KR100321128B1 - 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 고정자 위에 적어도 하나 이상의 복수의 가동자를 장착하여 사용할 수 있는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터에 관한 것이다.

이를 구현하기 위한 본 발명은 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서, 고정자 위에 길이 방향으로 평행하게 설치된 복수의 계자 코일부와, 복수의 계자 코일부 위에 각각 별도로 구동되도록 설치되는 복수의 가동자와, 복수의 가동자가 각각 별도로 구동되도록 복수의 계자 코일부의 접속과 전원 공급을 절환시키는 복수의 스위치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 가동자를 갖는 리니어 모터{Linear Motor Having A Plurality of Movable Members}

본 발명은 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터(linear motor)에 관한 것으로,특히 하나의 고정자 위에 적어도 하나 이상의 복수의 가동자를 장착하여 사용할 수 있는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터에 관한 것이다.

리니어 모터는 다이렉트(direct) 직선 운동을 한다. 이를 위해 리니어 모터는 1차측 고정자와 2차측 가동자로 구성되며, 고정자와 가동자가 평행하게 마주 보도록 설치된다. 고정자 위에 평행하게 마주 대하도록 설치된 가동자는 고정자를 따라 직선 운동을 실시하게 되며, 직선 운동을 정밀하게 제어할 수 있어 산업용 로봇이나 정밀 기계에 많이 사용되고 있다.

고정자와 가동자로 구성되는 리니어 모터의 종래의 구성은 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1은 종래의 리니어 모터의 구성을 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 크게 1차측의 고정자(1)와 2차측의 가동자(2)로 구성된다. 고정자(1)는 프레임(1a), 계자 코일(1b) 및 비전도체 프레임(1c)으로 구성되며, 2차측 가동자(2)는 가동 블럭(2a)과 영구자석(2b)으로 구성된다.

가동자(2)의 영구자석(2b)은 가동 블럭(2a)의 저면에 설치되어 고정자(1)에 설치된 계자 코일(1b)과 마주 대하도록 설치된다. 가동자(2)를 구동시키기 위해 계자 코일(1b)에 전류를 공급하면 이 전류에 의해 플레밍 왼손의 법칙에 의해 가동자(2)를 이동시킬 수 있는 추력이 발생된다. 이 추력에 의해 가동자(2)가 고정자(1)의 프레임(1a)을 따라 직선 운동을 실시하게 된다.

고정자(1)를 따라 직선 운동을 하는 가동자(2)에는 필요한 작업 기구가 이동될 물체를 적재하여 작업을 실시하게 된다.

그런데 종래의 리니어 모터는 하나의 고정자 위에 하나의 가동자만이 적재됨으로써 동시에 여러 작업을 실시하기 위해 다수의 리니어 모터의 설치가 요구되며, 이로 인해 리니어 모터를 이용한 제품의 공간 활용 및 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 하나의 고정자 위에 적어도 하나 이상의 가동자를 설치하여 리니어 모터가 설치되는 제품의 공간 활용 및 작업효율을 최대화 할 수 있는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터를 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 리니어 모터의 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터의 구성을 나타낸 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 리니어 모터의 A-A선 전단면도,

도 4는 본 발명에 의한 리니어 모터의 구동 회로도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호 설명＊

11: 고정자 12: 제1계자 코일부,

13: 제2계자 코일부 21: 제1가동자

22: 제2가동자 23: 제3가동자

31: 제1스위치부 32: 제2스위치부

33: 제3스위치부

이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명은 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서, 고정자 위에 길이 방향으로 평행하게 설치된 복수의 계자 코일부와, 복수의 계자 코일부 위에 각각 별도로 구동되도록 설치되는 복수의 가동자와, 복수의 가동자가 각각 별도로 구동되도록 복수의 계자 코일부의 접속과 전원 공급을 절환시키는 복수의 스위치부로 구성됨을 특징으로 하는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터를 제공한다.

(실시예)

이하 본 발명에 따른 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터를 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2는 본 발명에 의한 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 리니어 모터의 A-A선 전단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 리니어 모터의 구동 회로도이다.

본 고안은 고정자(11) 위에 길이 방향으로 평행하게 설치된 복수의 계자 코일부(12, 13)와, 복수의 계자 코일부(12, 13) 위에 각각 별도로 구동되도록 설치되는 복수의 가동자(21, 22, 23)와, 복수의 가동자(21, 22, 23)가 각각 별도록 구동되도록 복수의 계자 코일부(12, 13)의 접속과 전원 공급을 절환시키는 복수의 스위치부(31, 32, 33)로 구성된다.

