KR100382924B1 - 리니어 모터의 마그네트 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 관한 것으로, 본 발명은 원통모양으로 형성하고 다수 개의 마그네트를 원주방향으로 고정하여 직선으로 왕복운동을 하는 마그네트 프레임과, 상기 마그네트 프레임을 조여 마그네트를 마그네트 프레임에 고정하는 고정부재로 구성되는 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 있어서, 마그네트의 내측면을 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 내주면측에서 다수 개 연장 형성되는 내측 지지부와, 마그네트의 외측면을 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 외주면에서 다수 개 연장 형성되는 외측 지지부를 포함함으로써, 상기 마그네트 프레임과 마그네트가 용이하게 형성되어 생산비용이 절감되는 것은 물론 상기한 마그네트 프레임과 고정부재를 모두 비자성체로 형성함에 따라 와전류 손실이 거의 없으므로 모터 효율이 향상된다.

Description

리니어 모터의 마그네트 고정장치{APPREATURE FOR FIXING MAGNET OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 관한 것으로, 특히 마그네트 프레임을 평면지게 형성하여 마그네트를 용이하게 고정할 수 있도록 한 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터는 가동자가 직선으로 왕복운동을 하면서 직선형의 구동력을 발생하는 것으로, 고정자와 회전자가 모두 평면형으로 형성되는 평면형 리니어 모터와 고정자와 회전자가 원통형으로 형성되는 원통형 리니어 모터로 크게 구분할 수 있다.

이 중에서 원통형 리니어 모터는 고정자가 내측 고정자와 외측 고정자로 이루어지고, 가동자가 그 양측 고정자 사이에 일정 공극을 두고 위치하여 왕복운동을 하도록 이루어져 있다.

도 1a 및 도 1b은 종래 리니어 모터를 개략적으로 보인 반단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 리니어 모터는, 다수개의 스테이터 코어가 방사상으로 적층되어 원통형으로 형성되는 내측 고정자(1A) 및 그 내측 고정자(1A)와 일정 간극을 두고 외삽되도록 역시 다수개의 스테이터 코어가 방사상으로 적층되어 원통형으로 형성되는 외측 고정자(1B)로 이루어진 고정자(1)와, 상기 내측 고정자(1A)와 외측 고정자(1B) 사이의 공극에 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(2)로 구성되어 있다.

상기 외측 고정자(1B)에는 외부로부터 전원이 인가되는 권선코일(1C)이 가동자(2)를 향하도록 내주면측에 장착되어 있다.

상기 가동자(2)는 비자성체인 스테인레스 계열의 금속이 원통모양으로 형성되어 구동력을 외부로 전달하는 마그네트 프레임(2A)과, 그 마그네트 프레임(2A)의 외주면에 부착 고정되어 내측 고정자(1A)와 외측 고정자(1B) 사이의 플럭스(flux)에 조응하는 다수개의 마그네트(2B)로 이루어져 있다.

상기 마그네트(2B)는 그 접합면이 원형인 마그네트 프레임(2A)의 외주면에 상응하도록 정면투영시 원호모양으로 정밀 가공되어 접합되어 있다.

도면중 미설명 부호인 3은 마그네트 고정링이다.

상기와 같은 종래 리니어 모터는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 외측 고정자(1B)의 권선코일(1C)에 전류가 인가되면, 그 권선코일(1C)의 주변에 플럭스가 형성되어 외측 고정자(1B)의 일측 경로(path)를 따라 내측 고정자(1A)로 흘렀다가 다시 외측 고정자(1B)의 타측 경로로 흐르는 폐 루프(closed loop)를 형성하게 된다.

이때, 상기 권선코일(1C)에 의해 형성되는 플럭스에 가동자(2)의 마그네트(2B)가 놓이게 되면 그 마그네트(2B)가 상기한 권선코일(1C)의 플럭스와 상호 작용하여 권선코일(1C)의 플럭스 방향에 따라 밀리거나 당겨지면서 마그네트 프레임(2A)을 직선으로 왕복운동시키게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 리니어 모터에 있어서는, 상기 마그네트 프레임(2A)의 외주면이 원형으로 형성되어 이 마그네트 프레임(2A)에 부착되는 마그네트(2B)의 접촉면 역시 원호형으로 형성되어야 하나, 상기 마그네트(2B)를 일일이 원호형으로 정밀 가공하기가 우선 난해할 뿐만 아니라 상대적으로 고가인 마그네트(2B)를 절삭함으로써 생산비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 리니어 모터의 마그네트 고정구조가 갖는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 마그네트를 마그네트 프레임에 용이하게 고정시킬 수 있는 리니어 모터의 마그네트 고정장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b은 종래 리니어 모터를 개략적으로 보인 반단면도.

