KR20010087673A

KR20010087673A - Moving parts of linear motor

Info

Publication number: KR20010087673A
Application number: KR1020000011553A
Authority: KR
Inventors: 송계영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-21
Also published as: KR100332807B1

Abstract

PURPOSE: The mover structure of linear motor is provided to reduce manufacturing cost by reducing using of high price permanent magnet. CONSTITUTION: The linear motor comprises a mover(40) and stators(10,20) with the first core and the second core. The stators(10,20) comprises the first core included a bobbin equipped with a terminal part(52) to connect a winding coil to an external terminal formed at a coil winding part with winding coil and one side of the coil winding part, and the second core combined with the first core keeping specified interval. The mover(40) is installed to be capable of piston movement between the first core and the second core of the stators(10,20). The mover(40) comprises a permanent magnet holder, formed as a specified figure, with multiple permanent magnets(41) and a balance stuff(60), formed by non-permanent magnet, to make total balance where the terminal part(52) is located at.

Description

Movable structure of linear motor {MOVING PARTS OF LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 가동자 구조에 관한 것으로, 특히 고가인 영구자석의 사용량을 감소시킬 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mover structure of a linear motor, and more particularly to a mover structure of a linear motor capable of reducing the amount of expensive permanent magnets used.

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.In general, a linear motor is a planar shape of a magnetic flux of an ordinary motor having a three-dimensional structure, and a flat moving part moves linearly on a plane according to a change in flux formed on a fixed part of a plane. It is to be.

상기 리니어 모터의 일예로, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 원통형으로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다.As an example of the linear motor, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, an outer core 10 having a cylindrical shape and an inner core formed in a cylindrical shape to be inserted into the outer core 10 may be formed. The outer core 10 is configured to include a stator S composed of 20, a winding coil 30 coupled to the inner core 10 or an inner core 20, and a permanent magnet 41. ) And a mover 40 inserted between the inner core 20 so as to be movable.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되며 그 플럭스는 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아, 도 2에 도시한 바와 같이, 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며, 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.In the linear motor as described above, when a current flows in the winding coil 30, a flux is formed around the winding coil 30 by the current flowing in the winding coil 30, and the flux is the outer core 10. And a closed loop along the inner core 20, and by the interaction of the flux formed on the outer core 10 and the inner core 20 with the magnetic flux formed by the permanent magnet 41. As the permanent magnet 41 receives the force in the axial direction, as shown in FIG. 2, the mover 40 moves linearly in the axial direction between the outer core 10 and the inner core 20, and the winding By alternately changing the direction of the current applied to the coil 30, the mover 40 is linear reciprocating motion.

상기 아우터 코어(10)는, 그 일례로 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어지며, 상기 이너 코어(20) 또한 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다.The outer core 10 is, for example, a plurality of lamination sheets 11 formed of a thin plate of a predetermined shape is made of a laminate laminated radially to form a cylindrical shape, the inner core 20 also formed of a thin plate of a predetermined shape A plurality of lamination sheets 21 is composed of a laminate laminated radially to form a cylinder.

상기 가동자(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 영구자석(41) 조각 및 그 복수개의 영구자석(41) 조각이 결합되는 영구자석 홀더(42)를 포함하여 구성된다. 상기 영구자석 홀더(42)는 일정 두께와 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 상기 영구자석(41) 조각은 일정 두께와 소정의 면적을 갖도록 굴곡지게 형성된다. 상기 영구자석(41) 조각은 영구자석 홀더(42)에 일정 간격을 두고 결합되며 그 영구자석(41) 조각의 결합 구조는 전체적인 균형이 이루어지도록 수평과 수직으로 서로 대칭되도록 결합되고 그 영구자석(41) 조각의 수는 모터의 용량에 따라 변할 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, the movable element 40 includes a plurality of pieces of permanent magnets 41 and a permanent magnet holder 42 to which the pieces of pieces of permanent magnets 41 are coupled. The permanent magnet holder 42 is formed in a cylindrical shape having a predetermined thickness and a predetermined length, and the permanent magnet 41 piece is formed to be bent to have a predetermined thickness and a predetermined area. The permanent magnet 41 pieces are coupled to the permanent magnet holder 42 at a predetermined interval, and the coupling structure of the permanent magnet 41 pieces is combined to be symmetrical to each other horizontally and vertically so that the overall balance is achieved and the permanent magnet ( 41) The number of pieces can vary depending on the capacity of the motor.

