KR101462706B1

KR101462706B1 - 모듈러형 리니어 모터 전기자 및 이를 구비한 모듈러형 리니어 모터, 및 반송 장치

Info

Publication number: KR101462706B1
Application number: KR1020107010438A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 미야모토; 도시유키 호시
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN101855814A; TW200952308A; CN101855814B; KR20100127742A; WO2009116343A1; JPWO2009116343A1; TWI482399B; JP5376257B2

Abstract

본 발명은, 추력 증대의 경우에는, 고객 사양에 따라 전기자의 리드선의 길이 사양이 변화하는 일 없이 모듈러 전기자부를 직렬로도 병렬로도 다수 연결시켜 대추력 사양을 실현할 수 있음과 동시에 염가의 모듈러형 리니어 모터 전기자 및 이를 구비한 모듈러형 리니어 모터 및 반송 장치를 제공한다. 각각의 모듈러 전기자 유닛(1)에 전기자 권선의 리드를 접속하는 커넥터를 배치하고, 추력 방향을 향해 복수 개의 전기자 유닛을 다수 연결하여 이루어진 전기자 그룹의 최전방부에 위치하는 전기자 유닛(1)에는 상기 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 접속하여 외부 전원으로부터 전원을 공급하는 리드부 접속 유닛(2)을 마련하며, 상기 전기자 그룹의 최후방부에 위치하는 전기자 유닛(1)에는 상기 전기자 권선의 중성점을 결선 처리하는 중성점 유닛(3)을 마련하며, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)을 모듈러 전기자 유닛(1)으로부터 분리했다.

Description

모듈러형 리니어 모터 전기자 및 이를 구비한 모듈러형 리니어 모터, 및 반송 장치{MODULAR TYPE LINEAR MOTOR ARMATURE, MODULAR TYPE LINEAR MOTOR HAVING THE ARMATURE, AND CONVEYOR APPARATUS}

본 발명은, 예컨대 전기 부품 실장 장치, 반도체 관련 장치 또는 공작 기계 등의 각종 산업 기계에 사용되는 동시에, 그 직동(直動) 기구의 구동용으로 적합한 AC 3상의 리니어 모터 전기자에 관한 것이며, 특히 리드부와 중성점 처리부를 분리시킨 모듈러형 리니어 모터 전기자 및 이를 구비한 모듈러형 리니어 모터 및 반송 장치에 관한 것이다.

종래에, 예컨대 전기 부품 실장 장치, 반도체 또는 액정 관련의 제조 장치 또는 공작 기계 등의 각종 산업 기계에 사용되는 동시에, 그 직동 기구의 구동용으로 적합하고, 또한 복수의 모듈을 조합한 전기자를 구비하는 모듈러형 리니어 모터 전기자 및 리니어 모터가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자는, 적어도 기단측 모듈과 중간 모듈과 선단측 모듈로 구성되어 있으며, 이러한 복수의 모듈을 조합함으로써, 설치 등의 작업성의 향상과, 양산 효과에 의한 생산성을 향상시키도록 되어 있다.

일본 공개 특허 공보 제 2001－275336 호(명세서 제 5 페이지 내지 제 7 페이지, 도 1)

그런데, 종래의 모듈러형 리니어 모터 전기자는 리드선부와 전기자가 분리되어 있지 않기 때문에, 같은 기종의 모듈러형 전기자를 리니어 모터의 추력 방향과 직교하는 방향으로 병렬로 배치할 때에는, 각각의 전기자 단부로부터 리드선이 각각 2개 나오게 되므로, 결선(結線) 처리, 케이블 처리 등이 번거롭게 된다고 하는 문제가 있었다.

또한, 마찬가지로 모듈러형 전기자를 직렬로 다수 연결 접속할 때에도 결선 처리가 복잡하게 되기 때문에, 대체로 필요에 따라 전기자의 수를 가변으로 해서, 탈착 가능한 모듈러형 전기자와는 별도로 리드선부도 자유롭게 탈착 가능하게 할 수 있는 구조가 요구되고 있었다.

