KR20070082443A - 원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 제작시, 코어의 각 슬롯에 링형 코일이 밀착 삽입된 코어조립체를 프레임에 삽입한 후 코어조립체와 프레임의 내벽에 일체로 몰딩을 시행하여 센터홀을 가공함으로써, 자속이 흐르는 통로 상에 매질의 불연속성이 발생하지 않으면서 와류손을 줄일 수 있고 아울러 조립의 편의성과 시간당 생산량을 증가시킬 수 있는 원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

상기 리니어 모터의 제조 방법은, 일정한 격벽을 통해 다수의 슬롯이 형성된 복수의 코어와, 상기 복수의 코어에 형성된 각 슬롯에 삽입되는 복수의 링형 코일,을 구비한 원통형 리니어 모터에 있어서, 상기 코어의 각 슬롯에 슬롯의 내측과 공극이 없도록 링형 코일을 밀착 삽입하는 제 1 단계와; 상기 링형 코일을 복수의 코어의 내측에 형성된 각 슬롯에 밀착 삽입시킨 상태의 코어조립체를 대략 관 형상의 프레임의 내부에 삽입하는 제 2 단계와; 상기 코어조립체를 프레임에 삽입시킨 상태에서 코어조립체를 에폭시로 몰딩하는 제 3 단계; 및 상기 에폭시를 몰딩한 후 코어조립체에서 코어의 일측단들을 절단 가공하여 센터홀을 형성하는 제 4 단계;로 이루어져 있다.

Description

원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법{LINEAR MOTOR AND THE MANUFACTURING METHOD}

도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 리니어 모터를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 원통형 리니어 모터를 나타낸 분리 사시도이다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 모터의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 코어 11: 격벽

15: 슬롯 20: 링형 코일

25: 사각 센터홀 30: 센터홀

40: 프레임 50: 몰딩부재

본 발명은 리니어 모터의 구조에 관한 것으로, 특히 리니어 모터의 코어 제작시 한 개의 금형으로 동일한 형상의 철편을 제작한 후 복수의 철편을 합체하여 코어를 만들고 상기 코어의 각 슬롯에 링형 코일을 삽입하여 코어조립체를 만든 후에 센터홀을 가공함으로써, 조립의 편의성과 시간당 생산량을 증가시킬 수 있는 원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리니어 모터는 도 1에 나타낸 바와 같이 가동자와 고정자로 이루어져 있다.

상기 고정자는 복수매의 철편이 적층된 코어(1)에 복수개의 슬롯(2)이 형성되어 있고, 그 슬롯에 코일(3)이 삽입되어 있다.

그리고, 가동자는 긴 원통형의 철심(5)과, 상기 철심의 외주면에 소정의 두께의 자석이나 알루미늄 등의 2차 도체(6)로 구성되어 있다.

상기 가동자와 고정자 사이에 소정의 공극(Air Gap)이 형성되어 고정자의 도체에 전원을 공급하여 이동자계를 발생시키면, 가동자의 2차 도체에 전자기적인 힘이 작용하여 가동자가 고정자의 주행축선을 따라 직선왕복 운동을 하게 된다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이 종래의 리니어 모터는, 복수매의 철편이 적층된 코어(1)에 형성된 복수개의 슬롯(2) 내에, 절연테이프를 감아서 완전절연 처리한 코일(3)을 삽입시킨 후, 상기 코어(1)와 코일(3) 사이에 절연성의 스페이서(4)를 넣어 접착제 등으로 코어(1)와 코일(3)을 일체화시킨다.

그러나, 이와 같은 종래의 코일(3)을 코어(1)의 슬롯(2)에 일정하게 동심을 유지하면서 삽입하기 위한 코일(3)의 지지물로서 사용되는 스페이서(4)를 쐐기모양의 공간에 배치시켜야 하고, 모터의 전장에 걸쳐서 수작업으로 삽입해야 하므로 인해 작업이 어려워 생산성이 저하되었다.

아울러, 리니어 모터를 제작할 경우 코어를 이루는 복수의 철편의 적층구조가 중요한 데, 이는 적층구조를 사용하면 와류에 의한 손실을 제거하여 모터의 효율이 증가되고, 발열로 인한 모터 성능저하를 방지하기 위한 중요한 요인으로 작용하기 때문이다.

