KR100820160B1 - 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속선형전동기 - Google Patents

흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속선형전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 관한 것으로서, 고정자가 이동자의 다리부분 중간에 삽입 배치됨으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있고, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기는, 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서, 상기 이동자의 철심 및 영구자석이 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상으로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은, 중앙부의 길이를 따라 복수개의 돌출부들이 돌출 형성되어 있되 상기 돌출부들이 중앙부에서 좌우로 번갈아 돌출 형성된 구조의 요철 형상을 가지면서, 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 한다.
영구자석, 여자, 횡자속, 선형전동기, 흡인력 저감, 성층 구조, 분말 철심

Description

흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기{PERMANENT MAGNET EXCITED TRANSVERSE FLUX LINEAR MOTOR WITH NORMAL-FORCE COMPENSATION STRUCTURE}
도 1은 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 일 실시예를 도시한 도면으로서, 이동자와 고정자의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 일 실시예에서 성층 철심형 고정자의 구조를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 선형전동기에서 사용될 수 있는 다른 예의 고정자 철심을 도시한 도면으로서, 솔리드 형태로 제작된 고정자 철심을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 선형전동기에 사용될 수 있는 고정자 철심의 또 다른 예를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 다른 실시예를 도시한 도면으로서, 이동자와 고정자의 사시도,
도 6과 도 7은 도 5의 실시예에 적용될 수 있는 고정자 철심을 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이동자 11 : 이동자 철심
12 : 이동자 영구자석 20 : 고정자
21a ~ 21e : 고정자 철심 22 : 중앙부
23 : 돌출부 24 : 기저부
25 : 돌출부 30 : 권선
본 발명은 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자가 이동자의 다리부분 중간에 삽입 배치됨으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있고, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 관한 것이다.
일반적으로, 전동기는 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 장치로서, 근본적으로 고출력(출력/전동기무게:kW/kg)과 고효율(출력/입력)의 성능을 요구하고 있다.
특히, 회전형 전동기와 볼 스크류 등의 동력전달장치를 이용하여 직선 동력을 얻을 경우, 시스템이 복잡해지고 청정 이송시스템을 얻을 수 없기 때문에, 최근에는 선형전동기의 사용이 점차 증가하고 있다.
선형전동기는 자속의 흐름방향에 따라 종자속 전동기와 횡자속 전동기로 구분할 수 있다.
이때, 자속의 흐름방향이 전동기의 이동방향과 동일한 경우 종자속 전동기라 하고, 자속의 흐름방향이 전동기의 이동방향에 대해 횡방향인 경우 횡자속 전동기라 한다.
즉, 종자속 전동기의 경우 인가되는 전류의 방향과 전동기의 이동방향이 수직이고, 횡자속 전동기의 경우 인가되는 전류의 방향은 전동기의 이동방향과 일치한다.
여기서, 횡자속 전동기는 권선을 시행할 수 있는 공간(전기회로)과 자속이 흐를 수 있는 공간(자기회로)이 서로 분리되어 있기 때문에 전기회로와 자기회로가 서로 연성되어 있는 종자속 전동기에 비해 출력 밀도를 높일 수 있을 뿐 아니라 여러 형태의 형상 설계가 가능하다.
또한 횡자속 전동기는 링 형태로 권선을 시행하여 많은 엔드-와인딩(end-winding)을 가지고 있는 종자속 전동기에 비해 사용하는 동의 양과 손실이 적은 장점이 있다.
한편, 주지된 바와 같이, 선형전동기는 부피가 크고 영구자석을 많이 사용하기 때문에 시스템이 크고 가격이 높다.
이러한 문제들을 해결하기 위해서는 단위무게 당 높은 추력과 고가의 영구자석을 적게 필요로 하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 적용이 가능하다.
그러나, 기존의 영구자석 여자 횡자속 선형전동기는 흡인력과 추력의 맥동 때문에 소음과 진동이 발생하여 사용에 많은 한계가 있는 것으로 알려지고 있다.
