KR20150106594A - 스텝 모터 - Google Patents

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KR20150106594A
KR20150106594A KR1020140028840A KR20140028840A KR20150106594A KR 20150106594 A KR20150106594 A KR 20150106594A KR 1020140028840 A KR1020140028840 A KR 1020140028840A KR 20140028840 A KR20140028840 A KR 20140028840A KR 20150106594 A KR20150106594 A KR 20150106594A
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오성관
여우석
박세희
양현기
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주식회사 모아텍
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Abstract

본 발명은 미디어 관련 기기의 광학 픽업 렌즈 이송 또는 모바일 카메라 렌즈 이송 등에 이용되는 PM(Pulse-Width modulation)형 Step Motor에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자와, 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 회전하는 리드스크류(Lead Screw) 등으로 구성된 스텝 모터에서, 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단과, 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지할 수 있고, 수 ㎛ 정도의 미세 조정이 가능하여 스텝 모터의 정밀한 이송 동작이 가능한 스텝모터에 관한 것이다.

Description

스텝 모터{STEP MOTOR}
본 발명은 미디어 관련 기기의 광학 픽업 렌즈 이송 또는 모바일 카메라 렌즈 이송 등에 이용되는 PM(Pulse-Width modulation)형 Step Motor에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자와, 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 회전하는 리드스크류(Lead Screw) 등으로 구성된 스텝 모터에서, 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단과, 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지할 수 있고, 수 ㎛ 정도의 미세 조정이 가능하여 스텝 모터의 정밀한 이송 동작이 가능한 스텝모터에 관한 것이다.
일반적으로 미디어 관련 기기의 광학 픽업 렌즈 또는 카메라 렌즈 이송 등에 이용되는 PM형 소형 스텝 모터는 주로 ODD(Optical Disk Drive)의 픽업(Pick-up)을 정밀 이송해 주거나 또는 카메라의 렌즈 초점 조정 등 위치 제어가 필요한 부분에 사용되고 있다.
이들 스텝모터는 출력측에 균일한 피치(Pitch)를 가지는 리드스크류(Leadscrew)를 설치하거나, 기어 등을 설치하여 대상물을 정밀 이송시킬 수 있다.
또한, 각종 기기들이 기술발전을 통해 소형화, 정밀화 추세로 가고 있어 이에 대응하기 위하여 각종 기기 등에서는 보다 정밀한 이송능력을 요구되고, 이를 위하여 구동 분해능이 보다 높은 스텝 모터가 요구되는 실정이다.
이를 위하여 국내등록특허 제10-0632598호에서 제안된 바 있고, 이 특허기술은 정밀도가 높이 요구되는 구간에서는 상기 리드스크류의 피치를 작게 하는 등의 방법을 사용하였다.
그러나, 대상물의 이송 분해능을 높이기 위해서는 스텝모터의 리드스크류의 피치를 보다 작게 해야 하나, 기계적 제작의 한계로 현실적으로 대략 0.15mm의 피치 이하로는 대량 양산 체제로 제작을 하기 어려운 점이 있다.
