KR20210137164A

KR20210137164A - 전기 모터

Info

Publication number: KR20210137164A
Application number: KR1020217032703A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 알. 후어드; 트레비스 제이. 앤더슨; 케빈 비. 헨케; 조셉 엘. 도브마이어; 존 피. 블롬버그; 저스틴 오. 바이어스
Original assignee: 파커-한니핀 코포레이션
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-11-17
Also published as: CN113812072B; US20220069668A1; JP7410172B2; CA3134176A1; WO2020214884A1; EP3956969B1; JP2022527284A; EP3956969A1; CN113812072A; US12068660B2; KR102600922B1

Abstract

예시적인 전기 모터가 하우징, 하우징에 고정된 고정자, 회전자, 브레이크 조립체, 제1 베어링, 및 제2 베어링을 포함한다. 회전자는 허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 갖는다. 회전자의 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 갖는다. 브레이크 조립체는 하우징에 대해서 고정되고, 회전자의 디스크 부분을 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된다. 제1 베어링은 회전자의 허브 부분의 제1 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다. 제2 베어링은 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다.

Description

전기 모터

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은, 각각의 전체가 본원에서 참조로 포함되는, 2019년 4월 18일자로 출원된 미국 특허출원 제62/835,686호 및 2019년 11월 15일자로 출원된 미국 특허출원 제62/935,879호에 대한 우선권을 주장한다.

본 개시 내용은 일반적으로 전기 모터, 그리고 특히 브레이크가 통합된 무브러시 전기 모터에 관한 것이다.

전기 모터를 이용하는 많은 적용예가 브레이크를 또한 이용한다. 따라서, 이러한 2개의 기술을 조합한 많은 발명이 있다. 전기 모터의 설계자는 전기 모터를 설계할 때 패키지 크기 제한, 토크 요건, 유지 및 감속/정지 요건, 그리고 다른 요건을 고려한다.

일 예에서, 전기 모터가 설명된다. 전기 모터는 하우징, 하우징에 고정된 고정자, 회전자, 브레이크 조립체, 제1 베어링, 및 제2 베어링을 포함한다. 회전자는 허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 갖는다. 회전자의 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 갖는다. 브레이크 조립체는 하우징에 대해서 고정되고, 회전자의 디스크 부분을 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된다. 제1 베어링은 회전자의 허브 부분의 제1 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다. 제2 베어링은 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다.

다른 예에서, 전기 모터가 설명된다. 전기 모터는 하우징, 하우징에 고정된 고정자, 회전자, 브레이크 조립체, 제1 베어링, 및 제2 베어링을 포함한다. 회전자는 허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 갖는다. 회전자의 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 갖는다. 브레이크 조립체는 하우징에 대해서 고정되고 원통형 부분을 갖는다. 또한, 브레이크 조립체는 회전자의 디스크 부분을 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된다. 제1 베어링은 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다. 제2 베어링은 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 회전자의 디스크 부분 사이에 장착된다. 제1 베어링 및 제2 베어링의 각각은, 브레이크 조립체의 원통형 부분의 내경보다 큰 외경을 갖는다. 또한, 제1 베어링 및 제2 베어링의 각각은, 브레이크 조립체의 원통형 부분의 내경보다 작은 내경을 갖는다.

다른 예에서, 전기 모터가 설명된다. 전기 모터는 하우징, 하우징에 대해서 고정된 고정자, 회전자, 브레이크 조립체를 포함한다. 회전자는 허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 갖는다. 회전자의 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 갖는다. 브레이크 조립체는 하우징에 대해서 고정되고, 회전자의 디스크 부분을 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된다. 또한, 브레이크 조립체는 브레이크 하우징을 포함한다. 브레이크 하우징은 기부, 기부로부터 축방향으로 연장되는 제1 원통형 부분, 및 기부로부터 축방향으로 연장되는 제2 원통형 부분을 갖는다. 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분은 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분 내에 동심적으로 배치된다. 제1 원통형 부분의 축방향 단부가 제2 원통형 부분의 축방향 단부로부터 축방향으로 오프셋되고 그와 평행하다.

설명된 특징, 기능 및 장점은 여러 예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 이하의 설명 및 도면을 참조할 때 추가적인 상세 내용이 확인될 수 있는 또 다른 예에서 조합될 수 있다.

