KR100418376B1 - 리니어 모터 - Google Patents

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KR100418376B1
KR100418376B1 KR10-2000-7014152A KR20007014152A KR100418376B1 KR 100418376 B1 KR100418376 B1 KR 100418376B1 KR 20007014152 A KR20007014152 A KR 20007014152A KR 100418376 B1 KR100418376 B1 KR 100418376B1
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vibrating body
outer yoke
linear motor
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KR10-2000-7014152A
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가와노신이치로
혼다유키오
무라카미히로시
Original Assignee
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Abstract

본 발명은 통형상의 외측 요크부(4)와, 이 외측 요크부(4) 내에 배치한 통형상의 내측 요크부(3)와, 내측 요크부(3)에 설치한 코일부(2)와, 코일부(2)가 발생하는 자속에 따라 진동하는 영구자석편(5a, 5b)과, 이 영구자석편(5a, 5b)를 지지하는 진동체(6)를 구비하고, 진동체(6)의 재질을 자성재로 한 리니어 모터이고, 외측 요크부(4)와 내측 요크부(3)가 만드는 자속 루프는 진동체(6)가 자성재이기 때문에, 진동체(6)에 방해되지 않고 진동체(6)를 통과하기 때문에, 리니어 모터의 진동운동을 효율적으로 행할 수 있다.

Description

리니어 모터{Linear Motor}
종래의 리니어 모터의 구조를 도 19를 이용하여 설명한다. 원통형상의 외측 요크부(201) 내에, 코일부(202)를 갖는 원통형상의 내측 요크부(203)를 넣고, 이 외측 요크부(201)와 내측 요크부(203) 사이에 영구자석편(204)을 배치하고, 내측 요크부(203)가 발생하는 자속에 따라서 영구자석편(204)이 진동하고, 이 영구자석편(204)을 고정한 진동체가 왕복 진동하고 있었다.
그러나, 이와 같은 구성의 리니어 모터는 하기의 문제점이 있다.
(1) 이 리니어 모터의 영구자석편은 진동체의 외측 요크부측에 고정되어 있었다. 따라서 코일부를 갖는 내측 요크부와 영구자석편의 사이에 진동체가 위치하기 때문에, 내측 요크부와 영구자석편의 갭이 너무 넓어진다. 그 때문에, 자속경로에 로스가 발생하고 있었다. 또, 내측 요크부로부터 발생하는 자속의 변화는 커서, 내측 요크부에 대면하는 진동체 부분에서 과전류를 발생해 버린다.
(2) 영구자석편을 지지하는 진동체는 비자성체이기 때문에, 진동체를 영구자석편과 요크부의 사이에 배치하면, 갭 이외에도 비자성부가 형성된다. 이와 같은 구성에서는 비자성부가 진동자속을 방해하기 때문에, 효율적으로 진동체를 진동시킬 수 없다.
(3) 외측 요크, 내측 요크 모두 전자강판을 요크부의 둘레방향에 적층한 구성으로, 요크부의 제조가 곤란하다.
본원 발명은 영구자석편과 요크부의 간격을 될 수 있는 한 작게 하여, 과전류의 발생을 억제하고, 요크부의 제조가 용이한 리니어 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 진동체의 재질을 자성재로 한 리니어 모터이다. 외측 요크와 내측 요크가 만드는 자속 루프는 진동체에 방해되지 않고 진동체를 통과하기 때문에, 리니어 모터의 진동운동을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 리니어 모터는 영구자석편을 진동체의 코일부측 측면에 고정함으로써, 코일부측 요크에 영구자석이 접근한다.
또한, 본 발명의 리니터 모터는 다수의 코일부를 내측 요크 또는 외측 요크에 구비하고, 다수의 영구자석편을 진동체의 코일부와 반대측 측면에 고정한 리니어 모터이고, 진동체의 진동방향에 평행한 다수의 영구자석편은 이웃하는 영구자석편의 자극이 다른 극이 되고, 상기 진동체는 이 이웃하는 영구자석편의 사이에 슬릿을 가짐으로써, 이웃하는 다른 극의 영구자석 사이에 발생하는 자속 누설을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 진동체를 전기저항이 100μΩ·㎝ 이상으로 하면, 과전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 진동체의 투자율은 진공 투자율의 10배 이상이면 좋다.
또한, 진동체는 철과 크롬을 주재료로 한 재료이면 좋다.
또한, 진동체는 철이 80∼90wt%, 크롬이 10∼20wt% 포함된 재료로 하면 좋다.
또한 진동체는 철, 크롬, 알루미늄을 주재료로 한 재료이면 좋다,
또한, 진동체는 철이 75∼88wt%, 크롬이 10∼20wt%, 알루미늄이 2∼5wt% 포함된 재료이면 좋다.
