KR0152892B1

KR0152892B1 - 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조

Info

Publication number: KR0152892B1
Application number: KR1019950002538A
Authority: KR
Inventors: 이진기
Original assignee: 이희종; 엘지산전주식회사
Priority date: 1995-02-11
Filing date: 1995-02-11
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR960032848A

Abstract

본 발명은 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조에 관한 것으로, 수개의 치철심군 및 계철철심군을 교대로 적층하고, 상기 치철심군의 사이 및 계철철심군의 내측에 코일을 결합하며, 상기 치철심군 및 계철철심군에 수개의 관통철심을 관통하여 구성함으로써 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점과 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점만을 살려 추력 및 효율을 증대시키며, 또한 조립성의 향상으로 대량 생산을 가능하게 하도록 한 것이다.

Description

원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조

제1도는 종래 기술에 의한 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 이미지(image)화하여 보인 사시도.

제2도는 종래 기술에 의한 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 보인 평면도.

제3도는 종래 기술에 의한 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 결합구조를 보인 반단면도.

제4도는 종래 기술에 의한 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 구성하는 해철심의 평면도.

제5도는 종래 기술에 의한 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 구성하는 배면철심의 평면도.

제6도는 본 발명에 의한 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 이미지(image)화하여 보인 사시도.

제7도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 보인 부분 분해 사시도.

제8도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 구성을 보인 것으로,

(a)는 치철심의 평면도.

(b)는 계철철심의 평면도.

제9도의 (a) 및 (b)는 제8도 (a) 및 (b)의 다른 실시예를 각각 보인 평면도.

제10도의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 구성하는 관통철심을 보인 것으로,

(a)는 단일형 관통철심의 사시도.

(b)는 적층형 관통철심의 사시도.

제11도의 (a) 및 (b)는 제10도 (a) 및 (b)의 다른 실시예를 각각 보인 사시도.

제12도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 구성하는 코일 지지용 바를 보인 사시도.

제13도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 구성하는 코일의 사시도.

제14도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조를 보인 부분 반종단면도.

제15도는 본 발명에 의한 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 이미지(image)화하여 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 지철심군 24',34' : 철심공

25 : 고정홈 26 : 코일 지지용 바

30 : 계철철심군 40 : 코일

50 : 관통철심 51,51' : 단일형 관통철심

52,52' : 단위 철심 53,53' : 적층형 관통철심

54 : 나사체결공 60 : 커버

61 : 나사삽입공 62 : 고정나사

63 : 결합홈 64 : 결합턱

본 발명은 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자(STATOR) 구조에 관한 것으로, 특히 추력 및 효율의 증대와, 조립성의 향상으로 대량 생산에 적당하도록 한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조에 관한 것이다.

통상적으로 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는 『빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자』와, 『도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자』로 크게 구분할 수 있는 바, 그 각각의 경우를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 전형적인 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 이미지(image)화하여 보인 사시도로서, 빗장 형태로 전기강판 재질의 철심(1')을 2차측 가동자(2)의 이동 방향과 동일한 방향으로 원주상 등분할하는 적층구조로 적층하여 철심군(1)을 형성하고, 제2도에 도시한 바와 같이, 상기 철심군(1)을 여러개 형성하여 원주상 서로 동심원을 이루도록 배치한 구조로 되어 있다.

도면중 제1도의 점선부위는 자속 경로를 보인 것이며, 3은 코일을 보인 것이다.

이와 같은 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는, 제1도에 도시한 바와 같이, 자속의 경로를 빗장 형태 철심군(1)의 배치 방향과 일치하도록 하여 추력 및 효율의 향상을 꾀하려 하였으나, 실질적으로 여러개의 철심군(1)을 원주상 서로 동심원을 이루도록 배치하기 위한 철심군(1)의 가공 및 제작이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 원통형 리니어 모터의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소인 공극(air gap) 부분에서의 동심도가 약화될 소지가 충분하고, 또한 철심군(1)이 코일(3)의 전체면을 이용하지 못하는 구조로서, 결국 추력 및 효율의 향상에는 한계가 있는 것이었다.

