KR100316462B1 - 리니어 모터 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 구동 시 발생되는 열을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 리니어 모터용 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리니어 모터의 가동자와 고정자의 냉각을 보다 효과적으로 함으로써, 리니어 모터의 특성을 보다 정밀하게 유지할 수 있는 리니어 모터용 냉각 장치에 관한 것이다.

상기 본 발명은 고정자 백 아이언 내측에 다수의 영구 자석이 설치된 고정자와, 프레임의 일측에 설치되어 상기 고정자의 내측을 따라 이동되도록 구비된 가동자로 이루어지는 리니어 모터에 있어서, 상기 고정자 백 아이언의 양면에 다수의 통기공이 형성되고, 상기 고정자 백 아이언의 내측에 설치된 영구 자석의 간격사이를 통해 공극(C)으로 공기가 송풍되도록 다수의 통기공이 연통된 공급 파이프가 상기 고정자 백 아이언의 양면과 그 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 모터 냉각 장치{Cooling System of Linear Motor}

본 발명은 리니어 모터의 구동 시 발생되는 열을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 리니어 모터 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리니어 모터의 가동자와 고정자의 냉각을 보다 효과적으로 함으로써 리니어 모터의 특성을 더욱 정밀하게 유지할 수 있는 리니어 모터 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리니어 모터는 비교적 단순한 구성으로 정밀한 위치 제어를 할 수 있는 바, 자동화 기기와 X-Y 테이블 등에 많이 사용된다.

종래의 리니어 모터는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, '⊂' 형상으로 형성된 고정자 백 아이언(50), 상기 고정자 백 아이언(50) 내측면에 대향되도록 순차 배치됨과 동시에 N극과 S극의 극성이 교번되도록 설치된 다수의 영구자석(51)으로 이루어지는 고정자(52)와, 상기 고정자(52)의 사이에 소정의 공극(C)을 갖도록 설치되는 다수의 코일 유니트(53)가 설치된 프레임(54)으로 이루어진 가동자(55)로 구성되어 있다.

물론, 상기 코일 유니트(53)는 도시되지 않은 자성체 또는 비자성체인 코어에 다수의 코일이 권취된 상태로 상기 프레임(54)의 하부에 설치되어 있다.

상기 고정자(52)와 가동자(55)는 소정 간격인 공극(C)만큼 이격된 상태에서 상기 영구자석(51)과 코일 유니트(53)에서 발생되는 추력에 의해 가동자(55)가 이동 가능하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 리니어 모터의 동작을 설명하면, 도시되지 않은 제어 장치에서 코일 유니트(53)에 전류를 인가하게 된다.

코일 유니트(53)에 전류가 인가되면 상기 코일 유니트(53)를 이루고 있는 코일에 전류가 인가됨과 아울러 상기 코일 및 코어에서 자계가 발생되는 바, 상기 자계와 고정자 백 아이언(50)의 내측에 설치된 영구자석(51) 사이에 추력이 발생하여 프레임(54)의 하부에 설치된 가동자(55)가 고정자(52)의 내부에서 전후로 이동하게 된다. 그리고, 상기 고정자(52)의 내부를 따라 이동하는 가동자(55)의 이동 속도와 이동에 따른 추력 등은 코일의 직경과 공급되는 전류 등에 따라 도시되지 않은 제어 장치가 제어한다.

이와 같이, 종래기술에서는 가동자(55)가 고정자(52)의 내부를 따라 반복 이동함으로써 즉, 코일 유니트(53)와 영구 자석(51)과의 사이에서는 상기 영구 자석(51)에 유기되는 와류, 전류 등에 의해 비교적 높은 열이 발생하게 된다. 이때, 상기 코일 유니트(53)와 영구 자석(51) 사이에서 발생되는 열은 상기 코일의 직경에 따른 정격 전류 등에 따라 각각 상이하게 발생된다.

따라서, 상기 가동자와 고정자 사이에서 비교적 높은 열이 발생하게 되면 발생된 열에 의해 고정자 또는 가동자의 자계 특성이 변화되고, 이로 인해 리니어 모터의 특성이 변화되어 정밀한 제어가 어렵게 되는 문제점이 있다.

즉, 영구자석 및 코일 유니트는 열에 약한 재질이기 때문에 상기 가동자와 고정자 사이에서 발생되는 열에 의해 비교적 쉽게 특성이 변화되어 리니어 모터 자체의 특성이 변화되는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 리니어 모터의 가동자와 고정자 사이에서 발생되는 열을 보다 효과적으로 냉각시킴으로써 리니어 모터의 특성을 더욱 정밀하게 유지할 수 있는 리니어 모터용 냉각 장치를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 리니어 모터 냉각 장치를 도시한 단면도,

도2는 도1의 평단면도,

도3은 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 단면도,

도4는 도 3의 평단면도,

도5는 일반적인 리니어 모터를 도시한 사시도,

도6는 도5의 종단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 송풍기 3: 공급 파이프

4: 통기공 5: 제어 밸브

50: 고정자 백 아이언 51: 영구자석

52: 고정자 53: 코일 유니트

54: 프레임 55: 가동자

C: 공극

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정자 백 아이언 내측에 다수의 영구 자석이 설치된 고정자와; 프레임의 일측에 설치되어 상기 고정자의 내측을 따라 이동되도록 구비된 가동자로 이루어지는 리니어 모터에 있어서, 상기 고정자 백 아이언의 양면에 다수의 통기공이 형성되고, 상기 고정자 백 아이언의 내측에 설치된 영구 자석의 간격사이를 통해 공극(C)으로 공기가 송풍되도록 다수의 통기공이 연통 된 공급 파이프가 상기 고정자 백 아이언의 양면과 그 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 냉각장치를 제공한다.

