KR100964539B1 - 선형 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 전동기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 선형 전동기는 복수의 전기자 유닛을 포함하는 1차 부재, 복수의 영구 자석 유닛을 포함하는 2차 부재 및 지지 기구를 포함하여 구성되고, 각 전기자 유닛은 호 형상의 자성체로부터 2개 이상의 돌극이 상기 2차 부재를 향한 방향으로 돌출하고 각 돌극에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고, 각 영구 자석 유닛에는 각 전기자 유닛에 포함된 돌극의 개수와 동일한 극수의 영구 자석이 배치되고, 진행 방향으로 배치된 S개의 전기자 유닛과 2의 배수인 P개의 영구 자석 유닛을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 유닛에 인가되고, 상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자로 상기 생성되는 추력에 의해 이동하도록 다른 하나인 고정자가 상기 지지 기구에 고정될 수 있다. 따라서, 자기 흡인력에 의해 발생하는 문제를 해결하고, 조립이 용이하고 효율이 높고, 장거리 이송이 가능한 전동기를 제공할 수 있다.

리니어 모터, 전기자, 자석, 돌극, 코일, 자성체, 가이드 레일, 슬라이드

Description

선형 전동기 {Linear motor}

본 발명은 직선 운동을 발생시키는 선형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 선형 전동기, 즉 리니어 모터는 직선 모양으로 면하는 가동자 및 고정자 사이에 추력(推力)을 발생하는 구조로 되어 있다. 영구 자석형 리니어 모터는 가동자 및 고정자 중 어느 한 쪽에 고정 자석을 놓고 나머지 한 쪽에 교번하는 다상 전력을 보내 양자 사이에 전자력이 작용하여 일정 방향으로 추력이 발생하도록 한다.

종래의 리니어 모터는, 회전 모터를 전개하여 직선상에 펼쳐 배치한 구조로 인하여, 전기자 코어의 돌극과 영구 자석간에는 강력한 자기 흡인력이 발생하여 시스템의 정밀도가 떨어지게 되는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 출원인은 2009년 9월 25일 출원 번호 10-2009-0090806를 통해 새로운 구조의 선형 전동기를 제시하였는데, 전기자 코어의 돌극과 영구 자석 사이의 강력한 자기 흡인력을 상쇄하는 구조로서 원통형 선형 전동기를 제안하였다.

출원 번호 10-2009-0090806의 원통형 선형 전동기에서 가동 코일형의 경우, 고정자인 2차측 부재(영구 자석 부분)는 2개의 고정 스탠드(54)에 의해 양쪽에서 고정되고, 가동자인 1차측 부재는 가동 스테이지(51)에 연결되어 가이드 레일(52)과 슬라이드(53)의 안내에 따라 직선 운동을 한다. 하지만, 장거리 이송용 선형 전동기를 구성할 때에는, 길다란 2차측 부재(영구 자석 부분)의 양쪽만 고정하는 구조이기 때문에, 영구 자석 자체의 하중으로 인하여 처짐이 발생할 수 밖에 없고, 이에 관한 대책을 강구해야 한다.

일반적으로 단면 2차 모멘트(굽힘의 힘이 작용하였을 때 소재가 변형에 저항하는 성질을 나타내는 것)를 크게 하는 구조를 갖추기 위해서 2차측 부재의 단면을 크게 하지만, 상대적으로 선형 전동기의 외형이 커지게 되므로 주어진 조건을 만족시키는 시스템 구성상 한계가 있다.

장거리 이송용 선형 전동기는, 2차측 부재의 일부 단면을 길이 방향의 전부에 걸쳐서 접지하거나 또는 일정한 간격으로 지지하는 구조를 갖추기 위해서, 회전 모터를 전개하여 직선상에 펼쳐 배치하는 평면형 선형 전동기가 주로 쓰이게 된다.

하지만, 평면형 선형 전동기는, 구조상 전기자 코어의 돌극과 영구 자석간에는 강력한 자기 흡인력이 발생하여 시스템의 정밀도가 떨어지고, 일정한 공극을 유지하는 지지 기구의 마모가 심하게 되는 문제가 발생할 수 밖에 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 평판형 리니어 모터의 자기 흡인력 문제를 완화하고, 2차 부재 인 영구 자석 자체의 하중으로 인한 처짐을 해결하여, 장거리 이송이 가능한 선형 전동기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 전동기는, 복수의 전기자 유닛을 포함하는 1차 부재, 복수의 영구 자석 유닛을 포함하는 2차 부재 및 지지 기구를 포함하여 구성되고, 각 전기자 유닛은 호 형상의 자성체로부터 2개 이상의 돌극이 상기 2차 부재를 향한 방향으로 돌출하고 각 돌극에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고, 각 영구 자석 유닛에는 각 전기자 유닛에 포함된 돌극의 개수와 동일한 극수의 영구 자석이 배치되고, 진행 방향으로 배치된 S개의 전기자 유닛과 2의 배수인 P개의 영구 자석 유닛을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 유닛에 인가되고, 상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자로 상기 생성되는 추력에 의해 이동하도록 다른 하나인 고정자가 상기 지지 기구에 고정되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 각 전기자 유닛에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감길 수 있다.

일 실시예에서, 각 영구 자석 유닛에서 각 영구 자석은 이웃하는 영구 자석과 서로 다른 극이 되도록 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 각 영구 자석 유닛에서 각 영구 자석은 자성체 표면에 고정되거나 자성체 내부에 매립될 수 있다.

일 실시예에서, 이웃하는 영구 자석 유닛은 일정한 간격으로 이격되거나 비자성체가 그 사이에 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전기자 유닛의 자성체는 적어도 선대칭 구조가 유리한데, 상기 전기자 유닛의 자성체는 원호 형상, 다각형 링의 일부로 이루어지는 다각형 호 형상, 서로 다른 다각형 호의 조합 형상, 또는 상기 원호와 적어도 하나 이상의 다각형 호의 조합 형상 중 어느 하나가 될 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 전기자 유닛의 돌극은 적어도 선대칭으로 상기 자성체에 배치될 수 있는데, 상기 돌극은 점대칭 또는 상하 방향과 좌우 방향 선대칭으로 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전기자 유닛의 자성체는 상기 2차 부재를 감싸는 형태의 호 형상일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 2차 부재는 상기 영구 자석 유닛을 진행 방향으로 길이가 형성되는 내측 파이프과 외측 파이프 중 적어도 하나 이상에 끼워 조립될 수 있다.

