KR20100041620A - 스텝 액츄에이터 - Google Patents

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KR20100041620A KR1020080100887A KR20080100887A KR20100041620A KR 20100041620 A KR20100041620 A KR 20100041620A KR 1020080100887 A KR1020080100887 A KR 1020080100887A KR 20080100887 A KR20080100887 A KR 20080100887A KR 20100041620 A KR20100041620 A KR 20100041620A
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현우진
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 스텝 액츄에이터에 관한 것이다.
실시예에 따른 스텝 액츄에이터는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하는 로터; 상기 로터에 결합되어 상기 로터의 회전 방향에 따라 선형으로 움직이고, 외면에 매립 홈이 형성되는 스크류 부재; 상기 하우징에 지지되고 상기 스크류 부재가 선형으로 이동 가능하도록 지지되는 마운팅 부재; 및 상기 스크류 부재의 매립 홈에 일부분이 매립되어 상기 스크류 부재와 결합되는 조인트를 포함한다.
스텝 액츄에이터

Description

스텝 액츄에이터{STEP ACTUATOR}
본 발명은 스텝 액츄에이터에 관한 것이다.
스텝 액츄에이터는 로터(Rotor)와 스테이터(Stator)를 가지고, 상기 로터의 회전에 따라 축을 선형적으로 구동한다.
예를 들어, 스텝 액츄에이터는 자동차 전조등 시스템의 리플렉터(reflector)를 구동하기 위한 부재에 연결되어 조명 방향을 변경하는데 사용될 수 있다. 뿐만 아니라 스텝 액츄에이터는 로터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환시킴으로써 선형적인 동작이 요구되는 다양한 전기장치 및 기계장치에 적용될 수 있다.
실시예는 새로운 구조의 스텝 액츄에이터를 제공한다.
실시예는 새로운 구조의 로터를 포함하는 스텝 액츄에이터를 제공한다.
실시예는 로터와 베어링의 마찰력이 감소된 스텝 액츄에이터를 제공한다.
실시예는 스크류 부재와 조인트의 새로운 결합 구조를 가진 스텝 액츄에이터를 제공한다.
실시예는 스크류 부재와 조인트의 결합력이 강화된 스텝 액츄에이터를 제공한다.
실시예에 따른 스텝 액츄에이터는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하는 로터; 상기 로터에 결합되어 상기 로터의 회전 방향에 따라 선형으로 움직이고, 외면에 매립 홈이 형성되는 스크류 부재; 상기 하우징에 지지되고 상기 스크류 부재가 선형으로 이동 가능하도록 지지되는 마운팅 부재; 및 상기 스크류 부재의 매립 홈에 일부분이 매립되어 상기 스크류 부재와 결합되는 조인트를 포함한다.
실시예에 따른 스텝 액츄에이터는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하는 로터; 상기 로터에 결합되어 상기 로터의 회전 방향에 따라 선형으로 움직이고, 외면에 매립 홈이 형성되는 스크류 부재; 상기 하우징에 지지되고 상기 스크류 부재가 선형으로 이동 가능하도록 지지되는 마운팅 부재; 및 상기 스크류 부재가 삽입되고, 상기 스크류 부재의 후크 홈에 결합되는 후크가 형성된 조인트를 포함한다.
실시예는 새로운 구조의 스텝 액츄에이터를 제공할 수 있다.
실시예는 새로운 구조의 로터를 포함하는 스텝 액츄에이터를 제공할 수 있다.
실시예는 로터와 베어링의 마찰력이 감소된 스텝 액츄에이터를 제공할 수 있다.
실시예는 스크류 부재와 조인트의 새로운 결합 구조를 가진 스텝 액츄에이터를 제공할 수 있다.
실시예는 스크류 부재와 조인트의 결합력이 강화된 스텝 액츄에이터를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 단면도이고, 도 3과 도 4는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 스텝 액츄에이터는 스테이터(Stator)와, 상기 스테이터와의 상호 작용에 의해 회전되는 로터(Rotor)와, 상기 로터와 결합되어 상기 로터가 정회전 및 역회전됨에 따라 제1 방향 및 제2 방향으로 선형 왕복 운동을 하는 스크류 부재(10)와, 상기 스크류 부재(10)에 결합된 조인트(70)를 포함한다.
상기 스테이터는 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120) 사이에 배치되는 제1,2 보빈(130,140) 및 제1,2 요크(150,160)를 포함한다.
상기 로터는 상기 스테이터의 내측에 배치되어 상기 스테이터와 상호 작용에 의해 회전되는 마그네트(30)와, 상기 마그네트(30)와 결합된 너트 부재(20)를 포함한다.
상기 스크류 부재(10)와 상기 너트 부재(20)는 볼트 및 너트의 관계로 결합된다. 따라서, 상기 너트 부재(20)가 회전되면 상기 스크류 부재(10)는 선형 이동을 하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1 하우징(110)과 상기 제2 하우징(120) 사이의 내부 공간에는 상기 제1 보빈(130) 및 상기 제2 보빈(140)이 배치되고, 상기 제1 보빈(130)과 상기 제2 보빈(140) 사이에는 상기 제1 요크(150) 및 상기 제2 요크(160)가 배치된다.
