KR20040103893A - 모터감속 기어장치 및 모터 감속기 컨넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 샤프트를 회전하게 구동시키는 전기모터(11), 상기 모터 샤프트 상의 자석(24), 상기 자석(24)에 근접한 홀효과 센서(14)를 구비하는 모터감속 기어장치(10)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 홀효과 센서를 구비하는 컨넥터에 관한 것이다. 본 발명은 자석과 센서 사이의 어떠한 매개부재를 사용하지 않고, 센서에 의한, 전기모터의 동작에 자석의 자기장의 검출을 강화하는 잇점을 제공한다.

Description

모터감속 기어장치 및 모터 감속기 컨넥터{Motor-Reduction Gear Unit And Motor Reducer Connector}

본 발명은 기어감속장치 및 기어모터 컨넥터(connector)에 관한 것이다.

본 발명이 적용되는 모터 또는 기어모터는 모터 속도 및/또는 위치 파라미터(parameters)를 이용하는 제어 시스템과 연계된다. 제어 시스템은 구동 샤프트의 속도 및/또는 위치에 따라 센서에 자기장을 전달하도록 설계된 자석과 연계된 홀효과 센서(Hall effect sensor)로부터 이들 파라미터를 수신한다.

자석은 기어모터의 구동 샤프트상에 장착되고, 홀효과 센서는 제어 시스템 또는 컨넥터에 부착되는 것이 제안되었다; 자속 집속기(flux concentrator)를 형성하는 자속 도체(magnetic flux conductor)가 자석과 센서 사이에 삽입되어 자속이 센서를 향해 안내되게 한다.

이 방안은 자속의 일부가 손실되고 홀효과 센서를 향해 안내되지 않아, 모터 파라미터 검출의 질을 떨어뜨린다는 결점이 있다. 더욱이, 자속 집속기의 설치로 컨넥터의 생산을 더 복잡하게 한다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 회전시에 구동 샤프트를 구동하는 전기모터, 상기 구동 샤프트상의 자석 및 상기 자석에 가까이 있는 홀효과 센서를 구비하는 기어감속장치를 제안한다.

바람직하게, 센서와 자석 사이의 거리는 4㎜이하이다. 유리하게, 센서와 자석 사이의 거리가 2㎜이다.

일 실시예에 따르면, 센서는 전력을 전기모터에 전송하는 컨넥터에 의하여 지지된다. 바람직하게, 상기 컨넥터는 탈착가능하다.

일 실시예에 따르면, 컨넥터는 평면을 정의하는 인쇄회로기판을 구비하고, 상기 센서는 상기 평면에 대해 오프세트(offset)되어 있다.

본 발명은 또한 평면을 정의하는 인쇄회로기판과 홀효과 센서를 구비하고, 상기 센서는 상기 평면에 대해 오프세트되어 있는 기어모터 컨넥터에 관한 것이다. 예를 들어, 홀효과 센서는 컨넥터의 가이드홀(guide hole)에 있다. 유리하게, 상기 컨넥터는 또한 전기 접촉부(electrical contacts)를 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징 및 잇점은, 도면을 참조로 일예로써만 주어진, 본 발명의 실시예에 따른 아래의 상세한 설명에 제시되어 있다.

도 1은 기어감속장치의 횡단면도이고;

도 2 및 도 3은 센서에 의한 자석의 자기장 검출을 도시한 것이다.

모터의 동작 파라미터를 검출하기 위해, 일실시예에서, 본 발명은 홀효과 센서를, 모터의 동작 파라미터와 연계된 자기장의 소스인, 자석 가까이에 두는 것을 목적으로 한다. 홀효과 센서는 상기 센서가 자석과 상기 센서 사이에 매개장치를 사용하지 않고 자기장을 검출할 수 있는 거리에 있다.

도 1은 컨넥터(12)에 연결된 기어모터(10)를 구비하는 기어감속장치(9)를 도시한 것이다.

