KR910000597Y1 - 전자 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[고안의 명칭]

전자 액츄에이터

[도면의 간단한 설명]

제1a도는 본 고안의 제1실시예의 기계적 안정상태의 설명도.

제1b도는 본 고안의 제1실시예의 제2의 기계저 안정상태의 설명도.

제2도는 본 고안의 제2실시예의 설명도.

제3a도는 본 고안의 제3실시예의 제1의 기계적 안정상태의 설명도.

제3b도는 본 고안의 제3실시예의 제2의 기계적 안정상태의 설명도.

제4도는 본 고안의 원리 모식도.

제5도는 종래의 전자 액츄에이터의 원리 모식도.

제6도 및 제7는 제4도의 본 고안의 특성도.

제8a도는 종래의 전자 액츄에이터의 제1의 기계적 안정상태의 설명도.

제8b도는 종래의 전자 액츄에이터의 제2의 기계적 안정상태의 설명도.

제9a도는 종래의 기타의 전자 액츄에이터의 제1의 기계적 안정상태의 설명도.

제9b도는 종래의 기타의 전자 액츄에이터의 제2의 기계적 안정상태의 설명도이다.

[실용신안의 상세한 설명]

[기술분야]

본 고안은, 전자 계전기, 전자개폐기, 전자밸브, 전자자물쇠기구, 전자 브레이크 전자클러치, 전자진동기 등의 기계력을 전기적으로 제어하는 전자 액츄에이터에 관한 것이다.

[배정기술]

종래에, 산업, 민생의 각분야에 광범위하게 활용되고 있는 전자 액츄에이터는, 전자석의 흡인력과 스프링의 장력을 조합시킨 것이 일반적으로서, 일부에 전자석과 스프링 및 유지용 영구자석을 조합시킨 자기유지(LATCHING) 특성의 것이 있다.

제8a,b도는, 종래에, 가장 일반적으로 알려져 있는 부란자형 전자 액츄에이터의 동작원리를 설명하기 위한 구조 모식도로서써, 고정철심(1)에 감은 전기권신(4)으로서 이루어지는 고정자와, 고정철심(1)에 대하여 접촉과 이탈이 자재로 변이 가능하게한 기둥형상의 가동철심(2)과 전기권선(4)에 통전을 하지 않을 때에 고정철심(1)과 가동철심(2)과의 사이에, 간극(1a)을 유지시키는 기계력을 작용시키기 위한 스프링(3)으로 구성 되어진다.

제8a도는, 전기권선(4)에 통전을 하지 않을때의 상태를 나타내고 있고, 기둥형상의 가동철심(2)은 고정철심(1)에 대하여, 스프링(3)이 화살표(3a) 방향으로 작용하는 장력에 의하여, 간극(1a)을 유지하는 기계적 안정상태에 있다.

상기 상태에 있어서, 전기권선(4)에, 제8b도에 도시한 통전을 실시하면, 자속(27)이 유기되어서 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 장력에 이기는 자기 흡인력이 발생하여, 고정철심(1)에 대하여 기둥형상의 가동철심(2)은, 화살표(3a) 방향과 반대방향으로 이동 흡착하여, 도시되어져 있지 아니한 전기접점, 밸브봉 등에 기계적 조작력을 작용시킨다.

상기의 조작력은, 전기권선(4)에의 통전중에는 당연히 그 작용을 지속하고, 통전정지에 의해 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로의 장력으로, 제8a도에 도시한 기계적 안정상태로 복귀한다.

다음에, 제9a,b도는, 유지용 영구자석을 부가한 자기유지 특성을 갖는 종래의 기타의 전자 액츄에이터의 동작원리를 설명하기 위한 구조 모식도로써, 제8a,b도의 부란자형 전자 액츄에이터의 고정철심(1)과 기둥형상의 가동철심(2)과 간극(1a)으로 형성되어 지는 자기회로에, 영구자석(5)의 기자력을 직렬로 삽입하도록 구성되어 진다.

