KR0144316B1 - 리니어 펄스 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자 코어의 제작이 용이하고, 각 상권선을 고정자 코어의 원주방향으로 배치되며, 다상화해도 축방향이 길게되지 않는 리니어 모터이다. 이 리니어 펄스모터는 내주면에 축방향으로 소치(17)가 형성되며, 등핏치 각으로 배열설치된 복수의 돌출극(11,12,13.....)을 가지는 고정자(1)와 축방향으로 이동 자유로운 이동자(2)로 되며, 고정자코어(10)는 그 고정자 코어의 고정자철판(30)을 소정각도로 순차 회전적층해서 형성함과 동시에 k는 1이상의 정수, m을 상수로 할 때, 그 고정자 철판은 km개의 돌출극(P1,P2,P3......)을 가짐과 동시에, 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 이동자 측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 1개, 내반경이 큰 돌출극이 (m-1)개 순으로 늘어서서 1개조를 형성하여, 그 조가 k조 존재하게 구성되어, 상기 최적 적충하는 소정각도가 (360/km)도이다.

Description

리니어 펄스 모터

제1도는 본 발명은 리니어 펄스모터의 일실시예를 나타내는 종단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선으로 자른 종단면도.

제3도는 고정자 코어를 형성하는 고정자 철판의 평면도.

제4도는 제3도의 고정자 철판을 소정각 회전하여, 적층될 때에 형성되는 고정자 소치부를 이동자측에서 본 전개도이다.

제5도는 고정자 권선의 결선도.

제6도는 고정자 코어를 형성하는 다른 고정자 철판의 평면도.

제7도는 제6도의 고정자 철판을 120도 회전하여 적층될 때에 형성되는 고정자 소치부를 이동자측에서 본 전개도.

제8도는 제7도에서 3상 리니어 펄스 모터의 고정자 권선의 결선도.

제9도는 제6도의 고정자 철판을 60도 회전하여 적층될 때에 형성되는 고정자 소치부를 이동자측에서 본 전개도.

제10도는 제9도에서 6상 리니어 펄스 모터의 고정자 권선의 결선도.

제11도는 제9도에서 3상 리니어 펄스모터의 고정자 권선의 결선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

k : 정수 m : 상수

11,12,13,...,16 : 돌출극 W1,W2,W3,...W6 : 권선

10 : 고정자코어 18,19 : 엔드브래키드

1 : 고정자 20a,20b : 축받침

21 : 축 22 : 자극코어

24 : 이동자소치(치선부 24a, 치저부 25b)

25a,25b : 이동자철판 30 : 고정자철판

P1,...P6 : 돌출극

17 : 고정자소치(치선부 17a, 치저부 17b)

본 발명은 VR(가변 리액턴스)형의 리니어 펄스모터에 관한 것이다. 종래, 이런 종류의 모터로 해서는 일본 특허공개 5-19282호 공보(발명의 명칭:리니어 액츄레이터)에 실린더 모양의 VR형 리니어 펄스모터가 개시되어 있다. 상기 공보에 의하면, 이 리니어 펄스모터는 권선이 감겨진 고정자와 그 고정자에 대해서 축방향으로 이동자유롭게 지지된 전기자로 된다.

그 고정자는 복수개의 자극을 가지는 세그먼트(철판)와 스패이샤를 교차로 적층한 것으로 그 자극은 상기 권선에의 전류에 의해 교대로 N극과 S극으로 자화된다. 상기 전기자는 봉모양의 비자성의 지지 튜브상에 부착된 링크로, 상기 권선에 선택적으로 흐르는 전류에 의해 발생하는 상기 고정자와 전기자를 통하는 자속에 의해 축방향으로 구동제어된다.

또, 미국특허 제5,093,596호 공보(발명의 명칭:결합형 리니어.로터리 직접구동 스텝핑모터(Combined linear-rotary direct drive step motor)에는 실린더 모양의 3상 VR형 리니어 펄스모터가 개시되어 있다, 상기 공보에 의하면, 이 리니어 펄스모터는 원통상의 가변 리액턴스형 리니어스텝 모터부분과 하이브리드 영구자석형 로터리스텝 모터부분을 구비하여, 각각 출력축을 공통으로해서 하나의 하우징 내에 수용한 것이다.

