KR20010078092A - 고추력 리니어 모터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

고추력 리니어 모터는 고추력을 발생시키고 자성 부재가 원활하게 이동하도록 자성 부재 (코어) 의 슬롯내에 최소한의 공백 공간을 갖으면서 감겨있는 코일을 구비한다. 고추력 리니어 모터는 축 방향으로 일렬로 형성된 복수의 슬롯을 포함한다. 서로 대응 관계로 축 방향에 대해 교차하여 자성 부재의 양측으로부터 반대 방향으로 연장한다. 복수의 상을 갖는 코일은 자성 부재의 양측상에 각각의 쌍의 슬롯내에 감겨있다. 자성 부재는 각각의 코일의 유효 도체부를 대향하도록 자성 부재의 양측에 축 방향으로 연장한다. 각각의 자계 마그넷은 축 방향으로 자화된 복수의 자극쌍을 갖는다. 고추력 리니어 모터의 제조방법에 따르면, 자성 부재가 회전하는 동안 자성 부재의 양측상에 각각의 쌍의 슬롯내에 코일이 감겨있다.

Description

고추력 리니어 모터 및 그 제조방법{HIGH-THRUST LINEAR MOTOR AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 전기자 코일 및 자계 마그넷이 직선 방향으로 배열되어 있어 전기자 코일에 의해 공급되는 전기적 에너지를 자계 마그넷을 통해 고추력을 갖는 직접 직선적인 운동 에너지로 변환하는 고추력 리니어 모터에 관한 것이다.
자계의 반발력 또는 흡인력을 이용하여 전기 에너지를 직접 직선적인 운동 에너지로 변환하는 리니어 모터가 있다. 이 리니어 모터는, 예를 들어, 코일을 감아서 형성된 전기자 코일 (전자석) 로 이루어진 가동부 및 가이드를 따라 배열된 자계 마그넷을 갖는 고정부 (영구 자석) 를 갖는다. 가동부는 전기자 코일과 자계 마그넷 사이에 작용하는 자계의 반발력 또는 흡인력을 이용하여 고정부로서 작용하는 가이드를 따라 직선으로 이동하게 됨으로써, 전기 에너지를 직선적인 운동 에너지로 변환한다.
상술한 바와 같이 배열된 리니어 모터는 2 개의 서로 다른 형태, 즉, 전기자 권선에 코어가 없는 리니어 모터, 및 전기자 권선에 코어가 있는 리니어 모터를 포함한다.
무철심형 전기자 코일은 권선 코일로만 이루짐으로써, 가동부의 이동 동안 일어나는 자계의 반발의 변이 때문에 가동부의 이동 (코깅) 의 최소한의 변이를 유발한다. 따라서, 무철심형 전기자 권선은 소형 리니어 모터에 통상 사용된다.
철심형 전기자 권선은 코어 (자성 부재) 를 공심형 전기자 권선의 중공부내로 단순히 삽입함으로써 무철심형 리니어 모터의 추력보다 2 내지 3 배 높은 추력을 제공하도록 배열될 수 있다. 따라서, 유철심형 전기자 권선은 고추력 리니어 모터에 통상 사용된다.
많은 수의 코일이 전기자 권선을 형성하는 철심에 형성된 복수의 슬롯에 감겨 있는 리니어 모터가 있고, 전기자 코일의 효과적인 전도체부가 자계에 대향되어 있다. 증가된 수의 코일이 슬롯내에 감겨 있을 수 있기 때문에 이러한 형태의 리니어 모터가 증가된 추력을 제공한다는 것이 공지되어 있다.
달리 설명하면, 1) 유철심형이 사용되고, 2) 슬롯이 전기자의 철심내에 형성되고, 3) 코일이 슬롯내에 다수 감겨 있는 배열을 채택함으로써 고추력을 갖는 리니어 모터를 얻을 수 있다는 것이 공지되어 있다.
다음, 슬롯내에 감겨 있는 코일을 갖는 종래의 유철심형 리니어 모터를 설명한다. 도 1 및 도 2 는 유철심형 선형 코터의 배열을 각각 나타내는 정면도 및 종단면도이다. 유철심형 리니어 모터는 3 상 리니어 모터이고, 도 1 에 도시된 바와 같이 가동부 (1) 및 고정부 (2) 를 갖는다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 가동부 (1) 는 철심 (1a), 및 철심 (1a) 의 상면에 고정된 테이블 (1b) 을 포함한다. 가동부 (1) 는 코일 (C1, C2및 C3) 을 더 포함한다. 철심 (1a) 은 슬롯 (S) 으로 형성되어 있다. 코일 (C1, C2및 C3) 은 미리 감겨있는 코일이고 각각은 2 개의 슬롯 (S) 내로 삽입되고 다른 슬롯 (S) 에 의해 분리된다. 철심 (1a) 및 코일 (C1, C2및 C3) 은 전기자 코일을 형성한다.
