KR100823907B1

KR100823907B1 - 전자 액츄에이터

Info

Publication number: KR100823907B1
Application number: KR1020060063745A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 가토우; 아키요시 사루다테
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-04-21
Also published as: KR20070006601A; JP2007019295A

Abstract

소형이며 자기 유지 가능한 전자 액츄에이터를 제공한다.

전자 액츄에이터 (3) 는 가동축 (21) 의 일단부측에 차양부 (26) 를 형성하고, 이 차양부 (26) 의 외측에 영구 자석 (36) 을 설치함으로써, 가동축 (21) 이 영구 자석 (36) 의 자력에 의해서 돌출하는 방향 또는 인입하는 방향으로 흡인되도록 형성한다.

Description

전자 액츄에이터{ELECTROMAGNETIC ACTUATOR}

도 1 은, 본 발명에 관련된 전자 액츄에이터의 실시형태의 가동축의 인입 상태에 있어서의 요부를 나타내는 단면도

도 2 는, 도 1 의 가동축의 돌출 상태에 있어서의 요부를 나타내는 도 1 과 동일한 도면

부호의 설명

3 전자 액츄에이터

21 가동축

26 차양부

27 코일 유지 부재

28 코일

33 백요크

35 요크

35a 내주 가장자리부

36 영구 자석

일본 공개특허공보 평08-128556호

본 발명은, 소형이며 자기 유지하기에 바람직한 전자 액츄에이터에 관한 것이다.

종래부터, 코일에 대한 통전의 온오프에 의해서 유로를 개폐하는 전자 액츄에이터를 사용하여 전자 밸브에 응용하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이러한 전자 밸브에 있어서는, 예를 들어, 전자 액츄에이터의 코일에 통전이 실시되고 있지 않는 비통전 상태에 있어서는, 탄성지지 스프링의 탄성력에 의해서 밸브체가 밸브시트에 착좌하여 유로를 차단하도록 형성되어 있고, 코일에 통전이 실시되면, 탄성지지 스프링의 탄성력에 저항하여 밸브체가 전자석의 흡인력에 의해서 밸브시트로부터 이간하여 유로를 개방할 수 있게 되어 있다.

그러나, 종래의 전자 밸브에 있어서는, 유로를 개방한 밸브의 열린 상태를 유지하기 위해서는, 코일에 대한 통전 상태를 유지해야 한다는 문제점이 있었다.

또, 이러한 문제점에 대처하는 것으로서, 코일에 통전하는 전류의 방향을 전환함으로써 가동축 (플런저) 을 축방향을 따라 양방향으로 왕복 이동시킴과 함께, 코일에 통전하지 않고, 영구 자석의 자력에 의한 흡인력을 이용하여, 가동축에 의해 밸브의 열린 상태와 닫힌 상태, 즉, 유로의 개방 상태와 차단 상태의 양자를 자 기 유지하는 구성을 생각 할 수 있지만, 유로의 개방 상태와 차단 상태를 유지하기 위해서는, 가동축의 축방향의 양측에 영구 자석을 설치해야하고, 전자 액츄에이터, 나아가서는 전자 밸브가 대형화된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 소형이며 자기 유지 가능한 전자 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 전자 액츄에이터의 특징은, 자성체에 의해 형성되고 축방향을 따라 양방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된 가동축과, 이 가동축의 외측에 설치된 코일을 갖는 전자 액츄에이터로서, 상기 가동축의 일단부측에 차양부가 형성되어 있음과 함께, 이 차양부의 외측에 영구 자석이 설치되어 있고, 상기 가동축이 상기 영구 자석의 자력에 의해서 가동축의 어느 하나의 이동 방향으로 흡인되도록 형성되어 있는 점에 있다.