상기한 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 단점을 해소하기 위하여 최근에 1차측 철심을 빗장 형태로 적층하지 않고 2차측과 직교하는 방향으로 적층하는 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자가 알려지고 있다.

제3도는 전형적인 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자를 보인 반단면도로서, 그 조립 과정을 설명하면, 먼저 해철심(11)을 원통형 리니어 모터의 치폭만큼 소정의 갯수로 적층하고, 그 위에 코일(12) 및 원형 또는 단면 형상의 피스(13)를 조립하는 과정을 원통형 리니어 모터의 크기만큼 교대로 반복하여, 원형상으로 조립된 코일(12), 피스(13), 및 해철심(11)의 외주면에 배면철심(14)를 적층한 후, 원통상의 프레임(15)을 끼우고, 상기 프레임(15)에 양도전성 도체(16)가 조립된 커버(17)를 볼트 등의 통상적인 고정수단에 의하여 고정함으로써 1차측 고정자(10)의 조립을 완료하게 된다.

도면중 미설명 부호 18은 2차측 가동자를 보인 것이다.

상기 해철심(11)은, 제4도에 도시한 바와 같이, 전기장판 재질의 도우너 형태로서, 반경 방향에 연장하여 내부면에서 외부면에 달하도록 다수개의 슬릿(11a)과, 외부면에서 내부면으로 달하도록 다수개의 슬릿(11b)이 교대로 형성되어 있다.

상기 피스(13)는, 코일(12)을 지지하기 위하여 코일(12)의 내주면에 결합되며, 저자속밀도를 가지는 재료로 형성되어 있다.

상기 양전도성 도체(16)는, 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자(10)와 2차측 가동자(18)의 사이에 소정의 공극을 유지하기 위한 것으로서, 예를 들어, 구리 등의 비자성체로 형성되어 있다. 통상적으로 양도전성도체(16) 이외에도 1차측 고정자(10)와 2차측 가동자(18)의 사이에 소정의 공극을 유지하기 위하여 롤러를 이용한 공극 유지장치가 설치되어 있으나, 여러 가지 원인에 의하여 그 공극 유지장치가 파손되었을 경우, 1차측 고정자(10)와 2차측 가동자(18)가 접촉하게 됨으로써 1차측 고정자(10) 및 2차측 가동자(18)가 소손된다. 상기 양도전성 도체(16)는 최악의 경우, 1차측 고정자(10) 및 2차측 가동자(18)의 사이에서 최소의 공극을 유지하여 1차측 고정자(10) 및 2차측 가동자(18)가 접촉되어 소손되는 현상을 방지함으로써 1차측 고정자(10) 및 2차측 가동자(18)을 보호하는 역할을 하는 것이다.

이와 같은 일반적인 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는, 코일(12)에 교류전원이 인가되면, 해철심(11), 배면철심(14), 및 프레임(15)에 자속이 발생되고, 2차측 가동자(18)에 와전류가 흘러 공극부의 주자속과 2차측 가동자(18)의 와전류에 의하여 추력이 발생된다. 이 경우, 코일(12)에 교류전류가 흐르고 배면철심(14) 및 해철심(11)에도 와전류가 발생된다. 이 와전류는 철손으로 작용하게 되지만 해철심(11)의 슬릿(11a)(11b)에 의하여 손실이 저감되며, 원통형 리니어 모터는 추력을 발생하여 2차측 가동자(18)가 1차측 고정자(10)의 직각 방향으로 이동하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자에 있어서는, 1차측 철심을 2차측과 직교하는 방향으로 적층하여 빗장 형태의 원통형 모터의 1차측 고정자보다 가동 및 제작을 용이하게 하는 잇점이 있으나, 제6도의 철심 적층구조를 이미지화한 도면과 같이, 철심(I)이 2차측 가동자(18)에 대하여 직교하는 방향으로 적층된 구조로서, 그 철심(I)의 적층면 사이의 공극으로 인하여 자기 저항이 증가하게 됨으로써 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자에 비하여 추력 및 효율이 저하되는 것이었다.