일 실시예에서, 각 영구 자석 유닛 내의 각 영구 자석은 진행 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르다.

일 실시예에서, 상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재의 길이는 상기 S개의 전기자 유닛과 P개의 영구 자석 유닛으로 이루어지는 한 단위의 길이보다 길게 된다.

상기 실시예에서, 상기 S는 상기 소정의 위상 차를 결정하는 상수의 배수 중 하나로 결정되고, 상기 상수는 3 이상의 홀수일 수 있다. 또한, 상기 상수는 3이고 상기 (S, P)는 (3, 2), (3, 4), (9, 8), (9, 10) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 상수가 3이고 상기 S가 9인 경우, 120도의 위상 차를 갖는 3개의 전류를 각각 U, V, W라 할 때, 연속되는 9개의 전기자 유닛에는 UVWUVWUVW의 전류가 공급되거나 UuUVvVWwW의 전류가 공급될 수 있는데, 여기서 소문자는 대문자와 위상이 반대이다.

일 실시예에서, 상기 전기자 유닛의 자성체는 성층되는 형태로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 선형 전동기는, 각 돌극과 이에 대응되는 각 영구 자석이 일정한 공극을 유지한 상태로 상기 가동자가 이동하도록 하는 안내 기구를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 안내 기구는 가이드 레일과 롤러 또는 슬라이드로 구성될 수 있고, 상기 가이드 레일은 상기 고정자 또는 지지 기구에 장착되고 상기 롤러 또는 슬라이드는 상기 가동자에 장착될 수 있다. 또한, 상기 안내 기구는 적어도 선대칭으로 배치될 수 있고, 상기 안내 기구 중 적어도 하나 이상은 돌극과 돌극 사이에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 각 전기자 유닛에서 상기 자성체의 호 양쪽 말단에 코일을 감지 않은 보조 돌극이 형성될 수 있고, 각 영구 자석 유닛에서 상기 보조 돌극에 대응되는 위치에 보조 영구 자석이 형성될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 고정자는 복수 개의 단편으로 구성되고, 가동자의 진행 방향으로 나열되는 각 단편은 체결 도구를 통해 상기 지지 기구에 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선형 전동기는, 평판형 리니어 모터에서 흔히 발생하는 자기 흡인력에 의해 가이드가 마모되는 문제를 해결할 수 있고, 작은 크기로 큰 용량의 추력 또는 빠른 이송 속도를 얻을 수 있고, 또한 각 요소가 모듈화되어 있기 때문에 조립이 용이하고, 여러 형태로 변형이 가능하게 되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 선형 전동기는, 2차측 부재의 하중으로 인한 처짐 문제를 해결하고, 장거리 이송에도 사용 가능하게 되는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 선형 전동기에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 선형 전동기는, 전기자 유닛과 영구 자석 유닛의 단면 모양을 제외하고는, 구동 원리가 출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 선형 전동기의 구동 원리와 거의 동일하므로, 먼저 출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 원통형 선형 전동기의 구조와 구동 원리에 대해서 설명한다.

출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 원통형 선형 전동기는 1차측 부재, 2차측 부재 및 지지 기구를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1과 도 2는 2차측 부재인 영구 자석이 내부에 있고 1차측 부재인 전기자가 바깥에 있는 이너(Inner) 자석형 선형 전동기의 전기자와 영구 자석을 각각 도시한 것이다.

1차측 부재는, 도 1에 도시한 바와 같이, 진행 방향으로 일렬로 배치되는 다 수의 전기자 유닛(10)으로 구성되는데, 각 전기자 유닛(10)은 링 형상의 자성체 코어(1)에 반경 방향으로 돌출되는 4개 이상의 돌극(2)에 코일(3)이 감긴 형태가 될 수 있다. 여기서, 링 형상은 원형 링에 한정되지 않고 폐 회로를 이루는 사각형 모양, 팔각형 모양 등의 사각 링, 팔각 링 등으로 사용이 가능하다.

2차측 부재는, 도 2에 도시한 바와 같이, 진행 방향으로 소정 간격으로 배치된 다수의 영구 자석 유닛(20)으로 구성되는데, 각 영구 자석 유닛(20)은 코일(3)이 감긴 돌극(2)의 개수와 동일한 극수로 원주 방향으로 영구 자석(4)이 형성될 수 있다.

각 전기자 유닛(10)에서 코일(3)이 감긴 각 돌극(2)에 진행 자계가 형성되도록 코일(3)에 전류가 공급되는데, 코일(3)이 감긴 돌극(2) 끝에 형성되는 전자극 및 이에 대응되는 영구 자석(4) 사이에 흡인력과 반발력에 의해 진행 추력이 발생하도록 적어도 하나의 전기자 유닛(10)의 코일(3)에는 다른 전기자 유닛(10)의 코일과는 위상 차를 갖는 전류가 공급될 수 있다.

지지 기구는 1차측 부재와 2차측 부재 중 어느 하나를 고정자로 나머지를 가동자로 하여 고정자에 연결되어 전기자 유닛(10)의 돌극(2)과 영구 자석(4) 사이에 일정한 공극을 유지하면서 가동자가 고정자와 상대적으로 진행하도록 한다.

각 전기자 유닛(10) 내에서 이웃하는 돌극(2)의 전자석 극성이 서로 다르게 되도록 하여 전기자 유닛의 돌극(2)과 이에 대응되는 영구 자석(4) 사이에 높은 밀도의 자속이 원활하게 흐르도록 하는데, 예를 들어 4개의 돌극(2)이 형성된 경우 코일(3)에 같은 위상의 전류를 흘릴 때 소정의 기준 위치로부터 시계 방향으로 첫 번째 돌극과 세 번째 돌극의 극성이 같고 두 번째 돌극과 네 번째 돌극의 극성이 같도록 각 돌극(2)을 코일(3)로 감을 수 있다.

