KR101767527B1

KR101767527B1 - 리니어 동기 모터

Info

Publication number: KR101767527B1
Application number: KR1020110008858A
Authority: KR
Inventors: 유키 탕; 사토시 스기타
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2017-08-11
Also published as: US8487485B2; JP5265591B2; TW201212491A; CN102142762B; EP2355315A3; KR20110089092A; CN102142762A; US20110187208A1; JP2011160534A; TWI504110B; EP2355315A2

Abstract

[과제] 코어 유닛을 용이하게 제조할 수 있고, 또한 리니어 동기 모터의 제조 비용을 낮추고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있는 리니어 동기 모터를 제공하는 것에 있다.
[해결 수단] 도자성 재료에 의해 형성되고 또한 축을 중심으로 해서 코어 유닛(25)의 주위를 둘러싸는 프레임 부재(39)를 구비한다. 프레임 부재(39)에 의해 복수의 자극부(31, 33, 35)를 자기적으로 연결하는 요크를 구성한다. 프레임 부재(39)를 코어 유닛(25)에 나사 결합되는 제 1 분할 프레임 부재(61A)와 제 2 분할 프레임 부재(61B)로 구성한다.

Description

리니어 동기 모터{LINEAR SYNCHRONOUS MOTOR}

본 발명은 가동자가 고정자에 대하여 직선 운동하는 리니어 동기 모터에 관한 것이다.

일본 특허 공개 2001-286122호 공보에는 고정자와 상기 고정자에 대하여 직선 운동하는 가동자를 가진 리니어 동기 모터가 개시되어 있다. 가동자는 축선 방향으로 왕복 이동하는 직동축(直動軸)과, 상기 직동축에 고정된 복수의 영구 자석으로 이루어진 영구 자석열을 구비하고 있다. 고정자는 가동자의 주위를 둘러싸도록 코일 도체가 환상으로 권취되어 형성된 복수의 코일과, 상기 복수의 코일을 수용하는 슬롯이 형성된 코어 유닛을 구비하고 있다. 코어 유닛은 절삭 가공에 의해 형성된 복수의 코어 분할체가 축선 방향으로 조합되어 구성되어 있다. 상기 리니어 동기 모터에서는 복수의 코어 분할체를 조합시키고, 요크를 구비한 코어 유닛을 구성하고 있다. 그러나, 조합시킨 결과로서 요크를 구성하면 코어 분할체의 형상이 복잡해져서 제조 비용이 높아지는 문제가 있었다. 또한, 절삭 가공에 의해 코어 분할체를 형성하면 과전류의 발생에 의해 효율이 나빠지는 문제가 있었다.

과전류에 의한 손실을 고려하면 코어 유닛은 복수의 자극부와 요크를 따로따로 형성하고, 복수의 자극부를 복수매의 자성 강판을 적층해서 구성하는 것이 바람직하다.

: 일본 특허 공개 2001-286122호 공보

그러나, 자극부와 요크를 따로따로 형성한 경우에도 리니어 동기 모터의 중량은 종래와 거의 바뀌지 않고, 제조 비용도 낮출 수는 없다.

본 발명의 목적은 리니어 동기 모터의 제조 비용을 내리고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있는 리니어 동기 모터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 추가하여 고정자에 대하여 가동자를 왕복 이동 가능하게 지지하는 슬라이드 베어링에 윤활유를 주입하는 것이 용이한 리니어 동기 모터를 제공하는 것에 있다.

본 발명이 대상으로 하는 리니어 동기 모터는 제 1 어셈블리와 제 2 어셈블리를 구비하고 있다. 제 1 어셈블리는 축 및 상기 축에 부착된 복수의 영구 자석으로 이루어진 1개 이상의 영구 자석열을 구비하고 있다. 제 2 어셈블리는 복수의 코일과 코어 유닛을 구비하고 있다. 복수의 코일은 코일 도체가 환상으로 권취되어 형성되고 축의 축선 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되며 또한 축의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 코어 유닛은 복수매의 자성 강판을 적층해서 구성되어서 영구 자석열과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면을 갖고 또한 축의 주위를 둘러싸도록 축과 동심적으로 배치되는 복수의 자극부, 및 복수의 자극부를 자기적으로 연결하는 요크를 가지고 있다. 인접하는 2개의 자극부간에 1개의 코일이 배치되는 스페이스를 형성하도록 복수의 자극부가 축선 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고 제 1 어셈블리 및 제 2 어셈블리 중 한쪽이 가동자로서 사용되고, 제 1 어셈블리 및 제 2 어셈블리 중 다른쪽이 고정자로서 사용된다. 본 발명에서는 도자성 재료에 의해 형성되고 또한 축을 중심으로 해서 코어 유닛의 주위를 둘러싸는 프레임 부재를 구비하고 있다. 그리고, 복수의 자극부와 프레임 부재가 자기적으로 연결되어서 프레임 부재가 요크를 구성하고 있다. 프레임 부재는 커버 부재에 상당하는 것이다. 또한, 프레임 부재는 요크로서 기능하면 좋고, 코어 유닛의 주위 전체를 둘러싸는 구조이거나 일부를 둘러싸는(코어 유닛의 일부를 둘러싸지 않음) 구조이어도 좋다. 또한, 「프레임 부재가 요크를 구성하고 있다」는 프레임 부재 전체가 요크를 구성하는 경우와 프레임 부재의 일부가 요크를 구성하는 경우 양쪽을 포함하는 것이다. 또한, 복수의 자극부의 전부가 복수매의 자성 강판을 적층해서 구성되어 있어도 좋고, 복수의 자극부의 일부가 복수매의 자성 강판을 적층해서 구성되어 있어도 좋다.

본 발명과 같이, 코어 유닛의 주위를 둘러싸는 프레임 부재가 복수의 자극부를 자기적으로 연결하는 요크로서 기능하면 종래와 마찬가지로 중량이 무거운 요크 전용 부품을 사용할 필요가 없다. 따라서, 리니어 동기 모터의 제조 비용을 낮추고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있다.

축과 평행하게 배치되고 코어 유닛을 축선 방향과 평행한 방향으로 관통하며 또한 코어 유닛에 고정된 1개 이상의 슬라이드 축을 제 2 어셈블리에 제공할 수 있다. 이 경우에는 1개 이상의 슬라이드 축의 양단부를 슬라이딩 가능하게 지지하는 1세트 이상의 슬라이드 베어링을 제 1 어셈블리에 제공한다. 또한, 여기서 말하는 「슬라이드 베어링」은 슬라이드 축을 코어 유닛(피지지부)에 대하여 축선 방향으로 왕복 이동 가능하게 지지하는 리니어 가이드 등의 베어링이다. 이와 같이 하면 슬라이드 축이 슬라이드 베어링을 통해 제 1 어셈블리(고정자)에 슬라이딩 가능하게 지지된다. 따라서, 슬라이드 축과 함께 제 2 어셈블리가 슬라이딩한다. 또한, 슬라이딩하는 슬라이드 축을 직접적으로 리니어 동기 모터의 출력축으로서 사용해도 좋다.

