KR100500368B1 - Piston equipment make use of an electromagnet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자석을 이용한 피스톤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston device using an electromagnet.
종래 전자석을 이용한 피스톤 장치는 전자석을 구성하는 코일의 힘의 작용 방향이 작동자를 이동시키기 위해 최대의 힘으로 작용하지 못하여 순간적인 동작에 의한 효과를 거둘 수 없음은 물론, 일반적인 코일에서 발생되는 자기장이 양방향성을 띠게 되어 작동자가 위치하지 않는 방향에 형성되는 자기장의 도움을 전혀 받지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.In the conventional piston device using an electromagnet, the direction of action of the force of the coil constituting the electromagnet does not act as the maximum force to move the operator, so that the magnetic field generated from the general coil cannot be obtained. There was a problem such that it is bidirectional to receive no help from the magnetic field formed in the direction that the operator is not located.
본 발명은 종래의 문제점을 개선할 목적으로 일측에 일체로 형성된 경사면의 안내철심과 원통형 철심의 외면에 코일을 일측에서부터 점차 굵어지도록 권취하고,The present invention winding the coil to gradually thicken from one side to the outer surface of the guide iron core and the cylindrical iron core of the inclined surface integrally formed on one side for the purpose of improving the conventional problems,
외부에서 피스톤이 결합되는 축의 타측에는 영구자석을 결합하여 코일에 의해 밀리거나 당겨지도록 하고,On the other side of the shaft to which the piston is coupled from the outside to combine the permanent magnet to be pushed or pulled by the coil,
상기 코일의 외면에는 자성체에 의한 자로를 형성하면서 타측 외부에는 부도체의 차폐층을 형성하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 줄이도록 함으로써 전자석의 코일이 많이 감긴 내측으로 영구자석을 당기는 힘이 많이 발생하여 순간 동작이 빨라지도록 하는 동시에 불필요한 자기장의 발생을 억제하면서 작동의 안정성도 향상되도록 한 것이다.A magnetic force is formed on the outer surface of the coil while a shielding layer of the non-conductor is formed on the other side to reduce the magnetic field generated symmetrically in the opposite direction, thereby generating a lot of force to pull the permanent magnet to the inside of which the coil of the electromagnet is wound much In this way, the instantaneous operation is faster and the stability of the operation is also improved while suppressing the generation of unnecessary magnetic fields.
Description
본 발명은 전자석을 이용한 피스톤 장치에 관한 것으로, 특히 원통형 철심의 일측에 일체로 형성한 경사면의 안내철심의 외면에 일측에서부터 타측으로 점차 굵게 권취한 전자석의 일측에는 축의 타측에 결합된 영구자석이 위치하도록 하여 코일에 가해지는 전원에 따라 영구자석을 당기는 힘이 발생하도록 하면서 코일이 많이 감긴 내측으로 당기는 힘이 많이 발생하도록 함으로써 컨트롤에 의한 순간 동작이 빨라지면서 안정성도 향상되도록 한 전자석을 이용한 피스톤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston device using an electromagnet, in particular a permanent magnet coupled to the other side of the shaft is located on one side of the electromagnet gradually wound from one side to the other side to the outer surface of the guide iron core of the inclined surface integrally formed on one side of the cylindrical iron core In the piston device using the electromagnet, which generates the pulling force of the permanent magnet according to the power applied to the coil, and the pulling force of the coil is increased inwardly. It is about.
일반적으로 피스톤은 유체(流體)의 압력을 받으면서 실린더의 내부를 왕복 운동하는 원판형 또는 원통형의 부품으로서 주로 공기압이나 유체압에 의해 작동하도록 하였다. 그러나 전자석에 의한 솔레노이드의 기술이 발전함에 따라 피스톤을 전자석과 복귀 스프링에 의해 왕복이동하도록 한 제품이 많이 제안되고 있음은 이미 잘 알려진 사실이다.In general, the piston is a disk-shaped or cylindrical part reciprocating the inside of the cylinder under the pressure of the fluid (flow) to operate mainly by air or fluid pressure. However, as the technology of the solenoid by the electromagnet is advanced, it is well known that many products have been proposed to reciprocate the piston by the electromagnet and the return spring.
그리고 상기와 같이 피스톤을 전자석에 의해 왕복이동시키기 위한 장치는 전자석에 가해지는 전원의 극성을 바꿔주면서 당겨주거나 밀어주는 자기장이 발생하도록 하거나 또는 전원의 공급을 차단한 상태에서 복귀 스프링에 의한 복귀력에 의해 원상태로 환원되도록 할 수 있다.And the device for reciprocating the piston by the electromagnet as described above to generate a magnetic field to pull or push while changing the polarity of the power applied to the electromagnet or to the return force by the return spring in the state that the power supply is blocked Can be reduced to its original state.
