본 발명에서는 이동코일장치에 설치된 각 코일의 끝단을 커넥터의 결합되는 두 부분 중 하나(즉, 리셉터클과 플러그 중 하나로서 주로 리셉터클)에 연결하고 이들을 성형체로 고정한 이동코일장치를 제공한다. 이 커넥터의 다른 부분(즉, 리셉터클과 플러그 중 하나로서 주로 플러그)은 전원공급장치(드라이버)로부터 오는 선을 연결한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리니어모터에서 영구자석이 마련된 고정자와 상호작용하여 직선방향으로 이동하는 이동코일장치에 있어서,
다수의 코일을 구비하되, 상기 다수의 코일은 복수개의 상으로 나뉘어지며 각 상마다 코일이 두 개 이상인 코일유니트와,
상기 코일로부터 연장되는 도선의 끝단이 연결되도록 단자가 구비된 커넥터의 서로 결합하는 두 부품 중 하나의 커넥터 부품을 포함하는 이동코일장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 영구자석이 배치된 고정부와, 외부로부터 전원을 공급받아 리니어모터에서 영구자석이 마련된 고정자와 상호작용하여 직선방향으로 이동하는 이동코일장치를 포함하는 리니어모터에 있어서,
상기 이동코일장치는
다수의 코일을 구비하되, 상기 다수의 코일은 복수개의 상으로 나뉘어지며 각 상마다 코일이 두 개 이상인 코일유니트와,
상기 코일로부터 연장되는 도선의 끝단이 연결되도록 단자가 구비된 커넥터의 서로 결합하는 두 부품 중 하나의 커넥터 부품을 구비하며,
상기 커넥터의 다른 하나의 부품이 그 말단에 연결되는 전원공급도선을 더 구비하는 리니어모터가 제공된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면과 함께 실시예를 들어 상세히 설명한다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시리스 리니어모터(10)는 고정부와 이동부(12)를 구비한다. 이동부(12)에는 후술하는 이동코일장치(14)가 구비된다. 리니어모터(10)는 측면 하우징부재(16) 외측 아래에 부착된 지지판(18)을 구비한다. 지지판(18) 위에는 터미널 장치(20)가 설치되어 있다. 이동코일장치(14)로부터 나오는 전원공급선과 센서신호전달선은 각각 외피를 구비하는 와이어 집합 케이블(22,23)을 이루어 외부로 나온다. 이 케이블(22,23)은와이어 케이스(24)의 한 끝으로 들어가는데, 결국 전원공급와이어와 센서신호전달선은 와이어 케이스(24)를 지나 터미널 장치(20)에 연결된다.
도1에서는 상세하게 도시하지는 않았지만, 센서신호전달케이블(23)은 후술하는 이동코일장치에 있는 몰딩된 커넥터로부터 연결되는 것으로서 예를 들면 온도센서와 홀센서로부터 나오는 신호를 전달한다. 도시되지 않는 다른 센서신호전달케이블도 구비될 수 있는데, 이는 이동부(12)와 마련된 엔코더 장치의 신호검출부와, 리미트 스위치의 신호검출부에서 출력되는 신호를 리니어모터의 제어장치로 전달하기 위한 것이다.
와이어 케이스(24)는 작은 두께와 그 두께에 비하여 넓은 폭을 갖은 다수개의 마디를 길게 연결하여 이루어진다. 와이어 케이스(24)의 한쪽 끝은 터미널 장치(20)의 아래쪽 지지판(18) 가까운 곳에 고정된다. 와이어 케이스(24)는 리니어모터의 길이방향을 따라 연장되다가 둥글게 휘어져 위쪽으로 올라간 뒤 반대방향으로 연장되고 최종적으로는 이동부(12)에서 케이블(22)이 나오는 위치 가까이까지 연장된다. 와이어케이스(24)의 다른 한쪽 끝은 연결부재(25)에 의해 이동부(12)에 고정되며 이동부(24)가 이동하면, 휘는 위치가 변화하면서 케이블이 손상되지 않게 하면서, 계속 이동코일장치(14)에 전원을 공급할 수 있게 된다.
