KR101163345B1 - 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일이 권선되는 고정자 코어와, 상기 고정자 코어의 상부에 소정 간극으로 유지되고 저면에 영구자석이 부착되는 회전자 코어를 포함하는 액츄에이터에 관한 것으로서, 상기 회전자 코어는 상면에 스토퍼 마그넷이 부착되고, 상기 액츄에이터는 상기 스토퍼 마그넷의 상부에 배치되어 스토퍼 코일이 권선되는 스토퍼 코어와; 상기 스토퍼 코어를 상기 회전자 코어의 상면으로 가압하는 탄성가압수단을 더 포함하며, 상기 회전자 코어의 정지 시, 상기 스토퍼 코일에는 전류 인가가 해제되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압으로 인해 이동하여 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷에 부착되고, 상기 회전자 코어의 회전 구동시, 상기 스토퍼 코일에는 전류가 인가되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압력을 극복하고 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷으로부터 이탈되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 회전자가 특정 위치로 회전되었을 때 이를 구속해주는 토크를 발생시킴으로써 상기 위치 고정을 위해 고정자 측 코일에 인가되는 전류를 없앨 수 있을 뿐 아니라 전체 제어로직 또한 간단하게 구성할 수 있다.

Description

액츄에이터{ACTUATOR}

본 고안은 액츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정자와 회전자가 축방향으로 간격을 갖는 축방향 공극형(Axial gap type) 액츄에이터에 관한 것이다.

종래의 액츄에이터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하측의 고정자(2)과 상측의 회전자(1)로 나뉜다.

고정자(2)는 다수의 고정자 코어(14 내지 17)에 각각 코일(18 내지 21)이 권선되고, 회전자(1)는 회전자 코어(8)의 저면에 영구자석(3)이 부착된다.

고정자(2)와 회전자(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상하로 소정 간극으로 유지된다.

이에 따라, 코일(18 내지 21)에 선택적으로 전류가 인가되면 상부의 회전자(1)는 회전되어 일정한 각도(ex. 90도)로 유지된다.

이때, 회전자(1)가 일정한 각도로 유지되기 위해서는 고정자(2) 측 코일(18 내지 21)에 계속적으로 전류가 인가되어야 할 뿐 아니라 회전자(1)의 고정위치에 대한 보상도 계속해서 이루어져야 한다.

만약, 이러한 종래의 액츄에이터에서 회전자(1)가 특정 위치로 회전되었을 때 이를 구속해주는 토크가 존재한다면 고정자(2) 측 코일(18 내지 21)에 인가되는 전류를 없앨 수 있을 뿐 아니라 액츄에이터의 제어로직 또한 간단하게 구성할 수 있을 것이다.

[특허문헌 1] US 6,020,804 (등록일: 2000. 2. 1)

따라서, 본 발명의 목적은 회전자가 특정 위치로 회전되었을 때 이를 구속해주는 토크를 발생시킴으로써 상기 위치 고정을 위해 고정자 측 코일에 인가되는 전류를 없앨 수 있을 뿐 아니라 전체 제어로직 또한 간단하게 구성할 수 있도록 한 액츄에이터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 코일이 권선되는 고정자 코어와, 상기 고정자 코어의 상부에 소정 간극으로 유지되고 저면에 영구자석이 부착되는 회전자 코어를 포함하는 액츄에이터에 있어서, 상기 회전자 코어는 상면에 스토퍼 마그넷이 부착되고, 상기 액츄에이터는 상기 스토퍼 마그넷의 상부에 배치되어 스토퍼 코일이 권선되는 스토퍼 코어와; 상기 스토퍼 코어를 상기 회전자 코어의 상면으로 가압하는 탄성가압수단을 더 포함하며, 상기 회전자 코어의 정지 시, 상기 스토퍼 코일에는 전류 인가가 해제되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압으로 인해 이동하여 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷에 부착되고, 상기 회전자 코어의 회전 구동시, 상기 스토퍼 코일에는 전류가 인가되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압력을 극복하고 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷으로부터 이탈되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터를 제공한다.

여기서, 상기 스토퍼 마그넷은 고리 모양의 원판으로서 N극 원판과 S극 원판이 적층 구비된 것일 수도 있다.

그리고, 상기 스토퍼 코어는 상기 스토퍼 마그넷에 대응되는 저면이 원판 형상일 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 액츄에이터에 의하면, 회전자 코어의 상면에 스토퍼 마그넷을 부착하고 외부의 전류 인가를 통해 상기 스토퍼 마그넷과 탈착되도록 작용하는 스토퍼 코어를 구비함으로써 회전자의 위치 고정을 위해 고정자 측 코일을 상시 구동하던 종래기술에 비해 소비전력을 크게 줄일 수 있다.