예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 첫번째 돌극 또는 세 번째 돌극에서 나온 자속이 대응되는 첫번째 영구 자석 또는 세 번째 영구 자석, 영구 자석 요크 및 두 번째 영구 자석과 네 번째 영구 자석을 거쳐, 두 번째 돌극과 네 번째 돌극으로 들어온 후, 코어를 거쳐 다시 첫번째 돌극과 세 번째 돌극으로 다시 들어와서, 자속 폐 루프가 형성되도록 할 수 있다. 또한, 각 전기자 유닛(10)마다 각 돌극(2)에 대해서 권선 방향을 바꿔 가면서 같은 위상의 전류가 흐르는 코일(3)로 감아서 전기자 유닛(10)의 조립 효율을 향상시킬 수 있다.

선형 전동기가 가동자의 진행 속도가 빠르지 않는 곳에 적용되는 경우, 코일(3)에 인가되는 전원의 주파수가 높지 않기 때문에, 코어(1)가 성층되지 않은 형태로 제조될 수 있고, 이에 따라 생산비가 절감되고 보다 내구성이 높은 구조로 양산이 가능하게 된다. 반면에, 선형 전동기에 빠른 이송 속도가 요구되는 경우에는, 인가되는 전원의 주파수가 높기 때문에, 성층된 형태로 제조된 코어(1)가 사용되어 코어(1)에서 발생하는 와전류 손실과 히스테리시스 손실을 줄일 수 있게 된다.

각 영구 자석 유닛(20)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 전기자 유닛(10)의 돌극(2)과 같은 개수, 즉 4개 이상 짝수 개의 영구 자석(4)이 원주 방향으로 배치되어 강자성체인 요크(5)에 고정되는데, 이웃하는 영구 자석(4) 사이에는 다른 극이 되도록 배치된다. 이때, 각 영구 자석(4)은, 코일(3)이 감긴 돌극(2)에서 나온 자속이 대응되는 해당 영구 자석(4)을 거쳐 요크(5)로 들어가거나 영구 자석(4)으로부터 나온 자속이 대응하는 돌극(2)으로 들어갈 수 있도록, 중심 방향, 즉 래디얼 방향으로 자화되는데, 즉 외주 N극/내주 S극 또는 외주 S극/내주 N극으로 자화된다. 영구 자석 자계 방향이 원주 중심 방향으로 형성되어 추력이 발생하는 방향(가동자의 진행 방향)과 직각이 되므로 자기 회로의 효율이 높게 된다.

이웃하는 영구 자석 유닛(20A, 20B)은, 일정한 간격으로 이격되거나 비자성체의 스페이서(6)가 사이에 설치되고, 원주 방향으로 대응되는 위치에 놓인 두 영구 자석(4) 사이에 다른 극이 되도록 배치된다. 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 영구 자석 유닛 A(20A)에는 원주 방향의 기준 위치로부터 N-S-N-S 순서로 영구 자석(4)이 형성되고, 영구 자석 유닛 A(20A)에 이웃하는 영구 작석 유닛 B(20B)에는 반대의 극성인 S-N-S-N 순서로 영구 자석(4)이 형성된다. 2차측 부재의 양끝에는 단부 고정자(7)가 배치될 수 있다.

도 3은, 도 1과 도 2에 설명한, 2 이상의 전기자 유닛(10)과 2 이상의 영구 자석 유닛(20)의 조합에 의해 직선 방향의 추력이 발생하는 원리를 도시하고 있는데, A-A'으로 자른 단면의 일부이다.

도 3에서, U, V, W는 도 1의 전기자 유닛 10U, 10V, 10W에서 원주 방향을 기준으로 동일 위치에 놓인 돌극(2)을 진행 방향으로 나열한 것이고, S/N은 상기 돌극 U, V, W에 대치되는 위치에 놓인 영구 자석(4)을 나열한 것이다.

도 1에 대해서 설명한 바와 같이, 각 전기자 유닛(10)의 코일에 단일 위상의 전류를 공급하되, 3개의 전기자 유닛(10U, 10V, 10W)을 하나의 세트로 하여 3상의 전류를 인가할 수 있다. 즉, 3상인 경우 이웃하는 유닛과는 120도의 위상 차이가 나는 전류를 각 전기자 유닛(10U, 10V, 10W)의 코일에 공급한다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 진행 방향으로 번갈아 배치된 영구 자석 S 또는 N의 극 간격을 τ(1/2 주기 180도)로 할 때, 3개의 전기자 유닛(10U, 10V, 10W)이 2/3τ(120도)에 해당하는 간격으로 배치되어 있다.

영구 자석 S극과 N극 사이에 위치하는 돌극 V를 감은 코일에 (+) 방향으로 피크 값(P)의 교류 전류를 흘려 돌극 V가 N극이 될 때, 돌극 U와 W를 감은 코일에는 (-) 방향으로 피크 값(P)/제곱근(2) 크기의 교류 전류를 흘려 돌극 U와 W가 S극이 되므로, N극인 돌극 V가 영구 자석 S극에는 흡인력을 영구 자석 N극에는 반발력을 작용하여 영구 자석을 오른쪽으로 이동시킨다. 돌극 V의 N극보다는 작은 크기의 자력으로 S극이 된 돌극 U와 W는 각각 영구 자석 S극과 영구 자석 N극에 반발력과 흡인력을 작용하지만 서로 상쇄되어 진행 방향으로 영향을 미치지 않게 된다.

영구 자석이 2/3 극 간격만큼 이동하여 이번에는 돌극 W가 영구 자석 S극과 N극 사이에 위치하게 되고, 이 순간에는 각 돌극의 코일에 위상이 120도 진행한 전류를 흘리고, 돌극 W를 감은 코일에 (+) 방향으로 피크 값(P)의 교류 전류가 흘러 돌극 W가 N극이 되고, 돌극 U와 V를 감은 코일에는 (-) 방향으로 피크 값(P)/제곱근(2) 크기의 교류 전류가 흘러 돌극 U와 V가 S극이 된다. N극이 된 돌극 W가 영구 자석 S극에는 흡인력을 영구 자석 N극에는 반발력을 작용하여 영구 자석을 오른쪽으로 이동시키는데, 마찬가지로 돌극 W의 N극보다는 작은 크기의 자력으로 S극이 된 돌극 U와 V는 각각 영구 자석 N극과 영구 자석 S극에 흡인력과 반발력을 작용하 지만 서로 상쇄된다.

이와 같은 과정을 반복하여 영구 자석은 오른쪽으로 이동하게 된다. 즉, 각 전기자 유닛에 인가되는 3상의 전류가 돌극 U, V, W에 이동 자계를 발생시키고 이에 따라 이동 자석에는 오른쪽으로 이동하는 추력이 발생한다.

