KR100346275B1

KR100346275B1 - Rotary linear motor

Info

Publication number: KR100346275B1
Application number: KR1019990057889A
Authority: KR
Inventors: 안준호
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2002-07-26
Also published as: KR20010056433A

Abstract

본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는, 회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축; 축에 압입 고정되며, 그 몸체의 내측면 소정 부위에는 상기 축의 회전운동용 자계의 형성을 위한 영구자석이 마련되어 있는 회전자; 축에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 상기 회전자의 영구자석에 대응하는 회전운동용 고정자와, 직선운동용 자계의 형성을 위한 상부 권선코일이 각각 마련되어 있는 상부 전자석용 자극 코어; 및 상부 전자석용 자극 코어와 대향하여 상기 축에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 직선운동용 자계의 형성을 위한 하부 권선 코일이 마련되어 있는 하부 전자석용 자극 코어를 포함한다.Rotary linear motor according to the present invention, the axis for performing a rotational motion and reciprocating linear motion; A rotor fixed to the shaft, the rotor having a permanent magnet provided on a predetermined portion of the inner surface of the body to form a magnetic field for rotating the shaft; The magnetic pole for the upper electromagnet is fixedly slidably inserted into the shaft, and a predetermined portion of the body is provided with a stator for a rotary motion corresponding to the permanent magnet of the rotor and an upper winding coil for forming a magnetic field for linear motion. core; And a lower electromagnet pole core provided with a lower winding coil for forming a linear magnetic field in a predetermined portion of the body, the insert being fixed to the shaft so as to be opposed to the upper electromagnet pole core.

이와 같은 본 발명에 의하면, 전동기 내부 시스템에 회전운동을 위한 회전운동부와 직선운동을 위한 직선운동부가 각각 마련되어 있어, 동일축에 의한 회전운동 및 직선운동을 모두 얻을 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명이 회전운동 및 직선운동이 요구되는 장치(시스템)에 채용될 경우 설치공간의 축소 및 제작 비용의 감축 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention as described above, the rotary motion part for the rotary motion and the linear motion part for the linear motion are provided in the motor internal system, respectively, so that both the rotary motion and the linear motion by the same axis can be obtained. Therefore, when the present invention is employed in a device (system) requiring rotational motion and linear motion, it is possible to reduce the installation space and reduce the manufacturing cost.

Description

Rotary linear motor

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 더 상세히는 동일 축에 의해 회전운동 및 직선운동이 모두 가능한 로터리 리니어 전동기(rotary linear motor)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor, and more particularly, to a rotary linear motor capable of both a rotary motion and a linear motion by the same axis.

일반적으로, 로터리 유도 전동기는 회전축과, 그 회전축에 결합되어 축과 함께 회전하는 것으로 보통 영구자석 구조체로 된 회전자와, 그 회전자가 회전할 수 있도록 회전자계를 형성해주는 것으로 권선코일 구조체로 된 고정자로 구성되어 있다. 리니어 전동기는 동기 전동기의 1차측 권선코일 및 2차측 권선코일을 축방향으로 전개한 것으로 회전운동을 직선운동으로 변환한 전동기이다.In general, a rotary induction motor is coupled to a rotating shaft and rotated together with the rotating shaft to form a rotor made of a permanent magnet structure, and a stator made of a winding coil structure to form a rotating magnetic field so that the rotor can rotate. Consists of The linear motor is an axially developed primary winding coil and secondary winding coil of a synchronous motor, and converts a rotational motion into a linear motion.

