KR20180041488A - 보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터 - Google Patents

보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 코일이 권선되는 권선부; 상기 권선부에서 축방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치되는 돌기부; 및 상기 돌기부가 일측 단부를 감싸도록 배치되는 연결핀을 포함하며, 상기 코일은 상기 돌기부의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 상기 연결핀에 접속되는 보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 코일에 인가된 장력에 의해 상기 연결핀이 휘는 것을 방지할 수 있다.

Description

보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터{Transfer Car for cleaning}
실시 예는 휨을 방지하는 구조가 마련된 보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터에 관한 것이다.
스텝핑 모터(Stepping motor, 또는 Step motor)는 일정한 각도씩 회전 또는 직선 운동하는 디지털 액추에이터(Actuator)라 할 수 있다. 일반적으로 회전운동을 하는 경우를 스텝핑 모터라 하고, 직선운동을 하는 경우에는 리니어 스텝핑 모터라고 한다.
리니어 스텝핑 모터는 입력펄스 수와 모터의 회전각도가 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있어 차량, 공작기계, 및 산업용 로봇 등에 다양하게 활용되고 있다.
스텝핑 모터의 보빈에 코일을 감아 자기장을 형성하는데, 이 코일의 지름과 권선회수는 모터의 토크와 저항, 인덕턴스를 고려하여 결정한다. 따라서, 코일의 지름과 권선회수에 따라 보빈의 크기가 결정되며, 그 두께에 따라 모터의 지름도 결정될 수 있다.
그리고, 상기 코일과의 전기적 연결을 위해 터미널 핀이 이용될 수 있다.
이에, 터미널 핀을 보빈에 압입하여 설치하고, 코일을 보빈에 권선한 후 터미널 핀에 타이닝(Tinning)하여 연결한다.
그러나, 타이닝 공정시, 납조 온도가 높기 때문에, 권선 후 코일의 장력에 의해 터미널 핀의 휨 현상이 발생하는 문제가 있다.
그에 따라, 터미널 핀을 기판(PCB)에 형성된 홀(Hole)에 조립시, 터미널 핀의 휨을 잡아주기 위한 부품(예: 가이드 스페이서(Guide Spacer))이 추가로 사용되어야 하기 때문에, 부품수 및 조립 공정이 증가하는 문제가 있다.
연결핀이 압입되는 영역에 보스를 배치하여 연결핀의 휨을 방지하는 보빈 및 이를 구비하는 스테핑 모터를 제공한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제는 실시예에 따라, 코일이 권선되는 권선부; 상기 권선부에서 축방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치되는 돌기부; 및 상기 돌기부가 일측 단부를 감싸도록 배치되는 연결핀을 포함하며, 상기 코일은 상기 돌기부의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 상기 연결핀에 접속되는 보빈에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 권선부는, 상기 코일이 권선되는 원통형의 몸체부; 상기 몸체부의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지와 제2 플랜지; 및 상기 제1 플랜지에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 연결부를 포함하고, 상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스; 및 상기 보스의 내측에 형성된 결합홈을 포함하며, 상기 연결핀의 일측 단부는 상기 결합홈에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 보스의 외주면에는 상기 코일의 권선을 유도하는 가이드홈이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 가이드홈은 기 설정된 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드홈은 상기 보스의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보빈은 상기 몸체부에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제1 하우징을 더 포함하며, 상기 제1 하우징의 내경(D1)은 상기 몸체부의 내경(D)보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 보빈은 상기 제1 하우징에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제2 하우징을 더 포함하며, 상기 제2 하우징의 내경(D2)은 상기 제1 하우징의 내경(D1)보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 연결핀은 삼각, 사각 또는 다각 기둥 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 과제는 실시예에 따라, 회전축; 상기 회전축과 결합하여 회전하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터는 보빈; 및 상기 보빈에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 보빈은 상기 코일이 권선되는 권선부; 상기 권선부에서 축방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치되는 돌기부; 및 상기 돌기부가 일측 단부를 감싸도록 배치되는 연결핀을 포함하며, 상기 코일은 상기 돌기부의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 상기 연결핀에 접속되는 스테핑 모터에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 권선부는, 상기 코일이 권선되는 원통형의 몸체부; 상기 몸체부의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지와 제2 플랜지; 및 상기 제1 플랜지에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 연결부를 포함하고, 상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스; 및 상기 보스의 내측에 형성된 결합홈을 포함하며, 상기 연결핀의 일측 단부는 상기 결합홈에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 보스의 외주면에는 상기 코일의 권선을 유도하는 가이드홈이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 가이드홈은 기 설정된 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드홈은 상기 보스의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보빈은 상기 몸체부에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제1 하우징을 더 포함하며, 상기 제1 하우징의 내경(D1)은 상기 몸체부의 내경(D)보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제1 하우징의 내부에는 베어링이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 베어링의 내주면에는 상기 로터의 일측 단부가 배치될 수 있다.
