KR20180033253A - 콤팩트한 모터 감속기 - Google Patents

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KR20180033253A
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엠엠티 에스아
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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 전기 위상을 갖는 무브러시 모터, 차축(2) 상에서 회전하는 회전자(9)를 포함하는 케이싱(16)에 의해 구성되고, 또한 그 권취 축선이 180°보다 작은 기계적 각도만큼 이격되어 반경 방향으로 연장되는 코일을 각각 지지하는 적어도 2개의 자극을 갖는 고정자 조립체(1) 및 기어 열로 구성되는 모터 감속기에서, 상기 기어 열은 상기 2개의 자극 사이에 형성된 각도 공간에 위치되는 제1 차축(4)으로서, 상기 제1 차축(4)은 결합된 피니언(Pe1, Pe1h) 및 치형 휘일(Re1, Re1h)에 의해 형성되는 제1 조립체를 지지하고, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 피니언(Pe1, Pe1h) 위에 위치되어 상기 피니언(Pe1, Pe1h)보다 더 큰 반경을 갖는, 제1 차축(4), 상기 회전자(9)의 차축(2) 상에서 회전하는 입력 피니언(3)과 맞물리는 치형 휘일(Re1, Re1h)로서, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 코일을 지지하는 상기 자극(14) 위에 위치되는, 치형 휘일(Re1, Re1h), 서로 평행하고 또한 상기 회전자(9)의 차축(2)과 평행한, 상기 기어 열의 모든 차축(4, 5, 6, 7)을 포함하는, 모터 감속기에 있어서, 상기 기어 열은 상기 차축(4, 5) 상에서 회전하는 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축(4, 5)을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

콤팩트한 모터 감속기
본 발명은 감속 기어 열과 관련된 무브러시(brushless) 타입의 전동기를 포함하는 모터 감속기(motoreducer) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무브러시 전동기와 콤팩트한 기어 열과의 영리한 조합을 이용하는 매우 콤팩트한 해결책에 관한 것이다.
비제한적인 예로서, 본 발명은 자동차의 열 제어 밸브 플랩을 동작시키거나, 또는 유체(공기, 물, 연료...) 순환 제어 조립체를 동작시키는 데 사용되도록 의도된다.
Y 형 고정자 철심이 내부에 제공된 쉘(shell)을 형성하는 베이스 및 커버에 의해 형성된 케이싱을 포함하는, 영구 자석 마이크로 모터를 기재하고 있는 중국 실용신안 출원 CN201478933호가 종래 기술에 알려져 있다. 상기 모터는 영구 자석을 갖는 회전자, 회전자 샤프트와 평행한 중간 샤프트, 및 상기 케이싱으로부터 연장하는 단부를 구비한 출력 샤프트를 포함한다. 상기 고정자 철심은 60°의 톱니 피치를 갖는 3개의 톱니를 가지고 있으며, 그 중 2개의 긴 톱니는 코일에 의해 둘러싸이고, 짧은 톱니는 중간에 있다.
유럽 특허출원 EP1244200호도 알려져 있으며, 이러한 특허출원은 그 원주 방향을 따라 다수의 자극을 갖는 회전자, 상기 회전자의 자극과 마주하도록 배치된 한 쌍의 자기 요오크(yoke), 위상차(phase difference)를 갖는 구동 펄스에 응답하여 상기 자기 요오크의 쌍을 여자시키기 위한 한 쌍의 필드 코일을 갖는 회전자를 포함하는 스테핑 모터에 있어서, 고정자 베이스가 상기 회전자에 가깝게 위치되고, 상기 자기 요오크의 쌍이 상기 고정자 베이스 상에 조정되어, 자기 경로가 각각 형성될 수 있으며, 상기 고정자 베이스와 일체로 형성된 부분의 한 쌍의 자극 고정자는 상기 자기 요오크뿐만 아니라 상기 자기 경로를 각각 형성하는 것을 특징으로 한다.
중국 실용신안 출원 CN2335297호는 구동 부분, 배향 부분, 및 감속 부분으로 구성된 전동기를 기재하고 있다. 상기 구동 부분의 고정자의 자극 부재는 비대칭형 원호, 볼록한 홈, 및 오목한 홈으로 설계되며, 이는 불균일한 에어 갭을 생성할 수 있고 또한 자기장 분포 상태를 변경할 수 있다. 상기 배향 부분 및 감속 부분은 콤팩트하며 그리고 합리적인 구조라는 이점을 갖는다. 상기 실용신안은 소형 모터의 시동 성능 및 출력 토오크를 향상시킬 수 있고, 소음을 줄일 수 있으며, 또한 추가적인 부분 용적을 줄일 수 있다.
문헌 EP0371690호는, 예를 들어 감속 기계 조립체가 전동기의 출력 차축의 단부에 위치되는 변속기 메커니즘을 기재하고 있다.
예를 들어, 문헌 DE4342185호에 기재된 바와 같은 콤팩트한 기어를 구비한 기계적 감속 시스템을 생산하는 것도 알려져 있다.