돌극 U, V, W는 코일이 같은 방향으로 감긴 것으로 가정하고 있는데, 이웃하는 전기자 유닛의 대응되는 위치에 놓인 돌극에 반대 방향으로 코일이 감길 수도 있다. 즉, U와 W는 같은 방향으로 코일이 감기고 V는 U, W와 반대 방향으로 코일이 감길 수 있는데, 이 경우에도 영구 자석을 같은 방향으로 이동시키는 추력을 발생하도록 위상 차를 갖는 전원을 공급할 수 있다.

이상적인 모델인 경우, 영구 자석을 이동시키는 추력은, 돌극과 영구 자석이 접하는 표면적의 합에 비례하고, 또한 진행 방향으로 배치되는 전기자 유닛(10)의 개수에도 비례하여 커지게 되고, 코일에 인가되는 전류의 크기, 돌극을 감는 코일의 권선 수, 영구 자석의 자력 크기 등에도 비례 관계를 갖는다.

도 3의 첫 번째 예는 전기자 유닛 3상과 영구 자석 2극의 기본 조합에 대한 예이고, 도 3의 두 번째 예는 첫 번째 조합의 확장인 전기자 유닛 3상과 영구 자석 4극 조합에 대한 예로 추력이 발생하는 원리는 동일하고, 3상 8극 등의 조합도 가능하다.

일반화하면, 모터 상수의 배수가 되는 전기자 유닛의 수 S와 2(N극과 S극)의 배수인 영구 자석 유닛의 수 P의 조합을 기본으로 추력이 발생하는데, 여기서 모터 상수는 3상 전원으로 전기자를 구동하는 경우 3, 5상 전원으로 구동하는 경우 5로 서, 3 이상의 홀수로 하는 것이 일반적이고, 모터 상수에 의해 각 전기자 유닛의 코일에 인가되는 전류의 위상 차이가 결정된다.

이때, S와 P의 최소 공배수가 커질수록 추력의 리플(ripple)이 줄게 된다. 또한, S와 P의 비를 권선 계수라 하는데 1에 가까울수록 자기 회로의 대칭 효율이 높아서 유리하다. 표 1에 3상 모터의 경우 전기자 유닛과 영구 자석 유닛의 조합 관계가 나열되어 있는데, 9개의 전기자 유닛과 8개 또는 10개의 영구 자석 유닛의 조합이 효율이나 리플 관점에서 유리하다.

전기자 유닛 개수	영구 자석 유닛 개수
3	2	4
6	4	8
9	6	8	10	12
12	8	10	14	16

물론, S개의 전기자 유닛과 P개의 영구 자석 유닛이 공극을 통해 대치하는 부분의 길이(이동 방향으로의 길이)를 모터의 단위 길이라고 할 때, 다수의 전기자 유닛으로 구성되는 1차측 부재 또는 다수의 영구 자석 유닛으로 구성되는 2차측 부재 중 어느 한쪽은 단위 길이보다는 길게 구성해야 가동자를 이동시키는 추력을 발생시킬 수 있는 유효 거리를 확보할 수 있게 된다. 즉, 1차측 부재와 2차측 부재가 겹치는 길이를 단위 길이보다 길게(전기자 유닛의 개수를 S개 이상 또는 영구 자석 유닛의 개수를 P개 이상) 구성해야 추력 발생을 위한 유효 거리를 확보하게 되고, 겹치는 길이에 비례하여 추력이 증가할 수 있다.

또한, 2상의 전원으로 전동기를 구동시킬 수도 있는데, 이 경우 각 전기자 유닛을 영구 자석의 극 간격의 절반(τ/2)만큼 이격시킨 상태에서 90도 위상 차이가 나는 2상의 전류를 2개의 전기자 유닛에 흘리는 경우에도, 영구 자석을 한쪽으로 이동시키는 추력을 발생시킬 수 있다.

도 1과 도 2에 도시된 선형 전동기의 단면은 각 요소가 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 각 전기자와 영구 자석에 의해 생기는 자기 흡인력이 상쇄되고, 가동자의 직선 운동을 안내하는 가이드에 외력을 발생시키지 않아 가이드의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1에서 전기자 유닛(10)의 코어(1)가 원형이지만 점대칭 또는 선대칭 형태의 다각형, 예를 들어 6각형, 8각형, 10각형 등이 가능하고, 안전한 자세를 위하여 코어(1)의 외곽 모양을 사각 형태로 할 수 있고, 이웃 전기자 유닛(10)과의 결합을 쉽게 하기 위하여 사각형 코어(1)의 귀퉁이에 관통 구멍을 형성할 수도 있다.

또한, 도 1 내지 도 3의 실시예에서는 원주 방향으로 4개의 돌극이 형성된 4 슬롯형 전동기이지만, 고용량, 고속 등과 같이 많은 자속이 필요하여 전동기의 단면적을 키워야 할 경우, 8개의 돌극을 형성하여 8 슬롯형 전동기로 변형이 가능하다. 전기자 유닛에 흐르는 자속의 양을 올리기 위해 돌극의 단면적을 키우면 이에 비례하여 자속이 흐를 코어도 반경 방향으로 커지게 되어 모터의 단면적이 커지게 된다. 이 경우, 돌극의 단면적을 올리는 대신 돌극의 개수를 늘리면 코어의 두께를 그대로 유지하면서 자속의 양을 올릴 수 있어서, 모터의 소형화 또는 추력의 향상에 유리하다.

도 1 내지 도 3은 전기자 유닛의 1차측 부재가 외부에 영구 자석 유닛의 2차측 부재가 내부에 위치하는 이너 자석형에 대한 실시예를 제시했지만, 도 4는 전기자 유닛이 내부에 영구 자석 유닛이 외부에 위치하는 아우터(Outer) 영구 자석형 선형 전동기에 대한 실시예를 도시한 것이다.

돌극이 코어로부터 외주를 향한 반경(방사) 방향으로 돌출하여 형성되고 돌극에 대치되는 영구 자석이 링 모양의 요크의 안쪽에 고정되는 점을 제외하고는, 이너 자석형과 동작 원리는 같다.