또한, 최근 몇년간, 액정, 반도체 제조 분야를 비롯한 모든 시장에 있어서, 리니어 모터의 대추력화의 요구가 높아지고 있지만, 예컨대 리니어 모터의 필요 추력에 대해서 그때마다 신규 설계를 행함과 동시에, 추력을 변화시킨 기종의 라인업을 생각했을 경우, 라인업의 수를 늘린 만큼 리니어 모터 전기자의 기종도 증가하게 된다. 그 때문에, 이러한 상황 하에서, 리니어 모터의 고객 사양에 따라서는 전기자의 추력 방향 길이, 전기자 코일의 형상이나 수 이외에, 전기자의 리드선의 길이 사양도 다르므로, 특히 복수의 모듈러형 전기자를 직렬로 다수 연결 배치하거나 또는 병렬로 다수 연결 배치하거나 하는 조합을 행하면, 상당히 많은 제품 라인업을 준비할 필요가 있어서, 제품 비용, 나아가서는 고객 제품 가격, 납기 등에 영향을 준다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 모듈러 전기자부를 직렬로도 병렬로도 다수 연결시켜 대추력 사양의 실현을 유지하면서, 제품 비용이 저렴한 모듈러형 전기자가 요구되고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 리니어 모터의 모듈러형 전기자 구조에 있어서의 리드선부와 중성점부를 분리하는 동시에, 추력 증대의 경우에는, 고객 사양에 따라 전기자의 리드선의 길이 사양이 변화하는 일 없이 모듈러 전기자부를 직렬로도 병렬로도 다수 연결시켜 대추력 사양을 실현할 수 있는 동시에, 염가의 모듈러형 리니어 모터 전기자 및 이를 구비한 모듈러형 리니어 모터 및 반송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

본 발명의 제 1 태양은, 복수의 코일 그룹으로 이루어진 m상(m은 정수)의 전기자 권선을 장착하여 이루어진 전기자 유닛을 복수 개 연결하여 이루어진 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 접속하여 외부 전원으로부터 전원을 공급하기 위한 리드부 접속 유닛과, 상기 전기자 권선의 중성점의 결선 처리를 행하기 위한 중성점 유닛을 포함하며, 상기 전기자 유닛의 각각에는 양단부에 상기 전기자 권선의 리드를 접속하는 접속용 단자가 구비되며, 복수 개 결합된 상기 전기자 유닛의 결합체의 최선단에 위치하는 전기자 유닛의 접속용 단자에는 상기 리드부 접속 유닛이 접속되며, 복수 개 결합된 상기 전기자 유닛의 결합체의 최후단에 위치하는 전기자 유닛의 접속용 단자에는 상기 중성점 유닛이 접속되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제 2 태양은, 제 1 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 유닛의 결합체는 상기 전기자 유닛을 추력 방향으로 복수 개 직렬로 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제 3 태양은, 제 1 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 유닛의 결합체는 상기 전기자 유닛을 추력 방향에 수직인 방향으로 n개 병렬로 배치하여 구성되고(n은 2이상의 정수), 상기 리드부 접속 유닛은, 외부 전원으로부터 상기 리드부 접속 유닛에 공급되는 전류를 n분할하는 분배 회로와, 상기 분배 회로에 의해 분할된 전류를 각 전기자 유닛에 공급하도록 상기 각 전기자 유닛과 접속하는 단자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제 4 태양은, 제 3 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 중성점 유닛은 n개 구비되며, 상기 전기자 유닛의 각각의 전기자 권선을 개별적으로 중성점 결선하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 5 태양은, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 각각의 전기자 유닛은, 자성재로 이루어진 전기자 코어의 길이방향을 향해 동일한 피치로 배열된 복수의 치형부에 상기 전기자 권선을 집중적으로 감음으로써 권회하는 동시에, 전기자 베이스 상에 고정하여 이루어진 코어 장착형 전기자 구조를 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 6 태양은, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 유닛의 양단부에 있어서의 치형부에서 발생하는 코깅(cogging) 추력을 상쇄하도록, 상기 각각의 전기자 유닛에 접속되는 상기 리드부 접속 유닛 및 상기 중성점 유닛에는 서브-치형부가 조립되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 7 태양은, 제 6 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 리드부 접속 유닛에는 리니어 모터의 초기 자극(磁極)의 검출을 행하는 폴 센서부가 내장되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

삭제

또한, 본 발명의 제 8 태양은, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 각각의 전기자 유닛은 복수의 전기자 블록으로 분할된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 9 태양은, 제 1 태양 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 각각의 전기자 유닛은, 기판의 길이방향을 향해 복수의 코일 그룹을 등간격으로 배열하여 수지 성형하여 이루어진 전기자 권선을 전기자 베이스 상에 고정하여 이루어진 코어레스(coreless)형 전기자를 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 10 태양은, 제 9 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 베이스의 추력 방향 길이를 전기각(電氣角) 360°의 정수배로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 11 태양은, 제 9 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 각각의 전기자 유닛 사이의 전기 위상 배치는 전기각 120° 또는 240°의 위상 차이를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 12 및 제 13 태양은, 제 1 또는 제 2 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 각각의 전기자 유닛의 결선은 직렬 접속 또는 병렬 접속 중 어느 하나에 의해 접속된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 14 태양은, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 있어서, 상기 전기자 베이스의 양단 및 상기 전기자 리드부 접속 유닛과 상기 중성점 유닛의 단부는 커넥터에 의한 접속 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 15 태양은, 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 기재된 모듈러형 전기자와, 상기 전기자와 자기적 공극을 거쳐 대향 배치되는 동시에 고정부에 교대로 극성이 다른 복수의 영구 자석을 인접하게 배열하여 배치한 계자를 구비하며, 상기 전기자와 상기 계자 중 어느 한쪽을 고정자로, 다른 쪽을 가동자로 하여 상기 계자와 상기 전기자를 상대적으로 주행하도록 한 모듈러형 리니어 모터인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 16 태양은, 제 15 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터를 이용하여 이동 테이블을 주행시키는 반송 장치인 것을 특징으로 하고 있다.

