WO2022092839A1 - Bldc 모터를 구비한 구동모터 및 이를 이용한 액추에이터 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an actuator, and more particularly, to a driving motor having a slim BLDC motor mounted in a vertical direction inside a housing, and an actuator using the same.
- An electric actuator serves to rotate or linearly move a driven body with a high-torque rotational force obtained by torque-converting a rotational force generated from a rotational power source.
- the conventional actuator uses a DC motor as a rotational power source, and the rotor output of the DC motor is a gear train in which a worm gear and a plurality of spur gears integrally formed at the rotor output stage are gear-coupled ( The torque is converted through the gear train) and high torque rotational output is generated from the actuator output stage.
- this conventional electric actuator uses a DC motor having an external casing as a rotational power source, the magnet for sensing the rotor position cannot be built in the casing, but is separately attached to the outside and sensed using a hall sensor, so the motor driving circuit is built-in
- the structure for connecting the Hall sensor from the printed circuit board (PCB) is complicated.
- the actuator has a low housing height and a long one of the horizontal and vertical dimensions due to the characteristics of use, so it is difficult to adopt a structure in which a DC motor having an outer casing is mounted vertically on the bottom of the housing.
- a spur gear In order to use a worm gear and a worm wheel for a DC motor and transmit power to a position where the output shaft is located, a spur gear is generally used for connection. In this case, the following problems exist.
- the position information of the rotor is required for accurate position control in the actuator.
- a magnet for position sensing is placed at the bottom of the worm gear of the DC motor and a hall sensor IC for position sensing is applied. Therefore, in order to use DC power and perform position sensing, the structure of connecting the hall sensor to the printed circuit board (PCB) is Complex.
- a power input unit including a DC DC motor, and a planetary gear including a power input unit including a DC motor, and a planetary gear for increasing torque by receiving a driving force from the power input unit, and an output shaft are provided.
- an electric actuator using a DC motor including a screw shaft having a screw thread for conversion, and a cylinder portion provided with a displacement nut that is rotationally screwed to the screw shaft and moves forward and backward by rotation of the screw shaft.
- the electric actuator of Patent Document 1 has a problem in that precision position control is difficult as a DC DC motor is used, and assembly productivity is lowered by adopting a planetary reduction unit for torque enhancement.
- the size of the actuator when the size of the actuator is small, the size of the driving motor is small and the output is small.
- the rpm of the motor in order to obtain a high torque output value at the output stage of the actuator, the rpm of the motor must be large and the reduction ratio must be large by using a plurality of spur gears, which causes an increase in noise.
- the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and its purpose is to form a worm wheel and a worm gear integrally with the power transmission shaft at intervals to minimize the number of coupled gears. It is to provide an actuator having a power transmission structure that can minimize backlash.
- Another object of the present invention is to provide an upper/lower slip gear coupling part on an output shaft and generate slip in the slip gear coupling part when an external force greater than a predetermined force is applied to the driven body (Table) to improve the internal structure due to the return of the driven body.
- An object of the present invention is to provide an actuator having an output shaft having a slip function by a breakage prevention structure.
- Another object of the present invention is to improve the problem of the conventional structure using a DC motor bent inside a housing with a low height, install bearings on the cover and the bottom of the housing, respectively, and install the BLDC motor in the form of an Almotor in a vertical direction to the bottom of the housing
- An object of the present invention is to provide a slim drive motor assembled with
- Another object of the present invention is a drive motor that can connect the stator and the PCB using a low-cost press fit without an inner hole instead of an expensive press fit having a contractible coupling part (inner hole) that is press-fitted with the PCB. and to provide an actuator using the same.
- Another object of the present invention is to provide an actuator having an output worm gear of a multi-thread screw as a gear train in order to reduce the rpm of the driving motor, which is a factor of noise increase, and prevent the reduction gear ratio from increasing.
- Another object of the present invention is to provide an actuator in which a size is miniaturized by optimally arranging a power transmission shaft integrally formed with a worm wheel and a worm gear constituting a small drive motor and a gear train in a housing.
- the driving motor for an actuator has first and second accommodating spaces inside a rectangular tubular body case, and a rotor bearing protrudes from the bottom of the first accommodating space.
- installed housing a rotor in which a lower end of the rotor support is rotatably coupled to an outer periphery of the rotor bearing; and a stator disposed with an air gap on the outer side of the rotor and configured to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor, wherein the first worm gear is integrally formed on the outer periphery of the upper end of the rotor support.
- the rotor has a cup shape so that the lower end is rotatably coupled to the rotor bearing, the rotor support body is formed integrally with the first worm gear on the outer periphery of the upper end; a back yoke disposed on the outer periphery of the lower end of the rotor support to form a magnetic circuit; and a plurality of magnets disposed on the outer periphery of the back yoke.
- the rotor bearing may include a bearing housing protruding from the bottom of the housing and having a groove formed therein; and a rotor shaft bearing rotatably embedded in the groove of the bearing housing and configured to reduce frictional force when the rotor rotates while the upper end is in contact with the lower surface of the rotor support.
- the upper portion of the rotor support body may be rotatably supported by the rotor shaft bearing inserted into the bottom surface of the cover.
- the stator may include: a stator core including a plurality of teeth each having a tip portion extending in an axial direction in a “T” shape and a back yoke interconnected with the plurality of teeth to form a magnetic circuit; upper and lower insulators surrounding the coil winding region of each of the plurality of teeth from upper and lower portions; and a coil wound around the outer peripheral surfaces of the upper and lower insulators, wherein the back yoke has a rectangular shape, and a through hole for fixing the back yoke to the body case may be formed at a corner of the rectangular shape.
- the driving motor for an actuator further includes a printed circuit board (PCB) disposed on the drive motor and mounted with a motor drive circuit, and interconnecting the stator coil of the drive motor and the printed circuit board (PCB) For this purpose, press-fit terminals with the tip of which are press-fitted into the PCB and without an inner hole are available.
- PCB printed circuit board
- a gear train is installed on the upper part of the printed circuit board (PCB) to increase torque by decelerating the rotational output of the driving motor, and an output shaft having a second worm wheel is installed in the second accommodation space.
- the first worm wheel and the output worm gear are integrally formed with a distance from the power transmission shaft, the first worm wheel is gear-coupled to the first worm gear integrally formed on the upper part of the rotor, and the output worm gear is the first worm gear of the output shaft. 2 It can be geared to the worm wheel to transmit rotational power.
- the driving motor for an actuator may further include a Hall sensor installed on a lower surface of a printed circuit board (PCB) corresponding to the upper portion of the rotor to generate a rotor position signal when the rotor rotates.
- PCB printed circuit board
- An actuator includes a housing having first and second accommodating spaces; a driving motor having a BLDC type motor installed in the first accommodating space of the housing and generating a rotational output from the rotor; a printed circuit board (PCB) installed on the upper side of the driving motor and having a motor driving circuit mounted thereon for generating a motor driving signal in response to reception of an external control signal; a gear train installed in the longitudinal direction on the printed circuit board (PCB) to increase torque by decelerating the rotational output of the driving motor; and an output shaft installed in the second accommodating space of the housing and outputting the torque-increased rotational output transmitted through the gear train to the outside of the housing.
- a driving motor having a BLDC type motor installed in the first accommodating space of the housing and generating a rotational output from the rotor
- PCB printed circuit board
- a gear train installed in the longitudinal direction on the printed circuit board (PCB) to increase torque by decelerating the rotational output of the driving motor
- an output shaft installed in the second
- the actuator according to the present invention further includes; a first worm gear integrally formed in an extension portion extending upwardly of a rotor of the drive motor, wherein the gear train includes: a power transmission shaft; a first worm wheel formed on one side of the power transmission shaft and gear-coupled to the first worm gear; and a second worm gear formed on the other side of the power transmission shaft.
- the second worm gear may be formed of a multi-thread screw.
- the output shaft may include: a first shaft having a second worm wheel gear-coupled to a second worm gear of the power transmission shaft installed at an upper portion and an upper slip gear installed at a lower end; and a second shaft having a lower slip gear meshed with the upper slip gear installed at the upper end and the lower end extending to the outside of the housing; Slip may occur when external pressure is applied in a single direction.
- a coil spring or a leaf spring may be coupled to the lower side of the lower slip gear so that slip occurs only when a predetermined force or more is applied to the slip gear.
- first shaft is rotatably supported by an output shaft bearing installed on a cover
- second shaft is rotatably supported by a pair of bearings installed on a bearing housing installed on the bottom of the body case
- second shaft is a body case can be extended outside of
- the driving motor may include a rotor bearing protruding from the bottom of the housing; a rotor in which a lower end of the rotor support is rotatably coupled to an outer periphery of the rotor bearing; and a stator disposed with an air gap on the outside of the rotor and configured to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor, wherein the first worm gear may be integrally formed on the outer periphery of the upper end of the rotor support.
