KR20010077290A - 로터리 리니어 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는, 회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축; 축에 압입 고정되며, 그 몸체의 일단에는 상기 축의 회전운동용 및 직선운동용 자계의 형성을 위한 영구자석이 각각 마련되어 있는 가동자; 가동자의 회전운동용 영구자석에 대향하도록 외부 하우징의 소정 부위에 마련되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 회전운동용 자계를 형성하는 회전운동용 고정자; 및 가동자의 직선운동용 영구자석에 대향하도록 프레임에 고정되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 직선운동용 자계를 형성하는 직선운동용 고정자를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 전동기 내부 시스템에 회전운동을 위한 회전운동부와 직선운동을 위한 직선운동부가 각각 마련되어 있어, 동일축에 의한 회전운동 및 직선운동을 모두 얻을 수 있다. 따라서, 이와 같은 본 발명이 회전운동 및 직선운동이 요구되는 장치(시스템)에 채용될 경우 설치공간의 축소 및 제작 비용의 감축 효과를 얻을 수 있다.

Description

로터리 리니어 전동기{Rotary linear motor}

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 더 상세히는 동일 축에 의해 회전운동 및 직선운동이 모두 가능한 로터리 리니어 전동기(rotary linear motor)에 관한 것이다.

일반적으로, 로터리 유도 전동기는 회전축과, 그 회전축에 결합되어 축과 함께 회전하는 것으로 보통 영구자석 구조체로 된 회전자와, 그 회전자가 회전할 수 있도록 회전자계를 형성해주는 것으로 권선코일 구조체로 된 고정자로 구성되어 있다. 리니어 전동기는 동기 전동기의 1차측 권선코일 및 2차측 권선코일을 축방향으로 전개한 것으로 회전운동을 직선운동으로 변환한 전동기이다.

이상과 같은 로터리 유도 전동기 및 리니어 전동기는 각각 회전운동과 직선운동만을 하는 것으로서, 회전운동과 직선운동이 모두 필요한 장치(설비)에 있어서는 그 2가지 전동기를 모두 채용하거나, 2개의 로터리 유도 전동기를 이용할 경우, 일측 로터리 유도 전동기의 회전운동을 직선운동으로 변환해주는 별도의 장치요소가 수반되어야 한다. 특히, 동일축에 의해 회전운동과 직선운동이 모두 요구될 경우, 상기와 같은 로터리 유도 전동기와 리니어 전동기를 이용하여 요구사항을 충족시키기에는 여러 가지 기술적인 어려움이 따른다.

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 동일 축에 의해 회전운동과 직선운동을 모두 얻을 수 있는 로터리 리니어 전동기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101...축 102...가동자

103...회전운동용 영구자석 104...직선운동용 영구자석

105...직선운동용 고정자 106...외부 하우징

107...프레임 108...슬리브 베어링

109...스러스트 베어링 103y,104y...영구자석 지지요크

104c...회전운동용 고정자 코일 104s...회전운동용 고정자 코어

105c...직선운동용 고정자 코일 105s...직선운동용 고정자 코어

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는,

회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축;

상기 축에 압입 고정되며, 그 몸체의 일단에는 상기 축의 회전운동용 및 직선운동용 자계의 형성을 위한 영구자석이 각각 마련되어 있는 가동자;

상기 가동자의 회전운동용 영구자석에 대향하도록 외부 하우징의 소정 부위에 마련되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 회전운동용 자계를 형성하는 회전운동용 고정자; 및

상기 가동자의 직선운동용 영구자석에 대향하도록 프레임에 고정되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 직선운동용 자계를 형성하는 직선운동용 고정자를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 축과 외부 하우징 사이에는 상기 축을 지지하는 한편 축의 회전운동 및 직선운동을 원활하게 하기 위한 베어링 수단이 더 마련된다. 여기서, 이 베어링 수단은 축에 슬라이딩 접촉가능하게 설치되는 슬리브 (sleeve) 베어링과 그 슬리브 베어링의 외측에 결합되는 스러스트(thrust) 베어링의 결합 구조체로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 반단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기(100)는 회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축(101)과, 그 축(101)에 압입 고정되며, 그 몸체의 일단에는 상기 축(101)의 회전운동용 자계 및 직선운동용 자계의 형성을 위한 회전운동용 영구자석(103) 및 직선운동용 영구자석(104)이 각각 마련되어 있는 가동자 (102)와, 그 가동자(102)의 회전운동용 영구자석(103)에 대향하도록 외부 하우징(106)의 소정 부위에 마련되며, 인가된 전류에 의해 상기 가동자(102)의 회전운동용 자계를 형성하는 것으로 회전운동용 고정자 코어(104s)와 회전운동용 고정자 코일(104c)로 구성된 회전운동용 고정자(104) 및 상기 가동자(102)의 직선운동용 영구자석(104)에 대향하도록 프레임(107)에 고정되며, 인가된 전류에 의해 가동자 (102)의 직선운동용 자계를 형성하는 것으로 직선운동용 고정자 코어(105s)와 직선운동용 고정자 코일(105c)로 구성된 직선운동용 고정자(105)를 구비한다. 그리고, 바람직하게는 상기 축(101)과 외부 하우징(106) 사이에는 상기 축(101)을 지지하는 한편 축(101)의 회전운동 및 직선운동을 원활하게 하기 위한 베어링 수단이 더 마련된다. 여기서, 이 베어링 수단은 축(101)에 슬라이딩 접촉가능하게 설치되는 슬리브 베어링(108)과 그 슬리브 베어링(108)의 외측에 결합되는 스러스트 베어링 (109)의 결합 구조체로 구성된다. 또한, 상기 직선운동용 영구자석(104)은 축(101)에 대해 반경방향으로 착자된, 링 형태의 구조를 갖는다. 그리고, 상기 직선운동용 고정자 코일(105c)은 원통형의 솔레노이드(solenoid) 형태로 직선운동용 고정자 코어(105s)에 권선된다. 또한, 상기 회전운동용 고정자 코일(104c)은 일반적인 회전기의 권선처럼 분포권선 또는 집중권선 방식으로 권선될 수 있다. 도 1에서 참조 부호 103y 및 104y는 회전운동용 영구자석(103) 및 직선운동용 영구자석(104)을 각각 지지하는 지지요크를 나타낸다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