기어모터(10)는 회전시에 구동 샤프트(15)에 의하여 감속기어(13)를 구동하는 전기모터(11)를 구비한다. 모터(11)는 영구자석(미도시)이 소장되어 있는 케이싱(casing)을 형성하는 스테이터(stator)(17)를 구비하고, 상기 스테이터는 로터(rotor)(19)의 구동 샤프트(15)의 일단(15a)을 베어링(18)으로 지지한다. 상기 스테이터는 공지된 방식으로 적층된 연철판(laminations) 주위로 감긴 권선을 포함한다. 컬렉터(collector)(20)는 로터(19)에 전기적으로 연결되어 있고 모터(11)에 대한 공급전류를 브러쉬(brush)(21)에 의하여 받아들이며, 전류는 공급단자(22)를 통해 모터(11)에 전해진다.

기어모터(10)는 또한, 스테이터(17)에 단단히 고정되고, 도시되지 않은 제 2 베어링 조립물에 의하여 구동 샤프트(15)의 제 2 단부를 지지하는 하우징(housing)(23)을 포함한다. 이러한 제 2 샤프트 단부의 측면에 위치된 구동 샤프트(15)의 부분은 감속기어(13)를 구동하는 웜(worm)을 이루는 쓰레드 로드(thread rod)로서 형성된다.

기어감속장치(10)는 또한 구동 샤프트(15)상에 자석(24)을 구비한다. 자석(24)은 구동 샤프트(15)에 고정되어 상기 구동 샤프트의 운동을 따른다. 따라서 자석(4)에 의하여 발생된 자기장은 샤프트와 전기모터(11)의 운동 특징을 나타낸다. 따라서 자석(4)은 회전시에 샤프트(15)의 회전 속도로 구동된다.

도 1의 실시예에 따르면, 자석(24)은 구동 샤프트(15)상의 자석링이다. 자석(24)의 극성(polarization)은 샤프트(15)의 장축을 가로지른다.

센서(14)는 기어감속장치(10)에 배치되어 샤프트(15)의 속도 및/또는 위치를전하는 자석(24)의 자기장을 검출한다. 따라서 센서(14)는 구동 샤프트(15)의 동작에 대한 정보를 제공한다. 센서(14)는 자석(24) 가까이에 배치되어 상기 센서(14)가 매개장치를 사용하지 않고도 자석(24)의 자기장을 검출할 수 있다는 점에서 센서(14)는 자석(24) 부근에 배치된다. 센서가 자석(24)에 더 가까이 있을수록, 센서에 의하여 자기장을 더 잘 감지할 수 있다. 센서(14)와 자석(24)을 근접시킴으로써, 센서를 통과하는 유효한 자속을 증가시키고 누출로 인한 자기장 손실을 감소하도록, 강한 자기장 소스에서 센서(14)가 자기장을 감지하게 한다. 덜 민감한 홀효과 센서 또는 더 약한 자석이 사용될 수 있다는 것이 잇점이다. 또 다른 잇점은, 기어감속장치의 생산을 더 복잡하게 하는, 자속 집속기(magnetic flux concentrator)와 같은 장치의 사용이 회피되는 것이 잇점이다.

도 2 및 도 3은 센서(4)에 의한 자석(24)의 자기장 검출을 도시한 것이다. 도 2는 2개의 극인 N극과 S극을 갖는 자석(24)을 도시한 것으로, 자기력선들(42)이 한 극에서 다른 극까지 연장되어 있다. 자기력선들(42)은 자석(24)에 가까이 배치된 센서(14)에 의해 검출된다. 도 3은 2개의 N극과 2개의 S극을 갖는 자석(24)을 도시한 것으로, 자기력선들(42)이 하나의 N극에서 하나의 S극까지 연장되어 있다. 자기력선들(42)은 자석(24)에 가까이 배치된 센서(14)에 의해 검출된다.

