KR20080033587A - 리니어모터 가동자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어모터에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 리니어모터의 가동자 마그네트의 고정구조를 개선하여 가동자 마그네트 자속의 누설을 줄여 모터의 효율을 향상시키는 리니어 모터 가동자를 제공한다.

이를 위하여 본 발명은 복수 개의 영구자석이 부착되는 가동자프레임, 비자성체로 형성되며, 상기 가동자프레임에 결합되어 상기 영구자석이 부착되는 위치를 가이드하는 영구자석부착가이드, 그리고 상기 영구자석과 상기 영구자석부착가이드가 상기 가동자프레임에 고정되도록 상기 영구자석 사이의 간격을 보상하며 압착하는 압착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자를 제공한다.

리니어모터, 가동자, 영구자석, 비자성체

Description

리니어모터 가동자{Moving stator for linear motor}

도 1 은 종래의 리니어모터 구조를 나타낸 단면도;

도 2 는 종래의 리니어모터 가동자프레임의 자속흐름을 도시한 개략도;

도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터 구조를 나타낸 단면도들;

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터에 제공되는 영구자석부착가이드을 나타낸 개략도들;

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터에 제공되는 가동자를 나타낸 사시도; 그리고

도 5b 및 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터의 가동자를 나타낸 단면도들이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 100 : 리니어모터 20 : 고정자

21 : 코일블럭 30, 300 : 가동자

40, 400 : 가동자프레임 50 : 영구자석

70 : 영구자석부착가이드 82 : 유리섬유 프리프레그

본 발명은 리니어모터에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 리니어모터의 가동자 영구자석의 고정구조를 개선하여 가동자 영구자석의 자속의 누설을 줄여 모터의 효율을 향상시키는 리니어 모터 가동자와 이를 포함하는 리니어 모터를 제공한다.

리니어모터는 대상 물체를 선형으로 이동시키는 구동장치로서, 볼 스크류나 체인 등을 이용한 기존의 선형 운동 시스템에 비하여 구조가 간단하고 차지하는 공간이 적으며, 동작상에 있어서도 이동속도와 추력, 위치제어의 정밀성 및 소음특성 등이 우수하여, 반도체 제조 장비 및 테스트 장비 분야를 비롯하여 선형 운동이 필요한 모든 산업분야에서 다양하게 응용되고 있다.

이하에서는 도 1 과 도 2 를 참조하여 종래의 리니어모터(10)의 일례를 설명하면 다음과 같다.

리니어모터(10)는 크게 고정자(20)와 상기 고정자(20)의 자속 변화에 따라 이동하는 가동자(30)의 2부분으로 구성된다.

상기 고정자(20)는 서로 대향되게 설치되고 각각의 내측면에 코일이 권선된 코일블럭(21)이 설치된다. 상기 리니어모터(10)에 전원을 인가하면 상기 고정자(20) 내측면에 권선된 코일블럭(21)에 자기장이 발생하게 된다.

상기 가동자(30)는 영구자석(50)이 부착되는 가동자프레임(40)과 영구자석(60)으로 구성되며 도 1 에서 도시된 바와같이 상기 고정자(20)의 사이에 설치된다.

상기 영구자석(50)은 상기 고정자(20)의 코일(21)에 대향하도록 상기 가동자프레임(40)에 부착된다.

상기 가동자프레임(40)에는 상기 영구자석(50)이 부착될 위치에 돌기(60)가 형성되어 있다. 상기 돌기(60)는 상기 영구자석(50)의 축방향의 양측을 지지함으로써 상기 영구자석(50)이 상기 가동자프레임(40)에 부착될 위치를 가이드 한다. 상기 가동자프레임(40)에 부착된 상기 영구자석(50)은 극이 같기 때문에 매우 강한 척력이 작용하게 되는바 이를 극복할 수 있도록 상기 돌기(60)는 상기 가동자프레임(40)과 일체로 재료 강성이 큰 강철 등의 소재로 형성된다.

상기 가동자프레임(40)에 부착된 상기 영구자석(50) 사이의 척력과 상기 리니어모터(10)의 동작에 의하여 발생하는 진동은 상기 영구자석(50)이 상기 가동자프레임(40)으로부터 이탈되게 한다. 따라서 상기 영구자석(50)이 상기 가동자프레임(40)에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여 상기 영구자석(50)의 외경부를 압착부재(80)로써 카본 시트(carbon sheet)를 테이핑하여 상기 영구자석(50)을 압착한다.