그러나, 양자중, 전자의 리니어 펄스모터는 각상을 구성하는 고정자는 축방향으로 늘어놓여져 있고, 다상화된 경우, 모터는 축방향으로 길게 된다는 문제점이 있다.

한편, 후자의 리니어 펄스모터는 고정자가 고정자 철판과 스패이샤 철판을 교차로 적층된 구성을 되어 있고, 고정자 코어의 제작에 있어서는 2종류의 철판을 교차로 적층하지 않으면 안되고 또 고정자 철판은 각 돌출극의 선단부를 하나간격으로 만곡가공하지 않으면 않되어, 용이하게 고정자 코어를 제작할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 그 목적은 상기 문제점을 해소하고, 그 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치를 형성하면서, 고정자 코어의 제작이 용이하고 또 각 상권선을 고정자 코어의 내주방향으로 배치할 수 있어, 다상화해서도 축방향으로 길게되지 않는 VR형 리니어 펄스모터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내측으로 향해서 방사상으로 같은 핏치 각도로 배열설치된 복수개의 돌극을 가짐과 동시에, 그 돌출극의 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치가 형성된 고정자 코어를 가지는 고정자와 그 고정자 내에 축방향으로 이동 자유롭게 지지됨과 동시에 외주면에 상기 고정자 소치에 대향해서 축방향으로 같은 핏치로 복수개의 이동자 소치가 형성된 이동차 코어를 가지는 이동자를 구비하여 되는 리니어 펄스모터는 다음과 같다.

(1) 상기 고정자 코어는 그 고정자 코어의 고정자 철판을 소정각도로 순차 회전하여 적층해서 형성됨과 동시에, k를 1이상의 정수, m을 상수로 할때, 그 고정자 철판은 km개의 돌출극을 가짐과 동시에, 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 1개, 내반경이 큰 돌출극(m-1)개의 순으로 늘어서 1개조를 형성하고 그 조가 k개조 존재하도록 구성되며, 상기 회전적층하는 소정각도가(360/km)도인 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 고정자 코어는 그 고정자 코어의 고정자 철판을 소정각도로 순차회전하고 적층해서 형성됨과 동시에, m을 상수로 할 때, 그 고정자 철판은 2m개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서 내반경이 적은 돌출극이 2개, 내반경이 큰 돌출극이 (2m-2)개의 순으로 늘어져서 형성하도록 구성되며, 상기 회전 적층하는 소정각도가(360/m)도 또는 (180/m)도 인 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 고정자 코어는 그 고정자 코어의 고정자 철판을 소정각도로 순차 회전하여, 적충해서 형성함과 동시에, m을 상수로 할때, m을 4이상의 값이고, 그 고정자 철판은 m개의 돌출극을 가짐과 동시에, 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 2개, 내반경이 큰 돌극이 (m-2)개의 순으로 늘어져서 형성되도록 구성되며, 상기 회전적층하는 소정각도가(360/m)도 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 작용에 대해서는 상기와 같이 구성된 리니어 펄스모터는 일종류의 고정자 철판을 소정각도로 순차회전하여 적층한다고하는 회전형 스텝핑모터로 사용되고 있는 코어 제작기술을 사용할 수 있기 때문에, 그 내주면에 축방향에 복수개의 고정자 소치를 형성하면서 고정자 코어를 용이하게 제작할 수 있다.

이하, 도면에 의거해서 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 리니어 펄스모터의 일실시예를 나타내는 종단면도, 제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 의한 횡단면도이다.