제9a도에 있어서, 전기권선(4)에 통전이 없는 경우에는, 영구자석(5)의 기자력에 의한 자석(26)의 작용과, 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 장력은 평형이 되고, 고정철심(1)과 가동철심(2)은 간극(1a)에 의하여 격리된 ″제1의 기계적 안정상태″를 유지한다.

다음에, 전기권선(4)에 제9a도에 도시한 극성의 펄스상 통전을 실시하고 자속(27)을 유기시키면, 자속(26)과의 중첩에 의하여 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 장력에 이기는 자기 흡인력이 발생하여, 가동철심(2)은 고정철심(1)에 흡착되고, 제9b도에 도시한 ″제2의 기계적 안정상태″로 변이하고, 도시되어져 있지 아니한 전기접점, 밸브봉 등에 기계적 조작력을 작용시킨다.

또한, 제9b도에 도시한 제2의 기계적 안정상태에서, 전기권선(4)에 제9b도에 도시한 펄스상 통전을 실시하면, 자속(26)을 상쇄하는 자속(27)을 유기하여 자기 흡인력을 없이하고, 가동철심(2)은 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 장력으로 제9b도에 도시한 제1의 기계적 안정상태로 복귀하고, 그 상태를 유지한다.

그러나, 상술한 종래의 제8a,b도의 부란자형 액츄에이터에는, 다음과 같은 문제점이 있었다.

(a) 소요 흡인력, 소요 스트로크에 필요한 암페어터언이 크다.

(b) 조작력을 작용시키는 동안, 통전을 지속시킬 필요 때문에 전력 소비가 많다.

(c) 전력 소비에 수반되는 전기권선의 온도 상승의 제약 때문에, 전자 액츄에이터의 형상이 대형화된다.

또한, 상술한 제9a,b도의 래칭 특성을 갖는 종래의 기타의 전자 액츄에이터는, 순간적인 펄스상 통전으로 기계적인 쌍 안정상태의 상호간의 변이 조작을 가능하게 하고, 미소한 전력 소비로 제어 가능한 장점을 갖는 반면, 전기권선(4)으로 여자하는 자기회로에 커다란 릴럭턴스를 갖는 영구자석(5)을 직렬로 삽입하고, 있는 구조이므로, 상술한 제8a,b도의 부란자형 전자 액츄에이터에 비하여, 수배 이상의 여자 암페어터언을 필요로 하기 때문에, 여자전원 용량의 증대, 혹은 전기권선의 대형화를 피할 수 없고, 또한 투입, 개방의 소요 암페어터언에 값에 커다란 차이가 있다고 하는 문제점이 있었다.

[고안의 개시]

본 고안은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 미소전원 용량으로 제어 가능한 고감도이고, 전력을 절약하는 소형이고, 단순하고 튼튼한 전자 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기에서, 본 고안의 전제지식을, 제4도 및 제5도를 참조하여 설명한다.

제4도는, 본 고안의 동작원리 모식도이고, 제5도는, 종래의 부란자형 전자 액츄에이터의 동작원리 모식도이다.

그리고, 제8도와 제9도에서와 같은 기호는 같은 것을 표시한다.

첫째로, 제4도의 본 고안을 구성하는 영구자석(5)에 의한 자 속의 자극편(16)에 있어서의 좌우 방향 에의 분류(分流)를 각각 (øb), (øa), 전기권선(4)의 통전에 의해 유기되어지는 자속을 (øi)라 한다.

다음으로, 제5도의 종래의 부란자형 전자 액츄에이터를 구성하는 전기권선(4)의 통전에 의해 유기 되어지는 자속을 (øio)fk 하고, 또한, 스프링(3)의 화살표(3a) 방향의 장력을(Fs), 비례정수(K)는 양자 동일하다고 가정하고, 또한 누설 자속을 무시하면, 본 고안 및 종래의 전자 액츄에이터의 통전시의 흡인력(Fa), (Fb)은 각각 다음식으로 나타내어 진다.

여기에서 식의 단순화를 위하여 Fs를 무시하고,

라고 가정하고, 그 조건을 (1), (2)식에 대입하고 (Fa)와 (Fb)와의 비를 구하여 보면,

이 구하여 진다.