상기 작동자의 전자석 수단은 코일을 여자시키는 동작에 의해 작동자를 이동시킬 수 있으며, 작동자에 피스톤이나 밸브 또는 크랭크축을 결합함에 따라 다양한 힘을 얻을 수 있게 된다.The electromagnet means of the operator can move the operator by the act of exciting the coil, and various forces can be obtained by coupling the piston, the valve or the crankshaft to the operator.
즉, 작동자의 외부 또는 일측에 위치하는 철심의 외면에 감겨진 코일에 공급하는 전원의 극성에 의해 자력이 발생하도록 하고, 상기 코일에서 발생하는 자력에 의해 작동자의 일측이나 특정 부위에 형성한 영구자석이 상기의 코일에 나타나는 극성과 같은 극이면 밀리는 힘에 의해 거리가 멀어지게 되고, 다른 극이면 당기는 힘에 의해 거리가 가까워지도록 함으로써 작동자를 왕복시키게 된다.That is, the magnetic force is generated by the polarity of the power supplied to the coil wound on the outer surface of the iron core located on the outside or one side of the operator, and the permanent magnet formed on one side or a specific part of the operator by the magnetic force generated in the coil If the pole is the same as the polarity appearing in the above coil, the distance is increased by the pushing force, and the other pole is reciprocating the operator by making the distance be closer by the pulling force.
그리고 상기의 작동자가 왕복으로 이동하는 힘에 의하여 작동자에 결합된 피스톤의 왕복이동, 밸브의 개폐, 크랭크축의 회전과 같은 힘을 얻을 수 있도록 한다.And the operator to obtain a force such as reciprocating movement of the piston coupled to the operator, the opening and closing of the valve, the rotation of the crankshaft by the reciprocating force.
상기와 같은 기술의 실시방안으로 2001년 10월 8일자 특허출원번호 제 10-2001-7013837호(밸브 제어용 전자석 장치)가 제안되었는 바, 이는 실린더마다 적어도 하나 이상씩의 흡기 밸브와 배기 밸브를 가진 엔진을 위한 장치에 관한 것으로,In order to implement such a technique, a patent application No. 10-2001-7013837 dated October 8, 2001 (electromagnetic device for valve control) was proposed, which has at least one intake valve and an exhaust valve for each cylinder. Regarding the device for the engine,
도 1에 도시한 것과 같이, 코일에 전원을 공급하기 위한 연결기는 센서 위치에서 출력 신호를 전달하도록 하며 작동자의 왕복이동의 거리를 정확하게 제어할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 1, a connector for powering the coil allows the output signal to be delivered at the sensor location and to accurately control the distance of the operator's reciprocation.
아마추어(2)를 가지며 강자성체 재료로 만들어지는 작동자(1)는 밸브(3)를 구동하기 위한 로드(4)에 고정되도록 하고,The operator 1 having the armature 2 and made of ferromagnetic material is fixed to the rod 4 for driving the valve 3,
복귀 스프링(5)(5a)은 밸브의 개방이나 폐쇄 상태를 정확하게 유지하도록 하고,Return springs (5) (5a) to accurately maintain the open or closed state of the valve,
하나의 스프링(5)은 로드(4)에 고정된 플래트(6)와 하우징(7)의 연장부사이에 위치하도록 하고,One spring 5 is positioned between the plate 6 fixed to the rod 4 and the extension of the housing 7,
다른 스프링(5a)은 밸브 스팀에 고정된 플래트(8)와 실린더 헤드(9)에 형성된 밸브 웰의 바닥 사이에 위치하도록 하였다.The other spring 5a was positioned between the plate 8 fixed to the valve steam and the bottom of the valve well formed on the cylinder head 9.
