KR100360255B1

KR100360255B1 - 리니어 모터의 손실 저감구조

Info

Publication number: KR100360255B1
Application number: KR1020000030042A
Authority: KR
Inventors: 허경범; 홍언표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-06-01
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2002-11-08
Also published as: KR20010109672A

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 손실 저감구조에 관한 것으로, 본 발명은 아우터 코어 및 그 아우터 코어 내부에 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자의 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 영구자석 홀더가 결합되고 그 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합되며 그 영구자석들의 양측에 플럭스의 패스를 유도하는 자성체의 플럭스 가이드부재가 각각 결합되도록 구성하여 모터에 전류가 인가됨에 따라 가동자를 구성하는 영구자석이 아우터 코어와 이너 코어사이에서 직선 왕복 운동하는 과정에서 영구자석이 아우터 코어 및 이너 코어의 폴 엔드(Pole end)에 위치하게 될 때 발생되는 프린징 및 리키지 플럭스를 최소화함으로써 에디 커런트 손실을 저감시켜 모터의 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 손실 저감구조{STRUCTURE FOR REDUCING LOSS IN LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 손실 저감구조에 관한 것으로, 특히 모터의 작동과정에서 발생되는 영구자석의 프린징 및 리키지 플럭스를 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 손실 저감구조에 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.

도 1, 2는 상기 리니어 모터의 일예를 도시한 단면도 및 측면도로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 원통 형태로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 그 아우터 코어(10)의 내부에 일정 간격을 두고 삽입되는 원통 형태의 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 구비하여 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다. 제시된 도면에서는 권선 코일(30)이 아우터 코어(10)에 결합된 구조이다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 그 원통 형태의 적층체는 그 단면이 디귿자 형태로 형성되며 그 디극자형태의 내부에 권선 코일(30)이 위치하게 되며 그 디귿자의 양단이 극(Pole)을 이루게 된다. 상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 라미네이션 시트(21)는 일정 폭과 소정의 길이를 갖도록 형성된다.

상기 가동자(40)는 다수개의 영구자석(41)으로 구성되며 그 다수개의 영구자석(41)은 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태의 영구자석 홀더(42)에 등간격을 이루도록 고정 결합된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터의 작동은 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되어 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)와 이너 코어(20)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 되고 그 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 형성되는 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 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. 이와 같은 과정을 보다 상세하게 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 권선 코일(30)에 흐르는 전류의 방향에 따라 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 형성되는 플럭스가 A방향으로 흐르게 되면 그 플럭스의 방향과 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속에 의해 그 영구자석(41)이 a방향으로 이동하게 되고, 상기 권선 코일(30)에 흐르는 전류가 반대 방향으로 흐르게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 플럭스가 B방향으로 흐르게 되어 그 플럭스의 방향과 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속에 의해 그 영구자석(41)이 b방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 권선 코일(30)에 흐르는 전류의 방향을 번갈아 바꾸어주면서 공급하게 되면 가동자가 직선 왕복 운동하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 구조는 영구자석 홀더(42)에 고정 결합된 영구자석(41)에서 형성되는 자속과 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 형성되는 플럭스의 상호 작용에 의해 가동자를 구성하는 영구자석(41)과 그 영구자석(41)이 결합되는 영구자석 홀더(42)가 직선 왕복 운동하는 과정에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 영구자석(41)이 이너 코어(20) 및 아우터 코어(10)의 극부에(P) 위치하게 될 경우 영구자석(41)의 프린징(Fringing) 및 리키지 플럭스(Leakage flux)의 증가로 인하여 주위의 도체에서 에디 커런트(Eddy current) 손실이 발생되어 모터의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 작동과정에서 발생되는 영구자석의 프린징 및 리키지 플럭스를 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 손실 저감구조를 제공함에 있다.

