KR100311409B1 - 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조에 관한 것으로, 본 발명은 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선체에 코일을 권선하고 상기 코일권선체의 일측에 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부를 형성하며 상기 코일이 권선된 코일권선체에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트를 방사상으로 적층하고 상기 단자부에 인접하도록 적층된 라미네이션 시트가 전자기력에 의한 반발력에 의해 떨려 단자부에 부딪치는 것을 방지하는 충돌 방지수단을 구비하도록 구성하여 상기 라미네이션 시트에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 작용함에 의한 라미네이션 시트간의 반발력에 의해 라미네이션 시트가 단자부에 충돌하는 것을 방지함으로써 부품의 파손을 억제할 뿐만 아니라 충돌 소음을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조{STRUCTURE FOR PREVENTING CONTACT OF LAMINATION SHEET IN STATOR OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조에 관한 것으로, 특히 모터의 작동 중 권선 코일이 삽입되는 적층체인 고정자를 구성하는 라미네이션 시트에서 전자기력에 의한 반발력에 의해 라미네이션 시트가 타부품과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조에 관한 것이다.

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.

상기 리니어 모터의 일예로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 원통형으로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되며 그 플럭스는 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 흐르는 플럭스와영구자석(41)에 의해 형성되는 자속의 상호 작용력에 의해서 영구자석이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어지며, 상기 이너 코어(20) 또한 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다.

상기 가동자(40)는 복수개의 영구자석 조각으로 이루어지며 상기 영구자석 조각은 원통형으로 형성된 영구자석 프레임(42)에 장착되어 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입된다.

상기 권선 코일(30)은 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내에 장착되며, 상기 권선 코일(30)에 전류가 인가될 때 그 인가되는 전류에 의한 플럭스가 형성되는 고정자(S)와 전기적인 절연이 이루어져야 하며, 이와 같은 전기적인 절연 및 제작의 간편성을 위하여 절연재료에 의해 환형으로 형성된 보빈(50)에 코일이 권선된 구조로 이루어진다.

상기 보빈(50)은 소정의 직경을 갖도록 환형 형상으로 형성된 환형체(51)의 내부에 코일이 권선되는 환형 홈이 형성되고 상기 환형체(51)의 측부에 외부의 전원 단자와 연결되는 단자부(52)가 형성되어 이루어진다. 상기 권선 코일(30)은 보빈(50)의 환형 홈에 코일이 다층으로 권선되어 이루어지며 그 권선된 코일은 상기단자부(52)에 연결된다.

그리고 상기 고정자를 구성하는 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)에 보빈(50)이 결합되는 구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 보빈의 환형체(51)에 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트가 방사상으로 적층된 형태로 이루어지게 된다. 제시된 도면은 아우터 코어에 권선 코일이 권선된 보빈이 장착되는 구조를 나타낸 것이다. 이때, 상기 보빈의 환형체(51)를 따라 적층된 라미네이션 시트(11)는 단자부(52)의 일측면에서부터 시작하여 단자부(52)의 타측면에 이르도록 적층되어 원통 형태를 형성하게 되고 상기 단자부(52)는 라미네이션 시트(11)의 적층 조밀도를 높이기 위하여 사다리꼴 형태로 형성된다. 상기 라미네이션 시트(11)는 기역자 형상으로 형성되고 그 기역자 형상으로 형성된 라미네이션 시트(11)는 보빈(50)의 환형체(51)를 따라 양측에서 서로 교번되게 적층된다.

그리고 상기 라미네이션 시트(11)가 보빈(50)에 적층된 상태에서 보빈(50)이 위치하는 부분이 코일 삽입홈(H)을 이루게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 권선 코일(30)에 전류가 인가되었을 때 라미네이션 시트(11)간에 전자기력이 발생하여 라미네이션 시트가 진동하게 되지만 자기회로 구조상 인접한 라미네이션 시트(11)간에는 반발력이 발생하여 서로 충돌하지 않게 되고 단자부(52)에 인접한 라미네이션 시트(11)가 반발력에 의해 떨림이 발생하게 되어 단자부(52)에 부딪치게 됨으로써 충돌 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 작동 중 권선 코일이 삽입되는 적층체인 고정자를 구성하는 라미네이션 시트에서 전자기력에 의한 반발력에 의해 라미네이션 시트가 타부품과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조를 제공함에 있다.