최근, 예를 들어 특허 US8403376호에 기재된 바와 같이 무브러시 전동기를 이러한 콤팩트한 감속 시스템과 결합시키는 것도 알려져 있다.
특허 EP1194999호에 기재된 바와 같이 무브러시 모터를 콤팩트한 스퍼-기어(spur-gear) 감속 시스템과 결합시키는 것도 알려져 있다.
이러한 종래 기술의 장치는 비교적 콤팩트한 기계적 감속 조립체를 갖는 일반적인 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 장치는 특정 용도에서 매우 좋은 소형화 또는 충분히 콤팩트한 모터 감속기 조립체를 얻는 것을 가능하게 하지 않는다. 특히, 자동차에서 열 제어 플랩의 동작을 위해, 시장은 항상 더 많은 그리고 더 작은 모터 감속기 조립체를 요구하여, 본 기술의 현재 상태에 비해 감소된 임프린트(imprint)로 나타난다.
따라서 차축을 지지하는 하중 당 적어도 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 갖는 콤팩트한 감속기를 사용하는 본 기술의 상태의 해결책은, 이러한 타입의 적용에 부과된 요구에 부합하는 것을 가능하게 하지 않으며, 여기서 특히 기존의 해결책에 비해 이러한 요소를 단일의 비교적 평탄하고 좁은 케이싱 내에 통합함으로써, 모터와 감속기 사이에 더 좋은 통합이 제공되어야만 한다.
현재의 통합된 해결책은 콤팩트한 충분한 감속 조립체의 사용을 제공하지 않는다.
본 발명은 무브러시 전동기와 모션 감속 기어 조립체를 영리하게 조합하는 모터 감속기를 제공함으로써, 종래 기술의 단점을 치유하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 전동기의 고정자에 의해 지지되는 2개의 전기 코일 사이에 제1 피니언/치형 휘일 조립체를 지지하는 제1 차축을 위치시킴으로써 상기 무브러시 전동기와 감속 조립체 사이의 공조를 강화할 것을 제안하고 있다. 따라서 상기 치형 휘일은 모터 축선에 가능한 한 가깝게 위치되며, 따라서 형성된 모터 감속기 조립체는 매우 콤팩트하고 또한 종래 기술의 해결책보다 훨씬 콤팩트한데, 그 이유는 특히 2개의 치형 휘일/피니언 조립체가 단일의 공통 축선 상에 그룹화되기 때문이다. 이러한 구성은 종래 기술에 제안되었던 모든 해결책에 불리하다.
보다 구체적으로, 본 발명은 적어도 2개의 전기 위상을 갖는 무브러시 모터, 차축 상에서 회전하는 회전자를 포함하는 케이싱에 의해 형성되고, 또한 그 권취 축선이 180°보다 작은 기계적 각도만큼 이격되어 반경 방향으로 연장되는 코일을 각각 지지하는 적어도 2개의 자극을 갖는 고정자 조립체 및 기어 열로 구성되는 모터 감속기에서, 상기 기어 열은
- 상기 2개의 자극 사이에 형성된 각도 공간에 위치되는 제1 차축으로서, 상기 제1 차축은 결합된 피니언(Pe1, Pe1h) 및 치형 휘일(Re1, Re1h)에 의해 형성되는 제1 조립체를 지지하고, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 피니언(Pe1, Pe1h) 위에 위치되어 상기 피니언(Pe1, Pe1h)보다 더 큰 반경을 갖는, 제1 차축(4),
- 상기 회전자(9)의 차축(2) 상에서 회전하는 입력 피니언(3)과 맞물리는 치형 휘일(Re1, Re1h)로서, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 코일을 지지하는 상기 자극 위에 위치되는, 치형 휘일(Re1, Re1h),
- 서로 평행하고 또한 상기 회전자(9)의 차축(2)과 평행한, 상기 기어 열의 모든 차축을 포함하는, 모터 감속기에 있어서,
상기 기어 열은 상기 차축 상에서 회전하는 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기 모터 감속기는 1:200 이상의 표준 감속비를 가져서 특히 콤팩트하다.
일 실시예에 있어서, 상기 전동기는 2상 모터이고 또한 2개의 코일을 포함하며, 그 권취 축선은 약 90°의 각도만큼 이격되어 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 전동기는 3상 모터이고 또한 3개의 코일을 가지며, 그 권취 축선은 약 120°의 각도만큼 이격되어 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 전동기는 3상 모터이고 또한 3개의 코일을 포함하며, 그 권취 축선은 약 60°의 각도만큼 이격되어 있다.
상기 제1 차축은 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 유리하게 지지하며, 각각의 조립체의 치형 휘일은 상기 코일 위에 위치된다.
