KR20030090264A - 박형 리니어 펄스 모터 - Google Patents

박형 리니어 펄스 모터 Download PDF

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KR20030090264A
KR20030090264A KR1020020028308A KR20020028308A KR20030090264A KR 20030090264 A KR20030090264 A KR 20030090264A KR 1020020028308 A KR1020020028308 A KR 1020020028308A KR 20020028308 A KR20020028308 A KR 20020028308A KR 20030090264 A KR20030090264 A KR 20030090264A
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Abstract

본 발명은 박형 리니어 펄스 모터에 관한 것으로서, 본 발명은 2개의 전기자(120,130)와 상기 전기자를 고정하는 케이스(140)로 이루어진 고정자(110)와, 상기 고정자(110) 내부에서 일정한 스텝만큼 좌우로 이동하는 이동자(150), 및 상기 이동자(150)로 구성된다.
이에 따라서, 조립이 용이해지며 이동자를 이동대상물(160)에 연결하기가 쉬울 뿐만 아니라 큰 추력을 얻을 수 있게 된다.

Description

박형 리니어 펄스 모터 {SLIM LINEAR PULSE MOTOR}
본 발명은 리니어 펄스 모터에 관한 것으로서, 보다 상세히는 요크 치를 구비하는 고정자 내부에서 영구자석을 구비한 이동자가 일정한 스텝만큼 이동되는 박형 리니어 펄스 모터에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 리니어 펄스 모터(1)는 도면에 미도시된 소정의 바닥에 고정되는 고정자(10)와, 도면에 미도시된 LM 가이드 등에 지지되어 일정한 스텝만큼 이동하는 이동자(20)로 구성된다.
고정자(10)는 강판을 적층하여 이루어지며, 상기 고정자(10) 일면에는 고정자 치(16)가 상기 적층방향에 수직하게 형성된다.
이동자(20)는 강판을 적층하여 이루어지고 코일이 감긴 2개의 코어(22)와, 상기 코어(22) 중 하나에는 N극이 연결되고 나머지 코어(22)에는 S극이 연결되어 상기 2개의 코어(22) 사이에 위치하는 영구자석(30)으로 이루어진다.
코어(22) 각각에는 2개의 코어극(24)이 상기 코어(22)의 일측에 돌출형성된다.
또한, 상기 코어극(24) 말단면에는 강판 적층방향에 수직하게 형성된 이동자 치(26)가 형성된다.
한편, 전류의 공급을 받아 상기 코어(22)를 여자시키는 코일(28)은 상기 코어극(24) 사이에서 상기 각각의 코어(22)에 감긴다.
상기 고정자(10)는 도면에 미도시된 소정의 바닥면에 상기 고정자 치(16)가노출되도록 고정된다.
다음으로 상기 고정자 치(16)와 상기 이동자 치(26)가 마주보며, 그 사이에 공극이 형성되도록 상기 이동자(20)는 도면에 미도시된 LM 가이드 등에 지지되어 장착된다.
상기와 같은 구성에 의해 편측식 리니어 펄스 모터(1)는 다음과 같이 작동한다.
상기 코일(28)에 전류가 공급되면 상기 이동자(20)는 여자된다.
이때, 2개의 코일(28)에 전류가 공급이 되는지의 여부와 전류의 방향의 조합에 따라 상기 이동자(20)는 총 4가지의 여자모드롤 가진다.
도2를 참조하면, 영구자석(30)의 N극에 연결된 코일에는 일정한 방향의 전류가 공급되며, 상기 S극에 연결된 코일에는 전류가 공급되지 않는 상태가 도시되어 있다.
이때, 전류가 공급되는 코어의 코어극 중 하나에는 상기 여자자속과 영구자석(30)에 의한 자속이 합쳐진 보강자속(62)가 흐르며, 다른 하나의 코어극에는 자속이 상쇄된 상쇄자속(63)이 흐른다.
