KR100321127B1 - 리니어 모터용 영구자석 배열 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석 배열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리니어 모터에 사용되는 영구자석에서 발생되는 자속의 파형을 정현파에 근접되도록 구성한 리니어 모터용 영구자석 배열 구조에 관한 것으로서, 영구자석의 폭 및 피치에 따른 리플을 최소화시킴과 아울러 단일 영구자석에 의한 자속파형의 비정현적 특성을 정현파에 근접되도록 함으로써, 추력 리플을 최소화할 수 있는 리니어 모터용 영구자석 배열 구조를 제공함에 있다.

상기 본 발명은 다수의 분할 자석으로 이루어진 하나의 영구자석군들이 소정 피치로 순차 배열되고 상기한 하나의 영구자석군에 배열된 분할 자석들의 자속 평균값이 정현파를 나타낼 수 있도록 자석이 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 모터용 영구자석 배열 구조{Arrangement Structure of Permanent Magnet for Linear Motor}

본 발명은 영구자석 배열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리니어 모터에 사용되는 영구자석에서 발생되는 자속의 파형을 정현파에 근접되도록 구성한 리니어 모터용 영구자석 배열 구조에 관한 것이다. 일반적으로, 리니어 모터는 비교적 단순한 구성으로 정밀한 위치 제어를 할 수 있는 바, 자동화 기기, XY 테이블 등에 많이 사용된다.

이는 도2에 도시된 바와 같이 다수의 코일 유니트(50)가 순차 배치되어 구성된 고정자(51)와, 상기 코일 유니트(50) 상면에 위치됨과 아울러 소정 간격(공극)만큼 이격되어 슬라이드 이동하도록 다수의 영구자석(52)이 부착되어 구성된 가동자(53)로 구성되어 있다.

상기 영구자석(52)의 설치 상태는 N, S극이 교번되도록 일정 간격으로 설치되어 있는 바, 이는 도3에 도시된 바와 같이 동일 크기 및 면적을 갖도록 형성된 N, S 영구자석(52)이 소정 피치P로 이격 설치되어 있을 뿐만 아니라 서로 교번 설치되어 있다. 물론, 상기 영구자석(52)은 가동자(53)에 본딩재 등으로 고정 설치되어 있게 된다.

상기한 바와 같이 설치된 영구자석(52)에서 발생된 자속은 도3의 그래프에서 나타난 바와 같이 파형의 피크부(T)와 위상이 반전되는 반전부(C)를 갖는 구형파의 형상을 갖게 되어 추력 리플의 원인이 된다.

즉, 정현파 구동 동기 모터에서는 영구자석(52)에 의한 자속과 전기자 코일 유니트에 의한 기자력의 공간적 분포가 정현적으로 나타날 때, 추력 리플이 발생되지 않지만, 상기 영구자석(52)의 구형파 특성에 의해 리플이 발생됨으로써, 정현파에 근접된 상태로 자속을 형성할 수 없게 되는 것이다. 물론, 상기 영구자석(52)의 폭 및 피치P는 리니어 모터의 가동자(53) 추력을 얻기 위해, 영구자석(52)에서 소정 자속 이상이 발생되어야 하는 바, 그 폭 및 피치P를 소정 크기 이상으로 설정해야 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 영구자석의 크기 및 면적을 가동자의 추력을 얻을 수 있는 일정 이상으로 형성함과 아울러 이를 소정 피치를 갖는 상태로 배열하게 되면, 상기 영구자석에서의 리플 발생을 피할 수 없을 뿐만 아니라 이로 인해 가동자의 제어 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 리플은 리니어 모터 등과 같은 정밀 제어 장치의 구동 시 추력 리플을 발생시킴으로써, 정밀 제어 장치의 오차를 발생시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 영구자석의 폭 및 피치에 따른 리플을 최소화시킴과 아울러 영구자석에서 발생된 자속이 정현파에 근접되도록 함으로써, 추력 리플을 최소화할 수 있는 리니어 모터용 영구자석 배열 구조를 제공함에 있다.

도1은 본 발명에 따른 리니어 모터용 영구자석 배열 구조를 도시한 개략도와 이에 따른 자속 파형도,

도2는 일반적인 리니어 모터를 도시한 개략 측면도,

도3은 도2에서 영구자석의 설치 상태를 도시한 개략도와 이에 따른 자속 파형도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 분할 자석 2 : 영구자석군

51 : 고정자 52 : 영구자석

53 : 가동자

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 다수의 분할 자석으로 이루어진 하나의 영구자석군들이 소정 피치로 순차 배열되고 상기 하나의 영구자석군에 배열된 분할 자석들의 자속 평균값이 정현파를 나타낼 수 있도록 자속이 설정된 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 영구자석 배열구조를 제공한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 리니어 모터용 영구자석 배열구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터용 영구자석 배열 구조를 도시한 개략도로서, 매우 좁은 폭으로 형성되어 다수가 비교적 좁은 피치P'를 가지면서 순차 배열됨과 아울러 그 평균값이 정현파를 나타낼 수 있도록 자속이 설정된 다수의 분할 자석(1)으로 영구자석군(2)으로 이루어져 있다. 즉, 하나의 영구자석군(2)에서 발생되는 자속이 사인파에 근접된 정현파를 나타낼 수 있도록 다수의 분할 자석(1)에서 나타나는 자속을 설정하게 되는 것이다.

