KR20020037268A - 모터 - Google Patents

Abstract

로터를 한쪽의 베어링측으로 부세한 상태에서 회전시키는 타입의 모터에 있어서 로터의 스테이터에 대한 회전위치정밀도를 향상시킬 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단 스테이터(1)에 대향배치된 로터(2)를 축방향으로 부세하는 부세부재(3)를 갖고 있음과 동시에 이 부세부재(3)에 의한 부세력을 받은 상태에서 로터(2)를 회전시키는 모터에 있어서, 부세력을 받아 로터(2)의 쓰러스트 위치방향으로의 위치규제를 행하는 위치규제부(베어링)(42)를, 스테이터(1)를 구성하는 금속제의 스테이터코어(11)(12)를 인서트 성형한 수지제의 코일보빈(18)에 일체적으로 배치함으로써 위치규제부(베어링)(42)의 스테이터(1)에 대한 위치정밀도를 향상시킨다. 이에 따라 로터(2)의 스테이터(1)에 대한 위치정밀도도 향상하고 이 결과 토오크상승이 가능하게 된다.

Description

모터{A MOTOR}

본 발명은 로터를 축방향으로 부세하면서 회전시키는 타입의 모터의 개량에 관한 것이다.

도 2는 회전중심축을 축방향 한쪽(도 2에 있어서 화살표 X1방향)으로 부세하면서 회전시키는 모터의 로터부분의 종래구조를 도시하고 있다. 로터(52)의 회전중심축(51)은 2개소를 메탈베어링(도시생략)에 의해 자유롭게 회전하도록 지지된다. 회전중심축(51)을 지승하는 2개의 메탈베어링 중 한쪽은 모터케이스 등의 고정물에 부착된다. 그리고 이 고정물에 부착되는 베어링은 부세력에 의해 축방향 한쪽으로 부세된 로터(52)의 한쪽 면을 받는 쓰러스트받이를 겸한다.

또한 이와같이 로터(52)를 축방향 한쪽으로 부세하면서 회전시키는 타입의 모터에서는 통상 고정물에 부착되는 측의 베어링으로 로터(52)를 밀어부치기 위한 스프링와셔를 포함하는 여러장의 와셔(53)를 갖고 있다. 즉 로터(52)의 본체(52a)의 단부와 쓰러스트받이가 되지 않는 측의 베어링 사이에는 여러장의 와셔(53)가 배치됨과 동시에 이들 여러개의 와셔(53)중 하나 또는 2개는 스프링성이 있는 와셔로 구성된다. 이에 따라 로터(52)가 한쪽의 쓰러스트받이를 겸하는 베어링측으로 밀어부쳐져 소정의 위치에서 회전하게 된다.

상술한 이 타입의 모터는 로터(52)의 스테이터(도시생략)에 대한 회전위치를 그 부세된 측에서 일정시키도록 하기 위해 와셔(53)의 스프링력을 이용하여 로터(52)를 베어링으로 밀어대면서 회전시키는 구조로 되어있다. 그러나 각 부의 마찰·마모를 줄이기 위해 와셔(53)를 여러장으로 구성할 필요가 있다. 이 결과 각 와셔(53)의 두께의 치수공차가 겹치게 되어 로터(52)의 베어링에 대한 위치정밀도도 그 만큼 나올 수 없다. 이 결과 부세력의 불균일이 커진다는 문제가 발생한다.

또 쓰러스트받이를 겸하는 베어링이 부착된 고정물과 스테이터는 별개로 구성된다. 그 때문에 고정물과 스테이터 사이에도 치수오차나 부착오차가 발생한다. 이 결과 쓰러스트받이를 겸하고 로터의 회전위치 규제부가 되는 베어링과 스테이터와의 위치정밀도도 나오지 않아 로터(52)의 스테이터에 대한 회전위치정밀도를 더욱 악화시킨다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위해 로터를 한쪽의 베어링측으로 부세한 상태로 회전시키는 타입의 모터에 있어서, 로터의 스테이터에 대한 회전위치정밀도를 향상시킴과 동시에 부세력을 안정시킬 수 있는 모터를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명 실시예의 모터의 전체구성을 도시하는 단면도.

