KR950013270B1 - 리니어모터 - Google Patents

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KR950013270B1
KR950013270B1 KR1019860008195A KR860008195A KR950013270B1 KR 950013270 B1 KR950013270 B1 KR 950013270B1 KR 1019860008195 A KR1019860008195 A KR 1019860008195A KR 860008195 A KR860008195 A KR 860008195A KR 950013270 B1 KR950013270 B1 KR 950013270B1
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Abstract

내용 없음.

Description

리니어모터
제 1 도 ~ 제 3 도는 본 발명의 제 1 의 실시예를 나타낸 것으로서, 제 1 도는 분해사시도.
제 2 도는 외관사시도.
제 3 도는 원리적인 측면도.
제 4 도 및 제 5 도는 갭의 형상의 실시예를 나타낸 측면도.
제 6 도 및 제 7 도는 제 2 및 제 3 의 실시예를 원리적으로 나타낸 측면도.
제 8 도 및 제 9 도는 제 4 의 실시예를 나타낸 것으로서,제 8 도는 외관사시도,
제 9 도는 원리적인 측면도.
제 10 도는 제 5 의 실시예를 나타낸 사시도.
제 11 도 및 제 12 도는 제 6 의 실시예를 나타낸 것으로서,제 11 도는 외관사시도.
제 12 도는 원리적인 측면도.
제 13 도는 제 7 의 실시예를 나타낸 사시도.
제 14 도 및 제 15 도는 제 8 의 실시예를 나타낸 것으로서,제 14 도는 외관사시도.
제 15 도는 원리적인 측면도.
제 16 도는 제 9 의 실시예를 나타낸 측면도.
제 17 도는 종래예를 나타낸 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(11) : 가동부 (12) : 고정부
(14),(15) : 마그네트 (19), (20) : 요크
(21) : 코일 (25),(26),(27),(28) : 에어갭
본 발명은 코일이 감긴 요크와 마그네트가 상대적으로 직선이동하도록 이루어진 리니어모터에 관한 것이며, 특히 전자기기의 가동부 등에 사용하여 적합한 것이다.
본 발명은 제 1 및 제 2 의 요크를 갭을 통하여 배설하는 동시에, 최소한 한쪽의 요크에 코일을 감고, 또한 마그네트를 상기 제 1 및 제 2 의 요크와 갭을 통하여 대향배치함으로써, 제 1 및 제 2 의 요크와 마그네트를 상대적으로 이동시키도록 한 것이다.
종래의 리니어모터로서, 제 17 도에 나타낸 바와 같이 코일가동형 리니어모터가 알려져 있다.
제 17 도에 있어서, 장방형의 상자형으로 형성된 요크(1)의 중앙에 요크(2)가 가설(架設)되는 동시에, 코일 (3)이 감겨진 보빈 (4)이 이 보빈(4)을 상기요크(2)가 삽통함으로써 화살표 a, b방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 또, 요크 (1)의 내측의 대향하는 2개의 면에서, 각각 두께방향으로 착자(着磁)된 마그네트(5),(6)가 설치되어 있다.
상기 구성에 있어서, 코일 (3)에 통전함으로써, 코일(3)을 흐르는 전류와 마그네트 (5),(6)의 자속(磁速)이 쇄교(鎖交)하여, 코일 (3) 및 보빈(4)이 a방향 또는 b방향으로 이동한다. 이와 같은 리니어모터는, 예를 들면 광디스크플레이어에 있어서의 광학픽업의 이동장치 등에 사용되고 있다.
전술한 제 17 도의 리니어모터에는 다음과 같은 결정이 있다.
(1) 마그네트 (5),(6) 와 요크(2)로 형성되는 갭중에 코일(3)이 위치하므로, 갭길이 Lg와 마그네트(5),(6)의 두께 Lm가 근사하여, 갭의 자속밀도가 마그네트 (5),(6)의 잔류 자속밀도의 1/3-~1/4정도 밖에 되지않는다. 그러므로, 마그네트 (5),(6)가 갖고 있는 기자력(起磁力) 을 충분히 활용할 수 없다.
(2) 자속이 요크(1)의 4개의 코너부에 집중하므로, 요크(1)의 두께를 코너부를 기준으로 하여 결정하면, 요크(1)가 대형화한다.
(3) 코일 (3)에 흐르는 전류에 의하여 발생하는 자속이 요크(1),(2)로 형성되는 닫힌 루프를 흐르므로, 코일(3)의 자체인덕턴스가 높아진다. 그러므로, 고속동작을 행하려고하면, 전류가 잘 흐르지 않게 되고, 추력(推力)이 저하하여 응답성이 나빠진다.