한편, 상기 회전축의 외주면 일 영역에 형성된 나사산은 상기 로터의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합을 할 수 있다.
또한, 상기 연결핀은 삼각, 사각 또는 다각 기둥 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 연결핀의 일측은 기판에 접속될 수 있다.
한편, 두 개로 제공되는 상기 보빈 각각은 상호 이격되게 배치되는 적어도 두 개의 상기 연결부를 포함하고, 상기 보빈 각각의 상기 연결부는 상호 교차되게 배치될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 스테핑 모터는 연결핀이 압입되는 영역에 보스와 같은 돌기부가 배치되는 보빈을 구비하여 연결핀의 휨을 방지할 수 있다.
즉, 상기 보빈은 보스 형상으로 형성된 돌기부에 적어도 1회 이상 코일을 권선된 후 상기 코일이 연결핀에 접속되기 때문에, 연결핀의 휨을 방지할 수 있다.
그에 따라, 상기 모터는 가이드 스페이서와 같은 부품을 삭제할 수 있기 때문에, 부품수 감소에 따른 재료비 절감 및 조립 공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 스테핑 모터를 나타내는 사시도이고,
도 2는 실시예에 따른 스테핑 모터를 나타내는 분해사시도이고,
도 3은 도 1의 A-A선을 나타내는 단면도이고,
도 4는 실시예에 따른 스테핑 모터의 제1 보빈을 나타내는 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 스테핑 모터의 제1 보빈에 배치되는 돌기부에 형성된 가이드 홈을 나타내는 도면이고,
도 6은 도 4의 B-B선을 나타내는 단면도이고,
도 7은 코일에 인가되는 장력에 의해 연결핀에 휨이 발생하는 여부를 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 스테핑 모터의 제2 보빈을 나타내는 도면이고,
도 9는 실시예에 따른 스테핑 모터의 제2 보빈에 배치되는 돌기부에 형성된 가이드 홈을 나타내는 도면이고,
도 10은 도 8의 B'-B'선을 나타내는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
실시예에 따른 스테핑 모터(1)는 로터와 스테이터를 포함하며, 상기 로터의 회전에 따라 회전축이 직선 왕복 운동을 하게 된다.
특히, 상기 스테핑 모터(1)는 자동차의 전조등 시스템의 조명 방향을 변경하는데 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 스테핑 모터(1)는 선형 구동이 필요한 다양한 장치에 적용될 수도 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 스테핑 모터(1)는 회전축(100), 지지프레임(200), 로터(300), 베어링(400) 및 스테이터(500)를 포함할 수 있다.
그리고, 스테이터(500)는 코일(600)이 권선되는 보빈(700)과 요크(800)를 포함할 수 있다. 여기서, 보빈(700)은 합성수지재로 형성될 수 있다.
상기 스테이터(500)는 두 개의 보빈(700)을 포함할 수 있으며, 두 개의 보빈은 지지프레임(200)의 지지 여부에 따라, 제1 보빈(700a)과 제2 보빈(700b)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 보빈(700a)은 본 발명의 실시예에 따른 보빈일 수 있다.
그리고, 상기 요크(800)는 두 개의 보빈(700)을 기준으로 배치 위치에 따라 제1 요크(810), 제2 요크(820) 및 제3 요크(830)로 구분될 수 있다.
또한, 상기 스테핑 모터(1)는 기판부(900)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기판부(900)는 브라켓(910) 및 기판(920, PCB)을 포함할 수 있다.