상기한 바와 같이 구성한 경우 1세트 이상의 슬라이드 베어링 각각의 슬라이드 베어링과 영구 자석열을 구비한 축의 단부를 1세트의 연결 부재에 의해 연결할 수 있다. 이와 같이 하면 슬라이드 베어링을 제 1 어셈블리(고정자)의 축에 지지시킬 수 있다. 또한, 슬라이드 베어링을 연결 부재에 제공함으로써 슬라이드 베어링을 제 1 어셈블리의 외부에 배치할 수 있다. 따라서, 슬라이드 베어링에 용이하게 윤활유를 주입할 수 있다.

통형상을 갖도록 1개 이상의 슬라이드 축을 구성한 경우 슬라이드 축의 중공의 내부에는 복수의 코일을 냉각하는 물 등의 냉각 매체가 흐르도록 구성할 수 있다. 또한, 슬라이드 축의 중공의 내부에는 직접적으로 냉각 매체가 흘러도 좋고, 슬라이드 축의 중공의 내부에 냉각관을 배치하여 상기 냉각관 중에 냉각 매체를 흘려보내도 좋다. 이와 같이 하면 슬라이드 축을 사용해서 용이하게 복수의 코일을 냉각할 수 있다.

프레임 부재는 코어 유닛에 나사 결합되는 복수의 분할 프레임 부재에 의해 구성될 수 있다. 이와 같이 하면 복수의 분할 프레임 부재를 부착함으로써 코어 유닛의 주위에 프레임 부재를 용이하게 배치할 수 있다.

복수의 분할 프레임 부재는 코어 유닛의 외주면과 접하는 제 1 종류의 분할 프레임 부재와, 2개의 제 1 종류의 분할 프레임 부재의 접합부에 걸쳐 배치되어서 2개의 제 1 종류의 분할 프레임 부재와 함께 코어 유닛에 나사 결합되는 제 2 종류의 분할 프레임 부재로 구성할 수 있다. 이와 같이 하면 제 2 종류의 분할 프레임 부재가 2개의 제 1 종류의 분할 프레임 부재의 접합부에 걸쳐 배치되기 때문에 접합부에 형성되는 간극의 존재에 의해 프레임 부재의 자기 저항이 커지는 것을 방지할 수 있다.

복수의 자극부는 하나 이상의 피연결 부분을 구비하고, 복수의 자극부는 하나 이상의 피연결 부분이 축을 따라 나열되어 하나 이상의 피연결 부분열을 구성하도록 배치할 수 있다. 이 경우 상기 1개 이상의 슬라이드 축을 피연결 부분열을 구성하는 복수의 피연결 부분을 관통해서 배치할 수 있다. 이와 같이 하면 슬라이드 축을 이용하여 복수의 자극부를 위치 결정해서 연결할 수 있다.

복수의 자극부는 축선 방향의 양단에 위치하는 한쌍의 단부 자극부와, 한쌍의 단부 자극부 사이에 위치하는 1개 이상의 중간 자극부로 구성할 수 있다. 이 경우 프레임 부재는 한쌍의 단부 자극부에 나사 결합되면 좋다. 이와 같이 하면 프레임 부재를 코어 유닛에 간단히 부착할 수 있다.

프레임 부재와 복수의 코일 사이에는 절연 몰드 수지로 이루어진 몰드부를 형성해도 좋다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 리니어 동기 모터를 축의 축선을 중심으로 90°의 각도 범위에서 일부를 파단한 상태로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 리니어 동기 모터의 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 리니어 동기 모터의 우측면도이다.
도 4(A)∼도 4(C)는 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 보빈의 평면도, 정면도 및 종단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 출력측 단부 자극부의 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 반출력측 단부 자극부의 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 중간 자극부의 평면도이다.
도 8(A)∼도 8(C)는 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 1 분할 프레임 부재의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
도 9(A)∼도 9(C)는 도 1에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 2 분할 프레임 부재의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태의 리니어 동기 모터를 축의 축선을 중심으로 90°의 각도 범위에서 일부를 파단한 상태로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 리니어 동기 모터의 좌측면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 리니어 동기 모터의 우측면도이다.
도 13은 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 중간 자극부의 평면도이다.
도 14(A) 및 도 14(B)는 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 통체의 좌측면도 및 정면도이다.
도 15(A)∼도 15(C)는 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
도 16(A)∼도 16(C)는 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
도 17은 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재의 정면도이다.
도 18은 도 10에 도시된 리니어 동기 모터에 사용하는 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재의 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태의 일례를 상세히 설명한다. 도 1∼도 3은 본 발명의 리니어 동기 모터의 실시형태의 일례의 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다. 또한, 도 1은 축(5)의 축선을 중심으로 90°의 각도 범위에서 일부를 파단한 상태로 나타내고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 예의 리니어 동기 모터는 고정자로서 사용되는 제 1 어셈블리(1)와, 가동자로서 사용되는 제 2 어셈블리(3)를 갖고 있다. 제 1 어셈블리(1)는 축(5)과, 영구 자석열(7)과, 제 1 및 제 2 연결 부재(9A, 9B)와, 제 1∼제 4 슬라이드 베어링(11A, 11B, 11C, 11D)과 피검출용 영구 자석(13)을 갖고 있다. 축(5)은 자성 재료로 이루어진 가늘고 긴 원통형을 이루고 있다. 영구 자석열(7)은 축(5)의 외주에 감합되어 축(5)의 축선 방향으로 나열된 8개의 원형 고리 형상의 영구 자석(17)에 의해 구성되어 있다. 8개의 영구 자석(17)은 축(5)의 직경 방향의 외면에 N극이 나타나도록 착자된 4개의 원형 고리 형상의 영구 자석과, S극이 나타나도록 착자된 4개의 원형 고리 형상의 영구 자석을 갖고 있다. 그리고, 8개의 영구 자석(17)은 N극과 S극이 축선 방향으로 교대로 나열되도록 배치되어 있다. 본 예에서는 1개의 영구 자석(17)은 원호상의 6개의 영구 자석편이 축(5)의 둘레방향으로 나열되도록 배치되어서 구성되어 있다. 영구 자석편은 접착제를 통해 축(5)에 고정되어 있다. 또한, 영구 자석은 본 예와 같이 축(5)의 외주에 직접적으로 부착해도 좋고, 간접적으로 부착해도 좋다. 예를 들면, 축(5)의 외주에 자석 설치부를 고정하고, 상기 자석 설치부에 영구 자석열(복수의 영구 자석)을 고정할 수도 있다.

