KR200382898Y1 - 원통형 선형 전동기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직선 왕복운동이 요구되는 시스템의 동력을 직접 구동방식으로 구하는 원통형 선형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 선형전동기는 고정자(stator)와 동자(mover)로 구성되며, 고정자는 비절연체로 된 프레임(frame)의 내주면에 전기자 코일을 장착하고, 샤프트(shaft)의 외주면에 영구자석을 장착하여서 된 이동자를 상기의 고정자에 삽입하여 구성하되, 상기 고정자와 이동자 사이에는 일정한 공극을 형성하는 것인바, 이러한 원통형 선형전동기는 동력 전달 구조가 복잡하고 직접구동력을 얻기가 쉽지 않으며 속도 및 위치제어용 센서를 별도 부착함에 따라 구조가 복잡할 뿐만 아니라 고장 발생이 많고 유지보수가 어려워지는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 이의 고안요지는 전동기 몸체(1)의 구조에 있어, 양측단에 베어링(3)을 장착한 몸체 덮개(2)의 일측단부에는 회전 방향으로의 변위를 방지하는 하부가이드(4)가 베어링(3)의 내측에 장착되고, 타측의 상부에는 코일 인출구(2b)가 형성되고, 내부에는 전기자 코일이 권선되어 자속을 형성한 고정자(stator)와 영구자석을 장착하여 직선운동을 하는 이동자(mover)로 결합 구성된 원통형 선형전동기에 관한 것인바, 통공부(6a)가 형성된 비자성체의 보빈(6)의 외주에는 A상, B'상, C상, A'상, B상, C'상의 순으로 코일(2f)을 3상 결선하여 고정자(7)를 구성하되 이 고정자의 내면 일측에는 이동자(11)의 센서(10)를 제어하는 센서검출부(12)를 대응 설치하고 상기 고정자(7)의 통공부(6a)에 삽입되어 직선 왕복운동하는 이동자(11)의 구조는 자성체 재질로 된 원통형 축(8)의 중앙부에 N극과 S극의 영구자석(9)을 일열로 배열하여 자화자속을 만들고 이 이동자(11)의 일측 단부에는 요입홈을 만들어 이 요입홈에 속도 및 위치제어용 센서(10)를 장착한 것으로서 본 고안은 동력 전달구조의 시스템이 간단하고 보수·유지가 간편할 뿐만 아니라 이동자(11)의 요입홈에 센서(10)를 부착함으로서 작동상의 간섭이 없으며 회전 방향 억제장치인 하부가이드(4)를 장착하여 이동시 회전 방향의 변위가 발생하지 않으며 센서 검출부(12)를 고정자(7) 내측에 설치하여 이동자용 센서의 정밀도를 향상시키는 등의 특징이 있는 것이다.

Description

원통형 선형 전동기{A cylinder type linear motor}

본 고안은 직선 왕복운동이 요구되는 시스템의 동력을 직접구동방식으로 구하는 원통형 선형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 선형전동기는 고정자와 이동자로 구성되는바, 비절연체로 된 프레임의 내주면에 전기자 코일부를 부착한 고정자와 샤프트의 외주면에 N극과 S극으로된 영구자석을 장착한 이동자를 상기한 고정자의 내부에 삽입 구성하되, 고정자와 이동자 사이에는 일정한 공극을 형성한 것인 바, 이러한 원통형 선형 전동기는 동력전달체계가 복잡하고 속도 및 위치제어용 센서를 별도 부착함에 따라 구조가 복잡하고 고장이 자주 발생하며 유지 보수가 용이하지 않는 등의 많은 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 이의 고안 요지는 몸체 덮개(2)의 내주면에는 다수의 코일홈(2a)과 코일 인출구(2b)가 형성되고 상기 덮개(2)의 내부에는 전기자 코일이 자속을 형성한 비자성체로 된 보빈(6)의 외주에 코일을 3상으로 결선하고, 이의 내면 일측에는 센서 검출부(12)를 설치한 고정자(stator)(7)와 상기 고정자(7)에 삽입되어 직선 왕복운동을 하는 것으로 축(8)의 중앙부에는 반달형으로 된 N극과 S극의 영구자석(9)이 결합되고 일측 단부에는 센서(10)를 장착한 이동자(11)로 구성한 것인바, 이는 구조가 간단하고 이동자의 정밀도를 향상시킨 것이다.

