KR100231819B1

KR100231819B1 - Linear motor

Info

Publication number: KR100231819B1
Application number: KR1019940040635A
Authority: KR
Inventors: 조성화
Original assignee: 유무성; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1994-12-31
Filing date: 1994-12-31
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR960027189A

Abstract

본 발명은 리니어모터에 관하여 개시한 것이다.The present invention relates to a linear motor.

본 발명에 따른 리니어모터는 고정자와 가동자를 포함하여 이루어진 리니어모터에 있어서, 상기 가동자는 2개의 영구자석이 각각 상기 고정자에 대해 나란하게 배치되고, 상기 각 영구자석의 일측에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어가 결합되는 동시에 상기 각 영구자석의 타측에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어가 대칭적으로 결합하여 이루어지는 구조로 개량함으로써 단위면적당 자속밀도를 증가시켜 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있도록 한 것이다.The linear motor according to the present invention includes a stator and a mover, wherein the mover has two permanent magnets arranged side by side with respect to the stator, and a coil is formed on one side of each permanent magnet to form four poles. The magnetic flux density per unit area is increased by improving the structure in which the coiled 4-pole second core cores are symmetrically coupled so that the wound first core cores are coupled to each other and form the same module on the other side of each permanent magnet. It is intended to improve performance and reduce weight.

Description

Linear motor

제1도는 종래 리니어모터의 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional linear motor.

제2도는 종래 리니어모터의 다른 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional linear motor.

제3도는 종래 리니어모터의 가동자 구조의 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a mover structure of a conventional linear motor.

제4도는 종래 리니어모터의 가동자 구조의 다른 예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the mover structure of a conventional linear motor.

제5도는 본 발명에 따른 리니어모터를 나타내 보인 개략적 단면구성도.5 is a schematic cross-sectional view showing a linear motor according to the present invention.

제6도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.6 is a view showing a correlation between the stator and the mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG.

제7도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.7 is a view showing a correlation between the stator and the mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG.

제8도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.8 is a view showing a correlation between the stator and the mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG.

제9도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.FIG. 9 is a view showing a correlation between a stator and a mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 고정자 11 : 가동자10: stator 11: mover

11a : 인덕터 11b : 영구자석11a: Inductor 11b: Permanent Magnet

20 : U형 고정자 21 : 가동자20: U type stator 21: Movable

21a, 21b : 영구자석 21c : 인덕터21a, 21b: permanent magnet 21c: inductor

31 : 가동자 31a, 31b : 철심코어31: mover 31a, 31b: iron core

31c , 31d : 영구자석 50 : 고정자31c, 31d: permanent magnet 50: stator

51 : 가동자 52, 53 : 고정자51: mover 52, 53: stator

54 : 제1철심코어 55 : 제2철심코어54: first core core 55: second core core

본 발명은 리니어모터(linear motor)에 관한 것으로서, 특히 가동자의 구조를 개량하여 단위면적당 자속밀도를 증가시킴으로써 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있는 리니어모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor, and more particularly, to a linear motor capable of improving performance and miniaturization by improving the structure of the mover to increase the magnetic flux density per unit area.

리니어모터는 직선운동을 하는 전동기로서, 그 원리는 유도전등기와 동일하다. 즉, 유도전동기가 교류전원에 접속되면 고정자 권선에는 회전자계가 생겨, 회전자에 전류가 유도되어 회전토오크가 생긴다는 것은 잘 알려져 있다.Linear motors are linear motors, the principle of which is the same as induction lamps. That is, it is well known that when an induction motor is connected to an AC power source, a stator winding generates a rotor field, and a current is induced in the rotor to generate a torque.

이와 같이 리니어모터는 회전자에 상당하는 부분을 고정하여 레일로 삼고 권선한 철심이 움직이도록 한 것으로, 직선운동이 직접 간단하게 얻어지고, 회전운동에서 직선운동으로 변화시켜 주는 장치가 필요하지 않으므로 손실이 적은 등의 특징으로 인하여 커튼 레일용이라든가 도어 개폐용에 많이 사용되고 있다.In this way, the linear motor is fixed to a part corresponding to the rotor so that the coiled and wound iron core moves, and the linear motion is simply obtained directly, and the device does not need a device that changes from the rotational motion to the linear motion. Due to its features, such as a small number, it is widely used for curtain rails and door opening and closing.

