KR100497528B1

KR100497528B1 - 리니어 모터용 코어 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100497528B1
Application number: KR10-2003-0024154A
Authority: KR
Inventors: 김석진; 오상석
Original assignee: 에이테크솔루션(주)
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2005-07-01
Also published as: KR20040090206A

Abstract

본 발명은 리니어 모터용 코어 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리니어 모터용 코어는 소정 형상을 갖는 다수개의 코어시트가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부와; 상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질로 형성된 코어프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 리너어 모터용 코어의 제작이 용이하고, 제조단가를 감소시키는 한편, 그 무게를 감소시킬 수 있다.

Description

리니어 모터용 코어 및 그 제조방법{CORE FOR LINEAR MOTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 리니어 모터용 코어 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코어프레임의 재질 및 제조방법이 개선된 리니터 모터용 코어 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터(Linear Motor)는 입체적은 구조를 갖는 보통의 모터의 자속(Flux)을 평면 형태로 전환하는 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속의 변화에 따라 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.

도 1 및 도 2는 리니어 모터의 일예를 도시한 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 리니어 모터는 원통형으로 형성된 외측코어(10)(Outer Core)와 외측코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 내측코어(20)로 구성되는 고정자(1)와, 외측코어(10) 또는 내측코어(20) 내우에 결합되는 권선코일과, 영구자석과, 외측코어(10)와 내측코어(20) 사이에 이동 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함한다. 도면에는 권선코일이 외측코어(10)에 결합된 구조이다.

이러한 리니어 모터는 권선 코일에 전류가 흐르는 경우 그 권선코일에 흐르는 전류에 의해 권선코일 주변에 자속이 형성되며, 형성된 자속은 외측코어(10) 및 내측코어(20)를 따라 폐루프(Closed Loop)를 형성하게 된다. 외측코어(10) 및 내측코어(20)에 형성된 자속은 영구자석에 의해 형성된 자속에 의해, 즉 자속의 상호작용에 의해서 영구자석이 축방향으로 힘을 받아 가동자가 외측코어(10)와 내측코어(20) 사이에서 축방향으로 직선운동하게 된다. 이 때, 권선코일에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면, 가동자가 직선왕복운동하게 된다.

외측코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 코어시트(22)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성된다. 여기서, 아우터코어에 권선코일이 결합될 경우 전기적인 절연과 제작의 간편성을 위해 도시되지 않은 보빈(Bobbin)이 사용된다.

내측코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 코어시트(22)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성된다. 원통 형상의 내측코어(20)는 외측코어(10)의 내부에 소정의 간격을 두고 삽입된다.

내측코어(20)의 내측에는 코어프레임(21)이 삽입되어 있다. 코어프레임(21)은 원통형상을 가지며, 그 외주면이 코어프레임(21)의 내주면과 접촉되어 원통형상의 코어적층부(25)를 지지한다. 코어프레임(21)과 코어적층부(25)의 단부는 용접 등의 방법에 의해 고정된다.

그런데, 종래의 내측코어(20) 형성방법에 있어서는, 금속재질의 코어프레임(21)의 제작공정과, 코어프레임(21)의 외주면에 코어적층부(25)를 고정시키는 공정이 개별적으로 이루어지는 등 내측코어(20)의 형성과정이 복잡하고 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다.

또한, 금속재질의 코어프레임(21)을 사용함으로서 내측코어(20)의 무게가 무거워져 리니어 모터의 전체 무게를 증가시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 리니어 모터용 코어의 제작이 용이하고, 제조단가를 감소시키는 한편, 그 무게가 감소된 리니어 모터용 코어 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 소정 형상을 갖는 다수개의 코어시트가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부와; 상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질로 형성된 코어프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어에 의해 달성된다.

여기서, 상기 코어프레임은 상기 플라스틱 재질이 상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 인서트 사출하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코어프레임은 상기 플라스틱 재질을 압출하여 형성될 수 있다.

