KR100429616B1 - Rotary linear motor - Google Patents

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KR100429616B1 KR10-2001-0016240A KR20010016240A KR100429616B1 KR 100429616 B1 KR100429616 B1 KR 100429616B1 KR 20010016240 A KR20010016240 A KR 20010016240A KR 100429616 B1 KR100429616 B1 KR 100429616B1
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안준호
염관호
박진수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 직선운동용 마그네트에서 발생되는 자속이 직선운동용 스테이터 코어의 권선코일 주위로 효과적으로 통과할 수 있도록 하여 직선 운동시 직선 구동력을 증대시킬 수 있는 로터리 리니어 모터를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a rotary linear motor that can increase the linear driving force during linear motion by allowing the magnetic flux generated in the linear motion magnet to pass effectively around the winding coil of the stator core for linear motion.

이러한 로터리 리니어 모터는 직선운동 및 회전운동되는 샤프트와, 상기 샤프트가 회전운동되도록 회전운동력을 발생시키는 회전 구동부와, 상기 샤프트가 직선운동되는 직선운동력을 발생시킬 수 있도록 상하 극성이 다른 다수개로 분할되는 직선운동용 마그네트와, 상기 직선운동용 마그네트와 소정의 간격으로 두고 감긴방향이 서로 반대인 분할된 상태로 배치되는 직선운동용 스테이터 코어로 이루어지는 직선 구동부를 포함하여 이루어진다.The rotary linear motor is divided into a shaft that is linear and rotational movement, a rotation drive unit for generating a rotational movement force so that the shaft is rotated, and a plurality of different up and down polarities so as to generate a linear movement force that the shaft is linearly moved. And a linear driving unit comprising a linear motion magnet and a linear motion stator core which are arranged in a divided state opposite to each other at a predetermined interval from the linear motion magnet.

Description

로터리 리니어 모터 { Rotary linear motor }Rotary linear motor {Rotary linear motor}

본 발명은 직선운동 및 회전운동이 가능한 로터리 리니어 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직선 운동시 운동력을 증가시킬 수 있는 로터리 리니어 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary linear motor capable of linear motion and rotational motion, and more particularly, to a rotary linear motor capable of increasing kinetic force during linear motion.

일반적으로 로터리 리니어 모터는 회전축과, 그 회전축에 결합되어 축과 함께 회전하는 것으로 영구자석 구조체로 형성된 회전자와, 그 회전자가 회전할 수 있도록 회전자계를 형상해 주는 권선코일 구조체로 형성된 고정자로 구성된다.In general, a rotary linear motor is composed of a rotating shaft and a stator formed of a rotor formed by a permanent magnet structure coupled to the rotating shaft and rotating together with the shaft, and a winding coil structure forming a rotor magnetic field so that the rotor can rotate. do.

이상과 같은 로터리 리니어 전동기는 각각 회전운동과 직선운동만을 하는 것으로, 회전운동과 직선운동을 동시에 필요로 하는 설비일 경우 회전운동을 하는 모터와 직선운동을 하는 모터를 같이 사용하거나, 하나의 전동기를 사용할 경우 회전동을 직선운동으로 변환해주는 별도의 장치요소가 수반되어야 한다. 특히 동일축 에 의해 회전운동과 직선운동이 모두 요구될 경우 상기와 같은 전동기로는 요구 사항을 충족시키지 못하는 어려움이 따른다.The rotary linear motor as described above performs rotational motion and linear motion only, respectively, and in the case of equipment requiring rotational motion and linear motion at the same time, the motor that uses the rotational motion and the motor that performs the linear motion together or use one motor If used, a separate device element for converting the rotary motion into linear motion shall be involved. In particular, when both the rotary motion and the linear motion are required by the same axis, the motor does not meet the requirements.

