KR100374834B1 - 멀티 윈도우형 리니어 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 윈도우형 리니어 모터에 관한 것으로, 본 발명은 환형의 권선 코일에 소정 형상을 갖는 라미네이션 시트가 원통 형태를 이루도록 서로 교번되게 적층된 단일 코어가 체결수단에 의해 연속적으로 결합되어 이루어진 멀티 체결형 아우터 코어와, 원통 형태로 형성되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어 내부에 일정 틈새를 가지며 삽입되는 이너 코어와, 상기 라미네이션 시트의 교번 적층에 의해 이루어지는 단일 코어의 극(Pole)과 극사이의 거리 및 그 극의 폭을 합한 길이를 갖도록 형성된 다수개의 영구자석이 원통형으로 형성된 자석 홀더의 외주면에 원주방향으로 상기 권선 코일의 수 및 위치와 상응하는 열을 갖도록 결합되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되는 가동자를 포함하도록 구성하여 출력을 유지하면서도 가동자를 구성하는 영구자석의 크기를 줄임으로써 고가인 영구자석의 사용량을 줄일 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

멀티 윈도우형 리니어 모터{MULTI-WINDOW TYPE LINEAR MOTOR}

본 발명은 멀티 윈도우형 리니어 모터에 관한 것으로, 특히 고가인 영구자석의 사용량을 감소시킬 수 있도록 한 멀티 윈도우형 리니어 모터에 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 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 원통형으로 형성된 멀티형 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 그 멀티형 아우터 코어(10)의 내부에 일정 공극을 두고 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 멀티형 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다. 제시된 도면에서는 권선 코일이 멀티형 아우터 코어(10)에 결합된 구조이다.

상기 멀티형 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 멀티형 아우터 코어의 라미네이션 시트(11)는 일정 폭과 길이를 갖도록 형성된 가로 패스부(11a)의 일측에 일정 폭과 길이를 갖는 세로 패스부(11b)가 일정 간격들 두고 세 개 연장 형성되며 그 세로 패스부(11b)들 사이에 개구홈(11c)이 두개 형성된다. 상기 개구홈(11c)은 일측이 개구된 사각 형태로 형성되며 상기 세로 패스부(11b)들의 끝이 극(Pole)을 이루게 된다.

상기 권선 코일(30)은 코일이 도우넛 형태로 권선되어 이루어진다.

상기 멀티형 아우터 코어(10)의 적층은 두개의 권선 코일(30)이 소정의 간격을 두고 나란히 위치한 상태에서 상기 멀티형 아우터 코어 라미네이션 시트(11)가 상기 두개의 권선 코일(30)을 따라 원통 형태로 적층되어 이루어진다. 이때, 상기 라미네이션 시트(11)는 그 개구홈(11c)에 상기 권선 코일(30)이 내삽되도록 적층된다.

상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어지며 그 라미네이션 시트(21)는 일정 폭과 상기 멀티형 아우터 코어(10)의 길이와 상응하는 길이는 갖는 직사각형 형태로 형성된다. 상기 이너 코어(20)는 상기 권선 코일(30)이 결합된 멀티형 아우터 코어(10)의 내경에 삽입되되 그 멀티형 아우터 코어(10)의 내주면과 일정 간격을 두고 삽입된다.

상기 가동자(40)는 원통 형태로 형성된 자석 홀더(42)의 외주면에 원주방향으로 다수개의 영구자석(41)이 원통형태를 이루도록 등간격으로 결합되며 그 영구자석(41)은 두개의 열로 결합된다. 즉, 상기 영구자석(41)은 상기 권선 코일(30)이 삽입된 상기 멀티형 아우터 코어(10)의 개구홈(11c)에 상응하도록 두개의 열로 이루어진다. 상기 가동자(40)는 그 두개의 영구자석(41) 열이 멀티형 아우터 코어의개구홈(11c)에 대응되도록 상기 멀티형 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입된다.

