KR20200099534A - 영전자석을 포함하는 액추에이터 및 이의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

베이스 섹션(14, 14a, 14b); 영구 자석(18, 18a, 18b); 영전자석(20, 20a, 20b); 상기 영전자석(20, 20a, 20b) 주위에 위치한 코일(22, 22a, 22b); 전력 제어기(24, 24a, 24b); 및 적어도 하나의 자기 타겟 섹션(36)을 구비한 가동 부재(28)를 포함하는 액추에이터(10)로서, 상기 가동 부재(28)는 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제1 극성을 가질 때 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대하여 제1 위치(12)로 이동하도록 배치되고, 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석(18, 18a, 18b)과 상기 영전자석(20, 20a, 20b)의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장으로 인해 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대해 제2 위치(46)로 이동하도록 배치된다. 또한 잠금 장치(50), 핸들 장치(86) 및 방법이 제공된다.

Description

영전자석을 포함하는 액추에이터 및 이의 작동 방법

본 발명은 개괄적으로 영전자석(electro permanent magnet)을 포함하는 액추에이터에 관한 것이다. 특히, 영전자석 및 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 배열된 가동 부재를 포함하는 액추에이터, 상기 액추에이터를 포함하는 잠금 장치, 상기 액추에이터를 포함하는 핸들 장치 및 상기 액추에이터를 작동시키는 방법이 제공된다.

다양한 유형의 액추에이터들이 잠금 장치에 사용될 수 있다. 전동 액추에이터의 하나의 유형은 구동 샤프트를 회전시키는 모터로서, 예를 들면 전기 스트라이크(electric strike)과 같이 잠금 장치를 잠금 및 잠금 해제하기 위한 전력이 필요하다. 전동 액추에이터의 또 하나의 유형은 전력이 공급되는 것에 응답하여 하우징에 대해 이동하는 플런저(plunger)를 갖는 솔레노이드이다. 이러한 솔레노이드는 일반적으로 전력이 없이 플런저를 원래 위치로 복귀시키는 스프링을 구비한다. 솔레노이드는 코일 및 이 코일 내에서 축방향으로 이동 가능한 샤프트를 포함한다. 코일은 전류원에 연결되어 통전됨으로써 자속을 생성하고, 이 자속은 샤프트가 일 방향으로 이동하게 한다. 코일의 전원이 차단되면, 스프링이 작동하여 샤프트를 반대 방향으로 이동시킨다. 모터와 비교하여 솔레노이드의 장점 중 하나는 정전시 플런저가 여전히 원래 위치로 복귀할 수 있다는 것이다.

US 2012299315 A1은 2개의 회전 부재, 래칭 어셈블리(latching assembly) 및 제어 수단을 포함하는 전기 잠금 구조체를 개시한다. 2개의 회전 부재는 각각 2개의 도어 핸들에 고정된다. 래칭 어셈블리는 카트리지, 슬라이딩 요소 및 분할 로드를 포함한다. 분할 로드는 회전 부재의 2개의 리세스(recess)에 각각 대응하는 2개의 측면 구역을 형성하기 위해 카트리지에 설치된다. 슬라이딩 요소는 카트리지의 측면 구역들 중 하나에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 제어 수단은 푸싱 어셈블리(pushing assembly) 및 솔레노이드를 포함한다. 솔레노이드의 전원이 차단되면, 푸싱 어셈블리는 각각의 핸들을 잠그기 위해 전방으로 이동할 수 있다. 솔레노이드에 전원이 공급되면, 푸싱 어셈블리는 각각의 핸들을 자유롭게 하기 위해 후방으로 이동할 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 저전력 소비를 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 작은 크기를 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 신뢰할 수 있는 작동을 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 단순한 설계를 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 부정 조작에 대한 양호한 보호성을 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 효율적인, 즉 그 크기에 비해 높은 자기 유지력을 갖는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 전술한 목적들 중 둘 이상을 해결하는 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 전술한 목적들 중 하나, 일부 또는 전부를 해결하는 액추에이터를 포함하는 잠금 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 전술한 목적들 중 하나, 일부 또는 전부를 해결하는 액추에이터를 포함하는 핸들 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 전술한 목적들 중 하나, 일부 또는 전부를 해결하는 엑추에이터를 작동시키는 방법을 제공하는 것이다.

하나의 양태에 따르면, 액추에이터는 적어도 하나의 베이스 섹션; 상기 베이스 섹션에 배치된 적어도 하나의 영구 자석; 상기 베이스 섹션에 배치된 적어도 하나의 영전자석(electro permanent magnet); 상기 영전자석 주위에 위치한 코일; 상기 영전자석의 극성을 변화시키기 위해 상기 코일에 전류 펄스를 인가하여 자기장을 생성하도록 구성된 전력 제어기; 및 적어도 하나의 자기 타겟 섹션(magnetic target section)을 구비한 가동 부재를 포함하고, 적어도 하나의 상기 영전자석은 자기장에 영향을 받을 때 제1 극성에서 제2 극성 사이에서 극성을 전환하도록, 그리고 자기장이 제거될 때 극성을 유지하도록 구성되고, 상기 가동 부재는 상기 영전자석이 제1 극성을 가질 때 상기 베이스 섹션에 대하여 제1 위치로 이동하도록 배치되고, 상기 영전자석이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석과 상기 영전자석의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장으로 인해 상기 베이스 섹션에 대하여 제2 위치로 이동하도록 배치된다.

특정 지속 시간(duration) 및 레벨(level)의 전류 펄스가 상기 영전자석 주위에 감겨 있는 상기 코일에 인가되면, 전류 펄스에 의해 생성된 자기장이 상기 영전자석의 극성을 플립(flip)시킨다. 상기 영전자석이 제1 극성에서 제2 극성으로 플립되면, 상기 영구 자석 및 상기 영전자석은 연합하여 전기장을 생성한다. 이 전기장은 상기 가동 부재의 자기 타겟 섹션에 작용하여 (예를 들면, 인력 및 척력에 의해) 상기 가동 부재가 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 수 있게 한다. 상기 영전자석의 극성이 제1 극성에서 제2 극성으로 전환되고 상기 가동 부재가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면, 상기 영구 자석 및 상기 영전자석의 연합에 의해 생성된 전기장은 전력 공급없이 상기 가동 부재를 제2 위치에 유지시킬 수 있다. 제1 위치 및 제2 위치는 상기 가동 부재에 대하여 별개의 위치로 구성될 수 있다.

본 발명의 전반에 걸쳐, 상기 베이스 섹션은 고정 구조체(stationary structure)로 구성될 수 있다. 하나의 변형 예에 따르면, 액추에이터는 2개의 극편(pole piece), 2개의 극편들 사이에 배치된 1개의 영구 자석 및 1개의 영전자석을 포함한다. 이 경우, 상기 베이스 섹션은 상기 영구 자석, 상기 영전자석 및 2개의 상기 극편들로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 베이스 섹션은 추가의 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 가동 부재는 세장형 부분(elongated portion) 및 헤드 부분을 포함할 수 있고, 상기 자기 타겟 섹션은 상기 헤드 부분으로 구성되거나 상기 헤드 부분에 배치될 수 있다.

