KR20120139065A - 스텝핑 모터의 보빈 - Google Patents

Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스텝핑 모터의 보빈은, 원통형상의 몸체; 자기장 형성을 위한 패턴이 마련되며, 상기 몸체에 일단이 고정된 상태로 권취되고, 타단에 상기 패턴에 전류를 공급하기 위한 연결단자가 형성되는 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB); 상기 몸체의 양단부에서 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 양쪽 끝단을 지지하는 측벽; 및 상기 측벽 마련되어, 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 이탈을 방지하는 이탈방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스텝핑 모터의 보빈{Bobbin of Stepping Motor}

본 발명은 스텝핑 모터의 보빈에 관한 것이다.

일반적으로 스텝핑 모터는 저렴하고, 각도 및 위치 제어가 용이하다는 등의 장점으로 인하여 여러 종류의 사무자동화 장비 및 공장자동화 장비, 또는 광디스크 드라이브 등에 이용되고 있다.

스텝핑 모터는 샤프트 위치 검출을 위한 별도의 센서가 없어도 디지털 펄스를 이용함으로써 필요로 하는 각도를 유지하며 정지할 수 있으므로 특히 개인용 컴퓨터에서 널리 사용되고 있다.

현재, 개인용 컴퓨터는 데스크탑형 컴퓨터에서 노트북형 컴퓨터로 그 이용이 확산되고 있는데, 다른 부품과 마찬가지로 노트북형 컴퓨터에 이용되는 스텝핑 모터도 경박단소(輕薄短小)의 부품 형태로 개발되고 있는 추세이다.

스텝핑 모터의 보빈에는, 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 결정된다.

그런데, 보빈의 외주면에 코일을 권선하여 스테이터를 구성하면, 권선기술에 따라 불량율이 결정될 수 있으며, 특히, 경박단소해지는 부품 개발 추세에 맞추어, 스텝핑 모터의 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 스텝핑 모터의 보빈에 코일 권선 작업 없이 스테이터를 구성할 수 있도록 구조가 개선된 스텝핑 모터의 보빈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스텝핑 모터의 보빈은, 원통형상의 몸체; 자기장 형성을 위한 패턴이 마련되며, 상기 몸체에 일단이 고정된 상태로 권취되고, 타단에 상기 패턴에 전류를 공급하기 위한 연결단자가 형성되는 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB); 상기 몸체의 양단부에서 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 양쪽 끝단을 지지하는 측벽; 및 상기 측벽 마련되어, 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 이탈을 방지하는 이탈방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이탈방지 유닛은, 상기 측벽에 환형(ring shape)으로 돌출 형성된 가이드 리브나, 상기 측벽에 환형(ring shape)으로 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 두께와 대응되는 폭으로 오목하게 형성된 가이드 홈으로 마련될 수 있다.

상기 플렉서블 인쇄회로기판은, 상기 몸체에 접착제나 양면테이프 등과 같은 접착수단을 이용하여 부착되는 것이 바람직하다.

상기 플렉서블 인쇄회로기판은, 상기 몸체에 1회 권취될 수도 있고, 상기 플렉서블 인쇄회로기판은, 복수 개가 마련되어, 상기 몸체에 복층을 형성할 수도 있다.

상기 몸체는, 상기 플렉서블 인쇄회로기판을 일측 끝단을 고정하기 위한 고정 슬릿을 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 보빈의 둘레에 코일 대신, 소정의 패턴을 가지지는 FPCB(Flexible PCB)를 1회 권취하여 스테이터를 구성하므로, FPCB의 패턴의 전류값을 변경하여 스텝핑 모터의 토크값을 변경할 수 있어, 스텝핑 모터의 토크값을 증가시키기 위해 보빈의 크기를 증가시킬 필요가 없다.

또한, 보빈의 둘레에 코일을 권선하는 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 코일 권선 공정 중에 발생할 수 있는 제품 불량을 방지할 수 있다.

또한, 보빈에 권취되는 코일의 지름에 비해, FPCB의 두께는 상대적으로 작은 값을 가지며, 필요에 따라 스텝핑 모터에 사용되는 보빈의 개수를 기존의 2개에서 1개로 줄일 수도 있기 때문에, 스텝핑 모터의 지름과 길이를 모두 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보빈을 포함하는 스텝핑 모터의 일 예를 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 제 1 보빈의 구성을 도시한 분해 사시도,
도 3은 도 2의 제 1 보빈에 플렉서블 인쇄회로기판이 감긴 상태를 도시한 사시도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 도 3의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스텝핑 모터의 보빈을 유첨된 도면을 참고로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 스텝핑 모터의 개략적인 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 스텝핑 모터는, 제 1 하우징(110), 제 1 보빈(120) 및 제 1 요크(130)를 포함하는 제 1 모터부(100)와, 제 2 하우징(210), 제 2 보빈(220) 및 제 2 요크(230)를 포함하는 제 2 모터부(200) 및 마그네트(300)를 포함하며, 상기 마그네트(300)는 축(310)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 제 1 및 제 2 하우징(110)(210)에는 각각 브라켓(101)과 커버(201)가 결합된다.

