KR101617244B1 - Linear motor capable of absolute position measurement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기장의 세기가 다른 기준부를 지나는 홀센서를 이용하여 이동자의 절대위치 측정이 가능한 선형모터를 제공한다.The present invention relates to a linear motor capable of absolute position measurement, and more particularly, to a linear motor capable of measuring an absolute position of a mover using a Hall sensor passing through a reference portion having a different magnetic field intensity.

Description

절대위치 측정이 가능한 선형모터 {LINEAR MOTOR CAPABLE OF ABSOLUTE POSITION MEASUREMENT}[0001] LINEAR MOTOR CAPABLE OF ABSOLUTE POSITION MEASUREMENT [0002]

본 발명은 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기장의 세기가 다른 기준부를 지나는 홀센서를 이용하여 이동자의 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor capable of absolute position measurement, and more particularly, to a linear motor capable of measuring an absolute position of a mover using a Hall sensor passing through a reference part having a different magnetic field strength.

선형모터는 직선으로 직접 구동되는 모터로, 회전형 모터를 잘라서 펼쳐놓은 구조이다. 즉, 전동기를 축을 따라 절개한 평면상에 전개한 것과 같은 구조로, 일렬로 배치된 자석 사이에 위치한 코일에 전류를 흐르게 하여 힘을 얻도록 한 구동장치이다. A linear motor is a linearly driven motor, which is a structure in which a rotating motor is cut and unfolded. That is, it is a driving device that has the same structure as that developed on a plane cut along an axis of an electric motor, and a current is made to flow through a coil placed between the magnets arranged in a row to obtain a force.

고정자와 이동자로 구성되고, 이동자의 직선적인 구동력을 발생시키도록 한 것이다.And is constituted by a stator and a mover, and generates a linear driving force of the mover.

선형모터의 장점은 회전형 모터에 비해 진동이나 분진이 적어 항공용 등에 많이 이용된다.The advantage of linear motors is that they are much used in aviation, etc., because they have less vibration and dust than rotating motors.

선형모터는 이동자의 절대위치와 상대위치를 알아야 정밀한 제어가 가능하다.Linear motors require precise control of absolute position and relative position of the mover.

이동자의 초기위치를 알고 있다면 상대위치 만 가지고도 선형모터의 제어가 가능하나, 전원 공급 시 이동자의 초기위치를 모른다면 상대위치 만 가지고 선형모터의 정밀한 제어를 하는 것은 불가능 하다.
If the initial position of the mover is known, it is possible to control the linear motor with only the relative position. However, if the initial position of the mover is not known at the time of power supply, it is impossible to precisely control the linear motor with the relative position.

상대위치를 측정하기 위한 센서로 홀센서를 사용하는 경우, 선형모터의 내부에 홀센서를 구비하고, 이동자의 절대위치를 측정하기 위한 센서가 선형모터 외부에 구비되는 것이 일반적이다.When a hall sensor is used as a sensor for measuring a relative position, it is general that a hall sensor is provided in a linear motor and a sensor for measuring an absolute position of the mover is provided outside the linear motor.

즉, 상대위치센서와 절대위치센서가 이원화 되는 구성으로, 구성이 복잡하고, 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.
That is, there is a problem that the relative position sensor and the absolute position sensor are biased to each other, the configuration is complicated, and the wiring becomes complicated.

한국공개특허 [10-2002-0086275]에서는 선형모터가 개시되어 있다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2002-0086275 discloses a linear motor.

