KR101512838B1

KR101512838B1 - Dual force voice coil linear actuator

Info

Publication number: KR101512838B1
Application number: KR1020140061413A
Authority: KR
Inventors: 조명수
Original assignee: 올텍오토메이션(주)
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-04-20

Abstract

소형으로 보이스 코일 선형 액추에이터를 구현하되, 영구자석의 자속을 다중으로 형성하여 기존 동일 크기의 액추에이터 대비 소정 배 이상의 힘을 발휘할 수 있도록 한 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터에 관한 것으로서, 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 하는 최외각 코어; 상기 최외각 코어의 내부에 형성되며, 주 자속을 생성하는 메인 영구자석; 공급되는 전류에 따라 상기 메인 영구자석의 주 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 제1전기자 코일; 상기 최외각 코어의 하부에 설치되며, 보조 자속을 생성하는 보조 영구자석; 상기 보조 영구자석의 보조 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 제2전기자 코일; 및 상기 제1전기자 코일 및 제2전기자 코일에 의해 발생하는 힘에 의해 이동하는 이동자를 포함한다.The present invention relates to a dual-voice voice coil linear actuator, which is small in size, and which can generate a magnetic flux of a permanent magnet more than a predetermined magnitude in comparison with a conventional actuator of the same size, An outermost core serving as a magnet; A main permanent magnet formed inside the outermost core and generating a main magnetic flux; A first armature coil generating a force through interaction with a main flux of the main permanent magnet according to a supplied current; An auxiliary permanent magnet provided below the outermost core and generating an auxiliary magnetic flux; A second armature coil generating a force through interaction with an auxiliary magnetic flux of the auxiliary permanent magnet; And a mover which moves by a force generated by the first armature coil and the second armature coil.

Description

Dual force voice coil linear actuator < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(Dual force voice coil linear actuator)에 관한 것으로, 특히 소형으로 보이스 코일 선형 액추에이터를 구현하되, 영구자석의 자속을 다중으로 형성하여 기존 동일 크기의 액추에이터 대비 소정 배 이상의 힘을 발휘할 수 있도록 한 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터에 관한 것이다.
The present invention relates to a dual force voice coil linear actuator. More particularly, the present invention relates to a voice coil linear actuator which is small in size and has a magnetic flux of a permanent magnet formed in multiple, And more particularly, to a dual-force voice coil linear actuator capable of exerting a force.

일반적으로 액추에이터는 스텝 모터를 이용하여 구동하는 방식과 보이스 코일을 이용하여 구동하는 방식으로 대별된다.Generally, the actuator is roughly divided into a driving method using a step motor and a driving method using a voice coil.

그 중 보이스 코일을 이용한 선형 액추에이터는 자기장내의 도선에 전류를 흘리면 도선에 힘(로렌츠 힘; Lorentz Force)이 발생하는 원리를 이용하여 구동한다. 자기장의 강도는 B, 도선에 흐르는 전류는 i, 자기장 내부 전체 도선의 길이는 L이라고 할 때, 도선에 발생하는 힘 F는 하기와 같다.Among them, the linear actuator using the voice coil is driven by the principle that a force (Lorentz force) is generated in the lead wire when a current is passed through the lead wire in the magnetic field. The intensity of the magnetic field is B, the current flowing through the conductor is i, and the length of the entire conductor inside the magnetic field is L, the force F generated in the conductor is as follows.

F = BiL[N]F = BiL [N]

여기서 도선에 발생하는 힘은 자기장과 도선에 흐르는 전류의 수직방향이다. 이 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙으로 설명된다. 또한, 힘은 코일의 권선 수(N)에 비례하므로, 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, the force generated in the conductor is the vertical direction of the current flowing in the magnetic field and the conductor. The direction of this force is explained by Fleming's left-hand rule. Further, since the force is proportional to the number of windings (N) of the coil, it can be expressed as follows.

F = NBiL[N]F = NBiL [N]

여기서 발생하는 힘 F는 전류 i에 비례한다.The force F generated here is proportional to the current i.

보이스 코일을 이용한 액추에이터에 대한 일반적인 기술이 도 1a및 도 1b에 도시되었다.A general description of an actuator using a voice coil is shown in Figs. 1A and 1B.

