KR100311408B1 - Stator of linear motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부를 형성하고 상기 폴부에 연장하여 상기 가동자의 움직임 시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부를 형성하도록 구성하여 모터의 작동 중 고정자내에서 직선 왕복 운동하는 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시킴으로써 모터의 제어를 정확하게 이루어지도록 하여 모터 시스템을 안정적으로 운전할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a stator structure of a linear motor, and the present invention relates to a pole part which forms a pole when a current is applied to the winding coil to a stator into which a mover including a permanent magnet is inserted to be movable and a winding coil is inserted. Forming an extension to reduce the reluctance force acting on the permanent magnet during movement of the mover to form a repulsive force acting on the mover linearly reciprocating in the stator during operation of the motor. By reducing the motor control, the motor system can be operated stably.

Description

리니어 모터의 고정자 구조{STATOR OF LINEAR MOTOR}Stator structure of linear motor {STATOR OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 특히 모터의 작동시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a stator structure of a linear motor, and more particularly to a stator structure of a linear motor to minimize the reluctance force applied to the permanent magnet during operation of the motor.

일반적으로 리니어 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자속을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.In general, a linear motor is a planar shape of a magnetic flux of an ordinary motor having a three-dimensional structure, and a flat moving part moves linearly on a plane according to a change in flux formed on a fixed part of a plane. It is to be.

상기 리니어 모터의 일례로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 소정 형상으로 형성된 아우터 코어(10) 및 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되는 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다. 이하에서, 상기 권선 코일(30)이 아우터 코어(10)에 결합된 구성으로 서술한다.As an example of the linear motor, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the linear motor includes an outer core 10 formed in a predetermined shape and an inner core 20 inserted into the outer core 10 at predetermined intervals. The outer core 10 and the inner core configured to include a stator S, a winding coil 30 coupled to the outer core 10 or the inner core 20, and a permanent magnet 41. 20) comprising a mover 40 inserted therebetween. Hereinafter, the winding coil 30 will be described in a configuration coupled to the outer core 10.

상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 그 라미네이션 시트(11)가 적층되어 형성되는 아우터 코어(10)의 내주면에 상기 권선 코일(30)이 위치하는 개구홈(H)이 형성되고 그 개구홈(H)의 양측이 각각 폴(Pole)부(a)를이루게 된다.The outer core 10 is formed by laminating a lamination sheet 11 formed in a thin plate having a predetermined shape radially so as to form a cylindrical shape, and the outer core 10 formed by laminating the lamination sheet 11. An opening groove H in which the winding coil 30 is located is formed on an inner circumferential surface of the both sides, and both sides of the opening groove H form a pole part a.

상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(21)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어진다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10)의 개구홈(H)에 위치하게 된다.The inner core 20 is formed by laminating radially such that the lamination sheet 21 formed of a thin plate having a predetermined shape forms a cylindrical shape. The winding coil 30 is positioned in the opening groove H of the outer core 10.

상기 가동자(40)는 복수개의 영구자석 조각으로 이루어지며 상기 영구자석 조각은 원통형으로 형성된 영구자석 프레임(42)에 장착되어 고정자(S)인 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)사이에 삽입된다.The mover 40 is composed of a plurality of permanent magnet pieces and the permanent magnet pieces are mounted on the permanent magnet frame 42 formed in a cylindrical shape between the inner core 20 and the outer core 10 which are stators S. Is inserted.

상기 영구자석(41)의 길이는 폴부(a)의 길이와 개구홈(H)의 폭으로 결정되며 상기 영구자석(41)이 고가이므로 영구자석(42)의 사용량을 최소화하기 위하여 상기 개구홈(H)의 폭을 이루는 폴부(a)의 형상이 삼각 형태로 형성되고 그 단부가 극을 이루게 된다.The length of the permanent magnet 41 is determined by the length of the pole portion (a) and the width of the opening groove (H) and because the permanent magnet 41 is expensive, the opening groove (in order to minimize the use of the permanent magnet 42) The shape of the pole portion (a) constituting the width of H) is formed in a triangular shape and the end thereof becomes a pole.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 형성되는 플럭스(Flux)가 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)의 라미네이션 시트(11)(21)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)에 흐르는 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자장에 의한 상호작용에 의해 가동자(40)가 축 방향으로 직선 운동하게 된다.In the linear motor as described above, when a current flows through the winding coil 30, a flux formed around the winding coil 30 by the current is changed into a lamination sheet of the inner core 20 and the outer core 10. 11) flows while forming a closed loop along the 21 and the interaction by the magnetic field formed by the flux and the permanent magnet 41 flowing in the inner core 20 and the outer core 10. This causes the movable body 40 to linearly move in the axial direction.

