KR20000001151A

KR20000001151A - 리니어 모터

Info

Publication number: KR20000001151A
Application number: KR1019980021260A
Authority: KR
Inventors: 박경배
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2000-01-15

Abstract

본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로, 종래에는 모터를 구성하는 가동자인 마그네트의 길이를 좌우하게 되는 코어의 극간거리가 길게 되어 마그네트의 길이가 길게 됨으로써 고가인 마그네트의 사용량이 증가되어 제조원가가 상승하는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 코일이 권선된 권선 코일의 양측에 위치하게 되는 코어의 극간 거리를 줄여 누설 자 속의 증가량을 감소시킴과 더불어 마그네트의 길이를 감소시킴으로써 고가인 마그네트의 사용량을 줄여 제작원가를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터

본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로, 특히 코어의 극간거리를 감소시켜 마그네트의 길이를 줄임과 더불어 극간거리의 감소로 인한 자속의 누설을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자속을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.

상기 리니어 모터의 일예로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 내부에 코일이 권선되는 코일권선홈(H)이 형성된 원통형의 외측 코어(10)와 상기 코일권선홈(H)에 권선되는 권선 코일(20)과 원통형으로 형성되어 상기 외측 코어(10)와 소정의 간극을 이루며 상기 외측 코어(10)에 삽입되는 내측 코어(30)로 이루어지는 고정자와, 상기 외측 코어(10)와 내측 코어(30)사이의 간극에 삽입되는 마그네트(40)로 이루어지는 가동자를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선 코일(20)에 전류가 흐르게 되면 그 전류에 의해 권선 코일(20) 주변에 자속이 형성되며 그 자속은 외측 코어(10)와 내측 코어(30)을 따라 폐루프(Closed loop)를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 내,외측 코어(10)(30)에 흐르는 자속과 마그네트(40)에 의해 형성되는 자속에 의한 상호작용력에 의해 마그네트(40)가 축방향으로 직선운동하게 된다.

상기 고정자를 이루는 외측 코어(10)와 내측 코어(30)는 소정의 형상을 갖는 얇은 판인 다수개의 라미네이션 시트(Lamination sheet)가 원통형을 갖도록 방사상으로 적층되어 이루어진다.

상기 외측 코어(10)를 형성하는 라미네이션 시트(1)는 소정의 폭을 갖는 디귿자형으로 형성되어, 그 디귿자 부분은 자속이 흐르는 패스부(Path part)(1a)를 이루게 되며 그 디귿자의 양단은 자극이 형성되는 폴부(Pole part)(1b)를 이루게 된다. 상기 라미네이션 시트(1)의 디극자형으로 형성된 패스부(1a) 및 폴부(1b)에 의해 형성되는 내부는 일측이 개구된 개구홈(1c)을 형성하게 되며, 상기 개구홈(1c)은 다수개의 라미네이션 시트(1)가 원통형으로 적층됨으로 인하여 원통형의 코일권선홈(H)을 형성하게 된다.

상기 내측 코어(30)를 구성하는 라미네이션 시트(3)는 외측 코어 폴부(1b)의 양단부 길이와 상응하는 길이와 일정 폭을 갖는 직선 형태로 형성된다. 상기 외측 코어의 폴부(1b)와 대향되는 위치에 있는 내측 코어 라미네이션 시트 부분은 자극을 형성하는 폴부를 이루게 된다.

상기 권선 코일(20)에 전류가 인가됨에 의해 주변에 발생되는 자속이 외측 코어(10)와 내측 코어(30)를 통해 흐르는 경로는 먼저, 외측 코어(10)의 패스부(1a)와 일측 폴부(1b)를 거쳐 내측 코어(30)로 흐르게 되며, 상기 내측 코어(30)를 통한 자속은 외측 코어(10)의 타측 폴부(1b)를 거쳐 다시 패스부(1a)를 거치는 폐루프를 이루게 된다.

