KR100650185B1

KR100650185B1 - 원통형 선형전동기의 전기자 구조

Info

Publication number: KR100650185B1
Application number: KR1020050048965A
Authority: KR
Inventors: 홍선기
Original assignee: 학교법인 호서학원
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2006-11-27

Abstract

본 발명은 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 관한 것으로, 특히, 사각형상의 프레임 내부로 다수의 전기자 코일이 조립되어 설치되고, 상기 각 전기자 코일의 원활한 자속 흐름을 위하여 상하좌우로 등분된 자성체 코아세트가 상기 다수의 전기자 코일의 사이에 원주방향으로 설치된 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 있어서, 상기 자성체 코아세트가 배치되지 않은 상기 전기자 코일의 각각의 빈 공간영역에 호 형상으로 이루어진 자성체 블록을 추가로 설치하되, 상기 자성체 블록에는 상기 다수의 전기자 코일 사이를 분리시키기 위한 다수의 격벽이 형성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 종래에 비해 자속량이 증가됨은 물론, 전체적으로 추력이 상승됨에 따른 원통형 선형전동기의 전체적인 성능 및 동작 신뢰성이 크게 향상되는 효과가 있다.

원통형 선형전동기, 고정자, 가동자, 자성체 코아세트, 자성체 블록

Description

원통형 선형전동기의 전기자 구조{ARMATURE STRUCTURE OF CYLINDER TYPE LINEAR MOTOR}

도 1은 종래의 원통형 선형전동기의 구성을 설명하기 위해 나타낸 단면도,

도 2는 도 1에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 선형전동기의 구성을 설명하기 위해 나타낸 단면도,

도 4는 도 3에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략사시도,

도 5는 도 4에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 적용된 자성체 블록의 구성을 나타낸 개략사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고정자 11 : 프레임

12 : 전기자 코일 13 : 자성체 코아세트

20 : 가동자 21 : 영구자석

22 : 샤프트 100 : 자성체 블록

101 : 격벽

본 발명은 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 내부에 조립 설치된 다수의 전기자 코일의 원활한 자속 흐름을 위해 상하좌우로 등분되어 설치되는 자성체 코아세트가 배치되지 않은 전기자 코일의 각 빈 공간영역으로 다수의 격벽이 형성된 호 형상의 자성체 블록을 추가로 조립 설치하여 자속밀도가 저하되는 것을 방지하는 것이 가능하도록 된 개선된 구조를 갖는 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 선형전동기는 고정자와 가동자로 크게 구성되고, 상기 고정자는 프레임과 다수의 전기자 코일로 이루어지며, 상기 가동자는 샤프트와 다수의 영구자석으로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 고정자를 구성하는 프레임은 외부 케이스로 사용되고, 프레임의 내측으로는 다수의 전기자 코일이 조립되며, 가동자를 구성하는 다수의 영구자석은 샤프트의 외주면에 조립된 후 상기 다수의 전기자 코일의 내측으로 조립되어 원통형 선형전동기를 구성하게 된다.

이러한 원통형 선형전동기는 최근 고속 및 정밀 작업 등에 많이 사용되고 있으며, 일반적으로 자속의 원활한 흐름을 위해 전기자 코일과 코일 사이에 별도의 자성 재료가 추가되어 사용되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 원통형 선형전동기 및 전기자 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 원통형 선형전동기의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략사시도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 원통형 선형전동기는 사각형상을 가지는 프레임(11)과, 상기 프레임(11)의 내주면에 조립되어 설치되는 다수의 전기자 코일(12)과, 상기 다수의 전기자 코일(12)의 원활한 자속 흐름을 위하여 상기 각 전기자 코일(12)의 사이에서 상하좌우로 4 등분되어 원주방향으로 설치되는 자성체 코아세트(13)로 이루어진 고정자(10); 및 소정의 극성을 갖는 다수의 영구자석(21)과, 상기 다수의 영구자석(21)이 둘러 쌓여 조립되는 샤프트(22)로 이루어진 가동자(20)로 크게 구성되었다.

이때, 상기 고정자(10)의 자성체 코아세트(13)는 상기 전기자 코일(12)의 원활한 자속 흐름과 빠른 자속의 변화로 인해 발생되는 자속의 손실을 감소시키기 위해 설치되는 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 얇은 낱장으로 이루어진 자성체 코아를 차례로 적층하여 조립하며, 4 등분된 상기 자성체 코아세트(13)의 조립에 의해 형성된 중심 부위의 관통홀(미도시) 내측으로 상기 가동자(20)가 삽입되어 조립이 이루어지게 된다. 이때, 상기 다수의 전기자 코일(12)과 영구자석(21) 사이에는 소정의 공극(미도시)이 형성된다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 원통형 선형전동기의 전기자 구조는 도 1 및 도 2에서 보여지는 바와 같이, 상기 4 등분된 자성체 코아세트(13)가 상기 전기자 코일(12)의 전체 부분을 커버하지 못하고 빈 공간영역이 생기는 구조로 이루어지며, 이러한 빈 공간영역은 상기 다수의 영구자석(21)에서 볼 때 자기적 공극을 확대하는 부작용으로 작용되어 공극 자속밀도가 낮아지고, 그로 인해 추력이 저하되는 단점을 야기시키게 된다.

