KR20130034818A - Electro-magnetic linear actuator - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전자기식 선형 액추에이터는, 고정자와 상기 고정자에 대해 직선 운동하도록 마련되는 이동자를 포함하는 전자기식 선형 액추에이터로, 상기 이동자는, 샤프트; 상기 샤프트에 장착되되 상기 샤프트의 길이 방향을 따라 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되고 자화 방향이 두께 방향인 복수 개의 제1 영구자석체; 및 상기 샤프트에 장착되되 서로 이웃하는 2개의 상기 제1 영구자석체 사이에 각각 삽입 배치되고 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체를 포함한다. 본 발명에 의하면, 고정자와 이동자 사이에 작용하는 자속 밀도 등을 크게 높일 수 있으므로 결과적으로 액추에이터의 추력 성능을 향상시키고 소형화/경량화가 가능한 선형 액추에이터의 구조를 제공할 수 있다.The electromagnetic linear actuator according to the present invention is an electromagnetic linear actuator comprising a stator and a mover provided to linearly move with respect to the stator, the mover comprising: a shaft; A plurality of first permanent magnets mounted on the shaft, the plurality of first permanent magnets being disposed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the shaft and having a magnetization direction in a thickness direction; And a second permanent magnet mounted on the shaft and inserted between two first permanent magnets adjacent to each other, and having a magnetization direction in a radial direction. According to the present invention, the magnetic flux density acting between the stator and the mover can be greatly increased, and as a result, it is possible to provide a structure of a linear actuator capable of improving the thrust performance of the actuator and miniaturizing and reducing the weight.
Description
본 발명은, 전자기식 선행 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고정자와 이동자 사이에 발생하는 추력을 증가시키기 위한 전자기식 선형 액추에이터의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic preceding actuator, and more particularly to a structure of an electromagnetic linear actuator for increasing the thrust generated between the stator and the mover.
일반적으로 자동차 부품 등에 대한 피로내구 시험에는 유압식 액추에이터가 많이 사용되고 있다. 유압식 액추에이터는 유압에 의해 추력(Thrust force)이 발생하는 것으로, 추력이 크다는 이점이 있지만 누유 및 진동소음 등에 의한 문제점과 진동 주파수가 낮아 피로시험의 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.In general, hydraulic actuators are frequently used for fatigue endurance testing of automobile parts. Hydraulic actuator is a thrust (Thrust force) is generated by the hydraulic pressure, there is an advantage that the thrust is large, but there are problems due to leakage and vibration noise and the vibration frequency is low, the efficiency of fatigue test is low.
이러한 이유로, 최근에는 전자기식 선형 액추에이터(혹은 리니어 모터)가 유압식 액추에이터를 대체하고 있다. 전자기식 선형 액추에이터는 누유가 없고 진동소음이 작음은 물론, 유압식 액추에이터에 비해 부피가 작고 제어의 정밀성이 뛰어나며 진동 주파수가 상대적으로 높아 피로시험의 효율성이 좋다는 이점이 있다. 하지만, 종래의 전자기식 선형 액추에이터는 유압식 액추에이터에 비해 상대적으로 추력이 작다는 문제점이 있으므로, 전자기식 선형 액추에이터의 추력을 증가시키기 위한 연구개발이 필요한 실정이다.For this reason, in recent years, electromagnetic linear actuators (or linear motors) have replaced hydraulic actuators. Electromagnetic linear actuators have the advantages of no leakage, low vibration noise, smaller volume, better control accuracy and relatively high vibration frequency compared to hydraulic actuators. However, the conventional electromagnetic linear actuator has a problem that the thrust is relatively small compared to the hydraulic actuator, the situation is required to research and development to increase the thrust of the electromagnetic linear actuator.