본 실시예는 정수 k 및 상수(相數)m의 각 수치가 k=2, m=3으로 한 경우를 나타낸다. 따라서 고정자 돌출극의 수는 K·m=6개이다. 제1도 및 제2도에서, 고정자(1)의 고정자 코어(10)에 배열설치된 6개의 돌출극(11,12,13,...16)에는 그 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치(17)(치선부 17a, 치저부17b)가 배열설치되어 있다. 또, 이들 6개의 돌출극(11,12,13,...16)의 각각에, 고정자 권선(W1,W2,W3,..W6)이 각각 감겨져 있다. 그 고정코어(10)는 그 양단부를 엔드브래키트(18,19)에 의해 도시하지 않는 나사 등으로 나사 멈춤하는 것에 의해 지지된다.

한편, 고정자(1)내에 있는 이동자(2)는, 상기 엔드브래키트(18,19)에 의해 축받침(20a,20b)을 통해서 축방향으로 이동 자유롭게 지지된다. 그리고, 그 이동자(2)에는 축(21)상에 자극코어(22)가 배열설치되어 있고, 또 그 자극코어(22)의 외주면에는 축방향에 복수개의 이동자 소치(24)(치선부 24a, 치저부 24b)가 배열설치되어 있다.

상기 자극코어(22)는 그 치선부(24a)를 형성하는 외경이 큰 이동자철판(25a)이 1매, 치저부(2b)를 형성하는 외경의 적은 이동자철판(25b)이 2매순으로 적층되어 형성되어 있다.

또한, 그 자극코어(22)는 상기 이동자철판(25a,25b)의 적층 대신에, 철계통 재료 등의 자성재에서 절삭가공 등에 의해서도 물론 제작 가능하다.

제3도는 고정자코어(10)를 형성하고 있는 고정자철판(30)의 일예를 나타낸 것이다. 제3도에 있어서, 고정자철판(30)의 돌출극(P1,P4)는 그 선단부가 내반경이 적은 돌출극(각1개)이고, 고정자 소치(17)의 치선부(17a)를 형성하는 돌출극이다. 또 돌출극(P2,P3,P5,P6)은 그 선단부가 내반경이 큰 돌출극(각, m-1=3-1=2개)이고, 고정자 소치(17)의 치저부(17b)를 형성하는 돌출극이다. 제3도는 정수 k=2, 상수 m=3의 경우를 나타내고 있다. 즉, 이들의 돌출극(P1,P2,P3)의 조와 돌출극(P4,P5,P6)의 조가 고정자코어(10)의 원주방향으로 차례로 늘어서 2개조 존재하는 것으로 된다.

제4도는 그 고정자철심(30)을 각도 60(360/k·m=360/6)도씩 회전하고 적층될 때에 형성된 돌출극(11,12,13,...16)의 고정자소치(17)의 모양은 이동자(2)측에서 본 것이다. 빗금이 있는 부분이 치선부(17a)를 나타내고, 빗금이 없는 부분이 치저부(17b)를 나타낸다. 고정자철판(30)의 두께를 to로 하면, 회전적층하는 것에 의해 각 돌출극(11,12,13,...16)에는 치피치가 m·to, 즉 3to, 막두께가 to의 고정자소치(17)가 형성된다. 또 돌출극(11)을 기준으로 할때, 돌출극(12)의 소치(17)의 어긋남은 치핏치의 1/3, 돌출극(13)의 소치(17)의 어긋남은 치핏치의 2/3. 돌출극(14)의 소치(17)의 어긋남은 치핏치의 3/3, 즉 0, 돌출극(15)의 소치(17)의 어긋남은 치핏치의 1/3, 돌출극(16)의 소치(17)의 어긋남은 치핏치 2/3이다.

따라서, 제5도와 같은 권선(W1,W4)을 결선해서 A상, 권선(W2,W5)를 결선해서 B상, 권선(W3,W6)을 결선해서 C상으로 하는 것에 의해 3상의 VR형 리니어 펄스모터를 구성할 수 있다.

이때의 스텝마다의 기본 이동량은 치핏치의 1/m 즉 to로 된다. 또한, 제5도의 각 권선(W1,W2,W3,...W6)에 부착되는 검은점(·)은 권선방향을 나타내고 있다. 예를들면 커먼에서 A상으로 향해서 전류가 흐르면, 돌출극(11)은 N극, 돌출극(14)은 S극으로 여자되는 것을 의미한다. 제6도는 고정자코어(10)을 형성하고 있는 상기 고정자철판(30)의 다른예의 고정자철판(31)을 나타낸 것으로서 상수 m은 상기와 같게 m=3 경우를 나타낸다.

