KR101046754B1 - 리니어 기기의 이동자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 기기의 이동자에 관한 것이다. 구체적으로는 이동자 축(110)과, 이동자 축의 외주면에 고정된 링형태의 다수의 서브코어(120)와, 상기 서브코어의 외주면에 결합되어 원통형의 영구자석체를 이루는 원호상으로 된 다수의 영구자석편(130)을 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 원호상의 영구자석을 사용하여 반경방향으로 자화된 영구자석의 효과를 얻을 수 있게 하여 영구자석의 높이가 상대적으로 낮아져 축의 무게를 줄일 수 있으며 공극을 줄이고 제조가 용이하고 제조비를 줄이는 효과가 있다.

Description

리니어 기기의 이동자{mover of linear machine}

본 발명은 리니어 기기의 이동자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리니어 기기의 이동자에 영구자석이 결합되는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 기기는 코일과 철심을 가지는 고정자(스테이터)와, 영구자석이 설치되어 축방향으로 이동이 자유로운 이동자를 구비한다. 이러한 리니어 기기는 리니어 모터, 리니어 발전기 등이 있으며, 리니어 모터는 한국등록특허 제0144317 등에 개시되어 있으며, 리니어 발전기는 한국등록특허 제0891983호 등에 개시되어 있다.

도1은 리니어 발전기의 일예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 중앙에는 영구자석(11)을 포함한 이동자(1)가 코일이 권선된 고정자(3)의 내부에서 직선 왕복 운동할 수 있도록 되어 있고, 상기 이동자(1)는 연결로드(5)를 통해 양측에 직선 왕복형 내연기관(7)이 연결되어, 상기 내연기관(7)의 작동에 의해 발생된 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환해서 상기 고정자(3)를 통해 인출할 수 있도록 되어 있다.

상기 영구자석(11)은 이동자(1)의 축에 반경방향 또는 축방향으로 자화된 상 태로 결합되어 있다. 반경방향으로 자화된 영구자석은 일체형의 링형태로 되어 있다.

리니어 기기의 이동자에서 축방향으로 자화된 영구자석이 결합된 구조는 고정자와의 공극을 줄이는데 한계가 있으므로, 반경방향으로 자화된 영구자석이 결합된 구조를 채용하고 있다.

그런데, 영구자석 제작기술의 한계로 자석의 두께, 크기에 따라 링형태의 반경방향으로 자화를 시키는 것이 불가능하거나, 가능하더라로 제작에 비용이 많이 든다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 원호상의 다수의 영구자석편을 사용하여 반경방향으로 자화된 영구자석의 효과를 얻을 수 있는 리니어 기기의 이동자를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 리니어 기기의 이동자는, 이동자 축과, 상기 이동자 축의 외주면에 고정된 링형태의 다수의 서브코어와, 상기 서브코어의 외주면에 결합되어 원통형의 영구자석체를 이루는 원호상으로 된 다수의 영구자석편을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석편의 내면과 상기 서브코어의 외면에는 축방향으로 서로 끼워져 결합되도록 서로 대향하는 슬라이딩 돌기 및 슬라이딩 홈이 형성되어 있다.

본 발명에 의한 리니어 기기의 이동자에 의하면, 원호상의 영구자석을 사용 하여 반경방향으로 자화된 영구자석의 효과를 얻을 수 있게 하여 영구자석의 높이가 상대적으로 낮아져 축의 무게를 줄일 수 있으며 공극을 줄이고 제조가 용이하고 제조비를 줄이는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명이 적용된 리니어 기기의 이동자를 나타내는 사시도이고, 도3은 도2에서 화살표 A-A선에 따라 바라본 단면도이다. 도시한 바와 같이, 이동자 축(110)의 중앙부에는 링형태의 다수의 서브코어(120)가 고정되고, 상기 서브코어(120)의 외주면을 따라 다수의 원호상의 영구자석편(130)이 끼워져 원통링 형태의 영구자석체(MB)를 이룬다.

상기 영구자석편(130)이 끼워져 영구자석체(MB)를 이루는 다수의 서브코어(120)는 스페이서(140)를 사이에 두고 이동자 축(110)의 축방향을 따라 배열되어 있다.

상기 이동자 축(110)에서 상기 다수의 서브코어(120)가 끼워지는 중앙부 일측에는 걸림판(152)이 결합되고, 이동자 축(110)의 중앙부 타측에는 마감판(154) 및 고정너트(156)가 결합되어 있다.

상기 이동자 축(110)은 도4 및 도5에 도시한 바와 같이, 그 내부에는 관통구멍(111)이 형성되고, 상기 서브코어(120 : 도3 및 도6에 도시)가 끼워져 고정되도록 그 중간부에는 키이홈(112)이 길이방향을 따라 형성되는 한편 상기 걸림판(152)이 끼워져 걸리는 걸림부(113)이 형성되며, 그 양단에는 도시하지 않은 작동체(예를 들면 피스톤 등)가 연결되도록 연결구멍(114)이 형성된 구조로 되어 있다. 상기 연결구멍(114)에는 부시와 핀 등이 끼워져 작동체가 연결된다. 본 실시예에서 상기 이동자 축(110)의 재질은 SCM440(크롬몰리브덴 강)으로 되어 있다.