예시적인 예의 특성인 것으로 생각되는 신규 특징이 첨부된 청구항에서 기술된다. 그러나, 예시적인 예뿐만 아니라 그 바람직한 사용 모드, 추가적인 목적 및 설명은, 첨부 도면과 함께 읽을 때, 본 개시 내용의 예시적인 예에 관한 이하의 상세한 설명을 참조하는 것에 의해서 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 전기 모터의 전방 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기 모터의 후방 사시도이다.
도 3은 도 1의 전기 모터의 전방 입면도이다.
도 4는 도 1의 전기 모터의 후방 입면도이다.
도 5는 도 1의 전기 모터의 분해도이다.
도 6은 라인 A-A를 따라서 도시된, 도 4의 전기 모터의 횡단면도이다.
도 7은 예시적인 실시형태에 따른, 고정자의 입면도이다.
도 8은 라인 B-B을 따라서 도시된, 도 7의 고정자의 횡단면도이다.
도 9는 도 7의 고정자의 부분도이다.
도 10은 예시적인 실시형태에 따른, 회전자의 횡단면도이다.
도 11은 도 10의 회전자의 입면도이다.
도 12는 도 10의 회전자의 부분도이다.
도 13은 라인 A-A를 따라서 도시된, 도 4의 전기 모터의 부분 횡단면도이다.
도 14는 도 13의 부분의 상세도이다.
도 15는 예시적인 실시형태에 따른, 브레이크 조립체의 사시도이다.
도 16은 도 15의 브레이크 조립체의 입면도이다.
도 17은 라인 A-A를 따라서 도시된, 도 4의 전기 모터의 부분 횡단면도이다.
도 18은 도 4의 전기 모터의 절취 입면도이다.
도 19는 예시적인 실시형태에 따른, 로봇의 사시도이다.

이제, 모든 예가 아닌 일부가 도시된 첨부 도면을 참조하여, 개시된 예를 보다 완전하게 이하에서 설명할 것이다. 사실상, 몇몇 상이한 예가 제공될 수 있고, 본원에서 설명된 예로 제한되는 것으로 생각하지 않아야 한다. 오히려, 이러한 예는, 이러한 개시 내용이 철저하고 완전한 것이 되도록, 그리고 개시 내용의 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록 제공된 것이다.

샤프트를 구동하기 위해서 전기 모터를 이용하고 브레이크 조립체를 또한 포함하는 통상적인 시스템에서, 전기 모터는 제1 위치에서 구동 샤프트에 커플링되고, 전기 모터 외부의 브레이크 조립체가 제2 위치에서 구동 샤프트에 커플링된다. 일부 경우에, 전기 모터를 공통 하우징 내에서 통합된 브레이크와 함께 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

따라서, 통합된 브레이크를 가지는 전기 모터를 본원에서 설명한다. 예시적인 전기 모터는 하우징, 고정자, 회전자, 브레이크 조립체를 포함한다. 회전자는 허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 갖는다. 회전자의 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 갖는다. 브레이크 조립체는 하우징에 대해서 고정되고, 회전자의 디스크 부분을 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된다.

유리하게, 브레이크 조립체는 고정자 및 회전자와 함께 전기 모터의 하우징의 내측에 제공된다. 예를 들어, 브레이크 조립체는, 회전자의 원통형 부분 내에 피팅되는, 브레이크 판 및 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 브레이크를 전기 모터의 하우징 내로 통합하는 것은, 별도의 브레이크를 전기 모터에 의해서 구동되는 샤프트에 커플링시켜야 할 필요성을 제거할 수 있다.

이하에서, 전기 모터의 여러 특징이 첨부 도면을 참조한다.

이제 도 1 내지 도 6을 참조하면, 하우징(20), 고정자(30), 회전자(40), 브레이크 조립체(50), 베어링 커버(60), 피드백 시스템(70), 제1 베어링(82), 및 제2 베어링(84)을 가지는 전기 모터(10)가 제공된다. 하우징(20)은 전반적으로 원통형 부분(22), 폐쇄된 제1 단부(24), 및 개방된 제2 단부(26)를 포함한다. 원통형 부분(22)은, 전기 모터의 조립 중에 하우징(20)을 고정구(fixture) 내에서 고정할 수 있게 하는, 돌출 리브(22a) 및 홈(22b)을 포함한다. 하우징(20)은 또한 스트레인 릴리프 플러그(strain relief plug)(28)를 포함한다.

고정자(30)는 원통형 부분(22)의 내측부에 고정적으로 부착된다. 회전자(40)는 고정자(30) 내에 동심적으로 그리고 간극에 의해서 그로부터 분리되어 배치된다. 회전자(40)는 허브 부분(42), 디스크 부분(44), 및 원통형 부분(46)을 포함한다. 허브 부분(42)은 제1 단부(42a), 제2 단부(42b), 및 관통 홀(42c)을 갖는다. 관통 홀(42c)은 로봇의 차축과 같은 샤프트를 지지하기 위해서 이용될 수 있다. 원통형 부분(46)은 자기 재료로 제조될 수 있고, 그 주위에 원주방향으로 장착된 복수의 자석(48)을 포함한다. 디스크 부분(44)은 허브 부분(42)과 원통형 부분(46) 사이에서 반경방향으로 연장된다. 허브 부분(42) 및 디스크 부분(44)은 비-자기 재료로 제조될 수 있다.