특별한 일 실시예에 따라, 상기 기어 열은 적어도 4개의 감속 단(stage)을 가지며, 제2 차축은 상대 회전이 자유로운 제2 상부 및 제3 하부 피니언/치형 휘일 조립체를 지지하고, 상기 제2 상부 조립체는 휘일(Re2h) 및 피니언(Pe2h)에 의해 형성되며, 상기 제3 하부 조립체는 휘일(Re2b) 및 피니언(Pe2b)에 의해 형성되고, 상기 기어 열은 휘일(Re3H) 및 피니언(Pe3h)에 의해 형성되는 제4 조립체를 지지하며, 상기 휘일(Re2h)은 상기 제1 조립체의 피니언(Pe1)과 맞물리고, 상기 피니언(Pe2h)은 상기 제4 조립체의 상기 휘일(Re3h)과 맞물리며, 상기 피니언(Pe3h)은 상기 제3 조립체의 휘일(Re2b)과 맞물린다.
특별한 다른 실시예에 따라, 이러한 기어 열은 적어도 4개의 감속 단을 가지며, 상기 제1 차축은 휘일(Re1b) 및 피니언(Pe1b)에 의해 형성된 제2 치형 휘일/피니언 조립체를 포함하고, 상기 기어 열은 휘일(Re2h) 및 피니언(Pe2h)에 의해 형성되는 제3 조립체와 휘일(Re2b) 및 피니언(Pe2b)에 의해 형성되는 제4 조립체를 지지하는 제2 차축을 포함하며, 상기 휘일(Re2h)은 상기 제1 조립체의 피니언(Pe1h)과 맞물리고, 상기 피니언(Pe2h)은 상기 제2 조립체의 상기 휘일(Re1b)와 맞물리며, 상기 피니언(Pe1b)은 상기 제4 조립체의 휘일(Re2b)과 맞물린다.
대안적인 실시예에 있어서, 상기 피니언(Pe2b)은 출력 차축을 구동한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 차축은 상기 피니언(Pe2b)에 의해 구동되는 휘일(Re3b)을 추가로 포함하며, 상기 휘일(Re3b)은 출력 차축을 둘러싸는 출력 링 기어(RDS)를 구동한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 피니언(Pe2b)은 출력 차축을 둘러싸는 출력 링 기어(RDS)를 구동한다.
대안적으로, 상기 출력 링 기어(RDS)는 관통 개구를 갖는다.
유리하게는, 상기 각각의 치형 휘일/피니언 조립체는 상기 피니언 위에 위치된 휘일을 포함한다.
모터 감속기의 전체 임프린트를 감소시키기 위해, 제1 차축은 유리하게는 그 외주 상에서 고정자 조립체와 접촉하여 위치된다.
첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 예시적인 실시예를 읽음에 따라, 본 발명의 다른 특징 및 이점이 나타날 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 제1 예에 따른 제1 실시예의 정면도 및 사시도이다.
도 3a 및 3b는 각각 제1 예에 따른 제2 실시예의 정면도 및 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 제2 예에 따른 일 실시예의 정면도 및 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제3 실시예의 도면을 도시하고 있다.
도 1은 본 발명의 전형적인 제1 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 모터 감속기는 하나 또는 그 이상의 자극 쌍(들)에 의해 형성되는 회전자(9)와 자기적으로 협력하는 권취된 고정자 조립체(1)를 포함하는 무브러시 타입의 전동기가 모터 감속기 입구에 위치되는, 케이싱(16)으로 구성되어 있다. 상기 회전자(9)는 입력 차축(2)에 의해 회전하면서 안내되고, 또한 기계적 모션 감속기를 형성하는 기어 열과 맞물리는 입력 피니언(3)에 의해 연장되며, 상기 기계적 모션 감소기는 기계적 행정을 감소시키고 또한 기어 열 출력에서의 노력을 배증시킨다.
이러한 기어 열은, 출력 차축(7)에 의한 것뿐만 아니라, 제1 정지형 차축(4), 제2 정지형 차축(5), 및 제3 정지형 차축(4)에 의해 지지되는 피니언/치형 휘일 조립체에 의해 상징화된 5개 또는 6개의 감속 단(이하에 논의되는 Re3b/RDS 에 따라)으로 구성된다. 상기 기어 열의 모든 차축(4, 5, 6, 7)은 서로 평행하며, 또한 상기 입력 차축(2)에 평행하다.
상기 제1 차축(4)은 피니언(Pe1)에 결합된 치형 휘일(Re1)을 지지하며, 상기 두 요소는 제1 차축(4) 상에서 회전한다. 상기 치형 휘일(Re1)은 치형 입력 피니언(3)과 맞물리고, 따라서 제1 감속 단을 구축한다. 유리하게는, 상기 제1 차축(4)은 권취된 고정자 조립체(1)가 새겨져 있고 또한 상기 치형 휘일(Re1)이 상기 권취된 고정자 조립체(1) 위에 위치되는 용적을 통과한다.
상기 제2 차축(5)은 피니언(Pe2h)에 결합된 치형 휘일(Re2h)을 지지하고, 상기 두 요소는 제2 차축(5) 상에서 회전하며, 또한 상기 제2 차축(5)은 피니언(Pe2b)에 결합된 치형 휘일(Re2b)을 지지하고, 상기 두 요소 또한 제2 차축(5) 상에서 회전한다. 상기 피니언(Pe1)은 치형 휘일(Re2h)와 맞물리며, 따라서 제2 감속 단을 구축한다.