제 1 내지 제 5 태양에 기재된 발명에 의하면, 1 종류의 모듈러 전기자로 복수의 추력 사양의 전기자를 실현할 수 있다.
또한, 제 3 태양에 기재된 발명에 의하면, 1 종류의 모듈러 전기자로 폭방향으로 병렬 배치하는 것에 의해, 추력 증가를 실현할 수 있다.

또한, 제 6 태양에 기재된 발명에 의하면, 리니어 모터의 전후 양단부에 발생하는 코깅 추력을 상쇄 저감할 수 있다.

또한, 제 7 태양에 기재된 발명에 의하면, 리니어 모터 전원 투입시, 바로 구동 가능한 상태로 할 수 있다.

삭제

또한, 제 8 태양에 기재된 발명에 의하면, 전기자의 코어 블록을 용이하게 다수 연결 배치할 수 있으며, 조립도 용이하게 할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 9 태양에 기재된 발명에 의하면, 1 종류의 모듈러 전기자로 복수의 추력 사양의 전기자를 실현할 수 있다.

또한, 제 10 태양에 기재된 발명에 의하면, 전기자를 복수 개 연결할 때에, 전기자 사이의 미세한 위상 조정을 필요로 하지 않고, 전기자 베이스를 맞대는 것만으로 위상 맞춤을 할 수 있어 모터 성능을 확보할 수 있으므로, 기계로의 모터 조립시의 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다.

또한, 제 11 태양에 기재된 발명에 의하면, 복수 개의 전기자의 연결부, 즉 추력 발생에 기여하지 않는 스페이스를 삭감하는 것이 가능해진다.

또한, 제 12 및 제 13 태양에 기재된 발명에 의하면, 사양에 전류 제한이 있는 경우에는 직렬 결선으로 하고, 사양에 전압 제한이 있는 경우에는 병렬 결선으로 하는 등, 모든 사양에 대응하는 것이 가능해진다.

또한, 제 14 태양에 기재된 발명에 의하면, 전기자를 다수 연결 배치하는 경우, 리드부 접속 유닛 및 중성점 유닛의 접속 구조가 모듈러 전기자의 접속 구조에 대해서 부품의 공용화를 도모할 수 있어, 각 유닛의 착탈이 자유롭고, 제품 비용이 저렴한 모듈러형 전기자를 제공할 수 있다.

또한, 제 15 태양에 기재된 발명에 의하면, 제 1 내지 제 4 태양에 기재된 모듈러형 전기자의 효과를 갖는 모듈러형 리니어 모터를 얻을 수 있다.

또한, 제 16 태양에 기재된 발명에 의하면, 제 15 태양에 기재된 모듈러형 리니어 모터의 효과를 갖는 반송 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 모듈러형의 코어 장착 리니어 모터 전기자의 전체 구성을 도시한 평면도로서, 모듈러 전기자 유닛, 리드부 접속 유닛, 중성점 유닛을 분해한 도면이고,
도 2는 제 1 실시예의 모듈러 전기자 유닛 2개를 직렬로 연결시킨 사례를 도시한 평면도이며,
도 3은 제 1 실시예에 있어서의 리드부 접속 유닛의 변형 실시예로서, (a)는 리드가 옆으로 돌출한 경우, (b)는 리드가 위로 돌출한 경우를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 병렬형의 리드부 접속 유닛의 평면도이며,
도 5는 제 2 실시예에 있어서의 병렬형의 리드부 접속 유닛을 적용한 모듈러형의 코어 장착 리니어 모터 전기자의 전체 구성을 도시한 도면으로서, (a)는 이들을 분해한 평면도, (b)는 이들을 조합한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 모듈러형의 코어레스 리니어 모터 전기자 2개를 직렬로 연결시킨 사례로서, (a)는 개략적으로 도시한 정면도 및 측면도, (b)는 각 전기자 유닛을 분해한 측면도, (c)는 각 전기자 유닛을 접속한 측면도이며,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 모듈러형 코어레스 리니어 모터 전기자 2개를 직렬로 연결시킨 사례로서, (a) 및 (b)는 그 측면도이고,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예를 도시하는 병렬형의 리드부 접속 유닛을 적용한 모듈러형 코어레스 리니어 모터 전기자의 사례를 도시한 도면이며,
도 9는 일반적인 코어 장착 모듈러형 리니어 모터의 측단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 모듈러형의 코어 장착 리니어 모터 전기자의 전체 구성을 도시하는 평면도로서, 모듈러 전기자 유닛, 리드부 접속 유닛, 중성점 유닛을 분해한 것이다.

