KR100299495B1 - 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가동자에 설치된 영구자석에서 발생되는 자속에 의해 고정자에 설치된 스위칭 회로의 오동작을 막기 위한 장치에 관한 것이다.

이를 구현하기 위한 본 발명은 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서, 복수의 영구자석을 장착한 가동자의 길이 방향의 일측면에 장착된 센싱 자석과, 고정자에 설치되어 센싱 자석에서 발생되는 자속을 감지하여 스위칭 회로를 개폐시켜 다수의 전기자 코일로 흐르는 전류를 단속시키는 다수의 홀 센서와, 센싱 자석의 일측단에 센싱 자석과 반대의 극성을 갖도록 설치되어 복수의 영구자석에서 발생되는 자속이 다수의 홀 센서로 이동되는 것을 방지하는 더미 센싱 자석으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치{System for Preventing Malfunction of Switching Circuit for Linear Motor}

본 발명은 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치에 관한 것으로, 특히 가동자에 설치된 영구자석에서 발생되는 자속 의해 고정자에 설치된 스위칭 회로의 오동작을 막기 위한 장치에 관한 것이다.

리니어 모터(linear motor)는 다이렉트(direct) 직선 운동을 하며, 물체의 이송을 정밀하게 제어하는 곳에 사용된다. 예를 들어 공작기계나 산업용 로봇과 같이 직선으로 물체를 정밀하게 이송시키기 위해 사용된다.

리니어 모터의 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 크게 고정자(1)와 가동자(2)로 구성된다. 고정자(1)에는 다수의 전기자 코일(3)이 고정자(1)의 길이 방향으로 다수 설치되며, 가동자(2)는 복수의 영구자석(4)이 다수의 전기자 코일(3)과 마주 대하도록 설치된다. 다수의 전기자 코일(3)과 마주 대하도록 설치된 복수의 영구자석(4)은 N극, S극으로 분리 설치된다.

상기 고정자(1)와 가동자(2)로 구성된 리니어 모터는 다수의 전기자 코일(3)에 전류가 흐르게 되면 플레밍 왼손의 법칙에 의해 추력이 발생되며, 이 추력에 의해 가동자(2)가 이동하게 된다. 가동자(2)를 이동시키는 추력을 발생시키기 위해 전기자 코일(3)로 흐르는 전류를 단속하게 된다. 이때 상기 전기자 코일(3)로 흐르는 전류는 고정자(1)에 장착된 다수의 홀 센서(Hall sensor)(6)에 의해 제어된다.

한편 상기 다수의 홀 센서(6)는 가동자(2)에 장착된 센싱(sensing) 자석(5)에서 발생된 자속을 감지하여 일정 전압을 출력하게 되며, 이 출력 전압이 전기자 코일(3)로 흐르는 전류를 단속하는 스위치(switching)(도시 않음)를 제어한다. 스위치의 개폐에 따라 전기자 코일(3)로 전류가 흐르게 되어 가동자(2)를 이동시키는 추력이 발생된다.

이러한 리니어 모터는 스위치의 개폐를 제어하기 위해 가동자(2)에 센싱 자석(5)을 장착하여 사용되나, 가동자(2)의 영구자석(4)에서 발생되는 자속이 강해 스위칭 회로의 오동작을 유발시키게 된다.

이를 방지하기 위해 종래에는 영구자석(4)에 추력에 관계없는 더미(dummy) 자석(도시 않음)을 가동자(2)의 양측에 장착하여 영구자석(4)에서 발생되는 자속에 의한 스위칭 회로(20)의 오동작을 방지하도록 하고 있다.

그런데 상기 홀 센서(6)의 오동작을 방지하기 위해 더미 자석을 사용하는 경우 가동자(2)의 무게가 증가되어 보다 높은 추력으로 리니어 모터가 설계 되어야 하는 문제점이 있었다.