도 1a,1b는 일반적인 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 2a,2b는 상기 리니어 모터의 보빈 및 이에 적층되는 라미네이션 시트의 적층 상태를 도시한 정단면도 및 부분 확대한 측면도,

도 3a,3b는 본 발명의 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,

도 4a,4b는 본 발명의 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조를 도시한 정단면도 및 부부 확대한 측면도,

도 5,6은 본 발명의 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조의 다른 실시예를 각각 도시한 측면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

11 ; 라미네이셔 시트 30 ; 권선 코일

60 ; 코일권선체 62 ; 단자부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선체에 코일이 권선되고 상기 코일권선체의 일측에 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부가 형성되며 상기 코일이 권선된 코일권선체에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트가 방사상으로 적층되고 상기 단자부에 인접하도록 적층된 라미네이션 시트가 전자기력에 의한 반발력에 의해 단자부에 부딪치는 것을 방지하는 충돌 방지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3a, 3b는 본 발명의 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조의 일실시예가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 고정자(S)는 원통 형상으로 형성된 아우터 코어(10)와 상기 아우터 코어(10)의 내부에 소정의 간격을 두고 삽입되는 이너 코어(20)로 구성된다. 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트(11)(21)가 원통 형상으로 적층된 적층체 형태로 형성된다.

그리고 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)에 결합되며, 제시한 도면은 상기 아우터 코어(10)에 권선 코일(30)이 결합된 구조를 도시한 것이다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 원통 형태로 형성된 영구자석 프레임(42)에 다수개의 영구자석(41) 조각이 장착되어 이루어진 가동자(40)가 삽입된다.

그리고 상기 권선 코일(30)은 외부의 전원과 연결될 뿐만 아니라 그 외부의 전원에 의해 전류가 인가될 때 그 인가되는 전류에 의해 형성되는 플럭스의 자로가 되는 아우터 코어(10)와의 전기적인 절연이 이루어져야 한다.

상기 권선 코일(30)이 절연수단에 의해 절연된 상태로 아우터 코어(10)에 결합되는 구조는 다음과 같다. 먼저 절연수단으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 고리 형태로 형성됨과 아울러 그 내부에 코일이 권선되는 홈이 형성된 코일권선체(60)의 홈에 코일이 권선되고 상기 코일권선체(60)의 일측에 권선된 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부(62)가 형성된다. 상기 코일권선체(60)와 단자부(62)는 절연재로 형성됨과 아울러 일체로 형성된다. 그리고 상기 코일이 권선된 코일권선체(60)에 아우터 코어(10)를 구성하는 다수개의 라미네이션 시트(11)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층되어 아우터 코어(10)와 권선 코일(30)의 결합이 이루어진다. 상기 코일권선체(60)에 적층되는 라미네이션 시트(11)는 코일권선체(60)의 단자부(62)의 일측면에서부터 시작하여 타측면에 이루도록 적층되며, 상기 다수개의 라미네이션 시트(11)로 구성되는 아우터 코어(10)와 권선 코일(30)사이의 절연은 코일권선체(60)에 의해 이루어진다.