그러므로, 스텝모터에서 리드스크류의 피치를 작게 하는 것만으로 대상물을 목표 위치로 정밀 이송하는데 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 스텝 모터의 회전을 정밀 감지하는 수단이 없기 때문에 상기 스텝 모터에 의하여 이송되는 대상물의 이송 분해능을 향상시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 그 목적은 미디어 관련 기기의 광학 픽업 렌즈 이송 또는 모바일 카메라 렌즈 이송 등과 같이 정밀한 이송 능력이 요구되는 곳에 적용되는 스텝 모터에서, 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단과, 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지할 수 있고, 수 ㎛ 정도의 미세 조정이 가능하여 스텝 모터의 정밀한 이송 동작이 가능한 스텝모터를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스텝 모터는, 고정자와, 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 회전하는 리드스크류(Lead Screw)와, 상기 리드스크류를 지지하는 베어링을 포함하여 구성되고, 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단과, 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 회전감지 수단이 상기 마그네트의 일측에 설치되어 상기 마그네트의 자기력 변화를 감지하는 자기력 감지센서에 의하여 상기 마그네트의 자기력 변화를 감지하고, 그 감지된 마그네트의 자기력 변화를 분석하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 회전감지 수단이 상기 마그네트의 일측에 설치되어 상기 마그네트의 형상 변화를 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 회전감지 수단이 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전체의 형상을 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것이고, 상기 회전체는 상기 회전자와 동일한 속도로 회전하는 별도의 부품인 회전부재로 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 회전부재에 대하여 상기 회전감지 수단이 형상 변화를 감지할 수 있도록 음각의 돌기, 양각의 돌기, 홀 중 적어도 어느 하나로 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 위치보정 수단이 상기 리드스크류의 일단부를 회전 지지하는 베어링의 단면에 맞닿게 구비되거나 상기 리드스크류의 일단에 맞닿게 구비되어 상기 리드스크류의 위치를 미세 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 위치보정 수단이 상기 베어링을 지지하는 브라켓의 외부 또는 내부 중 어느 한 곳에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 브라켓이 조립구조물에 고정 설치되고, 상기 위치보정 수단이 상기 조립구조물의 일단면에 구비되어 상기 조립구조물의 위치를 보정함으로써 상기 리드스크류의 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 위치보정 수단이 압전소자로 된 변위 생성부와 변위 증폭부로 구성되고, 상기 변위 증폭부는 고정부, 가동부 및 평면부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 변위 생성부가 외부 전압이 인가되면 길이 방향으로 팽창 및 수축 중 어느 하나를 수행하고, 상기 변위 증폭부의 고정부는 상기 변위 생성부의 수축 방향과 동일한 방향으로 수축하고, 상기 평면부는 상기 고정부의 수축 방향과 수직 방향으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스텝 모터는 미디어 관련 기기의 광학 픽업 렌즈 이송 또는 모바일 카메라 렌즈 이송 등과 같이 정밀한 이송 능력이 요구되는 곳에 적용되는 스텝 모터에서 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지할 수 있고 이로 인하여 오픈 루프 컨트롤(open loop control) 방식으로 사용되는 스텝 모터의 특성상 이송 편차의 감지 및 위치 보정의 피드백(feedback)을 할 수 있어 스텝모터의 초 미세 조정을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 외부요인 또는 내부원인으로 인해 스텝 모터의 회전체가 요구되는 위치대비 실제 이송량에 편차가 발생할 경우, 이를 정밀 감지하여 발생된 편차량을 보정할 수 있게 하여 발생되는 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스텝 모터에서 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단과, 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 정밀 감지하는 회전감지 수단을 을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지할 수 있고, 상기 리드스크류의 수 ㎛ 정도의 미세 조정이 가능하도록 함으로써, 스텝 모터의 정밀한 위치 보정이 가능하여 정밀 광학계 등의 산업계에서 요구하는 수㎛ 수준의 위치 제어를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스텝 모터의 일실시예에 대한 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 스텝 모터의 일실시예에 대한 외관 사시도
도 3은 본 발명에 따른 스텝 모터의 일실시예에 대한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 스텝 모터에서 회전감지 수단이 구비된 상태의 상세도
도 5의 (a)는 본 발명에서 자기력 감지센서로서 PCB에 자기 센서를 부착한 일예를 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 본 발명에서 자기력 감지센서로서 FPCB 또는 PCB에 FG 착자 패턴이 인쇄된 일예를 도시한 도면
도 6의 (a)는 본 발명에서 상기 회전감지 수단이 마그네트의 일측에 설치된 일예를 도시한 도면이고, 도 6의 (b)는 본 발명에서 상기 회전감지 수단이 회전체의 일측에 설치된 일예를 도시한 도면
도 7의 (a) 내지 (d)는 본 발명에서 회전체의 다양한 실시예를 도시한 도면
도 8의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 스텝 모터의 다른 실시예에서 리드스크류 각 단부에 대한 확대도
도 9는 본 발명에 따른 스텝 모터의 또 다른 실시예에서 위치보정 수단의 설치 상세도
도 10은 본 발명의 다른 실시예로서 조립구조물에 위치보정 수단을 설치한 도면
도 11은 본 발명에 따른 스텝 모터에서 위치보정 수단의 상세 단면도
도 12의 (a) 및 (b)은 본 발명에 따른 스텝 모터에서 위치보정 수단이 동작을 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명에 따른 스텝 모터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 스텝 모터에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 스텝 모터는 일반적으로 모터부에 리드스크류를 포함하는 스텝 모터로서, 그 세부구성은 다음과 같다.