이와 같은 문제의 대안으로 제시된 것이 축을 회전운동시키기 위한 회전 구동부와, 직선운동시키기 위한 직선 구동부가 일체로 마련되어 동일축을 회전운동과 직선운동을 시킬 수 있는 로터리 리니어 모터가 개발되었다.As an alternative to such a problem, a rotary linear motor capable of rotating and linearly rotating the same axis has been developed, in which a rotary drive unit for rotating the shaft and a linear drive unit for linear movement are integrally provided.

종래의 로터리 리니어 모터는 회전자 겸용 샤프트가 로터 프레임과 일체로 연결되고, 이 로터 프레임의 외측 둘레방향으로 샤프트를 직선운동시키는 직선 구동부가 배치되고, 상기 로터 프레임의 내측 둘레방향으로 샤프트를 회전운동시키는 회전 구동부가 배치되어 구성된다.In the conventional rotary linear motor, a combined rotor shaft is integrally connected to the rotor frame, and a linear drive unit for linearly moving the shaft in the outer circumferential direction of the rotor frame is disposed, and the shaft is rotated in the inner circumferential direction of the rotor frame. The rotary drive unit is arranged to be configured.

도 1은 종래의 로터리 리니어 모터의 회전 구동부를 나타낸 절개 사시도이다.1 is a cutaway perspective view showing a rotational drive of a conventional rotary linear motor.

상기 직선 구동부는 상기 로터 프레임의 외측 둘레면에 연결되는 로터 요크(102)와 상기 로터 요크(102)의 내주면에 배치되어 직선운동을 위한 자계를 형성하는 직선운동용 마그네트(104)와, 이 직선운동용 마그네트(104)의 내측 둘레면에 소정의 간격을 두고 배치되어 전원이 인가되면 직선운동력을 발생시키는 직선운동용 스테이터 코어(106)와, 상기 직선운동용 스테이터 코어(106)의 권선코일이 감겨지도록 상기 직선운동용 스테이터 코어(106)의 내측면 및 상하면을 감싸도록 형성되는 스테이터 요크(108)로 구성된다.The linear drive part is a rotor yoke 102 connected to the outer circumferential surface of the rotor frame and a magnet for linear motion 104 is disposed on the inner circumferential surface of the rotor yoke 102 to form a magnetic field for linear motion, and the straight line The stator core 106 for linear motion and the winding coil of the stator core 106 for linear motion that are arranged at predetermined intervals on the inner circumferential surface of the exercise magnet 104 and generate power when linear power is applied It is composed of a stator yoke 108 is formed to surround the inner surface and the upper and lower surfaces of the stator core 106 for linear motion to be wound.

이와 같이 구성되는 직선 운동부는 직선운동용 스테이터 코어(106)에 전원이 인가되면 직선운동용 스테이터 코어(106)에 형성되는 자계와 직선운동용 마그네트(104)에 의해 형성되는 자계의 상호 작용력에 의해 샤프트가 직선 운동하게 된다.When the linear motion part configured as described above is applied with power to the stator core 106 for linear motion, the magnetic force formed by the stator core 106 for linear motion and the magnetic field formed by the magnet 104 for linear motion are generated by the interaction force. The shaft will move linearly.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 로터리 리니어 모터는 직선운동용 마그네트가 반경방향으로 자화되어 마그네트의 안쪽면과 바깥쪽면에서 동일한 극성이 발생되기 때문에 마그네트에서 발생되는 자속 중 일부만이 직선운동용 스테이터 코어를 통과하여 자계를 형성하므로 직선 운동시 직선 구동력이 저하되는 문제점이 있다.However, in the conventional rotary linear motor as described above, only a part of the magnetic flux generated in the magnet generates the stator core for the linear motion because the magnet for linear motion is magnetized in the radial direction to generate the same polarity on the inner and outer surfaces of the magnet. Since there is a magnetic field through it, there is a problem that the linear driving force is lowered during linear motion.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 직선운동용 마그네트에서 발생되는 자속이 직선운동용 스테이터 코어의 권선코일 주위로 효과적으로 통과할 수 있도록 하여 직선 운동시 직선 구동력을 증대시킬 수 있는 로터리 리니어 모터를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to allow the magnetic flux generated in the magnet for linear motion to pass effectively around the winding coil of the stator core for linear motion to improve the linear driving force during linear motion. It is to provide a rotary linear motor that can be increased.