특히, 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서는, 이동자와 고정자가 서로 마주보는 구조로 되어 있고, 좌우 흡인력이 서로 이동자와 고정자 구조물에 인가되는 형태이므로, 큰 흡인력이 발생하여 소음과 진동을 크게 발생시킨다.
이에 따라, 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서 흡인력을 상쇄시켜 소음과 진동을 저감시킬 수 있는 개선된 방안이 필요하게 되었다.
또한 기존의 영구자석 여자 횡자속 선형전동기는 3차원적으로 자속이 통과하므로 일반 성층 철심을 사용할 수 없기 때문에 솔리드(solid) 형태의 철심을 사용하나, 솔리드 형태의 철심이 적용된 경우 속도가 높은 영역에서는 철손 때문에 성능이 저하되고 손실이 커진다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 고정자가 이동자의 다리부분 중간에 삽입 배치됨으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있고, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 고정자 철심으로 성층 철심 또는 분말 철심을 적용하여 철손을 감소시키는 효과가 있게 되는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
상기 이동자의 철심 및 영구자석이 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상으로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은, 중앙부의 길이를 따라 복수개의 돌출부들이 돌출 형성되어 있되 상기 돌출부들이 중앙부에서 좌우로 번갈아 돌출 형성된 구조의 요철 형상을 가지면서, 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기를 제공한다.
여기서, 상기 고정자의 철심은, 좌우측으로 돌출 형성된 돌출부들이 중앙부의 길이를 따라 이동자의 극간격인 τP 간격으로 반복 형성되어, 좌측 및 우측에서 각각 같은 쪽 방향의 돌출부들 간에는 2τP의 간격으로 반복되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정자의 철심은 철판이 여러 겹으로 적층되어 형성된 성층 구조 를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이동자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
상기 이동자의 철심 및 영구자석이 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상으로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은, 기저부 상면에 그 길이방향을 따라 소정 간격 배치되게 복수개의 돌출부들이 설치되되 상기 각 돌출부가 상기 기저부 상면에서 비스듬히 비틀어지게 배치된 구조로 되어 있으면서, 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기를 제공한다.
특히, 상기 고정자의 철심에서, 각 돌출부는 좌우 양 끝단 간 간격이 상기 이동자의 극간격인 τP가 되도록 비틀어지게 배치되고, 돌출부들이 기저부의 길이를 따라 2τP 간격으로 반복되게 배치되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
상기 이동자의 철심 및 영구자석이 다리부분을 갖는 Π 형상으로 되어 있으면서 극간격 τP 만큼 비틀어진 구조로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은 기저부 상면에 그 길이방향을 따라 소정 간격 배치되게 복수개의 돌출부들이 설치된 구조로 되어 있으면서 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기를 제공한다.
여기서, 상기 고정자의 철심은, 각 돌출부가 이동자 이동방향의 횡방향으로 길게 일자형태로 배치되고, 이러한 복수개의 돌출부들이 2τP 간격으로 반복되게 배치되어 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이동자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 관한 것으로서, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있도록 이동자와 고정자 부분의 형상을 개선함과 동시에 고정자의 위치를 변경하고, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있도록 한 것에 주안점이 있는 것이다.
종래의 영구자석 여자 횡자속 선형전동기는 이동자 철심과 이동자 영구자석을 극간격 τP 만큼 비틀어지게(Skew) 제작하여 구성하였으며, 또한 알려진 바대로 영구자석 여자 횡자속 선형전동기는 3차원적으로 자속이 통과하므로 일반 성층 철심을 사용할 수 없기 때문에 솔리드(solid) 형태의 철심을 사용하였으나, 이와 같이 솔리드 형태의 철심이 적용된 경우에는 속도가 높은 영역에서 철손 때문에 성능이 저하되고 손실이 커진다.
따라서, 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서는 도 1에 도시한 바와 같이 고정자를 이동자의 중간에 배치하여 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있도록 하고, 이를 통해 소음과 진동을 감소시킨다.