도 1에 있어서, 참조부호 1은 모듈러 전기자 유닛이며, 도시하지 않는 전기자 코어에 복수의 코일 그룹으로 이루어진 m상(m은 정수)의 전기자 권선(도시하지 않음)을 장착하는 동시에, 상기 유닛의 전후 단부는 전기자로의 전력 통전을 가능하게 하기 위한 커넥터 구조로 되어 있다.

또한, 참조부호 2는 리드부 접속 유닛, 참조부호 3은 중성점 유닛, 참조부호 4는 폴 센서이다. 참조부호 5는 서브-치형부이며, 리드부 접속 유닛(2)과 중성점 유닛(3)은 모듈러 전기자 유닛(1)과 같이 커넥터 구조로 되어 있다.

본 발명의 특징이 종래 기술과 다른 점은 이하와 같다.

즉, 도 1에 있어서, 전기자 유닛(1)에 있어서의 양단에는 전기자 권선의 리드를 접속하는 접속용 단자[커넥터(7)]를 배치하고 있으며, 상기 전기자 유닛(1)의 한쪽 단부에는 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 접속하여 외부 전원으로부터 전원을 공급하기 위한 리드부 접속 유닛(2)을 마련하는 동시에, 전기자 유닛(1)의 다른쪽 단부에는 전기자 권선의 중성점을 결선 처리하기 위한 중성점 유닛(3)을 마련하고 있으며, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)은 모듈러 전기자 유닛(1)으로부터 분리된 구조로 되어 있다는 점이다. 그리고, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)의 단부는 각각 전기자 유닛(1)의 단부와 마찬가지로 커넥터(8, 9)를 가진 접속 구성으로 되어 있다.

여기서, 도 9는 일반적인 코어 장착 모듈러형 리니어 모터의 측단면도를 도시하고 있다.

본 실시예(도 1)에 이용하는 전기자 유닛(1)의 내부는 도 9의 리니어 모터와 기본적으로 동일하며, 도 9에서는 복수의 전기자 블록(20)으로 분할해서 추력의 방향으로 배열하고 있으며, 전기자 베이스(24) 상에 고정하여 이루어진 코어 장착형 전기자 구조를 구성한 것으로 되어 있다. 각 전기자 블록(20)의 블록 코어는, 자성재로 이루어진 전기자 코어의 길이방향을 향해 동일한 피치로 배열된 상수의 정수배로 되어 있는 복수의 치형부(20a)와 상기 치형부(20a)에 집중적으로 감은 전기자 코일(21)이 마련되어 있다. 이러한 전기자 유닛(1)은, 자기적 공극을 거쳐, 요크(23)와 요크(23) 상에 동일한 피치로 배열된 계자 자극(22)으로 이루어진 고정자에 대해서, 대향 배치되어 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)에는, 전기자 유닛(1)을 커넥터(7, 8, 9)에 의해 접속하여 일체화했을 경우의 영향을 고려하여, 전기자 유닛(1)의 양단부에 있어서의 치형부에서 발생하는 코깅 추력을 상쇄하기 위한 서브-치형부(5)가 조립되어 있다.

또한, 도 1에 있어서, 리드부 접속 유닛(2)에는 리니어 모터의 초기 자극의 검출을 행하는 폴 센서(4)가 내장되어 있는 것으로 되어 있다. 또한, 폴 센서가 내장되어 있지 않은 경우에는, 소프트웨어에 의한 자극 검출 동작이 필요하다.

도 2는 제 1 실시예의 모듈러 전기자 유닛 2개를 직렬로 연결시킨 사례를 도시하는 평면도이다.

도 1에서는 1개의 모듈러 전기자[전기자 유닛(1)]의 예를 도시해 설명했지만, 도 2에서는 상기 전기자 유닛(1)을 추력의 방향으로 복수 개(여기에서는 2개) 순차 연결하여 구성된 모듈러형 리니어 모터 전기자에 대해 설명한다.