그리고 상기 권선 코일(30)에 전류를 인가시 그 권선 코일(30)에 인가된 전류에 의해 형성되는 플럭스에 의해서 상기 단자부에 인접하도록 적층된 라미네이션 시트(11)와 단자부사이에 떨림을 방지하는 떨림방지수단이 구비된다. 상기 떨림방지수단은 상기 단자부(62)와 그에 인접한 라미네이션 시트(11)가 항상 서로 접촉된 상태로 유지되도록 이루어진다. 즉, 그 일례로 상기 단자부(62)의 형태가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 라미네이션 시트(11)의 형태와 같이 사다리꼴 형태로 형성되지 않고 단자부(62)의 형태가 사각 형태나 그 내측이 확대된 형태로 형성되어 단자부(62)가 인접한 라미네이션 시트(11)와 접촉된 상태로 형성된다. 상기 라미네이션 시트(11)는 기역자 형태의 박판으로 형성되어 코일권선체(60)에 교번되게 적층되며 이때 단자부(62)에 인접하게 된 라미네이션 시트(11)는 단자부(62)의 내측이 확대되어 단자부(62)와 접촉된 상태를 유지하게 된다.

또한, 그 변형예로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 단자부(62)의 형태가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 라미네이션 시트(11)의 형태와 같이 사다리꼴 형태로 형성되고 그 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)가 단자부(62)측으로 절곡되도록 하여 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)가 항상 단자부(62)에 접촉된 상태로 이루어진다.

상기 떨림방지수단에 대한 다른 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 단자부(62)와 그에 인접한 라미네이션 시트(11)사이의 간격이 라미네이션 시트(11)의 두께 두배 이상 항상 서로 떨어져 있는 상태로 유지되도록 이루어진다. 즉, 상기 단자부(62)의 형태가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 라미네이션 시트(11)의 형태와 같이 사다리꼴 형태로 형성되지 않고 단자부(62)의 내측이 좁혀진 형태로 형성되어 단자부(62)가 인접한 라미네이션 시트(11)와 항상 떨어진 상태로 형성된다. 상기 단자부(62)와 인접한 라미네이션 시트(11)의 간격을 라미네이션 시트(11) 두께의 두배 이상으로 이루어짐이 바람직하다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스가 형성되며 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 자속의 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 되며 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 과정에서 권선 코일(30)에 전류가 인가됨에 의해 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 플럭스가 흐를 때 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)를 구성하는 다수개의 라미네이션 시트(11)를 통해 흐르게 되며 이때 라미네이션 시트(11)에 형성되는 자기회로에 의해 라미네이션 시트(11)간에 반발력이 작용하여 서로 충돌하지 않게 된다. 또한 외부의 전원과 연결되는 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)에 작용하는 반발력에 의한 떨림은 충돌 방지수단에 의해 억제되어 라미네이션 시트(11)의 떨림이 방지된다. 즉, 상기 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)가 단자부(62)에 항상 접촉된 상태로 있게 되면 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 흐를 때 라미네이션 시트(11)간의 반발력에 의한 떨림이 억제되어 라미네이션 시트(11)가 단자부에 충돌되는 것이 방지된다. 또한, 상기 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)가 단자부(62)에 항상 충분한 간격을 두고 떨어져 있게 되면 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 흐를 때 라미네이션 시트(11)간의 반발력에 의한 떨림이 작용하게 되어도 라미네이션 시트(11)가 단자부(62)에 충돌되는 것이 방지된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터 고정자 충돌 방지구조는 외부의 전원과 연결되는 단자부에 인접하게 적층된 라미네이션 시트에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 작용하여 플럭스에 의한 라미네이션 시트간의 반발력에 의해 라미네이션 시트가 단자부에 충돌되는 것을 방지하게 됨으로써 충돌 소음을 방지하게 될 뿐만 아니라 부품의 파손을 방지하게 되어 모터의 신뢰성을 높이고 부품의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선체에 코일이 권선되고 상기 코일권선체의 일측에 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부가 형성되며 상기 코일이 권선된 코일권선체에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트가 방사상으로 적층되고 상기 단자부에 인접하도록 적층된 라미네이션 시트가 전자기력에 의한 반발력에 의해 단자부에 부딪치는 것을 방지하는 충돌 방지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 떨림방지수단은 단자부와 그에 인접한 라미네이션 시트가 항상 서로 접촉된 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 떨림방지수단은 단자부와 그에 인접한 라미네이션 시트사이의 간격이 라미네이션 시트의 두께 두배 이상 항상 서로 떨어져 있는 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 충돌 방지구조.