KR20040005362A

KR20040005362A - Step motor

Info

Publication number: KR20040005362A
Application number: KR1020020039883A
Authority: KR
Inventors: 전창근; 이인호; 김영철
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-01-16
Also published as: KR100431414B1

Abstract

PURPOSE: A step motor is provided to miniaturize a structure of the step motor and obtain the high output by increasing an external diameter and a length of a magnet. CONSTITUTION: A step motor includes a shaft(51), a stator(70), and a rotor(60). A plurality of bearings(55,56) are formed around the shaft(51). The stator(70) is installed between the bearings(55,56). The stator(70) includes a plurality of coils and a plurality of inner pole pieces(72-75). The rotor(60) is installed at one side of the shaft(51) to an outer circumference of the stator(70). The rotor(60) includes a magnet(65) in order to be rotated by the mutual action between the rotor(60) and the stator(70). The stator(70) is formed with a stator body(71), the coils, and the inner pole pieces(72-75). The stator body(71) is installed around the shaft(51). The coils are installed around the stator body(71). The inner pole pieces(72-75) are installed at both sides of the coils.

Description

Step Motor

본 발명은 스텝 모터에 관한 것으로서, 특히 마그네트의 외경 및 길이를 증대시켜 고출력이 가능하도록 한 스텝 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepper motor, and more particularly to a stepper motor capable of high output by increasing the outer diameter and length of a magnet.

일반적으로 스텝모터는 사무자동화 기기나 공장자동화 기기 등과 같이 위치의 정밀도와 자기절연이 중요시되는 제품에 사용된다.In general, step motors are used in products where positional accuracy and magnetic insulation are important, such as office automation equipment or factory automation equipment.

도 1은 종래 스텝 모터의 일례가 도시된 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional step motor.

도 1에 도시된 스텝 모터는 샤프트(1)의 중앙부 둘레에 마그네트(2)가 고정되어 회전체인 로터를 구성하게 된다.In the step motor shown in FIG. 1, the magnet 2 is fixed around the central portion of the shaft 1 to form a rotor which is a rotating body.

상기 마그네트(2)를 중심으로 양쪽에는 각각 제1 스테이터 내측 부재(4) 및 외측 부재(3)와, 제2 스테이터 내측 부재(6) 및 외측 부재(5)가 위치되어 양측 스테이터를 구성하게 되고, 상기 양측 스테이터는 원통형상의 고정 부재(9)를 통해 상호 고정된다.The first stator inner member 4 and the outer member 3 and the second stator inner member 6 and the outer member 5 are positioned on both sides of the magnet 2 to form both stators. The two side stators are fixed to each other through a cylindrical fixing member 9.

상기 스테이터 내측 부재(4, 6)와 외측 부재(3, 5) 내에는 제1 코일(10)과 제2 코일(11)이 각각 구비된다. 또한 양측 스테이터와 샤프트(1) 사이에는 상대 운동이 가능하도록 베어링(7, 8)이 각각 구비된다.The first coil 10 and the second coil 11 are provided in the stator inner members 4 and 6 and the outer members 3 and 5, respectively. In addition, bearings 7 and 8 are provided between the two stator and the shaft 1 to allow relative movement.

상기와 같은 종래 기술의 스텝 모터는 마그네트(2)의 외경이 증대된 구조로 이루어지고, 이로 인하여 통상 마그네트의 반경 방향에 배치되는 스테이터가 양쪽 길이 방향에 배치되는 구조를 이룬다.The step motor of the prior art as described above has a structure in which the outer diameter of the magnet 2 is increased, and thus, a stator disposed in the radial direction of the magnet is usually arranged in both longitudinal directions.

따라서, 상기 스텝 모터는 마그네트(2)의 플럭스 형성은 약화될 수 있지만 이것에 비해 마그네트(2)의 모멘트가 더 크게 발생되기 때문에 전체적인 모터의 출력은 커지게 되나, 마그네트(2)의 길이가 작기 때문에 모터 성능 향상에 큰 효과를 얻기 어려운 문제점이 있다.Therefore, the step motor can weaken the flux formation of the magnet 2, but the moment of the magnet 2 is greater than that, so the output of the overall motor is increased, but the length of the magnet 2 is small. Therefore, there is a problem in that it is difficult to obtain a great effect on improving the motor performance.

도 2는 종래 스텝 모터의 다른 예가 도시된 종단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 스텝 모터의 폴 피스가 도시된 횡방향 단면도이다.FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another example of a conventional step motor, and FIG. 3 is a lateral cross sectional view showing a pole piece of the step motor shown in FIG.