미리 감겨있는 코일 (C1, C2및 C3) 이 슬롯 (S) 내로 삽입되는 이유가 조립을 용이하게 한다는 것이다. 코일 (C1, C2및 C3) 이 다음과 같은 순서로 삽입되어 있다. 우선, U 상 코일 (C1), W 상 코일 (C2) 및 V 상 코일 (C3) 이 상술한 순서로 슬롯 (S) 의 각각의 쌍으로 삽입되어 슬롯 (S) 의 가장 깊숙한 부분에 인접하게 놓인다. 그 후, U 상 코일 (C1) 및 W 상 코일 (C2) 상에 놓는 방법으로 V 상 코일 (C3) 이 2 개의 슬롯 (S) 내로 삽입되어 V 상 코일 (C3) 은 슬롯 (S) 의 가장 깊숙한 부분으로 삽입되는 위상과는 전기각에서 서로 다르다. 유사하게도, W 상 코일 (C2) 및 V 상 코일 (C3) 상에 놓는 방법으로 U 상 코일 (C1) 이 2 개의 슬롯 (S) 내로 삽입되어 U 상 코일 (C1) 은 슬롯 (S) 의 가장 깊숙한 부분으로 삽입되는 위상과는 전기각에서 서로 다르다.
한편, 고정부 (2) 는, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 요크 (2a) 및 자계 마그넷 (영구 자석) (2b) 으로부터 형성된다. 요크 (2a) 및 자계 마그넷 (2b) 은 가동부 (1) 에 대향하도록 직선으로 연장되어 설치된다.
코일 (C1, C2및 C3) 이 통전될 때, 전류가 도 3 의 화살표 방향으로 흘러 자속을 발생시킨다. 따라서, 대향하는 코일 (C1, C2및 C3) 과 자계 마그넷 (2b) 사이에 반발력 또는 흡인력이 작용한다. 즉, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 좌측 또는 우측 방향으로 추력이 발생되어 가동부 (1) 를 이동하게 한다.
그런데, 종래 기술에 있어서, 상술한 종래의 구조를 갖는 유철심형 전기자 권선을 갖는 리니어 모터의 크기를 감소시키려 할 때 문제점이 발생한다. 즉,코어의 중량과 비교하여 코일의 권선의 큰 양을 얻을 수 없기 때문에, 유철심형 전기자 권선은 동일한 중량을 갖는 무철심형 전기자에 비해 달성할 수 있는 추력이 낮다. 이는 소형의 유철심형 리니어 모터를 얻는데 장애가 되었다.
또한, 상술한 구조를 갖는 종래의 유철심형 리니어 모터는 코일을 감는 방법 때문에 자계의 상대적 이동이 원활하지 못하다는 문제점을 갖고 있다. 즉, U 상 코일 (C1) 및 W 상 코일 (C2) 을 삽입한 후, V 상 코일 (C3) 을 삽입하여 U 상 코일 (C1) 및 W 상 코일 (C2) 사이의 영역 위에 놓이게 한다. 따라서, 코일 사이에 중첩하는 부위가 생겨, 자계의 원활한 상대적 이동을 못하게 한다.
한편,미리 감겨있는 코일 (C1, C2및 C3) 이 상 (전기각) 변이로 삽입될 때, 도 2 에 도시된 바와 같이, 코일이 코어 (1a) 의 각각의 단부에 슬롯 (S) 내로 감겨있지 않은 공백 공간이 발생하여, 코어 (1a) 상의 코일의 권선량이 감소된다. 따라서, 원하는 고추력을 얻을 수 없다.