이와같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 가동자에 장착된 센싱 자석에 가동자의 영구자석에서 발생되는 자속에 의한 스위칭 회로의 오동작를 방지하기 위한 장치를 부가한 스위칭 회로의 오동작 방지 장치를 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 리니어 모터의 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 리니어 모터의 평면도,

도 3은 본 발명에 의한 리니어 모터의 센싱 자석의 구성을 나타낸 평면도,

도 4는 본 발명에 의한 리니어 모터의 스위칭 회로의 구성을 나타낸 회로도,

도 5는 본 발명에 의한 리니어 모터의 센싱 자석의 실시예를 나타낸 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 고정자 2 : 가동자

3 : 전기자 코일 4 : 복수의 영구자석

5 : 센싱 자석 6 : 홀 센서

10 : 더미 센싱 자석 20 : 스위칭 회로

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서, 복수의 영구자석을 장착한 가동자의 길이 방향의 일측면에 장착된 센싱 자석과, 고정자에 설치되어 센싱 자석에서 발생되는 자속을 감지하여 스위칭 회로를 개폐시켜 다수의 전기자 코일로 흐르는 전류를 단속시키는 다수의 홀 센서와, 센싱 자석의 일측단에 센싱 자석과 반대의 극성을 갖도록 설치되어 복수의 영구자석에서 발생되는 자속이 다수의 홀 센서로 이동되는 것을 방지하는 더미 센싱자석으로 구성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지장치를 제공한다.

(실시예)

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 3은 본 발명에 의한 리니어 모터의 센싱 자석의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 리니어 모터의 스위칭 회로의 구성을 나타낸 회로도이다.

먼저 도 3 및 4에 도시된 바와같이, 복수의 영구자석(4)을 장착한 가동자(2)의 길이 방향의 일측면에 장착된 센싱 자석(5)과, 고정자(1; 도 1에 도시됨)에 설치되어 센싱 자석(5)에서 발생되는 자속을 감지하여 스위칭 회로(20)를 개폐시켜 다수의 전기자 코일(L1∼L6)로 흐르는 전류를 단속시키는 다수의 홀 센서(H1∼H6)와, 센싱 자석(5)의 일측단에 센싱 자석(5)과 센싱 자석과 반대의 극성을 갖도록 설치되어 복수의 영구자석(4)에서 발생되는 자속이 다수의 홀 센서(H1∼H6)로 이동되는 것을 방지하는 더미 센싱(dummy sensing) 자석(10)으로 구성된다.

본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 가동자(2)의 길이 방향으로 센싱 자석(5)이 설치되고, 상기 센싱 자석(5)의 극성은 S극이 가동자(2)의 내측을 향하며, N극이 고정자(2)에 설치된 다수의 홀 센서(H1∼H6)와 마주 대하도록 설치된다.

또한 상기 다수의 홀 센서(H1∼H6)와 마주 대하도록 설치된 센싱 자석(5)은자속이 발생되며, 이 자속을 다수의 홀 센서(H1∼H6)에서 감지하게 된다. 이때 다수의 홀 센서(H1∼H6)는 센싱 자속(5)에서 발생된 자속을 감지하면 일정 레벨(level)의 전압을 출력하게 되며, 이 출력 전압에 의해 스위칭 회로(20)의 다수의 스위치(SW1∼SW6)의 개폐를 제어하게 된다.

즉, 일정 레벨의 전압(V_H)을 공급받은 다수의 홀 센서(H1∼H6)는 전원(U, V, W)에 접속된 다수의 전기자 코일(L1∼L6)과 접속된 스위칭 회로(20)의 개폐를 제어하게 된다. 여기서 G_H는 홀 센서의 공통 접지선을 나타내며, G는 스위칭 회로(20)의 공통 접지선을 나타낸다.

보다 구체적으로 다수의 홀 센서(H1∼H6)를 구성하는 제 1 내지 제 6 홀 센서(H1∼H6) 중 제 6 홀 센서(H6)에서 자속이 감지되면 스위칭 회로(20)의 제 1 내지 제 6 스위치(SW1∼SW6) 중 제 6 스위치(SW6)가 닫히게 된다.

이어서 제 6 스위치(SW6)가 닫히면 전원(W)과 연결된 전기자 코일(L6)로 전류가 흐르게 되어 전기자 코일(L6)과 마주 대하는 영구자석(4)이 자속에 의해 추력이 발생되어 가동자(2)가 이동하게 된다. 이러한 연속적인 동작을 통해 가동자(2)는 추력을 받게 되어 고정자(1) 위를 직선 운동하게 된다.

이 경우 상기 고정자(1) 위를 직선 운동하는 가동자(2)에 설치된 복수의 영구자석(4)은 센싱 자석(5) 보다 크며 보다 강한 자속을 발생하게 된다. 이로 인해 복수의 영구자석(4)에서 발생된 자속이 다수의 홀 센서(H1∼H6)로 유입될 수 있으며, 이 결과 다수의 홀 센서(H1∼H6)에 의해 스위칭 회로(20)가 오동작을 하게 된다. 이를 방지하기 위해 영구자석(4)에서 발생된 자속의 흐름을 억제하기 위한 더미 센싱 자석(10)이 설치된다.

