KR200434544Y1 - 선형전동기의 고정자 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선형전동기의 고정자 구조에 관련한 것으로서, 이동자철심에 이동자권선이 권취된 이동자를 포함하는 횡자속 선형전동기의 고정자 구조에 있어서, 상기 고정자철심을 분활형으로 강판을 적층하여 계자형 고정자철심으로서 구성하고, 상기 계자형 고정자철심은 일정간격으로 일렬 종대로 편성된 상태에서 전체를 커버하는 몰딩부와 함께 패키지로 구성되도록 하여, 자속의 누설을 저감하고, 고정자 철심 사이의 공극에 이물질이 쌓이는 등의 문제점을 일거에 해소할 수 있도록 하였다.

Description

선형전동기의 고정자 구조{Stator for linear motor}

도 1은 종래의 E형 이동자철심을 가진 영구자석여자 횡자속 선형전동기를 나타낸 사시도,

도 2는 도 1에 개시된 종래의 고정자철심 및 이동자영구자석을 분리하여 나타낸 분해 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 고정자가 채용된 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 계자형 고정자철심을 나타낸 종단면도, 및

도 5는 도 3의 고정자를 상부에서 바라보아 도시한 개략적인 내부 구조도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 이동자영구자석 2: 이동자철심

3: 이동자권선 4: 이동자(mover)

6: 일체형 고정자철심

10: 고정자 11: 계자형 철심

11a: 걸림돌부 13: 몰딩부

15: 고정브라켓

본 고안은 선형 전동기용 고정자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구자속여자 횡자속 선형전동기의 고정자 구조에 관한 것이다.

일반적으로 직선 운동을 얻기 위하여 회전운동을 발생시키고, 상기 회전운동을 볼 스크루와 같은 직선운동 변환기를 사용하여 직선동력을 얻는다. 회전형 전동기와 볼 스쿠루등 동력전달장치를 사용하여 동력을 얻을 경우, 시스템이 복잡하고, 청정 이송시스템을 구현할 수 없다. 특별히 선형전동기를 사용하는 경우, 유도형 선형전동기 혹은 영구자석 이용 선형전동기가 주로 사용된다.

직선운동을 위하여 선형전동기가 사용될 경우, 유도형 선형전동기는 앞부분과 뒷부분에서 단부효과가 발생하여 성능이 저하되고 고정자측에 선반가공하여 일체형 고정자 철심으로서 사용하는 경우, 자속의 누설도가 증대함으로써, 이동자측에서 많은 여자 전류를 필요로 하게 되었다.

이에 따라, 선형유도전동기는 추력비(단위 무게당 발생 추력)가 적고, 효율이 낮아서 추진장치의 부피가 크고, 에너지가 많이 필요한 문제점이 있다.

또한, 영구자석이용 선형전동기를 적용할 경우, 주로 고정자에 일체형 고정자 철심으로 구성함으로써, 고정자 철심을 선반 가공하여 재료비 및 가공임료가 많이 소요되는 등의 단점을 내포하고 있었다.

더욱이, 각각의 이웃하는 고정자 철심의 사이 공극에 이물질이 쌓여 고착될 경우, 절연성이 저하되는 등의 문제점으로 인해, 자속의 누설도가 시간이 지날수록 증가하여, 보다 많은 소비전력을 요구하게 되는 문제점이 발생되고 있다.

본 고안의 목적은 자속의 누설을 저감하고, 고정자 철심 사이의 공극에 이물질이 쌓이는 등의 문제점을 일거에 해소한 선형전동기의 고정자 구조를 제공하는데 있다.

본 고안은

이동자철심에 이동자권선이 권취된 이동자를 포함하는 횡자속 선형전동기의 고정자 구조에 있어서,

상기 고정자철심을 분활형으로 강판을 적층하여 계자형 고정자철심으로서 구성하고,

상기 계자형 고정자철심은 일정간격으로 일렬 종대로 편성된 상태에서 전체를 커버하는 몰딩부와 함께 패키지로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 E형 이동자 철심을 가진 영구자속여자 횡자속 선형전동기를 설명한다.