외부 전원 인가에 의하여 자기를 발생하는 코일을 수용하는 보빈(12)과 상기 보빈(12)과 결합되는 다수 개의 요크치를 가지는 요크(13)로 구성된 고정자와, 상기 고정자를 보호 커버하는 케이스(14, 15)와, 상기 고정자의 내경부에 삽입되고 상기 고정자와 상호 작용에 의하여 회전하는 마그네트(11)를 포함하여 구성된 모터부(10)와; 상기 회전자와 고정 결합되어 상기 회전자의 회전력을 직선 운동으로 변환하여 외부로 전달하는 리드스크류(30)와; 상기 모터부를 고정 설치하기 위한 브라켓(50);을 포함하여 구성된다. 그 외 자기력에 의하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단(80)을 구비할 수 있다.
상기 고정자는 도 1에 도시된 바와 같이 일실시예로서 외부 전원 인가에 의하여 자기를 발생하는 코일을 수용하는 2개의 보빈(12)과 상기 2개의 보빈(12)과 각각 결합되는 2개의 요크(13)로 구성되어 서로 맞대어 결합되도록 되어 있다. 또한, 상기 보빈(12)의 상부에는 단자대(12a)가 형성된다.
상기 회전자는 외주면에 N극 과 S극이 교대로 다수 개 착자된 일정 크기를 가진 마그네트(11)가 상기 고정자의 내경부에 삽입되어 상기 고정자와 상호 작용에 의하여 회전하는 구조로 되어 있고, 상기 리드스크류(30)는 상기 마그네트(11)의 내경부에 삽입 고정 결합되는 마그네트 결합부(31)와 상기 회전자의 회전력을 직선 운동으로 변환하기 위한 나사부(32)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 브라켓(50)은 상기 모터부(10)의 일측면 지지하는 모터부 지지면과, 상기 모터부(10)를 고정 설치하기 위한 수평 고정면과, 상기 리드스크류(30)의 일단부를 지지하는 리드스크류 지지면(51)으로 구성되어 대략 ?└? 형상으로 되어 있고, 상기 리드스크류 지지면(51)에는 상기 리드스크류(30)의 일단부를 회전 지지하는 베어링(71)이 설치된다.
상기 리드스크류(30)의 타단부는 상기 리드스크류(30)의 타단부를 지지하는 센터가이드(17)가 설치되고, 상기 센터가이드(17)의 위치를 가이드해 주는 센터부(16)이 더 설치되며, 상기 센터가이드(17)를 축 방향으로 부세하는 탄성수단(18)이 설치된다.
상기 센터가이드(17)를 축 방향으로 부세하는 탄성수단(18)을 대신하여 도 8 (b)에 도시된 바와 같이 커버(19)에 형성된 탄성부(19a)에 의하여 상기 리드스크류(30)의 타단을 축 방향으로 부세할 수 있다.
그 외에 상기 리드스크류(30)에는 대상물을 이송하기 위하여 상기 대상물과 결합되어 직선운동을 전달하는 너트 등의 동력전달부재(미도시)를 설치할 수 있다.
상기 리드스크류(30)의 타단부에 상기 센터가이드(17) 대신 베어링(미도시)을 설치하여 상기 리드스크류(30)의 양단부가 베어링에 의해 회전 지지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 리드스크류(30)의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류(30)의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단(60)을 구비할 수 있다(구체적인 사항은 후술함).
본 발명에 따른 스텝 모터는 상기와 같은 구조에서 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단(80)이 구비되어 있다.
상기 회전감지 수단(80)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 마그네트(11)의 일측에 설치되어 상기 마그네트(11)의 회전을 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지한다. 이 경우 상기 회전감지 수단(80)은 상기 마그네트(11)의 자기력 변화를 감지하는 자기력 감지센서(81)에 의하여 상기 마그네트(11)의 자기력 변화를 감지하고, 그 감지된 마그네트(11)의 자기력 변화를 분석하여 상기 회전자의 회전을 감지한다.
