KR100365009B1 - Arrangement Structure of a Group of Coils in Tubular Linear Motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 선형전동기의 코일군 배치 구조에 관한 것으로, 원통형 선형전동기의 원통형 케이스의 내주면에 조립되는 전기자 코일부와, 전기자 코일부와 소정 두께의 공극이 형성되도록 조립됨과 아울러 영구자석부가 외주면에 조립되는 샤프트와, 전기자 코일부에 배치된 한쌍의 코일군당 샤프트에 4극 영구자석이 조립되도록 코일을 배치시켜 원통형 선형전동기의 소형화에 의한 조립을 용이하게 하고 추력의 리플을 감소시켜 원통형 선형전동기의 제어 성능을 개선시킴에 있다.The present invention relates to a coil group arrangement structure of a cylindrical linear motor, an armature coil unit assembled on the inner circumferential surface of the cylindrical case of the cylindrical linear motor, and the armature coil unit is assembled to form a gap of a predetermined thickness and the permanent magnet portion on the outer peripheral surface By arranging the coil to assemble the 4-pole permanent magnet on the shaft to be assembled and the pair of coil groups arranged in the armature coil part, it is easy to assemble by miniaturization of the cylindrical linear motor and reduce the thrust ripple of the cylindrical linear motor. Improving control performance.
Description
본 발명은 원통형 선형전동기(tubular linear motor)의 코일군 배치 구조에 관한 것으로, 특히 원통형 선형전동기에서 한쌍의 코일군당에 영구자석의 극수를 증가시키도록 코일을 권선할 수 있는 전기자 코일을 배치하는 배치구조에 관한 것이다.The present invention relates to a coil group arrangement structure of a cylindrical linear motor, and in particular, an arrangement in which a armature coil capable of winding a coil to increase the number of poles of permanent magnets per pair of coil groups in a cylindrical linear motor is arranged. It's about structure.
고속 및 정밀 작업에 최근 선형전동기가 많이 사용되고 있다. 선형전동기는 편평형과 원통형으로 분리된다. 원통형 선형 전동기를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.Recently, linear motors have been widely used for high speed and precision work. Linear motors are divided into flat and cylindrical. Referring to the cylindrical linear motor with the accompanying drawings as follows.
도 1은 종래의 원통형 선형전동기의 사시도이다. 도시된 바와 같이 크게, 원통형 케이스(case)(1), 전기자 코일부(2), 영구자석부(3) 및 샤프트(shaft)(4)로 구성된다. 원통형 케이스(1)의 내주면에는 전기자 코일부(2)가 조립되며, 샤프트(4)의 외주면에는 영구자석부(3)가 조립된다. 전기자 코일부(2)와 영구자석부(3) 사이에는 소정 간격으로 공극(5)이 형성된다.1 is a perspective view of a conventional cylindrical linear motor. As shown largely, it consists of a cylindrical case 1, an armature coil part 2, a permanent magnet part 3 and a shaft 4. The armature coil part 2 is assembled to the inner circumferential surface of the cylindrical case 1, and the permanent magnet part 3 is assembled to the outer circumferential surface of the shaft 4. A gap 5 is formed between the armature coil part 2 and the permanent magnet part 3 at predetermined intervals.
원통형 케이스(1)의 내측에 조립된 전기자 코일부(2)로 전류를 흘리면 전류의 흐르는 방향과 수직으로 전기자 코일부(2)와 마주대하도록 샤프트(4)에 조립된 영구자석부(3)에서 자계가 발생되어 샤프트(4)를 밀어내는 추력이 발생된다. 이 추력에 의해 샤프트(4)가 이동하게 된다. 샤프트(4)를 이동시키기 위한 전류를 공급받는 전기자 코일부(2)의 코일군 배치 구조를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.The permanent magnet part 3 assembled to the shaft 4 so as to face the armature coil part 2 perpendicularly to the flow direction of the current when the current flows through the armature coil part 2 assembled inside the cylindrical case 1. A magnetic field is generated at thrust to push the shaft 4. This thrust causes the shaft 4 to move. The coil group arrangement structure of the armature coil unit 2 that receives a current for moving the shaft 4 will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 도 1에 도시된 원통형 선형전동기에서 종래의 코일군 배치 구조를 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이 샤프트(4)의 외주면에 N, S극으로 형성된 영구자석부(3)가 형성되며, 영구자석부(3)의 인접된 위치에 전기자 코일부(2)가 배치된다. 전기자 코일부(2)의 코일 권선 방법에는 분포권, 집중권, 전절권 및 단절권이 있다. 분포권은 전기자 코일을 여러 슬롯(slot)(도시 않음)에 나누어 권선하는 방법이며, 집중권은 하나의 슬롯에 전기자 코일을 모두 권선하는 방법이다. 전절권과 단절권은 권선된 전기자 코일의 전기각의 크기에 따라 각각 전절권과 단절권으로 분류된다.2 is a view showing a conventional coil group arrangement in the cylindrical linear motor shown in FIG. As shown in the figure, a permanent magnet part 3 formed of N and S poles is formed on the outer circumferential surface of the shaft 4, and the armature coil part 2 is disposed at a position adjacent to the permanent magnet part 3. The coil winding method of the armature coil unit 2 includes a distribution zone, a central winding zone, a total winding zone, and a disconnection winding zone. The distribution range is a method of winding the armature coil divided into several slots (not shown), and the concentrated area is a method of winding all the armature coils in one slot. The winding and breaking windings are classified into the winding and breaking windings, respectively, according to the magnitude of the electric angle of the wound armature coil.