또한, 상기 제1 보빈(130) 및 제2 보빈(140)의 원주 방향의 내측으로 상기 마그네트(30), 상기 너트 부재(20) 및 상기 스크류 부재(10)가 배치된다.
또한, 상기 제2 하우징(120)의 일측에는 베어링(40), 베어링 커버(50), 마운팅 부재(60)가 배치된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 스크류 부재(10)는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터가 동작됨에 따라 상기 스크류 부재(10)의 축 방향을 따라 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 선형 왕복 운동을 한다.
또한, 상기 스크류 부재(10)는 제1 방향측이 상기 제1 보빈(130)의 돌출관(132)에 삽입되어 지지되고 제2 방향측이 상기 마운팅 부재(60)의 돌출부(61)를 관통하며 지지된다. 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향측 단부에는 상기 조인트(70)가 결합된다.
상기 스크류 부재(10)의 제1 방향측 외면은 나사산(11)이 형성되고, 상기 나사산(11)과 제2 방향측 단부 사이에는 스토퍼(12)가 형성된다.
상기 스크류 부재(10)의 나사산(11)은 상기 너트 부재(20)의 내주면에 형성된 나사산(21)과 결합된다. 따라서, 상기 너트 부재(20)가 회전됨에 따라 상기 스크류 부재(10)는 제1 방향 및 제2 방향으로 이동된다.
상기 스토퍼(12)는 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향으로의 이동 범위를 제한한다. 상기 스크류 부재(10)가 제2 방향으로 이동됨에 따라 상기 스토퍼(12)는 상기 마운팅 부재(60)의 돌출부(61)에 걸려 상기 스크류 부재(10)가 더 이상 제2 방향으로 이동되지 않도록 한다. 또한, 상기 제1 보빈(130)의 돌출관(132)의 제1 방향측 단부에는 차단부(133)가 형성되어 상기 스크류 부재(10)의 제1 방향으로의 이동 범위를 제한한다.
상기 스크류 부재(10)의 제2 방향으로의 이동 범위를 제한하는 것은 상기 마운팅 부재(60)에 형성된 돌출부(61)의 관통홀(62)의 직경을 상기 스크류 부재(10)의 나사산(11)이 통과되지 않도록 작게 형성하는 것으로 달성될 수도 있고, 마찬가지로 상기 스크류 부재(10)의 제1 방향으로의 이동 범위를 제한하는 것은 상기 돌출관(132)의 제1 방향측 단부의 직경을 상기 스크류 부재(10)의 나사산(11)이 통과되지 않도록 작게 형성하는 것으로 달성될 수도 있다. 따라서, 상기 차단부(133) 및 상기 스토퍼(12)는 설계에 따라 선택적으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 스크류 부재(10)는 상기 마운팅 부재(60)를 관통하여 제1 방향 및 제2 방향으로 선형적으로 이동 가능하게 설치되나, 축 중심으로 회전하는 것은 제한된다. 즉, 상기 스크류 부재(10)는 상기 마운팅 부재(60)의 돌출부(61)에 의해 회전되는 것이 제한된다.
예를 들어, 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향측은 D자 형태로 커팅되어 형성되고, 상기 마운팅 부재(60)의 관통홀(62)은 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향측 단면과 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 스크류 부재(10)는 회전될 수 없으므로, 상기 스크류 부재(10)와 결합된 상기 너트 부재(20)가 회전되는 경우 상기 스크류 부재(10)는 제1 방향 및 제2 방향으로 선형 이동한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향 단부에는 상기 조 인트(70)가 결합된다. 상기 조인트(70)에는 상기 스크류 부재(10)의 선형 운동에 의한 힘이 전달되는 다양한 기구물이 결합될 수 있다. 예기서, 상기 기구물은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터가 적용되는 장치에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
상기 스크류 부재(10)의 제2 방향측에는 매립 홈(13)이 형성되고, 상기 매립 홈(13)에 상기 조인트(70)의 일부가 매립된다. 따라서, 상기 스크류 부재(10)와 조인트(70)는 축 방향을 따라 견고하게 결합될 수 있다.
상기 너트 부재(20)는 상기 마그네트(30)의 내부에 삽입되어 결합되고 제2 방향측 단부(22)가 상기 마그네트(30)를 관통하여 제2 방향으로 돌출된다. 상기 너트 부재(20)의 외주면에는 축 방향을 따라 연장된 돌기부(23)가 형성되어, 상기 돌기부(23)에 대응하는 형태의 홈(31)이 내주면에 형성된 상기 마그네트(30)와 결합된다.
상기 돌기부(23)와 홈(31)에 의해 상기 너트 부재(20)와 상기 마그네트(30)는 원주 방향을 따라 일부분이 오버랩되어 교대로 배치된다. 따라서, 상기 마그네트(30)의 회전에 의해 원주 방향으로 작용하는 힘은 상기 너트 부재(20)에 전달되고 상기 너트 부재(20)는 상기 마그네트(30)가 회전됨에 따라 함께 회전된다.
예를 들어, 상기 돌기부(23)와 홈(31)은 곡면으로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 마그네트(30)의 홈(31)을 보다 용이하게 가공할 수 있다.
상기 너트 부재(20)의 제2 방향측 단부(22)는 상기 베어링(40)의 내륜과 결합된다. 따라서, 상기 너트 부재(20)는 상기 베어링(40)에 의해 지지되면서 자유롭게 회전될 수 있다.