또한 본 발명에서는 요철 형상을 가진 성층 철심 또는 분말 철심 고정자를 적용하여 철손을 감소시키고, 이와 함께 이동자의 철심과 영구자석을 일직선에 배치하여 이동자의 제작을 용이하게 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 일 실시예를 도시한 도면으로서, 이동자와 고정자를 도시한 사시도이다.
본 발명에서 이동자(10)는, 극간격 τP 만큼 비틀어지게(Skew) 형성된 종래의 철심과 영구자석과는 다르게, 도 1에 도시한 바와 같이, 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상의 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12), 그리고 상기 Π 형상의 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12)의 양측 다리부분을 각각 감고 있는 코일로 이루어진 권선(30)을 포함하여 구성된다.
여기서, 이동자 철심(11) 사이에 이동자 영구자석(12)이 삽입되고, 이때 이동자 철심(11)을 사이에 두고 있는 이웃한 이동자 영구자석(12) 간에는 자극의 방향이 역방향이 되도록 하여 배치, 즉 도 1의 순서대로 ← → 방향으로 번갈아 가면서 배치하는 바, 이에 따라 이동자 철심(11)에는 N, S의 자극이 번갈아서 생길 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일 실시예에서는, 이동자(10)의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자로서, 요철 형상을 가진 성층 철심형 고정자(20)가 사용된다.
상세히 설명하면, 첨부한 도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에서 성층 철심형 고정자(20)의 구조를 나타낸 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 고정자 철심(21a)은 철손 저감을 위하여 철판이 여러 겹으로 적층된 구조의 성층 구조로 되어 있다.
또한 상기한 성층형 고정자 철심(21a)은 요철 형상의 구조, 즉 전체적으로 중앙부(22)의 길이를 따라 복수개의 돌출부(23)들이 돌출 형성되어 있되, 이때 돌출부(23)들이 중앙부(22)에서 좌우로 번갈아 돌출되어 있는 구조를 가진다.
상기와 같은 요철 형상의 성층형 고정자 철심(21a)은 도 1에 도시한 바와 같이 Π 형상의 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12)의 내측 중간에 배치, 즉 보다 명확히는 이동자 철심(11)과 영구자석(12)의 양측 다리부분 중간에 삽입 배치되어 설치된다.
또한 도 2를 참조하면, 이동자와 고정자 사이의 공극에서 발생하는 추력이 이동하고자 하는 방향으로 발생될 수 있도록 하기 위하여, 성층형 고정자 철심(21a)의 좌측과 우측의 치, 즉 좌측과 우측의 돌출부(23)는 이동자(도 1에서 도면부호 10임)의 극간격 τP 만큼 비틀어지게(Skew) 설치된다.
다시 말해, 좌우측으로 돌출 형성된 돌출부(23)들이 이동자(도 1의 도면부호 10임)의 극간격인 τP 간격으로 반복 형성(좌우측 돌출부들이 τP의 주기로 반복 형성되는 것임)되고, 좌측 및 우측에서 각각 같은 쪽 방향의 돌출부(23)들 간에는 2τP의 간격으로 반복되도록 돌출부들이 배치되어 있다.
이와 같이 하여, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 이루어진 선형전동기에서 는 요철 형상의 고정자 철심(21a)이 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12)의 다리부분 중간에 배치됨으로써 이동자(10)와 고정자(20) 사이에 발생하는 흡인력이 서로 상쇄될 수 있는 바, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명의 선형전동기에서는 돌출부(23)가 좌우 양쪽으로 극간격 τP 만큼 번갈아 배치된 요철 형상의 고정자 철심(21a)을 채용함으로써, 이동자 철심(11) 및 영구자석(12)은 일직선상의 구조가 적용되더라도 공극에서의 추력이 이동하고자 하는 방향으로 발생될 수 있는 바, 이러한 일직선상의 구조에 의해 이동자 철심 및 영구자석이 보다 용이하게 제작될 수 있다.