도 2에 도시된 스텝 모터는 샤프트(20)와 일체로 회전하는 마그네트(21)의 양쪽에 각 코일(25, 26)들이 보빈(23, 24)에 권선되어 위치되고, 상기 각 보빈(23, 24)의 외측에는 원통 구조를 갖는 프레임(27)이 상기 샤프트(20)에 베어링을 사이에 두고 설치된다.In the step motor shown in FIG. 2, coils 25 and 26 are wound around bobbins 23 and 24 on both sides of the magnet 21 which rotates integrally with the shaft 20. Outside the 24, a frame 27 having a cylindrical structure is provided with a bearing interposed therebetween.

특히, 상기 보빈(25, 26)과 샤프트(20) 사이에는 내부 요크(29)들이 구비되는 바, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 내부 요크(29)와 상기 프레임(27)에는 돌기 모양과 홈 모양의 폴 티스(pole teeth)(29a, 27a)들이 상호 엇갈리게 형성된다.In particular, an inner yoke 29 is provided between the bobbins 25 and 26 and the shaft 20, and as shown in FIG. 3, the inner yoke 29 and the frame 27 have protrusions and grooves. Shaped pole teeth (29a, 27a) are formed to cross each other.

따라서, 상기 스텝 모터는 상기 코일(25, 26)에 전원이 인가되면 내부 요크(29)에 형성된 폴 티스(29a)에 N, S 극이 연속하여 발생하면서 상기 프레임(27)의 폴 티스(27a)와의 상호 작용에 의해 회전력이 생성되어 상기 마그네트(21) 및 샤프트(20)가 회전하게 된다.Therefore, when the power is applied to the coils 25 and 26, the step motor generates the pole teeth 27a of the frame 27 while the N and S poles are continuously generated in the pole teeth 29a formed in the inner yoke 29. The rotation force is generated by interaction with) so that the magnet 21 and the shaft 20 rotates.

그러나, 상기 스텝 모터는 프레임(27)의 폴 티스(27a)와 내부 요크(29)의 폴 티스(29a)의 형상이 다르기 때문에 원하는 토크 파형을 발생시키기 어려우며, 코킹 토크 또한 커지게 되는 문제점이 발생된다.However, since the shape of the pole teeth 27a of the frame 27 and the pole teeth 29a of the inner yoke 29 are different from each other, it is difficult to generate a desired torque waveform, and the coking torque also becomes large. do.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마그네트의 외경 및 길이를 증대시킴으로써 모터 구조를 소형화하면서도 고출력을 얻을 수 있는 스텝 모터를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a step motor which can obtain a high output while miniaturizing the motor structure by increasing the outer diameter and length of the magnet.

도 1은 종래 스텝 모터의 일 예가 도시된 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional step motor;

도 2는 종래 스텝 모터의 다른 예가 도시된 단면도,2 is a cross-sectional view showing another example of a conventional step motor;

도 3은 도 2에 도시된 스텝 모터의 횡단면도,3 is a cross-sectional view of the step motor shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터가 도시된 단면도,4 is a cross-sectional view showing a step motor according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 한 쌍의 이너 폴 피스의 폴 티스가 배치된 구조를 보인 도면이다.5 is a view showing a structure in which the pole teeth of the pair of inner pole pieces according to the present invention are arranged.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

51 : 샤프트 55, 56 : 베어링51: shaft 55, 56: bearing

60 : 로터 61 : 로터 하우징60: rotor 61: rotor housing

65 : 마그네트 70 : 스테이터65: magnet 70: stator

71 : 스테이터 바디 72 ,73, 74, 75 : 이너 폴 피스71: stator body 72,73, 74, 75: inner pole piece

72a ,73a , 74a, 75a : 폴 티스 78 : 플랜지부72a, 73a, 74a, 75a: Foltis 78: Flange

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 스텝 모터는, 샤프트와; 상기 샤프트의 둘레에 베어링을 사이에 두고 상대 운동이 가능하게 위치되며, 복수의 코일들 및 이너 폴 피스들이 구비된 스테이터와; 상기 샤프트에 일측에서 상기 스테이터의 외주 방향에 길게 위치되도록 연결되며, 상기 이너 폴 피스의 외경쪽에 위치되어 상기 스테이터와의 상호 작용에 의해 회전하도록 마그네트가 구비된 로터; 로 구성된 것을 특징으로 한다.Step motor according to the present invention for realizing the above object is a shaft; A stator positioned around the shaft so as to allow relative movement and having a plurality of coils and inner pole pieces; A rotor connected to the shaft so as to be positioned in an outer circumferential direction of the stator at one side, and positioned at an outer diameter side of the inner pole piece and provided with a magnet to rotate by interaction with the stator; Characterized in that consisting of.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 한 쌍의 이너 폴 피스의 폴 티스가 배치된 구조를 보인 도면이다.4 is a cross-sectional view showing a step motor according to the present invention, Figure 5 is a view showing a structure in which the pole teeth of the pair of inner pole pieces according to the present invention is arranged.