또한, 해철심(11), 피스(13), 및 배면철심(14) 등으로 1차측 철심구조를 형성하고, 그 1차측 철심구조를 다시 원통상의 프레임(15)과 커버(17)에 의하여 고정하여야 하고, 뿐만 아니라, 코일 지지용 피스(13)를 사용함에 있어서는, 조립 공정 도중에 피스(13)가 빈번하게 이탈되고, 코일(12)의 단부에 대한 처리가 갖추어지지 못하여 코일(12)를 정확하게 고정시키지 못하는 등, 전체적으로 조립성이 저하되어 대량 생산에는 부적당한 것이었다.

본 발명의 목적은 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점과 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점만을 살려 추력 및 효율을 증대시킴과 아울러, 조립성의 향상으로 대량 생산을 가능하도록 한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조를 제공하려는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 수개의 치철심군 및 계철철심군을 교대로 적층하고, 상기 치철심군의 사이 및 제철철심군의 내측에 코일을 결합하여, 상기 치철심군 및 계철철심군에 수개의 관통철심을 관통하여 구성한 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자구조가 제공된다.

상기 관통철심은, 단일형 관통철심, 또는 수개의 단위 철심이 적층된 적층형 관통철심으로 되어 있다.

상기 치철심군 및 계철철심군의 주연부에 각각 형성되는 수개의 철심공과, 그 철심공에 각각 결합되는 관통철심의 단면 형상이 동형으로 형성된다.

상기 치철심군의 내주연부에 수개의 고정홈이 각각 형성되고, 그 고정홈에 코일 지지용 바가 각각 결합된다.

상기 최상 및 최하측 치철심군의 상, 하부에 커버가 각각 고정된다.

상기 치철심군의 상, 하면으로 관통철심이 소정의 높이로 각각 돌출되고, 상기 커버의 하면 외주연부에 관통철심의 돌출량에 해당되는 높이로 수개의 결합턱이 형성되어, 그 결합턱의 양측면이 인접한 양 관통철심의 양측면에 접촉된 상태로 커버가 고정된다.

상기 관통철심의 단면에 나사체결공이 각각 형성되고, 상기 커버에 관통철심의 나사체결공과 연통되는 수개의 나사삽입공이 형성되어, 수개의 고정나사가 나사삽입공을 통하여 나사체결공에 체결된다.

이하, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제7도 내지 제15도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는, 수개의 단위 치철심(21) 및 단위 계철철심(31)이 적층됨과 아울러, 상, 하방향으로 교대로 적층되는 수개의 치철심군(20) 및 계철철심군(30)(제14도 및 제15도에 도시)과, 상기 치철심군(20)의 사이 및 계철철심군(30)의 내측에 지지되는 코일(40)과, 상기 치철심군(20) 및 계철철심군(30)의 주연부에 길이 방향으로 관통하는 수개의 관통철심(50)으로 구성되어 있다.

상기 단위 치철심(21)은, 제8도의 (a)에 도시한 바와 같이, 내경이 비교적 작게 형성되어 있고, 내부면에서 외부면에 달하는 수개의 슬릿(22) 및 외부면에서 내부면에 달하는 수개의 슬릿(23)이 형성되어 있으며, 외주연부에 방사상으로 90도의 각도를 두고 관통철심(50)이 지나는 수개의 철심공(24)이 형성되어 있다.

상기 단위 계철철심(31)은, 제8도의 (b)에 도시한 바와 같이, 내경이 비교적 크게 형성되어 있고, 내부면에서 외부면에 달하는 수개의 슬릿(22)이 형성되어 있고, 내부면에서 외부면에 달하는 수개의 슬릿(32)이 형성되어 있으며, 내부와 외부를 통하도록 개방한 코일 배출구(33)가 형성되어 있고, 외주연부에 방사상으로 90도의 각도를 두고 관통철심(50)이 지나는 수개의 철심공(34)이 형성되어 있다.