그러나 상기와 같은 종래의 밸브 제어용 전자석 장치에 의하여서는 전자석을 구성하는 코일의 힘의 작용 방향이 작동자를 이동시키기 위해 최대의 힘으로 작용하지 못하여 순간적인 동작에 의한 효과를 거둘 수 없음은 물론, 일반적인 코일에서 발생되는 자기장이 양방향성을 띠게 되어 작동자가 위치하지 않는 방향에 형성되는 자기장의 도움을 전혀 받지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.However, in the conventional valve control electromagnet device as described above, the direction of action of the force of the coil constituting the electromagnet does not act as the maximum force to move the operator, and thus, the effect of the instantaneous operation cannot be achieved. The magnetic field generated in the coil is bidirectional, and thus there is a problem such that the magnetic field generated in the direction in which the operator is not positioned does not receive any help.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 원통형 철심의 일측에 일체로 형성한 경사면의 안내철심의 외면에 일측에서부터 타측으로 점차 굵게 권취한 전자석의 일측에는 축의 타측에 결합된 영구자석이 위치하도록 하여 코일에 가해지는 전원에 따라 영구자석을 당기는 힘이 발생하도록 하면서 코일이 많이 감긴 내측으로 당기는 힘이 많이 발생하도록 함으로써, 영구자석(작동자)에 가해지는 자기력의 분포를 미세하게 감소시켜 주도록 하여 컨트롤에 의한 순간 동작이 빨라지면서 안정성도 향상되도록 한 전자석을 이용한 피스톤 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems as described above, is coupled to the other side of the shaft on one side of the electromagnet gradually wound from one side to the other side to the outer surface of the guide iron core of the inclined surface integrally formed on one side of the cylindrical iron core The permanent magnet is positioned so that the pulling force of the permanent magnet is generated according to the power applied to the coil, and the pulling force of the coil is increased inwardly, so that the distribution of the magnetic force applied to the permanent magnet (operator) is fine. It is an object of the present invention to provide a piston device using an electromagnet, which is designed to reduce the pressure so that the instantaneous operation by the control is faster and the stability is also improved.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자석을 이용한 피스톤 장치는 원통형 철심의 일측에 경사면의 안내철심을 일체로 형성하고,Piston device using an electromagnet according to the present invention for achieving the above object is integrally formed with a guide iron core of the inclined surface on one side of the cylindrical iron core,
상기 원통형 철심과 경사면의 안내철심의 외면에 코일을 감을 때 일측에서부터 타측으로 점차 굵어지도록 권취하여 동일 코일의 권수대비 피스톤에 가해지는 자기력의 분포를 미세하게 감소시켜, 전자석의 당겨지거나 미는 힘이 내측에서 더욱 강해지도록 하고,When the coil is wound on the outer surface of the cylindrical iron core and the guide iron core of the inclined surface, the coil is gradually wound from one side to the other side to finely reduce the distribution of magnetic force applied to the piston relative to the number of turns of the same coil, so that the pulling or pushing force of the electromagnet is inside To be stronger,
상기 전자석의 일측에 위치하는 축은 상기의 전자석을 외부에서 감싸주는 본체의 일측 축공에 베어링에 의해 지지되도록 하여 원활한 왕복이동이 이루어지도록 하고,The shaft located on one side of the electromagnet is supported by a bearing on one side shaft hole of the main body that wraps the electromagnet from the outside so that smooth reciprocation is made.
상기 축의 타측에는 영구자석을 결합하여 코일에 가해지는 전원의 극성이 변화하여 같은 극성을 띠거나 다른 극성을 띠는 상태에 의하여 일측으로 밀리거나 타측으로 당기는 힘이 발생하도록 하고,The other side of the shaft is coupled to the permanent magnet to change the polarity of the power applied to the coil to have the same polarity or a different polarity so that the force to be pushed to one side or pulled to the other side,
상기 축의 일측 외부에는 피스톤을 설치하여 왕복이동하는 동작에 의해 다른 작업을 반복하여 수행하도록 하고,One side of the shaft is installed outside the piston to repeatedly perform other operations by reciprocating operation,
상기 코일의 외면에는 자성체에 의한 자로를 형성하여 반대편으로 발생하게 되는 자기장을 줄여주어 영구자석에 가해지는 자기장이 더욱 강해지도록 하고,On the outer surface of the coil to form a magnetic path by the magnetic material to reduce the magnetic field generated on the opposite side to the stronger magnetic field applied to the permanent magnet,
상기 코일의 타측 외부에는 부도체의 차폐층을 형성하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 줄이도록 함으로써 전자석의 코일이 많이 감긴 내측으로 영구자석을 당기는 힘이 많이 발생하여 컨트롤에 의한 순간 동작이 빨라지도록 하는 동시에 불필요한 자기장의 발생을 억제하면서 작동의 안정성도 향상되도록 한다.By forming a shielding layer of a non-conductor on the other side of the coil to reduce the magnetic field generated symmetrically in the opposite direction to generate a lot of force to pull the permanent magnet to the inside of the coil coil of the electromagnet so that the instantaneous operation by the control is faster At the same time, it also improves the stability of operation while suppressing the generation of unnecessary magnetic fields.