이상과 같은 로터리 유도 전동기 및 리니어 전동기는 각각 회전운동과 직선운동만을 하는 것으로서, 회전운동과 직선운동이 모두 필요한 장치(설비)에 있어서는 그 2가지 전동기를 모두 채용하거나, 2개의 로터리 유도 전동기를 이용할 경우, 일측 로터리 유도 전동기의 회전운동을 직선운동으로 변환해주는 별도의 장치요소가 수반되어야 한다. 특히, 동일축에 의해 회전운동과 직선운동이 모두 요구될 경우, 상기와 같은 로터리 유도 전동기와 리니어 전동기를 이용하여 요구사항을 충족시키기에는 여러 가지 기술적인 어려움이 따른다.The rotary induction motor and the linear motor as described above only perform rotational motion and linear motion, respectively. In a device (equipment) requiring both rotational motion and linear motion, both of the two motors may be used or two rotary induction motors may be used. In this case, a separate device element for converting the rotary motion of the rotary induction motor into linear motion should be involved. In particular, when both rotational motion and linear motion are required by the same axis, there are various technical difficulties in meeting the requirements by using the rotary induction motor and the linear motor as described above.

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 동일 축에 의해 회전운동과 직선운동을 모두 얻을 수 있는 로터리 리니어 전동기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described matters, and an object thereof is to provide a rotary linear motor which can obtain both rotational motion and linear motion by the same axis.

도 1은 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 종단면도.1 is a longitudinal sectional view schematically showing the internal structure of a rotary linear motor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101...축 102...회전자101 ... axis 102 ... rotor

103...영구자석 104...고정자103 Permanent Magnet 104 Stator

104c...회전운동용 권선코일 104y...요크104c ... winding coil for rotary motion 104y ... yoke

105...직선운동용 상부 권선코일 106...상부 전자석용 자극 코어105.Top winding coil for linear motion 106 ... Polar core for upper electromagnet

107...하부 전자석용 자극 코어 108...직선운동용 하부 권선코일107 ... lowering coil for lower electromagnet

109...스프링109 ... Spring

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는,In order to achieve the above object, a rotary linear motor according to the present invention,

회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축;An axis for performing rotational and reciprocating linear motions;

상기 축에 압입 고정되며, 그 몸체의 내측면 소정 부위에는 상기 축의 회전운동용 자계의 형성을 위한 영구자석이 마련되어 있는 회전자;A rotor fixed to the shaft and provided with a permanent magnet on a predetermined portion of an inner surface of the body to form a magnetic field for rotating the shaft;

상기 축에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 상기 회전자의 영구자석에 대응하는 회전운동용 고정자와, 직선운동용 자계의 형성을 위한 상부 권선코일이 각각 마련되어 있는 상부 전자석용 자극 코어; 및The upper electromagnet is fixedly slidably inserted into the shaft, and a predetermined portion of the body is provided with a stator for a rotary motion corresponding to the permanent magnet of the rotor and an upper winding coil for forming a magnetic field for linear motion. Stimulating core; And

상기 상부 전자석용 자극 코어와 대향하여 상기 축에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 직선운동용 자계의 형성을 위한 하부 권선 코일이 마련되어 있는 하부 전자석용 자극 코어를 포함하는 점에 그 특징이 있다.It is inserted and fixed to the shaft so as to slidably move opposite to the upper electromagnet pole, the predetermined portion of the body includes a lower electromagnet pole core provided with a lower winding coil for forming a magnetic field for linear motion It has its features.

