KR101701511B1

KR101701511B1 - 스텝핑 모터

Info

Publication number: KR101701511B1
Application number: KR1020100068717A
Authority: KR
Inventors: 박정범
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2017-02-01
Also published as: KR20120007923A

Abstract

스텝핑 모터는 제1 회전축부 및 상기 제1 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제1 회전축부의 축방향으로 연장되며 상기 제1 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제2 회전축부를 포함하는 회전축 및 상기 제1 회전축부에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선 된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 고정자; 상기 제1 회전축부에 결합 된 제1 베어링 및 상기 제2 회전축부에 결합 된 제2 베어링을 포함하는 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 마그네트의 사이에 개재된 제1 와셔 및 상기 제2 베어링과 상기 마그네트 사이에 개재된 제2 와셔를 포함하는 와셔; 및 상기 제2 와셔 및 상기 제2 와셔와 마주하는 상기 제1 회전축부의 상기 단부와 직접 접촉되는 탄성 부재를 포함한다.

Description

스텝핑 모터{STEPPING MOTOR}

본 발명은 스텝핑 모터에 관한 것이다.

일반적으로 스텝핑 모터는 회전 운동을 정밀한 직선 왕복 운동으로 변환시키는데 적합한 모터로서, 광학 디스크 드라이브(ODD), 정밀 제어 기기 등에 널리 사용되고 있다.

스텝핑 모터는 코일이 권선된 통 형상의 고정자, 회전축의 외주면에 배치된 마그네트를 포함하며 고정자의 내부로 삽입되는 회전자 및 고정자를 감싸는 하우징을 포함한다.

스텝핑 모터의 고정자 및 회전자로부터 발생 되는 자기장에 의해 회전자가 회전하며, 회전자의 원활한 회전과 스텝핑 모터의 수명을 향상시키기 위해서 하우징 내부의 회전축 주위에는 복수개의 와셔(washer)들이 배치된다.

와셔들은 하우징 내에 배치된 다른 부품들 중 회전자와 서로 접촉될 수 있는 부품들 사이에 배치된다. 예를 들어, 와셔들은 마그네트의 양쪽 단부들과 마주하게 회전축에 삽입되는 베어링들 및 마그네트의 사이 및 회전축에 설치된 탄성부재 및 마그네트 사이에 배치된다.

이와 같이 회전축에 배치된 와셔들은 베어링들 및 탄성부재 등과 접촉되기 때문에 회전축이 회전할 때 이들 부품들과 접촉에 의해 지속적인 마모가 발생 되며, 이로 인해 스텝핑 모터의 수명이 저하되는 문제점을 갖는다.

또한, 종래에 의한 스텝핑 모터는 회전축에 적어도 3개의 와셔가 배치되기 때문에 제품의 원가가 상승 되고, 제품을 조립하는데 소요되는 시간이 증가 되어 제품의 생산성이 저하되는 문제점을 갖는다.

본 발명은 회전축 주위에 배치되는 와셔들의 개수를 줄여 내구 수명 및 제품의 생산성을 향상시키고 제품의 원가를 절감시킨 스텝핑 모터를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 스텝핑 모터는 제1 회전축부 및 상기 제1 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제1 회전축부의 축방향으로 연장되며 상기 제1 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제2 회전축부를 포함하는 회전축 및 상기 제1 회전축부에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선 된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 고정자; 상기 제1 회전축부에 결합 된 제1 베어링 및 상기 제2 회전축부에 결합 된 제2 베어링을 포함하는 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 마그네트의 사이에 개재된 제1 와셔 및 상기 제2 베어링과 상기 마그네트 사이에 개재된 제2 와셔를 포함하는 와셔; 및 상기 제2 와셔 및 상기 제2 와셔와 마주하는 상기 제1 회전축부의 상기 단부 와 직접 접촉되는 탄성 부재를 포함한다.