상기 자기력 감지센서(81)가 상기 마그네트(11)가 회전되어 N-S가 교번되거나 N-무극 또는 S-무극으로 교번되는 것을 하나 이상을 감지하여 상기 마그네트(11) 및 상기 회전자의 회전을 감지한다.
상기 자기력 감지센서(81)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 PCB에 자기 센서(82)를 부착 설치하여 상기 마그네트(11)의 자기력 변화를 감지할 수 있다, 상기 자기 센서(82)가 부착된 상기 자기력 감지센서(81)는 상기 PCB와 조립되는 상대 부품과의 조립성을 용이하기 위하여 보강부재(83)을 구비할 수 있다. 예를 들어, PCB의 두께가 1mm이고 상대 부품의 두께가 4mm인 경우 조립시 발생하는 3mm의 유격을 없애기 위해 상기 보강부재(83)을 설치할 수 있다. 또한, PCB 대신 FPCB에 상기 자기 센서(82)를 부착 설치할 수 있다.
상기 자기 센서(82)는 외부에서 전압이 인가되었을 때, 상기 마그네트(11)의 자기력을 감지하여 사인 파형의 전압을 출력하는데, 이 출력 전압은 마그네트(11)의 N 또는 S극이 상기 자기 센서(82)의 정중앙에 위치할 때 최대치로 나타나며, 모터 구동시, 상기 자기 센서(82)는 회전자의 회전과 비례한 사인 파형을 출력하게 된다, 모터의 이송 편차를 감지하는 것은 상기 자기 센서(82)가 출력하는 사인 파형이 중간에 끊겼다가 다시 출력 되는 등 사인 파형이 연속적으로 이어져 있지 않을 경우에 이송 편차가 발생하였다는 것을 감지할 수 있으며, 이송편차는 모듈상 구동 드라이브를 통해 보상할 수 있다.
또한, 상기 자기력 감지센서(81)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 FPCB 또는 PCB에 FG(Frequency Generator) 착자 패턴이 인쇄된 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 회전감지 수단(80)의 다른 실시예로서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 회전감지 수단(80)은 상기 마그네트(11)의 일측에 설치되어 상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 형상 변화를 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하게 할 수 있다. 여기에서 상기 회전체는 상기 마그네트(11) 또는 상기 마그네트(11)와 축 결합된 상기 리드스크류(30)가 될 수 있다.
상기 회전체가 상기 마그네트(11)인 경우, 상기 상기 마그네트(11)에서 상기 회전감지 수단(80)과 접하는 부분에 요철 등의 형상을 형성하여 상기 회전감지 수단(80)이 상기 마그네트(11)의 일측에 설치되어 상기 마그네트(11)가 회전될 때 상기 마그네트(11)의 변화를 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지할 수 있다.
본 발명에서 상기 회전감지 수단(80)의 다른 실시예로서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 회전감지 수단(80)은 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체인 별도의 부품으로 된 회전부재(90)의 일측에 설치되어 상기 회전체의 형상을 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하도록 한다. 상기 회전부재(90)는 상기 리드스크류(30)의 일단부에 축 결합되어 상기 회전자와 동일한 속도로 회전되는 회전체이다.
상기 별도의 부품인 회전부재(90)는 상기 회전감지 수단(80)이 형상 변화를 감지할 수 있도록 상기 회전감지 수단(80)에 접하는 부분에 다양한 형상으로 할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 (d)는 상기 회전부재(90)의 다양한 실시예를 도시한 것으로서, 상기 회전부재(90)는 적어도 하나 이상의 음각 또는 양각의 돌기를 가지거나[도 7의 (a) 내지 (c)], 적어도 하나 이상의 홀이 형성되게 할 수 있다[도 7의 (d)].
상기와 같은 회전감지 수단(80)을 구비함으로써, 모터의 회전 상태를 정밀하게 감지가 가능하고, 이로 인하여 오픈 루프 컨트롤(open loop control) 방식으로 사용되는 스텝 모터의 특성상 이송 편차의 감지 및 위치 보정의 피드백(feedback)을 할 수 있어 스텝모터의 초 미세 조정을 구현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 스텝 모터는 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류(30)의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류(30)의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단(60)을 더 구비하고 있다.
상기 위치보정 수단(60)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 리드스크류(30)의 일단부를 회전 지지하는 베어링(71)의 단면에 맞닿게 구비되거나 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 리드스크류(30)의 일단에 맞닿게 구비되어 상기 리드스크류(30)의 축 방향 위치를 미세 보정한다.