적어도 하나의 상기 영전자석은 예를 들면 원통형 또는 실질적으로 원통형인 중공 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 가동 부재는 상기 영전자석 내에서 이동하도록 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 상기 영구 자석 및/또는 상기 극편들은 중공 형태일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 베이스 섹션은 외측 원통형 영전자석, 내측 원통형 영구 자석 그리고 상기 영전자석과 상기 영구 자석의 각각의 단부에 부착된 2개의 원형 극편들을 포함한다. 이 경우, 상기 코일은 상기 영전자석 주위에 감길 수 있고, 상기 가동 부재는 상기 영전자석, 상기 영구 자석, 상기 극편 및 상기 코일 내에서 안내될 수 있다. 따라서, 상기 베이스 섹션은 대체로 원통형일 수 있으며, 최대 5mm와 같은 단지 수 mm의 외경을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 액추에이터는 저전력 액추에이터로 지칭될 수 있다. 이 액추에이터는 예를 들면 잠금 실린더(lock cylinder), 잠금 케이스(lock case) 또는 스트라이크 어셈블리(strike assembly)와 같은 잠금 장치용 액추에이터로 구성되거나 도어, 창 등을 작동시키기 위한 핸들 장치용 액추에이터로 구성될 수 있다. 다른 구현예들도 가능하다.

상기 영전자석은 상기 영구 자석보다 보자력(coercivity)이 낮다. 본 발명의 전반에 걸쳐, 상기 영전자석은 대안적으로 스위칭 자석(switching magnet) 또는 연자석(soft magnet)으로 지칭될 수 있고, 상기 영구 자석은 대안적으로 강자석(hard magnet)으로 지칭될 수 있다. 자기 경질 재료(magnetically hard material)는 예를 들면 네오디뮴-철-붕소(NdFeB)와 같은 네오디뮴 합금(Neodymium alloy), 또는 비교적 높은 고유 보자력을 갖는 다른 합금을 포함할 수 있다. 자기 연질 재료(magnetically soft material)는 예를 들면 알니코 합금(Alnico alloy), 철-코발트-바나듐(Iron-Cobalt-Vanadium), 또는 상대적으로 고유 보자력이 낮은 다른 합금을 포함할 수 있다. 상기 영구 자석 및 상기 영전자석은 총괄적으로 이중 재료 영구 자석(dual material permanent magnet)으로 지칭될 수 있다.

상기 영전자석이 제2 극성을 가질 때, 상기 가동 부재는 자기 인력(attractive magnetic force) 또는 자기 척력(repulsive magnetic force)으로 인해 제2 위치로 이동하도록 배치될 수 있다. 상기 액추에이터는 상기 영전자석이 제1 극성을 가질 때 상기 가동 부재를 제1 위치로 이동시키도록 구성된 적어도 하나의 리셋 요소(resetting element)를 더 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 상기 가동 부재는 중력에 의해 제1 위치 또는 제2 위치를 향하여 힘을 받을 수 있다.

상기 리셋 요소는 탄성 요소로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 액추에이터는 상기 영전자석이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석과 상기 영전자석의 연합에 의해 발생되고 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장이 상기 가동 부재를 제2 위치로 이동시켜 상기 탄성 요소를 변형시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 탄성 요소의 변형은 압축(compression) 또는 인장(extension)일 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성 요소는 상기 가동 부재가 제1 위치를 취할 때 더 적은 양으로 압축될 수 있고, 상기 가동 부재가 제2 위치를 취할 때 더 많은 양으로 압축될 수 있다. 대안적으로, 상기 탄성 요소는 상기 가동 부재가 제1 위치를 취할 때 더 적은 양으로 인장될 수 있고, 상기 가동 부재가 제2 위치를 취할 때 더 많은 양으로 인장될 수 있다.

상기 탄성 요소는 상기 베이스 섹션 또는 상기 베이스 섹션에 대해 고정된 섹션 그리고 상기 가동 부재 또는 상기 가동 부재에 대해 고정된 섹션에 고정될 수 있다. 상기 탄성 요소는 예를 들면 코일 스프링과 같은 스프링 또는 고무 요소로 구성될 수 있다.

하나의 변형 예에 따르면, 적어도 하나의 상기 베이스 섹션은 제1 베이스 섹션 및 제2 베이스 섹션으로 구성되고; 적어도 하나의 상기 영구 자석은 제1 영구 자석 및 제2 영구 자석으로 구성되고; 적어도 하나의 상기 영전자석은 상기 제1 베이스 섹션에 배치된 제1 영전자석 및 상기 제2 베이스 섹션에 배치된 제2 영전자석으로 구성된다. 이 경우, 상기 가동 부재는 상기 제1 영전자석이 제1 극성을 가질 때 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대해 제1 위치로 이동하도록 배치될 수 있고, 상기 제1 영전자석이 제2 극성을 가질 때 상기 제1 영구 자석 및 상기 제1 영전자석의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장으로 인해 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대해 제2 위치로 이동하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션은 예를 들면 연결 부재에 의해 서로 견고하게 연결될 수 있다.

이 변형 예에 따른 상기 액추에이터는 2개의 탄성 요소들을 포함할 수 있다. 제1 탄성 요소는 상기 가동 부재를 제1 위치로 가압하도록 구성될 수 있고, 제2 탄성 요소는 상기 가동 부재를 제2 위치로 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 가동 부재가 제1 위치로 이동할 때, 상기 제1 탄성 요소는 더 적은 양으로 압축될 수 있고 상기 제2 탄성 요소는 더 많은 양으로 압축될 수 있으며, 상기 가동 부재가 제2 위치로 이동할 때, 상기 제1 탄성 요소는 더 많은 양으로 압축될 수 있고 상기 제2 탄성 요소는 더 적은 양으로 압축될 수 있다. 역 구성(즉, 탄성 요소의 인장력((extension force)을 이용한 구성)이 고려될 수도 있다. 따라서, 2개의 탄성 요소는 상기 가동 부재에 밸런싱 효과(balancing effect)를 제공하여, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 가동 부재의 이동을 용이하게 한다.

상기 제1 탄성 요소는 상기 제1 베이스 섹션 또는 상기 제1 베이스 섹션에 대해 고정된 섹션 그리고 상기 가동 부재 또는 상기 가동 부재에 대해 고정된 섹션에 고정될 수 있다. 상기 제2 탄성 요소는 상기 제2 베이스 섹션 또는 상기 제2 베이스 섹션에 대해 고정된 섹션 그리고 상기 가동 부재 또는 상기 가동 부재에 대해 고정된 섹션에 고정될 수 있다. 각각의 탄성 요소는 예를 들면 코일 스프링과 같은 스프링 또는 고무 요소로 구성될 수 있다.

