KR930005345B1 - 소형모터의 고정자 하우징과 회전자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소형모터의 고정자 하우징과 회전자

제1도는 종래의 직류 브러시레스 모터의 구조를 도시한 단면도.

제2도는 제1도의 고정자 하우징의 단면도.

제3도는 제1도의 회전자의 단면도.

제4도는 본 발명의 실시예의 고정자 하우징의 구조를 도시한 단면도.

제5도는 제4도의 저면도.

제6도는 삽입핀에 장치된 베어링 조립체의 가조립 상태도.

제7도는 각 부품이 삽입된 상태의 수지 성형을 도시한 단면도.

제8 및 10도는 본 발명의 또 다른 실시예의 구조를 각각 도시한 정면도.

제9 및 11도는 제8 및 10도의 IX-IX 및 XI-XI선을 각각 취한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정자하우징 1a : 중앙보스부

2 : 고정자 5,6 : 베어링

7 : 회전자축 9 : 자석

11 : 자기차폐판 13 : 압축코일스프링

13′ : 링형요크 13a : 구멍

14′ : 원반형 스파이더 14a : 리브

14b : 수지성형 커버 15 : 삽입핀

15′,18 : 상부다이 16′,19 : 하부다이

17′,20 : 공동 18′ : 커버

본 발명은 사무자동화 장비용 고정 자기디스크장치에서 구동모터로서 사용하도록 설계된 소형모터에 관한 것으로 특히 소형모터의 고정자 하우징과 회전자의 구조에 관한 것이다.

소형 직류 브러시 레스모터는 일반적으로 고정 자기디스크 장치용 구동모터로서 사용된다. 종래의 직류 브러시 레스모터의 구조를 제1도에 도시한다. 제1도와 같이, 모터의 고정자 하우징(1)은 동시에 모터를 고정하는 프레임으로서 사용되고, 고정자(2)는 고정자 하우징(1)의 보스부분의 외주에 장치되며, 고정자(2)는 고정자 철심(3)위에 전기자 권선(4)을 감아서 형성한 것이다. 한편, 회전자는 고정자 하우징(1)속의 중앙보스부(1a)의 내주면상에 축방향으로 줄지어 끼워져 있는 베어링(5) 및 (6)에 의하여 두 장소에서 지지되는 회전자축(7)과, 회전자축(7)의 한쪽끝에 연결된 자기재료로 된 접시모양의 회전자 요크(8)와, 회전자 요크(8)의 외륜부(8a)의 내주면에 고정자(2)의 외주면과 대향하여 설치된 자석(9)으로 되어 있다. 또, 자기디스크(도시되지 않음)를 적재하기 위한 허브(10)는 고정자 하우징(1)을 관통하는 회전자축(7)의 다른쪽 끝에 장치된다. 자기디스크를 자기적으로 차폐하는 자기차폐판(11)은 고정자 하우징(1)의 한쪽면에 면과 면을 맞대어서 장치되고, 고정자부분에 필요한 전기회로가 자기차폐판(11)에 회로기판으로서 형성된다. 또 제1도와 같이, 새시(도시하지 않음)와 접촉하는 접지볼(12)은 회전축의 단부표면에 고정되고, 압축코일스프링(13)은 레이디얼 볼 베어링(6)의 외접면과 하우징(1) 사이에 지지된다. 압축코일스프링(13)은 온도변화로 인한 회전자축의 축방향 팽창 및 수축에 따라 베어링(6)을 안정하고 변위가능하게 지지하는 역할을 한다.