상기 제3 차축(6)은 피니언(Pe3h)에 결합된 치형 휘일(Re3h)을 지지하며, 상기 두 요소는 제3 차축(6) 상에서 회전하고, 또한 치형 휘일(Re3b)도 상기 제3 차축(6) 상에서 회전한다. 치형 휘일(Re3h)은 치형 피니언(Pe2h)과 맞물리고 따라서 제3 감속 단을 구축하며, 치형 휘일(Re2b)은 치형 피니언(Pe3h)과 맞물리고 따라서 제4 감속단을 구축하고, 치형 휘일(Re3b)은 치형 피니언(Pe2b)과 맞물리고 따라서 제5 감축 단을 구축한다.
출력 차축(7)은 상기 출력 차축(7) 상에서 회전하는 치형 출력 휘일(RDS)을 지지한다. 연결 부재(8)는 상기 치형 출력 휘일(RDS)을 이동될 임의의 외부 부재(도시되지 않음)에 결합하는 것을 가능하게 한다. 상기 치형 휘일(Re3b)은 치형 출력 휘일(RDS)과 맞물린다. 후자의 기어 링키지(linkage)는 감속비에 따라 단일일 수도 있거나 또는 단일이 아닐 수도 있음을 인식해야 한다. 이러한 링키지는 유리하게는 외부 부재에 보다 용이하게 연결될 수 있는 중공의 치형 출력 휘일(RDS)의 이점을 취하는 것을 가능하게 한다. 상기 치형 출력 휘일(RDS)은 케이싱(16)의 외측으로 연장될 수 있거나 또는 이와 동일 평면 상에 있을 수 있지만, 그러나 케이싱(16)의 내측에 위치될 수도 있다. 후자의 경우에, 결합될 상기 외부 부재는 케이싱(16)의 내측을 관통한다.
도 2a 및 도 2b는 제1 실시예에 따른 모터 감속기의 제1 실시예를 도시하고 있다. 이는 부드러운 강자성 물질로, 예를 들어 철-실리콘으로 제조되는 플레이트의 조립체, 및 예를 들어 고정자 조립체(1)의 자극(14)에 의해 지지되고 또한 그 권취 축선이 약 60°로 서로 이격된 3개의 전기 코일(10, 11, 12)로 구성되는 고정자 조립체(1)를 갖는, 3상 전동기를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서 케이싱(16)에 새겨질 수 있고 그 임프린트가 도 2a에 도시될 수 있는, 모터 감속기의 전체 치수가 최소화될 수 있는데, 그 이유는 상기 감속 기어 열 및 상기 권취된 자극이 회전자(9)의 차축(2)과 출력 휘일(RDS) 사이에서 동일한 측에 있기 때문이다. 따라서 이러한 모터 조립체를 수용하는 케이싱(16)은 종래 기술에 비해 감소된 크기를 가질 수 있다.
또한, 이러한 고정자 조립체(1)는 본 주제에 대한 기술의 상태에 의해 교시된 바와 같이, 여러 개의 권취되지 않은 자극을 가질 수 있으며, 예를 들어 이들은 형성된 회로의 자속을 폐쇄하기 위해, 그리고 디텐트 토오크를 관리하기 위해 사용된다. 또한, 상기 모터는 입력 차축(2) 상에서 회전하는 자화된 링을 갖는 회전자(9)를 포함한다.
치형 휘일(Re1) 및 피니언(Pe1) 조립체가 회전하는 제1 차축(4)은, 고정자 조립체의 외주 상에서 고정자 조립체(1)와 접촉하여 코일(11, 12) 사이에 배치된다. 상기 접촉은 본 발명에 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 그러나 상기 제1 차축(4)이 입력 차축(2)에 근접한다면 더욱 좋아질 것이다. 본 발명의 의미 내에서, 상기 코일(11, 12)이 180°이하의, 여기에서는 약 60°의, 기계적 각도만큼 이격되었을 때, 또한 상기 입력 차축(2)으로부터 제1 차축(4)까지의 거리(D24)가 상기 입력 차축(2)으로부터 상기 코일(11, 12)의 반경 방향 단부까지의 거리(D2b)보다 작을 때, 제1 차축(4)은 코일(11, 12) 사이에 있는 것으로 간주된다.
모든 요소는, 도시되지 않은 외부 장치로의 그 결합을 가능하게 하는 형상을 갖는 연결 부재(8)를 갖는 출력 휘일(RDS)을 포함하는 도 1에 도시되어 있다. 이 예에서 상기 휘일(RDS)은 도 1에 도시된 바와는 달리 출력 차축(7)에 연결되지 않고 구동되지만, 그러나 한쪽에서 휘일(RDS)에 제공된 형상(15)에 따라 안내된다는 것을 인식해야 한다.