도 1a은 일반적인 보이스 코일 선형 액추에이터(10)의 사시도이고, 도 1b는 상기 도 1a에 개시된 보이스 코일 선형 액추에이터의 일부를 절개한 절개 사시도이다. 이러한 보이스 코일 선형 액추에이터(10)의 직경은 90㎜이고, 이동자(13)의 직경은 81.7㎜이고, 높이는 66㎜가 된다.FIG. 1A is a perspective view of a conventional voice coil linear actuator 10, and FIG. 1B is a cutaway perspective view of a portion of a voice coil linear actuator disclosed in FIG. 1A. The diameter of the voice coil linear actuator 10 is 90 mm, the diameter of the mover 13 is 81.7 mm, and the height is 66 mm.

여기서 참조부호 11은 주전원인 전류가 공급되며, 영구자석의 주 자속과 상호작용을 통해 힘을 발생하는 전기자 코일(Electric coil)을 나타내고, 참조부호 12는 주 자속을 생성하는 역할을 수행하는 영구 자석(Permanent Magnet)을 나타낸다. 영구 자석(12)은 네오디뮴(Neodymium)으로 구현하는 것이 바람직하다.Reference numeral 11 denotes an electric coil supplied with a current that is a main power source and generates a force through interaction with the main flux of the permanent magnet. Reference numeral 12 denotes a permanent magnet (Permanent Magnet). The permanent magnet 12 is preferably made of neodymium.

참조부호 13은 전기자 코일(11)을 고정하는 부분으로, 움직임 가동자 역할을 하는 이동자(Coil Holder)를 나타낸다. 이동자(13)는 알루미늄(Aluminium)으로 구현하는 것이 바람직하다. 참조부호 14는 주 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 수행하는 최외각 코어(Soft Iron)를 나타내는 것으로서, 철로 구현하는 것이 바람직하다.Reference numeral 13 denotes a portion for fixing the armature coil 11, and denotes a coil holder serving as a motion mover. The slider 13 is preferably made of aluminum. Reference numeral 14 denotes an outermost core (soft iron) that acts as a person to smoothly move the main magnetic flux, and is preferably implemented by iron.

도 2는 도 1a에 도시된 보이스 코일 선형 액추에이터(10)의 특성 해석도이다.2 is a characteristic analysis diagram of the voice coil linear actuator 10 shown in FIG.

액추에이터 코일인 전기자 코일(11)에 전류를 공급하는 것으로서, 영구 자석(12)과 전기자 코일(11) 사이에 전자기력이 발생하고, 이러한 전자기력에 의해 이동자(13)가 동작한다. 여기서 F1, F2는 로렌츠 힘을 나타낸다. 즉, 두 부분에서 로렌츠 힘이 발생한다.An electromagnetic force is generated between the permanent magnet 12 and the armature coil 11 by supplying an electric current to the armature coil 11 which is an actuator coil and the mover 13 is operated by this electromagnetic force. Where F1 and F2 represent the Lorentz force. That is, Lorentz force occurs in two parts.

한편, 보이스 코일 모터(액추에이터)에 대한 다른 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0046801호(2011.05.06. 공개)에 개시되었다.On the other hand, another conventional technology for a voice coil motor (actuator) is disclosed in the following Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0046801 (Published May, 2011.06).

<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 외면에 코일이 장착된 보빈, 보빈의 외면을 따라 배치되어 상기 코일과 대면하는 적어도 하나의 영구자석, 보빈에 결합되는 렌즈 유닛을 포함하여 보이스 코일 모터를 구현한다. 이렇게 구현된 보이스 코일 모터는 치수 관리가 간편하고 제조시 변형 및 마모를 방지할 수 있는 장점이 있다.
The prior art disclosed in Patent Document 1 includes a bobbin having a coil mounted on its outer surface, at least one permanent magnet disposed along the outer surface of the bobbin and facing the coil, and a lens unit coupled to the bobbin to implement a voice coil motor do. The voice coil motor thus implemented is advantageous in that it can be easily managed in dimensions and can prevent deformation and wear during manufacturing.