제2도에서, 상기한 모터의 고정자 하우징(1)을 더 상세히 설명한다. 알루미늄 다이캐스트로 된 고정자 하우징(1)에는 자기차폐판(11)이 접착제로 접착되어 있다. 고정자(2)는 중앙 보스부(1a)의 외주에 설치되고, 베어링(5)은 중안 보스부(1a)의 내주면속의 한쪽끝의 구멍속에 장치되는 한편, 베어링(6)과 압축 코일스프링(13)은 다른쪽 구멍속에 장치되어 있다. 그 다음에 제1도와 같이 회전자의 축(7)을 삽입하여 완성시킨 조립체에 있어서 베어링(5)과 회전축(7) 사이의 연결을 고정하기 위하여 정지링(14)을 사용한다. 베어링(6)의 외접면은 슬라이드키이, 스플라인등에 의해 회전이 정지되는 방식으로 하우징(1)을 횡단하여 지지된다.

제3도에서 회전자의 구조를 더 상세히 설명한다. 링형 외륜부(8a)와 원반형 스파이더부(8b)로 된 접시 모양 회전자 요크(8)는 우선 절삭 또는 단조된 철강으로 만들어지고, 그 외륜부(8a)의 내주면쪽에 자석(9)이 장치된다. 그 다음에 회전자 요크(8)와 자석(9)의 조합은 회전축(7)에 접착제로 결합되어서 회전자를 형성한다.

상기한 바와같이, 고정자 하우징(1)은 알루미늄 다이캐스트로 만들기 때문에 알루미늄 다이캐스트 공정중에서 공기흡입으로 인한 수축공간이 층에서 생기는 경향이 있다. 하우징의 층에 생긴 이 수축공간이 그 기계적 강도에 특별히 영향을 주지 않으나, 수축공간을 통하여 모터로부터 자기디스크로 공기가 누설되고, 밖으로부터의 공기누설과 함께 통과한 먼지가 자기디스크에 부착된다. 또, 다이캐스트 제품은 정밀하게 기계가공할 수 없어서 베어링등을 결합하기 위해서는 보다 정확한 다듬질가공이 필요하다. 또, 하우징(1)속에 자기차폐판(11) 및 베어링(5) 및 (6)등을 결합하기 위하여 많은 공수가 필요하므로 이런 사실은 모터의 생산원가를 울리는 요인이 된다.

상기 금속제 회전자는 무겁고 관성모멘트가 증가하기 때문에 고정자기디스크 장치용 구동모터에 보다 큰 기동 토오크가 필요한 것은 특히 피하기 어렵고 모터가 동작하는 동안 잡음발생이 증가하는 결점들이 있다. 또 다른 결점은 회전축을 하우징과 회전자요크에 결합하고 기타 부품들을 조립하기 위하여 필요한 많은 공수 때문에 제조원가가 높아진다는 것이다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로 고정자 하우징의 중량을 감소시키기 위하여 플라스틱제로 함과 동시에 종래의 하우징 구조에서 종종 생기던 수축공간에 의하여 생기는 문제점과 자기차폐판 및 베어링을 포함하는 부품의 조립에 관한 문제점들을 해결하는 소형모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전자구조의 부품중량을 감소시키기 위하여 플라스틱제로 함으로써 기동토오크와 잡음으로부터 발생하는 문제점과 부품의 조립 및 제조에 관한 문제점을 해결하는 소형모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고정자의 양면을 씌우고, 고정자와 반대되는 면에 자기차폐단을 장치한 다음 하우징 중앙보스부의 내주면에 회전자축을 지지시키는 베어링 조립체를 장치한 소형모터용의 고정자하우징을 자기차폐판과 베어링 조립체가 통합되도록 수지성형하여 구성한다.

또, 본 발명에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 고정자의 외주면과 대향하는 자석을 자기재료로 되어 회전축에 결합된 링형 요크의 내주면에 설치하고 있는 소형 모터용 회전자를 회전축과 링형 요크를 통합한 수지성형의 원반형 스파이더로 지지한다.