이로인해, 제6도에 나타낸 바와같이 (α)의 수치에 대응하여, 본 고안은 종래장치에 비교하여 동일 여자 암페어터언으로 용이하게 수배의 흡인력을 발생시킬 수 있다는 것이 명백해진다.

다음으로, (1), (2), (3)식에 있어서,

이라하면,

의 관계식이 구하여지고, 제7도에 표시한 바와같이 (α)의 수치의 변화에 대응하여, 본 고안은 종래장치에 비교하여 수분의 1의 암페어터언으로 용이하게 동일한 흡인력을 발생할 수 있다는 것이 명백해 진다.

다만, 이상의 계산에서는, 본 고안에 있어서의 분류자로(17)의 자기 저항의 자속(øi)에 대한 기자력 증가를 고려하지 않고 있으나, 실용상 그 영향은 최소한 그칠수 있다.

본 고안은, 상술한 전제지식을 기초로하여 성립하는 것으로서 고정철심(1)을 포함하는 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 용기와, 이 개구부를 통하여 왕복운동을 하도록 형성된 하나 이상의 가동철심(2)과, 통전하였을 때 이 가동철심(2)에 제1의 기자력을 작용시키도록 이 용기내에 형성한 전기권선(4)과, 이 가동철심(2)에 제2의 기자력을 이 제1의 기자력과 병렬로 작용시키도록 이 용기내에 형성한 영구자석(5)과로 이루어지는 전자 액츄에이터에 있어서, 이 영구자석(5)의 제1의 자극면에, 제1의 자극면이 접착함과 함께, 이 영구자석(5)에 의한 자속을 이 영구자석(5)의 자속과 수직인 2 방향으로 분류시키는 자극면(16)을 형성하고, 이 가동철심(2)의 내측단면(2a)이 이 자극면(16)의 제3의 자극면(16a)과 접촉 및 이탈이 자유롭도록 변이가능하고, 이 자극면(16)의 제3의 자극면(16b)과 이 고정철심(1)의 제2의 자극면(1k)과의 사이에 소요 자기저항을 가지는 분류자로 (17)를 배설하고, 이 가동철심(2)에 작용하는 이 제2의 기자력의 분류자속과 이 제1의 기자력의 자속과의 비 α를 소정값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 액츄에이터이며, 가동철심(2)은, 자극편(16)의 한쌍의 제2의 자극면(16a)에 대하여 양 대측단면(2a)이 접촉 및 이탈이 자유롭게 변이하도록 배열설치되고, 상호간에 비자성체 연결봉(8)으로 연결된 한쌍의 가동철심(2)으로 이루어지며, 이 한쌍의 가동철심(2)의 바깥단면(2h)에 소요 자기저항을 가지는 한쌍의 분류자로(17)를 배열 설치한 전자 액츄에이터이다.

본 고안은, 이상 설명한 바와같이 구성 되어지기 때문에, 종래 장치에 비교하여 다음과 같은 우수한 효과를 나타낸다.

(1) 동일한 전기권선의 암페어터언으로, 수배의 흡인력을 발생시킬 수 있다.

(2) 수분의 1의 전기권선의 암페어터언으로, 동일한 흡인력을 발생시킬 수 있다.

(3) 동일한 구조로 단안정, 쌍안정 기능을 발휘할 수 있다.

(4) 상기 특성으로 부터 다음과 같은 구체적인 특징이 있다.

(a) 조작전원 용량이 작아도 좋다.

(b) 고감도, 전력 절약형이다.

(c) 소형, 경량이다.

(d) 구조가 단순하여 내수, 내압, 방진 등의 구조가 용이하다.

[고안을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 고안을 도면을 참조하여, 그 실시예에 따라 설명한다.

다음에, 본 고안의 제1실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제1a,b도는, 본 고안의 제1실시예의 설명도로써, 영구자석(5)의 (N) 극성의 제1의 자극면이 자기편(16)의 제1의 자극면에 접착한다.