제 1 연결 부재(9A)는 알루미늄으로 이루어지고, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부에 4개의 나사(15)에 의해 축(5)의 한쪽 단부가 연결되어 있다. 또한, 제 1 연결 부재(9A)의 양단부에는 나사(18)에 의해 제 1 및 제 3 슬라이드 베어링(11A, 11C) 각각이 부착되어 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 3 슬라이드 베어링(11A, 11C)과 축(5)의 한쪽 단부는 제 1 연결 부재(9A)에 의해 연결되어 있다. 제 2 연결 부재(9B)도 알루미늄으로 이루어지고, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부에 4개의 나사(19)에 의해 축(5)의 다른쪽 단부가 연결되어 있다. 또한, 제 2 연결 부재(9B)의 양단부에는 나사(21)에 의해 제 2 및 제 4 슬라이드 베어링(11B, 11D) 각각이 부착되어 있다. 이에 따라, 제 2 및 제 4 슬라이드 베어링(11B, 11D)과 축(5)의 다른쪽 단부는 제 2 연결 부재(9B)에 의해 연결되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 어셈블리(3)는 6개의 코일(23A∼23F)과 코어 유닛(25)을 갖고 있다. 6개의 코일(23A∼23F)은 코일 도체가 환상으로 권취되어 형성되고 축(5)의 축선 방향으로 간격을 두고 배치되며 또한 축(5)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 6개의 코일(23A∼23F)에는 전기각에서 120°씩 위상이 벗어난 3상의 여자 전류(U, V, W)가 흐르고 있다. 구체적으로는 6개의 코일(23A∼23F)에는 U상, -U상, -V상, V상, W상, -W상의 여자 전류가 각각 흐르고 있다. 코일(23A∼23F)은 도 4(A)∼(C)에 도시된 보빈(27)에 각각 수납되어 있다. 보빈(27)은 코일(23A∼23F)과 후술하는 자극부(31, 33, 35)를 절연하는 절연 합성 수지 재료로 형성되어 있다. 보빈(27)은 중앙부에 축(5)이 관통하는 통부(27a)와, 통부(27a)의 양단에 일체로 설치되어 축(5)의 축선 방향과 직교하는 방향으로 연장된 한쌍의 플랜지부(27b)를 갖고 있다. 한쌍의 플랜지부(27b) 중 한쪽의 플랜지부에는 코일(23A∼23F)의 권취 개시 인출선을 보빈(27)의 플랜지부(27b)의 직경 방향 외측으로 인출하도록 직경 방향으로 연장된 홈부(27c)가 형성되어 있다. 그리고, 한쪽의 플랜지부(27b)에는 홈부(27c)가 내부에 형성되고 또한 다른쪽의 플랜지부(27b)로부터 이격되는 방향으로 팽출하는 팽출부(27d)가 일체로 형성되어 있다. 팽출부(27d) 내에는 홈부(27c)로부터 인출된 권취 개시 인출선이 수납되어 있다. 코일(23A∼23F)을 내부에 수납한 보빈(27)은 후술하는 5개의 중간 자극부(35)가 위치 결정 고정된 후에 이웃한 2개의 자극부(31, 33, 35) 사이에 삽입될 수 있는 형상 및 치수를 갖고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 코어 유닛(25)은 브래킷 부시(29)와, 출력측 단부 자극부(31)와, 반출력측 단부 자극부(33)와, 5개의 중간 자극부(35)를 갖고 있다. 브래킷 부시(29)는 비자성의 알루미늄 등에 절삭 가공이 실시되어서 형성되어 있다. 브래킷 부시(29)는 환상을 이루고 있고, 출력측 단부 자극부(31)의 오목부(41c)에 감합되어 있다. 브래킷 부시(29)의 중앙부에는 축(5)이 관통하는 관통 구멍(29a)이 형성되어 있다.

출력측 단부 자극부(31)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 윤곽이 거의 직사각형인 본체부(41)와, 도 5의 지면에 있어서 본체부(41)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(43)을 갖고 있다. 또한, 출력측 단부 자극부(31)는 소정 두께의 자성 강재에 절삭 가공이 실시되어 형성되어 있다. 본체부(41)의 중앙부에는 축(5)이 관통하는 관통 구멍(41a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(43)은 축(5)을 중심으로 해서 대향하게 된다. 그리고, 관통 구멍(41a)의 내주 벽면이 영구 자석열(7)과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면(41b)을 구성하고 있다. 자극면(41b)은 인접하는 중간 자극부(35)로부터 축선 방향으로 이격됨에 따라 영구 자석열(7)과의 사이의 간극 치수가 커지도록 구성되어 있다(도 1). 또한, 본체부(41)의 브래킷 부시(29)측의 면에는 브래킷 부시(29)를 감합하여 부착하는 오목부(41c)가 형성되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(43)의 중앙에는 후술하는 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)이 각각 감합되는 관통 구멍(43a)이 형성되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(43)에는 나사(45)에 의해 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)이 각각 고정되어 있다(도 1).

반출력측 단부 자극부(33)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 윤곽이 거의 직사각형인 본체부(47)와, 도 6의 지면에 있어서 본체부(47)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(49)을 갖고 있다. 또한, 반출력측 단부 자극부(33)는 소정 두께의 자성 강재에 절삭 가공이 실시되어 형성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(47)의 중앙부에는 축(5)이 관통하는 관통 구멍(47a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(49)은 축(5)을 중심으로 해서 대향하게 된다. 그리고, 관통 구멍(47a)의 내주 벽면이 영구 자석열(7)과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면(47b)을 구성하고 있다. 자극면(47b)은 인접하는 중간 자극부(35)로부터 축선 방향으로 이격됨에 따라 영구 자석열(7)과의 사이의 간극 치수가 커지도록 구성되어 있다(도 1). 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체부(47)에는 복수의 코일(23A∼23F)의 리드선이 다발로 되어 구성된 리드선 다발이 관통하는 관통 구멍(47c)이 형성되어 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 반출력측 단부 자극부(33)의 외면에는 홀 소자(51)가 고정되어 있다. 축(5)에는 홀 소자(51)와 대향하도록 피검출용 영구 자석(13)이 설치되어 있다. 그리고, 홀 소자(51)와 피검출용 영구 자석(13)에 의해 자극 검출이 행해진다. 한쌍의 피연결 부분(49)의 중앙에는 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)이 각각 감합되는 관통 구멍(49a)이 형성되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(49)에는 나사(52)에 의해 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)이 각각 고정되어 있다(도 1).

5개의 중간 자극부(35)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 윤곽이 직사각형인 본체부(53)와, 도 7의 지면에 있어서 본체부(53)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(55)을 갖고 있다. 중간 자극부(35)는 각각 복수매의 자성 강판이 축(5)의 축선 방향으로 적층되어서 구성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 5개의 중간 자극부(35)는 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33) 사이에 축선 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 본체부(53)의 중앙부에는 축(5)이 관통하는 관통 구멍(53a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(55)은 축(5)을 중심으로 해서 대향하게 된다. 그리고, 관통 구멍(53a)의 내주면은 영구 자석열(7)과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면을 구성하고 있다. 본체부(53)의 구석에는 수지와 함께 리드선이 관통하는 리드선 관통 구멍(53b)이 형성되어 있다. 관통 구멍(53a)과 리드선 관통 구멍(53b) 사이에는 보빈(27)의 팽출부(27d)가 감합되는 보빈 감합 홈(53c)이 형성되어 있다. 보빈 감합 홈(53c)은 리드선 관통 구멍(53b)과 연통되어 있다. 제 1 한쌍의 피연결 부분(55)의 중앙에는 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)이 각각 감합되는 관통 구멍(55a)이 형성되어 있다.