상기 권선 코일(30)은 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내에 장착되며, 상기 권선 코일(30)에 전류가 인가될 때 그 인가되는 전류에 의한 플럭스가 형성되는 고정자(S)와 전기적인 절연이 이루어져야 된다. 이와 같은 전기적인 절연 뿐만 아니라 제작의 간편성을 위해 절연재료에 의해 환형으로 형성된 보빈(Bobbin)(50)에 코일이 권선된 구조로 이루어진다.The winding coil 30 is mounted in the outer core 10 or the inner core 20 constituting the stator S, and when a current is applied to the winding coil 30, a flux due to the applied current is formed. Electrical stator should be made with the stator (S). In addition to such electrical insulation, a coil is wound around the bobbin 50 formed in an annular shape by an insulating material for simplicity of manufacture.

상기 보빈(50)은 소정의 직경을 갖도록 환형 형상으로 형성된 코일권선부(51)의 내부에 코일이 권선되는 환형 홈이 형성되고 상기 코일권선부(51)의 측부에 외부의 전원 단자와 연결되는 단자부(52)가 형성되어 이루어진다. 상기 권선 코일(30)은 보빈(50)의 환형 홈에 코일이 다층으로 권선되어 이루어지며 그 권선된 코일은 상기 단자부(52)에 연결된다.The bobbin 50 is formed with an annular groove in which a coil is wound in the coil winding part 51 formed in an annular shape to have a predetermined diameter, and is connected to an external power terminal on the side of the coil winding part 51. The terminal portion 52 is formed. The winding coil 30 is formed by winding a coil in multiple layers in an annular groove of the bobbin 50, and the wound coil is connected to the terminal portion 52.

그리고 상기 고정자를 구성하는 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)에 보빈(50)이 결합되는 구조는 상기 보빈의 코일권선부(51)에 이너 코어(20) 또는 아우터 코어(10)를 구성하는 라미네이션 시트가 방사상으로 적층된 형태로 이루어지게 된다. 제시된 도면은 아우터 코어(10)에 권선 코일(30)이 권선된 보빈이 장착되는 구조를 나타낸 것이다. 그리고 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 이너 코어(20)가 삽입되어 결합되고 그 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 가동자가 삽입되며 그 영구자석(41) 조각 중 하나는 단자부가 위치하는 곳에 위치하게 된다.In addition, the structure in which the bobbin 50 is coupled to the inner core 20 or the outer core 10 constituting the stator constitutes the inner core 20 or the outer core 10 at the coil winding 51 of the bobbin. Lamination sheet is made of a radially laminated form. The shown figure shows a structure in which the bobbin wound around the winding coil 30 is mounted on the outer core 10. The inner core 10 is inserted into and coupled to the outer core 10 at predetermined intervals, and a mover is inserted between the outer core 10 and the inner core 20 and one of the pieces of the permanent magnet 41. Is located where the terminal is located.

그러나 상기한 바와 같은 종래 리니어 모터 구조는 권선 코일(30)에 전류가 인가됨에 의해 고정자인 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)에 형성되는 플럭스와 영구자석(41)의 플럭스에 의한 상호 작용에 의해 가동자가 직선 운동하는 과정에서 권선 코일(30)이 권선되는 보빈의 단자부(52)에 플럭스가 흐르지 못하게 되므로 그 보빈의 단자부(52)에 위치하는 고가인 영구자석(41) 조각이 출력을 발생시키게 못하게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional linear motor structure as described above, the interaction between the flux formed in the outer core 10 and the inner core 20, which are stators, and the flux of the permanent magnet 41 by applying a current to the winding coil 30 is performed. Since flux does not flow in the terminal portion 52 of the bobbin to which the winding coil 30 is wound during the linear movement of the mover, an expensive piece of permanent magnet 41 located at the terminal portion 52 of the bobbin outputs the output. There was a problem that prevented it from happening.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 동일한 출력을 발생시킴과 동시에 고가인 영구자석의 사용을 상대적으로 줄일 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 구조를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide an actuator structure of a linear motor that generates the same output and at the same time reduces the use of expensive permanent magnets.

도 1a,1b는 일반적인 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,1A and 1B are a front sectional view and a side view showing an example of a general linear motor,

도 2는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing an operating state of the linear motor;

도 3은 종래 리니어 모터의 가동자 구조를 도시한 사시도,3 is a perspective view showing a mover structure of a conventional linear motor;

도 4a,4b는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,4A, 4B are a front sectional view and a side view of a linear motor provided with a linear motor mover structure of the present invention;

도 5는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조를 도시한 사시도.5 is a perspective view showing the linear motor mover structure of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols on the main parts of drawing