본 발명의 목적은, 액추에이터의 추력 성능을 향상시키고 소형화/경량화가 가능한 전자기식 선형 액추에이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electromagnetic linear actuator capable of improving the thrust performance of an actuator and miniaturizing / lightening.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 고정자와 상기 고정자에 대해 직선 운동하도록 마련되는 이동자를 포함하는 전자기식 선형 액추에이터로, 상기 이동자는, 샤프트; 상기 샤프트에 장착되되 상기 샤프트의 길이 방향을 따라 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되고 자화 방향이 두께 방향인 복수 개의 제1 영구자석체; 및 상기 샤프트에 장착되되 서로 이웃하는 2개의 상기 제1 영구자석체 사이에 각각 삽입 배치되고 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터에 의해 달성될 수 있다.The object is, according to the present invention, an electromagnetic linear actuator comprising a stator and a mover arranged to linearly move with respect to the stator, the mover comprising: a shaft; A plurality of first permanent magnets mounted on the shaft, the plurality of first permanent magnets being disposed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the shaft and having a magnetization direction in a thickness direction; And a second permanent magnet mounted on the shaft and inserted between the two first permanent magnets adjacent to each other and having a magnetization direction in a radial direction. have.
상기 제2 영구자석체는, 반경 방향으로 자화된 복수 개의 영구자석분할체가 상호 조립된 구조로 제공될 수 있다.The second permanent magnet may be provided in a structure in which a plurality of permanent magnet split bodies magnetized in a radial direction are assembled with each other.
상기 제2 영구자석체는, 상기 복수 개의 영구자석분할체를 상호 결합시키기 위한 브라켓을 더 포함할 수 있다.The second permanent magnet may further include a bracket for coupling the plurality of permanent magnet split bodies to each other.
상기 제1 영구자석체 및 상기 제2 영구자석체 각각은, 상기 샤프트를 에워싸는 링 형상으로 마련될 수 있다.Each of the first permanent magnets and the second permanent magnets may be provided in a ring shape surrounding the shaft.
상기 브라켓은, 링 형상으로 마련되고 상기 영구자석분할체의 내주면을 지지하는 중앙부; 및 상기 중앙부에서 방사상으로 연장되고 서로 이웃하는 2개의 상기 영구자석분할체의 측면들을 상호 연결하는 이음부를 포함할 수 있다.The bracket may include a central portion provided in a ring shape and supporting an inner circumferential surface of the permanent magnet split body; And a joint extending radially from the central portion and interconnecting sides of the two permanent magnet partitions adjacent to each other.
상기 브라켓은, 규소강(Silicon steel) 재질로 제작될 수 있다.The bracket may be made of silicon steel.
상기 영구자석분할체는, 'C'자 형상으로 마련될 수 있다.The permanent magnet split body may be provided in a 'C' shape.
상기 제1 영구자석체와 상기 제2 영구자석체는, 할바 배열(Halbach array)을 이루어질 수 있다.The first permanent magnet and the second permanent magnet may have a Halbach array.
상기 샤프트의 양 단부에는 방사상으로 연장되는 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부가 각각 형성되고, 상기 제1 영구자석체와 상기 제2 영구자석체는 상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부 사이의 공간에 수납될 수 있다.Radially extending first and second flange portions are formed at both ends of the shaft, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are formed between the first flange portion and the second flange portion. It can be stored in the space.
상기 이동자는, 상기 제1 플랜지부에 인접한 상기 제1 영구자석체와 상기 제1 플랜지부 사이에 개재되는 순철 재질의 제1 커버부재; 및 상기 제2 플랜지부에 인접한 상기 제1 영구자석체와 상기 제2 플랜지부 사이에 개재되는 순철 재질의 제2 커버부재를 더 포함할 수 있다.The mover may include: a first cover member made of pure iron interposed between the first permanent magnet adjacent to the first flange portion and the first flange portion; And a second cover member made of pure iron, which is interposed between the first permanent magnet body adjacent to the second flange portion and the second flange portion.
상기 고정자는, 상기 이동자를 수용하도록 중공 형상으로 마련되는 요오크; 및 상기 요오크의 내부에서 상기 이동자를 에워싸도록 마련되는 마그네틱 코일부를 포함할 수 있다.The stator, the yoke is provided in a hollow shape to accommodate the mover; And a magnetic coil part provided to surround the mover in the yoke.