본 발명의 목적은 코일의 권선량이 코일의 중량에 비해 증가되어 증가된 고추력을 얻을 수 있고 가동부의 선형 이동이 원활한 고추력 리니어 모터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 코일이 철심의 각각의 단부에 슬롯내에 감겨있지 않은 공백 공간이 없도록 코일이 감기게 하는 고추력 리니어 모터를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
도 1 은 종래의 리니어 모터의 정면도,
도 2 는 종래의 리니어 모터의 종단면도,
도 3 은 종래의 3 상 코일의 구성을 나타내는 도,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 단면도,
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 가동부의 사시도,
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터에 사용되는 자성 부재 (코어) 의 상세도로서, (a) 는 평면도, (b) 는 측면도,
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 가동부의 평면 단면도,
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 3 상 코일과 자계 마그넷 사이의 위치 관계를 나타내는 도,
도 9 는 3 상 코일이 감겨있는 부분의 확대도,
도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 단면도, 및
도 11 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고추력 리니어 모터의 가동부의 평면 단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 가동부 1a, 11 : 코어 (자성 부재)
2, 20 : 고정부 2a, 22 : 요크
2b, 21 : 자계 마그넷 (영구 자석)
12 : 측면 코어 커버부 13 : 상면 코어 커버부
13a, 22a : 그루브 14 : 커버 마운팅 판
15 : 테이블 16 : 냉각 파이프
17 : 냉각 배관 18 : 커플링
19 : 커플링 마운팅 판 30 : 리니어 가이드
31 : 슬라이딩 블록 32 : 레일
40 : 리니어 인코더 41 : 센서 가동부
42 : 리니어 스케일
C1, C2, C3: 코일 F : 추력
M : 수지 몰드 S : 슬롯
T : 공극 Φ: 자속
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 축 방향으로 일렬로 형성된 복수의 슬롯을 갖는 자성 부재를 포함하는 고추력 리니어 모터를 제공한다. 슬롯은 서로 대응 관계로 축 방향에 대해 교차하여 자성 부재의 양 단부로부터 대향 방향으로 연장한다. 코일은 자성 부재의 양 측상에 각각의 한 쌍의 슬롯내에 감겨 있다. 자계 마그넷은 자성 부재의 양 측에 축 방향으로 연장되어 각각의 코일의 유효 도체부 (추력의 생성하게 하는 부분) 에 대향한다. 각각의 자계 마그넷은 축 방향으로 자화된 복수의 자극쌍을 갖는다.
상술한 배열로, 코일이 자성 부재의 양 측상에 형성된 슬롯을 통해 자성 부재의 양 측위에 감겨있을 수 있기 때문에, 코일의 공간 효율 (밀도) 은 증가되어, 종래의 유철심형 리니어 모터의 경우보다 더 높은 고추력을 얻을 수 있다. 따라서, 소형의 유철심형 리니어 모터를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 고추력 리니어 모터는 본질적인 구성 요소로서 상술한 재료를 갖는다. 그런데, 다음과 같은 재료가 구성 요소로서 부가될 수도 있다.
코일이 복수의 상을 갖고 각각의 한 쌍의 인접한 상의 전기각이 상이하도록 자성 부재의 각각의 한 쌍의 슬롯내에 감겨있게 구성될 수도 있다.
상술한 구성으로, 분포 권선형 코일로 얻은 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 고추력 리니어 모터는 자성 부재 및 코일의 유효 도체부를 제외하고 자성 부재 및 코일의 거의 전체를 덮는 커버 부재를 더 포함한다.
상술한 구성으로, 커버 부재는 자성 부재의 거의 전 영역상에 감겨있는 코일을 갖는 전기자를 덮고, 이 커버 부재는 테이블 또는 다른 가동부에 고정되어 있음으로써, 전기자가 테이블 또는 다른 가동부에 직접 접촉하는 것을 방지하고, 전기자가 커버 부재를 통해 테이블 등에 확실히 고정될 수 있다.
또한, 커버 부재가 자성 부재와 코일의 거의 전체를 덮도록 설치된 한 쌍의 커버부로 나뉘어지고, 한 쌍의 커버부와 함께 집적 연결하는 연결 수단이 제공된다.
상술한 구성은 자성 부재 및 코일을 커버 부재에 고정하는 동작을 용이하게 한다.
또한, 커버 부재가 높은 열전도율을 갖는 재료로 형성되어 자성 부재에 접촉하거나 매우 근접하게 설치될 수도 있다.
상술한 구성으로, 연결 수단이 방열기로서 작용함으로써, 코일로부터 발생된 열이 자성 부재에 축적되지 않고 외부로 발산될 수 있다. 따라서, 자성 부재가 가열될 때 발생되는 추력의 감소를 방지할 수 있다. 금속, 예를 들어, 알루미늄이 높은 열전도성을 갖는 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 비자성 부재가 한편의 자성 부재 및 코일과 다른 편의 커버 부재 사이의 공간에 채워질 수도 있다.