도 1과 도 4에는 1차측 부재의 각 전기자 유닛(10)에 진행 방향으로 UVW, UVW, UVW 순서로 3상 전류가 인가되는 실시예가 도시되어 있지만, 대신 UuU, VvV, WwW 순서로 3상 전류를 인가하는 것도 가능한데, 여기서 소문자는 대문자와 반대 위상의 전류가 공급되는 것을 의미한다.

출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 선형 전동기는, 전기자 유닛이 링 형상으로 영구 자석 유닛을 둘러싸고 있는 구조로, 가동 코일형 전동기에서 영구 자석의 2차측 부재가 양끝에서만 고정되므로, 짧은 구간에서 높은 정밀도가 요구되는 이송 장치에는 큰 문제가 없지만, 2차측 부재의 길이가 긴 장거리 이송 장치에 적용되는 경우에는 영구 자석 자체의 하중으로 처짐 현상이 발생하여 문제가 될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, 출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 선형 전동기의 동작 원리를 이용하되, 2차측 부재를 진행 방향으로 전부 접지하거나 또는 일정한 간격으로 바닥에 지지할 수 있도록 전동기의 단면(진행 방향에 수직인 평면을 기준으로 하는 단면), 즉 전기자 유닛과 영구 자석 유닛의 단면 모양을 변형하는 실시예를 제시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 전동기를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 선형 전동기도, 도 1 내지 도 3의 선형 전동기와 같이, 진행 방향으로 일렬로 배치되는 다수의 전기자 유닛으로 구성되는 1차측 부재, 진행 방향으로 소정 간격으로 배치된 다수의 영구 자석 유닛으로 구성되는 2차측 부재, 및 지지 기구를 포함하여 구성될 수 있는데, 2차측 부재와 지지 기구는 하나로 결합될 수도 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자 유닛은, 링 모양으로 폐 회로를 이루는 도 1의 전기자 유닛과는 달리, 도 1의 전기자 유닛에서 자성체 링의 일부 원주 구간이 빠진 호(弧, Arc) 형상 또는 C자 형상의 자성체 코어에 적어도 선대칭(B-B' 선을 중심으로)이 되도록 복수 개의 돌극이 영구 자석 유닛을 향해 돌출되고 각 돌극에 코일이 감긴 형태이다.

호는, 원의 일부인 원호(圓弧)가 될 수 있고, 원이 아닌 다각형 폐루프, 예를 들어 6각, 8각, 10각 링의 일부가 될 수도 있고, 다각형 호끼리의 결합 또는 다각형 호와 원호가 결합한 형태도 가능한데, 적어도 선대칭이 되게 하는 것이 유리하다..

가능하다면 복수 개의 돌극이 영구 자석 유닛의 중심을 기준으로 점대칭으로 배치되는 것이 돌극과 영구 자석 사이에 발생하는 자기 흡입력을 상쇄하는 데에 유리하고, 점대칭이 어려운 경우 좌우 방향 선대칭(B-B' 선을 중심으로)과 상하 방향 선대칭(B-B' 선과 직각을 이루는 선을 중심으로)이 되도록 복수 개의 돌극을 배치하는 것이 유리하다.

또한, 영구 자석 유닛은 전기자 유닛에서 코일이 감긴 돌극의 개수와 동일한 극수의 영구 자석이 각각 대응되는 돌극에 대면하는 위치에 놓인 형상이다.

복수의 영구 자석 유닛으로 구성되는 2차측 부재는, 진행 방향으로 전 구간에 걸쳐 지지 기구(베이스)에 고정되거나 일정한 간격으로 지지 기구에 고정될 수 있고, 도 5에 도시한 바와 같이, 2차측 부재를 고정하는 지지 기구 역할을 하는 베이스는 2차측 부재를 중심으로 좌우에 진행 방향으로 정렬된 다수의 고정 볼트를 통해 바닥에 고정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 전동기의 단면을 도시한 것으로, 이다.

도 5의 전기자 유닛과 영구 자석 유닛은 모든 돌극에 코일이 감긴 기본형 모델로, 도 6의 첫 번째 그림과 같이, C 형상의 자성체의 중심에서 원주 방향으로 가장 먼곳에 위치하는 돌극(P1 or P4)에서는 C 형상 자성체의 중심에서 가까운 이웃하는 돌극(P2 or P3)을 향해서만 흐르는 자속이 발생하게 되므로, 즉 돌극 P1(또는 P4)에서는 한쪽 방향으로만 자속의 폐루프가 형성되므로, 많은 양의 자속이 흐르게 할 수 없다.

따라서, 도 6의 두 번째 그림과 같이, 전기자 유닛에서 C 형상의 자성체의 양쪽 말단에 코일을 감지 않은 보조 돌극(P0, P5)을 형성하고 영구 자석 유닛에서도 보조 돌극에 대응하는 위치에 보조 영구 자석을 형성하여(보조 돌극형 모델), 코일이 감긴 돌극 중에서 C 형상의 자성체의 중심에서 원주 방향으로 가장 먼곳에 위치하는 돌극(P1 or P4)에도 양쪽 방향으로 자속의 폐루프가 형성될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 영구 자석 유닛의 보조 영구 자석은 생략될 수도 있다.

한편, 제 1차측 부재의 돌극과 제 2차측 부재의 대응되는 영구 자석이 일정한 간격을 유지하면서 1차측 부재가 진행 방향으로 이동할 수 있도록 1차측 부재에는 롤러(Roller)가 2차측 부재에는 가이드 레일(Guide Rail)이 형성될 수 있는데, 롤러와 가이드 레일 쌍이 B-B' 선을 중심으로 선대칭 형태로 복수 개 형성될 수 있다. 롤러는 전기자 유닛 내의 돌극 사이에 사이에 형성되고, 마찬가지로 가이드 레일도 영구 자석 유닛 내의 영구 자석 사이에 형성된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 전기자 유닛 U, 전기자 유닛 V, 전기자 유닛 W를 하나의 그룹으로 하여 그 위에 스테이지(Stage)를 탑재하여 이송 장치로 이용할 수 있다.

도 8은 전기자 유닛에 인가되는 전원의 연결 방법에 대한 예를 도시한 것이다.