상기 철심공(34)은, 단면이 소정의 곡률을 갖는 원호상으로 형성되어 있다.

상기 관통철심(50)은, 제10도의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 단일형 관통철심(51)으로 형성하거나, 또는 수개의 단위 철심(52)에 적층된 적층형 관통철심(53)으로 구성할 수 있으며, 단위 치철심(21) 및 단위 계철철심(31)의 철심공(24)(34)과 형합되도록 단면이 소정의 곡률을 갖는 원호상으로 형성되어 있다.

한편, 제9도의 (a) 및 (b)는 단위 치철심(21) 및 단위 계철철심(31)의 다른 실시예를 보인 것으로, 철심공(24')(34')의 단면이 직사각형상으로 형성되어 있으며, 그 철심공(24')(34')으로 관통되는 관통철심(50)은, 제11도의 (a) 및 (b)에 도시한 다른 실시예와 같이, 단면이 직사각형인 단일형 관통철심(51')으로 형성되거나, 또는 수개의 단위 철심(52')이 적층되어 단면이 직사각형인 적층형 관통철심(53')으로 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는, 각각의 단위 치철심(21)의 내주연부에 쐐기 형상의 고정홈(25)이 수개소에 걸쳐 형성되어 있고, 그 고정홈(25)에 제12도에 도시한 바와 같은, 막대 형상의 쐐기형 코일 지지용 바(bar)(26)가 길이 방향으로 형합되어, 그 코일 지지용 바(26)에 의하여 코일(40)을 보다 안정하게 지지하도록 되어 있다.

또한, 제7도에 도시한 바와 같이, 최상 및 최하측 치철심군(20)의 상, 하면에 커버(60)가 고정되어 있다.(도면에서는 상, 하 대칭이므로 최상측 치철심군(20)에 고정되는 커버(60)만 도시하였음)

상기 커버(60)의 고정구조를 상세하게 설명하면, 최상 및 최하측의 치철심군(20)의 상면 및 하면으로 관통철심(50)이 소정의 높이로 각각 돌출되어 있고, 그 관통철심(50)의 단면에는 태핑(tapping) 작업에 의하여 나사체결공(54)이 각각 형성되어 있다.

상기 커버(60)의 주연부에는 관통철심(50)의 나사체결공(54)과 연통되는 수개의 나사삽입공(61)이 방사상으로 형성되어, 그 나사삽입공(61)을 통하여 삽입되는 고정나사(62)가 관통철심(50)의 나사체결공(54)에 각각 체결됨으로써 커버(60)를 고정하도록 되어 있다.

상기 커버(60)는, 하면의 외주연부에 관통철심(50)의 돌출량에 해당되는 깊이 및 높이로 결합홈(63) 및 결합턱(64)이 교대로 형성되어, 그 결합턱(64)의 양측면이 인접한 관통철심(50)의 양측면에 접촉되도록 함으로써 관통철심(50)을 견고하게 잡아주도록 되어 있다.

도면중 제15도의 미설명 부호 70은 2차측 가동자를 보인 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 조립 공정을 설명하기로 한다.

먼저, 1차측의 관통철심(50)과 코일 지지용 바(26)를 방사상으로 배치한 다음, 그 관통철심(50) 및 코일 지지용 바(26)에 수개의 슬릿(22)(23)이 형성된 수개의 단위 치철심(21)를 철심공(24) 및 고정홈(25)을 이용하여 적층하여, 원통형 리니어 모터의 치부분을 형성한 다음, 역시 관통철심(50) 및 코일 지지용 바(26)에 수개의 슬릿(32)이 형성된 수개의 단위 계철철심(31)을 철심공(34)를 적층하여, 원통형 리니어 모터의 슬롯부를 형성하며, 그 슬롯부위에 코일(40)을 결합하여 원통형 리니어 모터의 치와 슬롯부를 형성한다.

