KR20010111101A - 리니어 모터의 코어 적층구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 코어 적층구조에 관한 것으로, 본 발명은 일측이 이중면을 가지며 타측이 단일면을 가지는 박판 형태의 다수개 중첩형 라미네이션 시트가 그 단일면측이 내측에 위치하고 그 이중면측이 외측에 위치하도록 원통 형태로 적층되어 이루어지도록 구성하여 모터의 구동시 적층 코어를 통해 흐르는 플럭스의 패스 면적, 즉 플럭스의 자로 면적을 증가시킴으로 인하여 자기 포화도를 높임으로써 모터의 정격 부하시는 물론 모터의 과부하가 작용하게 될 경우 그 증가되는 플럭스의 흐름을 원활하게 하여 코어 세츄레이션의 발생을 억제함으로써 모터의 효율 및 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 코어 적층구조{CORE STRUCTURE FOR LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로, 특히 플럭스가 흐르는 자로의 면적을 증가시킬 수 있도록 한 리니어 모터의 코어 적층구조에 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 1, 2에 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)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있으며, 제시된 도면에서는 권선 코일이 아우터 코어(10)에 결합된 구조이다.

상기 리니어 모터는 전원이 인가되어 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되어 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 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을받게 되어 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.

상기 아우터 코어(10)는 그 일례로 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 아우터 코어(10)에 권선 코일(30)이 결합될 경우 전기적인 절연 뿐만 아니라 제작의 간편성을 위하여 보빈(Bobbin)(50)이 사용되며 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. 그리고 상기 아우터 코어(10)를 구성하는 박판 형태의 다수개 라미네이션 시트(11)는 보빈의 코일권선부(51)에 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된다.

상기 이너 코어(20)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 마름모꼴 형태의 단일면 박판으로 형성된 다수개의 라미네이션 시트(21)가 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 이와 같은 적층체는 일정 폭을 갖는 원통체로 내경과 외경을 갖도록 형성된다.

상기 가동자(40)는 원통 형태로 형성된 영구자석 홀더(42)에 다수개의 영구자석(41)이 등간격을 이루도록 결합되어 이루어지며 그 가동자(40)는 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입된다.

이와 같은 구조는 모터 구동시 모터에 과부하가 걸리게 되면 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)를 통해 폐 루프를 형성하면서 흐르는 플럭스가 증가하게 되며 이때 플럭스가 흐르는 이너 코어(20)의 자로 면적이 아우터 코어(10)의 자로 면적보다 작아 코어 세츄레이션(Core Saturation)이 발생하게 된다. 이와 같은 코어 세츄레이션을 방지하기 위해서는 이너 코어(20)의 자로, 즉 플럭스가 흐르는 면적을 증가시켜야 되며 그 이너 코어(20)의 면적을 증가시키는 방법으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 이너 코어(20)의 외경(d1)을 증가시키거나 이너 코어(20)의 내경(d2)을 감소시키는 방법이 있으나 이너 코어(20)의 외경(d1)을 증가시키게 될 경우 영구자석(41)의 양이 증가하게 될 뿐만 아니라 아우터 코어(10)의 체적이 증가하게 되어 제작비용이 크게 증가하게 되고 또한 상기 이너 코어(20)의 내경(d2)을 감소시킬 경우 면적을 증가시키는데 한계가 있을 뿐만 아니라 이너 코어(20)를 구성하는 라미네이션 시트(21)의 갯수가 줄어들게 되어 자로의 면적이 감소하게 되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 플럭스가 흐르는 자로의 면적을 증가시킬 수 있도록 한 리니어 모터의 코어 적층구조를 제공함에 있다.