도 2 및 도 3에서 자석이 더 많은 N극과 S극을 가질수록, 자기장(42)은 더 약해지는 것을 알 수 있다. 다수의 극들을 갖는 자석이 가지는 잇점은 샤프트(15)의 동작 파라미터가 더 정확하게 측정될 수 있다는 것이다. 자석(24) 가까이에 센서(14)가 있음으로 해서 센서는 매개장치 없이 그리고 자기장이 약할 때에도 자기장을 검출할 수 있다. 자석(24)은 일정한 세기로 자기장(42)을 생성하고, 자기장의 방향은 구동 샤프트(15)의 각도 위치에 따라 변하며, 이는 홀효과 센서(14)에 의해 검출된 자기장이 구동 샤프트(15)의 각도 위치의 함수인 것을 의미한다. 따라서 홀효과 센서(14)에 의하여 도출된 전기신호는 구동 샤프트(15)의 속도 및/또는 각도 위치에 대한 정보를 제공하고 모터의 동작이 제어되게 한다.

예를 들어, 센서(14)와 자석(24) 사이 거리는 기껏해야 4㎜이다. 4㎜ 거리에서, 20G 센서는 4극링(four-pole ring)용으로 사용될 수 있다. 바람직하게, 센서(14)와 자석(24) 사이의 거리는 2㎜이다. 이 경우, 20G의 민감도(sensitivity)를 갖는 동일한 센서로, 극들의 수는 6개 까지 증가될 수 있어, 이에 따라 위치 측정에서 증가된 정확도를 제공한다. 자속 집속기를 갖는 방안에 대해서는, 자기장의 약해짐으로 인해 자기장이 센서에 전해지지 않게 되므로, 동일한 민감도와 자석의 동일한 표면 자기장을 갖는 센서의 경우는, 정확한 동작을 위해서 2극 링(bypole ring)만이 허용될 수 있다.

센서(14)는 예를 들어 구동 샤프트(15)의 축을 따르는 자석(24)의 위치에 따라 하우징(23), 공급단자(22) 또는 컬렉터(20)에 고정될 수 있다. 홀효과 센서는 기어감속장치(9)가, 필요에 따라, 기어감속장치가 조립된 때든 조립되지 않은 때든 동일한 표준 기어감속장치상에 장착될 수 있는 것이 잇점이다.

바람직하게, 홀효과 센서(14)는 전기모터(11)에 전력의 전송을 위한 컨넥터(12)에 의하여 지지된다. 이를 위해, 하우징(23)은 센서(14)가 위치되는 가이드홀(41)을 갖는 컨넥터(12)를 지탱하도록 공급단자(22) 부근에 홀(hole)(25)을갖는다. 컨넥터(12)는 전기모터(11)용 제어장치를 위한 인쇄회로기판(26)을 구비할 수 있다. 상기 인쇄회로는 모터(11)에 대한 공급전류를 전송할 수 있다. 전기회로에 의하여 전송된 전류는 분기된 전기 접촉부(32), 즉, 한 단부가 안쪽으로 굽은 2개의 대칭 접촉부를 갖는 가요성 클립(flexible clip)으로 구성되는 접촉부를 지난다.

유리하게, 컨넥터(22)는 탈착가능하다. 컨넥터(12)는 미도시된 종래의 해제가능한 체결구(fastenings)에 의하여 적소에 유지된다. 컨넥터(12)는 다른 제어 전자장치를 갖는 또 다른 컨넥터에 의하여 대치될 수 있는 것이 잇점이다. 센서(14)는 기어모터 하우징(23)에 장착될 필요가 없다는 것이 또 다른 잇점이다. 더욱이, 기어감속장치가 생산될 때 센서에 대한 연결을 제공해야 할 필요가 없어, 생산을 단순화한다.

센서가 탈착가능한 전력전송 컨넥터에 의해 지지된다는 사실은 센서에서의 결점들이 수정되게 하거나 센서의 형태가 컨넥터를 제거함으로써 변경되게 한다. 이런 형태의 탈착가능한 지지는, 센서가 기어모터에 영구적으로 고정되면 더욱 어려워지는, 센서에 의한 자기장의 검출을 최적화하도록 센서의 위치가 컨넥터에 대해 용이하게 조정되거나 재조정될 수 있는 것을 또한 의미한다.