상기 영구자석(41)의 길이는 개구홈(11c)의 폭과 멀티형 아우터 코어(10)의 극의 폭, 즉 멀티형 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(11)의 세로 패스부(11b)의 폭을 합한 길이로 형성된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터의 작동은 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 멀티형 아우터 코어(10)에 결합된 두개의 권선 코일(30)에 서로 다른 방향의 전류를 동시에 각각 인가하게 되면 왼쪽(도면상) 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(30)의 주위에 위치하는 이너 코어(20)와 멀티형 아우터 코어(10)를 따라 시계 방향(a 방향)으로 플럭스가 형성되고 이와 동시에 오른쪽(도면상) 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(30)의 주위에 위치하는 이너 코어(20)와 멀티형 아우터 코어(10)를 따라 반시계 방향(b 방향)으로 플럭스가 형성된다. 상기 두개의 플럭스와 상기 영구자석(41)들에 의해 형성되는 두개의 플럭스의 상호작용에 의해 영구자석(41)이 왼쪽 방향(A방향)으로 움직이게 된다.

그리고 상기 두개의 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 각각 바꾸어 주게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 왼쪽 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(30)의 주위에 위치하는 이너 코어(20)와 멀티형 아우터 코어(10)를 따라 반시계 방향(b 방향)으로 플럭스가 형성되고 이와 동시에 오른쪽 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(30)의 주위에 위치하는 이너코어(20)와 멀티형 아우터 코어(10)를 따라 시계 방향(a 방향)으로 플럭스가 형성된다. 상기 두개의 플럭스와 상기 영구자석(410)들에 의해 형성되는 두개의 플럭스의 상호작용에 의해 영구자석(41)이 오른쪽 방향(B방향)으로 움직이게 된다.

이와 같이 두개의 권선 코일(30)에 서로 다른 방향으로 흐르는 전류의 방향을 서로 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 영구자석(40)들이 구비된 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 리니어 모터는 고가인 영구자석(41)이 권선 코일(30)에 의해 형성되는 플럭스와 함께 상호작용을 하기 위해 그 길이가 크게 형성됨으로써 그 영구자석(41)의 사용량이 많아져 제작 단가가 고가인 문제점이 있었다. 즉, 상기 영구자석(41)의 길이는 권선 코일(30)이 위치하는 멀티형 아우터 코어(10)의 개구홈(11c) 폭과 그 극의 폭에 의해 결정되는데 상기 멀티형 아우터 코어(10)의 개구홈(11c) 폭은 그 내부에 권선 코일(30)이 내삽될 수 있도록 넓게 형성되어 있어 그에 따라 영구자석(41)의 길이가 길어지게 된다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 플럭스를 형성하는 영구자석의 사용량을 감소시킬 수 있도록 한 멀티 윈도우형 리니어 모터를 제공함에 있다.

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

도 3,4는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 반단면도,

도 5는 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터의 정단면도,

도 6은 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터를 구성하는 라미네이션 시트의 평면도,

도 7,8은 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터의 작동상태를 각각 도시한 반단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100 ; 멀티 체결형 아우터 코어 110 ; 권선 코일

120,130 ; 단일 코어 140 ; 체결수단

141,142 ; 체결홈 143 ; 결합링

200 ; 이너 코어 300 ; 가동자

310 ; 자석 홀더 320 ; 영구자석

L,N ; 라미네이션 시트 L1 ; 가로 패스부

L2 ; 세로 패스부 L3 ; 경사 패스부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 환형의 권선 코일에 소정 형상의 박판인 라미네이션 시트가 원통 형태를 이루도록 서로 교번되게 적층된단일 코어가 체결수단에 의해 연속적으로 결합되어 이루어진 멀티 체결형 아우터 코어와, 상기 멀티 체결형 아우터 코어의 길이에 상응하는 길이를 갖는 원통 형태로 형성되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어 내부에 일정 틈새를 가지며 삽입되는 이너 코어와, 상기 라미네이션 시트의 교번 적층에 의해 이루어지는 단일 코어의 극(Pole)과 극사이의 거리 및 그 극의 폭을 합한 길이를 갖도록 형성된 다수개의 영구자석이 원통형으로 형성된 자석 홀더의 외주면에 원주방향으로 상기 권선 코일의 수 및 위치와 상응하는 열을 갖도록 결합되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 멀티 윈도우형 리니어 모터가 제공된다.

