KR20040033763A - 리니어모터의 가동자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어모터의 가동자 구조에 관한 것으로, 종래의 가동자의 구조는 여러 개의 볼트를 사용하여 마그네트를 고정시키는 가동자 구조는 조립과정이 복잡해 생산성이 저하되고, 마그네트가 고정되는 프레임의 두께가 마그네트의 두께보다 두껍게 됨으로 공극이 과다하게 마련되고, 따라서 모터의 운전효율이 저하되는 문제점이 있고, 접착제를 이용하여 마그네트를 고정하는 가동자 구조는, 왕복운전시 발생되는 진동에 의해 마그네트가 프레임으로부터 이탈되거나, 공극이 과다하여 모터효율이 저하되는 등의 문제점이 있었던 바. 본 발명에서는 원호를 이루며 형성된 소정개의 마그네트를 원주방향으로 일정한 간격이 유지되게 원통형으로 배열하고, 나일론(PA)와 같은 플라스틱 부재로 각각의 마그네트 사이가 T형상의 T프레임 또는 H형상의 H프레임과 같은 형상을 하며 마그네트가 고정되게 가동자를 구성하므로써, 마그네트가 이탈되거나 부서지는 것을 방지할 뿐만 아니라 생산성을 향상시키게 된다.

Description

리니어모터의 가동자{LINEAR MOTOR}

본 발명은 직선 왕복운동하는 리니어모터의 가동자에 관한 것으로, 본 발명의 가동자의 구조는 소정개의 마그네트를 원통형이 되게 배열하고, 이의 마그네트를 연결해 주는 각각의 마그네트사이가 T형상 또는 H형상으로 플라스틱이 성형되면서 마그네트를 견고하게 고정되도록 한 리니어모터의 가동자에 관한 것이다.

일반적으로 직선 왕복운동하는 피스톤과 결합된 리니어모터의 가동자는 내측 코어와 외측코어 사이에 일정한 공극을 두고 조립되고, 이들 두 코어 간에서 발생되는 유도자기에 의해 직선 왕복운동을 하게된다. 이때, 상기 내측코어와 마그네트 사이의 공극 및 마그네트와 외측코어 사이의 공극을 최소화 시킴으로서 리니어모터의 운전효율을 증가시킬 수 있게 된다.

종래의 리니어모터의 가동자(10)는 도 1a에 도시한 바와 같이, 프레임(5)의 원통외측 표면에 일정한 간격으로 마그네트 결합홈(5a)을 소정개소 마련하고, 이의 마그네트 결합홈(5a)의 각각에 접착제를 도포한 다음, 이에 삽입 가능하도록 형성된 마그네트(4)를 결합 부착하는 접착 고정방법과. 도 1b에 도시한 바와 같이 종래의 다른 실시예의 가동자(10')는 프레임(5')의 일측면과 프레임 링(6)의 일측단면에 원주방향으로 마그네트(4')의 양단면이 삽입될 수 있는 프레임 삽입홈(5'b)과 링삽입홈(6a)을 마련하고, 이의 프레임 삽입홈(5'b)과 링 삽입홈(6a)에 마그네트(4')를 일정한 간격으로 소정개 삽입한 다음에 프레임(5')과 프레임 링(6)을 볼트(7)와 너트(7a)로 체결하여 마그네트(4')를 고정시키고, 상기 프레임(5')의 일측면에 피스톤(8)의 일측면을 볼트(9)로 체결하여 피스톤(8)이 직선 왕복운동 되도록 하는 볼트체결 방법을 사용해 왔다.

그러나 상기와 같은 리니어모터의 가동자 구조는 내측코어와 외측코어 사이의 공극이 과다하게 마련됨으로서, 리니어모터의 효율저하 및 생산성과 신뢰성에 문제가 있었다.

즉, 볼트와 너트를 사용하여 마그네트를 고정시키는 볼트체결 방식은 여러개의 볼트와 너트를 사용하여 마그네트를 고정하는 조립과정에서 생산성이 저하되고, 공극이 과다하게 마련됨으로서 모터의 효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

또한 접착제를 사용한 마그네트 고정방식은 프레임에 접착제를 도포하고 건조까지 많은 시간이 소요되고, 장시간 운전시 발생되는 진동에 의해 마그네트가 프레임으로부터 이탈되는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 리니어모터의 효율향상을 위해 내측코어와 마그네트사이의 공극 및 마그네트와 외측코어 사이의 공극을 줄여 모터의 전기적 손실을 최소화 하고, 플라스틱으로 프레임을 형성하면서 마그네트를 견고하게 고정되게 하여 가동자의 신뢰성을 향상시키는 한편, 효율 높은 가동자를 값싸고 대량생산이 가능한 형태로 제작되는 리니어모터의 가동자를 제공하는데 있다.

도 1a와 도 1b는 종래의 리니어모터의 구조를 나타낸 단면도.

