KR100334341B1 - 모터구동장치및자기센서고정구조 - Google Patents

Abstract

부품점수를 감소시킴과 동시에 조립성이 좋은 밸브 구동장치를 제공하는 것을 과제로 하고, 그 해결수단으로는 스텝핑모터(6)와 출력부(8)를 케이스체(4)내에 격납하여 이루어지는 모터구동장치(1)에 있어서, 스텝핑모터(6)의 측면에 마련한 모터단자부(20)와, 케이스체(4)에 마련한 단자부(5)를 가요성의 회로기판(9)에서 전기적으로 접속하고 있다.

Description

모터구동장치 및 자기센서 고정구조

본 발명은 급탕기 등에 공급하는 온수의 온도조절 및 수량조절에 사용하는 조정밸브 또는 급배수의 개폐밸브 등을 구동하기 위한 모터구동장치 및 거기에 사용되는 자기센서의 고정구조에 관한 것이다.

종래부터 도 16에서 도 18에 도시하는 바와 같은 조정밸브(도시생략)를 구동하기 위한 모터구동장치(101)가 알려져있다. 이 모터구동장치(101)는 밸브의 토출구 부근에 마련된 온도센서에 의해 수온을 검출한 결과에 기초하고, 조정밸브를 구동하여 온수나 냉수의 유량을 바꾸어 온도를 조정하는 장치로 되어있다. 모터구동장치(101)는 위 케이스(102)와 아래 케이스(103)를 고정하여 이루어지는 케이스체(104)와, 스텝핑모터(105)와, 여러개의 감속기어로 이루어지는 감속기어열(106)과, 출력부(107)와 도시하지 않은 제어기기와의 접속부로 이루어지는 단자부(108)를 갖고 있다.

스텝핑모터(105)는 아래 케이스(103)내에 배치되어있고, 컵형상의 모터케이스(109)와, 이 모터케이스(109)내에 배치된 스테이터부(110) 및 로터부(111)로 구성되어있다. 모터케이스(109)의 측면부에는 절개가 형성되어 있고, 이 절개부분에 스테이터부(110)에 고정된 모터단자부(112)가 배치되어있다. 또 모터케이스(109)의 윗면부에는 바닥판(113)이 고정되어있고, 이 바닥판(113)에 올려놓여지는 중간바닥판(도시생략)의 위에 감속기어열(106)이 배치되어 있다.

스테이터부(110)는 2개의 코일보빈(114)(115)과 이들의 코일보빈(114)(115)에 각각 감겨진 코일(116)(117)과, 자성부재로 형성된 코어부재(118)(119)로 구성되어있다. 또 스테이터부(110)의 바깥쪽에는 모터단자부(112)가 고정되어 있다. 이 모터단자부(112)는 회로기판에 여러개의 핀을 마련하여 형성되어 있고, 이 여러개의 핀에 코일(116)(117)의 단말이 각각 땜납고정에 의해 접속되어 있다.

또한 이 모터단자(11)의 여러개의 핀에는 여러개의 리드선(120)의 일단이 각각 땜납고정에 의해 접속되어 있다. 이 여러개의 리드선(120)은 아래 케이스(103)내로 들어가는 동시에 아래 케이스(103)에 마련한 리드선 인출공(121)에서 케이스(104)의 외부로 나오게 된다. 또한 여러개의 리드선(120)의 타단은 모터제어기기에 접속하기 위한 단자부(108)에 접속되어 있다. 따라서 이 단자부(108)를 모터제어기기에 접속하는 것으로 스텝핑모터(105)의 코일(116)(117)은 도시하지 않은 모터제어기기에서의 전류가 공급되도록 되어 있고, 이 전류의 공급에 의해 스테이터부(110)는 여자(勵磁)되도록 되어있다.

한편 로터부(111)는 스테이터부(110)의 안쪽에 대향하는 위치에 배치되어있다. 로터부(111)는 회전축(122)과, 이 회전축(122)에 고정된 원통형상의 로터마그네트(123)로 구성되어 있다.

로터부(111)의 회전축(122)은 모터케이스(109)의 윗면 쪽에 고정된 바닥판(113) 및 중간바닥판에 형성된 구멍에서 위쪽으로 돌출되어 있다. 그리고 회전축(122)이 돌출하고 있는 부분에는 모터피니온(124)이 고정되어있다. 이 모터피니온(124)은 감속기어열(106)의 초단이 되는 제 1기어(125)와 결합하고 있고, 로터부(111)가 회전하면 이 회전력이 감속기어열(106)의 일체 성형된 제 1기어(125), 제 2기어(126)에 전달되고 또한 일체로 성형된 제 3기어(127), 제 4기어(128)에 전달되어 출력기어(131)에 전해져 최종적으로 이 출력기어(131)와 일체적으로 형성된 출력축(132)이 회전된다.

또한 일체성형된 제 1기어(125), 제 2기어(126)는 중간바닥판에 마련된 제 1샤프트(129)에 자유롭게 회전하도록 끼워지고, 일체성형된 제 3기어(127), 제 4기어(128)는 중간바닥판에 마련된 제 2샤프트(130)에 자유롭게 회전하도록 끼워져 있다.