즉, 도 2에 있어서, 각각의 모듈러 전기자 유닛(1)에 전기자 권선의 리드를 접속하는 접속용 단자[커넥터(7)]를 배치하고 있으며, 추력 방향을 향해 다수 연결하여 이루어진 전기자 그룹의 최전방부에 위치하는 전기자 유닛(1)에는 상기 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 접속하여 외부 전원으로부터 전원을 공급하기 위한 리드부 접속 유닛(2)을 마련하며, 상기 전기자 그룹의 최후방부에 위치하는 전기자 유닛(1)에는 상기 전기자 권선의 중성점을 결선 처리하기 위한 중성점 유닛(3)을 마련하는 동시에, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)을 모듈러 전기자 유닛(1)으로부터 분리한 구조로 되어 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 2대의 모듈러 전기자 유닛을 직렬 접속시켜, 전방 단부에는 리드부 접속 유닛을, 후방부에는 중성점 유닛을 접속시키는 것으로 2배의 추력의 리니어 모터를 실현할 수 있다.

다음에, 제 1 실시예에 있어서의 모듈러 전기자 유닛 2개를 직렬 접속했을 경우에 따르는 추력 증가와 부품수의 관계는 기본적으로는 다음과 같은 표 1의 관계로 나타낼 수 있다.

추력	모듈러 전기자	리드부 유닛	중성점 유닛
1배	1대	1개	1개
2배	2대	1개	1개
3배	3대	1개	1개

그 동작에 대해서는, 도 2에 도시하는 전기자 유닛에 있어서의 전기자 권선의 리드에 m상 교류를 통전시킴으로써 이동 자계를 발생시킬 수 있는데, 상기 전기자 유닛을 도시하지 않는 영구 자석 계자와 조합하면 동기형 모터로서 동작하며, 영구 자석 계자를 대신하여 도전성 재료를 구비한 계자와 상기 전기자 유닛의 조합을 행했을 경우에서는 유도형 모터로서 동작할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예는 전기자 유닛의 한쪽 단부에 외부 전원으로부터 전원을 공급하는 리드부 접속 유닛(2)을 마련하고, 전기자 유닛(1)의 다른쪽 단부에 전기자 권선의 중성점을 결선 처리하는 중성점 유닛(3)을 마련하며, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)을 모듈러 전기자 유닛(1)으로부터 분리하는 구조로 하는 동시에 전기자 유닛(1), 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)의 각 단부를 커넥터에 의해 접속했으므로, 복수의 모듈러형 전기자를 다수 연결하여 배치할 필요가 있는 경우, 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)의 접속 구조가 모듈러 전기자 유닛(1)의 접속 구조에 대해 부품의 공용화가 도모되고 있는 것으로부터, 1 종류의 모듈러 전기자 유닛을 이용하여 추력의 변화를 늘릴 수 있는 복수의 추력 사양의 전기자를 실현할 수 있으며, 또한 각 유닛의 착탈이 자유롭고, 제품 비용이 저렴한 모듈러형 전기자를 제공할 수 있다.

또한, 리드부 접속 유닛 및 중성점 유닛에 서브-치형부가 조립되어 있으므로, 리니어 모터의 전후 양단부에 발생하는 코깅 추력을 상쇄 저감할 수 있다.

또한, 리드부 접속 유닛은 리니어 모터의 초기 자극의 검출을 행하는 폴 센서부가 내장되어 있으므로, 리니어 모터 전원 투입시, 바로 구동 가능한 상태로 할 수 있다.

다음에, 도 3은 제 1 실시예에 있어서의 리드부 접속 유닛의 변형 실시예로서, (a)는 리드가 옆으로 돌출한 경우, (b)는 리드가 위로 돌출한 경우를 도시하는 도면이다.

도 3에 있어서, 리드부 접속 유닛(2)은, 리드부의 취출 방향을 리니어 모터의 추력 방향인 전방으로 돌출하고, 또는 리니어 모터의 추력 방향과 직교하는 방향인 횡방 또는 상방으로 돌출하는 3 종류를 이용함으로써, 전기자 유닛의 리드의 취출 방향을 플렉시블하게 바꿀 수 있으므로, 결선 처리, 케이블 처리를 복잡화하는 일 없이, 공간 절약화를 행할 수 있다.

실시예 2

다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 병렬형의 리드부 접속 유닛의 평면도를 도시하는 도면이고, 도 5는 제 2 실시예에 있어서의 병렬형의 리드부 접속 유닛을 적용한 모듈러형의 코어 장착 리니어 모터 전기자의 전체 구성을 도시하는 도면으로서, (a)는 이들을 분해한 평면도, (b)는 이들을 조합한 평면도이다.

