KR100374838B1 - 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조에 관한 것으로, 본 발명은 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자와, 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에서, 상기 가동자와 대면되는 상기 이너 코어의 일측에 걸림홈을 형성하고 상기 걸림홈에 형합되는 걸기부를 구비한 탄성체인 탄성완충부재의 걸기부를 상기 걸림홈에 형합하도록 구성하여 모터 드라이브 등의 오작동으로 인하여 상기 가동자의 오버 스트로크 발생시 타부품과의 충돌을 흡수하게 됨은 물론 부품의 결합을 견고하게 함로써 부품의 이탈 및 파손을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조{STRUCTURE FOR ABSORBING COLLISION OF MOVING-PART IN LINEAR MOTOR}

본 발명은 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조에 관한 것으로, 특히 모터를 구성하는 가동자의 과도한 스트로크 발생시 타 부품과의 충돌을 방지함은 물론 부품의 이탈을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 모터(Linear Motor)는 입체적인 구조를 갖는 보통 모터의 자속을 평면 형태로 만든 것으로, 평면 형태의 가동부가 평면의 고정부 위에 형성되는 자속(flux)의 변화에 따라서 평면 위를 직선적으로 움직이도록 한 것이다.

도 1은 상기 리니어 모터의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 모터는 원통형으로 형성된 아우터 코어(Outer Core)(10) 및 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(Inner Core)(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)는 소정 형상의 박판으로 형성된 복수개의 라미네이션 시트(11)(21)가 원통형을 이루도록 방사상으로 적층된 원통형 적층체로 이루어진다. 상기 아우터 코어(10)의 내부에는 코일이 권선되는 원통 형태의 보빈(50)이 결합된다. 상기 권선 코일(30)은 보빈(50)에 코일이 다층을 이루도록 권선되어 이루어지며, 상기 보빈(50)은 권선 코일(30)의 전기적인 절연뿐만 아니라 제작의 간편성을 위해 사용된다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10) 뿐만 아니라 이너 코어(70)에 결합될 수 있다.

상기 가동자(40)는 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되도록 원통 형태로 형성되는 영구자석 홀더(42)와 그 영구자석 홀더(42)에 결합되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 위치하는 다수개의 영구자석(41)을 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 리니어 모터는 전원이 인가되어 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면, 도 2에 도시한 바와 같이, 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스(Flux)가 형성되며 그 플럭스는 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프(Closed Loop)를 형성하게 된다. 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며, 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

이와 같은 리니어 모터는 시스템에 장착되어 그 리니어 모터의 가동자(40)에서 발생되는 직선 왕복 운동으로 시스템의 동력원을 구성하게 된다. 한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 리니어 모터가 직선 왕복 운동으로 구동력을 발생시킬 때 그 가동자(40)의 직선 왕복 운동에 대한 에너진 저장 및 방출 그리고 공진을 위하여 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석 홀더(42)의 양측에 스프링(60)이 위치하여가동자(40)를 탄성 지지하게 된다. 그리고 상기 가동자(40)의 직선 왕복 운동시 모터 드라이브의 오작동 등에 의해 과도한 스트로크(Over Stroke)가 발생하게 될 경우 상기 가동자(40)와 상기 이너 코어(20)의 충돌을 방지하기 위하여 상기 이너 코어(20)의 일측에 충돌 흡수구조가 구비된다.

상기 충돌 흡수구조에 대한 종래 구조의 일예로 상기 이너 코어(20)의 일측면에 일정 외경을 갖는 환형의 고무 링(70)이 에폭시에 의해 부착되어 있다. 상기 고무 링(70)은 상기 가동자(40)의 영구자석 홀더(42)에 대면되는 이너 코어(20)에 부착된다.

미설명 부호 80은 상기 이너 코어(20)가 장착되는 프레임이다.