본 발명은, 고정자와 이동자를 포함하는 전자기시 선형 액추에이터에 있어서, 자화 방향이 두께 방향인 제1 영구자석체들의 사이마다 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체가 삽입 배치되는 구조를 갖는 이동자를 포함함으로써, 영구자석체들 사이에 순철(Pure iron)이 삽입 배치되는 구조를 갖는 통상의 전자기식 선형 액추에이터에 비해, 고정자와 이동자 사이에 작용하는 자속 밀도 등을 크게 높일 수 있으므로 결과적으로 액추에이터의 추력 성능을 향상시키고 소형화/경량화가 가능한 선형 액추에이터의 구조를 제공할 수 있다.In the electromagnetic actuator including a stator and a mover, a mover having a structure in which a second permanent magnet in which the magnetization direction is radial is inserted and disposed between the first permanent magnets in which the magnetization direction is the thickness direction. By including, the magnetic flux density acting between the stator and the mover can be significantly increased as compared with the general electromagnetic linear actuator having a structure in which pure iron is inserted between the permanent magnets, and as a result, the thrust of the actuator It is possible to provide a structure of a linear actuator capable of improving performance and miniaturizing / lightening.
또한, 본 발명은, 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체가 반경 방향으로 자화된 복수 개의 영구자석분할체가 상호 조립된 구조로 제공됨으로써, 제2 영구자석체를 반경 방향으로 자화시키는 작업이 상대적으로 수월해지므로 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체에 대한 제작의 편의성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention provides a structure in which a plurality of permanent magnet splitters in which the second permanent magnets having a magnetization direction in the radial direction are magnetized in the radial direction are assembled with each other, whereby the operation of magnetizing the second permanent magnets in the radial direction is relatively performed. Since it is easier to manufacture, it is possible to improve the convenience of manufacturing for the second permanent magnet having a magnetization direction in the radial direction.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터를 고정자와 이동자가 서로 분리된 상태로 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 전자기식 선형 액추에이터를 축 방향을 따라 일부를 절취한 상태로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 두께 방향인 제1 영구자석체의 사시도이다.
도 5는 도 1의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터를 고정자와 이동자가 서로 분리된 상태로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 전자기식 선형 액추에이터를 축 방향을 따라 일부를 절취한 상태로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 6의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체의 사시도이다.1 is a perspective view showing an electromagnetic linear actuator according to an embodiment of the present invention with the stator and the mover separated from each other.
2 and 3 are perspective views illustrating a portion of the electromagnetic linear actuator of FIG. 1 taken along the axial direction.
4 is a perspective view of a first permanent magnet having a magnetization direction in a thickness direction in the electromagnetic linear actuator of FIG. 1.
5 is a perspective view of a second permanent magnet having a radial magnetization direction in the electromagnetic linear actuator of FIG. 1.
6 is a perspective view illustrating an electromagnetic linear actuator according to another embodiment of the present invention with the stator and the mover separated from each other.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a portion of the electromagnetic linear actuator of FIG. 6 taken along the axial direction.
