KR20030039532A - Linear motor equiped with cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각시스템을 구비한 리니어모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 제조과정에서 불량률을 최소화함과 동시에 리니어모터 구동시 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있어 리니어모터의 성능을 증진시킬 수 있도록 한 냉각시스템을 구비한 리니어모터에 관한 것이다.The present invention relates to a linear motor having a cooling system, and more particularly, to minimize the failure rate in the manufacturing process of the linear motor having a cooling system and to effectively cool the heat generated when driving the linear motor. The present invention relates to a linear motor having a cooling system capable of improving the performance of the.
근래에 들어 각종 자동화 기기를 포함하여 각종 기기 제품에 리니어모터 냉각장치의 필요성이 대두되면서 상기 리니어모터에 대한 많은 기술이 공지되어 있다.Recently, as the necessity of a linear motor cooling device has emerged in various appliance products including various automated appliances, many technologies for the linear motor are known.
일반적으로 리니어모터는 고정자와 가동자로 구성된다. 도 1에 일반적인 리니어모터를 나타내었으며, 도 2에 상기 리니어모터의 A-A 단면도를 나타내었다. 도시된 바와 같이 리니어모터는 백 아이언(12)의 내측 대향면으로 N극과 S극이 순차적으로 배열된 다수개의 영구자석(11)이 형성된 고정자(1)와; 상기 고정자(1)에 삽입되는 다수개의 코일유닛(21)을 갖는 프레임(22)으로 이루어진 가동자(2)로 구성된다. 상기 코일유닛(21)은 자성체 또는 비자성체인 코어에 다수턴의 코일이 권취된 상태로 구성되며, 통상적으로 코일유닛(21)을 보호하기 위하여 에폭시 수지 등으로 몰딩처리를 하게 된다.In general, linear motors consist of a stator and a mover. A general linear motor is shown in FIG. 1, and an A-A cross-sectional view of the linear motor is shown in FIG. 2. As shown, the linear motor includes a stator 1 having a plurality of permanent magnets 11 sequentially arranged with the north pole and the south pole on the inner side of the back iron 12; It consists of a mover (2) consisting of a frame (22) having a plurality of coil units (21) inserted into the stator (1). The coil unit 21 is configured in a state in which a coil of a plurality of turns is wound around a core which is a magnetic material or a nonmagnetic material, and is usually molded by epoxy resin or the like to protect the coil unit 21.
이와 같은 구성의 리니어모터는 코일유닛(21)에 전류가 인가되면 코일유닛을 구성하는 코일과 코어에 자계가 발생하게 되며, 이때 코일유닛에 발생하는 자계와 영구자석(11)과의 추력으로 가동자(2)가 이동하게 되어 선형의 운동을 얻을 수 있게 된다.When a current is applied to the coil unit 21, the linear motor having such a configuration generates a magnetic field in the coil and the core constituting the coil unit. In this case, the linear motor operates by the thrust of the magnetic field generated in the coil unit and the permanent magnet 11. The ruler 2 is moved to obtain a linear motion.
상기와 같이 선형 운동을 얻기 위해 코일유닛(21)에 전류를 인가하게 되면 비교적 높은 열이 발생하게 된다. 이때 발생하는 열은 고정자(1) 또는 가동자(2)에서 발생하는 자계의 특성을 변화시키게 되고, 이로 인하여 리니어모터의 정밀한 제어를 어렵게 만드는 단점이 있다.As described above, when a current is applied to the coil unit 21 to obtain linear motion, relatively high heat is generated. At this time, the generated heat changes the characteristics of the magnetic field generated in the stator 1 or the mover 2, thereby making it difficult to precisely control the linear motor.
그에 따라 상기 리니어모터의 냉각을 유도하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가동자(2)의 프레임(22)의 길이방향으로 공기공급공(221)을 형성하고, 상기 공기공급공(221)으로 공급되는 공기가 코일유닛(21)으로 이송될 수 있도록 다수개의 통기공(222)을 형성하였다. 그러나 통기공(222)을 통과해 나온 공기의 일부는 코일유닛(21)으로 이송되지만 일부는 외부로 그대로 배출됨에 따라 그 충분한 효과를 얻지 못하고 있는 실정이다.Accordingly, in order to induce cooling of the linear motor, as shown in FIG. 2, an air supply hole 221 is formed in the longitudinal direction of the frame 22 of the mover 2, and the air supply hole 221 is formed. A plurality of vents 222 were formed to allow the air supplied to the coil unit 21 to be transferred to the coil unit 21. However, a part of the air passing through the vent hole 222 is transferred to the coil unit 21, but part of the air is not discharged to the outside as it is not a sufficient effect.