상기 연결 부재가 유리하게는 중공이고 또한 관통형이므로, 이동될 외부 부재와의 결합은 모터 감속기의 어느 한쪽에 동일하게 장착될 수 있다. 이런 가역적 장착은 단일의 또는 거의 단일의 감속비에 따라 상기 출력 치형 휘일(RDS)과 맞물리는 치형 휘일(Re3b)의 사용으로 인해 특히 더욱 가능하며, 이는 휘일(RDS)을 다른 기어로부터 이격시키고 또한 연결될 외부 부재의 용이한 연결을 가능하게 할 수 있다.
따라서 해결책의 소형화는 고정자 조립체가 새겨지는 용적의 내측에서 상기 코일 사이에서의 제1 차축(4)의 영리한 포지셔닝을 통해, 상기 회전자(9)의 차축(2)과 출력 연결 부재(8) 사이의 감소된 이격에 의해 주로 보장된다. 둘째로, 소형화는 2개의 피니언/치형 휘일 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축을 갖는 기어 감속 조립체를 사용함으로써 제공된다. 달성될 수 있는 감속비는 작은 치수로, 전형적으로 1:450 이상으로 매우 높다.
도 3a 및 도 3b는 제1 예에 따른 모터 감속기의 제2 실시예를 도시하고 있다. 이는 부드러운 강자성 물질로, 예를 들어 철-실리콘으로 제조되는 플레이트의 조립체, 및 예를 들어 고정자 조립체(1)의 자극(14)에 의해 지지되고 또한 그 권취 축선이 각도적으로 120°마다 분포된 3개의 전기 코일(10, 11, 12)로 구성되는 고정자 조립체(1)를 갖는, 3상 전동기를 사용하는 단계를 포함한다. 또한, 이러한 고정자 조립체(1)는 본 주제에 대한 기술의 상태에 의해 교시된 바와 같이, 여러 개의 권취되지 않은 자극을 가지며, 예를 들어 이는 형성된 회로의 자속을 폐쇄하기 위해 그리고 디텐트 토오크를 관리하기 위해 사용된다. 또한, 이 모터는 입력 축선(2) 상에서 회전하는 자화된 링을 갖는 회전자(9)를 포함한다.
치형 휘일(Re1) 및 피니언(Pe1) 조립체가 회전하는 제1 차축(4)은 고정자 조립체(1)와 접촉하지 않고 코일(11, 12) 사이에 위치된다. 이 접촉은 본 발명에 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 그러나 추구하고자 하는 상기 제1 차축(4)은 제1 차축(4)이 입력 차축(2)에 근접하는 경우에 더욱 좋아질 것이다. 본 발명의 의미 내에서, 코일(11, 12)이 180°이하의, 여기에서는 120°의, 기계적 각도만큼 이격되었을 때, 또한 상기 입력 차축(2)으로부터 제1 차축(4)까지의 거리(D24)가 상기 입력 차축(2)으로부터 코일(11, 12)의 반경 방향 단부까지의 거리(D2b)보다 작을 때, 상기 제1 차축(4)은 코일(11, 12) 사이에 있는 것으로 간주된다.
모든 요소는 도시되지 않은 외부 장치로의 그 결합을 가능하게 하는 형상을 갖는 연결 부재(8)를 갖는 출력 휘일(RDS)을 포함하는 도 1에 도시되어 있다. 이 예에서는 도 2a 및 2b의 예처럼, 상기 휘일(RDS)은 도 1에 도시된 바와는 달리 출력 차축(7)에 연결되지 않고 구동되지만, 그러나 한쪽에서 상기 휘일(RDS)에 의해 제공된 형상에 의해 안내된다는 것을 인식해야 한다.
상기 연결 부재가 유리하게는 중공이고 또한 관통형이므로, 이동될 외부 부재와의 결합이 모터 감속기의 어느 한쪽에 동일하게 장착될 수 있다. 이런 가역적 장착은 단일의 또는 거의 단일의 감속비에 따라 상기 출력 치형 휘일(RDS)과 맞물리는 치형 휘일(Re3b)의 사용으로 인해 특히 더욱 가능하며, 이는 상기 휘일(RDS)을 다른 기어로부터 이격시키고 또한 연결될 외부 부재의 용이한 연결을 가능하게 할 수 있다.
따라서 해결책의 소형화는 고정자 조립체(1)가 새겨지는 용적의 내측에서 코일 사이에서의 상기 제1 차축(4)의 영리한 포지셔닝을 통해, 상기 회전자(9)의 차축(2)과 출력 연결 부재(8) 사이의 감소된 이격에 의해 주로 보장된다. 둘째로, 소형화는 2개의 피니언/치형 휘일 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축을 갖는 기어 감속 조립체를 사용함으로써 제공된다. 달성될 수 있는 감속비는 작은 치수로, 전형적으로 1:450 이상으로 매우 높다.