또한, 상기 너트 부재(20)는 대략 중앙부 내주면에 나사산(21)이 형성되어 상기 스크류 부재(10)의 나사산(11)과 결합된다. 또한, 상기 너트 부재(20)는 제1 방향측 내주면이 상기 제1 보빈(130)의 돌출관(132)과 결합되어 회전 가능하게 지지된다. 즉, 상기 너트 부재(20)의 제1 방향측 내주면은 상기 돌출관(132)의 외주면에 접촉 지지된다.
상기 마그네트(30)는 N측과 S극이 원주 방향으로 동일 간격으로 교대로 착자된 영구 자석으로 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 마그네트(30)의 내부에는 상기 너트 부재(20)가 삽입되어 결합됨으로써, 상기 마그네트(30)가 회전됨에 따라 상기 너트 부재(20)도 회전된다.
한편, 상기 마그네트(30)의 제2 방향측 단부(32)는 제2 방향으로 돌출되어 상기 베어링(40)의 내륜과 접촉될 수도 있다. 상기 마그네트(30)의 제2 방향측 단부(32)에 의해 상기 마그네트(30)는 상기 베어링(40)의 외륜과 접촉되지 않고 원활히 회전될 수 있다.
상기 마그네트(30)의 원주 방향의 외측에는 제1 코일(131)이 권선된 제1 보빈(130)과, 제2 코일(141)이 권선된 제2 보빈(140)이 배치된다. 그리고, 상기 제1 보빈(130)과 제2 보빈(140) 사이에는 상기 제1 요크(150)와 제2 요크(160)가 배치된다.
상기 제1 보빈(130)은 상기 제1 코일(131)이 원주 방향으로 권선되는 제1 코일 권선부(134)가 형성되고, 상기 제1 코일(131)을 전기적으로 연결하기 위한 제1 단자부(135)가 형성된다. 마찬가지로, 상기 제2 보빈(140)은 상기 제2 코일(141)이 원주 방향으로 권선되는 제2 코일 권선부(144)가 형성되고, 상기 제2 코일(141)을 전기적으로 연결하기 위한 제2 단자부(145)가 형성된다.
상기 제1 보빈(130)은 앞서 설명된 바와 같이, 상기 스크류 부재(10)가 삽입되어 지지되는 상기 돌출관(132)이 형성되고 상기 제1 하우징(110)의 제3 투스(111)가 삽입되는 슬릿(136)이 형성된다. 상기 제1 보빈(130)은 제1 방향에서 상기 마그네트(30) 및 너트 부재(20)와 대면하는데 상기 제1 보빈(130)에는 제1 방향으로 함몰된 함몰부(134)가 형성되어 상기 마그네트(30) 및 너트 부재(20)가 제1 방향 및 제2 방향으로 유동됨에 따라 상기 제1 보빈(130)과 상기 마그네트(30) 및 너트 부재(20) 사이에 발생될 수 있는 마찰력을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 요크(150)는 링 형상의 제1 몸체부(151)와, 상기 제1 몸체부(151)의 내주에서 상기 제1 하우징(110) 방향으로 돌출되어 상기 제1 보빈(130)과 상기 마그네트(30) 사이에 배치되는 제1 투스(152)와, 상기 제1 몸체부(151)를 접지시키기 위한 제1 접지 단자부(153)가 포함된다. 또한, 상기 제2 요크(160)는 링 형상의 제2 몸체부(161)와, 상기 제2 몸체부(161)의 내주에서 상기 제2 하우징(120) 방향으로 돌출되어 상기 제2 보빈(140)과 상기 마그네트(30) 사이에 배치되는 제2 투스(162)와, 상기 제2 몸체부(161)를 접지시키기 위한 제2 접지 단자부(163)가 포함된다.
한편, 상기 제1 하우징(110)에는 상기 제2 하우징(120) 방향으로 돌출된 상기 제3 투스(111)가 형성되어 상기 제1 보빈(152)의 슬릿(136)을 관통하여 상기 제1 보빈(130)과 상기 마그네트(30) 사이에 배치된다. 상기 제3 투스(111)와 상기 제 1 투스(152)는 상기 마그네트(30)의 외주를 따라 교대로 배치된다.
상기 제1 하우징(110)은 원통형의 몸체로부터 반경방향 내측으로 돌출된 제1 림부(rim)(112)가 형성되고, 상기 제3 투스(111)는 상기 제1 림부(112)로부터 제2 방향으로 연장된다. 상기 제1 림부(112)에 의해 형성되는 제1 개구부(113)는 상기 제1 보빈(130)의 일측이 삽입되어 결합된다.
또한, 상기 제2 하우징(120)에는 상기 제1 하우징(110) 방향으로 돌출된 제4 투스(121)가 형성되어 상기 제2 보빈(140)과 상기 마그네트(30) 사이에 배치된다. 상기 제4 투스(121)와 상기 제2 투스(162)는 상기 마그네트(30)의 외주를 따라 교대로 배치된다.
상기 제2 하우징(120)은 원통형의 몸체로부터 반경 반향의 내측으로 돌출된 제2 림부(122)가 형성되고, 상기 제4 투스(121)는 상기 제2 림부(122)로부터 제1 방향으로 연장된다.