예를 들면, 상기 분할 자석(1)을 도면에 도시된 바와 같이 동일한 자속을 나타내는 분할 자석(1)을 각각 폭이 상이하도록(중앙에 설치된 분할자석이 그 외측으로 배치된 복수개의 분할자석들에 비해 폭이 넓게 구성함) 형성하면 된다.

또는, 중앙부에는 자속 발생 피크치가 가장 큰 분할 자석(1)을 사용하고, 그 외측의 분할 자석(1)에는 자속 발생 피크치가 점차 작아지도록 분할 자석을 설치하여 각각의 분할 자석(1)이 동일한 폭을 갖으면서도 자속 발생이 정현파를 이루도록 할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 배치된 분할 자석(1)으로부터 발생되는 자속 파형을 설명하면, 최외곽의 분할 자석(1)이 가장 폭이 작기 때문에 여기에서 발생되는 자속도 그 폭이 매우 작게 되고, 중앙부에 위치된 분할 자석(1)의 폭이 가장 넓기 때문에 여기에서 나타나는 자속의 폭이 가장 크게 된다.

물론, 상기한 자속의 높이 즉, 피크치는 모두 동일하게 되는 바, 상기한 자속들의 평균치를 산출하여 선으로 연결하게 되면, 상기한 도면에서 정현파로 나타난 것과 같이 되는 것이다.

상기 분할 자석(1)에 의해 발생되는 자속의 평균합이 정현파를 나타내게 되면, 실질적으로 리니어 모터의 가동자는 상기한 정현파에 의해 구동되는 바, 추력 발생 시 리플 발생이 최소화되거나 거의 발생되지 않는 것이다.

즉, 종래 하나의 영구자석(52)에서 나타나는 자속을, 본원에서는 다수의 자속으로 쪼개지도록, 분할 자석(1)들이 하나의 영구자석군(2)을 이루도록 함으로써, 여러 파형의 자속이 합해져서 그 평균값이 하나의 자속 파형을 나타내도록 하는 것이고, 여기에서 상기한 자속들의 평균값이 정현파를 나타낼 수 있도록 분할 자석(1)들의 폭을 조절하는 것이다.

예를 들어, 최외곽에 위치된 분할 자석(1)들에서 나타나는 자속의 폭이 1이면 영구자석군(2)에서 정중앙에 위치된 분할 자석(1)에서 나타나는 자속의 폭은 3정도이고, 그 사이에 위치된 분할 자석(1)들에서 나타나는 자속의 폭은 1과 3사이에서 순차적으로 증가/감소되도록 설정하여, 하나의 영구자석군(2)에서 나타나는 자속의 평균값이 정현파를 이루도록 하는 것이다.

여기서, 상기 분할 자석(1)들은 동일한 자속 피크치를 갖도록 종래 영구자석(52)과 같이 폭이 넓은 영구자석(52)을 절단하여 형성한 것인 바, 그 피크치가 모두 동일한 값을 나타내는 것이기 때문에 상기한 자속의 평균값을 구하는 것이 비교적 용이하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 종래 하나의 영구자석과 같이 배열되도록 다수의 분할 자석으로 구성된 영구자석군을 형성함과 아울러 상기한 하나의 영구자석군에 배치된 분할 자석에서 나타내는 자속의 평균값이 정현파에 근접하도록 그 폭을 상이하게 함으로써, 하나의 영구자석으로 나타나는 자속에 비해 보다 정현파에 근접된 자속을 나타내어 리니어 모터의 추력 리플을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 복수개의 코일 유니트가 소정의 간격을 두고 순차적으로 설치된 고정자와, 복수개의 영구자석군이 소정의 간격을 두고 순차적으로 설치된 가동자로 이루어진 리니어 모터용 영구자석 배열 구조에 있어서,

   상기 영구자석군은 각각의 분할자석들의 자속 평균값이 정현파를 나타낼 수 있도록, 폭이 상이한 복수개의 분할자석이 소정의 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 영구자석 배열 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 분할자석은 그 중앙에 설치된 분할자석이 그 외측으로 배치된 복수개의 분할자석들에 비해 폭이 넓게 형성하여, 자속의 폭을 조절하여 그 평균값이 정현파를 낼 수 있게 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 영구자석 배열 구조.
3. 청구항3는 삭제 되었습니다.