FIG. 8 is a perspective view of a second permanent magnet having a radial magnetization direction in the electromagnetic linear actuator of FIG. 6.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in order to avoid unnecessary obscuration of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터를 고정자와 이동자가 서로 분리된 상태로 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 전자기식 선형 액추에이터를 축 방향을 따라 일부를 절취한 상태로 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 두께 방향인 제1 영구자석체의 사시도이고, 도 5는 도 1의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체의 사시도이다.1 is a perspective view showing an electromagnetic linear actuator according to an embodiment of the present invention in a state where the stator and the mover are separated from each other, and FIGS. 2 and 3 illustrate a portion of the electromagnetic linear actuator of FIG. 1 along an axial direction. It is a perspective view shown in the state which was cut off. 4 is a perspective view of a first permanent magnet having a magnetization direction in the thickness direction of the electromagnetic linear actuator of FIG. 1, and FIG. 5 is a perspective view of a second permanent magnet having a magnetization direction in the electromagnetic linear actuator of FIG. 1. to be.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(100)는 고정자(110)와, 고정자(110)에 대해 직선 운동하도록 마련되는 이동자(120)를 포함할 수 있다. 즉, 전자기식 선행 액추에이터(100)는 고정자(110)와 이동자(120) 사이에서 전자기 작용에 따라 발생하는 추력(Thrust force)에 의해 이동자(120)가 고정자(110)에 대해 직선으로 왕복 운동하도록 구성될 수 있다.1 to 5, the electromagnetic
한편, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(100)는 자동차 부품 등에 대한 피로내구 시험을 수행하기 위한 선형 액추에이터로 제공되나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 컴프레서(compressor)뿐만 아니라 이송이나 제어를 위한 리니어 모터 시스템에도 충분히 적용될 수 있으므로, 공장 자동화 설비, 반도체 설비 등의 산업분야에도 응용이 가능하다.On the other hand, the electromagnetic
고정자(110)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 요오크(111, Yoke) 및 마그네틱 코일부(113)를 포함할 수 있다.The
요오크(111)는 이동자(120)를 수용하도록 중공 형상으로 마련될 수 있다. 본 실시예에서 요오크(111)는 원통 형상으로 마련되나, 요오크(111)의 형상은 그 내부에 수용되는 이동자(120)의 외관 형상에 따라 적절히 변경될 수 있다. 마그네틱 코일부(113)는 요오크(111)의 내부에서 이동자(120)의 둘레를 에워싸도록 마련될 수 있다. 이때, 마그네틱 코일부(113)는 요오크(111)의 내주면에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 이러한 마그네틱 코일부(113)에 소정의 전압이 인가되면, 요오크(111) 내에 수용된 이동자(120)는 마그네틱 코일부(113)와의 전자기적인 상호 작용에 의해 고정자(110)에 대해 전후 방향으로 직선 왕복운동을 하게 된다. 본 실시예에서 마그네틱 코일부(113)는 요오크(111)의 내부에서 링 타입으로 권취되는 15개의 마그네틱 코일을 포함하고, 이들 마그네틱 코일들은 3개씩 그룹화되어 상호 병렬 연결되는 구조를 갖는다. 다만, 마그네틱 코일부(113)를 구성하는 마그네틱 코일의 개수 및 연결 구조 등은 본 실시예에서 개시된 사항에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있다.The
이동자(120)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트(121), 제1 영구자석체(123) 및 제2 영구자석체(125)를 포함할 수 있다.The
샤프트(121)는 고정자(110)에 대해 이동자(120)가 전후 방향으로 이동하는 축(axis)을 제공하는데, 요오크(111)의 가상의 중심축과 일치하도록 요오크(111) 내부에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 샤프트(121)는 제1 및 제2 영구자석체들(123,125)이 장착되는 공간을 제공할 수 있다. 이를 위해, 샤프트(121)의 양 단부에는 방사상으로 연장되는 제1 플랜지부(121a) 및 제2 플랜지부(121b)가 각각 형성될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 영구자석체들(123,125)은 제1 플랜지부(121a)와 제2 플랜지부(121b) 사이에서 수납될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 영구자석체들(123,125)은 제1 플랜지부(121a)와 제2 플랜지부(121b)에 의해 형성된 공간에 안정적으로 수납되는 동시에 제1 플랜지부(121a)와 제2 플랜지부(121b)에 의해 견고하게 지지될 수 있다. 또한, 첨부된 도면들에는 도시되지 않았지만, 샤프트(121)의 일단부에는 이동자(120)의 직선 왕복운동을 대상물에 전달하는 로드(Rod)가 구비될 수 있다.The