한국공개특허 [10-2002-0086275](공개일: 2002년 11월 18일)Korean Patent Publication [10-2002-0086275] (Publication Date: November 18, 2002)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선형모터의 외부에 절대위치의 측정을 위한 센서를 추가로 장착하지 않아도, 홀센서가 내장된 코어부를 이용하여 이동자의 상대위치 뿐 아니라 절대위치도 측정이 가능한 절대위치 측정이 가능한 선형모터를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a linear motor in which a sensor for measuring an absolute position is not additionally installed, And to provide a linear motor capable of performing absolute position measurement capable of measuring an absolute position as well as a relative position of the mover.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터는 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 길이방향으로 N극과 S극의 자성물질이 교대로 적층 배열된 자력부(110); 상기 자력부(110)와 연결되며, 상기 자력부(110)를 구성하는 자성물질의 자기력과 다른 자기력을 형성하는 물질로 이루어진 기준부(120); 상기 자력부(110)와 상기 기준부(120)를 포함하는 자성부(100); 상기 자성부(100)와 일정 간격 이격되어 평행하게 구비되며, 코일(211)이 권선된 코일부(210) 다수가 길이 방향으로 배열된 코어부(200); 상기 코어부(200)의 자성부(100)측 외면에 구비된 두 개 이상의 홀센서(310)를 포함하는 센서부(300); 및 상기 센서부(300)의 홀센서(310)들을 기반으로, 자성부(100) 또는 코어부(200)의 절대위치 및 상대위치 중 적어도 어느 하나의 위치를 측정하는 위치측정부(400); 를 포함하되, 상기 센서부(300)의 홀센서(310) 중 적어도 하나의 홀센서(310)는, 자성부(100) 또는 코어부(200)가 왕복운동 할 때, 상기 기준부(120)를 지나는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a linear motor capable of absolute position measurement, wherein a magnetic material of N pole and S pole is alternately stacked in the longitudinal direction, An arrayed magnetic portion 110; A reference portion 120 connected to the magnetic force portion 110 and made of a material that forms a magnetic force different from the magnetic force of the magnetic substance constituting the magnetic force portion 110; A magnetic part (100) including the magnetic part (110) and the reference part (120); A core part 200 parallelly spaced apart from the magnetic part 100 and having a plurality of coil parts 210 wound with coils 211 arranged in the longitudinal direction; A sensor unit 300 including two or more Hall sensors 310 provided on the outer surface of the core unit 200 on the side of the magnetic part 100; A position measuring unit 400 for measuring a position of at least one of an absolute position and a relative position of the magnetic part 100 or the core part 200 based on the Hall sensors 310 of the sensor part 300; Wherein at least one Hall sensor 310 of the Hall sensors 310 of the sensor unit 300 is configured to sense the reference portion 120 when the magnetic portion 100 or the core portion 200 reciprocates, And is installed at a position that passes through the center.

또한, 상기 기준부(120)는 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.Also, a plurality of the reference portions 120 are formed.

또, 상기 자성부(100) 및 상기 코어부(200)는 원통형인 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic portion 100 and the core portion 200 are cylindrical.

아울러, 상기 기준부(120) 및 상기 홀센서(310)의 배치는 자성부(100) 또는 코어부(200)가 왕복운동 할 때, 모든 구간에서 적어도 하나의 홀센서(310)가 적어도 하나의 기준부(120)를 지나도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
In addition, when the magnetic part 100 or the core part 200 reciprocates, the arrangement of the reference part 120 and the hall sensor 310 may be such that at least one hall sensor 310 in every section has at least one Is disposed so as to pass through the reference portion (120).

본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 의하면, 선형모터의 외부에 절대위치의 측정을 위한 센서를 추가로 장착하지 않아도, 기준부를 지나는 위치에 설치된 홀센서의 측정값을 근거로 이동자(아마추어)의 절대위치를 측정하는 것이 가능하기 때문에, 선형모터의 구조를 단순화 시킬 수 있으며, 그에 따라 배선도 간소화 시킬 수 있어, 편리성 및 경제성을 높이는 효과가 있다.According to the linear motor capable of absolute position measurement according to the embodiment of the present invention, even if a sensor for measuring the absolute position is not additionally mounted to the outside of the linear motor, It is possible to measure the absolute position of the mover (armature), so that the structure of the linear motor can be simplified, the wiring can be simplified, and convenience and economy can be improved.

기준부를 다수로 구성함에 따라, 절대위치의 측정이 가능한 구간을 확장할 수 있는 효과가 있다. By constituting a plurality of reference portions, it is possible to extend a section in which the absolute position can be measured.

