KR20030040568A - 도어시스템 - Google Patents

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KR20030040568A
KR20030040568A KR10-2003-7006079A KR20037006079A KR20030040568A KR 20030040568 A KR20030040568 A KR 20030040568A KR 20037006079 A KR20037006079 A KR 20037006079A KR 20030040568 A KR20030040568 A KR 20030040568A
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야마모토고키
김홍중
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

리니어모터를 사용하는 도어시스템은 도어(5)가 이동가능하게 매달리는 도어행거(2), 도어를 개폐시키는 추력을 발생시키는 리니어모터 및 상기 모터에 의하여 발생된 추력을 도어에 전달하는, 비자성물질로 만들어진 링크기구(6)를 포함한다. 상기 리니어모터는 무버러너(590)로서 작용하는 전기자(530) 및 자성을 갖는 고정자(560)를 포함한다. 상기 전기자는 제1극성의 자극(510) 및 제2극성의 또 다른 자극(520)을 포함하는 적어도 하나의 제1대향부 및 제2대향부를 가진다. 상기 고정자는 상기 제1대향부 및 상기 제2대향부를 통하여 위치된다.

Description

도어시스템 {DOOR SYSTEM}
종래의 도어시스템에서는, 도어가 로터리모터에 의하여 구동된다. 하지만, 이러한 종래의 도어시스템은 회전동작을 선형동작으로 전환시키는 기구, 감속기어 및 벨트를 포함하는 여타의 구성요소가 필요하고, 시스템구조가 복잡하여, 소형화가 어렵다. 예를 들어, JP-A-10-139325호 및 JP-A-8-275493호에 도어시스템이 개시되어 있고, 이들 각각은 도어를 구동시키기 위하여 로터리모터 대신에 리니어모터가 사용된다. 리니어모터는 유도전동기 또는 자기모터 중의 하나일 수 있다. 도어를 직접 구동시키기 위하여 개/폐방향으로 추력을 발생시키는 각각의 도어행거에 리니어모터가 포함된 도어시스템은, 로터리모터를 이용하는 어떠한 도어시스템에서도 볼 수 있는 회전동작을 선형동작으로 전환시키는 기구나 감속기어를 가지고 있지 않다. 따라서, 도어시스템은 소모성 구성요소 및 윤활(lubrication)이 필요한 부분이 거의 없는 신뢰성있고 컴팩트한 구성을 가진다.
그러나, 이미 제안된 도어시스템에 사용된 리니어모터는 약간의 문제점을 가지고 있다. 그 구조상 기본적으로 제1면과 제2면 사이에 넓은 자기공극을 포함하는 유도전동기는 그 출력전력이 입력보다 작은 문제점을 가지고 있다. 일반적으로 전자석과 영구자석이 될 U자형상의 철심을 포함하고 있는 리니어 자기모터는 각각의 철심주위에 코일이 감겨야 하기 때문에, 제조시에 시간과 비용이 많이 소모된다. 또는, 그 사이에 공극을 가지고 있는 자극면과 대향하는 영구자석을 갖는 모터는 또한 자극판의 자극톱니들 사이의 갭을 통과하는 자속으로부터의 전체 누설량이 크기 때문에 입력에 대하여 출력전력이 낮은 문제점을 가진다.
본 발명은 도어시스템, 특히 리니어모터를 사용하기 적절한 도어시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리니어모터 도어시스템의 구성을 나타내는 길이방향 단면도;
도 2는 리니어모터 도어시스템의 구성을 나타내는 개략도;
도 3은 도 1에 도시된 리니어모터의 구성을 나타내는 사시도;
도 4는 도 1에 도시된 리니어모터유닛의 구성을 나타내는 사시도;
도 5는 도 4에 도시된 리니어모터의 길이방향 단면도;
도 6은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 리니어모터유닛의 길이방향 단면도이다.