상기 고정자(20)의 코일(21)에 전류를 인가하면 상기 코일(21)과 상기 영구자석(50)간에 추력이 발생하고, 이로써 가동자(30)가 고정자(20)에 대해 소정의 방향으로 선형운동하게 된다.

그러나, 상술한 종래의 리니어 모터는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 리니어모터가동자는 상기 가동자프레임에 상기 영구자석을 고정하기 위한 돌기를 제공한다. 상기 돌기는 강철 등의 자성체로 형성되므로 상기 돌기에는 도 2 에서 도시한 바와 같이 자속의 맴돌이 현상(화살표시)이 발생되어 자속의 손 실이 발생하여 모터의 효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한 종래의 리니어모터가동자는 상기 영구자석을 축방향의 양측을 지지하므로써 상기 영구자석이 부착될 위치를 가이드 하지만 축방향의 반대 방향을 지지하지 아니하므로 상기 영구자석 사이의 척력과 상기 리니어모터의 가동 중에 발생하는 진동에 의하여 상기 영구자석이 이탈되거나 위치가 변경되어 모터의 효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한 종래의 리니어모터가동자는 상기 압착부재(80)로써 카본 시트(carbon sheet)를 사용하는데 상기 카본시트를 테이핑하여 상기 영구자석을 고정하는 경우 그 부착강도가 낮고 상기 영구자석 사이의 간격을 효과적으로 지지하지 못하게 되어 상기 영구자석 사이의 척력과 상기 리니어모터의 가동 중에 발생하는 진동에 의하여 상기 영구자석이 이탈되거나 위치가 변경되어 모터의 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 리니어 모터의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리니어모터가동자의 영구자석의 고정구조를 개선하여 상기 영구자석의 자속의 누설을 줄여 모터의 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 영구자석의 고정구조를 개선하여 영구자석의 부착강도를 높여 효율을 향상시키는 리니어모터가동자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수 개의 영구자석이 부착되는 가동자프레임, 비자성체로 형성되며, 상기 가동자프레임에 결합되어 상기 영구자석이 부착되는 위치를 가이드하는 영구자석부착가이드 그리고 상기 영구자석과 상기 영구자석부착가이드가 상기 가동자프레임에 고정되도록 상기 영구자석 사이의 간격을 보상하며 압착하는 압착부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자를 제공한다.

상기 영구자석부착가이드는 상기 영구자석의 축 방향의 일 측을 지지하는 지지부를 갖도록 제공될 수 있다.

또한 상기 영구자석부착가이드는 상기 지지부에서 상기 가동자프레임의 축 방향으로 연장되며, 상기 영구자석을 서로 구획되도록 함을 특징으로 하는 복수 개의 연장부를 구비하도록 제공될 수 있다.

상기 영구자석부착가이드는 세트로 제공되며 상기 영구자석을 사이에 두고 상기 가동자프레임의 축방향으로 결합되도록 할 수 있다.

상기 영구자석부착가이드는 사출물로 형성될 수 있다.

상기 압착부재는 열수축튜브로 제공될 수 있으며, 유리섬유 프리프레그(prepreg)로 제공될 수 있다.

이하에서는 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하여 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터를 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b 그리고 도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리니어모터(100)는 케이스(미도시), 코일블럭(21), 고정자(20) 그리고 가동자(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 케이스는 중공의 원기둥 형상으로 제공된다. 상기 케이스는 상기 고정자(20)와 상기 가동자(300)를 수용 및 지지하고, 외부의 충격으로 부터 상기 고정자(20)와 상기 가동자(300)를 보호한다.

상기 고정자(20)는 서로 대향 되도록 상기 케이스의 내주부를 따라 설치된다. 상기 고정자(20)의 내측면에는 코일이 권선된 코일블럭(21)이 설치된다.

상기 가동자(300)는 영구자석(50)이 부착되는 가동자프레임(400)과 영구자석(50)을 포함하여 구성되며, 상기 케이스에 그 축 방향으로 삽입되어 상기 고정자(20)의 사이에 설치된다.

상기 가동자프레임(400)은 원통형으로 제공된다.

상기 영구자석(50)은 상기 고정자(20)의 코일(21)에 대향하도록 상기 가동자프레임(400)의 외주면에 부착된다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 비자성체로 형성되며, 상기 가동자프레임(400)의 외주면에 밀착되게 제공된다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 링 형상으로 제공되는 지지부(71)와 상기 지지부로부터 축방향으로 연장된 연장부(72)를 가지고 있다.