또, 모든 구간에서 적어도 하나의 홀센서가 적어도 하나의 기준부를 지나도록 배치함에 따라 모든 구간에서 절대위치의 측정이 가능한 효과가 있다.In addition, since at least one hall sensor is arranged to pass through at least one reference portion in every section, it is possible to measure the absolute position in all sections.

아울러, 직선형 선형모터 액추에이터는 고정자와 이동자가 약간만 틀어져도 오류가 발생될 수 있으나, 자성부 및 코어부(고정자 및 이동자)를 원통형으로 형성함으로써, 직선형 선형모터 액추에이터에 비해 오류가 발생되는 것을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the linear linear motor actuator may cause errors even when the stator and the mover are slightly rotated. However, by forming the magnetic portion and the core portion (stator and mover) into a cylindrical shape, it is possible to reduce the occurrence of errors as compared with the linear linear motor actuator There is an effect that can be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 좌측 끝단에 형성된 실시예를 보여주는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 우측 끝단에 형성된 실시예를 보여주는 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 중앙에 형성된 실시예를 보여주는 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 복수 개 형성된 실시예를 보여주는 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 자성부 및 코어부가 원통형으로 형성되되, 자성부가 고정자 역할을 하는 실시예를 보여주는 개념도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 자성부 및 코어부가 원통형으로 형성되되, 코어부가 고정자 역할을 하는 실시예를 보여주는 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 3 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치 및 상대위치를 측정할 수 있음을 보여주는 개념도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 2 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치를 모든 구간에서 측정할 수 있음을 보여주는 개념도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 3 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치를 모든 구간에서 측정할 수 있음을 보여주는 개념도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual view showing an embodiment in which a reference portion is formed at a left end of a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a reference portion is formed at a right end in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a conceptual view showing an embodiment in which a reference portion is formed at the center in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a plurality of reference portions are formed in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a magnetic portion and a core portion are formed in a cylindrical shape, and a magnetic portion serves as a stator, in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual view showing an embodiment in which a magnetic portion and a core portion are formed in a cylindrical shape, and the core portion serves as a stator, in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing that an absolute position and a relative position of a linear motor constituted by three Hall sensors can be measured with respect to a mover, in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing that an absolute position of a linear motor composed of two hall sensors can be measured in all sections in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing that the absolute position of a linear motor composed of three Hall sensors can be measured in all sections in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 좌측 끝단에 형성된 실시예를 보여주는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 우측 끝단에 형성된 실시예를 보여주는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 중앙에 형성된 실시예를 보여주는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 기준부가 복수 개 형성된 실시예를 보여주는 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 자성부 및 코어부가 원통형으로 형성되되, 자성부가 고정자 역할을 하는 실시예를 보여주는 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 자성부 및 코어부가 원통형으로 형성되되, 코어부가 고정자 역할을 하는 실시예를 보여주는 개념도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 3 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치 및 상대위치를 측정할 수 있음을 보여주는 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 2 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치를 모든 구간에서 측정할 수 있음을 보여주는 개념도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 홀센서 3 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치를 모든 구간에서 측정할 수 있음을 보여주는 개념도이다.
FIG. 1 is a conceptual view showing an embodiment in which a reference portion is formed at a left end of a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view illustrating an absolute position measurement according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 3 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a reference portion is formed at the center in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention; FIG. And FIG. 4 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a plurality of reference portions are formed in a linear motor capable of performing absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. In a linear motor, a conceptual view showing an embodiment in which a magnetic portion and a core portion are formed in a cylindrical shape and a magnetic portion serves as a stator, 7 is a conceptual diagram showing an embodiment in which a magnetic portion and a core portion are formed into a cylindrical shape and a core portion serves as a stator in a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a conceptual diagram showing a linear motor capable of measuring an absolute position according to an embodiment of the present invention, in which a linear motor composed of three Hall sensors can measure an absolute position and a relative position with respect to a mover. FIG. 9 is a conceptual diagram showing a linear motor capable of absolute position measurement, in which the absolute position of a linear motor constituted by two hall sensors can be measured in all the sections. FIG. 9 is a conceptual diagram showing an absolute position It is shown that the absolute position of the linear motor with 3 Hall sensors can be measured in all the segments in the linear motor which can be measured. Yeoju is a conceptual diagram.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터는 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서, 자력부(110) 및 기준부(120)를 포함하는 자성부(100), 코어부(200), 센서부(300) 및 위치측정부(400)를 포함하되, 상기 센서부(300)의 홀센서(310) 중 적어도 하나의 홀센서(310)는, 자성부(100) 또는 코어부(200)가 왕복운동 할 때, 상기 기준부(120)를 지나는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.1 to 3, a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention includes a magnetic part 110 and a reference part 120, And at least one Hall sensor 310 of the Hall sensors 310 of the sensor unit 300. The hall sensor 310 may include a magnetic sensor 100, a core unit 200, a sensor unit 300, and a position measuring unit 400, Is installed at a position passing through the reference part (120) when the magnetic part (100) or the core part (200) reciprocates.