브레이크 조립체(50)는 하우징(20)의 개방된 제2 단부(26)에 고정적으로 부착되고, 기부(51), 브레이크 하우징(52), 브레이크 판(53), 및 전자기 브레이크 해제부(54)를 포함한다. 기부(51)는 하우징(20)과 조합되어 전기 모터(10)를 수용한다. 브레이크 하우징(52)은 회전자(40)의 원통형 부분(46) 내에 동심적으로 배치되고 간극에 의해서 그로부터 분리된다. 브레이크 하우징(52)은 제1 원통형 부분(55) 및 제2 원통형 부분(56)을 포함한다. 제1 원통형 부분(55)은 기부(51)로부터 축방향으로 축방향 단부(55a)까지 연장된다. 제2 원통형 부분(56)은 기부(51)로부터 축방향으로 축방향 단부(56a)까지 연장된다. 제2 원통형 부분(56)은 제1 원통형 부분(55) 내에 동심적으로 배치되고 슬롯(57)에 의해서 그로부터 분리된다. 기부(51) 및 브레이크 하우징(52)은 조합된 부품으로 도시되어 있다. 다른 예에서, 기부(51) 및 브레이크 하우징(52)은, 서로 고정적으로 부착될 수 있는 분리된 부품들일 수 있다.

베어링 커버(60)는 체결부(62)에 의해서 브레이크 조립체(50)의 기부(51)에 부착된다. 베어링 커버(60)의 이용은 제2 베어링(84)이 전기 모터(10)의 외측으로부터 설치될 수 있게 한다.

피드백 시스템(70)은 표적(72) 및 판독기 헤드(74)를 포함한다. 일 예에서, 표적(72)은, 회전자(40)에 부착된 인코더 디스크일 수 있다. 인코더 디스크는, 판독기 헤드(74)에 의해서 판독될 수 있고 표적(72)의 각도 위치를, 그리고 그에 따라 회전자(40)가 커플링된 샤프트의 각도 위치를 결정하기 위해서 이용될 수 있는 패턴을 가질 수 있다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 고정자(30)는, 고정자 와이어(33)를 보유하도록 설계된 슬롯(32)을 갖는 라미네이션 적층체(lamination stack)(31)를 포함할 수 있다. 고정자 와이어(33)는 모터 제어기에 의해서 에너지를 공급받을 수 있다. 라미네이션 적층체(31)는 강 판들의 적층체를 포함할 수 있다. 강 판은, 고정자 와이어(33)에 인가된 전압이 라미네이팅된 강 판들의 적층체로 단락되는 것을 방지하기 위해서 사용되는 절연체로 코팅될 수 있다.

또한, 고정자(30)는, 고정자(30)를 하우징(20)과 정렬시키기 위해서 이용될 수 있는 노치(34)를 포함한다. 예를 들어, 세트 스크류(90)가 하우징(20)의 원통형 부분(22)을 통해서 배치될 수 있고 노치(34) 중 하나와 결합될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 피드백 시스템(70)의 표적(72)은 복수의 체결부(76)에 의해서 회전자의 디스크 부분(44)에 장착될 수 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 표적(72)이 회전자의 복수의 자석(48)에 대해서 단지 하나의 배향으로 설치될 수 있도록, 복수의 체결부(76)가 비대칭적인 패턴으로 배열될 수 있다. 이러한 특징은 모터 제어기(미도시)에 의한 전기 모터(10)의 적절한 정류를 보장할 수 있고, 회전자(40)의 관통 샤프트 키웨이(47)를 표적(72)에 제공된 절대 위치 정보와 정렬시키는데 이용될 수 있다.

도 11에 더 도시된 바와 같이, 회전자(40)의 원통형 부분(46)은, 원통형 부분(46)의 북극 자석과 정렬될 수 있는 장착 홀(45)을 포함한다. 이러한 특징은, 모터 제어기에 의해서 에너지가 공급될 때, 회전자(40)의 디스크 부분(44)이 정확한 방향으로 회전되는 것을 보장할 수 있다.

일부 예에서, 브레이크 조립체(50)의 브레이크 라이닝이 결합되도록 구성되는 회전자(40)의 디스크 부분(44)의 표면의 일부가, 표면의 일부의 정지 마찰 계수를 향상시키는 표면 마감부를 포함할 수 있다. 이는 전기 모터(10)가, 회전자(40)의 이동이 없이, 더 큰 힘을 견디게 할 수 있을 뿐만 아니라, 브레이크 조립체(50)의 정지 능력을 최대화할 수 있다.

