KR20010026153A - 리니어 모터의 고정자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 본 발명은 영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부를 형성하고 상기 폴부에 연장하여 상기 가동자의 움직임 시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부를 형성하도록 구성하여 모터의 작동 중 고정자내에서 직선 왕복 운동하는 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시킴으로써 모터의 제어를 정확하게 이루어지도록 하여 모터 시스템을 안정적으로 운전할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 고정자 구조{STATOR OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 고정자 구조에 관한 것으로, 특히 모터의 작동시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 구조에 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 일례로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 소정 형상으로 형성된 아우터 코어(10) 및 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되는 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다. 이하에서, 상기 권선 코일(30)이 아우터 코어(10)에 결합된 구성으로 서술한다.

상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 그 라미네이션 시트(11)가 적층되어 형성되는 아우터 코어(10)의 내주면에 상기 권선 코일(30)이 위치하는 개구홈(H)이 형성되고 그 개구홈(H)의 양측이 각각 폴(Pole)부(a)를 이루게 된다.

상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(21)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어진다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10)의 개구홈(H)에 위치하게 된다.

상기 가동자(40)는 복수개의 영구자석 조각으로 이루어지며 상기 영구자석 조각은 원통형으로 형성된 영구자석 프레임(42)에 장착되어 고정자(S)인 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)사이에 삽입된다.

상기 영구자석(41)의 길이는 폴부(a)의 길이와 개구홈(H)의 폭으로 결정되며 상기 영구자석(41)이 고가이므로 영구자석(42)의 사용량을 최소화하기 위하여 상기 개구홈(H)의 폭을 이루는 폴부(a)의 형상이 삼각 형태로 형성되고 그 단부가 극을 이루게 된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 형성되는 플럭스(Flux)가 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)의 라미네이션 시트(11)(21)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)에 흐르는 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자장에 의한 상호작용에 의해 가동자(40)가 축 방향으로 직선 운동하게 된다.

이때, 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)이 직선 왕복 운동하는 거리는, 도 2에 도시한 바와 같이, 폴부(a)의 내측 단부와 외측 단부사이의 거리(L)가 되며 영구자석(41)의 단부가 폴부(a)의 내측 단부와 외측 단부사이를 직선 왕복 운동하게 된다.

그러나 상기 리니어 모터는 영구자석(41)의 단부가 폴부(a)의 외측 단부에 접근하게 될 때 영구자석(41)이 폴부(a)를 벗어나려는 힘이 작용하게 되는데 이와 같은 힘을 리럭턴스 힘(Reluctance Force)이라 하며 그 리럭턴스 힘이 크게 작용하게 되면 리럭턴스 힘에 의해 모터의 제어가 정확하게 이루어지지 않게 되어 시스템의 안정 운전에 심각한 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 작동시 영구자석이 고정자를 벗어나려고 작용하는 리럭턴스 힘을 최소화할 수 있도록 한 리니어 모터의 고정자 구조를 제공함에 있다.

도 1a,1b는 일반적인 리니어 모터의 일례를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 2는 상기 리니어 모터의 가동자의 움직임 상태를 도시한 부분 단면도,

도 3은 상기 리니어 모터의 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 도시한 부분 단면도,

도 4는 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도,

도 5는 본 발명의 리니어 모터의 작동상태를 부분적으로 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 ; 권선 코일 40 ; 가동자

41 ; 영구자석 a ; 폴부

b ; 연장부 S ; 고정자

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부가 형성되고 상기 폴부에 연장되어 상기 가동자의 움직임시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부가 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조의 일례가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 내부에 권선 코일(30)이 삽입되는 아우터 코어(10) 및 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되는 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 고정자 구조를 구성하는 상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(Lamination sheet)(11)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 그 라미네이션 시트(11)가 적층되어 형성되는 아우터 코어(10)의 내주면에 상기 권선 코일(30)이 위치하는 개구홈(H)이 형성되고 그 개구홈(H)의 양측이 각각 폴부(a)를 이루게 된다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10)의 개구홈(H)에 위치하게 되며, 상기 아우터 코어(10)는 개구홈(H)에 위치하는 권선 코일(30)에 전류가 인가되면 그 인가되는 전류에 의해 권선 코일(30)의 주위에 형성되는 플럭스의 패스(Path)를 이루게 되고 상기 폴부(a)는 극을 이루게 된다.

상기 폴부(a)는 개구홈(H)의 폭을 줄이기 위하여 삼각 형태로 형성된다. 그리고 상기 폴부(a)에 소정의 길이로 연장되어 상기 가동자(40)의 움직임시 영구자석(41)에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부(b)가 형성된다. 상기 연장부b(는) 폴부(a)의 외측 단부에 축 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되며 상기 폴부(a)와 연장부(b)의 길이를 합한 길이가 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)의 길이 보다 크게 형성됨이 바람직하다.

상기 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 라미네이션 시트(21)가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되어 이루어지며, 상기 아우터 코어(10)내부에 소정의 간격을 두고 삽입된다.

상기 가동자(40)는 복수개의 영구자석 조각으로 이루어지며 상기 영구자석 조각은 원통형으로 형성된 영구자석 프레임(41)에 장착되어 고정자인 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)사이에 삽입된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 고정자 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 고정자 구조가 구비된 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스가 형성되고 그 플럭스는 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프를 형성하면서 흐르게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 흐르는 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자장의 상호 작용력에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 된다. 또한 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다. 이와 같은 과정에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석(41)의 끝이 폴부(a)의 양끝을 오가며 직선 왕복 운동을 하는 행정 거리(Stroke)를 갖게 되며 이때 폴부(a)에 축 방향으로 연장된 연장부(b)가 형성됨으로써 상기 연장부(b)에 의해 영구자석(41)이 폴부(a)의 끝에 위치하게 될 때 폴부(a)의 끝을 벗어나려고 하는 리럭턴스 힘을 감소시켜 주게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터의 고정자 구조는 모터의 작동 중 고정자인 아우터 코어와 이너 코어사이에서 직선 왕복 운동하는 가동자에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키게 됨으로써 모터의 제어가 정확하게 이루어지게 되어 모터 시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 영구자석을 포함하여 구성되는 가동자가 움직임 가능하도록 삽입됨과 아울러 권선 코일이 삽입되는 고정자에 상기 권선 코일에 전류 인가시 극을 형성하는 폴부가 형성되고 상기 폴부에 연장되어 상기 가동자의 움직임시 영구자석에 작용하는 리럭턴스 힘을 감소시키도록 연장부가 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 고정자 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 연장부는 폴부의 외측 단부에 상기 가동자가 움직이는 축 방향으로 연장 형성됨을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조.