이때, 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)이 직선 왕복 운동하는 거리는, 도 2에 도시한 바와 같이, 폴부(a)의 내측 단부와 외측 단부사이의 거리(L)가 되며 영구자석(41)의 단부가 폴부(a)의 내측 단부와 외측 단부사이를 직선 왕복 운동하게된다.At this time, the distance that the permanent magnet 41 constituting the mover 40 linearly reciprocates is the distance L between the inner end and the outer end of the pole portion a as shown in FIG. The end of the magnet 41 is linearly reciprocated between the inner end and the outer end of the pole portion a.

그러나 상기 리니어 모터는 영구자석(41)의 단부가 폴부(a)의 외측 단부에 접근하게 될 때 영구자석(41)이 폴부(a)를 벗어나려는 힘이 작용하게 되는데 이와 같은 힘을 리럭턴스 힘(Reluctance Force)이라 하며 그 리럭턴스 힘이 크게 작용하게 되면 리럭턴스 힘에 의해 모터의 제어가 정확하게 이루어지지 않게 되어 시스템의 안정 운전에 심각한 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.However, in the linear motor, when the end of the permanent magnet 41 approaches the outer end of the pole portion (a), the force acting for the permanent magnet 41 to move out of the pole portion (a) acts as a reluctance force. When the reluctance force is large and the control of the motor is not made precisely by the reluctance force, there is a problem that seriously affects the stable operation of the system.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 작동시 영구자석이 고정자를 벗어나려고 작용하는 리럭턴스 힘을 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 구조를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the problems described above is to provide a stator structure of a linear motor to minimize the reluctance force that the permanent magnet acts to escape the stator during operation of the motor.

도 1a,1b는 일반적인 리니어 모터의 일례를 도시한 정단면도 및 측면도,1A and 1B are a front sectional view and a side view showing an example of a general linear motor,

도 2는 상기 리니어 모터의 가동자의 움직임 상태를 도시한 부분 단면도,2 is a partial sectional view showing a moving state of a mover of the linear motor;

도 3은 상기 리니어 모터의 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 도시한 부분 단면도,3 is a partial cross-sectional view showing the reluctance force acting on the mover of the linear motor;

도 4는 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도,4 is a front sectional view of a linear motor provided with the linear motor stator structure of the present invention;

도 5는 본 발명의 리니어 모터의 작동상태를 부분적으로 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view partially showing an operating state of the linear motor of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols on the main parts of drawing

30 ; 권선 코일 40 ; 가동자30; Winding coil 40; Mover

41 ; 영구자석 a ; 폴부41; Permanent magnet a; Polbu

b ; 연장부 S ; 고정자b; Extension S; Stator

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부가 형성되고 상기 폴부에 연장되어 상기 가동자의 움직임시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부가 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, a movable part including a permanent magnet is inserted to be movable and a pole part is formed in the stator into which the winding coil is inserted to form a pole when a current is applied to the winding coil. A stator structure of a linear motor is provided which extends to the pawl to form an extension to reduce the reluctance force acting on the permanent magnet during movement of the mover.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the linear motor stator structure of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조의 일례가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 내부에 권선 코일(30)이 삽입되는 아우터 코어(10) 및 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되는 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다.4 illustrates a linear motor having an example of the linear motor stator structure according to the present invention. Referring to this, first, the linear motor includes an outer core 10 and a winding coil 30 inserted therein. A stator (S) composed of an inner core (20) inserted into the core (10) at predetermined intervals and a permanent magnet (41) is configured to include between the outer core (10) and the inner core (20). It is configured to include a mover 40 is inserted to enable a linear movement.

본 발명의 고정자 구조를 구성하는 상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 그 라미네이션 시트(11)가 적층되어 형성되는 아우터 코어(10)의 내주면에 상기 권선 코일(30)이 위치하는 개구홈(H)이 형성되고 그 개구홈(H)의 양측이 각각 폴부(a)를 이루게 된다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10)의 개구홈(H)에 위치하게 되며, 상기 아우터 코어(10)는 개구홈(H)에 위치하는 권선 코일(30)에 전류가 인가되면 그 인가되는 전류에 의해 권선 코일(30)의 주위에 형성되는 플럭스의 패스(Path)를 이루게 되고 상기 폴부(a)는 극을 이루게 된다.The outer core 10 constituting the stator structure of the present invention is formed by lamination sheets (Lamination sheet) formed of a thin plate of a predetermined shape radially laminated so as to form a cylindrical shape, lamination sheet 11 is laminated An opening groove H in which the winding coil 30 is located is formed on an inner circumferential surface of the outer core 10, and both sides of the opening groove H form a pole portion a. The winding coil 30 is located in the opening groove H of the outer core 10, and the outer core 10 is applied when a current is applied to the winding coil 30 located in the opening groove H. Due to the current, a path of the flux formed around the winding coil 30 is formed, and the pole part a forms a pole.