도 2a는 본 발명에 따른 리니어모터의 구조를 나타낸 단면도.

도 2b는 본 발명에 따른 가동자의 구조를 도시한 단면도.

도 2c는 본 발명에 따른 마그네트 고정구조의 종단면도.

도 2d는 도 2c의 A부를 발취하여 확대도시한 단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 다른 마그네트 고정구조의 변형예에 대한 종단면도.

도 3b는 도 3a의 b부를 발취하여 확대도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11...외측코어 12...내측코어 13...모터 코일

14...마그네트 15...가동자 15a...프레임 홀더

15b...프레임 링 15c... T프레임 15e...고정프레임

17...실린더 18...피스톤

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원호를 이루며 형성된 소정개의 마그네트와, 상기 소정개의 마그네트가 일정한 간격을 유지하며 원통형으로 배열된 마그네트와 마그네트 사이를 연결해 주는 T프레임과 피스톤의 일측면과 고정되어 직선 왕복운동력을 전달하는 고정프레임과, 상기 마그네트의 일측면을 밀착되게 고정하는 프레임 링 및 프레임 홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어모터의 가동자 구조이다.

이하에서는 본발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명 한다.

도 2a는 본 발명에 따른 가동자와 리니어모터의 전적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 가동자의 구조를 도시한 단면도이다. 그리고 도 2c와 도 2d는 마그네트가 고정된 T프레임 구조의 종단면과, 이의 일부를 발취하여 확대도시한 단면도이고, 도 3a와 도 3b는 가동자의 마그네트 고정구조의 변형예에 따른 H프레임 구조의 종단면과, 이의 일부를 발취하여 확대도시한 단면도 이다.

본 발명의 리니어모터 가동자(20)구조는 도 2b에 도시된 바와 같이 소정개의 마그네트(14)를 원주방향으로 일정한 간격을 유지하며 원통형이 되게 배열시키고 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 부재로 가동자(15)가 구성되게 사출 성형하는 것으로, 상기 가동자(15)의 상부 중앙에는 소정개의 볼트(9)와 같은 부재로 결합될 수 있게 관통공이 형성된 고정프레임(15e)이 견고한 금속성 부재 또는 플라스틱 부재로 프레임 홀더(15a)와 일체로 형성되고, 상기 가동자(15)의 왕복운동 중에 유체로부터 받는 저항을 최소화하기 위해 상기 고정프레임(15e) 주위에 관통된 구멍(15f)이 소정개소 형성되고, 상기 원통형으로 배열된 마그네트(14)의 상측면을 고정하기 위해 소정의 크기의 지지부(15d)가 원주면에 균일하게 형성되어 마그네트(14)의 외주면 일부분을 감싸면서 지지하게 되는 원통형의 프레임 홀더(15a)가 형성되고, 상기 원통형으로 배열된 마그네트(14)의 하부를 원통 링 형상의 프레임 링(15b)이 마련되고 상기 프레임 홀더(15a)에 형성된 지지부(15d)와 같은 목적의 지지부(15d)가 프레임 링(15b)의 일측 원주면에 형성되어 마그네트(14)의 외주면 일부분을 감싸면서 지지하게 된다. 또한, 마그네트(14)는 보다 견고하게 고정하기 위해 소정간격 이격되어 원통형이 되게 배열된 마그네트(14)와 마그네트(14)사이에 소정의 크기의 지지부(15d)가 마련된 T형상의 T프레임(15c)이 형성되어 마그네트(14)을 감싸면서 지지하게 되고, 상기 프레임 홀더(15a)와 프레임 링(15b) 및 T프레임(15c)이 일체로 형성되어 마그네트(14)을 고정하게 된다.

상기 원호를 이루며 형성된 마그네트(14)는 이의 원주방향 양단면에 플라스틱부재가 이의 공간으로 삽입되어 T프레임(15c)형상으로 사출 성형되게 하고, 이의 모서리부를 곡면으로 형성하여 마그네트(14)가 부서지거나 프레임 홀더(15a)와 프레임 링(15b) 및 T프레임(15c)으로부터 이탈되지 않고 견고하게 고정되게 한다. 또한 마그네트(14)의 가공에 의한 생산성향상을 위해 이의 내측 원호의 크기와 외측원호의 크기를 동일하게 하기도 하는데, 이때 마그네트(14)의 내측 원호의 크기는 프레임 홀더(15a)의 내측 원호의 크기와 동일하게 한다. 그리고 프레임 링(15b)은 T프레임(15c)과 일체로 형성되어 마그네트(14)의 일측면을 고정 시킨다.

다음에서는 상기와 같이 본 발명의 마그네트 고정 구조를 구성하기 위한 사출 성형과정을 설명한다.