도 2는 종래 리니어 모터의 가동자를 보인 분해사시도.

도 3은 본 발명 리니어 모터의 가동자를 파단하여 보인 사시도.

도 4는 본 발명 리니어 모터의 가동자를 정면에서 보인 반단면도.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명 리니어 모터의 가동자에 대한 제작과정을 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 마그네트 프레임 11 : 마그네트 포켓

12 : 내측 지지부 12a : 지지부

12b : 차단돌부 13 : 외측 지지부

20 : 고정부재(탄소섬유) M : 마그네트

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 원통모양으로 형성하고 다수 개의 마그네트를 원주방향으로 고정하여 직선으로 왕복운동을 하는 마그네트 프레임과, 상기 마그네트 프레임을 조여 마그네트를 마그네트 프레임에 고정하는 고정부재로 구성되는 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 있어서, 마그네트의 내측면을 함께 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 내주면측에서 다수 개 연장 형성되는 내측 지지부와, 마그네트의 외측면을 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 외주면에서 다수 개 연장 형성되는 외측 지지부를 포함한 리니어 모터의 마그네트 고정장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 고정장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 리니어 모터의 가동자를 파단하여 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 리니어 모터의 가동자를 정면에서 보인 반단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 고정장치는, 내측 고정자(도 1에 도시)(1A)와 외측 고정자(도 1에 도시)(1B)의 사이에 일정공극을 두고 삽입되고 직육면체의 마그네트(M)가 축방향으로 삽입되도록 다수개의 마그네트 포켓(11)이 원주방향을 따라 형성되는 마그네트 프레임(10)과, 그 마그네트 프레임(10)의 외주면을 감아 각 마그네트 포켓(11)에 삽입된 각각의 마그네트(M)를 고정시키는 고정부재(20)로 구성된다.

상기 마그네트 프레임(10)은 비엠시(BMC;Bulk Molding Compound)와 같은 수지계열의 재료를 소정형상의 금형에 주입하여 형성되는 것으로, 상기 마그네트 포켓(11)은 어느 한 개의 마그네트(M)와 그 이웃하는 마그네트(M)의 대응면 사이를 차단함과 동시에 양쪽 마그네트(M)(M)를 함께 지지하도록 마그네트 프레임(10)의 내주면측에 등간격으로 연장되어 정면투영시 "ㅗ"형 단면으로 형성되는 다수개의 내측 지지부(12)와, 상기 각 마그네트(M)의 외측면을 지지하도록 상기한 내측 지지부(12)의 사이에 배치되어 마그네트 프레임(10)의 외주면측에서 등간격으로 연장 형성되는 다수개의 외측 지지부(13)로 이루어진다.

상기 내측 지지부(12)의 내면과 외측 지지부(13)의 내면이 이루는 마그네트 포켓(11)이 정면투영시 직사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 고정부재(20)는 마그네트 프레임(10)에 얹힌 마그네트(M)를 감은 상태에서 고온에서의 가열 및 저온에서의 냉각과정을 통해 경화되면서 상기한 각각의 마그네트(M)를 눌러 고정하는 탄소섬유(carbon fiber)로 이루어진다.

여기서, 상기 마그네트 포켓에는 환형으로 된 별도의 지지부재(미도시)가 마그네트 삽입후 그 마그네트의 끝단에 삽입되어 각각의 마그네트를 축방향으로 지지할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 12a는 지지부, 12b는 차단돌부이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 고정장치의 조립과정은 다음과 같다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 마그네트 프레임(10)의 각 마그네트 포켓(11) 마다에 각각의 마그네트(M)를 각각 삽입하는데, 이때 상기 마그네트(M)의 내측면은 각 마그네트(M)와 그 마그네트(M)에 인접하는 다른 마그네트(M)의 대응측이 마그네트 포켓(11)의 내측 지지부(12)에 형성된 차단돌부(12b)에 의해 서로 일정 간격만큼 유지되도록 한 상태에서 지지부(12a)에 받쳐지는 반면, 상기 각 마그네트(M)의 외측면은 마그네트 포켓(11)의 외측 지지부(13)에 각각이 눌려 지지된다.