또한 성층형 구조의 고정자 철심(21a)이 사용되면서 솔리드 형태의 철심 사용시에 비해 철손을 저감시킬 수가 있게 된다.
한편, 첨부한 도 3은 본 발명에 따른 선형전동기에서 사용될 수 있는 다른 예의 고정자 철심을 도시한 사시도로서, 이는 도 2의 성층형 고정자 철심과 동일한 형상이지만 솔리드 형태로 제작된 고정자 철심(21b)을 도시한 것이다.
이와 같이 동일한 형상의 솔리드형 고정자 철심(21b)을 도 1에 나타낸 성층형 고정자 철심(21a)의 위치에 대신 배치하게 되면, 즉 이동자 철심(11) 및 영구자석(12)의 다리부분 중간에 배치하게 되면, 흡인력을 상쇄시켜 소음 및 진동이 저감될 수 있으며, 이러한 솔리드형 고정자 철심(21b)은 저속이면서 고정자가 튼튼한 구조를 요하는 경우에 적용 가능하다.
그리고, 도 2에 나타낸 성층형 고정자 철심(21a) 및 도 3에 나타낸 솔리드형 고정자 철심(21b)과 동일한 형상으로 분말 철심을 제작하여 적용할 수가 있는 바, 고속용일 경우에는 철손을 저감시키기 위하여 동일한 요철 형상의 분말 철심이 적용될 수 있다.
분말 철심은 이미 공지되어 있는 바와 같이 철 분말을 금형 내에서 가압하여 성형한 후 열처리하여 제작되는 바, 이러한 분말 철심으로 제조할 경우 복잡하고 다양한 형상의 철심을 제작할 수 있게 된다.
본 발명의 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서 철손 저감을 위하여 상기 이동자 철심(11) 또한 상기와 같은 분말 철심으로 제조하는 것이 실시 가능하다.
한편, 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 선형전동기에 적용될 수 있는 고정자 철심의 또 다른 예를 도시한 사시도로서, 기저부(24)의 상측에 그 길이방향을 따라 소정 간격으로 복수개의 돌출부(25)가 일체 형성된 고정자 철심(21c)의 예를 도시한 것이다.
도시한 예의 고정자 철심(21c)에서는 돌출부(25)가 기저부(24) 상면에서 상방 돌출되게 설치되되, 각 돌출부(25)는 기저부(24) 상면에서 비스듬히 비틀어지게 배치되어 설치되고, 이때 좌우 양 끝단 간 간격이 이동자의 극간격 τP가 되도록 설치된다.
즉, 고정자 철심(21c)에서 좌측과 우측에 있는 치가 극간격 τP 만큼 비틀어진 구조가 되도록 되어 있는 것이다.
그리고, 고정자 철심(21c)의 치가 되는 상기 돌출부(25)들은 고정자 철심(21c)(또는 기저부)의 길이방향, 즉 이동자의 이동방향으로 2τP 간격으로 반복되게 배치된다.
상기와 같은 비틀어진 형상(Skew 형상)의 솔리드형 고정자 철심(21c)은 도 2 및 도 3의 고정자 철심(21a,21b)과 동일하게 Π 형상의 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12)의 내측 중간에 배치, 즉 이동자 철심(11)과 영구자석(12)의 양측 다리부분 중간에 삽입 배치되어 설치된다.
상기와 같은 비틀어진 형상의 솔리드형 고정자 철심(21c)은 제작시의 가공이 도 3에 도시한 요철 형상의 솔리드형 고정자 철심(21b)에 비해 보다 간단하며, 고속용일 경우에는 철손을 저감시키기 위하여 도 4의 형상을 가진 분말 철심(21c)의 적용이 가능하다.
한편, 첨부한 도 5는 본 발명에 따른 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기의 다른 실시예를 도시한 사시도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도시한 실시예에서, 이동자 철심(11)과 영구자석(12)은 다리부분을 갖는 Π 형상으로 되어 있으면서 극간격 τP 만큼 비틀어진 구조(Skew 구조)로 되어 있다.