본 예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 출력측 단부 자극부(31)와 5개의 중간 자극부(35)와 반출력측 단부 자극부(33)는 인접하는 2개의 자극부(31, 33, 35) 사이에 1개의 코일(23A∼23F)이 배치되는 스페이스를 형성하도록 축선 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 본 예에서는 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33)와 5개의 중간 자극부(35)로 복수의 자극부가 구성되고, 복수의 자극부는 축(5)의 주위를 둘러싸도록 축(5)과 동심적으로 배치되어 있다. 또한, 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33)로 복수의 자극부의 축선 방향의 양단에 위치하는 한쌍의 단부 자극부가 구성되어 있다. 또한, 5개의 중간 자극부(35)가 복수의 자극부(31, 33, 35)의 주요부를 구성하고 있다.

브래킷 부시(29)와 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33)와 5개의 중간 자극부(35)와 6개의 코일(23A∼23F)이 조합된 상태에서 출력측 단부 자극부(31)의 한쌍의 피연결 부분(43)과, 반출력측 단부 자극부(33)의 한쌍의 피연결 부분(49)과, 5개의 중간 자극부(35)의 한쌍의 피연결 부분(55)이 축(5)을 따라 나열되어 한쌍의 피연결 부분열(57)이 구성된다(도 1). 한쌍의 피연결 부분열(57)을 각각 구성하는 한쌍의 피연결 부분(43, 49, 55)은 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)에 의해 각각 관통되어 있다.

코어 유닛(25)에 고정된 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)은 스테인레스로 형성되어 있고, 원통형을 이루고 있다. 원통형의 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)의 중공의 내부에는 필요에 따라 코일(23A∼23F)을 냉각하는 냉각 매체(물)를 흘려보낼 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)은 코어 유닛(25)을 축(5)의 축선 방향과 평행한 방향으로 관통하여 출력측 단부 자극부(31) 및 반출력측 단부 자극부(33)로부터 축선 방향의 양측으로 돌출되어 있다. 제 1 슬라이드 축(37A)의 양단은 제 1 및 제 2 슬라이드 베어링(11A, 11B)에 각각 감합되어 있다. 또한, 제 2 슬라이드 축(37B)의 양단은 제 3 및 제 4 슬라이드 베어링(11C, 11D)에 감합되어 있다. 따라서, 제 1 슬라이드 축(37A)은 1세트의 슬라이드 베어링[제 1 및 제 2 슬라이드 베어링(11A, 11B)]에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 제 2 슬라이드 축(37B)은 다른 1세트의 슬라이드 베어링[제 3 및 제 4 슬라이드 베어링(11C, 11D)]에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 상기 지지 구조에 의해 제 1 어셈블리(1)의 축(5)은 코어 유닛(25)의 중심의 관통 구멍(41a, 47a 등)의 중심으로 위치 결정된다. 또한, 제 2 슬라이드 축(37B)에는 코일 용수철(59)이 감합되어 있다. 코일 용수철(59)은 제 2 슬라이드 축(37B)에 감합된 상태에서 코어 유닛(25)과 제 2 연결 부재(9B) 사이에 배치되어 있다. 코일 용수철(59)은 코어 유닛(25)이 제 2 연결 부재(9B)에 가까이 갔을 때에 코어 유닛(25)을 제 2 연결 부재(9B)로부터 이격되게 하는 방향의 바이어싱 포오스(biasing force)를 축세(蓄勢)한다. 따라서, 코어 유닛(25)이 상하 방향으로 왕복 이동하도록 리니어 동기 모터를 배치했을 경우에는 제 2 연결 부재(9B)를 하방에 위치시킴으로써 코일 용수철(59)의 바이어싱 포오스에 의해 코어 유닛(25)이 제 2 연결 부재(9B)측으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 슬라이드 축(37A)에 있어서도 코어 유닛(25)과 제 2 연결 부재(9B) 사이에 코일 용수철을 배치할 수 있는 것은 물론이다.

코어 유닛(25)의 외주에는 프레임 부재(39)가 배치되어 있다. 프레임 부재(39)는 서로 간격을 두고 배치된 제 1 분할 프레임 부재(61A)와 제 2 분할 프레임 부재(61B)를 갖고 있다. 제 1 및 제 2 분할 프레임 부재(61A, 61B)는 모두 두께 치수 2㎜의 도자성 재료에 의해 형성되어 있다. 제 1 분할 프레임 부재(61A)는, 도 8(A)∼도 8(C)에 도시된 바와 같이, 도 1∼도 3의 각각을 향해서 상방에 위치하는 코어 유닛(25)의 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33) 사이의 상반부의 대부분을 덮고 있다. 또한, 도 8(A)∼도 8(C)는 제 1 분할 프레임 부재(61A)의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다. 제 1 분할 프레임 부재(61A)는 복수의 자극부(31, 33, 35)의 본체부(41, 47, 53)의 반부(半部)와 접하는 한쌍의 측부(63)와, 한쌍의 측부(63)를 연결하고, 한쌍의 피연결 부분(43, 49, 55)의 한쪽의 피연결 부분에 접하는 연결부(65)를 갖고 있다. 측부(63)의 한쌍의 가장자리부에는 4개의 관통 구멍(63a)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 제 1 분할 프레임 부재(61A)는 관통 구멍(63a)을 관통하여 출력측 단부 자극부(31)의 나사 구멍(31a)(도 5) 및 반출력측 단부 자극부(33)의 나사 구멍(33a)(도 6)에 나사 결합되는 나사(67)(도 2, 도 3)에 의해 출력측 단부 자극부(31) 및 반출력측 단부 자극부(33)에 나사 결합되어 있다. 이와 같이 하여 제 1 분할 프레임 부재(61A)는 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33)와 5개의 중간 자극부(35)를 자기적으로 연결하고 있다.