또한, 진동체는 철, 실리콘을 주재료로 한 재료이면 좋다.
또한, 진동체는 니켈과 철을 주재료로 한 재료이면 좋다.
또한, 진동체의 측면에 적어도 1개의 슬릿을 설치하면, 과전류의 발생을 억제할 수 있다. 이 슬릿은 진동체의 진동방향으로 가늘고 길어도 좋다.
또한, 진동체의 측면에 적어도 1개의 전기적 절연수지부를 설치하여 과전류의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 영구자석편을 고정하는 진동체의 재질을 자성재로 한 리니어 모터를 구비하는 압축기로, 고효율 구동을 가능하게 한다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속을 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 영구자석편을 상기 진동체의 코일부를 갖는 외측 요크 또는 내측 요크측에 고정한 리니어 모터이고, 영구자석편과 코일부를 갖는 요크측에 접근할 수 있다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속을 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 영구자석편을 상기 진동체의 코일부를 갖는 외측 요크 또는 내측 요크측에 고정한 리니어 모터를 구비하는 압축기이며, 고효율의 구동이 가능하게 된다.
본 발명은 금속 자성입자의 압축성형체로 이루어지는 요크부와, 이 요크부를 따라서 진동하는 가동자를 구비한 리니어 모터로, 리니어 모터의 제조가 용이하게 된다.
또한, 본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속을 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 외측 요크 또는 내측 요크의 적어도 한쪽이 금속 자성입자의 압축성형체인 리니어 모터이어도 좋다.
또한, 본 발명은 요크부가 금속 자성입자와 전기절연성 수지의 압축성형체이어도 좋다.
또한, 본 발명은 요크부가 표면에 전기절연층을 갖는 금속 자성입자의 압축성형체인 리니어 모터이어도 좋다.
또한, 본 발명은 금속 자성입자의 표면 전기절연층이 무기재질인 리니어 모터이어도 좋다.
또한, 본 발명의 리니어 모터는, 압축성형체로 구성된 요크부는 둘레방향으로 분할된 구성으로 함으로써, 과전류의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 리니어 모터는 둘레방향으로 분할된 요크부의 접합면에 절연층을 설치함으로써, 또한 과전류의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 금속 자성입자의 압축성형체로 이루어지는 요크부와, 이 요크부를 따라서 진동하는 가동자를 구비한 리니어 모터를 구비하는 압축기이어도 좋다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 외측 요크 또는 내측 요크의 적어도 한쪽은 다수의 적층판 블록부를 고리형상으로 배열하고, 이웃하는 적층판 블록부의 사이를 압축성형부에 의해서 구성한 리니어 모터이어도 좋다.
본 발명은 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 외측 요크 또는 내측 요크의 적어도 한쪽을 다수의 적층판 블록부를 고리형상으로 배열하고, 이웃하는 적층판 블록부의 사이를 압축성형부에 의해 구성한 리니어 모터를 구비하는 압축기이어도 좋다.
본원 발명은 직선적으로 운동하는 리니어 모터에 관한 것이다.
도 1 (a) (b)는 실시예 1의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 2 (a)는 실시예 1의 리니어 모터의 부분 단면도, (b)는 종래의 리니어 모터의 단면도, 도 3 (a) (b)은 실시예 2의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 4 (a) (b)는 실시예 3의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 5는 실시예 3의 다른 리니어 모터의 단면도, 도 6 (a) (b)는 실시예 4의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 7 (a) (b)는 실시예 4의 진동체의 단면도 및 평면도, 도 8은 실시예 5의 리니어 모터의 단면도, 도 9는 실시예 5의 진동체의 단면도, 도 10은 실시예 5의 다른 진동체를 도시하는 도면, 도 11은 실시예 5의 다른 진동체를 도시하는 도면, 도 12는 실시예 5의 다른 진동체의 단면도, 도 13 (a) (b)는 실시예 6의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 14는 실시예 6의 압성형체의 제조방법을 도시하는 흐름도, 도 15는 실시예 6의 다른 압성형체의 제조방법을 도시하는 흐름도, 도 16 (a) (b)는 실시예 7의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 17 (a) (b)는 실시예 8의 리니어 모터의 단면도 및 평면도, 도 18은 리니어 모터 압축기의 단면도, 도 19는 종래의 리니어 모터의 단면도이다.