즉, 본 실시예는 도 1의 실시예와 달리 이동자(10)가 비틀어진 구조로 되어 있는 것이며, 이동자 철심(11)과 영구자석(12)의 양측 다리부분 중간에 좌우 공극을 두고 고정자 철심(21a)이 삽입 배치되어 설치된다.
비틀어진 구조의 이동자 철심(11)과 영구자석(12)은 도 5에 나타낸 바와 같이 좌우측 끝단 간 간격이 극간격 τP 만큼의 간격이 되도록 비틀어진 구조로 되어 있으며, 이동자 철심(11) 사이에 이동자 영구자석(12)을 삽입하되, 이때 이동자 철심(11)을 사이에 두고 있는 이웃한 영구자석(12) 간에는 자극의 방향이 역방향이 되도록 하여 배치, 즉 도시된 바의 순서대로 ← → 방향으로 번갈아 가면서 배치하는 바, 이러한 배치에 의하면 이동자 철심(11)에 N, S의 자극이 번갈아서 생길 수 있게 된다.
권선(30)은 Π 형상의 이동자 철심(11)과 이동자 영구자석(12)의 양측 다리부분을 각각 감고 있는 코일로 구성된다.
첨부한 도 6과 도 7은 도 5의 실시예에 적용되는 고정자 철심을 도시한 사시도로서, 기저부(24)의 상측에 그 길이방향을 따라 소정 간격으로 복수개의 돌출부(25)가 일체 형성된 고정자 철심(21d,21e)의 예를 도시한 것이다.
도시한 예의 고정자 철심(21d,21e)에서는 돌출부(25)가 기저부(24) 상면에서 상방 돌출되게 설치되되, 각 돌출부(25)는 기저부(24) 상면에서 이동자 이동방향에 대해 횡방향(기저부의 길이방향에 대해 횡방향임)으로 길게 일자형태로 배치되어 설치되며, 이렇게 일자형태로 배치되는 상기 돌출부(23)들은 고정자 철심(21d,21e)의 길이방향, 즉 이동자의 이동방향으로 2τP의 간격으로 반복 배치된다.
이와 같이 이동자(도 1에서 도면부호 10임)가 극간격 τP 만큼 비틀어지게 형성되고, 이동자의 다리부분 중간에 배치되는 고정자 철심(21d,21e)의 치(돌출부) 가 일직선상으로 배치되어, 결국 이동자와 고정자 사이의 공극에서 발생하는 추력에 의해 이동자가 고정자 철심의 길이방향을 따라 전후 이동될 수 있게 된다.
도 5에 도시한 이동자 및 고정자 배치 구조의 선형전동기에서도, 도 1에 도시한 구조의 선형전동기와 마찬가지로, 고정자(20)가 이동자(10)의 다리부분 중간에 배치됨으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 서로 상쇄될 수 있는 바, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한 도 1의 실시예와 마찬가지로, 이동자 철심(11)으로 분말 철심을 사용하는 것이 실시 가능하다.
도 6은 이동자가 비틀어진 형상(Skew 형상)으로 된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서 고정자 철심(21d)이 기저부(24)와 그 치에 해당하는 돌출부(25)가 상하 분리된 상태로 제작된 뒤 이후 일체로 부착되어 제작된 것을 도시한 것이다.
이와 같이 기저부(24)와 돌출부(25)를 각각 제작한 뒤 이후 일체로 부착하여 하나의 고정자 철심(21d)을 제작하게 되면 가공비용을 현저히 절약할 수 있다.
또한 고속용일 경우에는 철손을 저감시키기 위하여 도 6과 동일한 형상의 분말 철심이 적용될 수 있다.
그리고, 도 7은 이동자가 비틀어진 형상(Skew 형상)으로 된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에서 고정자 철심(21e)이 일체형으로 제작된 것을 도시한 것이다.
