KR102311611B1

KR102311611B1 - 일차부품

Info

Publication number: KR102311611B1
Application number: KR1020170060755A
Authority: KR
Inventors: 호세 마누엘 페르난데스 곤칼베스; 실비아 시츄키에비츠
Original assignee: 에텔 쏘시에떼 아노님
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2021-10-13
Also published as: EP3264575B1; JP2018007547A; CN107546918A; CN107546918B; EP3264575A1; US10797577B2; KR20180002016A; JP7045144B2; US20170373579A1

Abstract

냉각판(K) 사이에 다수의 코일(C)을 포함하는 아이언리스(ironless) 리니어 모터의 일차부품으로서, 각각의 냉각판(K)은 냉각판(K)의 모서리 영역에서 신장하는 연결피스(A)에 연결되고, 상기 냉각판(K)의 연결피스(A)들은 냉각판(K)에 수직 방향으로 서로 상하 배치됨으로써 일차부품(P)의 전면에 냉각판용 공동의 연결 영역(B)이 형성되고, 상기 연결 영역에는 냉각물질용 분배기 헤드(V)가 탈착 가능하게 연결되는 일차부품이 개시된다.

Description

일차부품{PRIMARY PART}

본 발명은 아이언리스(ironless) 리니어 모터의 일차부품 및 일차부품을 포함하는 리니어 모터에 관한 것이다. 리니어 모터는 매우 정밀한 위치조정이 필요한 분야에서 이점을 가진다. 일차부품에 아이언코어(iron core)를 포함시키지 않음으로써 코깅 토크(cogging torque)로 인한 방해를 방지할 수 있기 때문이다. 그러나 아이언코어 없이도 고강도의 힘을 발생시키기 위해서는 가능한 한 높은 코일 전류가 필요하며, 이는 코일 냉각이 원활할 때에만 얻어질 수 있다.

미국특허 제5,998,889호에는 냉각물질이 각각 흐르는 두 냉각판 사이에 아이언리스 리니어 모터의 코일을 배치하는 기술이 개시된다. 이를 위하여 각 냉각판은 냉각물질의 공급을 위하여 냉각판의 모서리 영역에서 신장하는 연결 피스에 연결된다. 그러나 상기 연결 피스들이 일차부품의 대향하는 단부에 각각 위치함에 따라 냉각물질용 공급로 및 배수로가 각각 별도로 연결되어야 하기 때문에 상기한 일차부품의 장착 및 제조에는 상당한 비용이 든다.

따라서, 본 발명의 과제는 장착이 매우 쉬운 리니어 모터용 일차부품을 제공하는 것이다.

상기한 과제는 청구항 1항에 따른 장치에 의해 달성된다. 상기 장치의 상세한 장점은 청구항 1항의 종속항들에 기술된다.

본 발명에 따르면, 냉각판 사이에 배치되는 다수의 코일을 포함하는 아이언리스 리니어 모터의 일차부품이 개시된다. 각각의 냉각판은 냉각판의 모서리 영역에서 신장하는 냉각물질 공급용 연결피스에 연결된다. 상기 냉각판의 연결피스들은 냉각판에 수직 방향으로 서로 상하 배치됨으로써 일차부품의 전면에 냉각판용 공동 연결 영역이 형성되고, 상기 연결 영역에는 냉각물질용 분배기 헤드가 탈착가능하게 연결된다.

이에 따라 상기 일차부품에는 냉각물질용 단일 공급로 및 단일 배수로를 통하여 냉각물질(예를 들어, 물)이 공급될 수 있으며, 상기 통로들은 단일의 분배기 헤드에 연결된다. 분배기 헤드는 냉각판에 냉각물질을 제공하는 역할을 담당한다.

상기 분배기 헤드와 고정 나사 및 냉각물질 통로용 보링들은 상기 분배기 헤드가 서로 다른 두 방향으로 장착될 수 있도록 구성된다. 상기 분배기 헤드를 이용함으로써 냉각판들의 연결피스 및 해당 연결 영역들을 수용하는 리세스에 의해서도 장착이 쉽게 이루어지는 것이 바람직하다.