본 발명에 따른 스텝 모터는, 도 4를 참고하면, 샤프트(51)와, 상기 샤프트(51)의 둘레에 베어링(55, 56)을 사이에 두고 상대 운동이 가능하게 위치되는 스테이터(70)와, 상기 샤프트(51)에 일측에서 상기 스테이터(70)의 외주 방향에 길게 위치되도록 연결되어 상기 스테이터(70)와의 상호 작용에 의해 회전하는 로터(60)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the step motor according to the present invention includes a shaft 51 and a stator 70 positioned relative to the shaft 51 with bearings 55 and 56 therebetween so that relative movement is possible. The rotor 51 is connected to the shaft 51 so as to be positioned in the outer circumferential direction of the stator 70 at one side thereof and rotates by interaction with the stator 70.

상기 스테이터(70)는 원통 구조로 이루어져 상기 샤프트(51)의 둘레에 메탈 베어링(55, 56)을 사이에 두고 위치되어 스테이터 바디(71)와, 상기 스테이터 바디(71)의 둘레면에 구비되는 두 개의 코일(76, 77)과, 상기 각 코일(76, 77)의 양측에 각각 구비되는 이너 폴 피스(72, 73, 74, 75)로 구성된다.The stator 70 has a cylindrical structure and is positioned around the shaft 51 with the metal bearings 55 and 56 interposed therebetween to be provided on the stator body 71 and the circumferential surface of the stator body 71. It consists of two coils 76, 77 and inner pole pieces 72, 73, 74, 75 provided on both sides of the coils 76, 77, respectively.

여기서, 상기 스테이터 바디(71)는 일측 둘레에 원주 방향으로 돌출되어 모터 케이스 등에 고정되도록 플랜지부(78)가 형성된다.Here, the stator body 71 is protruded in the circumferential direction around one side, the flange portion 78 is formed to be fixed to the motor case or the like.

상기 2 개의 코일(76, 77)은 축방향으로 일정 거리 이격되게 위치된다.The two coils 76, 77 are positioned at a distance apart in the axial direction.

상기 이너 폴 피스(72, 73, 74, 75)는 그 절단면이 상기 스테이터 바디(71) 둘레에서 'ㄷ' 또는 'ㄴ'자 구조를 갖도록 형성된다.The inner pole pieces 72, 73, 74, and 75 are formed such that their cut surfaces have a 'c' or 'b' shape around the stator body 71.

이와 같은 이너 폴 피스(72, 73, 74, 75)는 상기 2개의 코일(76, 77)을 중심으로 두 쌍으로 서로 마주하도록 위치되고, 상기 코일(76, 77)을 중심으로 각 쌍의 이너 폴 피스(72, 73)(74, 75)는 후술할 마그네트(65) 쪽에 상호 마주하는 방향으로 도 5에 도시된 바와 같이 폴 티스(72a, 73a)(74a, 75a)가 돌출된다.These inner pole pieces 72, 73, 74, 75 are positioned to face each other in two pairs about the two coils 76, 77, and each pair of inners about the coils 76, 77. The pole pieces 72, 73 and 74, 75 protrude from the teeth 72a, 73a, 74a, 75a in a direction facing each other toward the magnet 65, which will be described later.

이와 같은 이너 폴 피스들(72, 73, 74, 75)은 상기 2개의 코일(76, 77) 양측에 각각 위치되고, 상기 각 쌍의 이너 폴 피스들(72, 73)(74, 75)은 모터의 스텝 각도 변위가 가능하도록 각 폴 티스(72a, 73a)(74a, 75a)가 일정한 각도로 회전되어 상호 교차된 구조로 배치된다.These inner pole pieces 72, 73, 74, 75 are located on both sides of the two coils 76, 77, respectively, and the pair of inner pole pieces 72, 73, 74, 75 are Each pole teeth 72a, 73a, 74a, 75a are rotated at a predetermined angle and arranged in a mutually intersecting structure so as to enable a step angle displacement of the motor.