한편, 상기 축과 본체의 사이에 복귀스프링을 장착하여 코일에 가해지는 전원이 차단되도록 한 상태에서 복귀 스프링의 복원력에 의해 원위치로 환원되도록 함으로써 축이 영구자석과 함께 왕복이동하도록 하여도 무방하다.On the other hand, by mounting the return spring between the shaft and the main body so that the power is applied to the coil is cut off to the original position by the restoring force of the return spring, the shaft may be reciprocated with the permanent magnet.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자석을 이용한 피스톤 장치의 구성을 도시한 것으로서,2 and 3 show the configuration of a piston device using an electromagnet according to an embodiment of the present invention,
원통형 철심(12)의 일측에 경사면의 안내철심(13)을 일체로 형성하고,Guide iron core 13 of the inclined surface is integrally formed on one side of the cylindrical iron core 12,
상기 원통형 철심(12)과 경사면의 안내철심(13)의 외면에 코일(14)을 감을 때 일측에서부터 타측으로 점차 굵어지도록 권취하여 전자석(11)의 당겨지거나 미는 힘이 내측에서 더욱 강해지도록 하고,When the coil 14 is wound on the outer surface of the cylindrical iron core 12 and the guide iron core 13 of the inclined surface, the coil 14 is wound to be gradually thickened from one side to the other side so that the pulling or pushing force of the electromagnet 11 becomes stronger from the inside,
상기 코일(14)에 가해지는 전원의 극성이 변화하는 상태에 의해 본체(15)의 내부에 위치하는 영구자석(16)과 같은 극성이나 다른 극성의 자기장이 발생하면서 밀거나 당겨주는 힘이 발생하도록 하고,Due to the change in the polarity of the power applied to the coil 14, the magnetic force of the same polarity or other polarity as that of the permanent magnet 16 located inside the main body 15 is generated, so that a pushing or pulling force is generated. and,
상기 영구자석(16)의 일측에 위치하는 축(17)은 상기의 전자석(11)을 외부에서 감싸주는 본체(15)의 일측 축공(18)에 베어링(19)에 의해 지지되도록 하여 원활한 왕복이동이 이루어지도록 하고,The shaft 17 located at one side of the permanent magnet 16 is supported by the bearing 19 in one shaft hole 18 of the main body 15 which surrounds the electromagnet 11 from the outside, thereby smoothly moving back and forth. To make this happen,
상기 축(17)의 일측 외부에는 피스톤(20)을 설치하여 왕복이동하는 동작에 의해 다른 작업을 반복하여 수행하도록 하고,One side of the shaft 17 is installed outside the piston 20 to repeatedly perform another operation by the reciprocating operation,
상기 코일(14)의 외면에는 자성체(21)에 의한 자로를 형성하여 반대편으로 발생하게 되는 자기장을 줄여주어 영구자석에 가해지는 자기장이 더욱 강해지도록 하고,On the outer surface of the coil 14 to form a magnetic path by the magnetic body 21 to reduce the magnetic field generated on the opposite side to make the magnetic field applied to the permanent magnet more stronger,
상기 코일(14)의 타측 외부를 비롯한 전체의 외면에 부도체의 차폐층(22)을 형성하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 더욱 줄이도록 구성한 것이다.The shielding layer 22 of the non-conductor is formed on the entire outer surface of the coil 14 including the outer side of the coil 14 to further reduce the magnetic field generated symmetrically in the opposite direction.
상기의 코일(14)에는 전원공급장치(23)를 통하여 영구자석(16)이 당겨지도록 양(+)의 전원을 공급하거나, 영구자석(16)이 밀리도록 음(-)의 전원을 공급하는 한편, 영구자석(16)의 당겨진 위치와 밀린 위치에 각각 설치한 두 개의 위치센서(24)(25)에 의하여 전원을 공급하는 상태를 정확하게 제어하도록 한다.The coil 14 is supplied with a positive power to pull the permanent magnet 16 through the power supply 23, or a negative power to push the permanent magnet 16. On the other hand, by the two position sensors 24, 25 installed in the pulled position and the pushed position of the permanent magnet 16 so as to accurately control the state of supplying power.
상기의 축(17)은 상기 본체(15)의 내부에 형성한 지지간(26)의 축공(27)에 베어링(28)에 의해 지지되도록 하여 안정된 왕복이동이 가능하도록 한다.The shaft 17 is supported by the bearing 28 in the shaft hole 27 of the support section 26 formed in the main body 15 to enable a stable reciprocating movement.