또 이 출력축(132)의 일단은 위케이스(102)에 형성된 베어링부(133)에 축받이 되어있으며, 또한 타단은 아래 케이스(103)에 형성된 출력베어링부(134) 안에 자유롭게 회전하도록 끼워지고 있다. 또 출력축(132)의 타단쪽에는 결합공(135)이 형성되어 있고, 이 결합공(135)안에는 세레이션이 잘려져 있다. 이 결합공(135)안에는 도시하지 않은 조정밸브 구동축이 여유있게 끼워져 있다. 그리고 조정밸브 구동축에도 세레이션이 잘려져 있고, 출력축(132)이 회전하는 것으로 조정밸브 구동축이 구동하도록 되어 있다.

또한 출력기어(131)의 아래쪽면 즉 출력기어(131)의 아래 케이스(103)쪽 면에는 출력부(107)의 회전위치를 검출하기 위한 검출용 자석(136)이 넣어져 있다. 한편 아래 케이스(103)에는 자기센서(137)(138)를 고정한 회로기판(139)이 고정되어 있다. 이 자기센서(137)(138)는 출력기어(131)에 있는 검출용 자석(136)의 회전궤도와 근접하는 위치에 배치되어 있고, 이 자기센서(137)(138)와 검출용 자석(136)과의 위치관계에 의해 출력기어(131)의 회전위치가 검출되도록 되어 있다.

또 회로기판(139)에는 여러개의 접속부(140)가 형성되어 있고, 이 여러 개의 접속부(140)에 여러 개의 리드선(141)의 일단이 땜납고정에 의해 각각 접속되어 있다. 이 여러 개의 리드선(141)은 아래 케이스(103)안을 경유하여 리드선 인출공(121)에서 케이스체(104)의 외부로 나오고 있다. 또 여러 개의 리드선(141)의 타단은 단자부(108)에 접속되어 있다. 이 단자부(108)는 상술한 바와 같이 모터제어기기에 접속되도록 되어 있고, 이에 따라 자기센서(137)(138)에서 검출된 출력기어(131)의 회전위치의 데이터가 모터제어기기에 전송되게 된다.

상술한 종래의 모터구동장치(101)에서는 여러 개의 리드선(120)을 모터단자부(112)에 마련한 핀에 땜납고정하고 또한 아래 케이스(103)안을 거쳐 리드선 인출공(121)에서 케이스체(104)의 외부로 꺼내는 작업이 필요하게 되어 조립작업성이 좋지않다. 또한 아래 케이스(103)안에 여러 개의 리드선(120)을 거쳐가야 할 스페이스를 확보할 필요가 있는 것으로부터 모터구동장치(101)의 장치전체가 콤팩트하게 들어가지 않는 다는 문제가 생긴다.

또한 종래의 모터구동장치(101)에서는 출력부(107)의 회전위치를 검출하기 위한 자기센서(137)(138)와 모터제어기기를 스텝핑모터(105)의 접속방법과 마찬가지로 여러 개의 리드선(141)에 의해 접속하고 있다. 즉 자기센서(137)(138)를 여러 개의 접속부(140)가 형성된 회로기판(139)위에 고정하고, 여러개의 접속부(140)에 여러개의 리드선(141)의 일단을 각각 땜납고정하고 있다. 그리고 또한 여러 개의 리드선(141)의 타단은 모터제어기기에 접속하기 위한 단자부(108)에 접속되어 있고, 이 때문에 상술한 모터구동장치(101)에서는 출력부(107)의 회전위치를 검출하기 위해 회로기판(139)과 여러 개의 리드선(141)을 케이스체(104)안에 배치하게 되어 조립작업성이 좋지 않게 된다. 또한 모터구동장치(101)는 회로기판(139)과 모터단자부(112)에 사용하는 회로기판의 2장의 회로기판이 케이스체(104)내에 배치되는 구성으로 되어 있고, 부품점수도 많아 원가가 높아지게 된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하고, 케이스체 안에 배치된 리드선을 없애며 케이스체 안을 말끔하게 하는 것으로 콤팩트하고 조립작업성이 뛰어난 모터구동장치를 제공하는 데에 있다. 또한 본 발명의 목적은 모터단자부에 사용하는 회로기판과 센서부를 고정한 회로기판을 동일한 회로기판으로 구성하는 것으로 부품점수를 줄이고 원가가 낮은 모터구동장치를 제공하는 데에 있다. 또한 본 발명은 가요성의 회로기판 위에 자기센서를 배치할 때 그 자기센서의 위치정밀도를 쉽게 확보할 수 있는 자기센서 고정구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 모터구동장치의 실시예의 일부를 파단하여 위쪽에서 본 일부파단 평면도.

도 2는 도 1에 도시한 모터구동장치의 II-II단면도.

도 3은 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 위 케이스의 평면도로서, 도 2의 화살표시 A방향에서 본 도면.

도 4는 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 아래 케이스의 평면도로서, 도 2의 화살표시 A방향에서 본 도면.

도 5는 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 모터케이스의 평면도로서, 도 2의 화살표시 A방향에서 본 도면.

도 6은 도 5의 화살표시 VI 방향에서 본 일부 단면 측면도.

도 7은 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 지판의 평면도로서, 도 2의 화살표시 A방향에서 본 도면.

도 8은 도 7의 화살표시 VIII 방향에서 본 도면.

도 9는 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 스텝핑모터의 동작을 설명하기 위한 도면으로 (A)는 각 단자핀과 코일과의 접속을 도시한 결선도이고, (B)는 각 스텝에 있어서 각 단자핀과 인가전류와의 관계를 도시한 도면.

도 10은 도 1 및 도 2의 모터구동장치에서 위케이스 및 감속기어열을 빼내고, 그 상태에서 도 2의 화살표시 A방향에서 본 평면도.

