KR100518436B1 - 리니어모터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어모터 어셈블리에 관한 것으로, 하나의 선형운동 가이드부재만을 사용하여 리니어모터를 구성함으로써 리니어모터의 폭을 줄이고, 제작 비용도 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 기다란 판상의 베이스부와; 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 설치되는 엘엠가이드 및 이 엘엠가이드를 따라 이동하도록 된 엘엠블럭과; 상기 엘엠블럭 상에 고정되어 엘엠블럭의 이동에 의해 엘엠가이드를 따라 이동하도록 설치되고, 양단이 개방되게 형성된 중공의 이동프레임과; 상기 이동프레임의 중공을 관통하여 상기 엘엠가이드와 나란하게 설치되는 고정프레임과; 상기 고정프레임을 따라 일정 간격으로 배치된 자석을 포함하는 고정자와; 상기 고정자와 대향되는 이동프레임의 중공의 내측면에 설치되는 코어 및 코어에 감겨진 복수개의 코일을 포함하여 구성되어, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 자석과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키는 가동자를 포함하여 구성된 리니어모터 어셈블리를 제공한다.

Description

리니어모터 어셈블리{Linear Motor Assembly}

본 발명은 리니어모터에 관한 것으로, 특히 리니어모터의 가동자(mover)의 직선 이동을 안내하는 선형운동 가이드부재의 수를 1개로 단축시킴으로써 리니어모터의 폭을 축소시킬 수 있도록 한 리니어모터 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 회전형 모터를 이용하는 직선운동 시스템은 대부분의 경우, 벨트 시스템이나 볼스크류 시스템과 같은 동력전환장치를 통해 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 사용되고 있다.

하지만, 이러한 동력전환장치를 이용한 직선운동 시스템들은 동력전달장치가 모터의 동력전달계통에 추가적으로 부가된 시스템이기 때문에 전체 직선운동 시스템의 에너지 효율을 저하시키고, 마찰이나 진동과 같은 2차적인 문제들을 야기하는 단점이 있다.

이에 근래들어 리니어모터를 이용한 직선운동 시스템이 고정밀도 및 고속을 요하는 장비들의 직선운동 시스템으로서 각광받고 있는 바, 리니어모터는 전기적 입력에 대해 직접적으로 직선력을 얻을 수 있어 회전 운동을 직선운동으로 변환시키기 위한 별도의 동력전환장치를 필요로 하지 않고, 비접촉식 운동방식으로 직선구동을 하기 때문에 고속 운전 및 정숙 운전을 할 수 있으며, 전체 시스템의 소형화를 구현하기가 쉬운 장점이 있다.

이러한 리니어모터의 구성에 대해 첨부된 도면의 도 1과 도 2를 참조하여 간략하게 설명하면, 리니어모터는 크게 고정자(1)(stator)와 가동자(2)(mover) 및 상기 고정자(1)로 구성되며, 상기 가동자(2)는 고정자(1)에 일정 공극 이격된 상태로 선형운동 가이드부재를 따라 직선운동하게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 고정자(1)는 기다란 판상의 코어(12) 상에 자석(13)이 일정 간격으로 배치되어 자석 트랙(11)을 구성하고, 이 자석 트랙(11)이 기다란 판상의 프레임(14) 상에 부착되며, 상기 프레임(14)의 양측으로 2개의 엘엠가이드(3a) 및 이 엘엠가이드(3a)를 따라 이동하도록 결합된 엘엠블럭(3b)이 설치된 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 가동자(2)는 코어(21)에 일정 간격으로 코일(22)이 감겨지고, 상기 코어(22)가 판상의 슈(23)(shoe)에 부착되며, 상기 슈(23)가 상기 엘엠블럭(3b) 상에 고정된 구조로 이루어진다.