한편, 상기 제1 하우징(110)에는 상기 제1 림부(112)가 일부 절단된 제1 절단부(114)가 형성되고, 상기 제2 하우징(120)에는 상기 제2 림부(122)가 일부 절단된 제2 절단부(124)가 형성된다. 상기 제1 절단부(114) 및 제2 절단부(124)는 상기 제1 보빈(130)에 형성된 제1 단자부(135)와, 상기 제1 요크(150)에 형성된 제1 접지 단자부(153)와, 상기 제2 요크(160)에 형성된 제2 접지 단자부(163)와, 상기 제2 보빈(140)에 형성된 제2 단자부(145)가 외측으로 돌출될 수 있는 개구를 형성한다.
상기 제2 하우징(120)의 제2 방향측에는 상기 베어링(40)이 배치되고, 상기 베어링(40)을 지지하는 상기 베어링 커버(50)가 설치된다. 즉, 상기 베어링 커버(50)는 상기 제2 하우징(120)과 결합되어 상기 베어링(40)을 구속한다. 예를 들어, 상기 제2 하우징(120)과 상기 베어링 커버(50)는 스폿 용접 또는 레이저 용접으로 결합될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링(40)의 내륜은 상기 너트 부재(20)의 제2 방향측 단부(22)와 결합되어 지지된다.
그리고, 상기 베어링(40)은 상기 제2 하우징(120)의 상기 제2 림(rim)부(122)에 의해 제1 방향으로의 이동이 제한되고 상기 베어링 커버(50)에 의해 제2 방향으로의 이동이 제한된다.
상기 제2 림부(122)에 의해 형성되는 제2 개구부(123)의 직경은 상기 마그네트(30)의 직경 보다 크게 형성되고, 상기 베어링(40)의 직경보다 작게 형성된다. 따라서, 상기 마그네트(30)와 상기 제2 하우징(120) 사이에 마찰력이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 베어링(40)이 제1 방향으로 이동되는 것을 제한할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 제2 하우징이 베어링을 제1 방향에서 지지하는 것을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 너트 부재(20)는 상기 마그네트(30)의 내부에 삽입되어 상기 베어링(40)의 내륜과 결합된다.
상기 베어링 커버(50)는 제2 방향에서 상기 제2 하우징(120)과 결합되고, 상기 마운팅 부재(60)는 제2 방향에서 상기 베어링 커버(50)와 결합된다.
상기 베어링 커버(50)와 제2 하우징(120) 사이에는 상기 베어링(40)이 설치되는데, 상기 베어링(40)은 상기 제2 하우징(120)의 제2 림부(122)에 의해 제1 방향으로의 이동이 제한된다.
도 5에서는 상기 제2 림부(122)와 상기 마그네트(30) 사이로 상기 베어링(40)이 일부분 노출된 것이 도시되어 있으며, 상기 베어링(40)의 노출되지 않은 부분이 상기 제2 림부(122)에 의해 제1 방향으로의 이동이 제한되는 부분이다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 로터의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5에서 설명된 로터와 달리, 도 6 내지 도 8에서 설명되는 로터는 너트 부재(20), 마그네트(30) 및 마그네트 커버(25)를 포함한다.
상기 너트 부재(20)는 제1 방향에서 상기 마그네트(30)와 결합되어 제2 방향으로 돌출되고, 상기 마그네트 커버(25)는 링 형상으로 형성되어 제2 방향에서 상기 너트 부재(20)와 결합되고 상기 너트 부재(20)가 상기 마그네트 커버(25)의 내주를 관통된다.
상기 너트 부재(20)는 앞서 설명된 바와 같이, 상기 마그네트(30)의 내부에 제1 방향에서 삽입되어 결합되고, 제2 방향측 단부(22)가 상기 마그네트(30)를 관통하여 제2 방향으로 돌출된다. 상기 너트 부재(20)의 외주면에는 축 방향을 따라 연장된 돌기부(23)가 형성되어, 상기 돌기부(23)에 대응하는 형태의 홈(31)이 형성된 상기 마그네트(30)와 결합된다. 따라서, 상기 너트 부재(20)는 상기 마그네트(30)가 회전됨에 따라 함께 회전된다.
상기 너트 부재(20)의 제2 방향측 단부(22)는 상기 베어링(40)의 내륜과 결합된다. 따라서, 상기 너트 부재(20)는 상기 베어링(40)에 의해 지지되면서 자유롭게 회전될 수 있다.
또한, 상기 너트 부재(20)의 내주면에는 나사산(21)이 형성되어 상기 스크류 부재(10)의 나사산(11)과 결합된다. 또한, 상기 너트 부재(20)는 상기 제1 보빈(130)의 돌출관(132)과 결합되어 회전 가능하게 지지된다. 즉, 상기 너트 부재(20)의 내주면은 상기 돌출관(132)의 외주면에 접촉 지지된다.
상기 마그네트(30)는 N측과 S극이 원주 방향으로 동일 간격으로 교대로 착자된 영구 자석으로 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 마그네트(30)의 내부에는 상기 너트 부재(20)가 삽입되어 결합됨으로써, 상기 마그네트(30)가 회전됨에 따라 상기 너트 부재(20)도 회전된다.
한편, 상기 너트 부재(20)의 내주면과 외주면 사이에는 축 방향을 따라 연장되는 관통하는 복수의 너트 홀(24)이 형성되고, 상기 너트 홀(24)을 통해 상기 마그네트 커버(25)가 결합된다.