제 2 실시예가 제 1 실시예와 다른 점은, 전기자 유닛(1) 및 리드부 접속 유닛(2) 및 중성점 유닛(3)을 n개의 병렬 배치 구성으로 하며(본 예는 n=2), 리드부 접속 유닛(2)은 도시하지 않는 외부 전원으로부터 상기 리드부 접속 유닛(2)에 공급되는 전류를 n분할하는 도시되지 않은 분배 회로와, 상기 분배 회로(도시하지 않음)에 의해 분할된 전류를 각 전기자 유닛(1)에 공급하도록 각 전기자 유닛(1)과 접속하는 단자를 마련하고 있으며, 상기 중성점 유닛(3)은 각각의 전기자 유닛(1)의 전기자 권선의 종단부를 개별적으로 접속하는 도시하지 않는 접속 회로와 단자를 마련한 구성으로 되어 있다는 점이다.

또한, 제 2 실시예는 제 1 실시예와 마찬가지로 리드부와 모듈러 전기자 유닛이 분리된 구조로 되어 있어, 리니어 모터의 추력을 크게 하는 경우 부품의 공용화가 가능하게 되어 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 2대의 모듈러 전기자 유닛을 병렬 접속시키고, 전방 단부에는 리드부 병렬 유닛(6)을, 후방부에는 중성점 유닛을 접속시킴으로써 2배의 추력의 리니어 모터를 실현할 수 있다.

다음에, 제 2 실시예에 있어서의 모듈러 전기자 2개를 병렬 접속했을 경우에 따르는 모듈러 전기자 추력 증가와 부품수의 관계는 다음과 같다.

추력	모듈러 전기자	리드부 유닛	중성점 유닛
1배	1대	1개	1개
2배	2대	1개(2 병렬 유닛)	2개
3배	3대	1개(3 병렬 유닛)	3개

따라서, 본 발명의 제 2 실시예는 1 종류의 모듈러 전기자로 추력 방향과 직교하는 방향, 이른바 모듈러 전기자의 폭 방향으로 병렬 배치하는 것에 의해서, 추력 증가를 실현할 수 있다.

대체로, 1 종류의 모듈러 전기자 유닛으로 병렬, 직렬 2 종류의 추력 확대 방법이 취해지므로, 리니어 모터의 제품 재고 관리, 부품 재고 관리가 용이하게 되는 등 생산성을 현격히 향상시킬 수 있다.

실시예 3

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 모듈러형의 코어레스 리니어 모터 전기자 2개를 직렬로 연결시킨 사례로서, (a)는 개략적으로 도시한 정면도 및 측면도, (b)는 각 전기자 유닛을 분해한 측면도, (c)는 각 전기자 유닛을 접속한 측면도이다.

도 6에 있어서, 참조부호 11은 계자이며, ㄷ자형의 계자 요크(11a)의 내측에 공극을 거쳐 다른 극이 대향하며 또한 극성이 교대로 바뀌도록 등간격으로 장착된 마그넷(11b)으로 구성된다.

또한, 참조부호 12는 전기자 유닛이며, 전기자 유닛(12)은 기판의 길이방향을 향해 복수의 코일 그룹을 복수 개 배열하여 수지 성형한 전기자 권선을 기판 세트(12c)로 하고, 상기 기판 세트(12c)를 전기자 베이스(12d) 상에 고정하여 코어레스형의 모듈러형 리니어 모터 전기자를 구성한 것이다. 그리고, 전기자 베이스(12d)의 전후 단부는 커넥터(15)를 가진 구조로 되어 있어 복수 개의 전기자 유닛(12)이 커넥터 접속할 수 있다. 참조부호 13은 리드 돌출 유닛으로서, 커넥터(16)를 가진 구조로 되어 있어 상기 전기자 베이스(12d)의 전방 단부 커넥터(15)와 접속된다. 참조부호 14는 중성점 유닛으로서, 커넥터(17)를 가진 구조로 되어 있어 상기 전기자 베이스(12d)의 후방 단부 커넥터(15)와 접속되며, 상기 전기자 권선의 중성점 결선 처리를 행한다.

이러한 구조로부터, 전기자 유닛(1)의 개수에 의하지 않고, 리드 돌출 유닛(13)을 거쳐 모든 전기자에 전류를 흐르게 할 수 있도록 되어, 모든 추력 사양에 대응 가능해진다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전기자 유닛(1)의 추력 방향 길이를 전기각으로 나타냈을 경우, 360°의 정수배로 되도록 한다.

이것에 의해, 복수 개의 전기자 유닛(12)을 연결할 때에, 전기자 베이스(12d)를 맞닿게 하는 것만으로 전기자 사이의 위상 맞춤이 가능해지므로, 모터를 기계에 조립할 때의 작업 시간을 단축할 수 있다. 또한, 종래의 전기자를 복수 개 연결하여 사용하는 경우 전기자 사이를 정해진 거리에 위치 맞춤할 필요가 있었기 때문에 기계로의 모터 조립 작업에 시간이 걸린다고 하는 결점이 있었지만, 본 실시예는 종래 기술의 과제를 해소하는 것이다.