따라서, 상기 가동자(2)의 코일(22)에 전류가 인가되면 전자기력이 발생하게 되고, 이 전자기력이 상기 고정자(1)의 자석과 상호 작용하여 가동자(2)가 직선 운동을 하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 리니어모터는 가동자(2)가 고정자(1)에 대해서 직선 왕복 운동을 하기 위해서 2개의 선형운동 가이드부재, 즉 엘엠가이드(3a) 및 엘엠블럭(3b)를 구성하고 있기 때문에 상기 엘엠가이드(3a)의 설치 위치를 확보하기 위하여 프레임(14)의 폭이 크게 설계될 수 밖에 없고, 따라서 전체 시스템의 크기가 증가하게 되어 장비의 소형화를 구현하는 추세에 역행하게 되며, 협소한 공간에서 리니어모터를 사용해야 하는 경우에 리니어모터의 설치가 곤란하게 되는 문제를 야기한다.

또한, 종래의 리니어모터는 고가의 엘엠가이드와 같은 선형운동 가이드부재를 2개 이상 사용해야 하므로 리니어모터 제작 비용이 많이 소요되는 문제도 있다.

이에 본 발명은 상기와 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 선형운동 가이드부재만을 사용하여 리니어모터를 구성함으로써 리니어모터의 폭을 줄이고, 제작 비용도 감소시킬 수 있도록 한 리니어모터 어셈블리에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 의하면, 기다란 판상의 베이스부와; 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 설치되는 선형운동 가이드부재 및 이 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 된 가이드블럭과; 상기 가이드블럭 상에 고정되어 가이드블럭의 이동에 의해 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 설치되고, 양단이 개방되게 형성된 중공의 이동프레임과; 상기 이동프레임의 중공을 관통하여 상기 선형운동 가이드부재와 나란하게 설치되는 고정프레임과; 상기 고정프레임을 따라 일정 간격으로 배치된 자석을 포함하는 고정자와; 상기 고정자와 대향되는 이동프레임의 중공의 내측면에 설치되는 코어 및 코어에 감겨진 복수개의 코일을 포함하여 구성되어, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 자석과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키는 가동자를 포함하여 구성된 리니어모터 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 양단이 개방되게 형성된 중공의 이동프레임과; 상기 이동프레임의 중공을 관통하도록 설치되는 기다란 판상의 고정프레임과; 상기 고정프레임의 일면에 고정프레임의 길이방향을 따라 설치되는 선형운동 가이드부재와; 상기 이동프레임의 일면에 상기 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 설치되는 가이드블럭과; 상기 고정프레임의 다른 일면에 고정프레임의 길이방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 자석을 포함하는 고정자와; 상기 고정자와 대향되는 이동프레임의 중공의 내측면에 설치되는 코어 및 코어에 감겨진 복수개의 코일을 포함하여 구성되어, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 자석과 상호 작용하는 전자기력을 발생시키는 가동자를 포함하여 구성된 리니어모터 어셈블리가 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 리니어모터 어셈블리의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 리니어모터 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 것으로, 기다란 판상의 베이스부(101)의 상면에 길이방향을 따라 하나의 엘엠가이드(102)가 설치되고, 이 엘엠가이드(102)에는 엘엠가이드(102)를 따라 이동하도록 된 엘엠블럭(103)이 설치되며, 상기 엘엠블럭(103) 상에는 양단이 개방된 중공의 사각박스 형태의 이동프레임(108), 즉 슈(shoe)가 결합된다.

그리고, 상기 베이스부(101)의 상측에는 상기 이동프레임(108)의 중공을 관통하여 상기 엘엠가이드(102)와 나란하도록 고정프레임(104)이 설치되는데, 이 고정프레임(104)은 그 양단이 상기 베이스부(101)의 양단에 수직하게 설치되는 수직판(115)에 고정된다.

상기 고정프레임(104)의 상면에는 길이 방향을 따라 코어(106) 및 이 코어(106)를 따라 일정 간격으로 설치되는 자석(107)으로 구성된 고정자(105)가 부착된다.

그리고, 상기 고정자(105)와 대향되는 이동프레임(108)의 중공의 상부면 내측에 가동자(110)가 설치되는데, 이 가동자(110)는 코어(111)와, 이 코어(111)에 감겨지는 복수개의 코일(112)과, 상기 코어(111) 및 코일(112)을 감싸도록 구성된 에폭시 수지 등의 절연성 몰딩부(113)로 구성된다.