한편, 리니어모터의 성능은 코일유닛(21)과 영구자석(11) 사이의 간격에 직접적인 영향을 받고 있다. 통상적으로 아주 작은 간격을 유지하도록 설계가 되며, 그에 따라 가동자(2)의 프레임(22)에 형성된 통기공(222) 또한 코일유닛(21)에서 수mm 떨어진 거리에서 가공이 된다. 이때 이와 같은 조건에서 가공된 상태에서 코일유닛(21)의 보호를 위한 몰딩처리를 하게 되는데, 몰딩시 통기공(222)이 막혀 불량률이 높을 뿐만 아니라 불량률을 낮추기 위해 리니어모터의 제작 및 품질관리에 많은 시간과 노력이 필요로 하는 단점이 있다.On the other hand, the performance of the linear motor is directly affected by the distance between the coil unit 21 and the permanent magnet (11). Typically designed to maintain a very small gap, the vent hole 222 formed in the frame 22 of the mover 2 is also processed at a distance of a few mm from the coil unit 21. At this time, the molding process for the protection of the coil unit 21 is processed in such a condition. In the molding, the aeration hole 222 is blocked so that not only the defect rate is high but also the production and quality control of the linear motor is reduced. It is a disadvantage that requires a lot of time and effort.
이에 본 발명은 상기한 종래 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 제조과정에서 불량률을 최소화함과 동시에 리니어모터에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있어 리니어모터의 성능을 증진시킬 수 있도록 한 냉각시스템을 구비한 리니어모터를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is provided with a cooling system that can effectively cool the heat generated from the linear motor at the same time to minimize the failure rate in the manufacturing process of the linear motor having the conventional cooling system described above to improve the performance of the linear motor. The purpose is to provide a linear motor.
도 1은 일반적인 리니어모터를 도시한 도면.1 is a view showing a general linear motor.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 단면도.3 is a cross-sectional view of a linear motor having a cooling system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 적용된 냉매유도핀의 일 실시예를 도시한 도면.4 is a view showing an embodiment of a refrigerant guide pin applied to FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 단면도.5 is a cross-sectional view of a linear motor with a cooling system according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
3 : 냉매유도핀3: refrigerant guide pin
31 : 고정수단 32 : 유도공31: fixing means 32: guide hole
33 : 배출구 34 : 절곡부33: outlet 34: bent portion
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은The present invention to achieve the above object
백 아이언의 내측 대향면으로 N극과 S극이 순차적으로 배열된 다수개의 영구자석이 형성된 고정자와; 상기 고정자에 삽입되는 다수개의 코일유닛과, 내부 길이방향으로 공기공급공이 형성되고, 상기 공기공급공으로 공급되는 공기가 코일유닛으로 이송될 수 있도록 다수개의 통기공이 형성된 프레임을 포함하는 가동자로 구성된 리니어모터에 있어서,A stator having a plurality of permanent magnets in which N poles and S poles are sequentially arranged on the inner side of the back iron; A linear member including a plurality of coil units inserted into the stator and an air supply hole formed in an inner longitudinal direction, and a frame including a plurality of vent holes formed so that air supplied to the air supply holes can be transferred to the coil unit In the motor,
상기 프레임에 공기공급공으로 공급되는 공기를 내부 유도공을 통해 코일유닛으로 유도하기 위한 냉매유도핀이 형성됨을 특징으로 하는 냉각시스템을 구비한 리니어모터를 제공함으로서 달성할 수 있다.It can be achieved by providing a linear motor having a cooling system, characterized in that the refrigerant guide pin is formed to guide the air supplied to the frame air supply hole to the coil unit through the internal induction hole.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the present invention, but is provided to aid the understanding of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 리니어모터는 백 아이언(12)의 내측 대향면으로 다수개의 영구자석(11)이 형성된 고정자(1)와; 상기 고정자(1)에 삽입되는 다수개의 코일유닛(21)과 프레임(22)으로 이루어진 가동자(2)로 구성된다.Figure 3 is a cross-sectional view of a linear motor having a cooling system according to an embodiment of the present invention, as shown in the linear motor is a plurality of permanent magnets 11 to the inner facing surface of the back iron 12 A stator 1 formed thereon; It consists of a mover (2) consisting of a plurality of coil units (21) and a frame (22) inserted into the stator (1).