본 발명은 이와 같은 구조를 가지는 스텝핑 모터의 제 1 및 제 2 보빈(120)(220)의 구성에 발명의 특징이 있으며, 제 1 및 제 2 보빈(120)(220)은 동일한 형태로 구성되므로, 제 1 보빈(120)을 중심으로 그 구조를 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 스텝핑 모터의 보빈의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 플렉서블 인쇄회로기판이 권취된 상태의 보빈을 도시한 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 플렉서블 인쇄회로기판의 고정구조를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스텝핑 모터의 제 1 보빈(120)은 원통형상의 몸체(121), 플렉서블 인쇄회로기판(125), 측벽(128) 및 이탈방지유닛을 포함한다.

몸체(121)는 일반적인 스텝핑 모터에 사용되는 코일 권선형 보빈의 형상과 크게 다르지 않은 원통형으로 마련된다. 상기 몸체(121)의 둘레에는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)이 감긴다.

상기 몸체(121)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 끝단(126)이 삽입 결합되는 슬릿(122)이 형성되어, 이 슬릿(122)에 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 일단이 고정된다.

플렉서블 인쇄회로기판(125)(FPCB)은 자기장 형성을 위한 패턴이 그 내부에 마련되며, 상기 몸체(121)에 일단이 고정된 상태로 권취되고, 타단에 상기 패턴에 전류를 공급하기 위한 연결단자(127)가 형성된다.

상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결단자(127)가 형성된 부분이 수직하게 접힌 상태가 되도록 형성되어, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)을 상기 몸체(121)에 감을 때, 단자부(127)가 상기 측벽(128)에 밀착될 수 있도록 구성되는 것이 좋다. 물론, 도시하지 않았으나, 상기 단자부(127)를 절곡하지 않고 평평하게 구성한 후, 상기 몸체(121)에 감은 후, 단자부(127)를 절곡하는 것도 가능하며, 몸체(121)의 둘레에 맞춘 곡면형상으로 마련하는 것도 가능하다.

측벽(128)은, 상기 몸체(121)의 양단부에서 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 양쪽 끝단을 지지한다. 상기 측벽(128)은 금형 등을 통해, 상기 몸체(121)와 일체로 사출성형될 수 있도록 구성될 수도 있고, 별도 부재를 이용하여, 원통형상의 몸체(121)에 끼워 맞추거나 접착되어 마련될 수도 있다. 그러나, 생산 공정 및 조립 공정수를 줄일 수 있도록, 상기 몸체(121)와 함께 일체로 형성되는 것이 가장 좋다.

이탈방지 유닛은 상기 측벽(128)에 마련되어, 상기 몸체(121)에 감긴 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 이탈을 방지하는 것으로, 도 4에 도시된 제 1 실시예와 같이, 상기 측벽(128)에 환형(ring shape)으로 돌출 형성된 가이드 리브(129)로 마련될 수도 있고, 도 5에 도시된 제 2 실시예와 같이, 상기 측벽(128)에 환형(ring shape)으로 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 두께와 대응되는 폭으로 오목하게 형성된 가이드 홈(129')으로 마련될 수 있다.

이와 같은 가이드 리브(129)나, 가이드 홈(129')의 구성은, 측벽(128)과 함께 금형 작업을 통해 형성할 수 있으므로, 별도의 가공공정을 수행하지 않더라도, 용이하게 상기 측벽(128)에 마련할 수 있다.

단, 도 2에 도시된 제 1 실시예와 같이, 가이드 리브(129)로 상기 이탈방지유닛이 마련될 경우, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)의 연결단자(127)와 간섭되는 위치에서는, 상기 가이드 리브(128)가 삭제되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)은, 상기 몸체(121)에 접착제나 양면테이프 등과 같은 접착수단을 이용하여 부착될 수도 있다. 이 경우, 상기한 이탈방지 유닛과 함께 사용될 수도 있고, 이러한 접착수단만을 사용하여 고정하는 것도 가능하다.

한편, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)은, 상기 몸체(121)에 1회 권취될 수도 있고, 복수 개가 마련되어, 상기 몸체(121)에 복층을 형성할 수도 있다. 이는, 사용하는 스텝핑 모터의 용량이나 출력에 따라 결정하는 것으로, 고출력이 필요할 경우, 한 장의 플렉서블 인쇄회로기판(125)이 최대로 생성할 수 있는 자기량의 크기를 고려하여 결정한다. 만일, 복수 매의 플렉서블 인쇄회로기판(125)을 사용할 경우, 그 코일의 패턴과 두께는 적절히 조절할 필요가 있다.

