KR100395546B1 - 회전 및 직선운동형 선형전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전과 직선운동이 가능한 선형전동기에서 제2전기자 코일부를 프레임 없이 조립하기 위한 회전 및 직선운동형 선형전동기에 관한 것이다.

상기 본 발명은 하나의 축에서 회전 및 직선운동을 실시하는 선형전동기에서, 직선운동영역에 조립되는 제1영구자석부와 회전운동영역에 조립되는 제2영구자석부 사이에 중립영역이 형성되도록 소정 간격으로 이격시켜 외주면에 조립한 샤프트와; 상기 샤프트의 외주면에 조립된 상기 제1영구자석부와 대응되는 위치에 제1전기자 코일부가 내측으로 조립됨과 아울러 상기 중립영역까지 내측으로 삽입되어 설치되도록 형성된 프레임 케이스와; 상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되며 상기 샤프트의 외주면에 조립되는 상기 제2영구자석부와 대응되는 위치에 제2전기자 코일부가 조립되는 요크로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 본 발명은 제2전기자 코일부의 조립 작업을 용이하게 할 수 있으며 보다 견고하게 제2전기자 코일부를 조립할 수 있고, 요크를 직접 프레임 케이스에 조립함으로써 회전운동영역의 조립 공간을 최소화할 수 있다.

Description

회전 및 직선운동형 선형전동기{Motor of Revolving and Linear Type}

본 발명은 회전 및 직선운동형 선형전동기 관한 것으로, 특히 회전과 직선운동이 가능한 선형전동기에서 제2전기자 코일부를 프레임 없이 조립하기 위한 회전 및 직선운동형 선형전동기에 관한 것이다.

회전 및 직선운동형 선형전동기는 동일축에서 회전 및 직선운동을 실시할 수 있도록 구성된다. 동일축에서 회전 및 직선운동을 실시하기 위해 회전 및 직선운동형 선형전동기는 고정자와 가동자로 구성되며, 고정자는 프레임과 전기자 코일부로 구성되고 가동자는 샤프트(shaft)와 다수의영구자석으로 구성된다. 프레임의 내측에 장착되는 전기자 코일(coil)부를 2개로 분할하여 직선운동 전기자 코일부와 회전운동 전기자 코일부로 분리 구성된다.

회전 및 직선운동을 실시하기 위한 회전 및 직선운동형 선형전동기의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 회전 및 직선운동형 선형전동기의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 고정자(1)는 프레임(1a), 제1전기자 코일부(1b) 및 제2전기자 코일부(1c)로 구성되며, 가동자(2)는 샤프트(2b)와 다수의 영구자석(2a)으로 구성된다. 다수의 영구자석(2a)은 도 2에서와 같이 샤프트(2b)의 외주면에 격자 모양으로 배열된다.

격자 모양으로 배열된 다수의 영구자석(2a) 위에 조립되는 제1전기자 코일부(1b)는 환상권으로 권선되어 지지부재(1d)를 이용해 프레임(1a)에 조립된다. 제2전기자 코일부(1c)는 제1전기자 코일부(1b)와 동일하게 환상권으로 권선되어 제1전기자 코일부(1b)와 직교되는 방향으로 격자 모양으로 배열된 다수의 영구자석(2a) 위에 조립된다.

격자 모양으로 배열되어 샤프트(2b)의 외주면에 배열 조립되는 다수의 영구자석(2a) 위에 수직 방향으로 조립된 제1전기자 코일부(1b)은 직선운동을 실시하게 되며, 제1전기자 코일부(1b)와 직교되는 방향으로 조립되는 제2전기자 코일부(1c)는 회전운동을 실시하게 된다. 여기서, 샤프트(2b)의 직선운동 영역으로 환상권으로 권선된 제1전기자 코일부(1b)는 3상(U,V,W,U',V',W')이 적용되며, 제2전기자 코일부(1c)도 동일하게 3상이 적용된다.