(실시예 1)
도 1은 리니어 모터(1)의 구성을 나타낸다. 리니어 모터(1)는 통형상의 내측 요크부(3)와, 이 내측 요크부(3)에 권선을 감은 코일부(2)와, 내측 요크부(3)를 내측에 배치한 외측 요크부(4)와, 내측 요크부(3)와 외측 요크부(4)의 갭에 위치하고, 코일부(2)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(5a, 5b)과, 이 영구자석편(5a, 5b)을 지지하는 원통형상의 진동체(6)를 구비한다. 영구자석편(5a, 5b)은 진동체(6)의 내측 요크부(4)측의 측면에 고정되어 있다. 진동체(6)의 일단에는 진동체(6)의 진동을 외부로 취출하는 출력부(7)가 있다. 이 출력부(7)는 통형상의 진동체(6)에 뚜껑을 덮도록 하는 형상이다. 또, 이 출력부(7)의 출력 축에는 공진 스프링을 장착하고 있고, 스프링의 진동을 이용함으로써, 진동에 필요한 힘이 작아져서, 코일부(2)에 흐르는 구동전류를 작게 할 수 있다.
다음에, 이 리니어 모터를 상세하게 설명한다.
내측 요크부(3)는 오목부를 2개소 구비한 직사각형 전자강판(電磁鋼板)을 둘레방향으로 적층하여, 원통형상으로 하고 있다. 오목부가 연속함으로써 링형상의 홈을 내측 요크부(3)의 외측에 설치한다. 이 링형상의 홈에 권선을 감음으로써 코일부(2)를 형성한다.
외측 요크부(4)는 직사각형의 전자강판을 둘레방향으로 적층하여 원통형상으로 하고 있다. 내측 요크부(3)는 외측 요크부(4)의 내측에 위치한다. 그리고, 외측요크부(4)의 내측 측면과 내측 요크부(3)의 외측 측면은 평행하게 되어 있고, 균일한 갭을 갖는다.
링형상의 영구자석편(5a, 5b)은 진동체(6)의 내주측면에 접착고정 또는 압입고정되어 있다. 이 영구자석편(5a, 5b)의 자속방향은 내측 요크부(3)의 반경방향을 향하고, 이웃하는 영구자석편(5a, 5b)은 다른 극성으로 되어 있다. 영구자석편(5a)의 자속은 내측 요크부(3)로부터 외측 요크부(4)로 진행하고, 영구자석편(5b)의 자속은 외측 요크부(4)로부터 내측 요크부(3)로 진행한다.
이와 같은 구성에 의해 얻어지는 리니어 모터는 코일부(2)의 전류를 전환함으로써 진동체(6)를 진동한다. 코일부(2)에 전류를 흐르게 하면, 외측 요크부(4)와 내측 요크부(3)에서 자속 루프를 형성한다. 이 자속 루프에 의해 갭에 자속이 나타나고, 이 자속방향에 가까워지도록 영구자석편(5)이 이동한다. 그리고, 전류의 방향을 전환함으로써 갭에 흐르는 자속을 반전시켜서, 이 자속에 맞추어 영구자석편(5)이 이동한다. 이와 같이 전류방향을 전환함으로써 진동체(6)를 진동시킨다.
실시예 1의 제1 특징은 영구자석편(5a, 5b)이 진동체(6)의 내측 요크부측에 고정되어 있고, 영구자석편(5a, 5b)을 내측 요크부(3)에 근접한 상태에서 조립할 수 있다는 점이다.
도 2(a)에 실시예 1의 부분 단면도, 도 2(b)에 종래예의 부분 단면도를 나타낸다.
진동자속이 발생하는 것은 내측 요크부(3)이기 때문에, 이 진동자속에 대응하는 영구자석편(5)은 가능한 한 내측 요크부(3)에 가까운 쪽이 좋다. 본 실시예에서는 영구자석편(5)을 진동체(6)의 내측 요크부측에 고정하고 있다. 따라서 영구자석편(5a, 5b)과 내측 요크부의 사이는 갭 뿐이고, 가능한 한 영구자석편(5a, 5b)을 코일부(2)를 갖는 내측 요크부(3)에 가깝게 할 수 있다.
도 2(b)에는 일본국 특공평 6-91727호에 나타낸 바와 같은, 영구자석편(205)을 진동체(206)의 외측 요크부(204)측에 고정한 것을 나타낸다. 종래의 리니어 모터의 진동체(206)는 비자성 재료로 이루어져 있다. 이와 같이, 영구자석편(205)을 진동체(206)에 고정하면, 코일부를 구비한 내측 요크부(203)와 영구자석편(205)의 사이에서는 갭과 진동체(206)를 구비한다. 따라서 영구자석편(205)과 내측 요크부(203)의 간격은 도 2(a)에 비교하여 진동체(206)의 두께만큼 커져 버린다. 결국, 종래의 내측 요크부(203)로부터 발생하여 영구자석편(205)에 영향을 주는 자속은 실시예 1에 비교하여 작아져 버린다.