다른 실시예로서, 스텝핑 모터는 제1 회전축부, 상기 제1 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제1 회전축부의 축 방향으로 연장되며 상기 제1 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제2 회전축부, 상기 제2 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제2 회전축부의 축 방향으로 연장되며 상기 제2 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제3 회전축부를 포함하는 회전축 및 상기 제2 회전축부에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자; 코일이 권선 된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 고정자; 상기 제1 회전축부에 결합 된 제1 베어링 및 상기 제3 회전축부에 결합 된 제2 베어링을 포함하는 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 마그네트의 사이에 개재된 제1 와셔 및 상기 제2 베어링과 상기 마그네트 사이에 개재된 제2 와셔를 포함하는 와셔; 및 상기 제2 와셔 및 상기 제2 와셔와 마주하는 상기 제2 회전축부의 상기 단부 와 직접 접촉되는 탄성 부재를 포함한다.

본 발명에 따른 스텝핑 모터에 의하면, 스텝핑 모터의 회전축 중 마그네트의 축공에 끼워지는 부분의 회전축부의 직경을 탄성 부재의 직경보다 크게 형성하고, 탄성 부재 및 제 2베어링이 결합되는 회전축부의 직경은 탄성부재의 직경보다 작게 형성하여 탄성 부재가 마그네트와 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여 탄성 부재와 마그네트 사이의 와셔를 제거함으로써, 내구 수명 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품의 원가를 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A' 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝핑 모터의 단면도이다.
도 5는 도 4의 'B' 부분의 확대도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 2의 'A' 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 3들을 참조하면, 스텝핑 모터(110)는 회전자(10), 고정자(20), 제1 및 제2 베어링(30,40)들, 제1 및 제2 와셔(50,60) 및 탄성 부재(90)를 포함한다. 이에 더하여 스텝핑 모터는 하우징(25)을 더 포함한다.

회전자(10)는 회전축(5) 및 마그네트(9)를 포함한다.

회전축(5)은 리드 스크류축부(1), 제1 회전축부(2) 및 제2 회전축부(3)를 포함한다.

리드 스크류축부(1)의 외주면에는 나사산이 형성되고, 제1 회전축부(2)는 리드 스크류축부(1)와 일체로 형성되며, 제1 회전축부(2)는 제1 직경으로 형성된다. 제2 회전축부(3)는 제1 회전축부(2)와 일체로 형성되는데, 제1 회전축부(2)의 단부의 중앙으로부터 제1 회전축부(2)의 축방향으로 연장된다. 제2 회전축부(3)의 직경은 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다.

마그네트(9)는 회전축(5)의 제1 회전축부(2)에 배치되며, 마그네트(9)는, 예를 들어, 중공(7)이 형성된 원통 형상으로 형성된다. 마그네트(9)의 일측 단부에는 축(8)이 형성된다.

고정자(20)는 회전자(10)를 수납하는 통 형상으로 형성된다.

고정자(20)는 보빈(12), 코일(14) 및 투스 요크(tooth yoke;16)를 포함한다.

보빈(12)은 원통 형상으로 형성되며, 보빈(12)의 양쪽 단부는 코일(14)을 권선할 수 있도록 바깥쪽으로 절곡 된 형상을 갖는다.

코일(14)은 보빈의 외주면에 권선되며, 코일(14)에 인가된 구동 신호에 의하여 코일(14)로부터는 자기장이 발생 된다.

투스 요크(16)는 하나의 보빈(12)에 2 개가 결합 된다. 2 개의 투스 요크(16)들은 각각 빗(comb) 형상으로 돌출된 투스 요크부를 포함하며, 2 개의 투스 요크(16)들의 투스 요크부는 보빈(12)의 양측 단부로부터 보빈(12)의 내측면으로 삽입되어 보빈(12)의 내측면 상에 상호 치차 결합 된다. 투스 요크(16)들의 일부는 보빈(12)의 측면 및 보빈(12)에 권취 된 코일(14)을 덮는다.

본 발명의 일실시예에서, 보빈(12), 코일(14) 및 투스 요크(16)를 포함하는 고정자는 2 개가 직렬 방식으로 나란히 배치된다.

