KR20060080862A

KR20060080862A - 스테핑 모터

Info

Publication number: KR20060080862A
Application number: KR1020050130678A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가사하라
Original assignee: 니덱 코팔 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-07-11
Also published as: CN1801585A; JP4703192B2; KR100923561B1; JP2006191754A; CN1801585B

Abstract

이 스테핑 모터(1)는 한 쌍의 스테이터(7A, 7B)가 로터(5)를 축선(L) 방향에서 사이에 두도록 구성되어 있어서, 케이스(25)의 직경을 줄일 수 있는 이점을 가진다. 또한, 이 모터(1)는 케이스(25)의 양단이 개방되어 케이스(25)의 개방 단부로부터 요크(11A, 11B)가 노출되는 구성을 갖고 있으므로, 케이스(25)의 내부 공간을 축선(L) 방향으로 확대할 수 있다. 따라서, 같은 크기의 모터라도 케이스(25) 내부의 코일(9A, 9B)이나 로터(5)를 축선(L) 방향으로 대형화할 수 있기 때문에, 크기를 유지한 채로 출력 향상을 꾀할 수 있다. 이와 같은 양단 개방형의 케이스(25)를 채용하는 것은 카메라의 렌즈 구동, 미디어 관련 기기의 픽업 렌즈의 구동 등에 이용되는 소형의 PM형 스테핑 모터를 더욱 소형화하는데 매우 효과적이다.

Description

스테핑 모터{Stepping Motor}

도 1은 본 발명에 따른 스테핑 모터의 한 실시예를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에서의 스테핑 모터의 조립완료 후의 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 스테핑 모터의 종단면도이다.

도 4는 스테핑 모터에 용접을 실시하기 전의 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 케이스에 마련된 노치부를 도시한 주요 부위의 확대 단면도이다.

도 6은 플랜지부를 도시한 정면도이다.

도 7은 케이스와 플랜지부의 연결 상태를 도시한 단면도이다.

[부호의 설명]

1... 스테핑 모터

3... 회전축

5... 로터

7A, 7B... 스테이터

9A, 9B... 코일

11A, 11B... 요크

20A, 20B... 보빈

20a, 20b... 차양부

25... 케이스

25a, 25b... 케이스의 개방 단부

31, 33... 베어링

31a, 33a... 슬리브

L... 축선

S... 노치부

Y... 용접

본 발명은 카메라의 렌즈 구동, 미디어 관련 기기의 픽업 렌즈의 구동 등에 이용되는 PM(영구자석)형 스테핑 모터에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 분야의 기술로서 일본 특허공개 2003-009497호 공보가 있다. 이 공보에 기재된 스테핑 모터는, 샤프트(회전축)의 외주에 N극 및 S극이 교대로 착자(着磁)된 로터와, 샤프트의 축선 방향에서 로터를 사이에 두도록 배치된 한 쌍의 자극 유닛(스테이터)을 구비하고 있다. 또한, 이 자극 유닛은 샤프트의 축선 방향에 있어서 마그넷에 대해 나란하게 설치된 코일과, 그 코일을 수용하는 요크로 구성되어 있다. 이와 같은 배치 관계에 의해 소망하는 토크가 필요한 카메라의 렌즈 구동 등에 적합한 작은 직경의 스테핑 모터가 달성된다.