본 실시예는 영구자석편(5)을 진동체(6)의 내측 요크부(3)측에 고정함으로써, 종래에 비교하여 내측 요크부로부터 발생하는 진동자속을 유효하게 활용할 수 있다. 또, 종래와 비교하여 진동자속이 발생하는 내측 요크부로부터 진동체가 떨어지기 때문에, 과전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1의 진동체의 재질은 자성재이지만, 진동체가 비자성체이어도 상기의 효과는 동일하게 얻을 수 있다.
실시예 1의 제2 특징은, 영구자석편(5a, 5b)을 고정하는 진동체(6)는 자성을 갖는 것이다. 종래의 진동체는 비자성이기 때문에, 내측 요크부(3)와 외측요크부(4)의 사이에 형성하는 자속 루프의 자속을 방해하고 있었다. 그러나, 본 실시예와 같이, 진동체(6)를 자성재로 함으로써 내측 요크부(3)와 외측 요크부(4)의 사이에 발생하는 자속 루프를 방해하는 일이 없다. 결국, 진동체(6)는 자성재이기 때문에, 외측 요크부(4)와 내측 요크부(3)의 비자성 거리를 실질적으로 단축할 수 있다.
또, 영구자석편(5a, 5b)를 진동체(6)의 내측 요크부(3)측에 고정함으로써, 진동체(6)를 영구자석편(5a, 5b)의 백 요크로서 활용할 수 있다. 다수의 영구자석편(5a, 5b)은 동일한 진동체에 고정되어 있고, 영구자석편(5a, 5b)은 진동체(6)에 의해서 자기적으로 연결되어 있다. 결국, 진동체(6)는 백 요크로서의 기능을 갖고, 영구자석편(5a, 5b)의 자속을 크게 취출할 수 있다.
또한, 진동체(6)는 자성을 갖고, 주성분을 철, 크롬, 알루미늄으로 하고, 저항값을 조정하기 위해, 실리콘을 3wt% 이하 첨가하고 있다. 구체적인 혼합율은 철이 75∼88wt%, 크롬이 10∼20wt%, 알루미늄이 2∼5wt% 포함된 재료이다. 또, 진동체의 투자율은 진공 투자율의 10배 이상으로 하고 있다.
본 실시예는 이와 같이 구성함으로써, 외측 요크부(4)와 내측 요크부(3)의 갭을 자기적으로 짧게 할 수 있어서, 효율적으로 왕복 진동을 행할 수 있다.
또한, 진동체(6)를 외측 요크부(4)와 영구자석편(5a, 5b) 사이에 설치함으로써, 진동체(6)를 백 요크로서 이용할 수 있다.
(실시예 2)
도 3에 나타내는 리니어 모터(21)는 권선을 감은 코일부(22)를 갖는 통형상의 외측 요크부(23)와, 이 외측 요크부(23)의 내측에 위치하는 내측 요크부(24)와, 외측 요크부(23)와 내측 요크부(24)의 갭에 위치하고, 코일부(22)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(25a, 25b)과, 이 영구자석편(25a, 25b)을 지지고정하는 진동체(26)를 구비하고, 영구자석편(25a, 25b)을 고정하는 진동체(26)는 영구자석편(25a, 25b)과 내측 요크부(24)의 사이에 위치한다. 진동체(26)는 자성을 갖고 있다. 또 내측 요크부(24), 외측 요크부(23)는 전자강판을 둘레형상으로 적층한 것이다.
상기의 구성에 의해, 외측 요크부(23)와 내측 요크부(24)의 갭을 자기적으로 짧게 할 수 있고, 효율적으로 왕복진동을 행할 수 있다. 또한, 진동체(26)를 내측 요크부(24)와 영구자석편(25a, 25b)의 사이에 설치함으로써, 진동체(26)를 백 요크로서 이용할 수 있다.
또, 도 18에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 리니어 모터를 압축기에 짜 넣으면, 고효율 구동을 행하는 것이 가능하다. 리니어 압축기(150)는 리니어 모터부(160), 토출 기구부(170), 스프링 기구부(171), 밀폐용기(172), 지지 기구부(173) 등으로 구성된다.