상기한 장치에 따르면 수지성형의 고정자 하우징은 중량이 가벼워지는 동시에 종래의 다이캐스트의 경우에 나타나는 것과 같은 수축공간이 억제되므로 종래에 심각한 문제로 대두되었던 공동을 통한 공기누설을 제거하는 효과도 가져오게 된다. 또, 종래의 하우징 구조의 경우에서와 같은 번거로운 조립은 자기차폐판과 베어링 조립체를 통합하는 하우징을 일체로 수지성형하여 만들어 제거할 수 있으므로 많은 공수를 또한 줄일 수 있다.

또, 상기 장치에 따르면 금속재료보다 가벼운 수지로 회전자축과 자석을 통합하는 스파이더를 주조하기 때문에, 회전자의 중량이 전체적으로 감소됨과 동시에, 모터의 기동특성을 향상시킬 뿐 아니라 수지에 보편적으로 존재하는 진동흡수효과의 도움으로 회전에 수반되는 잡음을 감소시키는 효과도 있다. 스파이더를 제조할 때는, 회전축과 링형 요크를 주물의 공동속에 삽입한 다음에 성형수지를 공동속에 사출함으로써 회전자 및 링형 요크를 일체로 결합하여 동일성형공정으로 스파이더를 형성시킨다.

본 발명의 1실시예를 제4도 내지 제7도에 따라서 설명한다. 도면중 제2도에 도시한 것과 같은 부분은 동일한 번호로 표시한다. 제4도 및 5도에서, 고정자측의 판면에 자기차폐판(11)을 결합한 고정자 하우징(1)을 수지로 주조하고, 베어링(5) 및 (6)과 압축 코일스프링(13)을 포함한 베어링 조립체는 중앙보스부(1a)의 내주면에 일체로 성형한다. 이 경우에, 베어링(5) 및 (6)의 외접면은 압축코일스프링(13)과 함께 하우징의 중앙 보스부의 내주면쪽으로 돌출된 플랜지(1b) 및 (1c)사이에 지지되고, 외접면은 슬라이딩 키이 및 스플라인 등으로 정지되어서 축방향으로 접동가능하게 지지된다.

이렇게 구성된 고정자 하우징 제조방법을 계속 설명한다. 고정자 하우징(1)을 수지성형하기 전에, 제6도와 같이 장치된 베어링(5) 및 (6)과 압축코일스프링(13)을 삽입핀(15)에 축방향으로 끼우고 그들의 조합을 잠정적으로 조립하기 위하여 캡판(16)을 개재하여 볼트(17)로 고정시킨다. 베어링(5)의 내외 즉 마찰면간의 개방단면은 캡판(16)으로 막히는 반면에 베어링(6)의 개방단면은 삽입핀(15)의 계단형 부분으로 덮어서 막힌다. 압축코일스프링(13)의 외주면은 실리콘이나 고무와 같은 신축성 재료로 만들어진 커버(18′)로 밀봉된다. 제1도와 같이 고정자 하우징(1)의 중앙보스부에 커버(18′)가 남겨진다 하더라도 그 신축성 때문에 코일스프링(13)의 기능이 손상되지는 않는다.

제7도와 같이, 삽입핀(15)와 함께 베어링 조립체를 상부다이(18)와 하부다이(19)로 구성되는 사출주형의 공동(20) 중앙에 삽입한 다음, 자기차폐판(11)은 공동내 하부다이(19)의 고정위치에 삽입한다. 이 경우에, 베어링 조립체의 베어링(5) 및 (6)의 각각의 외주면은 다이 윤활유로 코팅되고, 자기차폐판(11)은 주형속에 장치된 자석(도시되지 않음)에 의하여 규정된 삽입위치로 끌려가 유지된다. 이어서, 공동 내부의 압력을 1토르까지 감소시키고, 상부다이(18)에 설치된 게이트(21)을 통하여 공동(20)속으로 사출성형 수지를 사출시킨다. 제7도에 도시된 압력감지기(22)는 공동의 내부압력을 검출하는데 사용된다. 수지가 사출되는 동안 베어링(5) 및 (6)의 개방단면과 제6도에 설명한 것과 같이 잠정적으로 조립된 베어링 조립체에 의해 압축코일스프링(13)의 외주변은 밀폐된다. 결국, 어떤 사출성형수지도 베어링속에 들어갈 수 없다. 상기 수지성형작업으로 자기차폐판(11)과 베어링 조립체를 결합한 고정자 하우징(1)은 제4 및 5도와 같이 일체로 주조된다.