도 1은 종래 기술에 따른 로터리 리니어 모터의 직선 구동부를 나타낸 절개 사시도이다.1 is a cutaway perspective view showing a linear drive of a rotary linear motor according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 로터리 리니어 모터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a rotary linear motor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 모터의 직선 구동부를 나타낸 절개 사시도이다.도 4는 본 발명에 따른 리니어 모터의 직선 구동부의 단면도이다.Fig. 3 is a cutaway perspective view showing a linear drive of the linear motor according to the present invention. Fig. 4 is a sectional view of the linear drive of a linear motor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

2 : 샤프트 4 : 로터 프레임2: shaft 4: rotor frame

16 : 회전운동용 마그네트 20 : 회전운동용 스테이터 코어16: magnet for rotational movement 20: stator core for rotational movement

24,26 : 직선운동용 마그네트 28,30 : 직선운동용 스테이터 코어24, 26: magnet for linear motion 28, 30: stator core for linear motion

32 : 스테이터 요크32: Stator York

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 로터리 리니어 모터는 직선운동 및 회전운동되는 샤프트와, 상기 샤프트가 회전운동되도록 회전운동력을 발생시키는 회전 구동부와, 상기 샤프트가 직선운동되는 직선운동력을 발생시킬 수 있도록 상하 극성이 다른 다수개로 분할되는 직선운동용 마그네트와, 상기 직선운동용 마그네트와 소정의 간격을 두고 감긴방향이 서로 반대인 분할된 상태로 배치되는 직선운동용 스테이터 코어로 이루어지는 직선 구동부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Rotary linear motor according to the present invention for realizing the above object is a shaft that is a linear motion and rotational movement, a rotation drive unit for generating a rotational motion force to rotate the shaft, and a linear motion force to generate a linear movement of the shaft It includes a linear drive magnet made of a linear motion magnet divided into a plurality of different up and down polarities, and a stator core for linear motion is arranged in a divided state in which the winding direction is opposite to each other at a predetermined interval with the linear motion magnet Characterized in that made.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 회전운동 및 직선운동이 가능한 로터리 리니어 모터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a rotary linear motor capable of a rotary motion and a linear motion according to the present invention.

도 2를 참조하면 로터리 리니어 모터는 직선 운동 및 회전 운동되는 샤프트(2)와, 상기 샤프트(2)와 일체로 연결되는 로터 프레임(4)과, 이 로터 프레임(4)의 내측 둘레방향으로 장착되어 상기 샤프트(4)가 회전운동되도록 회전운동력을 발생시키는 회전 구동부와, 상기 로터 프레임(4)의 외측 둘레방향으로 장착되어 상기 샤프트(4)가 직선운동되도록 직선운동력을 발생시키는 직선 구동부로 구성된다.Referring to FIG. 2, a rotary linear motor includes a shaft 2 that is linearly and rotationally moved, a rotor frame 4 integrally connected to the shaft 2, and an inner circumferential direction of the rotor frame 4. And a rotation drive unit generating a rotational motion force to rotate the shaft 4 and a linear drive unit mounted in an outer circumferential direction of the rotor frame 4 to generate a linear motion force to linearly move the shaft 4. do.

상기 샤프트(2)는 회전 및 직선 왕복운동이 가능하도록 상기 모터 하우징(6)의 상단과 하단에 슬리브 베어링(8a,8b)이 샤프트(2)에 슬라이딩 접촉 가능하게 설치되고, 그 외부로 상하측에 각각 레이디얼 베어링(10) 및 스러스트 베어링(12)이 설치된다.The shaft 2 is provided with a sleeve bearing (8a, 8b) in the upper and lower ends of the motor housing (6) so as to allow sliding and linear reciprocating movement in sliding contact with the shaft (2), the upper and lower sides of the shaft (2) Radial bearings 10 and thrust bearings 12 are respectively installed in the shafts.