(실시예 3)
도 4에 리니어 모터(31)의 구성을 나타낸다. 리니어 모터(31)는 통형상 내측 요크부(33)와, 이 내측 요크부(33)에 권선을 감은 코일부(32)와, 내측 요크부(33)를 내측에 배치한 외측 요크부(34)와, 내측 요크부(33)와 외측 요크부(34)의 갭에 위치하고, 코일부(32)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(35)과 이 영구자석편(35)을 지지하는 원통형상의 진동체(36)를 구비한다. 영구자석편(35)은 진동체(36) 내측 요크부(33)측의 측면에 고정되어 있다. 진동체(36)의 일단에는 진동체(36)의 진동을 외부로 취출하는 출력부(37)가 있다. 이 출력부(37)는 통형상의 진동체(36)에 뚜껑을 덮도록 하는 형상이다.
다음에, 이 리니어 모터를 상세하게 설명한다.
내측 요크부(33)는 오목부를 1개소 구비한 직사각형 전자강판을 둘레방향으로 적층하고, 원통형상으로 하고 있다. 오목부가 연속함으로써 링형상의 홈이 내측 요크부(33)의 외측에 형성된다. 이 링형상의 홈에 권선을 감음으로써, 코일부(32)를 형성한다.
상기의 구성에 의해 리니어 모터(31)를 구비하는 코일부(32)가 1개이어도, 외측 요크부(34)와 내측 요크부(33)의 갭을 자기적으로 짧게 할 수 있고, 효율적으로 왕복진동을 행할 수 있다. 또한, 진동체(36)를 외측 요크부(34)와 영구자석편(35)의 사이에 설치함으로써, 진동체(36)를 백 요크로서 이용할 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 코일부(42)가 1개이고, 코일부(42)가 외측 요크부(44)에 설치되어 있어도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
도 6에 나타내는 리니어 모터(51)는 권선을 감은 코일부(52)를 갖는 통형상의 내측 요크부(53)와, 이 내측 요크부(53)를 내측에 배치한 외측 요크부(54)와, 내측 요크부(53)와 외측 요크부(54)의 갭을 코일부(52)가 발생하는 자속에 따라서진동하는 링형상의 영구자석편(55a, 55b)과, 이 영구자석편(55a, 55b)을 지지고정하는 자성재로 이루어지는 진동체(56)를 구비하고 있다.
실시예 4의 특징은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 진동체(56)가 영구자석편(55a)과 영구자석편(55b)의 사이에 슬릿부(59)를 구비하고 있다는 점이다. 이 슬릿부(59)는 진동체(56)의 둘레방향으로 신장되도록 형성되어 있다.
내측 요크부(53)로부터 발생하는 자속은 진동체(56)를 통해서 외측 요크부(54)와 내측 요크부(53)간에 자속 루프를 형성한다. 영구자석편(55a, 55b)과 내측 요크부(53) 사이에는 진동체(56)를 개재하고 있지만, 진동체(56)는 자성체이기 때문에, 자기적인 거리에 자성체(56)의 두께는 포함되지 않는다. 또, 이와 같이 자성체(56)의 외주에 영구자석편(55a, 55b)을 고정하면, 영구자석편의 장착을 진동체의 외주로부터 행할 수 있기 때문에, 제조가 용이하게 된다.
단, 진동체(56)에 영구자석편(55a, 55b)을 붙이는 것 만으로는 진동체(56)를 자속통로로 하여 영구자석편(55a, 55b)의 사이에 누설 자속을 발생해 버리기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 영구자석편(55a, 55b)의 사이에 슬릿부(59)를 설치함으로써, 누설 자속을 줄일 수 있다.
(실시예 5)
도 8에 나타내는 리니어 모터(61)는 권선을 감은 코일부(62)를 갖는 통형상의 내측 요크부(63)와, 이 내측 요크부(63)를 내측에 배치한 외측 요크부(64)와, 내측 요크부(63)와 외측 요크부(64)의 갭을 코일부(62)가 발생하는 자속에 따라 진동하는 링형상의 영구자석편(65a, 65b)과 이 영구자석편(65a, 65b)을 지지고정하는자성재로 이루어지는 진동체(66)를 구비하고 있다.
링형상의 영구자석편(65a, 65b)은 진동체(66)의 내주측면에 접착고정 또는 압입고정되어 있다. 이 영구자석편(65a, 65b)의 자속방향은 내측 요크부(63)의 반경방향을 향하고, 이웃하는 영구자석편(65)은 다른 극이다. 영구자석편(65a)의 자속은 내측 요크부(63)로부터 외측 요크부(64)로 진행하고, 영구자석편(65b)의 자속은 외측 요크부(64)로부터 내측 요크부(63)로 진행한다.