회전축(100: 리드 스크류)은 로터(300)의 회전에 의해 직선운동(진퇴운동)을 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(100)의 외주면 일 영역에 형성된 나사산(110)은 로터(300)의 내주면 일 영역에 형성된 나사산(310)과 나사 결합을 할 수 있다. 그에 따라, 로터(300)의 회전시 회전축(100)은 직선운동을 할 수 있다.
지지프레임(200)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(100)을 회전가능하게 지지한다. 그리고, 지지프레임(200)은 제2 보빈(700b)의 내부에 배치되어 제2 보빈(700b)에 의해 지지될 수 있다.
이때, 지지프레임(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, D자 형상의 외면을 갖도록 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
예컨데, 지지프레임(200)은 외면에 모서리가 형성되도록 삼각 기둥 등의 다각형 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 로터(300)의 회전에 따른 회전축(100)의 직선 운동시, 지지프레임(200)은 적어도 회전축(100)의 외주면 일 영역을 지지하면서 제2 보빈(700b)에 의해 지지되기 때문에 축계 안정화를 향상시킬 수 있다.
종래의 스테핑 모터에 이용되던 로터가 단일 베어링을 사용하여 회전축을 지지하는 경우와 비교해 볼 때, 상기 스테핑 모터(1)는 두 개의 베어링(400)을 이용하여 로터(300)를 지지함과 더불어 지지프레임(200)을 이용하여 회전축(100)을 지지하기 때문에, 축계 안정화를 향상시킬 수 있다.
로터(300)는 스테이터(500)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 회전축(100)이 배치될 수 있다. 여기서, 로터(300)는 스테이터(500)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
로터(300)는 로터 코어(미도시)에 마그넷(미도시)을 포함할 수 있다.
로터(300)는 로터 코어의 외주면에 마그네트가 배치되는 타입으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 마그네트는 로터 코어의 외주면에 N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 마그네트는 기 설정된 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 로터(300)는 로터 코어의 포켓에 마그넷이 압입되는 IPM 타입으로 형성될 수도 있다.
한편, 베어링(400)은 로터(300)의 양측 단부에 배치될 수 있다.
베어링(400)은 로터(300)를 회전 가능하게 지지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 베어링(400)은 로터(300)의 외주면에 배치될 수 있다. 그리고, 베어링(400)은 스테이터(500)의 보빈(700)의 내주면에 의해 지지될 수 있다.
스테이터(500)는 로터(300)의 외측에 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이터(500)는 코일(600)이 권선되는 두 개의 보빈(700)과 세 개의 요크(800)를 포함할 수 있다.
스테이터(500)에는 회전 자계를 형성하는 코일(600)이 권선된 보빈(700)이 배치된다. 그에 따라, 코일(600)은 로터(300)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(300)의 회전을 유도한다.
스테이터(500)는 제1 보빈(700a)과 제2 보빈(700b), 제1 요크(810), 제2 요크(820) 및 제3 요크(830)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 보빈(700a)과 제2 보빈(700b)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 요크(810)를 사이에 두고 상호 마주보게 배치될 수 있다. 그리고, 제2 보빈(700b)의 내측에는 지지프레임(200)이 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 살펴보면, 제1 보빈(700a)은 코일(600)이 권선되는 권선부(710), 돌기부(720) 및 연결핀(730)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 보빈(700a)은 권선부(710)의 일측에 배치되는 제1 하우징(740)과 제2 하우징(750)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 연결핀(730)은 코일(600)과 외부전원(미도시)이 전기적으로 연결될 수 있게 한다.
권선부(710)는 몸체부(711), 몸체부(711)의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지(712)와 제2 플랜지(713) 및 연결부(714)를 포함할 수 있다.
몸체부(711)는 원통형으로 형성될 수 있으며, 몸체부(711)의 외주면에는 코일(600)이 권선될 수 있다. 그리고, 몸체부(711)의 내부에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(300)가 배치될 수 있다.
그리고, 제1 플랜지(712)와 제2 플랜지(713)는 몸체부(711)에 권선된 코일(600)이 축(C) 방향으로 이탈되는 것을 방지한다. 그리고, 제1 보빈(700a)의 제1 플랜지(712)는 몸체부(711)에 권선된 코일(600)이 제2 보빈(700b)에 권선된 코일(600)과 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 제1 플랜지(712)와 제2 플랜지(713)는 몸체부(711)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 플랜지(712)와 제2 플랜지(713) 각각은 몸체부(711)의 양측 모서리에서 반지름 방향으로 연장되게 배치될 수 있다.