예로서, 도 12는 디스크 부분(44)의 표면의 일부가 표면 마감부(49)를 포함하는 것을 도시한다. 표면 마감부(49)는, 디스크 부분(44)의 표면 내로 컷팅된 널링 가공된 패턴(knurled pattern)으로 도시되어 있다. 널링 가공된 패턴은, 디스크 부분(44)의 표면 내로 컷팅된 중첩되는 곡선 라인들을 포함한다. 예시적인 구현예에서, 곡선 라인은 1000분의 몇 인치의 깊이, 예를 들어 1000분의 1 내지 1000분의 5 인치의 깊이를 가질 수 있다. 또한, 각각의 곡선 라인은 원의 원호, 예를 들어 1 내지 2 인치의 반경을 가지는 원의 원호일 수 있다. 널링 가공된 패턴의 연부는, 약간의 순응성(compliance)을 갖는 브레이크 패드 재료와 함께 사용되는 경우에, 약간 더 큰 파지력을 가질 수 있다. 유리하게, 도 12에 도시된 널링 가공된 패턴은 (예를 들어, 엔드 밀(end mill)을 이용하여) 제조가 용이하고, 제동을 위한 추가적인 마찰을 제공한다. 표면 마감부(49)는 다른 형태를 또한 가질 수 있다.

도 6에, 그리고 도 13 및 도 14에 더 명확하게 도시된 바와 같이, 브레이크 판(53)은 제1 원통형 부분(55) 및 제2 원통형 부분(56)의 축방향 단부들(55a, 56a)의 적어도 일부 상에 배치되고 덮는다. 브레이크 판(53)은, 제1 동작 조건에서 회전자(40)의 회전을 방지하기 위해서 스프링(59)에 의해서 회전자(40)의 디스크 부분(44)에 대항하여 편향되는 브레이크 라이닝 부분(58)을 포함한다. 스프링(59)은 제1 원통형 부분(55) 내의 리세스(55b) 및/또는 제2 원통형 부분(56) 내의 리세스(56b)에 수용될 수 있다. 리세스(55b) 및 리세스(56b)는 도 15에 도시되어 있다.

또한, 간극이 브레이크 라이닝 부분(58)과 회전자(40)의 디스크 부분(44) 사이에 존재하도록, 그에 의해서 제2 동작 조건에서 회전자(40)의 회전을 허용하도록, 도 6, 도 13 및 도 14에서 전자기 코일로 도시된, 전자기 브레이크 해제부(54)가 브레이크 판(53)을 후퇴시킬 수 있다. 예를 들어, 모터 제어기는 전류를 전자기 브레이크 해제부(54)로 전달할 수 있고, 이는 브레이크 판(53)을 후퇴시킨다. 핀(91)이 브레이크 판(43) 및 제2 원통형 부분(56) 내의 리세스(56b)와 함께 이용되어, 브레이크 판(53)이 브레이크 하우징(52)에 대해서 회전되는 것을 방지한다. 리세스(56b)가 도 15에 도시되어 있다.

도 14에 더 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 축방향 단부들(55a, 56a)이 평행하게 위치되도록 그러나 서로 동일 평면 내에 있지 않도록, 제1 원통형 부분(55)의 축방향 단부(55a)는 제2 원통형 부분(56)의 축방향 단부(56a)로부터 축방향으로 오프셋된다. 이러한 구성에서, 브레이크 판(53)은 축방향 단부들(55a, 56a) 중 하나 상에서만 편평하게 놓인다. 도 14에 도시된 바와 같이, 브레이크 판(53)은 축방향 단부(56a) 상에만 놓이고, 이는 안정성에 도움을 준다. 다른 예에서, 브레이크 판(53)은 축방향 단부(56a) 상에만 놓일 수 있다.

