KR101865354B1 - Motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동기에 관한 것이다. 1차 부재 및 2차 부재를 포함하여 구성되는 전동기에서, 상기 1차 부재는 복수의 전기자 모듈을 포함하고, 각 전기자 모듈은, 자성체 코어, 상기 자성체 코어로부터 돌출하는 복수 개의 돌극 및 코일로 구성되고, 일부 또는 모든 돌극 또는 돌극 사이의 자성체 코어에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고, 복수의 영구 자석을 포함하는 상기 2차 부재에서, 각 영구 자석은 진행 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고 진행 방향과 수직인 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고, S개의 전기자 모듈과 진행 방향으로 P개의 영구 자석을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고, 상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고, 상기 복수의 전기자 모듈은 같은 위상 또는 반전된 위상의 전원이 공급되는 전기자 모듈들이 하나로 묶여 서로 이격되는 S개의 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 각 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 조절될 수 있다.The present invention relates to an electric motor. In an electric motor including a primary member and a secondary member, the primary member includes a plurality of armature modules, and each armature module includes a magnetic core, a plurality of salient poles and coils projecting from the magnetic core , A coil in which a current of the same phase flows in the magnetic core between the salient poles or salient poles of some or all of the salient poles is wound, and in the secondary member including the plurality of permanent magnets, each permanent magnet has a polarity different from that of the neighboring permanent magnet in the traveling direction A power source having a predetermined phase difference so as to generate a thrust by a progressive magnetic field in a unit of S armature modules and P permanent magnets in a traveling direction in a polarity different from a neighboring permanent magnet in a direction perpendicular to the traveling direction, Wherein one of the primary member and the secondary member is a mover and the other is fixed And the plurality of armature modules are grouped into a group of S armature modules to which the armature modules supplied with power of the same phase or inverted phase are bundled to be spaced apart from each other, The spacing between armature modules within the module group can be adjusted.
Description
본 발명은 코깅(Cogging) 현상을 줄이기 위한 전동기로서, 선형 전동기 원리를 이용하는 전동기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor for reducing the cogging phenomenon, and an electric motor using a linear motor principle.
일반적으로 선형 전동기, 즉 리니어 모터는 직선 모양으로 면하는 가동자 및 고정자 사이에 추력(推力)을 발생시키는 구조로 되어 있다. 영구 자석형 선형 전동기는 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.Generally, a linear motor, that is, a linear motor has a structure that generates a thrust between a mover and a stator facing in a straight line. In the permanent magnet type linear motor, a fixed magnet is placed on one of the mover and the stator, and the alternating polyphase power is supplied to the other one of the mover and the stator so that an electromagnetic force acts between them to generate thrust in a certain direction.
종래의 선형 전동기는, 회전 모터를 전개하여 직선상에 펼쳐 배치한 구조로 인하여, 전기자 코어의 돌극과 영구 자석 간에는 강력한 자기 흡인력이 발생하여 시스템의 정밀도가 떨어지고, 일정한 공극을 유지하는 안내 기구의 마모가 심하게 되고, 전기자 코어에 가동자의 진행 방향과 동일한 방향으로 자속이 흘러 모터 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수밖에 없다.The conventional linear motor has a structure in which a rotary motor is deployed and laid out in a straight line, a strong magnetic attracting force is generated between the salient pole of the armature core and the permanent magnet, and the precision of the system is lowered. And the magnetic flux flows to the armature core in the same direction as the moving direction of the mover, resulting in a problem that the motor efficiency is lowered.
고정자와 가동자의 상대 위치 변화로 토크가 변동하는 현상을 코깅이라고 한다. 즉, 코깅은 전기자 모듈에 전류가 인가되지 않을 때 전기자 모듈의 돌극이 영구 자석과의 상대적 위치에 따라 받는 힘에 의해 결정된다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 돌극이 A와 E위치(영구 자석과 정렬된 위치) 및 C 위치(진행 방향으로 놓인 두 영구 자석의 중간 위치)에 있을 때에는 진행 방향으로 어떠한 힘도 받지 않지만, 돌극이 A와 C의 중간인 B 위치와 C와 E의 중간인 D 위치에 있을 때에는 진행 방향으로 놓인 두 영구 자석에 의해 흡인력과 반발력이 발생하여 돌극을 진행 방향으로 또는 반대 방향으로 이동시키는 힘이 발생한다. 즉, 극을 달리하면서 나열되는 영구 자석이 N극(또는 S극)에서 다음 N극(또는 S극)까지를 한 주기라 할 때, 코깅은 영구 자석의 1/2 주기로 발생한다.Cogging is a phenomenon in which the torque fluctuates due to the relative positional change between the stator and the mover. That is, the cogging is determined by the force exerted by the relative position of the pole of the armature module relative to the permanent magnet when no current is applied to the armature module. As shown in Fig. 1, when the salient pole is at positions A and E (position aligned with permanent magnets) and position C (position between two permanent magnets positioned in the direction of travel), no force is applied in the direction of travel, When it is at the B position, which is the middle between A and C, and the D position, which is the middle between C and E, attraction force and repulsive force are generated by two permanent magnets placed in the traveling direction, do. That is, when the permanent magnets arranged in different poles are one period from N pole (or S pole) to the next N pole (or S pole), cogging occurs at 1/2 period of the permanent magnet.
특히 선형 전동기의 경우, 복수의 전기자 모듈을 포함하는 1차 부재의 양쪽 끝 부분에 위치하는 철심(코어 또는 돌극)과 영구 자석 사이에 자기력에 의한 힘이 발생하는데 이를 단부 디텐트 힘(End detent force)이라 하고, 1차 부재의 가운데 부분에서 철심과 영구 자석 사이에 발생하는 힘을 치 디텐트 힘(Teeth detent force)이라 한다. 단부 디텐트 힘은 선형 전동기의 특수한 구조에 의한 것으로 이동자와 고정자의 길이 차이에 의해 발생하고, 전동기의 추진력에 리플의 형태로 영향을 미치는데, 전동기를 작동할 때 진동으로 나타날 수도 있고, 고속으로 동작하는 전동기에서는 운전의 안정성에 문제를 줄 수 있다.Particularly, in the case of a linear motor, a magnetic force is generated between an iron core (core or salient pole) located at both ends of a primary member including a plurality of armature modules and a permanent magnet. This forces an end detent force ), And the force generated between the iron core and the permanent magnet at the center of the primary member is called a teeth detent force. The end detent force is due to the special structure of the linear motor. It is caused by the difference in length between the mover and the stator, and affects the driving force of the motor in the form of ripple. It may appear as vibration when operating the motor, In an operating motor, the stability of operation may be a problem.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 선형 전동기 원리를 이용하면서 효율이 높은 전동기를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a high efficiency motor using a linear motor principle.
본 발명의 다른 목적은 코깅을 줄일 수 있는 전동기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an electric motor capable of reducing cogging.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기는, 1차 부재 및 2차 부재를 포함하여 구성되고, 상기 1차 부재는 복수의 전기자 모듈을 포함하고, 각 전기자 모듈은, 자성체 코어, 상기 자성체 코어로부터 돌출하는 복수 개의 돌극 및 코일로 구성되고, 일부 또는 모든 돌극 또는 돌극 사이의 자성체 코어에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고, 복수의 영구 자석을 포함하는 상기 2차 부재에서, 각 영구 자석은 진행 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고 진행 방향과 수직인 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고, S개의 전기자 모듈과 진행 방향으로 P개의 영구 자석을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고, 상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고, 상기 복수의 전기자 모듈은 같은 위상 또는 반전된 위상의 전원이 공급되는 전기자 모듈들이 하나로 묶여 서로 이격되는 S개의 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 각 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electric motor including a primary member and a secondary member, the primary member including a plurality of armature modules, A magnetic core, a plurality of salient poles and coils protruding from the magnetic core, a coil in which a current of the same phase flows through the magnetic core between the salient poles or salient poles of some or all of the salient poles, Each of the permanent magnets has a polarity different from the polarity of the adjacent permanent magnet in the direction perpendicular to the traveling direction and a polarity different from the polarity of the adjacent permanent magnet in the direction of travel, A power source having a predetermined phase difference is applied to the coils of each armature module so as to generate a thrust by the progressive magnetic field, One of the secondary members is a movable member and the other is a stator and moves relative to each other due to the generated thrust, and the plurality of armature modules are constituted by the armature modules supplied with power of the same phase or inverted phase as one And the spacing between the armature modules in each armature module group is regulated.
일 실시예에서, 상기 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은, 일정할 수 있는데, 진행 방향으로 배치되는 영구 자석의 간격보다 넓거나 좁을 수 있다.In one embodiment, the spacing between the armature modules within the group of armature modules may be constant, wider or narrower than the spacing of the permanent magnets disposed in the direction of travel.
일 실시예에서, 각 전기자 모듈에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감긴다.In one embodiment, the coils are wound so that the polarities of neighboring salient poles are different from each other in each armature module.
일 실시예에서, 상기 2차 부재는 진행 방향을 따라 극을 바꿔가면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는 영구 자석 모듈을 하나 이상 포함하고, 각 영구 자석 모듈은 상기 자성체 코어를 향해 돌출하여 두 돌극 사이에 놓일 수 있다.In one embodiment, the secondary member includes at least one permanent magnet module including a plurality of permanent magnets disposed while changing poles along the traveling direction, and each permanent magnet module projects toward the magnetic core, Respectively.
일 실시예에서, 상기 자석 모듈은 원반 형상 또는 원통 형상일 수 있다.In one embodiment, the magnet module may be disk-shaped or cylindrical.