상기한 작업을 설계된 치와 슬롯의 갯수 만큼 반복하게 되면, 제7도 및 제14도에 도시한 바와 같이, 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 조립이 완료된다. 제14도는 치철심군(20), 계철철심군(30), 및 코일(40)의 단면 상태를 보인 것이다.

상기 코일(40)은 쐐기 모양의 코일 지지용 바(26)에 의하여 견고하게 고정되며, 치 끝단의 동심도가 우수하고 조립성 또한 양호해진다.

또한, 1차측 고정자의 기계적 결합력을 향상시키기 위하여 1차측 고정자가 조립된 상태에서 최상 및 최하측 치철심군(20)의 상, 하면으로 소정 높이 만큼 돌출되는 각 관통철심(50)의 나사체결공(54)에 커버(60)의 나사삽입공(61)을 각각 일치시킨 후, 그 나사삽입공(61)을 통하여 고정나사(62)를 삽입하여 관통철심(50)의 나사체결공(54)에 각각 체결함으로써 커버(60)를 고정하게 된다.

이때, 상기 커버(60)의 하면 외주연부에는 관통철심(50)의 돌출량에 해당되는 깊이 및 높이로 결합홈(63) 및 결합턱(64)이 교대로 형성되어 있으므로 그 결합턱(64)의 양측면이 인접한 관통철심(50)의 양측면에 접촉되어, 관통철심(50)을 보다 견고하게 잡아주게 된다.

이와 같이 조립이 완료된 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자는, 1차측 코일(40)에 교류 전원이 인가되면, 1차측 치철심(21) 및 계철철심(31)에 이동 자계가 형성되고, 그 이동 자계에 의하여 2차측 가동자(70)(제15도에 도시)에 와전류가 발생하여 추력이 발생되며, 따라서 2차측 가동자(70)가 1차측 고정자의 직각 방향으로 이동하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조는, 수개의 치철심군 및 계철철심군을 교대로 적층하고, 상기 치철심군의 사이 및 계철철심군의 내측에 코일을 결합하며, 상기 치철심군 및 계철철심군에 수개의 관통철심을 관통하여 구성함으로써 빗장 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점과 도우너 형태의 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자의 장점만을 살려 추력 및 효율을 증대시키며, 또한 조립성의 향상으로 대량 생산을 가능하게 하는 등의 효과가 있다.

Claims

소정부위에 수개의 철심공을 갖는 수개의 치철심군 및 계철철심군을 교대로 적층하고, 상기 치철심군의 사이 및 계철철심군의 내측에 코일을 결합하여, 상기 치철심군 및 계철철심군의 철심공에 수개의 관통철심을 관통하여 구성한 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제1항에 있어서, 상기 관통철심은, 단일형 관통철심인 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제1항에 있어서, 상기 관통철심은, 수개의 단위 철심이 적층된 적층형 관통철심인 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제1항에 있어서, 상기 치철심군 및 계철철심군의 주연부에 각각 형성되는 수개의 철심공과, 그 철심공에 각각 결합되는 관통철심의 단면 형상이 동형인 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제1항에 있어서, 상기 치철심군의 내주연부에 수개의 고정홈이 각각 형성되고, 그 고정홈에 코일 지지용 바가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제1항에 있어서, 상기 최상 및 최하측의 치철심군의 상, 하부에 커버가 각각 고정된 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제6항에 있어서, 상기 치철심군의 상, 하면으로 관통철심이 소정의 높이로 각각 돌출되고, 상기 커버의 하면 외주연부에 관통철심의 돌출량에 해당되는 높이로 수개의 결합턱이 형성되어, 그 결합턱의 양측면이 인접한 양 관통철심의 양측면에 접촉된 상태로 커버가 고정된 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.
제6항 및 제7항에 있어서, 상기 관통철심의 단면에 나사체결공이 각각 형성되고, 상기 커버에 관통철심의 나사체결공과 연통되는 수개의 나사삽입공이 형성되어, 수개의 고정나사가 나사삽입공을 통하여 나사체결공에 체결된 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 1차측 고정자 구조.