평면을 벗어난 축방향 단부(55a, 56a)는, 브레이크 판(53)이 적절한 전류 레벨에서 해제될 수 있게 한다. 브레이크 판(53)을 브레이크 분리 위치에서 유지하는데 필요한 전류는 오프셋에 직접적으로 비례한다. 축방향 단부들(55a, 56a)의 2개의 평면들이 더 먼 거리에 의해서 분리될 때, 브레이크 판(53)을 브레이크 분리 위치에서 유지하는데 필요한 전류는, 2개의 평면들이 더 짧은 거리에 의해서 분리될 때, 브레이크 판(53)을 브레이크 분리 위치에서 유지하는데 필요한 전류에 비해서 더 클 것이다. 이는, 브레이크 판(53)과 축방향 단부들(55a, 56a) 중 더 낮은 축방향 단부 사이의 공기 간극이 자기 플럭스의 유동에 대한 자기 저항을 생성하기 때문이다. 축방향 단부들(55a, 56a) 사이의 오프셋이 너무 작은 경우에, 브레이크 하우징(52)의 이력(hysteresis)은 자기 플럭스의 유지를 유발할 수 있고, 그에 따라 전자기 브레이크 해제부에 인가된 전류가 0으로 감소될 때에도, 브레이크 판(53)을 브레이크 분리 위치에서 유지할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 베어링(82) 및 제2 베어링(84)에 의해서 하우징(20) 내의 회전자(40)의 회전이 이루어질 수 있다. 제1 베어링(82)은 회전자(40)의 허브 부분(42)의 제1 단부(42a)와 회전자(40)의 디스크 부분(44) 사이에 장착된다. 제2 베어링(84)은 회전자(40)의 허브 부분(42)의 제2 단부(42b)와 회전자(40)의 디스크 부분(44) 사이에 장착된다. 제1 베어링(82)의 내경 및 제2 베어링(84)의 내경은 회전자(40)의 관통 홀(42c)의 내경보다 크다. 또한, 제1 베어링(82)의 외경 및 제2 베어링(84)의 외경은 브레이크 하우징(52)의 제2 원통형 부분(56)의 내경보다 크다. 또한 추가적으로, 제1 베어링(82)의 내경 및 제2 베어링(84)의 내경은 브레이크 하우징(52)의 제2 원통형 부분(56)의 내경보다 작다. 제2 베어링(84)이 전기 모터(10)의 외측으로부터 설치될 수 있도록, 브레이크 조립체(50)의 기부(51)가 구성된다. 제2 베어링이 설치된 후에, 베어링 커버(60)가 기부(51)에 부착될 수 있고, 그에 따라 브레이크 하우징(52) 및 전자기 브레이크 해제부(54)의 크기가 최대화될 수 있게 한다. 그렇지 않은 경우에, 제2 베어링(84)이 조립 중에 통과할 수 있게 하기 위해서, 제2 원통형 부분(56)의 내경을 증가시킬 필요가 있을 수 있고, 그에 의해서 브레이크 하우징(52)의 크기를 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 유리하게, 브레이크 하우징(52) 및 전자기 브레이크 해제부(54)의 크기를 증가시키는 것은, 브레이크 판(53)을 후퇴시키기 위해서 이용되는 자기장을 최대화한다. 이러한 최대화된 자기장은 다시 더 강한 스프링(59)의 이용을 허용하고, 이는 브레이크 조립체(50)의 정지 및 유지력을 증가시킨다.

도 6에 더 도시된 바와 같이, 조립될 때, 회전자(40)의 회전 축(R)에 평행한 라인 세그먼트(AB)가 회전자(40)의 디스크 부분(44), 브레이크 조립체(50), 제1 베어링(82), 및 브레이크 판(53)을 통과하도록, 전기 모터(10)가 구성된다. 일부 예에서, 라인 세그먼트(AB)는 또한 제2 원통형 부분(56)(도 6에 미도시)의 리세스(56b) 내에 수용된 스프링(59)을 통과할 수 있다. 또한, 조립될 때, 회전자(40)의 회전 축(R)에 수직인 라인 세그먼트(CD)가 관통 홀(42c), 브레이크 하우징(52), 전자기 브레이크 해제부(54), 원통형 부분(46), 및 고정자(30)를 통과하도록, 전기 모터(10)가 구성된다.

일부 예에서, 회전자(40)의 디스크 부분(44)은 비-자기적 또는 약간 자기적이다. 비-자기 재료로 디스크 부분(44)을 제조하는 것은 브레이크 조립체(50)와 피드백 시스템(70) 사이의 커플링을 제거할 수 있고, 또한 브레이크 판(53)을 후퇴시키는데 필요한 전류를 최소화할 수 있다. 이는, 자기 재료가 차폐 효과를 전형적으로 생성할 것임에 따라, 모터 설계자에게 반직관적(counterintuitive)일 수 있다. 그러나, 전기 모터(10)에서, 허브 부분(42)의 관통 홀(42c) 내에서 이동하는 누출 플럭스는, 브레이크 조립체(50)에 대향되는 디스크 부분(44)의 측면 상의 표적(72)의 일부인 자석 디스크로 끌어 당겨진다. 특히 표적(72)으로부터 자기장을 검출하는 것에 의해서 피드백 시스템(70)이 작동하는 경우에, 전자기 브레이크 해제부(54)로부터의 추가적인 자기장이 피드백 시스템(70)과 간섭할 수 있다.