각각의 냉각판은 냉각물질용 채널을 포함하고 서로 솔더링되는 두 개의 판으로 형성된다. 상기한 연결피스들도 냉각판에 솔더링된다. 이러한 솔더링 연결은 장기간 높은 안정성을 가진다. 하나의 냉각판 및 하나의 연결피스로 형성되는 부품은 특히 우수한 밀도를 가지게 되므로, 추후 상기 부품에서 냉각물질 유출이 발생할 가능성은 매우 낮다. 유출은 오히려 분배기 헤드 영역에서 발생하지만 장치 점검 시 쉽게 접근할 수 있는 정도이므로, 예를 들어 연결피스들 및 분배기 헤드 사이의 시일링의 교체는 쉽게 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예들 및 이점을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일차부품의 분해도이다.
도 2는 일차부품의 측면도이다.
도 3은 두 냉각판 및 그에 포함되는 연결피스들이다.
도 4는 연결부의 다양한 형태를 도시한다.
도 5는 냉각판 사이에 간격홀더를 장착하는 과정을 도시한다.
도 6은 냉각물질 회로에 일차부품을 연결하는 다양한 연결 방법을 도시한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 일차부품(P)을 도시한다. 도 1의 분해도에 일차부품(P)의 구조가 잘 나타나 있다.

비자성 스테인리스 스틸로 형성되는 두 냉각판(K) 사이에는 세 개의 평평한 코일이 배치되며, 코일의 축은 상기 냉각판(K)에 대해 수직이다. 상기 코일(C)들은 폴리이미드 박막 등 전기적으로 절연내력을 가지면서도 열전도성이 높은 물질로 형성되는 층으로 형성되어 상기 냉각판(K)에 대하여 절연된다. 리니어 모터가 일반적으로 삼상으로 구동되므로 세 개의 코일 혹은 세 개의 코일의 정수 배만큼의 코일(C)들이 상기 일차부품(P)에 장착된다. 각각의 냉각판(K)은 상기에서 언급한 바와 같이 냉각물질용 채널을 포함하고 서로 솔더링되는 두 개의 판(K2, K3)으로 구성된다. 상기 판(K2, K3)들은 도 2의 측면도에 도시된다. 실시예들에는 두 개의 냉각판(K) 및 그 사이에 배치되는 코일(C)층이 각각 도시된다. 또한 다수의 코일층 및 코일 수보다 많은 수의 냉각판(K)을 샌드위치 구조로 구성할 수 있다.

연결피스(A) 각각은 냉각판(K)에 솔더링되며, 연결피스 역시 비자성 스테인리스 스틸로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 연결피스(A)는 냉각판(K)의 모서리를 따라 신장하며, 구체적으로 일차부품(P)의 이동 방향에 위치하는 모서리를 따라 신장하는 것이 바람직하다. 상기 연결피스(A)들에 의해서 냉각판(K)의 냉각 채널들이 냉각 물질을 공급 및 배출할 수 있는 연결 영역(B)에 연결된다. 상기 냉각판(K)들은 냉각판(K)에 대한 수직 방향으로 서로 상하 배치되고 형태는 합동이다. 냉각판(K)의 내부의 각각의 판(K2, K3)에 에칭 혹은 절삭 형성된 냉각 채널들의 형태는 유사하며(즉, 마찬가지로 합동인 것이 바람직함), 모든 코일(C)에 대하여 최대한 원활한 열배출을 보장한다.

두 냉각판(K)의 연결피스(A)들은 서로 평행하게 배치되는데, 공동의 연결 영역(B)이 일차부품(P)의 전면에 형성되도록 배치된다. 이러한 공동의 연결 영역(B)은 각각 두 냉각판(K)의 냉각물질 유입구 및 배출구용 개구 및 분배기 헤드(V)를 고정하기 위한 쓰레드를 포함하는 보링들을 포함한다.

상기 분배기 헤드(V)는 냉각판에 냉각물질을 균일하게 분배한다. 이를 위하여 상기 헤드는 다수의 냉각물질 유출구 및 유입구(V3)를 포함하며, 이 유출구 및 유입구는 대응되는 연결부에 연결피스(A) 부분에서 시일링(R)에 의해 연결된다. 또한 상기 헤드는 보링(V2)을 포함한다. 상기 보링(V2)에는 고정 나사(S1)가 관통 삽입되어 연결피스(A)의 대응되는 쓰레드 보링에 상기 보링(V2)이 나사 고정된다. 이때 각각의 냉각물질 연결부(V3)에는 두 개의 나사(S1)가 측방향으로 배치되어 상기 시일링(R)이 일정하게 접촉 압력에 의해 작용할 수 있도록 한다.

상기 분배기 헤드(V)는 또한 공동의 연결 영역(B)를 수용할 수 있는 리세스(V1)를 포함한다. 이를 통해 상기 분배기 헤드(V)의 장착이 쉬워지는데, 왜냐하면 상기 리세스에 의해서 상기 냉각물질 연결부(V3), 시일링(R), 및 분배기 헤드(V)의 보링(V2)들이 연결 피스(A)의 연결 영역(B)에 대하여 올바른 위치에 위치할 수 있기 때문이다.