다음에, 자극편(16)의 제2의 자극면(16a)에 대하여 단면(2a)이 접촉과 이탈이 자재로 변위하도록 가동철심(2)이 배설되어 진다.

또한, 고정철심(1)은, 가동철심(2)의 단면(2a)에 직교하는 측면(2b)에 대하여 미소간극(1n)을 통하여 대면하는 제1의 자극면(1f)을 가지고, 영구자석(5)의 (S) 극성의 제2의 자극면에 제2의 자극면(1ℓ)으로 접착한다.

전기권선(4)은, 고정철심(1), 가동철심(2), 자극편(16) 및 분류자로(17)로 이루어지는 자기회로를 여자한다.

스프링(도시하지 않음)은 가동철심(2)의 변이에 대하여 기계적 저항력을 작용시키도록 가동철심(2)과 자극편(16)과의 사이에 배설되어 진다.

또한, 스프링은 가동철심(2)과 고정철심(1)과의 사이에 배설하여도 좋다.

소요 자기저항을 가지는 분류자로(17)는, 자극편(16)의 제3의 자극면(16b)과 고정철심(1)의 제3의 자극면(1k)의 사이에 배설되어 진다.

다음에, 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 제1a도는, 제1의 기계적 안정상태를 나타내고 전기권선(4)에 통전하고 있지 않은 것으로 한다.

여기에서, 가동철심(2)은 고정철심(1)에 대하여, 영구자석(5)의 기자력에 의한 자속(øa)에 의하여 흡인력과, 스프링(3)의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 저항력과의 평형에 의하여, 자극면(2a)과 자극면(16a)과의 사이에 소요 간극을 유지하는 제1의 기계적 안정상태에 있다.

이 상태에서, 전기권선(4)에 제2a도에 도시한 극성의 펄스상 통전을 실시하면, 실선 화살표의 자속(øi)을 유지, 동방향의 자속(øa)과 중첩하여, 스프링의 화살표(3a) 방향으로 작용하는 저항력에 이기는 자기 흡인력이 가동철심(2)에 작용한다.

이것에 의해, 제1b도에 도시한 자극편(16)과의 흡착상태, 즉 제2의 기계적 안정상태로 변이하고, 그 상태를 유지한다.

다음에, 이 제2의 기계적 안정상태에 있어서, 전기권선(4)에 제1b도에 도시한 극성의 펄스상 통전을 실시하면, 제1a도에 도시한 자속(øi)과 반대방향의 자속(øi)dl 유지되어 진다.

이로 인해, 화살표(3a) 방향의 자속(øa)과 상쇄되어 자기 흡인력이 감소하여, 자극편(16)과 가동철심(2)의 흡착은, 스프링(3)의 저항력에 의해 떼어져서 제1a도에 도시한 제1의 기계적 안정상태로 변이, 복귀하여 그 상태를 유지한다.

이상에서는 쌍안정 동작의 본 고안의 1 실시예에 대하여 설명하였으나, 제1a,b도의 실시예와 동일한 구성 및 통전 조작으로, 자속(øa)(øi) 및 스프링(3)의 저항력의 작용값의 조합, 설정 조정으로 전기권선(4)에 통전을 하지 않을때에는, 제1a도 또는 (b)에 도시한 상기 제1도는 제2의 기계적 안정상태의 어느것인가 한쪽만의 안정상태를 유지하고, 통전시에만 자극편(16)에 대한 가동철심(2)의 상태를, 제1b도 또는 (a)에 도시한 위치로 변이시켜, 도시되어져 있지 않는 전기접점, 밸브봉 등에 기계력을 단안정 기능으로 작용시키는 것도 가능하다.