이와 같은 구성에 의해 얻어지는 리니어 모터는 코일부(62)의 전류를 전환함으로써 진동체(66)를 진동한다. 코일부(62)에 전류를 흐르게 하면, 외측 요크부(64)와 내측 요크부(63)에 자속 루프를 형성한다. 이 자속 루프에 의해 갭에 자속이 나타나고, 이 자속방향에 가까워지도록 영구자석편(65)이 이동한다. 그리고, 전류의 방향을 전환함으로써 갭에 흐르는 자속을 반전시키고, 이 자속에 맞추어 영구자석편(65)이 이동한다. 이와 같이 전류방향을 전환함으로써 진동체(66)를 진동시킨다.
실시예 5의 특징은, 진동체(66)의 진동방향으로 가늘고 긴 슬릿(67)을 설치했다는 점에 있다. 진동체(66)는 자속을 가로질러 진동하기 때문에, 원통형상의 진동체(66)의 둘레방향으로 과전류를 발생해 버리기 쉽다. 여기에서, 원주방향의 과전류의 발생을 억제하도록 진동체(66)의 진동방향에 슬릿(67)을 설치함으로써, 과전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 슬릿의 형상은 도 10, 도 11에 나타내는 바와 같이, 진동체(66)의 강도를 높이는 것을 목적으로 하고, 바둑판형상의 슬릿(71)이나, 지그재그형상의 슬릿(72)을 설치해도 좋다.
또, 도 12에 나타내는 바와 같이, 슬릿의 변화에 전기절연체를 이루는 수지재료를 이용하여, 진동체에 진동방향으로 가늘고 긴 전기절연부(73)를 설치해도 좋다. 도 12의 진동체(66)는 다수의 직사각형 자성판을 둘레형상으로 배열하고, 이들 자성판 사이를 수지재료로 연결한 것이다.
(실시예 6)
도 13에 나타내는 리니어 모터(81)의 구성은 권선을 감은 코일부(82)를 갖는 통형상의 내측 요크부(83)와, 이 내측 요크부(83)를 내측에 배치한 외측 요크부(84)와, 내측 요크부(83)와 외측 요크부(84)의 갭에 코일부(82)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(85a, 85b)과, 이 영구자석편(85a, 85b)을 지지하는 원통형상의 진동체(86)를 구비한다. 영구자석편(85a, 85b)은 자성재료로 이루어지는 진동체(86)의 내측 요크부(83)측의 측면에 고정되어 있다. 진동체(86)의 일단에는 진동체(86)의 진동을 취출하는 출력부(87)가 있다. 이 출력부(87)는 통형상의 진동체(86)에 뚜껑을 덮도록 하는 형상이다.
본 실시예의 특징이기도 한 내측 요크부(83)와 외측 요크부(84)는 금속 자성입자와 전기절연성 수지의 혼합물을 압축성형함으로써 제조되는 압축성형체이다. 이와 같은 압축성형체는 전기절연성 수지에 의해 인접하는 금속성 자성입자가 전기적으로 절연되기 때문에, 전자강판을 둘레방향으로 적층하지 않고 과전류 손실의 발생을 억제하여 요크부를 제공할 수 있다.
다음에, 내측 요크부(83), 외측 요크부(84)를 압축성형에 의한 제조방법을도 14를 이용하여 설명한다.
본 실시예에서의 리니어 모터용 소결 코어에 이용되는 금속 자성입자는 철을 기본으로 한다. 그런, 철에만 한정되지 않고, 철·실리콘, 철·알루미늄, 철·니켈, 철·코발트 합금, 니켈·철, 니켈·철에 크롬, 알루미늄, 티탄 등을 혼합한 합금 등이어도 좋다. 또, 이들을 혼합한 것이어도 좋다.
이들 금속성 자성입자와 전기절연성 수지 예를 들면, 에폭시 수지, 나일론 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 수지와 금속절연성 입자를 혼합한다.
전기절연수지와 혼합한 금속 자성입자를 소망의 리니어 모터용 코어를 제조할 수 있는 금형에 충전하고, 1000㎫ 이하의 압력압축성형을 행함으로써 소망의 리니어 모터용 코어형상을 얻을 수 있다. 그 후, 300℃ 이하에서 열처리를 행하고, 수지를 경화시켜도 좋다.
이와 같이 하여 리니어 모터 요크부를 일체 성형에 의해 제조할 수 있다. 종래의 리니어 모터의 원통형상의 요크부는 다수의 전자강판을 둘레방향으로 적층하고 있기 때문에, 기계적으로 제조하는 것이 대단히 곤란하였다. 그러나, 이와 같은 제조방법을 채용함으로써, 전자강판을 둘레방향으로 적층하지 않고, 전자강판을 둘레방향으로 적층한 요크부와 동일하게 과전류의 발생을 억제한 리니어 모터용 요크부를 얻을 수 있다.