제8 및 9도와 제10 및 11도는 각각 본 발명의 다른 실시예들을 표시하는 반면에 제12도는 수지를 성형하기 위한 주형을 표시하고, 제3도와 동일한 부분은 동일한 번호로 표시한다. 제8도 및 9도의 실시예에서, 회전축(7)과, 자기 재료로 되어 자석(9)의 자기통로로서 사용되는 링형 요크(13′)를 일체로 결합하고, 수지를 그들 사이에서 원반형 스파이더(14′)로 성형시킨다. 스파이더(14′)를 제조하기 위하여, 회전축(7) 및 링형 요크(13′)를 상부다이(15′)와 하부다이(16′)사이의 공동의 규정된 위치에 삽입하고, 예를들어 보강재료로 함유된 폴리카보네이트 및 유리섬유로 구성된 사출성형수지를 공동(17′)속으로 게이트(18˝)를 통하여 사출시켜 회전자축(7)과 링형 요크(13′)를 연결하는 원반형 스파이더(14′)를 형성시킨다. 이 경우에, 회전축(7)과 사출성형수지간의 연결을 강력하게 하기 위하여 홈이나 깔쭉한 것을 회전자축(7)의 단부표면에 미리 그 표면을 거칠게 하여 형성시키고, 사출성형수지를 유도하기 위한 다수의 횡단방향 구멍(13a)을 링형 요크(13′)의 한쪽 주변면에 형성시킨다. 또, 반경방향으로 뻗고 동시에 냉각팬용 날개로서 사용되는 다수의 리브(14a)를 고정자와 대면하는 원반형 스파이더(14′)의 판면위에 형성시킨다.

제10도 및 11도는 상기한 실시예의 적용을 도시하는데, 링형 요크(13′)와 스파이더(14′)사이의 연결을 더욱 강력하게 하기 위하여 플라스틱 스파이더(14′)는 링형 요크(13′)의 횡단방향 구멍(13a)을 통하여 링형 요크(13′)의 외주면을 씌우는 수지성형 커버(14b)를 포함한다. 이 실시예에서, 제12도에 도시된 바와같은 상부다이(15′)는 링형요크(13′)의 외경보다 약간 더 큰 공동을 형성하는 주형을 사용한다.

상기한 장치에 따르면, 회전자의 총중량은 제3도의 종래의 구조에서의 것보다 스파이더가 플라스틱화된 것만큼 더 가볍게 만들어진다. 따라서 모터의 기동특성은 관성모멘트가 비록 감소되더라도 개량가능하게 되며, 동작중에 발생된 기계적 진동으로 인한 잡음도 역시 작아진다. 또, 단일 주조공정의 채택은 부품들을 회전자로 조립하기 위하여 필요한 공수를 감소시킬 수 있게 만든다.

상기와 같이, 본 발명에 의한 고정자 하우징은, 소형모터에 사용하기 위하여 설계되고, 고정자를 설치하여 그 양면을 씌우고, 고정자에 반대되는 면에 자기 차폐판을 장치하고, 하우징 중앙보스부의 내주면에 회전축을 지지하기 위한 베어링 조립체를 설치하였으며, 자기차폐판과 베어링 조립체를 결합시키기 위하여 하우징 몸체를 수지성형하여 구성한다. 따라서, 종래의 다이캐스트 방법으로 제조된 금속하우징의 경우에 종종있는 공기누설을 초래하는 수축공간을 방지할 수 있고 자기차폐판 및 베어링 조립체를 포함하여 부품들을 조립하는데 필요한 공수와 제조원가를 상당정도 감소시킬 수 있다. 또, 신뢰성 및 대량생산의 관점에서도 이와같이 획득되고 소형모터용으로 의도된 고정자 하우징은 고정자기 디스크장치용 구동모터로서 우수하다.