다음에, 본 고안의 제2실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제2도는, 본 고안의 제2실시예의 설명도로써, 기본적으로는 상술한 고안의 제1실시예와 주요부의 구성은 동일한 것이나, 자극편(16)의 한쌍의 제2의 자극면(16a)에 대하여 양 내측단면(2a)이 접촉과 이탈이 자재로 변이하도록 배설되어, 상호간에 비자성체 연결봉(8)으로 연결되어진 한쌍의 가동철심(2)과, 가동철심(2)의 이 양내측단면(2a)에 직교하는 측면(2b)에 대하여 미소간극(1n)을 통하여 대면하는 제1의 자극면(1f)를 갖고, 그 영구자석(5)의 제2의 자극면에 제2의 자극면(1ℓ)으로 접착하는 고정철심(1)과, 이 한쌍의 가동철심(2)의 외단면(2h)에 배설되어, 소요자기 저항을 갖는 한쌍의 분류자로(17)을 갖는 점이 다르다.

자극편(16)의 구멍부(16d)에 대한 탄부(2i)가 삽입자재로 변이하도록 가동철심(2)이 배설되어진다.

이와같이 구성되어지기 때문에, 전기권선(4)에 통전하는 것에 의하여, 가동철심(2)과 분류자로(17)의 어느것인가를 교대로 작용시킨다.

이로인해, 저항력을 작용시키는 스프링(3)이 불필요하여 구성이 간단하고 용이하게 된다.

다음에, 본 고안의 제3실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제3a,b도는, 본 고안의 제3실시예의 설명도로써, 기본적으로는 상술한 본 고안의 제1실시예와 주요부의 구성은 동일하나, 자극편(16)에 오목형상을 형성되어진 구멍부(16d)를 갖는점이 다르다.

자극편(16)의 구멍부(16d)는 관통상으로 설치하여도 좋다.

본 실시예의 동작 설명에 대하여는, 상술한 제1실시예와 같은 것으로서, 더우기 흡인 스트로크의 초기에 최대 흡인력을 발휘하는 구성으로 하는 것에 의해 소형 경량화 되어지고, 흡착시의 충격음이 완화되어진다고 하는 흡인 특성을 갖는다.

[산업상의 이용 가능성]

본 고안은, 태양전지, 건전지 등의 미소한 전원을 이용하여, 고감도의 소형, 경량의 전력 절약 특성을 갖는 전자계전기, 전자밸브, 전기자물쇠장치, 전자체 등의 각종 산업, 민생 분야에 이용할 수 있다.

Claims (2)

1. 고정철심(1)을 포함하는 적어도 하나 이상의 개구부를 가지는 용기와, 이 개구부를 통하여 왕복운동을 하도록 형성된 하나 이상의 가동철심(2)과, 통전하였을 때 이 가동철심(2)에 제1의 기자력을 작용시키도록 이 용기내에 형성한 전기권선(4)과, 이 가동철심(2)에 제2의 기자력을 이 제1의 기자력과 병렬로 작용시키도록 이 용기내에 형성한 영구자석(5)과로 이루어지는 전자 액츄에이터에 있어서, 이 영구자석(5)의 제1의 자극면에, 제1의 자극면이 접착함과 함께, 이 영구자석(5)에 의한 자속을 이 영구자석(5)의 자속과 수직인 2방향으로 분류시키는 자극편(16)을 형성하고, 이 가동철심(2)의 내측단면(2a)이 이 자극편(16)의 제2의 자극면(16a)과 접촉 및 이탈이 자유롭도록 변이 가능하고, 이 자극편(16)의 제3의 자극면(16b)과 이 고정철심(1)의 제3의 자극면(1k)과의 사이에 소요 자기저항을 가지는 분류자로(17)를 배설하고, 이 가동철심(2)에 작용하는 이 제2의 기자력의 분류자속과 이 제1의 기자력의 자속과의 비 α를 소정값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서, 가동철심(2)은 자극편(16)의 한쌍의 제2의 자극면(16a)에 대하여 양 내측단면(2a)이 접촉 및 이탈이 자유롭게 변이하도록 배열설치되고, 상호간에 비자성체 연결봉(8)으로 연결된 한쌍의 가동철심(2)으로 이루어지며, 이 한쌍의 가동철심(2)의 바깥단면(2h)에 소요 자기저항을 가지는 한쌍의 분류자로(17)를 배열 설치한 전자 액츄에이터.