도 11은 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 가요성 프린트 회로기판을 도시하는 도면으로 그 회로패턴에 접속되는 단자핀 및 모터단자 핀의 위치를 부기한 도면.

도 12는 도 1 및 도 2의 모터구동장치의 출력부의 단면도로서, 도 14의 XII-XII단면도.

도 13은 도 12의 화살표시 A방향에서 본 저면도.

도 14는 도 12의 화살표시 B방향에서 본 윗면도.

도 15는 도 1의 XV-XV 요부 단면도.

도 16은 종래의 모터구동장치의 위 케이스를 빼낸 상태의 평면도.

도 17은 도 16의 XVII-XVII 단면도로서 감속기어열을 가상적으로 부가한 단면도.

도 18은 도 16에 도시한 스텝핑모터와 단자부의 외관사시도이다.

본 발명의 모터구동장치의 제 1의 실시예에 대해 도 1에서 도 15를 이용하여 설명한다. 또한 본 발명의 자기센서의 고정구조에 대해서는 모터구동장치의 설명안에 아울러 설명하기로 한다.

모터구동장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이 위 케이스(2)와 아래케이스(3)를 고정하여 이루어지는 케이스체(4)로 덮여진 것으로 되어 있고, 아래 케이스(3)에는 모터제어기기(도시하지 않음)와 전기적으로 접속하기 위한 단자부(5)가 형성되어 있다. 또한 케이스체(4)의 내부에는 스텝핑모터(6)와 이 스텝핑모터(6)의 로터부(24)의 회전력을 감속하여 출력부(8)에 전달하는 여러 개의 감속기어로 이루어지는 감속기어열(7)과 출력부(8)와 가요성의 회로기판이 되는 가요성 프린트 회로기판(다음 FPC라고 함)(9)이 배치되어 있다.

케이스체(4)는 위 케이스(2)에 형성된 감합돌기(2a)(2b)(2c)(2d)(도 3참조)와, 아래 케이스(3)에 형성된 감합부(3a)(3b)(3c)(3d)(도 4참조)를 각각 감합고정하는 것에 의해 형성되어 있다. 위 케이스(2)는 도 3에 도시하는 바와 같이 감속기어열(7)을 끼우는 고정축(10)(11)을 지지하기 위한 바닥이 있는 축공(12)(13)과, 출력부(8)를 지지하기 위한 출력공(14)을 갖고 있다. 바닥이 있는 축공(12)(13)은 각각 고정축(10)(11)의 지름과 대략 같은 지름을 갖는 요입부로 형성되어 있고, 고정축(10)(11)이 각각 압입되어 있다. 또 출력공(14)은 관통공으로 되어 있고, 내주면에서 출력부(8)의 출력축(15)을 회전 지지하도록 형성되어 있다.

또 아래 케이스(3)는 도 4에 도시하는 바와 같이 스텝핑모터(6)를 수용하는 모터수용부(16)와, FPC(9)를 배치하게 되는 FPC 배치부(17)(도 15참조)와, 외부의 제어기기와의 접속부가 되는 단자부(5)와, 출력부(8)의 일단을 축받이하는 베어링요입부(18)와, 출력부(8)의 회동을 규제하기 위한 규제핀(19)을 갖고 있다. 모터수용부(16)는 원통형상의 스텝핑모터(6)를 수용하기 위한 대략 컵형상으로 형성된 대공간(16a)과, 스텝핑모터(6)의 측면에 모터단자부(20)를 고정시키기 위한 소공간(16b)으로 형성되어있다. 또 모터수용부(16)의 대공간(16a)에는 스텝핑모터(6)에 고정되는 바닥판(21)을 위치 결정하여 고정하기 위해 안쪽으로 돌출한 돌기형상 감합부(16c)(16d)(16e)가 3곳에 형성되어 있다.

FPC 배치부(17)는 십자모양의 리브로 형성되어 있고, FPC(9)의 중앙부분이 올려 놓여지도록 되어 있다. 그리고 십자모양의 리브의 각 선단에는 FPC(9)와 그 FPC(9)위에 올려 놓여지는 보강판(45)의 양 부재를 관통함과 동시에 열착고정하기 위한 돌기(17a)가 마련되어있다. 또한 단자부(5)에는 8개의 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)이 마련되어 있다. 또한 이단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)은 아래 케이스(3)의 내부에서 외부에 걸쳐 끼워지도록 고정되어 있다. 또한 단자부(5)에는 방수용의 단자커버(5i)가 고정되어있다(도 1참조).

스텝핑모터(6)는 도 2에 도시하는 바와 같이 아래 케이스(3)안에 마련된 모터수용부(16)의 대공간(16a)안에 배치되어 있다. 스텝핑모터(6)는 모터케이스(22)와 모터케이스(22)안에 배치된 원통형상의 스테이터부(23)와, 스테이터부(23)의 안쪽에 배치된 로터부(24)로 구성되어있다. 모터케이스(22)는 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이 단이 있는 원형저면(25)과, 원통형상의 측벽부(26)로 이루어지는 대략 컵형상으로 형성되어 있다.

원형저면(25)에는 뒤에 설명하는 로터부(24)의 고정축(27)의 일단을 고정하는 베어링부(28)가 마련되어 있다. 이 베어링부(28)에는 로터마그네트(34)를 상시 바닥판(21)방향으로 부세하는 부세스프링(28a)이 마련되어 있다. 또 측벽부(26)의 윗단테두리 부분에는 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이 바닥판(21)을 결합고정하기 위한 결합부(26a)(26b)(26c)가 형성되어 있다.