상기 리드스크류(30)는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 양단부 중 적어도 일단부가 상기 베어링에 관통되어 회전 지지되게 할 수 있다.
상기 위치보정 수단(60)은 도 2 및, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 베어링(71)을 지지하는 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)의 외부에 구비될 수 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)의 내부에 구비될 수 있다.
상기 위치보정 수단(60)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)의 외부에서 상기 위치보정 수단(60)을 고정할 수 있는 고정수단(72)을 더 구비하여 상기 고정수단(72)에 의하여 상기 위치보정 수단(60)이 상기 브라켓(50)의 외부에 구비되도록 할 수 있다.
상기 위치보정 수단(60)이 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)의 외부에 구비되는 다른 실시예로서 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 고정수단(72) 대신 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)의 단부에 ??자 형상으로 연장된 브라켓 연장부(52)를 형성하여 상기 브라켓 연장부(52)의 수직으로 형성된 내부면이 상기 위치보정 수단(60)를 지지하게 할 수 있다.
상기 리드스크류(30)의 위치를 보정하는 또 다른 실시예로서 도 10에 도시된 바와 같이 상기 브라켓(50)이 조립구조물(S)에 고정 설치되고 상기 위치보정 수단(60)이 상기 조립구조물(S)의 일단면에 구비되어 상기 위치보정 수단(60)에 의하여 상기 조립구조물(S)의 위치를 보정함으로써 상기 리드스크류(30)의 위치를 보정하게 할 수 있다.
상기 위치보정 수단(60)은 도 11에 도시된 바와 같이 압전소자로 된 변위 생성부(61)와 상기 변위 생성부(61)의 상하부면에 설치된 변위 증폭부(62)로 구성되고, 상기 변위 증폭부(62)는 고정부(62a), 가동부(62b), 평면부(62c)로 구성되어 있다. 상기 변위 생성부(61)인 압전소자의 변위량이 산업적으로 사용하기에 매우 작은 량이어서 본 발명에서는 별도의 변위 증폭부(62)를 설치하도록 하였다.
상기 위치보정 수단(60)은 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 상기 변위 생성부(61)인 압전소자에 외부 전압이 인가되면 수축 또는 팽창되어 가로 방향으로 변위가 발생된다. 이 때 상기 변위 생성부(61)인 압전소자는 세로방향의 변위가 거의 없으므로 세로 방향의 변위는 상기 변위 생성부(61)인 압전소자와 연결된 변위 증폭부에 의하여 구현되게 한다. 상기 변위 생성부(61)인 압전소자는 입력전압의 크기에 따라 변위량이 비례하게 되는데, 본 발명에서는 인가되는 외부전압을 약 60V~100V로 하는 것이 바람직하고, 이 경우 상기 변위 생성부(61)인 압전소자의 변위량은 약 5㎛~15㎛ 정도이다.
상기 변위 증폭부(62)는 상기 변위 생성부(61)의 단부에서 일정 길이만큼 가로 방향으로 연장된 고정부(62a)와, 상기 고정부의 단부에서 둔각으로 기울어진 가동부(62b)와, 상기 가동부(62b)의 단부에서 가로 방향으로 연장된 평면부(62c)로 구성되어 적어도 두개 이상의 절곡부를 가진다.
상기 변위 증폭부(62)의 고정부(62a)가 상기 변위 생성부(61)의 수축 방향과 동일한 방향으로 수축되면서 상기 평면부(62c)가 상기 고정부(62a)의 수축 방향과 수직 방향으로 증가되게 되고[도 12의 (a) 참조], 이와는 반대로 고정부(62a)가 상기 변위 생성부(61)의 팽창 방향과 동일한 방향으로 팽창되면서 상기 평면부(62c)가 상기 고정부(62a)의 팽창 방향과 수직 방향으로 감소되게 된다[도 12의 (b) 참조].
즉, 상기 변위 생성부(61)가 수축 팽창함에 따라 상기 평면부(62c)가 축 방향으로 변위가 발생되어 상기 리드스크류(30) 위치의 미세 조정이 가능하게 되는 것이다.