상술한 구성으로, 자성 부재, 코일 및 커버 부재는 서로 접촉하여 일체화된다. 따라서, 자성 부재, 코일 및 커버 부재의 결합이 직선으로 이동하거나 정지할 때 변형된다. 따라서, 자성 부재, 코일 및 커버 부재의 결합이 가동부로서 사용하기에 적합하다.
또한, 본 발명은 고추력 리니어 모터의 제조방법을 제공한다. 고추력 리니어 모터 제조방법에 따르면, 축 방향으로 일렬로 형성된 복수의 슬롯을 갖는 자성 부재를 제조한다. 슬롯은 서로 대응 관계로 축 방향으로 교차하여 자성 부재의 양측으로부터 반대 방향으로 연장한다. 그 후, 자성 부재를 회전시키는 동안 자성 부재의 양측상에 각각의 쌍의 슬롯내에 코일을 감는다.
본 발명의 방법에 따르면, 미리 감겨있는 코일이 슬롯내로 삽입되는 종래의 방법과는 달리 코일이 슬롯내에 직접 감겨있다. 따라서, 코일이 슬롯내에 감겨있지 않은 공백 공간이 없다. 따라서, 분배 권선형 코일로 얻는 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다. 즉, 증가된 공간 효율을 갖고 증가된 추력을 제공할 수 있는 고추력 리니어 모터를 제조할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 설명을 통해 분명해진다.
바람직한 실시예의 설명
도 4 내지 도 9 를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고추력 리니어 모터를 설명한다.
(고추력 리니어 모터의 구조)
도 4 는 고추력 리니어 모터의 단면 구조를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 고추력 리니어 모터는 가동부 (10), 고정부 (20), 선형 가이드 (30) 및 리니어 인코더 (40) 를 구비한다. 가동부 (10) 는 선형 가이드 (30) 를 통해 고정부 (20) 에 이동할 수 있도록 연결되어 있어 직선으로 이동할 수 있다.
리니어 인코더 (40) 는 가동부 (10) 의 측부에 고정되어 있는 센서 가동부 (41) 를 갖는다. 리니어 스케일 (42) 은 고정부 (20) 의 측부에 고정되어 있고 연장된다. 리니어 인코더 (40) 는 가동부의 이동 위치를 검출한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 가동부 (10) 는 코일 (C1, C2및 C3) 에 감겨있는 코어 (자성 부재) (11) 를 포함한다. 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 는 유효 도체부 (Cb) (도 9 참조) 를 제외하고 코어 (11) 및 코일 (C1, C2및 C3) 의 거의 전체를 덮는다. 커버 마운팅 판 (연결 수단) (14) 은 코어 (11) 를 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 모두에 고정시킨다. 가동부 (10) 는 운송되는 물제가 위치하는 테이블 (15) 을 더 포함한다.
코어 (11) 는 비어있는 전자 강판의 스택으로 이루어진다.
도 6 의 (a) 및 (b) 는 코어 (11) 의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다. 코어 (11) 는 교차로 형성된 복수의 공극 (티쓰) (T) 및 슬롯 (S) 을 갖는다. 공극 (T) 은 코어 (11) 의 양측으로부터 코어 (11) 의 축의 방향과 교차하는 반대 방향으로 연장한다. 슬롯 (S) 은 인접한 한 쌍의 공극 (T) 사이에 각각 형성된다.
도 5 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 코일 (C1, C2및 C3) 은 3 상 코일, 즉, U 상 코일 (C1), W 상 코일 (C2) 및 V 상 코일 (C3) 로 이루어지고, 코어 (11) 의 양측상의 결합된 쌍의 슬롯 (S) 내에 차례로 감겨있다. 따라서, 이 실시예에 따른 고추력 리니어 모터는 3 상 리니어 모터이다.
U 상 코일 (C1), W 상 코일 (C2) 및 V 상 코일 (C3) 은 각각의 쌍의 인접한 상의 전기각이 상이하도록 상술한 순서로 각각의 슬롯 (S) 내에 감겨있다.
도 5 및 도 7 이 상을 나타내는 문자 (U, W 및 V) 에 부가된 부호 "-" 는 관계있는 상의 코일 권선 방향이 인접한 상과는 반대 방향인 것을 의미한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 코일 (C1, C2및 C3) 각각이 상단 및 하단에 무효 도체부 (Ca) 로 나뉘어지고, 추력의 발생에 기여하지 않으며, 측부의 유효 도체부 (Cb) 가 추력의 발생에 기여한다.