또한, 액츄에이터의 구동을 위한 제어로직 측면에서도 회전자의 위치 고정을 위한 위치보상용 제어로직이 불필요해짐에 따라 전체적인 제어로직의 구성을 간략화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 스토퍼 코어가 전자석의 원리로 작동하므로 소음 저감 측면에서도 유리하게 작용한다.

도 1은 종래의 액츄에이터의 분해 사시도,
도 2는 도 1의 액츄에이터의 결합 상태의 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터의 작동 전후의 모습을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 코일(111)이 권선되는 고정자 코어(112), 이 고정자 코어(112)의 상부에 소정 간극(G)으로 유지되고 저면에 영구자석(121)이 부착되는 회전자 코어(122)를 포함한다.

회전자 코어(122)는 고정자 측 코일(111)의 전류 인가에 따라 고정자 코어(112) 상에서 회전 제어되며, 그 중심부가 회전축(131) 상단에 일체로 결합되어 상기 회전축(131)의 하단에 결합되는 밸브 몸체(도면 미도시)를 회전시키게 된다.

본 실시예에서는 회전자 코어(122)의 상면에 고리 모양의 원판인 스토퍼 마그넷(123)이 부착된다.

스토퍼 마그넷(123)은 N극 원판(N)과 S극 원판(S)이 상하로 적층되게 구비된다.

스토퍼 마그넷(123)이 부착된 회전자 코어(122)의 상부에는 스토퍼 코어(141)가 배치되고, 이 스토퍼 코어(141)에는 스토퍼 코일(142)이 권선된다.

스토퍼 코어(141)는 스토퍼 마그넷(123)에 대응되는 저면이 원판 모양으로 형성된다.

스토퍼 마그넷(123)은 케이싱(101) 내 회전자 코어(122)의 상부 공간에서 소정의 가이드 수단(도면 미도시)을 통해 상하로 슬라이드 가능하게 마련된다.

스토퍼 코어(141)의 상부에는 스프링(151)이 배치되어 상기 스토퍼 코어(141)를 아래의 회전자 코어(122) 방향으로 가압하는 탄성가압수단으로서 기능한다.

이에 따라, 도 3에서와 같이, 회전자 코어(122)가 회전을 완료하여 정지되어야 하는 경우에는 상부의 스토퍼 코어(141) 측 코일(142)에 대한 전류 인가가 해제되고, 이로 인해 스토퍼 코어(141)는 스프링(151)의 가압으로 아래의 회전자 코어(122) 상면의 스토퍼 마그넷(123)에 부착된다.

따라서, 회전자 코어(122)는 고정자 측 코일(111)의 보상전류 없이도 회전된 위치가 그대로 유지될 수 있다.

한편, 회전자 코어(122)의 회전 구동이 필요한 경우에는, 스토퍼 코일(142)에 전류가 인가되고 이에 따라 스토퍼 코어(141) 측에 반발력이 생기게 되어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부의 스프링(151)의 가압력을 극복하고 회전자 코어(122) 상면의 스토퍼 마그넷(123)으로부터 상방향으로 이탈하게 된다.

이후, 고정자 측 코일(111)로의 전류 인가로 인해 회전자 코어(122)가 회전하게 된다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(100)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

100: 액츄에이터 101: 케이싱
111: 코일 112: 고정자 코어
121: 영구자석 122: 회전자 코어
123: 스토퍼 마그넷 131: 회전축
141: 스토퍼 코어 142: 스토퍼 코일
151: 스프링

Claims (3)

1. 코일이 권선되는 고정자 코어와, 상기 고정자 코어의 상부에 소정 간극으로 유지되고 저면에 영구자석이 부착되는 회전자 코어를 포함하는 액츄에이터에 있어서,
   상기 회전자 코어는 상면에 스토퍼 마그넷이 부착되고,
   상기 액츄에이터는 상기 스토퍼 마그넷의 상부에 배치되어 스토퍼 코일이 권선되는 스토퍼 코어와; 상기 스토퍼 코어를 상기 회전자 코어의 상면으로 가압하는 탄성가압수단을 더 포함하며,
   상기 회전자 코어의 정지 시, 상기 스토퍼 코일에는 전류 인가가 해제되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압으로 인해 이동하여 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷에 부착되고,
   상기 회전자 코어의 회전 구동시, 상기 스토퍼 코일에는 전류가 인가되어 상기 스토퍼 코어가 상기 탄성가압수단의 가압력을 극복하고 상기 회전자 코어 상면의 스토퍼 마그넷으로부터 이탈되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼 마그넷은 고리 모양의 원판으로서 N극 원판과 S극 원판이 적층 구비된 것임을 특징으로 하는 액츄에이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스토퍼 코어는 상기 스토퍼 마그넷에 대응되는 저면이 원판 형상인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.

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