대안적인 예에 따르면, 이 변형 예에 따른 상기 액추에이터는 상기 가동 부재를 이동시키기 위한 어떠한 탄성 요소도 포함하지 않는다. 이 경우, 상기 가동 부재는 상기 제1 영전자석이 제2 극성을 가진 상태에서 상기 제1 영구 자석 및 상기 제1 영전자석의 연합에 의해 생성된 자기장에 의해서만 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 수 있다.

또한, 이 변형 예에서, 상기 제1 영전자석이 제1 극성에서 제2 극성으로 전환됨에 따라, 상기 제2 영전자석은 동시에 또는 실질적으로 동시에 제2 극성에서 제1 극성으로 전환될 수 있다.

상기 제1 베이스 섹션은 예를 들면 2개의 제1 극편들을 포함할 수 있고, 상기 제1 영구 자석 및 상기 제1 영전자석은 2개의 상기 제1 극편들 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 베이스 섹션은 예를 들면 2개의 제2 극편들을 포함할 수 있고, 상기 제2 영구 자석 및 상기 제2 영전자석은 2개의 상기 제2 극편들 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 베이스 섹션은 상기 제1 영구 자석, 상기 제1 영전자석 및 2개의 상기 제1 극편들로 구성될 수 있고, 상기 제2 베이스 섹션은 상기 제2 영구 자석, 상기 제2 영전자석 및 2개의 상기 제2 극편들로 구성될 수 있다.

각각의 상기 제1 영전자석 및 상기 제2 영전자석은 예를 들면 원통형 또는 실질적으로 원통형인 중공 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 가동 부재는 각각의 상기 제1 영전자석 및 상기 제2 영전자석 내에서 이동하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 영구 자석, 상기 제2 영구 자석 및/또는 상기 극편들은 중공 형태일 수 있다. 일 예에 따르면, 각각의 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션은 외측 원통형 영전자석, 내측 원통형 영구 자석 및 상기 영전자석과 상기 영구 자석의 각각의 단부에 부착된 2개의 원형 극편들을 포함한다. 이 경우, 제1 코일이 상기 제1 영전자석 주위에 감길 수 있고, 제2 코일이 상기 제2 영전자석 주위에 감길 수 있고, 상기 가동 부재는 상기 제1 영전자석, 상기 제1 영구 자석, 상기 제1 극편들, 상기 제2 영전자석, 상기 제2 영구 자석, 상기 제2 극편들, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 내에서 안내될 수 있다. 따라서, 각각의 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션은 대체로 원통형일 수 있다.

상기 가동 부재는 상기 제2 영구 자석 및 상기 제2 영전자석의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장으로 인해 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대해 제1 위치로 이동하도록 배치될 수 있다.

또한, 이 변형 예에서, 상기 액추에이터는 전술한 바와 같이 2개의 탄성 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 액추에이터는 상기 가동 부재를 이동시키기 위해 임의의 탄성 요소를 포함할 필요가 없다. 이 경우, 상기 제2 영전자석이 제2 극성을 가질 때 상기 제2 영구 자석과 상기 제2 영전자석의 연합에 의해 생성 된 자기장에 의해서만 상기 가동 부재가 제2 위치에서 제1 위치로 이동할 수 있다.

또한, 이 변형 예에서, 상기 제2 영전자석이 제1 극성에서 제2 극성으로 전환됨에 따라, 상기 제1 영전자석은 동시에 또는 실질적으로 동시에 제2 극성에서 제1 극성으로 전환될 수 있다.

상기 액추에이터는 상기 베이스 섹션에 대한 상기 가동 부재의 제1 위치를 규정하는 제1 기계적 정지부(first mechanical stop)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 기계적 정지부는 예를 들면 상기 베이스 섹션과 맞물리는, 상기 가동 부재의 세장형 부분 상의 칼라(collar)와 같은 돌출부로 구성될 수 있다. 대안적으로, 상기 제1 기계적 정지부는 상기 베이스 섹션과 맞물리는, 상기 가동 부재의 헤드 부분 상의 경사면과 같은 프로파일(profile)로 구성될 수 있다.

상기 액추에이터는 상기 베이스 섹션에 대한 상기 가동 부재의 제2 위치를 규정하는 제2 기계적 정지부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 기계적 정지부는 또한상기 베이스 섹션과 맞물리는, 상기 가동 부재의 헤드 부분 상의 경사면과 같은 프로파일로 구성될 수 있다. 대안적으로, 상기 제2 기계적 정지부는 또한 상기 베이스 섹션과 맞물리는, 상기 가동 부재의 세장형 부분 상의 칼라와 같은 돌출부로 구성될 수 있다.

상기 가동 부재는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 베이스 섹션에 대해 실질적으로 선형적으로 또는 선형적으로 이동하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 곡선 이동 경로를 포함하는, 상기 가동 부재의 다른 이동 경로들이 고려될 수도 있다.

상기 영전자석이 제1 극성을 가질 때, 상기 베이스 섹션 외부의 자기장은 실질적으로 중성이거나 중성일 수 있다. 상기 제1 베이스 섹션에 배치된 제1 영전자석 및 상기 제2 베이스 섹션에 배치된 제2 영전자석을 포함하는 변형 예에서, 상기 제1 영전자석이 제1 극성을 가질 때 상기 제1 베이스 섹션 외부의 자기장은 실질적으로 중성일 수 있고, 상기 제2 영전자석이 제1 극성을 가질 때 상기 제2 베이스 섹션 외부의 자기장은 실질적으로 중성일 수 있다.

상기 영구 자석과 상기 영전자석은 상기 영전자석이 제2 극성을 가질 때 동일한 방향의 극성을 가질 수 있다. 상기 액추에이터는 전력 제어기에 전력을 공급하기 위한 배터리를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 전력 제어기에 전력을 공급하기 위해 외부 전력 공급원이 사용될 수 있다. 상기 액추에이터가 상기 제1 베이스 섹션에 배치된 제1 영전자석 및 상기 제2 베이스 섹션에 배치된 제2 영전자석을 포함하는 경우, 하나의 전력 제어기가 각각의 영전자석과 연결되거나 하나의 공용 전력 제어기가 공통으로 사용될 수 있다.

추가의 양태에 따르면, 본 발명에 따른 액추에이터를 포함하는 잠금 장치가 제공된다. 상기 액추에이터가 잠금 장치와 함께 사용될 때, 상기 액추에이터는 잠금 장치의 차단 기구(blocking mechanism)를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 액추에이터는 종래의 잠금 장치에서 많은 차단 기구, 예를 들면 솔레노이드, 모터 또는 보이스 코일에 의해 구동되는 차단 기구를 대체할 수 있다.