한편, 전류가 공급되지 않는 코어에는 영구자석(30)에 의한 영구자속(66)만이 흐르며, 상기 2개의 코어극에 거의 균등하게 분배된다.
따라서, 상술한 여자모드에 따라 자속이 보상과 상쇄를 반복함으로써 공극(40) 사이에 발생하는 인덕턴스의 변화에 따른 추력에 의해 이동자(20)는 상기 자속(62,64,66) 방향에 직각인 추력방향(70)으로 도면에 미도시된 LM 가이드를 따라 소정의 스텝만큼 좌우로 이동하게 된다.
그러나, 종래의 리니어 펄스 모터는 규소 강판을 적층한 이동자 및 고정자를 사용하기 때문에 조립이 복잡하고, 상기 이동자를 타 장치에 결합시키는 것이 용이하지 않은 문제점을 가진다.
또한, 종래의 리니어 펄스 모터는 고정자는 단순히 자속을 연결하는 이동통로 역할만을 수행하고, 자속은 단지 이동자만이 발생시키기 때문에 충분한 추력을 얻을 수 없는 문제점을 가진다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 요크 치가 배열된 전기자로 이루어진 고정자와 그 내부에서 좌우로 이동하는 이동자로 구성됨으로써 조립이 간단하고, 이동자와 타 장치와의 연결이 간단한 박형 리니어 펄스 모터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이동자와 고정자가 발생하는 자속을 이용함으로써 추력을 높일 수 있는 박형 리니어 펄스 모터를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터의 일예로써, 본 발명은 제1코일이 감긴 제1보빈 내부에 형성된 제1이동홀 상하면에 다수개의 제1a요크치와 다수개의 제1b요크치가 2스텝 간격으로 교대로 배열되어 상하 2열이 대칭되는 제1전기자와, 제2코일이 감긴 제2보빈 내부에 형성된 제2이동홀 상하면에 다수개의 제2a요크치와 다수개의 제2b요크치가 2스텝 간격으로 교대로 배열되어 상하 2열이 대칭되는 제2전기자, 및 제1a요크치가 제2a요크치와 1스텝 어긋남과 동시에 상기 제1이동홀과 제2이동홀이 일치되어 관통되도록 상기 제1전기자와 제2전기자를 나란히 고정하는 고정수단을 포함하는 고정자; 및 다수개의 N극과 다수개의 S극이 2스텝 간격으로 교대로 착자된 영구자석을 포함하며, 상기 이동홀 내부에 상기 N극과 S극의 배열방향과 상기 요크치의 배열방향이 나란하도록 위치하고 상기 이동홀 내부에서 상기 요크치의 배열방향으로 소정의 스텝만큼 좌우로 이동하는 이동자로 구성된다.
도 1은 종래의 리니어 펄스 모터를 도시한 사시도,
도 2는 종래의 리니어 펄스 모터의 구동 방식을 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터를 도시한 부분절개 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터의 제1전기자 또는 제2전기자를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터의 요크 치의 배열을 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터의 이동자 및 이동대상물을 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터의 케이스를 도시한 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 박형 리니어 펄스 모터 110 : 고정자
120 : 제1전기자 121 : 제1보빈
122 : 제1a요크 123 : 제1이동홀
124 : 제1a요크 치 125 : 제1코일
126 : 제1b요크 128 : 제1b요크 치
130 : 제2전기자 131 : 제2보빈
132 : 제2a요크 133 : 제2이동홀
134 : 제2a요크 치 135 : 제2코일
136 : 제2b요크 138 : 제2b요크 치
140 : 케이스 142 : 걸림부
144 : 이동부 150 : 이동자
152 : 프레임 154 : 영구자석
156 : 고정단 158 : 걸림단
160 : 이동대상물 162 : 고정홈
164 : 가이드 홀 170 : 가이드 레일
180 : 스텝 182 : 이동자 이동방향
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 7에는 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터(100)는 2개의 전기자(120,130)와 상기 전기자를 고정하는 케이스(140)로 이루어진 고정자(110)와, 상기 고정자(110) 내부에서 일정한 간격만큼 좌우로 이동하는 이동자(150)로 구성된다. 그리고, 상기 이동자(150)의 일단에는 이동대상물(160)이 고정되어 가이드 레일(170)을 따라 상기 이동자(150)와 일체로 왕복운동하게 된다.