하지만, 현재 기본적으로 복수 철편의 적층이 어려운 것은, 코어의 내측과 외측의 원주길이가 달라 동일한 사이즈의 강판을 사용하여 적층하는 것은 물리적으로 불가능하다.

이와 같이 종래의 리니어 모터는 코어를 이루는 복수의 철편의 내측 및 외측의 원주길이가 다름에 따라 코어를 만드는 금형수와 작업수가 증가되어 생산성이 상당히 떨어지거나, 또는 내측 원주길이를 기준으로 철편을 적층하여 외측부분의 철심적층율(유효길이 내에 실제 철심이 차지하는 비율)이 상당히 저하되는 현상이 있었다. 즉, 일정한 철심적층율을 유지하면서 와류손을 제거하여 높은 효율과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 모터를 생산하기에는 상당한 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 리니어 모터의 코어 제작시 한 개의 금형으로 동일한 사이즈의 철편을 제작한 후 복수의 철편을 적층하여 코어를 만든 후에 센터홀을 가공함으로써, 조립의 편의성과 단위시간당 생산량을 증가시킬 수 있는 원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 리니어 모터의 코어 제작시 동일한 형상의 철편을 복수매 적층하여 코어를 만들고 상기 코어의 각 슬롯에 링형 코일을 밀착 삽입한 후 센터홀을 가공함으로써, 자속이 흐르는 통로상에 매질의 불연속성이 없으면서 모터의 고정자와 가동자 간의 동심도 조정을 위한 복수개의 코어들의 별도의 조립 과정 없이 정밀한 동심도를 얻을 수 있어 모터의 효율이 상승됨과 아울러 금형 수가 줄어들어 제조단가가 낮아지며, 조립의 편의성과 시간당 생산량을 증가시킬 수 있는 원통형 리니어 모터 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 일정한 격벽을 통해 다수의 슬롯이 형성된 복수의 코어와, 상기 복수의 코어에 형성된 각 슬롯에 삽입되는 복수의 링형 코일을 구비한 원통형 리니어 모터의 제조 방법에 있어서: 상기 코어의 각 슬롯에 슬롯의 내측과 공극이 없도록 링형 코일을 밀착 삽입하는 제 1 단계; 상기 링형 코일을 복수의 코어의 내측에 형성된 각 슬롯에 밀착 삽입시킨 상태의 코어조립체를 대략 관 형상의 프레임의 내부에 삽입하는 제 2 단계; 상기 코어조립체를 프레임에 삽입시킨 상태에서 코어조립체를 에폭시로 몰딩하는 제 3 단계; 및 상기 에폭시를 몰딩한 후 코어조립체에서 코어의 일측단들을 절단 가공하여 센터홀을 형성하는 제 4 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제 1 단계에서 코어는 복수의 철편들로 적층 구성되고, 상기 복수의 철편들은 동일한 크기와 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 제 2단계의 코어조립체는 링형 코일의 내경보다 마주보고 있는 각 코어의 사이거리 를 더 작게 형성한 것을 특징으로 하며, 상기 제 3 단계에서 프레임에 삽입된 코어조립체 전체를 몰딩하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 4 단계에서 센터홀을 가공할 때 링형 코일보다 내측 중심축으로 다소 돌출된 코어의 각 일측단을 링형 코일과 동심원을 이루도록 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 일정한 격벽을 통해 다수의 슬롯이 형성된 복수의 코어와, 상기 복수의 코어에 형성된 각 슬롯에 삽입되는 복수의 링형 코일을 구비한 원통형 리니어 모터에 있어서: 상기 코어의 내측에 형성된 각 슬롯에 링형 코일이 밀착 삽입된 코어조립체; 상기 코어조립체가 삽입되는 관 형상의 프레임; 및 상기 프레임에 삽입된 코어조립체와 각 코어와 코일 사이의 공극에 침투 형성되는 몰딩부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 3은 본 발명에 의한 원통형 리니어모터를 나타낸 분리 사시도로서, 코어(10), 코일(20), 프레임(40), 및 몰딩부재(50)로 이루어져 있다.