도 1,2는 일반적인 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 3,4는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 각각 단면도,

도 5는 상기 리니어 모터의 영구자석 프린징 및 리키지 플럭스가 발생되는 상태를 나타낸 단면도,

도 6,7은 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,

도 8은 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조가 구비된 리니어 모터의 작동상태를 도시한 단면도,

도 9는 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조의 작동상태를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 아우터 코어 20 ; 이너 코어

41 ; 영구자석 42 ; 영구자석 홀더

50 ; 플럭스 가이드부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 아우터 코어 및 그 아우터 코어 내부에 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자의 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 영구자석 홀더가 결합되고 그 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합되며 그 영구자석들의 양측에 플럭스의 패스를 유도하는 도우넛 형태의 환형체로 된 자성체의 플럭스 가이드부재가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 손실 저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 6, 7은 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조의 일례가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 아우터 코어(10) 및 그 아우터 코어(10)의 내부에 일정 간격을 두고 삽입되는 원통 형태의 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와 상기 아우터 코어(10)내부에 결합되는 권선 코일(30)과 상기 고정자의 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 영구자석 홀더(42)와 그 영구자석 홀더(42)에 장착되는 다수개의 영구자석(41)과 그 영구자석(41)들의 양측에 각각 위치하여 플럭스의 패스를 유도하는 자성체의 플럭스 가이드부재(50)를 포함하여 구성된다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 그 원통 형태의 적층체는 그 단면이 디귿자 형태로 형성되며 그 디극자 형태의 내부에 권선 코일(30)이 위치하게 되며 그 디귿자의 양단이 극(Pole)을 이루게 된다. 상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기라미네이션 시트(21)는 일정 폭과 소정의 길이를 갖도록 형성된다.

상기 영구자석 홀더(42)는 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태로 형성된다. 그리고 상기 다수개의 영구자석(41)들은 상기 영구자석 홀더(42)의 외주면에 일정 간격을 두고 결합되며 그 영구자석(41)들은 그 양단이 동일 선상에 위치하도록 결합된다.

상기 플럭스 가이드부재(50)는 도우넛 형태의 환형체로 형성됨이 바람직하며, 그 재료는 자성체이며 비전도성 재료로 형성된다. 상기 플럭스 가이드부재(50)는 동일 선상으로 배열된 영구자석(41)들의 양측에 각각 위치하도록 영구자석 홀더(42)에 고정 결합됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 손실 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 리니어 모터는 전원이 인가되어 권선 코일(30)에 전류의 방향을 서로 교번되게 바꾸어 주면서 공급하게 되면, 도 8에 도시한 바와 같이, 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류의 방향에 따라 권선 코일(30) 주변에 C 방향과 D 방향으로 서로 교번되는 플럭스(Flux)가 형성되어 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)를 따라 흐르게 된다. 그 서로 다른 교번된 방향의 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향인 c방향과 d방향으로 직선 왕복 운동하게 된다.

이와 같이 영구자석 홀더(42)에 고정 결합된 영구자석(41)이 직선 왕복 운동하는 과정에서 영구자석(41)이, 도 9에 도시한 바와 같이, 이너 코어(20) 및 아우터 코어(10)의 극부(P)에 위치하게 되면 그 영구자석(41)에서 형성되는 플럭스가 영구자석(41)의 양측에 결합된 플럭스 가이드부재(50)를 따라 흐르게 되어 영구자석(41)의 프린징(Fringing) 및 리키지 플럭스를 최소화하게 된다. 이와 같이 프린징 및 리키지 플럭스가 최소화되어 주위의 도체에서 에디 커런트(Eddy current) 손실이 방지된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터의 손실 저감구조는 모터에 전류가 인가되어 권선 코일의 주변에 위치한 아우터 코어와 이너 코어에 형성되는 플럭스와 영구자석에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호작용에 의해 가동자를 구성하는 영구자석이 아우터 코어와 이너 코어사이에서 직선 왕복 운동하는 과정에서 영구자석이 아우터 코어 및 이너 코어의 폴 엔드(Pole end)에 위치하게 될 때 발생되는 프린징 및 리키지 플럭스를 최소화하게 됨으로써 에디 커런트 손실을 저감시켜 모터의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

아우터 코어 및 그 아우터 코어 내부에 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자의 아우터 코어와 이너 코어사이에 움직임 가능하도록 영구자석 홀더가 결합되고 그 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합되며 그 영구자석들의 양측에 플럭스의 패스를 유도하는 도우넛 형태의 환형체로 된 자성체의 플럭스 가이드부재가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 손실 저감구조.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플럭스 가이드부재는 비전도성 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 손실 저감구조.