도 2는 종래의 모터의 주요부가 되는 로터주변부분을 도시한 단면도.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스테이터에 대향배치된 로터를 축방향으로 부세하는 부세부재를 갖고 있음과 동시에 이 부세부재에 의한 부세력을 받은 상태에서 로터를 회전시키는 모터에 있어서, 부세력을 받아 로터의 쓰러스트 위치방향으로의 위치규제를 행하는 위치규제부를 스테이터를 구성하는 금속제의 스테이터코어를 인서트성형한 수지제의 코일보빈에 일체적으로 배치한 것을 특징으로 한다. 그 때문에 로터의 쓰러스트 위치규제를 행하는 위치규제부와 스테이터를 구성하는 각 부, 구체적으로는 스테이터코어 및 코일보빈과의 위치정밀도를 용이하게 구할 수 있고, 로터의 스테이터에 대한 회전위치정밀도가 양호하게 된다.

또 다른 발명은 상술한 모터에 있어서, 로터의 회전중심축의 일단을 자유롭게 회전하도록 받는 베어링을 축방향이동이 가능한 슬라이드 베어링으로 구성하고, 이 슬라이드 베어링을 축방향으로 이동가능하도록 고정하는 고정부를 코일보빈과 일체로 배치함과 동시에 고정부에 상기 부세부재를 부착한 것을 특징으로 한다. 그 때문에 로터를 받는 쓰러스트 베어링을 부세하는 부세부재의 코일보빈에 대한 고정위치의 정밀도가 확보되고, 이에 따라 로터를 부세하는 부세력을 제어하기 쉬워진다. 그 결과 로터를 위치규제부에 대해 필요이상으로 강하게 밀어부치거나 또는 밀어부치는 힘이 너무 약해지지 않고 로터가 위치정밀도가 더욱 양호한 상태로회전하게 된다.

또 다른 발명은 상술한 각 모터에 있어서, 위치규제부는 로터의 회전중심축의 타단측을 지승하는 베어링에 배치된 것을 특징으로 한다. 그 때문에 구성이 단순하고 제조하기 쉬운 것이 된다.

또 다른 발명은 상술한 각 모터에 있어서, 위치규제부는 부세부재의 부세력을 수지제의 와셔를 통해 간접적으로 받는 것을 특징으로 한다. 그 때문에 수지제의 코일보빈에 일체적으로 형성된 위치규제부와 수지제의 와셔가 접동하므로 접동로스가 적다.

또 다른 발명은 상술한 모터에 있어서, 로터의 회전중심축의 타단측을 상기 베어링으로부터 돌출시키고 이 돌출부분에 리드스크류부를 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 종래 이 타입의 모터는 스테이터의 일단측에 베어링 및 스테이터의 일단측으로부터 타단측으로 부세하는 부세수단을 배치함과 동시에 스테이터의 타단측에는 ㄷ자 모양의 프레임을 연결하고, 이 프레임의 스테이터와의 연결부와 반대측의 부분에 베어링을 배치하며, 이 베어링에 의해 상기 부세수단에 의한 부세력을 받도록 구성된다. 이와같이 프레임을 통해 베어링이 배치되는 경우, 이 프레임의 쌓아올리는 오차가 가산되어 당연히 쓰러스트방향의 축정밀도가 나빠진다. 상술한 발명에 의하면 위치규제부가 로터의 회전중심축의 타단부를 지승하는 베어링에 배치되므로 쓰러스트방향의 축정밀도를 구할 수 있다. 또 ㄷ자모양의 프레임을 필요로 하지 않기 때문에 콤팩트한 형상이 되어 다른 장치로의 부착공간에 제약이 없고 설계의 자유도가 향상된다.

다음 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명 실시예의 모터전체를 도시하는 단면도이다.