실시예 4

도 7은 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 모듈러형 코어레스 리니어 모터 전기자 2개를 직렬로 연결시킨 사례로서, (a) 및 (b)는 그 측면도이다.

전기자를 모듈 구성으로 했을 경우, 각 전기자의 연결부에는 전기자 코일을 배치할 수 없으므로, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 전기자 길이를 전기각 360°의 정수배로 하면, 추력 발생에 기여하지 않는 스페이스가 커지며, 모듈 전체로 보면 모터 정수 밀도가 작아져 버린다. 한편, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전기자마다 코일 배치를 전기각 120° 또는 240° 옮긴 경우, 각 전기자의 연결부, 즉 추력 발생에 기여하지 않는 스페이스를 매우 억제할 수 있으므로, 모듈 전체에서 본 모터 정수 밀도의 저하를 막는 것이 가능해진다.

실시예 5

도 8은 본 발명의 제 5 실시예를 도시하는 병렬형의 리드부 접속 유닛을 적용한 모듈러형 코어레스 리니어 모터 전기자의 사례이다.

도 6 및 도 7은 복수 개의 전기자를 직렬 결선한 예이지만, 도 8은 복수 개의 전기자를 병렬 결선한 예이다. 도 8의 (a)는 전기자 유닛(12), 리드 돌출 유닛(13), 중성점 유닛(14)을 분해한 측면도, (b)는 (a)의 평면도, (c)는 (a)의 각 유닛을 접속한 측면도, (d)는 (c)의 평면도이다.

전기자 모듈의 수를 조정하는 것에 의해서, 모든 추력 사양에 대응 가능하기는 하지만, 통상 그 외에 전압이나 전류, 또는 속도라고 하는 사양이 추가되는 일이 많다. 예컨대, 전류 사양(○A 이하)에 대해서는 직렬 결선을 선정하고, 전압 사양(○V 이하)이나 속도 사양(최고 속도 ○㎧)에 대해서는 병렬 결선을 선정할 수 있도록 함으로써, 1 종류의 모듈로 광범위한 사양에 대응 가능해진다.

따라서, 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 5에 의하면, 자기 흡인력이 없고 코깅이 없다고 하는 특징을 가지며, 코어 장착 리니어 모터에 비해 저속도 리플 구동이 가능한 코어레스 리니어 모터에 있어서, 수천 내지 수만 N이라고 하는 모든 추력 사양에 대해, 1 종류의 전기자 모듈을 복수 개, 직렬 또는 병렬 결선하는 것으로 대응 가능해진다.

또한, 부품 공통화에 의해, 최소한의 부품 개수로 억제할 수 있으므로, 모터를 저비용으로 제작할 수 있어 낮은 가격으로 고객에게 제공할 수 있게 된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 의하면, 리니어 모터의 모듈러형 전기자 구조에 있어서의 리드선부와 중성점부를 각각 분리해 유닛화를 도모하는 것에 의해, 고객 사양에 따라 전기자의 리드선의 길이 사양이 변화하는 일 없이, 모듈러 전기자부를 직렬로도 병렬로도 다수 연결시켜 대추력 사양을 실현하는 것이 가능해지며, 복수의 모듈러형의 전기자를 조립하여 이루어지는 모듈러형 리니어 모터를 제공할 수 있으므로, 고정밀도 가공을 할 수 있는 공작 기계, 고속에서의 미소 위치 결정이나 일정 전송 속도를 필요로 하는 전기 부품 실장 장치, 반도체 또는 액정 관련의 제조 장치 또는 공작 기계 등의 이동 테이블을 주행시키는 테이블 전송 장치, 반송 장치 등에 적용 가능하다.

1 : 모듈러 전기자 유닛 2 : 리드부 접속 유닛
2a : 리드 3 : 중성점 유닛
4 : 폴 센서 5 : 서브-치형부
6 : 병렬 유닛 7, 8, 9 : 커넥터
11 : 계자 11a : 계자 요크
11b : 마그넷 12 : 전기자 유닛
12c : 기판 세트 12d : 전기자 베이스
13 : 리드 돌출 유닛 14 : 중성점 유닛
15, 16, 17 : 커넥터 20 : 전기자 블록
20a : 치형부 21 : 전기자 코일
22 : 계자 자극 23 : 요크
24 : 전기자 베이스