하나의 변형 예에 따르면, 상기 잠금 장치는 잠금 실린더(lock cylinder)로 구성된다. 이 경우에, 상기 잠금 실린더는 고정 구조체(stationary structure) 및 상기 고정 구조체에 회전 가능하게 수용되는 실린더 코어(cylinder core)를 포함 할 수 있고, 여기서 상기 가동 부재의 제1 위치는 상기 실린더 코어가 상기 고정 구조체에 대해 회전할 수 있는 분리 위치(disconnecting position)를 구성하고, 상기 가동 부재의 제2 위치는 상기 가동 부재가 상기 실린더 코어와 상기 고정 구조체 둘 다와 맞물려 상기 실린더 코어가 상기 고정 구조체에 대해 회전하는 것을 방지하는 상호 연결 위치(interconnecting position)를 구성한다.

추가의 변형 예에 따르면, 상기 잠금 장치는 잠금 케이스로 구성된다. 이 경우에, 상기 잠금 케이스는 허브(hub) 및 커플링 장치(coupling device)를 갖는 팔로워 유닛(follower unit)을 포함할 수 있고, 여기서 상기 커플링 장치는 상기 액추에이터의 제어 하에 상기 허브의 두 부분이 맞물리는 체결 위치(engaging position)와 상기 허브의 두 부분이 맞물림 해제되는 체결 해제 위치(disengaging position) 사이에서 이동 가능하다.

추가의 양태에 따르면, 본 발명에 따른 액추에이터를 포함하여, 도어, 창 등을 작동시키기 위한 핸들 장치가 제공된다. 상기 액추에이터에 더하여, 상기 핸들 장치는 축을 중심으로 회전 가능한 제1 요소, 축을 중심으로 회전 가능한 제2 요소, 상기 액추에이터의 제어 하에 상기 제1 요소와 제2 요소가 맞물리는 체결 위치 및 상기 제1 요소와 제2 요소가 맞물림 해제되는 체결 해제 위치 사이에서 이동 가능한 커플링 장치를 포함할 수 있다. 상기 제1 요소는 핸들 그립(handle grip) 또는 보스(boss)로 구성될 수 있고, 상기 제2 요소는 핸들 이스커천(handle escutcheon) 또는 원통형 단부 섹션으로 구성될 수 있다.

추가의 양태에 따르면, 적어도 하나의 베이스 섹션, 상기 베이스 섹션에 배치된 적어도 하나의 영구 자석, 상기 베이스 섹션에 배치된 적어도 하나의 영전자석 및 적어도 하나의 자기 타겟 섹션을 구비한 가동 부재를 포함하는 액추에이터를 작동시키는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 베이스 섹션 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 상기 영전자석에 제1 극성을 제공하는 단계; 상기 영구 자석과 상기 영전자석이 연합하여 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장을 생성함으로써 상기 가동 부재가 상기 베이스 섹션에 대한 제1 위치로부터 상기 베이스 섹션에 대한 제2 위치로 이동하도록, 상기 영전자석의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하는 단계를 포함한다. 상기 방법을 위한 액추에이터는 본 발명에 따른 임의의 유형일 수 있다.

상기 방법이 제1 베이스 섹션에 배치된 제1 영구 자석과 제1 영전자석 그리고 제2 베이스 섹션에 배치된 제2 영구 자석과 제2 영전자석을 포함하는 액추에이터와 함께 사용되는 경우, 상기 방법은 상기 제1 베이스 섹션 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 상기 제1 영전자석에 제1 극성을 제공하는 단계; 상기 제1 영구 자석과 상기 제1 영전자석이 연합하여 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장을 생성하고, 상기 가동 부재가 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대한 제1 위치로부터 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대한 제2 위치로 이동하도록, 상기 제1 영전자석의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제2 베이스 섹션 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록, 상기 제1 영전자석이 제1 극성에서 제2 극성으로 전환됨과 실질적으로 동시에 상기 제2 영전자석을 제2 극성에서 제1 극성으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제2 영구 자석과 상기 제2 영전자석이 연합하여 상기 자기 타겟 섹션에 작용하는 자기장을 생성하고, 상기 가동 부재가 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대한 제2 위치로부터 상기 제1 베이스 섹션 및 상기 제2 베이스 섹션에 대한 제1 위치로 이동하도록, 상기 제2 영전자석의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 베이스 섹션 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록, 상기 제2 영전자석이 제1 극성에서 제2 극성으로 전환됨과 실질적으로 동시에 상기 제1 영전자석을 제2 극성에서 제1 극성으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 상세들, 장점들 및 양태들은 도면과 함께 제공된 다음의 실시예들로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 제1 위치에 있는 액추에이터의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 1b는 제2 위치에 있는 도 1a의 액추에이터의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2a는 제1 위치에 있는 추가의 액추에이터의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2b는 제2 위치에 있는 도 2a의 액추에이터의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 3a는 제1 위치에 있는 액추에이터를 포함하는 잠금 장치의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 3b는 도 3a의 잠금 장치 및 제2 위치에 있는 액추에이터의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 액추에이터를 포함하는 추가의 잠금 장치의 분해 사시도를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 액추에이터를 포함하는 핸들 장치의 측면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6a는 도 5의 핸들 장치 및 제1 위치에 있는 액추에이터의 측단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6b는 도 5와 6a의 핸들 장치 및 제2 위치에 있는 액추에이터의 측단면도를 개략적으로 나타낸다.

이하에, 영전자석 및 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 배치된 가동 부재를 포함하는 액추에이터, 상기 액추에이터를 포함하는 잠금 장치, 상기 액추에이터를 포함하는 핸들 장치 및 상기 액추에이터를 작동시키는 방법이 기술된다. 동일하거나 유사한 구조적인 특징들을 나타내는데 동일한 참조번호가 사용될 것이다.

도 1a는 액추에이터(10)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1a에서, 액추에이터(10)는 제1 위치(12)에 있다. 액추에이터(10)는 베이스 섹션(14)을 포함한다. 베이스 섹션(14)은 2개의 극편(pole piece; 16), 영구 자석(18) 및 영전자석(20)을 포함한다. 영구 자석(18) 및 영전자석(20)은 2개의 극편들(16) 사이에 배치된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 영전자석(20)은 중공 형태이다. 영구 자석(18) 역시 중공 형태이다.

영구 자석(18)은 예를 들면 네오디뮴 합금(Neodymium alloy)을 포함할 수 있고, 영전자석(20)은 예를 들면 알니코 합금(Alnico Alloy)을 포함할 수 있다. 도 1a에서, 영구 자석(18)과 영전자석(20)은 베이스 섹션(14) 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 반대 극성을 갖는다.

극편(16)은 예를 들면 Hiperco® 합금과 같은 릴레이 강(relay steel)으로 만들어질 수 있다. 적어도 우측 극편(16)은 공극을 최소화하기 위해 매끄러운 외부 표면을 가질 수 있다.

코일(22)은 영구 자석(18) 및 영전자석(20) 주위에 감겨 있다. 코일(22)의 권선 수는 변경될 수 있다. 코일(22)은 구리 배선을 포함할 수 있다.