대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0046801호(2011.05.06. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2011-0046801 (published May 25, 2011)

그러나 상기와 같은 종래기술들은 영구자석의 자속과 전기자 코일 간에 상호작용을 통해 힘을 발생하는 데, 이때 전기자 코일의 권선수에만 힘이 의존되는 구조이다. 따라서 출력을 증가시키기 위해서는 필수적으로 전기자 코일의 권선수를 늘려야하며, 이로 인해 보이스 코일 모터의 크기도 상대적으로 증대시켜야 하는 단점이 있다.However, the above-described conventional techniques generate a force through interaction between the magnetic flux of the permanent magnet and the armature coil, in which the force depends only on the winding of the armature coil. Therefore, in order to increase the output, it is essential to increase the number of windings of the armature coil, which causes a disadvantage that the size of the voice coil motor must be relatively increased.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 보이스 코일 선형 액추에이터를 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 동일하게 또는 더 작게 구현하되, 출력은 소정 배 이상 향상토록 한 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a voice coil linear actuator which is equal to or smaller than a conventional voice coil linear actuator, And a dual force voice coil linear actuator.

본 발명의 다른 목적은 영구자석의 자속을 다중으로 형성하여 기존 동일 크기의 액추에이터 대비 소정 배 이상의 힘을 발휘할 수 있도록 한 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a dual-force voice coil linear actuator that can form a magnetic flux of a permanent magnet in multiple and exert a force of a predetermined magnitude or more in comparison with a conventional actuator of the same size.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터는 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 하는 최외각 코어; 상기 최외각 코어의 내부에 형성되며, 주 자속을 생성하는 메인 영구자석; 공급되는 전류에 따라 상기 메인 영구자석의 주 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 제1전기자 코일; 상기 최외각 코어의 하부에 설치되며, 보조 자속을 생성하는 보조 영구자석; 상기 보조 영구자석의 보조 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 제2전기자 코일; 상기 제1전기자 코일 및 제2전기자 코일에 의해 발생하는 힘에 의해 이동하는 이동자를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dual-shape voice coil linear actuator including: an outermost core acting as a magnetic path for smoothly moving a magnetic flux; A main permanent magnet formed inside the outermost core and generating a main magnetic flux; A first armature coil generating a force through interaction with a main flux of the main permanent magnet according to a supplied current; An auxiliary permanent magnet provided below the outermost core and generating an auxiliary magnetic flux; A second armature coil generating a force through interaction with an auxiliary magnetic flux of the auxiliary permanent magnet; And a mover which moves by a force generated by the first armature coil and the second armature coil.

또한, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터는 상기 메인 영구자석의 상부 및 하부에 자속을 원활하게 이동시키는 자로를 제공해주는 제1 및 제2 고정자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the dual-shape voice coil linear actuator according to the present invention further includes first and second stators for providing a magnetic path for smoothly moving magnetic flux to upper and lower portions of the main permanent magnet.

상기에서 제1전기자 코일은 상기 메인 영구자석의 양단에 설치되는 것을 특징으로 한다.The first armature coil is installed at both ends of the main permanent magnet.

상기에서 제2전기자 코일은 상기 보조 영구자석과 상기 제1전기자 코일의 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.Wherein the second armature coil is provided between the auxiliary permanent magnet and the first armature coil.

상기에서 메인 영구자석의 하부에 설치된 제2고정자는 양단에 치가 형성된 것을 특징으로 한다.The second stator provided at the lower part of the main permanent magnet has teeth at both ends.

상기에서 제1전기자 코일과 제2전기자 코일은 직렬 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.The first armature coil and the second armature coil are arranged in series.

또한, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터는 상기 보조 영구자석을 고정하는 하판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The dual force voice coil linear actuator according to the present invention further includes a lower plate for fixing the auxiliary permanent magnet.

상기에서 이동자는 상기 제1전기자 코일에 의해 발생하는 힘과 상기 제2전기자 코일에 의해 발생하는 힘이 합해진 힘에 의해 이동하는 것을 특징으로 한다.
Wherein the shifter is moved by a combined force of a force generated by the first armature coil and a force generated by the second armature coil.