일 실시예에서, 상기 영구 자석의 자화 방향은 대응되는 두 돌극을 향할 수 있다.In one embodiment, the magnetization directions of the permanent magnets can be directed to the corresponding two salient poles.
일 실시예에서, 자속이 지나가는 영구 자석의 단면은 직사각형, 평행 사변형, 원형 또는 타원형일 수 있다.In one embodiment, the cross section of the permanent magnet through which the magnetic flux passes may be rectangular, parallelogram, circular or elliptical.
일 실시예에서, 상기 전기자 모듈에서, 둘 이상의 돌극이 상기 자성체 코어로부터 같은 방향으로 돌출하고, 상기 영구 자석 모듈의 개수는 상기 돌극의 개수보다 하나 작을 수 있다.In one embodiment, in the armature module, two or more salient poles protrude in the same direction from the magnetic core, and the number of the permanent magnet modules may be one less than the number of the salient poles.
일 실시예에서, 상기 2차 부재는 진행 방향과 수직인 방향으로 극을 바꿔가면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는 복수의 영구 자석 모듈을 포함할 수 있다.In one embodiment, the secondary member may include a plurality of permanent magnet modules including a plurality of permanent magnets arranged alternately in the direction perpendicular to the traveling direction.
일 실시예에서, 상기 자성체 코어는 폐 회로를 이루는 형상이거나 한쪽이 열린 호 형상이고, 상기 영구 자석 모듈에 포함되는 영구 자석의 개수는 상기 전기자 모듈에 포함되는 돌극의 개수와 같을 수 있다.In one embodiment, the magnetic core may have a shape of a closed circuit or an open arc, and the number of permanent magnets included in the permanent magnet module may be equal to the number of the poles included in the armature module.
본 발명의 실시예에 따른 전동기는, 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.The motor according to the embodiment of the present invention has advantages of being small in size, capable of obtaining a large capacity of thrust or a high speed of conveying, and being easily modularized because each element is modularized, .
또한, 전동기의 기본 단위를 높일 때 발생하는 열 변형, 코깅 증가 등을 감소시키고, 선형 전동기의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 전기자 모듈에 입력되는 입력 전원 관리를 손쉽게 할 수 있다.Further, it is possible to reduce the thermal deformation and cogging generated when the basic unit of the motor is increased, improve the precision of the linear motor, and easily manage the input power input to the armature module.
도 1은 전기자 모듈의 돌극이 영구 자석과의 상대적 위치에 따라 발생하는 코깅을 설명하는 것이고,
도 2는 단부 디텐트 힘의 발생 현상을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 출원인의 의해 출원된 출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 개방형 선형 전동기를 도시한 것이고,
도 4는 도 3의 선형 전동기에서 3개 상의 전기자 모듈과 복수의 영구 자석의 조합에 의해 직선 방향의 추력이 발생하는 원리를 도시한 것이고,
도 5는 도 3의 선형 전동기에서 자속이 지나가는 영구 자석의 단면이 직사각형인 예와 평행 사변형인 예를 도시한 것이고,
도 6은, 도 3에 도시된 전동기와 같은 원리를 적용하여 돌극이 3개인 전기자 모듈 9개를 사용하는 전동기를 도시한 것이고,
도 7은 기본 단위 (S, P)=(9, 8)인 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈(돌극)과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 8은 1차 부재에서 9개의 전기자 모듈을 분산시켜 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격을 변화시키는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것이고,
도 9는 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w와 영구 자석과의 상대적 위치 및 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w를 같은 방향으로 이동시키기 위해 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w에 인가되는 3상 전류를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 11은 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u가 영구 자석과 상대적으로 동일한 위치에 놓였을 때 발생하는 코깅의 크기를 도시한 것이고,
도 12는 전기자 모듈 u와 영구 자석과의 상대적으로 위치를 변경하여 코깅의 크기를 줄이는 것을 도시한 것이고,
도 13은 기본 단위 (S, P)=(6, 5)를 사용하는 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 6개의 전기자 모듈로 구성되는 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 15는 기본 단위 (S, P)=(12, 10)를 사용하는 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 16과 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 12개의 전기자 모듈로 구성되는 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것이고,
도 18 내지 도 20은, 도 3의 선형 전동기와 동작 원리가 동일하고 본 발명의 출원인의 의해 이미 출원된 선형 전동기의 구조를 도시한 것이고,
도 21은 영구 자석이 원주를 따라 나열되는 원반 형상의 영구 자석 모듈을 도시한 것이고,
도 22는 9개의 전기자 모듈과 2개의 원반 형상의 전기자 모듈로 구성되고 선형 전동기 원리를 이용하여 회전 운동을 발생시키는 전동기를 도시한 것이고,
도 23은 9개의 전기자 모듈과 2개의 납작한 반지 형상 또는 원통형의 전기자 모듈로 구성되고 선형 전동기 원리를 이용하여 회전 운동을 발생시키는 전동기를 도시한 것이고,
도 24는 본 발명에 따른 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다.Fig. 1 illustrates cogging in which the salient pole of the armature module occurs according to the relative position with respect to the permanent magnet,
Fig. 2 shows the occurrence of the end detent force,
Figure 3 shows an open linear motor as described in the application numbers KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947 filed by the applicant of the present invention,
FIG. 4 shows a principle in which a linear thrust is generated by a combination of three armature modules and a plurality of permanent magnets in the linear motor of FIG. 3,
5 shows an example in which the cross section of the permanent magnet passing through the magnetic flux in the linear motor of Fig. 3 is a rectangular shape and the parallelogram shape,
Fig. 6 shows an electric motor using nine armature modules each having three pores by applying the same principle as that of the motor shown in Fig. 3,
Fig. 7 shows the relative positions of the armature module (salient pole) and the magnet arranged continuously in the electric motor of the basic unit (S, P) = (9, 8)
Figure 8 illustrates one embodiment of the present invention in which nine armature modules are distributed and arranged in a primary member and the spacing between armature modules is varied,
Fig. 9 is a perspective view of the armature modules U, V, W and armature modules u, v, w and the relative positions of the armature modules U, v, U, V, W and the armature modules u, v, w,
10 is a view showing a relative position of an armature module and a permanent magnet dispersedly disposed in an electric motor according to an embodiment of the present invention,
Fig. 11 shows the magnitude of cogging occurring when the armature module U and the armature module u are placed at the same relative position with respect to the permanent magnet,
Fig. 12 shows the position of the armature module u and the permanent magnet relative to each other to reduce the size of the cogging,
13 shows the relative positions of the armature module and the magnet arranged continuously in the electric motor using the basic units (S, P) = (6, 5)
FIG. 14 is a view showing relative positions of an armature module and permanent magnets dispersed and arranged in an electric motor composed of six armature modules according to another embodiment of the present invention,
Fig. 15 shows the relative positions of the armature module and the magnet arranged continuously in the electric motor using the basic units (S, P) = (12, 10)
FIGS. 16 and 17 show the relative positions of the permanent magnet and the armature module distributed and arranged in an electric motor composed of twelve armature modules according to another embodiment of the present invention,
18 to 20 show the structure of a linear motor having the same operation principle as that of the linear motor of Fig. 3 and already filed by the applicant of the present invention,
21 shows a disc-shaped permanent magnet module in which permanent magnets are arranged along a circumference,
22 shows a motor which is constituted by nine armature modules and two disc-shaped armature modules and generates rotational motion using the principle of a linear motor,
Fig. 23 shows a motor constituted by nine armature modules and two flat ring-shaped or cylindrical armature modules and generating rotational motion using the linear motor principle,
FIG. 24 shows a simplified configuration of a servo system for driving an electric motor according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 전동기에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an electric motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 출원인은, 진행 방향으로 일렬로 배치되는 다수의 전기자 모듈로 구성되는 1차 부재 및 진행 방향으로 극을 바꾸면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는 영구 자석 모듈을 복수 개 포함하는 2차 부재를 포함하는 밀폐형과 개방형 선형 전동기에 대해서, 출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947을 통해 출원하였다.The applicant of the present invention has found that a secondary member including a plurality of permanent magnet modules including a primary member constituted by a plurality of armature modules arranged in a line in the advancing direction and a plurality of permanent magnets arranged while changing the poles in the advancing direction, For open and closed linear motors, which are incorporated by reference herein.
출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 선형 전동기 중에서 도 3과 같은 개방형 선형 전동기에서, 전기자 모듈의 코어는 2차 부재인 영구 자석 모듈을 둘러싸기 위한 C자 형상이 아니라, 예를 들어 직선 형태이고, 복수의 돌극은 코어로부터 같은 방향으로, 예를 들어 직각으로 돌출한 형태이고, 2차 부재의 하나 이상의 영구 자석 모듈도 나란히 놓인 두 돌극 사이로 코어를 향해 돌출한 형태를 하고 있다.In the open type linear motor as shown in the application number Nos. 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947, the core of the armature module is not a C shape for surrounding the permanent magnet module which is the secondary member For example, a linear shape, a plurality of salient poles protruding from the core in the same direction, for example, at right angles, and at least one permanent magnet module of the secondary member protruding toward the core between two salient poles arranged side by side .