- the first and second protrusions formed at a distance from the bottom surface of the cover to prevent the power transmission shaft from being bent or separated from occurring may further include a guide projection.
- the actuator according to the present invention may further include an output coupling unit coupled to the second shaft extending to the outside of the body case using a key.
- backlash can be minimized by a gear train change structure in which the number of coupled gears is minimized by using a power transmission shaft in which a worm wheel and a worm gear are integrally formed at intervals, and a plurality of spur gears are used.
- the overall size is reduced and space can be secured, increasing the degree of freedom in design and cost reduction.
- an upper/lower slip gear coupling part is provided on the output shaft, and when an external force greater than a preset force is applied to the driven body, slip occurs in the slip gear coupling part to prevent damage to the internal structure due to the return of the driven body. It has an output shaft with a slip function.
- the present invention by improving the problem of the conventional structure using a DC motor bent inside a housing with a low height, bearings are installed on the cover and the bottom of the housing, respectively, and the BLDC motor of the Almotor type is assembled in the vertical direction. It has a BLDC motor of the structure.
- the hall sensor for detecting the rotor position signal can be directly mounted on the lower surface of the printed circuit board (PCB). Therefore, BLDC motors can be easily employed as driving motors.
- a small drive motor capable of connecting the stator and the PCB by using a low-cost press fit without an inner hole instead of an expensive press fit having a contractible coupling part (inner hole) that is press-fitted with the PCB and this Actuators used are provided.
- a multi-thread screw output worm gear may be provided as a gear train in order to prevent an increase in the reduction gear ratio while lowering the rpm of the driving motor, which is a factor of noise increase.
- FIG. 1A to 1D are a perspective view and a plan view of an actuator using a BLDC type driving motor according to an embodiment of the present invention, respectively, a cross-sectional view taken along line A-A and a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1B.
- FIG. 2 is a completely exploded perspective view of the actuator shown in FIG. 1 .
- 3A and 3B are an exploded perspective view of the actuator shown in FIG. 1 and an exploded perspective view for each module, respectively.
- 4A to 4C are explanatory views illustrating a structure in which power is transmitted from a driving motor to an output terminal using a power transmission shaft in the actuator shown in FIG. 1, respectively.
- FIG. 5 is a flowchart showing the assembly sequence of the actuator according to the present invention.
- FIG. 6 is a perspective view illustrating an upper/lower slip gear coupling unit applied to an output shaft of an actuator according to the present invention.
- FIG. 7 is a front view illustrating a worm gear rotor applied to a BLDC type driving motor according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8A to 8C are perspective views illustrating a cover in which a cover, a housing, and a power transmission shaft of the actuator shown in FIG. 1 are coupled, respectively.
- FIG. 9A is a partially enlarged perspective view of a stator to which a conventional press-fit terminal is applied.
- 9B to 9D are for explaining a connection structure between a BLDC type driving motor and a PCB on which a motor driving circuit is mounted, respectively, according to an embodiment of the present invention, a perspective view of a stator to which a press-fit terminal is applied, a press-fit terminal; A perspective view and a cross-sectional view showing a structure in which a press-fit terminal is coupled to a bobbin.
- the actuator according to the present invention is used for the purpose of moving a driven body forward or backward or rotating it, and in the following description, an actuator for driving a driven body using a BLDC type driving motor as a power source will be described.
- the actuator 100 includes a housing 10 having first and second accommodating spaces 15a and 15b therein; a driving motor 50 installed in the first accommodating space 15a of the housing 10 and configured in the form of an Almotor of the BLDC method and generating rotational output from the rotor 30; a printed circuit board (PCB) 51 installed on the upper side of the driving motor 50 and having a motor driving circuit mounted thereon for generating a motor driving signal in response to reception of an external control signal; a gear train 70 for decelerating the rotational output of the driving motor 50 and transmitting it to the output shaft 80, and increasing the torque by reducing the rotational speed; and an output shaft 80 installed in the second accommodating space 15b of the housing 10 and outputting the torque-increased rotational output transmitted through the gear train 70 to the outside of the housing 10 .
- a driving motor 50 installed in the first accommodating space 15a of the housing 10 and configured in the form of an Almotor of the BLDC method and generating rotational output from the rotor 30
- PCB printed circuit board
- the housing 10 includes a rectangular tubular body case 12 having an open top and having first and second accommodating spaces 15a and 15b therein, and a cover covering the upper portion of the body case 12 ( 11) is included.
- a driving motor 50 in the form of a BLDC-type motor and generating rotation output from the rotor 30 is installed in the vertical direction, and the second accommodating space An output shaft 80 for outputting the torque-increased rotational output to the outside of the housing 10 is installed at (15b).
- first protrusions 12a used when fixing the cover 11 to the body case 12 using fixing screws are protruded from the four corners of the inside of the body case 12, and the first receiving At four corners of the space 15a, four second protrusions 12b protrude to support the printed circuit board (PCB) 51 with a space away from the floor, and the four second protrusions 12b ), four third protrusions 12c required to fix the stator core 41 of the stator 40 protrude inside the stator 40 .
- PCB printed circuit board
- a bearing housing for rotatably supporting while holding the lower portion of the rotor support 33 when the rotor 30 of the drive motor 50 is rotated ( 14) protrudes, and in the second accommodating space 15b, when the second shaft 83b of the output shaft 80 extends to the outside of the body case 12, the second shaft 83b is rotatably supported.
- a bearing housing 60 for accommodating/supporting a pair of bearings 61 and 62 is integrally formed.
- First and second power for rotatably supporting both ends of the power transmission shaft 71 of the gear train 70 to be described later in the first and second accommodating spaces 15a and 15b of the body case 12 , respectively
- a pair of bearing housings 75a and 75b for accommodating/supporting the transmission shaft bearings 74a and 74b protrude and are integrally formed.
- Support brackets 13a-13d necessary for fixing the actuator 100 to the body with fixing screws or the like are protruded from the four corners of the body case 12, and one through hole is formed in each.
- a rotor shaft bearing 64 for rotatably supporting the upper portion of the rotor support 33 is inserted into the lower surface of the cover 11, and the upper portion of the first shaft 83a of the output shaft 80 is rotatably supported.
- the output shaft bearing 63 is inserted. Accordingly, circular projections 11a and 11b protrude from the upper surface of the cover 11 in order to secure a space in which the rotor shaft bearing 64 and the output shaft bearing 63 are inserted.
- a pair of protrusions are disposed on the left and right sides of the first and second guide protrusions 11c and 11d to block the power transmission shaft 71 from being bent or separated, respectively, and the first guide protrusion 11c is formed between the first power transmission shaft bearing 74a and the first worm wheel 72 of the power transmission shaft 71, and the second guide projection 11d is the first worm wheel 72 of the power transmission shaft 71 ) and the output worm gear 73 is formed.
- the drive motor 100 is made in the form of a BLDC type Al motor, and the lower end of the rotor 30 is rotatably coupled to the outer periphery of the bearing housing 14 protruding from the bottom of the body case 12; and a stator 40 disposed with an air gap on the outside of the rotor 30 and disposed on the upper surface of the body case 12 to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor 30, the rotor A first worm gear 35 is integrally formed on the outer periphery of the extended portion of the rotor support 33 extending upward of the 30 .
- the driving motor 100 is installed vertically from the bottom of the body case 12 in the form of an Al motor.
- the rotor 30 is a magnet 31 disposed on the outer periphery of the back yoke 32 located inside is made of a plurality of N-pole and S-pole divided magnet pieces, or preferably a ring-shaped magnet with an N pole and A magnet in which the S pole is divided into multipoles may be used, and the back yoke 32 is installed on the rear surface of the magnet 31 to form a magnetic circuit.
- the rotor support 33 of the rotor 30 has a cup shape so that the lower end thereof is rotatably coupled to the bearing housing 14 .
- the bearing housing 14 has a groove therein, the groove is made of plastic, and the upper end of the rotor shaft bearing 36 is in contact with the lower surface of the rotor support 33 to reduce frictional force when the rotor rotates. ) is inserted.
- the rotor 30 has a structure in which the back yoke 32 and the magnet 31 are disposed on the lower side of the rotor support 33, and the first worm gear 35 is integrally formed on the upper side of the rotor 30 as shown in FIG. can
- a ball 35a is formed to reduce friction when the rotor 30 rotates. is inserted.
- the stator 40 includes a plurality of teeth 42 each having a tip portion extending in the axial direction in a “T” shape, and a back yoke 41 interconnected with the plurality of teeth 42 to form a magnetic circuit.
- a stator core 45 upper and lower insulators 44a and 44b surrounding the outer peripheral surface of each of the plurality of teeth 42 to be wound, that is, a coil winding region from upper and lower portions; and a coil 43 wound around the outer peripheral surfaces of the upper and lower insulators 44a and 44b.
- a bobbin 44 (see FIG. 9B ) made of an insulating material integrally formed on the teeth 42 instead of the upper and lower insulators 44a and 44b.