그리고 상기 외측 코어(10)와 내측 코어(30)사이인 간극에 삽입되어 상호작용력에 의해 직선운동하게 되는 가동자인 마그네트(40)는 보통 영구자석이 사용되며, 그 재료비가 고가이므로 길이를 작게 함이 바람직하다. 도 2를 참고로 하여, 상기 영구자석으로 형성되는 마그네트의 길이를 구하는 것은 다음과 같다.

상기 마그네트의 길이(Lm) = 행정거리(stroke)(S) + 극간거리(Lp) + α 이며, 상기 권선 코일(20)이 권선되는 개구홈(1c)의 양측에 위치하게 되는 극간거리(Lp)에 의해 마그네트(40)의 길이가 비례하게 되므로 상기 극간거리(Lp)가 작을수록 마그네트(40)의 길이가 작아지게 된다. 그러나 극간거리(Lp)가 작을수록 누설 자속이 증가하게 될 뿐만 아니라 권선되는 코일의 권선 회수가 작아지게 되어 일정치 이하로 작게 할 수 없다. 그리고 상기 α만큼 마그네트의 길이(Lm)를 크게 하는 것은 모터 작동중 마그네트(40)의 단부가 내외측 코어(10)(30)의 폴부내부에 머물도록 하기 위해서이다.

그러므로, 극간거리(Lm)를 줄여 고가인 마그네트(40)의 길이를 감소시킴으로써 재료비를 절감시킴과 더불어 자속의 누설을 방지하고 코일이 권선되는 공간을 최대한 확보할 수 있도록 하는 것은 중요한 과제이다.

본 발명의 목적은 코어의 극간거리를 줄여 마그네트의 길이를 감소시킴과 더불어 극간거리의 감소로 인한 자속의 누설을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터를 제공함에 있다.

도 1a는 종래 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도,

도 1b는 상기 도 1a의 측면도,

도 2는 종래 리니어 모터에서 마그네트의 길이가 설정되는 상태를 도시한 모터의 반단면도,

도 3은 본 발명의 리니어 모터를 도시한 정단면도,

도 4는 본 발명의 리니어 모터에서 마그네트의 길이가 설정되는 상태를 도시한 모터의 반단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1' ; 외측 코어 라미네이션 시트

1'a ; 라미네이션 시트 패스부 1'b ; 라미네이션 폴부

1'c ; 라미네이션 개구홈 1'd ; 라미네이션 병목부

10 ; 외측 코어 20 ; 권선 코일

30 ; 내측 코어 40' ; 마그네트

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소정의 형상을 갖는 얇은 판인 다수개의 라미네이션 시트가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성된 외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부에 형성된 코일권선홈에 권선되는 권선 코일과, 원통형으로 형성되어 상기 외측 코어와 소정의 간극을 이루며 상기 외측 코어에 삽입되는 내측 코어와, 상기 외측 코어와 내측 코어사이의 간극에 삽입되는 마그네트를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서; 상기 외측 코어를 구성하는 라미네이션 시트는 소정의 폭을 갖는 디귿자 형상의 패스부와, 상기 패스부의 양단에 의해 이루어지는 폴부와, 상기 패스부와 폴부에 의해서 내측에 형성되는 일측이 개구된 개구홈과, 상기 폴부의 일측에 개구홈의 입구측으로 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되어 개구홈의 입구 폭을 감소시키는 병목부를 구비하여 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터가 제공된다.

상기 마그네트의 길이는 상기 병목부사이의 거리와 행정거리의 합으로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터가 제공된다.

