를 통과하면서 시준렌즈(2)에서 평행하게 나온다. 이러한 광선중 직각방향의 광선은 다면경(4)에 집광되고, 수평방향의 광선은 그대로 투과되어 다면경(4)에 선형의 상을 형성한다. 또한, 이러한 과정에서 나온 레이저 광선이 다면경(4)에 의해 감광드럼(5)의 축방향과 일치되도록 등선속도로 이동되면서 원환체렌즈(6)에 의해 초점이 맺혀지고, 반사경(9)에 의해 감광드럼(5)의 원하는 위치로 반사된다. 이 때, 감광드럼(5)위의 시작위치를 벗어난 광선이 수평동기경(7)에 반사되어 검지센서(8)에 입력됨으로써 감광드럼(5)상에 시작위치를 일치시킬 수 있다.
한편, 다면경(4)을 회전시키는 모터(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 원통상의 프레임(101) 중심에 설치된 중심축(130) 둘레에 마련되어 회전한다. 이러한 프레임(101)내에는 구동부(110)가 마련되고, 구동부(110)는 프레임(101)의 내주면에 고정된 고정자(111), 고정자(111)와 상호작용하여 회전하는 회전자(112)를 구비한다. 그리고, 중심축(130)에 대해 이들의 회전이 원활하도록 베어링(120)이 마련된다. 베어링(120)은 원통형상으로 형성되어 중심축(130)의 외주면을 지지하고, 그 외주면에 지지테(121a)가 형성되어 다면경(4)을 지지하는 저널 베어링(121), 이 저널 베어링(121)의 개방된 상부에 설치되어 중심축(130)의 상부와 접하는 스러스트 베어링(122)을 구비한다. 이들 베어링(120)에 삽입되어 있는 중심축(130) 부위는 저널부(131)가 된다. 저널 베어링(121)의 내주면에 대향되는 저널부(131)의 외주면부위에는 헤링본 그루브(132)가 형성된다.
그리고, 본 고안의 특징적인 부분으로 저널부(121)의 상부는 곡면부(133)로 구성되며, 이는 구형상을 갖는다. 또한, 스러스트 베어링(122)의 하면은 이에 상응한 구형상의 홈(122a)이 형성되고, 이 곡면부(133)의 정상부위를 향해 돌출되도록 스러스트 베어링 (122)중심에 설치된 점접촉부(140)가 마련된다. 이 점접촉부(140)는 적어도 하나이상 마련될 수 있으며, 이 점접촉부(140)는 봉형상으로 스러스트 베어링(122)에 내설되어 단부가 라운딩형성되어 구형상의 곡면부(133)와 접하였을 때 점접촉이 되어 마찰면적을 감소시킬 수 있다. 그리고, 점접촉부(140)는 세라믹재질로 하여 마모가 잘 되지 않는다. 또한, 구형상의 홈(122a)과 곡면부(133)사이에 공기층을 형성하여 윤활작용을 할 수 있도록 나선형상의 스파이럴 그루브(133a)가 형성된다.
이와 같이 구성된 모터(100)에 전원이 인가되면 고정자(111)와의 상호작용으로 회전자(112)가 회전하게 되고, 다면경(4)과 베어링(120)도 함께 회전한다. 이 때, 저널부(131)의 외면에 형성된 그루브들에 의해 중심축(130)과 베어링(120)사이에 흡입된 공기들에 의해 적정한 공기압이 작용하여 소정간격 이격되어 회전하게 되고, 회전자(112)와 베어링(120)은 회전하면서 부상하게 된다. 특히, 스러스트 베어링(122)의 점접촉부(140)와 곡면부(133)는 초기 회전무렵이나 정지할 무렵에 서로 접해있지만 이들은 접접촉되어 마찰이 적고, 원활하게 회전할 수 있다.
본 고안에 따른 모터에서 중심축의 상면과 스러스트 베어링이 점접촉되도록 중심축의 상부에 구형상의 곡면부가 형성되고, 스러스트 베어링에서 곡면부 정상부위를 향해 돌출된 점접촉부가 마련된다.
따라서, 중심축과 베어링사이 접촉면적을 감소하여 마찰을 감소시키고 회전을 원활하게 하여 소비전류를 감소시키는 이점이 있다. 또한, 점접촉으로 인해 회전초기에나 정지무렵의 접촉으로 중심축의 마모를 방지하는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 프레임 중심에 고정된 중심축, 상기 중심축 외주면에 설치된 저널 베어링, 상기 저널 베어링의 상부에 설치되는 스러스트 베어링, 상기 중심축의 둘레에 고정된 고정자, 상기 고정자와의 전자기적 작용으로 저널 베어링과 함께 회전하는 회전자를 구비한 모터에 있어서,
    상기 중심축(130)의 상단부는 곡면부(133)가 형성되며, 상기 스러스트 베어링(122)에는 상기 곡면부(133)와 점접촉되도록 돌출된 적어도 하나이상의 점접촉부(140)가 마련된 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면부(133)는 구형상으로 형성되고, 상기 스러스트 베어링(122)의 하면에는 상기 곡면부(133)의 상부 형상을 따라 구형상으로 이루어진 홈(122a)이 형성되고, 상기 홈(122a)에 대향되는 상기 곡면부(133)의 외면에는 다수개의 나선형상의 그루브(133a)가 형성된 것을 특징으로 하는 모터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 점접촉부(140)는 상기 스러스트 베어링(122)에 내설된 봉형상이며, 단부가 라운딩된 것을 특징으로 하는 모터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 점접촉부(140)는 세라믹재질로 된 것을 특징으로 하는 모터.
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