본 발명에 따르면 보이스 코일 선형 액추에이터를 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 동일하게 또는 더 작게 구현하면서도 출력은 소정 배 이상 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, there is an advantage that the output of the voice coil linear actuator can be improved by a predetermined factor or more while implementing the same as or smaller than that of the conventional voice coil linear actuator.

도 1a는 일반적인 보이스 코일 선형 액추에이터의 사시도,
도 1b는 도 1에 도시된 보이스 코일 선형 액추에이터의 일부 절개 사시도,
도 2는 도 1a에 도시된 보이스 코일 선형 액추에이터의 동작 특성도,
도 3a는 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 사시도,
도 3b는 도 3a에 도시된 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 단면도,
도 4는 도 3a에 도시된 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 동작 특성도,
도 5는 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력 특성 비교도,
도 6은 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력 특성 비교테이블.1A is a perspective view of a typical voice coil linear actuator,
Fig. 1B is a partially cutaway perspective view of the voice coil linear actuator shown in Fig. 1,
Fig. 2 is an operational characteristic diagram of the voice coil linear actuator shown in Fig.
3A is a perspective view of a dual-force voice coil linear actuator according to the present invention,
FIG. 3B is a cross-sectional view of the dual-force voice coil linear actuator shown in FIG. 3A,
FIG. 4 is an operational characteristic diagram of the dual-force voice coil linear actuator shown in FIG.
FIG. 5 is a graph comparing output characteristics of a conventional voice coil linear actuator and a dual-force voice coil linear actuator according to the present invention.
6 is a table of output characteristics comparison between a conventional voice coil linear actuator and a dual force voice coil linear actuator according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a dual force voice coil linear actuator according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 단면도이다.FIG. 3A is a perspective view of a dual force voice coil linear actuator according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a sectional view of the dual force voice coil linear actuator shown in FIG. 3A.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(100)는 보빈 역할을 하는 최외각 코어(101), 메인 영구자석(102), 제1전기자 코일(103), 보조 영구자석(104), 제2전기자 코일(105), 이동자(106), 제1 및 제2 고정자(107)(108), 내부 코어(109) 및 하판(110)을 포함한다.The dual-use voice coil linear actuator 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes an outermost core 101 serving as a bobbin, a main permanent magnet 102, a first armature coil 103, an auxiliary permanent magnet 104, A second armature coil 105, a mover 106, first and second stators 107 and 108, an inner core 109 and a lower plate 110. [

상기 최외각 코어(101)는 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 한다. 이러한 최외각 코어(101)는 보빈이라고 할 수 있으며, 재질로 철을 사용하는 것이 바람직하다.The outermost core (101) serves as a magnet for moving the magnetic flux smoothly. The outermost core 101 may be referred to as a bobbin, and it is preferable to use iron as a material.

상기 메인 영구자석(102)은 상기 최외각 코어(101)의 내부에 형성되며, 주 자속을 생성하는 역할을 하는 것으로서, 재질은 네오디뮴(Neodymium)을 사용하는 것이 바람직하다.The main permanent magnet 102 is formed inside the outermost core 101 and serves to generate a main magnetic flux, and it is preferable to use Neodymium as the material.

상기 제1전기자 코일(103)은 공급되는 전류에 따라 상기 메인 영구자석(102)의 주 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 역할을 한다. 여기서 힘은 공급 전류에 비례한다. 이러한 제1전기자 코일(103)은 상기 메인 영구자석(102)의 양단에 설치되는 것이 바람직하다.The first armature coil 103 generates a force by interacting with the main flux of the main permanent magnet 102 according to a supplied current. Where the force is proportional to the supply current. The first armature coil 103 is preferably installed at both ends of the main permanent magnet 102.

상기 보조 영구자석(104)은 상기 최외각 코어(101)의 하부에 설치되며, 보조 자속을 생성하는 역할을 한다. 이러한 보조 영구자석(104)의 재질도 네오디뮴(Neodymium)을 사용하는 것이 바람직하다.The auxiliary permanent magnet 104 is installed at a lower portion of the outermost core 101 and serves to generate an auxiliary magnetic flux. The auxiliary permanent magnet 104 is preferably made of Neodymium.