종래의 전기자 코일부를 권선 방법은 U,V,W 3상의 경우에 영구자석의 극피치와 동일하게 코일을 권선하는 전절권이 적용된다. 전절권을 이용하여 코일을 권선하여 배치하는 방법을 사용하는 경우에 대형 원통형 선형전동기에서는 코일 배치작업이 용이하지만 소형의 원통형 선형전동기에서는 코일 배치 작업이 어려우며, 영구자석의 극수가 제한되기 때문에 추력에 리플(ripple)이 발생되어 전체적으로 원통형 선형전동기의 제어에 어려운 문제점이 있다.In the conventional method of winding the armature coil unit, the whole winding winding for winding the coil in the same manner as the pole pitch of the permanent magnet in the U, V, W three phase is applied. In case of using coil winding method for winding by coil, it is easy to arrange coil in large cylindrical linear motor, but it is difficult to arrange coil in small cylindrical linear motor and because the number of poles of permanent magnet is limited, There is a ripple (ripple) is generated, there is a problem in the control of the cylindrical linear motor as a whole.
본 발명의 목적은 원통형 선형전동기에서 한쌍의 코일군당 영구자석의 극수를 증가시키도록 코일을 권선할 수 있는 전기자 코일의 배치 구조를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an arrangement of armature coils capable of winding coils to increase the number of poles of permanent magnets per pair of coil groups in a cylindrical linear motor.
본 발명의 다른 목적은 한쌍의 코일군에서 영구자석의 극수를 증가시켜 전기자 코일을 배치함으로써 원통형 선형전동기의 조립을 용이하게 하며, 추력의 리플을 감소시켜 원통형 선형전동기의 제어 성능을 개선시킴에 있다.Another object of the present invention is to facilitate the assembly of the cylindrical linear motor by arranging the armature coils by increasing the number of poles of the permanent magnet in a pair of coil groups, and to improve the control performance of the cylindrical linear motor by reducing the ripple of the thrust. .
도 1은 종래의 원통형 선형전동기의 사시도,1 is a perspective view of a conventional cylindrical linear motor,
도 2는 도 1에 도시된 원통형 선형전동기에서 종래의 코일군 배치구조를 나타낸 도,2 is a view showing a conventional coil group arrangement in the cylindrical linear motor shown in FIG.
도 3은 본 발명에 의한 원통형 선형전동기에서 코일군 배치 구조를 나타낸 도이다.3 is a view showing a coil group arrangement structure in a cylindrical linear motor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 원통형 케이스 5: 공극1: cylindrical case 5: air gap
11: 샤프트 12: 영구자석부11: shaft 12: permanent magnet
13: 코일군13: coil group
본 발명의 원통형 선형전동기의 코일군 배치 구조는 원통형 선형전동기의 원통형 케이스의 내주면에 조립되는 전기자 코일부; 전기자 코일부와 소정 두께의 공극이 형성되도록 조립됨과 아울러 영구자석부가 외주면에 조립되는 샤프트; 및전기자 코일부에 배치된 한쌍의 코일군당 샤프트에 조립된 4극 영구자석으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Coil group arrangement of the cylindrical linear motor of the present invention is an armature coil unit assembled to the inner peripheral surface of the cylindrical case of the cylindrical linear motor; A shaft which is assembled to form an air gap with the armature coil part and a permanent magnet part is assembled to an outer circumferential surface thereof; And a four-pole permanent magnet assembled to a shaft per pair of coil groups disposed in the armature coil unit.