또한 상기 분배기 헤드(V)는 상기 리세스(V1), 보링(V2), 및 냉각물질용 개구(V3)에 대하여 서로 다른 두 방향으로 구성될 수 있도록 형성된다. 이에 따라 상기 두 냉각물질 연결부(M)는 용도에 따라 서로 다른 두 방향으로부터 공급될 수 있다.

도 2는 연결피스(A)의 또 다른 바람직한 형태를 도시한다. 상기 냉각판(K)의 두께(냉각판 평면에 대하여 수직 방향의 두께)는 제조 조건에 따라 달라지므로 정확하게 정의되지 않으며 소정의 공차가 발생한다. 이에 따라 상기 연결피스(A)는 리세스(A5)를 포함한다. 상기 리세스의 깊이는 어떠한 경우든 냉각판(K)의 두께를 수용할 정도의 깊이이다. 리세스(A5)는 도 2와 같이 또 다른 연결피스(A)의 대응되는 리세스(A5)가 대향하여 배치되는 경우 냉각판(K)의 두께 중 절반을 수용할 수 있거나, 또는 리세스(A5)는 냉각판(K) 두께 전체를 수용할 수 있다. 따라서, 두 개의 냉각판(K) 사이의 간격은 상기 연결피스(A)의 두께에 의해 매우 정확하게 결정되며, 그 결과 냉각판(K)의 정확한 두께는 일차부품의 외부 측정에 영향을 미치지 않는다. 이러한 일차부품(P)은 일반적으로 이차부품(자석에 의해 극성이 달라지는 자석 트랙)을 따라서 이차부품에 가능한 한 가까이 안내되거나 또는 두 개의 자석 트랙 사이로 안내되기 때문에 이러한 특성은 중요하다.

도 3은 두 개의 냉각판(K) 및 연결피스(A)가 조립되기 이전의 모습을 도시한다. 이하에서는 상기 구성요소들의 몇 가지 세부사항에 대해서 설명한다.

도 3의 두 연결피스(A)는 서로 대응되며 일차부품(P)의 조립을 쉽게 한다는 특징을 갖는다. 우선 눈에 띄는 특징은 각각의 연결피스(A)가 양쪽에 리세스(A5)를 포함함으로써 조립 시 상기한 두 개의 리세스(A5)가 냉각판(K)을 충분히 수용할 공간을 마련하며, 리세스의 두께가 공차 범위의 상한에 있을 때에도 충분한 수용 공간을 마련한다.

원통형의 돌출부(A2)(예를 들어 상응하는 보링에 프레스 가공된 샤프트들)는 두 연결피스(A) 중 하나로부터 돌출되고 다른 하나의 연결피스(A)의 대응되는 리세스(A3, A4)에 삽입된다. 이를 위하여 도시된 실시예에는 보링(A3) 및 슬롯(A4)이 구비된다. 또는, 균일한 제조 공차 유지 목적으로 연결피스(A)의 위치 조정 시 일정한 자유를 유지하기 위하여 두 개의 슬롯이 사용될 수도 있다. 이는 두 개의 연결피스(A)의 위치를 영역(B)에서 서로 조정하여 공동의 연결평면이 생성되도록 할 때 특히 도움이 된다. 이러한 방식으로 우선 나사(S1)들을 분배기 헤드(V)의 고정을 위하여 조일 수 있고, 그에 따라 두 개의 연결피스(A)가 영역(B)에서 분배기 헤드에 인접 배치될 수 있으며, 그 후 연결피스(A)를 서로 연결하기 위하여 나사(S2)들을 조일 수 있다.

상기 연결피스(A) 각각은 네 개의 보링(A6)을 포함하며, 각 보링은 앞뒤로 배치되는 두 개의 보링(A6) 중 하나가 쓰레드를 포함함으로써 두 개의 연결피스(A)가 도 1에 도시된 나사(S2)에 의해 서로 나사 고정될 수 있다. 상기 연결영역(B)의 맞은 편에서 리세스(A5)의 영역에 배치되는 보링(A6)이 고리 형태의 돌출부(A8)에 의해 둘러싸임으로써 상기 연결피스(A)의 간격이 상기 영역에서 조정되며 냉각판(K)을 수용하기 위한 상기 리세스(A5)가 유지된다. 이에 따라 나사(S2)를 조일 때 상기 냉각판(K)이 클림핑되지 않는다.