이와 같이 구성한 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤 장치는 전자석(11)에 가해지는 전원의 극성을 달리하면서 영구자석(16)을 당기거나 밀어주는 힘이 발생하도록 한 것으로서,The piston device using the electromagnet of the present invention configured as described above is to generate a force to pull or push the permanent magnet 16 while varying the polarity of the power applied to the electromagnet 11,
원통형 철심(12)의 일측에 경사면의 안내철심(13)을 일체로 형성한 그 외면에 코일(14)을 감을 때 일측에서부터 타측으로 점차 굵어지도록 권취하여 전자석(11)의 당겨지는 힘이 내측에서 더욱 강해지도록 한다.여기서, 안내철심(13)에 따라 코일(14)을 권취하여도 코일(14)의 권수는 변하지 않으나, 영구자석(16)에 가해지는 자기력의 분포를 미세하게 감소시켜 주도록 한다.When the coil 14 is wound on the outer surface of which the guide iron core 13 of the inclined surface is integrally formed on one side of the cylindrical iron core 12, it is wound up to be gradually thickened from one side to the other side so that the pulling force of the electromagnet 11 is inward. Here, even if the coil 14 is wound around the guide core 13, the number of turns of the coil 14 does not change, but the distribution of the magnetic force applied to the permanent magnet 16 is slightly reduced. .
그리고 상기의 코일(14)에 전원공급장치(23)를 통하여 전원을 공급할 때 처음에는 전원공급장치(23)를 통하여 영구자석(16)의 극성과 같은 극성을 띠는 자기장이 발생하도록 양(+)의 전원을 공급하게 되면 공급되는 전원에 의해 코일이 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 가진 자기장이 발생되어 영구자석(16)을 잡아당겨 주게 된다.When the power is supplied to the coil 14 through the power supply device 23, the positive magnetic field having the same polarity as that of the permanent magnet 16 is generated through the power supply device 23. When the power is supplied, a magnetic field having a polarity opposite to that of the permanent magnet is generated by the supplied power to pull the permanent magnet 16.
이 경우에는 코일(14)이 경사면의 안내철심(13)과 원통형 철심(12)의 외면에 점차 굵어지도록 권취된 상태이므로 영구자석(16)을 당길 때 외주면에서보다 당겨지는 방향에서 더 큰 힘이 작용하여 빠르고 정확한 이동이 가능하게 된다.In this case, since the coil 14 is wound to gradually thicken on the outer surfaces of the guide iron core 13 and the cylindrical iron core 12 on the inclined surface, when the permanent magnet 16 is pulled, a greater force in the pulling direction than in the outer peripheral surface is obtained. It is possible to move quickly and accurately.
상기의 영구자석(16)이 당겨져서 위치센서(24)의 위치에 이르게되면 이에 의한 신호를 전달받은 전원공급장치(23)에서 전자석(11)의 코일(14)에 인가하던 전원의 공급을 차단하여 더 이상의 이동이 없도록 한다.When the permanent magnet 16 is pulled to reach the position of the position sensor 24, the power supply 23 receiving the signal cuts off the supply of power applied to the coil 14 of the electromagnet 11. So that there is no further movement.
상기의 코일(14)에서 발생하는 자시장의 극성에 의해 영구자석(16)이 당겨지게 되면 이의 일측에 위치하는 축(17)도 같이 따라서 당겨지게 되고, 본체(15)의 축공(18)에 베어링(19)에 의해 지지되므로 원활한 왕복이동이 가능하게 된다.When the permanent magnet 16 is pulled due to the polarity of the magnetic market generated by the coil 14, the shaft 17 located on one side thereof is also pulled along the shaft hole 18 of the main body 15. Supported by the bearing 19 enables smooth reciprocating movement.
그리고 상기 축(17)의 일측 외부에 설치한 피스톤(20)에 의해 다른 작업을 수행할 수 있게 된다.And it is possible to perform other operations by the piston 20 installed on one side of the shaft 17 outside.
상기 코일(14)의 외면에는 자성체(21)에 의한 자로가 형성되도록 하여 전자석(11)의 코일(14)에서 영구자석(16)이 설치되지 않은 반대쪽으로 발생하게 되는 자기장이 자성체(21)를 따라 이동하면서 반대편으로 발생하게 되는 자기장을 줄여주도록 한다.A magnetic field is formed on the outer surface of the coil 14 to generate a magnetic path by the magnetic body 21 so that the magnetic field generated from the coil 14 of the electromagnet 11 to the opposite side where the permanent magnet 16 is not installed is provided with the magnetic body 21. Move along to reduce the magnetic field on the other side.