출원 번호 KR 10-2010-0081522과 KR 10-2010-0129947에 기재된 다른 선형 전동기는 전기자 모듈의 코어에서 돌극의 돌출 각도가 서로 달라 금형 제작에 비용이 많이 들고 정밀도를 올리는 데 한계가 있지만, 도 3의 선형 전동기는 각 전기자 모듈에서 모든 돌극이 코어와 같은 각도, 예를 들어 직각을 이루고, 각 영구 자석 모듈도 베이스와 같은 각도, 예를 들어 직각을 이룬 상태로 고되고 있으므로, 제조 정밀도를 올릴 수 있고 금형 비용도 절감할 수 있다.The other linear motors described in the application numbers KR 10-2010-0081522 and KR 10-2010-0129947 differ in their protruding angles from each other in the core of the armature module, The linear motors of the respective armature modules are formed such that all salient poles are formed at the same angle as the core, for example, at right angles, and each permanent magnet module is formed at the same angle as the base, for example, at right angles, The mold cost can also be reduced.
먼저 본 발명이 적용되는 선형 전동기의 동작 원리를 설명하는데, KR 10-2010-0081522에 기재된 개방형 선형 전동기를 도 3을 참고하여 설명한다.First, an operating principle of a linear motor to which the present invention is applied will be described. An open type linear motor described in KR 10-2010-0081522 will be described with reference to FIG.
도 3에서 선형 전동기는 자속을 발생시키는 코일을 포함하는 1차 부재와 자속을 가로지르는 영구 자석을 포함하는 2차 부재를 포함하여 구성될 수 있다.In Fig. 3, the linear motor may include a secondary member including a primary member including a coil for generating a magnetic flux and a permanent magnet crossing the magnetic flux.
1차 부재는 분리된 상태로 진행 방향에 따라 배치되는 다수의 전기자 모듈(10)로 구성되는데, 각 전기자 모듈(10)은 자성체 코어(11), 2개 이상의 돌극(12) 및 코일(13)로 구성되고, 이웃하는 전기자 모듈(10)과의 간격을 유지하고 고정하기 위한 조립 구멍(14)이 뚫릴 수 있다. 자성체 코어(11)는 같은 방향으로 돌출하고 이웃하는 돌극(12)과 나란히 배치되는 각 돌극(12)을 연결하는 요크 역할을 하고 돌극(12)과 같은 재질이고, 각 돌극(12)에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일(13)이 감기게 된다.Each of the armature modules 10 includes a
2차 부재는, 복수의 영구 자석(21)을 포함하는 하나 이상의 영구 자석 모듈(20)로 구성되는데, 각 영구 자석 모듈(20)은 전기자 모듈(10)의 코어(11)를 향해 돌출하여 나란히 놓인 두 돌극(12) 사이에 놓이고, 전동기의 진행 방향으로 복수의 영구 자석(21)이 극을 바꿔가면서 배치될 수 있다. 영구 자석 모듈(20)은 일종의 지지 기구인 베이스(22)에 고정될 수 있다.The secondary member is constituted by at least one
각 전기자 모듈(10)에서 각 돌극(12)에 진행 자계가 형성되도록 코일(13)에 전류가 공급되는데, 돌극(12) 끝에 형성되는 전자극 및 이에 대응되는 영구 자석(21) 사이에 흡인력과 반발력에 의해 진행 추력이 발생하도록 적어도 하나의 전기자 모듈(10)의 코일(13)에는 다른 전기자 모듈(10)의 코일(13)과는 위상 차를 갖는 전류가 공급될 수 있다.An electric current is supplied to the
1차 부재와 2차 부재 중 어느 하나는 고정자가 되어 고정되고 나머지는 가동자가 되는데, 전기자 모듈(10)의 돌극(12)과 영구 자석 모듈(20)의 영구 자석(21) 사이에 일정한 공극이 유지되면서 가동자가 고정자와 상대적으로 진행한다.Any one of the primary member and the secondary member is fixed as a stator and the other is a mover. A certain gap is formed between the
각 전기자 모듈(10) 내에서 이웃하는 돌극(12)의 전자석 극성을 서로 다르게 하여 2개의 돌극(12) 쌍에 의해 자속 폐 루프가 형성되도록 함으로써, 전기자 모듈(10)의 두 돌극(12)과 이에 대응되는 영구 자석(21) 사이에 높은 밀도의 자속이 원활하게 흐를 수 있도록 한다. 이를 위해, 각 전기자 모듈(10)마다 같은 위상의 전류가 흐르는 코일(13)을 각 돌극(12)에 감되 이웃하는 두 돌극(12)의 전자석 극성이 서로 다르게 되도록 권선 방향을 바꿔 가면서 감을 수 있다. 또는, 코일(13)을 각 돌극(12) 사이 코어(11)에만 감을 수 있는데, 역시 이웃하는 두 돌극(12)의 전자석 극성이 서로 다르게 되도록 권선 방향을 바꿔 가면서 감아야 한다.The magnetic poles of the neighboring
코일(13)을 돌극(12)에 감는 경우, 돌극(12)과 대응하는 영구 자석(21)이 접하는 면적이 넓어지도록, 코어(11)에서 돌출되는 돌극(12)에서 코어(11)에 가까운 부분(코어(11)를 향해 돌출한 영구 자석(21)이 미치지 않은 위치)에 코일(13)을 감을 수 있다.When the
추진력의 발생을 위해서, 2차 부재에서 진행 방향으로 같은 변위에 있는(진행 방향과 수직으로 자를 때 같은 단면에 있는) 영구 자석(21)은 이웃하는 영구 자석(21), 즉 이웃하는 다른 영구 자석 모듈(20)에서 가장 가까운 영구 자석(21)과 극이 바뀌면서 배치되어야 하고, 영구 자석 모듈(20) 내에서도 이웃하는 영구 자석(21)끼리도 서로 극이 바뀌면서 배치되어야 한다. 한 돌극(12)에서 나온 자속이 영구 자석(21)을 거쳐 이웃하는 다른 돌극(12)으로 바로 들어가기 때문에, 영구 자석(21)은 자속이 흐르는 두 돌극(12) 사이로 돌출되어야 하고 영구 자석(21)의 자화 방향은 이웃하는 두 돌극(12)을 향해야 한다.For the generation of the propulsive force, the permanent magnets 21 (at the same cross section when cut perpendicularly to the direction of travel) at the same displacement in the traveling direction in the secondary member form the neighboring
돌극(12)과 영구 자석(21) 사이에 자속이 흐를 때, 돌극(12)과 영구 자석(21) 사이 간격이 좁고, 자속이 돌극(12)과 영구 자석(21) 표면에 직각으로 흐르고, 돌극(12)과 영구 자석(21) 사이 간격이 돌극(12)과 영구 자석(21)이 접하는 표면 전체에서 일정해야 자속 누설을 줄일 수 있다. 돌극(12)과 영구 자석(21) 사이의 간격은 선형 전동기의 정밀도, 속도, 하중 등을 고려하여 결정될 수 있고, 자속이 표면에 직각으로 흐를 수 있도록 영구 자석(21)의 자화 방향이 결정될 수 있다.The distance between the
영구 자석(21)을 고정하는 영구 자석 모듈(20)은 비자성체로 이루어지고, 진행 방향으로 영구 자석(21)을 고정할 수 있는 복수의 개구가 형성된다. 영구 자석(21)을 영구 자석 모듈(20)의 개구에 고정하는 데에는 종래의 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.The
선형 전동기가 가동자의 진행 속도가 빠르지 않는 곳에 적용되는 경우, 코일(13)에 인가되는 전원의 주파수가 높지 않기 때문에, 코어(11)가 성층(또는 적층)되지 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(11)가 사용되어 코어(11)에서 발생하는 와전류 손실과 히스테리시스 손실을 줄일 수 있게 된다.In the case where the linear motor is applied to a place where the moving speed of the mover is not fast, since the frequency of the power source applied to the
2 이상의 전기자 모듈과 영구 자석 모듈의 조합에 의해 진행 방향으로 추력이 발생하는 원리는 도 4에 도시되어 있다. 예를 들어 3개의 전기자 모듈(10U, 10V, 10W)에 2개의 영구 자석(21)을 대응시키는 경우, 도 4의 위쪽 그림과 같은 전기자 모듈 3상과 영구 자석 2극의 조합이 된다.The principle in which thrust is generated in the advancing direction by the combination of two or more armature modules and permanent magnet modules is shown in Fig. For example, when two
도 4에서, U, V, W는, 3개의 전기자 모듈(10U, 10V, 10W) 각각의 둘 이상의 돌극(12) 중에서 같은 위치(또는 대응되는 위치)에 놓인 돌극(12)을 진행 방향으로 나열한 것이고, S/N은 상기 돌극 U, V, W에 대치되는 위치에 놓인 영구 자석(21)을 나열한 것이다.In Fig. 4, U, V and W denote the
각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 단일 위상의 전류를 공급하되, 3상인 경우 이웃하는 모듈과 120도의 위상 차를 갖는 전류를 각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 인가할 수 있다. 또는, 이웃하는 모듈과 60도의 위상 차를 갖는 전류를 각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 인가할 수도 있는데, 예를 들어 3개의 연속되는 전기자 모듈(10)에 서로 60도의 위상 차를 갖는 전류(X상, y상, Z상)를 흘리되 y상 전류가 흐르는 코일의 결선 방향을 X상 전류와 Z상 전류가 흐르는 코일과 180도 바꾸는 방법도 가능하다.A single phase current is supplied to the
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 진행 방향으로 번갈아 배치된 영구 자석 S 또는 N의 극 간격을 (1/2 주기 180도)로 할 때, 3개의 전기자 모듈(10)이 2/3(120도)에 해당하는 간격으로 배치되어 있다.4, when the pole intervals of the permanent magnets S or N alternately arranged in the advancing direction are set to (1/2 period 180 degrees), the three armature modules 10 are divided into 2/3 (120 At an interval corresponding to the above-mentioned range.