전기자 코일부에 배치되는 한쌍의 코일군은 U,U',V,V',W 및 W'상의 순서로 배치되어 조립되며, 샤프트의 외주면에 조립되는 영구자석의 4극은 N,S,N 및 S극의 순서로 배열되어 조립됨을 특징으로 한다.The pair of coils arranged in the armature coil is arranged and assembled in the order of U, U ', V, V', W and W ', and the four poles of permanent magnets assembled on the outer circumferential surface of the shaft are N, S, N And S poles arranged in order.
본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 원통형 선형전동기에서 코일군 배치 구조를 나타 낸 도이다. 도시된 바와 같이, 원통형 선형전동기의 원통형 케이스(1: 도 1에 도시됨)의 내주면에 조립되는 전기자 코일부(3)와, 전기자 코일부(3)와 소정 두께의 공극(5: 도 1에 도시됨)이 형성되도록 조립됨과 아울러 영구자석부(12)가 외주면에 조립되는 샤프트(11)와, 전기자 코일부(13)에 배치된 한쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 샤프트(11)에 4극 영구자석(N,S,N,S)이 조립되도록 코일을 배치되도록 구성된다.Figure 3 is a diagram showing a coil group arrangement structure in a cylindrical linear motor according to the present invention. As shown, the armature coil part 3 assembled to the inner circumferential surface of the cylindrical case 1 (shown in FIG. 1) of the cylindrical linear electric motor, and the gap between the armature coil part 3 and the predetermined thickness 5 in FIG. And a pair of coil groups U, U ', V, and V'W disposed on the shaft 11 and the armature coil part 13, which are assembled to form a permanent magnet part 12 on the outer circumferential surface thereof. It is configured to arrange the coil so that the four-pole permanent magnets (N, S, N, S) are assembled to the shaft 11 per W '.
본 발명의 코일군 배치 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the coil group arrangement structure of the present invention in more detail as follows.
먼저 도1 및 도 3에서와 같이 본 발명에 의한 원통형 선형전동기는 크게 원통형 케이스(1), 전기자 코일부(13), 영구자석부(12) 및 샤프트(11)로 구성된다. 원통형 케이스(1)의 내주면에는 전기자 코일부(13)가 조립되며, 샤프트(11)의 외주면에는 영구자석부(12)가 조립된다. 전기자 코일부(13)와 영구자석부(12) 사이에는 소정 간격으로 공극(5)이 형성된다.First, as shown in FIGS. 1 and 3, the cylindrical linear motor according to the present invention is largely composed of a cylindrical case 1, an armature coil part 13, a permanent magnet part 12, and a shaft 11. The armature coil part 13 is assembled to the inner circumferential surface of the cylindrical case 1, and the permanent magnet part 12 is assembled to the outer circumferential surface of the shaft 11. A gap 5 is formed between the armature coil part 13 and the permanent magnet part 12 at predetermined intervals.
소형 원통형 선형전동기에 적용시 원통형 케이스(1)의 내측에 조립되는 전기자 코일부(13)와 샤프트(11)의 외주면에 조립되는 영구자석부(12)의 조립성과 제어성을 개선하기 위해 전기자 코일부(13)는 집중권 및 단절권으로 한 쌍의 코일군을 권선하였다. 집중권은 하나의 슬롯에 코일을 집중적으로 권하는 방법이며 단절권은 전기각이 전절권 보다 작아지도록 코일을 권선하고 배치하는 방법이다.When applied to a small cylindrical linear motor, in order to improve the assembling and controllability of the armature coil part 13 assembled inside the cylindrical case 1 and the permanent magnet part 12 assembled on the outer circumferential surface of the shaft 11. A part 13 wound a pair of coil groups in a concentrated zone and a break zone. Concentration is the method of intensively recommending the coil in one slot, and disconnection is the method of winding and arranging the coil so that the electric angle is smaller than the total power.
전기자 코일부(13)를 집중권 및 단절권으로 권선하고 배치하기 위해 도 3에서와 같이 U,V,W 3상이 적용되는 경우 전기자 코일부(13)의 한쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')을 U,U',V,V',W 및 W'상 순서로 권선 및 배치하였다. 한쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')을 U,U',V,V',W 및 W'상 순서로 권선하고 배치시킴으로써 한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 영구자석의 극수를 증가시킬 수 있게 된다.A pair of coil groups U, U ', of the armature coil unit 13 when U, V, W three phases are applied as shown in FIG. 3 to wind and arrange the armature coil unit 13 in a concentrated zone and a break zone. V, V'W, W ') were wound and placed in the U, U', V, V ', W and W' phase order. A pair of coil groups U, U by winding and arranging a pair of coil groups U, U ', V, V'W, W' in the order of U, U ', V, V', W, and W ' It is possible to increase the number of poles of permanent magnets per ', V, V'W, W').