상기 지지부(71)는 상기 영구자석부착가이드(70)가 상기 가동자프레임(400)의 외주면에 부착되도록 상기 가동자프레임(400)의 외주면을 감싸고 있으며 상기 연장부(72)및 상기 영구자석(50)의 축 방향 일 측을 지지한다.

상기 연장부(72)는 상기 지지부(71)로 부터 상기 가동자프레임(400)의 축방향으로 연장되어 형성된다. 상기 연장부(72)는 상기 가동자프레임(400)의 외주면에 밀착되도록 제공된다. 상기 연장부(72)는 상기 영구자석(50)이 일정한 간격을 두고 구획되도록 가이드 하며, 상기 영구자석(50)의 축 방향의 반대방향의 일 측을 지지한다.

상기 영구자석(50)은 상기 지지부(71)와 상기 연장부(72) 사이에 형성되는 영구자석 부착부(73)에 부착된다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 그 지지구조 및 지지방법에 따라 하나만 제공될 수 있으나 세트로 제공되며 상기 영구자석(50)을 사이에 두고 상기 가동자프레임(400)의 축 방향으로 결합 되도록 함이 바람직하다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 일체로 형성되는 것이 강성 확보에 있어서 효과적이므로 이를 위하여 상기 영구자석부착가이드(70)는 사출물로서 제공되는 것이 바람직하다.

상기 영구자석(50)의 외경부에는 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)가 상기 가동자프레임(400)에 고정되도록 상기 영구자석의 사이 간격을 보상하며 압착하는 압착부재(80)가 제공된다.

도 5a는 상기 압착부재(80)가 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)를 모두 덮을 수 있는 정도의 크기의 원통형으로 제공되어 상기 가동자프레임(400)의 축방향으로 결합되어 가안착된 후 가공에 의하여 수축하여 상기 영구자 석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)을 압착하고 있는 모습이다.

상기 압착부재(80)로서 열수축튜브(81)가 사용될 수 있으며 유리섬유 프리프레그(prepreg)(82)가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 열수축튜브(81)는 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)를 모두 덮을 수 있는 정도의 크기의 원통 형상으로 제공된다. 상기 열수축튜브(81)는 상기 가동자프레임(400)의 축 방향으로 결합되며 상기 영구자석(50)의 외경부에 가안착된다. 상기 가안착된 열수축튜브(81)에 열을 가하면 상기 열수축튜브(81)는 수축하여 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)을 압착한다.

상기 유리섬유프리프레그(82)는 상기 영구자석(50)의 외경부에 테이핑될 수 있다. 상기 유리섬유프리프레그(82)는 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)를 모두 덮을 수 있는 정도의 크기의 원통 형상으로 가공될 수 있는데 이경우 경우에는 상기 유리섬유프리프레그(82)는 상기 가동자프레임(400)의 축 방향으로 결합되어 상기 영구자석(50)의 외경부에 가안착된다.

상기 유리섬유프리프레그(82)는 유리 섬유에 수지(83)를 침투시켜 반경화상태로 만든 것이다. 상기 유리섬유프리프레그(82)를 상기 영구자석(50)의 외경부에 테이핑하거나 가안착시키면 상기 유리섬유프리프레그(82)의 수지(83)가 상기 영구자석(50)과 영구자석(50) 사이 또는 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70) 사이의 간격에 침투된다. 상기 유리섬유프리프레그(82)는 열경화가공을 통하여 수축하고 상기 유리섬유프리프레그(82)의 수지(83)는 경화된다.

본 발명의 실시예에 의한 리니어모터(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 고정자(20)의 코일(21)에 전류가 인가되면 상기 고정자(20) 코일(21)에는 자속이 발생되고 이로 인하여 상기 코일(21)과 상기 가동자프레임(400) 간에는 추력이 발생하므로 상기 가동자(300)는 상기 고정자(20)에 대하여 소정의 방향으로 선형운동하게 된다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 상기 가동자프레임(400)의 외주면에 상기 영구자석(50) 부착부(73)를 형성하고 그곳에 상기 영구자석(50)을 부착되게 함으로써 상기 영구자석(50)이 상기 가동자프레임(400)에 부착될 위치를 가이드한다. 상기 영구자석부착가이드(70)의 연장부(72)는 상기 영구자석(50)이 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있도록 상기 영구자석(50)사이에 간격을 형성한다. 상기 영구자석부착가이드(70)는 비자성체로 형성되므로 상기 영구자석(50)의 자속으로 인하여 상기 영구자석부착가이드(70)에는 자속의 맴돌이 현상이 발생하지 아니한다.