상술한 종래의 스테핑 모터에서는, 로터나 자극 유닛이 케이스 내에 봉입되 어 있고, 케이스의 양단에는 덮개가 덮여 있다. 그러나, 한 쌍의 스테이터가 로터를 축선 방향에서 사이에 두도록 구성된 모터는 소형화를 꾀하는 데 있어서 직경을 줄일 수 있는 이점은 있지만, 동일 직경의 모터에서 출력 향상을 꾀하기 위해서는 모터의 외형을 축선 방향으로 길게 해야만 한다는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은, 특히 더욱 소형화될 수 있도록 된 스테핑 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 스테핑 모터는, 회전축에 고정되어 N극과 S극이 교대로 착자되어 이루어진 로터와, 회전축의 축선 방향에 있어서 로터에 나란하게 설치된 코일이 요크 내에 수용되어 이루어진 한 쌍의 스테이터가 케이스 내에 배치된 스테핑 모터에 있어서, 한 쌍의 스테이터는, 축선 방향에 있어서 로터를 사이에 두도록 대향하여 배치되고, 케이스는 축선 방향에서의 양단에서 개방되며 케이스의 개방 단부로부터 요크가 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 스테핑 모터의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 소형의 스테핑 모터(1)는 원통 형상으로, 그 외경이 약 4mm, 전체 길이가 약 8mm로서 소형화가 도모되어 있고, 카메라의 렌즈 구동, 미디어 관련 기기의 픽업 렌즈의 구동 등에 이용된다. 이 스테핑 모터(1)는 회전축(3)의 외주에 N극과 S극이 원주 방향으로 동일 간격으로 교대로 착자 된 영구 자석으로 이루어지는 로터(5)를 가지고 있으며, 회전축(3)의 축선(L) 방향에 있어서 로터(5)의 전후에는 한 쌍의 스테이터(7A, 7B)가 배치되어 있다. 그리고, 로터(5)의 일단면과 앞쪽의 스테이터(7A) 사이 및 뒤쪽 로터(5)의 타단면과 스테이터(7B) 사이에는 회전축(3)에 장착된 와셔(4a, 4b)가 배치되어 있다.

앞쪽 스테이터(7A)는, 코일(9A)과, 코일(9A)을 수용하는 요크(11A)로 자기 회로를 구성한다. 요크(11A)는 철로 이루어지는 바깥쪽 요크(13A) 및 안쪽 요크(15A)로 이루어지고, 바깥쪽 요크(13A)와 안쪽 요크(15A)는 회전축(3)을 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링(31)의 슬리브(31a)를 통해 자기 회로적으로 연결되어 있다. 바깥쪽 요크(13A)는 원판 형상의 베이스부(14A)의 가장자리부로부터 축선 방향으로 연장되어 빗살 모양으로 된 4개의 자극부(17A)를 가지고, 안쪽 요크(15A)는 원판 형상의 베이스부(16A)의 가장자리부로부터 축선 방향으로 연장되어 빗살 모양으로 된 4개의 자극부(19A)를 가지고 있다.

그리고, 코일(9A)에 근접하여 요크(11A)가 배치되고, 바깥쪽 요크(13A)의 베이스부(14A) 및 안쪽 요크(15A)의 베이스부(16A)는 축선(L) 방향에서의 코일(9A)의 바깥쪽 및 안쪽에 나란히 각각 위치하며, 자극부(17A)와 자극부(19A)는 로터(5)를 포위하도록 대략 동일 원주 상에서 교대로 배치되어 있다. 이와 같은 구성 모터(1)에서는, 축선(L) 방향에 있어서 코일(9A)과 로터(5)가 나란하게 설치되어 있기 때문에, 스테핑 모터(1)의 외경을 줄일 수 있게 된다.

또한, 스테이터(7A)의 바깥쪽에는 단자 유닛(21A)이 배치되고, 단자 유닛(21A)의 수지제 블록부(22A)로부터 돌출하는 단자(23A)에는 코일(9A)로부터 돌출된 권선(9a)이 연결되어 있다. 이 코일(9A)은 공심 코일을 이룸과 동시에, 단자 유닛(21A)의 블록부(22A)에 일체적으로 형성된 수지제의 보빈(20A)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 단자 유닛(21A)의 단자(23A)를 통해 코일(9A)에 외부 전원으로부터 전류가 공급된다.

다음으로, 스테이터(7B)의 구성은 스테이터(7A)의 구성과 마찬가지이기 때문에, 스테이터(7B)에 대해서는 간략하게 설명한다. 뒤쪽 스테이터(7B)는 코일(9B)과, 코일(9B)을 수용하는 요크(11B)로 자기 회로를 구성한다. 요크(11B)는 철로 이루어지는 바깥쪽 요크(13B) 및 안쪽 요크(15B)로 이루어지고, 바깥쪽 요크(13B)와 안쪽 요크(15B)는 베어링(33)의 슬리브(33a)를 통해 자기 회로적으로 연결되어 있다. 바깥쪽 요크(13B) 및 안쪽 요크(15B)는 원판 형상의 베이스부(14B) 및 베이스부(16B)의 가장자리부로부터 축선(L) 방향으로 연장되어 빗살 모양으로 된 4개의 자극부(17B) 및 4개의 자극부(19B)를 가지고 있다.