- the bobbin 44 may be integrally formed with a stator support surrounding the back yoke 42 together with the plurality of teeth 41 .
- a printed circuit board (PCB) 51 on which a motor driving circuit for generating a motor driving signal according to reception of an external control signal is mounted is installed above the driving motor 50 .
- the rotation output of the driving motor 50 is obtained from a first worm gear 35 integrally formed on the upper side of the rotor 30 , and the first worm gear 35 is a through hole of a printed circuit board (PCB) 51 . It extends upwards through
- the rotational output of the driving motor 50 is decelerated and transmitted to the output shaft 80, and the rotational speed is reduced to increase the torque.
- a gear train 70 for increasing the torque is disposed in the longitudinal direction, and in the second receiving space 15b of the housing 10, the torque increased rotation output transmitted through the gear train 70 is provided to the housing 10, That is, the output shaft 80 for outputting to the outside of the bottom of the body case 12 is installed.
- the gear train 70 has a structure in which the worm wheel 72 and the output worm gear 73 are integrally formed with a distance from the power transmission shaft 71 .
- the first worm wheel 72 is gear-coupled to the first worm gear 35 integrally formed with the rotor 30
- the output worm gear 73 is gear-coupled to the second worm wheel 82 of the output shaft 80 .
- the rotational power is transmitted to the output shaft 80 .
- both ends of the power transmission shaft 71 are rotatably mounted on the first and second power transmission shaft bearings 74a and 74b installed in a pair of bearing housings 75a and 75b formed at both ends of the body case 12, respectively. is supported
- the gear train 70 of the present invention adopts a structure in which the worm wheel 72 and the output worm gear 73 are integrally formed at intervals on one power transmission shaft 71, thereby minimizing the number of coupled gears. It has a power transmission structure that can minimize backlash by the structure.
- the output worm gear 73 provided in the gear train 70 may have a multi-thread screw structure in order to reduce the rpm of the driving motor 50 which is a factor of noise increase and prevent the reduction gear ratio from increasing. .
- a small drive motor 70 disposed in the vertical direction is built in the housing, and the first worm wheel 72 and the output worm gear 73 constituting the gear train 70 are integrally formed with the power transmission shaft.
- FIG. 6 is a perspective view illustrating an upper/lower slip gear coupling unit applied to an output shaft of the actuator shown in FIG. 1 .
- the actuator 100 includes a first shaft 83a and a second shaft 83b to which the output shaft 80 is gear-coupled to have a slip function on the output shaft 80 .
- the first shaft 83a has a second worm wheel 82 formed at the upper portion, an upper slip gear 81a installed at the lower end, and the second shaft 83b is gear-coupled with the upper slip gear 81a at the upper end.
- the lower slip gear 81b is installed and the lower end extends to the outside of the body case 12 .
- the upper slip gear 81a and the lower slip gear 81b have upper and lower teeth in the shape of triangular teeth, respectively, so that they can move when external pressure is applied in a single direction.
- slip gears 81a and 81b may be used by coupling a coil spring or a leaf spring 84 to the lower side of the lower slip gear 81b so that slip occurs only when more than a certain force is applied. .
- first shaft 83a is rotatably supported by an output shaft bearing 63 installed in the cover 11
- second shaft 83b is a pair of bearings 61 and 62 installed in the bearing housing 60 .
- the second shaft 83b of the output shaft 80 extends to the outside of the body case 12 .
- a keyway 83c is formed on the second shaft 83b extending to the outside of the body case 12, and the output coupling part 20 used for coupling with the driven body is partially inserted into the keyway 83c. It can be combined using a key (21) to be.
- the output shaft 80 is provided with a slip gear coupling part, when an external force greater than a preset force is applied to the driven body to which the output shaft 80 is connected, the upper and lower slip gears 81a and 81b Slip is generated between the slip gear engaging parts, and the return of the driven body is suppressed. As a result, when the actuator 100 of the present invention is used, it is possible to prevent damage to the internal structure due to the return of the driven body.
- the driving motor 50 is prepared by assembling it in the accommodation space 15a (S11).
- the PCB 51 is installed on the upper part of the driving motor 50 and fixed (S12).
- the worm wheel 72 of the gear train 70 is gear-coupled to the first worm gear 35 integrally formed with the rotor 30 on the upper part of the PCB 51 (S13).
- gear train 70 assembling step (S13) and the output shaft 80 assembling step (S14) may be performed in reverse order.
- the driving motor 50 of the present invention improves the problem of the conventional structure using a DC motor bent inside a housing with a low height, and the cover of the housing 10 is improved.
- the BLDC drive motor 50 of the vertical direction assembly structure is implemented by a structure in which bearings are installed on the bottom of (11) and the body case (12), respectively, and the BLDC motor in the form of an Almotor is assembled.
- a bearing insertion space for the driving motor 50 is provided on the bottom of the cover 11 and the body case 12 , and a structure for rotatably supporting the upper and lower ends of the rotor 30 is provided. Since it can be assembled inside the housing 10 without using a separate casing, the assembly process is simple and can be manufactured at low cost.
- the size of the motor can be increased, so that the output torque of the motor can be increased.
- the magnetic pole of the magnet 31 is sensed when the rotor 30 located on the lower side rotates by easily installing the Hall sensor IC on the lower surface of the PCB 51 to easily and accurately detect the rotor position signal. The precise control of (30) is possible, and operation is possible without employing a separate magnet for position sensing like a conventional DC motor.
- the actuator of the present invention receives both ends of the power transmission shaft 71 above both ends of the body case 12 and rotatably supports a pair of bearings 74a and 74b.
- Bearing housings 75a and 75b for accommodating / supporting the The first and second guide projections 11c and 11d are provided at intervals.
- the part that is difficult to apply the BLDC method to a general motor used in an actuator is set up vertically to increase the size in the radial direction to increase the motor torque, and to perform position sensing in the vertical direction.
- a printed circuit board (PCB) 51 on which a motor driving circuit that generates a motor driving signal according to the reception of an external control signal is mounted is installed on the upper side, and a hall sensor IC (not shown) is easily installed on the PCB 51 Therefore, precise control of the rotor 30 is possible.
- the stator 40 and the rotor 30 are disposed on the bottom surface of the housing 10, and an inner rotor type BLDC motor is used.
- FIGS. 9A to 9D are a connection structure between a BLDC type driving motor and a motor driving circuit mounted on a PCB according to an embodiment of the present invention, respectively.
- FIGS. 9B to 9D are a connection structure between a BLDC type driving motor and a motor driving circuit mounted on a PCB according to an embodiment of the present invention, respectively.
- FIGS. 9B to 9D are a connection structure between a BLDC type driving motor and a motor driving circuit mounted on a PCB according to an embodiment of the present invention, respectively.
- it is a perspective view of a stator to which a press-fit terminal is applied, a perspective view of the press-fit terminal, and a cross-sectional view showing a structure in which the press-fit terminal is coupled to a bobbin.
- the press-fit terminal 46 shown in FIG. 9A is used to press-fit the PCB without soldering.
- the terminal 46 press-fitted into the PCB is inserted with the inside decreasing due to the thin flesh of the contractible coupling part located at the bottom, and when fully inserted into the PCB, the top is stretched again by tension and interconnected without soldering. am.
- a general press-fit terminal product has an inner hole and is press-fitted into the PCB hole by tension.
- the conventional press-fit terminal having an inner hole has disadvantages in that the mold structure is complicated and the product cost is high.
- the press-fit terminal 47 of the present invention has a coil connection portion 47c connected to the stator coil 43 at the uppermost portion, and a bobbin ( When press-fitted into the bobbin 44, the protruding jaw 47b is caught in the stopper receiving hole provided in the bobbin 44 and serves as a height stopper. It has a structure in which a hook 47d for preventing separation is formed.
- the press-fit terminal 47 is designed to perform the same role by deleting the inner hole that shrinks when it is press-fitted into the PCB and spreading the inner hole to 1/2 or 1/3 of the thickness of the product. .
- the actuator 100 using the small drive motor of the present invention is a low-cost press-fit terminal 47 without an inner hole in order to interconnect the stator coil 43 and the PCB 51 of the drive motor 50. ) is used to connect the stator 40 and the PCB 51 .
- the driving motor 50 uses the coil 43 in a U, V, W three-phase structure. Winding and the other end of the U, V, W three-phase coil 43 may be connected in a star-connection method. Furthermore, the driving motor 50 may be driven by a 6-step radio wave driving method using an inverter after receiving the rotor position signals from two or three Hall sensors in the motor driving circuit, for example. .
- the rotor 30 rotates while the first worm gear 35 is integrally formed on the upper side of the rotor 30 . also rotates in the same direction.
- the output worm gear 73 formed on the other side of the power transmission shaft 71 rotates the output worm wheel 82 of the output shaft 80 to which the gear is coupled.
- the output coupling unit 20 coupled to the second shaft 83b of the output shaft 80 extending outside the body case 12 . It also rotates while rotating the driven body.