(4) 코일 (3)이 중공(中空)의 보빈(4)에 감겨져 있고, 이 보빈(4)은 열전도성이 좋지 않은 재질로 만들어져 있으므로, 코일(3)에서 발생한 열의 발열성이 나쁘다.
(5) 보빈(4)에 요크(2)가 삽통하는 구조로 되어 있으므로 조립이 곤란하다.
본 발명의 리니어모터는 제 1 의 요크와, 상기 제 1 의 요크와 소정의 갭을 통하여 또한 기준면과 평행으로 병렬배치된 제 2 의 요크와, 상기 제 1 및 제 2 의 요크중의 최소한 한쪽의 요크에 감기는 코일과, 상기 제 1 및 제 2 의 요크의 면중 상기 기준면에 평행한 면과 대향하고 이 기준면에 대하여 평행으로 이동할 수 있도록 마그네트를 지지하는 제 3 의 요크를 각각 구비하여 이루어진다.
상기 2개의 요크간의 갭에 의하여, 요크에 대한 마그네트의 자속변화를 일정하게 할 수 있고, 이로써 요크와 마그네트를 상대적으로 이동시키는 추력이 발생한다.
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명의 제 1 의 실시예를 나타낸다. 본 발명에 대한 리니어모터는 가동부(11)와 고정부(12)에 의하여 가동마그네트형 리니어모터로 구성되어 있다.
가동부(11)는 판형의 요크와, 이 요크(13)의 하면에 고착되고 또한 두께방향으로 도시한 바와 같이 착자(着磁)된 한쌍의 마그네트(14), (15)에 의하여 주로 구성되어 있다. 상기 요크(13)의 양측에는, 롤러(16), (17), (18) 가 회전할수 있게 설치되어 있다.상기 고정부(12)는 하쌍의 요크(19), (20)와, 요크(19)에 감겨진 코일(21)로 주로 구성되어 있다.상기 요크 (19), (20)의 양측에는, 상기 롤러(16), (17), (18) 가 전동(轉動) 하는 가이드레일(22), (23)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 각 부재는 기판(24)상에 설치되어 있다.
상기 요크(19), (20)는 마그네트(14), (15)와 대향하는 폭 l의 부분(19a), (19b), (20a), (20b)과, 이들 부분(19a)와 (19b), (20a)와(20b)을 각각 연결하는 연결부(19c), (20c)가 형성되어 있다. 상기 코일(21)은 상기 연결부(9c)에 감겨져 있다. 2개의 요크(19), (20)는 그들의 부분(19a)와 (20a), (19b)와, (20b)이 각각 0.2~0.5mm 정도의 에어갭(25),(26)을 통하여 대향배치되어 있다. 또, 상기 롤러(16), (17), (18) 가 상기 가이드레일(22), (23)에 전동가능하게 결합됨으로써, 가동부(11)가 고정부(12)상에 재치되었을 때에 형성되는 마그네트(14), (15)와 요크(19), (20) 의 부분(19a), (20a), (19b), (20b)과의 에어갭 (27), (28)은 0.2~0.5mm 정도이다.
제 3 도는 상기구성에 관한 리니어모터를 원리적으로 나타낸 것으로서, 가동부(11)가 스타트 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 이때 마그네트 (14), (15)의 대부분은 요크(19)와 대향하고 있지만, 그 선단부(14a)(15a)는 갭(25)(26)을 넘어 요크 (20)의 일부와 대향하고 있다. 따라서, 이 상태에 있어서는, 마그네트(14)로부터 나온 자속(磁束)의 대부분은 갭(27)으로부터 요크(19)를 통과하고, 다시 반대측의 갭(28)을 통과하여 마그네트(15)에 달하지만, 상기 자속의 일부는 갭(27), 요크(20)의 일부 및 갭(28)을 통과하여 마그네트(15)에 달하고 있다.
이 제 3 도의 상태에 있어서, 가동부(11)는 화살표로 나타낸 방향으로 이동한다. 이때, 가동부(11)가
Figure kpo00001
x의 거리를 이동하면, 마그네타(14), (15)와 요크(19)와의 대향면적이 감소하는 동시에, 마그네트(14), (15)와 요크(20)와의 대향면적이 증가한다. 따라서, 요크(19)를 통과하는 자속이 감소하는 동시에, 요크(20)를 통과하는 자속이 증대한다. 요크(19), (20)의 자속의 누설이 작다고 하면, 가동부(11)의 이동에 따르는 요크(19)를 통과하는 자속의 변화분
Figure kpo00002
Ø은 마그네트(14),(15)의 자속을 B라고 하면,
Figure kpo00003
Ø=B
Figure kpo00004
xι
로 된다. 그리고,
Figure kpo00005
의 자속변화가 있을 때,
F=NI
Figure kpo00006
(단, N : 코일(21)의 권회수)
의 힘이 마그네트(14), (15)와 요크(19)와의 사이에 작용한다. 또한,
Figure kpo00007
의 자속변화는 마그네트(14), (15)가 코일(21)을 벗어나는 위치로 이동하기까지는 대략 일정하므로, 마그네트(14), (15)와 요크(19)와의 사이에는,
F=NI
Figure kpo00008
=NIBI…………………………………………………………일정
의 힘 F이 발생하게 된다. 또, 전류 I의 방향을 역으로 하면 힘 F의 방향을 역으로 할 수 있다.