상기 코어(10)는 대략 'Ｅ'자형 철편들(10a, 10b, 10c, ...10n)이 다수개 적층 및 합체되어 하나의 코어(10)를 이루되 일정한 간격의 격벽(11)을 통해 다수의 슬롯(15)이 형성되어 있고, 코일(20)은 코어(10)에 형성된 각 슬롯(15)에 삽입되는 링 형상의 코일(20)로 이루어져 있다.

또한, 프레임(40)은 상기 코어(10)의 내측에 형성된 각 슬롯(15)에 링형 코 일(20)이 밀착 삽입된 상태의 코어조립체(10, 20)가 삽입되는 관 형상의 플라스틱 또는 금속재질로 이루어져 있고, 몰딩부재(50)는 상기 코어조립체(10, 20)가 프레임(40)의 내부에 삽입된 상태에서 프레임(40)의 상하단으로 노출된 코어조립체(10, 20)를 완전히 감싸며 프레임(40) 내부를 채우는 형상으로 형성되어 있다.

아울러, 상기 코어조립체(10, 20)의 중심에는 코일(20)의 내경보다 다소 작은 직경을 갖는 센터홀(30)이 형성되어 있으며, 상기 몰딩부재(50)는 코어조립체(10, 20) 중 코어(10)와 코일(20)을 고정시키는 역할을 할 수 있도록 코어조립체를 완전히 감싸도록 형성되며, 몰딩부재(50)로는 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코어조립체(10, 20)의 중앙부에 형성된 센터홀(30)에는 이동자가 직선 이동할 수 있도록 고정,지지하는 역할의 고정축(미 도시함)이 삽입된다.

이와 같이 형성된 리니어 모터는 종래와는 다르게, 코어(10)와 코일(20)을 결합한 코어조립체를 프레임(40)에 삽입한 상태에서 코어조립체를 에폭시로 몰딩(50)한 후 코어 일측단을 절단 가공하는 센터홀(30)을 가공함으로써, 자속이 통과하는 코어(10)의 불연속없이 와류손을 최소화할 수 있고, 조립시 별도의 정밀작업없이 이동자와 고정자간의 동심도를 확보할 수 있다.

그럼, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 리니어 모터의 제조 방법을 설명하고자 한다.

먼저, 도 4와 같이 제 1 코어(10-1)에 형성된 각 슬롯(15)에 복수의 링형 코일(20)을 삽입함과 아울러 코일(20)의 상단과 좌측 및 우측에서 제 2 내지 제 4 코 어(10-2, 10-3, 10-4)를 정렬하여 각 코일(20)에 제 2 내지 제 4 코어(10-2, 10-3, 10-4)의 각 슬롯(15)이 삽입되도록 하여 도 5와 같이 코어조립체(10, 20)를 만든다.

도 4에서 보는 바와 같이 각 코어(10)는 'Ｅ'자형 다수의 철편이 합체되어 있는 데, 각 철편은 동일한 사이즈와 형상으로 이루어져 있다. 아울러 도 5에서 보는바와 같이 코어(10)의 내측은 코일(20)의 내측보다 중앙으로 더 돌출되는 돌출부(19)를 갖게 되며, 코어(10)의 돌출부(19)로 인해 코어조립체(10, 20)의 축 방향으로의 중공(25)은 사각형의 형상을 갖게 된다.

이어, 완성된 코어조립체(10, 20)를 도 6과 같이 미리 제작된 관 형상의 프레임(40)의 내부에 삽입한다. 상기 코어조립체(10, 20)의 외형과 프레임(40)의 내형은 동일한 형상으로 이루어져 있어 코어조립체(10, 20)를 프레임(40)에 삽입할 경우 코어조립체(10, 20)의 외연과 프레임(40)의 내연은 밀착되게 된다.

상기 프레임(40)의 내부에 코어조립체(10, 20)를 삽입한 후 도 7과 같이 삽입된 코어조립체(10, 20)의 각 코어와 코일의 표면 및 틈 사이로 에폭시를 침투시켜 코어(10)와 코일(20) 및 프레임(40)을 상호 단단하게 고정시킨다. 상기 몰딩부재(50)는 어느 정도 점성이 있는 액상이므로 코어와 코일의 표면 뿐만 아니라 프레임 내측에 위치한 코어와 코일의 표면과 각 틈 사이 및 사각 센터홀(25)에도 용이하게 침투 및 몰딩되는 것이다.