센서(14)는 컨넥터(12)에서 인쇄회로기판(26)상에 장착될 수 있다. 이는 센서(14)에 의하여 자기장을 검출하는 처리 전자장치(processing electronics)(미도시)가 기판(26)에 고정될 수 있게 한다. 인쇄회로기판(26)은 평면(P)을 정의하고, 센서(14)는 상대적으로 상기 평면(P)에 대해 오프세트되어 있다. 이는 센서(14)가기판(26)에 고정되게 하고 자석(24)에 가까이 있게 한다. 센서(14)는 예를 들어 도 1에서 35로 표시된 긴 연결탭에 끼워진다. 탭의 길이는 평면(P)과 자석(24) 사이의 간격에 따라 선택된다. 예를 들어 탭은 길이가 30㎜이다.

본 발명은 또한 이러한 컨넥터(12)에 관한 것이다.

바람직하게, 컨넥터(12)는 해제가능한 체결구(미도시)가 장착되는 케이스(36)를 구비한다. 케이스(36)는 인쇄회로기판(26), 전기 접촉부(32) 및 홀효과 센서(14)를 포함한다. 케이스(36)는 예를 들어 몰딩(moulding)에 의하여 얻어진다. 바람직하게는, 케이스(36)와 개구(25)의 윤곽부 사이의 연결이 밀봉되어 기어모터(10)의 내부가 방수된다; 더욱이, 케이스(36)의 내부와 기어모터(10)의 내부 사이의 밀봉이 또한 바람직하게 유지된다.

센서를 지지하는 탈착가능한 컨넥터의 사용은 기어모터의 구성을 간단히 하기 위해 컨넥터의 모든 연결들이 컨넥터를 향하여 기어모터로부터 오프세트되게 한다.

센서(14)는 케이스(36)와 기어모터(10) 사이의 밀봉을 보장하도록 잇점적으로 케이스(36) 내부의 가이드홀(41)에 있다. 센서(14)는 케이스(36)를 통해 자기장을 검출한다. 케이스(36)는 센서(14)를 보호한다. 센서(14)와 자석(24) 사이의 거리는 센서(14)가 케이스(36)에 수용될 수 있도록 선택되며, 케이스(36)는 자석(24)과 샤프트(25)의 제조 오차를 고려하여 케이스(36)와 자석(24) 사이에 어떠한 접촉 없이 자석(24) 가까이에 두어질 수 있다.

본 발명에 따른 컨넥터는 여러가지 응용에 적합한 하나의 기어모터 구성을제작한다. 기어모터의 표준화는 인쇄회로기판상의 전자장치 및 홀효과 센서의 종류를 바꿈으로써 컨넥터를 변경하는 가능성에 의해 보상된다. 이는 기어감속장치의 제조를 더 간단하고 저렴하게 한다.

Claims (7)

1. 회전시에 구동 샤프트를 구동하는 전기모터(11),

   상기 구동 샤프트상의 자석(24),

   상기 자석(24)에 가까이 있는 홀효과 센서(14), 및

   전력이 상기 전기모터(11)에 전해지기 위한 탈착가능한 컨넥터(12)를 구비하고,

   상기 센서(14)는 컨넥터에(12)에 의하여 지지되는 기어감속장치(10).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서(14)와 자석(24) 사이의 거리가 4㎜이하인 것을 특징으로 하는 기어감속장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 센서(14)와 자석(24) 사이의 거리가 2㎜인 것을 특징으로 하는 기어감속장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 컨넥터(12)는 평면(P)을 정의하는 인쇄회로기판(26)을 구비하고, 상기 센서(14)는 상기 평면(P)에 대해 오프세트되어 있는 것을 특징으로 하는 기어감속장치.
5. 평면(P)을 정의하는 인쇄회로기판(26)과 홀효과 센서(14)를 구비하고, 상기 센서(14)는 상기 평면(P)에 대해 오프세트되어 있는 기어모터 컨넥터(12).
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 홀효과 센서(14)는 컨넥터의 가이드홀에 있는 기어모터 컨넥터.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   전기공급 접촉부(32)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기어모터 컨넥터.