전술한 바와 같이 종래의 회전 및 직선운동형 선형전동기에서는 제1전기자 코일부와 제2전기자 코일부가 하나의 프레임 내측에 조립된다. 하나의 프레임 내측에 제1전기자 코일부와 제2전기자 코일부를 조립하는 경우에 제2전기자 코일부는 요크(yoke)에 권선된 후 프레임의 내측으로 조립된다. 요크에 코일을 권선하여 제2전기자 코일부를 조립한 후 프레임의 내측에 조립함으로써 조립이 용이하지 않으며 조립을 견고하게 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 회전 및 직선운동형 선형전동기에서 회전운동영역에 조립되는 제2전기자 코일부를 프레임를 사용하지 않고 직선운동영역의 프레임에 조립할 수 있는 회전 및 직선운동형 선형전동기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제2전기자 코일부를 프레임을 사용하지 않고 직선운동영역의 프레임에 조립함으로써 제2전기자 코일부의 조립을 용이하게 함과 아울러 제2전기자 코일부를 견고하게 조립할 수 있도록 함에 있다.

도 1은 종래의 회전 및 직선운동형 선형전동기의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 영구자석의 배열 방법을 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 회전 및 직선운동형 선형전동기의 분리 조립사시도,

도 4는 도 3에 도시된 고정자의 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 고정자의 정면도,

도 6은 도 4에 도시된 고정자의 조립 단면도,

도 7은 도 4에 도시된 고정자의 조립방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

11: 제1영구자석부 12: 제2영구자석부

13: 샤프트 21: 제1전기자 코일부

22: 프레임 케이스 23: 제2전기자 코일부

24: 요크

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 직선운동영역에 조립되는 제1영구자석부와 회전운동영역에 조립되는 제2영구자석부 사이에 중립영역이 형성되도록 소정 간격으로 이격시켜 외주면에 조립한 샤프트와; 샤프트의 외주면에 조립된 제1영구자석부와 대응되는 위치에 제1전기자 코일부가 내측으로 조립됨과 아울러 중립영역까지 내측으로 삽입되어 설치되도록 형성된 프레임 케이스(frame case)와; 프레임 케이스의 일측면에 조립되며 샤프트의 외주면에 조립되는 제2영구자석부와 대응되는 위치에 제2전기자 코일부가 조립되는 다수의 요크(yoke)로 구성됨을 특징으로 하는 회전 및 직선운동형 선형전동기를 제공한다.

또한 상기 요크는 다수의 관통구를 형성한 다수의 요크편으로 구성되며, 요크의 길이는 샤프트의 외주면에 형성된 제2영구자석의 길이에 비례되도록 구비되고, 각각의 요크편은 내측으로 코일을 권선하여 제2전기자 코일부가 조립되도록 다수의 코일권선부재가 형성된다.

또한 상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 다수의 관통구가 형성된 다수의 요크편을 관통시켜 조립한 후 일단에 나사산이 형성된 다수의 핀을 이용하여 프레임 케이스의 일측면에 요크를 조립하기 위해 프레임 케이스에 다수의 나사홈을 형성하거나, 볼트와 너트를 이용하여 조립하기 위해 프레임 케이스에 관통구가 형성된다.

또한 프레임 케이스의 외주면과 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 요크의 외주면에 내환경성을 갖도록 소정의 두께로 내식성재질이 도포된다.

(실시예)

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 회전 및 직선운동형 선형전동기의 분리 조립사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 고정자의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 직선운동 영역(A)에 조립되는 제1영구자석부(11)와 회전운동영역(C)에 조립되는 제2영구자석부(12) 사이에 중립영역(B)이 형성되도록 소정 간격으로 이격시켜 외주면에 조립한 샤프트(13)와, 샤프트(13)의 외주면에 조립된 제1영구자석부(11)와 대응되는 위치에 제1전기자 코일부(21)가 내측으로 조립됨과 아울러 중립영역(B)까지 내측으로 삽입되어 설치되도록 형성된 프레임 케이스(22)와, 프레임 케이스(22)의 일측면에 조립되며 샤프트(13)의 외주면에 조립되는 제2영구자석부(12)와 대응되는 위치에 제2전기자 코일부(23)가 조립되는 요크(24)로 구성된다.

본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 회전 및 직선운동형 선형전동기는 크게 가동자(11,12,13)와 고정자(21,22,23,24)로 구성된다. 가동자(11,12,13)는 제1영구자석부(11), 제2영구자석부(13) 및 샤프트(13)로 구성되며, 고정자(21,22,23,24)는 제1전기자 코일부(21), 프레임 케이스(22), 제2전기자 코일부(23) 및 요크(24)으로 구성된다.

