KR100320217B1

KR100320217B1 - 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조

Info

Publication number: KR100320217B1
Application number: KR1020000007552A
Authority: KR
Inventors: 허경범
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2002-01-10
Also published as: BRPI0104545B1; CN1363135A; WO2001061831A1; BR0104545A; JP3571695B2; US20020153782A1; AU3615401A; DE10190601T1; DE10190601B3; US6812606B2; CN1270429C; JP2003523710A; KR20010081637A

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조에 관한 것으로, 본 발명은 소정의 형상으로 형성되어 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선부의 일측에 상기 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부가 구비되어 이루어진 보빈의 코일권선부에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트가 방사상으로 적층되고 그 적층된 라미네이션 시트에 플럭스가 흐를 때 상기 보빈의 단자부에 인접하도록 위치한 라미네이션 시트와 반발력이 작용하도록 상기 보빈의 단자부에 플럭스가 흐르는 도체부재가 결합되도록 구성하여 상기 보빈의 단자부와 인접하게 적층된 라미네이션 시트에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 작용함에 따라 함께 도체부재에 플럭스가 바뀌면서 작용하도록 함으로써 보빈의 단자부와 인접하게 적층된 라미네이션 시트에 힘의 평형이 이루어져 단자부에 인접한 라미네이션 시트의 떨림 및 그 떨림으로 인한 충돌을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

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

본 발명은 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조에 관한 것으로, 특히 모터의 작동 중 권선 코일이 삽입되는 적층체인 고정자를 이루는 라미네이션 시트의 떨림을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 떨림 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 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해서, 도 2에 도시한 바와 같이, 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 홀더(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(Bobbin)(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 3에 도시한 바와 같이, 상기 보빈의 환형체(51)에 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(11)가 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 그 단면이 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. 이와 같은 구조는 라미네이션 시트(11)의 적층량을 극대화할 뿐만 아니라 라미네이션 시트(11)와 보빈(50)과의 조립성을 좋게 할 수 있는 장점이 있다.

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

한편, 상기 리니어 모터의 작동과정에서 권선 코일(30)에 전류가 인가되어 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)에 플럭스가 형성되면서 그 이너 코어(20) 및 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트간에 전자기력이 발생하여 라미네이션 시트가 진동하게 된다.

그러나 상기 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)의 자기회로 구조상 서로 인접한 라미네이션 시트(11)간에는 서로의 반발력에 의해 서로 충돌하지 않게 되지만 보빈(50)의 단자부(52)에 인접한 라미네이션 시트(11)의 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 그 라미네이션 시트(11)가 단자부(52)측으로 밀리는 힘이 작용하게 되며 이로 인하여 고정자의 떨림이 발생하게 될 뿐만 아니라 그 라미네이션 시트(11)가 단자부(52)에 부딪치게 되어 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 떨리는 것을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조를 제공함에 있다.

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

도 2는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 단면도,

도 3은 상기 리니어 모터를 구성하는 보빈에 라미네이션 시트를 적층하는 과정을 도시한 단면도,

도 4는 상기 리니어 모터 고정자의 주요부분에 대한 떨림 상태를 도시한 정면도,

도 5a,5b는 본 발명의 리니어 모터 고정자 떨림 방지구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,

도 6은 본 발명의 리니어 모터 고정자 떨림 방지구조의 작동상태를 도시한 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

11,21 ; 라미네이션 시트 30 ; 권선 코일

70 ; 보빈 71 ; 코일권선부

72 ; 단자부 70 ; 보빈

80 ; 단자 90 ; 도체부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소정의 형상으로 형성되어 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선부의 일측에 상기 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부가 구비되어 이루어진 보빈의 코일권선부에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트가 방사상으로 적층되고 그 적층된 라미네이션 시트에 플럭스가 흐를 때 상기 보빈의 단자부에 인접하도록 위치한 라미네이션 시트와 반발력이 작용하도록 상기 보빈의 단자부에 플럭스가 흐르는 도체부재가 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조가 제공된다.