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.When an alternating current having a peak value (P) is flowed in a (+) direction on a coil wound around a salient pole V positioned between the permanent magnets S and N poles and the salient pole V becomes an N pole, (P) / square root (2) in the direction of - (-)), and the pole U and the pole W become the S pole, the attracting force is applied to the permanent magnet S pole and the repulsive force is applied to the permanent magnet N pole Move the permanent magnet to the right. The poles U and W, which are S-polarized by the magnetic force smaller than the N-pole of the pole V, act on the permanent magnet S-pole and the permanent magnet N-pole respectively with repulsive force and attracting force, but they cancel each other and do not affect the traveling direction.
영구 자석(21)이 2/3 극 간격만큼 이동하여 이번에는 돌극 W가 영구 자석 S극과 N극 사이에 위치하게 되고, 이 순간에는 각 돌극(12)의 코일(13)에 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 자석(21)을 오른쪽으로 이동시키는데, 마찬가지로 돌극 W의 N극보다는 작은 크기의 자력으로 S극이 된 돌극 U와 V는 각각 영구 자석 N극과 영구 자석 S극에 흡인력과 반발력을 작용하지만 서로 상쇄된다.The
이와 같은 과정을 반복하여 영구 자석(21)은 오른쪽으로 이동하게 된다. 즉, 각 전기자 모듈(10)에 인가되는 3상의 전류가 돌극 U, V, W에 이동 자계를 발생시키고 이에 따라 영구 자석(21)에는 오른쪽으로 이동하는 추력이 발생한다.This process is repeated to move the
도 4의 돌극 U, V, W에는 코일(13)이 같은 형태로 감긴 것으로 가정하고 있어서, 이웃하는 전기자 모듈(10)의 대응되는 위치에 놓인 돌극(12)에 같은 방향으로 코일(13)이 감길 수 있다. 하지만, 이웃하는 전기자 모듈(10)의 대응되는 위치에 놓인 돌극(12)에 반대 방향으로 코일(13)이 감길 수도 있다. 즉, U와 W는 같은 방향으로 코일(13)이 감기고 V는 U, W와 반대 방향으로 코일(13)이 감길 수 있는데, 이 경우에도 영구 자석(21)을 같은 방향으로 이동시키는 추력을 발생하도록 위상 차를 갖는 전원을 공급할 수 있다.It is assumed that the
이상적인 모델인 경우, 영구 자석(21)을 이동시키는 추력은, 돌극(12)과 영구 자석(21)이 접하는 표면적의 합에 비례하고, 또한 진행 방향으로 배치되는 전기자 모듈(10)의 개수에도 비례하여 커지게 되고, 코일(13)에 인가되는 전류의 크기, 돌극(12)을 감는 코일(13)의 권선 수, 영구 자석(21)의 자력 크기 등에도 비례 관계를 갖는다.The thrust for moving the
도 4의 첫 번째 예는 전기자 모듈 3상과 영구 자석 2극의 기본 조합에 대한 예이고, 도 4의 두 번째 예는 첫 번째 조합의 확장인 전기자 모듈 3상과 영구 자석 4극 조합에 대한 예로 추력이 발생하는 원리는 동일하고, 3상 8극 등의 조합도 가능하다.The first example of FIG. 4 is an example of a basic combination of an armature module 3 phase and a permanent magnet 2 pole, and the second example of FIG. 4 is an example of a combination of an armature module 3 phase and a permanent magnet quadrupole, The principle of generating the thrust is the same, and a combination of three phases and eight poles is also possible.
일반화하면, 모터 상수의 배수가 되는 전기자 모듈(10)의 수 S와 영구 자석(21)의 수 P의 조합에 의한 자기 회로를 추력을 발생시키는 모터의 기본 단위라 하는데, 여기서 모터 상수는 3상 전원으로 전기자를 구동하는 경우 3, 5상 전원으로 구동하는 경우 5로서, 3 이상의 홀수로 하는 것이 일반적이고, 모터 상수에 의해 각 전기자 모듈(10)의 코일(13)에 인가되는 전류의 위상 차가 결정된다.In general, a magnetic circuit formed by a combination of the number S of armature modules 10 and the number P of
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 모듈(11)과 영구 자석(21)의 조합 관계가 나열되어 있는데, 9개의 전기자 모듈과 8개 또는 10개의 영구 자석의 조합이 효율이나 리플 관점에서 유리하다.At this time, as the least common multiple of S and P becomes larger, the ripple of the thrust decreases. Also, the ratio of S to P is the winding coefficient, and the closer to 1, the more advantageous the symmetric efficiency of the magnetic circuit is. Table 1 lists combinations of
물론, S개의 전기자 모듈과 P개의 영구 자석이 공극을 통해 대치하는 부분의 길이(이동 방향으로의 길이)를 모터의 단위 길이라고 할 때, 다수의 전기자 모듈(10)로 구성되는 1차 부재 또는 다수의 영구 자석(21)으로 구성되는 2차 부재 중 어느 한쪽은 단위 길이보다는 길게 구성해야 가동자를 이동시키는 추력을 발생시킬 수 있는 유효 거리를 확보할 수 있게 된다. 또한, 1차 부재와 2차 부재가 겹치는 길이를 단위 길이의 자연수 배로 구성하여, 즉 모터의 기본 단위를 반복해서 연결하여 겹치는 길이에 비례하여 추력을 증가시킬 수 있다.Of course, when the length of the portion where the S armature modules and the P permanent magnets are opposed to each other through the gap (the length in the moving direction) is the unit length of the motor, a primary member composed of a plurality of armature modules 10 Any one of the secondary members constituted by the plurality of
자기 회로의 기본 단위를 반복하여 연결할 때, 기본 단위를 구성하는 영구 자석의 개수인 P가 홀수인 경우, 첫 번째 기본 단위의 영구 자석이 N극(또는 S극)으로 시작하였다면 N극(또는 S극)으로 끝나고 두 번째 기본 단위의 영구 자석은 S극(또는 N극)으로 시작하기 때문에, 두 번째 기본 단위의 전기자 모듈에는 첫 번째 기본 단위의 대응되는 전기자 모듈과는 반대 위상의 전류를 공급해야 한다.When the basic unit of the magnetic circuit is repeatedly connected, if the number P of permanent magnets constituting the basic unit is odd, if the permanent magnet of the first basic unit starts with N pole (or S pole) Pole) and the permanent magnet of the second base unit starts with an S pole (or N pole), the armature module of the second base unit must be supplied with a current of a phase opposite to that of the corresponding armature module of the first base unit do.
예를 들어, 기본 단위가 (S, P)=(6, 5)인 모터를 2개 연결할 때, 첫 번째 기본 단위의 6개의 전기자 모듈에 uUVvwW 순서로 3상 전류를 인가시키면 두 번째 기본 단위의 6개의 전기자 모듈에는 UuvVWw 순서로 3상 전류를 인가해야 하는데, 여기서 U, V, W(또는 u, v, w)는 서로 120 위상 차를 갖고 소문자(u, v, w)는 대문자(U, V, W)와 반대 위상의 전류가 공급되는 것을 의미한다.For example, when two motors with a basic unit of (S, P) = (6, 5) are connected, if a three-phase current is applied to the six armature modules of the first basic unit in the order of uUVvwW, U, V, W (or u, v, w) have 120 phase differences from each other and the lower case letters (u, v, w) V, W) is supplied.