측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 는 알루미늄에 기초한 재료로 형성된 한 쌍의 커버부로 이루어진다. 측면 코어 커버부 (12) 는 단면도에서 나타낸 바와 같이 U 상으로 형성되어, 3 상 전기자 (코어 (11) 및 코일 (C1, C2및 C3)) 의 전방부, 저부, 후방부를 덮는다.
상면 코어 커버부 (13) 는 3 상 전기자의 상부를 덮도록 평판 구성을 갖는다. 상면 코어 커버부 (13) 는 상면의 중앙부에 수직의 그루브 (13a) 를 갖는다. 냉각제를 통과하게 하는 냉각 파이프 (16) 는 그루브 (13a) 에 수용되어 있다.
도 5 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 는 코어 (11) 의 4 개의 코너에 각각의 슬롯 (S) 내로 삽입된 커버 마운팅 판 (연결 수단) (14) 을 통해 서로 고정되어 있다. 즉, 4 개의 커버 마운팅판 (14) 은 멈춤 나사로 하단에서는 측면 코어 커버부 (12) 에 고정되어 있고 상단에서는 상면 코어 커버부 (13) 에 고정되어 있다.
커버 마운팅 판 (14) 은 높은 열전도성을 갖는 알루미늄에 기초한 재료로부터 형성된다.
한편으로는 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 와 다른 한편으로는 3 상 전기자 사이의 공간은 비자성 부재인 에폭시 수지 재료로 채워지고, 수지 몰드 구조 (M) 를 형성한다.
수지 몰드 구조 (M) 는 코일 (C1, C2 및 C3) 의 무효 도체부 (Ca) 를 포함한다. 에폭시 수지 재료를 채우는 것은 측면 코어 커버부 (12), 상면 코어 커버부 (13) 및 3 상 전기자가 서로 밀착한 상태로 일체화되도록 한다.
냉각 파이프 (16) 는 외형이 U 자형으로 형성되어 상면 코어 커버부 (13) 의 상면상에 그루브 (13a) 를 수용한다. 냉각 파이프 (16) 의 양단은 가동부의 축상 단부상에 설치된 커플링 마운팅 판 (19) 을 통해 커플링 (핼프 유니온) (18) 에 연결되어 있다. 커플링 (18) 은 냉각 배관 (17) 에 각각 연결되어 있다.
하나의 냉각 배관 (17) 은 냉각제로서의 냉각 가스를 냉각 파이프 (16) 로 공급한다. 다른 냉각 배관 (17) 은 냉각 파이프 (16) 를 통과하는 냉각 가스를 배출한다. 따라서, 냉각 파이프 (16) 및 냉각 배관 (17) 은 냉각 가스를 순환시킴으로써 3 상 전기자를 냉각하는 열 교환기로서 동작한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 테이블 (15) 은 하면의 중앙부에서 상면 코어 커버부 (13) 의 상면에 연결되어 있고, 또한, 하면의 양측에서 선형 가이드 (30) 의슬라이딩 블록 (31) 에 연결되어 있다. 운송될 물체는 테이블 (15) 의 상면에 고정되어 있다. 리니어 인코더 (40) 의 센서 가동부 (41) 는 센서가 고정부 (20) 를 대향하도록 테이블 (15) 의 일면에 고정되어 있다.
고정부 (20) 는 자계 마그넷 (21) 및 요크 (22) 로 형성된 2 중면 여기 구조를 갖는다.
요크 (22) 는 상면에 형성된 그루브 (22a) 를 갖는다. 그루브 (22a) 는 가동부 (10) 의 3 상 전기자 및 자계 마그넷 (21) 을 수용한다. 따라서, 그루브 (22a) 의 폭은 그 사이의 갭과 함께 3 상 전기자와 자계 마그넷 (21) 의 폭의 합과 동일하다.
선형 가이드 (30) 로 이루어진 한 쌍의 레일 (32) 은 그루브 (22a) 의 양측상에 요크 (22) 의 상면에 고정되어 있다. 또한, 선형 가이드 (30) 의 리니어 스케일 (42) 은 요크 (22) 의 축을 따라 요크 (22) 의 일면에 고정되어 있다. 리니어 스케일 (42) 은 센서 가동부 (41) 의 센서에 대향하는 위치에 고정되어 있다.