일차부품(P)을 고정하기 위하여 상기 연결피스(A)는 각각 서로 상하 배치되는 두 개의 보링(A7)을 포함한다. 두 보링은 보링 하나 당 하나의 쓰레드를 포함한다. 이에 따라 상기 일차부품(P)은 고객의 용도에 따라 후면에 나사 너트를 사용할 필요 없이 한쪽에서 나사로 연결될 수 있다. 이에 따라 공간이 좁은 경우에도 일차부품을 쉽게 장착할 수 있다.

또한 상기 연결피스(A)에는 일차부품(P)의 무게를 줄이기 위해 포켓(A1)이 절삭 형성된다.

상기 냉각판(K)에는 상기 연결피스(A)의 맞은 편에 위치하는 모서리에 간격홀더를 수용하는 개구(K1)들이 구비된다. 상기 간격홀더(D) 및 간격홀더의 장착에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.

도 4에는 연결피스(A)를 배치하는 두 가지 서로 다른 실시예가 제시된다. 오른쪽 예시의 경우 상기의 도면들에 해당한다. 두 개의 냉각판(K) 사이에 두 냉각판(K) 중 하나의 상기 연결피스(A)가 배치되고, 두 번째 연결피스(A)는 두 냉각판의 외부 영역에 배치된다. 일차부품(P)의 연결피스(A)를 포함하는 영역이 이차부품의 자석 가까이로 안내되어야 하고 일반적으로 상기 영역은 자석으로부터 돌출되기 때문에 문제가 발생하지 않는다. 냉각물질용 개별 채널들은 아래에서 기술되는 실시예에서보다 더 큰 단면을 가질 수 있고 그에 따라 전류 저항이 더 작을 수 있다.

도 4의 왼쪽 실시예에서 두 냉각판(K)의 두 연결피스(A)는 두 냉각판(K) 사이에 배치된다. 그에 따라 상기 일차부품(P)은 코일(C)들의 영역에서처럼 연결영역(B)에서도 폭이 좁으며, 이는 대부분의 경우 구조적인 장점일 수 있다. 그러나 냉각물질 채널에 대한 더 작은 단면이 제공된다.

도 5를 참조하면 냉각판(D)들 사이에 간격홀더(D)를 장착하는 과정이 도시된다. 상기 간격홀더(D)는 냉각판(K)들의 간격을 압력 및 인장 하중이 존재할 때도 유지해야 한다. 이러한 특수한 간격홀더(D) 덕분에 이 지점의 나사 연결부들이 상기 일차부품(P)으로부터 측방향으로 돌출되는 것이 방지될 수 있다.

냉각판(K)의 개구(K1)는 어떠한 경우든지 냉각판 중 각각 외부에 위치하는 판에서는 원형 형태를 가지며 냉각판(K)의 모서리를 절단함으로써 활꼴(circular segment)이 형성된다. 상기 간격홀더(D)는 기본적인 원통형이며, 그 반지름은 외부에 위치하는 판(K2)에 형성된 원형의 개구들의 반지름에 대응한다.

상기 간격홀더(D)들은 도 5에 도시된 바와 같이 단부(D2)들이 개구(K1)에 삽입될 수 있도록 형성된다. 상기 간격홀더를 90도 회전시키면 간격홀더(D)의 평평한 부분(D1)이 냉각판(K)의 모서리와 동일 평면에 위치하게 되어 상기 간격홀더(D)가 돌출되지 않는다. 이때 상기 평평한 부분(D1)은 상기 외부판(K2)의 개구(K1)의 절단된 활꼴 형태에 대응된다.

또한 상기 개구(K1) 및 상기 간격홀더(D)의 단부(D2)는 90도로 회전되면 상기 냉각판(K)과 간격홀더(D)들 사이에 포지티브 잠금 방식의 연결이 형성되도록 형성된다. 상기 간격홀더(D)들이 이 위치에 고정되면 더 이상 이 위치에서 상기 개구(K1)로부터 빠져나오거나 측방향으로 가압될 수 없다. 이를 위하여, 도시된 바와 같이 하나의 냉각판(K)의 두 판(K2, K3)들의 두 개구(K1)들은 형태가 서로 다르다. 즉, 각각 내부에 위치하는 판(K3)의 개구는 원형이 아닌 좁은 U자 형태를 가진다. 이 형태는 간격홀더(D)의 단부(D2)의 너트에 대응되고 90도 회전된 후 포지티브 잠금 방식의 연결을 형성한다. 이때 너트들은 이때 냉각판(K)의 내부판(K3)의 두께에 상응하는 폭을 가진다.

상기 냉각판(K)에 수직 방향에 대해서도 간격홀더(D)들은 상기 냉각판(K)으로부터 돌출되지 않으며, 간격홀더들이 코일(C)에 근접 배치됨에 따라 자석을 포함하는 이차부품에 이점으로 작용한다.

