KR100332807B1 - 리니어 모터의 가동자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 가동자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 코일이 권선되는 코일권선부 및 그 코일권선부의 일측에 형성되어 권선 코일을 외부의 단자와 연결시키는 단자부가 구비된 보빈을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자와 상기 고정자의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에서, 상기 가동자가 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합됨과 아울러 상기 단자부에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재가 결합되도록 구성하여 코일이 권선되는 절연재인 보빈의 단자부에 비영구자석으로 형성되는 균형부재를 위치시킴으로써 플럭스가 흐르지 않는 단자부에 영구자석이 위치하게 되는 것을 배제하여 고가인 영구자석의 사용량을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 가동자 구조{MOVING PARTS OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 가동자 구조에 관한 것으로, 특히 고가인 영구자석의 사용량을 감소시킬 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 구조에 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 형성하게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아, 도 2에 도시한 바와 같이, 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너코어(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, 그 일례로 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, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 영구자석(41) 조각 및 그 복수개의 영구자석(41) 조각이 결합되는 영구자석 홀더(42)를 포함하여 구성된다. 상기 영구자석 홀더(42)는 일정 두께와 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 상기 영구자석(41) 조각은 일정 두께와 소정의 면적을 갖도록 굴곡지게 형성된다. 상기 영구자석(41) 조각은 영구자석 홀더(42)에 일정 간격을 두고 결합되며 그 영구자석(41) 조각의 결합 구조는 전체적인 균형이 이루어지도록 수평과 수직으로 서로 대칭되도록 결합되고 그 영구자석(41) 조각의 수는 모터의 용량에 따라 변할 수 있게 된다.

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 된다. 이와 같은 전기적인 절연 뿐만 아니라 제작의 간편성을 위해 절연재료에 의해 환형으로 형성된 보빈(Bobbin)(50)에 코일이 권선된 구조로 이루어진다.

상기 보빈(50)은 소정의 직경을 갖도록 환형 형상으로 형성된 코일권선부(51)의 내부에 코일이 권선되는 환형 홈이 형성되고 상기 코일권선부(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 상기 단자부(52)에 연결된다.

그리고 상기 고정자를 구성하는 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)에 보빈(50)이 결합되는 구조는 상기 보빈의 코일권선부(51)에 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트가 방사상으로 적층된 형태로 이루어지게 된다. 제시된 도면은 아우터 코어(10)에 권선 코일(30)이 권선된 보빈이 장착되는 구조를 나타낸 것이다. 그리고 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 이너 코어(20)가 삽입되어 결합되고 그 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 가동자가 삽입되며 그 영구자석(41) 조각 중 하나는 단자부가 위치하는 곳에 위치하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 리니어 모터 구조는 권선 코일(30)에 전류가 인가됨에 의해 고정자인 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 형성되는 플럭스와 영구자석(41)의 플럭스에 의한 상호 작용에 의해 가동자가 직선 운동하는 과정에서 권선 코일(30)이 권선되는 보빈의 단자부(52)에 플럭스가 흐르지 못하게 되므로 그 보빈의 단자부(52)에 위치하는 고가인 영구자석(41) 조각이 출력을 발생시키게 못하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 동일한 출력을 발생시킴과 동시에 고가인 영구자석의 사용을 상대적으로 줄일 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 구조를 제공함에 있다.

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

도 2는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 단면도,

도 3은 종래 리니어 모터의 가동자 구조를 도시한 사시도,

도 4a,4b는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,

도 5는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조를 도시한 사시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10,20 ; 코어 30 ; 권선코일

40 ; 가동자 41 ; 영구자석

42 ; 영구자석 홀더 43 ; 균형부재

50 ; 보빈 51 ; 코일권선부

52 ; 단자부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 코일이 권선되는 코일권선부 및 그 코일권선부의 일측에 형성되어 권선 코일을 외부의 단자와 연결시키는 단자부가 구비된 보빈을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자와 상기 고정자의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서, 상기 가동자는 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합됨과 아울러 상기 단자부에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재가 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4a, 4b는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조의 일례가 구비된 리니어 모터의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 코일이 권선되는 코일권선부(51) 및 그 코일권선부(51)의 일측에 형성되어 권선 코일(30)을 외부의 단자와 연결시키는 단자부(52)가 구비된 보빈(50)을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자(S)와 상기 고정자(S)의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는가동자(40)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 코어와 제2 코어는 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)를 각각 구성하게 되며, 이하에서는 보빈(50)을 포함한 제1 코어가 아우터 코어(10)를 이루고 제2 코어가 이너 코어(20)를 이루는 모터를 일례로 하여 설명한다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)는 코일이 권선되는 절연체인 보빈(50)에 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 보빈(50)은 소정의 직경을 갖도록 환형 형상으로 형성된 코일권선부(51)의 내부에 코일이 권선되는 환형 홈이 형성되고 상기 코일권선부(51)의 측부에 외부의 전원 단자와 연결되는 단자부(52)가 형성되어 이루어지며 그 코일권선부(51)의 환형 홈에 코일이 권선된다. 상기 라미네이션 시트(11)는 보빈(50)의 코일권선부(51)를 따라 방사상으로 형성된다.

상기 이너 코어(20)는 소정의 형상으로 형성된 박판의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 구성된다. 상기 이너 코어(20)는 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되어 결합된다.

상기 가동자는, 도 5에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더(42)에 다수개의 영구자석(41)이 결합됨과 아울러 상기 단자부(52)에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재(60)가 결합되어 이루어진다. 상기 균형부재(60)는 영구자석(41)의 형상과 동일하게 형성되며 그 재료는 플럭스가 통하지 않는 플라스틱 등의 비자성재료 또는 플럭스가 흐르는 강재 등의 자성재료로 형성된다.

상기 영구자석 홀더(42)는 일정 두께와 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 상기 영구자석(41) 및 균형부재(60)는 일정 두께와 소정의 면적을 갖도록 굴곡지게 형성된다. 상기 영구자석(41) 및 균형부재(60)는 영구자석 홀더(42)에 일정 간격을 두고 결합되며 그 영구자석(41)의 결합 구조는 전체적인 균형이 이루어지도록 수평과 수직으로 서로 대칭되도록 결합되고 그 영구자석(41)의 수는 모터의 용량에 따라 변할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가되어 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 작용에 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 보빈(50)의 단자부(52)는 절연체로 형성되므로 플럭스가 흐르지 못할 뿐만 아니라 그 단자부(52)에 인접하게 위치한 균형부재(60)가 플럭스를 형성하지 않는 저가인 비영구자석으로 구성되어 출력이 동일하게 발생될 뿐만 아니라 고가인 영구자석(41)의 사용량을 감소시키게 된다. 또한 상기 균형부재(60)가 영구자석(41)의 형태와 같게 형성되므로 가동자의 전체 구조가 균형을 이루게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터 가동자 구조는 코일이 권선되는 절연재인 보빈의 단자부에 비영구자석으로 형성되는 균형부재가 위치하게 되어 플럭스가 흐르지 않는 단자부에 영구자석이 위치하게 되는 것을 배제하게 됨으로써 고가인 영구자석의 사용량을 감소시키게 되어 제작 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 코일이 권선되는 코일권선부 및 그 코일권선부의 일측에 형성되어 권선 코일을 외부의 단자와 연결시키는 단자부가 구비된 보빈을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자와 상기 고정자의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서, 상기 가동자는 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합됨과 아울러 상기 단자부에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재가 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 균형부재는 영구자석의 형상과 동일하게 형성되며 그 재료는 플럭스가 통하지 않는 비자성재료 또는 플럭스가 흐르는 자성재료로 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조.