- the BLDC driving motor 50 when the BLDC driving motor 50 is rotated at 800 rpm, for example, it is decelerated to 400:1 through the gear train 70, and the output shaft 80 is reduced in rotation speed to 2 rpm to increase the torque.
- the present invention can be applied to an actuator having a power transmission structure capable of minimizing backlash by a gear train change structure in which a worm wheel and a worm gear are integrally formed at a distance from a power transmission shaft to minimize the number of coupled gears.
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Abstract
본 발명은 하우징 내부에 수직방향으로 실장된 슬림형 BLDC 모터를 구비한 구동모터 및 이를 이용한 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액추에이터는 제1 및 제2 수용공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 제1수용공간에 설치된 BLDC 방식의 모터를 구비하고 로터로부터 회전 출력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터 상측에 설치되어 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB); 상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 길이방향으로 설치되어 상기 구동모터의 회전 출력을 감속하여 토크를 증대시키기 위한 기어트레인; 및 상기 하우징의 제2수용공간에 설치되며 기어트레인을 통하여 전달된 토크 증대된 회전 출력을 하우징 외부로 출력하는 출력축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액추에이터에 관한 것으로, 특히 하우징 내부에 수직방향으로 실장된 슬림형 BLDC 모터를 구비한 구동모터 및 이를 이용한 액추에이터에 관한 것이다.
전동 액추에이터(Actuator)는 회전 동력원으로부터 발생된 회전력을 토크 변환하여 얻어진 고토크 회전력으로 피동체를 회전 또는 직선 운동시키는 역할을 한다.
일반적으로, 종래의 액추에이터는 회전 동력원으로서 DC 모터를 사용하며, DC 모터의 로터 출력은 로터 출력단에 일체로 형성된 웜 기어(Worm Gear)와 복수의 스퍼 기어(Spur Gear)가 기어결합된 기어트레인(Gear Train)을 통하여 토크 변환되어 액추에이터 출력단으로부터 고토크 회전 출력을 발생한다.
이러한 종래의 전동 액추에이터는 회전 동력원으로서 외부 케이싱을 갖는 DC 모터를 사용하므로 로터의 위치 센싱용 마그넷을 케이싱 내부에 내장하지 못하고 외부에 별도로 부착하고 이를 홀센서를 이용하여 센싱하므로, 모터구동회로가 내장된 인쇄회로기판(PCB)으로부터 홀센서를 연결하는 구조가 복잡하다.
만약 액추에이터가 홀센서를 사용하지 않는 경우는 단지 정,역 회전 운동만이 가능하다.
일반적으로 액추에이터는 사용 특징상 제품 전체적으로 하우징의 높이는 낮고, 가로와 세로 중 하나가 긴 형태로 구성으로 되어 있어, 외부 케이싱을 갖는 DC 모터를 하우징 내부 바닥에 수직으로 장착하는 구조를 채택하기 힘들다.
DC 모터를 사용하는 경우 정,역 회전 운동하는 출력축(output shaft)에서 외압을 가할시에 멈춰 있는 위치를 고수해야하므로, 웜 기어를 사용하여 제동 토크(Brake torque)를 높여야 한다.
DC 모터에 웜 기어와 웜 휠(worm wheel)을 사용하고 출력축이 있는 위치까지 동력을 전달하려면 일반적으로 스퍼 기어(Spur Gear)를 사용하여 연결하고 있으며, 이러한 경우 다음과 같은 문제가 존재한다.
첫째, 액추에이터의 하우징 높이가 낮아 DC 모터를 일반적으로 눕혀서 적용하는 문제가 있어 조립 구조에 어려움이 있고, 단가가 상승한다. 즉, DC 모터의 케이싱과 웜 샤프트(worm Shaft)를 잡아줘야 하는 베어링으로 인하여 조립공간 확보에 문제가 있다.
둘째, 콘트롤러에서 모터 전원을 연결하는 구조가 복잡해진다.
셋째, 액추에이터에서 정확한 위치 제어를 위해서 로터의 위치 정보가 필요하다. 이를 위해 DC 모터의 웜 기어 밑단에 위치 센싱용 마그넷을 넣고, 위치 센싱용 홀센서 IC를 적용하기 때문에 DC 전원을 사용하고 위치 센싱을 하기 위해서는 인쇄회로기판(PCB)에 홀센서를 연결하는 구조가 복잡하다.
넷째, 큰 감속비를 얻기 위해 구동모터의 회전 동력을 스퍼 기어를 여러 개를 사용하는 기어트레인에서는 공차가 커져서 백래쉬(Backlash)가 커지며 정밀 위치 제어가 어렵다.
한국 공개특허공보 제10-2017-0050869호(특허문헌 1)에는 직류 DC 모터를 포함하는 동력입력부와, 상기 동력입력부에서 구동력을 전달받아 토크를 증강시키는 유성기어를 포함하고 출력축이 구비된 유성감속부와, 상기 유성감속부에서 구동력을 전달받고, 높아진 토크에 비례하여 낮아진 회전수를 증속하고, 일측이 개방되는 탈착가능한 커버가 구비된 증속부 및 상기 증속부에서 전달되는 회전운동을 직선운동으로 변환하도록 나사산이 각설된 나사축과, 상기 나사축에 회전식으로 나사결합되어 나사축의 회전에 의한 진퇴운동을 하는 변위너트가 구비된 실린더부를 포함하는 직류모터를 이용한 전동 액추에이터가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 전동 액추에이터는 직류 DC 모터를 사용함에 따라 정밀 위치제어가 어렵고, 토크 증강을 위해 유성감속부를 채택하여 조립 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
일반적으로 액추에이터의 크기가 작은 경우, 구동모터의 사이즈가 작아서 출력이 작게 된다. 이 경우 액추에이터의 출력단에 고토크 출력값을 얻기 위해서는 모터의 rpm이 커야 되고 복수개 스퍼 기어를 사용하여 감속비가 커야되므로 소음이 증가하는 문제가 발생한다.
더욱이, 종래에는 액추에이터의 출력축에 구동되는 피동체에 미리설정된 힘 이상의 외력이 인가될 때 슬립(Slip) 기능이 없어 피동체의 복귀로 인한 내부 구조가 파손되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 동력전달축에 간격을 두고 웜휠과 웜기어를 일체로 형성하여 결합기어수를 최소화시킨 기어트레인 변경 구조에 의해 백래쉬(Backlash)를 최소화할 수 있는 동력전달 구조를 갖는 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 출력축에 상단/하단 슬립기어 결합부를 구비하고 피동체(Table)에 미리설정된 힘 이상의 외력이 인가될 때 슬립기어결합부에 슬립을 발생시켜 피동체의 복귀로 인한 내부 구조의 파손 방지 구조에 의해 슬립(Slip) 기능의 출력축을 갖는 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 높이가 낮은 하우징 내부에 눞혀진 DC 모터를 사용하는 종래구조의 문제를 개선하여, 커버와 하우징 바닥에 각각 베어링을 설치하고 알모터 형태의 BLDC 모터를 하우징 바닥에 수직방향으로 조립한 슬림형 구동모터 및 이를 이용한 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 PCB와 압입결합되는 수축가능결합부(내측홀)를 갖는 고가의 프레스 핏(Press fit) 대신 내측홀이 없는 저가의 프레스 핏을 사용하여 스테이터와 PCB를 연결할 수 있는 구동모터와 이를 이용한 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소음 증가의 요인이 되는 구동모터의 rpm을 낮추면서 감속 기어비가 커지는 것을 방지하기 위해 기어 트레인으로서 다줄 나사의 출력 웜기어를 구비한 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형 구동모터와 기어트레인을 구성하는 웜휠과 웜기어가 일체로 형성된 동력전달축을 하우징 내부에 최적으로 배치하여 사이즈를 소형화시킨 액추에이터를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 액추에이터용 구동모터는 직사각통 형상의 바디 케이스 내부에 제1 및 제2 수용공간을 가지며, 상기 제1수용공간의 바닥에 로터 베어링이 돌출 설치된 하우징; 로터지지체의 하단부가 상기 로터 베어링의 외주에 회전 가능하게 결합되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하는 스테이터;를 포함하며, 상기 로터지지체의 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 로터는 하단부가 상기 로터 베어링에 회전 가능하게 결합되도록 컵형태로 이루어지고, 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성된 로터지지체; 상기 로터지지체의 하단 외주에 배치되어 자기회로를 형성하는 백요크; 및 상기 백요크의 외주에 배치된 복수의 자석;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 로터 베어링은 상기 하우징의 바닥에 돌출 설치되고 요홈이 형성된 베어링 하우징; 및 상기 베어링 하우징의 요홈에 회전 가능하게 내장되며 상단부가 로터지지체의 하부면과 접촉하면서 로터가 회전할 때 마찰력을 감소시키는 로터축 베어링;을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 로터지지체의 상부는 상기 커버의 저면에 삽입되어 있는 로터축 베어링에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 스테이터는 각각 축방향으로 연장된 선단부가 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 백요크를 구비하는 스테이터 코어; 상기 복수의 티스 각각의 코일권선영역을 상하부에서 감싸는 상부 및 하부 인슐레이터; 및 상기 상부 및 하부 인슐레이터의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 백요크는 사각형상으로 이루어지고 사각형상의 모서리에는 백요크를 바디 케이스에 고정시키기 위한 관통구멍이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 액추에이터용 구동모터는 상기 구동모터의 상부에 배치되며 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)을 더 포함하며, 상기 구동모터의 스테이터 코일과 인쇄회로기판(PCB)을 상호 연결하기 위해 선단부가 PCB에 압입되며 내측 홀이 없는 프레스 핏 터미널을 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에는 상기 구동모터의 회전 출력을 감속하여 토크를 증대시키기 위한 기어트레인이 설치되고, 상기 제2 수용공간에 상부에 제2웜휠을 구비한 출력축이 설치될 수 있다.