가동자(11,12,13)를 구성하고 있는 제1영구자석부(11)는 직선운동영역(A)에 위치되어 조립되며, 제2영구자석부(12)는 회전운동영역(C)에 위치되어 조립된다. 직선운동영역(A)과 회전운동영역(C) 사이에는 소정 거리의 중립영역(B)이 형성된다. 직선운동영역(A)에 형성된 제1영구자석부(11)는 샤프트(13)의 외주면에 링(ring) 형상을 갖는 다수의 N극 및 S극영구자석(N,S,N,S)이 교대로 위치되도록조립되어 구성된다.

회전운동영역(C)에 위치되어 조립되는 제2영구자석부(12)는 샤프트의 외주면에 다수의 N극 및 S극영구자석(N,S,N,S)이 격자모양으로 배열되어 조립된다. 링 형상을 갖는 다수의 N극 및 S극영구자석(N,S,N,S)으로 구성된 제1영구자석부(11)와 격자모양으로 배열되는 다수의 N극 및 S극영구자석(N,S,N,S)으로 구성된 제2영구자석(12) 사이의 소정 공간은 중립영역(B)으로 설정된다.

중립영역(B)을 중심으로 좌측에 설정되는 회전운동영역(A)에 조립되는 제1영구자석부(11)와 대응되는 위치에 제1전기자 코일부(21)가 조립되고, 우측에는 제2전기자 코일부(23)가 조립된다. 제1전기자 코일부(21)는 환상권으로 권선되어 프레임 케이스(22)의 내측으로 조립되며, 제2전기자 코일부(23)는 요크(24)에 권선되어 조립된다.

요크(24)는 다수의 요크편(24a)으로 구성되며, 요크편(24a)의 내측에는 도 5에서와 같이 다수의 코일권선부재(24b)가 형성된다. 다수의 코일권선부재(24b)에는 코일(23a)을 환상권으로 권선하여 제2전기자 코일부(23)를 조립하게 된다. 요크(24)에 제2전기자 코일부(23)를 조립하기 위해 먼저, 각각의 요크편(24a)을 도 4에서와 같이 프레임 케이스(21)의 일측면에 조립하기 전에 요크편(24a)을 정렬시켜 밀착시킨 후 코일(23a)을 환상권으로 권선하게 된다.

코일(23a)을 코일권선부재(24b)에 권선하여 제2전기자 코일부(23)가 조립되는 요크(24)는 샤프트(13)의 외주면에 형성된 제2영구자석(12)의 길이에 비례되도록 구비된다. 제2영구자석(12)의 길이에 따라 비례되도록 구성되는 요크(24)는 제2전기자 코일부(23)가 조립되면 제2전기자 코일부(23)가 조립된 요크(24)는 프레임 케이스(22)의 일측면에 조립하게 된다.

요크(24)를 프레임 케이스(22)의 일측면에 조립하기 위해 도 6에서와 같이 다수의 핀(pin)(31)이 사용된다. 다수의 핀(31)을 이용하여 프레임 케이스(22)의 일측면에 요크(224)를 조립하기 위해 다수의 핀(31)의 각각의 일단에 나사산(31a: 도 3에 도시됨)을 형성한다. 다수의 핀(31)의 일단에 형성된 나사산(31a)에 대응되도록 프레임 케이스(22)의 일측면에 다수의 나사홈(22a)이 형성된다.

다수의 핀(31)을 이용하여 요크(24)를 프레임 케이스(22)의 일측면에 조립하는 경우에 먼저, 요크(24)에 다수의 관통구(24c)가 형성되며, 이 다수의 관통구(24c)에 다수의 핀(31)을 관통시켜 요크(24)를 조립한 후 요크(24)의 조립이 완료되면 다수의 핀(31)을 프레임 케이스(22)에 조립하여 조립 작업을 완료하게 된다. 다수의 핀(31)을 이용하여 요크(24)를 조립하고 조립된 요크(24)를 직접 프레임 케이스(22)에 조립함으로써 조립 작업이 용이하게 되며, 보다 견고하게 요크(24)를 프레임 케이스(22)에 조립할 수 있게 된다. 또한, 상기 프레임 케이스(22)의 외주면과 상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 상기 요크(24)의 외주면에 내환경성을 갖도록 소정의 두께로 내식성재질이 도포된다.

다수의 핀(31)을 이용하여 요크(24)를 프레임 케이스(22)에 조립하는 방법의 다른 실시예는 도 7에 도시되어 있다.