U상 전기자 유닛은 C 형상의 자성체로 구성되고 2차측 부재를 향한 방향으로 다수의 돌극(도 8에서는 4개)이 돌출되어 있고, 각 돌극에는 같은 위상의 전류가 흐르는 코일 U1, U2, U3, U4가 감겨져 있다. V상 전기자 유닛과 W상 전기자 유닛도 U상 전기자 유닛과 같은 구조이다.

각 전기자 유닛에서 코일의 결선 방법으로는 설계 사양에 따라 직렬 연결, 병렬 연결, 직병렬 연결 등이 선택될 수 있다.

전기자 유닛의 각 돌극에 코일을 감는 방법으로는, 각 전기자 유닛의 코일에 같은 위상의 전류를 흘렸을 때 이웃하는 돌극끼리는 다른 자극이 형성될 수 있도록 코일을 감을 수 있다.

예를 들어, 코일 U1, U3을 시계 방향으로 감았다면 U2, U4는 반시계 방향으로 감을 수 있다. 물론, 코일 U1, U2, U3, U4 전부를 같은 방향으로 감고 나중에 리드(Lead) 선끼리 결선할 때 이웃하는 돌극끼리는 다른 자극이 형성되도록 결선할 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 선형 전동기의 2차측 부재를 조립하는 방법에 대한 예를 도시한 것이다.

주기적으로 배치되는 영구 자석 유닛 A와 영구 자석 유닛 B는 대응되는 위치에 놓인 두 영구 자석 사이에 다른 극이 되도록 하고, 영구 자석 유닛 사이에 스페이서를 배치하여 이웃하는 영구 자석 유닛이 일정 간격을 유지하도록 할 수 있다.

영구 자석 유닛과 스페이서는 외측 파이프에 내장시키거나 내측 파이프에 끼워서 조립함으로써 조립을 간단하게 하고 영구 자석을 보호할 수 있다. 또한, 내측 파이프와 외측 파이프를 둘중 하나만 사용하거나 양쪽 모두 사용할 수도 있다. 내측 파이프와 외측 파이프는 비자성체 물질로 만들 수도 있고, 약자성체 물질을 사용하여 리플을 줄일 수도 있다.

영구 자석 유닛에서 영구 자석은, 도 10에 도시한 바와 같이, 자성체의 요크 표면에 부착시키거나 요크 내부에 매립시킬 수도 있다. 또한, 요크 표면에 부착시킨 영구 자석을 보호하기 위하여 영구 자석 보호 커버를 입힐 수도 있다.

도 11은 전기자 유닛에 형성된 돌극의 수를 달리하는 실시예들을 도시한 것이다.

출원 번호 10-2009-0090806에 기재된 원통형 선형 전동기에서는 돌극과 영구 자석간에 발생하는 자기 흡인력이 상쇄되도록 링형의 전기자 유닛에 돌극이 점대칭 형태로 배치된다. 따라서, 전기자 유닛에 4개 이상의 짝수 개의 돌극이 형성되어야 한다.

하지만, 본 발명에서는, 복수의 영구 자석 유닛으로 구성된 2차측 부재를 길게 하면서 처지는 것을 막기 위해, 적어도 선대칭을 갖는 C자 형상의 전기자 유닛을 채용한다.

따라서, 본 발명에서는, C자 형상의 전기자 유닛에서 C자의 열린 부분을 아래로 향하게 한 상태에서 좌우 대칭의 선대칭을 이루도록 돌극을 배치할 수 있고, 도 11에 도시한 바와 같이, 돌극의 개수를 2개 이상 또는 홀수 개를 배치하는 것도 가능하다.

홀수 개의 돌극을 전기자 유닛에 배치하는 경우, 하나의 돌극을 제외하고 나머지 짝수 개의 돌극은 가능한 범위 내에서 상하 방향 선대칭과 좌우 방향 선대칭이 되도록 배치할 수 있다.

또는, 홀수 개의 돌극을 전기자 유닛에 배치하는 경우, 하나의 돌극을 제외한 나머지 짝수 개의 돌극을 좌우 방향 대칭으로 배치하여 자기 흡입력의 좌우 방향 성분이 서로 상쇄되도록 하되(상기 하나의 돌극은 도 11에서와 같이 좌우 방향 성분의 자기 흡입력이 발생하지 않는 위치에 배치함), 하나의 돌극을 제외한 나머지 짝수 개의 돌극에 의해 발생하는(정확히는 돌극과 이에 대응되는 영구 자석 사이에 발생하는) 자기 흡입력의 상하 방향 성분이 상기 하나의 돌극에서 발생하는 상하 방향 성분만이 있는 자기 흡입력을 최대한 상쇄할 수 있도록 하는 위치에 배치할 수도 있다.

또는, 각 돌극과 이에 대응하는 영구 자석 사이에 발생하는 자기 흡입력이 서로 상쇄될 수 있도록, 돌극들의 위치뿐만 아니라 각 돌극에 감기는 권선의 수, 각 돌극에 대응되는 영구 자석의 세기 등을 조절할 수도 있다.

한편, 도 12는 가동자인 1차측 부재가 진행 방향으로 원활히 이동할 수 있도록 하는 안내 기구가 설치된 일 실시예를 도시한 것으로, 도 12에서는 롤러와 가이드 레일로 구성되는 안내 기구가 도시되어 있다. 안내 기구는, 가이드 레일과 롤러, 가이드 레일과 슬라이드 등이 가능하다.

도 12에서, 전기자 유닛의 C 형상의 자성체는 C 형상의 중앙에서 가장 먼 곳에 있는 돌극 이후에도 1차측 부재를 지지하는 베이스 부근까지 연장되어 있고, 그 연장된 단부에 안내 기구를 구성하는 롤러가 장착되어 있다. 2차측 부재에는 롤러에 대응되는 위치에 가이드 레일이 배치되어 있다. 자성체의 C 형상의 중앙에도 롤러가 배치되어 있고 대응되는 위치에 가이드 레일이 배치되어 있다.

이웃하는 전기자 유닛과 소정 간격을 유지하기 위하여 스페이서를 삽입하는 경우, 스페이서는 전기자 유닛과 유사한 단면 모양을 갖도록 하고, 1차측 부재의 원활한 이동을 위하여 전기자 유닛과 동일한 위치에 롤러를 장착할 수 있다. 전기자 유닛에는 롤러를 장착하지 않고, 전기자 유닛 사이의 스페이서에만 롤러를 장착할 수도 있다.

