KR20080108500A - 선형 전기 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 축 길이를 따라 극성을 교대시키는 방사상 자계를 생성하도록 감겨지고 축 주위에 나란히 배치된 복수의 스테이터 코일과, 전력 공급될 때, 스테이터 내에 위치되고 스테이터의 축과 공동 축 방향으로 이동가능한 전기자(armature)와, 스테이터에 대해 왕복을 위해 전기자를 지지하기 위한 베어링 장치를 포함하는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스로서, 상기 베어링 장치가 비-자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선형 전기 모터{LINEAR ELECTRIC MOTORS}

본 발명은 선형 전기 모터에 관한 것이다.

선형 전기 모터는 여러 해 동안 알려져 왔고, 하나의 그러한 모터는, 방사상 분극을 갖고 축상 이동을 위해 공기 갭에 배치된 이동가능 전기자(armature) 코일을 갖는 공기 갭을 한정하는 자기 물질로 된 관형 스테이터를 포함하는 GB-A-1308349에 개시된 것과 같은 피스톤 및 실린더 디바이스의 형태를 취한다.

그러한 전기 모터는 많은 응용에서 수압 피스톤 실린더 디바이스를 대체하는데 사용된다. 그러나, 그러한 전기 모터는 가벼운 부하에 사용될 때, 그리고 특정한 작동력 프로파일을 적절히 재생하도록 요구될 때, 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 이전의 그러한 디바이스 문제를 해결하는 피스톤 및 실린더 디바이스의 형태로 전자기 선형 모터를 제공하는 것이다.

본 발명은 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스를 제공하며, 이러한 디바이스는 전력 공급될 때, 축 길이를 따라 극성을 교대시키는 방사상 자계를 생성하도록 감겨지고 축 주위에 나란히 배치된 복수의 스테이터 코일과, 스테이터 내부에 위치되고 스테이터의 축과 공동 축 방향으로 이동가능한 전기자와, 스테이터에 대해 왕복을 위해 전기자를 지지하기 위한 베어링 장치를 포함하며, 상기 베어링 장치는 비-자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 베어링은 세라믹 볼 베어링의 형태에 있을 수 있는 세라믹 물질을 포함한다.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해, 본 발명의 실시예는 이제 전자기 디바이스의 단면을 도시하는 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.

도 1은 전자기 디바이스의 단면을 도시하는 도면.

본 발명의 바람직한 실시예는, 스테이터가 방사상 자계를 생성하도록 구성되고 전기자가 자계에서 축상으로 이동가능한 피스톤-형 부재를 구성하는 전기 선형 모터이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터는 단부 캡(11 및 12)에 의해 차단되는 개방 단부를 갖는 실린더형 부분(10)으로 구성되는 원형 단부의 관형 실린더를 포함한다. 실린더형 부분(10)은 일련의 코일을 포함하는데, 이러한 코일은 코일을 통과하는 전류에 의해 전력 공급될 때, 실린더형 부분의 길이를 따라 축 상으로 배치되는 방사상 자계를 생성하도록 나란히 배치되고, 감겨진다. 코일은 또한 단부 캡(11 및 12)에 위치된 단부를 갖는 굴대(14)를 구비한 고리형 공기 갭을 한정한다.

관형 전기자(16)는 공기 갭에 위치되고, 일련의 자기 조립체를 포함한다. 자 기 조립체는 바람직하게 스테이터 코일에 의해 생성된 방사상 자계와 협력하기 위해 전기자의 길이를 따라 일련의 교대 극을 생성하도록 극 부분을 구비한 영구 자석의 형태를 갖는다.

전기자는 더 구체적으로 설명될 베어링(20 및 21)에 의해 굴대(14) 상에 슬라이딩가능하다. 전기자의 이동은 단부 캡(12)에서 애퍼처를 통해 전기자(16)의 일단부로부터 돌출하는 하나 이상의 로드(23)에 의해 전기자에 연결되는 플런저(22)의 형태로 출력 조립체에 전달된다. 로드는 축에서 벗어나게(off-axis) 위치된다.

동작시, 스테이터 코일이 교대 극 전류에 의해 전력 공급될 때, 이동하는(travelling) 자기 파는 공기 갭에 생성되고, 이것은 전기자가 이동하도록 한다. 전술한 장치가 힘의 디바이스(force device)로서 사용될 때, 모터가 특히 테스트 하에 대상에 낮은 힘을 가할 때 입력 파형을 적절히 재생하지 않는다는 것을 발견하였다. 그 결과, 많은 연구가 취해졌고, 로드 또는 로드들(23)과 단부 캡(12) 사이에서 모든 밀봉(seal)을 제거하도록 결정되었다. 더욱이, 스테이터에 의해 생성된 자계 내에 그 위치로 인해 베어링(20 및 21)이 주의된다. 초기에, 베어링 레이스(race)의 가장 높은 품질의 종래의 볼 베어링이 이용되지만, 이것은 문제를 해결하기 위해 여전히 부적절한 것으로 발견되었다. 놀랍게도, 종래의 고품질의 볼 레이스를 세라믹 물질로부터 만들어진 것과 같은 비-자성 물질 볼로 대체함으로써, 원하는 개선이 달성될 수 있다는 것이 발견되었다. 즉, 강철 볼 베어링을 세라믹 볼 베어링과 같은 비-자성 물질 볼 베어링으로 간단히 대체함으로써, 문제가 해결될 수 있다. 또한 볼 레이스 및 볼 베어링 자체를 세라믹과 같은 비-자성 물질로 완전히 대체하는 것이 가능하다.

전술한 실시예가 영구 자석 전기자를 갖는 스테이터 코일을 이용하지만, 전기자가 또한 스테이터 외에도 코일을 이용하게 구성될 수 있도록 전자기 구조를 변경하는 것이 가능하다. 대안적으로, 스테이터는 전기자보다는 영구 자석으로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 가벼운 부하에 사용될 때, 그리고 특정한 작동력 프로파일을 적절히 재생하도록 요구될 때, 발생하는 문제를 해결하는 피스톤 및 실린더 디바이스의 형태의 전자기 선형 모터 등에 이용된다.

Claims (5)

1. 축 길이를 따라 극성을 교대시키는 방사상 자계를 생성하도록 감겨지고 축 주위에 나란히 배치된 복수의 스테이터 코일과, 전력 공급될 때, 스테이터 내에 위치되고 스테이터의 축과 공동 축 방향으로 이동가능한 전기자(armature)와, 스테이터에 대해 왕복을 위해 전기자를 지지하기 위한 베어링 장치를 포함하는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스로서,

   상기 베어링 장치는 비-자성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베어링은 비-자성 물질의 볼 베어링을 포함하는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스.
3. 제 2항에 있어서, 상기 볼 베어링은 세라믹 물질로 만들어진, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스.
4. 제 1항에 있어서, 굴대(mandrel)가 제공되고, 상기 전기자는 관형이고, 굴대 상에서 왕복하도록 배열되고, 상기 베어링 장치는 전기자와 굴대 사이에 있는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스.
5. 제 4항에 있어서, 하나 이상의 로드는 전기자의 일단부에 제공되고, 디바이스의 단부 캡을 통해 돌출하는, 전자기 피스톤 및 실린더 디바이스.

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