액추에이터(10)는 전력 제어기(24)를 더 포함한다. 전력 제어기(24)는 이 예에서 배터리(26)에 의해 전력을 공급받는다. 전력 제어기(24)는 자기장을 생성하기 위해 코일(22)에 전류 펄스를 인가하도록 구성된다. 전력 제어기(24)는 스위치, 펄스 제어 트랜지스터(pulse control transistor) 및 펄스 제어 트랜지스터를 보호하기 위한 플라이백 다이오드(flyback diode)를 포함할 수 있다. 배터리(26)는 고전력 전압(예를 들어, 최대 60V 및 최대 20A)을 공급할 수 있다. 대안적으로, 전력 제어기(24)는 영전자석(20)에 대한 특정 펄스에 최적화된 충전 커패시터(charged capacitor)에 연결될 수 있다.

액추에이터(10)는 가동 부재(28)를 더 포함한다. 이 예의 가동 부재(28)는 이동 축(30)을 따라 선형적으로 이동하도록 배치된다. 도 1a에서, 가동 부재(28)는 제1 방향(32)으로 이동 축(30)을 따라 도시된 제1 위치(12)까지 이동하였다.

이 예에서, 극편들(16), 영구 자석(18), 영전자석(20), 따라서 전체 베이스 섹션(14)은 원통형이다. 가동 부재(28)는 원통형 베이스 섹션(14) 내에서 안내된다.

가동 부재(28)는 세장형 부분(elongated portion) 및 헤드 부분(34)을 포함한다. 헤드 부분(34)은 자기장에 강하게 반응하는 재료로 되어 있는 자기 타겟 섹션(magnetic target section; 36)을 포함한다. 가동 부재(28)는 여기서 세장형 부분 상에 칼라(collar)로 구현되는 제1 기계적 정지부(first mechanical stop; 38) 및 여기서 헤드 부분(34) 상의 경사면으로 구성되는 제2 기계적 정지부(second mechanical stop; 40)를 더 포함한다.

액추에이터(10)는 리셋 요소(42)를 더 포함한다. 이 예에서, 리셋 요소(42)는 베이스 섹션(14)과 가동 부재(28) 사이에 연결되고 가동 부재(28)를 둘러싸는 스프링 형태의 탄성 요소로 구성된다. 리셋 요소(42)는 제1 기계적 정지부(38)가 베이스 섹션(14), 보다 구체적으로는 베이스 섹션(14)의 좌측 극편(16)과 맞물리도록 가동 부재(28)를 제1 방향(32)으로 민다.

충분한 지속 시간(duration) 및 레벨(level)의 전류 펄스를 코일(22)에 인가함으로써, 영전자석(20)의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하지만 높은 보자력(coercivity)을 갖는 영구 자석(18)의 극성을 전환하지는 않는 자기장이 생성된다. 영전자석(20)이 플립(flip)되는/극성을 전환하는 그리고 영구 자석(18)이 플립되는 자기장의 임계치는 각각의 재료의 보자력에 달려 있다.

인가된 전류 펄스는 예를 들면 30μs 내지 750μs, 예컨대 50μs 내지 450μs, 예컨대 75μs 내지 300μs, 예컨대 100μs 내지 200μs, 예컨대 150μs의 지속 시간을 가질 수 있다. 몇몇 전류 펄스는 예를 들면 10ms의 시간 간격을 가질 수 있다. 전력 공급 전압은 예를 들면 10V 내지 40V, 예컨대 20V 내지 30V일 수 있다.

도 1b는 도 1a의 액추에이터(10)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 영전자석(20)이 도 1a의 제1 극성에서 도 1b의 제2 극성으로 플립되었을 때, 영구 자석(18)과 영전자석(20)은 연합하여 베이스 섹션(14)의 외부에 자기장을 생성한다. 이 자기장은 자기 타겟 섹션(36)에 작용하고, 이동 축(30)을 따라 선형적으로 제2 방향(44)으로 가동 부재(28)를 제2 위치(46)까지 당긴다. 가동 부재(28)는 영전자석(20) 내에서 이동한다. 이와 동시에 리셋 요소(42)는 제2 기계적 정지부(40)가 베이스 섹션(14)의 우측 극편(16)과 접촉할 때까지 추가로 압축된다. 가동 부재(28)는 영전자석(20)의 극성이 다시 전환될 때까지 영구 자석(18)과 영전자석(20)의 연합에 의해 생성된 자기력으로 인해 제2 위치(46)에 유지된다. 우측 극편(16)의 우측 표면은 또한 제2 기계적 정지부(40)와 베이스 섹션(14) 사이에 긴밀한 정합(tight mating)이 제공되도록 경사져 있다.

영전자석(20)의 극성을 플립할 때 전력이 단시간 동안만 공급되므로, 안전성 및 신뢰성을 확보하면서 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 영전자석(20)의 극성을 플립할 때만 전력이 공급되므로, 온도 상승이 없다. 이는 액추에이터(10)로부터 열이 발생하는 것을 방지한다.

충분한 지속 시간 및 레벨의 전류 펄스를 코일(22)에 역방향으로 인가함으로써, 영전자석(20)의 극성이 제2 극성에서 제1 극성으로 전환될 수 있다. 그 결과, 베이스 섹션(14) 외부의 자기장은 다시 실질적으로 중성이며, 리셋 요소(42)는 제1 기계적 정지부(38)가 베이스 섹션(14)과 접촉하는 도 1a의 제1 위치(12)까지 제1 방향(32)으로 가동 부재(28)를 다시 민다.

도 2a는 추가의 액추에이터(10)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 1a 및 1b와 관련하여 주요 차이점이 기술된다. 도 2a에서, 액추에이터(10)는 제1 위치(12)에 있다.

도 2a의 액추에이터(10)는 제1 베이스 섹션(14a) 및 제2 베이스 섹션(14b)을 포함한다. 제1 베이스 섹션(14a)과 제2 베이스 섹션(14b)은 서로에 대해 고정되어있다. 도 2a의 예에서, 제1 베이스 섹션(14a) 및 제2 베이스 섹션(14b)은 연결 부재(48)에 의해 연결된다.

제1 베이스 섹션(14a)은 2개의 제1 극편(16a), 제1 영구 자석(18a) 및 제1 영전자석(20a)을 포함하고, 제2 베이스 섹션(14b)은 2개의 제2 극편(16b), 제2 영구 자석(18b) 및 제2 영전자석(20b)을 포함한다. 제1 영구 자석(18a) 및 제1 영전자석(20a)은 2개의 제1 극편들(16a) 사이에 배치되고, 제2 영구 자석(18b) 및 제2 영전자석(20b)은 2개의 제2 극편들(16b) 사이에 배치된다. 이 예에서, 각각의 제1 베이스 섹션(14a)과 제2 베이스 섹션(14b)은 원통형이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 영전자석(20a, 20b)은 중공 형태이다. 또한, 각각의 영구 자석(18a, 18b)은 중공 형태이다.