도 13은 안내 기구가 다른 형태로 설치된 실시예를 도시한 것이다.

도 13에서 C 형상의 자성체의 중앙부와 단부에 각각 롤러가 장착되고, 중앙부의 롤러에 대응하는 가이드 레일은 2차측 부재에 장착되고, 단부의 롤러 또는 슬라이드에 대응하는 가이드 레일은 2차측 부재를 고정하는 베이스에 장착되어 있다.

도 12와 도 13에서, C 형상의 중앙에서 가장 먼 곳에 있는 돌극 이후에도 전기자 유닛을 이루는 자성체를 연장하여 롤러나 슬라이드를 지지할 수 있고, C 형상의 중앙에서 가장 먼 곳에 있는 돌극 이후에는 전기자 유닛을 이루는 자성체와 다른 재료를 연장하여 롤러나 슬라이드를 지지할 수도 있다.

도 14는 안내 기구가 또 다른 형태로 설치된 실시예를 도시한 것으로, C 형상 자성체의 안쪽과 바깥쪽에 각각 안내 기구를 장착한 실시예이다. 도 14에서 C 형상 자성체의 안쪽에는 롤러와 가이드 레일이 장착되고 바깥쪽에는 슬라이드와 가이드 레일이 장착되는데 바깥쪽의 가이드 레일은 2차측 부재를 고정하는 베이스에 장착되어 있다.

도 12 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 안내 기구를 구성하는 롤러(또는 슬라이드)와 가이드 레일 중에서 롤러(또는 슬라이드)는 가동자인 1차측 부재에 부착되고, 가이드 레일은 고정자인 2차측 부재 또는 2차측 부재를 고정하는 지지 기구에 부착될 수 있다. 또한, 도 12 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 안내 기구도 전동기의 진행 방향과 수직인 단면에서 보았을 때 선대칭이 되도록 배치하는 것이 유리하다.

도 15는 복수 개의 단편으로 이루어지는 2차측 부재를 베이스에 고정하는 실시예를 도시한 것으로, 2차측 부재를 이루는 단편들을 진행 방향으로 나열하고 각 단편을 고정 볼트와 같은 체결 도구를 이용하여 베이스에 고정함으로써 2차측 부재를 진행 방향으로 용이하게 연장할 수 있다. 또한, 고정 볼트는 영구 자석 유닛에 고정되거나 또는 영구 자석 유닛이 아닌 영구 자석 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 고정될 수도 있다.

도 16은 1차측 부재를 몰드형으로 구성하는 실시예를 도시한 것이다. 도 16의 예에서, 1차측 부재가 전기자 유닛 U, 전기자 유닛 V, 전기자 유닛 W로 이루어지는 경우, 각 전기자 유닛 사이에 일정 간격을 유지하기 위하여 구멍이 뚫린 스페이서를 배치하고, 각 전기자 유닛의 자성체 코어에 소정 개수의 구멍을 뚫고 관통 볼트를 통해 전기자 유닛 U, V, W 및 스페이서를 조립하고, 이를 비자성체 재료를 이용하여 주형(Mould) 처리하여 몰드형 1차측 부재를 생성할 수 있다. 따라서, 전기자 유닛의 자성체나 코일이 외부에 노출되지 않게 할 수 있다.

도 17은 2차측 부재에 곡선 구간을 배치하여 곡선 구동형 전동기를 구성한 실시예이다. 곡선형 2차측 부재와 직선형 2차측 부재를 조합하여 전동기의 가동자(1차측 부재)가 진행할 트랙을 원형, 타원형 등 여러 모양으로 구성할 수 있고, 또한 트랙에 2개 이상의 1차측 부재를 놓아 멀티 가동자 구동형으로 사용할 수도 있다.

도 5 내지 도 17은 2차측 부재가 지지 기구에 고정되고 1차측 부재가 가동자가 되는 실시예를 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 1차측 부재가 지지 기구에 고정되고 2차측 부재가 가동자가 되는 실시예도 가능하다.

또한, 도 5 내지 도 17은, 도 1 내지 도 3과 유사하게, 전동기의 단면이 전기자 유닛이 영구 자석 유닛을 감싸는 형상(이너 자석형)의 실시예에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 4와 유사하게, 전동기의 단면이 영구 자석 유닛이 전기자 유닛을 감싸는 형상(아우터 자석형)의 실시예도 가능하다. 이 경우에도, 2차측 부재가 지지 기구에 고정되어 1차측 부재가 가동자가 되거나 또는 1차측 부재가 지지 기구에 고정되어 2차측 부재가 가동자가 될 수도 있다.

도 5 내지 도 17의 전동기의 구동 원리는 도 1 내지 도 4에 설명한 전동기의 구동 원리와 동일하므로, 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 구동 원리가 도 5 내지 도 17의 전동기에 적용될 수 있다.

도 18은 본 발명에 따른 선형 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다. 도 18에서 선형 전동기를 제외하고 다른 요소는 종래의 선형 전동기에 적용되는 그대로 사용 가능하다.

서보 시스템은, 모터에 인가할 전류를 생성하는 구동 앰프, 구동 앰프로부터 모터에 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서, 선형 전동기 가동자의 위치 또는 이동 속도를 감지하는 리니어 센서, 전류 센서 및/또는 리니어 센서에서 검출되는 신호를 기초로 제어 명령에 따라 구동 앰프를 제어하는 제어기를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 앰프는 교류 전원을 직류로 바꾸는 컨버터와 모터 구동에 필요한 전류를 생성하는 인버터를 포함하여 구성될 수 있다.

인버터는, 본 발명에 따른 선형 전동기의 구동 방식에 맞는 전원, 예를 들어 2상 교류 전류, 3상 교류 전류, 2상 정류 전류, 3상 정류 전류 등을 생성하여 선형 전동기의 전기자 유닛에 인가할 수 있는데, 제어기의 명령에 따라 전류의 진폭, 주파수 등을 바꾸어 가동자의 위치, 속도, 가동자를 이동시키는 추력의 크기 등을 조절할 수 있다.