상기 병목부는 그 단부가 뾰족한 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 리니어 모터는, 도 3에 도시한 바와 같이, 원통형으로 형성된 외측 코어(10)와, 상기 외측 코어(10)의 내부에 형성된 코일권선홈(H)에 권선되는 권선 코일(20)과, 원통형으로 형성되어 상기 외측 코어(10)와 소정의 간극을 이루며 상기 외측 코어(10)에 삽입되는 내측 코어(30)와, 상기 외측 코어(10)와 내측 코어(30)사이의 간극에 삽입되는 마그네트(40')를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 외측 코어(10)는 소정의 형상을 갖는 얇은 판인 라미네이션 시트(1')가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성되며, 상기 외측 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(1')는 소정의 폭을 갖는 디귿자 형상의 패스부(1'a)와, 상기 패스부(1'a)의 양단에 의해 이루어지는 폴부(1'b)와, 상기 패스부(1'a)와 폴부(1'b)에 의해서 내측에 형성되는 일측이 개구된 개구홈(1'c)과, 상기 폴부(1'b)의 일측에 개구홈(1'c)의 입구측으로 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되어 개구홈(1'c)의 입구 폭을 감소시키는 병목부(1'd)를 구비하여 형성된다. 상기 폴부(1'b)와 병목부(1'd)가 합쳐져 자속이 흐를 때 자극을 이루게 된다.

상기 병목부(1'd)는 그 단부가 뾰족한 형상으로 형성됨이 바람직하며, 상기 병목부(1'd)는 양측의 폴부(1'b)에 각각 서로 대칭적으로 형성된다.

상기 외측 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(1')가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 외측 코어(10)를 형성하게 되며, 적층된 각 라미네이션 시트(1')의 개구홈(1'c)에 의해 코일이 권선되는 코일권선홈(H)을 형성하게 된다. 상기 코일권선홈(H)에 코일이 권선된다.

상기 외측 코어(10)와 내측 코어(30)사이의 간극에 삽입되는 마그네트(40')의 길이는, 도 4에 도시한 바와 같이, 마그네트 길이(Lm) = 행정거리(S) + 병목부의 내측 양단거리(Lp') + α 로 이루어지게 된다.

상기 내측 코어(30)는 종래와 유사한 구조로 형성된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 권선 코일(20)에 전류가 흐르게 되면 그 전류에 의해 권선 코일(20) 주변에 자속이 형성되며 그 자속은 외측 코어(10)와 내측 코어(30)을 따라 폐루프(Closed loop)를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 내,외측 코어(10)(30)에 흐르는 자속과 마그네트(40')에 의해 형성되는 자속에 의한 상호작용력에 의해 마그네트(40')가 축방향으로 직선운동하게 된다.

본 발명은 종래 코일이 권선되는 코일권선홈(H)이 형성되는 외측 코어(10)의 폴부(1'b)사이에 코일권선홈(H)의 입구측,즉 외측 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(1')의 개구홈(1'c) 입구측을 감소시키도록 병목부(1'd)를 형성하게 됨으로써 자극간의 거리를 감소시키게 되므로 마그네트의 길이를 감소시키게 되어 마그네트(40')의 사용량을 줄일 수 있게 된다. 또한 권선 코일(20)에 의해 발생되는 자속이 외측 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트(1')를 흐르는 과정에서 병목부(1'd) 부분에서 쉽게 자기포화현상이 발생하게 되며, 이로 인하여 그 누설자속 증가량이 크지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터는 자극간의 거리를 감소시킴에 의해 마그네트의 길이를 줄이게 되어 고가인 마그네트의 사용량을 감소시키게 됨으로써 제작원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정의 형상을 갖는 얇은 판인 다수개의 라미네이션 시트가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층되어 형성된 외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부에 형성된 코일권선홈에 권선되는 권선 코일과, 원통형으로 형성되어 상기 외측 코어와 소정의 간극을 이루며 상기 외측 코어에 삽입되는 내측 코어와, 상기 외측 코어와 내측 코어사이의 간극에 삽입되는 마그네트를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서; 상기 외측 코어를 구성하는 라미네이션 시트는 소정의 폭을 갖는 디귿자 형상의 패스부와, 상기 패스부의 양단에 의해 이루어지는 폴부와, 상기 패스부와 폴부에 의해서 내측에 형성되는 일측이 개구된 개구홈과, 상기 폴부의 일측에 개구홈의 입구측으로 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되어 개구홈의 입구 폭을 감소시키는 병목부를 구비하여 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터.
제1항에 있어서, 상기 마그네트의 길이는 상기 병목부사이의 거리와 행정거리의 합으로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터.
제1항에 있어서, 상기 병목부는 그 단부가 뾰족한 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터.