또한, 금속 자성입자와 전기절연성 수지의 압축성형체로 하면, 과전류가 억제되는 이유는, 인접하는 금속 자성입자가 전기적으로 절연되기 때문이다. 또, 전기절연성 수지는 금속 자성입자를 융착하는 바인더의 역할도 한다.
또한, 압축성형체의 제조방법으로서 금속 자성입자와 전기절연수지를 압축하는 방법을 상술하였지만, 도 15에 나타내는 바와 같이, 금속 자성입자의 표면에 전기절연층을 갖는 금속 자성입자를 압축성형체로 해도 좋다.
이와 같은, 리니어 모터용 소결 코어에 이용되는 금속 자성입자는 철을 기본으로 하지만, 예를 들면, 철·실리콘, 철·알루미늄, 철·니켈, 철·코발트 합금 등이어도 좋다. 또, 이들을 혼합한 것이어도 좋다. 이들 입자의 표면에 예를 들면, 인산염 등의 무기질의 전기절연성층을 형성시킨다. 이 절연층에 의해 인접하는 금속 자성입자가 전기적으로 절연되어 과전류 손실의 발생을 억제할 수 있다.
표면에 전기절연성을 갖는 금속 자성분말을 소망의 리니어 모터용 코어를 제조할 수 있는 금형에 충전하여, 1000㎫ 이하의 압력압축성형을 행함으로써 소망의 리니어 모터용 코어형상을 얻을 수 있다. 그 후, 350∼800℃에서 열처리를 행한다. 이 열처리는 자기특성의 개선, 예를 들면 히스테리시스 손실을 저감하기 위해 행해진다.
(실시예 7)
도 16에 나타내는 리니어 모터(91)의 구성은 권선을 감은 코일부(92)를 갖는 통형상의 내측 요크부(93)와, 이 내측 요크부(93)를 내측에 배치한 외측 요크부(94)와, 내측 요크부(93)와 외측 요크부(94)의 갭에 코일부(92)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(95)과, 이 영구자석편(95)을 지지하는 원통형상의 진동체(96)를 구비한다. 영구자석편(95)은 자성재료로 이루어지는 진동체(96)의 내측 요크부(93)측의 측면에 고정되어 있다. 진동체(96)의 일단에는 진동체(96)의 진동을 취출하는 출력부(97)가 있다. 이 출력부(97)는 통형상의 진동체(96)에 뚜껑을 덮도록 하는 형상이다.
그리고, 내측 요크부(93)와 외측 요크부(94)는 금속 자성입자와 전기절연성 수지의 혼합물을 압축성형함으로써 제조되는 압축성형체이다.
본 실시예의 특징은, 압축성형체로 이루어지는 내측 요크부(93)와 외측 요크부(94)가 압축성형체이고, 둘레방향으로 다수 분할되며, 분할된 요크부의 접합면에 절연층(98)을 설치한 점이다.
이와 같이 요크부를 분할하여 제조하면, 작은 금형으로 제조할 수 있기 때문에 제조비용을 작게 할 수 있다. 또한, 요크부가 원주방향으로 분할되어, 그 접합면에 절연층(98)이 설치되어 있으면, 또한 한층 과전류 손실을 저감할 수 있다.
(실시예 8)
도 17에 나타내는 리니어 모터(101)의 구성은 권선을 감은 코일부(102)를 갖는 통형상의 내측 요크부(103)와, 이 내측 요크부(103)를 내측에 배치한 외측 요크부(104)와, 내측 요크부(103)와 외측 요크부(104)의 갭에 코일부(102)가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편(105)과, 이 영구자석편(105)을 지지하는 원통형상의 진동체(106)를 구비한다.
본 실시예의 특징을 압축성형체로 이루어지는 내측 요크부(103)와 외측 요크부(104)가 다수의 전자강판을 적층한 적층 블록(110)과, 금속 자성입자와 전기절연성 수지의 혼합물을 압축성형함으로써 제조되는 압축성형체(111)를 조합하여 형성한 점이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 적층 블록(110)을 둘레형상으로 배열하고, 이웃하는 적층 블록(110)의 갭에 일치하는 것 같은 형상으로 한 압축성형체(111)를 조합하여 내측 요크부(103)와 외측 요크부(104)를 얻는다.
또한, 적층 블록의 수를 증가시켜, 그 사이에 압축성형체를 배치하도록 구성해도 좋다. 이 때, 한 장의 전자강판을 적층 블록으로 하고, 이웃하는 전자강판 사이에 압축성형체를 배치한 것도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.
본 발명은 진동체의 재질을 자성재로 함으로써, 갭의 거리를 짧게 하고, 고효율로 리니어 모터를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 영구자석편을 진동체의 코일측 측면에 고정함으로써, 코일측 요크와, 영구자석편의 갭을 줄일 수 있다.