본 발명의 목적은 구조가 간단하고 제조가 용이하며 입력에 대하여 높은 출력전력을 얻을 수 있는 도어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특성에 따르면, 도어시스템은 도어가 이동가능하게 매달리는 도어행거, 도어를 개폐시키는 추력을 발생시키는 전동기 및 상기 모터에 의하여 발생된 추력을 도어에 전달하는, 비자성물질로 만들어진 링크기구를 포함한다. 상기 리니어모터는 무버러너(mover runner)로서 작용하는 전기자 및 자성을 갖는 고정자를 포함하고, 상기 전기자는 제1극성의 자극 및 제2극성의 또 다른 자극을 포함하는 적어도 하나의 제1대향부 및 제2대향부를 갖고, 상기 고정자는 상기 제1대향부 및 상기 제2대향부에 걸쳐 위치되는 것이 바람직하다. 무버러너로서 작용하는 전기자 및 자성을 갖는 고정자를 포함하는 리니어모터는 그 이동방향 및 수직방향에서의 무버러너의 상대위치들이 전기자 및 고정자의 상호작용에 의하여 유지되도록 조성되는 것이 더욱 바람직하다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예가 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도어행거(2)에 매달려 있는 도어(5)를 개폐하는 도어시스템은 분리가능하게 장착된 리니어모터유닛(1), 리니어모터의 추력을 도어행거(2)에 전달하기 위하여 리니어모터(도 3에 도시됨)의 무버러너(590)(도 4에 도시됨)를 연결시키기 위한 비자성금속 또는 수지로 만들어진 링크기구(6), 리니어모터유닛(1)에 내장되어 있는 리니어모터, 도어행거(2)상에 회전가능하게 장착되어 가이드레일(4)을 따라 도어유닛을 이동가능하게 유지하는 롤러(3) 및 모터유닛(1) 및 기타 구성요소에 전원을 공급하는 인버터를 포함하는 전원공급/구동제어유닛(9)을 포함한다.
가이드레일(4)은 롤러(3) 뿐만 아니라 리니어베어링(도시되지 않음)과 결합될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 리니어모터유닛(1)은 도 4에 도시된 리니어모터, 리니어모터의 무버러너(590)를 이동가능하게 지지하고 도 4에 도시된 고정자(560)를 단단하게 지지하며 주위환경의 이물질로부터 리니어모터를 보호하는 케이스(620)을 포함한다. 상기 케이스에는 도어의 이동거리를 확보하기 위하여 길이방향으로 충분한 길이를 가지고 무버러너(590)에 링크기구를 연결시키기 위한 개구부(7)가 제공된다. 이러한 방식으로, 도어(5)가 개폐되도록 작동될 수 있다.
도어를 개폐하기 위한 구동전기모터인 리니어모터는 간단한 구조를 가지고 있는 리니어 동기식 모터이고, 종래의 리니어모터보다 제조가 용이하고 누설자속이 적기 때문에 입력에 대한 출력성능을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 리니어모터 도어시스템에 사용하는 리니어모터의 구성을 나타내며, 참조부호(510)는 자극을 나타내고, 참조부호(511a)는 자극(510)의 상부 자극톱니를 나타내고, 참조부호(512b)는 자극(510)의 하부 자극톱니를 나타내고, 참조부호(520)는 또 다른 자극을 나타내고, 참조부호(521b)는 자극(520)의 하부 자극톱니를 나타내고, 참조부호(522a)는 자극(520)의 상부 자극톱니를 나타내고, 참조부호(530)는 전기자를 나타내고; 참조부호(540)는 전기자코일을 나타내고; 참조부호(550)는 전기자철심을 나타내고, 참조부호(560)는 고정자를 나타내고, 참조부호(570)는 영구자석을 나타내고, 참조부호(580)는 자극(510)의 상부 자극톱니(511a)와 자극(520)의 하부 자극톱니(521b) 사이의 갭( 또는 자극(510)의 하부 자극톱니(512b)와 자극(520)의 상부 자극톱니(522a) 사이의 갭)을 나타내고, 참조부호(Ps)는 상부자극면의 인접한 자극톱니의 중심들 사이의 극피치를 나타낸다. 전기자(530)는 자극(510, 520)이 바닥부재의 양쪽에 제공되도록 구성되어, 위쪽으로 개방된 U자형 단면을 갖는 세장의 전기자철심(550)을 형성하고, 코일(540)은 길이방향을 따라 전기자철심(550) 주위에 감긴다. 따라서, 전기자(530)는 2개의 자극(510, 520)을 가진다.