본 발명에 관련된 전자 액츄에이터에 있어서는, 상기 영구 자석이 환상으로 형성되어 있음과 함께, 그 자극이 상기 가동축의 이동 방향을 따라 병설되어 있는 것이 바람직하고, 또한, 환상으로 형성된 한 쌍의 요크가 상기 영구 자석을 사이에 두고 대향 배치되어 있음과 함께, 이들 요크의 내주 가장자리부가 상기 차양부의 외주 가장자리부를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 것이 바람직하다. 게다가, 상기 차양부의 기단부가 외주부보다 두껍게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 관련된 전자 액츄에이터에 있어서는, 상기 코일의 외측에 백요크가 설치되어 있고, 이 백요크가 상기 영구 자석의 외측을 둘러싸도록 형성되 어 있는 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 의해 설명한다.

도 1 은 본 발명에 관련된 전자 액츄에이터의 실시형태의 요부를 나타내는 단면도이다.

전자 액츄에이터 (3) 는 도 1 에 상세하게 나타내는 바와 같이, 자성체, 예를 들어, 쾌삭 순철의 가공품에 의해서 형성된 가동축 (플런저) (21) 을 갖고 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 가동축 (21) 은 원주상에 형성된 축본체 (21a) 를 갖고 있고, 이 축본체 (21a) 의 하방에 나타내는 하단에는 축본체 (21a) 의 외경보다 직경이 크게 형성된 밸브 작동부 (22) 가 일체로 형성되어 있다. 게다가, 밸브 작동부 (22) 의 단면, 즉, 가동축 (21) 의 하단면은 밸브 맞닿음면 (24) 으로 되어 있다.

상기 축본체 (21a) 의 밸브 작동부 (22) 의 근방과, 축방향의 거의 중앙 부분에는 거의 원환상인 슬라이딩 이동부 (25) 가 형성되어 있다. 이들 슬라이딩 이동부 (25) 의 외직경은, 밸브 작동부 (22) 의 외직경과 동등하거나 약간 크게 형성되어 있다.

상기 축본체 (21a) 의 도 1 의 상방에 나타내는 상단부 근방에는, 슬라이딩 이동부 (25) 의 외직경보다 더욱 대직경으로 형성된 환상의 차양부 (26) 가 형성되어 있다. 이 차양부 (26) 의 가동축 (21) 과의 접속부에 위치하는 기단부 (26a) 는 그 축방향의 사이즈가 차양부 (26) 의 축방향의 사이즈보다 크게 형성되어 있다. 즉, 차양부 (26) 의 기단부 (26a) 는 외주부 보다 두껍게 형성되어 있다.

상기 가동축 (21) 의 외측에는, 비자성체, 예를 들어, PPS 등의 수지 성형품에 의해 일체로 형성된 코일 유지 부재 (27) 가 설치되어 있다. 이 코일 유지 부재 (27) 는, 가동축 (21) 을 축방향을 따라 양방향인 도 1 의 상하 방향으로 나타내는 수직 방향으로 왕복 이동시키기 위한 코일 (28) 을 배치하기 위한 것이고, 양슬라이딩 이동부 (25) 의 외주면이 슬라이딩 접촉되는 슬라이딩 이동 구멍을 갖는 통상의 유지 본체 (29) 를 갖고 있다. 그리고, 유지 본체 (29) 의 도 1 의 하방에 나타내는 축방향의 하단부에는, 직경 방향 외측으로 연장된 원환상의 하플랜지 (30) 가 일체로 형성되어 있고, 유지 본체 (29) 의 축방향의 도 1 의 상방에 나타내는 상단부에는 직경 방향 외측으로 연장된 원환상의 상플랜지 (31) 가 일체로 형성되어 있다. 또한, 하플랜지 (30) 및 상플랜지 (31) 의 각각의 외직경은, 코일 (28) 의 외직경보다 크게 형성되어 있고, 하플랜지 (30) 및 상플랜지 (31) 의 대향면 사이의 간격은, 코일 (28) 의 축방향의 길이보다 약간 크게 형성되어 있다. 그리고, 하플랜지 (30) 및 상플랜지 (31) 의 서로 대향하는 각각의 대향면과, 이들 대향면 사이에 위치하는 유지 본체 (29) 의 외주면에 의해 형성되는 오목부 공간 내에, 도 1 의 2 점 쇄선으로 나타내는 코일 (28) 이 전체적으로 거의 원통상을 이루도록 감겨져 있다.