즉, 상기 마그네트 커버(25)는 제2 방향에서 상기 너트 부재(20)와 결합되는데, 상기 마그네트 커버(25)에서 제1 방향으로 돌출 형성된 커버 돌기(25a)가 상기 너트 홀(24)에 삽입되어 고정된다. 결과적으로, 상기 마그네트(30)는 상기 너트 부재(20)와 마그네트 커버(25) 사이에 구속된다.
따라서, 상기 마그네트(30), 너트 부재(20) 및 마그네트 커버(25)를 포함하는 로터는 견고하게 일체로 결합될 수 있다.
한편, 상기 마그네트 커버(25)는 내주가 제2 방향으로 돌출되어 상기 베어링(40)의 내륜과 접촉될 수도 있다. 상기 마그네트 커버(25)가 제2 방향으로 돌출됨에 따라 상기 마그네트 커버(25)는 상기 베어링(40)의 외륜과 접촉되지 않고 원활히 회전될 수 있다.
도 9와 도 10은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 베어링 커버의 다른 예를 도시한 도면이다.
상기 베어링 커버(50)에는 체결부(54)가 형성될 수 있다. 상기 체결부(54)는 상기 베어링 커버(50)에서 반경 방향 내측으로 벤딩되어 상기 베어링(40)이 제1 방향으로 이동되는 것을 제한한다. 상기 체결부(54)는 코킹 공정에 의해 상기 베어링(40) 외륜의 제1 방향에 배치될 수도 있다.
도 1 내지 도 5에서 설명된 스텝 액츄에이터에서는 상기 베어링(40)이 제2 하우징(120)과 베어링 커버(50)에 의해 제1 방향 및 제2 방향으로 이동되는 것이 제한되었으나, 도 9 및 도 10에서 설명된 스텝 액츄에이터에서는 상기 베어링(40)이 상기 베어링 커버(50)에 의해 제1 방향 및 제2 방향으로 이동되는 것이 제한된다.
실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서, 상기 베어링(40)이 상기 제2 하우징(120) 및 베어링 커버(50)에 의해 구속되므로, 상기 마운팅 부재(60)는 상기 베어링(40)을 일정한 위치에 구속하는 기능을 하지 않아도 된다. 따라서, 상기 마운팅 부재(60)를 더욱 다양한 형태로 설계할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서, 상기 베어링(40)이 상기 베어링 커버(50)에 의해 구속되므로, 상기 제2 하우징(120) 및 마운팅 부재(60)는 상기 베어링(40)을 일정한 위치에 구속하는 기능을 하지 않아도 된다. 따라서, 상기 제2 하우징(120) 및 마운팅 부재(60)를 더욱 다양한 형태로 설계할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 조인트와 스크류 부재의 결합을 설명하는 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 스크류 부재(10)에는 매립 홈(13)이 형성되고 상기 매립 홈(13)에 상기 조인트(70)가 매립됨으로써 상기 스크류 부재(10)와 상기 조인트(70)가 결합된다. 예를 들어, 상기 매립 홈(13)은 상기 스크류 부재(10)에 널링(knurling) 공정 또는 태핑(tapping) 공정을 하여 형성할 수 있다.
상기 조인트(70)는 내부에 조인트 홀(71)이 형성되고, 상기 조인트 홀(71) 내로 상기 매립 홈(13)이 형성된 상기 스크류 부재(10)가 삽입된다.
상기 조인트 홀(71)에 상기 스크류 부재(10)가 삽입된 상태에서, 상기 조인트(70)에 열 또는 초음파를 가하면 상기 조인트(70)가 용융되고, 용융된 부분이 상기 매립 홈(13)에 유입된다. 이때, 상기 매립 홈(13)에 상기 조인트(70)의 용융된 부분이 잘 유입되도록 외부에서 힘을 가할 수도 있다.
그리고, 열 또는 초음파를 제거하면 상기 조인트(70)가 경화되어 상기 스크류 부재(10)와 조인트(70)가 견고하게 결합될 수 있다.
도 12 내지 도 14는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 조인트와 스크류 부재의 결합 구조의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 상기 조인트(70)는 내부에 조인트 홀(71)이 형성되고, 제1 방향측 단부에 후크(72)가 형성된다. 그리고, 상기 스크류 부재(10)는 상기 후크(72)가 결합되는 후크 홈(14)이 외면에 원주 방향을 따라 형성된다.
그리고, 상기 조인트 홀(71)에는 탄성 부재(73)가 삽입되어 상기 스크류 부재(10)의 제2 방향측 끝단 부분에 배치된다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(73)는 스프링 또는 탄성 고무로 형성될 수 있다.
먼저, 상기 조인트 홀(71) 내로 탄성 부재(73)가 삽입되고 상기 스크류 부재(10)를 상기 조인트 홀(71)에 삽입하여 힘을 가하면, 상기 후크 홈(14)에 상기 후크(72)가 걸려 상기 조인트(70)와 상기 스크류 부재(10)가 결합된다.
즉, 상기 스크류 부재(10)는 상기 탄성 부재(73)에 의해 제1 방향으로 힘을 받기 때문에, 상기 후크 홈(14)에 결합된 상기 후크(72)는 상기 후크 홈(14)으로부터 분리되지 않아 견고하게 결합될 수 있다.