상기 로터(60)는 가운데 부분이 상기 샤프트(51)에 고정되는 동시에 외측 둘레면이 상기 스테이터(70)의 둘레에 위치되는 원통 구조로 이루어진 로터 하우징(61)과, 상기 로터 하우징(61)의 외측 둘레면의 내부에 상기 스테이터(70)와 마주하도록 구비되는 마그네트(65)로 구성된다.The rotor 60 has a rotor housing 61 having a cylindrical structure in which a center portion thereof is fixed to the shaft 51 and an outer circumferential surface thereof is positioned around the stator 70, and the rotor housing 61 of the rotor housing 61. It consists of a magnet (65) provided to face the stator (70) inside the outer peripheral surface.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스텝 모터의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the step motor according to the present invention configured as described above are as follows.

상기 스테이터(70)의 두 개의 코일(76, 77)에 전원이 인가되면, 코일(76, 77) 양측의 이너 폴 피스들(72, 73, 74, 75)에 형성된 폴 티스(72a, 73a)(74a,75a)에 N, S 극이 연속하여 발생하면서 상기 로터(60)의 마그네트(65)와의 상호 작용에 의해 상기 로터 하우징(61)에 회전력이 생성된다.When power is applied to the two coils 76 and 77 of the stator 70, the pole teeth 72a and 73a formed on the inner pole pieces 72, 73, 74 and 75 on both sides of the coils 76 and 77. While the N and S poles are continuously generated at 74a and 75a, the rotational force is generated in the rotor housing 61 by the interaction with the magnet 65 of the rotor 60.

이때, 상기 로터 하우징(61)에 연결되어 고정된 샤프트(51)가 로터(60)와 함께 회전하게 된다.At this time, the shaft 51 connected to the rotor housing 61 is fixed to rotate together with the rotor 60.

여기서, 상기 마그네트(65)는 이너 폴 피스(72, 73, 74, 75)의 외경에 배치되므로 회전 중심인 상기 샤프트(51)로부터 거리가 증대되고, 상기 스테이터(70)의 외경바깥쪽에 위치되므로 전체적인 길이를 증가시킬 수 있게 됨으로써 모터의 고출력 고토크를 얻을 수 있게 된다.Here, since the magnet 65 is disposed at the outer diameter of the inner pole pieces 72, 73, 74, 75, the distance from the shaft 51, which is the center of rotation, is increased, and is located outside the outer diameter of the stator 70. It is possible to increase the overall length to obtain a high output high torque of the motor.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 스텝 모터는 스테이터의 외측에 마그네트가 배치되도록 구성되어 있기 때문에 마그네트의 외경이 증대되어 출력 향상을 도모할 수 있고, 마그네트의 전체 길이도 종래 기술에 비하여 크게 할 수 있으므로 모터를 소형화시키면서도 모터의 출력을 더욱 향상시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.Since the step motor according to the present invention configured and operated as described above is configured such that the magnet is arranged outside the stator, the outer diameter of the magnet can be increased to improve output, and the total length of the magnet is also significantly larger than that of the prior art. As a result, the motor can be miniaturized and the output of the motor can be further improved.

Claims

A shaft;

A stator positioned around the shaft so as to allow relative movement and having a plurality of coils and inner pole pieces;

A rotor connected to the shaft so as to be positioned in an outer circumferential direction of the stator at one side, and positioned at an outer diameter side of the inner pole piece and provided with a magnet to rotate by interaction with the stator;

Step motor, characterized in that consisting of.

The method of claim 1,

The stator has a cylindrical structure and is composed of a stator body positioned around the shaft, a plurality of coils provided on the circumferential surface of the stator body, and inner pole pieces provided on both sides of the respective coils. Step motor.

The method of claim 2,

The coil is composed of two step motor, characterized in that positioned in the axial direction spaced apart.

The method of claim 2 or 3,

The inner pole piece is a step motor, characterized in that the pole teeth protrude in a direction facing each other about the coil.

The method of claim 4, wherein

The inner pole pieces are respectively provided on both sides of the two coils, and each pair of inner pole pieces is a step motor, characterized in that each pole teeth are rotated at a predetermined angle so as to enable a step angle displacement of the motor.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The rotor is a rotor housing having a cylindrical structure in which a center portion thereof is fixed to the shaft and an outer circumferential surface is positioned around the stator, and a magnet provided to face the stator in the outer circumferential surface of the rotor housing. Step motor, characterized in that configured.