또 바닥판(21)의 외주테두리 부분에는 도 7에 도시하는 바와 같이 결합볼록부(21a)(21b)(21c)가 형성되어 있다. 이 결합볼록부(21a)(21b)(21c)의 폭이 넓은 기저부는 모터케이스(22)의 윗단테두리 부분에 마련된 결합부(26a)(26b)(26c)에 각각 감합됨과 동시에 결합볼록부(21a)(21b)(21c)의 폭이 좁은 선단부가 모터케이스(22)의 외주에서 바깥쪽으로 돌출하도록 되어있다. 그리고 결합볼록부(21a)(21b)(21c)의 모터케이스(22)의 외주에서 돌출하고 있는 폭이 좁은부분이 모터수용부(16)에 마련된 돌기형상 감합부(16c)(16d)(16e)에 각각 둘레방향으로 위치 결정하여 고정되어 있다.

또 바닥판(21)의 중심부분에는 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이 브릿지형상으로 위쪽으로 돌출함과 동시에 양 옆쪽 부분이 개방된 형상으로 형성된 돌출부(29)가 마련되어있다. 이 돌출부(29)는 로터부(24)의 고정축(27)의 타단을 고정하도록 되어 있다. 또한 바닥판(21)의 윗면부분에는 감속기어열(7)을 자유롭게 회전하도록 지지하는 고정축(10)(11)의 일단이 고정되는 구멍(21d)(21e)이 마련되어있다.

모터케이스(22)의 안쪽에는 도 2에 도시하는 바와 같이 원통형상의 스테이터부(23)가 배치되어 있다. 이 스테이터부(23)는 자성부재로 형성된 2쌍의 요크(30)(30)와 이 요크(30)(30)에 각각 끼워진 2쌍의 코일보빈(31)(31)과, 이 코일보빈(31)(31)에 각각 감긴 2쌍의 코일(32)(32)로 구성되어 있다. 요크(30)(30)는 고정축(27)의 축방향에 겹쳐 배치되어 있으며 또한 모터케이스(22)의 원형저면(25)과, 모터케이스(22)의 위테두리 부분에 리벳 고정된 바닥판(21)에 의해 고정되어 있다. 또 요크(30)(30)의 외주부분에는 즉 스텝핑모터(6)의 측면에는 2쌍의 요크(30)(30)에 위치하도록 모터단자부(20)가 고정되어 있다(도 15참조).

이 모터단자부(20)의 단자면에는 6개의 모터단자핀(20a)(20b)(20c)(20d)(20f)가 마련되어있다. 이 모터단자핀(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)에는 도 9(A)에 도시하는 바와 같이 각각 2쌍의 코일(32)(32)의 양단과, 또한 2쌍의 코일(32)(32)의 중간 점에 접속되어있다.

한편 이 FPC(9)는 도 10에 도시하는 바와 같이 다른 부재로 이루어지는 모터제어기기에 접속하기 위한 단자부(5)의 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)에 땜납고정에 의해 접속되어 있다. 그리고 도 11의 FPC(9)의 전개도(대응하는 각 단자핀의 부호를 붙임)에 도시하는 바와 같이 단자핀(5a)과 모터단자핀(20a)은 도통부(9a)에 의해 접속되어 있다. 또 단자핀(5d)과 모터단자핀(20f)은 도통부(9d)에 의해 접속되어있다. 또 단자핀(5e)과 모터단자핀(20c) 및 (20d)은 도통부(9e)에 의해 접속되어있다.

또 FPC(9)의 패턴면에는 뒤에 설명하는 면실장 타입의 자기센서로 이루어지는 센서부(33)가 접속 고정되어 있다. 그리고 단자핀(5f)(5g)(5h)은 센서부(33)와 도통부(9f)(9g)(9h)를 통해 각각 접속되어 있다.

이와 같이 모터단자부(20)의 단자면에 마련된 모터단자핀(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)은 FPC(9)를 통해 도시하지 않은 모터제어기기에 전기적으로 접속되어 있고, 이에 의해 스텝핑모터(6)는 모터제어기기에서 전력을 공급받는다.

한편 스테이터부(23)의 안쪽에는 로터부(24)가 고정축(27)에 자유롭게 회전하도록 지지되어 있다. 이 로터부(24)는 고정축(27)에 지지되는 로터축부(24a)와 원환상의 로터마그네트(34)로 구성되어 있다. 로터축부(24a)는 부세스프링(28a)에서 바닥판(21)방향으로 부세되어 있다. 로터마그네트(34)는 스테이터부(23)의 요크(30)에 대향하도록 로터축부(24a)의 외주에 고정되어있다. 그리고로터마그네트(34)는 스테이터부(23)가 여자되면 스테이터부(23)에 반발·흡인된다. 로터부(24)의 로터축부(24a)와 로터마그네트(34)는 고정축(27)을 회전중심으로 하여 바닥판(21)방향으로 부세되면서 회전하도록 되어 있다.

또 고정축(27)의 일단은 모터케이스(22)의 원형저면(25)에 마련된 베어링부(28)에 고정되어 있다. 또 고정축(27)의 타단은 바닥판(21)의 돌출부(29)에 고정되어 있다. 또 로터축부(24a)의 돌출부(29)쪽에는 모터피니온(35)이 일체로 형성되어 있다. 이 모터피니온(35)은 돌출부(29)의 개방부분으로 감속기어열(7)의 초단이 되는 제 1감속기어(36)와 결합하고 있다. 이에 의해 스텝핑모터(6)의 출력이 모터피니언(35)에서 감속기어열(7)에 전달되도록 되어 있다.