이와 같이 일체형으로 제작된 고정자 철심(21e), 즉 솔리드형 고정자 철심은 전체가 일체형이므로 튼튼한 고정부 구조를 요할 때 적합하다.
물론, 고속용일 경우에는 철손을 저감시키기 위하여 도 7과 동일한 형상의 분말 철심이 적용될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 따르면, 고정자를 이동자의 다리부분 중간에 배치함으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력을 상쇄시켜 소음과 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 의하면, 고정자가 이동자의 다리부분 중간에 삽입 배치됨으로써, 이동자와 고정자 사이에 발생하는 흡인력이 상쇄될 수 있고, 흡인력 상쇄에 따른 소음 및 진동 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 고정자 철심으로 성층 철심 또는 분말 철심을 적용하여 철손을 감소시키는 효과가 있게 된다.
그리고, 돌출부가 좌우 양쪽으로 번갈아 돌출 형성된 요철 형상 구조 또는 돌출부가 비틀어진(Skew) 구조의 고정자 철심을 채용하여 일직선상 구조의 이동자 철심 및 영구자석을 사용할 수 있게 됨으로써, 이동자를 보다 용이하게 제작할 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
    상기 이동자의 철심 및 영구자석이 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상으로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은, 중앙부의 길이를 따라 복수개의 돌출부들이 돌출 형성되어 있되 상기 돌출부들이 중앙부에서 좌우로 번갈아 돌출 형성된 구조의 요철 형상을 가지면서, 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자의 철심은, 좌우측으로 돌출 형성된 돌출부들이 중앙부의 길이를 따라 이동자의 극간격인 τP 간격으로 반복 형성되어, 좌측 및 우측에서 각각 같은 쪽 방향의 돌출부들 간에는 2τP의 간격으로 반복되도록 형성된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자의 철심은 철판이 여러 겹으로 적층되어 형성된 성층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  6. 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
    상기 이동자의 철심 및 영구자석이 양쪽의 다리부분과 중간부분이 일직선상으로 배치된 Π 형상으로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은, 기저부 상면에 그 길이방향을 따라 소정 간격 배치되게 복수개의 돌출부들이 설치되되 상기 각 돌출부가 상기 기저부 상면에서 비스듬히 비틀어지게 배치된 구조로 되어 있으면서, 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고정자의 철심에서, 각 돌출부는 좌우 양 끝단 간 간격이 상기 이동자의 극간격인 τP가 되도록 비틀어지게 배치되고, 돌출부들이 기저부의 길이를 따라 2τP 간격으로 반복되게 배치되어 설치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형 전동기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  9. 서로 번갈아 배치된 철심, 영구자석, 및 상기 철심과 영구자석을 감고 있는 권선으로 이루어진 이동자와, 상기 이동자와의 사이에 공극을 두고 있으면서 이동자의 이동방향으로 길게 배치되는 고정자를 포함하는 영구자석 여자 횡자속 선형전동기에 있어서,
    상기 이동자의 철심 및 영구자석이 다리부분을 갖는 Π 형상으로 되어 있으면서 극간격 τP 만큼 비틀어진 구조로 되어 있고, 상기 권선이 상기 Π 형상의 이동자 철심과 이동자 영구자석의 양측 다리부분을 각각 감고 있으며, 상기 고정자의 철심은 기저부 상면에 그 길이방향을 따라 소정 간격 배치되게 복수개의 돌출부들이 설치된 구조로 되어 있으면서 상기 이동자 철심 및 영구자석의 양측 다리부분 중간에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정자의 철심은, 각 돌출부가 이동자 이동방향의 횡방향으로 길게 일자형태로 배치되고, 이러한 복수개의 돌출부들이 2τP 간격으로 반복되게 배치되어 설치된 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 이동자의 철심은 철 분말을 사용하여 성형 제작된 분말 철심인 것을 특징으로 하는 흡인력 저감 구조가 적용된 영구자석 여자 횡자속 선형전동기.
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