도 1,2는 일반적인 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 3은 상기 리니어 모터를 구성하는 이너 코어의 사시도,

도 4는 상기 리니어 모터를 구성하는 이너 코어의 측면도,

도 5,6은 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조의 일례가 구비된 리니어 모터의 정단면도 및 측면도,

도 7은 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조의 일례를 도시한 사시도,

도 8은 상기 리니어 모터 코어 적층구조를 구성하는 중첩형 라미네이션 시트의 전개도,

도 9는 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조의 다른 실시례를 도시한 사시도,

도 10은 상기 리니어 모터 코어 적층구조를 구성하는 중첩형 라미네이션 시트의 전개도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

61 ; 중첩형 라미네이션 시트 61a,61c ; 제1 면부

61b,61d ; 제2 면부 61e ; 제3 면부

61f ; 제4 면부 a ; 이중면

b ; 단일면

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일측이 이중면을 가지며 타측이 단일면을 가지는 박판 형태의 다수개 중첩형 라미네이션 시트가 그 단일면측이 내측에 위치하고 그 이중면측이 외측에 위치하도록 원통 형태로 적층되어 이루어진것을 특징으로 하는 리니어 모터의 코어 적층구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 5, 6은 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 원통형으로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 그 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 고밀도 적층형 이너 코어(Inner Core)(60)를 포함하여 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)을 포함하도록 구성되어 상기 아우터 코어(10)와 고밀도 적층형 이너 코어(60)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성된다.

상기 아우터 코어(10)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어진다. 상기 아우터 코어(10)는 코일이 권선되는 보빈(50)에 원통 형태를 이루도록 적층되어 구성된다. 상기 보빈(50)은 환형 형상으로 형성되는 코일권선부(51)와 그 코일권선부(51)에 측부에 형성되는 단자부(52)를 구비하여 이루어지며 상기 권선 코일(30)은 보빈(50)의 코일권선부(51)에 코일이 다층으로 권선되어 이루어지며 그 권선된 코일은 상기 단자부(52)에 연결된다. 그리고 상기 아우터 코어(10)를 구성하는 박판 형태의 다수개 라미네이션 시트(11)는 보빈의 코일권선부(51)에 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된다.

상기 고밀도 적층형 이너 코어는, 도 7에 도시한 바와 같이, 일측이 이중면(a)을가지며 타측이 단일면(b)을 가지는 박판 형태의 다수개 중첩형 라미네이션 시트(61)가 그 단일면(b)측이 내측에 위치하고 그 이중면(a)측이 외측에 위치하도록 원통 형태로 적층되어 이루어진다. 상기 중첩형 라미네이션 시트(61)는 소정의 면적을 갖는 제1 면부(61a)와 그 제1 면부(61a)에 이어 그 제1 면부(61a)보다 면적이 큰 제2 면부(61b)가 연장 절접되어 형성된다. 이와 같은 중첩형 라미네이션 시트는(61), 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 면부(61a)와 제2 면부(61b)가 구비된 박판을 절곡 접첩하여 제작하게 된다.

상기 중첩형 라미네이션 시트(61)의 변형예로, 도 9에 도시한 바와 같이, 소정의 면적을 갖는 제1 면부(61c)와 그 제1 면부(61c)의 일측에 이어 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되는 제2 면부(61d)와 상기 제1 면부(61c)의 타측에 그 제1 면부(61c)의 형상과 상응하도록 연장 형성되어 그 제1 면부(61c)에 중첩되는 제3 면부(61e)와 그 제3 면부(61e)의 일측에 연장 형성되어 상기 제2 면부(61d)와 동일 평면을 이루는 제4 면부(61f)로 형성된다. 이와 같은 중첩형 라미네이션 시트(61)는 제1 면부(61c) 및 제2 면부(61d)와 제3 면부(61e) 및 제4 면부(61f)가 구비된 박판을 절곡 절첩하여 제작할 수도 있고 또한 제1 면부(61c)와 제2 면부(61d)로 형성된 박판과 제3 면부(61e)와 제4 면부(61f)가 형성된 박판을 서로 접합하여 제작할 수 있다. 상기 중첩형 라미네이션 시트(61)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 단일면을 이루는 제2 면부(61d)와 제4 면부(61f)가 내측에 위치하고 제1 면부(61c)와 제3 면부(61e)가 외측에 위치하도록 다수개를 원통 형태로 적층하여 고밀도 적층형 이너 코어(60)를 형성하게 된다.