상기 폴부(a)는 개구홈(H)의 폭을 줄이기 위하여 삼각 형태로 형성된다. 그리고 상기 폴부(a)에 소정의 길이로 연장되어 상기 가동자(40)의 움직임시 영구자석(41)에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부(b)가 형성된다. 상기 연장부b(는) 폴부(a)의 외측 단부에 축 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되며 상기 폴부(a)와 연장부(b)의 길이를 합한 길이가 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)의 길이 보다 크게 형성됨이 바람직하다.The pawl portion (a) is formed in a triangular shape to reduce the width of the opening groove (H). And the extension portion (b) is formed to extend to the pole portion (a) to a predetermined length to reduce the reluctance force acting on the permanent magnet 41 during the movement of the mover (40). The extension part b is formed to have a predetermined length in the axial direction at the outer end of the pole part a, and the length of the sum of the lengths of the pole part a and the extension part b constitutes the mover 40. It is preferably formed larger than the length of the permanent magnet 41.

상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(21)가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 상기 아우터 코어(10)내부에 소정의 간격을 두고 삽입된다.The inner core 20 is formed by laminating a lamination sheet 21 formed in a thin plate having a predetermined shape radially so as to form a cylindrical shape, and is inserted into the outer core 10 at predetermined intervals.

상기 가동자(40)는 복수개의 영구자석 조각으로 이루어지며 상기 영구자석 조각은 원통형으로 형성된 영구자석 프레임(41)에 장착되어 고정자인 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)사이에 삽입된다.The mover 40 is composed of a plurality of permanent magnet pieces and the permanent magnet pieces are mounted on the permanent magnet frame 41 formed in a cylindrical shape and inserted between the inner core 20 and the outer core 10, which are stators.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operational effects of the linear motor stator structure of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 고정자 구조가 구비된 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스가 형성되고 그 플럭스는 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 흐르는 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자장의 상호 작용력에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 된다. 또한 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다. 이와 같은 과정에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)의 끝이 폴부(a)의 양끝을 오가며 직선 왕복 운동을 하는 행정 거리(Stroke)를 갖게 되며 이때 폴부(a)에 축 방향으로 연장된 연장부(b)가 형성됨으로써 상기 연장부(b)에 의해 영구자석(41)이 폴부(a)의 끝에 위치하게 될 때 폴부(a)의 끝을 벗어나려고 하는 리럭턴스 힘을 감소시켜 주게 된다.First, in the linear motor having the stator structure of the present invention, when a current flows in the winding coil 30, a flux is formed around the winding coil 30 by the current flowing in the winding coil 30, and the flux is the outer core. Flow along the inner core 20 and forming a closed loop, and by the interaction force of the magnetic flux formed by the flux flowing in the outer core 10 and the inner core 20 and the permanent magnet 41 The permanent magnet 41 receives the force in the axial direction so that the mover 40 linearly moves in the axial direction between the outer core 10 and the inner core 20. In addition, when the direction of the current applied to the winding coil 30 is alternately changed, the mover 40 is linearly reciprocated. In this process, as shown in Figure 5, the end of the permanent magnet 41 constituting the mover 40 has a stroke (Stroke) to perform a linear reciprocating movement between both ends of the pole portion (a) At this time, the extension portion (b) extending in the axial direction in the pole portion (a) is formed by the end of the pole portion (a) when the permanent magnet 41 is positioned at the end of the pole portion (a) by the extension portion (b) This reduces the reluctance force trying to escape.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터의 고정자 구조는 모터의 작동 중 고정자인 아우터 코어와 이너 코어사이에서 직선 왕복 운동하는 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키게 됨으로써 모터의 제어가 정확하게 이루어지게 되어 모터 시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 효과가 있다.As described above, the stator structure of the linear motor according to the present invention reduces the reluctance force acting on the mover linearly reciprocating between the outer core and the inner core, which is the stator during operation of the motor, thereby precisely controlling the motor. It is made so that the motor system can be operated stably.

Claims (2)

영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부가 형성되고 상기 폴부에 연장되어 상기 가동자의 움직임시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부가 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 구조.A movable part including a permanent magnet is inserted to be movable, and a pole part is formed in the stator into which the winding coil is inserted to form a pole when the current is applied to the winding coil, and is extended to the pole part to the permanent magnet when the mover moves. A stator structure of a linear motor, characterized in that an extension is formed to reduce the acting reluctance force. 제1항에 있어서, 상기 연장부는 폴부의 외측 단부에 상기 가동자가 움직이는 축 방향으로 연장 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조.2. The mover structure of a linear motor according to claim 1, wherein said extension portion is formed extending in the axial direction in which said mover is moved at an outer end of said pawl portion.
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