상기 평면부(62c)의 변위 범위는 상기 고정부(62a)와 상기 가동부(62b)의 각도와 상기 고정부(62a)의 변위량에 의해 결정되는데, 상기 고정부(62a)의 변위량은 상기 변위 생성부(61)인 압전소자에 인가되는 전압의 크기에 따라 결정된다.
또한, 본 발명은 상기 위치보정 수단(60)에 의하여 조정되는 리드스크류(30)의 위치에 대하여 원활하게 조정되게 하기 위하여 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 상기 브라켓(50)의 상기 리드스크류 지지면(51)과 상기 리드스크류(30)의 일단부를 회전 지지하는 베어링(71)의 일면이 이격거리(t)를 두게 할 수 있고, 이 때 상기 이격 거리(t)는 상기 위치보정 수단(60)에 의하여 조정되는 리드스크류(30)의 위치 보정량보다 크게 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 모터부 11: 마그네트
12: 보빈 12a: 단자대
13: 요크 14, 15: 케이스
16: 센터부 17: 센터가이드
18: 탄성수단 19: 커버
19a: 탄성부 30: 리드스크류
31: 마그네트 결합부 32: 나사부
50: 브라켓 51: 리드스크류 지지면
60: 위치보정 수단 61: 변위 생성부
62: 변위 증폭부 62a: 고정부
62b: 가동부 62c: 평면부
71: 베어링 72: 고정수단
80: 자기력 감지수단 81: 자기력 감지 센서
82: PCB 83: 보강판
90: 회전체 S: 조립구조물

Claims (10)

  1. 고정자와, 상기 고정자와 상호 작용하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되어 상기 회전자가 회전함에 따라 회전하는 리드스크류(Lead Screw)와, 상기 리드스크류를 지지하는 베어링을 포함하여 구성되고,
    상기 회전자 또는 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 회전감지 수단과, 압축 및 인장 운동을 통해 상기 리드스크류의 위치를 미세 이동시켜 상기 리드스크류의 목표 위치에 도달하도록 하는 위치보정 수단을 구비한 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전감지 수단은 상기 마그네트의 일측에 설치되어 상기 마그네트의 자기력 변화를 감지하는 자기력 감지센서에 의하여 상기 마그네트의 자기력 변화를 감지하고, 그 감지된 마그네트의 자기력 변화를 분석하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전감지 수단은 상기 마그네트의 일측에 설치되어 상기 마그네트의 형상 변화를 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전감지 수단은 상기 회전자와 연동하여 회전되는 회전체의 일측에 설치되어 상기 회전체의 형상을 감지하여 상기 회전자의 회전을 감지하는 것이고,
    상기 회전체는 상기 회전자와 동일한 속도로 회전하는 별도의 부품인 회전부재로 된 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전부재는 상기 회전감지 수단이 형상 변화를 감지할 수 있도록 음각의 돌기, 양각의 돌기, 홀 중 적어도 어느 하나로 된 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치보정 수단은 상기 리드스크류의 일단부를 회전 지지하는 베어링의 단면에 맞닿게 구비되거나 상기 리드스크류의 일단에 맞닿게 구비되어 상기 리드스크류의 위치를 미세 보정하는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위치보정 수단은 상기 베어링을 지지하는 브라켓의 외부 또는 내부 중 어느 한 곳에 구비되는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 브라켓이 조립구조물에 고정 설치되고, 상기 위치보정 수단이 상기 조립구조물의 일단면에 구비되어 상기 조립구조물의 위치를 보정함으로써 상기 리드스크류의 위치를 보정하는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치보정 수단은 압전소자로 된 변위 생성부와 변위 증폭부로 구성되고,
    상기 변위 증폭부는 고정부, 가동부 및 평면부로 구성되는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 변위 생성부는 외부 전압이 인가되면 길이 방향으로 팽창 및 수축 중 어느 하나를 수행하고,
    상기 변위 증폭부의 고정부는 상기 변위 생성부의 수축 방향과 동일한 방향으로 수축하고, 상기 평면부는 상기 고정부의 수축 방향과 수직 방향으로 증가하는 것
    을 특징으로 하는 스텝 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200058628A (ko) * 2018-11-19 2020-05-28 미네베아미츠미 가부시키가이샤 엑츄에이터 및 이의 제어방법, 전자기기

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