도 4는 본 발명의 전형적인 제2 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 하나 또는 그 이상의 자극 쌍(들)에 의해 형성되는 회전자(9)와 자기적으로 협력하는 권취된 고정자 조립체(1)를 포함하는 무브러시 타입의 전동기는, 모터 감속기 입구에 위치된다. 상기 회전자(9)는 입력 차축(2)에 의해 지지되며, 그리고 기계적 모션 감속기를 형성하는 기어 열과 맞물리는 입력 피니언(3)에 의해 연장되며, 상기 기계적 모션 감소기는 기계적 행정을 감소시키고 또한 기어 열 출력에서의 노력을 배증시킨다.
제1 예와는 달리, 상기 모션 감속 기어 열은 더 작은 기어를 지지하는 하나의 차축으로 더욱 소형화된다. 이 기어 열은, 출력 차축(7)에 의할 뿐만 아니라, 제1 정지형 차축(4) 및 제2 정지형 차축(5)에 의해 지지되는 피니언/치형 휘일 조립체에 의해 상징화된 4개 또는 5개의 감속 단(이하에 논의되는 Re3b/RDS 의 특성에 따라)으로 구성되어 있다. 상기 기어 열의 모든 차축(4, 5, 7)은 서로 평행하며, 또한 상기 입력 차축(2)에 평행하다.
상기 제1 차축(4)은 피니언(Pe1h)에 결합된 치형 휘일(Re1h)을 지지하며, 상기 두 요소는 제1 차축(4) 상에서 회전한다. 상기 치형 휘일(Re1h)은 치형 입력 피니언(3)과 맞물리고, 따라서 제1 감속 단을 구축한다. 유리하게는, 상기 제1 차축(4)은 권취된 고정자 조립체(1)가 새겨져 있고 또한 상기 치형 휘일(Re1h)이 상기 권취된 고정자 조립체(1) 위에 위치되는 용적을 통과한다. 또한, 이 제1 차축(4)은 피니언(Pe1b)에 결합된 치형 휘일(Re1b)을 가지며, 상기 두 요소는 제1 차축(4) 상에서 회전한다.
상기 제2 차축(5)은 피니언(Pe2h)에 결합된 치형 휘일(Re2h)을 지지하고, 상기 두 요소는 제2 차축(5) 상에서 회전하며, 또한 치형 휘일(Re2b)은 피니언(Pe2b)에 결합되고, 상기 두 요소 또한 제2 차축(5) 상에서 회전한다. 상기 치형 휘일(Pe2h)은 피니언(Pei1)과 맞물리고, 따라서 제2 감속 단을 구축한다. 상기 치형 휘일(Pe1b)은 피니언(Pe2h)과 맞물리고, 따라서 제3 감속 단을 구축하며, 또한 치형 휘일(Re2b)은 피니언(Peib)과 맞물리고, 따라서 제4 감속 단을 구축한다.
출력 차축(7)은 상기 정지형 출력 차축(7) 상에서 회전하는 치형 출력 휘일(RDS)을 지지한다. 연결 부재(8)는 상기 치형 출력 휘일(RDS)을 이동될 임의의 외부 부재(도시되지 않음)에 결합하는 것을 가능하게 한다. 상기 치형 휘일(Re2b)은 치형 출력 휘일(RDS)과 맞물린다. 이 후자의 기어 링키지는 감속비에 따라 단일일 수도 있거나 또는 단일이 아닐 수도 있음을 인식해야 한다. 상기 비율이 단일이라면, 이 연결은 유리하게는 외부 부재에 보다 용이하게 연결될 수 있는 중공의 치형 출력 휘일(RDS)의 이점을 취하는 것을 가능하게 한다.
이 제2 예에 따른 일 실시예의 구체적인 설명을 제공하기 위해, 도 5a 및 5b는 2개의 코일(11, 12)을 갖는 2상 무브러시 모터의 예시적인 사용으로부터 생산된 모터 감속기를 도시하고 있으며, 이는 전기적으로 90°만큼 위상 변이되었다.
고정자 조립체(1)는 부드러운 강자성 물질로, 예를 들어 철-실리콘으로 제조되는 플레이트의 조립체, 및 예를 들어 고정자 조립체(1)의 자극에 의해 지지되고 그 권취 축선이 약 90°만큼 서로 이격되는 2개의 전기 코일(11, 12)로 구성된다. 따라서 케이싱(16)에 새겨질 수 있고 그 임프린트가 도 5a에 도시된 상기 모터 감속기의 전체 치수가 최소화되는데, 그 이유는 감속 기어 열 및 권취된 자극이 상기 회전자(9)의 차축(2)과 출력 휘일(RDS) 사이에서 동일한 측에 있기 때문이다. 따라서 이러한 모터 감속기를 수용하는 케이싱(16)은 종래 기술에 비해 감소된 크기를 가질 수 있다.
또한, 이러한 고정자 조립체(1)는 본 주제에 대한 기술의 상태에 의해 교시된 바와 같이, 여러 개의 권취되지 않은 자극을 가질 수 있으며, 예를 들어 이들은 형성된 회로의 자속을 폐쇄하기 위해, 또한 디텐트 토오크를 관리하기 위해 사용된다.