이하, 본 발명에 의한 스텝핑 모터의 보빈의 동작을 설명한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스템핑 모터의 보빈은 종래와 비교하면, 코일의 권선 유무에 차이가 있는 구성이다. 즉, 종래에는 보빈의 둘레에 소정 횟수로 코일을 권선하여, 보빈에 자기장을 형성하였으나, 본 발명의 경우에는 보빈의 둘레에 코일의 역할을 대체하는 플렉서블 인쇄회로기판을 설치하여 자기장을 형성한다.

도 3 내지 도 5는 이러한 구성을 가지는 제 1 보빈(120)을 도시한 도면으로, 도 1의 도면과 같이 동일한 형태의 제 1 및 제 2 보빈(120)(220)을 구비한 구성을 나타낸 것이다.

전원이 인가되면, 상기 연결단자(127)를 통해 인가된 전류는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(125)에 형성된 소정의 형상의 패턴을 따라 흐르게 된다. 이때, 상기 패턴은, 전류가 흐름에 따라 그 주변에 자기장을 형성할 수 있도록 미리 설계된 폭과 두께를 가지는 배선으로 마련된다.

이때, 상기 연결단자(127)는 소정의 제어모듈과 연결되는데, 상기 제어모듈은, 상기 패턴의 배선에 부가되는 전류의 크기와 양을 조절하여 상기 제 1 보빈(120)에서 형성되는 자기장의 크기를 조절할 수 있다. 한편, 상기 제 1 보빈(120)과 동일한 형상으로 마련되는 제 2 보빈(220) 역시 동일한 방법으로 제어 가능하다.

이와 같은 구성에 따르면, 보빈에 코일을 감는 권취작업 대신, 보빈의 둘레에 패턴이 형성된 플렉서블 인쇄회로기판을 감는 공정을 수행하기 때문에, 코일 권취 과정에서 발생될 수 있는 단선과 같은 불량 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 코일을 복층으로 권취하는 대신, 한층으로 플렉서블 인쇄회로기판을 감아 보빈에 자기장을 형성하는 것이 가능하므로, 코일을 권취하는 종래의 보빈의 측벽보다 낮은 높이로 측벽을 형성할 수 있다. 따라서 스텝핑 모터를 구성하는 보빈의 부피를 줄여, 제품 소형화를 달성하는 것이 가능하다.

특히, 종래에는 보빈에 권선된 코일의 굵기와 권선횟수에 따라 고정된 자기장의 크기를 상기 플렉서블 인쇄회로기판에 부가되는 전류의 크기 조절을 통해 제어할 수 있기 때문에, 보다 정밀한 스텝핑 모터의 제어가 가능하다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 스텝핑 모터와 같이 2개의 보빈을 사용하는 대신, 도시하지는 않았으나, 하나의 보빈에 서로 다른 패턴을 가지는 플렉서블 인쇄회로기판을 구성하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 부품수 절감에 따른 추가 비용 절감이 가능하다.

100; 제 1 모터부 110; 제 1 하우징
120; 제 1 보빈 121; 보빈 몸체
122; 슬릿 125; 플렉서블 인쇄회로기판
126; 끝단 127; 연결단자
128; 측벽 129, 129'; 이탈방지 유닛
130; 제 1 요크
200; 제 1 모터부 210; 제 2 하우징
220; 제 2 보빈 230; 제 2 요크

Claims (9)

1. 원통형상의 몸체;
   자기장 형성을 위한 패턴이 마련되며, 상기 몸체에 일단이 고정된 상태로 권취되고, 타단에 상기 패턴에 전류를 공급하기 위한 연결단자가 형성되는 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB);
   상기 몸체의 양단부에서 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 양쪽 끝단을 지지하는 측벽; 및
   상기 측벽 마련되어, 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 이탈을 방지하는 이탈방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이탈방지 유닛은,
   상기 측벽에 환형(ring shape)으로 돌출 형성된 가이드 리브인 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 이탈방지 유닛은,
   상기 측벽에 환형(ring shape)으로 상기 플렉서블 인쇄회로기판의 두께와 대응되는 폭으로 오목하게 형성된 가이드 홈인 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 플렉서블 인쇄회로기판은,
   상기 몸체에 접착제나 양면테이프 등과 같은 접착수단을 이용하여 부착된 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 플렉서블 인쇄회로기판은,
   상기 몸체에 1회 권취된 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 플렉서블 인쇄회로기판은, 복수 개가 마련되어, 상기 몸체에 복층을 형성하는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는,
   상기 플렉서블 인쇄회로기판을 일측 끝단을 고정하기 위한 고정 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝핑 모터의 보빈.
   
8. 제 1 항에 기재된 한 쌍의 보빈으로 스테이터를 구성하는 스텝핑 모터.
   
9. 제 1 항에 기재된 1개의 보빈으로 스테이터를 구성하는 스텝핑 모터.

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