또한, 상기 기어트레인은 동력전달축에 간격을 두고 제1웜휠과 출력 웜기어가 일체로 형성되며, 상기 로터의 상부에 일체로 형성된 제1웜기어에 제1웜휠이 기어결합되고 출력 웜기어가 출력축의 제2웜휠에 기어결합되어 회전 동력을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액추에이터용 구동모터는 상기 로터의 상부에 대응하는 인쇄회로기판(PCB)의 하부면에 설치되어 로터의 회전시에 로터위치신호를 발생하는 홀센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 액추에이터는 제1 및 제2 수용공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 제1수용공간에 설치된 BLDC 방식의 모터를 구비하고 로터로부터 회전 출력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터 상측에 설치되어 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB); 상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 길이방향으로 설치되어 상기 구동모터의 회전 출력을 감속하여 토크를 증대시키기 위한 기어트레인; 및 상기 하우징의 제2수용공간에 설치되며 기어트레인을 통하여 전달된 토크 증대된 회전 출력을 하우징 외부로 출력하는 출력축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액추에이터는 상기 구동모터의 로터의 상부로 연장된 연장부에 일체로 형성된 제1웜기어;를 더 포함하며, 상기 기어트레인은 동력전달축; 상기 동력전달축의 일측에 형성되며 상기 제1웜기어와 기어 결합되는 제1웜휠; 및 상기 동력전달축의 타측에 형성된 제2웜기어;를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제2웜기어는 다줄 나사로 이루어질 수 있다.
상기 출력축은 상부에 상기 동력전달축의 제2웜기어와 기어 결합되는 제2웜휠이 설치되고 하단에 상단 슬립기어가 설치된 제1축; 및 상단에 상단 슬립기어와 물려 있는 하단 슬립기어가 설치되고 하단부가 하우징 외부로 연장된 제2축;을 포함하며, 상기 상단 슬립기어와 하단 슬립기어는 각각 삼각 톱니 형태로 상,하가 물려 있어 단일 방향으로 외압을 가할시 슬립이 발생할 수 있다.
또한, 상기 슬립기어는 일정한 힘 이상이 인가될 경우만 슬립이 발생하도록 코일 스프링(Coil spring) 또는 판 스프링이 하단 슬립기어의 하측에 결합될 수 있다.
상기 제1축의 상부는 커버에 설치된 출력축 베어링에 회전 가능하게 지지되고, 상기 제2축은 상기 바디 케이스의 바닥에 설치된 베어링 하우징에 설치된 한쌍의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 상기 제2축은 바디 케이스의 외부로 연장될 수 있다.
상기 구동모터는 상기 하우징의 바닥에 돌출 설치된 로터 베어링; 로터지지체의 하단부가 상기 로터 베어링의 외주에 회전 가능하게 결합되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하는 스테이터;를 포함하며, 상기 로터지지체의 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 액추에이터는 상기 동력전달축의 웜기어에 미리 설정된 크기 이상의 외압이 가해질 때, 상기 동력전달축이 휘거나 이탈이 발생하는 것을 차단하도록 상기 커버의 저면에 간격을 두고 돌출 형성된 제1 및 제2 가이드돌기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액추에이터는 상기 바디 케이스의 외부로 연장된 제2축에 키(key)을 이용하여 결합되는 출력결합부를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 간격을 두고 웜휠과 웜기어가 일체로 형성된 동력전달축을 사용하여 결합기어수를 최소화시킨 기어트레인 변경 구조에 의해 백래쉬(Backlash)를 최소화할 수 있고, 복수의 스퍼 기어를 조합한 기어트레인과 비교하여 전체 사이즈가 감소하고 공간 확보가 가능하여 설계 자유도가 증가하고 원가 절감이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 출력축에 상단/하단 슬립기어 결합부를 구비하고 피동체에 미리설정된 힘 이상의 외력이 인가될 때 슬립기어결합부에 슬립을 발생시켜 피동체의 복귀로 인한 내부 구조의 파손 방지 구조에 의해 슬립(Slip) 기능의 출력축을 갖는다.
더욱이, 본 발명에서는 높이가 낮은 하우징 내부에 눞혀진 DC 모터를 사용하는 종래구조의 문제를 개선하여 커버와 하우징 바닥에 각각 베어링을 설치하고 알모터 형태의 BLDC 모터를 조립한 구조에 의해 수직방향 조립 구조의 BLDC 모터를 갖는다.
또한, 본 발명에서는 구동모터의 상부에 모터구동회로가 내장된 인쇄회로기판(PCB)이 설치되므로, 로터위치신호를 검출하기 위한 홀센서를 인쇄회로기판(PCB)의 하부면에 직접 실장할 수 있어 BLDC 모터를 구동모터로 쉽게 채용할 수 있다.
본 발명에서는 PCB와 압입결합되는 수축가능결합부(내측홀)를 갖는 고가의 프레스 핏(Press fit) 대신 내측홀이 없는 저가의 프레스 핏을 사용하여 스테이터와 PCB를 연결할 수 있는 소형 구동모터와 이를 이용한 액추에이터를 제공한다.
본 발명에서는 소음 증가의 요인이 되는 구동모터의 rpm을 낮추면서 감속 기어비가 커지는 것을 방지하기 위해 기어 트레인으로서 다줄 나사의 출력 웜기어를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 소형 구동모터와 기어트레인을 구성하는 웜휠과 웜기어가 일체로 형성된 동력전달축을 하우징 내부에 최적으로 배치하여 사이즈를 소형화시킨 액추에이터를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 방식의 구동모터를 이용한 액추에이터의 사시도, 평면도, 도 1b의 A-A 선 단면도 및 B-B 선 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액추에이터의 완전 분해사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1에 도시된 액추에이터의 커버 분리 사시도 및 모듈별 분해사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 도 1에 도시된 액추에이터에서 동력전달축을 이용하여 구동모터로부터 출력단으로 동력이 전달되는 구조를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액추에이터의 조립 순서를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명에 따른 액추에이터의 출력축에 적용되는 상단/하단 슬립기어 결합부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 방식의 구동모터에 적용되는 웜기어 로터를 나타내는 정면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 각각 도 1에 도시된 액추에이터의 커버, 하우징 및 동력전달축이 결합된 커버를 나타내는 사시도이다.
도 9a는 종래의 프레스 핏 터미널이 적용된 스테이터의 부분확대 사시도이다.
도 9b 내지 도 9d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 방식의 구동모터와 모터구동회로가 실장된 PCB 사이의 연결 구조를 설명하기 위한 것으로, 프레스 핏 터미널이 적용된 스테이터의 사시도, 프레스 핏 터미널의 사시도 및 프레스 핏 터미널이 보빈에 결합된 구조를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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 내려져야 한다.
본 발명에 따른 액추에이터는 피동체를 전후진시키거나 회전시키기 위한 용도로 이용되며, 이하의 설명에서 BLDC 방식의 구동모터를 동력원으로 이용하여 피동체를 구동시키는 액추에이터를 설명한다.
도 1 내지 도 9b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터(100)는 내부에 제1 및 제2 수용공간(15a,15b)을 갖는 하우징(10); 상기 하우징(10)의 제1수용공간(15a)에 설치되고 BLDC 방식의 알모터 형태로 이루어지며 로터(30)로부터 회전 출력을 발생하는 구동모터(50); 상기 구동모터(50) 상측에 설치되어 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)(51); 상기 구동모터(50)의 회전 출력을 감속하여 출력축(80)으로 전달하며 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어트레인(70); 및 상기 하우징(10)의 제2수용공간(15b)에 설치되며 기어트레인(70)을 통하여 전달된 토크 증대된 회전 출력을 하우징(10) 외부로 출력하는 출력축(80);을 포함한다.
상기 하우징(10)은 상부가 개방되고 내부에 제1 및 제2 수용공간(15a,15b)을 갖는 직사각통 형상의 바디 케이스(12)와, 상기 바디 케이스(12)의 상부를 커버하는 커버(11)를 포함하고 있다.