도 1과 같이 본 발명의 실시예의 모터(본 실시예는 스텝핑모터로 구성되지만 여기서는 단순히 모터라 함)는 스테이터(1)와, 스테이터(1)에 대향배치된 로터(2)를 갖고 있다. 또한 로터(2)는 후술하는 부세부재(3)에 의해 축방향(더욱 구체적으로는 도 1에 있어 화살표 X방향)으로의 부세력을 받은 상태에서 회전하게 된다. 또 로터(2)의 회전중심축(4)은 그 일단측이 스테이터(1)에 일체적으로 형성된 베어링(42)을 관통하여 돌출되고, 이 관통부분 및 돌출부분에 리드스크류부(6)가 형성된 것이 된다.

스테이터(1)는 2조의 금속제의 스테이터코어(11)(12)를 축방향으로 겹친 구성이 되며 이 스테이터(1)의 내부에는 로터(2)가 자유롭게 회전하도록 배치된다. 각 스테이터코어(11)(12)는 각각 겹친 상태에 있어서 축방향 바깥쪽에 배치되는 바깥요크(13)와, 겹친 상태에 있어서 인접배치되는 안쪽요크(14)로 구성된다. 이들 양 요크(13)(14)는 자성금속부재로 구성되고 그 내주측에는 로터(2)의 마그네트부(2a)의 외주면에 대향배치되는 극치(15)가 배치된다.

상술한 2조의 바깥요크(13) 및 안쪽요크(14)는 코일(16)(17)을 감기 위한 수지제의 코일보빈(18)과 인서트성형에 의해 일체적으로 형성되고, 대응하는 한쌍의 안쪽요크(14)와 바깥요크(13)와의 사이는 코일(16)(17)을 감기 위한 코일 공간이 된다. 코일보빈(18)은 각 코일(16)(17)을 감기 위한 권선조립부(19)(20)를 갖고 있음과 동시에 내주부분에는 로터(2)의 주위를 둘러싸는 구멍부(24)를 구비하고 있다. 또한 상술한 극치(15)는 이 구멍부(24)안에서 그 표면이 구멍 안쪽으로 노출하고, 후술하는 로터(2)의 마그네트부(2a)에 대향하도록 되어있다.

코일보빈(18)의 권선조립부(19)(20)에 권회된 코일(16)(17)의 감기시작하는 부분 및 다 감은 부분은 각각 단자부(22)에 입설된 단자핀(22a)에 묶여있다. 이 단자부(22)는 코일보빈(18)에 일체적으로 성형되고 금속제의 케이스부재(28)의 개구부에서 지름방향 외측으로 돌출된다.

또 또한 스테이터(1)는 도 1에 있어 우측으로 뻗어나오고 케이스부재(28)의 축방향에서의 개구부분으로부터 축방향으로 돌출된 캡부(25)를 갖고 있다. 이 캡부(25)는 로터(2)의 후단측에 배치되고 후술하는 것과 같이 스테이터(1)의 내부에 로터(2)가 삽입된 후 로터(2)의 회전중심축(21)의 후단(도 1에 있어 우측단부)을 지승하는 슬라이드 베어링(41)을 축방향이동이 가능하도록 고정하기 위한 원형의 구멍(25a)을 갖고 있다. 또한 조립시에 있어서는 이 구멍(25a)은 로터(2)를 스테이터(1)의 내부에 삽입하기 위한 입구부가 된다. 이와같이 구성된 캡부(25)는 상술한 코일보빈(18)에 일체적으로 성형된 것이며 이 캡부(25)의 구멍(25a)은 상술한 구멍부(24)에 연속하는 일련의 구멍으로 되어있다.

또 캡부(25)의 구멍(25a)에는 상술한 슬라이드 베어링(41)을 끼워넣은 후부터 슬라이드 베어링(41)의 후단부분에 접촉하여 슬라이드 베어링(41)을 베어링(42)측에 부세하는 리브스프링(3a)을 구비한 부세부재(3)가 끼워져 고정된다. 즉 로터(2)의 회전중심축(21)의 후단을 지승하는 슬라이드 베어링(41)은 부세부재(3)와 회전중심축(21) 사이에 배치된다. 그리고 부세부재(3)는 슬라이드 베어링(41)에 대해 상시 베어링(42)측으로 부세력을 부여함으로써 로터(2)를 베어링(42)측으로 부세하여 회전중심축(21)을 베어링(42)에 밀어부치는 것이며 이에 따라 로터(2)의 회전을 안정시키기 위한 것이 된다. 즉 상술한 캡부(25)는 이 부세부재(3)를 고정하기 위한 고정부가 된다.