도 7에서와 같이 요크(24)를 프레임 케이스(22)에 조립시 다수의 볼트(32)와 너트(33)를 이용하여 조립하게 된다. 다수의 볼트(32)와 너트(33)를 이용하여요크(24)를 프레임 케이스(22)에 조립시 프레임 케이스(22)에는 다수의 관통구(22b)가 형성된다. 프레임 케이스(22)에 형성된 다수의 관통구(22b)에 다수의 볼트(32)와 너트(33)를 이용하여 요크(24)를 조립하기 위해 다수의 볼트(32)에 요크(24)를 조립한다.

이 후 다수의 볼트(32)를 프레임 케이스(22)에 형성된 다수의 관통구(22b)를 관통시킨다. 볼트(32)가 프레임 케이스(22)에 형성된 다수의 관통구(22b)를 관통하면 너트(33)를 이용하여 요크(24)와 프레임 케이스(22)를 단단하게 조여 조립하게 된다.

이상과 같이 제2전기자 코일부를 다수의 요크편으로 구성된 요크에 직접 권선하고, 제2전기자 코일부가 권선되면 요크를 프레임 케이스에 직접 조립함으로써 제2전기자 코일부의 조립 작업을 용이하게 할 수 있으며 보다 견고하게 제2전기자 코일부를 조립할 수 있게 되며, 요크를 직접 프레임 케이스에 조립함으로써 회전운동영역의 조립 공간을 최소화할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 회전 및 직선운동형 선형전동기에서 제2전기자 코일부 요크에 직접 권선한 후 프레임 케이스에 핀이나 볼트 및 너트를 이용하여 직접 조립함으로써 제2전기자 코일부의 조립 작업을 용이하게 할 수 있으며 보다 견고하게 제2전기자 코일부를 조립할 수 있으며 요크를 직접 프레임 케이스에 조립함으로써 회전운동영역의 조립 공간을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 하나의 축에서 회전 및 직선운동을 실시하는 선형전동기에 있어서,

   직선운동영역부를 형성하기 위해 링형상의 N극 및 S극영구자석이 축방향을 따라 교호로 설치되는 제1영구자석부와;

   상기 제1영구자석부의 일측에 회전운동영역부를 형성하기 위해 실린더형상의 N극 및 S극영구자석이 원주를 따라 교호로 설치되는 제2영구자석부와;

   직선운동영역에 조립되는 제1영구자석부와 회전운동영역에 조립되는 제2영구자석부 사이에 중립영역이 형성되도록 소정 간격으로 이격시켜 외주면에 조립한 샤프트와;

   상기 제1영구자석부에 대응되도록 코일이 환상권으로 권선되는 제1전기자 코일부와;

   상기 샤프트의 외주면에 조립된 상기 제1영구자석부와 대응되는 위치에 제1전기자 코일부가 내측으로 조립됨과 아울러, 상기 중립영역까지 내측으로 삽입되어 설치되도록 형성된 프레임 케이스와;

   상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되며, 상기 샤프트의 외주면에 조립되는 상기 제2영구자석부와 대응되는 위치에 다수개의 요크로 이루어진 제2전기자 코일부로 구성되며,

   상기 요크의 길이는 샤프트의 외주면에 형성된 제2영구자석의 길이에 비려되도록 구비되고, 상기 요크는 다수의 관통홈이 각각 형성된 다수의 요크편으로 구성되며, 상기 요크편은 내측으로 코일을 권선하여 제2전기자 코일부가 조립되도록 다수의 코일 권선부재가 형성됨을 특징으로 하는 회전 및 직선운동형 선형전동기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 다수의 관통구가 형성된 다수의 요크편을 관통시켜 조립한 후 일단에 나사산이 형성된 다수의 핀을 이용하여 상기 프레임 케이스의 일측면에 요크를 조립하기 위해 상기 프레임 케이스에 다수의 나사홈이 형성됨을 특징으로 하는 회전 및 직선운동형 선형전동기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 다수의 관통구가 형성된 다수의 요크편을 관통시켜 조립한 후 볼트와 너트를 이용하여 요크를 프레임 케이스의 일측면에 조립하기 위해 상기 프레임 케이스에 관통구가 형성됨을 특징으로 하는 회전 및 직선운동형 선형전동기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 케이스의 외주면과 상기 프레임 케이스의 일측면에 조립되는 상기 요크의 외주면에 내환경성을 갖도록 소정의 두께로 내식정재질이 도포됨을 특징으로 하는 회전 및 직선운동형 선형전동기.