KR100826898B1 - 핸드피스용 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드피스(handpiece)용 모터에 관한 것으로, 스핀들의 중간에 원통형 자석을 구성하고, 상기 자석의 전,후방에 자석이 이탈하지 않도록 하고, 회전자의 원심발란스를 잡아주는 발란스링을 구성한 회전자와, 상기 회전자를 내부에 수용하도록 원통형의 보빈을 구성하되, 그 외주연을 따라 60°간격으로 종단에 코일행거를 구성한 코일디바이더를 구성하고, 상기 보빈의 외주연에 상기 보빈의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하고, 코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗ,ⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일과, 코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일과, 코일을 4번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일로 권선하여 1차,2차,3차코일 서로 중첩되도록 구성하고, 상기 코일디바이더에 다수개의 링코어를 끼워 코어로 구성한 스테이터를 포함하여 PWM(PULSE WIDTH MODUIATION)방식의 모터를 구성함으로써, 회전자에 최대한 편심을 주지않도록 하여 발렌싱이 좋아져 회전자의 떨림현상이 최대한 방지되어 회전이 고르며 회전시 안정적이고, 보빈의 공간적 제약이 없어 빠른 속도로 코일을 권선하는 것이 가능하며, 정교한 코일권선 정열이 이루어지는 핸드피스(handpiece)용 모터에 관한 것이다.

핸드피스, 모터, 스테이터, 코일디바이더, 링코어, 코일행거, PWM

Description

핸드피스용 모터{Motor for handpiece}

도 1은 본 발명 핸드피스(handpiece)용 모터의 분해상태를 보인 예시도

도 2는 본 발명 핸드피스(handpiece)용 모터의 구성을 보인 예시도

도 3은 본 발명 핸드피스(handpiece)용 모터의 구성을 보인 단면도

도 4는 본 발명 스테이터에 코일을 권선하는 상태를 보인 예시도

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 회전자 11: 스핀들 12: 자석

13: 발란스링 20: 스테이터 30: 보빈

31: 코일디바이더 31a: 코일행거 40: 단자핀

50a,50b,50c: 1차,2차,3차코일 32: 링코어

100: 전원선

본 발명은 핸드피스(handpiece)용 모터에 관한 것으로, 내부에 회전자를 수 용하도록 원통형의 보빈을 구성하되, 그 외주연을 따라 60°간격으로 종단에 코일행거를 구성한 코일디바이더를 구성하고, 상기 보빈의 외주연에 상기 보빈의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하며, 코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗ,ⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일과, 코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일과, 코일을 4번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일로 권선하여, 상기 1차,2차,3차코일을 서로 중첩되도록 구성하고, 상기 코일디바이더에 다수개의 링코어를 끼워 코어로 구성한 스테이터를 구성함으로써, 회전자에 최대한 편심을 주지않도록 하여 발렌싱이 좋아져 회전자의 떨림현상이 최대한 방지되어 회전이 고르며 회전시 안정적이고, 보빈의 공간적 제약이 없어 빠른 속도로 코일을 권선하는 것이 가능하며, 정교한 코일권선 정열이 이루어진 핸드피스용 모터에 관한 것이다.

일반적으로 공예용 핸드피스와 치과용 핸드피스에 사용되는 모터는 사용자가 핸드피스를 한손으로 잡고 가공, 시술하기가 편리하도록 전체적인 부피가 작아야하고, 모터의 회전력이 강하면서 고속회전을 할 수 있어야 하는 것이 필수이다.

따라서 기존의 공예용 핸드피스와 치과용 핸드피스는 전체적인 케이스의 부피는 작게 할 수 있었으나 부피가 작아지는 만큼 모터를 구성하는 회전자에 코일을 많이 감을 수가 없었다.