상기 제2전기자 코일(105)은 상기 보조 영구자석(104)의 보조 자속과 상호 작용을 통해 힘을 발생하는 역할을 한다. 이러한 제2전기자 코일(105)은 상기 보조 영구자석(104)과 상기 제1전기자 코일(103)의 사이에 구비된다. 상기 제2전기자 코일(105)은 상기 제1전기자 코일(103)과 직렬 형태로 배치되는 것이 바람직하다.The second armature coil 105 generates a force by interacting with the auxiliary magnetic flux of the auxiliary permanent magnet 104. The second armature coil 105 is provided between the auxiliary permanent magnet 104 and the first armature coil 103. The second armature coil 105 may be disposed in series with the first armature coil 103.

상기 제1전기자 코일(103)과 제2전기자 코일(105)의 감긴 방향은 서로 반대가 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제1전기자 코일(103)이 이동자(106)에 정방향으로 감긴 상태이면, 제2전기자 코일(105)은 이동자(106)에 역방향으로 감긴 상태가 바람직하다.The first armature coil 103 and the second armature coil 105 are preferably disposed so that their winding directions are opposite to each other. For example, when the first armature coil 103 is wound in the forward direction on the mover 106, it is preferable that the second armature coil 105 is wound in the reverse direction on the mover 106.

상기 이동자(106)는 상기 제1전기자 코일(103) 및 제2전기자 코일(105)에 의해 발생하는 힘에 의해 이동한다. 바람직하게, 상기 이동자(106)는 상기 제1전기자 코일(103)에 의해 발생하는 힘과 상기 제2전기자 코일(105)에 의해 발생하는 힘이 합해진 힘에 의해 이동한다. 이러한 이동자(106)는 알루미늄(Aluminium) 재질로 구현되는 것이 바람직하다. 상기 이동자(106)는 상기 제1전기자 코일(103) 및 제2전기자 코일(105)을 고정하는 역할도 한다.The mover 106 is moved by a force generated by the first armature coil 103 and the second armature coil 105. [ Preferably, the mover 106 is moved by a combined force of a force generated by the first armature coil 103 and a force generated by the second armature coil 105. [ The mover 106 is preferably made of aluminum. The mover 106 also serves to fix the first armature coil 103 and the second armature coil 105.

상기 제1 고정자(107)는 상기 메인 영구자석(102)의 상부에 배치되어, 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 제공하며, 상기 제2 고정자(108)는 상기 메인 영구자석(102)의 하부에 배치되어, 자속을 원활하게 이동시키는 자로를 제공해준다. 여기서 제2고정자(108)는 양단에 치(108a)(108b)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1고정자(107) 및 제2고정자(108)는 철 재질로 구현하는 것이 바람직하다.The first stator 107 is disposed above the main permanent magnet 102 to serve as a magnetic force for smoothly moving the magnetic flux and the second stator 108 is disposed below the main permanent magnet 102 So as to provide a magnetic path for smoothly moving the magnetic flux. Here, the second stator 108 is preferably formed with teeth 108a and 108b at both ends thereof. The first stator 107 and the second stator 108 are preferably made of iron.

상기 내부 코어(109)는 자속을 원활하게 이동시키는 자로 역할을 하는 것으로서, 철 재질로 구현되는 것이 바람직하다.The inner core 109 serves as a magnet for smoothly moving the magnetic flux, and is preferably formed of an iron material.

상기 하판(110)은 상기 보조 영구자석(104)을 고정하는 역할을 하며 비 자성체를 이용하는 것이 바람직하다. 알루미늄 재질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The lower plate 110 serves to fix the auxiliary permanent magnet 104 and preferably uses a non-magnetic material. It is more preferable to use an aluminum material.

이러한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(100)는 직경이 70㎜이고, 이동자(106)의 직경은 65.5㎜이고, 높이가 66㎜로서, 기존 일반적인 보이스 코일 선형 액추에이터(10)에 비하여 크기가 훨씬 작다.The dual force voice coil linear actuator 100 according to the preferred embodiment of the present invention has a diameter of 70 mm, a diameter of the mover 106 of 65.5 mm, and a height of 66 mm. The conventional dual voice coil linear actuator 100 has a conventional voice coil linear actuator 10 ) Are much smaller in size.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 동작은 다음과 같다.The operation of the dual-force voice coil linear actuator according to the preferred embodiment of the present invention is as follows.