Claims

복수의 코일 그룹으로 이루어진 m상(m은 정수)의 전기자 권선을 장착하여 이루어지는 서로 동일한 구조의 복수의 전기자 유닛을, 추력 방향으로 복수개 순차 연결하여 전기자 그룹을 구성하고,
상기 전기자 그룹에 구비된 각 전기자 유닛에 있어서의 상기 추력 방향에 따른 한쪽 단부 및 다른쪽 단부에, 각 전기자 유닛의 상기 전기자 권선의 리드를 접속하는 접속용 단자를 배치하고,
상기 전기자 그룹을 구성하는 상기 복수의 전기자 유닛 중, 상기 추력 방향에 따른 최전방부에 위치하는 전기자 유닛의 상기 추력 방향에 따른 전방측 단부에, 상기 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 접속하고, 외부 전원으로부터 전원을 공급하기 위한 리드부 접속 유닛을 장착하고,
상기 전기자 그룹을 구성하는 상기 복수의 전기자 유닛 중, 상기 추력 방향에 따른 최후방부에 위치하는 전기자 유닛의 상기 추력 방향에 따른 후방측 단부에, 상기 전기자 권선의 중성점의 결선(結線) 처리를 행하기 위한 중성점 유닛을 장착한 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
삭제
복수의 코일 그룹으로 이루어지는 m상(m은 정수)의 전기자 권선을 장착하여 이루어지는 서로 동일한 구조의 복수의 전기자 유닛을, 추력 방향과 직교하는 추력 직교 방향으로 복수개 순차 연결하여 전기자 그룹을 구성하고,
상기 전기자 그룹에 구비된 각 전기자 유닛에 있어서의 상기 추력 방향에 따른 한쪽 단부 및 다른쪽 단부에, 각 전기자 유닛의 상기 전기자 권선의 리드를 접속하는 접속용 단자를 배치하고,
상기 전기자 그룹을 구성하는 상기 복수의 전기자 유닛의 상기 추력 방향에 따른 전방측 단부에, 각 전기자 유닛의 상기 전기자 권선의 리드의 단자 출력을 각각 접속하고, 외부 전원으로부터 전원을 공급하기 위한, 상기 복수의 전기자 유닛에 공통의 1개의 리드부 접속 유닛을 장착하고,
상기 전기자 그룹을 구성하는 상기 복수의 전기자 유닛의 상기 추력 방향에 따른 후방측 단부에, 상기 전기자 권선의 중성점의 결선 처리를 행하기 위한, 상기복수의 전기자 유닛에 공통의 1개의 중성점 유닛, 또는 상기 복수의 전기자 유닛 각각에 개별적으로 대응하는 복수의 중성점 유닛을 장착한 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛은, 자성재로 이루어진 전기자 코어의 길이방향을 향해 동일한 피치로 배열된 복수의 치형부에 상기 전기자 권선을 집중적으로 감음으로써 권회하는 동시에, 전기자 베이스 상에 고정하여 이루어진 코어 장착형 전기자 구조를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전기자 유닛의 양단부에 있어서의 치형부에서 발생하는 코깅(cogging) 추력을 상쇄하도록, 상기 각각의 전기자 유닛에 접속되는 상기 리드부 접속 유닛 및 상기 중성점 유닛에는 서브-치형부가 조립되어 있는 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 6 항에 있어서,
상기 리드부 접속 유닛에는 리니어 모터의 초기 자극(磁極)의 검출을 행하는 폴 센서부가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛은 복수의 전기자 블록으로 분할된 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛은, 기판의 길이방향을 향해 복수의 코일 그룹을 등간격으로 배열하여 수지 성형하여 이루어진 전기자 권선을 전기자 베이스 상에 고정하여 이루어진 코어레스(coreless)형 전기자를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 9 항에 있어서,
상기 전기자 베이스의 추력 방향 길이를 전기각(電氣角) 360°의 정수배로 하는 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 9 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛 사이의 전기 위상 배치는 전기각 120°또는 240°의 위상 차이를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 9 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛의 결선은 직렬 접속 또는 병렬 접속 중 어느 하나에 의해 접속한 것인 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 11 항에 있어서,
상기 각각의 전기자 유닛의 결선은 직렬 접속 또는 병렬 접속 중 어느 하나에 의해 접속한 것인 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전기자 유닛의 양단 및 상기 전기자 유닛의 리드부 접속 유닛과 상기 중성점 유닛의 단부는 커넥터에 의한 접속 구성으로 된 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터 전기자.
모듈러형 리니어 모터에 있어서,
제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 모듈러형 리니어 모터 전기자와,
상기 전기자와 자기적 공극을 거쳐 대향 배치되는 동시에 고정부에 교대로 극성이 다른 복수의 영구 자석을 인접하게 배열하여 배치한 계자를 구비하며,
상기 전기자와 상기 계자 중 어느 한쪽을 고정자로, 다른 쪽을 가동자로 하여 상기 계자와 상기 전기자를 상대적으로 주행하도록 한 것을 특징으로 하는
모듈러형 리니어 모터.
반송 장치에 있어서,
제 15 항에 기재된 모듈러형 리니어 모터를 이용하여 이동 테이블을 주행시키는 것을 특징으로 하는
반송 장치.