일차부품(P)의 장착이 종료된 후 내부에 위치하는 코일(C) 주변의 내부 자유공간은 진공 상태에서 열전도성이 좋은 주조용 컴파운드로 주조될 수 있다.

도 6은 최종적으로 180도로 회전된 두 가지 위치에서 상기 분배기 헤드(V)가 상기 연결피스(A) 내지 연결영역(B)에 장착되는 예를 도시한다. 직선형 내지 각형인 냉각물질 연결부(M) 각각 모두에 의해 다양한 실시예에 따른 냉각 구조가 형성될 수 있고, 이에 따라 냉각물질의 공간적 측면에서 높은 유연성이 제공될 수 있다. 상기 분배기 헤드(V) 역시 쉽게 탈착이 가능하기 때문에 느슨해지는 경우 시일링(R)을 교체하는 등 쉽게 수리가 가능하다.

Claims

냉각판(K) 사이에 배치되는 다수의 코일(C)을 포함하고, 각각의 냉각판(K)은 냉각판(K)의 모서리 영역에서 신장하는 연결피스(A)에 연결되는 아이언리스(ironless) 리니어 모터의 일차부품으로서,
상기 냉각판(K)의 연결피스(A)들은 냉각판(K)에 수직 방향으로 서로 상하 배치됨으로써 일차부품(P)의 전면에 냉각판용 공동의 연결 영역(B)이 형성되고, 상기 연결 영역에는 냉각물질용 분배기 헤드(V)가 탈착 가능하게 연결되고,
상기 연결피스(A)들은 단독으로 혹은 대향 배치되는 연결피스(A)의 리세스(A5)의 깊이를 합산하여, 냉각판(K) 중 하나를 수용할 수 있는 깊이를 가지는 리세스(A5)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항에 있어서,
상기 분배기 헤드(V)는 리세스(V1)를 포함하며, 상기 리세스에는 보링(V2)들 및 냉각물질 개구(V3)들이, 분배기 헤드(V)가 서로 다른 두 방향으로 상기 연결피스(A)들에 연결될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항에 있어서,
상기 분배기 헤드(V)는 나사(S1)에 의해 상기 연결피스(A)들의 상기 연결 영역(B)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항에 있어서,
각각의 냉각판(K)은 그에 포함되는 연결피스(A)에 솔더링되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각판(K) 각각은 냉각물질용 통로들을 포함하고 서로 솔더링되는 두 개의 판(K2, K3)으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제5항에 있어서,
각각의 모든 냉각판(K)에서 냉각물질용 채널들은 동일하게 신장하는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항에 있어서,
두 개의 냉각판(K) 사이의 간격은 냉각판(K)의 두 연결피스(A) 중 두 냉각판(K) 사이에 배치되는 연결피스의 두께로 결정되고, 상기 두 연결피스(A) 중 다른 하나는 상기 두 냉각판(K)의 외부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제1항에 있어서,
두 개의 냉각판(K) 사이의 간격은 냉각판(K)의 두 연결피스(A)의 두께로 결정되고, 상기 두 연결피스는 상기 두 개의 냉각판(K) 사이에 서로 인접 배치되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
삭제
제7항 또는 제8항에 있어서,
연결 영역(B)에 대향하는 일차부품의 일측에는 간격홀더(D)가 배치되고, 각각의 간격홀더는 각각 두 개의 냉각판을 연결피스(A)들의 두께에 대응되는 간격으로 유지하는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제10항에 있어서,
상기 간격홀더(D)는 원통형인 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제11항에 있어서,
상기 냉각판(K)에 개구(K1)가 포함되어 상기 간격 홀더(D)가 상기 개구(K1)에 삽입될 수 있고, 원주축을 중심으로 90도 회전되어 잠금될 수 있는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제12항에 있어서,
상기 냉각판(K)의 개구(K1)의 가장자리는 상기 간격홀더(D)의 단부(D2)에서 너트에 맞물림으로써 상기 간격홀더(D) 및 상기 냉각판(K)의 잠금 상태에서 포지티브 잠금 방식으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제13항에 있어서,
냉각판(K) 중 외부에 배치되는 판(K2) 각각은 활꼴 형태의 개구를 포함하고, 내부에 위치하는 판(K3) 각각은 U자 형태의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
제12항에 있어서,
간격홀더(D)의 평평한 부분(D1)은 잠금 상태에서 냉각판(K)들의 모서리와 동일 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는,
일차부품.
극성이 달라지는 자석으로 형성되는 트랙을 포함하는 이차부품 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 일차부품을 포함하는,
리니어 모터.