KR100208483B1

KR100208483B1 - 원통형 리니어모터

Info

Publication number: KR100208483B1
Application number: KR1019960001821A
Authority: KR
Inventors: 이근호
Original assignee: 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1996-01-27
Publication date: 1999-07-15
Also published as: US5844332A; CN1162215A; CN1088939C; JPH09215309A; JP2955529B2; KR970060644A

Abstract

본 발명은 1차 철심과 1차 코일을 개선하여 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라 1차 코일에서의 열 발생량을 줄일 수 있는 원통형 리니어 모터(Cylindrical linear motor)에 관한 것이다. 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터는 소정 형상의 강판이 적층 형성되어 있는1차 치(1次齒(First tooth))와 상기 복수개의 1차 치가 소정 간격으로 체결되어 지지될 수 있도록 소정 형상으로 형성되어 있는 지지부재(支持部材(Supporting member))와, 상기 지지부재 및 1차 치에 권선되는 1차 코일(1次 Coil)과, 상기 1차 코일이 권선되어 있는 상기 1차 치에 결합될 수 있도록 소정 형상의 강판으로 적층 형성되어 상기 지지부재에 체결되는 요크(Yoke)와, 상기 요크와 1차 치를 구비하고 있는 1차 철심(1次鐵心(First iron core))의 내측에 위치하는 2차 철심(2次鐵心(Secondary iron core))으로 구성되어 있다.

Description

원통형 리니어 모터

제1도는 종래의 기술에 의한 1차 철심을 도시한 사시도.

제2도는 종래의 기술에 의한 1차 코일을 도시한 평면도.

제3도는 종래의 기술에 의한 원통형 리니어 모터를 도시한 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터를 도시한 단면도.

제5도의 (a)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치를 도시한 사시도.

제5도의 (b)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 지지 부재를 도시한 사시도.

제5도의 (c)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 요크를 도시한 사시도.

제6도는 본 발명에 의한 다른 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치와 요크를 도시한 사시도.

제7도는 본 발명에 의한 또 다른 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치와 요크를 도시한 사시도.

제8도의 (a) 내지 제8도의 (e)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 조립 과정을 도시한 조립 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30, 30', 30 : 1차 치 31 : 곡면부

32, 32', 32 : 결합부 33 : 돌출부

40 : 지지부재 41 : 파이프

42 : 체결아암 60, 60', 60 : 요크

61, 61', 61 : 대응 결합부 62 : 요입 결합부

50, 50', 50 : 1차 철심 70 : 1차 코일

100 : 원통형 리니어 모터

본 발명은 원통형 리니어 모터(Cylindrical linear motor)에 관한 것으로서, 특히, 1차 철심과 1차 코일을 개선하여 조립이 용이하게 될 뿐만 아니라 1차 코일에서의 열 발생량을 줄일 수 있는 원통형 리니어 모터(Cylindrical linear motor)에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터는 직선 운동을 필요로 하는 시스템에 이용되어 왔는데, 최근에는 그 적용 범위가 엘리베이터 시스템에까지 미치고 있다.

엘리베이터 등과 같은 산업용 시스템에 사용되는 원통형 리니어 모터(Cylindrical linear motor)는 1차측이 짧게 형성되어 있는 반면에 2차측은 모터가 주행해야 할 행정만큼 길게 깔린 구조로 되어 있다.

제1도는 종래 기술에 의한 1차 철심을 도시한 사시도이고, 제2도는 종래의 기술에 의한 1차 코일을 도시한 평면도이며, 제3도는 종래의 기술에 의한 원통형 리니어 모터를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 의한 원통형 리니어 모터(20)는 톱니 모양으로 가공된 복수개의 규소 강판이 적층 형성되어 있는 1차 철심(1)과, 상기 1차 철심(1次鐵心(First iron core))(1)에 삽입되는 1차 코일(1次 Coil)(8)과 상기 1차 철심(1)의 내측에 구비되는 2차 철심(2次鐵心(Secondary iron core)(9)으로 대별할 수 있다.

상기 1차 철심(1)은 상기 규소 강판을 적층하여 볼트(2)와 너트(11)로 체결하는 것으로, 요크(Yoke)(3)의 일측에는 복수개의 1차 치(1次齒(First tooth))(4)가 소정 간격으로 돌출 형성되어 있고, 상기 각각의 1차 치(4)사이에는 1차 코일(8)이 삽입될 수 있도록 슬롯(5)이 형성되어 있으며, 내측에는 2차 철심(9)이 위치할 수 있도록 요형상의 요 곡면부(6)가 형성되어 있고, 외측에는 철 형상의 철 곡면부(7)가 형성되어 있다.