또 바닥판(21)의 윗면부분에는 모터피니온(35)에서 로터부(24)의 회전이 전달되고, 이 회전을 감속하기 위한 여러개의 감속기어로 구성된 감속기어열(7)이 배치되어있다. 이 감속기어열(7)은 제 1감속기어(36)과, 제 2감속기어(37)와, 제 3감속기어(38)와, 제 4감속기어(39)와 출력기어(40)로 구성되어 있다. 그리고 제 1감속기어(36)와 제 2감속기어(37)는 일체적으로 형성되어 있으며, 또한 바닥판(21)의 윗면부분에 마련된 고정축(10)에 자유롭게 회전하도록 끼워져 있다. 제2감속기어(37)는 제3감속기어(38)와 결합하고 있다. 또 제3감속기어(38)와 제 4감속기어(39)는 일체적으로 형성되어 있으며 동시에 바닥판(21)의 윗면부분에 마련된 고정축(11)에 자유롭게 회전하도록 끼워져 있다. 제4감속기어(39)는 출력기어(40)와 결합하고 있다. 또 고정축(10)(11)은 일단이 바닥판(21)에 고정되어 있으며, 타단은 위케이스(2)에 형성된 바닥이 있는 축공(12)(13)에 각각 감합고정되어 있다.

또 제1감속기어(36)와 제2감속기어(37), 제2감속기어(37)와 제3감속기어(38), 제3감속기어(38)와 제 4감속기어(39), 제4감속기어(39)와 출력기어(40)는 각각 기어의 톱니수의 비가 크게 취해지고 있고, 이에 따라 로터부(24)의 회전은 크게 감속되어 출력기어(40)에 전달되게 된다. 또한 출력기어(40)는 출력부(8)의 일부를 구성하고 있다. 따라서 스텝핑모터(6)의 로터부(24)의 회전은 감속기어열(7)에서 감속되어 출력부(8)에 전달된다.

출력부(8)는 도 12, 도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이 출력기어(40)와 지승축(41)과 출력축(15)과 회전규제홈(42)으로 형성되어 있다. 출력기어(40)의 기어면은 스텝핑모터(6)의 측면에 마련된 모터단자부(20)의 단자면에 직교하고 있다. 지승축(41)은 출력기어(40)의 기어면의 아래케이스(3)와 대향하는 쪽의 면 중심부분에 돌출하도록 형성되어 있다. 출력축(15)은 출력기어(40)의 기어면의 위케이스(2)와 대향하는 쪽 면의 중심부분에 돌출하는 통형상으로 형성되어있다. 또한 출력축(15)의 바닥이 있는 구멍(15a)의 내주측에는 도 12 및 도 14에 도시하는 바와 같이 밸브조정밸브(도시생략)와 결합하기 위한 세레이션(43)이 마련되어 있다.

이 출력부(8)는 지승축(41)을 아래 케이스(3)에 마련한 베어링 요입부(18)에 여유 있게 끼움과 동시에 출력축(15)을 위케이스(2)에 마련한 출력공(14)의 내주에 지승시키는 것으로 케이스체(4)에 의해 자유롭게 회전하도록 지승되어 있다. 이 출력공(14)은 케이스체(4)의 내부와 외부를 끼우는 관통공으로 형성되어 있고, 케이스체(4)의 외부에 배치된 밸브조정밸브(도시 생략)를 출력축(15)의 세레이션(43)에 결합시키고 있다. 따라서 출력부(8)가 회전하면 출력축(15)의 세레이션(43)과 결합하고 있는 밸브조정밸브의 개폐동작을 행하도록 되어있다.

또 회전규제홈(42)은 도 13에 도시하는 바와 같이 출력기어(40)의 기어면의 아래케이스(3)와 대향하는 쪽의 면에 회전허용각도(α)가 315°의 범위가 되는 원호형상으로 형성되어 있다. 이 회전규제홈(42)에는 아래케이스(3)의 베어링요입부(18)에서 약간 스친 위치에 마련된 규제핀(19)이 삽입되도록 되어 있다. 즉 출력부(8)는 회전규제홈(42)과 규제핀(19)을 결합시키는 것으로 0°에서 315°의 범위밖에 회전할 수 없도록 규제되어 있다. 이것은 스텝핑모터(6)가 폭주(暴走)한 경우에 출력부(8)의 회전을 0°에서 315°의 범위로 규제하는 것으로 출력부(8)에 결합하고 있는 밸브조정밸브의 파손을 방지하고, 초기화 시의 원점을 얻기 위해서이다.

또 출력기어(40)의 기어면의 아래쪽면에는 도 13에 도시하는 바와 같이 출력부(8)의 회전기준위치를 검출하기 위한 검출용 자석(44)이 고정되어 있음과 동시에 아래쪽 면의 일부는 아래케이스(3)에 배치된 FPC(9)의 패턴면에 대향하도록 되어 있다. 이 FPC(9)에는 상술한 바와 같이 볼 IC로 형성된 면실장 타입의 자기센서로서의 센서부(33)가 고정되어 있다. 즉 검출용 자석(44)은 센서부(33)와 대향 가능한 위치에 배치되어 있다. 그리고 센서부(33)는 검출용 자석(44)이 센서부(33)의 위에 대향하는 위치에 온 경우에 이 위치를 출력부(8)의 회전기준위치(0°)로 하여 검출한다.