제1도 내지 제4도에 종래의 리니어모터에 대한 예들을 개략적으로 도시하였다.1 to 4 schematically show examples of a conventional linear motor.

제1도에 그 단면구성을 나타내 보인 종래의 리니어모터는 블록형 고정자(10)의 일측에 배치되는 가동자(11)의 상부에 영구자석과 코어에 코일을 권선한 인덕터(11a)를 장착하여 추진력을 얻고, 측면에 영구자석(11b)을 장착하여 지지하는 방식으로 가동자(11) 측면의 영구자석(11b) 흡인력을 이용하는 구조로 이루어진다.The conventional linear motor showing the cross-sectional configuration in FIG. 1 is equipped with an inductor 11a wound around a permanent magnet and a core on an upper part of the movable element 11 disposed on one side of the block type stator 10. The propulsion force is obtained, and the permanent magnet 11b is mounted on the side to support the permanent magnet 11b on the side of the mover 11.

제2도는 종래 리니어모터의 다른 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도로서, U형 고정자(20)의 가이드면을 이루는 오목부 내에 가동자(21)가 설치되며, 가동자(21)의 양측에 영구자석(21a)(21b)을 이용하여 가이드면을 지지하고, 가동자(21)의 하부에 영구자석과 코어에 코일을 권선한 인덕터(21c)를 장착하여 영구자석과 코일의 자속 쇄교에 의한 자기흡인력을 이용하여 가동자가 주행할 수 있는 구조를 이루고 있다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional linear motor, in which a movable member 21 is installed in a recess forming a guide surface of a U-shaped stator 20, and permanently disposed at both sides of the movable 21. FIG. The guide surface is supported by the magnets 21a and 21b, and the inductor 21c, which is wound around the permanent magnet and the core, is mounted on the lower part of the movable member 21, and the magnet is formed by the magnetic flux linkage between the permanent magnet and the coil. The suction force is used to achieve a structure in which the mover can run.

그리고, 제3도에 도시된 종래의 리니어모터는 가동자(31)를 이루고 있는 2개의 철심코어(31a)(31b)의 상부에 각각 영구자석(31c)(31d)을 결합하여 2극당 한쌍의 코일을 권한 구조를 이루며, 제4도에 도시된 종래 리니어모터의 경우는 2개의 철심코어(31a)(31b) 사이에 1개의 영구자석(31c)을 배치하고, 상기 철심코어(31a)(31b)에 코일을 세로로 권선한 구조를 이루고 있다.In addition, the conventional linear motor shown in FIG. 3 combines permanent magnets 31c and 31d on top of two iron core cores 31a and 31b constituting the movable element 31, respectively. In the case of the conventional linear motor shown in FIG. 4, one permanent magnet 31c is disposed between two iron core cores 31a and 31b, and the iron core cores 31a and 31b. ), The coil is vertically wound.

상기한 바와 같은 구조를 가지는 종래의 리니어모터는 4개의 자극이 병렬적으로 연결되어 여자모드에 따라 한 펄스당 1/4피치만큼 움직이며, 측면의 지지 및 주행을 영구자석의 자기흡인력을 이용하여 일정한 공극을 유지하면서 행하는데, 코어와의 연결자로가 없어서 모터의 힘에는 영향을 주지 못하는 단점이 있다.In the conventional linear motor having the structure as described above, the four magnetic poles are connected in parallel and move by 1/4 pitch per pulse according to the excitation mode. While maintaining a constant void, there is a disadvantage that there is no connector with the core does not affect the power of the motor.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 리니어모터가 가지는 단점을 감안하여 이를 개선코자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가동자의 구조를 개량하여 단면구성도 자속밀도를 증가시킴으로써 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있는 리니어모터를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created in view of the disadvantages of the conventional linear motor as described above to improve it, the object of the present invention by improving the structure of the mover by increasing the magnetic flux density of the cross-sectional configuration to improve the performance and compact weight It is to provide a linear motor that can be planned.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 리니어모터는, 고정자와 가동자를 포함하여 이루어진 리니어모터에 있어서, 상기 가동자는 2개의 영구자석이 각각 상기 고정자에 대해 나란하게 배치되고, 상기 각 영구자석의 일측에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어가 결합되는 동시에 상기 각 영구자석의 타측에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어가 대칭적으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the linear motor according to the present invention includes a stator and a mover, wherein the mover includes two permanent magnets arranged side by side with respect to the stator. At one side, the first core core wound with coils to form four poles is coupled, and at the same time, the second core core with four poles wound with coils is symmetrically coupled to form the same module on the other side of each permanent magnet. do.