치형 휘일(Re1h) 및 피니언(Pe1h) 조립체가 회전하는 제1 차축(4)은 고정자 조립체(1)와 접촉하여, 코일(11, 12) 사이에 위치된다. 상기 접촉은 본 발명에 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 그러나 추구하고자 하는 제1 차축(4)은 상기 제1 차축(4)이 고정자 조립체(2)에 근접하는 경우에 더욱 좋아질 것이다. 본 발명의 의미 내에서, 코일(11, 12)이 180°이하의, 여기에서는 90°의, 기계적 각도만큼 이격되었을 때, 또한 입력 차축(2)으로부터 제1 차축(4)까지의 거리(D24)가 상기 입력 차축(2)으로부터 코일(11, 12)의 반경 방향 단부까지의 거리(D2b)보다 작을 때, 상기 제1 차축(4)은 코일(11, 12) 사이에 있는 것으로 간주된다.
모든 요소는 도시되지 않은 외부 장치로의 그 결합을 가능하게 하는 형상을 갖는 연결 부재(8)를 갖는 출력 휘일(RDS)을 포함하는 도 4에 도시되어 있다.
상기 연결 부재는 바람직하게는 이동될 외부 부재와의 결합이 상기 모터 감속기의 어느 한쪽에 동일하게 장착될 수 있도록, 중공이며 그리고 관통형이다.
해결책의 소형화는 고정자 조립체(1)가 새겨지는 용적의 내측에서 코일 사이에서의 상기 제1 차축(4)의 영리한 포지셔닝을 통해, 상기 회전자(9)의 차축(2)과 출력 연결 부재(8) 사이의 감소된 이격에 의해 주로 제공된다. 둘째로, 소형화는 2개의 피니언/치형 휘일 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축을 갖는 기어 감속 조립체를 사용함으로써 제공된다. 달성될 수 있는 감속비는 이 예에서는 작은 치수로, 전형적으로 1:450 이상으로 매우 높다.
예시적인 제3 실시예
도 6 내지 8은 본 발명에 따른 전동기와 적어도 4개의 기어 단의 통합을 도시하고 있다.
이 대안적인 해결책에 따르면, 전동기(103)는 치형 내부 링(101)을 구비한 원통 형상을 갖는 휘일(100)의 내측에 수용된다.
상기 회전자(102)는 편심되어 있으며, 또한 전동기(103)로부터 가장 먼 치형 휘일(36a)과 맞물리는 입력 피니언(3)을 구동한다.
상기 출력 휘일(100)에 의해 기재된 내부 원통형 체적에서, 휘일(101)과 맞물리는 모터(103)의 회전자(102)의 비 회전 위치(out of round position)는 적어도 2개의 회전 차축(34, 35)을 위치시키고 또한 기어(36a 내지 36d)에 최대 표면적을 남기는 것을 가능하게 한다.
가동형 요소(36d)의 피니언은 전동기(103)를 둘러싸는 내부 링(101)과 맞물린다.
내부 기어보다 더 큰 그 피치원(pitch circle)으로 인해, 내부 기어를 갖는 상부 단은, 외부 기어를 갖는 기어보다 상당한 감속과 높은 모듈러스 모두를 가능하게 할 것이다. 따라서 상기 상부 단은 높은 토오크를 전달할 수 있다.
도 7은 출력 휘일(100)이 노출되는, 이전 통합에 따른 액추에이터를 도시하고 있으며, 이러한 옵션은 동일한 휘일을 생산하는 데 요구되는 부품수를 최소화하는 것을 가능하게 한다. 이 출력 휘일(100)은 자유롭게 회전할 수 있으며, 또한 핀 또는 다른 수단을 사용하여 감속기로부터의 그 이탈을 방지하도록 국부적으로만 유지된다. 액추에이터를 사용할 때, 상기 액추에이터를 수용하는 시스템에 속하는 외부 수용 표면(104)은 감속기를 폐쇄하며, 또한 그 기계적 유지를 보장하거나 그에 대한 견고함을 제공한다.
출력 휘일을 둘러싸는 용적의 폐쇄는, 그 안내뿐만 아니라, 적용 시 조립 중 직접적으로 제공된다. 이는 액추에이터의 사시도를 도시한 도 8에 도시되어 있다. 회전하는 출력 휘일(100)을 둘러싸는 용적은 상기 액추에이터의 추가적인 부분을 요구하지 않고 폐쇄된다. 상기 액추에이터의 케이싱(106)에 속하며 또한 상기 출력 휘일(100)을 축 방향으로 고정시키는 데 사용되는 유지 클립(105)이 도시되어 있다.