10,20 ; 코어 30 ; 권선코일10,20; Core 30; Winding coil

40 ; 가동자 41 ; 영구자석40; Mover 41; Permanent magnet

42 ; 영구자석 홀더 43 ; 균형부재42; Permanent magnet holder 43; Balance member

50 ; 보빈 51 ; 코일권선부50; Bobbin 51; Coil winding

52 ; 단자부52; Terminal

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 코일이 권선되는 코일권선부 및 그 코일권선부의 일측에 형성되어 권선 코일을 외부의 단자와 연결시키는 단자부가 구비된 보빈을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자와 상기 고정자의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서, 상기 가동자는 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더에 다수개의 영구자석이 결합됨과 아울러 상기 단자부에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재가 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 구조가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the first core comprising a coil winding unit to which the coil is wound and a bobbin having a terminal unit formed at one side of the coil winding unit to connect the winding coil to an external terminal; A linear motor comprising a stator composed of a second core coupled to the first core at predetermined intervals and a mover inserted to enable linear movement between the first and second cores of the stator. Provided is a mover structure of a linear motor, characterized in that a plurality of permanent magnets are coupled to a permanent magnet holder formed in a shape, and a balance member formed of a non-permanent magnet is coupled to achieve an overall balance on a portion located in the terminal portion. .

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the linear motor mover structure of the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 4a, 4b는 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조의 일례가 구비된 리니어 모터의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 코일이 권선되는 코일권선부(51) 및 그 코일권선부(51)의 일측에 형성되어 권선 코일(30)을 외부의 단자와 연결시키는 단자부(52)가 구비된 보빈(50)을 포함하여 구성된 제1 코어와 그 제1 코어와 소정의 간격을 두고 결합되는 제2 코어로 구성되는 고정자(S)와 상기 고정자(S)의 제1,2 코어사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는가동자(40)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 코어와 제2 코어는 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)를 각각 구성하게 되며, 이하에서는 보빈(50)을 포함한 제1 코어가 아우터 코어(10)를 이루고 제2 코어가 이너 코어(20)를 이루는 모터를 일례로 하여 설명한다.4A and 4B illustrate an example of a linear motor provided with an example of the linear motor mover structure of the present invention. Referring to this, first of all, the linear motor includes a coil winding 51 in which a coil is wound and a coil thereof. The first core and the first core formed on one side of the winding portion 51 and including a bobbin 50 having a terminal portion 52 for connecting the winding coil 30 to an external terminal, and a predetermined distance from the first core. It comprises a stator (S) consisting of a second core coupled to the left and the movable part 40 is inserted to enable a linear movement between the first and second cores of the stator (S). The first core and the second core constitute the outer core 10 or the inner core 20, respectively. Hereinafter, the first core including the bobbin 50 forms the outer core 10 and the second core is the inner core. A motor constituting the core 20 will be described as an example.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)는 코일이 권선되는 절연체인 보빈(50)에 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 보빈(50)은 소정의 직경을 갖도록 환형 형상으로 형성된 코일권선부(51)의 내부에 코일이 권선되는 환형 홈이 형성되고 상기 코일권선부(51)의 측부에 외부의 전원 단자와 연결되는 단자부(52)가 형성되어 이루어지며 그 코일권선부(51)의 환형 홈에 코일이 권선된다. 상기 라미네이션 시트(11)는 보빈(50)의 코일권선부(51)를 따라 방사상으로 형성된다.The outer core 10 constituting the stator S is formed of a laminate stacked radially such that a plurality of lamination sheets 11 formed in a thin plate on a bobbin 50, which is an insulator in which coils are wound, have a cylindrical shape. The bobbin 50 is formed with an annular groove in which a coil is wound in the coil winding part 51 formed in an annular shape to have a predetermined diameter, and is connected to an external power terminal on the side of the coil winding part 51. The terminal part 52 is formed, and a coil is wound in the annular groove of the coil winding part 51. The lamination sheet 11 is formed radially along the coil winding 51 of the bobbin 50.

상기 이너 코어(20)는 소정의 형상으로 형성된 박판의 라미네이션 시트(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 구성된다. 상기 이너 코어(20)는 상기 아우터 코어(10)에 소정의 간격을 두고 삽입되어 결합된다.The inner core 20 is composed of a laminate laminated radially so that the lamination sheet 21 of thin plates formed in a predetermined shape has a cylindrical shape. The inner core 20 is inserted into and coupled to the outer core 10 at predetermined intervals.

상기 가동자는, 도 5에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 영구자석 홀더(42)에 다수개의 영구자석(41)이 결합됨과 아울러 상기 단자부(52)에 위치하는 부분에 전체적인 균형을 이루도록 비영구자석으로 형성된 균형부재(60)가 결합되어 이루어진다. 상기 균형부재(60)는 영구자석(41)의 형상과 동일하게 형성되며 그 재료는 플럭스가 통하지 않는 플라스틱 등의 비자성재료 또는 플럭스가 흐르는 강재 등의 자성재료로 형성된다.As shown in FIG. 5, as shown in FIG. 5, a plurality of permanent magnets 41 are coupled to a permanent magnet holder 42 formed in a predetermined shape, and a non-permanent balance is achieved at a part located at the terminal portion 52. The balance member 60 formed of a magnet is combined. The balance member 60 is formed in the same shape as the permanent magnet 41, and the material is formed of a magnetic material such as a nonmagnetic material such as plastic through which flux does not flow or a steel material through which the flux flows.