자계 마그넷 (21) 은 가동부 (10) 의 3 상 전기자의 코일 (C1, C2및 C3) 의 유효 도체부 (Cb) 에 대향하는 각각의 위치에 요크 (22) 의 축을 따라 요크 (22) 의 그루브 (22a) 의 양 측벽에 고정되어 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 자계 마그넷 (21) 의 상호 대향 극이 동일한 극성을 갖음으로써 축 방향 자속을 형성하도록 자계 마그넷 (21) 은 N 극, S 극, N 극 의 순서로 다극 착화된다. 또한, 자계 마그넷 (21) 의 하나의 자극의 폭은 코어 (11) 의 3 개의 슬롯 (S) 의 폭의 합에 대응한다.
(고추력 리니어 모터의 동작)
다음, 이 실시예에 따른 고추력 선형 코터의 동작을 설명한다.
코일 (C1, C2및 C3) 이 통전될 때 도 8 에 도시된 좌측이 정면인 경우, 전류가 정면을 향하여 교호로 흐름으로써 자속 (Φ) 이 발생한다. 자속 (Φ) 은 N 극의 경우 흡인력이 작용하도록 한다. S 극의 경우, 자속 (Φ) 은 반발력이 작용하도록 한다.
전류는 U 상 코일 (C1), W 상 코일 (C2) 및 V 상 코일 (C3) 을 통해 하나의 자극의 폭 Pm 에 대해 1/3 피치의 불일치로 흐른다. 따라서, 코일 (C1, C2및 C3) 과 자계 마그넷 (21) 사이에 작용하는 반발력 또는 흡인력은 축 방향의 추력 (F) 을 발생시킨다. 따라서, 가동부 (10) 는 도 5 의 좌측으로 이동한다.
추력 (F) 의 벡터의 방향은 수평일 필요는 없고 상방 또는 하방일 수도 있다. 추력 (F) 의 벡터의 방향이 상방 또는 하방일 때, 가동부 (10) 의 이동이 선형 가이드 (30) 에 의해 제한되어 가동부 (10) 가 수평 축 방향으로만 이동할 수 있기 때문에, 가동부 (10) 는 수평으로 또한 축 방향으로 이동한다.
또한, 3 상 전기자가 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 로 덮혀있고 에폭시 수지 재료 등으로 하나의 유닛으로 일체화되기 때문에, 상방 벡터를 갖는 추력 (F) 이 가동부 (1) 상에 작용한다 하더라도, 가동부는 왜곡되지 않고만족스럽게 지속될 수 있다.
가동부 (10) 에 고정되어 있는 센서 가동부 (41) 는 고정부 (20) 의 측벽에 연장하여 고정되어 있는 리니어 스케일 (42) 을 검출함으로써 현재 위치를 검출한다.
이 실시예에 따르면, 슬롯 (S) 이 코어 (11) 의 양측상에 형성되어, 코일 (C1, C2 및 C3) 이 코어 (11) 의 2 개의 측면위에 감겨있을 수 있다. 따라서, 코일 (C1, C2 및 C3) 의 공간 효율 (밀도) 은 증가되고, 종래의 유철심형 리니어 모터의 경우보다 더 높은 추력 (F) 을 얻을 수 있다. 따라서, 소형의 유철심형 선형 코터를 얻을 수 있다.
이 실시예에서, 코어 (11) 의 양측상에 각각의 쌍의 슬롯 (S) 내에 위치한코일 (C1, C2 및 C3) 은 3 상을 갖고, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 각각의 쌍의 인접한 상의 전기각이 상이하도록 감겨있다. 따라서, 분배 권선형 코일로 얻은 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다.
이 실시예에서, 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 는 유효 도체부 (Cb) 를 제외하고 코어 (11) 및 코일 (C1, C2및 C3) 의 거의 전체를 덮는다.
코어 (11) 의 거의 전체 영역상에 감겨있는 코일 (C1, C2및 C3) 을 갖는 3 상 전기자가 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 로 덮힘으로써, 3 상 전기자가 테이블 (15) 또는 다른 가동부에 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있고측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 를 통해 확실히 고정될 수 있다.
또한, 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 가 한 쌍의 분리된 커버부로서 제공되고 한 쌍의 커버부를 일체화하여 연결하는 커버 마운팅 판 (14) 가 제공되기 때문에, 코어 (11) 및 코일 (C1, C2및 C3) 을 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 에 고정하는 동작을 용이하게 실행할 수 있다.