또한 송풍기로부터 공급 파이프로 공급되는 공기를 상기 고정자 백 아이언의 양측에 설치된 공급 파이프 또는 그 하부에 설치된 공급 파이프를 통해서 공극(C)의 중간 부분 또는 그 하부로 공기를 선택적으로 공급시킨다.

또한, 상기 고정자 백 아이언의 양측 및 그 하부에 설치된 공급 파이프와의 중간에 다수의 제어 밸브를 설치한다.

또한 상기 고정자의 내측을 따라 움직이는 가동자의 위치를 감지하여 상기 가동자가 위치한 곳의 제어 밸브를 선별적으로 개폐하여 상기 공극(C)의 중간부분 또는 그 하부로 공기를 공급한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 비교적 작은 간격인 영구자석과 코일 유니트와의 사이 공극으로 냉각에 필요한 공기를 공급하기 위하여 고정자 백 아이언의중간 부분에 공급 파이프를 설치하고, 공극의 중간 부분으로 공기를 공급하여 공급 공기의 손실을 최소화하면서 코일 유니트와 영구 자석의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 리니어 모터용 냉각장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터 냉각 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도1의 평단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 단면도이고, 도4는 도 3의 평단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 고정자(52)의 고정자 백 아이언(50)에 길이 방향으로 부착됨과 동시에 송풍기(1)에서 공기가 공급되도록 관통공(2)이 형성된 공급 파이프(3)와, 상기 관통공(2)에서 횡방향으로 고정자 백 아이언(50)을 관통하도록 다수가 형성됨과 아울러 영구 자석(51)의 설치 간격 사이를 통해 공극(C)의 중간 부분으로 공기가 송풍되도록 형성된 통기공(4)으로 구성되어 있다.

또한 상기 고정자 백 아이언(50)의 양면에는 다수의 통기공(4)이 형성되고, 상기 고정자 백 아이언(50)의 내측에는 설치된 영구 자석(51)의 간격사이를 통해 공극(C)으로 공기가 송풍되도록 다수의 통기공(4)이 연통된 공급 파이프(3)가 상기 고정자 백 아이언(50)의 양면과 그 하부에 설치되고, 송풍기(1)로부터 공급 파이프(3)로 공급되는 공기를 상기 고정자 백 아이언(50)의 양측에 설치된 공급 파이프(3) 또는 그 하부에 설치된 공급 파이프(3)를 통해서 공극(C)의 중간 부분 또는 그 하부로 공기를 선택적으로 공급시키도록 설치한다.

이때 상기 공급 파이프(3)의 관통공(2)을 통해 공기를 불어 넣어 공극(C)의 중간 부분으로 공기를 유입시킴으로써 상부에 공급 파이프를 설치시켜 공극(C)으로 공기를 불어 넣는 종래의 구조보다 용이하게 됨과 동시에 송풍 효율이 증대되고 이로 인해 영구 자석(51) 및 코일 유니트(53)의 냉각 효율이 향상될 수 있는 것이다.

여기서, 상기 관통공(2)에 송풍기(1)를 연결시키지 않고 자연 공기의 순환만으로 냉각시켜도 되지만 그 냉각 효과는 미약하다.

특히, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 고정자 백 아이언(50)의 양측 및 그 하부에 설치된 공급 파이프(3)와의 중간에 다수의 제어 밸브(5)를 설치하고, 상기 고정자(52)의 내측을 따라 움직이는 가동자(55)의 위치를 감지하여 상기 가동자(55)가 위치한 곳의 제어 밸브(5)를 선별적으로 개폐하여 상기 공극(C)의 중간부분 또는 그 하부로 공기를 공급하도록 설치한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 통기공(4)의 공기 유동을 간헐 제한하도록 다수의 제어 밸브(5)를 공급 파이프(3)와 고정자 백 아이언(50) 사이에 설치함과 동시에 이를 도시되지 않은 제어 유니트를 통해 가동자(55)가 도착된 위치에서만 제어밸브(5)가 온(ON)되고 그 외의 부분에서는 오프(OFF)되도록 제어하게 되면 냉각에 소요되는 공기의 낭비를 최소화할 수 있게 된다.

물론, 상기 가동자(55)의 위치를 체크하는 위치 검출 수단(미도시)은 통상적인 구성으로서, 예를 들면, 가동자(55)의 저면에 위치 검출용 자석(미도시)을 부착함과 동시에 이를 감지하도록 고정자(52)에 홀 센서(미도시)등을 설치하면 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면, 리니어 모터를 동작시키기 위하여 코일 유니트(53)에 전류를 인가하게 되면 상기 영구 자석(51)과의 사이에서 추력이 발생되고 이로 인해 가동자(55)가 이동하게 된다.