그리고, 샤프트(2)의 주변 소정 부위에는 샤프트(2)의 왕복 직선 운동에 따른 직선 운동력에 일정 크기의 탄성력을 부가하기 위해 샤프트(2)와 연결되는 로터 프레임(4)의 일측면과 슬리브 베어링(8a) 사이에 제1 압축스프링(14a)이 장착되고, 로터 프레임(4)의 타측과 슬리브 베어링(8b) 사이에 제2 압축스프링(14b)이 장착된다.In addition, one side surface of the rotor frame 4 connected to the shaft 2 and the sleeve bearing are connected to the shaft 2 in order to add a predetermined magnitude of elastic force to the linear motion force according to the reciprocating linear motion of the shaft 2 at a predetermined portion around the shaft 2. The first compression spring 14a is mounted between 8a, and the second compression spring 14b is mounted between the other side of the rotor frame 4 and the sleeve bearing 8b.

상기 회전 구동부는 회전운동을 위한 자계를 형성하는 회전운동용 마그네트(16)와, 이 회전운동용 마그네트(16)의 외측 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 장착되고 모터 하우징(6)에 고정되어 전원이 인가되면 회전운동력을 발생시키는 회전운동용 스테이터 코어(20)로 이루어진다.The rotary drive unit is provided with a rotary motion magnet 16 for forming a magnetic field for the rotary motion, and a predetermined distance in the outer circumferential direction of the rotary motion magnet 16 and fixed to the motor housing 6 to supply power. When it is applied is made of a rotary motion stator core 20 for generating a rotary motion force.

상기 직선 구동부는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로터 프레임(4)의 외측 둘레방향으로 연결되는 로터 요크(22)와, 상기 로터 요크(22)의 내주면에 분할된 상태로 배치되어 직선운동을 위한 자계를 형성하는 직선운동용 마그네트(24,26)와, 상기 직선운동용 마그네트(24)와 소정의 간격으로 두고 내주면에 분할된 상태로 배치되어 전원이 인가되면 직선운동력을 발생시키는 직선운동용 스테이터 코어(28,30)와, 상기 직선운동용 스테이터 코어(28,30)의 내주면에 배치되어 권선코일이 감겨지는 스테이터 요크(32)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the linear driving unit is disposed in a state in which the rotor yoke 22 is connected to the outer circumferential direction of the rotor frame 4 and the inner circumferential surface of the rotor yoke 22 so as to perform a linear motion. Linear motion magnets 24 and 26 for forming a magnetic field and the linear motion magnets 24 are arranged in a divided state on the inner circumferential surface at predetermined intervals to generate linear motion force when power is applied. Stator cores 28 and 30 and stator yokes 32 disposed on the inner circumferential surfaces of the stator cores 28 and 30 for linear motion are wound.

상기 직선 운동용 마그네트(24,26)는 상기 로터 요크(22)의 내주면에 소정의간격을 두고 두 개로 분할된 상태로 상하 각기 다른 극성을 갖도록 배치된다.The linear motion magnets 24 and 26 are arranged to have different polarities in the upper and lower sides in a state in which they are divided into two at predetermined intervals on the inner circumferential surface of the rotor yoke 22.

이러한 직선 운동용 마그네트(24,26)는 상하방향으로 각기 다른 극성을 갖도록 배치되어 마그네트에서 발생되는 자속이 상부 마그네트(24)와 하부 마그네트(26)를 폐회로를 구성하면서 형성되기 때문에 직선운동용 스테이터 코어(28,30)의 권선코일을 통과율을 향상시킬 수 있다.The linear motion magnets 24 and 26 are arranged to have different polarities in the vertical direction, so that the magnetic flux generated from the magnets is formed while the upper magnet 24 and the lower magnet 26 form a closed circuit, so that the linear motion stator It is possible to improve the passing rate through the winding coils of the cores 28 and 30.