적어도 하나의 홀센서(310)가 기준부(120)를 지나는 위치에 설치되는 이유는 홀센서(310)가 기준부(120)를 지날 경우 절대위치의 측정이 가능하기 때문이다.
The reason why the at least one hall sensor 310 is installed at the position passing the reference portion 120 is that the absolute position can be measured when the hall sensor 310 passes the reference portion 120.

자성부(100)는 상기 자력부(110)와 상기 기준부(120)를 포함한다.The magnetic portion 100 includes the magnetic portion 110 and the reference portion 120.

자력부(110)는 길이방향으로 N극과 S극의 자성물질이 교대로 적층 배열된다.The magnetic portion 110 is formed by alternately stacking N magnetic poles and S magnetic poles in the longitudinal direction.

다시 말해, 도 1에 도시된 바와 같이, N극의 자성물질과 S극의 자성물질이 교차 배열되되, 일정간격 이격되어 배치될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, N극의 자성물질과 S극의 자성물질이 교차 배열되되, 밀착 구비될 수 있다. 여기서, 자성물질이란 자력을 띄는 물질을 말하며, 영구자석 등을 예로 들 수 있다.In other words, as shown in FIG. 1, the magnetic material of the N pole and the magnetic material of the S pole are arranged in an alternating arrangement, and the magnetic material of the N pole and the magnetic material of the N pole, The magnetic substances of the S-pole are arranged in an intersecting manner, but can be closely attached. Here, the magnetic substance refers to a substance having a magnetic force, and examples thereof include permanent magnets and the like.

기준부(120)는 상기 자력부(110)와 연결되며, 상기 자력부(110)를 구성하는 자성물질의 자기력과 다른 자기력을 형성하는 물질로 이루어진다.The reference portion 120 is formed of a material that is connected to the magnetic force portion 110 and forms a magnetic force different from a magnetic force of the magnetic material constituting the magnetic force portion 110.

이때, 상기 기준부(120)는 좌측 끝단(도 1 참조), 우측 끝단(도 2 참조) 및 그 이외의 모든 부분(도 3 참조)에 위치될 수 있다.At this time, the reference portion 120 may be located at the left end (see FIG. 1), the right end (see FIG. 2), and all other portions (see FIG.

예를 들어, 상기 자력부(110)를 구성하는 N극 또는 S극의 자성물질의 자기력이 10 이라 가정할 경우, 상기 기준부(120)는 0, 5 또는 15의 자기력을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 자기력이 0인 물질은 일반적으로 자기력(자성)을 띄지 않는 물질로, 세라믹 등을 예로 들 수 있다.
For example, when the magnetic force of the N or S poles constituting the magnetic force unit 110 is assumed to be 10, the reference unit 120 may be made of a material having magnetic force of 0, 5, or 15 . Here, a substance having a magnetic force of 0 is generally a material that does not have a magnetic force (magnetic property), and examples thereof include ceramics and the like.

코어부(200)는 상기 자성부(100)와 일정 간격 이격되어 평행하게 구비되며, 코일(211)이 권선된 코일부(210) 다수가 길이 방향으로 배열된다.The core part 200 is disposed parallel to the magnetic part 100 at a predetermined interval and many coil parts 210 in which the coil 211 is wound are arranged in the longitudinal direction.