여기서, 바람직하게는 상기 상부 전자석용 자극 코어와 하부 전자석용 자극 코어 사이에 상기 상부 전자석용 자극 코어의 상승 시의 직선운동력을 증대시키기 위한 스프링이 더 마련된다.Here, preferably, a spring is further provided between the upper electromagnet pole core and the lower electromagnet pole core to increase linear movement force when the upper electromagnet pole core is raised.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view schematically showing the internal structure of a rotary linear motor according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기(100)는 회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축(101)과, 그 축(101)에 압입 고정되며, 그 몸체의 내측면 소정 부위에는 상기 축(101)의 회전운동용 자계의 형성을 위한 영구자석(103)이 마련되어 있는 회전자(102)와, 상기 축(101)에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 상기 회전자(102)의 영구자석(103)에 대응하는 회전운동용 고정자(104)와, 직선운동용 자계의 형성을 위한 상부 권선코일(105)이 각각 마련되어 있는 상부 전자석용 자극 코어(106) 및 그 상부 전자석용 자극 코어(106)와 대향하여 상기 축(101)에 슬라이딩 이동 가능하게 삽입 고정되며, 그 몸체의 소정 부위에는 직선운동용 자계의 형성을 위한 하부 권선 코일(108)이 마련되어 있는 하부 전자석용 자극 코어(107)를 구비한다. 그리고, 바람직하게는 상기 상부 전자석용 자극 코어(106)와 하부 전자석용 자극 코어(107) 사이에 상기 상부 전자석용 자극 코어(106)의 상승 시의 직선운동력을 증대시키는 한편, 상부 전자석용 자극 코어(106)의 복귀 시 자체 하중으로 인해 하부 전자석용 자극 코어(107)와의 충돌 및 밀착을 방지하기 위한 스프링(109)이 더 마련된다. 이는 무엇보다 상기 상부 전자석용 자극 코어(106) 및 그 코어(106)에 삽입되어 있는, 회전자(102)가 결합된 축(101)의 전체 하중이 비교적 무거워, 축(101)(더 정확히 말하면, 상부 전자석용 자극 코어(106)와 그 코어(106)에 삽입되어 있는, 회전자(102)가 결합된 축 (101)으로 구성된 구조체)의 상승 운동 시, 상기 상부 및 하부 전자석용 자극 코어(106)(107) 간의 전자력만으로 상기 구조체를 밀어올릴 수 있는 힘이 충분히 확보되지 않을 경우를 대비하여, 그 전자력에 스프링(109)의 탄성복원력을 부가함으로써 그와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 또한, 상기 직선운동용 상부 권선코일(105)과 하부 권선코일(108)은 그 권선방향이 상호 반대가 되도록 각각 권선된다. 도 1에서 참조 부호 104c는 회전운동용 자계의 형성을 위한 권선 코일, 104y는 그 권선 코일(104c)의 권취 및 지지를 위한 요크(yoke)를 각각 나타낸다.Referring to Figure 1, the rotary linear motor 100 according to the present invention is a shaft 101 for performing a rotational motion and reciprocating linear motion, and is press-fit fixed to the shaft 101, the predetermined portion of the inner surface of the body The rotor 102 is provided with a permanent magnet 103 for the formation of a magnetic field for rotational movement of the shaft 101, and is fixed to the shaft 101 to be slidably inserted, the predetermined portion of the body The magnetic pole core 106 for the upper electromagnet provided with the stator 104 for the rotary motion corresponding to the permanent magnet 103 of the rotor 102, and the upper winding coil 105 for the formation of the linear magnetic field, and It is inserted into the shaft 101 so as to be slidably opposed to the magnetic pole core 106 for the upper electromagnet, the lower portion of the body is provided with a lower winding coil 108 for the formation of a linear magnetic field With magnetic pole core 107 The. Preferably, while increasing the linear kinetic force when the upper electromagnet pole core 106 is raised between the upper electromagnet pole core 106 and the lower electromagnet pole core 107, the upper electromagnet pole core is increased. A spring 109 is further provided to prevent collisions and close contact with the lower electromagnet pole core 107 due to its own load upon return of 106. This is because, among other things, the overall load of the shaft 101 to which the rotor 102 is coupled, which is inserted into the upper electromagnet pole core 106 and the core 106, is relatively heavy, which means that the shaft 101 (more precisely, , During the upward movement of the upper electromagnet pole core 106 and the structure composed of the shaft 101 to which the rotor 102 is coupled, which is inserted into the core 106, It is to solve such a problem by adding the elastic restoring force of the spring 109 to the electromagnetic force in case the force to push up the structure by only the electromagnetic force between 106 and 107 is not secured enough. In addition, the upper winding coil 105 and the lower winding coil 108 for linear motion are wound so that their winding directions are opposite to each other. In FIG. 1, reference numeral 104c denotes a winding coil for forming a rotating magnetic field, and 104y denotes a yoke for winding and supporting the winding coil 104c.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.Then, the operation of the rotary linear motor according to the present invention having the above configuration will be briefly described.