상기 직선운동용 스테이터 코어(28,30)는 상하측 각각 일정 간격을 두고 분할된 상태로 배치되고, 권선 코일의 감기는 방향을 서로 반대로 하여 상기 분할되어 각기 다른 극성을 갖도록 배치되는 마그네트에서 발생되는 자속과 상호 작용이 이루어지도록 한다.The stator cores 28 and 30 for the linear motion are arranged in a divided state at regular intervals on the upper and lower sides, respectively, and are generated in a magnet that is divided so as to have different polarities by reversing winding directions of the winding coils. Interact with the magnetic flux.

상기 스테이터 요크(32)는 분할된 직선운동용 스테이터 코어(28,30)의 권선 코일이 상하 반대방향으로 감겨질 수 있도록 평면 형태로 철심으로 형성된다.The stator yoke 32 is formed of an iron core in a planar shape so that the winding coils of the divided linear motion stator cores 28 and 30 can be wound up and down.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 로터리 리니어 모터의 작용을 다음에서 설명한다.The operation of the rotary linear motor according to the present invention made as described above will be described below.

먼저, 샤프트(2)의 회전운동을 시킬 경우 회전운동용 스테이터 코어(20)에 전원이 인가되고, 이때 회전운동용 스테이터 코어(20)의 권선 코일에 형성되는 회전자계와 회전운동용 마그네트(16)에 의한 자계와의 상호 작용력에 의해 로터 프레임(4)이 회전되고, 이때 로터 프레임(4)과 일체로 연결된 샤프트(2)가 회전운동된다.First, when the shaft 2 rotates, power is applied to the stator core 20 for rotational movement, and at this time, the magnetic field and the rotational magnet 16 formed in the winding coil of the stator core 20 for the rotational movement. The rotor frame 4 is rotated by the interaction force with the magnetic field by), and at this time, the shaft 2 integrally connected with the rotor frame 4 is rotated.

그리고, 이와 반대로 샤프트(2)를 직선운동시킬 경우 분할된 직선운동용 스테이터 코어(28,30)에 각각 전원이 인가되면, 감기는 방향이 상하 반대인 권선 코일의 각각에 전원이 인가되어 직선 자계가 형성되고, 다수개로 분할된 상태로 각기 다른 극성을 갖는 직선운동용 마그네트(24,26)에서 발생되는 자속에 의한 자계가 형성되어 두 자계의 상호 작용에 의해 샤프트(2)가 직선 운동된다.On the contrary, when the shaft 2 is linearly moved, when power is applied to the divided stator stator cores 28 and 30, the power is applied to each of the winding coils whose winding direction is opposite to the straight magnetic field. Is formed, a magnetic field is generated by the magnetic flux generated in the linear motion magnets 24 and 26 having different polarities in a divided state, and the shaft 2 is linearly moved by the interaction of the two magnetic fields.