상술한 바와 같이 코일을 많이 감수 없는 이유로 모터가 고출력을 낼 수 없어서 모터가 강력한 회전력을 얻을 수가 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 특허등록 제0314051호에 따라 회전자를 구성하는 코아의 코일홈에 코일을 한번에 수십회이상 권취한 다음 정류자에 일체로 구비된 일측단자의 건후목부분에 감고 다시 다음 차례의 코일홈으로 옮겨서 코일을 재차 권취한 다음 또다시 목부분에 감는 순서를 반복하여 회전자에 권취되는 코일을 회전축 중심 선상으로 모이도록 하여 회전자를 구성하였으나, 회전을 하는 회전에 코일을 권선하다 보니 권선의 길이오차에 의해 회전자가 편심지게 되어 모터가 유동하는 떨림현상이 발생하여 원활한 정밀작업이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

그리고 정류자인 회전자와 브러쉬의 접촉에 의해서 코일에 전류를 흐르게 함과 동시에 전류(轉流) 시키는 기능을 하지만, 상기 브러쉬가 마모되어 자주 브러쉬를 교체하여 주어야 하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 회전자에 최대한 편심을 주지않도록 회전자에 영구자석을 구성하고, 스테이터에 코일을 상기 보빈의 외주연에 상기 보빈의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하고, 코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗ,ⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일 과, 코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일과, 코일을 4번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일로 권선하여, 상기 회전자의 발렌싱이 좋아져 회전자의 떨림현상이 최대한 방지되어 회전이 고르고 안정적이 되고, 코일이 감기는 보빈의 공간적 제약이 없어 빠른 속도로 코일을 권선하는 것이 가능할 뿐만 아니라 정교한 권선 정열이 이루어지고, 비교적 7.8N.cm의 큰토크를 얻을 수 있고, 브러쉬를 구성하지 않음으로 모터를 반영구적으로 사용가능하며, 가변속 제어가 용이한 핸드피스(handpiece)용 모터를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 도 1에서 도 2에 도시된 바와 같이 핸드피스(handpiece)용 모터를 구성함에 있어서,

스핀들(11)의 중간에 원통형 자석(12)을 끼워 구성하고, 상기 자석(12)이 이탈하지 않도록 자석의 전,후방에 발란스링(13)을 구성한 회전자(10)와;

상기 회전자(10)를 내부에 수용하도록 원통형의 보빈(30)을 구성하되, 그 외주연을 따라 60°간격으로 종단에 코일행거(31ⓐ)를 구성한 코일디바이더(31)를 6개 구성하고, 상기 보빈(30)의 종단에는 전원선(100)과 연결하는 1번에서 4번단자핀(40)을 구성하며, 상기 보빈(30)의 외주연에 1차,2차,3차코일(50a,50b,50c)을 서로 중첩되도록 권선하여 구성하고, 상기 코일디바이더(31)에 다수개의 링코어(32) 를 끼워 코어로 구성한 스테이터(20);를 포함하여 구성함으로써 달성된다.

그리고 스테이터(20)에 코일권선을 도4에 도시한 바와 같이 상기 보빈(30)의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더(31)에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하고, 코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗ,ⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일(50a)과; 코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ로 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒ로 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일(50b)과; 코일을 4번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ로 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ로 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일(50c);로 권선함으로써 달성된다.

상기와 같이 구성된 PWM(PULSE WIDTH MODUIATION)방식의 모터는 교류전압에서 낮은 직류전압 신호로 변환(파형변조)하는 것으로, 본 발명인 핸드피스용 모터의 제조 실시예에 따라 본 발명을 더욱 상세하게 살펴보면, 회전자(10)를 제조하기 위하여 공작기계로 스핀들(11)이 될 소재를 가공하고, 연마하여 스핀들(11)을 구성한 후 상기 스핀들(11)에 원통형의 자석(12)을 삽입하여 일체로 구성하여 회전자(10)가 되도록 한다.

스핀들(11)이 회전시 떨림현상 등을 방지하기 위하여 회전자(10)의 원심발란스를 보상하기 위한 발란스링(13)을 자석(12)의 전,후방에 끼워 고정한다.

이때 상기 회전자(10)를 테스트하여 2600rpm으로 회전하여 균형을 잡을 수 있도록 발란스를 잡은 후 발란스링(13)을 본딩 고정한다.

그리고 상기 자석(12)은 착자기로 자력을 삽입하기 전에는 자력이 존재하지 않아 착자기를 이용하여 자석(12)에 자력을 삽입함으로써, 그 기능을 수행할 수 있다.