1차 부재는 (1차 부재의 코어(11)와 같은 재질인 강자성체로) 서로 연결되지 않고 독립된 전기자 모듈(10)로 구성되기 때문에, 같은 크기의 전원이 각 전기자 모듈(10)에 제공된다면 각 전기자 모듈(10)에는 독립되고 같은 크기의 자속이 흐르게 되어 각 전기자 모듈(10)을 통해 생성되는 추진력에 편차가 적어 추력에 리플이 적게 된다. 또한, 각 전기자 모듈(10) 사이에는 서로 독립된 자기 회로에 의한 자속이 흐르게 되므로, 가동자의 진행 방향과 동일한 방향으로 흐르는 자속이 없게 되어 진행 방향과 수직인 방향으로만 자속의 흐름이 발생하여 추력과 무관한 누설 자속이 적고, 모터 효율을 향상시킬 수 있다.Since the primary member is composed of an independent armature module 10 (not connected to each other by a ferromagnetic material such as the
도 5는 진행 방향으로 극을 바꿔가면서 복수의 영구 자석(21)이 장착된 영구 자석 모듈(20)을 도시한 것으로, 전기자 모듈(10)의 돌극(12)에서 나온 자속 또는 돌극(12)으로 들어가는 자속이 지나가는 영구 자석(21)의 단면이 직사각형인 예와 평행 사변형인 예를 도시하고 있다.5 shows a
돌극(12)과 영구 자석(21)을 통과하는 자속의 양은, 돌극(12)에서 나오거나 돌극(12)로 들어가는 자속의 분포가 일정하다고 할 때, 돌극(12)의 표면과 영구 자석(21)의 표면이 서로 겹치는 부분의 면적에 비례하게 된다. 추진력은 자속의 변화에 의해 발생하는데, 예를 들어 편의상 2차 부재가 가동자로 진행 방향으로 이동하는 경우, 영구 자석(21)이 이동하는 동안 돌극(12)과 영구 자석(21)을 통과하는 자속의 양은 돌극(12)과 영구 자석(21)의 표면을 컨벌류션(convolution)한 결과가 되고, 도 5의 오른쪽에 도시되어 있다.The amount of the magnetic flux passing through the
영구 자석(21)을 향한 돌극(12)의 표면을 한 쌍의 대변이 진행 방향과 나란한 직사각형(으로 가정할 때, 직사각형 표면의 영구 자석(21)이 진행 방향으로 이동하면서 돌극(12)의 직사각형 표면과 겹치는 부분의 면적은 도 5의 오른쪽 위 그림과 같이 사다리꼴이 되어, 두 표면이 겹치기 시작할 때, 두 표면이 완전히 겹칠 때, 완전히 겹친 두 표면이 겹치지 않는 부분이 발생하기 시작할 때, 일부 겹친 두 표면이 전혀 겹치지 않게 될 때 매끄럽지 않게 연결되는 점(두 직선이 만나는 점)이 발생한다.It is assumed that the surface of the
즉, 추진력은 자속의 변화, 즉 돌극(12)과 영구 자석(21) 표면이 겹치는 면적의 변화에 비례하고, 돌극(12)과 영구 자석(21) 표면이 겹치는 면적을 미분한 값이 추진력과 관계가 있으므로, 도 5의 오른쪽 위 그림과 같이 매끄럽게 연결되지 않는 점이 있는 경우 그 점에서 추진력에 갑작스런 변화가 발생하고 리플(ripple)을 일으킬 수 있다.That is, the propulsive force is proportional to the change of the magnetic flux, that is, the area where the surface of the
하지만, 한 쌍의 대변이 진행 방향과 나란한 평행 사변형 표면의 영구 자석(21)이 진행 방향으로 이동하면서 돌극(12)의 직사각형 표면과 겹치는 부분의 면적은, 도 5의 오른쪽 아래 그림과 같이 전체적으로는 사다리꼴 형상이지만 선과 선이 매끄럽게 연결되어 리플의 발생을 줄일 수 있다. 자속이 지나는 영구 자석에 스큐를 적용을 함으로써, 즉 영구 자석을 뒤틀리게 배치함으로써, 영구 자석과 돌극 사이에 작용하는 디텐트 힘이 진행에 따라 약간씩 위상 차이를 발생하게 되어, 약간의 추력 저하가 있지만 추력에 리플을 발생시키는 디텐트 힘을 줄일 수 있다.However, the area of the overlapping portion of the
전기자 모듈(10)의 돌극(12)에서 나온 자속 또는 돌극(12)으로 들어가는 자속이 지나가는 영구 자석(21)의 단면은 직사각형이나 평행 사변형에 한정되지 않고, 직사각형을 소정 각도만큼 기울인 형태, 마름모, 원형 또는 타원형도 가능하고, 직사각형이나 평행 사변형의 네 귀퉁이를 자른 팔각형 모양도 가능하다.The end face of the
도 6은, 도 3에 도시된 전동기와 같은 원리를 적용하여 돌극이 3개인 전기자 모듈 9개를 사용하는 전동기를 도시한 것이고, 도 7은 기본 단위 (S, P)=(9, 8)인 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈(돌극)과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것으로, 9개의 전기자 모듈에는 uUuvVvwWw 순서로 3상 전류가 인가된다.FIG. 6 shows an electric motor using nine armature modules each having three pole pieces by applying the same principle as the electric motor shown in FIG. 3, and FIG. 3 shows the relative positions of an armature module (salient pole) and a magnet disposed continuously in an electric motor. In the nine armature modules, a three-phase current is applied in the order of uUuvVvwWw.
선형 전동기에서 자기 회로의 대칭 효율을 높이고 추력을 올리기 위하여, 모터의 기본 단위에서 전기자 모듈의 수 S에 큰 값을 사용하고 영구 자석의 수 P에 S와 가까운 값을 사용하고, 또한 기본 단위를 복수 개 연결하여 사용할 수 있다. 도 6과 같이 1차 부재에 많은 수의 전기자 모듈이 연속으로 배치되는 경우, 전기자 모듈이 밀집된 1차 부재에 많은 전류가 공급되어 열에 의해 코어나 돌극에 변형이 발생할 수 있어서 정밀도가 떨어지고 또 다른 코깅의 원인이 될 수 있다.In order to increase the symmetrical efficiency of the magnetic circuit in the linear motor and raise the thrust, a large value is used for the number S of armature modules in the basic unit of the motor, a value close to S is used for the number P of permanent magnets, Can be used in conjunction. As shown in FIG. 6, when a large number of armature modules are continuously arranged in the primary member, a large amount of current is supplied to the primary member in which the armature modules are densely packed, and deformation may occur in the core or the pole due to heat, . ≪ / RTI >
열에 의한 변형, 코깅 등의 문제를 해결하고 정밀도를 향상시키기 위하여, 본 발명에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 1차 부재에서 복수의 전기자 모듈을 분산시켜 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격에 변화를 준다.In order to solve problems such as thermal deformation, cogging, and improve accuracy, in the present invention, as shown in Fig. 8, a plurality of armature modules are dispersed and arranged in the primary member, give.
도 9는 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w와 영구 자석과의 상대적 위치 및 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w를 같은 방향으로 이동시키기 위해 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w에 인가되는 3상 전류를 도시한 것으로, 기본 단위 (S, P)=(3, 2)인 전동기에서 전기자 모듈과 영구 자석과의 상대적 위치에 해당한다.Fig. 9 is a perspective view of the armature modules U, V, W and armature modules u, v, w and the relative positions of the armature modules U, v, Phase currents applied to the armature modules U, V and W and the armature modules u, v and w in a relative position between the armature module and the permanent magnet in the motor having the basic unit (S, P) = (3, 2) .
도 9에서 전기자 모듈 U가 영구 자석 S극의 가운데 위치할 때 전기자 모듈 V는 영구 자석 N극의 왼쪽 끝에 위치하고 전기자 모듈 W는 영구 자석 N극의 오른쪽 끝에 위치한다. 비슷하게 전기자 모듈 u가 영구 자석 N극의 가운데 위치할 때 전기자 모듈 v는 영구 자석 S극의 왼쪽 끝에 위치하고 전기자 모듈 W는 영구 자석 N극의 오른쪽 끝에 위치한다.9, when the armature module U is positioned at the center of the permanent magnet S pole, the armature module V is located at the left end of the permanent magnet N pole and the armature module W is located at the right end of the permanent magnet N pole. Similarly, when the armature module u is located at the center of the permanent magnet N pole, the armature module v is located at the left end of the permanent magnet S pole and the armature module W is located at the right end of the permanent magnet N pole.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것으로, 도 10에서 1차 부재는 9개의 전기자 모듈로 구성된다.FIG. 10 shows relative positions of an armature module and permanent magnets dispersedly disposed in an electric motor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the primary member is composed of nine armature modules.
도 10에서, 전기자 모듈 U는 왼쪽으로부터 첫 번째 S극 가운데 위치하고, 전기자 모듈 W는 왼쪽으로부터 3번째 N극의 오른쪽 끝에 위치하고, 전기자 모듈 V는 왼쪽으로부터 6번째 N극의 왼쪽 끝에 위치한다. 도 9의 우상에 도시된 3상 전류를 전기자 모듈 U, V, W에 흐르게 하면 도 10의 전기자 모듈 U, V, W는 소정의 방향으로 진행한다.In Fig. 10, the armature module U is located in the middle of the first S pole from the left, the armature module W is located at the right end of the third N pole from the left, and the armature module V is located at the left end of the sixth N pole from the left. When the three-phase current shown in the upper right of FIG. 9 flows in the armature modules U, V and W, the armature modules U, V and W in FIG. 10 travel in a predetermined direction.
즉, 도 10에서 전기자 모듈 U, V, W는, 도 9의 전기자 모듈 U, V, W와는 다르게 연속으로 배치되지 않고 분산되어 배치되지만, 영구 자석과의 상대적 위치는 도 9의 전기자 모듈 U, V, W와 영구 자석의 상대적 위치와 같다.10, the armature modules U, V and W are arranged in a distributed manner rather than continuously arranged, unlike the armature modules U, V and W of FIG. 9, but the relative positions with respect to the permanent magnets are the same as those of the armature modules U, V, W and the permanent magnet.
또한, 전기자 모듈 u는 왼쪽으로부터 첫 번째와 두 번째 N극 가운데 위치하고, 전기자 모듈 w는 왼쪽으로부터 세 번째와 네 번째 N극의 오른쪽 끝에 위치하고, 전기자 모듈 v는 왼쪽으로부터 다섯 번째와 여섯 번째 S극의 왼쪽 끝에 위치한다. 도 9의 우하에 도시된 3상 전류를 전기자 모듈 u, v, w에 흐르게 하면 도 10의 전기자 모듈 u, v, w는 전기자 모듈 U, V, W와 같은 방향으로 진행한다.Also, the armature module u is located at the first and second N poles from the left, the armature module w is located at the right end of the third and fourth N poles from the left, and the armature module v is located at the fifth and sixth S poles It is located at the left end. When the three-phase current shown in the lower right of FIG. 9 flows in the armature modules u, v and w, the armature modules u, v and w in FIG. 10 travel in the same directions as the armature modules U, V and W.
도 10에 도시한 바와 같이, 9개의 전기자 모듈은 같은 위상 또는 반전된 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈(예를 들어 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u) 3개가 하나의 그룹으로 묶이고, 하나로 묶인 전기자 모듈 그룹은 다른 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈 그룹과는 이격된 상태로 배치된다.As shown in Fig. 10, the nine armature modules are grouped into a group of three armature modules (for example, armature module U and armature module u) to which currents of the same phase or inverted phase are supplied, The groups are spaced apart from the group of armature modules to which currents of different phases are supplied.