Claims (15)

  1. 적어도 2개의 전기 위상을 갖는 무브러시 모터, 및 차축(2) 상에서 회전하는 회전자(9)를 포함하는 케이싱(16)에 의해 형성되고, 또한 그 권취 축선이 180°보다 작은 기계적 각도만큼 이격되어 반경 방향으로 연장되는 코일(11, 12)을 각각 지지하는 적어도 2개의 자극(14)을 갖는 고정자 조립체(1) 및 기어 열로 구성되는 모터 감속기에서, 상기 기어 열은
    - 상기 2개의 자극(14) 사이에 형성된 각도 공간에 위치되는 제1 차축(4)으로서, 상기 제1 차축(4)은 결합된 피니언(Pe1, Pe1h) 및 치형 휘일(Re1, Re1h)에 의해 형성되는 제1 조립체를 지지하고, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 피니언(Pe1, Pe1h) 위에 위치되어 상기 피니언(Pe1, Pe1h)보다 더 큰 반경을 갖는, 제1 차축(4),
    상기 회전자(9)의 차축(2) 상에서 회전하는 입력 피니언(3)과 맞물리는 치형 휘일(Re1, Re1h)로서, 상기 치형 휘일(Re1, Re1h)은 상기 코일(11, 12)을 지지하는 상기 자극(14) 위에 위치되는, 치형 휘일(Re1, Re1h),
    서로 평행하고 또한 상기 회전자(9)의 차축(2)과 평행한, 상기 기어 열의 모든 차축(4, 5, 6, 7)을 포함하는, 모터 감속기에 있어서,
    상기 기어 열은 상기 차축(4, 5) 상에서 회전하는 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 지지하는 적어도 하나의 차축(4, 5)을 갖는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터는 2상 모터이고, 또한 상기 모터는 그 권취 축선이 약 90°의 각도만큼 이격된 2개의 코일(11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터는 3상 모터이고, 또한 상기 모터는 그 권취 축선이 약 120°의 각도만큼 이격된 3개의 코일(10, 11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터는 3상 모터이고, 또한 상기 모터는 그 권취 축선이 약 60°의 각도만큼 이격된 3개의 코일(10, 11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 차축(4)은 2개의 치형 휘일/피니언 조립체를 지지하며, 상기 각각의 조립체의 치형 휘일은 상기 코일(11, 12) 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 기어 열은 적어도 4개의 감속 단을 가지며,
    - 상기 기어 열은 상대 회전이 자유로운 제2 상부 및 제3 하부 피니언/치형 휘일 조립체를 각각 지지하는 제2 차축(5)을 포함하고,
    - 상기 제2 상부 조립체는 휘일(Re2h) 및 피니언(Pe2h)에 의해 형성되며,
    - 상기 제3 하부 조립체는 휘일(Re2b) 및 피니언(Pe2b)에 의해 형성되고,
    - 상기 기어 열은
    - 휘일(Re3H) 및 피니언(Pe3h)에 의해 형성되는 제4 조립체를 지지하는 제3 차축(6)을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    또한,
    - 상기 휘일(Re2h)은 상기 제1 조립체의 피니언(Pe1h)과 맞물리고,
    - 상기 피니언(Pe2h)은 상기 제4 조립체의 상기 휘일(Re3h)과 맞물리며,
    - 상기 피니언(Pe3h)은 상기 제3 조립체의 휘일(Re2b)과 맞물리는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    - 기어 열은 적어도 4개의 감속 단을 가지며,
    - 상기 제1 차축은 휘일(Re1b) 및 피니언(Pe1b)에 의해 형성되는 제2 피니언/치형 휘일 조립체를 포함하고,
    - 상기 기어 열은
    - 휘일(Re2H) 및 피니언(Pe2h)에 의해 형성되는 제3 조립체 및 휘일(Re2b) 및 피니언(Pe2b)에 의해 형성되는 제4 조립체를 지지하는 제2 차축(5)을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    또한,
    - 상기 휘일(Re2h)은 상기 제1 조립체의 피니언(Pe1)과 맞물리고,
    - 상기 피니언(Pe2h)은 상기 제2 조립체의 상기 휘일(Re1b)과 맞물리며,
    - 상기 피니언(Pe1b)은 상기 제4 조립체의 휘일(Re2b)과 맞물리는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피니언(Pe2b)은 상기 출력 차축(7)을 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 차축(6)은 상기 피니언(Pe2b)에 의해 구동되는 휘일(Re3b)을 더 포함하고, 상기 휘일(Re3b)은 상기 출력 차축(7)을 둘러싸는 출력 링 기어(RDS)를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 피니언(Pe2b)은 상기 출력 차축(7)을 둘러싸는 출력 링 기어(RDS)를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 출력 링 기어(RDS)는 관통 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 치형 휘일/피니언 조립체는 상기 피니언 위에 위치되는 휘일을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 차축(4)은 그 외주 상에서 상기 고정자 조립체와 접촉하여 위치되는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  14. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동기(103)는 내부의 치형 기어의 내측에 수용되는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
  15. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    액추에이터를 수용하는 상기 시스템에 속하는 외부 도킹 표면(104)은 상기 감속기를 포함하고, 또한 그 기계적 유지를 보장하며, 또는 심지어 그 밀봉을 제공하는 것을 특징으로 하는 모터 감속기.
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