스테이터(20)는 합성수지로 된 보빈(30)을 구성하는데, 상기 보빈(30)의 외주연에는 6개 코일디바이더(31)를 형성하고, 상기 코일디바이더(31)의 전,후방지점에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지의 지점을 임의로 지정한다. 상기 코일디바이더(31)는 방사형으로 나열된다.

그리고 코일을 도4에 도시된 바와 같이 1번단자핀에서 ⓐ점으로, ⓐ점에서 ⓑ점로, ⓑ점에서 ⓕ점으로, ⓕ점에서 ⓔ점으로, 다시 ⓔ점에서 ⓐ점으로, ⓐ점에서 ⓑ,ⓕ,ⓔ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 다음 ⓔ점에서 ⓚ점으로, 연장 후 ⓚ점에서 ⓛ점으로, ⓛ점에서 ⓗ점으로, ⓗ점에서 ⓖ점으로, 다시 ⓖ점에서 ⓚ점으로, ⓚ점에서 ⓛ,ⓗ,ⓖ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하여 1차코일(50a)권선을 완료한다.

다음으로 코일을 2번단자핀에서 ⓘ점으로, ⓘ점에서 ⓙ점으로, ⓙ점에서 ⓑ점으로, ⓑ점에서 ⓐ점으로, 다시 ⓐ점에서 ⓘ점으로, ⓘ점에서 ⓙ,ⓑ,ⓐ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 다음 ⓐ점에서 ⓖ점으로, 연장 후 ⓖ점에서 ⓗ점으로, ⓗ점에서 ⓓ점으로, ⓓ점에서 ⓒ점으로 다시 ⓒ점에서 ⓖ점으로, ⓖ점에서 ⓗ,ⓓ,ⓒ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하여 2차코일(50b)권선을 완료한다.

다음으로 코일을 4번단자핀에서 ⓔ점으로, ⓔ점에서 ⓕ점으로, ⓕ점에서 ⓙ점으로, ⓙ점에서 ⓘ점으로 다시 ⓘ점에서 ⓔ점으로, ⓔ점에서 ⓕ,ⓙ,ⓘ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 다음 ⓘ점에서 ⓒ점으로 연장 후 ⓒ점에서 ⓓ점으로, ⓓ점에서 ⓛ점으로 , ⓛ점에서 ⓚ점으로, 다시 ⓚ점에서 ⓒ점으로, ⓒ점에서 ⓓ,ⓛ,ⓚ점 순으로 연속반복 걸어 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하여 3차코일(50c)권선을 완료한다.

상기 1차,2차,3차코일(50a,50b,50c)이 권선되면 보빈(30)에 권선된 코일을 절연필름(도시하지 않음)으로 감싸 절연한다.

그리고 상기 절연필름(도시하지 않음)에 싸여진 보빈(30)에 다수개의 링코어(32)를 코일디바이더(31)에 끼워 코어를 완성한다.

이때 상기 다수개의 링코어(32)가 하나의 몸체로 단단히 고정하도록 접착제로 본딩 후 건조한다.

또한 상기 링코어(32)를 코일디바이더(31)에 끼우기 전에 다수개를 하나의 뭉치로 결합하여 본딩한 후 코일디바이더(31)에 끼워 코어를 완성할 수도 있다.

그리고 상기한 과정에 의해 제조된 스테이터(20)를 지그로 조우고 코어와 보빈이 접촉하는 부분에 본드로 발라 본딩 한다.

상기와 같이 완성된 스테이터(20)에 회전자(10)와 결합하여 모터를 완성하는데, 도 3에 도시한 바와 같이 보빈(30) 내부에 회전자(10)를 삽입함으로써, 핸드피스용 모터가 완성이 된다.

따라서 회전자에(10) 자석(12)을 구성하고, 보빈(30)의 외측면에 1,2,3차코일을 권선하도록 스테이터(20)를 제조함으로써, 회전자의 발렌싱이 좋아져 회전자의 떨림현상이 최대한 방지되어 회전이 고르고 안정적이 되고, 코일이 감기는 보빈 의 공간적 제약이 없어 빠른 속도로 코일을 권선하는 것이 가능할 뿐만 아니라 정교한 권선 정열이 이루어져, 극성의 변화에 따른 교류 전원의 특정 사이클과 충돌이 발생하지 않으므로 회전자의 회전이 원활하게 이루어진다.