또한, 자극(510)은 자극(520)을 향하여 돌출하는 상부 자극톱니들(511a), 하부 자극톱니들(512b) 등등을 가진다. 자극(520)은 자극(510)을 향하여 돌출하는 하부 자극톱니들(521b), 상부 자극톱니들(522a) 등등을 가진다. 따라서, 자극(510)의 돌출 자극톱니는 (2n-1)번째 자극톱니(여기서, n = 1, 2, 3,...)가 상부레벨에 있고, (2n)번째 자극톱니(여기서, n = 1, 2, 3,...)가 하부레벨에 있도록 상부 및 하부의 2가지 레벨의 교번배열로 연장한다.
자극(510)과 반대로, 자극(520)의 돌출 자극톱니는 (2n-1)번째 자극톱니(여기서, n = 1, 2, 3,...)가 하부레벨에 있고, (2n)번째 자극톱니(여기서, n = 1, 2, 3,...)가 하부레벨에 있도록 상부 및 하부의 2가지 레벨의 교번배열로 연장한다. 여기서, 자극(510, 520)의 상부 자극톱니는 전체적으로 상부 자극면으로 형성되고, 하부 자극톱니는 전체적으로 하부 자극면으로 형성된다. 상기 구조는 서로 대향하는 자극(510)과 자극(520)의 자극톱니가 상부 및 하부 2가지의 자극면을 갖는다고 말할 수 있다.
여기서, 제1상부 및 하부자극톱니(511a, 521b)는 제1대향부로 형성되고, 제2하부 및 상부자극톱니(512b, 522a)는 제2대향부로 형성된다. 따라서, 전기자 구조는 (2n-1)번째 자극톱니는 제1대향부의 것이고 (2n)번째 자극톱니는 제2대향부의것이라고 할 수 있다.
또한, 각 대향부의 상부 자극톱니와 하부 자극톱니 사이에서 사전설정된 거리를 갖는 갭(580) 및 갭(580)내에 배열된 자성을 갖는 고정자가 제공됨에 따라, 고정자가 제1대향부 및 제2대향부를 통하여 위치되는 구조를 얻을 수 있다.
상기 배열에 따르면, 전기자유닛은 리니어모터의 대향부의 상부 자극톱니와 하부 자극톱니 사이의 갭을 통하여 상부 자극톱니와 하부 자극톱니 사이에서 위쪽 및 아래쪽으로 교대로 자속이 통과하고, 상기 전기자(530)가 무버러너로서 갭을 통하여 상대적으로 이동하도록 구성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 리니어모터 도어시스템의 구동유닛과 같은 리니어모터유닛(1)를 예시하고 있는 도 4를 참조하면, 비자성 금속 또는 수지로 만들어지고 또한, 리니어모터유닛(1)의 하우징인 케이스(620)는 무버러너(590), 고정자(560), 고정자부착기구(600a, 600b), 무버러너 안내레일(610a, 610b) 및 롤러(630a, 630b)(도 5에 도시됨)를 덮고 있다. 케이스(620)는 주위환경으로부터 이물질이 구동유닛의 내부공간에 들어가서 영구자석에 부착되어 모터 작동시에 불리한 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 무버러너(590)는 비자성 금속 또는 수지로 만들어진 링크베이스(8)가 전기자(530)에 분리가능하게 부착되도록 구성된다. 무버러너(590)는 도어(5) 및 길이방향으로 이동하도록 무버러너(590)에 부착된 롤러(630a, 630b)의 길이방향 이동거리를 보장하기에 충분한 길이를 갖도록 케이스(620)상에 설치된 무버러너 안내레일(610a, 610b)로 구성되는 무버러너 지지기구에 의하여 지지된다. 링크베이스(8)에 연결된 링크기구(6)는 링크기구(6)가케이스(620)의 길이방향으로 이동할 수 있도록 형성된 케이스(620)의 개구부(7)를 통하여 도어행거(2)에 연결된다. 고정자(560)는 그것의 길이방향 양 끝단부에서 고정자 부착기구(600a, 600b)에 의하여 케이스(620)에 분리가능하게 고정된다.