이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 2차측 부재인 영구 자석이 내부에 있고 1차측 부재인 전기자가 바깥에 있는 이너 자석형 선형 전동기의 전기자 유닛의 일 실시예를 도시한 것이고,

도 2는 이너 자석형 선형 전동기의 영구 자석 유닛의 일 실시예를 도시한 것이고,

도 3은 도 1과 도 2의 전기자 유닛과 영구 자석 유닛의 조합에 의해 직선 방향의 추력이 발생하는 원리를 도시한 것이고,

도 4는 아우터 자석형 선형 전동기를 도시한 것이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 전동기를 도시한 것이고,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 전동기의 단면을 도시한 것이고,

도 7은 전기자 유닛 U, 전기자 유닛 V, 전기자 유닛 W으로 구성된 1차측 부재 위에 스테이지를 탑재한 이송 장치에 대한 실시예를 도시한 것이고,

도 8은 전기자 유닛에 인가되는 전원의 연결 방법에 대한 예를 도시한 것이고,

도 9는 선형 전동기의 2차측 부재를 조립하는 방법에 대한 예를 도시한 것이고,

도 10은 선형 전동기의 영구 자석의 다른 실시예를 도시한 것이고,

도 11은 전기자 유닛에 형성된 돌극의 수를 달리하는 실시예들을 도시한 것이다.

도 12는 1차측 부재가 진행 방향으로 원활히 이동할 수 있도록 하는 안내 기 구가 설치된 일 실시예를 도시한 것이고,

도 13은 안내 기구가 다른 형태로 설치된 실시예를 도시한 것이고,

도 14는 안내 기구가 또 다른 형태로 설치된 실시예를 도시한 것이고,

도 15는 복수 개의 단편으로 이루어지는 2차측 부재를 베이스에 고정하는 실시예를 도시한 것이고,

도 16은 1차측 부재를 몰드형으로 구성하는 실시예를 도시한 것이고,

도 17은 2차측 부재에 곡선 구간을 배치하여 곡선 구동형 전동기를 구성한 실시예이고,

도 18은 본 발명에 따른 선형 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 코어 2: 돌극

3: 코일 4: 영구 자석

5: 요크 6: 스페이서

7: 단부 고정자 10, 30: 전기자 유닛

20, 40: 영구 자석 유닛

Claims (24)

1. 복수의 전기자 유닛을 포함하는 1차 부재, 복수의 영구 자석 유닛을 포함하는 2차 부재 및 지지 기구를 포함하여 구성되고,

   각 전기자 유닛은 호 형상의 자성체로부터 2개 이상의 돌극이 상기 2차 부재를 향한 방향으로 돌출하고 각 돌극에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고,

   각 영구 자석 유닛에는 각 전기자 유닛에 포함된 돌극의 개수와 동일한 극수의 영구 자석이 배치되고,

   진행 방향으로 배치된 S개의 전기자 유닛과 2의 배수인 P개의 영구 자석 유닛을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 유닛에 인가되고,

   상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자로 상기 생성되는 추력에 의해 이동하도록 다른 하나인 고정자가 상기 지지 기구에 고정되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
2. 제 1항에 있어서,

   각 전기자 유닛에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감기는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
3. 제 1항에 있어서,

   각 영구 자석 유닛에서 각 영구 자석은 이웃하는 영구 자석과 서로 다른 극이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
4. 제 1항에 있어서,

   각 영구 자석 유닛에서 각 영구 자석은 자성체 표면에 고정되거나 자성체 내부에 매립되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
5. 제 1항에 있어서,

   이웃하는 영구 자석 유닛은 일정한 간격으로 이격되거나 비자성체가 그 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 전기자 유닛의 자성체는 적어도 선대칭 구조인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 전기자 유닛의 자성체는 원호 형상, 다각형 링의 일부로 이루어지는 다각형 호 형상, 서로 다른 다각형 호의 조합 형상, 또는 상기 원호와 적어도 하나 이상의 다각형 호의 조합 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 전기자 유닛의 돌극은 적어도 선대칭으로 상기 자성체에 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 돌극은 점대칭 또는 상하 방향과 좌우 방향 선대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 전기자 유닛의 자성체는 상기 2차 부재를 감싸는 형태의 호 형상인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 2차 부재는 상기 영구 자석 유닛을 진행 방향으로 길이가 형성되는 내측 파이프과 외측 파이프 중 적어도 하나 이상에 끼워 조립되는 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
12. 제 1항에 있어서,

    각 영구 자석 유닛 내의 각 영구 자석은 진행 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다른 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재의 길이는 상기 S개의 전기자 유닛과 P개의 영구 자석 유닛으로 이루어지는 한 단위의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 S는 상기 소정의 위상 차를 결정하는 상수의 배수 중 하나로 결정되고, 상기 상수는 3 이상의 홀수인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 상수는 3이고, 상기 (S, P)는 (3, 2), (3, 4), (9, 8), (9, 10) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 상수가 3이고 상기 S가 9인 경우, 120도의 위상 차를 갖는 3개의 전류를 각각 U, V, W라 할 때, 연속되는 9개의 전기자 유닛에는 UVWUVWUVW의 전류가 공급되거나 UuUVvVWwW의 전류가 공급되는데, 여기서 소문자는 대문자와 위상이 반대인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 전기자 유닛의 자성체는 성층되는 형태인 것을 특징으로 하는 선형 전동기.
18. 제 1항에 있어서,

    각 돌극과 이에 대응되는 각 영구 자석이 일정한 공극을 유지한 상태로 상기 가동자가 이동하도록 하는 안내 기구를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
19. 제 18항에 있어서,

    상기 안내 기구는 가이드 레일과 롤러 또는 슬라이드로 구성되고, 상기 가이드 레일은 상기 고정자 또는 지지 기구에 장착되고, 상기 롤러 또는 슬라이드는 상기 가동자에 장착되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
20. 제 18항에 있어서,

    상기 안내 기구는 적어도 선대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 안내 기구 중 적어도 하나 이상은 돌극과 돌극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
22. 제 1항에 있어서,

    각 전기자 유닛에서 상기 자성체의 호 양쪽 말단에 코일을 감지 않은 보조 돌극이 형성되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
23. 제 22항에 있어서,

    각 영구 자석 유닛에서 상기 보조 돌극에 대응되는 위치에 보조 영구 자석이 형성되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.
24. 제 1항에 있어서,

    상기 고정자는 복수 개의 단편으로 구성되고, 가동자의 진행 방향으로 나열되는 각 단편은 체결 도구를 통해 상기 지지 기구에 고정되는 것을 특징으로 하는 할 선형 전동기.

Images