도 15 내지 도 19는 베어링 커버와 마운팅 부재의 구조 및 결합 관계를 설명하는 도면이다.
도 15 내지 도 19에 도시된 베어링 커버(50)는 도 9 및 도 10에서 설명한 바와 같은 체결부(54)가 형성된 것을 예시로 하였다. 그러나, 상기 체결부(54) 구조를 제외하면 도 1 내지 도 5에서 설명된 베어링 커버(50)의 구조는 도 15 내지 도 19에서 설명되는 베어링 커버(50)의 구조와 동일하다.
도 15를 참조하면, 상기 베어링 커버(50)는 결합테(51), 결합관(52), 걸림테(53), 체결부(54), 지지편(55), 회전방지돌기(56) 및 제1 접촉편(57)을 포함한다.
상기 결합테(51)는 소정 폭을 가진 링 형상으로 형성되어 상기 제2 하우징(120)의 제2 림부(122)와 결합된다. 예를 들어, 상기 결합테(51)와 상기 제2 림부(122)는 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 결합관(52)은 상기 결합테(51)의 내주에서 제2 방향으로 연장되어 형성되며 내주면이 상기 베어링(40)의 외륜과 접촉한다.
상기 걸림테(53)는 상기 결합관(52)의 제2 방향측 단부에서 반경방향 내측으로 돌출되어 형성되며, 상기 베어링(40)의 외륜과 접촉한다. 상기 걸림테(53)는 상기 베어링(40)이 제2 방향으로 이동되는 것을 제한한다.
상기 체결부(54)는 앞서 설명된 바와 같이, 상기 베어링(40)이 제1 방향으로 이동되는 것을 제한한다. 상기 체결부(54)는 수직으로 벤딩되어 상기 베어링(40)을 지지하며, 상기 베어링(40)을 사이에 두고 상기 걸림테(53)와 대면하게 된다.
상기 지지편(55)은 상기 결합테(51)의 외주에서 제2 방향으로 연장되어 형성되며, 상호 이격된 복수개가 마련된다. 이때, 상기 지지편(55)을 연결한 가상의 선은 대략 원형을 이룬다.
상기 회전방지돌기(56)은 상기 지지편(55)에서 반경방향 외측으로 연장되어 형성되고, 원주 방향으로 각각 제1 벤딩편(56a) 및 제2 벤딩편(56b)가 형성된다. 상기 제1 벤딩편(56a) 및 제2 벤딩편(56b)은 상기 마운팅 부재(60)가 상기 베어링 커버(50)에 결합되었을 때 상기 마운팅 부재(60)가 원주 방향으로 회전되지 않도록 상기 마운팅 부재(60)의 걸림편(64) 및 걸림돌기(65)에 각각 지지된다.
상기 제1 벤딩편(56a) 및 제2 벤딩편(56b)은 상기 회전방지돌기(56)의 접촉 면적을 증가시킴으로써 상기 회전방지돌기(56)가 상기 걸림편(64) 및 걸림돌기(65)에 견고하게 지지되도록 한다.
상기 제1 접촉편(57)은 상기 지지편(55)의 제2 방향측 단부에서 반경방향 외측으로 각각 연장 형성되며, 상기 마운팅 부재(60)의 제2 접촉편(67)과 접촉하여 상기 마운팅 부재(60)가 축 방향으로 유동하는 것을 방지한다.
상기 마운팅 부재(60)는 돌출부(61), 수납관(63), 걸림편(64), 걸림돌기(65), 연장테(66) 및 제2 접촉편(67)을 포함한다.
상기 돌출부(61)와 수납관(63)은 상기 마운팅 부재(60)의 몸체를 이룬다. 상기 돌출부(61)는 상기 스크류 부재(10)가 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하도록 지지하고, 상기 수납관(63)은 상기 베어링(40) 및 베어링 커버(50)가 내측에 배치될 수 있는 공간을 제공한다. 상기 돌출부(61)는 상기 수납관(63)으로부터 제2 방향으로 돌출된 형태로 형성된다.
상기 수납관(63)은 제1 방향측 단부가 상기 베어링 커버(50)의 지지편(55)과 결합관(52) 사이에 삽입된다. 따라서, 상기 수납관(63)의 제1 방향측 단부의 외주는 상기 지지편(55)의 내주와 접촉하고, 상기 수납관(63)의 제1 방향측 단부의 내주는 상기 결합관(52)의 외주와 접촉한다.
상기 연장테(66)는 상기 수납관(63)의 외주면에서 반경방향 외측으로 연장 형성되어 링 형상을 이루며, 상기 베어링 커버(50)의 회전방지돌기(56) 및 제1 접촉편(57)과 대향한다.
상기 걸림편(64)은 상기 연장테(66)의 외주에서 제1 방향으로 연장되어 상호 이격된 복수개가 마련된다. 상기 걸림편(64)의 내주면은 상기 베어링 커버(50)의 결합테(51)의 외주면에 대향한다.
상기 걸림편(64)을 상기 베어링 커버(50)의 지지편(55)과 지지편(55) 사이에 위치시킨 상태에서 상기 마운팅 부재(60)를 시계 방향으로 회전시키는 경우, 상기 제1 벤딩편(56a)이 상기 걸림편(64)의 원주 방향 단부에 걸리게 된다. 따라서, 상기 마운팅 부재(60)는 더 이상 시계 방향으로 회전되지 않는다.