먼저, 제1전기자 코일(103)과 제2전기자 코일(105)에 각각 전류를 흘리게 되면, 제1전기자 코일(103)은 공급되는 전류에 따라 상기 메인 영구자석(102)의 주 자속과 상호 작용을 통해 도 4에 도시한 바와 같이 두 군데에서 로렌츠 힘(F11, F12)을 발생하게 된다.The first armature coil 103 is caused to interact with the main flux of the main permanent magnet 102 in accordance with the current supplied to the first armature coil 103 and the second armature coil 105, As shown in FIG. 4, two Lorentz forces F11 and F12 are generated.

아울러 제2전기자 코일(105)도 공급되는 전류에 따라 상기 보조 영구자석(104)의 보조 자속과 상호 작용을 통해 도 4에 도시한 바와 같이 두 군데에서 로렌츠 힘(F13, F14)을 발생하게 된다.In addition, the second armature coil 105 also generates Lorentz forces F13 and F14 at two locations as shown in FIG. 4 through interaction with the auxiliary magnetic flux of the auxiliary permanent magnet 104 according to the supplied current .

여기서 발생하는 힘(F11, F12, F13, F14)은 공급 전류에 비례하며, <발명의 배경이 되는 기술>에서 설명한 바와 같은 로렌츠 힘 발생 원리에 따라 발생한다.The forces F11, F12, F13 and F14 generated here are proportional to the supply current, and occur according to the Lorentz force generation principle as described in the Background of the Invention.

이때, 제2고정자(108)의 양단에 형성된 두 개의 치(stator tooth)(108a)(108b)는 메인 영구자석(102)과 보조 영구자석(104)에서 각각 자속을 이중으로 형성하도록 하는 작용을 한다. At this time, two stator teeth 108a and 108b formed at both ends of the second stator 108 serve to double the magnetic fluxes in the main permanent magnet 102 and the auxiliary permanent magnet 104, respectively do.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 도 4에 도시한 바와 같이, 총 4부분에서 힘이 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 힘이 합해져 최종적으로 이동자(106)를 이동시키는 역할을 한다. 특히, 기존 보이스 코일 선형 액추에이터의 크기와 동일하게 하거나 더 소형으로 구현하면서도, 총 4부분에서 힘이 발생하도록 함으로써, 출력은 향상시키면서도 보이스 코일 선형 액추에이터의 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a force is generated in a total of four portions, and the generated forces are combined to finally move the mover 106. Particularly, it is possible to reduce the size of the voice coil linear actuator while improving the output by making the force equal to or larger than the size of the conventional voice coil linear actuator and generating a total of four portions.

또한, 본 발명에 따르면 분리된 2개의 전기자 코일을 통해 힘 발생을 조절함으로써, 응답 속도를 향상시킬 수 있음은 물론 정밀한 제어도 할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to improve the response speed by controlling the generation of force through the two armature coils separated from each other.

도 5는 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력 특성 비교도이다. 도 5에서 점선은 기존 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력이고, 실선은 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력이다. 양자의 출력 특성을 비교해 보면, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터가 기존 보이스 코일 선형 액추에이터 대비 2배 정도의 출력 향상이 됨을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph comparing output characteristics of a conventional voice coil linear actuator and a dual force voice coil linear actuator according to the present invention. 5, the dotted line is the output of the conventional voice coil linear actuator, and the solid line is the output of the dual-voice voice coil linear actuator according to the present invention. Comparing the output characteristics of the dual-voice voice coil linear actuator with the conventional voice coil linear actuator, it can be seen that the dual-voice voice coil linear actuator according to the present invention has an output improvement of about two times that of the conventional voice coil linear actuator.

도 6은 기존 보이스 코일 선형 액추에이터와 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터의 출력 특성 비교 테이블로서, 이동 거리(Stroke)에 따른 출력 특성을 비교한 것이다. FIG. 6 is a table comparing output characteristics of a conventional voice coil linear actuator and a dual-force voice coil linear actuator according to the present invention, and compares the output characteristics according to the movement distance (stroke).