상기 가동자(2)는 프레임(22) 내부 길이방향으로 송풍기(도시하지 않음)에서 공급되는 공기를 이송하기 위한 공기공급공(221)이 형성되고, 상기 공기공급공(221)으로 공급되는 공기가 코일유닛(21)으로 이송될 수 있도록통기공(222)이 형성된다. 이때 본 발명에 따르면 상기 프레임(22)에는 공기공급공(221)으로 공급되는 공기를 내부 유도공(32)을 통해 코일유닛(21)으로 유도할 수 있도록 냉매유도핀(3)이 형성된다.The mover 2 is formed with an air supply hole 221 for conveying air supplied from a blower (not shown) in the longitudinal direction inside the frame 22, and the air supplied to the air supply hole 221. Vent holes 222 are formed so that the coil unit 21 can be transferred to the coil unit 21. At this time, according to the present invention, a coolant guide pin 3 is formed in the frame 22 to guide the air supplied to the air supply hole 221 to the coil unit 21 through the inner guide hole 32.
도 4는 도 3에 적용된 냉매유도핀의 일실시예를 도시한 도면으로서, 도 3을 참조하여 설명하면, 도시된 바와 같이 냉매유도핀(3)은 내부에 공기를 포함한 냉매가 통과할 수 있도록 유도공(32)이 형성되고, 상단에는 프레임(22)에 고정될 수 있도록 고정수단(31)이 구비되며, 하부에는 냉매의 흐름을 변화시키기 위한 절곡부(34)가 형성되며, 하단에는 공기가 배출되는 배출구(33)가 형성된다.FIG. 4 is a view illustrating an embodiment of a refrigerant induction pin applied to FIG. 3. Referring to FIG. 3, the refrigerant induction pin 3 may allow a refrigerant including air therein to pass therethrough. Induction hole 32 is formed, the fixing means 31 is provided at the top to be fixed to the frame 22, the lower portion is formed with a bent portion 34 for changing the flow of the refrigerant, the lower air A discharge port 33 to be discharged is formed.
이때, 상기 냉매유도핀(3)은 일정한 각도로 절곡된 절곡부(34)를 가짐으로서 공기공급공(221)으로 공급되는 공기를 내부의 유도공(32)을 통해 정확하게 코일유닛(21)으로 이송할 수 있으며, 따라서 상기 코일유닛(21)에 전류가 인가될 때 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다. 특히 종래 외부로 그대로 배출되는 공기량을 없애고 이를 활용함으로서 냉각효율을 증진시킬 수 있게 된다.At this time, the coolant induction pin (3) has a bent portion (34) bent at a predetermined angle to accurately transfer the air supplied to the air supply hole 221 to the coil unit 21 through the induction hole 32 therein Therefore, it is possible to effectively cool the heat generated when the current is applied to the coil unit 21. In particular, it is possible to improve the cooling efficiency by removing the amount of air discharged as it is conventionally outside.
이때, 보다 냉각효율을 높이기 위하여 상기 냉매유도핀(3) 하단에 형성된 배출구(33)가 상부 일측에서 하부로 경사지도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배출구(33)를 경사지게 형성한 다음 이 배출구(33)가 코일유닛(21)을 향하도록 할 경우 공기를 포함하는 냉매가 배출구(33)를 통과하여 코일유닛(21) 전체에 분산됨으로서 냉각효율을 높일 수 있게 된다.At this time, in order to further increase the cooling efficiency, it is preferable to form the outlet 33 formed at the lower end of the coolant guide pin 3 so as to be inclined downward from the upper side. When the outlet 33 is formed to be inclined as described above, and the outlet 33 is directed toward the coil unit 21, the refrigerant containing air passes through the outlet 33 and is dispersed in the entire coil unit 21, thereby cooling. Efficiency can be increased.