또한, 스테이터(7B)의 바깥쪽에는 단자 유닛(21B)이 배치되고, 단자 유닛(21B)의 수지제 블록부(22B)로부터 돌출하는 단자(23B)에는 코일(9B)로부터 돌출된 권선(9a)이 연결되어 있다. 이 코일(9B)은 공심 코일을 이룸과 동시에, 단자 유닛(21B)의 블록부(22B)에 일체적으로 형성된 수지제의 보빈(20B)에 의해 지지되어 있다.

이와 같이 구성된 앞뒤 한 쌍의 스테이터(7A, 7B)에 있어서 자극부(17A, 19A, 17B, 19B)는 로터(5)의 외주면을 대향하도록 배치되고, 스테이터(7A)의 자극부(17A)와 스테이터(7B)의 자극부(17B)는 축선(L) 방향으로 일치하고 있지 않고 소 정 각도만큼 어긋나 있다. 스테이터(7A)의 자극부(19A)와 스테이터(7B)의 자극부(19B)도 소정 각도만큼 어긋나 있다. 그리고, 단자 유닛(21A, 21B)을 통해 코일(9A, 9B)에 흘려보내는 전류의 방향을 순차적으로 바꿈으로써 로터(5)를 스텝 형태로 회전시킬 수 있고, 이에 따라 회전축(3)도 스텝 형태로 회전시킬 수 있다.

또한, 스테핑 모터(1)는 한 쌍의 스테이터(7A, 7B) 및 로터(5)를 수용하는 비자성의 케이스(25)를 가지고 있다. 이 케이스(25)는 스테인리스 소재의 재료에 의해 단면 C자 형상으로 형성되고, 축선(L) 방향으로 연장되는 개구부(25c)를 가진다. 케이스(25)에 개구부(25c)가 형성되어 있는 이유는 단자 유닛(21A, 21B)의 블록부(22A, 22B)를 외부에 노출시키기 위함과, 스테핑 모터(1)의 조립시에 단자 유닛(21A, 21B)을 케이스(25)의 개방 단부(25a, 25b)로부터 축선(L) 방향으로 삽입시키기 쉽게 하기 위함과, 원주 방향에서의 단자 유닛(21A, 21B)의 위치 결정을 가능하게 하기 위함이다.

또한, 케이스(25)를 단면 C자 형상으로 형성한 결과, 케이스(25)는 축선(L) 방향에서의 양단에서 개방되고, 케이스(25)의 개방 단부(25a, 25b)로부터 바깥쪽 요크(13A, 13B)의 베이스부(14A, 14B)가 노출되어 있다. 이와 같은 양단 개방형 케이스(25)를 채용함으로써 케이스(25)의 내부 공간을 축선(L) 방향으로 확대할 수 있다. 따라서, 같은 크기의 모터라도 케이스(25) 내부의 코일(9A, 9B)이나 로터(5)를 축선(L) 방향으로 대형화할 수 있기 때문에, 크기를 유지한 채로 출력 향상을 꾀할 수 있다. 이것은 카메라의 렌즈 구동, 미디어 관련 기기의 픽업 렌즈의 구동 등에 이용되는 소형의 PM(영구자석)형 스테핑 모터를 더욱 소형화하는데 매우 효과 적이다.

또한, 도 1, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 비자성체로 이루어지는 케이스(25)의 각 단부에는 2개의 ㄷ자 형상의 노치부(S)가 마련되며, 각 노치부(S)는 바깥쪽 요크(13A, 13B)의 자극부(17A, 17B)의 일부가 노출되도록 케이스(25)에 형성되어 있다. 이와 같은 노치부(S)의 채용에 의해 자극부(17A, 17B)를 확인하면서 노치부(S)로부터 용접(Y)(도 2 참조)을 실시할 수 있고, 케이스(25)와 바깥쪽 요크(13A, 13B)의 자극부(17A, 17B)를 용이하게 접합시킬 수 있다(도 2 참조). 따라서, 스테핑 모터(1)의 조립의 확실성이나 작업성의 향상을 꾀할 수 있다.