상기 1차 코일(8)은 평각 동선을 원형으로 형성한 다음 절연지를 말아 바니쉬(塗科 (Varnish)) 처리한 것이며, 상기 2차 철심(9)은 강관이나 봉에 알루미늄 도체(10)를 씌운 구조이다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래의 기술에 의한 원통형 리니어 모터(20)의 조립 과정을 설명한다.

먼저, 복수개의 1차 철심(1)을 소정의 조립 위치에 고정한 다음, 1차 코일(8)을 1차 치(4)사이의 슬롯(5)에 삽입하여 권선하고, 1차 철심(1)의 내측에 2차 철심(9)을 삽입하여 조립을 완료한다.

이하, 상기와 같이 조립된 원통형 리니어 모터(20)의 작동 과정 및 문제점을 살펴보자.

1차 코일(8)에 전류가 인가되면 1차 철심(1)에 자속이 발생되는데, 이때 발생되는 자속은 시간이 지남에 따라 2차 철심(9)의 길이 방향으로 이동 자속을 발생시킨다.

이동 자속이 발생함에 따라 2차 철심(9)의 알루미늄 도체(10)에는 유도 기전력이 발생하고 와(渦) 전류가 2차 철심(9)의 원주 방향으로 흐르게 된다.

다시 말해서, 1차 코일(8)의 전류에 의해서 1차 철심(1)의 1차 치(4)에 발생된 자속은 강판 사이의 틈새를 통과하여 2차 철심(9)의 알루미늄 도체(10)에 유도 기전력을 유도시킨 다음, 2차 철심(9)을 통과하여 다시 강판 사이의 틈새를 통과하고 1차 치(4)를 통과하여 1차 철심(1)의 요크(3)를 돌아서 1차 치(4)를 통과한다.

상기 경로를 따라 흐르는 자속이 시간이 흐름에 따라 교번적으로 변함에 따라, 알루미늄 도체(10)에는 전압이 유도되어 전류가 흐르게 되고, 이 전류는 1차 측에서 발생되는 자속과의 관계에 의해 힘을 발생시킴으로써 2차 철심(9)은 직선 운동을 하게 된다.

그러나, 상기 1차 코일(8)을 1차 철심(1)에 삽입 설치시 1차 코일(8)과 1차 철심(1)사이에 마찰이 발생되어 코일이 손상되고, 이에 모터의 절연이 파괴되는 문제점이 있었다.

또한, 1차 코일(8)이 평각 동선으로 이루어져 있기 때문에 점적률(코일이 차지하는 면적당 실제 동선의 단면적이 비)이 상당이 낮아져 많은 권선을 하지 못하므로 1차 저항이 증가되어 과다한 열이 발생되어 모터를 소손시키고, 동선의 폭과 너비가 다양하지 못하기 때문에 슬롯(5) 폭이 제한되어 설계되는 문제점도 있었다.

또한, 큰 주력을 필요로 하는 리니어 모터를 제작하는 경우, 1차 철심(1)의 길이가 길어져야 하기 때문에 그에 따른 1차 치(4)의 가공이 용이하지 못하는 문제점이 있었고, 1차 치(4)의 길이 또한 증가되기 때문에 잘 휘어지는 문제점도 있었다.

본 발명은 1차 철심과 1차 코일을 개선하여 조립이 용이하게 될 뿐만 아니라 1차 코일에서의 열 발생량을 줄일 수 있는 원통형 리니어 모터(Cylindrical linear motor)를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

상기의 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 1차 철심과 2차 철심, 1차 철심에 권선되는 코일로 구성되는 원통형 리니어 모터에 있어서, 상기 1차 철심은 상기 코일의 권선 부분만큼의 간격을 두고 복수 매의 강판이 적층되어 있는 1차 치와 상기 1차 치에 대향된 단면을 가지도록 복수 매의 강판이 적층되어 있는 요크로 구성되며, 상기 1차 치와 요크가 지지되는 체결 아암을 가지는 지지부재를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터(100)는 1차 치(30)(1次齒(First tooth))와 요크(60)(Yoke)를 구비하고 있는 1차 철심(50)(1次鐵心(First iron core))과, 상기 1차 철심(50)이 체결되어 지지되는 지지 부재(40)(支持部材(Supporting member))와, 상기 1차 철심(50)에 권선되는 1차 코일(70)(1次 Coil)과, 상기 1차 철심(50)의 내측에 구비되어 있는 2차 철심(90)(2次鐵心(Secondary iron core))으로 大別 할 수 있다.

이하, 상기 각각의 구성 요소를 더욱 상세히 설명한다.

제5도의 (a)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 1차 치(30)는 복수개의 강판을 적층하여 다음과 같이 형성되어 있다.