전동기를 구동하기 위한 다수 개의 전기자 모듈이 소정 개수의 전기자 모듈 그룹으로 묶여 분산되기 때문에, 다수 개의 전기자 모듈이 연속으로 밀집된 상태로 배치되어 1차 모듈의 가운데 부분에서 열에 의한 변형이 발생하는 것을 막을 수 있다.Since a plurality of armature modules for driving the electric motor are bundled and dispersed into a predetermined number of groups of armature modules, a plurality of armature modules are arranged in a densely continuous manner to prevent heat distortion in the central portion of the primary module have.
또한, 같은 전기자 모듈 그룹에는 같은 위상 또는 반전된 위상의 전류만이 공급되기 때문에, 입력 전원을 관리하는 것이 간편해진다.Further, since only the current of the same phase or the inverted phase is supplied to the same armature module group, it becomes easy to manage the input power.
도 10의 가운데 부분, 즉 전기자 모듈과 영구 자석이 겹쳐 그려진 부분에서, 전기자 모듈 3개가 묶인 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은 영구 자석의 간격과 같은 것으로 되어 있다. 이 경우, 같은 전기자 모듈 그룹(전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u를 포함하는 전기자 모듈 그룹) 내에서 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u(u1과 u2)는 영구 자석과의 상대적 위치가 같기 때문에(영구 자석 N극과 S극 사이를 한 주기라 할 때 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u는 한 주기만큼 이격된 상태이기 때문에), 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅이 같은 위상과 같은 크기로 발생하므로, 도 11에 도시한 것과 같이, 코깅의 크기가 3배로 증폭될 수 있다.10, the interval between the armature modules in the group in which the three armature modules are bundled is the same as the interval between the permanent magnets in the portion where the armature module and the permanent magnet are superimposed. In this case, in the same armature module group (armature module U and armature module group including armature module u), armature module U and armature module u (u1 and u2) have the same relative position with respect to permanent magnet (permanent magnet N Since the armature module U and the armature module u are separated by one period when the period between the pole and the S pole is one cycle, the cogging generated by the relative position with respect to the permanent magnet occurs in the same phase as the same phase, As shown in Fig. 11, the size of cogging can be amplified three times.
하지만, 도 10의 위 부분의 전기자 모듈에서, 전기자 모듈 U, V, W를 중심으로 좌우에 배치되는 전기자 모듈 u, v, w는 각각 해당 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 넓어져(영구 자석 N극과 S극 사이 간격보다 넓게) 전기자 모듈 U, V, W로부터 멀어진 상태로 배치되어 있다. 또한, 도 10의 아래 부분의 전기자 모듈에서, 전기자 모듈 u, v, w는 각각 해당 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 좁아져(영구 자석 N극과 S극 사이 간격보다 좁게) 전기자 모듈 U, V, W로부터 가까운 상태로 배치되어 있다.However, in the armature module in the upper part of Fig. 10, the armature modules u, v and w disposed on the left and right around the armature modules U, V and W have a larger interval between the armature modules in the group And is spaced apart from the armature modules U, V, W by a distance greater than an interval between the N and S poles. 10, the armature modules u, v and w are respectively arranged in the armature modules U, v and w in such a manner that the interval between the armature modules in the group is narrowed (narrower than the gap between the permanent magnets N and S poles) V, and W, respectively.
이 경우, 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u를 포함하는 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u 사이의 간격은 고정되어 있지만(도 12에서 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u1(또는 u2) 사이 간격은 d1), 영구 자석과의 상대적 위치가 서로 달라, 영구 자석 N극과 S극 사이 간격이 d0일 때, 전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u1(또는 u2)은 360*(d0-d1)/d0도만큼 이격되어 있다.In this case, the spacing between the armature module U and the armature module u in the group of armature modules including the armature module U and the armature module u is fixed (in FIG. 12, the gap between armature module U and armature module u1 d1) and armature module u and armature module u1 (or u2) are 360 * (d0-d1) / d0 degrees when the distance between the permanent magnet N pole and the S pole is d0. Are spaced apart.
전기자 모듈 U와 전기자 모듈 u1 및 전기자 모듈 u2가 일정한 간격인 d1을 유지한 상태로 진행하는 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 전기자 모듈 u1과 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅은 전기자 모듈 U와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅보다 360*(d0-d1)/d0도 뒤지고, 전기자 모듈 u2와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅은 전기자 모듈 U와 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅보다 360*(d0-d1)/d0도 앞선다. 물론, 각 전기자 모듈과 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 크기는 동일하다.When the armature module U, the armature module u1, and the armature module u2 are kept in a state in which d1 is maintained at a constant interval, as shown in Fig. 12, the cogging caused by the relative position of the armature module u1 and the permanent magnet, The cogging caused by the relative position of the armature module u2 and the permanent magnet lags behind the cogging generated by the relative position of the module U and the permanent magnet by 360 * (d0-d1) / d0, (D0-d1) / d0 than the cogging generated by the relative position of the cogging. Of course, the magnitude of the cogging generated by the relative position of each armature module and the permanent magnet is the same.
도 12에 도시한 것과 같이, 전기자 모듈 U 및 전기자 모듈 u1과 u2가 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 합은, 서로 위상이 달라서 일부 증폭되기도 하고 일부 감쇠되기도 하여 도 11과 같이 크게 증폭되지는 않는다. 또한, 전기자 모듈 U 및 전기자 모듈 u1과 u2의 간격을 조절함으로써 코깅의 크기도 조절할 수 있다.As shown in FIG. 12, the sum of cogging generated by the relative positions of the armature module U and the armature modules u1 and u2 by the permanent magnets differs in phase from each other and is partially amplified and partially attenuated, It is not amplified. The size of the cogging can also be adjusted by adjusting the spacing between the armature module U and the armature modules u1 and u2.
따라서, 전기자 모듈을 분산 배치하고 전기자 모듈 사이의 간격을 조절함으로써, 전동기의 기본 단위를 높일 때 발생하는 열 변형, 코깅 증가 등을 감소시키고 선형 전동기의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 전기자 모듈에 입력되는 입력 전원 관리를 손쉽게 할 수 있다.Accordingly, by distributing the armature modules and adjusting the interval between the armature modules, it is possible to reduce thermal deformation and cogging generated when the basic unit of the motor is increased, improve the accuracy of the linear motor, Input power management can be done easily.
도 10은 9개의 전기자 모듈을 사용하는 선형 전동기에 대한 실시예이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 6개, 12개, 15개의 전기자 모듈을 사용하는 선형 전동기에도 적용될 수 있다.10 is an embodiment of a linear motor using nine armature modules. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to a linear motor using six, twelve, and fifteen armature modules.
도 13은 기본 단위 (S, P)=(6, 5)를 사용하는 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것으로, 6개의 전기자 모듈에는 uUVvwW 순서로 3상 전류가 인가되는데, 기본 단위를 구성하는 영구 자석의 개수인 P가 홀수이기 때문에, 또 다른 6개의 전기자 모듈을 연결할 때에는 추가로 연결되는 전기자 모듈에는 UuvVWw 순서로 3상 전류를 인가해야 한다.13 shows the relative positions of the armature modules and the magnets in succession in the motors using the basic units (S, P) = (6, 5). In the six armature modules, three-phase currents in the order of uUVvwW Since P, which is the number of permanent magnets constituting the basic unit, is an odd number, when connecting another six armature modules, a three-phase current should be applied to armature modules connected in the order of UuvVWw.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 6개의 전기자 모듈로 구성되는 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것으로, 도 10에서 전기자 모듈 U, W, V의 오른쪽에 위치하는 전기자 모듈 u, w, v가 없는 것을 제외하고는, 도 10의 실시예와 동일하다.FIG. 14 shows the relative positions of the permanent magnet and the armature module distributed in the motor composed of six armature modules according to another embodiment of the present invention. In FIG. 14, Is identical to the embodiment of Fig.
전기자 모듈 U, V, W의 왼쪽에 배치되는 전기자 모듈 u, v, w의 위치를 변경하여, 전기자 모듈 U, V, W와 전기자 모듈 u, v, w 사이의 간격을 영구 자석 N극과 S극 사이 간격보다 넓게 하거나 좁게 하여, 전기자 모듈 U 및 전기자 모듈 u가 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 위상이 서로 엇갈리게 하여 코깅의 크기를 줄일 수 있다.V and w arranged on the left side of the armature modules U, V and W is changed so that the interval between the armature modules U, V and W and the armature modules u, v and w is set to be equal to the gap between the permanent magnet N pole and S The phases of the cogging generated by the relative positions of the armature module U and the armature module u with respect to the permanent magnet are shifted from each other, and the size of the cogging can be reduced.
도 15는 기본 단위 (S, P)=(12, 10)를 사용하는 전동기에서 연속으로 배치되는 전기자 모듈과 자석과의 상대적 위치를 도시한 것으로, 12개의 전기자 모듈에는 uUVvwWUuvVWw 순서로 3상 전류가 인가된다.Fig. 15 shows the relative positions of the armature modules and the magnets in succession in the motor using the basic units (S, P) = (12, 10). In the twelve armature modules, three phase currents uUVvwWUuvVWw .
도 16과 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 12개의 전기자 모듈로 구성되는 전동기에서 분산 배치되는 전기자 모듈과 영구 자석의 상대적 위치를 도시한 것으로, 도 10과 도 14의 실시예와 유사하다.FIGS. 16 and 17 show the relative positions of the permanent magnet and the armature module distributed in the motor composed of twelve armature modules according to another embodiment of the present invention, and are similar to those of FIGS. 10 and 14 .