양자를 살펴 보면, 이동 거리가 없는 상태에서 기존 보이스 코일 선형 액추에이터(VA)의 출력은 63.8[N]이고, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(DFVA)의 출력은 108.9[N]이며, 이동 거리가 3[mm]일 경우 기존 보이스 코일 선형 액추에이터(VA)의 출력은 70.9[N]이고, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(DFVA)의 출력은 115.7[N]이며, 이동 거리가 6[mm]일 경우 기존 보이스 코일 선형 액추에이터(VA)의 출력은 76.0[N]이고, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(DFVA)의 출력은 133.3[N]이며, 이동 거리가 9[mm]일 경우 기존 보이스 코일 선형 액추에이터(VA)의 출력은 74.6[N]이고, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(DFVA)의 출력은 129.4[N]이며, 이동 거리가 12[mm]일 경우 기존 보이스 코일 선형 액추에이터(VA)의 출력은 66.3[N]이고, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터(DFVA)의 출력은 116.6[N]이다. The output of the conventional voice coil linear actuator VA is 63.8 [N], the output of the dual-voice voice coil linear actuator DFVA according to the present invention is 108.9 [N] The output of the conventional voice coil linear actuator VA is 70.9 [N], the output of the dual force voice coil linear actuator DFVA according to the present invention is 115.7 [N], and the moving distance The output of the conventional voice coil linear actuator VA is 76.0 N and the output of the dual force voice coil linear actuator DFVA according to the present invention is 133.3 N. When the moving distance is 9 [ the output of the conventional voice coil linear actuator VA is 74.6 [N], the output of the dual-voice voice coil linear actuator DFVA according to the present invention is 129.4 [N], and the moving distance is 12 [mm] ], The conventional voice coil linear actuator (VA ) Is 66.3 [N], and the output of the dual force voice coil linear actuator (DFVA) according to the present invention is 116.6 [N].

이러한 실험 결과를 보면, 본 발명에 따른 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터가 기존 보이스 코일 선형 액추에이터에 비해 2배로 출력이 향상됨을 알 수 있다.The experimental result shows that the dual-force voice coil linear actuator according to the present invention has twice the output as that of the conventional voice coil linear actuator.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 보이스 코일을 이용한 선형 액추에이터의 기술에 효과적으로 적용된다.
The present invention is effectively applied to the technology of a linear actuator using a voice coil.

100: 듀얼 포스 보이스 코일 선형 액추에이터
101: 최외각 코어
102: 메인 영구자석
103: 제1전기자 코일
104: 보조 영구자석
105: 제2전기자 코일
106: 이동자
107, 108: 제1 및 제2 고정자
109: 내부 코어
110: 하판100: Dual force voice coil linear actuator
101: Outermost core
102: main permanent magnet
103: first armature coil
104: auxiliary permanent magnet
105: second armature coil
106: mover
107, 108: first and second stators
109: Internal core
110: lower plate

Claims

An outermost core serving as a magnetic flux smoothly moving;
A main permanent magnet formed inside the outermost core and generating a main magnetic flux;
A first armature coil installed inside the outermost core and generating a force through interaction with a main flux of the main permanent magnet according to a supplied current;
An auxiliary permanent magnet provided below the outermost core and generating an auxiliary magnetic flux;
A second armature coil installed inside the outermost core and generating a force through interaction with an auxiliary magnetic flux of the auxiliary permanent magnet;
A mover moving by a force generated by the first armature coil and the second armature coil;
A lower plate for fixing the auxiliary permanent magnet;
And first and second stators provided at upper and lower portions of the main permanent magnet to provide a magnetic path for smoothly moving the magnetic flux,
A second stator provided at a lower portion of the main permanent magnet is formed with teeth at both ends thereof,
Wherein the first armature coil and the second armature coil are arranged in series,
The main permanent magnets generating the main magnetic flux are formed in one, the auxiliary permanent magnets generating the auxiliary magnetic flux are formed in plural,
The first armature coil is installed at both ends of the main permanent magnet,
The second armature coil is provided between the auxiliary permanent magnet and the first armature coil,
Wherein the shifter is moved by a combined force of a force generated by the first armature coil and a force generated by the second armature coil. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

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