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(121)의 제1 플랜지부(121a)에 인접한 제1 영구자석체(123)(도면들에서 제1 영구자석체들 중 최상단에 배치된 제1 영구자석체)와 제1 플랜지부(121a) 사이에는 순철(Pure iron) 재질의 제1 커버부재(131)가 개재될 수 있다. 마찬가지로, 샤프트(121)의 제2 플랜지부(121b)에 인접한 제1 영구자석체(123)(도면들에서 제1 영구자석체들 중 최하단에 배치된 제1 영구자석체)와 제2 플랜지부(211) 사이에는 순철(Pure iron) 재질의 제2 커버부재(132)가 개재될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 커버부재(131,132) 각각은 샤프트(210)를 에워싸는 링 형상으로 마련될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the first
제1 영구자석체(123)는 도 2 및 도 3에서 화살표로 나타낸 바와 같이 두께 방향(혹은 수직 방향)으로 자화 혹은 착자되어 있다. 구체적으로, 제1 영구자석체(123)는 상측을 향하는 두께 방향 또는 하측을 향하는 두께 방향으로 자화되어 있다. 참고로, 도 4에 도시된 제1 영구자석체(123)는 상측을 향하는 두께 방향으로 자화된 것을 나타낸다. 이러한 제1 영구자석체(123)는 자화 방향이 두께 방향이 되도록 자장성형(pressingin magnetic field)된 NdFeB계 소결자석 등의 희토류 소결자석으로 제공될 수 있다. The first
제1 영구자석체(123)는 복수 개가 마련되는데, 복수 개의 제1 영구자석체(123)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(121)의 길이 방향을 따라 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 영구자석체(123)가 도 4에 도시된 바와 같이 샤프트(121)를 에워싸는 링 형상을 갖는 4개의 제1 영구자석체(123)로 제공되는데, 이들 4개의 제1 영구자석체(123)는 순차적으로 샤프트(121)에 장착된다. 이때, 4개의 제1 영구자석체(123)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 위에서부터 자화 방향이 「↑ ↓ ↑ ↓」이 되도록 배치될 수 있다. 다만, 제1 영구자석체(123)의 개수, 형상 및 장착 구조는 본 실시예에서 개시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있다.A plurality of first
제2 영구자석체(125)는 도 2 및 도 3에서 화살표로 나타낸 바와 같이 반경 방향(radial direction)으로 자화 혹은 착자되어 있다. 구체적으로, 제2 영구자석체(125)는 내측 반경 방향으로 또는 외측 반경 방향으로 자화되어 있다. 참고로, 도 5에 도시된 제2 영구자석체(125)는 외측 반경 방향으로 자화된 것을 나타낸다. 이러한 제2 영구자석체(125)는 자화 방향이 반경 방향이 되도록 자장성형된 NdFeB계 소결자석 등의 희토류 소결자석으로 제공될 수 있다.The second
제2 영구자석체(125)는 제1 영구자석체(123)와 마찬가지로 샤프트(121)에 장착되되, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 2개의 제1 영구자석체(123) 사이에 각각 삽입 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 영구자석체(123)가 전술한 바와 같이 4개로 제공되므로, 서로 이웃하는 2개의 제1 영구자석체(123) 사이에 삽입 배치되는 것인 제2 영구자석체(125)는 3개로 제공된다. 그리고 제2 영구자석체(125)는 전술한 제1 영구자석체(123)와 마찬가지로 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트(121)를 에워싸는 링 형상으로 마련된다. 이때, 3개의 제2 영구자석체(125)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 위에서부터 자화 방향이 「← → ←」이 되도록 배치될 수 있다. 한편, 제2 영구자석체(125)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제1 영구자석체(123)보다 작은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 제2 영구자석체(125)의 두께는 제1 영구자석체(123)의 두께의 1/2 이 되도록 선택될 수 있다. 다만, 제2 영구자석체(125)의 개수, 형상 및 장착 구조는 본 실시예에서 개시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있다.The second
결과적으로, 4개의 제1 영구자석체(123)와 3개의 제2 영구자석체(125)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 위에서부터 자화 방향이 「↑ ← ↓ → ↑ ← ↓」이 되도록 배치되어 이른바 '할바 배열(Halbach array)'로 구성될 수 있다. 이에 따라, 고정자(110)의 마그네틱 코일부(113)에서 발생하는 자력과 이동자(120)의 영구자석체들(123,125)에서 발생하는 자력의 상호 작용이 보다 활발하게 이루어지기 때문에, 고정자(110)와 이동자(120) 사이에서 발생하는 추력이 증가할 수 있다.As a result, the four first