이하, 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터의 일실시예를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 상기 멀티 윈도우형 리니어 모터는 먼저 환형의 권선 코일(110)에 소정 형상을 갖는 라미네이션 시트(L)가 서로 교번되게 원통 형태를 이루도록 적층된 단일 코어(120)(130)가 체결수단(140)에 의해 연속적으로 결합되어 이루어진 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 내부에 이너 코어(200)가 삽입되어 고정자를 구성하게 된다.

상기 단일 코어(120)(130)를 구성하는 라미네이션 시트(L)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 일정 폭과 길이를 갖도록 형성된 가로 패스부(L1)와 그 가로 패스부(L1)의 일측 단부에 그 가로 패스부(L1)와 수직방향으로 연장 형성되는 세로패스부(L2)와 그 세로 패스부(L2)에 이어 상기 가로 패스부(L1)측으로 경사지게 형성된 경사 패스부(L3)로 형성된다. 이와 같은 라미네이션 시트(L)는 그 세로 패스부(L2) 및 경사 패스부(L3)측이 서로 마주보도록 다수개의 라미네이션 시트(L)가 상기 권선 코일(110)에 원통 형태를 이루도록 교번되게 적층되어 이루어진다. 상기 단일 코어(120)(130)는 적층된 라미네이션 시트 경사 패스부(L3)의 끝이 극(Pole)을 이루게되고 그 경사 패스부(L3)와 경사 패스부(L3)사이가 개구홈의 폭(d)이 된다.

상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)는 상기 단일 코어(120)(130)가 체결수단(140)에 의해 연속적으로 두개, 즉 제1 단일 코어(120)와 제2 단일 코어(130)가 결합되어 이루어진다. 상기 체결수단(140)은 서로 인접하는 제1 단일 코어(120)와 제2 단일 코어(130)의 각 접합면에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형의 체결홈(141)(142)이 형성되고 그 체결홈(141)(142)에 결합링(143)이 압입되어 이루어진다. 상기 체결홈(141)(142)은 그 단면이 사각 형태를 이루도록 형성되며 상기 결합링(143)은 상기 환형의 체결홈(141)(142)의 형태와 일치하도록 환형으로 형성됨과 아울러 그 단면이 상기 체결홈(141)(142)의 단면과 상응하게 형성된다.

그리고 상기 이너 코어(200)는 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 길이와 상응하는 길이 및 일정 폭을 갖는 박판 형태의 라미네이션 시트(N)가 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 내부에 삽입될 수 있는 외경을 갖도록 원통 형태로 적층되어 이루어진다. 상기 이너 코어(200)는 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 내주면과 일정 간격을 이루도록 그 내부에 삽입된다.

그리고 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)와 상기 이너 코어(200)사이에 직선 움직임 가능하도록 가동자(300)가 삽입된다.

상기 가동자(300)는 원통 형태로 형성된 자석 홀더(310)의 외주면에 원주방향으로 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 권선 코일(110)의 수와 위치에 상응하는 열을 가지도록 다수개의 영구자석(320)이 결합되어 이루어진다. 상기 영구자석(320)은 일정 두께와 폭과 길이를 갖도록 형성되되 그 길이는 상기 단일 코어(120)(130)의 극(Pole)과 극사이의 거리, 즉 개구홈의 폭(d) 및 그 극의 폭을 합한 길이를 갖도록 형성된다. 그리고 그 영구자석(320)은 두개의 권선 코일(110)의 수와 상응하도록 원주방향으로 두개의 열을 갖도록 결합되며 그 두개의 열은 서로 일정 간격을 이루게 된다.

상기 가동자(300)는 그 영구자석(320) 열 즉, 다수개의 영구자석(320)이 환형을 이루도록 일정 간격으로 결합된 원통형 열이 제1,2 단일 코어(120)(130)의 권선 코일(110)에 각각 위치하도록 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)와 이너 코어(200)사이에 삽입된다.