도 16의 실시예에서는, 전기자 모듈 U를 포함하는 전기자 모듈 그룹 이후에 전기자 모듈 V를 포함하는 전기자 모듈 그룹과 전기자 모듈 W를 포함하는 전기자 모듈 그룹이 연속으로 배치되는 것에 반해, 도 17의 실시예에서는, 전기자 모듈 U를 포함하는 전기자 모듈 그룹 이후에 전기자 모듈 W를 포함하는 전기자 모듈 그룹과 전기자 모듈 V를 포함하는 전기자 모듈 그룹이 연속으로 배치되어, 도 16과 도 17의 전기자 모듈 그룹의 순서와 전기자 모듈 그룹 사이의 간격이 서로 다르게 된다.In the embodiment of Fig. 16, the armature module group including the armature module V and the armature module group including the armature module W are successively arranged after the armature module group including the armature module U, An armature module group including an armature module group including an armature module W and an armature module group including an armature module V are successively arranged after the armature module group including the armature module U so that the sequence of the armature module groups shown in FIGS. The intervals between the armature module groups become different from each other.
또한, 각 전기자 모듈 그룹 내에서, 왼쪽에서 두 번째에 위치한 전기자 모듈 U를 중심으로 전기자 모듈 사이의 간격을 넓히거나 줄임으로써, 도 10과 도 12를 참고로 설명한 바와 같이, 각 전기자 모듈과 영구 자석과의 상대적 위치에 의해 발생하는 코깅의 위상을 다르게 하여 그 합의 크기를 줄일 수 있다.In addition, in the group of armature modules, by widening or reducing the gap between the armature modules about the armature module U positioned at the second leftmost position, as described with reference to FIGS. 10 and 12, The phase of the cogging generated by the relative position of the cogging can be made different, and the size of the sum can be reduced.
도 10에서, U상과 u상의 전류가 입력되는 전기자 모듈 그룹에서 b 위치에 있는 전기자 모듈 U를 중심으로(전기자 모듈 U의 위치를 고정하고) a 위치와 c 위치에 있는 전기자 모듈 u가 위치가 바뀌었는데, 이에 한정되지 않고 같은 그룹 내의 임의의 전기자 모듈을 중심으로 다른 전기자 모듈의 위치를 바꿀 수 있다. 또한, 같은 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격을 같게 할 수도 있고 서로 다르게 할 수도 있다.In Fig. 10, the armature module u located at position a and position c, with the armature module U at the b position (fixing the position of the armature module U) in the armature module group into which the currents of the U phase and the u phase are inputted, But is not limited to this, it is possible to change the position of another armature module around any armature module within the same group. Also, the spacing between armature modules within the same armature module group may be the same or different.
하지만, 전기자 모듈 그룹 내에서 각 전기자 모듈 사이의 간격은 다른 전기자 모듈 그룹 내에서 각 전기자 모듈 사이의 간격과 동일하거나 매우 유사해야 한다. 즉, 도 10에서 첫 번째 전기자 모듈 그룹 내의 전기자 모듈이 위치하는 a와 b 및 b와 c의 간격은 각각, 두 번째와 세 번째 전기자 모듈 그룹 내에서 d와 e, g와 h 및 e와 f, h와 i의 간격과 같아야 한다.However, the spacing between each armature module within the armature module group should be the same or very similar to the spacing between each armature module within the other armature module group. That is, the spacing between a and b, and b and c, in which the armature module is located in the first armature module group in FIG. 10, is d and e, g and h and e and f, It should be equal to the interval between h and i.
도 14, 도 16 및 도 17의 실시예에서도 도 10의 실시예와 마찬가지이다.14, 16, and 17 are the same as those in the embodiment of FIG.
한편, 본 발명에 따른 실시예인 도 8에서 도 3에 도시된 전기자 모듈과 영구 자석 또는 영구 자석 모듈을 적용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 도 3과 동작 원리가 동일한 다른 형태의 전기자 모듈과 영구 자석 또는 영구 자석 모듈을 이용한 전동기에도 본 발명을 적용할 수 있다.8 and FIG. 3 which are embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and other types of armature modules having the same operational principle as those of FIG. 3 and permanent magnets The present invention can also be applied to an electric motor using a permanent magnet module.
도 18은 출원 번호 KR 10-2010-0081522에 기재된 밀폐형 선형 전동기의 전기자 모듈, 영구 자석 모듈, 및 조립된 상태를 도시한 것으로, 도 3의 선형 전동기와 동작 원리가 동일하다.Fig. 18 shows an armature module, a permanent magnet module, and an assembled state of the sealed linear motor according to the application No. KR 10-2010-0081522, and has the same operational principle as the linear motor of Fig.
도 19와 도 20은 출원 번호 10-2009-0090806(등록 번호 10-0964538)과 출원 번호 10-2009-0090806(등록 번호 10-0964539)에 기재된 밀폐형 선형 전동기와 개방형 선형 전동기 단면과 조립도를 도시한 것으로, 역시 도 3의 선형 전동기와 동작 원리가 동일하다.Figs. 19 and 20 show a closed-end linear motor and an open-type linear motor cross-section and an assembly diagram described in Application No. 10-2009-0090806 (Registration No. 10-0964538) and Application No. 10-2009-0090806 (Registration No. 10-0964539) And also has the same operational principle as the linear motor of Fig.
따라서, 도 18 내지 도 20에 도시된 구조의 선형 전동기에도 본 발명이 적용될 수 있다.Therefore, the present invention can also be applied to a linear motor having the structure shown in Figs. 18 to 20.
한편, 같은 위상 또는 반전된 위상의 전류가 공급되는 전기자 모듈을 하나의 그룹으로 묶어 각 전기자 모듈 그룹을 분산 배치하고 또한 전기자 모듈 사이의 간격을 조절하는 특징의 본 발명이 적용되는 전동기는, 도 3과 같이 영구 자석이 진행 방향으로 직선으로 나열되는 형태에 제한되지 않고, 도 21과 같이 영구 자석이 원주를 따라 나열되는 영구 자석 모듈에도 적용될 수 있다.3 is a schematic view of an electric motor according to a third embodiment of the present invention; FIG. 3 is a perspective view of the electric motor module according to the first embodiment of the present invention; The present invention is not limited to the configuration in which the permanent magnets are arranged in a straight line in the traveling direction as in the case of FIG. 21, but may be applied to the permanent magnet module in which the permanent magnets are arranged along the circumference as shown in FIG.
도 22는 9개의 전기자 모듈과 2개의 원반 형상의 전기자 모듈로 구성되고 선형 전동기 원리를 이용하여 회전 운동을 발생시키는 전동기를 도시한 것인데, 전기자 모듈의 돌극의 개수가 3개이기 때문에 원반형 전기자 모듈의 개수가 2개가 된다. 전기자 모듈은, 직선 형태로 나열되는 것이 아니라, 도 22에 도시한 것과 같이, 원반 또는 디스크 형태의 영구 자석 모듈의 바깥을 따라 나열되는데, 전기자 모듈 사이의 간격을 변경하는 것은 영구 자석의 배치에 맞추어 전기자 모듈 사이의 각도를 바꾸는 것에 해당하게 된다. 각 전기자 모듈 그룹을 이격시켜 배치할 때, 가능한 범위 내에서 각 전기자 모듈 그룹 사이의 간격(원주 각)이 비슷하도록 120도 각도에 가깝게 배치하는 것이 유리할 수 있다.FIG. 22 shows a motor constituted by nine armature modules and two disc-shaped armature modules and generating rotational motion using the principle of a linear motor. Since the number of poles of the armature module is three, The number is two. The armature modules are not arranged in a straight line but are arranged along the outside of a disk or a disk-shaped permanent magnet module as shown in Fig. 22. The interval between the armature modules is changed according to the arrangement of the permanent magnets This corresponds to changing the angle between the armature modules. When the armature module groups are spaced apart from each other, it may be advantageous to arrange them at an angle of 120 degrees so that the interval (circumference angle) between the groups of armature modules is as close as possible.
영구 자석 모듈에서 외주에 장착된 영구 자석은 원주 방향으로 진행하면서 극성이 바뀌어야 하므로, 영구 자석 모듈 내에는 짝수 개의 영구 자석이 배치되어야 한다. 또한, 도 3의 전동기의 동작 원리에 따라, 한 영구 자석 모듈 내의 각 영구 자석은 이웃하는 다른 영구 자석 모듈 내의 대응되는 위치에 놓인(같은 원주 각을 갖는) 영구 자석과도 극성이 달라야 한다.Since the permanent magnet mounted on the outer periphery of the permanent magnet module must change its polarity while moving in the circumferential direction, an even number of permanent magnets should be arranged in the permanent magnet module. Further, according to the operation principle of the motor in Fig. 3, each permanent magnet in one permanent magnet module must have a different polarity from a permanent magnet (having the same circumferential angle) placed at a corresponding position in another neighboring permanent magnet module.
또한, 영구 자석이 원주 방향으로 나열되기 때문에, 원반 형상의 영구 자석 모듈의 위에서 볼 때 영구 자석 단면은 직사각형 형태가 되거나 또는 내주 쪽이 짧고 외주 쪽이 길고 나머지 두 변은 반경 방향으로 퍼지는 사다리꼴 형태가 될 수 있다. 또한, 전기자 모듈의 돌극에서 영구 자석을 향하는 부분의 단면을 영구 자석의 단면에 맞추어 모양을 형성할 수 있는데, 원반 형상의 영구 자석 모듈 내에 사다리꼴 형태로 영구 자석이 배치되면 전기자 모듈의 돌극의 단면도 사다리꼴로 형성할 수 있다.In addition, since the permanent magnets are arranged in the circumferential direction, the permanent magnet cross-section is rectangular when seen from the top of the disc-shaped permanent magnet module, or a trapezoidal shape in which the inner periphery is short and the outer periphery is long and the two sides are spread in the radial direction . When a permanent magnet is arranged in a trapezoidal shape in a disk-shaped permanent magnet module, the cross-section of the pole of the armature module becomes a trapezoidal shape .