터미널 장치(20)에는 이동부(24)에서 오는 각종 신호전달선, 전원공급선이 연결된다. 이 터미널 장치(20)에는 리셉터클이 마련되어 드라이버(전원공급장치) 및 제어부에서 연장되는 전원 케이블(26)의 커넥터 플러그(28)와 센서신호케이블(30)의 커넥터 플러그(31)가 연결된다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동코일장치(14)는 철심형으로서 철심(32)과, 코일(34), 성형체(38)를 구비한다. 도2에 도시한 실시예에서는 철심형 이동코일장치를 도시하고 설명하고 있으나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 이동코일장치는 공심형 및 코일코어형의 이동코일장치에도 그대로 적용할 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
코어로 이용되는 철심(32)은 전기강판을 타발하여 적층한 것으로서 기저부(40)와 돌출부(42)를 구비한다. 기저부(40)는 대체로 평행사변형을 이루는 것으로서, 서로 마주보는 길다란 빗변(44)은 철심형 이동코일장치(14)의 이동방향과 일치한다. 측변(46)은 이 길이방향과는 경사진 상태로 연장된다. 다수(본 실시예에서는 6개)의 돌출부(42)가 기저부(40)로부터 돌출되어 있다. 돌출부(42)에 끼워지는 코일은 각각 다수의 상(본 실시예에서는 3상)으로 나뉘며, 각 상마다 2의 배수 개(본 실시예에서는 2개)가 마련된다. 보통, 이 돌출부(42)의 수는 코일의 수와 일치한다.
돌출부(42)는 한쪽 빗변에서 다른 쪽 빗변까지 죽 연장되어 있다. 돌출부(42)들은 모두가 일정한 간격을 두고 떨어지고 서로 평행으로 나란히 배치될 수도 있으며, 그들 중의 일부가 간격이 다르거나 평행을 이루지 않는 경우도 있다. 각각의 돌출부(42)마다 후술하는 감은 코일(34)이 바깥에 끼워진다. 돌출부(42)가 마련된 면의 맞은 편에는 역 T자형의 홈(50)이 마련된다. 이 홈은 철심형 이동코일장치(14)를 슬라이드부재에 고정할 때 사용하거나, 제조 또는 수리 과정에서 철심형 이동코일장치(14)를 영구자석과 분리할 때 사용한다.
위에서 설명한 코어는 전기강판을 블랭킹 가공하여 적층하여 이루어진 철심 코어이다. 그러나, 코어의 재료는 전기강판에 제한되지 않으며, 강자성체이면 어느 것이나 사용할 수 있다.
도2 및 도3을 참조하면, 각각의 돌출부(42)에는 코일(34)이 끼워져 있다. 코일(34)은 구동코일부(52)와 연결코일부(54)를 구비한다. 구동코일부(52)는 돌출부(42)를 따라 한쪽 길다란 빗변(44)에서 다른 쪽 길다란 빗변으로 연장된다. 구동코일부(52) 사이를 연결코일부(54)가 이어주는데, 연결코일부(54)는 돌출부(42)의 길다란 빗변(44)쪽 끝에서 둥글게 대체로 반원형으로 연장된다. 이러한 형상의 코일(34)은 대체로 고리형상으로서 각각의 돌출부(42)에 끼워진다. 코일(34)은 미리 고리형상으로 선을 감아서 돌출부에 끼울 수도 있고, 보빈에 감아서 돌출부에 끼울 수도 있으며, 돌출부에 선을 직접 감아서 형성할 수도 있다.
코일(34)은 한쪽에서부터 3개의 상(u, v, w, u', v', w')으로 이루어진다. 각 코일(34)에서 나오는 두 개의 선이 코일측 커넥터 리셉터클(58)에 연결된다. 도2 또는도3에서는 이 연장선에 대해서는 상세히 도시하지는 않았지만, 도5에서 도시한 바와 같이 연결된다.
