KR100231819B1 - 리니어모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어모터에 관하여 개시한 것이다.

본 발명에 따른 리니어모터는 고정자와 가동자를 포함하여 이루어진 리니어모터에 있어서, 상기 가동자는 2개의 영구자석이 각각 상기 고정자에 대해 나란하게 배치되고, 상기 각 영구자석의 일측에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어가 결합되는 동시에 상기 각 영구자석의 타측에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어가 대칭적으로 결합하여 이루어지는 구조로 개량함으로써 단위면적당 자속밀도를 증가시켜 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어모터

제1도는 종래 리니어모터의 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.

제2도는 종래 리니어모터의 다른 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.

제3도는 종래 리니어모터의 가동자 구조의 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.

제4도는 종래 리니어모터의 가동자 구조의 다른 예를 나타내 보인 개략적 단면구성도.

제5도는 본 발명에 따른 리니어모터를 나타내 보인 개략적 단면구성도.

제6도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.

제7도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.

제8도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.

제9도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자 전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고정자 11 : 가동자

11a : 인덕터 11b : 영구자석

20 : U형 고정자 21 : 가동자

21a, 21b : 영구자석 21c : 인덕터

31 : 가동자 31a, 31b : 철심코어

31c , 31d : 영구자석 50 : 고정자

51 : 가동자 52, 53 : 고정자

54 : 제1철심코어 55 : 제2철심코어

본 발명은 리니어모터(linear motor)에 관한 것으로서, 특히 가동자의 구조를 개량하여 단위면적당 자속밀도를 증가시킴으로써 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있는 리니어모터에 관한 것이다.

리니어모터는 직선운동을 하는 전동기로서, 그 원리는 유도전등기와 동일하다. 즉, 유도전동기가 교류전원에 접속되면 고정자 권선에는 회전자계가 생겨, 회전자에 전류가 유도되어 회전토오크가 생긴다는 것은 잘 알려져 있다.

이와 같이 리니어모터는 회전자에 상당하는 부분을 고정하여 레일로 삼고 권선한 철심이 움직이도록 한 것으로, 직선운동이 직접 간단하게 얻어지고, 회전운동에서 직선운동으로 변화시켜 주는 장치가 필요하지 않으므로 손실이 적은 등의 특징으로 인하여 커튼 레일용이라든가 도어 개폐용에 많이 사용되고 있다.

제1도 내지 제4도에 종래의 리니어모터에 대한 예들을 개략적으로 도시하였다.

제1도에 그 단면구성을 나타내 보인 종래의 리니어모터는 블록형 고정자(10)의 일측에 배치되는 가동자(11)의 상부에 영구자석과 코어에 코일을 권선한 인덕터(11a)를 장착하여 추진력을 얻고, 측면에 영구자석(11b)을 장착하여 지지하는 방식으로 가동자(11) 측면의 영구자석(11b) 흡인력을 이용하는 구조로 이루어진다.

제2도는 종래 리니어모터의 다른 일예를 나타내 보인 개략적 단면구성도로서, U형 고정자(20)의 가이드면을 이루는 오목부 내에 가동자(21)가 설치되며, 가동자(21)의 양측에 영구자석(21a)(21b)을 이용하여 가이드면을 지지하고, 가동자(21)의 하부에 영구자석과 코어에 코일을 권선한 인덕터(21c)를 장착하여 영구자석과 코일의 자속 쇄교에 의한 자기흡인력을 이용하여 가동자가 주행할 수 있는 구조를 이루고 있다.

그리고, 제3도에 도시된 종래의 리니어모터는 가동자(31)를 이루고 있는 2개의 철심코어(31a)(31b)의 상부에 각각 영구자석(31c)(31d)을 결합하여 2극당 한쌍의 코일을 권한 구조를 이루며, 제4도에 도시된 종래 리니어모터의 경우는 2개의 철심코어(31a)(31b) 사이에 1개의 영구자석(31c)을 배치하고, 상기 철심코어(31a)(31b)에 코일을 세로로 권선한 구조를 이루고 있다.