또 본 발명은 요크부의 제조를 용이하게 한다.

Claims (30)

  1. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 진동체의 재질을 자성재로 한 리니어 모터로서,
    상기 영구자석편이 링 형상의 영구자석편이고,
    또한 상기 진동체의 측면에 다수의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿의 형상은 바둑판 형상 또는 지그재그 형상인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  2. 삭제
  3. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 진동체의 재질을 자성재로 한 리니어 모터로서,
    다수의 코일부를 내측 요크 또는 외측 요크에 구비하고, 다수의 링 형상의 영구자석편을 진동체의 코일부와 반대측 측면에 고정한 리니어 모터이며,
    진동체의 진동방향에 평행한 다수의 링 형상의 영구자석편은, 이웃하는 링 형상의 영구자석편의 자극이 다른 극으로 되어 있고, 상기 진동체는 이 이웃하는 링 형상의 영구자석편 사이의 둘레방향으로 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 전기저항이 100μΩ·㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체의 투자율은 진공 투자율의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 철과 크롬을 주재료로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 철이 80∼90wt%, 크롬이 10∼20wt% 포함된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  8. 제 1항에 있어서, 진동체는 철, 크롬, 알루미늄을 주재료로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  9. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 철이 75∼88wt%, 크롬이 10∼20wt%, 알루미늄이 2∼5wt% 포함된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  10. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 철, 실리콘을 주재료로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  11. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    진동체는 니켈과 철을 주재료로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    링 형상의 영구자석편을 갖는 진동체를 대신하여, 다수의 장방형의 자성판을 둘레형상으로 배열하고 이들 자성판 사이를 수지재료로 연결한 구성의 진동체로 하고, 진동체의 측면에 적어도 1개의 전기적 절연성 수지부를 설치한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  15. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형성의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 영구자석편을 고정하는 진동체의 재질을 자성재로 한 리니어 모터를 구비하는 압축기로서,
    상기 영구자석편이 링 형상의 영구자석편이고,
    또한 상기 진동체의 측면에 다수의 슬릿을 가지며, 상기 슬릿의 형상은 바둑판 형상 또는 지그재그 형상인 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 링 형상의 영구자석편과, 이 링 형상의 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 링 형상의 영구자석편을 상기 진동체의 코일부를 갖는 외측 요크 또는 내측 요크측에 고정한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  17. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 링 형상의 영구자석편과, 이 링 형상의 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 링 형상의 영구자석편을 상기 진동체의 코일부를 갖는 외측 요크 또는 내측 요크측에 고정한 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 삭제
  19. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 상기 외측 요크 또는 내측 요크의 적어도 한쪽이 금속 자성입자의 압축성형체인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  20. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 금속 자성입자와 전기절연성 수지와의 압축성형체인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  21. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 표면에 전기절연층을 갖는 금속 자성입자의 압축성형체인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  22. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 표면에 전기절연층을 갖는 금속 자성입자의 압축성형체이고, 상기 금속 자성입자의 표면 전기절연층이 무기재질인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  23. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 둘레방향으로 분할된 구성의 압축성형체로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  24. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 둘레방향으로 분할된 구성의 압축성형체로 구성되고, 상기 둘레방향으로 분할된 요크부의 접합면에 절연층을 설치한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  25. 삭제
  26. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는, 다수의 전자강판을 적층하여 이루어지는 적층블록을 고리형상으로 다수개 배열하고, 이웃하는 적층판 블록부의 사이를 금속 자성입자와 전기절연성 수지와의 압축성형체로 이루어지는 압축성형부에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  27. 통형상의 외측 요크와, 이 외측 요크 내에 배치한 통형상의 내측 요크와, 상기 외측 요크 또는 내측 요크에 설치한 코일부와, 상기 외측 요크와 내측 요크의 사이를 상기 코일부가 발생하는 자속에 따라서 진동하는 영구자석편과, 이 영구자석편을 지지하는 진동체를 구비하고, 외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는, 다수의 전자강판을 적층하여 이루어지는 적층블록을 고리형상으로 다수개 배열하고, 이웃하는 적층판 블록부의 사이를 금속 자성입자와 전기절연성 수지와의 압축성형체로 이루어지는 압축성형부에 의해 구성한 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  28. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    링 형상의 영구자석편은 진동체의 코일부 측면에 고정한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  29. 제 17 항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 금속 자성입자의 압축성형체인 것을 특징으로 하는 압축기.
  30. 제 17 항에 있어서,
    외측 요크 또는 내측 요크 중 적어도 하나는 금속 자성입자와 전기절연성 수지와의 압축성형체인 것을 특징으로 하는 압축기.
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