일부 예에서, 전기 모터에 에너지를 공급하는 와이어 및 전자기 브레이크 해제부(54)를 제어하는 와이어 모두가 하우징(20)의 동일 단부에서 전기 모터(10)를 빠져 나오는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 이러한 와이어들 모두가 하우징(20)의 폐쇄된 제1 단부(24)를 통해서 전기 모터(10)를 빠져 나오는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 것은 전자기 브레이크 해제부(54)를 제어하는 와이어에 대한 설계 상의 난제를 생성할 수 있는데, 이는 전자기 브레이크 해제부(54)가, 폐쇄된 제1 단부(24)에 대향되는 전기 모터(10)의 측면 상에 위치되기 때문이다. 와이어를 외부 환경으로부터 보호하는데 도움을 주도록, 전기 모터(10) 내측의 와이어를 경로화(route)하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 와이어가 고정자(30)와 회전자(40) 사이의 간극 내에서 전기 모터(10)를 통해서 이동하기 위한 공간이 제한될 수 있다. 그러나, 그러한 간극 내의 와이어의 약간의 이동에 의해서 와이어와 회전자(40)가 닿을 수 있고, 그에 따라 브레이크 조립체(50)의 고장을 초래할 수 있다.

따라서, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 전자기 브레이크 해제부(54)를 제어하는 와이어를 전기 모터(10)를 통해서 하우징(20)의 폐쇄된 제1 단부(24)까지 경로화하기 위해서, 브레이크 조립체(50)는, 슬롯(57)을 기부(51)의 내부 측면과 연결하는 브레이크 와이어 통로(92)를 포함한다. 브레이크 와이어 통로(92)는 제1 원통형 부분(55)과 기부(51)의 교차부에 제공된다. 브레이크 와이어 통로(92)는 전자기 브레이크 해제부(54)에 부착된 와이어(93)가, 회전되는 회전자(40)를 수용하는 전기 모터의 공동을 안전하게 횡단할 수 있게 하고, 그에 따라 회전되는 회전자(40)에 의해서 와이어(93)가 원치 않게 마모되는 실패 모드를 배제한다.

브레이크 와이어 통로(92)를 통해서 슬롯(57)으로부터 기부(51)의 내부 측면까지 전달된 후에, 와이어(93)는 다양한 방식으로 하우징(20)의 폐쇄된 제1 단부(24)까지 경로화될 수 있다. 일 예로서, 브레이크 와이어 통로(92)를 빠져 나간 후에, 와이어(93)는, 하우징의 원통형 부분(22)의 내측부 표면 내로 컷팅된 홈(94) 내에서 이동될 수 있다. 홈(94)이 도 17 및 도 18에 도시되어 있다. 이러한 접근 방식으로, 와이어(93)는 고정자(30)와 하우징(20) 사이에서 이동될 수 있다. 다른 예로서, 브레이크 와이어 통로(92)를 빠져 나간 후에, 와이어(93)는 고정자(30)를 통해서 연장될 수 있다. 예를 들어, 와이어(93)는, 고정자 와이어(33)를 포함하는 고정자(30)의 슬롯(35)을 통해서 이동될 수 있다. 슬롯(35)이 도 9에 도시되어 있다.

앞서 주목한 바와 같이, 전기 모터(10)는, 하우징(20)의 원통형 부분(22)을 통해서 배치되고 고정자(30)의 노치(34)와의 결합을 위해서 이용되는 세트 스크류(90)를 포함할 수 있다. 이는, 고정자(30)가 하나의 배향만으로 하우징(20)과 정렬될 수 있게 한다. 일부 예에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 폐쇄된 제1 단부(24)의 내부 측면이, 피드백 시스템(70)의 판독기 헤드(74)를 하우징(20)에 장착하기 위해서 이용되는 장착 패드(95)를 포함할 수 있다. 이는 또한 판독기 헤드(74)가 하나의 배향만으로 하우징(20)과 정렬되는 결과를 초래한다. 고정자(30) 및 판독기 헤드(74) 모두가 하나의 배향 만으로 하우징(20) 내에 장착되기 때문에, 모터 제어기는, 전자기기 정렬 절차를 실행할 필요가 없이, 고정자(30)에 에너지를 적절히 공급할 수 있다. 또한, 피드백 시스템(70)은, 정렬 절차를 실행할 필요가 없이, 동작될 수 있다. 그에 따라, 노치(34) 및 장착 패드(95)의 이용은 생산비를 절감할 수 있고 신뢰성을 높일 수 있다.