예를 들어, 길이 방향으로 형성된 코어부(200)의 외주면에 다수의 슬롯이 소정의 간격으로 배치될 수 있고, 하나의 슬롯에 코일(211)이 권선된 하나의 코일부(210)가 각각 배치될 수 있다.
For example, a plurality of slots may be arranged at predetermined intervals on the outer circumferential surface of the core portion 200 formed in the longitudinal direction, and one coil portion 210 in which the coil 211 is wound in one slot may be disposed .

센서부(300)는 상기 코어부(200)의 자성부(100)측 외면에 구비된 두 개 이상의 홀센서(310)를 포함한다. The sensor unit 300 includes two or more Hall sensors 310 provided on the outer surface of the core unit 200 on the side of the magnetic unit 100.

홀(Hall)센서는 주로 두께 약 0.5μm~100μm의 반도체 조각을 세라믹 또는 플라스틱 기판 위에 부착시키거나, 기판 위에 약 2μm~3μm의 두께로 얇게 입히는 등 아주 얇은 반도체 판으로 제작된다. The Hall sensor is made of a very thin semiconductor plate mainly by attaching a semiconductor piece having a thickness of about 0.5 μm to 100 μm onto a ceramic or plastic substrate or by thinly coating the substrate with a thickness of about 2 μm to 3 μm.

반도체 판의 길이방향(예 : 가로방향)으로 전압을 인가하면 전류(I)는 전자들을 아주 빠른 속도로 이동시킨다. 이때 전류에 수직방향으로 자속을 통과시키면 로렌츠의 힘에 의해 전하는 옆으로 편향된다. 따라서 기판의 다른 양단(예 : 세로방향)에는 수 100mV에 달하는 전압(UH)이 발생된다. 이 전압을 홀 전압(Hall voltage)이라 한다.When a voltage is applied in the longitudinal direction (e.g., the transverse direction) of the semiconductor plate, the current I moves electrons at a very high speed. At this time, when magnetic flux is passed in the direction perpendicular to the current, electric charge is biased to the side by the Lorentz force. Therefore, a voltage U H of several hundreds mV is generated at the other ends (e.g., the longitudinal direction) of the substrate. This voltage is called a Hall voltage.

홀 전압(UH)은 전류(I)와 자속밀도(B)에 비례하며, (홀 상수 : RH)와 반도체 판의 두께(d)에 따라 변화한다.The Hall voltage U H is proportional to the current I and the magnetic flux density B and changes according to the (Hall constant: R H ) and the thickness d of the semiconductor plate.

홀 센서는 전류(I)와 자속밀도(B)로부터 홀 전압(UH)을 발생시킨다.The hall sensor generates the Hall voltage U H from the current I and the magnetic flux density B.

홀 전압을 UH[V], 전류를 I[A], 자속밀도를 B[Wb], 홀 상수를 RH[m3/As], 반도체 판의 두께를 d[m]라고 하면, 홀 전압 UH[V]는 다음 식으로 표시된다.Speaking of the Hall voltage U H [V], the current I [A], the magnetic flux density B [Wb], the Hall constant R H [m3 / As], the thickness of the semiconductor board d [m], the Hall voltage U H [V] is expressed by the following equation.

Figure 112014057227002-pat00001

Figure 112014057227002-pat00001

위치측정부(400)는 상기 센서부(300)의 홀센서(310)들을 기반으로, 자성부(100) 또는 코어부(200)의 절대위치 및 상대위치 중 적어도 어느 하나의 위치를 측정한다. The position measuring unit 400 measures the position of at least one of an absolute position and a relative position of the magnetic unit 100 or the core unit 200 based on the hall sensors 310 of the sensor unit 300.