상기 바디 케이스(12)의 제1수용공간(15a)에는 BLDC 방식의 알모터 형태로 이루어지며 로터(30)로부터 회전 출력을 발생하는 구동모터(50)가 수직방향으로 설치되고, 제2수용공간(15b)에는 토크 증대된 회전 출력을 하우징(10) 외부로 출력하는 출력축(80)이 설치된다.
또한, 상기 바디 케이스(12) 내부의 4모서리에는 고정나사를 사용하여 커버(11)를 바디 케이스(12)에 고정시킬 때 이용되는 4개의 제1돌기부(12a)가 돌출되어 있고, 제1수용공간(15a)의 4모서리에는 인쇄회로기판(PCB)(51)을 바닥과 공간을 두고 지지하기 위해 돌출된 4개의 제2돌기부(12b)가 돌출되어 있으로, 상기 4개의 제2돌기부(12b)의 내측에는 스테이터(40)의 스테이터 코어(41)를 고정시키는 데 필요한 4개의 제3돌기부(12c)가 돌출되어 있다.
더욱이, 상기 바디 케이스(12)의 제1수용공간(15a)에는 구동모터(50)의 로터(30)가 회전될 때 로터지지체(33)의 하부를 잡아주면서 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 하우징(14)이 돌출되어 있고, 제2수용공간(15b)에는 출력축(80)의 제2축(83b)이 바디 케이스(12)의 외부로 연장될 때 제2축(83b)을 회전 가능하게 지지하는 한쌍의 베어링(61,62)을 수용/지지하는 베어링 하우징(60)이 일체로 형성되어 있다.
상기 바디 케이스(12)의 제1 및 제2 수용공간(15a,15b)에는 각각 후술하는 기어트레인(70)의 동력전달축(71)의 양단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 및 제2 동력전달축 베어링(74a,74b)을 수용/지지하는 한쌍의 베어링 하우징(75a,75b)이 돌출되어 일체로 형성되어 있다.
상기 바디 케이스(12)의 4모서리에는 액추에이터(100)를 본체에 고정나사 등으로 고정시킬 때 필요한 지지브라켓(13a-13d)이 돌출되어 있으며, 각각 하나의 관통구멍이 형성되어 있다.
상기 커버(11)의 저면에는 로터지지체(33)의 상부를 회전 가능하게 지지하는 로터축 베어링(64)이 삽입되어 있고, 출력축(80)의 제1축(83a) 상부를 회전 가능하게 지지하는 출력축 베어링(63)이 삽입되어 있다. 이에 따라 상기 커버(11)의 상부면에는 로터축 베어링(64)과 출력축 베어링(63)이 삽입되는 공간을 확보하기 위하여 원형 돌기(11a,11b)가 돌출되어 있다.
또한, 상기 커버(11)의 저면에는, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 동력전달축(71)의 웜기어(73)에 매우 강한 외압이 가해져서 동력전달축(71)이 휘거나 이탈이 발생하는 것을 차단하도록 동력전달축(71)의 2지점을 가이드하기 위한 제1 및 제2 가이드돌기(11c,11d)가 간격을 두고 돌출되어 있다.
상기 제1 및 제2 가이드돌기(11c,11d)는 각각 동력전달축(71)이 휘거나 이탈이 발생하는 것을 차단하도록 좌/우에 한쌍의 돌기가 배치되어 있으며, 상기 제1가이드돌기(11c)는 동력전달축(71)의 제1동력전달축 베어링(74a)과 제1웜휠(72) 사이에 형성되고, 상기 제2가이드돌기(11d)는 동력전달축(71)의 제1웜휠(72)와 출력 웜기어(73) 사이에 형성되어 있다.
상기 구동모터(100)는 BLDC 방식의 알모터 형태로 이루어진 것으로, 상기 바디 케이스(12)의 바닥으로부터 돌출된 베어링 하우징(14)의 외주에 하단부가 회전 가능하게 결합되는 로터(30)와, 상기 로터(30)의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터(30)를 회전 구동하기 위해 상기 바디 케이스(12)의 상부면에 배치되는 스테이터(40)를 포함하며, 상기 로터(30)의 상부로 연장된 로터지지체(33)의 연장부에는 외주부에 제1웜기어(35)가 일체로 형성되어 있다.
이에 따라 상기 구동모터(100)는 바디 케이스(12)의 바닥으로부터 알모터 형태로 수직방향으로 설치되어 있다.
상기 로터(30)는 내측에 위치한 백요크(32)의 외주에 배치된 자석(31)은 복수의 N극 및 S극의 분할 자석편으로 이루어지거나 또는 바람직하게는 링형상의 자석에 N극 및 S극이 다극으로 분할 착자된 자석을 사용할 수 있으며, 백요크(32)는 자석(31)의 배면에 설치되어 자기회로를 형성한다.
상기 로터(30)의 로터지지체(33)는 하단부가 베어링 하우징(14)에 회전 가능하게 결합되도록 컵형태로 이루어져 있다. 이 경우, 상기 베어링 하우징(14)은 내부에 요홈을 구비하며, 요홈에는 플라스틱으로 이루어지며 상단부가 로터지지체(33)의 하부면과 접촉하면서 로터가 회전할 때 마찰력을 감소시키는 로터축 베어링(36)가 삽입되어 있다.
상기 로터(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 로터지지체(33)의 하측에 백요크(32)와 자석(31)이 배치되고, 상측에 제1웜기어(35)가 일체로 형성된 구조를 가질 수 있다.
또한, 중공형태의 상기 로터지지체(33)의 상부와 상기 커버(11)의 저면에 삽입되어 있는 로터축 베어링(64) 사이에는 로터(30)의 회전시에 마찰력을 감소시키기 위해 볼(35a)이 삽입되어 있다.
상기 스테이터(40)는 각각 축방향으로 연장된 선단부가 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스(42)와 상기 복수의 티스(42)와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 백요크(41)를 구비하는 스테이터 코어(45); 상기 복수의 티스(42) 각각의 코일(43)이 권선될 외주면, 즉 코일권선영역을 상하부에서 감싸는 상부 및 하부 인슐레이터(44a,44b); 및 상기 상부 및 하부 인슐레이터(44a,44b)의 외주면에 권선되는 코일(43);을 포함한다.
이 경우, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 인슐레이터(44a,44b) 대신에 티스(42)에 일체로 형성되는 절연성 재질로 이루어진 보빈(44)(도 9b 참조)을 형성하는 것도 가능하다. 상기 보빈(44)은 복수의 티스(41)와 함께 백요크(42)를 둘러싸는 스테이터 지지체와 일체로 형성될 수 있다.
상기 구동모터(50)의 상측에는 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)(51)이 설치되어 있다.
상기 구동모터(50)의 회전 출력은 상기 로터(30)의 상측에 일체로 형성된 제1웜기어(35)로부터 얻어지며, 제1웜기어(35)는 인쇄회로기판(PCB)(51)의 관통구멍을 통하여 상측으로 연장되어 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)(51)의 상부에는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(50)의 회전 출력을 감속하여 출력축(80)으로 전달하며 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어트레인(70)이 길이방향으로 배치되어 있고, 상기 하우징(10)의 제2수용공간(15b)에는 기어트레인(70)을 통하여 전달된 토크 증대된 회전 출력을 하우징(10), 즉 바디 케이스(12)의 바닥 외부로 출력하는 출력축(80)이 설치되어 있다.
상기 기어트레인(70)은 동력전달축(71)에 간격을 두고 웜휠(72)과 출력 웜기어(73)가 일체로 형성된 구조를 가지고 있다. 이 경우, 상기 로터(30)에 일체로 형성된 제1웜기어(35)에 제1웜휠(72)이 기어결합되고 출력 웜기어(73)가 출력축(80)의 제2웜휠(82)에 기어결합되어 회전 동력을 출력축(80)에 전달한다.
또한, 동력전달축(71)의 양단부는 각각 바디 케이스(12)의 양단부에 형성된 한쌍의 베어링 하우징(75a,75b)에 설치된 제1 및 제2 동력전달축 베어링(74a,74b)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
본 발명의 기어트레인(70)은 하나의 동력전달축(71)에 간격을 두고 웜휠(72)과 출력 웜기어(73)가 일체로 형성된 구조를 채용함에 따라, 결합기어수를 최소화시킨 기어트레인 변경 구조에 의해 백래쉬(Backlash)를 최소화할 수 있는 동력전달 구조를 갖는다.
또한, 본 발명에서는 소음 증가의 요인이 되는 구동모터(50)의 rpm을 낮추면서 감속 기어비가 커지는 것을 방지하기 위해 기어 트레인(70)에 구비된 출력 웜기어(73)는 다줄 나사 구조를 가질 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 하우징 내부에 수직방향으로 배치된 소형 구동모터(70)를 내장하고, 기어트레인(70)을 구성하는 제1웜휠(72)과 출력 웜기어(73)가 일체로 형성된 동력전달축(71)을 하우징(10) 내부에 최적으로 배치하여 사이즈를 소형화시킬 수 있다.