상기와 같이, 본 발명에 의한 소형모터용 회전자는, 고정자의 외주면을 향하는 자석을 자기재료로 만들어져 회전축에 결합된 링형 회전자요크의 내주면에 설치되어 있으며, 회전축과 링형 회전자 요크를 결합한 수지성형의 원반형 스파이더에 의해 지지된다. 따라서, 공수와 제조원가가 큰 범위로 감소되는 반면에 더좋은 기동특성과 잡음의 감소를 달성할 수 있다. 또, 신뢰성 및 대량생산의 관점에서는 소형모터용으로 의도되고 이렇게 획득된 회전자는 고정 자기디스크장치용 구동모터로서 우수하다.

Claims (8)

1. 다음과 같이 구성된 것을 특징으로 하는 소형모터 가) 고정자(2), 나) 회전축(7), 자기재료로 만들고 상기 회전축(7)에 결합된 링형 요크(13′), 상기 고정자(2)의 외주면을 향하여 상기 링형 요크(13′)의 내주면에 설치된 자석(9), 및 상기 회전축(7)과 상기 링형 요크(13′)을 일체로 결합하기 위한 수지성형의 원반형 스파이더(14′)를 구비하는 회전자.
2. 제1항에 있어서, 상기 수지성형의 원반형 스파이더(14′)는 그 판면위에 반경방향으로 연장되어 냉각팬용 날개로서 사용되는 다수의 리브(14a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 소형모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 스파이더(14′)는 상기 수지성형의 원반형 스파이더(14′) 성형용의 주형에 상기 링형 요크(13′)를 삽입하고 수지를 사출하여 성형된 것을 특징으로 하는 소형모터.
4. 제1항에 있어서, 상기 수지성형의 원반형 스파이더(14′) 성형용의 사출성형수지를 유도하기 위한 다수의 횡단방향 구멍(13a)은 상기 링형 요크(13′)의 주면의 다수의 장소에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 모터.
5. 고정자(2), 상기 고정자(2)를 설치하고 그 양면을 씌우는 수지성형의 고정자 하우징(1)(그 중앙부에 보스부를 구비함), 상기 고정자(2)를 향하여 상기 수지성형 고정자 하우징(1)의 면위에 설치된 자기차폐판(11), 회전자축(7) 및 상기 중앙보스부(1a)의 내주면에 상기 회전자축(7)을 지지하는 베어링 조립체로 구성되며, 상기 수지성형 고정자 하우징(1)은 상기 자기차폐판(11)과 상기 베어링 조립체를 수지성형하여 결합한 것을 특징으로 하는 소형모터.
6. 제5항에 있어서, 상기 베어링 조립체는 상기 회전자축(7)의 축방향으로 배치된 두개의 레이디얼 볼베어링(5) 및 (6)과 각 베어링의 외접면 사이의 지지되어 압축된 코일스프링(13)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형모터.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 고정자 하우징(1)은 상기 자기차폐판(11)과 상기 베어링 조립체를 주형의 소정위치에 삽입한 다음 주형속에 수지를 사출하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 소형모터.
8. 제7항에 있어서, 수지성형 공정이 수행될때, 상기 베어링 조립체의 각 베어링(5) 및 (6)의 내·외접면사이의 개방단면은 상기 볼 베어링들을 삽입핀(15)에 잠정적으로 조립하여서 막고, 상기 베어링 조립체는 상기 코일스프링(13)의 외주를 신축성 커버(18′)로 밀폐한 상태로 상기 주형속에 삽입되는 것을 특징으로 하는 소형모터.

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