스테핑 모터(1)의 출력을 더욱 향상시키 위한 아이디어로서, 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, 코일(9A)은 공심 코일로 이루어지며, 공심 코일(9A)의 공심부(9c) 내에 통형상의 보빈(20A)이 삽입되고 보빈(20A)의 일단에만 차양부(20a)를 마련하고 있다. 즉, 본래 2개 있어야 하는 차양부의 한쪽을 배제하고 있다. 이 결과, 코일(9A)을 축선(L) 방향으로 확장할 수 있어서 코일(9A)의 대형화를 가능하게 하고 이것에 의해 소형 모터의 크기를 유지하면서 출력 향상을 꾀할 수 있다.

코일(9A)을 더욱 확장시킬 수 있도록 하기 위해 상기 한 쪽의 차양부(20a)도 배제하는 것은 가능하지만, 이 차양부(20a)는 단자 유닛(21A)에 있어서 블록부(22A)와 보빈(20A)의 연결 부분이기도 하기 때문에, 조립 작업성을 꾀함에 있어서 보빈(20A)이 단자 유닛(21A)에 일체화되어 있으면 바람직하다. 또한, 코일(9A)과 바깥쪽 요크(13A)의 베이스부(14A) 사이에는, 지극히 얇은 절연 필름(F)이 배치되고 코일(9A)과 보빈(20A)은 접착제를 통해 고정되어 있다.

코일(9B)에 대해서도 코일(9A)과 마찬가지로 공심 코일(9B)의 공심부(9d) 내에 보빈(20B)이 삽입되며 보빈(20B)의 일단에만 차양부(20b)가 마련되어 있다.

또한, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전축(3)은 베어링(31)의 원반 형상 본체부(31b)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 베어링(31)에는 본체부(31b)로부터 축선(L) 방향으로 연장되는 슬리브(31a)가 마련되고, 슬리브(31a)는 바깥쪽 요크(13A)의 베이스부(14A) 단부 및 안쪽 요크(15A)의 베이스부(16A) 단부에 압접(壓接)되며, 바깥쪽 요크(13A)와 안쪽 요크(15A)는 슬리브(31a)에 의해 접속되어 있다. 또한, 베어링(31)은 요크(15A)에 용접이나 코킹(caulking) 등의 수단에 의해 고정되어 있다. 이 베어링(31)은 슬라이딩성을 겸비할 필요가 있기 때문에, 순철의 표면에 윤활성이 우수한 도금이 실시된 것이 이용된다. 이와 같은 베어링(31)의 채용에 의해 케이스(25)의 양단에는 베어링을 고정시키기 위한 덮개부를 필요로 하지 않고 케이스(25)의 내부 공간을 축선(L) 방향으로 용이하게 확대할 수 있다.

스테이터(7B) 쪽의 베어링(33)에 대해서도 스테이터(7A) 쪽의 베어링(31)과 마찬가지이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

이상, 본 발명 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 스테핑 모터(1)에는 필요에 따라서 플랜지부(40)가 마련되는 경우가 있다. 이 경우, 케이스(25)에는 축선(L) 방향에서의 앞쪽 끝에 돌기(41)가 마련되고, 각 돌기(41)는 축선(L) 방향으로 돌출함과 동시에, 플랜지부(40)에 마련된 삽입공(40a) 내에 삽입된다. 그리고, 돌기(41)의 선단이 벌어지도록 코킹 가공을 행함으로써 플랜지부(40)는 케이스(25)에 견고하게 고정되게 된다. 한편, 돌기(41)를 용접에 의해 플랜지부(40)에 고정시켜도 좋다.

본 발명에 따른 스테핑 모터는 한 쌍의 스테이터가 로터를 축선 방향에서 사이에 두도록 구성되어 있어서 케이스의 직경을 줄일 수 있는 이점을 가진다. 또한, 이 모터는 케이스의 양단이 개방되어 케이스의 개방 단부로부터 요크가 노출되는 구성을 갖고 있으므로, 케이스의 내부 공간을 축선 방향으로 확대할 수 있다. 따라서, 같은 크기의 모터라도 케이스 내부의 코일이나 로터를 축선 방향으로 대형화할 수 있기 때문에, 크기를 유지한 채로 출력 향상을 꾀할 수 있다. 이와 같은 양단 개방형의 케이스를 채용하는 것은 카메라의 렌즈 구동, 미디어 관련 기기의 픽업 렌즈의 구동 등에 이용되는 소형의 PM(영구자석)형 스테핑 모터를 더욱 소형화하는데 매우 유효하다.