먼저, 축(101)을 회전운동시키고자 할 경우, 직선운동용 상부 권선코일(105)및 하부 권선코일(108)로의 전원 인가는 차단하고, 회전운동용 권선코일(104c)에만 전원을 인가하게 된다. 그러면, 회전운동용 권선 코일(104c)에 의해 형성되는 회전자계와 회전자(102)의 영구자석(103)에 의해 형성된 자계와의 상호 작용력에 의해 회전자(102)가 회전하게 된다. 그에 따라 회전자(102)와 결합되어 있는 축(101)도 회전하게 된다. 또한, 축(101)을 직선운동시키고자 할 경우, 위의 경우와는 반대로상기 회전운동용 권선코일(104c)로의 전원 인가는 차단하고, 직선운동용 상부 및 하부 권선코일(105)(108)에만 전원을 인가하게 된다. 그러면, 상,하부 권선코일 (105)(108)에 의해 자계가 형성되고, 그에 따라 상,하부 전자석용 자극 코어(106) (107)는 전자석화에 따른 자성을 띠게 된다. 이때, 상기 상,하부 권선코일(105) (108)이 상호 반대 방향으로 권선되어 있어(이때, 물론 양 코일에 인가되는 전류의 방향은 동일한 것으로 가정함), 양 자극 코어(106)(107)의 대면부는 서로 동일한 극성을 띠게 되며, 따라서 양 자극 코어(106)(107) 간에는 척력이 작용하여 상부 전자석용 자극 코어(106)가 상승하게 된다(여기서, 하부 전자석용 자극 코어(107)는 전동기 하우징이나 기타 프레임에 고정되어 있는 상태를 전제로 함). 이에 따라, 상부 전자석용 자극 코어(106)에 삽입되어 있는 축(101)도 상승하게 된다. 이때, 상부 전자석용 자극 코어(106), 축(101) 및 회전자(102) 등으로 구성된 상부 구조체의 하중으로 어느 정도 압축되어 있던 스프링(109)이 복원되며, 그에 따라 스프링(109)의 탄성복원력이 상기 척력에 부가되게 된다. 따라서, 상기 상부 전자석용 자극 코어(106)의 상승력이 증대되고, 그에 따라 축(101)은 충분한 직선 운동력을 받으면서 상승하게 된다.First, in the case where the shaft 101 is to be rotated, power is applied to the upper winding coil 105 and the lower winding coil 108 for linear motion and the power is applied only to the winding coil 104c for the rotary motion. do. Then, the rotor 102 is rotated by the interaction force between the magnetic field formed by the winding coil 104c for rotational movement and the magnetic field formed by the permanent magnet 103 of the rotor 102. Accordingly, the shaft 101 coupled with the rotor 102 also rotates. In addition, in order to linearly move the shaft 101, the application of power to the winding coil 104c for rotary motion is cut off as opposed to the above case, and the upper and lower winding coils 105 and 108 for linear motion are blocked. Power is applied only. Then, the magnetic field is formed by the upper and lower winding coils 105 and 108, and the upper and lower magnetic pole cores 106 and 107 for the upper and lower electromagnets become magnetic due to electromagnetization. At this time, the upper and lower winding coils 105 and 108 are wound in opposite directions (at this time, of course, the direction of the current applied to both coils is assumed to be the same), both magnetic pole cores 106 and 107 The facing portions of the are the same polarity with each other, so that the repulsive force acts between the two magnetic pole cores 106, 107 to raise the upper electromagnet pole core 106 (here, the lower electromagnet pole core 107 is an electric motor) On the housing or other frame). As a result, the shaft 101 inserted into the upper electromagnet pole 106 is also raised. At this time, the spring 109, which has been compressed to some extent by the load of the upper structure composed of the upper electromagnet pole 106, the shaft 101, the rotor 102 and the like, is restored, and accordingly the elasticity of the spring 109 Restorative force is added to the repulsive force. Thus, the upward force of the upper magnetic pole core 106 for the electromagnet is increased, so that the shaft 101 is raised while receiving sufficient linear motion force.