도 19는 로봇(102)의 차축(100)에 커플링된 전기 모터(10)를 도시한다. 차축(100)은 전기 모터(10)의 중심을 통해서 연장되고 타이어(104)에 부착된다. 전기 모터(10)의 적어도 하나의 표면이 로봇(102)의 본체(106)에 부착된다. 예를 들어, 전기 모터의 하우징(20)의 일부가 로봇(102)의 본체(106)에 부착된다. 동작 시에, 전기 모터(10)는 하나 이상의 방향으로 차축(100)을 회전시킬 수 있고, 차축(100)을 제 위치에서 유지할 수 있고/있거나, 차축(100)의 회전을 정지시킬 수 있고, 그에 의해서 로봇(102)의 이동을 제어할 수 있다.

상이한 유리한 배열에 관한 설명이 예시 및 설명을 위해서 제공되었고, 배타적인 것 또는 개시된 형태의 예로 제한하기 위한 것은 아니다. 전술한 개시 내용의 검토 및 이해 후에, 많은 수정 및 변경이 당업자에게 명확할 것이다. 또한, 상이한 예들이 다른 예들에 비해서 상이한 장점들을 제공할 수 있다. 원칙, 실제적인 적용예를 최적으로 설명하기 위해서, 그리고 다른 당업자가, 고려되는 특별한 용도에 적합한 것과 같은 다양한 수정을 갖는 여러 예를 위해서 개시 내용을 이해할 수 있게 하기 위해서, 선택된 예 및 예들을 선택하고 설명하였다.