상기 영구자석부착가이드(70)는 상기 영구자석(50)을 사이에 두고 상기 가동자프레임(400)의 축 방향으로 결합되는 세트로 제공되므로 상기 영구자석부착가이드(70)은 상기 영구자석(50)을 축방향과 축방향의 반대방향에서 지지하게 되므로 상기 영구자석(50)을 강하게 고정하게 된다. 또한 상기 영구자석부착가이드(70)가 사출물로 제공되는 경우에는 상기 영구자석부착가이드(70)의 강성을 높일 수 있다. 상기 사출물은 일체형으로 제공되는 것이 바람직하다.

상기 열수축튜브(81)는 열에 의하여 수축하는 성질을 갖고 있다. 따라서 상기 영구자석(50)의 외경부에 제공된 열수축튜브(81)를 열가공하게 되면 상기 열수축튜브(81)는 수축하며 상기 영구자석을 압착하게 된다. 따라서 압착부재(80)로서 열수축튜브(81)를 사용하는 경우에는 상기 영구자석(50)은 상기 열수축튜브(81)에 의하여 압착되고, 상기 영구자석(50)의 사이 간격은 도 5b에서 도시된 것처럼 상기 열수축튜브(81)가 수축하며 형성한 함몰부(84)에 의하여 보상된다.

상기 영구자석(50)의 외경부에 제공된 상기 유리섬유 프리프레그(82)는 수축 및 경화되어 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70)를 상기 가동자프레임(400)를 압착하며 고정한다.

상기 유리섬유 프리프레그(82)가 수축하며 경화될 때에는 도 5c에서 도시된 것처럼 상기 유리섬유 프리프레그(82)는 상기 영구자석(50)을 압착하여 고정하고, 상기 유리섬유 프리프레그(82)에 침투된 수지(83)는 상기 영구자석(50)과 영구자석(50) 사이 또는 상기 영구자석(50)과 상기 영구자석부착가이드(70) 사이의 간격을 메우면서 경화되므로 상기 영구자석(50) 사이의 간격이 보상된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 본질적 기술범위 내에서 변형된 형태의 또 다른 실시 예를 구현할 수 있을 것이다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 리니어모터가동자의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 리니어모터가동자는 영구자석을 고정하기 위하여 비자성체로 형성된 영구자석 부착가이드를 제공하는바 상기 영구자석 부착가이드에는 자속의 맴돌이 현상이 발생하지 아니하므로 모터의 효율이 높아지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 리니어모터가동자는 상기 영구자석이 일정한 간격을 두고 구획되어 고정되도록 하는 상기 영구자석부착가이드를 제공하는바 상기 영구자석의 부착강도를 높여 모터의 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 리니어모터가동자는 상기 영구자석과 상기 영구자석부착가이드가 상기 가동자프레임에 고정되도록 상기 영구자석 사이의 간격을 보상하며 압착하는 압착부재를 제공하므로 상기 영구자석의 부착강도를 높여 모터의 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 복수 개의 영구자석이 부착되는 가동자프레임;

   비자성체로 형성되며, 상기 가동자프레임에 결합되어 상기 영구자석이 부착되는 위치를 가이드하는 영구자석부착가이드; 그리고

   상기 영구자석 및 상기 영구자석부착가이드가 상기 가동자프레임에 고정되도록 상기 영구자석 사이의 간격을 보상하며 압착하는 압착부재를 포함하여 구성되는 리니어모터가동자.
2. 제1항에 있어서, 상기 영구자석부착가이드는 상기 영구자석의 축 방향의 일 측을 지지하는 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.
3. 제2항에 있어서, 상기 영구자석부착가이드는 상기 지지부에서 상기 가동자프레임의 축 방향으로 연장되며, 상기 영구자석을 서로 구획되도록 함을 특징으로 하는 복수 개의 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 영구자석부착가이드는 세트로 제공되며 상기 영구자석을 사이에 두고 상기 가동자프레임의 축방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.
5. 제1항에 있어서, 상기 영구자석부착가이드는 사출물인 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.
6. 제1항에 있어서, 상기 압착부재는 열수축튜브인 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.
7. 제1항에 있어서, 상기 압착부재는 유리섬유 프리프레그(prepreg)인 것을 특징으로 하는 리니어모터가동자.

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