상기 본 발명에 의한 리니어모터에 있어서, 특히 상기 2개의 영구자석은 서로 자극이 상반되게 배치되어 있는 것이 바람직하며, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 상호 역방향으로 코일이 권선되어 4종류의 전류 모드를 가지도록 된 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 동일한 방향으로 전류가 인가되는 것이 바람직하다.In the linear motor according to the present invention, in particular, the two permanent magnets are preferably arranged with mutually opposite magnetic poles, and the first iron core and the second iron core core are coiled in opposite directions to each other. It is desirable to have a current mode of. In addition, the first iron core and the second core core is preferably applied with a current in the same direction.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 리니어모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the linear motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제5도는 본 발명에 따른 리니어모터를 나타내 보인 개략적 단면구성도로서, 이를 참조하면 본 발명에 의한 리니어모터는 고정자(50)와 이에 대응하도록 배치된 가동자(51)를 포함하고, 상기 가동자(51)는 상기 고정자(50)에 대해 나란하게 배치되는 2개의 영구자석(52)(53)을 구비하며, 상기 각 영구자석(52)(53)의 일측 즉, 하부에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어(54)가 결합되어 있다. 이와 동시에, 상기 각 영구자석(52)(53)의 타측 즉, 상부에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어(55)가 상기 제1철심코어(54)와 대칭적으로 결합된 구조를 이루고 있다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a linear motor according to the present invention. Referring to this, the linear motor according to the present invention includes a stator 50 and a mover 51 disposed to correspond thereto. 51 includes two permanent magnets 52 and 53 arranged side by side with respect to the stator 50, and one side of each of the permanent magnets 52 and 53, i.e., a coil to form four poles at the bottom thereof. The wound first core core 54 is coupled. At the same time, the second pole core 55 of the 4-pole coil wound around the other side of the permanent magnets 52 and 53, that is, the upper side thereof, is symmetrical with the first core core 54. It is a combined structure.

한편, 상기 2개의 영구자석(52)(53)은 도시된 바와 같이 서로 자극이 상반되게 배치되며, 상기 제1철심코어(54)와 상기 제2철심코어(55)에는 도시된 바와 같이 A코일과 B코일이 상호 역방향으로 권선되어 있어 4종류의 전류 모드를 가지도록 되어 있다.On the other hand, the two permanent magnets 52, 53 are arranged opposite to each other as shown in the magnetic pole, the first core core 54 and the second core core 55 as shown in the A coil And B coils are wound in opposite directions to have four types of current modes.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 의한 리니어모터는 상기 제1철심코어(54)와 상기 제2철심코어(55)에 동일한 방향으로 전류를 인가하도록 되어 있고, 각 철심코어에 도전되는 자속은 대칭형 모듈을 이루는 경우에 비하여 2배가 된다.In the linear motor according to the present invention having such a structure, a current is applied to the first iron core core 54 and the second iron core core 55 in the same direction, and the magnetic flux that is conductive to each iron core core is a symmetrical module. It is doubled as compared to the case of forming.