제6도에서, 상기 고정자철판(31)은 2m=6개의 돌출극(P11,P12,P13,...P16)을 가짐과 동시에, 돌출극(P11,P12)은 그 선단부가 내반경이 적은 2개의 돌출극이 있고, 고정자소치(17)의 치선부(17a)를 형성하는 돌출극이다. 또 P13,P13,P15,P16은 그 선단부가 내반경이 큰(2m-2), 즉 4개의 돌출극이고, 고정자소치(17)의 치저부(17b)를 형성하는 돌출극이다.

제7도는 그 고정자철판(31)을 각도 120(360/m=360/3)도씩 회전하여, 적층될 때에 형성된 돌출극(11,12,13,...16)의 고정자소치(17)의 모양을 이동자측에서 본 것이다. 제4도의 경우와 같이, 빗금 부분이 치선부(17a)를 나타내고, 빗금 없는 부분이 치저부(17b)를 나타낸다.

고정자철판(31)의 두께를 to로 하면, 회전적충하는 것에 의해 각 돌출극(11,12,13,...16)에는 치핏치 mto, 즉 3to, 치두께가 to의 고정자소치(17)이 형성된다. 또 돌출극(11)을 기준으로 할때, 돌출극(12)의 소치의 어긋남은 0, 돌출극(13,14)의 소치의 어긋남을 치핏치의 1/3, 돌출극(15,16)의 소치의 어긋남은 치핏치의 2/3이다.

따라서, 제8도와 같이 이웃하는 각 2개의 권선(W1,W2,;W3,W4;W5,W6)을 서로 다른 극성으로 접속해서, 각각 A상, B상, C상으로 하는 것에 의해 3상의 VR형 리니어 펄스모터를 구성할 수 있다.

이어서, 상기 고정자코어(10)가 제6도의 상기 고정자철판(31)에 의해 형성될 때로, 상수(m)가 m=6의 경우를 나타낸다. 이 경우 돌출극의 수는 m, 즉 6개이다.

제9도는 그 고정자철판(31)을 각도 60(360/m=360/6)도씩 회전하여, 적층될때에 형성되는 돌출극(11,12,13,...16)이 고정자소치(17)의 모양을 이동자측에서 본 것이다. 제4도의 경우와 같이, 빗금있는 부분이 치선부(17a)를 나타내고, 빗금없는 부분이 치저부(17b)를 나타낸다. 고정자 철판(31)의 두께를 to로 하면, 회전하여 적층하는 것에 의해 각 돌출극(11,12,13,...16)에는 치핏치 mto, 즉 6to, 치두께 2to의 고정자소치(17)가 형성된다. 또 돌출극(11)을 기준으로 할때, 돌출극(12)의 소치의 어긋남은 치핏치의 1/6, 돌출극(13)의 소치의 어긋남은 치핏치의 2/6, 돌출극(14)의 소치의 어긋남은 치핏치의 3/6, 돌출극(15)의 소치의 어긋남은 치핏치의 4/6, 돌출극(16)의 소치의 어긋남은 치핏치의 5/6이다.

따라서, 제10도와 같이, 권선(W1,W2,W3,...,W6)을 결선하는 것에 의해 6상의 VR형 리니어 펄스모터를 구성할 수 있다.

또, 제11도와 같이, 권선(W1,W2,W3,.....,W6)을 결선하는 것에 의해 3상의 VR형 리니어 펄스모터로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상수(m)은 m=3으로 되고, 상기 고정자철판(31)은 각도 60(180/m=180/3)도씩 회전하면서 적층되며, 상기 6상의 VR형 리니어 펄스모터의 경우와 동일각도로 된다.

또한, 본 발명의 기술은 상기 실시예에 의한 기술에 한정되는 것이 아니고, 같은 기능을 달성하는 다른 양태의 수단에 의해서도 좋고, 또 본 발명의 기술은 상기 구성의 범위내에서 여러가지 변경, 부자가 가능하다.