한편, 상기 이동프레임(108)의 양쪽 외측면에는 복수개의 홈이 연속적으로 형성되면서 올록볼록한 요철부(109)가 형성되어 있는데, 상기 요철부(109)는 이동프레임(108)의 열교환면적을 증대시키는 역할을 하여 가동중 발생하는 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 리니어모터 어셈블리는 다음과 같이 작동한다.

상기 가동자(110)의 코일(112)에 전류가 인가되면 전자기력이 발생하게 되고, 이 전자기력이 상기 고정자(105)의 자석과 상호 작용하여 추력이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 가동자(110)가 부착된 이동프레임(108)이 엘엠가이드(102)를 따라서 베이스부(101) 상을 직선운동하게 된다.

상술한 리니어모터 어셈블리의 실시예의 구성에 따르면, 베이스부(101) 상에 단 하나의 선형운동 가이드부재, 즉 엘엠가이드(102)가 설치되고, 이 엘엠가이드(102)를 따라서 이동 대상물이 고정되는 이동프레임(108)이 직선 운동하게 되므로 베이스부(101)의 폭이 종래의 리니어모터의 프레임(14; 도 1참조)에 비해 대폭 줄어들게 되는 것이다.

한편, 상술한 실시예의 리니어모터 어셈블리는 하나의 선형운동 가이드부재만을 구성하여 직선 운동을 구현할 수 있다는 장점에도 불구하고, 상기 고정자(105)가 부착된 고정프레임(104)이 공간에 떠서 지지된 상태이므로 고정프레임(104)의 길이가 길어질 경우 고정프레임(104)의 중간 부분에서 미세한 처짐이 발생할 수 있고, 이러한 처짐 현상은 고정자와 가동자 간의 공극에 불균일을 초래하여 자계에 영향을 주고, 제어의 정밀도에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 리니어모터 어셈블리의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 리니어모터 어셈블리는 상술한 것과 같은 고정자의 처짐 현상에 상관없이 고정자와 가동자 간의 공극을 항상 일정하게 유지할 수 있는 이점을 가진 구조를 개시한다.

도 6 내지 도 8에 도시된 리니어모터 어셈블리는, 하부면에 길이방향을 따라 엘엠가이드(204)가 설치된 기다란 판상의 고정프레임(201)이 중공의 박스형태의 이동프레임(202)을 관통하도록 설치되고, 상기 고정프레임(201)의 양단은 수직판(215)에 고정되며, 상기 이동프레임(202)의 하부면 내측에 상기 엘엠가이드(204)를 따라 이동하도록 된 엘엠블럭(205)이 고정된 구조로 이루어진다.

상기 고정프레임(201)의 상부면에는 길이방향을 따라 코어(207) 및 이 코어(207)에 일정 간격으로 배열된 자석(208)으로 구성된 고정자(206)가 설치된다.

그리고, 상기 고정자(206)와 대향되는 이동프레임(202)의 상부면 내측에 가동자(210)가 설치되는데, 이 가동자(210)는 코어(211)와, 코어(211)에 감겨지는 복수개의 코일(212)과, 상기 코어(211) 및 코일(212)을 감싸도록 구성된 에폭시 수지 등의 절연성 몰딩부(213)로 구성된다.

따라서, 상기 가동자(210)의 코일(212)에 전류가 인가되면 전자기력이 발생하여 상기 고정자(206)의 자석(208)과의 상호 작용에 의해 추력이 발생하게 되고, 이 추력에 의해 가동자(210)가 부착된 이동프레임(202)이 고정프레임(201) 하부의 엘엠가이드(204)의 안내를 받아 직선 이동하게 된다.

상기와 같은 리니어모터 어셈블리는 고정자(206) 및 고정프레임(201)이 엘엠가이드(204)와 결합되어 있으므로 고정프레임(201)의 길이가 길어 미세한 처짐이 발생하더라도 고정자(206)와 가동자(210) 간의 공극은 항상 일정하게 유지되고, 따라서 처짐에 의한 리니어모터 어셈블리의 성능 저하가 발생하지 않는다.