이하, 본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 멀티 윈도우형 리니어 모터는, 도 7에 도시한 바와 같이, 먼저 상기 멀티 체결형 아우터 코어(100)에 결합된 두개의 권선 코일(110)에 서로 다른 방향의 전류를 동시에 각각 인가하게 되면 왼쪽(도면상), 즉 제1 단일 코어(120)의 권선 코일(110)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(110)의 주위에 위치하는 제1단일 코어(120)와 이너 코어(200)를 따라 시계 방향(a 방향)으로 플럭스가 형성되고 이와 동시에 오른쪽(도면상), 즉 제2 단일 코어(130)의 권선 코일(110)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(110)의 주위에 위치하는 제2 단일 코어(130)와 이너 코어(200)를 따라 반시계 방향(b 방향)으로 플럭스가 형성된다. 상기 두개의 플럭스와 상기 두개의 열로 이루어진 영구자석(320)들에 의해 형성되는 두개의 플럭스의 상호작용에 의해 영구자석(320)들, 즉 가동자가 왼쪽 방향(A방향)으로 움직이게 된다.

그리고 상기 두개의 권선 코일(110)에 인가되는 전류의 방향을 각각 바꾸어 주게 되면, 도 8에 도시한 바와 같이, 멀티 체결형 아우터 코어(100)의 제1 단일 코어(120)측 권선 코일(110)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(110)의 주위에 위치하는 제1 단일 코어(120)와 이너 코어(200)를 따라 반시계 방향(b 방향)으로 플럭스가 형성되고 이와 동시에 제2 단일 코어(130)측 권선 코일(110)에 흐르는 전류에 의해 그 권선 코일(110)의 주위에 위치하는 제2 단일 코어(130)와 이너 코어(200)를 따라 시계 방향(a 방향)으로 플럭스가 형성된다. 상기 두개의 플럭스와 상기 두개의 열로 구성된 영구자석(320)에 의해 형성되는 두개의 플럭스의 상호작용에 의해 영구자석(320)들, 즉 가동자(300)가 오른쪽 방향(B방향)으로 움직이게 된다.

이와 같이 두개의 권선 코일(110)에 서로 다른 방향으로 흐르는 전류의 방향을 서로 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 가동자(400)가 직선 왕복 운동하게 된다.

본 발명은 전류가 흐르는 권선 코일(110)이 결합되는 아우터 코어의 형태를변형시켜 영구자석(320)의 길이를 결정하는 권선 코일(110)이 삽입된 개구홈의 폭(d)을 변형시킴으로써 영구자석(320)의 크기를 줄여 그 영구자석(320)의 사용량을 줄이게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 멀티 윈도우형 리니어 모터는 출력을 유지하면서도 가동자를 구성하는 영구자석의 크기가 감소하게 되어 고가인 영구자석의 사용량이 적어지게 됨으로써 영구자석의 비용이 감소하여 모터의 제작 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 환형의 권선 코일에 소정 형상의 박판인 라미네이션 시트가 원통 형태를 이루도록 서로 교번되게 적층된 단일 코어가 체결수단에 의해 연속적으로 결합되어 이루어진 멀티 체결형 아우터 코어와, 상기 멀티 체결형 아우터 코어의 길이에 상응하는 길이를 갖는 원통 형태로 형성되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어 내부에 일정 틈새를 가지며 삽입되는 이너 코어와, 상기 라미네이션 시트의 교번 적층에 의해 이루어지는 단일 코어의 극(Pole)과 극사이의 거리 및 그 극의 폭을 합한 길이를 갖도록 형성된 다수개의 영구자석이 원통형으로 형성된 자석 홀더의 외주면에 원주방향으로 상기 권선 코일의 수 및 위치와 상응하는 열을 갖도록 결합되어 상기 멀티 체결형 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 멀티 윈도우형 리니어 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 체결수단은 서로 인접하는 단일 코어와 단일 코어의 각 접합면에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형의 체결홈이 형성되고 그 체결홈에 결합링이 압입되어 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 윈도우형 리니어 모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 멀티 체결형 아우터 코어의 단일 코어를 구성하는 라미네이션 시트는 일정 폭과 길이를 갖도록 형성된 가로 패스부와 그 가로 패스부의 일측 단부에 그 가로 패스부와 수직방향으로 연장 형성되는 세로 패스부와 그 세로패스부에 이어 상기 가로 패스부측으로 경사지게 형성된 경사 패스부로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 윈도우형 리니어 모터.