도 23은 9개의 전기자 모듈과 2개의 납작한 반지 형상 또는 원통형의 영구 자석 모듈로 구성되고 선형 전동기 원리를 이용하여 회전 운동을 발생시키는 전동기를 도시한 것이다.Fig. 23 shows a motor constituted by nine armature modules and two flat ring-shaped or cylindrical permanent magnet modules and generating rotational motion using the linear motor principle.
도 23에서, 안쪽에 위치하는 영구 자석 모듈의 영구 자석과 바깥쪽에 위치하는 영구 자석 모듈의 영구 자석은 같은 원주 각에 위치해야 하고, 단면 크기가 서로 같을 수도 있고, 도 23에서와 같이 바깥쪽에 위치하는 영구 자석이 원주 방향으로 폭이 더 넓을 수 있다.23, the permanent magnets of the permanent magnet module located on the inner side and the permanent magnets of the permanent magnet module located on the outer side should be located at the same circumferential angle and may have the same sectional size, The permanent magnets may be wider in the circumferential direction.
또한, 전기자 모듈의 돌극과 영구 자석 사이의 간격이 일정하게 되도록, 원통형인 영구 자석 모듈의 원호에 맞추어 전기자 모듈의 돌극의 형상을 바꿀 수 있다.In addition, the shape of the salient pole of the armature module can be changed according to the arc of the cylindrical permanent magnet module so that the gap between the salient pole of the armature module and the permanent magnet is constant.
도 24는 본 발명에 따른 전동기를 구동하는 서보 시스템에 대한 간략한 구성을 도시한 것이다. 도 24에서 전동기를 제외하고 다른 요소는 종래의 선형 전동기에 적용되는 그대로 사용 가능하다.FIG. 24 shows a simplified configuration of a servo system for driving an electric motor according to the present invention. In Fig. 24, except for the electric motor, other elements can be used as they are applied to conventional linear motors.
서보 시스템은, 외부에서 인가되는 전원(51)으로부터 운반 물체(59)를 이동시킬 전동기(58)에 인가할 전류를 생성하는 구동 앰프(52), 구동 앰프(52)로부터 전동기(58)에 인가되는 전류를 감지하는 전류 센서(56), 전동기(58) 가동자의 위치 또는 이동 속도를 감지하는 리니어 센서(57), 전류 센서(56) 및/또는 리니어 센서(57)에서 검출되는 신호를 기초로 제어 명령에 따라 구동 앰프(52)를 제어하는 제어기(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 앰프(52)는 교류 전원을 직류로 바꾸는 컨버터(53)와 전동기 구동에 필요한 전류를 생성하는 인버터(54)를 포함하여 구성될 수 있다.The servo system includes a
인버터(54)는, 본 발명에 따른 전동기(58)의 구동 방식에 맞는 전원, 예를 들어 2상 교류 전류, 3상 교류 전류, 2상 정류 전류, 3상 정류 전류 등을 생성하여 전동기(58)의 전기자 모듈에 인가할 수 있는데, 제어기(55)의 명령에 따라 전류의 진폭, 주파수 등을 바꾸어 가동자의 위치, 속도, 가동자를 이동시키는 추력의 크기 등을 조절할 수 있다.The
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. Addition or the like.
10, 10U, 10V, 10W: 전기자 모듈 11: 코어
12: 돌극 13: 코일
14: 관통 구멍 20: 영구 자석 모듈
21: 영구 자석 22: 베이스
51: 전원 52: 구동 앰프
53: 컨버터 54: 인버터
55: 제어기 56: 전류 센서
57: 리니어 센서 58: 전동기
59: 운반 물체10, 10U, 10V, 10W: armature module 11: core
12: Pole 13: Coil
14: Through hole 20: Permanent magnet module
21: permanent magnet 22: base
51: power supply 52: drive amplifier
53: converter 54: inverter
55: controller 56: current sensor
57: linear sensor 58: electric motor
59: Carrying object
Claims (13)
상기 1차 부재는 복수의 전기자 모듈을 포함하고,
각 전기자 모듈은, 자성체 코어, 상기 자성체 코어로부터 돌출하는 복수 개의 돌극 및 코일로 구성되고, 일부 또는 모든 돌극 또는 돌극 사이의 자성체 코어에 같은 위상의 전류가 흐르는 코일이 감기고,
복수의 영구 자석을 포함하는 상기 2차 부재에서, 각 영구 자석은 진행 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고 진행 방향과 수직인 방향으로 이웃하는 영구 자석과 극성이 다르고,
S개의 전기자 모듈과 진행 방향으로 P개의 영구 자석을 한 단위로 하여 진행 자계에 의한 추력이 생성되도록 소정의 위상 차를 갖는 전원이 각 전기자 모듈의 코일에 인가되고,
상기 1차 부재 또는 상기 2차 부재 중 어느 하나가 가동자가 되고 다른 하나가 고정자가 되어 상기 생성되는 추력에 의해 서로 상대적으로 이동하고,
상기 복수의 전기자 모듈은 같은 위상 또는 반전된 위상의 전원이 공급되는 전기자 모듈들이 하나로 묶여 서로 이격되는 S개의 전기자 모듈 그룹을 형성하고, 각 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 전동기.In an electric motor including a primary member and a secondary member,
The primary member comprising a plurality of armature modules,
Each armature module is composed of a magnetic core, a plurality of salient poles and coils protruding from the magnetic core, and a coil through which a current of the same phase flows is wound around the magnetic core between a part or all of salient poles or salient poles,
In the secondary member including a plurality of permanent magnets, each of the permanent magnets has a polarity different from a polarity of the permanent magnet neighboring in the traveling direction and a polarity of the permanent magnet neighboring in the direction perpendicular to the traveling direction,
A power source having a predetermined phase difference is applied to the coils of each armature module so that a thrust by the progressive magnetic field is generated in units of S armature modules and P permanent magnets in the moving direction,
Wherein either one of the primary member or the secondary member is a movable member and the other is a stator and moves relative to each other by the generated thrust,
The plurality of armature modules form S armature module groups in which armature modules supplied with power of the same phase or inverted phase are bundled and spaced from each other, and the gap between the armature modules in each armature module group is adjusted .
상기 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은 일정한 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 1,
Wherein the gap between the armature modules in the group of armature modules is constant.
상기 전기자 모듈 그룹 내에서 전기자 모듈 사이의 간격은 진행 방향으로 배치되는 영구 자석의 간격보다 넓거나 좁은 것을 특징으로 하는 전동기.3. The method of claim 2,
Wherein an interval between the armature modules in the armature module group is wider or narrower than an interval of the permanent magnets arranged in the advancing direction.
각 전기자 모듈에서 이웃하는 돌극의 극성이 서로 다르도록 코일이 감기는 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 1,
And the coils are wound so that the polarities of neighboring salient poles are different from each other in each armature module.
상기 2차 부재는 진행 방향을 따라 극을 바꿔가면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는 영구 자석 모듈을 하나 이상 포함하고, 각 영구 자석 모듈은 상기 자성체 코어를 향해 돌출하여 두 돌극 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 1,
Wherein the secondary member includes at least one permanent magnet module including a plurality of permanent magnets disposed while changing poles along the traveling direction and each permanent magnet module protrudes toward the magnetic core and is sandwiched between two salient poles .
상기 영구 자석 모듈은 원반 형상 또는 원통 형상인 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 6,
Wherein the permanent magnet module has a disc shape or a cylindrical shape.
상기 영구 자석의 자화 방향은 대응되는 두 돌극을 향하는 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 6,
And the magnetization directions of the permanent magnets are directed to the corresponding two salient poles.
자속이 지나가는 영구 자석의 단면은 직사각형, 평행 사변형, 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 6,
Wherein the cross section of the permanent magnet through which the magnetic flux passes is a rectangle, a parallelogram, a circle or an ellipse.
상기 영구 자석 모듈의 개수는 상기 돌극의 개수와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 6,
Wherein the number of the permanent magnet modules is equal to or smaller than the number of the salient poles.
상기 전기자 모듈에서, 둘 이상의 돌극이 상기 자성체 코어로부터 같은 방향으로 돌출하고, 상기 영구 자석 모듈의 개수는 상기 돌극의 개수보다 하나 작은 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 6,
In the armature module, at least two salient poles protrude from the magnetic core in the same direction, and the number of the permanent magnet modules is one less than the number of the salient poles.
상기 2차 부재는 진행 방향과 수직인 방향으로 극을 바꿔가면서 배치되는 복수의 영구 자석을 포함하는 복수의 영구 자석 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기.The method according to claim 1,
Wherein the secondary member includes a plurality of permanent magnet modules including a plurality of permanent magnets arranged in a polarity reversed direction in a direction perpendicular to the traveling direction.
상기 자성체 코어는 폐 회로를 이루는 형상이거나 한쪽이 열린 호 형상이고, 상기 영구 자석 모듈에 포함되는 영구 자석의 개수는 상기 전기자 모듈에 포함되는 돌극의 개수와 같은 것을 특징으로 하는 전동기.13. The method of claim 12,
Wherein the magnetic core has a shape of a closed circuit or an arc with one open, and the number of the permanent magnets included in the permanent magnet module is equal to the number of the poles included in the armature module.
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