상기한 바와 같은 구조를 가지는 종래의 리니어모터는 4개의 자극이 병렬적으로 연결되어 여자모드에 따라 한 펄스당 1/4피치만큼 움직이며, 측면의 지지 및 주행을 영구자석의 자기흡인력을 이용하여 일정한 공극을 유지하면서 행하는데, 코어와의 연결자로가 없어서 모터의 힘에는 영향을 주지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 리니어모터가 가지는 단점을 감안하여 이를 개선코자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가동자의 구조를 개량하여 단면구성도 자속밀도를 증가시킴으로써 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있는 리니어모터를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 리니어모터는, 고정자와 가동자를 포함하여 이루어진 리니어모터에 있어서, 상기 가동자는 2개의 영구자석이 각각 상기 고정자에 대해 나란하게 배치되고, 상기 각 영구자석의 일측에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어가 결합되는 동시에 상기 각 영구자석의 타측에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어가 대칭적으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 의한 리니어모터에 있어서, 특히 상기 2개의 영구자석은 서로 자극이 상반되게 배치되어 있는 것이 바람직하며, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 상호 역방향으로 코일이 권선되어 4종류의 전류 모드를 가지도록 된 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 동일한 방향으로 전류가 인가되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 리니어모터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제5도는 본 발명에 따른 리니어모터를 나타내 보인 개략적 단면구성도로서, 이를 참조하면 본 발명에 의한 리니어모터는 고정자(50)와 이에 대응하도록 배치된 가동자(51)를 포함하고, 상기 가동자(51)는 상기 고정자(50)에 대해 나란하게 배치되는 2개의 영구자석(52)(53)을 구비하며, 상기 각 영구자석(52)(53)의 일측 즉, 하부에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어(54)가 결합되어 있다. 이와 동시에, 상기 각 영구자석(52)(53)의 타측 즉, 상부에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어(55)가 상기 제1철심코어(54)와 대칭적으로 결합된 구조를 이루고 있다.

한편, 상기 2개의 영구자석(52)(53)은 도시된 바와 같이 서로 자극이 상반되게 배치되며, 상기 제1철심코어(54)와 상기 제2철심코어(55)에는 도시된 바와 같이 A코일과 B코일이 상호 역방향으로 권선되어 있어 4종류의 전류 모드를 가지도록 되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 의한 리니어모터는 상기 제1철심코어(54)와 상기 제2철심코어(55)에 동일한 방향으로 전류를 인가하도록 되어 있고, 각 철심코어에 도전되는 자속은 대칭형 모듈을 이루는 경우에 비하여 2배가 된다.

그리고, 상기 본 발명에 의한 리니어모터에 4종류의 전류모드로 코일에 반복전류를 흐르게 함으로써 4개의 자극에 감긴 코일에 의해 발생된 자속과 영구자석의 자속이 더해지거나 상쇄되어, 자속이 더해진 자극이 점차 이동하여 각각의 여자모드에 가동자치와 고정자치의 안정한 위치로 향하여 가동자가 이동하게 된다. 이와 같은 상태를 제6도 내지 제9도에 개략적으로 나타내 보였다.

제6도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로서, A코일에 양의 여자전류를 흐르게 하면 1극은 가산되어 안정하게 되고, 2극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 3극과 4극은 자기적 균형을 이루게 된다.

제7도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로, B코일에 양의 여자전류를 흐르게 하면 4극은 가산되어 안정하게 되고, 3극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 1극과 2극은 자기적 균형을 이루게 된다.

제8도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로, A코일에 음의 여자전류를 흐르게 하면 2극은 가산되어 안정하게 되고, 1극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 3극과 4극은 자기적 균형을 이루게 된다.

제9도는 제5도에 도시된 본 발명 리니어모터의 A코일에 양의 여자전류를 인가할 경우의 고정자와 이동자의 상관관계를 나타내 보인 도면으로서, B코일에 음의 여자전류를 흐르게 하면 3극은 가산되어 안정하게 되고, 4극은 서로 상쇄되어 자속이 0이 되며, 1극과 2극은 자기적 균형을 이루게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어모터는 종래의 구조에 있어서 LM 가이드 또는 볼베어링과 같은 기계적 가이드방식이나 영구자석을 이용하여 가동자의 주행 안내를 하는 개별적인 구조로 인하여 자력을 제대로 활용하지는 못하였던 단점을, 가동자를 동일한 모듈을 대칭적으로 구비한 구조로 개량함으로써 가동자의 자력(magnetic force)을 대폭 강화시켜 성능향상 및 소형경량화를 도모할 수 있도록 한 것이다. 또한, 종래에는 모터의 용량을 높이기 위해서는 그에 따른 모터의 본체를 변경하였으나, 본 발명에 의한 가동자의 구조를 이용하면 인턱터의 모듈변경만으로도 가능하게 된다.

Claims (4)

1. 고정자와 가동자를 포함하여 이루어진 리니어모터에 있어서, 상기 가동자는 2개의 영구자석이 각각 상기 고정자에 대해 나란하게 배치되고, 상기 각 영구자석의 일측에는 4극을 이루도록 코일이 권선된 제1철심코어가 결합되는 동시에 상기 각 영구자석의 타측에도 동일한 모듈을 이루도록 코일이 권선된 4극의 제2철심코어가 대칭적으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 영구자석은 서로 자극이 상반되게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 상호 역방향으로 코일이 권선되어 4종류의 전류 모드를 가지도록 된 것을 특징으로 하는 리니어모터.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1철심코어와 상기 제2철심코어는 동일한 방향으로 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 리니어모터.