그리고, 상기 본 발명에 의한 리니어모터에 4종류의 전류모드로 코일에 반복전류를 흐르게 함으로써 4개의 자극에 감긴 코일에 의해 발생된 자속과 영구자석의 자속이 더해지거나 상쇄되어, 자속이 더해진 자극이 점차 이동하여 각각의 여자모드에 가동자치와 고정자치의 안정한 위치로 향하여 가동자가 이동하게 된다. 이와 같은 상태를 제6도 내지 제9도에 개략적으로 나타내 보였다.In addition, the magnetic flux generated by the coil wound around the four magnetic poles and the magnetic flux of the permanent magnet are added or canceled by causing the linear motor to flow the repetitive current through the coil in four types of current modes. The mover moves gradually toward the stable position of the movable autonomy and the fixed autonomous in each excitation mode. Such a state is shown schematically in FIGS. 6 to 9.

제6도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로서, A코일에 양의 여자전류를 흐르게 하면 1극은 가산되어 안정하게 되고, 2극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 3극과 4극은 자기적 균형을 이루게 된다.FIG. 6 is a diagram showing the correlation between the stator and the mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG. 5, and a positive pole current flows through the A coil. Are added and stabilized, the two poles cancel each other out and the magnetic flux becomes zero, and the three poles and the four poles are in magnetic balance.

제7도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로, B코일에 양의 여자전류를 흐르게 하면 4극은 가산되어 안정하게 되고, 3극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 1극과 2극은 자기적 균형을 이루게 된다.FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the stator and the mover when a positive excitation current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG. 5; FIG. Are added and stabilized, and the three poles cancel each other out so that the magnetic flux becomes zero, and the first and second poles are in magnetic balance.

제8도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로, A코일에 음의 여자전류를 흐르게 하면 2극은 가산되어 안정하게 되고, 1극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 3극과 4극은 자기적 균형을 이루게 된다.FIG. 8 is a diagram showing the correlation between the stator and the mover when a positive exciting current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG. Is added and stable, one pole cancels each other and the magnetic flux becomes zero, and the three poles and four poles are in magnetic balance.

제9도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로서, B코일에 음의 여자전류를 흐르게 하면 3극은 가산되어 안정하게 되고, 4극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 1극과 2극은 자기적 균형을 이루게 된다.FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the stator and the mover when a positive exciting current is applied to the A coil of the linear motor of the present invention shown in FIG. Are added and stabilized, and the four poles cancel each other out so that the magnetic flux becomes zero, and the first and second poles are in magnetic balance.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어모터는 종래의 구조에 있어서 LM 가이드 또는 볼베어링과 같은 기계적 가이드방식이나 영구자석을 이용하여 가동자의 주행 안내를 하는 개별적인 구조로 인하여 자력을 제대로 활용하지는 못하였던 단점을, 가동자를 동일한 모듈을 대칭적으로 구비한 구조로 개량함으로써 가동자의 자력(magnetic force)을 대폭 강화시켜 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있도록 한 것이다. 또한, 종래에는 모터의 용량을 높이기 위해서는 그에 따른 모터의 본체를 변경하였으나, 본 발명에 의한 가동자의 구조를 이용하면 인턱터의 모듈변경만으로도 가능하게 된다.As described above, the linear motor according to the present invention did not properly utilize magnetic force due to a mechanical structure such as an LM guide or a ball bearing or a separate structure for guiding the moving of the mover using a permanent magnet in the conventional structure. The disadvantage is that by improving the mover to a structure having the same module symmetrically, the magnetic force of the mover can be greatly strengthened, thereby improving performance and miniaturization. In addition, in the related art, in order to increase the capacity of the motor, the main body of the motor is changed accordingly, but using the structure of the mover according to the present invention, it is possible to change the module of the inductor alone.

Claims

In a linear motor including a stator and a mover, the mover includes two permanent magnets arranged side by side with respect to the stator, and a first iron core core wound with coils to form four poles on one side of each permanent magnet. And a four-pole second core core wound with coils symmetrically coupled to each other to form the same module on the other side of each permanent magnet.

The linear motor according to claim 1, wherein the two permanent magnets are arranged opposite to each other.

The linear motor according to claim 1, wherein the first core core and the second core core are wound in opposite directions to have four types of current modes.

The linear motor of claim 1 or 3, wherein a current is applied to the first core core and the second core core in the same direction.