상기 영구자석 홀더(42)는 일정 두께와 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 상기 영구자석(41) 및 균형부재(60)는 일정 두께와 소정의 면적을 갖도록 굴곡지게 형성된다. 상기 영구자석(41) 및 균형부재(60)는 영구자석 홀더(42)에 일정 간격을 두고 결합되며 그 영구자석(41)의 결합 구조는 전체적인 균형이 이루어지도록 수평과 수직으로 서로 대칭되도록 결합되고 그 영구자석(41)의 수는 모터의 용량에 따라 변할 수 있게 된다.The permanent magnet holder 42 is formed in a cylindrical shape having a predetermined thickness and a predetermined length, and the permanent magnet 41 and the balance member 60 are formed to be bent to have a predetermined thickness and a predetermined area. The permanent magnet 41 and the balance member 60 are coupled to the permanent magnet holder 42 at a predetermined interval and the coupling structure of the permanent magnet 41 is coupled to be symmetrical to each other horizontally and vertically so that the overall balance is achieved. The number of the permanent magnets 41 can vary depending on the capacity of the motor.

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operational effects of the linear motor mover structure of the present invention will be described.

먼저, 전원이 인가되어 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스가 형성되며 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 자속의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.First, when power is applied and current flows in the winding coil 30, flux is formed around the winding coil 30 by the current flowing in the winding coil 30, and the flux is formed in the outer core 10 and the inner core ( The permanent magnet 41 is axially formed by the interaction between the flux flowing through the outer core 10 and the inner core 20 and the magnetic flux formed by the permanent magnet 41 along the 20. When the mover 40 is linearly moved in the axial direction between the outer core 10 and the inner core 20 by receiving a force in the direction, the alternating direction of the current applied to the winding coil 30 alternates. The mover 40 is linearly reciprocated.

상기 과정에서 보빈(50)의 단자부(52)는 절연체로 형성되므로 플럭스가 흐르지 못할 뿐만 아니라 그 단자부(52)에 인접하게 위치한 균형부재(60)가 플럭스를 형성하지 않는 저가인 비영구자석으로 구성되어 출력이 동일하게 발생될 뿐만 아니라 고가인 영구자석(41)의 사용량을 감소시키게 된다. 또한 상기 균형부재(60)가 영구자석(41)의 형태와 같게 형성되므로 가동자의 전체 구조가 균형을 이루게 된다.In the above process, the terminal portion 52 of the bobbin 50 is formed of an insulator, so that flux cannot flow, and the balance member 60 adjacent to the terminal portion 52 is formed of a low-cost non-permanent magnet in which no flux is formed. As a result, the output is generated in the same manner and reduces the amount of expensive permanent magnets 41 used. In addition, since the balance member 60 is formed in the form of the permanent magnet 41, the overall structure of the mover is balanced.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터 가동자 구조는 코일이 권선되는 절연재인 보빈의 단자부에 비영구자석으로 형성되는 균형부재가 위치하게 되어 플럭스가 흐르지 않는 단자부에 영구자석이 위치하게 되는 것을 배제하게 됨으로써 고가인 영구자석의 사용량을 감소시키게 되어 제작 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, in the linear motor mover structure according to the present invention, a balance member formed of a non-permanent magnet is positioned at a terminal portion of a bobbin, which is an insulation material on which a coil is wound, so that a permanent magnet is positioned at a terminal portion where no flux flows. By eliminating this, it is possible to reduce the amount of expensive permanent magnets used, thereby reducing the manufacturing cost.

Claims

The coil is coupled to the first core and the first core configured at a predetermined distance including a coil winding formed on one side of the coil winding and a coil winding formed on one side of the coil winding to connect the winding coil to an external terminal. In a linear motor comprising a stator composed of a second core and a movable member inserted between the stator and the first and second cores of the stator, the movable member includes a plurality of permanent magnets in a permanent magnet holder formed in a predetermined shape. Combined and the mover structure of the linear motor, characterized in that the balance member formed of a non-permanent magnet is combined to achieve an overall balance on the portion located in the terminal portion.

2. The mover structure of a linear motor according to claim 1, wherein the balance member is formed in the same shape as that of the permanent magnet, and the material is formed of a nonmagnetic material through which no flux passes or a magnetic material through which the flux flows.