이와 같은 구조는 상기 가동자(40)가 고정자(S)와의 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 과정에서 오버 스트로크가 발생하게 되면 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석 홀더(42)가 상기 고무 링(70)에 부딪치게 되면서 그 고무 링(70)이 충격을 흡수하게 되며 이로 인하여 상기 영구자석 홀더(42)와 이너 코어(20)가 충돌하여 부품의 파손이 발생되는 것을 방지하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 상기 고무 링(70)이 에폭시 등의 접착제에 의해 부착되므로 그 고무 링(70)을 접착시키는 시간 소요가 길게 되는 단점이 있고, 또한 상기 가동자(40)가 과도한 스트로크로 인하여 상기 고무 링(70)과 충돌하게 될 경우 접착제인 에폭시의 파손 등으로 인하여 고무 링(70)의 이탈 발생 가능성이 높게 될 뿐만 아니라 그 고무 링의 이탈 발생시 생기는 기타 오물 등이 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 유입되어 고정자(S)와 가동자(40)의 긁힘및 파손을 유발시키게 된다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터를 구성하는 가동자의 과도한 스트로크 발생시 타 부품과의 충돌을 방지함은 물론 부품의 이탈을 방지할 수 있도록 한 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 리니어 모터의 일예를 도시한 정단면도 및 측면도,

도 2는 상기 리니어 모터의 작동상태를 도시한 단면도,

도 3은 상기 리니어 모터에 스프링이 구비된 상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 리니어 모터 가동자 충돌 흡수구조가 구비된 리니어 모터의 단면도,

도 5는 본 발명의 리니어 모터 가동자 충돌 흡수구조의 작동상태를 도시한 단면.(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 아우터 코어 20 ; 이너 코어

22 ; 걸림홈 40 ; 가동자

90 ; 탄성완충부재 91 ; 완충부

92 ; 걸기부 a ; 유입홈부

b ; 고정홈부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자와, 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서, 상기 가동자와 대면되는 상기 고정자의 일측에 걸림홈이 형성되고 상기 걸림홈에 형합되는 걸기부를 구비한 탄성체인 탄성완충부재의 걸기부가 상기 걸림홈에 형합되어 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 충돌 흡수구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 리니어 모터 가동자 충돌 흡수구조의 일예가 구비된 리니어 모터를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 모터는 원통형으로 형성된 아우터 코어(10) 및 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통형으로 형성된 이너 코어(20)로 구성되는 고정자(S)와, 상기 아우터 코어(10) 또는 이너 코어(20)내부에 결합되는 권선 코일(30)과, 영구자석(41)이 구비되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 가동자(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 고정자(S)를 구성하는 아우터 코어(10)는 원통 형태로 형성되며 그 아우터 코어(10)의 내부에는 코일이 권선되는 원통 형태의 보빈(50)이 결합된다. 상기 권선 코일(30)은 보빈(50)에 코일이 다층을 이루도록 권선되어 이루어지며, 상기 보빈(50)은 권선 코일(30)의 전기적인 절연뿐만 아니라 제작의 간편성을 위해 사용된다. 상기 권선 코일(30)은 아우터 코어(10) 뿐만 아니라 이너 코어(20)에 결합될 수 있다.

상기 이너 코어(20)는 상기 아우터 코어(10)의 내부에 삽입되도록 원통 형태로 형성되며 그 이너 코어(20)에 환형의 걸림홈(22)이 형성된다. 상기 걸림홈(22)은 상기 가동자(40)와 대면되는 이너 코어(20)의 일측면에 형성된다. 상기 걸림홈(22)은 환형으로 형성되며 그 단면 형상이 일정 폭을 갖는 유입홈부(a)와 그 유입홈부(a)에 이어 그 유입홈부(a)보다 폭이 크게 형성되어 단턱이 지도록 형성되는 고정홈부(b)로 이루어진다.

그리고 환형으로 형성되며 그 단면이 사각 형태를 갖는 완충부(91)와 그 완충부(91)의 일측에 환형으로 연장 형성되며 그 단면이 상기 걸림홈(22)의 단면과 상응하게 형성되는 걸기부(92)로 이루어진 탄성완충부재(90)가 상기 이너 코어(20)에 결합된다. 상기 탄성완충부재(90)는 그 걸기부가 이너 코어의 걸림홈(22)에 압입되어 형합됨에 의해 이너 코어(20)에 고정 결합된다. 상기 탄성완충부재(90)는 고무재료로 형성됨이 바람직하다.