상기 상플랜지 (31) 의 축방향 외측에 위치하는 상단면의 외주에는 대직경 통상부 (32) 가 축방향을 따라서 상방을 향해 일체로 형성되어 있다. 이 대직경 통상부 (32) 는 유지 본체 (29) 와 동일 축이 되도록, 상플랜지 (31) 의 상단부로부터 축방향의 일단부측인 도 1 의 상방을 향하여 연장 형성되어 있다. 그리고, 대직경 통상부 (32) 의 외주의 상단부측을 제외한 대부분에는 코일 (28) 의 외측에 설치된 원통상의 백요크 (33) 의 상단 부분이 고착되어 있다. 또한, 백요크 (33) 의 하단부는, 하플랜지 (30) 의 내단면의 외주 근방에 형성된 장착 홈 (34) 에 고착되어 있다.

상기 백요크 (33) 는 가동축 (21) 과 동일하게, 자성체, 예를 들어, 쾌삭 순철의 가공품에 의해서 형성되어 있다.

상기 코일 유지 부재 (27) 의 대직경 통상부 (32) 의 내측에는, 도 1 의 상방에 배치된 상요크 (35A) 및 도 1 의 하방에 배치된 하요크 (35B) 로 이루어지는 상하 한 쌍의 요크 (35) (부호 (35) 는, 상요크 (35A) 및 하요크 (35B) 를 총칭한다.) 가 간격을 두어 설치되어 있다. 이들 요크 (35) 는 자성체, 예를 들어, 백요크 (33) 와 동일하게, 쾌삭 순철의 가공품에 의해서 전체적으로 거의 환상으로 형성되어 있다. 또한, 양 요크 (35) 의 대향면 사이에는 거의 환상으로 형성된 영구 자석 (36) 의 축방향의 양단이 협지되어 있다.

즉, 환상으로 형성된 한 쌍의 요크 (35) 가 영구 자석 (36) 을 사이에 두고 대향 배치되어 있다.

상기 양 요크 (35) 의 각각의 내주 가장자리부 (35a) 는 축방향을 따라서 양 요크 (35) 의 내측을 향하여 연장 형성되어 있고, 차양부 (26) 의 외주 가장자리부 를 사이에 두고 대향 배치되어 있다.

따라서, 차양부 (26) 의 외측에 영구 자석 (36) 이 설치되어 있고, 영구 자석 (36) 의 자력에 의해서 차양부 (26), 나아가서는 가동축 (21) 을 그 어느 하나의 이동 방향으로 흡인, 즉, 도 1 의 하방에 나타내는 돌출하는 방향 또는 도 1 의 상방인 인입하는 방향으로 흡인할 수 있도록 되어 있다.

상기 양 요크 (35) 의 사이에 협지되어 있는 영구 자석 (36) 은, 그 자력에 의해서 차양부 (26), 나아가서는 가동축 (21) 을 축방향을 따라 도 1 의 하방에 나타내는 돌출하는 방향 또는 도 1 의 상방에 나타내는 인입하는 방향으로 흡인하여 유지하기 위한 것으로서, 전체로서 거의 환상으로 형성되어 있다. 그리고, 영구 자석 (36) 은 축방향에 착자되어 있고, 그 자극이 가동축 (21) 의 이동 방향인 도 1 의 상하 방향을 따라 병설되어 있다. 예를 들어, 영구 자석 (36) 의 상단부측이 S 극이 되고, 하단부측이 N 극이 되도록 형성되어 있다. 게다가, 영구 자석 (36) 은 그 내주가 차양부 (26) 의 외주와 대향하도록 배치되어 있다.