이와 같이 코어조립체(10, 20)와 사각 센터홀(25)에 전부 몰딩(50)을 하여 코어조립체(10, 20)와 프레임(40)을 단단하게 고정시킨 상태에서 절삭기와 같은 도 구를 이용하여 코어조립체(10, 20)의 사각홀(25)을 가공하여 원 형상의 센터홀(30)을 도 8과 같이 만들게 된다.

즉, 코어(10)의 일측면은 '］'와 같이 형성되어 있는 데, 이를 가공하여 '('와 같은 형상으로 만드는 것이다. 따라서, 센터홀(30)은 대략 '□'과 같은 형상(25)에서 '○'와 같은 형상으로 형성되는 것이다.

이와 같이 후가공을 통해 센터홀(30)을 가공함으로써, 코어조립체(10, 20)의 최종적인 동심도가 우수해지는 동시에 와류손 절감을 위한 코어적층체를 완성할 수 있어 작업성이 우수하고, 제조원가가 절감되는 고효율 모터를 생산할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 복수의 코어(10)의 중앙에 형성된 센터홀(30)은 코일(20)의 내경보다 다소 작게 형성하여 센터홀(30)에 삽입되는 고정축이 코일(20)과 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명에서는 리니어 모터의 코어 제작시 동일한 형상의 철편을 복수매 적층하여 코어를 만들고 상기 코어의 각 슬롯에 링형 코일을 밀착 삽입한 후 센터홀을 가공함으로써, 금형 수가 줄어들어 제조단가가 감소되며, 조립의 편의성이 향상되어 시간당 생산량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 리니어 모터의 코어 제작시 동일한 형상의 철편을 복수매 적층하여 코어를 만들고 상기 코어의 각 슬롯에 링형 코일을 밀착 삽입한 후 후가공으로 센터홀을 가공함으로써, 센터홀의 동심도가 우수해지고, 자속이 흐르는 통로상에 매질의 불연속성 없이 철심 적층체를 얻을 수 있어 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 일정한 격벽을 통해 다수의 슬롯이 형성된 복수의 코어와, 상기 복수의 코어에 형성된 각 슬롯에 삽입되는 복수의 링형 코일,을 구비한 원통형 리니어 모터의 제조 방법에 있어서:

   상기 코어의 각 슬롯에 슬롯의 내측과 공극이 없도록 링형 코일을 밀착 삽입하는 제 1 단계;

   상기 링형 코일을 복수의 코어의 내측에 형성된 각 슬롯에 밀착 삽입시킨 상태의 코어조립체를 대략 관 형상의 프레임의 내부에 삽입하는 제 2 단계;

   상기 코어조립체를 프레임에 삽입시킨 상태에서 코어조립체를 에폭시로 몰딩하는 제 3 단계; 및

   상기 에폭시를 몰딩한 후 코어조립체에서 코어의 일측단들을 절단 가공하여 센터홀을 형성하는 제 4 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 단계에서 코어는 복수의 철편들로 적층 구성되되, 상기 복수의 철편들은 동일한 크기와 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 3 단계에서 코어와 코일 및 프레임 내벽을 일체로 몰딩하는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 4 단계에서 센터홀을 가공할 때, 링형 코일보다 내측 중심축으로 다소 돌출된 코어의 각 일측단을 링형 코일과 동심원을 이루도록 가공하는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 센터홀을 가공할 때 링형 코일의 내경보다 각 코어의 사이 거리를 더 작게 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터의 제조 방법.
6. 일정한 격벽을 통해 다수의 슬롯이 형성된 복수의 코어와, 상기 복수의 코어에 형성된 각 슬롯에 삽입되는 복수의 링형 코일,을 구비한 원통형 리니어 모터에 있어서:

   상기 코어의 내측에 형성된 각 슬롯에 링형 코일이 밀착 삽입된 코어조립체;

   상기 코어조립체가 삽입되는 관 형상의 프레임; 및

   상기 프레임에 삽입된 코어조립체와 각 코어와 코일 사이의 틈에 침투 형성되는 몰딩부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 몰딩부재는 에폭시인 것을 특징으로 하는 원통형 리니어 모터.

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