계속해서 도2 및 도3을 참조하면, 이동코일장치(14)는 커넥터 홀더(56)를 구비한다. 커넥터 홀더(56)에는 전원용 커넥터 리셉터클(58)과 신호전달용 커넥터 리셉터클(59)이 설치된다. 전원용 리셉터클(58)에는 전원용 케이블(22)의 끝에 달려 있는 전원용 커넥터 플러그(60,61)가 끼워진다(도2 참조). 도시하지는 않았지만 신호전달용 커넥터 플러그도 리셉터클(59)에 끼워진다. 이들 전원용케이블(22)과 신호전달용케이블(23)은 상기 리셉터클에 연결된 후 클립과 같은 결합용 부재에 의해 이동부(24)를 구성하는 몸체(이는 도2에 도시한 이동코일장치의 상부에 결합되는 것임)에 고정된다. 이는 이들 케이블이 이동코일장치의 이동 중에 불필요한 외력을 받지 않게 하기 위함이다.
전원용 커넥터 부품(58,60,61)과 신호전달용 커넥터 부품(59)은 통상의 커넥터와 동일한 것을 사용할 수 있으며 전원용 커넥터는 10핀, 신호전달용 커넥터는 6핀 짜리를 사용하나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
커넥터 홀더(56)는 측면으로 개방된 두 개의 삽입홈(62,64)을 구비한다. 삽입홈(62)에는 전원용 커넥터 리셉터클(58)이 끼워진다. 삽입홈(64)에는 신호전달용 커넥터 리셉터클(59)이 끼워진다. 삽입홈(62,64)은 상부(66)는 커넥터의 리셉터클 본체가 얹어질 수 있게 리셉터클의 폭보다 약간 넓게 형성되어 있다. 아래로 내려가면서 턱(68)이 마련되는데, 리셉터클 몸체가 턱(68)에 얹어진다. 커넥터 리셉터클(58)의 아래쪽 다리 단자(70)는 하부(72)의 폭이 좁은 부분으로 삽입된다. 삽입홈(62,64)은 옆쪽이 터져 있으므로, 다리 단자(70)에 와이어가 연결된 상태에서 커넥터 리셉터클(58,59)을 삽입홈(62,64)에 끼울 수 있다. 삽입홈(62,64)은 측면으로 개방되어 있어 연결도선이 단자에 납땜 등에 의해 결합된 상태에서도 끼워 넣을 수 있다.
다시 도2 및 도3을 참조하면, 철심(32)의 돌출부(42), 코일(34), 커넥터 홀더(56) 및 커넥터 리셉터클(58,59)의 와이어 연결 다리 단자 등을 견고하게 고정하기 위하여, 에폭시 수지와 같은 성형용 플라스틱 수지로 성형(몰딩)하여성형체(38)를 형성한다. 성형체(38)의 길다란 빗변(68)은 철심형 이동코일장치(14)의 이동방향과 평행으로 연장된다. 성형체(38)의 측변(70)은 길다란 빗변(68)과는 대체로 직각이다. 성형체(18)의 저면은 대체로 편평하게 하는 것이 좋다.
도5에는 코일이 6개이고 각 상마다 2개의 코일이 있는 코일유니트에서 코일과 코일측 전원 커넥터 리셉터클(58)을 결선하는 방법의 일 예가 도시되어 있다. 코일 u, v, w는 각각의 양 끝단이 커넥터의 6개의 단자에 각각 연결된다. 코일 u', v', w'의 한 쪽 끝단은 모두 묶여서 커넥터의 하나의 단자로 연결된다. 코일 u', v', w'의 다른 쪽 끝은 커넥터의 3개의 단자에 각각 연결된다. 도5에서는 코일 u는 1번, 4번 단자에 연결되고, 코일 v는 2번, 5번 단자에 연결되고, 코일 w는 3번, 6번 단자에 연결된다. 코일 u'는 7번, 10번 단자에 연결되고, 코일 u'는 8번, 10번 단자에 연결되고, 코일 u'는 9번, 10번 단자에 연결된다.