도 6은 도 4 및 도 5에도시된 리니어모터유닛(1)의 대안적인 실시예이다. 도 6에서, 리니어모터유닛(1)은 도 5에 도시된 구조가 시계방향으로 90°만큼 회전되도록 구성된다.
도 4에는 단지 하나의 리니어모터유닛(1)이 도시되었지만, 이러한 유닛을 복수개 배열하여, 다상(multi-phase) 리니어모터가 구성될 수 있다. 복수의 리니어모터유닛(1)이 배열되는 경우에, 이들은 직렬 또는 병렬 중의 어느 하나로 배열될 수 있다.
고정자(560)는 영구자석으로 한정되는 것이 아니라, 강자성체가 볼록면 및 오목면의 구조로 제공되는 자기 릴럭턴스의 변화에 따라, 릴럭턴스형 리니어모터일 수도 있다.
그것의 양쪽면에 볼록한 자극톱니가 제공된 평면 강자성체로 이루어진 고정자를 이용하면, 전기자의 대향부에서 고정자와 자극들간의 자기 릴럭턴스가 전기자의 진행방향에서 변화한다. 달리 말하면, 전기자의 대향부에서 고정자의 볼록한 자극톱니와 자극들간의 자기 릴럭턴스가 전기자의 대향부에서 강자성체의 평면부와 자극들간의 자기 릴럭턴스보다 작다. 자기 릴럭턴스의 이러한 차이를 이용하면, 가동러너를 얻을 수 있다. 강자성 물질로 볼록한 자극톱니를 만들고 영구자석으로 평면부를 제공하는 복합형 고정자를 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에 사용된 리니어모터는 그 위에 전기자 코일이 제공되는 철심부 및 별도의 라미네이트된 강철판으로 만들어진 영구자석으로 고정자를 유지하도록 대향부를 갖는 자극부를 각각 준비하고, 이를 조립하여 만들어질 수 있다. 리니어모터는 도어시스템에 용이하게 부착되거나 분리될 수 있도록 또 다른 특징을 가진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구조가 간단하고, 제조가 용이하며, 자극의 자극톱니들 사이의 갭을 통과하는 누설자속이 적기 때문에 입력에 대하여 높은 출력을 얻을 수 있는 도어시스템을 제공할 수 있다. 본 발명은 그것의 가장 간단한 실시예중의 일부를 참조하여 설명 및 기술되었지만, 당업자들은 청구항에 요구된 바와 같은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다양한 수정이 가능하며, 본 발명이 다양한 분야의 리니어모터 도어시스템에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 아코디언 도어시스템에도 적용할 수 있다. 상술된 본 발명의 바람직한 실시예에서는 전기자가 무버러너로 배열되고 영구자석이 고정자로 배열되었다. 하지만, 영구자석이 무버러너로 배열되고 전기자가 고정자로 배열될 수도 있다.
본 발명은 카(car) 및 카를 구동시키기 위한 구동유닛을 갖는 엘레베이터시스템에도 적용할 수 있으며, 여기서 카는 그 입구/출구용으로 상술된 도어시스템중의 하나를 구비하고 있다.