그리고, 상기 코어적층부를 형성하는 상기 코어시트의 양단부에는 고정홈이 형성되어 있으며, 상기 코어프레임에는 상기 고정홈에 삽입되는 고정돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코어적층부의 내주면에는 상기 코어프레임을 향해 돌출된 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 코어프레임에는 상기 걸림턱을 감싸는 걸림턱수용공이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 원통형상의 코어프레임과, 다수개의 코어시트가 상기 코어프레임의 외부둘레를 감싸도록 방사상으로 적층된 코어적층부를 갖는 리니어 모터용 코어의 제조방법에 있어서, 다수개의 상기 코어시트들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층하여 코어적층부를 형성하는 단계와; 상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질을 인서트 사출하여 코어프레임을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 코어적층부를 형성하는 단계는, 상기 다수의 코어시트들을 상호 평행하게 적층하여 선형적으로 정렬하는 단계와; 선형적으로 정렬된 상기 코어시트들의 일측면을 따라 상기 코어시트들이 상호 연결되도록 접착테이프를 부착하는 단계와; 상기 접착테이프가 부착된 상기 코어시트들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬하는 단계와; 원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬된 상기 코어시트들의 양단부에 형성된 고정홈에 의해 형성된 원형의 홈에 고정링을 삽입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 다수의 코어시트들을 상호 평행하게 적층하여 선형적으로 정렬하는 단계는, 상기 코어시트들의 판면형상에 대응하는 형상의 정렬홈이 형성된 수평정렬지그에 상기 코어시트들을 삽입하여 선형적으로 정렬하는 단계와; 선형적으로 정렬된 상기 코어시트들을 소정 압력에 의해 적층방향으로 가압하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 코어프레임의 외부둘레에 방사상으로 적층되는 상기 코어시트들의 개수는 상기 수평정렬지그의 상기 정렬홈 내에서 소정 압력에 의해 선형적으로 적층된 상기 코어시트들의 적층 두께에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

그리고, 원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬된 상기 코어시트들의 내부에 원통형상의 주입방지부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코어시트에는 상기 접착테이프가 부착되는 테이핑홈이 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 또한, 리니어 모터의 구성에 대하여는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 리니어 모터는 원통형상으로 형성된 외측코어(10)(Outer Core)와 외측코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 내측코어(20)(Inner Core)로 구성되는 고정자(1)와, 외측코어(10) 또는 내측코어(20) 내부에 결합되는 권선코일과, 영구자석과, 외측코어(10)와 내측코어(20) 사이에 이동 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함한다.

외측코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 코어시트(22)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성된다. 여기서, 외측코어(10)에 권선코일이 결합될 경우 전기적인 절연과 제작의 간편성을 위해 도시되지 않은 보빈(Bobbin)이 사용된다.

내측코어(20)는 소정 형상을 갖는 다수개의 코어시트(22)가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부(25)와, 코어적층부(25)의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질로 형성된 코어프레임(21)을 포함한다.

코어적층부(25)는 다수개의 코어시트(22)에 의해 형성됨으로서, 그 외주면에 소정 간격을 두고 배치되는 외측코어(10)와의 사이에 흐르는 자로의 면적을 증가시켜 모터의 효율을 향상시킨다. 도 3 및 도 4에서는 대략 사각 형상을 갖는 코어시트(22)를 일 예로 도시하고 있으나, 필요에 따라 다른 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

코어시트(22)의 양단부에는 내측으로 절취된 고정홈(23)이 형성되어 있다. 이러한 고정홈(23)은 다수의 코어시트(22)가 원통형상의 코어적층부(25)를 형성할 때 코어적층부(25)의 양 단부에 원형의 홈(24)을 형성하게 되며, 이 원형의 홈(24)에 원형의 고정링(28)이 삽입됨으로써 코어적층부(25)의 형상이 유지된다.