도6은 직렬연결용 드라이버측 전원 커넥터 플러그(60)로서 코일들을 직렬 연결하는 커넥터의 결선도를 도시한다. 커넥터 플러그(60)의 1 내지 10번 단자는 도5에 도시한 커넥터 리셉터클의 단자 핀 번호의 역순의 단자번호에 각각 연결되는 것이다. 즉, 커넥터 플러그(60)의 1번은 커넥터 리셉터클(58)의 10번 단자, 커넥터 플러그(60)의 2번은 커넥터 리셉터클(58)의 9번 단자와 같은 차례로 접속될 수 있다. 커넥터 플러그(60)는 1번 단자는 단선되어 있다. 드라이버측 커넥터 플러그(60)의 2번 단자는 5번 단자와 연결하므로 커넥터(58,60)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의 9번 단자와 6번 단자를 연결해 주어 코일 w, w'가 직렬연결을 형성하게 한다. 드라이버측 커넥터 플러그(60)의 3번 단자는 6번 단자와 연결하므로 커넥터(58,60)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의 8번 단자와 5번 단자를 연결해 주어 코일 v, v'가 직렬연결을 형성하게 한다. 마찬가지로, 드라이버측 커넥터 플러그(60)의 4번 단자는 7번 단자와 연결하므로 커넥터(58,60)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의 7번 단자와 4번 단자를 연결해 주어 코일 u, u'가 직렬연결을 형성하게 한다. 코일 u, v, w 는 각각 커넥터 플러그(60)의 10번, 9번, 8번 단자에 연결되어 케이블(22)을 통하여 드라이버로부터 전원을 공급받을 수 있게 된다. 결국, 직렬 연결용 커넥터 플러그(60)에 의해서는 도7에 도시한 바와 같은 연결이 이루어진다.
도8은 병렬연결용 드라이버측 전원 커넥터 플러그(61)로서 코일들을 병렬 연결하는 커넥터의 결선도를 도시한다. 커넥터 플러그(61)의 1 내지 10번 단자는 도5에 도시한 커넥터의 단자 핀 번호의 역순의 단자번호에 각각 연결되는 것이다. 즉, 커넥터 플러그(61)의 1번은 커넥터 리셉터클(58)의 10번 단자, 커넥터 플러그(61)의 2번은 커넥터 리셉터클(58)의 9번 단자와 같은 차례로 접속될 수 있다. 커넥터 플러그(61)는 1번 단자는 5번, 6번, 7번 단자에 연결되어, 커넥터(58,60)끼리 접속되었을 때, 커넥터 리셉터클(58)의 6번, 5번, 4번 단자(즉, 코일 u, v, w의 한쪽 끝단들)를 하나로 묶어준다. 드라이버측 커넥터 플러그(61)의 2번 단자는 드라이버와 연결되는 8번 단자와 이어지고, 커넥터(58,61)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의 3번 단자와 연결되어 코일 w, w'가 병렬연결을 형성하게 한다. 이와 유사하게 드라이버측 커넥터 플러그(61)의 3번 단자는 드라이버와 연결되는 9번 단자와 연결하므로 커넥터(58,61)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의2번 단자와 연결되어 코일 v, v'가 병렬연결을 형성하게 한다. 마찬가지로, 드라이버측 커넥터 플러그(61)의 4번 단자는 드라이버에 연결된 10번 단자와 연결하므로 커넥터(58,61)를 접속하였을 때, 코일측 커넥터 리셉터클(58)의 1번 단자와 연결되어 코일 u, u'가 병렬연결을 형성하게 한다. 코일 u, u'쌍 v, v'쌍, w, w'쌍은 각각 커넥터 플러그(61)의 10번, 9번, 8번 단자에 연결되어 드라이버로부터 전원을 공급받을 수 있게 된다. 결국, 병렬 연결용 커넥터 플러그(61)에 의해서는 도9에 도시한 바와 같은 병렬연결이 이루어진다.
상기 실시예에서는 도5, 도6, 도8에 도시한 커넥터(58,60,61)를 들어 설명하였으나, 코일과 커넥터의 단자들 사이의 결선은 이와 다르게 이루어질 수도 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.