이처럼, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(100)는 자화 방향이 두께 방향인 제1 영구자석체들(123)의 사이마다 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(125)가 삽입 배치되는 구조를 갖는 이동자(120)를 포함함으로써, 영구자석체들 사이에 순철(Pure iron)이 삽입 배치되는 구조를 갖는 통상의 전자기식 선형 액추에이터에 비해, 고정자(110)와 이동자(120) 사이에 작용하는 자속 밀도 등을 크게 높일 수 있으므로 결과적으로 액추에이터의 추력 성능을 향상시키고 소형화/경량화가 가능한 선형 액추에이터의 구조를 제공할 수 있다.As such, in the electromagnetic
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터를 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.Hereinafter, an electromagnetic linear actuator according to another embodiment of the present invention will be described based on differences from the above-described embodiment.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터를 고정자와 이동자가 서로 분리된 상태로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 전자기식 선형 액추에이터를 축 방향을 따라 일부를 절취한 상태로 도시한 사시도이며, 도 8은 도 6의 전자기식 선형 액추에이터에서 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체의 사시도이다.FIG. 6 is a perspective view illustrating an electromagnetic linear actuator according to another embodiment of the present invention in a state where the stator and the mover are separated from each other, and FIG. 7 is a state in which a portion of the electromagnetic linear actuator of FIG. 6 is cut along the axial direction. 8 is a perspective view of a second permanent magnet having a radial magnetization direction in the electromagnetic linear actuator of FIG. 6.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(200)는 고정자(110)와, 고정자(110)에 대해 직선 운동하도록 마련되는 이동자(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 고정자(110)는 요오크(111) 및 마그네틱 코일부(113)를 포함하고, 이동자(120)는 샤프트(121), 제1 영구자석체(123) 및 제2 영구자석체(225)를 포함할 수 있다. 또한, 이동자(120)는 순철 재질의 제1 및 제2 커버부재(131,132)를 더 포함할 수 있다.6 to 8, the electromagnetic
다시 말해서, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(200)는 이동자(120)의 제2 영구자석체(225) 구성을 제외하고 전술한 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(100)의 구성과 실질적으로 동일하다. 이에 그 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였으며, 그에 대한 설명은 전술한 실시예를 준용하기로 한다.In other words, the electromagnetic
제2 영구자석체(225)는 전술한 실시예와 마찬가지로 샤프트(121)에 장착되되 서로 이웃하는 2개의 제1 영구자석체(123) 사이에 각각 삽입 배치될 수 있다. 여기서, 제2 영구자석체(225)는 전술한 실시예와 다르게 도 8에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 자화 혹은 착자된 3개의 영구자석분할체(225a,225b,225c)가 상호 조립된 구조로 제공될 수 있다. 즉, 제2 영구자석체(225)는 3개의 영구자석분할체(225a,225b,225c)를 반경 방향(내측 반경 방향 또는 외측 반경 방향)으로 자화시킨 후, 이들 영구자석분할체(225a,225b,225c)를 상호 조립하여 구성될 수 있다. 이때, 3개의 영구자석분할체(225a,225b,225c) 각각은 자화 방향이 반경 방향이 되도록 자장성형된 NdFeB계 소결자석 등의 희토류 소결자석으로 제공될 수 있다. 다만, 본 발명에서 제2 영구자석체를 구성하는 영구자석분할체의 개수는 본 실시예에서 개시하고 있는 3개에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있음은 물론이다. 한편, 조립된 제2 영구자석체(225)는 샤프트(121)를 에워싸는 링 형상을 이루도록, 영구자석분할체(225a,225b,225c) 각각은 도 8에 도시된 바와 같이 'C'자 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. Like the above-described embodiment, the second
일반적으로, 희토류 소결자석 등의 영구자석은 두께 방향 혹은 수직 방향으로 자화시키는 것에 비해 반경 방향으로 자화시키기는 것이 제작상에 어려움이 따르는데, 이러한 제작상의 어려움은 영구자석의 사이즈(size)가 커질수록 더욱 심각해진다.In general, permanent magnets, such as rare earth sintered magnets, are difficult to manufacture in the radial direction compared to magnetization in the thickness direction or in the vertical direction. This difficulty in manufacturing may increase the size of the permanent magnets. The more serious it becomes.