상기 걸림돌기(65)는 상기 걸림편(64)과 걸림편(64) 사이의 상기 연장테(66)에 형성되고 탄성을 가진다. 상기 걸림돌기(65)는 외팔보 형태로 형성되며, 자유단부측이 상기 회전방지돌기(56)의 제2 벤딩편(56b)에 접촉한다.
즉, 상기 걸림돌기(65)는 상호 인접하는 상기 지지편(55)과 지지편(55) 사이에 위치되었다가, 상기 마운팅 부재(60)가 시계방향으로 회전함에 따라, 상기 회전방지돌기(56)를 타고 넘어서 상기 회전방지돌기(56)의 제2 벤딩편(56b)에 걸린다. 그러면, 상기 마운팅 부재(60)가 반시계방향으로 더 이상 회전되지 않는다.
상기 걸림돌기(65)가 원활하게 상기 회전방지돌기(56)를 타고 넘어갈 수 있도록, 상기 걸림돌기(65)의 자유단부측은 경사지게 형성된다.
상기 제2 접촉편(67)은 상기 걸림편(64)의 제1 방향 단부에서 반경방향 내측으로 연장되어 형성되어 상기 연장테(66)와 소정 간격 이격된다. 상기 제2 접촉편(67)과 상기 연장테(66) 사이에는 상기 제1 접촉편(57)이 삽입된다.
상기 마운팅 부재(60)는 상기 베어링 커버(50)의 제2 방향에 위치된다. 따라서, 상기 마운팅 부재(60)가 상기 베어링 커버(50)에 결합되는 경우, 상기 마운팅 부재(60)에 일체로 형성된 제2 접촉편(67)은 상기 베어링 커버(50)에 일체로 형성된 제1 접촉편(57)의 제1 방향에 위치되므로, 상기 마운팅 부재(60)는 제1 방향 및 제2 방향으로 유동되지 않는다.
상기 베어링 커버(50)와 상기 마운팅 부재(60)가 밀착되어 결합되도록 하기 위하여, 상기 제1 접촉편(57)에는 상기 제2 접촉편(67)과 접촉되는 면에 엠보싱(57a)이 형성된다. 상기 엠보싱(57a)은 상기 마운팅 부재(60)가 회전하여 상기 걸림편(64) 및 상기 걸림돌기(65)가 상기 회전방지돌기(56)에 각각 걸렸을 때, 상기 제2 접촉편(67)에 밀착되어 상기 제2 접촉편(67)을 제1 방향에서 지지한다.
도 16 내지 도 19를 참조하여 상기 마운팅 부재(60)를 상기 베어링 커버(50)에 결합하는 방법을 설명한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 마운팅 부재(60)의 수납관(63)을 상기 베어링 커버(50)의 지지편(55)와 결합관(52) 사이에 삽입하면서, 상기 마운팅 부재(60)의 걸림편(64)과 걸림돌기(65)를 상기 베어링 커버(50)의 회전방지돌기(56)와 회전방지돌기(56) 사이에 위치시킨다.
도 16에 도시된 상태는, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 커버(50)의 제1 접촉편(57)과 상기 마운팅 부재(60)의 제2 접촉편(67)이 축 방향으로 겹쳐진 상태는 아니다.
도 16 및 도 17의 상태에서, 상기 마운팅 부재(60)을 시계방향으로 회전시키면, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 걸림편(64)은 상기 제1 벤딩편(56a)에 접촉 지지되고, 상기 걸림돌기(65)는 상기 회전방지돌기(56)를 타고 넘어 자유단부가 상 기 제2 벤딩편(56b)에 접촉 지지된다. 따라서, 상기 마운팅 부재(60)는 회전되지 않는다.
도 18에 도시된 상태는, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접촉편(57)과 상기 제2 접촉편(67)이 축 방향으로 겹쳐진 상태이므로, 상기 제1 접촉편(57)과 상기 제2 접촉편(67)은 접촉한다. 그런데, 상기 제1 접촉편(57)에는 상기 엠보싱(57a)이 형성되어 있으므로, 상기 엠보싱(57a)이 상기 제2 접촉편(67)에 밀착되어 상기 제2 접촉편(67)을 제1 방향으로 밀어서 지지한다. 따라서, 상기 베어링 커버(50)와 상기 마운팅 부재(60)는 축 방향으로 유동하지 않고 견고하게 결합되는 것이다.
상기 마운팅 부재(60)을 분리하고자 할 경우에는, 상기 걸림돌기(165)의 자유단부측을 제2 방향으로 들어 올린 후, 상기 마운팅 부재(60)를 반시계방향으로 회전시키면 된다.
이와 같이, 실시예에 따른 스텝 액츄에이터는 상기 베어링(40)의 위치를 구속하고 상기 마운팅 부재(60)를 지지하는 베어링 커버(50)와, 상기 스크류 부재(10)의 선형 이동을 가이드하고 지지하는 마운팅 부재(60)를 구비한다. 따라서, 상기 마우팅 부재(60)의 설계를 자유롭게 변형시킬 수 있으며, 상기 베어링 커버(50)와 용이하게 결합시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 스텝 액츄에이터는 상기 제1 단자부(135) 및 제2 단자부(145)에 각각 전원이 인가됨에 따라 전기장이 발생되고, 그에 따라 상기 마그네트(30)가 정방향 및 역방향으로 회전된다.