한편, 이상과 같이 축(101)이 상승된 상태에서 상,하부 권선코일(105)(108)로의 전원 인가를 차단하면, 양 자극 코어(106)(107)는 자성을 잃게 되고, 그에 따라 상승되어 있던 상부 전자석용 자극 코어(106)는 자중에 의해 하강하게 된다. 이때, 상기 상,하부 전자석용 자극 코어(106)(107) 사이에 스프링(109)이 없다면, 상부 전자석용 자극 코어(106)는 그 자체의 하중에다 축(101) 및 회전자(102)의 하중까지 실린 통합 하중에 의해 큰 하중을 받으면서 밑으로 떨어져 하부 전자석용 자극 코어(107)와 충돌, 밀착하게 될 것이다. 그러나, 전술한 바와 같이 부차적으로이와 같은 사태 또한 방지하기 위해 상기 스프링(109)이 마련되어 있으며, 따라서, 상부 전자석용 자극 코어(106)는 하강하면서 스프링(109)의 탄성반발력을 받아 점차 그 하중력을 잃어 일정 거리 하강한 후 정지하게 된다. 그에 따라, 하부 전자석용 자극 코어(107)와의 충돌 및 밀착이 방지된다.On the other hand, when the power supply to the upper and lower winding coils 105 and 108 is blocked in the state in which the shaft 101 is raised as described above, both magnetic pole cores 106 and 107 lose their magnetic properties, thereby rising. The upper magnetic pole core 106 for the electromagnet is lowered due to its own weight. At this time, if there is no spring 109 between the upper and lower electromagnet poles 106 and 107, the upper electromagnet pole core 106 is a load of its own shaft 101 and the rotor 102 The load will fall down while being subjected to a large load by the integrated load loaded to the load, and will collide with the lower magnetic pole magnetic core 107. However, as described above, the spring 109 is provided to further prevent such a situation, and thus, the upper electromagnet pole core 106 receives the elastic repulsion force of the spring 109 while descending, and gradually the load force thereof. After losing a certain distance descends and stops. Thereby, collision and close contact with the lower electromagnet magnetic pole core 107 are prevented.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는 전동기 내부 시스템에 회전운동을 위한 회전운동부와 직선운동을 위한 직선운동부가 각각 마련되어 있어, 동일축에 의한 회전운동 및 직선운동을 모두 얻을 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명이 회전운동 및 직선운동이 요구되는 장치(시스템)에 채용될 경우, 설치 공간의 축소 및 제작 비용의 감축 효과를 얻을 수 있다.As described above, the rotary linear motor according to the present invention is provided with a rotary motion portion for the rotary motion and a linear motion portion for the linear motion in the motor internal system, respectively, so that both the rotary motion and the linear motion by the same axis can be obtained. . Therefore, when the present invention is employed in an apparatus (system) requiring rotational motion and linear motion, it is possible to reduce the installation space and reduce the production cost.

Claims

An axis for performing rotational and reciprocating linear motions;

A rotor fixed to the shaft and provided with a permanent magnet on a predetermined portion of an inner surface of the body to form a magnetic field for rotating the shaft;

The upper electromagnet is fixedly slidably inserted into the shaft, and a predetermined portion of the body is provided with a stator for a rotary motion corresponding to the permanent magnet of the rotor and an upper winding coil for forming a magnetic field for linear motion. Stimulating core; And

It is inserted and fixed to the shaft so as to slidably move opposite to the upper electromagnet magnetic pole core, characterized in that the predetermined portion of the body includes a lower electromagnet pole core provided with a lower winding coil for the formation of a magnetic field for linear motion Rotary linear motor.

The method of claim 1,

Between the upper electromagnet pole core and the lower electromagnet pole core, the linear kinetic force at the time of raising the upper electromagnet pole core is increased, while the lower electromagnet pole core due to its own load upon the return of the upper electromagnet pole core. Rotary linear motor, characterized in that the spring is further provided to prevent the collision and close contact with.

The method of claim 1,

And the upper winding coil and the lower winding coil for forming the magnetic field for linear motion are wound in opposite directions, respectively.