비자성체로 이루어지는 케이스의 양단부에는 노치부가 마련되고 요크는 노치부로부터 일부가 노출되도록 케이스 내에 배치되며, 노치부로부터 용접을 실시하여 케이스에 요크를 고정하는 경우에는, 양단 개방형의 케이스를 채용함으로써 케이스의 양단부에 노치부를 마련한다는 것만의 간단한 아이디어로 케이스와 요크의 용접 부위를 간단히 확보할 수 있다. 그리고, 이 노치부를 통해 케이스와 요크의 위치 관계를 확인하면서 용접을 할 수 있기 때문에, 조립 확실성이나 작업성의 향상이 도모된다. 이와 같은 용접은 케이스의 양단을 개방시킴으로써 가능하게 된다.

또한, 코일은 공심 코일로 이루어지고 공심 코일의 공심부 내에 배치되는 통형상의 보빈의 일단 또는 양단에는 차양부가 설치되어 있지 않은 경우에는, 보빈으로부터 적어도 한쪽 차양부를 없앰으로써 코일을 축선 방향으로 확장할 수 있다. 이것은 코일의 대형화를 가능하게 하고, 이에 의해 소형 모터의 크기를 유지하면서 출력 향상을 꾀할 수 있다.

그리고, 코일은 안쪽 요크와 바깥쪽 요크에 의해 포위되며 회전축은 베어링에 의해 지지되고, 회전축이 관통하는 베어링에 마련된 슬리브는 축선 방향으로 연장되어 안쪽 요크 및 바깥쪽 요크에 압접되어 있는 경우에는, 베어링에 일체적으로 마련된 슬리브를 안쪽 요크 및 바깥쪽 요크에 고정시키고 있기 때문에, 케이스의 양단에는 베어링을 고정시키기 위한 덮개부를 필요로 하지 않으므로, 케이스 내부의 공간을 축선 방향으로 확대할 수 있다. 또한, 안쪽 요크 및 바깥쪽 요크에 압접된 슬리브를 갖고 있기 때문에 베어링에 의해 안쪽 요크와 바깥쪽 요크를 확실하게 연결시킬 수도 있다.

본 발명은 모터를 더욱 소형화시킬 수 있게 한다.

Claims

회전축에 고정되어 N극과 S극이 교대로 착자되어 이루어진 로터와, 상기 회전축의 축선 방향에 있어서 상기 로터에 나란하게 설치된 코일이 요크 내에 수용되어 이루어진 한 쌍의 스테이터가 케이스 내에 배치된 스테핑 모터에 있어서,

한 쌍의 상기 스테이터는, 상기 축선 방향에 있어서 상기 로터를 사이에 두도록 대향하여 배치되고, 상기 케이스는 상기 축선 방향의 양단에서 개방되며, 상기 케이스의 개방 단부로부터 상기 요크가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터.
제1항에 있어서,

비자성체로 이루어지는 상기 케이스의 양단부에는 노치부가 마련되고, 상기 요크는 상기 노치부로부터 일부가 노출되도록 상기 케이스 내에 배치되며, 상기 노치부로부터 용접을 실시하여 상기 케이스에 상기 요크를 고정한 것을 특징으로 하는 스테핑 모터.
제1항에 있어서,

상기 코일은 공심 코일로 이루어지고, 상기 공심 코일의 공심부 내에 배치되는 통형상의 보빈의 일단 또는 양단에는 차양부가 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 스테핑 모터.
제1항에 있어서,

상기 코일은 안쪽 요크와 바깥쪽 요크에 의해 포위되고, 상기 회전축은 베어링에 의해 지지되며, 상기 회전축이 관통하는 상기 베어링에 마련된 슬리브는 상기 축선 방향으로 연장되어 상기 안쪽 요크 및 상기 바깥쪽 요크에 압접되어 있는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터.