이는, 원주 방향에서의 자성체의 부족으로 인한 공극 자속밀도와 추력의 저하를 발생시키게 되고, 결국은 원통형 선형전동기의 전체적인 성능 및 동작의 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점을 가지게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자성체 코아세트를 통해 커버하지 못한 전기자 코일의 각 빈 공간영역을 별도의 자성체 블록을 통해 커버해 줌으로써 종래에 비해 자속량을 증가시킴은 물론 전체적인 추력의 상승을 통해 원통형 선형전동기의 성능 및 동작의 신뢰성이 크게 향상될 수 있도록 한 원통형 선형전동기의 전기자 구조를 제공하 는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원통형 선형전동기의 전기자 구조는, 사각형상의 프레임 내부로 다수의 전기자 코일이 조립되어 설치되고, 상기 각 전기자 코일의 원활한 자속 흐름을 위하여 상하좌우로 등분된 자성체 코아세트가 상기 다수의 전기자 코일의 사이에 원주방향으로 설치된 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 있어서,

상기 자성체 코아세트가 배치되지 않은 상기 전기자 코일의 각각의 빈 공간영역에 호 형상으로 이루어진 자성체 블록을 추가로 설치하되, 상기 자성체 블록에는 상기 다수의 전기자 코일 사이를 분리시키기 위한 다수의 격벽이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 선형전동기의 구성을 설명하기 위해 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략사시도이며, 도 5는 도 4에 따른 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 적용된 자성체 블록의 구성을 나타낸 개략사시도이다.

이하에서는 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.

먼저, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 선형전동기는 고정자(10)와, 가동자(20) 및 자성체 블록(100)으로 크게 구성되어 있다.

상기 고정자(10)는 사각형상을 가지는 프레임(11)과, 상기 프레임(11)의 내주면에 조립되어 설치되는 다수의 전기자 코일(12)과, 상기 다수의 전기자 코일(12)의 원활한 자속 흐름을 위하여 상기 각 전기자 코일(12)의 사이에서 상하좌우로 4 등분되어 원주방향으로 조립 설치되는 자성체 코아세트(13)로 이루어진다. 이때, 상기 다수의 전기자 코일(12)은 3상의 순서로 결선 작업이 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 자성체 코아세트(13)는 상기 전기자 코일(12)의 원활한 자속 흐름과 빠른 자속의 변화로 인해 발생되는 자속의 손실을 감소시키는 역할을 하며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 얇은 낱장으로 이루어진 자성체 코아를 차례로 적층하여 조립하며, 4 등분된 상기 자성체 코아세트(13)의 조립에 의해 중심에 관통홀(미도시)이 형성된다.

그리고, 상기 가동자(20)는 소정의 극성(N 또는 S극)을 갖는 다수의 영구자석(21)과, 상기 다수의 영구자석(21)이 둘러 쌓여 조립되는 샤프트(22)로 이루어진다.

상기 자성체 블록(100)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 4 등분되어 조립 배치된 상기 자성체 코아세트(13)가 배치되지 않은 상기 전기자 코일(12)의 각각의 빈 공간영역이 커버되도록 설치되어 공극 자속밀도가 저하되는 것을 방지하 는 역할을 하며, 이러한 상기 자성체 블록(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전기자 코일(12) 사이를 분리시키기 위한 다수의 격벽(101)이 형성된 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 자성체 블록(100)은 상기 자성체 코아세트(13)와 같이 얇은 낱장으로 된 자성체 코아를 적층하여 구성할 수도 있다.

상기와 같은 구성으로 조립이 완료된 본 발명의 원통형 선형전동기는, 공급되는 전원에 의해 상기 다수의 전기자 코일(12)에 전류가 흐르게 되면 전류의 흐르는 방향과 수직으로 상기 전기자 코일(12)과 마주 대하도록 샤프트(22)에 조립된 영구자석(21)에서 자계가 발생되어 상기 샤프트(22)를 밀어내는 추력이 발생되고, 이러한 추력에 의해 샤프트(22)가 이동하게 된다.

이때, 본 발명의 원통형 선형전동기의 전기자 구조는 상술한 바와 같이, 종래의 구성과 달리 자성체 코아세트(13)가 커버하지 못하는 빈 공간영역 까지도 자성체 블록(100)을 통한 커버가 이루어짐에 따라 상기 전기자 코일(12)에서 발생되는 공극 자속밀도의 저하가 방지되는 잇점을 가지게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 의하면, 프레임 내부에 조립 설치된 다수의 전기자 코일의 원활한 자속 흐름을 위해 상하좌우로 등분되어 설치되는 자성체 코아세트가 배치되지 않은 전기자 코일의 각 빈 공간영역으로 다수의 격벽이 형성된 호 형상의 자성체 블록을 추가로 조립 설치 하여 자속밀도가 저하되는 것을 방지하는 것이 가능하도록 해줌으로써 종래에 비해 자속량이 증가됨은 물론, 전체적으로 추력이 상승됨에 따른 원통형 선형전동기의 전체적인 성능 및 동작 신뢰성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims

사각형상의 프레임 내부로 다수의 전기자 코일이 조립되어 설치되고, 상기 각 전기자 코일의 원활한 자속 흐름을 위하여 상하좌우로 등분된 자성체 코아세트가 상기 다수의 전기자 코일의 사이에 원주방향으로 설치된 원통형 선형전동기의 전기자 구조에 있어서,

상기 자성체 코아세트가 배치되지 않은 상기 전기자 코일의 각각의 빈 공간영역에 호 형상으로 이루어진 자성체 블록을 추가로 설치하되, 상기 자성체 블록에는 상기 다수의 전기자 코일 사이를 분리시키기 위한 다수의 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 선형전동기의 전기자 구조.