본 발명에 따르면, 구조가 간단하고, 제조가 용이하며, 모터입력에 비하여 높은 출력을 얻을 수 있는 도어시스템이 제공된다.

Claims (11)

  1. 도어가 이동가능하게 매달리는 도어행거;
    상기 도어를 개폐시키는 추력을 발생시키는 리니어모터;
    상기 리니어모터에 의하여 발생된 추력을 상기 도어에 전달하기 위하여 비자성물질로 만들어진 링크기구를 포함하는 도어시스템으로서,
    상기 리니어모터는,
    무버러너(mover runner)로서 작용하는 전기자; 및
    자성을 갖는 고정자를 포함하고,
    상기 전기자는 제1극성의 자극 및 제2극성의 또 다른 자극을 포함하는 하나이상의 제1대향부 및 제2대향부를 갖고, 상기 고정자는 상기 제1대향부 및 상기 제2대향부를 통하여 위치되는 것을 특징으로 하는 도어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리니어모터는 전기자의 무버러너 및 자성을 갖는 고정자를 포함하고,
    상기 리니어모터는 그것의 이동방향 및 수직방향에서 상기 무버러너의 상대위치들이 상기 전기자와 상기 고정자의 상호작용에 의하여 유지되도록 조성되는 것을 특징으로 하는 도어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는 상기 도어의 이동거리를 확보하도록 충분한 길이로 연장하고, 길이방향으로 이동할 수 있도록 무버러너지지기구에 의하여 지지되는 상기 무버러너는 상기 링크기구를 통하여 상기 도어에 이동가능하고 분리가능하게 연결됨에 따라, 상기 무버러너가 상기 도어를 개폐시키도록 이동하는 것을 특징으로 하는 도어시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리니어모터는 상기 리니어모터 도어시스템에 분리가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 도어시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무버러너는, 비자성물질로 만들어지고 상기 무버러너가 상기 링크기구에 의하여 상기 도어에 연결되고 상기 길이방향으로의 상기 도어를 위한 이동거리를 확보할 수 있도록 개구부를 가지고 있는 케이스에 의하여 덮여지고, 상기 고정자는 그 길이방향의 양끝단부에서 케이스에 고정되고, 상기 무버러너가 무버러너지지기구에 의하여 지지됨에 따라 분리가능한 리니어모터유닛을 조성하도록 상기 리니어모터 및 상기 케이스가 통합되는 것을 특징으로 하는 도어시스템.
  6. 카(car), 상기 카를 위한 구동유닛 및 제1항에 정의된 바와 같은 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템.
  7. 카, 상기 카를 위한 구동유닛 및 제2항에 정의된 바와 같은 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템.
  8. 카, 상기 카를 위한 구동유닛 및 제3항에 정의된 바와 같은 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템.
  9. 카, 상기 카를 위한 구동유닛 및 제4항에 정의된 바와 같은 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템.
  10. 카, 상기 카를 위한 구동유닛 및 제5항에 정의된 바와 같은 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템.
  11. 카, 상기 카를 위한 구동유닛 및 상기 카를 위한 도어시스템을 가지고 있는 엘레베이터시스템으로서,
    상기 도어시스템은,
    도어가 이동가능하게 매달리는 도어행거;
    상기 도어를 개폐시키는 추력을 발생시키는 리니어모터;
    상기 리니어모터에 의하여 발생된 추력을 상기 도어에 전달하기 위하여 비자성물질로 만들어진 링크기구를 포함하고,
    상기 리니어모터는,
    무버러너로서 작용하는 전기자; 및
    자성을 갖는 고정자를 포함하고,
    상기 전기자는 하나이상의 제1대향부를 갖는 제1극성의 자극 및 제2대향부를 갖는 제2극성의 또 다른 자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘레베이터시스템.
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