도 4를 참조하여 전기자를 살펴보면, 제1전기자(120)는 제1보빈(121)과, 상기 제1보빈(121) 양측에 각각 고정되는 제1a요크(122) 및 제1b요크(126)와, 상기 보빈에 감기는 제1코일(125)로 구성된다.
제1보빈(121)은 내부에 고정자(150)가 위치하여 좌우로 왕복직선운동할 수 있는 직사각형 모양의 제1이동홀(123)이 좌우로 길게 형성됨으로써 전후면이 관통된다.
또한, 상기 제1보빈(121) 외주는 상기 제1이동홀(123) 외부로 제1코일(125)이 감기도록 실패모양으로 형성된다.
상기 제1보빈(121)의 일측면에 장착되는 제1a요크(122)는 자화가 잘 이루어지는 금속을 성형함으로써 이루어진다.
상기 제1a요크(122)는 외곽이 제1이동홀(123)보다 약간 크게 링(Ring) 모양으로 형성되며, 가로 방향의 상기 링 상하에는 2열로 배열된 다수개의 제1a요크치(124)가 서로 마주보며 돌출형성된다.
도 5를 참조하면, 상기 제1a요크치(124)는 한 펄스당 이동자(150)가 이동하는 변위인 스텝(180)의 2배에 해당하는 폭을 가지며, 4스텝을 주기로 반복 배열된다.
상기 제1a요크(122)는 상기 제1a요크치(124)를 상기 제1이동홀(123) 전후 입구중 한쪽에 삽입함으로써 고정된다.
이때, 상기 제1a요크치(124)는 상기 제1이동홀(123) 상하면에 접촉되어 가로방향으로 2열 배열되며, 그 사이에 이동자(150)가 위치하게된다.
한편, 상기 제1보빈(121)의 상기 제1a요크(122)가 장착되는 측면 반대쪽 측면에 장착되는 제1b요크(126)는 상기 제1a요크(122)와 외관은 거의 동일하며, 구조도 비슷하게 형성된다.
다만, 도 5를 참조하면, 상기 제1b요크치(128)는 제1b요크(126)를 상기 제1보빈(121)에 장착했을 때, 제1b요크치(128)가 상기 제1a요크치(14)가 위치하지 않는 2스텝 사이에 위치하여 상기 제1a요크치(124)와 교대로 엇갈리게 위치되도록 구비되어야 한다.
따라서, 제1a요크(122) 및 제1b요크(126)을 제1보빈(121)에 장착했을 때, 1개의 제1a요크치(124)와 1개의 제1b요크치(128)가 지그재그로 엇갈리는 형태로 4스텝을 주기로 반복 배열된다.
한편, 제2전기자(130)는 상기 제1전기자(120)과 크기나 구조 및 기능은 거의 동일하다(도 4 참조)
또한, 도 5를 참조하면, 제2a요크치(134)와 제2b요크치(138)와의 상대적인 배열은 상기 제1전기자(120)의 경우와 동일하다.
다만, 상기 제1전기자(120)와 제2전기자(130)를 케이스(140)에 나란히 배열하여 고정했을 때, 상기 제2전기자(130)의 제2a요크치(134)(또는 제2b요크치(138))가 상기 제1전기자(120)의 제1a요크치(124)(또는 제1b요크치(128))과 1스텝만큼 엇갈리게 위치되도록 상기 제2a요크치(134) 및 제2b요크치(138)가 구비되어야 한다.
상기 제1전기자(120)와 제2전기자(130)는 케이스(140)에 고정된다.
제1전기자(120)의 제1이동홀(123)과 마주보는 상기 케이스(140)의 일면에는 상기 제1이동홀(123)을 따라 절취되어 이동자(150)의 일단을 지지하는 걸림부(142)가 형성된다.