또한, 높은 열전도성을 갖는 알루미늄에 기초한 재료 가 커버 마운팅 판 (14) 의 재료로서 사용되고, 커버 마운팅 판 (14) 은 코어 (11) 에 접촉하여 또는 밀접하게 설치된다. 따라서, 커버 마운팅 판 (14) 은 방열기로서 작용함으로써, 코일 (C1, C2및 C3) 로부터 발생된 열이 코어 (11) 에 축적되지 않고 외부로 발산될 수 있다. 따라서, 코어 (11) 가 가열될 때 발생되는 추력 (F) 의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 한편으로는 코어 (11) 및 코일 (C1, C2및 C3) 과 다른 한편으로는 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 사이의 공간은 수지 몰드 구조 (M) 를 형성하도록 에폭시 수지 재료로 채워짐으로써, 코어 (11), 코일 (C1, C2및 C3), 측면 코어 커버부 (12) 및 상면 코어 커버부 (13) 가 서로 밀착하여 일체화된다. 따라서, 가동부 (10) 가 직선으로 이동하거나 정지할 때 어떠한 구성요소도 분리되지 않는다.
(본 발명의 제 2 실시예)
상술한 실시예에서, 4 개의 커버 마운팅 판 (14) 이 코어 (11) 의 4 개의 코너의 슬롯 (S) 내로 삽입된다. 그런데, 커버 마운팅 판 (14) 의 수가 4 개로 제한될 필요는 없다. 즉, 가동부의 폭이 증가되거나 가동부의 축 방향 길이가 증가될 때 커버 마운팅 판이 코어의 중간부의 슬롯내로 추가적으로 삽입될 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 예로서 도 10 및 도 11 에 도시된 바와 같이, 코어 (101) 의 4 개의 코너의 각각의 슬롯 (S) 내로 삽입된 4 개의 커버 마운팅 판 (14a) 외에도 2 개의 커버 마운팅 판 (14a) 이 코어 (101) 의 중간부의 2 개의 슬롯 (S) 내로 삽입된다.
제 2 실시예에 따르면, 코어 (101) 의 4 개의 코너의 슬롯 (S) 로 삽입된 커버 마운팅 판 (14a) 외에도 코어 (101) 의 중간부의 슬롯 (S) 내로 삽입되기 때문에 측면 코어 커버부 (102) 와 상면 코어 커버부 (103) 의 기계적 강도가 증가될 수 있다. 또한, 코어 (101) 의 중간부로부터 커버 마운팅 판 (14a) 을 통해 열이 발산될 수 있다.
본 발명에 따른 고추력 리니어 모터의 제조방법에서, 코어 (11) 는 복수의 슬롯 (S) 가 서로 대응 관계로 축 방향으로 교차하는 반대방향으로 코어 (11) 의 양측으로부터 연장하도록 축 방향으로 일렬로 형성되도록 제조된다. 그 후, 코어 (11) 는 코일 (C1, C2및 C3) 이 차례로 감겨있다 (도 7 참조). 코일 권선 과정에서, 코어 (11) 이 회전하는 동안 각각의 코일 (C1, C2및 C3) 이 코어 (11) 의 양측상에 한 쌍의 슬롯 (S) 에 감겨있다.
이 실시예에 따르면, 미리 감겨있는 코일이 슬롯내로 삽입되는 종래의 과정과는 달리 코일이 코어의 슬롯에 직접 감겨있다. 따라서, 코일이 슬릇에 감겨있지 않은 공백 공간이 없다.
따라서, 분배 권선형 코일로 얻은 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다. 또한, 공간 효율이 증가되어, 증가된 추력을 얻을 수 있다. 코일 권선 기계를 사용하여 기계적 권선 과정에 의해 코일을 감을 수 있다. 따라서, 전기자의 조립을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 고추력 리니어 모터에서, 슬롯이 자성 부재의 양측상에 형성되고, 코일이 각각의 슬롯을 통해 자성 부재의 양측위에 감겨있다. 따라서, 코일의 공간 효율 (밀도) 가 증가되어, 종래의 유철심형 리니어 모터의 경우보다 더 높은 추력을 얻을 수 있다. 따라서, 소형의 유철심형 리니어 모터를 얻을 수 있다.
또한, 코일은 복수의 상을 갖고 각각의 쌍의 인접한 상의 전기각이 상이하도록 자성 부재의 각각의 쌍의 슬롯에 감겨있다. 따라서, 분배 권선형 코일로 얻은 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다.