Claims

전기 모터이며:
하우징;
상기 하우징에 고정된 고정자;
허브 부분, 자기 재료로 제조된 원통형 부분, 및 비-자기 재료로 제조된 디스크 부분을 가지는 회전자로서, 상기 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 가지는, 회전자;
상기 하우징에 대해서 고정되고 상기 회전자의 디스크 부분을 상기 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된, 브레이크 조립체;
상기 회전자의 허브 부분의 제1 단부와 상기 회전자의 디스크 부분 사이에 장착되는 제1 베어링; 및
상기 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 상기 회전자의 디스크 부분 사이에 장착되는, 제2 베어링을 포함하는, 전기 모터.
제1항에 있어서,
상기 허브 부분이 비-자기 재료로 제조되는, 전기 모터.
제1항에 있어서,
상기 회전자의 원통형 부분을 중심으로 원주방향으로 장착된 복수의 자석을 더 포함하는, 전기 모터.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 조립체는 브레이크 하우징 및 기부를 포함하고, 상기 기부는 상기 전기 모터의 하우징에 고정적으로 부착되고, 상기 브레이크 하우징은 상기 기부로부터 축방향으로 연장되는 제1 원통형 부분 및 상기 기부로부터 축방향으로 연장되는 제2 원통형 부분을 가지며, 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분은 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분 내에 동심적으로 배치되는, 전기 모터.
제4항에 있어서,
상기 브레이크 조립체는, 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분의 축방향 단부 및 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분의 축방향 단부의 적어도 일부를 덮는 브레이크 판을 더 포함하는, 전기 모터.
제5항에 있어서,
상기 브레이크 판은, 상기 제1 원통형 부분의 리세스 또는 상기 제2 원통형 부분의 리세스 내에 배치된 스프링에 의해서 상기 회전자의 디스크 부분에 대항하여 편향되는, 전기 모터.
제6항에 있어서,
상기 브레이크 조립체는, 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분과 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분 사이에 적어도 부분적으로 배치되는 전자기 브레이크 해제부를 더 포함하고, 상기 전자기 브레이크 해제부는, 활성화될 때, 상기 브레이크 판을 상기 회전자의 디스크 부분으로부터 멀리 이동시키도록 구성되는, 전기 모터.
제7항에 있어서,
상기 회전자의 회전 축에 평행한 라인 세그먼트(AB)가 상기 회전자의 디스크 부분, 상기 브레이크 조립체, 상기 제1 베어링, 상기 스프링, 및 상기 브레이크 판을 통과하도록 - 상기 스프링은 상기 제2 원통형 부분의 리세스 내에 배치됨 -; 그리고
상기 회전자의 회전 축에 수직인 라인 세그먼트(CD)가 상기 회전자의 허브 부분, 상기 브레이크 하우징, 상기 전자기 브레이크 해제부, 상기 회전자의 원통형 부분, 및 상기 고정자를 통과하도록 구성되는, 전기 모터.
제6항에 있어서,
상기 브레이크 판은 상기 회전자의 디스크 부분의 표면 상의 널링 가공된 패턴에 대항하여 편향되는, 전기 모터.
제4항에 있어서,
상기 제1 원통형 부분의 축방향 단부가 상기 제2 원통형 부분의 축방향 단부로부터 축방향으로 오프셋되고 그와 평행한, 전기 모터.
제4항에 있어서,
상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링의 각각은, 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분의 내경보다 큰 외경을 가지고, 상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링의 각각은, 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분의 내경보다 작은 내경을 가지는, 전기 모터.
제4항에 있어서,
상기 브레이크 조립체는 상기 브레이크 조립체의 기부를 통과하는 브레이크 와이어 통로를 더 포함하고, 그에 의해서 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분과 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분 사이에 형성된 슬롯을 상기 기부의 내부 측면과 연결하는, 전기 모터.
제1항에 있어서,
상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링의 각각은, 상기 회전자의 허브 부분의 관통 홀의 내경보다 큰 내경을 가지는, 전기 모터.
제1항에 있어서,
표적 및 판독기 헤드를 가지는 피드백 시스템을 더 포함하고, 상기 판독기 헤드는 상기 하우징에 장착되고, 상기 표적은, 상기 회전자의 디스크 부분을 중심으로 비대칭적으로 장착되는 체결부들로 상기 회전자의 디스크 부분에 장착되는, 전기 모터.
전기 모터이며:
하우징;
상기 하우징에 고정된 고정자;
허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 가지는 회전자로서, 상기 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 가지는, 회전자;
상기 하우징에 대해서 고정되는 브레이크 조립체로서, 원통형 부분을 가지고 상기 회전자의 디스크 부분을 상기 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성되는, 브레이크 조립체;
상기 회전자의 허브 부분의 제1 단부와 상기 회전자의 디스크 부분 사이에 장착되는 제1 베어링; 및
상기 회전자의 허브 부분의 제2 단부와 상기 회전자의 디스크 부분 사이에 장착되는, 제2 베어링을 포함하고,
상기 제1 베어링 및 제2 베어링의 각각은, 상기 브레이크 조립체의 원통형 부분의 내경보다 큰 외경을 가지고, 상기 제1 베어링 및 제2 베어링의 각각은, 상기 브레이크 조립체의 원통형 부분의 내경보다 작은 내경을 가지는, 전기 모터.
제15항에 있어서,
상기 제1 베어링의 내경 및 상기 제2 베어링의 내경은 상기 회전자의 허브 부분의 관통 홀의 내경보다 큰, 전기 모터.
제15항에 있어서,
표적 및 판독기 헤드를 가지는 피드백 시스템을 더 포함하고, 상기 판독기 헤드는 상기 하우징에 장착되고, 상기 표적은, 상기 회전자의 디스크 부분을 중심으로 비대칭적으로 장착되는 체결부들로 상기 회전자의 디스크 부분에 장착되는, 전기 모터.
전기 모터이며:
하우징;
상기 하우징에 고정된 고정자;
허브 부분, 원통형 부분, 및 디스크 부분을 가지는 회전자로서, 상기 허브 부분은 제1 단부, 제2 단부, 및 관통 홀을 가지는, 회전자; 및
상기 하우징에 대해서 고정되고 상기 회전자의 디스크 부분을 상기 하우징에 선택적으로 커플링시키도록 구성된, 브레이크 조립체를 포함하고,
상기 브레이크 조립체는 브레이크 하우징 및 기부를 포함하고, 상기 브레이크 하우징은 상기 기부로부터 축방향으로 연장되는 제1 원통형 부분 및 상기 기부로부터 축방향으로 연장되는 제2 원통형 부분을 가지고, 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분은 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분 내에 동심적으로 배치되고, 그리고
상기 제1 원통형 부분의 축방향 단부가 상기 제2 원통형 부분의 축방향 단부로부터 축방향으로 오프셋되고 그와 평행한, 전기 모터.
제18항에 있어서,
상기 브레이크 조립체는, 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분의 축방향 단부 및 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분의 축방향 단부의 적어도 일부를 덮는 브레이크 판을 더 포함하는, 전기 모터.
제19항에 있어서,
상기 브레이크 판은, 상기 제1 원통형 부분의 리세스 또는 상기 제2 원통형 부분의 리세스 내에 배치된 스프링에 의해서 상기 회전자의 디스크 부분에 대항하여 편향되고, 상기 브레이크 조립체는, 상기 브레이크 하우징의 제1 원통형 부분과 상기 브레이크 하우징의 제2 원통형 부분 사이에 적어도 부분적으로 배치되는 전자기 브레이크 해제부를 더 포함하고, 그리고
상기 전자기 브레이크 해제부는, 활성화될 때, 상기 브레이크 판을 상기 회전자의 디스크 부분으로부터 멀리 이동시키도록 구성되는, 전기 모터.