제 2 분할 프레임 부재(61B)도 제 1 분할 프레임 부재(61A)와 마찬가지 구조를 갖고 있다. 제 2 분할 프레임 부재(61B)는, 도 9(A)∼도 9(C)에 도시된 바와 같이, 도 1∼도 3의 각각을 향해서 하방에 위치하는 코어 유닛(25)의 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33) 사이의 하반부의 대부분을 덮고 있다. 또한, 도 9(A)∼도 9(C)는 제 2 분할 프레임 부재(61B)의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다. 제 2 분할 프레임 부재(61B)는 복수의 자극부(31, 33, 35)의 본체부(41, 47, 53)의 반부와 접하는 한쌍의 측부(69)와, 한쌍의 측부(69)를 연결하고, 한쌍의 피연결 부분(43, 49, 55)의 다른쪽의 피연결 부분에 접하는 연결부(71)를 갖고 있다. 측부(69)의 한쌍의 가장자리부에는 4개의 관통 구멍(69a)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 제 2 분할 프레임 부재(61B)는 관통 구멍(69a)을 관통하여 출력측 단부 자극부(31)의 나사 구멍(31b)(도 5) 및 반출력측 단부 자극부(33)의 나사 구멍(33b)(도 6)에 나사 결합되는 나사(73)(도 1∼도 3)에 의해 출력측 단부 자극부(31) 및 반출력측 단부 자극부(33)에 나사 결합되어 있다. 이와 같이 하여 제 2 분할 프레임 부재(61B)도 출력측 단부 자극부(31)와 반출력측 단부 자극부(33)와 5개의 중간 자극부(35)를 자기적으로 연결하고 있다. 이상의 구성에 의해 제 1 분할 프레임 부재(61A)와 제 2 분할 프레임 부재(61B)로 이루어진 프레임 부재(39)는 축(5)을 중심으로 해서 코어 유닛(25)의 주위를 둘러싸고, 복수의 자극부(31, 33, 35)와 자기적으로 연결된 요크를 구성하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 분할 프레임 부재(61A)와 제 2 분할 프레임 부재(61B) 사이에는 축(5)이 연장된 방향으로 연장된 한쌍의 공극부(G1, G2)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 분할 프레임 부재(61A) 및 제 2 분할 프레임 부재(61B)와 코일(23A∼23F) 사이에는 절연 몰드 수지로 이루어진 몰드부(75)(도 1)가 형성되어 있다. 본 예에서는 제 1 분할 프레임 부재(61A) 및 제 2 분할 프레임 부재(61B)를 코어 유닛(25)에 부착한 상태에서 제 1 분할 프레임 부재(61A) 및 제 2 분할 프레임 부재(61B) 내에 절연 몰드 수지를 충전하고 있다. 따라서, 절연 몰드 수지를 충전할 때에 몰드 성형 금형을 간략화할 수 있다. 한쌍의 공극부(G1, G2) 중 한쪽의 공극부(G1)는 제 2 어셈블리(3)를 제조할 때에 절연 몰드 수지를 충전하는 주입구를 구성하고 있다. 한쌍의 공극부(G1, G2) 중 다른쪽의 공극부(G2)는 절연 몰드 수지를 충전할 때의 공기 배출구를 구성하고 있다.

본 예의 리니어 동기 모터에서는 제 2 어셈블리(3)의 코어 유닛(25)이 제 1 어셈블리(1)의 축(5)에 대하여 축선 방향으로 이동하면 제 1 슬라이드 축(37A)이 제 1 및 제 2 슬라이드 베어링(11A, 11B)에 슬라이딩하고, 제 2 슬라이드 축(37B)이 제 3 및 제 4 슬라이드 베어링(11C, 11D)에 슬라이딩한다.

본 예의 리니어 동기 모터에 의하면, 코어 유닛(25)의 주위를 둘러싸는 프레임 부재(39)가 복수의 자극부(31, 33, 35)를 자기적으로 연결하는 요크로서 기능하고 있다. 따라서, 종래와 같이 중량이 무거운 요크 전용 부품을 사용할 필요가 없다. 그 결과, 리니어 동기 모터의 제조 비용을 낮추고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)을 출력축으로서 사용할 수 있다.

또한, 상기에서는 2개의 슬라이드 축[제 1 및 제 2 슬라이드 축(37A, 37B)]을 사용한 예를 개시했지만 슬라이드 축은 1개 또는 3개 이상이어도 상관없다.

또한, 상기에서는 영구 자석열을 구비한 제 1 어셈블리(1)를 고정자로서 사용하고, 복수의 코일을 구비한 제 2 어셈블리(3)를 가동자로서 사용했지만 영구 자석열을 구비한 제 1 어셈블리(1)를 가동자로서 사용하고, 복수의 코일을 구비한 제 2 어셈블리(3)를 고정자로서 사용해도 상관없다. 영구 자석열을 구비한 제 1 어셈블리(1)를 가동자로서 사용한 경우는 가동자의 중량을 가볍게 할 수 있다.

도 10∼도 12는 본 발명의 리니어 동기 모터의 다른 실시형태의 정면도, 좌측면도 및 우측면도이다. 또한, 도 10은 축(105)의 축선을 중심으로 90°의 각도 범위에서 일부를 파단한 상태로 나타내고 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 예의 리니어 동기 모터는 가동자로서 사용되는 제 1 어셈블리(101)와, 고정자로서 사용되는 제 2 어셈블리(103)를 갖고 있다. 제 1 어셈블리(101)는 축(105)과, 영구 자석열(107)과, 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)과, 제 1 및 제 2 연결 부재(111A, 111B)와, 피검출용 영구 자석(113)을 갖고 있다. 축(105)은 자성 재료로 이루어진 가늘고 긴 원통형을 이루고 있고, 축선 방향으로 왕복 이동한다. 영구 자석열(107)은 축(105)의 외주에 감합되어 축(105)의 축선 방향으로 나열된 8개의 원형 고리 형상의 영구 자석(115)에 의해 구성되어 있다. 8개의 영구 자석(115)은 축(105)의 직경 방향의 외면에 N극이 나타나도록 착자된 4개의 원형 고리 형상의 영구 자석과, S극이 나타나도록 착자된 4개의 원형 고리 형상의 영구 자석을 갖고 있다. 그리고 8개의 영구 자석(115)은 N극과 S극이 축선 방향으로 교대로 나열되도록 배치되어 있다. 본 예에서는 1개의 영구 자석(115)은 원호상의 6개의 영구 자석편이 축(105)의 둘레방향으로 나열되도록 배치되어서 구성되어 있다. 영구 자석편은 접착제를 통해 축(105)에 고정되어 있다.

제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)은 스테인레스로 이루어지고, 가늘고 긴 원기둥형을 이루고 있다. 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)은 축(105)과 평행하게 연장되도록 배치되어 제 1 및 제 2 연결 부재(111A, 111B)를 통해 축(105)에 연결되어 있다. 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)은 후술하는 한쌍의 통체(139) 내에 배치된 슬라이드 베어링(161)에 의해 슬라이딩 가능하게 각각 지지되어 있다. 상기 지지 구조에 의해 제 1 어셈블리(101)의 축(105)은 제 2 어셈블리(103)의 중심으로 위치 결정된다. 또한, 제 2 가이드 축(109B)에는 코일 용수철(110)이 감합되어 있다. 코일 용수철(110)은 제 2 가이드 축(109B)에 감합된 상태로 후술하는 코어 유닛(127)과 제 2 연결 부재(111B) 사이에 배치되어 있다. 코일 용수철(110)은 제 2 연결 부재(111B)가 코어 유닛(127)에 가까이 갔을 때에 제 2 연결 부재(111B)를 코어 유닛(127)으로부터 이격되게 하는 방향의 바이어싱 포오스를 축세한다. 따라서, 축(105)이 상하 방향으로 왕복 이동하도록 리니어 동기 모터를 배치했을 경우에는 제 2 연결 부재(111B)를 상방에 위치시킴으로써 코일 용수철(110)의 바이어싱 포오스에 의해 제 2 연결 부재(111B)가 코어 유닛(127)측으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 연결 부재(111A)에 있어서도 코어 유닛(127)과 제 2 연결 부재(111B) 사이에 코일 용수철을 배치할 수 있는 것은 물론이다.