상기 가동자(40)는 원통 형태로 형성된 영구자석 홀더(42)에 다수개의 영구자석(41)이 등간격을 이루도록 결합되어 이루어지며 그 가동자(40)는 상기 아우터 코어(10)와 고밀도 적층형 이너 코어(60)사이에 직선 움직임 가능하도록 삽입된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 코어 적층구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명이 구비된 리니어 모터는 전원이 인가되어 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 고밀도 적층형 이너 코어(60)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 되고, 상기 아우터 코어(10) 및 고밀도 적층형 이너 코어(60)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 고밀도 적층형 이너 코어(60)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 된다.

상기 과정에서 모터에 걸리는 부하가 과부하 상태가 될 경우 플럭스의 양이 증가하게 되며 이때 플럭스가 흐르는 고밀도 적층형 이너 코어(60)의 자로가 증가하게 되어 코어 세츄레이션(Core Saturation)의 발생을 최소화하게 된다.

본 발명을 이루는 고밀도 적층형 이너 코어(60)의 자로 면적이 종래 이너 코어(20)의 자로 면적보다 상대적으로 큰 것을 보다 자세히 설명하면, 먼저 고밀도 적층형 이너 코어(60)와 종래 이너 코어(20)의 외경과 내경이 같은 조건하에서 종래 이너 코어(20)는 그 구성요소인 라미네이션 시트(21)가 단일면으로 형성되어 그 내측 단이 연이어 원통 형태를 이루도록 방사상으로 적층된 상태이므로 그 라미네이션 시트(21)의 외측 단과 단사이에 틈이 발생하게 되어 원통 형태를 이루는 밀도가 낮아지게 된다. 반면 본 발명은 고밀도 적층형 이너 코어(60)를 구성하는 중첩형 라미네이션 시트(61)가 그 내측이 일면으로 형성되고 외측이 이중면으로 형성되어 그 일면이 내측에 위치하고 이중면이 외측에 위치하도록 방사상으로 적층된 상태이므로 그 중첩형 라미네이션 시트(61)의 외측 단과 단사이에 틈새가 없게 되어 밀도가 상대적으로 높게 된다. 따라서 본 발명의 적층 구조는 종래의 적층구조 보다 상대적으로 자로의 면적이 증가하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터의 코어 적층구조는 아우터 코어의 내부에 위치하는 이너 코어의 플럭스 패스, 즉 자로의 면적을 증가시키게 되므로 인하여 자기 포화도를 높이게 되어 모터에 과부하가 작용하게 될 경우 그 증가되는 플럭스의 흐름이 원활하게 됨으로써 코어 세츄레이션의 발생을 억제하게 되어 모터의 효율 및 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 일측이 이중면을 가지며 타측이 단일면을 가지는 박판 형태의 다수개 중첩형 라미네이션 시트가 그 단일면측이 내측에 위치하고 그 이중면측이 외측에 위치하도록 원통 형태로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 코어 적층구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 중첩형 라미네이션 시트는 소정의 면적을 갖는 제1 면부와 그 제1 면부에 이어 그 제1 면부보다 면적이 큰 제2 면부가 연장 절접되어 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 코어 적층구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 중첩형 라미네이션 시트는 소정의 면적을 갖는 제1 면부와 그 제1 면부의 일측에 이어 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되는 제2 면부와 상기 제1 면부의 타측에 그 제1 면부의 형상과 상응하도록 연장 형성되어 그 제1 면적에 중첩되는 제3 면부와 그 제3 면부의 일측에 연장 형성되어 상기 제2 면부와 동일 평면을 이루는 제4 면부로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 모터의 코어 적층구조.