이때, 직선운동용 마그네트에서 발생되는 자속이 상부와 하부의 마그네트(24,26)를 폐회로를 구성하면서 형성되기 때문에 권선 코일의 주위로 효과적으로 통과할 수 있다.즉, 도 4의 본 발명에 따른 리니어 모터의 직선 구동부의 단면도에 나타난 바와 같이, 상부 마그네트(24)와 상부 스테이터 코어(28)와의 상호작용력과, 상기 상부 마그네트(24)와 극성이 반대인 하부 마그네트(26)와 상기 상부 스테이터 코어(28)와 전류의 방향이 반대인 하부 스테이터 코어(30)와의 상호작용력의 합(F)은 동시에 일정한 방향으로 향하고, 그 상호작용력의 합(F)의 반작용력(F')이 로터 프레임(4)에 작용하여 상기 로터 프레임(4)과 일체로 된 상기 샤프트(2)가 직선이동하게 된다.또한, 상기 스테이터 요크(32)를 통과하는 자계는 폐곡선을 형성하게 된다.At this time, since the magnetic flux generated in the magnet for linear motion is formed while forming the closed circuit of the upper and lower magnets 24 and 26, it can effectively pass around the winding coil. That is, the linear according to the present invention of FIG. As shown in the cross-sectional view of the linear drive of the motor, the interaction force between the upper magnet 24 and the upper stator core 28, and the lower magnet 26 and the upper stator core having opposite polarities to the upper magnet 24 28 and the sum of the interaction forces (F) with the lower stator core 30 opposite in the direction of the current are simultaneously directed in a constant direction, and the reaction force (F ') of the sum of the interaction forces (F') is the rotor frame (4). The shaft 2 integrated with the rotor frame 4 moves linearly. The magnetic field passing through the stator yoke 32 forms a closed curve.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 로터리 리니어 모터는 직선운동용 마그네트를 상하 극성이 다르게 분할된 상태로 배치하고, 이와 상호 작용 가능토록 직선운동용 권선코일을 감기는 방향이 서로 반대되도록 분할된 상태로 형성함으로써, 직선운동용 마그네트에서 발생되는 자속이 직선운동용 스테이터 코어의 권선코일 주위로 효과적으로 통과할 수 있도록 하여 직선 구동력을 증대시킬 수 있다.Therefore, the rotary linear motor according to the present invention configured and operated as described above is arranged in a state in which the magnet for linear movement is divided in a different polarity up and down, and the direction of winding the winding coil for linear movement so as to be able to interact with it is opposite to each other. By forming in a divided state, the magnetic flux generated in the linear motion magnet can effectively pass around the winding coil of the stator core for linear motion, thereby increasing the linear driving force.

Claims (4)

직선운동 및 회전운동되는 샤프트와;Linear and rotary shafts; 상기 샤프트가 회전운동되도록 회전운동력을 발생시키는 회전 구동부와;A rotation drive unit generating a rotational motion force such that the shaft is rotated; 상기 샤프트가 직선운동되는 직선운동력을 발생시킬 수 있도록 상하 극성이 다른 다수개로 분할되는 직선운동용 마그네트와, 상기 직선운동용 마그네트와 소정의 간격을 두고 감긴방향이 서로 반대인 분할된 상태로 배치되는 직선운동용 스테이터 코어로 이루어지는 직선 구동부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 로터리 리니어 모터.The linear motion magnet is divided into a plurality of different up and down polarities so that the shaft is a linear movement force is generated, and the winding direction is arranged in a divided state opposite to each other at a predetermined interval with the linear motion magnet A rotary linear motor comprising a linear drive unit comprising a stator core for linear motion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 직선 운동용 마그네트는 상하부에 소정의 간격을 두고 두 개로 분할된 상태로 배치되며, 상하부 마그네트가 서로 다른 극성을 갖도록 배치되어짐을 특징으로 하는 로터리 리니어 모터.The linear movement magnet is disposed in two divided states at predetermined intervals in the upper and lower portions, and the upper and lower magnets are arranged to have different polarities. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 직선운동용 스테이터 코어는 상기 직선 운동용 마그네트와 동일한 폭으로 상하측에 분할된 상태로 배치되고 스테이터 요크에 감긴 방향이 서로 반대가 되도록 형성되어짐을 특징으로 하는 로터리 리니어 모터.The stator core for linear motion is disposed in the divided state in the upper and lower sides with the same width as the linear motion magnet, the rotary linear motor, characterized in that formed in the opposite direction to the wound around the stator yoke. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 스테이커 요크는 분할된 직선운동용 스테이터 코어의 권선 코일이 상하 반대방향으로 감겨질 수 있도록 평면 형태의 철심으로 형성되어짐을 특징으로 하는 로터리 리니어 모터.The staker yoke is a rotary linear motor, characterized in that the winding coil of the divided stator core for linear motion is formed in a flat iron core to be wound in the up and down direction.
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