코어프레임(21)은 원통형상을 가지며, 그 외부둘레를 따라 배치되는 코어적층부(25)를 지지한다. 코어프레임(21)의 내부공간은 그 내부공간에 삽입되는 구동자의 구동축부의 직선운동을 안내한다.

본 발명에 따른 코어프레임(21)은 플라스틱 재질이 코어적층부(25)의 내주면을 둘러싸도록 인서트 사출하여 형성되는 것이 바람직하다. 코어프레임(21)을 형성하기 위한 금형은, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어프레임(21)의 형상에 대응하여 원통형상을 갖는다. 원통형상의 금형 내부에는 그 외주면을 따라 코어적층부(25)가 배치되어 사출성형시 코어적층부(25)의 내주면을 따라 코어프레임(21)이 형성된다.

또한, 코어프레임(21)을 형성하기 위한 금형은 사출성형시 코어적층부(25)의 양단부에 코어시트(22)들의 고정홈(23)에 의해 형성된 원형의 홈(24)에 플라스틱 재질이 주입될 수 있도록 마련되어, 코어프레임(21)의 형성시 코어적층부(25)의 양단부에 형성된 원형의 홈(24)에 삽입되는 환형의 고정돌기(29)가 형성된다. 이에 따라, 사출성형에 의해 형성된 코어프레임(21)에는 코어시트(22)들의 고정홈(23)에 삽입되는 고정돌기(29)가 형성되어, 코어적층부(25)의 원형형태를 지지하게 된다.

한편, 코어적층부(25)의 내주면에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 코어프레임(21)을 향해 돌출된 걸림턱(26)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 사출성형에 의해 코어프레임(21)이 형성될 때 코어적층부(25)의 내주면에 형성된 걸림턱(26)을 감싸는 걸림턱수용공(27)이 형성됨으로써, 코어적층부(25)가 코어프레임(21)에 보다 견고하게 지지될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 내측코어(20)의 제조방법을, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

먼저, 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 코어시트(22)들을 준비한다. 여기서, 코어시트(22)들의 양 단부에는 전술한 바와 같이, 고정홈(23)이 형성되어 있으며, 코어적층부(25)의 내주면에 걸림턱(26)이 형성되도록 연장플랜지부가 형성되어 있다.

그런 다음, 다수개의 코어시트(22)들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부(25)를 형성한다. 이 때, 코어적층부(25)의 양단부에 코어시트(22)들의 고정홈(23)에 의해 형성된 원형의 홈(24)에는 원형의 고정링(28)이 삽입되어 코어적층부(25)가 원통형상을 유지할 수 있도록 한다.

그런 다음, 원통형상의 코어적층부(25)를 인서트 사출을 위한 금형에 삽입한 후, 인서트 사출을 통해 코어프레임(21)을 형성함으로써, 내측코어(20)의 제작이 완료된다.

여기서, 원통형상의 코어적층부(25)는 다음과 같은 형성과정을 통해 형성되는 것이 바람직하다.

먼저, 소정 형상의 박판으로 형성된 다수개의 코어시트(22)를 마련한다. 여기서, 코어시트(22)의 양 단부에는, 전술한 바와 같이, 고정홈(23)이 형성되어 있다. 그런 다음, 소정 개수의 코어시트(22)들을 상호 평행하게 적층하여 선형적으로 정렬한다. 여기서, 코어시트(22)들의 선형적 정열에는 수평정렬지그(30)를 사용하는 것이 바람직하다. 수평정렬지그(30)에는 코어시트(22)의 판면형상에 대응하는 형상의 정렬홈(31)이 형성되어 있으며, 이 정렬홈(31)에 코어시트(22)들을 삽입함으로서 코어시트(22)들이 선형적으로 정렬 가능하게 된다.