고정자(20)의 투스 요크(16)에 의하여 고정자(20)의 내부에는 중공이 형성되고, 고정자(20)의 내부에 형성된 중공에는 회전자(10)가 삽입된다. 이로 인해 회전자(10)의 마그네트(9) 및 고정자(20)의 투스 요크(16)는 상호 마주하게 배치된다.

고정자(20)의 투스 요크(16) 및 회전자(10)의 마그네트(9) 사이에는 간극이 형성된다. 투스 요크(16) 및 마그네트(9)가 동심을 이루지 않을 경우, 회전자(10)를 회전시키기 위한 회전 토크가 감소 또는 회전자(10)가 회전되지 못할 수 있다.

제1 및 제2 베어링(30,40)들은 회전자(10)의 회전축(5)을 회전 가능하게 서포트 하는 역할을 한다.

제1 베어링(30)은 플레이트 형상으로 회전축(5)에 결합 된 마그네트(9)의 일측 단부와 마주하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 제1 베어링(30)은 회전축(5)의 제1 회전축부(2)에 회전 가능하게 삽입된다.

제1 베어링(30)은 제1 베어링부(32) 및 제1 플레이트(34)를 포함한다.

제1 베어링부(32)는 부싱 형상으로 형성되며, 제1 플레이트(34)는 원판 형상으로 형성된다. 제1 플레이트(34)에는 제1 베어링부(32)가 삽입되는 제1 결합공(36)이 형성되며, 제1 결합공(36)을 통해 제1 플레이트(34)는 제1 베어링부(32)에 결합 된다. 제1 베어링부(32)는 금속으로 형성될 수 있다.

제2 베어링(40)은 회전축(5)에 결합 된 마그네트(9)의 일측 단부와 마주하는 타측 단부에 배치된다. 구체적으로, 제2 베어링(40)은 회전축(5)의 제2 회전축부(3)에 회전 가능하게 결합된다.

제2 베어링(40)은 제2 베어링부(42) 및 제2 플레이트(44)를 포함한다.

제2 베어링부(42)는 부싱 형상으로 형성되며, 제2 플레이트(44)는 원판 형상으로 형성된다. 제2 플레이트(44)에는 제2 베어링부(42)이 삽입되는 제2 결합공(46)이 형성되며, 제2 결합공(46)을 통해 제2 플레이트(44)는 제2 베어링부(42)에 결합 된다. 제2 베어링부(42)는 금속으로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 와셔(50,60)들은 스텝핑 모터(110)의 수명과 성능을 향상시킨다.

도 2를 참조하면, 제1 와셔(50)는 중앙에 제1 회전축부(2)가 끼워지는 홀이 형성된 링 형상으로, 제1 와셔(50)은 제1 회전축부(2) 중 제1 베어링(30) 및 마그네트(9)의 일측 단부 사이에 개재된다.

도 3을 참조하면, 제1 와셔(50)의 표면에는 제1 와셔(50)의 수명을 향상시키기 위한 내마모성 코팅막(70)이 형성된다. 내마모성 코팅막(70)은, 예를 들어, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 계열 수지를 포함할 수 있다.

제2 와셔(60)는 중앙에 제2 회전축부(3)가 끼워지는 홀이 형성된 링 형상으로, 제2 와셔(60)는 제2 회전축부(3) 중 제2 베어링(40) 및 마그네트(9)의 상기 일측 단부와 대향 하는 타측 단부 사이에 개재된다.

제2 와셔(60)와 금속으로 형성되며 후술 될 탄성 부재(90)의 접촉으로 인해 회전자(10)가 회전할 때 소음이 발생 되는 것을 방지하기 위해서 제2 와셔(60) 중 탄성 부재(90)와 접촉되는 면에는 소음 방지 코팅막(80)이 형성된다.

소음 방지 코팅막(80)은, 예를 들어, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 계열 수지를 코팅하여 형성할 수 있다.

도 2를 참조하면, 탄성 부재(90)는 제2 회전축부(3)에 배치되는데, 제2 와셔(60) 및 제2 와셔(60)와 마주하는 제1 회전축부(2)의 단부 사이에 탄성 부재(90)가 개재되고, 탄성 부재(90)는 회전자(10)를 제1 베어링(30) 방향으로 민다.