도 2a의 가동 부재(28)는 2개의 세장형 부분 및 이들 사이에 있는 헤드 부분(34)을 포함한다. 도 1a 및 1b와 유사하게, 헤드 부분(34)은 자기 타겟 섹션(36)을 포함한다.

도 2a의 가동 부재(28)는 제1 기계적 정지부(40a)와 제2 기계적 정지부(40b)를 포함한다. 이 예에서, 각각의 제1 기계적 정지부(40a)와 제2 기계적 정지부(40b)는 헤드 부분(34) 상의 경사면으로 구성된다.

제1 코일(22a)은 제1 영구 자석(18a)과 제1 영전자석(20a) 주위에 감겨 있고, 제2 코일(22b)은 제2 영구 자석(18b)과 제2 영전자석(20b) 주위에 감겨 있다. 도 2a의 예에서의 액추에이터(10)는 제1 코일(22a)에 전류 펄스를 인가하도록 구성된 제1 전력 제어기(24a) 및 제2 코일(22b)에 전류 펄스를 인가하도록 구성된 제2 전력 제어기(24b)를 포함한다. 제1 전력 제어기(24a)와 제2 전력 제어기(24b)는 공용 배터리(26)에 의해 전력을 공급 받는다.

도 2a의 액추에이터(10)는 제1 리셋 요소(42a)와 제2 리셋 요소(42b)를 포함한다. 이 예에서, 각각의 제1 리셋 요소(42a)와 제2 리셋 요소(42b)는 스프링 형태의 탄성 요소로 구성된다. 제1 리셋 요소(42a)는 제1 베이스 섹션(14a)과 가동 부재(28) 사이에 연결되고, 제2 리셋 요소(42b)는 제2 베이스 섹션(14b)과 가동 부재(28) 사이에 연결된다. 제1 리셋 요소(42a)는 제2 기계적 정지부(40b)가 제2 베이스 섹션(14b)과 맞물리도록, 보다 구체적으로 제2 베이스 섹션(14b)의 좌측 제2 극편(16b)과 맞물리도록 가동 부재(28)를 제1 방향(32)으로 민다.

도 2a의 제1 위치(12)에서, 제1 영구 자석(18a)과 제1 영전자석(20a)은 제1베이스 섹션(14a) 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 반대 극성을 갖는다. 이와 동시에, 제2 영구 자석(18b)과 제2 영전자석(20b)은 동일한 방향의 극성을 가져 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장을 생성하도록 연합한다. 이 자기장은 가동 부재(28)를 도 2a에 도시된 제1 위치(12)에 유지시킨다.

도 2a의 제1 위치(12)로부터 가동 부재(28)를 이동시키기 위해, 충분한 지속 시간 및 레벨의 전류 펄스가 제1 코일(22a)에 인가되어 제1 영전자석(20a)의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하지만 높은 보자력을 갖는 영구 자석(18a)의 극성을 전환하지는 않는 자기장이 생성된다. 이와 동시에, 충분한 지속 시간 및 레벨의 전류 펄스가 제2 코일(22b)에 인가되어 제2 영전자석(20b)의 극성을 제2 극성에서 제1 극성으로 전환하지만 높은 보자력을 갖는 제2 영구 자석(18b)의 극성을 전환하지 않는 자기장이 생성된다.

도 2b는 도 2a의 액추에이터(10)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 영전자석(20a)이 도 2a의 제 1 극성에서 도 2b의 제2 극성으로 플립될 때, 제1 영구 자석(18a)과 제1 영전자석(20a)은 연합하여 제1 베이스 섹션(14a) 외부에 자기장을 생성한다.

이와 동시에, 제2 영전자석(20b)이 도 2a의 제2 극성에서 도 2b의 제1 극성으로 플립될 때, 제2 영전자석(20b)과 제2 영구 자석(18b)은 제2 베이스 섹션(14b) 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 반대 방향의 극성을 갖는다. 제1 영구 자석(18a)과 제1 영전자석(20a)에 의해 생성된 자기장은 연합하여 자기 타겟 섹션(36)에 작용하고, 가동 부재(28)를 이동 축(30)을 따라 선형적으로 제2 방향(44)으로 제2 위치(46)까지 당긴다. 가동 부재(28)는 영전자석(20a, 20b) 내에서 이동한다. 동시에, 제1 리셋 요소(42a)는 추가로 압축되고, 제2 리셋 요소(42b)는 제2 기계적 정지부(40b)가 제1 베이스 섹션(14a)의 우측 제1 극편(16a)과 접촉할 때까지 약간 압축 해제된다.

도 3a는 액추에이터(10)를 포함하는 잠금 장치(50)의 일례의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 3a에서, 액추에이터(10)는 도 1a 및 1b에 도시된 유형이지만 도 2a 및 2b의 변형 예, 또는 본 발명에 따른 다른 변형 예들이 대안적으로 채용 될 수 있다.

도 3a의 잠금 장치(50)는 잠금 실린더(52)로 구성된다. 잠금 실린더(52)는 고정 구조체(54), 고정 구조체(54)에 회전 가능하게 수용되는 실린더 코어(56) 및 실린더 코어(56)에 연결된 노브(58)를 포함한다. 이 예에서, 고정 구조체(54)는 실린더 하우징(60) 및 테일피스(tailpiece; 62)를 포함한다. 반경방향 고정 홀(64)이 실린더 하우징(60)에 구비되고, 반경방향 실린더 홀(66)이 실린더 코어(56)에 구비된다.

실린더 코어(56)는 실린더 코어(56) 상의 원주방향 홈과 맞물리는 실린더 잠금 핀(68)에 의해 축방향으로 고정된다. 테일피스(62)는 테일피스(62) 상의 원주방향 홈과 맞물리는 테일피스 잠금 핀(70)에 의해 축방향으로 고정된다.

액추에이터(10)의 베이스 섹션(14)과 가동 부재(28)는 실린더 코어(56) 내에 배치되고, 전력 제어기(24)와 배터리(26)는 노브(58) 내에 배치된다. 도 3a에서, 가동 부재(28)는 액추에이터(10)가 분리 위치를 취하도록 제1 위치(12)에 있다. 도 3a의 분리 위치에서, 가동 부재(28)가 반경방향 고정 홀(64) 내로 돌출되지 않기 때문에 실린더 코어(56)는 고정 구조체(54)에 대해 회전이 가능하다.

도 3b는 도 3a의 잠금 장치(50)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 도 3b에서, 액추에이터(10)가 상호 연결 위치를 취하도록 가동 부재(28)는 제1 위치(12)에서 제2 위치(46)로 이동하였다. 도 3b의 상호 연결 위치에서, 가동 부재(28)는 실린더 코어(56) 및 고정 구조체(54) 둘 다와 맞물린다. 가동 부재(28)가 반경방향 실린더 홀(66)을 통해 반경방향 고정 홀(64) 내로 돌출하기 때문에 실린더 코어(56)는 고정 구조체(54)에 대해 회전하는 것이 방지된다.