제 1 연결 부재(111A)는 알루미늄으로 이루어지고, 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙부에 4개의 나사(117)에 의해 축(105)의 한쪽 단부가 연결되어 있다. 또한, 제 1 연결 부재(111A)의 양단부에는 나사(119)에 의해 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B) 각각의 한쪽 단부가 연결되어 있다. 제 2 연결 부재(111B)도 알루미늄으로 이루어지고, 도 12에 도시된 바와 같이, 중앙부에 4개의 나사(121)에 의해 축(105)의 다른쪽 단부가 연결되어 있다. 또한, 제 2 연결 부재(111B)의 양단부에는 나사(123)에 의해 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B) 각각의 다른쪽 단부가 연결되어 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)과 축(105)은 제 1 및 제 2 연결 부재(111A, 111B)에 의해 연결되어 있다.

제 2 어셈블리(103)는 6개의 코일(125A∼125F)과 코어 유닛(127)을 갖고 있다. 6개의 코일(125A∼125F)은 코일 도체가 환상으로 권취되어 형성되고, 축(105)의 축선 방향으로 간격을 두고 배치되고, 또한 축(105)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 6개의 코일(125A∼125F)에는 전기각에서 120°씩 위상이 벗어난 3상의 여자 전류(U, V, W)가 흐르고 있다. 구체적으로는 6개의 코일(125A∼125F)에는 U상, -U상, -V상, V상, W상, -W상의 여자 전류가 각각 흐르고 있다. 코일(125A∼125F)은 도 4(A)∼(C)에 도시된 보빈(27)과 같은 보빈(129)에 각각 수납되어 있다.

코어 유닛(127)은 엔드 브래킷(131)과, 출력측 단부 자극부(133)와, 반출력측 단부 자극부(135)와, 5개의 중간 자극부(137)를 갖고 있다. 엔드 브래킷(131)은 비자성의 알루미늄 등에 절삭 가공이 실시되어서 형성되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 엔드 브래킷(131)의 중앙부에는 축(105)이 관통하는 관통 구멍(131a)이 형성되어 있다. 또한, 엔드 브래킷(131)의 양단부에는 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)이 각각 관통하는 관통 구멍(131b)이 형성되어 있다.

출력측 단부 자극부(133)는 중앙에 위치하는 본체부(141)와, 본체부(141)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(143)[도 10에 있어서 하방의 피연결 부분(143)은 프레임 부재(163)로 덮어져 있음]을 갖고 있고, 소정 두께의 자성 강재에 절삭 가공이 실시되어 형성되어 있다. 본체부(141)의 중앙부에는 축(105)이 관통하는 관통 구멍(141a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(143)은 축(105)을 중심으로 해서 대향하고 있다. 그리고, 관통 구멍(141a)의 내주 벽면이 자극면(141b)을 구성하고 있다. 자극면(141b)은 인접하는 중간 자극부(137)로부터 축선 방향으로 이격됨에 따라 영구 자석열(107)과의 사이의 간극 치수가 커지도록 구성되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(143)의 중앙에는 한쌍의 통체(139)가 각각 관통하는 관통 구멍(143a)이 형성되어 있다.

반출력측 단부 자극부(135)는 중앙에 위치하는 본체부(145)와, 본체부(145)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(147)[도 10에 있어서 하방의 피연결 부분(147)은 프레임 부재(163)로 덮어져 있음]을 갖고 있고, 소정 두께의 자성 강재에 절삭 가공이 실시되어 형성되어 있다. 본체부(145)의 중앙부에는 축(105)이 관통하는 관통 구멍(145a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(147)은 축(105)을 중심으로 해서 대향하게 된다. 그리고, 관통 구멍(145a)의 내주 벽면이 자극면(145b)을 구성하고 있다. 자극면(145b)은 인접하는 중간 자극부(137)로부터 축선 방향으로 이격됨에 따라 영구 자석열(107)과의 사이의 간극 치수가 커지도록 구성되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(147)의 중앙에는 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)이 각각 관통하는 관통 구멍(147a)이 형성되어 있다. 반출력측 단부 자극부(135)의 외면에는 홀 소자(149)가 고정되어 있다. 축(105)에는 홀 소자(149)와 대향하도록 피검출용 영구 자석(113)이 설치되어 있다. 그리고, 홀 소자(149)와 피검출용 영구 자석(113)에 의해 자극 검출이 행해진다.

5개의 중간 자극부(137)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 윤곽이 직사각형인 본체부(151)와, 도 13의 지면에 있어서 본체부(151)의 상하 방향으로 위치하는 한쌍의 피연결 부분(153)을 갖고 있다. 중간 자극부(137)는 각각 복수매의 자성 강판이 축(105)의 축선 방향으로 적층되어서 구성되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 5개의 중간 자극부(137)는 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135) 사이에 축선 방향으로 나열되어 배치되어 있다. 본체부(151)의 중앙부에는 축(105)이 관통하는 관통 구멍(151a)이 형성되어 있다. 따라서, 한쌍의 피연결 부분(153)은 축(105)을 중심으로 해서 대향하게 된다. 그리고, 관통 구멍(151a)의 내주면은 제 1 어셈블리(101)의 영구 자석열(107)과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면을 구성하고 있다. 본체부(151)의 구석에는 관통 구멍(151b)이 형성되어 있다. 관통 구멍(151a)과 관통 구멍(151b) 사이에는 보빈(129)의 팽출부[도 4(A)∼(C)의 부호 27d 참조]가 감합되는 보빈 감합 홈(151c)이 형성되어 있다. 보빈 감합 홈(151c)은 관통 구멍(151b)과 연통되어 있다. 한쌍의 피연결 부분(153)의 중앙에는 한쌍의 통체(139)가 각각 감합되는 관통 구멍(153a)이 형성되어 있다.

본 예에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 출력측 단부 자극부(133)와 5개의 중간 자극부(137)와 반출력측 단부 자극부(135)는 인접하는 2개의 자극부(133, 135, 137) 사이에 1개의 코일(125A∼125F)이 배치되는 스페이스를 형성하도록 축선 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 본 예에서는 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135)와 5개의 중간 자극부(137)로 복수의 자극부가 구성되어 있다. 또한, 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135)로 복수의 자극부의 축선 방향의 양단에 위치하는 한쌍의 단부 자극부가 구성되어 있다. 또한, 5개의 중간 자극부(137)가 복수의 자극부(133, 135, 137)의 주요부를 구성하고 있다.