이상에 의하면, 요크(19)에 대하여 요크(20)를 갭(25), (26)을 통하여 설치함으로써, 요크(19)를 통과하는 자속변화를 가동부의 이동에 불구하고, 항상, 대략 일정하게 할 수 있으며, 이자속 변화에 의해 힘 F을 발생시켜서, 가동부(11)를 이동시킬 수 있다. 그리고, 요크(20)를 생략해도 요크(19)에 대한 자속변화는 일정해지지만, 그와 같이 하면, 가동부(11)의 이동에 따라서 요크(19)와 마그네트(14), (15)간의 흡입력에 의하여 가동부(11)는 힘 F의 방향과 역방향으로 되돌려져 버린다. 본 발명에서는 요크(20)를 요크(19)에 대하여 갭(25), (26)을 통하여 설치하고 있으므로, 요크(19)에 대한 자속변화를 대략 일정하게 하면서 요크(19), (20)에 대한 마그네트(14), (15)의 흡입력을 일정하게 하고 있다. 그러므로 기동부(11)는 상기 흡입력의 영향을 받지 않고 이동할 수 있다.
본 실시예에 의하면 다음의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 마그네트(14), (15)와 요크(19), (20)와의 갭(27), (28)을 작게 하여, 갭의 자속 밀도를 높이고, 마그네트(14),(15)의 기자력(起磁力)을 유효하게 이용할 수 있다.
(2) 자속이 집중하는 부분이 없으므로, 요크(19), (20)의 두께를 특히 크게 할 필요는 없고, 가동부(11) 및 고정부(12)를 소형으로 할 수 있다.
(3) 코일(21)이 감겨져 있는 연결부(19c)를 포화하지 않을 정도로 가늘게 함으로써, 코일(21)의 권회수 N를 바꾸지 않고, 코일(21)의 저항치 Rm를 작게 할 수 있다. 그러므로, 동일한 입력전력 Pm(=Pm×12) 에 대하여 커다란 추력(토크)을 얻을 수 있다.
(4) 코일(21)이 만드는 자속의 자로(磁路)중에 에어갭이 포함되므로, 제 17 도의 가동코일형에 비하여 코일(21)의 자체인덕턴스를 작게 할 수 있고, 고속응답성을 높일 수 있다.
(5) 코일(21)은 요크(19)인 일부인 연결부(19c)에 감겨져 있으므로, 방열성이 좋고, 그러므로 많은 전력의 입력이 가능하게 되고, 높은 추력을 얻을수 있다.
(6) 조립을 용이하게 행할 수 있다.
제 4 도 및 제 5 도는 갭(25), (26)의 형상이 다른 실시예를 나타낸다.
갭(25), (26)은 요크(19), (20)간의 자속의 누설을 매우 작게하여, 자속변화
Figure kpo00009
를 일정하게 할 필요가 있다. 그러므로, 제 4 도 및 제 5 도에 나타낸 바와같이, 요크(19), (20)의 일부만을 근접시키고 다른 부분을 멀리하도록 갭(25), (26)을 형성하여, 자속 변화를 대략 일정하게 하는 동시에 흡입력의 영향을 받지 않도록 하고 있다.
제 6 도는 본 발명의 제 2 의 실시예를 원리적으로 나타낸 것으로서, 요크(19), (20)의 양쪽에 코일(21), (29)을 설치한 경우이다. 상기 코일(29)은 요크(20)의 연결부(20c)에 코일(19)과 동일하게 하여 감겨져 있다. 이 실시예의 경우는, 가동부(11)는 F=2NBIl의 힘을 받는다.
제 7 도는 제 3 의 실시예를 나타낸 것으로서, 3개의 요크(19), (20), (30)을 통하여 설치하는 동시에, 요크(30)에 코일(32)을 감는 경우이다. 요크(30)는 요크(19), (20)와 동일 형상의 것이 사용되고, 그 연결부에 코일(32)이 감겨져 있다.