연결부(714)는 제1 플랜지(712)의 일측에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연결부(714)는 제1 플랜지(712)의 가장자리에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 이때, 연결부(714)는 두 개가 상호 이격되게 배치될 수 있다.
따라서, 두 개로 제공되는 보빈(700a, 700b) 각각은 상호 이격되게 배치되는 적어도 두 개의 연결부(714)를 포함하고, 보빈(700a, 700b) 각각의 연결부(714)는 상호 교차되게 배치될 수 있다.
즉, 제1 보빈(700a)의 연결부(714)는 제2 보빈(700b)의 연결부(714)와 상호 교차되게 배치될 수 있다.
돌기부(720)는 권선부(710)에서 축(C) 방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치될 수 있다. 예컨데, 도 4에 도시된 바와 같이, 돌기부(720)는 연결부(714)에서 축(C) 방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 그리고, 돌기부(720)는 연결부(714)와 일체로 형성될 수 있다.
그리고, 돌기부(720)는 연결핀(730)의 일측 단부를 감싸도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 권선부(710)에 권선된 코일(600)은 돌기부(720)의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 연결핀(730)에 접속될 수 있다. 이때, 연결핀(730)과 접속되는 코일(600)의 단부는 퓨징, 납땜 또는 용접과 같은 방법에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 돌기부(720)의 외주면에는 코일(600)이 따라 적어도 1회전 이상 권선되기 때문에, 코일(600)에 인가되는 장력에 의해 연결핀(730)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 코일에 인가되는 장력에 의해 연결핀에 휨이 발생하는 여부를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 7의 (a)는 가이드를 구비하는 보빈을 나타내는 도면이고, 도 7의 (b)는 실시예에 따른 보빈을 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하여 살펴보면, 가이드(10)를 구비하는 종래의 보빈(2)은 연결핀(730)에 코일(600)의 장력이 인가됨에 따라 연결핀(730)이 휘는 현상이 발생한다. 그에 따라, 코일(600)의 단부가 연결핀(730)으로부터 탈락되는 문제 또한 발생할 수도 있다.
비록, 가이드(10)에 의해 상기 장력의 일부가 소멸되더라도 나머지 장력에 의해 연결핀(730)에 휨이 발생한다. 그에 따라, 가이드 스페이서(Guide Spacer)와 같은 부품을 추가적으로 구비되야 한다.
도 7의 (b)를 참조하여 살펴보면, 상술된 바와 같이, 상기 스테핑 모터(1)는 보빈(700)에 돌기부(720)를 구비하여 코일(600)의 장력에 의해 연결핀(730)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
즉, 돌기부(720)에 의해 코일(600)에 인가되는 장력이 해소되기 때문에, 돌기부(720)는 연결핀(730)이 휘는 현상을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하여 살펴보면, 돌기부(720)는 연결부(714)에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스(721) 및 보스(721)의 내측에 형성된 결합홈(722)을 포함할 수 있다.
보스(721)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
그러나, 보스(721)는 반드시 원통 형상으로 형성된 것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 보스(721)는 수평 단면이 삼각, 사각 또는 다각 형상인 기둥 모양으로 형성될 수 있다. 그리고, 보스(721)가 삼각, 사각 또는 다각 형상인 기둥 모양으로 형성된 경우 각각의 모서리는 라운딩 처리가 될 수 있다.
다만, 보스(721)가 원통 형상으로 형성되는 경우, 코일(600)과 밀착되는 면적이 향상되기 때문에, 코일(600)에 인가되는 장력을 효과적으로 해소할 수 있다.
결합홈(722)은 보스(721)의 내측 중앙에 형성될 수 있다. 그리고, 결합홈(722)에는 연결핀(730)의 일측 단부가 배치될 수 있다.
연결핀(730)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 결합홈(722)에 일측 단부가 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다.
연결핀(730)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 연결핀(730)에 작용하는 외력에 의한 연결핀(730)의 유동을 고려하여 삼각 기둥, 사각 기둥 또는 다각 기둥 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 연결핀(730)에 외력이 인가되는 경우 보스(721)를 기준으로 연결핀(730)에는 회전 유동이 발생할 수 있다. 그에 따라, 코일(600)과 연결핀(730) 사이의 접속이 해제될 수 있다.