또한, 상기 걸림부(142)가 형성된 반대면 즉, 상기 제2전기자(130)의 제2이동홀(133)과 마주보는 면에는 이동자(150)가 왕복운동할 수 있는 이동부(144)가 형성된다.
따라서, 상기 제1전기자(120) 및 제2전기자(130)가 상기 케이스에 고정되면, 제2이동홀(133) 및 제1이동홀(123)을 지나 상기 이동부(144)로부터 상기 걸림부(142)까지 관통된다.
도 6에는 이동자(150)이 도시되어 있다.
이동자(150)는 각각 상기 요크치의 폭과 같은 너비 즉, 2스텝에 해당하는 너비로 N극과 S극이 교대로 착자된 영구자석(154)을 프레임(152)에 고정함으로서 구성된다.
상기 프레임(152)의 일단에는 상기 케이스(140)의 걸림부(142)에 지지되는 걸림단(158)이 형성되며, 타단에는 고정단(156)이 형성된다.
상기, 이동자(150)는 상기 걸림단(158)을 상기 걸림부(142)에 걸고, 상기 고정단(156)을 가이드 홀(164)을 통하여 가이드 레일(170)에 지지되어 왕복직선운동하는 이동대상물(160) 일측에 형성된 고정홈(162)에 고정함으로써 상기 고정자 내부 즉, 상기 제1이동홀(123) 및 제2이동홀(133) 내에 위치하게 된다.
이때, 상기 영구자석(154)의 N극과 S극의 의 배열방향은 상기 요크치 배열방향과 나란하게 되어야한다.
한편, 상기 이동대상물(160)은 소정의 스텝만큼 이동이 요구되는 장치로서, 예를 들면, 광 픽업 장치 등이 이에 해당한다. 따라서, 상기 가이드 레일(170)은 동일한 기능을 가지는 타 요소로 대치될 수 있으며, 상기 이동대상물이 위치하는 부분의 케이스의 형상도 이동대상물(160)에 따라 달라질 수 있다.
다만, 첨부된 도면에는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 상기 이동대상물(160)이 간략화되어 도시된 것이다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터는 다음과 같이 작동된다.
전류가 코일에 흐르면 고정자는 여자된다.
여기서, 본 발명에 따른 고정자는 제1전기자(120) 및 제2전기자(130)로 구성되며, 전류의 방향은 2가지 방향이므로 총 4가지의 여자모드를 가진다.
즉, 제1a요크치(124), 제1b요크치(128), 제2a요크치(134) 및 제2b요크치(138)가 가지는 극성을 상기 순서대로 나열하여 설명하면, 여자모드는 제1모드로서 N-S=N-S, 제2모드로서 N-S=S-N, 제3모드로서 S-N=S-N, 및 제4모드로서 S-N=N-S가 된다.
도 3에서는 상기 제1모드로 여자된 상태가 도시되어 있다,
이동자(150)는 상기 여자모드에 따라 요크치의 극성이 바뀌면 1스텝만큼(180) 요크치의 배열방향(182)으로 이동하게 된다.
따라서, 이동자(150)는 픽업(160)과 일체로 상기 가이드 레일(170)을 따라 주어진 펄스에 해당하는 스텝만큼 좌우로 이동하여 정지하며, 상기 이동자(150)에 연결된 이동대상물(160)은 직선운동을 하여 원하는 위치에 도달하게 된다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터는 강판을 적층할 필요가 없는 전기자로 이루어진 고정자와 영구자석으로 이루어진 이동자를 채택함으로써 조립이 용이하고, 이동자를 외부 장치에 연결하기 쉬운 장점이 있다.