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

도 5a, 5b는 본 발명의 리니어 모터 고정자 떨림 방지구조의 일실시례가 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 홀더(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 권선됨과 아울러 아우터 코어(10)와 전기적인 절연을 위해 소정 형상의 절연재료로 형성된 보빈(70)이 사용된다.

상기 보빈(70)의 일례로 고리 형태로 형성됨과 아울러 그 내부에 코일이 권선되는홈이 형성된 코일권선부(71)의 홈에 코일이 권선되고 상기 코일권선부(71)의 일측에 권선된 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자(80)가 결합된 단자부(72)가 형성되며 그 단자부(72)와 코일권선부(71)는 절연재로 형성됨과 아울러 일체로 형성된다. 상기 단자부(72)는 상기 코일권선부(71)의 일측에 소정의 높이를 갖도록 돌출되게 형성되며 그 단면은 사다리꼴 형태로 형성됨이 바람직하다. 그리고 상기 보빈(70)의 단자부(72)에 플럭스가 흐르는 도체부재(90)가 결합된다. 상기 도체부재(90)는 소정의 면적을 갖는 강(Steel)재 박판으로 형성됨이 바람직하고 그 강재 박판으로 형성된 도체부재(90)는 단자부(72)의 양측면에 각각 부착된다.

그리고 상기 코일이 권선된 보빈(70)의 코일권선부(71)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 보빈(70)의 코일권선부(71)에 적층되는 라미네이션 시트(11)는 단자부(72)의 일측면에 부착된 도체부재(90)에서부터 시작하여 단자부(72)의 타측면에 부착된 도체부재(90)에 접촉되도록 적층되며, 상기 다수개의 라미네이션 시트(11)로 구성되는 아우터 코어(10)와 권선 코일(30)사이의 절연은 코일권선부(71)에 의해 이루어진다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 떨림 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 서로 미는 힘이 작용하게 되며 이와 같이 라미네이션 시트(11)간의 서로 미는 힘은 서로 평형을 이루게 되어 라미네이션 시트(11)간의 움직임, 즉 떨림이 발생하지 않게 된다.

또한, 상기 단자부(62)에 인접한 라미네이션 시트(11)의 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 단자부의 양측에 각각 부착된 도체부재(90)에도 플럭스가 형성되어 그 도체부재(90)와 단자부(72)에 인접한 라미네이션 시트(11)간에 미는 힘이 작용하게 됨으로써 상기 단자부(72)에 인접한 라미네이션 시트(11)에 힘의 평형이 이루어지게 되어 단자부(72)에 인접한 라미네이션 시트(11)의 떨림을 방지하게 될 뿐만 아니라 그 떨림으로 인하여 발생되는 충돌 또한 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터 고정자 떨림 방지구조는 외부의 전원과 연결되는 단자부의 양측면에 플럭스가 흐르는 도체부재가 결합되어그 단자부와 인접하게 적층된 라미네이션 시트에 플럭스의 방향이 번갈아 바뀌면서 작용함에 따라 함께 도체부재에 플럭스가 바뀌면서 작용하게 되어 단자부와 인접하게 적층된 라미네이션 시트에 힘의 평형이 이루어지게 되므로 단자부에 인접한 라미네이션 시트의 떨림 및 그 떨림으로 인한 충돌을 방지하게 됨으로써 부품의 파손 및 충돌 소음을 방지하게 되어 모터의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정의 형상으로 형성되어 코일이 권선됨과 아울러 그 권선되는 권선 코일을 절연시키는 코일권선부의 일측에 상기 권선 코일이 외부의 전원과 연결되는 단자가 결합된 단자부가 구비되어 이루어진 보빈의 코일권선부에 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트가 방사상으로 적층되고 그 적층된 라미네이션 시트에 플럭스가 흐를 때 상기 보빈의 단자부에 인접하도록 위치한 라미네이션 시트와 반발력이 작용하도록 상기 보빈의 단자부에 플럭스가 흐르는 도체부재가 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조.
제1항에 있어서, 상기 도체부재는 상기 단자부의 측면과 상응하는 면적을 갖는 강재 박판으로 형성되어 단자부의 양측면에 각각 부착된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 떨림 방지구조.