더구나 상기 코일(14)의 타측 외부에 부도체의 차폐층(22)을 추가로 형성하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 더욱 줄이도록 함으로써 자기장이 코일(14)에 대해 양쪽으로 대칭되게 형성되는 상태에 의하여 자기장의 힘이 미치는 범위가 줄어들게 되는 현상을 방지하도록 한다.In addition, a state in which the magnetic field is symmetrically formed on both sides with respect to the coil 14 by further forming a non-conductive shielding layer 22 outside the other side of the coil 14 to further reduce the magnetic field symmetrically generated in the opposite direction. It is to prevent the phenomenon that the range of force of the magnetic field is reduced by.
그리고 상기의 피스톤(20)이 완전히 당겨진 상태에서, 다시 밀어주어야 할 경우에는 전원공급장치(23)에서 전자석(11)의 코일(14)에 영구자석(16)의 극성과 반대되는 극성의 자기장이 발생하도록 음(-)의 전원을 공급한다.In the state where the piston 20 is completely pulled out, when it needs to be pushed again, a magnetic field having a polarity opposite to that of the permanent magnet 16 is applied to the coil 14 of the electromagnet 11 in the power supply device 23. Supply negative power to generate
상기의 코일(14)에 음(-)의 전원이 공급되어 발생되는 자기장이 영구자석(16)의 극성과 반대되는 극성을 띠게 되면 코일(14)에서 영구자석(16)을 밀어주게 된다.When the magnetic field generated by supplying negative power to the coil 14 has a polarity opposite to that of the permanent magnet 16, the permanent magnet 16 is pushed by the coil 14.
이 경우에는 코일(14)이 경사면의 안내철심(13)과 원통형 철심(12)의 외면에 점차 굵어지도록 권취된 상태이므로 영구자석(16)을 밀어주는 방향에서 더 큰 힘이 작용하여 빠르고 정확한 이동이 가능하게 된다.In this case, since the coil 14 is wound to gradually thicken on the outer surface of the guide iron core 13 and the cylindrical iron core 12 on the inclined surface, a larger force acts in the direction of pushing the permanent magnet 16 to move quickly and accurately. This becomes possible.
상기의 영구자석(16)의 완전히 밀린 상태를 위치센서(25)에 의하여 인식한 전원공급장치(23)에서는 코일(14)에 공급하는 전원을 차단하여 코일(14)에 의해 영구자석(16)이 밀린 상태를 유지하도록 한다.In the power supply device 23 that recognizes the fully pushed state of the permanent magnet 16 by the position sensor 25, the power supply to the coil 14 is cut off, and the permanent magnet 16 is closed by the coil 14. Keep it pushed.
그러므로 상기 영구자석(16)의 일측에 위치하는 축(17)도 영구자석(16)과 같이 밀리게 되고 그에 따라 축(17)의 끝단에 결합한 피스톤(20)도 밀린 위치까지 이동하는 동작을 하게 된다.Therefore, the shaft 17 located at one side of the permanent magnet 16 is pushed like the permanent magnet 16, and thus the piston 20 coupled to the end of the shaft 17 is also moved to the pushed position. do.
그리고 이때에도 상기의 코일(14)에서 발생되는 자기장은 외면의 자성체(21)에 의한 자로와 타측 외부의 차폐층(22)에 의하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 더욱 줄여주게 된다.In this case, the magnetic field generated by the coil 14 further reduces the magnetic field generated symmetrically in the opposite direction by the magnetic path by the magnetic body 21 on the outer surface and the shielding layer 22 on the other side.
상기와 같이 일반적인 전원공급방식에 의하여 전원의 공급상태와 극성을 변화시키면서 전원을 공급하는 전원공급장치(23)에 의하여 코일(14)에 양(+)의 전원과 음(-)의 전원이 교대로 계속 공급되면 영구자석(16)을 당기거나 미는 동작이 반복적으로 수행됨으로 인해 피스톤(20)을 당겨주었다가 미는 동작이 지속적으로 이루어지게 된다.As described above, the positive power and the negative power are alternately supplied to the coil 14 by the power supply device 23 supplying power while changing the power supply state and polarity by the general power supply method. If continuously supplied to the permanent magnet 16 is pulled or pushed because the operation is repeatedly performed to pull and push the piston 20 is made continuously.
상기의 축(17)에 피스톤(20)을 결합하는 대신 크랭크축과 같이 왕복운동에 의해 회전운동을 수행하는 장치를 결합하게 되면 회전력도 얻을 수 있게 된다.Instead of coupling the piston 20 to the shaft 17, when combined with a device for performing a rotary motion by a reciprocating motion, such as a crank shaft, it is also possible to obtain a rotational force.