따라서, 연결핀(730)의 형상을 삼각 기둥, 사각 기둥 또는 다각 기둥 형상으로 형성하고 결합홈(722)의 형상을 연결핀(730)의 형상에 대응되게 형성할 수 있다. 그에 따라, 상기 연결핀(730)에 상기 회전 유동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 보빈(700a)은 보스(721)의 외주면에 형성된 가이드홈(723)을 더 포함할 수 있다.
보스(721)의 외주면에 코일(600) 권선시, 가이드홈(723)은 코일(600)의 권선을 유도할 수 있다. 예컨데, 기설정된 간격으로 형성된 가이드홈(723)은 코일(600)이 보스(721)의 외주면 중 기 설정된 위치에 위치하도록 권선을 안내할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가이드홈(723)은 보스(721)의 외주면을 따라 소정의 피치(P)를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨데, 가이드홈(723)은 보스(721)의 외주면을 따라 나선모양으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 피치(P)는 코일(600)의 장력을 고려하여 가이드홈(723) 형성시 조정될 수 있다.
제1 하우징(740)은 몸체부(710)에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 이때, 제1 하우징(740)의 내경(D1)은 몸체부(710)의 내경(D)보다 작게 형성될 수 있다
그리고, 제1 하우징(740)의 내부에는 베어링(400)이 배치될 수 있다. 그에 따라, 로터(300)의 일측 단부는 베어링(400)의 내부에 배치될 수 있다. 예컨데, 베어링(400)의 내주면에는 로터(300)의 일측 단부 외주면이 끼워맞춤 방식에 의해 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터(300)의 일측 단부에 배치되는 베어링(400)은 제1 하우징(740)의 내주면에 지지될 수 있다. 그에 따라, 로터(300)는 베어링(400)에 의해 스테이터(500) 내부에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체부(710)와 제1 하우징(740)은 연결부재(760)에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 연결부재(760)는 원주 방향을 따라 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 그에 따라, 연결부재(760) 사이에는 홀(770)이 형성될 수 있다.
제2 하우징(750)은 제1 하우징(740)에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 이때, 제2 하우징(750)의 내경(D2)은 제1 하우징(740)의 내경(D1)보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 제2 하우징(750)은 회전축(100)의 단부를 덮도록 배치될 수 있다. 즉, 보빈(700a)의 제2 하우징(750)은 상기 스테핑 모터(1)에 있어서, 커버 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 스테핑 모터(1)는 별도의 커버 부재를 생략할 수 있기 때문에, 원가를 절감하고 공정을 단순화할 수 있다.
이하, 도 8 내지 10을 참조하여, 제2 보빈(700b)에 대해 살펴보기로 한다. 상기 제2 보빈(700b)을 설명함에 있어서, 제1 보빈(700a)과 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 기재되는바 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제2 보빈(700b)을 제1 보빈(700a)과 비교해 볼 때, 제2 보빈(700b)은 지지프레임(200)을 지지하는 지지부(760)가 제1 하우징(740)에 배치된다는 점에서 제1 보빈(700a)과 차이가 있다. 즉, 제1 보빈(700a)의 제2 하우징(750) 대신에 제2 보빈(700b)은 지지부(780)를 구비할 수 있다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 제2 보빈(700b)은 코일(600)이 권선되는 권선부(710), 돌기부(720) 및 연결핀(730)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 보빈(700b)은 권선부(710)의 일측에 배치되는 제1 하우징(740)과 지지부(780)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 권선부(710)는 몸체부(711), 몸체부(711)의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지(712)와 제2 플랜지(713) 및 연결부(714)를 포함할 수 있다.
돌기부(720)는 권선부(710)에서 축(C) 방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치될 수 있다. 예컨데, 도 8에 도시된 바와 같이, 돌기부(720)는 연결부(714)에서 축(C) 방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 그리고, 돌기부(720)는 연결부(714)와 일체로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 돌기부(720)는 연결부(714)에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스(721) 및 보스(721)의 내측에 형성된 결합홈(722)을 포함할 수 있다.
연결핀(730)은 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 결합홈(722)에 일측 단부가 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다.
한편, 보스(721)의 외주면에는 가이드홈(723)이 형성될 수 있다.