탄성 부재(90)는 나선 형상으로 감겨진 스프링으로, 탄성 부재(90)의 직경은 제1 회전축부(2)의 직경보다 작게 형성되어 탄성 부재(90)는 제2 베어링(40) 및 제1 회전축부(2)의 단부에는 직접 접촉되고 마그네트(9)에는 접촉되지 않는다. 따라서, 제1 회전축부(2) 및 탄성 부재(90) 사이에 와셔를 배치하지 않아도 무방하다. 즉, 금속 재질인 탄성 부재(90) 및 금속 재질인 제1 회전축부(2)가 직접 접촉되기 때문에 제1 회전축부(2)가 와셔 역할을 하기 때문에 탄성 부재(90) 및 제1 회전축부(2) 사이에 와셔를 배치하지 않아도 무방하다.

도 2를 다시 참조하면, 탄성부재(90)가 접촉되는 제1 회전축부(2)의 단부에는 소음방지 코팅막(85)이 추가적으로 형성되고 소음방지 코팅막(85)에 의하여 제1 회전축부(2) 및 탄성부재(90) 사이에서 발생 되는 소음을 감소 또는 억제할 수 있다.

하우징(25)은 제1 하우징(25a) 및 제2 하우징(25b)을 포함한다.

제1 하우징(25a) 및 제2 하우징(25b)은 각각 양단이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 제1 및 제2 하우징(25a,25b)들은 고정자(20)에 결합 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스텝핑 모터의 단면도이다. 도 5는 도 4의 'B' 부분의 확대도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 스텝핑 모터의 회전축 및 회전축에서 제2 베어링과 제2 와셔가 배치되는 위치를 제외하면 앞서 도 2에 도시된 스텝핑 모터와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호 및 동일한 명칭을 부여하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 스텝핑 모터(110)의 회전축(5)은 리드 스크류축부(1), 제1 회전축부(2), 제2 회전축부(3) 및 제3 회전축부(4)를 포함한다.

리드 스크류축부(1)의 외주면에는 나사산이 형성되고, 제1 회전축부(2)는 리드 스크류축부(1)와 일체로 형성되며, 제1 회전축부(2)는 제1 직경으로 형성된다.

제2 회전축부(3)는 제1 회전축부(2)와 일체로 형성되는데, 제1 회전축부(2)의 단부의 중앙으로부터 제1 회전축부(2)의 축방향으로 연장된다. 제2 회전축부(3)의 직경은 제1 직경보다 작은 제2 직경으로 형성된다.

제3 회전축부(4)는 제2 회전축부(3)와 일체로 형성되는데, 제2 회전축부(3)의 단부의 중앙으로부터 제2 회전축부(3)의 축방향으로 연장된다. 제3 회전축부(4)의 직경은 제2 직경보다 작은 제3 직경으로 형성된다.

이와 같이 회전축이 제1 내지 제3 회전축부를 포함하면, 제2 베어링(40)은 회전축(5)에 결합 된 마그네트(9)의 일측 단부와 마주하는 타측 단부에 배치된다. 구체적으로, 제2 베어링(40)은 회전축(5)의 제3 회전축부(4)에 회전 가능하게 결합된다.

제2 와셔(60)는 제3 회전축부(4) 중 제2 베어링(40) 및 마그네트(9)의 타측단부 사이에 개재되는데, 구체적으로는 제2 베어링(40) 및 탄성 부재(90) 사이에 배치된다.

도 5를 참조하면, 탄성 부재(90)의 표면에는 금속으로 형성된 제1 회전축부(2)의 단부와 금속으로 형성된 탄성 부재(90)가 접촉되어 소음이 발생 되는 것을 방지하기 위한 소음방지 코팅막(95)이 형성될 수 있다.

소음방지 코팅막(95)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 계열 수지로 형성한다.