또한, 자성 부재의 거의 전체 영역상에 감겨있는 코일을 갖는 전기자는 커버 부재로 덮혀있고, 커버 부재는 테이블 또는 다른 가동부에 고정되어 있다. 따라서, 전기자가 테이블 또는 다른 가동부에 직접 접촉하는 것을 방지하고, 전기자가 커버 부재를 통해 테이블 등에 확실히 고정될 수 있다.
또한, 커버 부재가 한 쌍의 커버부로 나뉘어지고, 한 쌍의 커버부가 접속 수단과 함께 접속되어 일체화된다. 이와 같은 구성으로, 자성 부재 및 코일을 커버 부재에 고정하는 동작을 더욱 용이하게 할 수 있다.
또한, 접속 수단은 높은 열전도성을 갖는 재료로부터 형성되고 자성 부재에 접촉하거나 밀접하게 설치된다. 따라서, 접속 수단이 방열기로서 작용함으로써, 코일로부터 발생된 열이 자성 부재에 축적되지 않고 외부로 발산될 수 있다. 따라서, 자성 부재가 가열될 때 발생하는 추력의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 비자성 부재가 한편으로는 자성 부재 및 코일과 다른 한편으로는 커버 부재 사이에 채워지기 때문에, 자성 부재, 코일 및 커버 부재가 서로 밀착하여 일체화된다. 따라서, 자성 부재, 코일 및 커버 부재의 결합이 직선으로 이동하거나 정지할 때 분해되지 않는다. 따라서, 자성 부재, 코일 및 커버 부재의 조립이 가동부로서 사용하기에 적당하다.
또한, 본 발명의 고추력 리니어 모터 제조방법에 따르면, 자성 부재가 회전하는 동안 자성 부재의 양측상에 각각의 쌍의 슬롯에 코일이 감겨있다. 미리 감겨있는 코일이 슬롯내로 삽입되는 종래의 방법과는 달리 코일이 슬롯내에 직접 감겨있다. 따라서, 코일이 슬롯내에 감겨있지 않은 공백 공간이 없다. 따라서, 분배 권선형 코일로 얻은 것과 동일한 원활한 동작 상태를 얻을 수 있다. 또한, 공간 효율을 증가할 수 있어, 증가된 추력을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 다양한 방법으로 변형될 수 있다.

Claims (8)

  1. 축 방향으로 일렬로 형성된 복수의 슬롯을 갖고, 상기 슬롯은 서로 대응 관계로 축 방향에 대해 교차하여 자성 부재의 양측으로부터 반대 방향으로 연장하는 자성 부재;
    상기 자성 부재의 양측상에 있는 한 쌍의 상기 슬롯내에 각각 감겨있는 코일; 및
    상기 코일의 각각의 유효 도체부에 대향하도록 상기 자성 부재의 양측에 상기 축 방향으로 연장하고, 각각이 상기 축 방향으로 자화된 복수의 자극쌍을 갖는자계 마그넷을 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은 복수의 상을 갖고 있고 각각의 쌍의 인접한 상의 전기각이 상이하도록 상기 자성 부재의 각각의 쌍의 상기 슬롯내에 감겨있는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자성 부재와 상기 코일의 유효 도체부를 제외하고 상기 자성 부재 및 상기 코일의 거의 전체를 덮는 커버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 자성 부재 및 상기 코일의 거의 전체를 덮도록 배치되어 있는 한 쌍의 커버부; 및
    상기 한 쌍의 커버부를 함께 일체적으로 연결하는 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결 수단은 높은 열전도성을 갖는 재료로 형성되고 상기 자성 부재에 접촉하거나 근접하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    한편의 상기 자성 부재 및 상기 코일과 다른 편의 상기 커버 부재 사이의 공간에 채워진 비자성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    한편의 상기 자성 부재 및 상기 코일과 다른 편의 상기 커버 부재 사이의 공간에 채워진 비자성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터.
  8. 상기 축 방향으로 일렬로 형성된 복수의 슬롯을 갖고, 상기 슬롯은 서로 대응 관계로 축 방향에 대해 교차하여 자성 부재의 양측으로부터 반대 방향으로 연장하는 자성 부재를 제조하는 단계; 및
    상기 자성 부재를 회전시키는 동안 상기 자성 부재의 양측상에 있는 각각의 쌍의 상기 슬롯내에 코일을 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고추력 리니어 모터의 제조방법.
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