상기 가동자(40)는 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 삽입되는 원통 형태의 원통부(42a) 및 그 원통부(42a)의 일측 단에 연장 형성되는 지지부(42b)로 이루어진 영구자석 홀더(42)와 상기 영구자석 홀더(42)의 원통부(42a)에 결합되어 상기 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에 위치하는 다수개의 영구자석(41)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 리니어 모터를 시스템에 적용시 상기 가동자(40)를 구성하는 영구자석 홀더(42)의 지지부(42b) 양측에 스프링(60)이 각각 위치하게 되고 그 외측 스프링(60)은 별도의 상대물에 지지되며 상기 이너 코어(20)와 아우터 코어(10)는 별도의 프레임에 고정된다.

이하, 본 발명의 리니어 모터 가동자 충돌 흡수구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 리니어 모터는 전원이 인가되어 권선 코일(30)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(30)에 흐르는 전류에 의해 권선 코일(30) 주변에 플럭스가 형성되며 그 플럭스는 고정자인 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)를 따라 폐 루프를 형성하게 된다. 상기 아우터 코어(10) 및 이너 코어(20)에 형성된 플럭스와 영구자석(41)에 의해 형성되는 자속, 즉 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석(41)이 축 방향으로 힘을 받아 가동자(40)가 아우터 코어(10)와 이너 코어(20)사이에서 축 방향으로 직선 운동하게 되며, 상기 권선 코일(30)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 상기 가동자(40)가 직선 왕복 운동하게 된다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 스프링(60)이 장착된 경우 그 스프링(60)이 상기 가동자(40)의 직선 왕복 운동에 따라 수축 이완되면서 운동에너지를 탄성에너지로 저장 방출하게 됨과 아울러 전원 주파수와 공진을 이루게 된다.

한편, 상기 리니어 모터를 제어하는 모터 드라이브의 오작동 등에 의해 가동자(40)가 과도하게 움직이게 되면, 즉 상기 가동자(40)의 과도한 스트로크가 발생하게 되면 상기 가동자(40)가 행정거리를 이탈하게 되면서 상기 탄성완충부재(90)에 부딪치게 된다. 이때, 상기 탄성완충부재(90)가 수축하면서 충격을 흡수하여 가동자(40) 및 기타 부품의 파손을 방지하게 된다.

그리고 상기 탄성완충부재(90)의 걸기부(92)가 상기 이너 코어의 걸림홈(22)에 형합됨에 의해 상기 탄성완충부재(90)가 이너 코어(20)에 결합되므로 그 탄성완충부재(90)의 결합상태가 견고하게 되어 이탈이 방지된다. 또한 상기 가동자(40)가 상기 탄성완충부재(90)와 부딪칠 경우 이물질의 발생이 배제된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조는 리니어 모터를 구성하는 가동자의 오버 스트로크 발생시 타부품과의 충돌을 흡수하게 됨은 물론 부품의 결합이 견고하게 됨으로써 부품의 이탈 및 파손을 방지하게 되어 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 아우터 코어 및 그 아우터 코어에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 코어를 포함하여 구성되는 고정자와, 상기 아우터 코어와 이너 코어사이에 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자를 포함하여 구성된 리니어 모터에 있어서, 상기 가동자와 대면되는 상기 고정자의 일측에 걸림홈이 형성되고 상기 걸림홈에 형합되는 걸기부를 구비한 탄성체인 탄성완충부재의 걸기부가 상기 걸림홈에 형합되어 결합된 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 걸림홈은 환형으로 형성되며 그 단면 형상이 일정 폭을 갖는 유입홈부와 그 유입홈부에 이어 그 유입홈부보다 폭이 크게 형성되어 단턱이 지도록 형성되는 고정홈부로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성완충부재는 환형으로 형성되며 그 단면이 사각 형태를 갖는 완충부와 그 완충부의 일측에 환형으로 연장 형성되며 그 단면이 상기 걸림홈의 단면과 상응하게 형성되는 걸기부로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 모터의 가동자 충돌 흡수구조.