보스(721)의 외주면에 코일(600) 권선시, 가이드홈(723)은 코일(600)의 권선을 유도할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가이드홈(723)은 보스(721)의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.
제1 하우징(740)은 몸체부(710)에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 이때, 제1 하우징(740)의 내경(D1)은 몸체부(710)의 내경(D)보다 작게 형성될 수 있다
그리고, 제2 보빈(700b)의 제1 하우징(740) 내부에는 베어링(400)이 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터(300)의 일측 단부에 배치되는 베어링(400)은 제1 하우징(740)의 내주면에 지지될 수 있다. 그에 따라, 로터(300)는 베어링(400)에 의해 스테이터(500) 내부에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 몸체부(710)와 제1 하우징(740)은 연결부재(760)에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 연결부재(760)는 원주 방향을 따라 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다. 그에 따라, 연결부재(760) 사이에는 홀(770)이 형성될 수 있다.
지지부(780)는 제1 하우징(740)에서 축(C) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다.
지지부(780)의 내부에는 지지프레임(200)이 배치될 수 있다. 그에 따라, 지지부(780)는 지지프레임(200)을 지지할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지지부(780)는 내부에 배치되는 지지프레임(200)을 지지하기 위해 회전축(100) 방향으로 길게 형성될 수 있다. 예컨데, 지지부(780)는 제2 하우징(760)의 축(C) 방향 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 그에 따라, 지지부(780)는 지지프레임(200)에 대한 지지력을 향상시킬 수 있다.
이때, 지지프레임(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, D자 형상의 외면을 갖는바, 지지부(780)의 내면은 지지프레임(200)의 외면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 로터(300)의 회전에 따른 회전축(100)의 직선 운동시, 제2 보빈(700b)의 지지부(780)는 지지프레임(200)의 외주면 일 영역을 지지하기 때문에 회전축(100)의 축계 안정화를 향상시킬 수 있다.
요크(800)는 제1 요크(810), 제2 요크(820) 및 제3 요크(830)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 요크(820) 및 제3 요크(830)는 동일한 형상으로 형성되어 제1 요크(810)를 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
제1 요크(810)는 제1 보빈(700a)과 제2 보빈(700a) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 요크(810)는 제1 보빈(700a)과 제2 보빈(700a) 각각을 향하여 돌출된 제1 자극부(811) 및 제1 자극부(811)를 지지하는 제1 요크 플레이트(812)를 포함할 수 있다.
제2 요크(820)는 제1 보빈(700a)을 향하여 돌출되게 형성된 제2 자극부(821), 제2 자극부(821)를 지지하는 제2 요크 플레이트(822) 및 제2 요크 플레이트(822)의 외주에서 제2 자극부(821)와 동일한 방향으로 돌출된 제2 림부(823)를 를 포함할 수 있다. 이때, 제2 자극부(821)는 제1 보빈(700a)의 홀(700)에 삽입될 수 있다.
제3 요크(830)는 제2 보빈(700b)을 향하여 돌출되게 형성된 제3 자극부(831), 제3 자극부(831)를 지지하는 제3 요크 플레이트(832) 및 제3 요크 플레이트(832)의 외주에서 제3 자극부(831)와 동일한 방향으로 돌출된 제3 림부(833)를 포함할 수 있다. 이때, 제3 자극부(831)는 제2 보빈(700b)의 홀(700)에 삽입될 수 있다.
따라서, 제1 자극부(811), 제2 자극부(821) 및 제3 자극부(831)는 코일(600)과 로터(300) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 보빈(700a) 및 제2 보빈(700b)에 각각 권선된 코일(600)에 전원을 각각 인가됨에 따라 자극을 형성하여 로터(3000)가 스텝 형태로 회전되도록 한다.
그리고, 제2 림부(823)와 제3 림부(833)는 코일(600) 및 제1,2 보빈(700a, 700b)을 보호함과 아울러 자계 경로를 제공하여 자기 저항을 감소시킬 수 있다.
기판부(900)는 브라켓(910) 및 기판(920, PCB)을 포함할 수 있다.