홀센서가 몇 개의 N극과 S극을 지나갔는지를 알면 이동자가 얼마만큼 이동하였는지(상대위치) 알 수 있다. 이때, 상대위치는 모터 구동용 신호를 주기 위한 데이터로 이용할 수 있다. 예를 들어, N극과 S극이 1cm 간격으로 구비되고, 이동자를 우측으로 4cm 이동시키려고 할 경우, 홀센서가 현재의 위치에서 우측으로 두 개의 N극과 두 개의 S극을 지나 멈추도록 제어하면 이동자를 우측으로 4cm 이동시킬 수 있다.Knowing how many N-poles and S-poles the hall sensor has passed can tell how much the mover has moved (its relative position). At this time, the relative position can be used as data for giving a signal for driving the motor. For example, if the N pole and the S pole are provided at intervals of 1 cm and the mover is moved by 4 cm to the right, if the hall sensor is controlled to stop passing through the two N poles and the two S poles from the current position to the right The mover can be moved 4 cm to the right.

본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터에 의하면, 선형모터의 외부에 절대위치의 측정을 위한 센서를 추가로 장착하지 않아도, 기준부를 지나는 위치에 설치된 홀센서의 측정값을 근거로 이동자(아마추어)의 절대위치를 측정하는 것이 가능하기 때문에, 선형모터의 구조를 단순화 시킬 수 있으며, 그에 따라 배선도 간소화 시킬 수 있다.According to the linear motor capable of absolute position measurement according to the embodiment of the present invention, even if a sensor for measuring the absolute position is not additionally mounted to the outside of the linear motor, It is possible to measure the absolute position of the mover (armature), so that the structure of the linear motor can be simplified, thereby simplifying the wiring.

위와 같이, 선형모터의 구조를 단순화 시키는 이유는 항공용 등 부피를 최소화 시키고 문제 발생을 최소화 시키기 위한 단순한 구성을 필요로 하는 용도에 사용하기 위함이다.
As described above, the reason why the structure of the linear motor is simplified is that it is used for applications requiring a simple configuration to minimize the volume and minimize the occurrence of problems such as aviation.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터의 상기 기준부(120)는 복수 개 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.As shown in FIG. 4, a plurality of reference portions 120 of a linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention may be formed.

즉, 기준부(120)가 차지하는 영역이 클수록 절대위치의 측정이 가능한 영역이 늘어나기 때문에, 보다 정확한 절대위치 값을 모니터링 하기 위해서는 상기 기준부(120)가 차지하는 영역을 늘리거나, 홀센서(310)의 수를 늘릴 수 있다.
That is, as the area occupied by the reference unit 120 increases, the area where the absolute position can be measured is increased. Therefore, in order to monitor the more accurate absolute position value, the area occupied by the reference unit 120 may be increased, ) Can be increased.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터의 상기 자성부(100) 및 상기 코어부(200)는 원통형인 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 원통 형상은 링 형상을 포함한다.As shown in FIGS. 5 to 7, the magnetic portion 100 and the core portion 200 of the linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention may be cylindrical. Here, the cylindrical shape includes a ring shape.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, N극의 자성물질과 S극의 자성물질이 교차 배열되되, 밀착 구비된 원통형의 자성부(100)를 고정자(샤프트)로 이용하고, 상기 원통형의 자성부(100)를 둘러싼 원통형의 코어부(200)를 이동자(아마추어)로 이용할 수 있도록 구성할 수 있다. For example, as shown in FIG. 5, a cylindrical magnetic portion 100 having an N-pole magnetic substance and an S-pole magnetic substance arranged in an intersecting manner is used as a stator (shaft) The cylindrical core portion 200 surrounding the magnetic portion 100 can be configured to be used as a mover (armature).

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 길이 방향과 수직되게 형성된 다수의 원통형 슬롯이 길이방향으로 소정의 간격으로 배치되고, 각각의 슬롯에 코일(211)이 권선된 코일부(210)가 배치된 코어부(200)를 고정자로 이용하고, 상기 원통형의 코어부(200)를 둘러싼 원통형의 자성부(100)를 이동자로 이용할 수 있도록 구성할 수 있다. Further, as shown in FIG. 6, a plurality of cylindrical slots formed perpendicularly to the longitudinal direction are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction, and a coil part 210 in which the coil 211 is wound is disposed in each slot The core portion 200 may be used as a stator and the cylindrical magnetic portion 100 surrounding the cylindrical core portion 200 may be used as a mover.