일반적으로 적층된 코어시트(22)들은 상호간의 탄성이나 코어시트(22)의 제작시 두께 오차에 의해 동일한 개수의 코어시트(22)들을 적층하더라도 코어시트(22)들의 적층 두께는 변하게 되는 바, 본 발명에서는 수평정렬지그(30)에 삽입 적층된 다수개의 코어시트(22)를 일정한 압력에 의해 코어시트(22)의 적층방향으로 가압하면서 원하는 두께로 적층된 코어시트(22)의 개수를 결정한다. 이에 의해, 일정한 압력에서 적층된 코어시트(22)들의 적층 두께를 제작시마다 일정하게 유지할 수 있게 되고, 이러한 방법에 의해 결정된 코어시트(22)들의 일정한 적층두께는 내측코어(20)가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층될 때 그 내경 및 외경을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다. 여기서, 적층된 코어시트(22)를 일정한 압력으로 가압할 수 있도록 압력게이지를 이용하는 것이 바람직하다.

상기의 방법에 의해 일정 두께로 적층되어 선형적으로 정렬된 코어시트(22)들의 일측면을 따라 코어시트(22)들이 상호 연결되도록 접착테이프(60)를 부착한다. 그런 다음, 접착테이프(60)가 부착된 코어시트(22)들을 수평정렬지그(30)에서 빼낸 후 원통형상의 외경가이드지그(40)에 삽입하여, 적층된 코어시트(22)를 원통형상으로 정렬함으로써, 코어시트(22)들이 방사상으로 적층된 내측코어(20)의 코어적층부(25)와 동일한 형상을 갖게 된다. 여기서, 외경가이드의 내경은 내측코어(20)의 외경을 결정하게 된다.

그런 다음, 외경가이드지그(40) 내에서 코어시트(22)들에 의해 형성된 원통형상의 내부공간에 원기둥 형상의 내경가이드지그(50)를 삽입하여, 코어시트(22)들에 의해 형성된 원통형상의 내주면을 정렬한다. 이에 의해, 원통형상의 코어시트(22)들의 내경과 외경은 내경가이드지그(50) 및 외경가이드지그(40)의 외주면 및 내주면에 의해 일정하게 정렬된다.

이 때, 코어시트(22)들의 양 단부에 형성된 고정홈(23)들은 코어시트(22)들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층됨에 따라 코어적층부(25)의 양 단부에 원형의 홈(24)을 형성하게 되며, 이 원형의 홈(24)에 원형의 고정링(28)을 삽입함으로써 코어적층부(25)의 형상이 유지된다. 여기서, 외경가이드지그(40) 및 내경가이드지그(50)를 제거함으로써, 원통형상의 코어적층부(25)가 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 내측코어(20)에 제조방법은 원통형상으로 정렬된 코어적층부(25)를 내주면에 인서트 사출에 의한 코어프레임(21)을 형성하기 전단계에서, 코어적층부(25)의 내부에 원통형상의 도시되지 않은 주입방지부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 사출성형시 코어프레임(21)을 형성하는 액상의 플라스틱 재질이 코어적층부(25)를 형성하는 코어시트(22)들 사이로 주입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 따른 코어시트(22a)에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 접착테이프(60)가 부착되는 테이핑홈(22b)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 코어시트(22a)가 수평정렬지그(30)에 의해 선형적으로 정렬된 후 테이핑홈(22b)에 접착테이프(60)를 부착시킴으로서, 원통형상으로 정렬된 코어시트(22)들의 내주면을 정렬할 때, 접착테이프(60)의 두께에 의한 오차를 최소화 할 수 있게 된다. 여기서, 코어시트(22a)에 형성된 테이핑홈(22b)의 깊이는 접착테이프(60)의 두께보다 깊게 형성하는 것이 바람직하다.