상기 냉매유도핀(3)을 프레임(22)에 형성하기 위해서는 다양한 방법을 적용할 수 있으며, 일예로 도시된 바와 같이 상기 냉매유도핀(3) 상단에 형성된 고정수단(31)을 억지끼움이 가능하도록 걸이부를 형성한 다음 이를 통기공(222)을 통해 공기공급공(221)까지 밀어 넣으면 냉매유도핀(3)을 프레임(22)에 고정할 수 있다. 또 다른 방법으로는 냉매유도핀(3)을 프레임(22)에서 탈착이 가능하도록 통기공(222)과 냉매유도핀(3)에 각각 나선(도면에 도시하지 않음)을 형성하여 나사결합시켜 고정할 수도 있다. 이와 같이 나사결합이 가능하도록 할 경우 냉매유도핀(3)의 자유로운 교체가 가능하다는 이점이 있다.Various methods may be applied to form the coolant guide pin 3 on the frame 22, and as shown in the example, the fixing means 31 formed on the top of the coolant guide pin 3 may be clamped. After forming the hook portion so as to push it to the air supply hole 221 through the vent hole 222 can be fixed to the refrigerant guide pin (3) to the frame (22). In another method, a screw (not shown) is formed in the vent hole 222 and the refrigerant guide pin 3 so as to be detachable from the frame 22, and then screwed together to fix the refrigerant guide pin 3. You may. Thus, when the screw coupling is possible, there is an advantage that the free replacement of the refrigerant guide pin 3 is possible.
상술한 냉매유도핀(3)은 기존 사용되던 리니어모터나 새로 제작되는 리니어모터에 적용될 수 있다. 즉, 제조된 리니어모터의 통기공(222)에 상기와 같은 구조를 갖는 냉매유도핀(3)을 삽입함으로서 본 발명에 따른 냉각시스템을 구비한 리니어모터가 완성된다. 이때, 고정수단(31)에 의해 냉매유도핀(3)은 외부로 이탈되지 않으며, 절곡부(34)의 시작점과 그 각도는 적용하고자 하는 리니어모터에 따라 자유롭게 변화시킬 수 있다.The above-described refrigerant guide pin 3 may be applied to a linear motor or a newly manufactured linear motor. That is, by inserting the refrigerant guide pin (3) having the structure as described above in the vent hole 222 of the manufactured linear motor is completed a linear motor having a cooling system according to the present invention. At this time, the refrigerant guide pin (3) is not separated to the outside by the fixing means 31, the starting point and the angle of the bent portion 34 can be freely changed according to the linear motor to be applied.
특히, 상기 냉매유도핀(3)은 리니어모터를 제조한 다음 삽입하여 형성할 수 있으므로 코일유닛(21)을 보호하기 위해 몰딩처리시 통기공(222)이 막혀 발생하는 불량률을 낮출 수 있다는 이점이 있다. 즉, 몰딩처리시 통기공(222)이 막혀도 냉매유도핀(3)을 삽입하여 막힘을 제거할 수 있으므로 몰딩작업을 제약 없이 시행할 수 있을 뿐만 아니라 불량 발생율을 낮출 수 있게 되는 것이다.In particular, since the refrigerant induction pin (3) can be formed by manufacturing and inserting the linear motor, there is an advantage that the defect rate caused by blockage of the ventilation holes 222 during the molding process to protect the coil unit 21 can be reduced. have. That is, even if the vent hole 222 is blocked during the molding process, it is possible to remove the blockage by inserting the refrigerant induction pin (3), so that the molding operation can be carried out without restriction and the defect occurrence rate can be lowered.