도 5 및 도 6에 N극의 자성물질과 S극의 자성물질이 교차 배열되되, 밀착 구비된 원통형의 자성부(100)를 도시하였으나, N극의 자성물질과 S극의 자성물질이 교차 배열되되, 일정간격 이격되어 배치된 원통형의 자성부(100)를 이용하는 것도 가능함은 물론이다.
Although FIGS. 5 and 6 illustrate the cylindrical magnetic portion 100 in which the N-pole magnetic material and the S-pole magnetic material are arranged in close contact with each other, the N-pole magnetic material and the S- Needless to say, it is also possible to use cylindrical magnetic portions 100 spaced apart from each other by a predetermined distance.

도 7은 도 5의 구성을 참고하여 홀센서(310) 3 개로 구성된 선형모터의, 이동자에 대한 절대위치 및 상대위치를 측정할 수 있음을 보여준다.FIG. 7 shows that the absolute position and relative position of the linear motor composed of three hall sensors 310 can be measured with reference to the configuration of FIG.

보다 상세하게는, 홀센서(310)는 3 개로 구성((1), (2), (3)으로 구성된 홀센서)되고, 코어부는 a 위치에서부터 g 위치까지 왕복운동을 한다.More specifically, the Hall sensor 310 is constituted by three Hall sensors (composed of (1), (2), and (3)), and the core portion reciprocates from the position a to the position g.

a~c 까지를 A구간 , c~e 까지를 B구간, e~g 까지를 C구간이라고 할때, A구간 및 C구간 에서는 완만한 곡선구간(A구간에서는 (1)홀센서의 측정값, C구간에서는 (3)홀센서의 측정값)을 근거로 절대위치의 확인이 가능하고, B구간에서는 상대위치의 확인만 가능하다.
(1) the measured value of the hall sensor, (2) the measured value of the Hall sensor, (3) the measured value of the Hall sensor, The absolute position can be confirmed on the basis of the measured value of the hall sensor in the section C, and the relative position can be confirmed in the section B.

도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대위치 측정이 가능한 선형모터의 상기 기준부(120) 및 상기 홀센서(310)의 배치는 자성부(100) 또는 코어부(200)가 왕복운동 할 때, 모든 구간에서 적어도 하나의 홀센서(310)가 적어도 하나의 기준부(120)를 지나도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.8 to 9, the arrangement of the reference portion 120 and the hall sensor 310 of the linear motor capable of absolute position measurement according to an embodiment of the present invention is similar to that of the magnetic portion 100 or the core At least one Hall sensor 310 may be arranged to pass through at least one reference part 120 in all sections when the part 200 reciprocates.

이는, 모든 구간에서 절대위치를 측정하기 위함이다. 절대위치의 측정이 가능한 구간에서는 상대위치의 측정도 가능하다.This is to measure absolute position in all sections. Relative position measurement is also possible in the section where absolute position measurement is possible.

예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 홀센서(310)는 2 개로 구성((1), (2)로 구성된 홀센서)되고, 코어부는 a 위치에서부터 e 위치까지 왕복운동을 할 경우, a~e 까지의 모든 구간에서 절대위치를 측정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 8, when the Hall sensor 310 is constituted by two Hall sensors (the hall sensors constituted of (1), (2)) and the core part reciprocates from the position a to the position e, Absolute position can be measured in all sections from a to e.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 홀센서(310)는 3 개로 구성((1), (2), (3)으로 구성된 홀센서)되고, 코어부는 a 위치에서부터 g 위치까지 왕복운동을 할 경우, a~g 까지의 모든 구간에서 절대위치를 측정할 수 있다.
9, the hall sensor 310 is constituted by three Hall sensors (1), (2), and (3)), and the core portion reciprocates from the position a to the position g , The absolute position can be measured in all the intervals a to g.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 자성부
110: 자력부
120: 기준부
200: 코어부
210: 코일부
211: 코일
300: 센서부
400: 위치측정부
100:
110:
120: Reference part
200: core part
210: coil part
211: Coil
300:
400:

Claims (4)