상기 마그네트(30)가 회전됨에 따라 상기 마그네트(30)와 결합된 너트 부재(20)가 회전되고, 상기 너트 부재(20)의 나사산(21)과 맞물리는 나사산(11)을 가진 스크류 부재(10)는 상기 마그네트(30)의 회전 방향에 따라 제1 방향 및 제2 방향으로 이동하게 된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 단면도.
도 3과 도 4는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터의 분해 사시도.
도 5는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 제2 하우징이 베어링을 제1 방향에서 지지하는 것을 도시한 도면.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 로터의 다른 예를 도시한 도면.
도 9와 도 10은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 베어링 커버의 다른 예를 도시한 도면.
도 11은 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 조인트와 스크류 부재의 결합을 설명하는 도면.
도 12 내지 도 14는 실시예에 따른 스텝 액츄에이터에서 조인트와 스크류 부재의 결합 구조의 다른 예를 설명하는 도면.
도 15 내지 도 19는 베어링 커버와 마운팅 부재의 구조 및 결합 관계를 설명하는 도면.

Claims (21)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하는 로터;
    상기 로터에 결합되어 상기 로터의 회전 방향에 따라 선형으로 움직이고, 외면에 매립 홈이 형성되는 스크류 부재;
    상기 하우징에 지지되고 상기 스크류 부재가 선형으로 이동 가능하도록 지지되는 마운팅 부재; 및
    상기 스크류 부재의 매립 홈에 일부분이 매립되어 상기 스크류 부재와 결합되는 조인트를 포함하는 스텝 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 로터는 상기 스테이터의 반경 방향 내측에 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트의 내부에 삽입되어 결합되고 상기 하우징을 관통하여 돌출되는 너트 부재를 포함하고,
    상기 스크류 부재는 상기 너트 부재에 삽입되어 상기 너트 부재의 회전에 따라 선형으로 움직이는 스텝 액츄에이터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 스텝 액츄에이터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 마그네트는 내주면에 홈이 형성되고, 상기 너트 부재는 외주면에 상기 홈에 대응하는 돌기부가 형성되어 상기 홈과 돌기부가 결합되는 스텝 액츄에이터.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 베어링의 내륜에 대면하는 부분이 상기 베어링 방향으로 돌출된 스텝 액츄에이터.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되어 상기 베어링을 구속하는 베어링 커버를 포함하고, 상기 마운팅 부재는 상기 베어링 커버에 결합되는 스텝 액츄에이터.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 너트 부재와 결합되어 상기 마그네트를 구속하는 마그네트 커버를 포함하는 스텝 액츄에이터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 너트 부재에는 축 방향으로 연장된 너트 홀이 형성되고, 상기 마그네트 커버는 상기 너트 홀에 삽입되어 결합되는 커버 돌기가 형성되는 스텝 액츄에이터.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 마그네트 커버는 상기 베어링의 내륜과 대면하는 부분이 상기 베어링 방향으로 돌출된 스텝 액츄에이터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 제1 하우징 및 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징을 포함하는 스텝 액츄에이터.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 매립 홈은 상기 스크류 부재에 널링 또는 태핑 공정을 통해 형성되는 스텝 액츄에이터.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 스크류 부재가 상기 조인트에 삽입된 후, 열 또는 초음파에 의해 상기 조인트가 용융되어 상기 조인트가 상기 매립 홈에 매립되는 스텝 액츄에이터.
  13. 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 스테이터와 상호 작용하여 회전하는 로터;
    상기 로터에 결합되어 상기 로터의 회전 방향에 따라 선형으로 움직이고, 외면에 매립 홈이 형성되는 스크류 부재;
    상기 하우징에 지지되고 상기 스크류 부재가 선형으로 이동 가능하도록 지지되는 마운팅 부재; 및
    상기 스크류 부재가 삽입되고, 상기 스크류 부재의 후크 홈에 결합되는 후크가 형성된 조인트를 포함하는 스텝 액츄에이터.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 스크류 부재와 상기 조인트 사이에 배치되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 포함하는 스텝 액츄에이터.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 후크 홈은 상기 스크류 부재의 외면에 링 형상으로 형성된 스텝 액츄에이터.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 스프링 또는 탄성 고무인 스텝 액츄에이터.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 로터는 상기 스테이터의 반경 방향 내측에 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트의 내부에 삽입되어 결합되고 상기 하우징을 관통하여 돌출되는 너트 부재를 포함하고,
    상기 스크류 부재는 상기 너트 부재에 삽입되어 상기 너트 부재의 회전에 따라 선형으로 움직이는 스텝 액츄에이터.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 포함하는 스텝 액츄에이터.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 베어링의 내륜에 대면하는 부분이 상기 베어링 방향으로 돌출된 스텝 액츄에이터.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 하우징은 제1 하우징 및 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징을 포함하는 스텝 액츄에이터.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되어 상기 베어링을 구속하는 베어링 커버가 포함되고, 상기 마운팅 부재는 상기 베어링 커버에 결합되는 스텝 액츄에이터.
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