일측에는 상기 2차 철심(90)의 외주연에 위치할 수 있도록 곡면부(31)(曲面部)가 요 곡면(凹曲面)형상으로 형성되어 있고, 타측에는 상기 요크(60)에 결합될 수 있도록 결합부(32)(結合部)가 형성되어 있으며, 상기 결합부(32)의 중앙에는 돌출부(33)(突出部)가 형성되어 있고, 상면에는 상기 지지부재(40)에 체결될 수 있도록 복수 개의 제1체결공(34)(第 1 締結孔)이 수직 방향으로 관통 형성되어 있다.

제5도의 (b)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통형 리니어 모터의 지지부재를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(40)는 다음과 같이 구성되어 있다.

소정 길이의 파이프(41)(Pipe)의 외주연에는 복수개의 체결 아암(42)(締結 Arm)이 직각을 이루어 소정 간격으로 돌출 형성되어 있고, 상기 체결 아암(42)에는 복수 개의 제2 체결공(43)(第 2 締結孔)이 형성되어 있다.

특히, 상기 파이프(41)는 상기 지지부재(40)의 체결 아암(42)과 1차 치(30)에 권선되어 있는 상기 1차 코일(70)에서 발생되는 열을 방열시키는 역할과 1차 코일(70)이 2차 철심(90)쪽으로 쏠리는 것을 방지하는 역할을 한다.

제5도의 (c)는 본 발명에 의한 일 실시예인 원통 리니어 모터의 요크를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 요크(60)는 복수개의 강판을 적층하여 다음과 같이 형성되어 있다.

일측에는 상기 1차 치(30)의 결합부(32)가 결합될 수 있도록 대응 결합부(61)(對應結合部)가 형성되어 있고, 상기 대응 결합부(61)의 내측에는 1차 치(30)의 돌출부(33)가 삽입 결합될 수 있도록 요입 결합부(62)(凹入結合部)가 횡 방향으로 형성되어 있으며, 상기 대응 결합부(61)에는 상기 지지부재(40)의 체결 아암(42)에 체결될 수 있도록 복수개의 제3 체결공(63)(第3 締結孔)이 형성되어 있다.

제6도는 본 발명에 의한 다른 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치와 요크를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 이하 설명하게 될 특정 사항을 제외하고는 일 실시예와 동일하다.

1차 치(30')의 결합부(32')는 평면(平面)으로 형성되어 있고, 요크(60')의 대응 결합부(61')는 상기 평면 형상의 1차 치(30')의 결합부(32')와 결합될 수 있도록 평면(平面)으로 형성되어 있다.

제7도는 본 발명에 의한 또 다른 실시예인 원통형 리니어 모터의 1차 치와 요크를 사시한 사시도로서, 도시된 바와 같이 이하 설명하게 될 특징 사항을 제외하고는 일 실시예와 동일하다.

1차 치(30)의 결합부(32)는 철 곡면(凸曲面)으로 형성되어 있고, 요크(60)의 대응 결합부(61)는 철 곡면(凸曲面) 형상의 1차 치(30)의 결합부(32)와 결합될 수 있도록 요 곡면(凹曲面)형상으로 형성되어 있다.

한편, 상기 각각의 1차 치(30,30',30) 및 요크(60,60',60)는 볼트(80)와 너트(81)에 의해 지지부재(40)에 체결되고, 상기 2차 철심(90)은 알루미늄 도체(91)가 씌워져 있는 봉 형상으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터(100)의 조립 과정을 제8도를 참조하여 살펴보자.

먼저, 한 개의 지지부재(40)에 직각으로 형성되어있는 복수 개의 체결 아암(42)에 볼트(80)와 너트(81)를 이용하여 1차 치(30)를 각각 체결한 다음, 또 한 개의 지지부재(40)에 복수개의 1차 치(30)를 조립하여 첫 번째 지지부재(40)와 두 번째 지지부재(40)에 조립되어 있는 각각의 1차 치(30)가 상호 대응되도록 한다.

이 후, 상호간에 연결되어 있지 않은 1차 치(30)사이에 새로운 지지부재(40)를 각각 삽입하여 1차 치(30)와 체결 아암(42)를 체결하면 내측에 2차 철심(90)이 삽입될 수 있는 상태가 된다.

이 후, 체결 아암(42)에 고정되어 있는 각각의 1차 치(30)와 1차 치(30)사이의 슬롯을 통해 1차 코일(70)을 권선 한 다음, 요크(60)를 지지부재(40)의 동일선상에 돌출 형성되어 있는 복수개의 1차 치(30)에 각각 삽입한다.