한편 상기 더미 센싱 자석(10)은 하나의 S극과 N극으로 이루어지며, 센싱 자석(5)의 일측단에 연장되어 설치된다.

상기 센싱 자석(5)의 일측단에 설치된 더미 센싱 자석(10)은 하나의 S극과 N극으로 자석이 적어도 하나 이상으로 이루어지며, 본 발명에서는 하나의 더미 센싱 자석(10)을 사용하였다.

상기 더미 센싱 자석(10)은 영구자석(4)에서 발생되는 자속을 방지하기 위해 센싱 자석(5)의 극성과 반대로 설치되어 영구자석에서 발생되는 자속의 이동 방향을 변경시키기 된다. 즉, 더미 센싱 자속(10)은 홀 소자(H1∼H6)와 마주 대하도록 설치됨으로 인해 영구자석(4)에서 발생된 자속이 홀 소자(H1∼H6)의 표면으로 이동되는 것을 방지하게 된다.

상기 홀 소자(H1∼H6)의 표면의 영구자석(4)의 자속이 이동되는 것을 방지하기 위해 더미 센싱 자속(10)은 영구자석(4)과 같은 극성으로 설치되어 홀 소자(H1∼H6)의 표면으로 이동되는 영구자석(4)의 자속을 차단하여 홀 소자(H1∼H6)의 오동작을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기 더미 센싱 자석(10)으로 홀 소자(H1∼H6)의 오동작을 방지함으로써 홀 소자(H1∼H6)에 의해 제어되는 스위칭 회로(20)의 다수의 스위치(SW1∼SW6)의 오동작을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 스위칭 회로(20)의 오동작을 방지하는 더미 센싱 자석(10)의 다른실시예는 도 5에서와 같다. 도 5는 본 발명에 의한 리니어 모터의 센싱 자석의 실시예를 나타낸 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 더미 센싱 자석(10a)은 센싱 자석(5)의 일측에 직각을 이루도록 설치된다. 즉, 가동자(2)에 설치된 영구자석(4)과 마주 대하도록 설치되며, 더미 센싱 자석(10a)의 극성을 영구자석(4)의 극성과 동일한 방향을 갖도록 설치된다.

이 경우 상기 더미 센싱 자석(10a)의 극성을 영구자석(4)의 극성과 동일한 방향으로 설치됨으로써 영구자석(4)의 자속이 홀 센서(H1∼H6)로 유입되는 것을 방지할 수 있어 스위칭 회로(20)의 오동작을 방지할 수 있게 된다. 즉, 영구자석(4)의 극성이 S, N극 순으로 설치되며, 더미 센서 자석(10a)의 극성은 N, S극으로 설치된다.

이와 같이 영구자석(4)과 더미 센싱 자석(10a)의 극성을 동일한 것이 마주 대하도록 설치함으로써 영구자석(4)에 의한 홀 소자(H1∼H6)의 오동작을 방지할 수 있어 스위칭 회로(20)의 오동작을 방지하게 된다.

이상에서 설명한바와 같이 본 발명은 더미 센싱 자석을 이용하여 가동자에 장착된 영구자석의 자속에 의한 스위칭 회로의 오동작을 방지할 수 있어 보다 경량의 가동자를 설계할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서,

   복수의 영구자석을 장착한 상기 가동자의 길이 방향의 일측면에 장착된 센싱 자석과;

   상기 고정자에 설치되어 상기 센싱 자석에서 발생되는 자속을 감지하여 스위칭 회로를 개폐시켜 다수의 전기자 코일로 흐르는 전류를 단속시키는 다수의 홀 센서과;

   상기 센싱 자석의 일측단에 센싱 자석과 반대의 극성을 갖도록 설치되어 상기 복수의 영구자석에서 발생되는 자속이 상기 다수의 홀 센서로 이동되는 것을 방지하는 더미 센싱(dummy sensing) 자석으로 구성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 더미 센싱 자석은 하나의 S극과 N극으로 자석이 적어도 하나 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 더미 센싱 자석은 상기 센싱 자석의 일측에 직각을 이루도록 설치되어 사용될 수 있음을 특징으로 하는 리니어 모터의 스위칭 회로 오동작 방지 장치.