자동차 부품 중에는 액추에이터에 의해 구동되어 단일 방향으로 나와 있다가 사고나, 혹시 모를 충격에 의해 한쪽 방향으로는 밀고 들어 갈 수 있는 슬립 기능이 요구되고 있다.
도 6은 도 1에 도시된 액추에이터의 출력축에 적용되는 상단/하단 슬립기어 결합부를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 액추에이터(100)는 출력축(80)에 슬립(Slip) 기능을 갖도록 출력축(80)이 기어결합된 제1축(83a)과 제2축(83b)을 포함하고 있다. 상기 제1축(83a)은 상부에 제2웜휠(82)이 형성되고 하단부에 상단 슬립기어(81a)가 설치되며, 제2축(83b)은 상단부에 상단 슬립기어(81a)와 기어 결합되는 하단 슬립기어(81b)가 설치되고 하단부가 바디 케이스(12)의 외부로 연장되어 있다.
상기 상단 슬립기어(81a)와 하단 슬립기어(81b)는 각각 삼각 톱니 형태로 상,하가 물려 있어 단일 방향으로 외압을 가할시 움직일수 있다.
또한, 상기 슬립기어(81a,81b)는 일정한 힘 이상이 인가될 경우만 슬립이 발생하도록 코일 스프링(Coil spring) 또는 판 스프링(84)이 하단 슬립기어(81b)의 하측에 결합되어 사용될 수 있다.
상기 제1축(83a)의 상부는 커버(11)에 설치된 출력축 베어링(63)에 회전 가능하게 지지되고, 제2축(83b)은 베어링 하우징(60)에 설치된 한쌍의 베어링(61,62)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 출력축(80)의 제2축(83b)은 바디 케이스(12)의 외부로 연장되어 있다.
상기 바디 케이스(12)의 외부로 연장된 제2축(83b)에는 키홈(83c)가 형성되어 있고, 피동체와의 결합에 이용되는 출력결합부(20)는 키홈(83c)에 일부가 삽입되는 키(key)(21)을 이용하여 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 출력축(80)에 슬립기어결합부를 구비함에 따라 만약 출력축(80)이 연결된 피동체에 미리설정된 힘 이상의 외력이 인가될 때 상단 및 하단 슬립기어(81a,81b)의 슬립기어결합부 사이에 슬립을 발생시켜, 피동체의 복귀를 억제한다. 그 결과, 본 발명의 액추에이터(100)를 이용하면, 피동체의 복귀로 인한 내부 구조의 파손 방지가 가능하다.
이하에 도 5 및 도 8a 내지 도 8c를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터(100)의 조립방법을 설명한다.
먼저, 하우징(10)을 형성하는 바디 케이스(12)의 바닥면에 로터축 베어링(36)과 출력축 베어링(61,62)을 삽입 형성한 후, 스테이터(40)와 로터(30)를 제1수용공간(15a)에 조립하여 구동모터(50)를 준비한다(S11).
그 후, 구동모터(50)의 상부에 PCB(51)를 설치한 후 고정한다(S12).
이어서, PCB(51)의 상부에 기어트레인(70)의 웜휠(72)이 로터(30)에 일체로 형성된 제1웜기어(35)에 기어결합시킨다(S13).
이어서, 바디 케이스(12)의 바닥에 형성된 출력축 베어링(61,62)에 출력축(80)을 조립하면서, 기어트레인(70)의 출력 웜기어(73)에 출력축(80)의 웜휠(82)을 기어결합시킨다(S14).
이 경우, 상기 기어트레인(70) 조립단계(S13)와 출력축(80) 조립단계(S14)는 순서를 바꾸어 진행하는 것도 가능하다.
그 후, 출력축 베어링(63)이 매립된 커버(11)를 바디 케이스(12)의 상부에 조립한다(S15).
또한, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동모터(50)는 높이가 낮은 하우징의 내부에 눞혀진 DC 모터를 사용하는 종래구조의 문제를 개선하여, 하우징(10)의 커버(11)와 바디 케이스(12) 바닥에 각각 베어링을 설치하고 알모터 형태의 BLDC 모터를 조립한 구조에 의해 수직방향 조립 구조의 BLDC 구동모터(50)를 구현하고 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 커버(11)와 바디 케이스(12) 바닥에 구동모터(50)에 대한 베어링 삽입 공간을 마련하고, 로터(30)의 상,하단으로 회전 가능하게 지지하는 구조를 이용하여 별도의 케이싱을 사용하지 않고 하우징(10) 내부에 조립될 수 있어 조립 공정이 간단하고, 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.
또한, 구동모터(50)에 외곽 케이스가 별도로 존재하지 않아 모터 사이즈 증대가 가능하여 모터의 출력 토크 증대가 이루어질 수 있다. 더욱이, 본 발명에서는 쉽게 PCB(51)의 하부면에 홀센서 IC를 설치함에 의해 하측에 위치한 로터(30)의 회전시에 자석(31)의 자극을 센싱하여 로터위치신호를 쉽고 정확하게 검출하여 로터(30)의 정밀제어가 가능하며, 종래에 DC 모터와 같이 별도의 위치 센싱용 자석을 채용하지 않고 운영이 가능하다.
본 발명의 액추에이터는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 바디 케이스(12)의 양단부 상측에 동력전달축(71)의 양단부를 각각 수용하여 회전 가능하게 지지하는 한쌍의 베어링(74a,74b)을 수용/지지하는 베어링 하우징(75a,75b)이 일체로 형성되어 있고, 커버(11)에는 동력전달축(71)의 양측을 수용하면서 이탈하는 것을 방지함에 의해 동력전달축의 휨을 방지할 수 있는 제1 및 제2 가이드돌기(11c,11d)가 간격을 두고 설치되어 있다.
따라서, 커버(11)에 아주 강한 외압이 인가되어 동력전달축(71)이 휘거나, 이탈되어, 정상 동작이 이루어지지 못하는 것을 막을 수 있다.
액추에이터에 사용되는 일반적인 모터는 BLDC 방식을 적용하기 어려운 부분을 본 발명에서는 모터를 수직으로 세우고 직경방향의 크기를 키워서 모터 토크를 증대하고, 수직 방향으로 위치 센싱을 할 수 있도록 구동모터(50)의 상측에 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)(51)를 설치하고, PCB(51)에 홀센서 IC(도시되지 않음)를 쉽게 설치할 수 있어 로터(30)의 정밀제어가 가능하다.
본 발명의 액추에이터(100)에 채용된 구동모터(50)는 하우징(10)의 바닥면에 스테이터(40)와 로터(30)가 배치되어 있으며, 인너 로터 방식의 BLDC 모터를 이용하고 있다.
도 9a는 종래의 프레스 핏 터미널이 적용된 스테이터의 부분확대 사시도이고, 도 9b 내지 도 9d는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 방식의 구동모터와 모터구동회로가 실장된 PCB 사이의 연결 구조를 설명하기 위한 것으로, 프레스 핏 터미널이 적용된 스테이터의 사시도, 프레스 핏 터미널의 사시도 및 프레스 핏 터미널이 보빈에 결합된 구조를 나타내는 단면도이다.
일반적으로 구동모터의 스테이터 코일과 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)을 상호 연결하기 위해 코일과 PCB 사이를 터미널로 연결할 때, 납땜을 진행하여 전기적인 연결을 도모하고 있다.
납때을 하지 않고 연결하는 방법으로 종래에는 도 9a에 도시된 프레스 핏(Press fit) 터미널(46)을 이용하여 납땜을 하지 않고 PCB에 압입한다. PCB에 압입되는 터미널(46)은 하단에 위치한 수축가능결합부의 살두께가 얇아 내측이 줄면서 삽입되고 PCB에 완전 삽입되면 상단은 텐션(tension)에 의해 다시 펴지면서 납땜 없이 상호 연결할 때 사용하는 핀이다.
일반 프레스 핏 터미널 제품은 내측 홀(Hole)이 존재하여, 텐션에 의해 PCB 구멍에 압입하는 형태로 이루어져 있다. 그러나, 종래의 내측 홀이 있는 프레스 핏 터미널은 금형 구조가 복잡하고, 제품 단가도 높은 단점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 보완하기 위해서 도 9b 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 내측 홀이 없는 프레스 핏 터미널을 사용하고 있다.
본 발명의 프레스 핏 터미널(47)은 도 9c 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 최상부에 스테이터 코일(43)과 연결되는 코일 연결부(47c)를 구비하고, 코일 연결부(47c)의 하측에는 보빈(44)에 압입될 때 보빈(44)에 구비된 스토퍼 수납홀에 걸리어 높이 스토퍼(stopper) 역할을 하는 돌출턱(47b)이 형성되고, 몸체(47a)의 하부에는 보빈(44) 압입시에 이탈을 방지하기 위한 후크(47d)가 형성된 구조를 가지고 있다.