여기서 단자부(5f)에는 플러스전압이 공급되고, 단자부(5h)가 그랜드로 되어있다. 그리고 센서부(33)는 출력부(8)가 회전기준위치(0°)가 된 것을 도시하지 않은 모터제어기기에 대해 단자부(5g)에서 송출하도록 되어 있다.

FPC(9)는 회로패턴을 갖는 외에 도 11에 도시하는 바와 같이 3개의 돌기(17a)가 각각 관통하는 3개의 구멍(9i)을 갖고 있다. 또 FPC(9)위에 고정된 센서부(33)의 주위에는 센서부(33)의 FPC(9)에 대한 고정을 보강함과 동시에 센서부(33)의 높이방향 및 가로방향의 위치가 어긋나는 것을 방지하기 위한 보강판(45)이 배치되어있다. 이 보강판(45)은 유리천 기재 에폭시수지로 구성되어 있고, 센서부(33)의 주위를 둘러싸는 형상으로 형성되어 있다. 그리고 이 보강판(45)의 관통공(도시 생략)에 돌기(17a)를 끼워 FPC(9)의 회로패턴면 위에 겹친 상태로 돌기(17a)의 선단을 열을 가해 압착하는 것으로 보강판(45)이 FPC(9)를 FPC 배치부(17)쪽으로 압착하면서 FPC(9)를 아래케이스(3)와의 사이에 끼워 고정한다.

또 FPC(9)는 가요성의 회로기판으로 되어 있고, 도 15에 도시하는 바와 같이 아래케이스(3)안에 만곡되어 배치되어 있다. 즉 FPC(9)의 패턴면의 센서부(33)가 배치된 부분이 되는 FPC(9)의 중앙부분은 아래케이스(3)에 십자형상의 리브로 형성된 FPC 배치부(17)에 올려 놓여진다. 또 FPC(9)의 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)과 접속되는 부분은 아래케이스(3)의 FPC 배치부(17)보다 상하방향에 약간 낮은 단자부(5)위에 올려 놓여진다. 또 FPC(9)의 모터단자부(20)와 접속되는 부분은 모터수용부(16)의 소공간(16b) 내에서 대략 U자 모양으로 만곡된다. 이것은 모터단자부(20)의 단자면과 아래케이스(3)의 FPC 배치부(17)의 접속면이 직교한 위치관계에 있기 때문이다. 즉 모터단자부(20)의 단자면과, FPC(9)의 센서부(33)를 배치한 부분과는 직교하고 있다.

이와같이 배치된 FPC(9)의 일단측에는 스텝핑모터(6)의 측면에 형성된 모터단자부(20)의 모터단자핀(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f)이 끼워져 접속되어 있다. 또 FPC(9)의 타단측에는 아래케이스(3)에 마련된 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)가 끼워져 접속되어 있다. 즉 각 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)(5g)(5h)은 모터단자부(20)와 가요성의 FPC(9)로 전기적으로 접속되어 있다.

다음 이상과 같이 구성된 모터구동장치(1)의 동작에 대해 설명한다.

모터구동장치(1)는 단자부(5)를 통해 도시하지 않은 모터제어기기에 전기적으로 접속되어 있다. 모터제어기기에서 전류가 공급되면 이 전류는 단자부(5)의 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)으로 선택적으로 입력된다. 즉 모터제어기기가 단자핀(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)중 어느 단자핀에 전류를 흐르게 할지는 모터제어기기쪽의 단자회로에 의해 적절히 선택된다.

단자핀(5a)에 입력된 전류는 FPC(9)의 도통부(9a)를 통해 모터단자부(20)의 모터단자핀(20)에 입력되게 된다. 단자핀(5b)에 입력된 전류는 FPC(9)의 도통부(9b)를 통해 모터단자부(20)의 모터단자핀(20e)에 입력되게 된다. 단자핀(5d)에 입력된 전류는 FPC(9)의 도통부(9c)를 통해 모터단자부(20)의 모터단자핀(20f)에 입력되게 된다. 단자핀(5d)에 입력된 전류는 FPC(9)의 도통부(9d)를 통해 모터단자부(20)의 모타단자핀(f)에 입력되게 된다. 단자핀(5e)에 입력된 전류는 FPC(9)의 도통부(9e)를 통해 모터단자부(20)의 모터단자핀(20c)(20d)에 입력되게 된다.

상술한 바와 같이 모터단자부(20)의 모터단자핀(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)에 선택적으로 전류가 공급되면 2쌍의 코일(32)(32)에 각각 선택적으로 전류가 흐르고, 스테이터부(23)가 여자된다. 그리고 스테이터부(23)가 여자되면 이 스테이터부(23)에 대향배치된 로터부(24)의 로터마그네트(34)가 스테이터부(23)에 흡인·반발을 하고, 로터부(24)는 고정축(27)을 중심으로 하여 스텝 구동된다. 또한 로터부(24)는 부세스프링(28a)에 의해 바닥판(21)방향으로 부세되면서 구동된다.

또 스테이터부(23)의 여자방법으로서는 특히 어떤 방법의 여자방법이라도 좋지만 본 실시예에 있어서는 2상여자가 채용되고 있다. 도 9(A)(B)를 이용하여 로터부(24)의 회전구동의 일예를 설명하면 코일(32)(32)의 중간부분에 접속되는 모터단자핀(20c)(20d)에는 늘 플러스의 전압을 공급한다.