또한 본 실시예에서는 슬라이드 베어링(41)을 부세하기 위해 리브스프링(3a)의 부세력을 이용하여 종래와 같이 스프링와셔를 포함하는 여러개의 와셔를 겹치는 구성으로는 되어있지 않다. 그 때문에 와셔의 장수를 종래보다 대폭으로 줄일 수 있고 와셔의 두께치수의 공차가 축방향으로 겹쳐지지 않게 된다. 따라서 로터(2)를 부세하는 부세력이 안정된다.

또 스테이터(1) 한쪽의 바깥 요크(13)의 도 1에 있어 좌측의 단면에는 베어링 고정면(42a)이 배치되고, 이 베어링 고정면(42a)의 중심에 베어링(42)이 배치된다. 이 베어링(42) 및 베어링 고정면(42a)은 상술한 수지제의 코일보빈(18)과 일체적으로 수지로 성형된다.

베어링(42)은 로터(2)의 회전중심축(21)을 자유롭게 회전하도록 지승하는 래디얼 베어링임과 동시에 상술한 부세부재(3)로 부세된 부세력을 받아 로터(2)의 쓰러스트 위치방향으로의 위치규제를 행하는 위치규제부가 된다.

그 때문에 부세부재(3)의 부세력에 의해 로터(2)가 도 1에 있어 화살표 X방향으로 부세되면 로터(2)의 회전중심축(21)의 잘록한 부분(21a)으로 끼워진 수지제의 C형 와셔(21b)가 베어링(42)의 단면으로 밀어부쳐진다. 즉 C형 와셔(21b)의 외경은 베어링(42)의 구멍지름보다 크게 형성되고 로터(2)가 화살표 X방향으로 이동함으로써 C형 와셔(21b)의 단면이 베어링(42)의 단면으로 밀어부쳐지기 때문이다. 이와같은 구성에 의해 베어링(42)은 부세부재(3)의 부세력을 수지제의 C형 와셔(21b)를 통해 간접적으로 받게 된다.

이와같이 로터(2)의 위치규제부를 겸한 베어링(42)은 코일보빈(18)과 일체적으로 형성된 수지제가 되며 스테이터(1)와 일체가 된다. 즉 이 모터는 로터(2)의 쓰러스트 위치규제를 행하는 위치규제부가 스테이터(1)와 일체가 되며 위치규제부의 스테이터(1)에 대한 위치정밀도를 구하기 쉬운 것이 된다.

또한 본 실시예에서는 상술과 같이 베어링(42)을 로터(2)의 쓰러스트 위치규제부로 했지만 베어링(42)과는 별도로 로터(2)의 위치규제부를 스테이터(1)에 일체로 배치하도록 해도 좋다. 그 경우 베어링(42)은 스테이터(1)와 일체가 아니라도 좋다.

스테이터(1)의 구멍부(24)안에는 로터(2)가 자유롭게 회전하도록 배치된다. 이 로터(2)는 스테이터(1)의 극치(15)에 대향배치되는 마그네트부(2a)와, 이 마그네트부(2a)의 회전중심구멍에 접착에 의해 마그네트부(2a)의 축방향 단면에서 일측이 돌출하도록 삽통고정된 금속제의 회전중심축(21)을 갖고 있다. 회전중심축(21)의 마그네트부(2a)의 내측에 배치하는 부분에는 접착재가 모인 홈(21d)이 형성된다. 또한 이 접착제가 모인 홈(21d)을 배치하지 않고 마그네트부(2a)에 회전중심축(21)을 압입 또는 접착하여 양자를 고정해도 좋다.