여기서, 탄성 부재(90)의 표면에 소음방지 코팅막(95)을 형성할 경우, 앞에서 설명한 제2 와셔(60)의 표면에 형성하는 소음방지 코팅막(80)은 형성하지 않아도 무방하다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 스텝핑 모터의 탄성 부재가 마그네트에 직접적으로 접촉되지 않도록 회전축 중 마그네트의 축공에 끼워지는 부분의 회전축부의 직경을 탄성 부재의 직경보다 크게 형성하고, 탄성 부재 및 제 2베어링이 결합되는 회전축부의 직경은 탄성부재의 직경보다 작게 형성하여 탄성 부재와 마그네트 사이의 와셔를 제거함으로써, 내구 수명 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제품의 원가를 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

110...스텝핑 모터 10...회전자
20...고정자 30...제1 베어링
40...제2 베어링 50...제1 와셔
60...제2 와셔 70...내마모성 코팅막
80...소음 방지 코팅막 90...탄성 부재

Claims

제1 회전축부 및 상기 제1 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제1 회전축부의 축방향으로 연장되며 상기 제1 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제2 회전축부를 포함하는 회전축 및 상기 제1 회전축부에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자;
코일이 권선 된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 고정자;
상기 제1 회전축부에 결합 된 제1 베어링 및 상기 제2 회전축부에 결합 된 제2 베어링을 포함하는 베어링;
상기 제1 베어링과 상기 마그네트의 사이에 개재된 제1 와셔 및 상기 제2 베어링과 상기 마그네트 사이에 개재된 제2 와셔를 포함하는 와셔; 및
상기 제2 와셔 및 상기 제2 와셔와 마주하는 상기 제1 회전축부의 상기 단부 와 직접 접촉되는 탄성 부재를 포함하며,
상기 탄성 부재는 상기 제2 회전축부의 외면에 나선 형상으로 감겨 직경이 상기 제1 회전축부의 직경보다 작게 형성되는 코일 스프링이고,
상기 제1 회전축부와 상기 제2 회전축부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 탄성 부재는 상기 제2 와셔 및 상기 제1 회전축부와 접촉되면서 발생 되는 소음을 방지하기 위한 소음방지 코팅막을 포함하는 스텝핑 모터.
제3항에 있어서,
상기 소음방지 코팅막은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 계열 수지를 포함하는 스텝핑 모터.
제1항에 있어서,
상기 탄성 부재 및 상기 탄성 부재와 직접 접촉되는 상기 제1 회전축부의 단부 중 적어도 하나, 상기 탄성 부재 및 상기 탄성 부재와 직접 접촉되는 상기 제2 와셔 중 적어도 하나는 소음방지 코팅막을 포함하는 스텝핑 모터.
제5항에 있어서,
상기 소음방지 코팅막은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 계열 수지를 포함하는 스텝핑 모터.
제1항에 있어서,
상기 제1 와셔는 상기 제1 와셔의 표면에 도포 된 내마모성 코팅막을 포함하는 스텝핑 모터.
제1 회전축부, 상기 제1 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제1 회전축부의 축 방향으로 연장되며 상기 제1 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제2 회전축부, 상기 제2 회전축부의 단부의 중앙으로부터 상기 제2 회전축부의 축 방향으로 연장되며 상기 제2 회전축부보다 작은 직경을 갖는 제3 회전축부를 포함하는 회전축 및 상기 제2 회전축부에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자;
코일이 권선 된 통 형상으로 상기 회전자를 수납하는 고정자;
상기 제1 회전축부에 결합 된 제1 베어링 및 상기 제3 회전축부에 결합 된 제2 베어링을 포함하는 베어링;
상기 제1 베어링과 상기 마그네트의 사이에 개재된 제1 와셔 및 상기 제2 베어링과 상기 마그네트 사이에 개재된 제2 와셔를 포함하는 와셔; 및
상기 제2 와셔 및 상기 제2 와셔와 마주하는 상기 제2 회전축부의 상기 단부 와 직접 접촉되는 탄성 부재를 포함하며,
상기 탄성 부재는 상기 제3 회전축부의 외면에 나선 형상으로 감겨 직경이 상기 제2 회전축부의 직경보다 작게 형성되는 코일 스프링이고,
상기 제1 회전축부와 상기 제2 회전축부 및 상기 제3 회전축부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터.