이상 설명에서 명확히한 바와 같이, 본 발명의 리니어 펄스모터에 의하면, 상기 고정자코어는 그 내부면에 축방향으로 복수개의 고정자소치를 형성하면서, 그 고정자코어의 고정자철판을 소정의 각도 순차회전하여, 적층하는 것에 의해 형성할 수 있다. 따라서 회전형 스텝핑 모터로 사용되고 있는 코어 제조 기술이 사용할 수 있기 때문에, 고정자 코어를 용이하게 또 저코스트로 제작할 수 있다. 또 각 상권선은 상기 고정자 코어의 원주방향으로 배치되기 때문에 다상화해서도 축방향으로 길게 되지 않는 VR형 리니어 펄스모터를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 내측으로 향해서 방사상으로 등핏치 각도로 배열설치된 복수개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 돌출극에 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치(小齒)가 형성된 고정자 코어를 가지는 고정자와, 상기 고정자 내에 축방향으로 이동자유롭게 지지됨과 동시에, 외주면에 상기 고정자 소치에 대향하여 축방향으로 등핏치로 복수개의 이동자 소치가 형성된 이동자코어를 가지는 이동자를 구비해서 되는 리니어 펄스모터에 있어서,상기 고정자 코어는 상기 고정자코어의 고정자철판을 소정각도로 순차회전하고 적층해서 형성됨과 동시에 k를 1이상의 정수, m을 상수로 할때, 상기 고정자 철판은 km개의 돌출극을 가짐과 동시에, 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 1개, 내반경이 큰 돌출극이 (m-1)개의 순으로 배열하여 1개조를 형성하고 상기조가 k개로 존재하도록 구성되며, 상기 회전적층하는 소정각도가(360/km)도인 것을 특징으로 하는 리니어 펄스모터.
2. 내측으로 향해서 방사상으로 등핏치 각도로 배열설치된 복수개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 돌출극에 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치가 형성된 고정자 코어를 가는 고정자와, 상기 고정자 내에 축방향으로 이동자유롭게 지지됨과 동시에 외주면에 상기 고정자 소치에 대향해서 축방향으로 등핏치로 복수개의 이동자 소치가 형성된 이동자 코어를 가지는 이동자를 구비해서 되는 리니어 펄스모터에 있어서, 상기 고정자코어는 상기 고정자코어의 고정자철판을 소정각도로 순차 회전하고, 적층해서 형성됨과 동시에 m을 상수로할 때, 상기 고정자 철판은 2m개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 2개, 내반경이 큰 돌출극이 (2m-2)개의 순으로 배열하여 형성하도록 구성되며, 상기 회전적층하는 소정각도가 (360/m)도 또는 (180/m)도인 것을 특징으로 하는 리니어 펄스모터.
3. 내측으로 향해서 방사상으로 등핏치 각도로 배열설치된 복수개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 돌출극에 내주면에 축방향으로 복수개의 고정자 소치가 형성된 고정자 코어를 가지는 고정자와, 상기 고정자 내에 축방향으로 이동자유롭게 지지됨과 동시에 외주면에 상기 고정자 소치에 대향해서 축방향으로 등핏치로 복수개의 이동자 소치가 형성된 이동자 코어를 가지는 이동자를 구비해서 되는 리니어 펄스모터에 있어서, 상기 고정자코어는 상기 고정자코어의 고정자철판을 소정각도로 순차회전하고, 적층해서 형성됨과 동시에, m을 상수로 할때, m은 4이상의 값이고, 상기 고정자철판은 m개의 돌출극을 가짐과 동시에 상기 이동자와 대향하는 상기 돌출극의 선단부가 상기 이동자측에서 보아서, 내반경이 적은 돌출극이 2개, 내반경이 큰 돌출극이 (m-2)개 순으로 배열하여 형성하도록 구성되며, 상기 회전 적층하는 소정각도가 (360/m)도인 것을 특징으로 하는 리니어 펄스모터.