도면에 있어서, 가동부(11)는 A점에서 B점까지는 코일(21)의 힘에 의하여 이동되고, B점에서 C점까지의 코일(32)의 힘에 의하여 이동한다. 따라서, 추력은 (21), (32)에 의한 힘의 합성력으로 된다. 본 실시예의 경우는, 가동부(11)의 가동범위는 제 1 및 제 2 의 실시예의 경우의 2배보다 약간 작은 길이로 된다.
제 8 도 및 제 9 도는 제 4 의 실시예를 나타낸 것이다.
도면에 있어서, 요크(33), (34)를 갭(35)을 통하여 설치하는 도시에, 단면 ㄷ자형을 이루는 요크(36)를 설치하고, 그 하부(36a)와 상기 요크(33), (34)와를 연결부(36b),(36c)를 통하여 일체적으로 연결하고 있다. 이 연결부(36b), (36c)에 코일(37),)(38)이 감겨져 있다. 또 요크(36)의 상부(36b)와 상기 요크(33), (34)와의 사이에는 마그네트(39)가 소정의 갭을 통하여 배치되고, 화살표 c방향으로 왕복동가능하게 이루어져 있다. 상기 구성에 의하면 상기 제 1∼제 3 의 실시예의 경우와 동일한 원리에 따라서, 마그네트(39)를 c방향으로 이동시킬 수 있다.
제 10 도는 제 5 의 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 제 8 도의 요크(36)에 갭(40)을 상기 갭(35)과 대향하여 배설한 경우이다.
제 11 도 및 제 12 도는 제 6 의 실시예를 나타낸 것으로서 제 8 도 및 제 9 도와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예에 있어서는, 요크(36)는 제 8 도의 상부(36d)가 없는 것이 사용되고, 또 마그네트(39)는 요크(41)에 고착되어 있다.
제 13 도는 제 7 의 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 요크(36)에 갭(40)을 배설한 경우이다. 제 14 도 및 제 15 도는 제 8 의 실시예를 나타낸 것이다.
도면에 있어서, 2개의 요크(42),(43)가 갭(44)을 통하여 또한 비자성재로 이루어진 부재(45)에 의하여 일체적으로 연결되어 설치되어 있다. 요크(42), (43)와 대향하여 마그네트(46)가 배설되고, 이 마그네트(46)는 요크(47)에 고착되어 있다. 이 요크(47)의 코일권회부(47a), (47b)에는 코일(48), (49)이 감겨져 있다. 본 실시예의 경우는, 상기 요크(42), (43) 및 부재(45)에 의하여 가동부(50)가 구성되어 화살표 d방향으로 왕복이동한다.
제 16 도는 제 9 의 실시예를 나타낸 것으로서 2개의 요크(51), (52)를 갭(53)을 통하여 설치하는 동시에, 이것과 대향하여 다른 2개의 요크(54), (55)를 갭(56)을 통하여 설치하고, 이들 요크(51), (52), (54), (55)를 단면 ㄷ자형을 이루는 비자성재로 이루어지는 연결부재(57)에 의하여 연결하고 있다. 또, 마그네트(58)의 양단에 코일(59), (60)을 비자성부재(61), (62)를 통하여 배설함으로써, 가동부(63)를 구성하고, 이 가동부(63)를 상기 요크(51), (52)와 요크(54), (55)와의 사이에 화살표 e방향으로 왕복동가능하게 배설하고 있다.
전술한 제 4∼제 8 의 실시예는 제 1∼제 3 의 실시예와 동일한 원리에 따라서, 각각 가동부를 이동시킬 수 있는 동시에, 상기 (1)∼(5)에서 기술한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 갭의 자속밀도를 높일 수 있는 동시에, 자속의 집중을 피하여 평균화할 수 있으므로, 요크의 두께를 얇게하여 소형, 경량화를 도모할 수 있고, 또한 높은 추력을 얻을 수 있다. 또, 코일의 인덕턴스가 작아 고속응답성을 얻을 수 있고, 또한 코일의 이용율, 방열성을 높게하여, 소형, 높은 추력, 소비전력의 저감에 유리하게 되고, 또 조립이 용이하게 된다.

Claims (1)

  1. 제 1 의 요크와, 상기 제 1 의 요크와 소정의 갭을 통하여 또한 기준면과 평행으로 병렬배치된 제 2 의 요크와, 상기 제 1 및 제 2 의 요크중의 최소한 한쪽의 요크에 감기는 코일과, 상기 제 1 및 제 2 의 요크의 면중 상기 기준면에 평행한 면과 대향하고 또한 이 기준면에 대하여 평행으로 이동할 수 있도록 마그네트를 지지하는 제 3 의 요크를 각각 구비하여 이루어지는 리니어모터.
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