먼저, 가동자(15)형상을 하고 있는 금형형틀 내부에, 관통공이 소정개소에 형성된 고정프레임(15e)을 안착시키고, 원호를 이루며 형성된 소정개의마그네트(14)를 원주방향으로 각각의 마그네트(14)사이가 일정한 소정간격이 유지되게 안착 배열시킨다. 그리고, 가동자(15)를 형성하는 비자성체의 플라스틱 부재가 상기 마그네트(14)의 상측면을 고정시키면서 원통형의 프레임 홀더(15a)가 성형되고, 이의 반대면은 마그네트(14)의 하측면과 응착되면서 원통형의 프레임 링(15b)이 성형되며, 상기 마그네트(14)와 마그네트(14)사이로 상기 플라스틱 부재가 유입되어 프레임 홀더(15a)와 프레임 링(15b)을 연결해 주면서 지지부(15d)가 마련된 T프레임(15d)이 성형되면서 각각의 마그네트(14)를 고정시킨다.

여기서, 사출 성형하기 위해 사용되는 프라스틱 재료는 소정량의 그라스가 포함된 나이론(PA) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 한정되는 것이 아니고, 소정량의 그라스가 포함된 폴리에틸렌 테레프탈에이트(PBT) 또는 폴리카보네이트(PC)과 같이 내열성과 내구성이 있는 바자성체 재질이면 다양하게 사용될 수 있다.

또한, 이와 같은 기술적 사상은 전술한 것에 국한하지 않고, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에서 가동자(15)의 마그네트(14) 고정구조를 설명하면 다음과 같다.

전술한 본 발명의 실시 예에서는 상기 마그네트(14)의 원주방향 양 단면이 만나는 부위에 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 부재가 원통형으로 배열된 마그네트(14)의 외주면에 지지부(15d)가 형성된 T프레임(15c)이 사출 성형되어 마그네트(14)를 고정하는 것이나, 본 발명의 다른 실시 예에서는 원호를 이루며 구성된 마그네트(14)를 전술한 것과 같이 소정간격 이격되어 원통형이 되게 배열하고, 상기 원통형으로 배열된 마그네트(14)의 상측면을 고정하기 위해 내,외주면의 상측 일부분을 감싸면서 지지하게 되는 소정크기의 지지부(15d)가 마련된 원통형의 프레임 홀더(미도시)가 형성되고, 이의 마그네트(14)의 하측면을 고정하기 위해 전술한 것과 같이 마그네트(14)의 외주면 하측 일부분을 감싸면서 지지하게 되는 소정크기의 지지부(15d)가 마련된 프레임 링(미도시)이 형성되고, 소정간격 이격되어 원통형이 되게 배열된 마그네트(14)와 마그네트(14)사이에, 소정크기의 지지부(15d')가 내,외 측면에 형성된 H형상의 H프레임(15c')이 프레임 홀더 및 프레임 링과 일체로 형성되어 마그네트(14)를 고정하는 것일뿐 그 기본적인 사상은 전술한 것과 동일하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 리니어모터의 가동자구조는, 소정개의 마그네트를 원주방향으로 일정한 간격이 유지되게 원통형으로 배열하고, 각각의 마그네트사이가 T형상의 T프레임 또는 H형상의 H프레임 형상으로 마그네트가 고정되게 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱부재로 사출 성형하여 가동자를 구성하므로써, 마그네트를 견고하게 프레임에 고정시켜 마그네트가 이탈되거나 부서지는 것을 방지할 뿐만 아니라 생산성을 향상시키게 된다. 또한, 원통형으로 고정된 마그네트를 감싸면서 지지하게 되는 지지부의 두께를 얇게하여 가동자와 내측코어 및 외측코어 사이의 공극을 최소화 하므로써, 리니어모터의 운전효율을 향상시키게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 원통형의 실린더 외부에 방사상으로 설치된 내측코어와, 상기 내측코어의 외주면과 소정의 공간을 갖은 공극을 두고 설치된 외측코어와, 상기 내측코어와 외측코어 사이에 마그네트가 결합된 가동자가 마련된 리니어모터에 있어서, 상기 가동자의 마그네트가 원주방향으로 소정간격 이격되어 원통형이 되게 배열되고, 가동자를 구성하는 프레임 홀더,T프레임,프레임 링이 일체로 사출 성형되면서, 상기 마그네트가 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 가동자.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마그네트가 가동자의 외주면쪽으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 가동자를 구성하는 프레임 홀더,T프레임,프레임 링과 접촉되는 마그네트의 외주면에 지지부가 성형된 것을 특징으로 하는 리니어모터의 가동자.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가동자를 구성하는 프레임 흘더와, T프레임과, 프레임 링의 재질은 비자성체의 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 가동자.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가동자의 상측면에 피스톤과 결합되는 고정프레임이 마련되고, 그 고정프레임이 금속성부재로 제조되어 프레임홀더에 응착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 가동자.