회전중심축(21)의 마그네트부(2a)의 내측에 배치하는 부분과 리드스크류부(6) 사이의 부분에는 상술과 같이 잘록한 부분(21a)이 형성되고 이 잘록한 부분(21a)에는 수지제의 C형 와셔(21b)가 끼워지게 된다. 또 회전중심축(21)의 마그네트부(2a)로부터 돌출하고 있는 부분으로 또한 잘록한 부분(21a)에서 선단측 부분의 외주에는 리드스크류부(6)가 형성된다. 또한 이 리드스크류부(6)에는 도시하지 않은 헤드부재의 나사부가 나사결합되고 리드스크류부(6)가 회전함으로써 이 헤드부가 도 1에 있어 좌우방향으로 이동가능하게 된다.

이 로터(2)는 리드스크류부(6)가 형성된 측을 선두로 하여 스테이터(1)의 캡부(25)측으로부터 구멍부(24)안에 삽입됨으로써 조립된다. 즉 로터(2)의 회전중심축(21)의 리드스크류부(6)측의 선단을 캡부(25)의 구멍(25a)안으로 꽂아넣고 리드스크류부(6)의 선단측이 구멍부(24) 및 베어링(42)을 통과한다. 그리고 리드스크류부(6)의 대부분을 베어링(42)에서 돌출시킨다.

그 후 이 상태에서 캡부(25)의 구멍(25a)안에 슬라이드 베어링(41)을 삽입하고 또한 이 슬라이드 베어링(41)의 후단측에 리브스프링(3a)을 접촉시키면서 부세부재(3)를 캡부(25)에 피복시킴으로써 모터가 조립된다. 그리고 이와같이 조립된 모터는 스테이터(1)의 코일(16)(17)에 전류가 공급되면 로터(2)는 회전중심축(21)을 중심으로 하여 베어링(42)측으로 부세되면서 양 베어링(41)(42)에 지승되어 회전하고, 이 회전에 의해 리드스크류부(6)에 나사결합된 헤드부재를 축방향으로 이동시키도록 되어있다.

본 발명은 상술과 같이 축방향으로 겹쳐 배치되는 2개의 스테이터코어(11)(12)가 코일보빈(18)과 함께 인서트성형에 의해 일체화된 구성이 된다. 그리고 도 1에 있어 좌측에 배치된 베어링(42)은 화살표 X방향으로의 부세력을 받아 로터(2)의 쓰러스트방향에서의 회전위치를 규제하는 위치규제부가 되며 이 베어링(42)을 코일보빈(18)과 일체성형한 구성이 된다. 또한 로터(2)를 화살표 X방향으로 부세하는 부세부재(3)를 고정하는 고정부로서의 캡부(25)도 코일보빈(18)과 일체성형된 구성이 된다.

그 때문에 위치규제부의 스테이터(1)에 대한 위치정밀도 및 부세부재(3)의 스테이터(1)에 대한 위치정밀도를 양호하게 할 수 있다. 이 결과 로터(2)의 스테이터(1)에 대한 특히 스테이터(1)의 극치(15)에 대한 회전위치의 정밀도를 양호하게 할 수 있다. 즉 종래와 같이 각 부재를 조립할 때의 조립오차의 누적에 의해 로터(2)의 스테이터(1)에 대한 회전위치의 정밀도에 혼란을 일으키는 문제가 발생하지 않는다. 이와같이 로터(2)의 스테이터(1)에 대한 회전위치정밀도를 향상시킴으로써 로터(2)와 극치(15) 사이의 자기로스를 저감할 수 있게 되므로 모터의 토오크상승을 도모할 수 있다. 역으로 토오크상승을 필요로 하지 않는 경우는 마그네트를 작게 구성함으로써 재료비를 저감한다는 효과를 얻을 수 있도 있게 된다.

또한 상술한 실시예는 본 발명의 적절한 실시예이지만 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어 여러가지 변형실시가 가능하다. 예를들면 상술한 실시예에서는 인서트성형에 의해 금속제의 스테이터코어(11)(12)를 수지제의 코일보빈(18)에 일체적으로 조립했지만 특별히 인서트성형으로 하지 않아도 좋고 코일보빈(18)을 다른 재료로 형성해도 좋다.