절대위치 측정이 가능한 선형모터에 있어서,
길이방향으로 N극과 S극의 자성물질이 교대로 적층 배열된 자력부(110);
상기 자력부(110)와 연결되며, 상기 자력부(110)를 구성하는 자성물질의 자기력과 다른 자기력을 형성하는 물질로 이루어진 기준부(120);
상기 자력부(110)와 상기 기준부(120)를 포함하는 자성부(100);
상기 자성부(100)와 일정 간격 이격되어 평행하게 구비되며, 코일(211)이 권선된 코일부(210) 다수가 길이 방향으로 배열된 코어부(200);
상기 코어부(200)의 자성부(100)측 외면에 구비된 두 개 이상의 홀센서(310)를 포함하는 센서부(300); 및
상기 센서부(300)의 홀센서(310)들을 기반으로, 자성부(100) 또는 코어부(200)의 절대위치 및 상대위치 중 적어도 어느 하나의 위치를 측정하는 위치측정부(400);
를 포함하되,
상기 기준부(120)는 상기 자력부(110)와 서로 다른 자기력을 갖는 물질로 구성되고,
상기 기준부(120) 및 상기 홀센서(310)의 배치는 자성부(100) 또는 코어부(200)가 왕복운동 할 때, 모든 구간에서 적어도 하나의 홀센서(310)가 적어도 하나의 기준부(120)를 지나도록 배치되되, 센서부(300)의 끝단이나 적어도 하나의 코일부(210)를 사이에 두고 하나의 홀센서(310)가 배치되어,
상기 위치측정부(400)는 상기 홀센서(310)가 상기 기준부(120)를 지날 때 상기 홀센서(310)의 측정값이 상기 자력부(110)를 지날 때와 달리 변화되는 것을 근거로 자성부(100)에 대한 코어부(200)의 절대위치를 확인하며,
상기 홀센서(310)는 플라스틱 기판 위에 부착된 0.5μm~100μm 두께의 반도체 조각, 또는 기판 위에 입혀진 2μm~3μm 두께의 반도체 판인 것을 특징으로 하는 절대위치 측정이 가능한 선형모터.
In a linear motor capable of absolute position measurement,
A magnetic field portion 110 in which magnetic substances of N poles and S poles are alternately stacked in the longitudinal direction;
A reference portion 120 connected to the magnetic force portion 110 and made of a material that forms a magnetic force different from the magnetic force of the magnetic substance constituting the magnetic force portion 110;
A magnetic part (100) including the magnetic part (110) and the reference part (120);
A core part 200 parallelly spaced apart from the magnetic part 100 and having a plurality of coil parts 210 wound with coils 211 arranged in the longitudinal direction;
A sensor unit 300 including two or more Hall sensors 310 provided on the outer surface of the core unit 200 on the side of the magnetic part 100; And
A position measuring unit 400 for measuring a position of at least one of an absolute position and a relative position of the magnetic part 100 or the core part 200 based on the hall sensors 310 of the sensor part 300;
, ≪ / RTI &
The reference portion 120 is made of a material having a magnetic force different from that of the magnetic force portion 110,
The arrangement of the reference part 120 and the hall sensor 310 is such that at least one Hall sensor 310 is installed in at least one reference part And one Hall sensor 310 is disposed at the end of the sensor unit 300 or at least one coil part 210 therebetween,
The position measuring unit 400 may be configured to measure the position of the Hall sensor 310 based on the fact that the measured value of the Hall sensor 310 changes when the hall sensor 310 passes the reference unit 120, Confirms the absolute position of the core portion 200 with respect to the magnetic portion 100,
Wherein the Hall sensor (310) is a 0.5μm to 100μm thick semiconductor piece attached on a plastic substrate, or a 2μm to 3μm thick semiconductor plate clad on the substrate.
제1항에 있어서,
상기 기준부(120)는
복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 절대위치 측정이 가능한 선형모터.
The method according to claim 1,
The reference portion 120
Wherein a plurality of linear motors are formed.
제1항에 있어서,
상기 자성부(100) 및 상기 코어부(200)는
원통형인 것을 특징으로 하는 절대위치 측정이 가능한 선형모터.
The method according to claim 1,
The magnetic part (100) and the core part (200)
A linear motor capable of absolute position measurement characterized by being cylindrical.
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