엔드 브래킷(131)과 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135)와 5개의 중간 자극부(137)와 6개의 코일(125A∼125F)이 조합된 상태에서 출력측 단부 자극부(133)의 한쌍의 피연결 부분(143)과, 반출력측 단부 자극부(135)의 한쌍의 피연결 부분(147)과, 5개의 중간 자극부(137)의 한쌍의 피연결 부분(153)이 축(105)을 따라 나열되어 한쌍의 피연결 부분열(155)이 구성된다(도 10). 한쌍의 피연결 부분열(155)을 각각 구성하는 한쌍의 피연결 부분(143, 147, 153)은 한쌍의 통체(139)에 의해 각각 접속되어 있다.

코어 유닛(127)에 고정된 한쌍의 통체(139)는, 도 14(A) 및 도 14(B)에 도시된 바와 같이, 모두 자성 재료에 의해 일체로 형성되어 있고, 원통형을 이루고 있다. 도 14(A)에 도시된 바와 같이, 한쌍의 통체(139)의 양단에는 나사 구멍(139a)이 4개씩 형성되어 있다. 그리고, 한쌍의 통체(139)는 코어 유닛(127)을 축(105)의 축선 방향과 평행한 방향으로 관통하고 있고, 각각의 양단은 엔드 브래킷(131)과 반출력측 단부 자극부(135)에 접하고 있다. 또한, 한쌍의 통체(139)는 출력측 단부 자극부(133)의 관통 구멍(143a)의 내주면과, 5개의 중간 자극부(137)의 관통 구멍(153a)의 내주면에 접하고 있다. 한쌍의 통체(139) 각각의 한쪽 단부와 엔드 브래킷(131)은 엔드 브래킷(131)에 형성된 도시되지 않은 관통 구멍을 관통해서 통체(139)의 나사 구멍(139a)에 나사 결합되는 나사(157)(도 11)에 의해 고정되어 있다. 또한, 한쌍의 통체(139) 각각의 다른쪽 단부와 반출력측 단부 자극부(135)는 반출력측 단부 자극부(135)에 형성된 도시되지 않은 관통 구멍을 관통해서 통체(139)의 나사 구멍(139a)에 나사 결합되는 나사(159)(도 12)에 의해 고정되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 한쌍의 통체(139)의 내부에는 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)을 슬라이딩 가능하게 각각 지지하는 2개의 슬라이드 베어링(161)이 배치되어 있다.

도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 코어 유닛(127)의 외주에는 프레임 부재(163)가 배치되어 있다. 프레임 부재(163)는 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 제 2 종류의 분할 프레임 부재(167A, 167B)를 갖고 있다. 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)는 서로 간격을 두고 배치된 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)와 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)를 포함하고 있다. 제 1 종류의 제 1 및 제 2 분할 프레임 부재(165A, 165B)는 모두 두께 치수 1.2㎜의 자성 재료에 의해 형성되어 있고, 코어 유닛(127)의 외주면과 접하고 있다. 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)는, 도 15(A)∼도 15(C)에 도시된 바와 같이, 도 10 및 도 12의 각각을 향해서 상방에 위치하는 코어 유닛(127)의 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135) 사이의 상반부의 대부분을 덮고 있다. 또한, 도 15(A)∼도 15(C)는 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다. 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)는 복수의 자극부(133, 135, 137)의 본체부(141, 145, 151)의 상반부와 접하는 한쌍의 측부(169A, 169B)와, 한쌍의 측부(169A, 169B)를 연결하고 한쌍의 피연결 부분(143, 147, 153)의 한쪽의 피연결 부분에 접하는 연결부(171)를 갖고 있다. 한쌍의 측부(169A, 169B) 중 한쪽의 측부(169A)의 가장자리부에는 4개의 관통 구멍(169c)이 형성되어 있다. 한쌍의 측부(169A, 169B) 중 다른쪽의 측부(169B)의 가장자리부에도 4개의 관통 구멍(169d)이 형성되어 있다.

제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)도 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)와 같은 구조를 갖고 있다. 도 16(A)∼도 16(C)에 도시된 바와 같이, 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)는 도 10∼도 12의 각각을 향해서 하방에 위치하는 코어 유닛(127)의 출력측 단부 자극부(133)와 반출력측 단부 자극부(135) 사이의 하반부의 대부분을 덮고 있다. 또한, 도 16(A)∼도 16(C)는 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다. 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)는 복수의 자극부(133, 135, 137)의 본체부(141, 145, 151)의 하반부와 접하는 한쌍의 측부(173A, 173B)와, 한쌍의 측부(173A, 173B)를 연결하고 한쌍의 피연결 부분(143, 147, 153)의 한쪽의 피연결 부분에 접하는 연결부(175)를 갖고 있다. 한쌍의 측부(173A, 173B) 중 한쪽의 측부(173A)의 가장자리부에는 4개의 관통 구멍(173c)이 형성되어 있다. 한쌍의 측부(173A, 173B) 중 다른쪽의 측부(173B)의 가장자리부에도 4개의 관통 구멍(173d)이 형성되어 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)와 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B) 사이에는 축(105)이 연장되는 방향으로 연장된 한쌍의 공극부(G11, G12)가 형성되어 있다. 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 코일(125A∼125F) 사이에는 절연 몰드 수지로 이루어지는 몰드부(177)(도 10)가 형성되어 있다. 본 예에서는 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)를 코어 유닛(127)에 부착한 상태에서 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B) 내에 절연 몰드 수지를 충전하고 있다. 따라서, 몰드 성형 금형을 간략화할 수 있다. 한쌍의 공극부(G11, G12) 중 한쪽의 공극부(G11)는 제 2 어셈블리(103)를 제조할 때에 절연 몰드 수지를 충전하는 주입구를 구성하고 있다. 한쌍의 공극부(G11, G12) 중 다른쪽의 공극부(G12)는 절연 몰드 수지를 충전할 때의 공기 배출구를 구성하고 있다.