또한, 고정자는 전류의 공급을 받아 자속을 발생하고, 이동자는 영구자석에 의해 자속을 발생하므로 자속의 변화에 따른 추력을 크게 할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 박형 리니어 펄스 모터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 일정한 스텝만큼 이동하는 이동자를 가지는 리니어 펄스 모터에 있어서,
    제1코일(125)이 감긴 제1보빈(121) 내부에 형성된 제1이동홀(123) 상하면에 다수개의 제1a요크치(122)와 다수개의 제1b요크치(128)가 교대로 배열되어 상하 2열이 대칭되는 제1전기자(120)와, 제2코일(135)이 감긴 제2보빈(131) 내부에 형성된 제2이동홀(133) 상하면에 다수개의 제2a요크치(132)와 다수개의 제2b요크치(138)가 교대로 배열되어 상하 2열이 대칭되는 제2전기자(130), 상기 제1이동홀(123)과 제2이동홀(133)이 일치되어 관통되도록 상기 제1전기자(120)와 제2전기자(130)를 나란히 고정하는 고정수단을 포함하는 고정자(110), 및
    다수개의 N극과 다수개의 S극이 교대로 착자된 영구자석(154)을 포함하며, 상기 이동홀(123,133) 내부에 상기 N극과 S극의 배열방향과 상기 요크치(124,128,134,138)의 배열방향이 나란하도록 위치하고 상기 이동홀(123,133) 내부에서 상기 요크치(124,128,134,138)의 배열방향(182)으로 소정의 스텝(180)만큼 좌우로 이동하는 이동자(150)로 구성되는 것을 특징으로 하는 박형 리니어 펄스 모터(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요크치(124,128,134,138)가 상기 이동홀(123,133) 입구 주변에 접촉되는 테두리로부터 돌출되어 상하 2열로 형성된 요크(122,126,132,136)를 상기 보빈(121,131)에 장착함으로써, 상기 요크치(124,128,134,138)가 상기 이동홀(123,133) 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는 박형 리니어 펄스 모터(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1a요크치(122)와 제1b요크치(128)는 2스텝마다 교대로 배열되고, 상기 제2a요크치(132)와 제2b요크치(138)도 2스텝마다 교대로 배열되며,
    상기 제1전기자(120)와 제2전기자(130)는 상기 제1a요크치(122)와 상기 제1b요크치(132)가 1스텝만큼 어긋나게 고정되며,
    상기 영구자석(154)은 N극과 S극이 2스텝의 폭을 가지고 착자된 것을 특징으로 하는 박형 리니어 펄스 모터(100).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고정수단은 상기 제1이동홀(123)이 접촉하는 일면을 상기 제1이동홀(123)을 따라 절취하여 형성된 걸림부(142)와, 상기 제2이동홀(133)이 접촉하는 일면을 상기 제2이동홀(133)을 따라 절취하여 형성된 이동부(144)를 구비한 케이스(140)이며,
    이동자(150)는 일단에 상기 걸림부(142)에 걸리는 걸림단(158)이 형성되고 타단에 소정의 이동대상물(160)의 고정홈(162)에 고정되는 고정단(156)이 형성된 프레임에 상기 영구자석(154)이 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 리니어 펄스 모터(100).
  5. 제3항에 있어서,
    고정수단은 상기 제1이동홀(123)이 접촉하는 일면을 상기 제1이동홀(123)을 따라 절취하여 형성된 걸림부(142)와, 상기 제2이동홀(133)이 접촉하는 일면을 상기 제2이동홀(133)을 따라 절취하여 형성된 이동부(144)를 구비한 케이스(140)이며,
    이동자(150)는 일단에 상기 걸림부(142)에 걸리는 걸림단(158)이 형성되고 타단에 소정의 이동대상물(160)의 고정홈(162)에 고정되는 고정단(156)이 형성된 프레임에 상기 영구자석(154)이 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 리니어 펄스 모터(100).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0265653A (ja) * 1988-08-30 1990-03-06 Tokyo Electric Co Ltd リニアステッピングモータ用ステータの製造方法およびそのステータ部品
JPH08223901A (ja) * 1995-02-13 1996-08-30 Minebea Co Ltd リニアパルスモータ

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