다음, 도 5b에 도시된 바와 같이 탄소섬유로된 고정부재(20)로 마그네트 포켓(11)의 외주면을 감아 각각의 마그네트(M)가 마그네트 포켓(11)의 내측 지지부(12)와 외측 지지부(13)에 의해 긴밀하게 고정되도록 한다.

이렇게 하여, 본 발명의 마그네트 고정장치는 상기 마그네트 프레임(11)을 형성함에 있어서 비엠시(BMC)와 같은 수지계열의 재료를 이용하여 소정의 형상으로 용이하게 성형할 수 있게 됨에 따라 마그네트 프레임(10)에 투여되는 생산비용이 현저하게 절감될 수 있다.

또한, 상기 마그네트 프레임(10)의 마그네트 포켓(11)이 정면투영시 직사각형 모양으로 형성됨에 따라 그 안에 삽입되는 마그네트(M)가 직육면체로 형성될 수있어 마그네트(M)의 제작이 용이할 뿐만 아니라 불필요하게 깍여 버려지는 양이 줄어 역시 생산비용이 절감될 수 있다.

또한, 상기 마그네트 프레임(10)이 탄성을 갖는 수지계열로 이루어지는 동시에 절개된 모양으로 성형되어 고정부재(20)로 마그네트 포켓(11)을 감을 때 그 마그네트 포켓(11)의 내측 지지부(12)와 외측 지지부(13)가 일정정도 오므라지게 되므로 각각의 마그네트(M)를 보다 견고하게 고정시킬 수 있게 된다. 여기서, 내측 지지부(12)에 차단돌부(12b)를 형성하여 이웃하는 마그네트(M) 사이에 개재함으로써 고정부재(20)를 조일 때 마그네트(M)의 대향면이 서로 강하게 압착되면서 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 마그네트 프레임이(11)나 고정부재(12)가 모두 비자성체이면서 비전도체인 탄소섬유로 형성됨에 따라 모터 구동시 와전류손실(eddy current loss)이 거의 배제되어 모터 효율이 현저하게 상승될 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 모터의 마그네트 고정장치는, 직육면체의 마그네트가 삽입되도록 마그네트 포켓을 갖는 마그네트 프레임을 수지재로 성형함과 아울러 그 마그네트 프레임의 마그네트 포켓에 삽입된 마그네트를 탄성섬유로 감아 고정하도록 구성함으로써, 상기 마그네트 프레임과 마그네트가 용이하게 형성되어 생산비용이 절감되는 것은 물론 상기한 마그네트 프레임과 고정부재를 모두 비자성체로 형성함에 따라 와전류 손실이 거의 없으므로 모터 효율이 향상된다.

Claims (5)

1. 원통모양으로 형성하고 다수 개의 마그네트를 원주방향으로 고정하여 직선으로 왕복운동을 하는 마그네트 프레임과, 상기 마그네트 프레임을 조여 마그네트를 마그네트 프레임에 고정하는 고정부재로 구성되는 리니어 모터의 마그네트 고정장치에 있어서,

   마그네트의 내측면을 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 내주면측에서 다수 개 연장 형성되는 내측 지지부와,

   마그네트의 외측면을 지지하도록 상기 마그네트 프레임의 외주면에서 다수 개 연장 형성되는 외측 지지부를 포함한 리니어 모터의 마그네트 고정장치.
2. 제1항에 있어서,

   내측 지지부의 외측면 중앙부에는 이웃하는 마그네트들의 측면 사이에 개재되도록 돌출 형성하여 상기한 마그네트 사이를 차단하는 차단돌부를 구비한 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 마그네트 고정장치.
3. 제2항에 있어서,

   내측 지지부와 외측 지지부로 이루어지는 마그네트 포켓이 직사각형 단면 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 마그네트 고정장치.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 마그네트 프레임은 소정형상의 형틀에 주입되어 성형되는 수지계열인 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 마그네트 고정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 고정부재는 마그네트를 감아 고정시키는 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 마그네트 고정장치.