한편, 본 발명은 도 3의 다른 실시예에 도시한 것과 같이, 상기 본체(15)의 지지간(26)과 영구자석(16)의 사이에 복귀스프링(30)을 장착하여 코일(14)의 자기장에 의해 이동된 상태에서의 복원력을 갖도록 함으로써, 코일(14)을 당겨주도록 전원을 공급하였다가 전원의 공급을 차단하면 복귀 스프링(30)에 의한 복원력으로 원위치로 복귀되는 동작을 계속 수행할 수 있게 된다.On the other hand, the present invention, as shown in another embodiment of Figure 3, the return spring 30 is mounted between the support section 26 of the main body 15 and the permanent magnet 16 of the coil 14 By having the restoring force in the state moved by the magnetic field, when the power is supplied to pull the coil 14 and the power supply is cut off, the operation of returning to the original position by the restoring force by the return spring 30 can be continued. Will be.
한편 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 사용상태에 따른 실시예를 도시한 것으로,Meanwhile, FIGS. 4A and 4B illustrate embodiments according to the use state of the present invention.
내측으로 오므라지도록 하거나 외측으로 벌려지도록 하여야 하는 로봇 팔(31)의 양측 연결부위(32)에 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤 장치(A)를 내장하면서 축(17)의 끝단에 와이어(33)를 결합하여 밀거나 당기도록 하고,The wire 33 is placed at the end of the shaft 17 while the piston device A using the electromagnet of the present invention is embedded in both connection portions 32 of the robot arm 31 which are to be retracted inward or spread outward. Combined to push or pull,
상기 연결부위(32)에 회전이 가능하게 결합된 작동편(35)의 내부에는 다수의 안내 로울러(36)(37)를 경유하여 끝단의 고정편(38)에 고정시키도록 함으로써 상기의 코일(14)에 음(-)의 전원을 공급하거나, 양(+)의 전원을 공급하여 코일(14)에서 영구자석(16)을 밀어주거나 당겨주는 자기장이 발생하도록 하는 상태에 의해 작동편(35)을 내측으로 오므라지도록 하거나 벌려지도록 한다.In the inside of the operating piece 35 rotatably coupled to the connecting portion 32, the coil (10) is fixed to the fixed piece 38 at the end via a plurality of guide rollers 36 and 37. 14) the operating piece 35 by supplying negative power to the negative power or supplying positive power to generate a magnetic field for pushing or pulling the permanent magnet 16 from the coil 14. Let it squeeze inward or open.
즉, 로봇 팔(31)의 양측 연결부위(32)에 내장한 전자석을 이용한 피스톤 장치(A)의 코일(14)에 음(-)의 전원을 공급하여 코일(14)에서 영구자석(16)을 밀어주는 자기장이 발생하도록 하게 되면, 코일(14)에 의해 영구자석(16)을 밀리게 된다.That is, the negative power is supplied to the coil 14 of the piston device A using the electromagnet built into both connecting portions 32 of the robot arm 31 so that the permanent magnet 16 is supplied from the coil 14. When the magnetic field is to be generated to push the, the permanent magnet 16 is pushed by the coil (14).
이 경우 코일(14)은 영구자석(16)을 빠르고 정확하게 밀어주게 되고, 그에 따라 축(17)의 끝단에 일측이 결합되고 타측이 작동편(35)의 내부로 연장되는 와이어(33)도 밀리게 된다.In this case, the coil 14 pushes the permanent magnet 16 quickly and accurately, so that one side is coupled to the end of the shaft 17 and the other side of the wire 33 extends into the working piece 35. It becomes.
그러므로 안내 로울러(36)(37)를 경유하여 끝단의 고정편(38)에 고정된 상기 와이어(33)에 의해 작동편(35)이 회전하는 중에 내측으로 오므라지게 되어 주 작동폄(35)의 사이에 위치하는 물체를 잡아줄 수 있도록 한다. Therefore, by the wire 33 fixed to the fixed piece 38 at the end via the guide rollers 36 and 37, the operating piece 35 is retracted inward while the main piece 35 is rotated. Make sure you can hold objects in between.
반대로 코일(14)에 양(+)의 전원을 공급하여 코일(14)에서 영구자석(16)을 당겨주는 자기장이 발생하여 와이어(33)를 당겨주게 되면, 전술한 것과 반대의 작용이 일어나 작동편(35)이 벌려지게 되어 사이에 위치하는 물체를 잡아주던 상태에서 해제시키게 된다.On the contrary, when a positive magnetic field is supplied to the coil 14 to pull the permanent magnet 16 from the coil 14 and the wire 33 is pulled, the opposite action occurs as described above. Piece 35 is opened to release in the state holding the object located between.