도 4는 본 발명에 따른 액추에이터(10)를 포함하는 추가의 잠금 장치(50)의 분해 사시도를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 잠금 장치(50)는 잠금 케이스(72)로 구성된다.

도 4의 예의 잠금 케이스(72)는 포렌드(forend; 74), 래치 볼트(latch bolt; 76), 허브(hub; 78), 레버 핸들 팔로워 유닛(lever handle follower unit; 80), 커플링 장치(coupling device; 82) 및 커버 플레이트(cover plate; 84)를 포함한다. 허브(78)는 허브 축을 가지며 적어도 하나의 레버 핸들 핀을 수용하도록 구성된다. 허브(78)는 허브 축을 중심으로 회전 가능하고 제1 레버 핸들 핀을 수용하도록 구성되는 외측 허브 부분과, 허브 축을 중심으로 회전 가능하고 외측 및 내측 단부 위치 사이에서의 볼트의 이동을 위해 잠금 장치(50)의 볼트에 결합되는 중간 허브 부분을 포함한다. 커플링 장치(82)는 액추에이터(10)의 제어 하에 이동 가능하다. 액추에이터(10)를 제1 위치(12)로 이동시킴으로써, 커플링 장치(82)는 중간 허브 부분이 외측 허브 부분과 함께 회전하는 결합 위치(coupling position)로 이동한다. 액추에이터(10)를 제2 위치(46)로 이동시킴으로써, 커플링 장치(82)는 외측 허브 부분이 중간 허브 부분에 대해 자유롭게 회전하는 결합 해제 위치(relese position)로 이동한다.

도 5는 도 1a와 1b에 따른 액추에이터(미도시)를 포함하는 도어, 창 등을 작동시키기 위한 핸들 장치(86)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 이 예의 핸들 장치(86)는 핸들 그립(handle grip; 88), 핸들 넥(handle neck; 90), 핸들 이스커천(handle escutcheon) 또는 핸들 플레이트(92), 그리고 핸들 회전축(96)을 중심으로 회전 가능한 사각형 생크(square shank) 형태의 스위블 핀(swivel pin) 또는 핸들 스핀들(handle spindle; 94)을 포함한다.

도 6a는 도 5의 핸들 장치(86)의 측단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 6a에 도시된 바와 같이,이 예의 핸들 장치(86)는 핸들 스핀들(94)에 견고하게 연결된 원통형 단부 섹션(98)을 더 포함한다. 원통형 단부 섹션(98)은 보스(boss; 100)에 회전 가능하게 수용되며, 결과적으로 보스는 핸들 넥(90)에 수용된다.

이 예의 핸들 장치(86)는 여기서 볼(ball)로서 구현되는 작동 부재(102)와 체결 부재(104)를 더 포함한다. 작동 부재(102)는 원통형 단부 섹션(98) 내에서 핸들 회전축(96)을 따라 이동 가능하다. 체결 부재(104)는 원통형 단부 섹션(98)의 반경방향 홀(106)에서 이동 가능하다. 작동 부재(102)는 웨이스트 섹션(waist section; 108)을 포함한다. 작동 부재(102), 체결 부재(104), 원통형 단부 섹션(98) 및 보스(100)는 커플링 장치(110)를 형성한다.

도 6a에, 제1 위치(12)에 있는 액추에이터(10)가 도시되어 있다. 제1 위치(12)에서, 작동 부재(102)의 웨이스트 섹션(108)이 원통형 단부 섹션(98)의 반경방향 홀(106)과 정렬되지 않은 위치로 작동 부재(102)가 당겨지도록, 액추에이터(10)는 제1 위치(12)를 취하고 있다. 작동 부재(102)의 이러한 이동으로 인해, 체결 부재(104)가 원통형 단부 섹션(98)으로부터 반경방향 외측을 향하여 보스(100) 안으로 돌출되는 위치로, 체결 부재(104)는 웨이스트 섹션(108)으로부터 밀려 난다. 이에 따라 원통형 단부 섹션(98)과 보스(100)는 체결 부재(104)에 의해 동시에 맞물린다. 이러한 방식으로, 핸들 그립(88)은 핸들 스핀들(94)에 결합되고, 따라서 텀블러(tumbler), 양꽂이쇠(espagnolette bolt) 또는 핸들 스핀들(94)이 결합되는 일부 다른 부재나 장치를 작동시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 액추에이터(10)가 제1 위치(12)를 취할 때, 커플링 장치(110)는 제1 요소(보스(100)) 및 제2 요소(원통형 단부 섹션(98))가 맞물리는 체결 위치(engaging position)를 취한다.

도 6b는 도 5 및 6a의 핸들 장치(86)의 측단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 6b에서, 가동 부재(28)는 작동 부재(102)의 웨이스트 섹션(108)이 원통형 단부 섹션(98)의 반경방향 홀(106)과 정렬되는 위치로 작동 부재(102)를 가압하였다. 결과적으로, 체결 부재(104)가 원통형 단부 섹션(98)으로부터 돌출되지 않도록 체결 부재(104)는 작동 부재(102)의 웨이스트 섹션(108) 내로 가압된다.

핸들 그립(88)(도 5 참조)이 회전하면, 핸들 넥(90)과 보스(100) 역시 회전한다. 그러나, 회전 운동은 핸들 스핀들(94), 작동 부재(102) 및 체결 부재(104)로 전달되지 않는다. 따라서 핸들 그립(88)은 핸들 그립(88)이 핸들 스핀들(94)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 핸들 스핀들(94)로부터 맞물림 해제되고, 이에 따라 소위 자유 회전 기능(free-swiveling function)인 핸들 장치(86)의 체결 해제 상태가 가능해진다. 그러므로, 이 위치에서, 핸들 그립(88)에 의해 텀블러, 양꽂이쇠(espagnolette bolt) 또는 핸들 스핀들(94)이 결합될 수 있는 임의의 다른 장치를 작동시키는 것은 불가능하다. 따라서, 액추에이터(10)가 제2 위치(46)를 취할 때, 커플링 장치(110)는 제1 요소(보스(100)) 및 제2 요소(원통형 단부 섹션(98))가 분리되는 체결 해제 위치를 취한다.