한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 샤프트(11)에는 4극 영구자석(N,S,N,S)을 N,S,N 및 S극의 순서로 배열 조립할 수 있게 된다. 한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 4개의 영구자석(N,S,N,S)이 대응되도록 전기자 코일부(13)와 샤프트(12)에 조립 설치함으로써 조립이 용이해진다.Four-pole permanent magnets (N, S, N, S) are arranged in the order of N, S, N, and S poles on the shaft 11 per pair of coil groups (U, U ', V, V'W, W'). You can assemble the array. Assembled in the armature coil part 13 and the shaft 12 so that four permanent magnets (N, S, N, S) per pair of coil groups (U, U ', V, V'W, W') correspond. By installing, assembly becomes easy.
4개의 영구자석(N,S,N,S)이 대응되도록 조립되는 한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')을 집중권으로 배치하고 단절권으로 권선함으로써 한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 영구자석 4극(N,S,N,S)을 N,S,N 및 S극의 순서로 배열 조립함으로써 원통형 선형전동기의 극수 증가에 의한 리플을 감소킬 수 있어 원통형 선형전동기의 제어 신뢰성을 개선시킬 수 있게 된다.By arranging a pair of coil groups (U, U ', V, V'W, W') assembled so that four permanent magnets (N, S, N, S) correspond to each other, Cylindrical linear by arranging four permanent magnets (N, S, N, S) in the order of N, S, N and S poles per pair of coil group (U, U ', V, V'W, W') Ripple due to the increase in the number of poles of the motor can be reduced, thereby improving the control reliability of the cylindrical linear motor.
한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')당 4극의 영구자석(N,S,N,S)이 각각 조립되는 본 발명의 원통형 선형 전동기의 동작은 전기자 코일부(13)로 전류를 공급하여 흐르게 하면 전류의 흐름의 수직 방향으로 샤프트(12)의 외주면에 조립되는 영구자석부(12)에서 자계가 발생하여 추력이 발생된다. 이 추력에 의해 샤프트(11)가 직선운동을 실시하게 된다. 그리고, 본 발명에서는 한 쌍의 코일군(U,U',V,V'W,W')을 도시하였으나 원통형 선형전동기의 길이에 비례하여 다수의 코일군(U,U',V,V'W,W')으로 형성하고, 이에 대응하여 영구자석도의 극(N,S,N,S)수도 증가시켜 사용할 수 있다.The operation of the cylindrical linear motor of the present invention, in which four poles of permanent magnets (N, S, N, S) are assembled for each pair of coil groups (U, U ', V, V'W, W'), is characterized by armature nose. When the current is supplied to the part 13 and flows, a magnetic field is generated in the permanent magnet part 12 assembled to the outer circumferential surface of the shaft 12 in the vertical direction of the flow of current, thereby generating thrust. This thrust causes the shaft 11 to perform a linear motion. In the present invention, although a pair of coil groups (U, U ', V, V'W, W') is shown, a plurality of coil groups (U, U ', V, V' is proportional to the length of the cylindrical linear motor. W, W '), and correspondingly, the number of poles (N, S, N, S) of permanent magnetism can also be increased.
전술한 바와 같이 전기자 코일부를 집중권 및 단절권으로 권선 및 배치함으로써 한쌍의 코일군당 영구자석의 극수를 증가시킬 수 있어 소형 원통형 선형전동기의 조립을 용이하게 할 수 있으며 추력의 리플을 감소시켜 원통형 선형전동기의 제어 성능을 개선시킬 수 있게 된다.As described above, by winding and arranging the armature coil unit in the concentrated zone and the disconnect zone, the number of permanent magnets per pair of coils can be increased, thereby facilitating the assembly of small cylindrical linear motors, and reducing the thrust ripples. It is possible to improve the control performance of the linear motor.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전기자 코일부를 집중권 및 단절권으로 권선 및 배치함으로써 한쌍의 코일군당 영구자석의 극수를 증가시킬 수 있어 소형 원통형 선형전동기에 적용시 원통형 선형전동기의 조립을 용이하게 할 수 있으며, 원통형 선형전동기의 소형화에 의한 리플을 증가를 감소시켜 원통형 선형전동기의 제어 성능을 개선시키는 효과를 제공한다.As described above, the present invention can increase the number of poles of permanent magnets per pair of coil groups by winding and arranging the armature coil unit in a concentrated zone and a break zone, so that the assembly of the cylindrical linear motor can be easily performed when applied to a small cylindrical linear motor. It is possible to reduce the increase caused by the miniaturization of the cylindrical linear motor to provide an effect of improving the control performance of the cylindrical linear motor.
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