이때, 상기 코일 유니트(53)에서 고온의 발열이 발생되는 바, 상기 리니어 모터의 동작시 동시되지 않은 제어 장치가 송풍기(1)를 동작시키고 여기에서 발생된 공기가 상기 공급 파이프(3)로 유입된다.

상기 공급 파이프(3)로 유입된 공기는 다수의 통기공(4)을 통하여 공극(C)으로 유입되고, 유입된 공기는 고정자(52)와 가동자(55)의 공극(C) 전체로 균일하게 흐르게 된다.

공극(C)으로 공급된 공기는 도 1에서 화살표로 표시된 바와 같이 공극(C)의 상하부로 흐르고, 고정자 하부에서 공급된 공기는 좌우 공극(C)으로 분리 공급되면서 영구 자석(51) 및 코일 유니트(53) 전체를 냉각시키게 되는 것이다.

즉, 관통공(2)과 연통되어 있는 상태인 다수의 통기공(4)을 통해 영구 자석(51)과 코일 유니트(53)의 길이 방향 전체로 흐르고 공기가 상하 방향으로 분할되어 공급됨으로써 영구 자석(51)과 코일 유니트(53) 전체를 냉각시키게 되는 것이다.

여기서, 상기한 바와 같이 공극(C)의 중간 부분 또는 고정자 하부로 공기가 유입되면 도 5에 도시된 종래의 구조와 같이 고정자 백 아이언(50)의 공극(C)로 공기를 공급하는 것에 비해 공기의 공급 손실이 줄어들어 코일 유니트(53)와 영구 자석(51)의 냉각 효율이 보다 향상된다.

이때, 리니어 모터가 다른 기계장치(미도시됨)에 설치되는 방법에 따라 고정자의 3면중 1면 또는 2면에만 설치할 수 도 있다.

특히, 고온의 열은 상기 코일 유니트(53)에서 발생되는 바, 상기 가동자(55)의 위치를 위치 검출 장치 등으로 검출한 다음, 제어 장치를 이용하여 가동자(55) 위치에 설치된 제어 밸브(5)만을 온(ON)시키게 되면 상기 발열 부분만을 집중적으로 냉각시킬수 있어 실질적인 리니어 모터의 냉각 효율이 향상된다.

즉, 가동자(55)가 위치되지 않은 부분의 다른 제어 밸브(5)를 오프(OFF)시켜 공기가 공극(C)로 송풍되지 않도록 함으로써 가동자(55) 위치 부분만의 제어 밸브(5)를 온(ON) 시켜 공기를 공급하게 되면 공극(C)으로 공급되는 공기량의 불필요한 손실이 방지될 뿐만 아니라 손실되지 않은 양만큼의 공기가 가동자(55) 위치 부분으로 직접 공급되어 상대적으로 가동자(55)를 냉각시킬 수 있는 공기량이 증대되고, 이로 인해 냉각 효율이 더욱 향상되는 것이다.

또한, 상기 영구 자석(51) 또는 코일 유니트(53)의 공기 접촉면에 특성이 변화되지 않는 한도 내에서 엠보싱(미도시)등을 주게 되면, 공기 접촉 면적이 증대되면서 냉각 효율은 더욱 좋아진다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 비교적 작은 간격인 영구자석과 코일 유니트와의 사이 공극으로 냉각에 필요한 공기를 공급하기 위하여 고정자 백 아이언의 중간 부분에 공급 파이프를 설치하고, 공극의 중간 부분으로 공기를 공급하여 공급 공기의 손실을 최소화하면서 코일 유니트와 영구 자석의 냉각 효율을 증대시킬 수있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 고정자 백 아이언 내측에 다수의 영구 자석이 설치된 고정자와, 프레임의 일측에 설치되어 상기 고정자의 내측을 따라 이동하는 가동자로 이루어지는 리니어 모터에 있어서,

   상기 고정자 백 아이언의 양면에 다수의 통기공이 형성되고, 상기 고정자 백 아이언의 내측에 설치된 영구 자석의 간격사이를 통해 공극(C)으로 공기가 송풍되도록 다수의 통기공이 연통된 공급 파이프가 상기 고정자 백 아이언의 양면과 그 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공급 파이프는 고정자 백 아이언 또는 고정자 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 냉각장치.
3. 고정자 백 아이언 내측에 다수의 영구 자석이 설치된 고정자와, 프레임의 일측에 설치되어 상기 고정자의 내측을 따라 이동하는 가동자로 이루어지는 리니어 모터에 있어서,

   상기 고정자 백 아이언의 양측 및 그 하부에 설치된 공급 파이프와의 중간에 다수의 제어 밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 냉각장치.
4. 제 4항에 있어서, 상기 제어밸브는 가동자의 위치를 상응하여 선별적으로 개폐되어 공극(C)의 중간부분 또는 그 하부로 공기를 공급할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 냉각장치.