그와 동시에 제 1번째의 스텝에서는 모터단자핀(20e)(20f)를 마이너스 쪽으로 하여 거기에 전류가 흐르도록 한다. 또 제 2번째의 스텝에서는 모터단자핀(20e)(20b)에 전류가 흐르도록 한다. 또 제 3번째의 스텝에서는 모터단자핀(20b)(20a)에 전류가 흐르도록 한다. 또 제 4번째의 스텝에서는 모터단자핀(20a)(20f)에 전류를 흐르게 한다. 이 제 1번째에서 제 4번째의 스텝동작의 사이클을 반복하는 것으로 로터부(24)는 같은 방향으로 회전구동된다. 또 모터제어기기에서의 전류의 공급방법을 바꾸는 것으로 로터부(24)는 역방향으로도 스텝구동할 수 있다. 또 로터부(24)를 어떤 스텝으로 하게 할 것인가 어떤 방향으로 회전시킬 것인지는 상황에 따라 모터제어기기로 제어되도록 되어있다.

이와같이 하여 로터부(24)가 어떤 방향으로 회전되면 로터부(24)의 고정축(27)에 회전가능하게 지승되어있는 모터피니온(35)이 로터축(24a)과 일체적으로 회전한다. 그리고 로터부(24)의 회전은 모터피니온(35)에서 감속기어열(7)의 초단이 되는 제 1감속기어(36)에 전달된다.

그리고 또한 로터부(24)의 회전은 감속기어열(7)을 구성하는 제 2감속기어(37), 제 3감속기어(28), 제 4감속기어(39) 순으로 전달되어 가고, 제 4감속기어(39)에서 출력부(8)로 전달된다. 또 로터부(24)의 회전은 각 기어비를 크게한 감속기어열(7)의 각 기어를 통해 출력부(8)에 전달되는 것에 의해 크게 감속되어 출력부(8)에 입력되게 된다.

스텝핑모터(6)의 로터부(24)의 회전이 감속되어 출력부(8)에 입력되면 출력부(8)는 어느 한 방향으로 회전한다. 또 출력부(8)에는 규제핀(19)이 삽입되는 회전규제홈(42)이 마련되어 있고, 이 회전규제홈(42)과 규제핀(19)의 마주 닿는 것으로 출력부(8)의 회전은 0°에서 315°까지 규제되고 있다. 또 출력부(8)의 출력기어(40)에는 검출용 자석(44)이 고정되어 있다. 출력부(8)는 일단 최초의 전원접속시나 정전후의 재접속시에 규제핀(19)에 회전규제홈(42)이 닿을 때까지 회전된다. 그 후 스텝핑모터(6)의 구동력에 의해 검출용 자석(44)이 센서부(33)위에 겹치는 위치(출력부(8)의 회전기준위치가 되는 위치)에 올 때 까지 회동된다.

그리고 출력부(8)의 검출용 자석(44)이 센서부(33)위에 오면 센서부(33)는 출력부(8)가 회전기준위치(0°)에 온 것을 검출한다. 그리고 센서부(33)가 검출한 검출 데이터는 FPC(9)의 도통부(9g) 및 단자핀(55g)을 통해 모터제어기기에 전송된다. 한편 모터제어기기는 출력부(8)를 회전기준위치(0°)에서 어느 정도 회전시킬 지를 연산한다. 그리고 모터제어기기는 이 연산치에 의거하여 스텝핑모터(6)를 위에 설명한 순서로 구동하도록 되어 있다.

본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 구성되어 있지만 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경이 가능하다. 예를 들어 본 실시예에서는 출력부(8)의 출력축(15)은 위케이스(2)에 마련된 출력공(14)안에서 도시하지 않은 밸브조정밸브에 결합하도록 구성되어 있지만 출력공(14)을 아래케이스(3)에 마련하고, 출력축(15)을 아래케이스(3)쪽으로 배치해도 좋다. 또 출력부(8)를 구동하기 위한 구동원으로 하여 스텝핑모터(6)를 사용하고 있지만 AC 동기모터 등 다른 형식의 모터라도 좋다.

또한 모터단자부가 본체의 측면에 형성되는 모터를 모터구동장치에 채용하는 경우에 있어서는 모터단자부의 단자핀과 모터제어기기와의 접속을 위한 단자부의 단자핀이 마련되는 방향이 동일하지 않고 상술한 실시예와 같이 직교한 위치관계가 되어버린다. 본 발명에서는 모터단자부(20)와 단자부(5)와의 전기적인 접속을 가요성의 FPC(9)를 만곡시켜 행하고 있기 때문에 모터단자부의 단자핀이 있는 방향과, 모터제어기기와의 접속을 위한 단자부의 단자핀이 있는 방향이 동일하지 않은 구조의 모터구동장치에 적용하면 특히 그 효과가 높아진다. 그러나 그와 같은 구조의 것으로의 적용에 한정되는 것은 아니다.

또 본 실시예에서는 FPC(9)위의 센서부(33)의 윗면을 포함한 주위에는 센서부(33)를 정밀하게 고정하기 위한 보강판(45)이 마련되어 있지만 필요에 따라 이보강판(45)은 없애도 좋다. 또한 출력부(8)의 회전위치를 검출하기 위한 검출용 자석(44)은 출력기어(40)의 기어면에 마련되어 있지만 다른 감속기어의 어떤 기어면에 마련해도 좋다. 그 경우에 FPC(9)의 패턴면은 센서부(33)를 배치하는 위치를 검출용 마그네트(44)와 대향 가능한 위치에 오도록 형성한다.