또한 상기 냉매유도핀(3)을 사용함으로서 공기공급공(221)과 통기공(222)은 코일유닛(21)에서 다소 떨어진 거리에 형성하여도 냉각효율에 큰 변화를 받지 않게 된다. 따라서 통기공(222)을 코일유닛(21)에 다소 떨어진 거리에 형성할 경우 몰딩처리시 통기공(222)이 막히는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 즉, 리니어모터의 제작 및 품질관리에 많은 시간과 노력을 들이지 않아도 되는 장점이 있다.In addition, by using the coolant guide pin 3, the air supply hole 221 and the vent hole 222 are formed at a distance far from the coil unit 21, so that the cooling efficiency is not significantly changed. Therefore, when the vent hole 222 is formed at a distance farther away from the coil unit 21, it is possible to effectively suppress the phenomenon that the vent hole 222 is blocked during the molding process. In other words, the production and quality control of the linear motor does not require much time and effort.
상기한 냉각유도핀을 사용할 경우 공기공급공(221)으로 공급되는 공기를 포함한 냉매를 정확히 코일유닛(21)으로 이송할 수 있게 되며, 따라서 냉각효율을 극대화시킬 수 있어 리니어모터의 정밀한 제어를 가능하게 한다.When the cooling guide pin is used, the refrigerant including the air supplied to the air supply hole 221 can be precisely transferred to the coil unit 21, and thus, the cooling efficiency can be maximized, thus enabling precise control of the linear motor. Let's do it.
이때 냉각유도핀의 형상은 다양한 형태로 변형이 가능하며, 도시된 도면에 한정되지는 않는다. 예를 들면 도면에 도시하지는 않았으나 절곡부(34)를 S 형태로 변화시킬 경우 코일유닛(21)의 냉각뿐만 아니라 코일유닛(21)에 대향하고 있는 마그네트 부분도 추가적으로 냉각할 수 있다는 이점이 있다.At this time, the shape of the cooling induction fins may be modified in various forms, and is not limited to the illustrated drawings. For example, although not shown in the drawing, when the bent portion 34 is changed to an S shape, the magnet portion facing the coil unit 21 as well as the cooling of the coil unit 21 may be additionally cooled.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 단면도로서 도시된 바와 같이, 코일유닛(21)에 대향하는 영구자석(11)의 상단이 R형태의 곡면형상을 갖도록 할 경우 공기를 포함한 냉매의 흐름을 원활히 할 수 있게 된다. 또한 도면에 도시하지는 않았으나 상기 영구자석(11)의 상단이 C형태의 곡면형상을 갖도록 할 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 코일유닛(21)과 영구자석(11) 사이가 좁아 냉매유도핀(3)에 의해서도 충분한 공간이 나오지 않거나 열 유체 해석상 코일유닛(21)으로 분사되는 냉매가 좁은 입구로 인해 흐름이 원활하지 못하게 되는데, 이를 보완하고 냉매의 흐름을 원활하게 하기 위해 영구자석(11)의 상단이 R 또는 C 형태의 곡면형상을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이로 인해 냉각효율을 보다 증진시킬 수 있게 된다.5 is a cross-sectional view of a linear motor having a cooling system according to another embodiment of the present invention, such that the upper end of the permanent magnet 11 facing the coil unit 21 has a curved shape of the R-shape. In this case, it is possible to smoothly flow the refrigerant including air. In addition, although not shown in the figure, the same effect can be obtained when the upper end of the permanent magnet 11 has a C-shaped curved shape. That is, since the space between the coil unit 21 and the permanent magnet 11 is narrow, sufficient space does not come out even by the refrigerant guide pin 3 or the refrigerant injected into the coil unit 21 in thermal fluid analysis does not flow smoothly due to the narrow inlet. In order to compensate for this and to smooth the flow of the refrigerant, it is preferable that the upper end of the permanent magnet 11 has a curved shape of R or C shape. This makes it possible to further improve the cooling efficiency.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래 냉각시스템을 구비한 리니어모터의 제조과정에서 불량률을 최소화함과 동시에 리니어모터에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있어 리니어모터의 성능을 증진시킬 수 있도록 한 냉각시스템을 구비한 리니어모터를 제공하는 유용한 발명이다.As described above, the present invention minimizes the defect rate in the manufacturing process of the linear motor having the conventional cooling system and at the same time effectively cools the heat generated from the linear motor, thereby improving the performance of the linear motor. It is a useful invention to provide a linear motor having a.
상기에서 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the examples shown in the accompanying drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art may understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the claims.
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