본 발명은 예시적인 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 전술한 것에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 예를 들어, 부품의 치수는 필요에 따라 변할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한될 수 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

1. - 적어도 하나의 베이스 섹션(14, 14a, 14b);
   - 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 배치된 적어도 하나의 영구 자석(18, 18a, 18b);
   - 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 배치된 적어도 하나의 영전자석(20, 20a, 20b);
   - 상기 영전자석(20, 20a, 20b) 주위에 위치한 코일(22, 22a, 22b);
   - 상기 영전자석(20, 20a, 20b)의 극성을 변화시키기 위해 상기 코일(22. 22a, 22b)에 전류 펄스를 인가하여 자기장을 생성하도록 구성된 전력 제어기(24, 24a, 24b); 및
   - 적어도 하나의 자기 타겟 섹션(36)을 구비한 가동 부재(28)를 포함하고,
   적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b)은 자기장에 영향을 받을 때 제1 극성에서 제2 극성 사이에서 극성이 전환되도록 구성되고, 그리고 자기장이 제거될 때 극성을 유지하도록 구성되고,
   상기 가동 부재(28)는 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제1 극성을 가질 때 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대하여 제1 위치(12)로 이동하도록 배치되고, 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석(18, 18a, 18b)과 상기 영전자석(20, 20a, 20b)의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장으로 인해 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대해 제2 위치(46)로 이동하도록 배치되고,
   적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b)은 각각 중공 형태이며, 상기 가동 부재(28)는 각각의 적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b) 내에서 이동하도록 배치되는, 액추에이터(10).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제1 극성을 가질 때 상기 가동 부재(28)를 제1 위치(12)로 이동시키도록 구성된 적어도 하나의 리셋 요소(42, 42a, 42b)를 더 포함하는, 액추에이터(10).
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 리셋 요소(42, 42a, 42b)는 탄성 요소로 구성되고,
   상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석(18, 18a, 18b)과 상기 영전자석(20, 20a, 20b)의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장이 상기 가동 부재(28)를 제2 위치(46)로 이동시켜 상기 탄성 요소를 변형시키도록 구성되는, 액추에이터(10).
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 적어도 하나의 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)은 제1 베이스 섹션(14a) 및 제2 베이스 섹션(14b)으로 구성되고;
   - 적어도 하나의 상기 영구 자석(18, 18a, 18b)은 제1 영구 자석(18a) 및 제2 영구 자석(18b)으로 구성되고;
   - 적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b)은 상기 제1 베이스 섹션(14a)에 배치된 제1 영전자석(20a) 및 상기 제2 베이스 섹션(14b)에 배치된 제2 영전자석(20b)으로 구성되고;
   - 상기 가동 부재(28)는 상기 제1 영전자석(20a)이 제1 극성을 가질 때 상기 제1 베이스 섹션(14a) 및 상기 제2 베이스 섹션(14b)에 대하여 제1 위치(12)로 이동하도록 배치되고, 상기 제1 영전자석(20a)이 제2 극성을 가질 때 상기 제1 영구 자석(18a)과 상기 제1 영전자석(20a)의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장으로 인해 상기 제1 베이스 섹션(14a) 및 상기 제2 베이스 섹션(14b)에 대해 제2 위치(46)로 이동하도록 배치되는, 액추에이터(10).
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가동 부재(28)는 상기 제2 영구 자석(18b) 및 상기 제2 영전자석(20b)의 연합에 의해 생성되고 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장으로 인해 상기 제1 베이스 섹션(14a) 및 상기 제2 베이스 섹션(14b)에 대하여 제1 위치(12)로 이동하도록 배치되는, 액추에이터(10).
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대한 상기 가동 부재의 제1 위치(12)를 규정하는 제1 기계적 정지부(38, 40b)를 더 포함하는, 액추에이터(10).
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대한 상기 가동 부재(28)의 제2 위치(46)를 규정하는 제2 기계적 정지부(40, 40a)를 더 포함하는, 액추에이터(10).
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가동 부재(28)는 제1 위치(12) 및 제2 위치(46) 사이에서 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대하여 실질적으로 선형적으로 이동하도록 배치되는, 액추에이터(10).
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b) 외부의 자기장은 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제1 극성을 가질 때 실질적으로 중성인, 액추에이터(10).
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 제2 극성을 가질 때 상기 영구 자석(18, 18a, 18b) 및 상기 영전자석(20, 20a, 20b)은 같은 방향의 극성을 갖는, 액추에이터(10).
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액추에이터(10)를 포함하는 잠금 장치(50).
    
12. 제11항에 있어서,
    고정 구조체(54) 및 상기 고정 구조체(54)에 회전 가능하게 수용되는 실린더 코어(56)를 포함하는 잠금 실린더(52)로 구성되고,
    상기 가동 부재(28)의 제1 위치(12)는 상기 실린더 코어(56)가 상기 고정 구조체(54)에 대하여 회전이 가능한 분리 위치를 구성하고, 상기 가동 부재(28)의 제2 위치(46)는 상기 실린더 코어(56)가 상기 고정 구조체(54)에 대하여 회전이 방지되도록 상기 가동 부재(28)가 상기 실린더 코어(56) 및 상기 고정 구조체(54) 둘 다와 맞물리는 상호 연결 위치를 구성하는, 잠금 장치(50).
    
13. 제11항에 있어서,
    허브(78)를 구비한 팔로워 유닛(80) 및 커플링 장치(82)를 포함하는 잠금 케이스(72)로 구성되고,
    상기 커플링 장치(82)는 상기 액추에이터(10)의 제어 하에 상기 허브(78)의 두 부분이 맞물리는 체결 위치 및 상기 허브(78)의 두 부분이 맞물림 해제되는 체결 해제 위치 사이에서 이동 가능한, 잠금 장치(50).
    
14. 도어, 창 등을 작동시키는 핸들 장치(86)로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액추에이터(10), 축을 중심으로 회전 가능한 제1 요소, 축을 중심으로 회전 가능한 제2 요소, 상기 액추에이터(10)의 제어 하에 상기 제1 요소와 상기 제2 요소가 맞물리는 체결 위치 및 상기 제1 요소와 상기 제2 요소가 맞물림 해제되는 체결 해제 위치 사이에서 이동 가능한 커플링 장치(110)를 포함하는, 핸들 장치(86).
    
15. 적어도 하나의 베이스 섹션(14, 14a, 14b), 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 배치된 적어도 하나의 영구 자석(18, 18a, 18b), 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 배치된 적어도 하나의 영전자석(20, 20a, 20b) 및 적어도 하나의 자기 타겟 섹션(36)을 구비한 가동 부재(28)를 포함하는 액추에이터(10)를 작동시키는 방법으로서,
    각각의 적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b)은 중공 형태이고, 상기 가동 부재(28)는 각각의 적어도 하나의 상기 영전자석(20, 20a, 20b) 내에서 이동하도록 배치되고,
    - 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b) 외부의 자기장이 실질적으로 중성이 되도록 상기 영전자석(20, 20a, 20b)에 제1 극성을 제공하는 단계;
    - 상기 영구 자석(18, 18a, 18b) 및 상기 영전자석(20, 20a, 20b)이 연합하여 상기 자기 타겟 섹션(36)에 작용하는 자기장을 생성함으로써, 상기 가동 부재(28)가 상기 영전자석((20, 20a, 20b)) 내에서 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대한 제1 위치(12)로부터 상기 베이스 섹션(14, 14a, 14b)에 대한 제2 위치(46)로 이동하도록 상기 영전자석(20, 20a, 20b)의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 전환하는 단계를 포함하는 방법.

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