이를 도면의 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

선형 전동기 몸체(1)에 있어, 덮개(2)의 내주면에는 다수의 코일홈(2a)을 형성하고 일측단부에는 코일 인출구(2b)가 형성되며 타측단부에는 센서(10)가 장착된 이동자(11)의 회전방향으로의 변위를 방지하는 상.하부 가이드(4)(4a)를 설치하고 양쪽 단부에는 이동자(11)의 작동을 원활하게 하는 베어링(3)을 장착하며, 상기 몸체 덮개(2)에 내재되어 전기자 코일(2f)이 권선되어 자화자속을 형성한 고정자(stator)(7)와 이에 삽입되어 직선 왕복운동을 하는 영구자석(9)을 장착한 이동자(mover)(11)로 구성된 원통형 선형전동기 몸체(1)에 관한 것인 바, 이동자(11)의 전·후 작동용 통공부(6a)가 중심부에 형성된 비절연체의 보빈(6)을 연결 구성하되 이의 외주면에는 A상, B'상, C상, A'상, B상, C'상의 순으로 전기자 코일(2f)을 권취한 후 이를 몰딩한 다음 보빈 덮개(6b)를 덮고 3상으로 결선하여 자성체를 띤 고정자(7)를 구성하되, 이 고정자(7)의 내면부 일측에는 이동자(11)의 센서(10)를 제어하는 센서 검출부(12)를 설치하고, 상기 고정자(7)의 통공부(6a)에 삽입되어 일정한 간격의 공극을 갖고 직선 왕복운동을 하는 이동자(11)의 형상은, 자성체 재질로 된 환형의 축(8)의 중앙부를 깎아 반달형으로 형성된 N극과 S극의 상·하부 영구자석(9a)(9b)을 결합 형성하고 상기 이동자(11)의 일측 단부에는 홈을 파고 이 요입홈 속에 상기한 속도 및 위치를 제어하는 센서(10)를 설치한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안인 원통형 선형 전동기의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기의 고정자(7)용 보빈(6)에 권취된 전기자 코일(2f)을 결선하기 위하여 몸체 덮개(2)의 코일홈(2a)을 통해 각 보빈(6)에 권취된 코일(2f)의 리드선(2e)을 코일 인출구(2b)로 인출하여 결선함으로서 몸체 덮개(2)에 내장된 고정자(7)를 구성한 다음 센서(10)와 영구자석(9)이 외주에 각각 장착된 이동자(11)를 상기 고정자(7)의 통공부(6a)에 삽입하여 원통형 선형전동기 몸체(1)를 구성한 후 전원을 연결하면 고정자(7)의 코일(2f)이 자기장을 형성함에 따라 이에 대응하여 상기한 이동자(11)는 속도 및 위치를 제어하는 센스(10)의 감지에 따른 직선왕복을 하는 것이다. 다시 말하여, 다수의 코일로 구동전원을 공급하면 코일에 전류가 흐르며 이 전류는 일정 거리로 이격 설치된 영구자석에 수직방향으로 흐르게 되며 이로 인하여 영구자석에 추력이 발생되어 이동자가 직접적으로 직선 왕복운동을 하게되는 것이다. 특히 양측단부에 베어링(3)을 장착한 몸체 덮개(2)의 구조는 일체형이 아니라, 한쪽에는 돌출부(2c)가 형성되고 다른 쪽에는 요입형(2d)이 형성되어 세그멘트(segment)형으로 된 다수개의 몸체 덮개(2)를 결합하여 구성한 것인바 전동기 몸체(1)의 분해 및 결합이 용이하다.(도 3 참조) 그리고 이동자(11)의 형상은 센서(10)가 장착된 상측면과 함께 하측면도 절단되게 형성할 수도 있다.(도 4 참조)

상기한 바와 같이 본 고안은 원통형 선형 전동기에 관한 것으로, 종래의 선형전동기와 달리 직접 구동력을 얻을수 있어 동력전달 구조의 시스템이 간단하고, 이동자축(8)에 센서(10)를 부착함으로서 속도 및 위치를 정밀하게 감지할 수 있으며 고정자(7)의 자성체 구조를 세그멘트형으로 하여 고정자(7)의 조절이 용이하며 센서(10)를 이동자(11)의 일측 홈에 장착하여 운전상의 간섭이 없을 뿐만 아니라 센서검출부(12)를 센서(10)의 취부쪽의 고정자(7) 내측에 설치함으로서 외부 구조가 간단하고 센서 검출부(12)의 보수 및 기밀유지가 용이한 특징이 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 사시도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 본 고안의 고정자 및 이동자 분해 조립도

도 4는 도 3의 이동자의 B-B선 부분의 별도 실시단면도

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 몸체 2 - 몸체덮개 2a - 코일홈 2b - 코일 인출구

2c - 돌출부 2d - 요입홈 2e - 코일 리드선 2f - 코일

3 - 베어링 4 - 하부가이드 4a - 상부가이드 5 - 체결볼트

6 - 보빈 6a - 통공부 6b - 보빈덮개 7 - 고정자

8 - 축(shaft) 9 - 영구자석 9a - 상부영구자석

10 - 센서 11 - 이동자 12 - 센서 검출부

Claims (3)

1. 내주면에 다수의 코일홈(2a)과 외주면에 코일 인출구(2b)를 형성하고 일측단에는 상.하부 가이드(4)(4a)를 설치하고 양측단부에는 베어링(3)을 부착한 몸체 덮개(2)는 양단부에 각각 돌출부(2c)와 요입홈(2d)을 형성하여 세크멘트형으로 조립 구성되고, 이에 내재되는 고정자(7)는 중심부에 통공부(6a)가 형성된 비절연체의 보빈(6)을 연결 구성하되, 이의 외주면에는 A상, B'상, C상, A'상, B상, C'상의 순으로 전기자 코일(2f)을 권취한 후 보빈덮개(6b)로 덮고 3상으로 결선하여 자성체를 띄고, 상기 고정자(7)의 일측에는 센서검출부(12)를 장착하며, 상기 고정자(7)의 통공부(6a)에 일정한 공극을 갖고 삽입되는 이동자(11)는 자성체로 된 환형 축(8)의 중앙부에 N극과 S극을 띤 상·하부 영구자석(9a)(9b)을 결속시키고 이동자의 일측 단부에는 상기한 고정자(7)의 센서검출부(12)의 하부측으로 속도와 위치를 감지하는 센서(10)를 장착함을 특징으로 하는 원통형 선형 전동기.
2. 청구항 1에서, 이동자(11)의 환형축(8)의 중앙부에는 반달형으로 형성된 N극과 S극의 영구자석(9)을 결합함을 특징으로 하는 원통형 선형전동기
3. 청구항 1에서, 이동자(11)의 일측단부에 형성된 홈속에 센서(10)를 장착함을 특징으로 하는 원통형 선형전동기.