이러한 측면에서, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(200)는 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(225)가 반경 방향으로 자화된 복수 개의 영구자석분할체(225a,225b,225c)가 상호 조립된 구조로 제공됨으로써, 제2 영구자석체(225)를 반경 방향으로 자화시키는 작업이 상대적으로 수월해지므로 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(225)에 대한 제작의 편의성을 향상시킬 수 있다.In this aspect, the electromagnetic
한편, 영구자석분할체들(225a,225b,225c)의 조립을 위해, 이동자(120)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 영구자석분할체들(225a,225b,225c)을 상호 결합시키기 위한 브라켓(226)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in order to assemble the
구체적으로, 브라켓(226)은 영구자석분할체들(225a,225b,225c)이 'C'자 형상으로 마련된다는 점을 고려하여, 도 8에 도시된 바와 같이 링 형상으로 마련되고 영구자석분할체(225a,225b,225c)의 내주면을 지지하는 중앙부(227)와, 중앙부(227)에서 방사상으로 연장되고 서로 이웃하는 2개의 영구자석분할체(225a,225b or 225b,225c or 225c,225a)의 측면들을 상호 연결하는 이음부(228)를 포함할 수 있다. 이때, 영구자석분할체들(225a,225b,225c)은 도 8에 도시된 바와 같이 브라켓(226)의 이음부(228)의 양측에서 각각 끼워진 상태에서 볼트(B)에 의해 견고히 고정될 수 있다. 다만, 본 발명에서 영구자석분할체들을 조립하는데 사용되는 브라켓의 구조는 본 실시예에서 개시된 것에 한정되지 아니하고 영구자석분할체의 형상 등에 따라 적절히 변경될 수 있다. 한편, 브라켓(226)은 규소강(Silicon steel) 재질로 제작되는 것이 바람직한데, 이는 외부의 자기장에 의해 쉽게 강한 자석이 되고, 자기장이 없어지면 곧 자성이 없는 상태로 되돌아갈 수 있도록 하기 위함이다. Specifically, in consideration of the fact that the
이처럼, 본 실시예에 따른 전자기식 선형 액추에이터(200)는, 자화 방향이 두께 방향인 제1 영구자석체들(123)의 사이마다 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(225)가 삽입 배치되는 구조를 갖는 이동자(220)를 포함하되, 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(225)가 반경 방향으로 자화된 복수 개의 영구자석분할체(225a,225b,225c)가 상호 조립된 구조로 제공됨으로써, 고정자(110)와 이동자(220) 사이에 발생하는 추력을 증가시키는 등의 전술한 실시예에 따른 전자기식 선행 액추에이터(100)가 갖는 이점들을 그대로 포함하면서도, 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체(225)에 대한 제작의 편의성을 향상시킬 수 있다.As such, in the electromagnetic
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 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 and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100,200 : 전자기식 선형 액추에이터
110 : 고정자
111 : 요오크
113 : 마그네틱 코일부
120,220 : 이동자
121 : 샤프트
123 : 제1 영구자석체
125,225 : 제2 영구자석체
225a,225b,225c : 영구자석분할체
226 : 브라켓100,200: Electromagnetic Linear Actuator
110: stator
111: yoke
113: magnetic coil part
120,220: mover
121: shaft
123: the first permanent magnet
125,225: second permanent magnet
225a, 225b, 225c: Permanent Magnet Splitter
226: Bracket
Claims (11)
샤프트;
상기 샤프트에 장착되되 상기 샤프트의 길이 방향을 따라 상호 미리 정해진 간격을 두고 배치되고 자화 방향이 두께 방향인 복수 개의 제1 영구자석체; 및
상기 샤프트에 장착되되 서로 이웃하는 2개의 상기 제1 영구자석체 사이에 각각 삽입 배치되고 자화 방향이 반경 방향인 제2 영구자석체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
An electromagnetic linear actuator comprising a stator and a mover provided to linearly move with respect to the stator.
shaft;
A plurality of first permanent magnets mounted on the shaft, the plurality of first permanent magnets being disposed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the shaft and having a magnetization direction in a thickness direction; And
And a second permanent magnet mounted to the shaft, the second permanent magnet being inserted between two first permanent magnets adjacent to each other and having a magnetization direction in a radial direction.