본 발명의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2와 도 3에서와 같이 베이스 프레임(base frame)을 형성하는 고정자(11)의 상측에 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)로 구성된 복수의 계자 코일부(12, 13)가 설치된다. 복수의 계자 코일부(12, 13)는 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)가 서로 소정 간격으로 인접되도록 고정자(11)의 길이 방향으로 평행하게 설치된다.

인접되어 평행하게 설치된 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13) 위에는 복수의 가동자(21, 22, 23)가 설치되며, 제1계자 코일부(12) 위에는 제1가동자(21)가 제1계자 코일부(12)의 길이 방향을 따라 이동될 수 있도록 설치된다. 제1가동자(21)의 인접된 위치에 제2가동자(22)가 설치되며 제2가동자(22)는 제2계자 코일부(13) 위에 설치되어 제2계자 코일부(13)로 공급되는 전원에 의해 추력이 발생되어 이동된다.

제1가동자(21)와 제2가동자(22)가 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)에 각각 설치되는 반면에 제3가동자(23)는 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13) 전체를 동시에 공유하도록 설치되어 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)에 공급되는 전원에 의해 추력이 발생되어 이동된다.

복수의 가동자(21, 22, 23)가 복수의 계자 코일부(12, 13)를 따라 선택적으로 이동되기 위해 복수의 계자 코일부(12, 13)로 공급되는 전원을 제어하게 된다. 전원 공급의 제어는 고정자(11)의 양측면에 장착된 회로기판(41, 42)에 의해 실행되며, 회로기판(41, 42)에는 다수의 홀 소자(Hall effect device)(41a, 42a) 및 복수의 스위치부(31, 32, 33)가 설치된다.

복수의 스위치부(31, 32, 33)는 도 4에 도시된 것과 같이 제1스위치부(31), 제2스위치부(32) 및 제3스위치부(33)로 구성된다. 제1스위치부(31)는 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)의 접속과 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)의 접지점 사이를 절환시키도록 동작된다. 제1스위치부(31)가 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13) 사이의 접속을 절환함에 따라 제2스위치부(32)와 제3스위치부(33)는 제1계자 코일부(12)와 제2계자 코일부(13)로 공급되는 전원을 절환시키게 된다.

제2스위치부(32)는 제1가동자(21)와 제3가동자(23)를 선택적으로 구동시키기 위해 제1계자 코일부(12)로 공급되는 전원을 절환시키며, 제3스위치부(33)는 제2가동자(22)와 제3가동자(23)를 선택적으로 구동시키기 위해 제2코일부(13)로 공급되는 전원과 접지점을 절환시키도록 동작되도록 구성된다.

복수의 스위치부(31, 32, 33)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1계자 코일부(12) 및 제2계자 코일부(13)에는 각각 다수의 코일(12a, 13a))이 일정한 간격으로 설치되며, 각 코일(12a)과 코일(13a) 사이에는 제1스위치부(31)의 다수의 스위치(31a∼31f)가 접속된다. 이 스위치들(31a∼31f)은 각각 코일(12a)과 코일(13a) 사이에 접속되어 코일(12a)과 코일(13a)을 직렬 접속시키거나 각각 접지와 연결되도록 절환하게 된다.

상기 코일(12a)과 코일(13a) 사이의 접속을 구동시키기 위해 마이콤(도시 않음)이 필요하게 되며, 마이콤은 제1가동자(21)와 제2가동자(22)를 구동시키는 경우에는 코일(12a)과 코일(13a)을 각각 접지점에 연결시키며, 제3가동자(23)를 구동시키는 경우에는 코일(12a)과 코일(13a)을 접속시켜 직렬 연결시키도록 동작하게 된다.

제1스위치부(31)의 다수의 스위치(31a∼31f)의 절환 동작에 의해 각 가동자들(21, 22, 23)이 구동되는 경우에 코일(12a)과 코일(13a)로 전원을 공급해야 한다. 코일(12a)에는 제1전원 공급 라인(u1, v1, w1)과 제2전원 공급 라인(u2, v2, w2)이 접속되며, 코일(13a)은 제3전원 공급라인(u3, v3, w3)이 접속된다.