상기 대직경 통상부 (32) 의 외주의 상단 부분에는 비자성체, 예를 들어, PPS 등의 수지 성형품에 의해 일체 형성된 상케이스 (37) 가 고착되어 있다. 또한 상케이스 (37) 는 도 1 의 하방에 나타내는 하단측이 개구된, 거의 바닥을 가진 이중 통상으로 형성되어 있고, 직경 방향 외측에 위치하는 외통부 (37a) 의 내면이 대직경 통상부 (32) 의 외주의 상단 부분에 고착되어 있다. 또한, 상케이스 (37) 의 직경 방향 내측에 위치하는 내통부 (37b) 의 하단면은 상하 한 쌍의 요크 (35) 중의 도 1 의 상방에 위치하는 상요크 (35A) 의 상단면에 맞닿아 있고, 내 통부 (37b) 의 내면에는 가동축 (21) 이 상방향으로 이동할 때에, 가동축 (21) 의 상방으로의 최대 이동 위치를 규제함과 함께, 가동축 (21) 의 상단면이 접촉하였을 때의 충격을 흡수하기 위한 방진 고무 등의 완충재에 의해 형성된 원환상의 쿠션 (38) 이 장착되어 있다. 게다가, 상케이스 (37) 의 중심부에는 쿠션 (38) 의 내경과 거의 동일 사이즈인 관통 구멍 (39) 이 형성되어 있고, 이 관통 구멍 (39) 은 가동축 (21) 이 하방향으로 이동하고 있는 상태에 있어서, 외기가 내부로 유입 가능한 통기구로 되어 있다.

따라서, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 는 자성체에 의해 형성된 백요크 (33) 의 하방 내측에 코일 (28) 이 설치되어 있고, 이 코일 (28) 의 내측에 자성체에 의해서 형성된 가동축 (21) 의 하방측이 설치되어 있다. 또한, 백요크 (33) 의 상방의 내측에 한 쌍의 요크 (35) 가 코일 (28) 의 축방향의 상방에 위치하도록 설치되어 있고, 한 쌍의 요크 (35) 사이에 영구 자석 (36) 이 설치되어 있다. 그리고, 영구 자석 (36) 의 내측에 가동축 (21) 의 차양부 (26) 가 설치되어 있고, 이 차양부 (26) 의 외주 가장자리부의 양측에 한 쌍의 요크 (35) 의 내주 가장자리부 (35a) 가 설치되어 있다. 즉, 한 쌍의 요크 (35) 의 내주 가장자리부 (35a) 는, 차양부 (26) 의 외주 가장자리부를 사이에 두고 대향 설치되어 있다.

또한, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 는 코일 (28) 에 공급하는 전류의 방향을 전환함으로써, 가동축 (21) 의 상단부의 극성을 S 극, N 극, S 극, N 극 … 의 순서대로 전환할 수 있고, 가동축 (21) 의 하단부의 극성을 상단부의 극성의 전환과 동기시켜 N 극, S 극, N 극, S 극 … 의 순서대로 전환할 수 있도록 되어 있 다. 그 결과, 가동축 (21) 을 그 축방향을 따라 도 1 의 하방으로 돌출하는 방향 및 도 1 의 상방으로 인입하는 방향의 양방향으로 왕복 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

이어서, 상기 기술한 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 작용에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 코일 (28) 에 공급하는 전류의 방향을 전환함으로써, 가동축 (21) 을 그 축방향을 따라 도 1 의 하방인 돌출하는 방향 및 도 1 의 상방인 인입하는 방향의 양방향으로 왕복 이동시킬 수 있음과 함께, 코일 (28) 에 통전하지 않는 비통전 상태에 있어서는 영구 자석 (36) 을 차양부 (26) 의 외측에 배치하고 설치하는 간단한 구성으로서, 영구 자석 (36) 의 자력에 의해서, 가동축 (21) 을 가동축 (21) 의 어느 하나의 이동 방향, 즉, 돌출하는 방향 또는 인입하는 방향 중 어느 하나로 자기 유지할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 소형이며 자기 유지 가능한 것을 용이하게 얻을 수 있다.

또, 도 1 은 가동축 (21) 의 인입 상태를 나타내고 있다. 또한, 가동축 (21) 의 돌출 상태를 도 2 에 나타낸다.