도 1은 종래의 E형 이동자철심을 가진 영구자석여자 횡자속 선형전동기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 개시된 종래의 고정자철심 및 이동자영구자석을 분리하여 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 고안에 따른 고정자가 채용된 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 계자형 고정자철심을 나타낸 종단면도이며, 도 5는 본원 고안의 고정자를 상부에서 바라보아 도시한 개략 적인 내부 구조도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 전동기는, 일예로, E형 모양의 이동자영구자석(1), 이동자철심(2)과 이동자권선(3)을 포함한다. 이때, 상기 이동자영구자석(1), 이동자철심(2) 및 이동자권선(3)이, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 결합하여 이동자(4)를 구성한다.

이동자권선(3)은 E형 모양의 이동자영구자석(1)과 이동자철심(2) 중앙에 설치된다. 이동자(4)와 고정자철심(5) 사이는 공극(δ)을 두며, 상기 이동자(4)와 고정자철심(5) 사이에 흡인력과 추진력이 발생한다.

이때, 상기 이동자철심(2)을 E자형으로 배치하여 철심의 중앙과 측면에서 추력이 발생되며, E형 이동자(4)의 측면과 고정자철심(5)의 측면에서 발생하는 흡인력이 서로 상쇄하도록 상기 이동자(4)를 배치하여 소음을 감소시킬 수 있다.

이와 더불어, 길이가 짧은 1차측에 영구자석(1)과 이동자권선(3)이 설치되고, 길이가 긴 2차측에 고정자철심(5)이 설치되므로, 재료비가 적게 요구되고, 또한 이동자권선(3)을 E형 이동자(4)의 중앙에 설치하여 권선의 양을 절약한다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 이동자철심(2)사이에 이동자영구자석(1)을 삽입하고, 상기 이동자영구자석(1)의 자극을 도 2에 도시한 순서대로 번갈아 가면서 배치하여, 이동자철심(2)에 N,S의 자극이 번갈아 발생된다. 이때, 상기 이동자영구자석(1) 및 이동자철심(2)의 한 쌍이 한 극간격을 형성한다.

또한, 이동자영구자석(1) 및 이동자철심(2)은 n형의 철심을 좌우 대칭되게 설치하고, 중간에 짧은 이동자영구자석(1)과 이동자철심(2)을 배치하여 전체적으로 E형으로 배치되게 한다. 이때 발생하는 추진력이 한쪽 방향으로만 발생하기 위하여 이동자영구자석(10 및 이동자철심(2)의 좌우대칭인 부분과 중간부분이 좌우로 τ만큼 비틀어지게 이동자철심(2)과 이동자영구자석(1)을 형성한다.

그리고, 이동자권선(3)은 E형 이동자영구자석(1)과 이동자철심(2)의 중앙에 배치한다.

또한, 상기 이동자권선(3)은 아주 간단한 사각형 모양으로 형성하며, E형 이동자영구자석(1)과 이동자철심(2)의 중앙부분에서 좌우로 감기도록 하고, 경우에 따라서는 여러가지 병렬회로도 가능하게 한다.

도 4는 본 고안에 의한, 이동자철심(2)의 중앙과 측면에 추력을 발생하는 이동자영구자석(1)과 상기 이동자철심(2)의 중앙 부분에서 좌우로 감기도록 설치된 이동자권선(3)을 구비한 이동자(4)의 측면과 고정자철심(11)의 측면에서 발생하는 흡인력이 서로 상쇄하기 위한 이동자(4)를 포함하는 횡자속 선형전동기의 고정자 구조를 나타낸 것으로서, 후술하는 분활형 고정자철심(11)으로 이루어진 고정자(10)를 예시하고 있다.

상기 고정자(10)의 고정자철심(11)은 분활형으로 강판(12)을 적층하여 계자형 고정자철심(11)으로서 구성되어 있다.

또한, 상기 계자형 고정자철심(11)은 일정간격으로 일렬 종대로 편성된 상태에서 전체를 커버하는 몰딩부(13)와 함께 패키지로 구성되어 있다.

또, 상기 계자형 고정자철심(11)의 하측 양단은 상기 고정자철심(11)의 측면보다 더 돌출형성된 한 쌍의 계합돌부(11a, 11a)를 구비하며, 상기 계합돌부(11a, 11a)에는 상기 계자형 고정자 철심의 계합돌부(11a, 11a)를 감싸도록 양단이 절곡형성된 한 쌍의 고정브라켓(15, 15)이 탑재되어 있다.