제 2 종류의 분할 프레임 부재(167A, 167B)는 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)와 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)를 포함하고 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)는 직사각형으로 되어 있고, 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 같이 두께 치수 1.2㎜의 자성 재료에 의해 형성되어 있다. 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)의 양단부에는 관통 구멍(167c)이 4개씩 형성되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)는 공극부(G11)를 덮고, 2개의 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)의 한쪽의 접합부에 걸쳐 배치되어 있다. 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)는 나사(179)를 이용하여 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 함께 코어 유닛(127)의 단부 자극부(133, 135)에 나사 결합되어 있다. 나사(179)는 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)에 형성된 관통 구멍(167c)(도 17)과, 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)의 한쪽의 측부(169A)에 형성된 관통 구멍(169c)[도 15(A)] 및 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)의 한쪽의 측부(173A)에 형성된 관통 구멍(173c)[도 16(A)]을 관통하여 단부 자극부(133, 135)에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되어 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)도 제 2 종류의 제 1 분할 프레임 부재(167A)와 같이 직사각형으로 되어 있고, 두께 치수 1.2㎜의 자성 재료에 의해 형성되어 있다. 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)의 양단의 가장자리부에는 관통 구멍(167d)이 4개씩 형성되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)는 공극부(G12)를 덮고, 2개의 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)의 다른쪽의 접합부에 걸쳐 배치되어 있다. 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)는 나사(181)를 이용하여 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 함께 코어 유닛(127)의 단부 자극부(133, 135)에 나사 결합되어 있다. 나사(181)는 제 2 종류의 제 2 분할 프레임 부재(167B)의 관통 구멍(167d)(도 18)과, 제 1 종류의 제 1 분할 프레임 부재(165A)의 다른쪽의 측부(169B)에 형성된 관통 구멍(169d)[도 15(C)] 및 제 1 종류의 제 2 분할 프레임 부재(165B)의 다른쪽의 측부(173B)에 형성된 관통 구멍(173d)[도 16(C)]을 관통하여 단부 자극부(133, 135)에 형성된 나사 구멍에 나사 결합되어 있다.

본 예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 종류의 분할 프레임 부재(165A, 165B)와 제 2 종류의 분할 프레임 부재(167A, 167B)가 중첩되는 4개소의 부분(OL1∼OL4)이 복수의 자극부(133, 135, 137)를 자기적으로 연결하는 요크의 일부를 구성하고 있다.

본 예의 리니어 동기 모터에서는 제 1 어셈블리(101)의 축(105)이 제 2 어셈블리(103)의 코어 유닛(127)에 대하여 축선 방향으로 이동하면 제 1 및 제 2 가이드 축(109A, 109B)이 슬라이드 베어링(161) 내를 슬라이딩한다.

본 예의 리니어 동기 모터에서는 프레임 부재(163)와, 복수의 자극부(133, 135, 137)를 관통하는 한쌍의 통체(139)로 이루어진 요크 구성체로 요크가 구성되어 있다. 이 경우에도 자성 재료로 이루어진 요크 구성체[한쌍의 통체(139)]의 양을 저감할 수 있으므로 한쌍의 통체(139)의 설계 자유도가 높아진다. 또한, 리니어 동기 모터의 제조 비용을 낮추고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 코어 유닛의 주위를 둘러싸는 프레임 부재가 복수의 자극부를 자기적으로 연결하는 요크를 구성하고 있으므로 종래와 같이 중량이 무거운 요크 전용 부품을 사용할 필요가 없다. 따라서, 리니어 동기 모터의 제조 비용을 낮추고, 리니어 동기 모터의 중량을 가볍게 할 수 있다.

1 : 제 1 어셈블리 3 : 제 2 어셈블리
5 : 축 7 : 영구 자석열
9A, 9B : 제 1 및 제 2 연결 부재
11A, 11B, 11C, 11D : 제 1∼제 4 슬라이드 베어링
23A∼23F : 코일 25 : 코어 유닛
31 : 출력측 단부 자극부 33 : 반출력측 단부 자극부
35 : 중간 자극부 37A, 37B : 제 1 및 제 2 슬라이드 축
39 : 프레임 부재 61A : 제 1 분할 프레임 부재
61B : 제 2 분할 프레임 부재 75 : 몰드부

Claims

축 및 상기 축에 부착된 복수의 영구 자석으로 이루어진 1개 이상의 영구 자석열을 구비하여 이루어진 제 1 어셈블리와,
코일 도체가 환상으로 권취되어 형성되고 상기 축의 축선 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되며 또한 상기 축의 주위를 둘러싸도록 배치된 복수의 코일과, 복수매의 자성 강판을 적층해서 구성되고 상기 제 1 어셈블리의 상기 영구 자석열과 소정의 간극을 통해 대향하는 자극면을 갖고 또한 상기 축의 주위를 둘러싸도록 상기 축과 동심적으로 배치되는 복수의 자극부와 상기 복수의 자극부를 자기적으로 연결하는 요크를 갖고 인접하는 2개의 상기 자극부간에 1개의 상기 코일이 배치되는 스페이스를 형성하도록 상기 복수의 자극부가 상기 축선 방향으로 간격을 두고 배치되어서 이루어진 코어 유닛을 구비한 제 2 어셈블리를 구비하고,
상기 제 1 어셈블리 및 제 2 어셈블리 중 한쪽이 가동자로서 사용되고, 상기 제 1 어셈블리 및 제 2 어셈블리 중 다른쪽이 고정자로서 사용되어서 이루어진 리니어 동기 모터로서,
상기 축과 평행하게 배치되고 상기 코어 유닛을 상기 축선 방향과 평행한 방향으로 관통하며 또한 상기 코어 유닛에 고정된 1개 이상의 슬라이드 축을 상기 제 2 어셈블리가 구비하고,
상기 1개 이상의 슬라이드 축의 양단부를 슬라이딩 가능하게 지지하는 1세트 이상의 슬라이드 베어링을 상기 제 1 어셈블리가 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 요크는 도자성 재료에 의해 형성되고, 상기 축을 중심으로 해서 상기 코어 유닛의 주위를 둘러싸고 또한 상기 복수의 자극부와 자기적으로 연결된 프레임 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 1세트 이상의 슬라이드 베어링 각각의 슬라이드 베어링과 상기 축의 단부는 1세트의 연결 부재 각각의 연결 부재에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 1개 이상의 슬라이드 축은 통형상을 이루고 있고,
상기 1개 이상의 슬라이드 축의 중공의 내부에는 상기 복수의 코일을 냉각하는 냉각 매체가 흐르고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 2 항에 있어서,
상기 프레임 부재는 상기 코어 유닛에 나사 결합되는 복수의 분할 프레임 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 분할 프레임 부재는 상기 코어 유닛의 외주면과 접하는 제 1 종류의 분할 프레임 부재와, 2개의 상기 제 1 종류의 분할 프레임 부재의 접합부에 걸쳐 배치되어서 2개의 상기 제 1 종류의 분할 프레임 부재와 함께 상기 코어 유닛에 나사 결합되는 제 2 종류의 분할 프레임 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 자극부는 하나 이상의 피연결 부분을 구비하고,
상기 복수의 자극부는 상기 하나 이상의 피연결 부분이 상기 축을 따라 나열되어 하나 이상의 피연결 부분열을 구성하도록 배치되고,
상기 1개 이상의 슬라이드 축이 상기 피연결 부분열을 구성하는 복수의 피연결 부분을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 자극부는 상기 축선 방향의 양단에 위치하는 한쌍의 단부 자극부와, 상기 한쌍의 단부 자극부 사이에 위치하는 1개 이상의 중간 자극부로 이루어지고,
상기 프레임 부재는 상기 한쌍의 단부 자극부에 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.
제 2 항에 있어서,
상기 프레임 부재와 상기 복수의 코일 사이에는 절연 몰드 수지로 이루어진 몰드부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 동기 모터.