이때, 복수 개의 1차 치(30)는 요크(60)의 요입 결합부(62)에 삽입되어 있는 상태가 된다.

이 후, 각각의 요크(60)를 볼트(80)와 너트(81)를 이용하여 지지부재(40)의 각각의 체결아암에 체결하면, 1차 치(30), 지지부재(40), 요크(60)는 하나의 조립체를 이룬다.

이 후, 조립체의 내측에 2차 철심(90)을 삽입하면 조립은 완료된다.

상기 형태의 원통형 리니어 모터(100)의 작동 과정은 종래의 원통형 리니어 모터(20)와 동일하므로 생략하기로 하며, 특이 사항만을 기술하기로 한다.

상기 지지부재(40)의 파이프(41)는 권선되어 있는 1차 코일(70)이 1차 치(30)의 내측으로 쏠리는 것을 방지할 뿐만 아니라 1차 코일(70)과 공기와의 접촉 면적을 넓혀 주기 때문에 코일에서 발생되는 열이 원활하게 방열되게 하는 작용을 한다.

또한, 상기 파이프(41)는 체결 아암(42)에 체결되어 있는 1차 철심(50)을 지지하는 역할을 한다.

한편, 제6도 및 제7도에 도시된 형태의 1차 치(30',30)와 요크(60',60)는 상기 조립과정과 동일한 과정으로 조립되고, 단지 1차 치(30',30)와 요크(60',60)상호간에 평면 또는 곡면 결합관계를 이룬다는 점이 다를 뿐이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 1차 치를 지지부재(40)에 체결한 다음 1차 치의 외측에서 1차 코일(70)를 권선함으로써, 1차 코일(70)을 자유롭게 선택할 수 있는 이점이 있고, 권선시 발생되는 1차 코일(70)의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 1차 코일(70)이 지지부재(40)의 파이프(41)에 의해 2차 철심(90)과의 간격을 확보함으로써, 공기와 1차 코일(70)과의 접촉면적이 증가되어 1차 코일(70)에서 발생되는 열을 용이하게 방출시킬 수 있는 이점이 있다. 이에 제품의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 체결 아암(42)이 지지부재(40)의 파이프(41)에 지지되어 있기 때문에 체결 아암(42)의 증감을 용이하게 할 수 있는 이점이 있고, 또한, 슬롯의 폭을 조정할 수 있는 이점이 있다. 이에, 제품의 크기를 다양화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

1차 철심과 2차 철심, 1차 철심에 권선되는 코일로 구성되는 원통형 리니어 모터에 있어서, 상기 1차 철심은 상기 코일의 권선 부분만큼의 간격을 두고 복수 매의 강판이 적층되어 있는 1차 치와 상기 1차 치에 대향된 단면을 가지도록 복수 매의 강판이 적층되어 있는 요크로 구성되며, 상기 1차 치와 요크가 지지되는 체결 아암을 가지는 지지부재를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제1항에 있어서, 상기 1차 치는 상기 2차 철심의 외주연에 위치할 수 있도록 요 곡면 형상으로 형성되어 있는 곡면부와, 상기 요크에 결합될 수 있도록 소정 형상으로 형성되어 있는 결합부와, 상기 지지부재에 체결될 수 있도록 형성되어 있는 복수 개의 제1체결공으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제1항에 있어서, 상기 지지부재는 소정 길이의 파이프와, 상기 파이프의 외주연에 직각을 이루어 소정 간격으로 돌출 형성되어 있는 복수 개의 체결 아암과, 상기 각각의 체결 아암에 형성되어 있는 복수 개의 제2체결공으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제1항에 있어서, 상기 요크는 상기 1차 치의 결합부와 결합될 수 있도록 소정 형상으로 형성되어 있는 대응 결합부와 상기 지지부재의 체결 아암에 체결될 수 있도록 형성되어 있는 복수 개의 제3체결공으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제1항에 있어서, 상기 1차 치, 지지부재, 요크는 볼트와 너트에 의해 체결됨을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제2항에 있어서, 상기 1차 치의 결합부는 그 중앙에 돌출부가 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제2항에 있어서, 상기 1차 치의 결합부는 평면으로 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제2항에 있어서, 상기 1차 치의 결합부는 철 곡면으로 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제4항에 있어서, 상기 요크의 대응 결합부는 상기 1차 치의 돌출부가 삽입될 수 있도록 요입 결합부가 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제4항에 있어서, 상기 요크의 대응 결합부는 평면 형상의 1차 치의 결합부와 결합될 수 있도록 평면으로 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

제4항에 있어서, 상기 요크의 대응 결합부는 철 곡면 형상의 1차 치의 결합부와 결합할 수 있도록 요 곡면 형상으로 형성되어 있는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.