여기에서, 상기 계자형 고정자 철심(11)은 철심(11)을 나열하여 상기 고정자 철심(11)의 옆면 끝부분에 일정 간격의 관통공(15a)이 있는 L자형 고정브라켓(15)을 이용하여 몰딩시 고정자 철심의 이탈과 변형을 방지할 수 있게 되는 구성으로 된다.

또, 상기 몰딩부에의해 몰딩된 고정자 철심(11)을 취부하기 위해서 L자형 고정브라켓(15)의 관통공(15a)과 몰딩 시 동일한 고정공(13a)을 내어 볼트 및 기타 방법을 이용하여 상기 고정자 철심(11)을 견고하게 고정할 수 있는 구성으로 된다.

또한, 상기 몰딩부(13)는 상기 계자형 고정자철심(11)의 계합돌부(11a)를 감싸도록 양단이 단이지게 형성되고, 일정간격을 가지고 간헐적으로 관통형성된 고정공(13a)을 구비하고 있다.

또한, 상기 다수의 강판(12)이 적층된 계자형 고정자철심(11)은 직사각형의 철심으로 구성되고, 주기 간격은 2τ가 된다. 상기 철심의 좌우측면에 상부면에서 힘을 발생시키면, 분활형 고정자철심(11)은 서로 떨어져 있기 때문에 지지물로서 몰딩부(13)가 성형되어 있다.

상술한 구성의 고정자(10)를 영구자석이용 선형전동기를 적용할 경우, 고정자(10) 철심을 다수의 강판(12)을 트리밍 가공한 후, 이를 적층한 계자형으로 구성하고, 이 적층된 고정자철심(11) 각각을 일정 주기 간격(2τ)으로 일렬 종대로 배열한 후 거부집이나 사출성형금형을 이용한 몰딩방식으로 제작함으로써, 전체적으 로 볼 때, 제조코스트를 대폭적으로 절감할 수 있음과 더불어, 현장 설치 시, 패키지 형식으로 일괄 조립이 가능하게 됨으로써, 조립효율을 개선할 수 있는 등의 매우 효과가 있는 것이다.

더욱이, 각각의 이웃하는 고정자철심(11)의 사이 공극에 이물질이 쌓여 고착될 우려가 없어, 이웃하는 고정자철심(11)과의 절연성이 보장됨으로써, 신뢰성이 향상되고, 누설자속을 제거함으로써, 결국 소비전력을 절감할 수 있는 부가적인 효과가 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 자속의 누설을 저감하고, 고정자(10) 철심 사이의 공극에 이물질이 쌓이는 등의 문제점을 일거에 해소한 선형전동기의 고정자(10) 구조를 제공할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.

이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 이동자철심에 이동자권선이 권취된 이동자와 일정 공극을 두고 배열된 고정자철심을 포함하는 횡자속 선형전동기의 고정자 구조에 있어서,

   상기 고정자철심을 분활형으로 강판을 적층하여 계자형 고정자철심으로서 구성하고,

   상기 계자형 고정자철심은 일정간격으로 일렬 종대로 편성된 상태에서 전체를 커버하는 몰딩부와 함께 패키지로 구성된 것을 특징으로 하는 선형전동기의 고정자 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 계자형 고정자철심의 하측 양단은 상기 고정자철심의 측면보다 더 돌출형성된 한 쌍의 계합돌부를 구비하며, 상기 계합돌부에는 상기 계자형 고정자 철심의 계합돌부를 감싸도록 양단이 절곡형성된 한 쌍의 고정브라켓이 탑재된 것을 특징으로 하는 선형전동기의 고정자 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 몰딩부는 상기 계자형 고정자철심의 계합돌부를 감싸도록 양단이 단이지게 형성되고, 일정간격으로 관통형성된 다수의 고정공을 가지며, 상기 고정브라켓에는 상기 고정공에 대응하는 다수의 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 선형전동기의 고정자 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 고정자는 상기 고정공 및 관통공에 접속하는 체결부재에 의해 설치면에 고정결합된 것을 특징으로 하는 선형전동기의 고정자 구조.

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