상기 제1전원 공급 라인(u1, v1, w1)과 제2전원 공급 라인(u2, v2, w2)은 제2스위치부(32)에 의해 선택되어 코일(12a)로 공급된다. 예를 들어 제1전원 공급 라인(u1, v1, w1)이 코일(12a)과 접속되도록 제2스위치부(32)의 다수의 스위치(32a∼32f)를 절환시키고, 제1스위치부(31)의 다수의 스위치(31a∼31f)에 의해 코일(12a)과 접지점이 접속되도록 절환되면 코일(12a)로 흐르는 전류와 제1가동자(21)의 영구자석(21a)에 의해 추력이 발생되어 이동하게 된다.

따라서 제3가동자(23)를 이동시키기 위해서는 다수의 스위치(32a∼32f)가 코일(12a)과 제2전원 공급 라인(u2, v2, w2)이 접속시키고, 제1스위치부(31)의 다수의 스위치(31a∼31f)를 코일(12a)과 코일(13a)을 접속시키며, 제3스위치부(33)의 다수의 스위치(33a∼33f)에 의해 코일(13a)과 접지점이 접속되도록 절환시키게 된다.

이러한 스위치의 절환 동작에 의해 제2전원 공급 라인(u2, v2, w2)이 접지점과 연결되어 코일(12a) 및 코일(13a)을 통해 전류가 흐르게 되어 제3가동자(23)에 장착된 영구자석(23a)에 의해 추력이 발생하게 된다.

복수의 스위치부(31, 32, 33)에 의해 제2가동자(22)를 이동시키기는 경우 다수의 스위치(31a∼31f)를 코일(13a)과 접지점이 연결되도록 제3스위치부(33)의 다수의 스위치(33a∼33f)를 제3전원 공급 라인(u3, v3, w3)과 접속시키게 된다. 스위치에 의해 코일(13a)과 접지점이 연결됨으로써 코일(13a)을 통해 전류가 흐르게 함과 동시에 제3가동자(23)의 영구자석(23a)에 의해 추력을 발생하게 된다.

미설명된 다수의 홀(Hall) 효과 소자(41a, 42a), 다수의 스위치(SW) 및 센싱용 자석(21b, 22b, 23b)은 종래의 다수의 스위치(SW)를 구동시키기 위한 것과 동일한 구성으로 설명을 생략하였다.

이와 같이 복수의 스위치(31, 32, 33)에 의해 복수의 계자 코일부(12, 13)로 선택적으로 전류를 공급시킴으로써 복수의 가동자(21, 22, 23)를 별도로 구동시킬 수 있어 리니어 모터를 이용한 제품에서 공간 활용 및 작업효율을 최대화할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 고정자 위에 적어도 하나 이상의 가동자를 설치함으로써 리니어 모터가 설치되는 제품에서 리니어 모터 설치의 공간을 최소화할 수 있어 공간 활용 및 작업효율을 최대화 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 고정자와 가동자로 구성된 리니어 모터에 있어서,

   각각 소정의 간격으로 인접되며, 상기 고정자의 일측에 길이 방향으로 평행하게 설치된 제1계자 코일부 및 제2계자 코일부로 이루어진 복수개의 계자 코일부와;

   상기 제1계자 코일부와 제2계자 코일부로 공급되는 전원에 의해 추력이 발생되어 이동가능한 상태로 그 일측에 각각 설치된 제1가동자 및 제2가동자와, 상기 복수개의 계자 코일부로 공급되는 전원에 의해 추력이 발생되어 이동가능한 상태로 상기 복수개의 계자 코일부의 양측에 설치된 제3가동자와,

   상기 제1 및 제2가동자와 제3가동자가 각각 별도로 구동되도록 상기 제1 및 제2계자 코일부의 접속과 전원 공급을 절환시키는 복수개의 스위치부로 구성됨을 특징으로 하는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터.
2. 청구항2는 삭제 되었습니다.
3. 청구항3는 삭제 되었습니다.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 스위치부는 상기 제1계자 코일부와 상기 제2계자 코일부의 접속을 절환시키는 제1스위치부와,

   상기 제1가동자와 상기 제3가동자를 선택적으로 구동시키기 위해 상기 제1계자 코일부로 공급되는 전원을 절환시키는 제2스위치부와,

   상기 제2가동자와 상기 제3가동자를 선택적으로 구동시키기 위해 상기 제2코일부로 공급되는 전원과 접지점을 절환시키는 제3스위치부로 구성됨을 특징으로 하는 복수의 가동자를 갖는 리니어 모터.