상기 프레스 핏 터미널(47)은 PCB에 압입될 때 수축이 일어나는 내측 홀을 삭제하고 내측 홀의 두께를 제품 두께보다 1/2 또는 1/3 정도로 내측 홀 자리를 펴서 동일한 역할을 할 수 있도록 설계한 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 소형 구동모터를 이용한 액추에이터(100)는 구동모터(50)의 스테이터 코일(43)과 PCB(51)를 상호 연결하기 위해 저가의 내측홀이 없는 프레스 핏 터미널(47)을 사용하여 스테이터(40)와 PCB(51)를 연결하고 있다.
본 발명에 따른 액추에이터(100)는 구동모터(50)는 스테이터(40)의 코일(43)이 복수의 티스(41)에 권선될 때, U,V,W 3상 구조로 코일(43)을 권선하고 U,V,W 3상 코일(43)의 타단은 스타-결선방식으로 결선될 수 있다. 더욱이, 상기 구동모터(50)는, 예를 들어, 모터구동회로에서 2개 또는 3개의 홀센서로부터 로터위치신호를 수신한 후, 인버터를 이용한 6-스탭 방식의 전파구동방식으로 구동될 수 있다.
이하에 도 1 내지 도 9d를 참고하여 본 발명에 따른 액추에이터(100)의 동작을 설명한다.
본 발명의 액추에이터(100)는 먼저, 하우징(10) 바닥에 설치된 BLDC 구동모터(50)를 동작시키면, 로터(30)가 회전하면서 로터(30)의 상측에 일체로 형성된 제1웜기어(35)도 동일한 방향으로 회전한다.
상기 제1웜기어(35)가 회전하면, 상기 제1웜기어(35)와 기어 결합되어 있는 기어트레인(70)의 웜휠(72)이 회전하면서 동력전달축(71)도 회전한다.
그 결과, 동력전달축(71)의 타측에 형성된 출력 웜기어(73)는 기어결합되어 있는 출력축(80)의 출력 웜휠(82)을 회전시킨다.
이에 따라 출력 웜휠(82)의 회전에 따라 출력축(80)이 회전하면, 바디 케이스(12)의 외부로 연장되어 있는 출력축(80)의 제2축(83b)에 결합된 출력결합부(20)도 회전하면서 피동체를 회전시킨다.
본 발명에서는 BLDC 구동모터(50)가 예를 들어, 800 rpm으로 회전될 때, 기어트레인(70)을 통하여 400:1로 감속되어 출력축(80)은 2 rpm으로 회전속도가 낮추어져서 큰 토크 증대가 이루어지게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 동력전달축에 간격을 두고 웜휠과 웜기어를 일체로 형성하여 결합기어수를 최소화시킨 기어트레인 변경 구조에 의해 백래쉬(Backlash)를 최소화할 수 있는 동력전달 구조를 갖는 액추에이터에 적용될 수 있다.
Claims (17)
- 직사각통 형상의 바디 케이스 내부에 제1 및 제2 수용공간을 가지며, 상기 제1수용공간의 바닥에 로터 베어링이 돌출 설치된 하우징;로터지지체의 하단부가 상기 로터 베어링의 외주에 회전 가능하게 결합되는 로터; 및상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하는 스테이터;를 포함하며,상기 로터지지체의 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 액추에이터용 구동모터.
- 제1항에 있어서,상기 로터는하단부가 상기 로터 베어링에 회전 가능하게 결합되도록 컵형태로 이루어지고, 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성된 로터지지체;상기 로터지지체의 하단 외주에 배치되어 자기회로를 형성하는 백요크; 및상기 백요크의 외주에 배치된 복수의 자석;을 포함하는 액추에이터용 구동모터.
- 제2항에 있어서,상기 로터 베어링은상기 하우징의 바닥에 돌출 설치되고 요홈이 형성된 베어링 하우징; 및상기 베어링 하우징의 요홈에 회전 가능하게 내장되며 상단부가 로터지지체의 하부면과 접촉하면서 로터가 회전할 때 마찰력을 감소시키는 로터축 베어링;을 포함하는 액추에이터용 구동모터.
- 제2항에 있어서,상기 로터지지체의 상부는 상기 커버의 저면에 삽입되어 있는 로터축 베어링에 회전 가능하게 지지되는 액추에이터용 구동모터.
- 제1항에 있어서,상기 스테이터는각각 축방향으로 연장된 선단부가 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 백요크를 구비하는 스테이터 코어;상기 복수의 티스 각각의 코일권선영역을 상하부에서 감싸는 상부 및 하부 인슐레이터; 및상기 상부 및 하부 인슐레이터의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며,상기 백요크는 사각형상으로 이루어지고 사각형상의 모서리에는 백요크를 바디 케이스에 고정시키기 위한 관통구멍이 형성된 액추에이터용 구동모터.
- 제1항에 있어서,상기 구동모터의 상부에 배치되며 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)을 더 포함하며,상기 구동모터의 스테이터 코일과 인쇄회로기판(PCB)을 상호 연결하기 위해 선단부가 PCB에 압입되며 내측 홀이 없는 프레스 핏 터미널을 사용하는 액추에이터용 구동모터.
- 제6항에 있어서,상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에는 상기 구동모터의 회전 출력을 감속하여 토크를 증대시키기 위한 기어트레인이 설치되고,상기 제2 수용공간에 상부에 제2웜휠을 구비한 출력축이 설치되는 액추에이터용 구동모터.
- 제6항에 있어서,상기 로터의 상부에 대응하는 인쇄회로기판(PCB)의 하부면에 설치되어 로터의 회전시에 로터위치신호를 발생하는 홀센서를 더 포함하는 액추에이터용 구동모터.
- 제1 및 제2 수용공간을 갖는 하우징;상기 하우징의 제1수용공간에 설치된 BLDC 방식의 모터를 구비하고 로터로부터 회전 출력을 발생하는 구동모터;상기 구동모터 상측에 설치되어 외부 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB);상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 길이방향으로 설치되어 상기 구동모터의 회전 출력을 감속하여 토크를 증대시키기 위한 기어트레인; 및상기 하우징의 제2수용공간에 설치되며 기어트레인을 통하여 전달된 토크 증대된 회전 출력을 하우징 외부로 출력하는 출력축;을 포함하는 액추에이터.
- 제9항에 있어서,상기 구동모터의 로터의 상부로 연장된 연장부에 일체로 형성된 제1웜기어;를 더 포함하며,상기 기어트레인은동력전달축;상기 동력전달축의 일측에 형성되며 상기 제1웜기어와 기어 결합되는 제1웜휠; 및상기 동력전달축의 타측에 형성된 제2웜기어;를 포함하는 액추에이터.
- 제10항에 있어서,상기 제2웜기어는 다줄 나사로 이루어진 액추에이터.
- 제9항에 있어서,상기 출력축은상부에 상기 동력전달축의 제2웜기어와 기어 결합되는 제2웜휠이 설치되고 하단에 상단 슬립기어가 설치된 제1축; 및상단에 상단 슬립기어와 물려 있는 하단 슬립기어가 설치되고 하단부가 하우징 외부로 연장된 제2축;을 포함하며,상기 상단 슬립기어와 하단 슬립기어는 각각 삼각 톱니 형태로 상,하가 물려 있어 단일 방향으로 외압을 가할시 슬립이 발생하는 액추에이터.
- 제12항에 있어서,상기 슬립기어는 일정한 힘 이상이 인가될 경우만 슬립이 발생하도록 코일 스프링(Coil spring) 또는 판 스프링이 하단 슬립기어의 하측에 결합되는 액추에이터.
- 제12항에 있어서,상기 제1축의 상부는 커버에 설치된 출력축 베어링에 회전 가능하게 지지되고,상기 제2축은 상기 바디 케이스의 바닥에 설치된 베어링 하우징에 설치된 한쌍의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며,상기 제2축은 바디 케이스의 외부로 연장된 액추에이터.
- 제9항에 있어서,상기 구동모터는상기 하우징의 바닥에 돌출 설치된 로터 베어링;로터지지체의 하단부가 상기 로터 베어링의 외주에 회전 가능하게 결합되는 로터; 및상기 로터의 외측에 에어갭을 두고 배치되며 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하는 스테이터;를 포함하며,상기 로터지지체의 상단 외주부에 제1웜기어가 일체로 형성되어 있는 액추에이터.
- 제9항에 있어서,상기 동력전달축의 웜기어에 미리 설정된 크기 이상의 외압이 가해질 때, 상기 동력전달축이 휘거나 이탈이 발생하는 것을 차단하도록 상기 커버의 저면에 간격을 두고 돌출 형성된 제1 및 제2 가이드돌기를 더 포함하는 액추에이터.
- 제12항에 있어서,상기 바디 케이스의 외부로 연장된 제2축에 키(key)을 이용하여 결합되는 출력결합부를 더 포함하는 액추에이터.
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