상기 서브코어(120)는 도3 및 도6에 도시한 바와 같이, 이동자 축(110)에 고정되도록 그 내부면에는 키이(160 :도3에 도시)가 끼워지는 키이홈(121)이 형성되고, 그 외부면에는 상기 다수의 영구자석편(130)이 축방향으로 슬라이딩하여 끼워지도록 원주방향을 따라 다수의 슬라이딩 돌기(122) 및 슬라이딩 홈(123)이 교대로 형성되어 있다. 상기 슬라이딩 돌기(122) 및 슬라이딩 홈(123)의 폭방향 양 측면은 상기 영구자석편(130)이 끼워져 반경방향으로 빠지지 않도록 경사면(S)으로 되어 있다. 본 실시예에서 상기 서브코어(120)의 재질은 35PN250(규소강판)으로 되어 있다.

상기 영구자석편(130)의 내면에는 상기 서브코어(120)의 슬라이딩 홈(123)에 축방향으로 슬라이딩하여 끼워지도록 슬라이딩 돌기(131)가 형성되어 있다. 상기 슬라이딩 돌기(131)의 폭방향 양측면은 영구자석편(130)이 상기 서브코어(120)의 반경방향으로 빠지지 않도록 경사면(131a)으로 되어 있다.

상기 영구자석편(130)은 도6에 도시된 바와 같이 서브커어(120)에 조립되어, 그 양측면(130a)는 인접하는 영구자석편(130)의 측면에 밀착하여 원통링 형태의 영구자석체(MB)을 이룬다. 이와 같은 영구자석체(MB)는 일체형의 링형태의 영구자석과 마찬가지로 반경방향으로 자화된 영구자석의 효과를 얻을 수 있다.

반경방향으로 자화된 영구자석은, 자석의 높이(두께)가 상대적으로 낮아져 자석의 무게를 감소시킬 수 있고, 이동자 축(110)에 결합되는 영구자석의 무게 감소는 이동자 축(110)의 축 처짐 현상을 감소시켜 고정자와 이동자의 공극을 감소시키게 된다. 이와 같이 반경방향으로 자화된 영구자석을 사용한 리니어 기기는, 더욱 정현적인 역기전력 파형을 얻을 수 있어, 파형이 정현적일수록 역기전력의 실효키가 커지게 되고, 같은 전압 제한을 기준으로 출력의 증가를 도모할 수 있다.

리니어 발전기일 경우 반경방향으로 자화된 영구자석을 사용할 경우에는 축방향으로 자화된 영구자석을 사용하는 경우보다 역기전력의 실효치가 10%정도 개선됨이 확인되었다.

상기 스페이서(140)는 각 영구자석체(MB)를 격리하는 판으로서, 공지의 재질로 되어 있으며, 본 실시예에서 스페이서(140)의 두께는 약 3mm로 되어 있다.

상기 걸림판(152) 및 마감판(154)은 상기 영구자석편(130)이 서브코어(120)에서 축방향으로 이동하지 않게 하는 역할을 하며, 링형태의 플레이트로 되어 있다. 상기 고정너트(156)는 다수의 나사부재(스크류)에 의해 상기 이동자 축(110)에 고정되어, 서브 코어(120) 및 영구자석체(MB)가 축방향으로 이동하지 않게 고정하는 역할을 한다.

본 발명의 리니어 기기의 이동자에 의하면, 간단한 제조방법으로 제조비를 절감하여 반경방향으로 자화된 영구자석의 효과를 가지게 하고, 이동자의 직선왕복 운동등의 충격에도 영구자석편이 서브코어의 장착되어 있어 축으로부터 이탈없이 안정적으로 동작하게 한다.

도1은 리니어 발전기의 일예를 나타내는 구성도,

도2는 본 발명이 적용된 리니어 기기의 이동자를 나타내는 사시도,

도3은 도2에서 화살표 A-A선에 따라 바라본 단면도,

도4는 본 발명이 적용된 리니어 기기의 이동자의 이동자 축을 나타내는 도면,

도5는 도4에서 화살표 B-B선에 따른 단면도,

도6은 본 발명의 적용된 리니어 기기의 이동자에서 서브코어에 영구자석편이 결합되는 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 이동자 축 120 : 서브코어

130 : 영구자석편 140 : 스페이서

152 : 걸림판 154 : 마감판

156 : 고정너트 160 : 키이

Claims (2)

1. 삭제
2. 이동자 축과,

   상기 이동자 축의 외주면에 고정된 링형태의 다수의 서브코어와,

   상기 서브코어의 외주면에 결합되어 원통형의 영구자석체를 이루는 원호상으로 된 다수의 영구자석편을 포함하되,

   상기 영구자석편의 내면과 상기 서브코어의 외면에는 축방향으로 서로 끼워져 결합되도록 서로 대향하는 슬라이딩 돌기 및 슬라이딩 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 기기의 이동자.

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