전술한 실시예에서는, 코어프레임(21)이 인서트 사출에 의해 형성되고 있으나, 플라스틱 재질을 압출은 통해 형성할 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 소정 형상을 갖는 다수개의 코어시트(22)가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부(25)와, 코어적층부(25)의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질로 형성된 코어프레임(21)을 마련함으로써, 리너어 모터용 코어의 제작이 용이하고, 제조단가를 감소시키는 한편, 그 무게를 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 리니어 모터용 코어의 제작이 용이하고, 제조단가를 감소시키는 한편, 그 무게가 감소된 리니어 모터용 코어 및 그 제조방법이 제공된다.

도 1은 일반적인 리니어 모터의 개략적인 단면도이고,

도 2는 도 1의 리니어 모터의 내측코어의 정면도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내측코어의 코어프레임을 인서트 사출기의 개략적인 도면이고,

도 4 내지 도 9는 본 발명의 내측코어의 코어적층부의 형성과정을 도시한 도면이고,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내측코어의 코어프레임을 인서트 사출기의 개략적인 도면이고,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어시트의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정자 2 : 영구자석

3 : 권선코일 10 : 외측코어

20 : 내측코어 21 : 코어프레임

22 : 코어시트 23 : 고정홈

25 : 코어적층부 26 : 걸림턱

27 : 걸림턱수용공 28 : 고정링

29 : 고정돌기 30 : 수평정렬지그

31 : 정렬홈 40 : 외경가이드지그

50 : 내경가이드지그 60 : 테이프

Claims

소정 형상을 갖는 다수개의 코어시트가 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층된 코어적층부와;

상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질로 형성된 코어프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.
제1항에 있어서,

상기 코어프레임은 상기 플라스틱 재질이 상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 인서트 사출하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.
제1항에 있어서,

상기 코어프레임은 상기 플라스틱 재질을 압출하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.
제2항에 있어서,

상기 코어적층부를 형성하는 상기 코어시트의 양단부에는 고정홈이 형성되어 있으며, 상기 코어프레임에는 상기 고정홈에 삽입되는 고정돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.
제2항에 있어서,

상기 코어적층부의 내주면에는 상기 코어프레임을 향해 돌출된 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 코어프레임에는 상기 걸림턱을 감싸는 걸림턱수용공이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.
원통형상의 코어프레임과, 다수개의 코어시트가 상기 코어프레임의 외부둘레를 감싸도록 방사상으로 적층된 코어적층부를 갖는 리니어 모터용 코어의 제조방법에 있어서,

다수개의 상기 코어시트들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 적층하여 코어적층부를 형성하는 단계와;

상기 코어적층부의 내주면을 둘러싸도록 플라스틱 재질을 인서트 사출하여 코어프레임을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 코어적층부를 형성하는 단계는,

상기 다수의 코어시트들을 상호 평행하게 적층하여 선형적으로 정렬하는 단계와;

선형적으로 정렬된 상기 코어시트들의 일측면을 따라 상기 코어시트들이 상호 연결되도록 접착테이프를 부착하는 단계와;

상기 접착테이프가 부착된 상기 코어시트들이 원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬하는 단계와;

원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬된 상기 코어시트들의 양단부에 형성된 고정홈에 의해 형성된 원형의 홈에 고정링을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 다수의 코어시트들을 상호 평행하게 적층하여 선형적으로 정렬하는 단계는,

상기 코어시트들의 판면형상에 대응하는 형상의 정렬홈이 형성된 수평정렬지그에 상기 코어시트들을 삽입하여 선형적으로 정렬하는 단계와;

선형적으로 정렬된 상기 코어시트들을 소정 압력에 의해 적층방향으로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 코어프레임의 외부둘레에 방사상으로 적층되는 상기 코어시트들의 개수는 상기 수평정렬지그의 상기 정렬홈 내에서 소정 압력에 의해 선형적으로 적층된 상기 코어시트들의 적층 두께에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법.
제8항에 있어서,

원통형상을 이루도록 방사상으로 정렬된 상기 코어시트들의 내부에 원통형상의 주입방지부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 코어시트에는 상기 접착테이프가 부착되는 테이핑홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터용 코어.