상기 제2 영구자석체는,
반경 방향으로 자화된 복수 개의 영구자석분할체가 상호 조립된 구조로 제공되는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method of claim 1,
The second permanent magnet,
Electromagnetic linear actuator characterized in that the radially magnetized plurality of permanent magnet splitter is provided in a mutually assembled structure.
상기 제2 영구자석체는,
상기 복수 개의 영구자석분할체를 상호 결합시키기 위한 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method of claim 2,
The second permanent magnet,
Electromagnetic linear actuator further comprises a bracket for mutually coupling the plurality of permanent magnet split body.
상기 제1 영구자석체 및 상기 제2 영구자석체 각각은,
상기 샤프트를 에워싸는 링 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method of claim 3,
Each of the first permanent magnet and the second permanent magnet,
Electromagnetic linear actuator characterized in that it is provided in a ring shape surrounding the shaft.
상기 브라켓은,
링 형상으로 마련되고 상기 영구자석분할체의 내주면을 지지하는 중앙부; 및
상기 중앙부에서 방사상으로 연장되고 서로 이웃하는 2개의 상기 영구자석분할체의 측면들을 상호 연결하는 이음부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method of claim 3,
The bracket,
A central portion provided in a ring shape and supporting an inner circumferential surface of the permanent magnet split body; And
And a joint for radially extending from said central portion and interconnecting sides of said two permanent magnet segments adjacent to each other.
상기 브라켓은,
규소강(Silicon steel) 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method of claim 3,
The bracket,
Electromagnetic linear actuator, characterized in that made of silicon steel (Silicon steel) material.
상기 영구자석분할체는,
'C'자 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method according to claim 2 or 4,
The permanent magnet split body,
Electromagnetic linear actuator, characterized in that provided in the 'C' shape.
상기 제1 영구자석체와 상기 제2 영구자석체는,
할바 배열(Halbach array)을 이루는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method according to claim 1 or 2,
The first permanent magnet and the second permanent magnet,
Electromagnetic linear actuators characterized by forming a Halbach array.
상기 샤프트의 양 단부에는 방사상으로 연장되는 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부가 각각 형성되고,
상기 제1 영구자석체와 상기 제2 영구자석체는 상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부 사이의 공간에 수납되는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
The method according to claim 1 or 2,
Both ends of the shaft are formed with a first flange portion and a second flange portion extending radially,
And the first permanent magnet and the second permanent magnet are accommodated in a space between the first flange part and the second flange part.
상기 이동자는,
상기 제1 플랜지부에 인접한 상기 제1 영구자석체와 상기 제1 플랜지부 사이에 개재되는 순철 재질의 제1 커버부재; 및
상기 제2 플랜지부에 인접한 상기 제1 영구자석체와 상기 제2 플랜지부 사이에 개재되는 순철 재질의 제2 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.
10. The method of claim 9,
The mover,
A first cover member made of pure iron interposed between the first permanent magnet adjacent to the first flange portion and the first flange portion; And
And a second cover member made of pure iron interposed between the first permanent magnet body adjacent to the second flange portion and the second flange portion.
상기 고정자는,
상기 이동자를 수용하도록 중공 형상으로 마련되는 요오크; 및
상기 요오크의 내부에서 상기 이동자를 에워싸도록 마련되는 마그네틱 코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 선형 액추에이터.The method according to claim 1 or 2,
The stator comprises:
Yoke is provided in a hollow shape to accommodate the mover; And
Electromagnetic linear actuator, characterized in that it comprises a magnetic coil portion provided to surround the mover inside the yoke.
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WO2015191045A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | The Regents Of The University Of Michigan | Electromagnetic energy transducer |
JP2020198698A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Mounting device |
US10985633B2 (en) | 2014-06-10 | 2021-04-20 | The Regents Of The University Of Michigan | Vibrational energy harvester with amplifier having gear assembly |
-
2011
- 2011-09-29 KR KR1020110098905A patent/KR20130034818A/en active Search and Examination
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WO2015191045A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | The Regents Of The University Of Michigan | Electromagnetic energy transducer |
US10734877B2 (en) | 2014-06-10 | 2020-08-04 | The Regents Of The Unversity Of Michigan | Electromagnetic energy transducer |
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