상기 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤 장치를 하나만 설치하여도 얼마의 힘을 낼 수 있게 되지만, 도 5에 도시한 것과 같이 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤 장치를 다수개 직렬로 나란히 배열하면서 하나의 축에 일정한 가격을 두고 다수의 영구자석을 부착하여 상기 피스톤 장치들의 코일에 의해 밀리거나 당겨지는 힘을 받도록 하게 되면, 보다 큰 힘을 발생할 수 있게 된다.Even if only one piston device using the electromagnet of the present invention is provided, it is possible to exert some force, but as shown in FIG. 5, the piston device using the electromagnet of the present invention is arranged side by side in series and arranged on one shaft. If a plurality of permanent magnets are attached at a fixed price to receive a force pushed or pulled by the coils of the piston devices, more force can be generated.
그리고 도 6에 도시한 것과 같이 하나의 축에 다수의 영구자석을 결합한 상태에서 최 외측의 위치에서 영구자석을 당겨준 다음 당겨진 위치에서 다음의 영구자석을 다시 당겨주는 과정이 반복되도록 하게 되면 전자석이 갖는 작동거리가 제한되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.As shown in FIG. 6, when the permanent magnets are pulled from the outermost position in a state where a plurality of permanent magnets are coupled to one axis, the process of pulling the next permanent magnets again from the pulled position is repeated. It is possible to solve the problem of having a limited working distance.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤 장치는 일측에 일체로 형성된 경사면의 안내철심과 원통형 철심의 외면에 코일을 일측에서부터 점차 굵어지도록 권취하고,As described above, the piston device using the electromagnet of the present invention winds the coil on the outer surface of the guide iron core and the cylindrical iron core of the inclined surface integrally formed on one side so as to gradually become thicker from one side,
외부에서 피스톤이 결합되는 축의 타측에는 영구자석을 결합하여 코일에 의해 밀리거나 당겨지도록 하고,On the other side of the shaft to which the piston is coupled from the outside to combine the permanent magnet to be pushed or pulled by the coil,
상기 코일의 외면에는 자성체에 의한 자로를 형성하면서 타측 외부에는 부도체의 차폐층을 형성하여 반대방향에 대칭되게 발생하는 자기장을 줄이도록 함으로써 전자석의 코일이 많이 감긴 내측으로 영구자석을 당기는 힘이 많이 발생하여 순간 동작이 빨라지도록 하는 동시에 불필요한 자기장의 발생을 억제하면서 작동의 안정성도 향상되는 이점이 있는 것이다.A magnetic force is formed on the outer surface of the coil while a shielding layer of the non-conductor is formed on the other side to reduce the magnetic field generated symmetrically in the opposite direction, thereby generating a lot of force to pull the permanent magnet to the inside of which the coil of the electromagnet is wound much. Therefore, the instantaneous operation is faster, and the stability of the operation is also improved while suppressing the generation of unnecessary magnetic fields.
도 1은 종래 전자석을 이용한 피스톤의 구성을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of a piston using a conventional electromagnet.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 피스톤 장치의 구성을 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a piston device using an electromagnet according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 나타낸 개략도.3 is a schematic view showing a configuration according to another embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 사용 상태를 나타낸 개략도.4A and 4B are schematic diagrams showing a state of use of the present invention.
도 5는 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤으로 큰 힘을 얻는 경우의 실시예를 나타낸 개략도.5 is a schematic view showing an embodiment in the case of obtaining a large force with a piston using an electromagnet of the present invention.
도 6은 본 발명의 전자석을 이용한 피스톤으로 큰 작동거리를 얻는 경우의 실시예를 나타낸 개략도.Figure 6 is a schematic view showing an embodiment in the case of obtaining a large working distance with a piston using an electromagnet of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
11 : 전자석 12 : 원통형 철심11: electromagnet 12: cylindrical iron core
13 : 경사면의 안내철심 14 : 코일13: guide core of the inclined surface 14: coil
16 : 영구자석 17 : 축16: permanent magnet 17: axis
21 : 자성체 22 : 부도체의 차폐층21: magnetic material 22: shielding layer of the insulator
30 : 복귀스프링30: return spring
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|---|---|---|---|
| KR10-2002-0043547A KR100500368B1 (en) | 2002-07-24 | 2002-07-24 | Piston equipment make use of an electromagnet |
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2002
- 2002-07-24 KR KR10-2002-0043547A patent/KR100500368B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20040009551A (en) | 2004-01-31 |
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