먼저, 축(101)을 회전운동시키고자 할 경우, 직선운동용 고정자 코일(105c)로의 전원 인가는 차단하고, 회전운동용 고정자 코일(104c)에만 전원을 인가하게 된다. 그러면, 회전운동용 고장자 코일(104c)에 의해 형성되는 회전자계와 가동자 (102)의 회전운동용 영구자석(103)에 의해 형성된 자계와의 상호 작용력에 의해 가동자(102)가 회전하게 된다. 그에 따라 가동자(102)와 결합되어 있는 축(101)도 회전하게 된다. 또한, 축(101)을 직선운동시키고자 할 경우, 위의 경우와는 반대로 상기 회전운동용 고장자 코일(104c)로의 전원 인가는 차단하고, 직선운동용 고정자코일(105c)에만 전원을 인가하게 된다. 그러면, 직선운동용 고정자 코일(105c)에 의해 자계가 형성되고, 그에 따라 직선운동용 고정자 코어(105s)는 전자석화에 따른 자성을 띠게 된다. 따라서, 직선운동용 고정자 코어(105s)에 의한 자계와 직선운동용 영구자석(104)에 의한 자계와의 상호 작용에 의해 가동자(102)는 도면상에서 상부 혹은 하부로 이동하게 된다. 이때, 직선운동용 고정자 코일(105c)에 플러스(+), 마이너스(-) 방향으로 교번하는 펄스형의 전압을 인가하면, 직선운동용 고정자 코어(105s)의 양 자극부는 그에 상응하여 극성이 교번으로 바뀌게 되며, 그에 따라 직선운동용 영구자석(104)은 그 극성변화에 따라 상,하로 움직이게 된다. 그리고, 그에 따라 가동자(102) 및 축(101)도 동시에 상,하로 움직여 결국 축(101)이왕복 직선운동을 수행하게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 로터리 리니어 전동기는 전동기 내부 시스템에 회전운동을 위한 회전운동부와 직선운동을 위한 직선운동부가 각각 마련되어 있어, 동일축에 의한 회전운동 및 직선운동을 모두 얻을 수 있다. 따라서,이와 같은 본 발명이 회전운동 및 직선운동이 요구되는 장치(예컨대, 보링 머신, 와이어링 머신 등)에 채용될 경우, 설치 공간의 축소 및 제작 비용의 감축 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 회전운동 및 왕복 직선운동을 수행하는 축;

   상기 축에 압입 고정되며, 그 몸체의 일단에는 상기 축의 회전운동용 및 직선운동용 자계의 형성을 위한 영구자석이 각각 마련되어 있는 가동자;

   상기 가동자의 회전운동용 영구자석에 대향하도록 외부 하우징의 소정 부위에 마련되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 회전운동용 자계를 형성하는 회전운동용 고정자; 및

   상기 가동자의 직선운동용 영구자석에 대향하도록 프레임에 고정되며, 인가된 전류에 의해 가동자의 직선운동용 자계를 형성하는 직선운동용 고정자를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 리니어 전동기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 축과 외부 하우징 사이에는 상기 축을 지지하는 한편 축의 회전운동 및 직선운동을 원활하게 하기 위한 베어링 수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 로터리 리니어 전동기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 베어링 수단은 축에 슬라이딩 접촉가능하게 설치되는 슬리브 베어링과 그 슬리브 베어링의 외측에 결합되는 스러스트 베어링의 결합 구조체로 구성되는것을 특징으로 하는 로터리 리니어 전동기.