기판부(900)는 스테이터(500)의 일측에 배치될 수 있다. 그리고, 제1,2 보빈(700a, 700b) 각각의 연결핀(730)의 일측은 기판(720)에 접속될 수 있다. 이때, 기판(920)은 브라켓(910) 내부에 배치될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 스테핑 모터
10 : 가이드
100 : 회전축 110 : 나사산
200 : 지지프레임
300 : 로터
400 : 베어링
500 : 스테이터
600 : 코일
700 : 보빈 700a : 제1 보빈
700b : 제2 보빈 730 : 연결핀
800 : 요크 810 : 제1 요크
820 : 제2 요크 830 : 제3 요크
900 : 기판부 910 : 브라켓
920 : 기판

Claims (20)

  1. 코일이 권선되는 권선부;
    상기 권선부에서 축방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치되는 돌기부; 및
    상기 돌기부가 일측 단부를 감싸도록 배치되는 연결핀을 포함하며,
    상기 코일은 상기 돌기부의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 상기 연결핀에 접속되는 보빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권선부는,
    상기 코일이 권선되는 원통형의 몸체부;
    상기 몸체부의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지와 제2 플랜지; 및
    상기 제1 플랜지에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 연결부를 포함하고,
    상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보빈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스; 및
    상기 보스의 내측에 형성된 결합홈을 포함하며,
    상기 연결핀의 일측 단부는 상기 결합홈에 배치되는 보빈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보스의 외주면에는 상기 코일의 권선을 유도하는 가이드홈이 형성된 보빈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드홈은 상기 보스의 외주면을 따라 나선형으로 형성되는 보빈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제1 하우징을 더 포함하며,
    상기 제1 하우징의 내경(D1)은 상기 몸체부의 내경(D)보다 작은 것을 특징으로 하는 보빈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 하우징에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제2 하우징을 더 포함하며,
    상기 제2 하우징의 내경(D2)은 상기 제1 하우징의 내경(D1)보다 작은 것을 특징으로 하는 보빈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결핀은 삼각, 사각 또는 다각 기둥 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 보빈.
  9. 회전축;
    상기 회전축과 결합하여 회전하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며,
    상기 스테이터는
    보빈; 및
    상기 보빈에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 보빈은
    상기 코일이 권선되는 권선부;
    상기 권선부에서 축방향과 수직한 방향으로 연장되게 배치되는 돌기부; 및
    상기 돌기부가 일측 단부를 감싸도록 배치되는 연결핀을 포함하며,
    상기 코일은 상기 돌기부의 외주면을 따라 적어도 1회전 이상 권선되고, 상기 연결핀에 접속되는 스테핑 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 권선부는,
    상기 코일이 권선되는 원통형의 몸체부;
    상기 몸체부의 양측에 각각 배치되는 제1 플랜지와 제2 플랜지; 및
    상기 제1 플랜지에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 연결부를 포함하고,
    상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 스테핑 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 연결부에서 축방향과 수직한 방향으로 돌출되게 배치되는 보스; 및
    상기 보스의 내측에 형성된 결합홈을 포함하며,
    상기 연결핀의 일측 단부는 상기 결합홈에 배치되는 스테핑 모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보스의 외주면에는 상기 코일의 권선을 유도하는 가이드홈이 형성된 보빈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가이드홈은 상기 보스의 외주면을 따라 나선형으로 형성되는 스테핑 모터.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 몸체부에서 축방향으로 돌출되게 배치되는 제1 하우징을 더 포함하며,
    상기 제1 하우징의 내경(D1)은 상기 몸체부의 내경(D)보다 작은 것을 특징으로 하는 스테핑 모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 하우징의 내부에는 베어링이 배치되는 스테핑 모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베어링의 내주면에는 상기 로터의 일측 단부가 배치되는 스테핑 모터.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 회전축의 외주면 일 영역에 형성된 나사산은 상기 로터의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합을 하는 스테핑 모터.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 연결핀은 삼각, 사각 또는 다각 기둥 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 보빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연결핀의 일측은 기판에 접속되는 스테핑 모터.
  20. 제10항에 있어서,
    두 개로 제공되는 상기 보빈 각각은 상호 이격되게 배치되는 적어도 두 개의 상기 연결부를 포함하고,
    상기 보빈 각각의 상기 연결부는 상호 교차되게 배치되는 스테핑 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020058304A (ko) * 2000-12-29 2002-07-12 현광익 개선된 전기자코일 조립체를 갖는 휠 발전기 및 그를구비한 발광 휠 및 그 제조방법
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