물론, 이 실시예의 리니어모터 어셈블리 역시 단 하나의 엘엠가이드(204)를 사용하여 직선 운동이 구현되므로 리니어모터 어셈블리의 전체 폭을 감소시킬 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 고정자와 가동자 및 엘엠가이드가 고정프레임 및 이동프레임의 상,하부면에 설치되는 구조에 대해서만 설명했으나, 이와는 다르게 고정프레임과 이동프레임의 측면부에 상호 대향되도록 설치할 수도 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 단 하나의 엘엠가이드를 사용하여 리니어모터의 직선 운동 시스템을 구현할 수 있게 되므로 리니어모터 어셈블리의 전체폭을 대폭 줄일 수 있게 되고, 따라서 협소한 공간에서도 리니어모터를 설치할 경우 설치 및 작동이 매우 용이하게 되는 이점을 얻을 수 있으며, 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 이점도 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단 하나의 엘엠가이드를 사용하므로 2개 이상의 엘엠가이드를 사용해야 하는 기존의 리니어모터 시스템에 비하여 제작 비용을 절감할 수 있는 이점도 있다.

도 1은 종래의 리니어모터의 구성을 나타낸 정면도

도 2는 도 1의 종래의 리니어모터의 측면도

도 3은 본 발명에 따른 리니어모터 어셈블리의 일 실시예의 구성을 나타낸 사시도

도 4는 도 3의 리니어모터 어셈블리의 요부 단면도

도 5는 도 3의 리니어모터 어셈블리의 측면도

도 6은 본 발명에 따른 리니어모터 어셈블리의 다른 실시예의 구성을 나타낸 사시도

도 7은 도 6의 리니어모터 어셈블리의 요부 단면도

도 8은 도 6의 리니어모터 어셈블리의 측면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 베이스부 102 : 엘엠가이드

103 : 엘엠블럭 104 : 고정프레임

105 : 고정자 108 : 이동프레임

110 : 가동자 201 : 고정프레임

202 : 이동프레임 204 : 엘엠가이드

205 : 엘엠블럭 206 : 고정자

210 : 가동자

Claims (5)

1. 판상의 베이스부와;

   상기 베이스부의 길이 방향을 따라 설치되는 단일한 선형운동 가이드부재와;

   상기 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 된 가이드블럭과;

   상기 가이드블럭 상에 고정되어 가이드블럭의 이동에 의해 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 설치되고, 양단이 개방되게 형성된 중공의 이동프레임과;

   상기 이동프레임의 중공을 관통하여 상기 선형운동 가이드부재와 나란하게 설치되는 고정프레임과;

   상기 고정프레임을 따라 설치되는 자성형성체를 구비한 고정자와;

   상기 고정자와 대향되는 이동프레임의 중공의 내측면에 설치되는 코어 및 코어에 감겨진 복수개의 코일을 포함하여 구성되어, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 자성형성체의 자력과 상호 작용하는 전자기력을 발생시켜 이동하는 가동자를 포함하여 구성된 리니어모터 어셈블리.
2. 양단이 개방되게 형성된 중공의 이동프레임과;

   상기 이동프레임의 중공을 관통하도록 설치되는 판상의 고정프레임과;

   상기 고정프레임의 일면에 고정프레임의 길이방향을 따라 설치되는 단일한 선형운동 가이드부재와;

   상기 이동프레임의 일면에 상기 선형운동 가이드부재를 따라 이동하도록 설치되는 가이드블럭과;

   상기 고정프레임의 반대편 일면에 고정프레임의 길이방향을 따라 설치되는 자성형성체를 구비한 고정자와;

   상기 고정자와 대향되는 이동프레임의 중공의 내측면에 설치되는 코어 및 코어에 감겨진 복수개의 코일을 포함하여 구성되어, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 자성형성체의 자력과 상호 작용하는 전자기력을 발생시켜 이동하는 가동자를 포함하여 구성된 리니어모터 어셈블리.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이동프레임에 적어도 1개 이상의 오목한 홈 또는 돌출부가 연속적으로 형성된 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 리니어모터 어셈블리.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이동프레임은 양단이 개방된 중공의 박스형태로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어모터 어셈블리.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 선형운동 가이드부재 및 가이드블럭은 각각 엘엠가이드(LM Guide) 및 엘엠블럭(LM block)인 것을 특징으로 하는 리니어모터 어셈블리.