상기와 같이 완성된 모터는 모터케이스에 삽입되고, 상기 모터케이스 전단에 척을 수용하고 있는 척케이스를 결합하고, 후단에는 전원선을 연결하여, 핸드피스에 구동스위치를 ON하여 핸드피스의 기능을 수행한다.

상기 모터는 각 상의 위치를 분할하여 ON/Off하고, 이를 위상 검출하여 설정된 방향으로 회전하는지 체크할 수 있고, 출력전압 전류 값을 MCU내부에 a/d컨버터를 통해 전압, 전류를 피드백한 위상제어 신호를 이용하여 FET를 드라이브함으로써, 모터위상에 구동펄스의 위치를 감지할 수 있는 PWM(PULSE WIDTH MODUIATION)방식의 모터이다.

상술한 본 발명에 의하면, 내부에 회전자를 수용하도록 원통형의 보빈을 구성하되, 그 외주연을 따라 60°간격으로 종단에 코일행거를 구성한 코일디바이더를 구성하고, 상기 보빈의 외주연에 상기 보빈의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하고, 코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗ,ⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일과, 코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일과, 코일을 4 번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일로 권선하여, 상기 1차,2차,3차코일 서로 중첩되도록 구성하고, 상기 코일디바이더에 다수개의 링코어를 끼워 코어로 구성한 스테이터를 구성함으로써, 회전자에 최대한 편심을 주지않도록 하여 발렌싱이 좋아져 회전자의 떨림현상이 최대한 방지되어 회전이 고르고 안정적이 되고, 보빈의 공간적 제약이 없어 빠른 속도로 권선이 가능하며, 정교한 권선 정열이 이루어질 뿐만 아니라, 모터 내의 공간을 효율적으로 활용할 수 있으므로 권선량이 증가되어 코깅 토크 현상을 감소시키는 등의 모터의 특성을 향상시키는 동시에 스테이터 제작을 용이하게 하고 제작비를 절감시키며, 비교적 7.8N.cm의 큰토크를 얻을 수 있고, 브러쉬를 구성하지 않음으로 모터를 반영구적으로 사용가능하며, 가변속 제어가 용이한 신규하고도 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 핸드피스(handpiece)용 모터를 구성함에 있어서,

   스핀들(11)의 외주연 중간에 원통형 자석(12)을 구성하고, 상기 자석(12)이 이탈하지 않도록 하고, 회전자의 원심발란스를 잡아주는 자석의 전,후방에 발란스링(13)을 구성한 회전자(10)와; 상기 회전자(10)를 내부에 수용하도록 원통형의 보빈(30)을 구성하되, 그 외주연을 따라 60°간격으로 종단에 코일행거(31ⓐ)를 구성한 코일디바이더(31)를 6개 구성하고, 상기 보빈(30)의 종단에는 전원선(100)과 연결하는 1번에서 4번단자핀(40)을 구성하며, 상기 보빈(30)의 외주연에 1차,2차,3차코일(50a,50b,50c)을 서로 중첩되도록 권선하여 구성하고, 상기 코일디바이더(31)에 다수개의 링코어(32)를 끼워 코어로 구성한 스테이터(20);를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 핸드피스용 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈(30)의 외주연에 구성된 6개 코일디바이더(31)에 각각 ⓐ점에서 ⓛ점까지 지정하고,

   코일을 1번단자핀에서 ⓐ,ⓑ,ⓕ,ⓔ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓚ,ⓛ,ⓗⓗ,ⓖⓖ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번단자핀에 코일을 연결하는 1차코일(50a)과;

   코일을 2번단자핀에서 ⓘ,ⓙ,ⓑ,ⓐ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓖ,ⓗ,ⓓ,ⓒⓒ 점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 2차코일(50b)과;

   코일을 4번단자핀에서 ⓔ,ⓕ,ⓙ,ⓘ점을 거쳐 9회 권선한 다음 ⓒ,ⓓ,ⓛ,ⓚ점을 거쳐 9회 권선한 후 3번 단자핀에 코일을 연결하는 3차코일(50c);로 권선함을 특징으로 하는 핸드피스 모터.

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