또 상술한 실시예에서는 쓰러스트 베어링(41)을 고정하는 고정부가 되는 캡부(25)를 코일보빈(18)과 일체로 형성했지만 캡부(25)가 스테이터(1)에 대해 그 만큼 정밀한 위치정밀도가 필요하지 않은 경우에는 캡부(25)는 별개로 형성해도 좋다. 이와같이 구성해도 부세부재(3)가 로터(2)를 베어링(42)측으로 부세하여 베어링(42)으로 로터(2)를 받고 있기 때문에 로터(2)와 베어링(42)의 위치정밀도는 양호하게 된다. 따라서 베어링(42)이 일체로 형성되는 스테이터(1)와, 로터(2)와의 위치정밀도도 양호한 것이 된다.

또 상술한 실시예에서는 부세부재(3)를 부세력에 의해 축방향으로 슬라이드 이동하고자 하는 로터(2)를 수지제의 C형 와셔(21b)를 통해 간접적으로 베어링(42)으로 위치규제하는 구성으로 했지만 C형 와셔(21b)를 없애고 베어링(42)으로 간접적으로 로터(2)를 받도록 해도 좋다. 또 와셔의 형상을 C형 와셔로 하지 않고 링모양으로 해도 좋다. 또한 와셔(21b)는 수지제가 아닌 금속제 등 다른 재료로 형성되어도 좋다. 또한 와셔를 회전중심축(21)에 끼워넣는 것이 아닌 회전중심축(21)의 소정위치에 지름방향으로 돌출하는 볼록부를 배치하고 이 볼록부의 단면이 로터(2)의 회전시에 베어링(42)에 접동하는 구성으로 해도 좋다. 또한 와셔를 회전중심축(21)에는 끼워넣지 않고 베어링(42)과 로터(2) 사이에 넣기만 해도 좋다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명에서는 스테이터에 대향배치된 로터를 축방향으로 부세하는 부세부재를 갖고 있음과 동시에 이 부세부재에 의한 부세력을 받은 상태에서 로터를 회전시키는 모터에 있어서 부세력을 받아 로터의 쓰러스트 위치방향으로의 위치규제를 행하는 위치규제부를 스테이터에 일체적으로 배치하고 있다. 그 때문에 로터의 쓰러스트 위치규제를 행하는 위치규제부와 스테이터와의 위치정밀도를 용이하게 구할 수 있게 되고 로터의 스테이터에 대한 회전위치 정밀도가 양호하게 된다. 이 결과 회전토오크와 조립성을 향상시킬 수 있게 된다. 또 토오크상승의 필요가 없는 경우는 로터마그네트의 체적을 감소시킬 수 있어 제조원가를 억제할 수 있다.

Claims (5)

1. 스테이터에 대향배치된 로터를 축방향으로 부세하는 부세부재를 갖고 있음과 동시에 이 부세부재에 의한 부세력을 받은 상태에서 로터를 회전시키는 모터에 있어서, 상기 부세력을 받아 상기 로터의 쓰러스트위치방향으로의 위치규제를 행하는 위치규제부를 상기 스테이터부를 구성하는 금속제의 스테이터코어를 인서트 성형한 수지제의 코일보빈에 일체적으로 배치한 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로터의 회전중심축의 일단을 자유롭게 회전하도록 받는 베어링을 축방향이동이 가능한 슬라이드 베어링으로 구성하고, 이 슬라이드 베어링을 축방향이동이 가능하도록 고정하는 고정부를 상기 코일보빈과 일체로 배치함과 동시에 상기 고정부에 상기 부세부재를 부착한 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 위치규제부는 상기 로터의 회전중심축의 타단측을 지승하는 베어링에 배치된 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 위치규제부는 상기 부세부재의 부세력을 수지제의 와셔를 통해 간접적으로 받는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 로터의 회전중심축의 타단측을 상기 베어링에서 돌출시키고 이 돌출부분에 리드스크류부를 형성한 것을 특징으로 하는 모터.