또 본 실시예에서는 바닥판(21)에 돌출부(29)를 마련하고, 이 돌출부(29)의 부분에서 모터피니온(35)과 제1감속기어(36)와 결합시키고 있지만 돌출부(29)를 마련하지 않고 바닥판(21)의 위쪽에서 모터피니온(35)과 제1감속기어(36)를 결합시켜도 좋다. 이 경우 로터부(24)를 지탱하는 고정축(27)을 회전축으로 하고, 바닥판(21)에는 그 회전축을 끼우기 위한 삽통공과, 이 삽통공안에 회전축을 지승하기 위한 베어링부를 마련하게 된다.

또 본 실시예에서는 바닥판(21)의 결합볼록부(21a)(21b)(21c)와, 아래케이스(3)의 모터수용부(16)에 마련된 돌기형상 감합부(16c)(16d)(16e)를 결합시키고, 스텝핑모터(6) 및 바닥판(21)의 케이스체(4)에 대한 위치결정을 하고 있지만 모터케이스(22)의 측벽부(26)의 외주부분에 돌기를 마련하여 케이스체(4)에 끼워 넣도록 해도 좋다. 그러나 본 실시예의 경우 바닥판(21)과 케이스체(4)를 직접 위치 결정하고 있기 때문에 바닥판(21)에 고정한 고정축(10)(11)의 케이스체(4)에 대해 위치정밀도가 양호해진다. 이 때문에 이 고정축(10)(11)이나 케이스체(4)에 지승되는 감속기어열(7)을 정밀하게 구성할 수 있다.

본 출원 발명에 의하면 케이스체에 단자핀을 마련함과 동시에 단자핀과 모터단자부를 가요성의 회로기판에서 전기적으로 접속하고 있기 때문에 모터단자부와 단자핀이 동일면상에 오지 않는 경우라도 쉽게 접속할 수 있다. 이 결과 조립성이 좋고 대량생산에 적합한 장치로 할 수 있다. 또한 외부장치인 모터제어기기에 대해서도 리드선을 사용하지 않고 직접단자핀으로 접속되도록 되어 있기 때문에 외부기기와의 접속성이 향상하고, 조작성이 좋아지게 된다. 또 리드선을 넣는 스페이스가 불필요하게 되므로 콤팩트한 장치가 된다.

또 회로기판에 출력부의 회전위치를 검출하는 센서부를 배치하고 있기 때문에 종래와 같이 모터단자부의 회로기판과 센서부를 배치하는 회로기판을 따로 마련할 필요가 없어 장치전체가 콤팩트해짐과 동시에 부품점수가 감소하여 원가가 낮아지게 된다. 또한 센서부를 배치한 부분의 패턴면과 검출용 자석을 마련한 감속기어의 기어면을 스텝핑모터의 측면과 직교시키고 있기 때문에 스텝핑모터의 측면을 유효하게 이용할 수 있어 장치전체를 콤팩트하고, 특히 폭방향의 치수를 작게 억제한 장치로 할 수 있게 된다.

또 자기센서의 주위가 보강판으로 단단히 고정되므로 자기센서의 위치정밀도 특히 높이방향의 위치정밀도가 높아져 신뢰성이 높은 자기센서의 고정구조로 할 수 있다.

Claims (7)

1. 입력단자부를 측면에 구비하는 모터와,

   상기 모터의 로터의 회전을 감속하여 전달하는 감속기어와,

   상기 감속기어에 마련되고, 상기 로터의 회전에 대응하여 회전을 출력하는 출력부와,

   상기 출력부의 회전위치를 검출하는 검출수단과,

   상기 모터 및 상기 감속기어를 내부에 격납하는 케이스체를 갖추는 모터구동장치에 있어서,

   상기 케이스체에 외부의 급전제어기기와 이 모터구동장치를 접속하기 위한 단자핀을 마련함과 동시에 상기 입력단자부와 상기 단자핀을 가요성의 회로기판에 의해 전기적을 접속하고, 이 가요성의 회로기판을 상기 케이스체 내에 수납하며,

   또한, 상기 회로기판의 회로패턴면 위에 상기 검출수단의 검출부를 고정 배치하는 검출부 배치면을 마련한 것을 특징으로 하는 모니터구동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 검출수단의 피검출부를 상기 감속기어의 기어면에 배치함과 동시에 상기 검출부 배치면 및 상기 감속기어의 기어면을 상기 모터의 측면과 직행배치한 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 검출부는 자기센서임과 동시에 상기 피검출부는 자석이며, 상기 자기센서와 상기 자석을 대향 가능하게 배치한 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 검출부 배치면 위에 상기 검출부를 둘러싸는 형상의 보강판을 겹치고, 이 보강판과 상기 케이스체와의 사이에 상기 회로기판을 끼워 고정한 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 가요성의 회로기판은 모터측면에서 상기 검출부 배치면과는 반대쪽으로 일단 뻗어나온 후에 상기 케이스체의 내벽에 닿아 굴곡하는 굴곡부를 가지고, 이 굴곡부에서 상기 케이스체의 내벽을 따라 상기 단자핀으로 뻗어나와 이에 접속됨과 동시에 상기 굴곡부와 상기 단자핀과의 중간에 상기 검출부 배치면을 배치한 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 출력부는 밸브조정밸브에 접속되고, 유체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
7. 면실장 타입의 자기센서를 회로패턴면에 접속 고정한 가요성의 회로기판과, 상기 자기센서의 주위를 둘러싸는 형상의 보강판을 갖추고, 상기 보강판을 밀어넣어 상기 회로기판을 고정한 것을 특징으로 하는 자기센서 고정구조.

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