또한, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 영구 자석 (36) 이 환상으로 형성되어 있음과 함께, 그 자극이 상기 가동축 (21) 의 이동 방향을 따라 병설되어 있기 때문에, 가동축 (21) 을 돌출하는 방향 또는 인입하는 방향으로 자기 유지하는 것이 용이하고 또한 확실하게 할 수 있다.

게다가, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 환상으로 형성된 한 쌍의 요크 (35) 가 영구 자석 (36) 을 사이에 두고 대향 배치되어 있음과 함께, 이들 요크 (35) 의 내주 가장자리부 (35a) 가 차양부 (26) 의 외주 가장자리부를 사이에 두고 대향 배치되어 있기 때문에, 영구 자석 (36) 의 자력에 의해서 가동축 (21) 을 돌출하는 방향 또는 인입하는 방향으로 효율적으로 흡인할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 차양부 (26) 의 기단부 (26a) 가 두껍게 형성되어 있기 때문에, 요크 (35) 의 내주 가장자리부 (35a) 와 차양부 (26) 의 거리가 짧아지기 때문에, 영구 자석 (36) 의 자력에 의한 차양부 (26), 나아가서는 가동축 (21) 을 돌출하는 방향 또는 인입하는 방향으로 흡인할 때의 흡인력을 강하게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 코일 (28) 의 외측에 백요크 (33) 가 설치되어 있고, 이 백요크 (33) 가 영구 자석 (36) 의 외측을 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 누락 자속을 적게 할 수 있음과 함께, 백요크 (33) 에 의해서 형성되는 자계에 의해서 영구 자석 (36) 의 자력을 작게 할 수 있다. 그 결과, 가동축 (21) 을 축방향을 따라 왕복 이동시킬 때에, 가동축 (21) 의 이동을 방해하는 방향으로 작용하는 영구 자석 (36) 의 자력을 작게 할 수 있다. 즉, 한 쌍의 요크 (35) 의 내주 가장자리부 (35a) 에 대하여 가동축 (21) 의 차양부 (26) 를 이간하기 쉽고 게다가 흡착하기 쉬운 밸런스 잡힌 상태로 할 수 있다.

본 실시형태의 전자 액츄에이터 (3) 에 의하면, 전자 액츄에이터 (3) 의 코일 (28) 에 대한 통전 방향을 전환함으로써, 가동축 (21) 의 상방향 (인입하는 방 향) 으로의 이동과 하방향 (돌출하는 방향) 으로의 이동을 용이하고 또한 확실하게 선택적으로 전환할 수 있음과 함께, 코일 (28) 에 대한 통전을 실시하지 않고, 가동축 (21) 의 상측 위치 (인입 상태) 에서의 유지, 하측 위치 (돌출 상태) 에서의 유지 중 어느 하나의 상태를 선택적으로 가능하게 한다.

본 발명의 전자 액츄에이터는, 다종 다양한 제어기기로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 기술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 필요에 따라 여러 가지의 변경이 가능하다.

본 발명에 관련된 전자 액츄에이터에 의하면, 전자 액츄에이터는, 가동축의 일단부측에 차양부를 형성함과 함께, 차양부의 외측에 영구 자석을 설치한다는 간단한 구성으로, 코일에 통전하지 않고 가동축을 돌출 상태 또는 인입 상태로 자기 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전자 액츄에이터에 의하면, 소형이며 자기 유지 가능한 것을 용이하고 또한 확실하게 얻을 수 있다.

Claims

삭제
자성체에 의해 형성되고 축방향을 따라 양방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된 가동축과, 이 가동축의 외측에 설치된 코일을 갖는 전자 액츄에이터로서,

상기 가동축의 일단부측에 차양부가 형성되어 있음과 함께, 이 차양부의 외측에 영구 자석이 설치되어 있고,

상기 가동축이 상기 영구 자석의 자력에 의해서 가동축의 어느 하나의 이동 방향으로 흡인되도록 형성되어 있으며,

상기 영구 자석이 환상으로 형성되어 있음과 함께, 그 자극이 상기 가동축의 이동 범위 내를 따라 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 액츄에이터.
제 2 항에 있어서,

환상으로 형성된 한 쌍의 요크가 상기 영구 자석을 사이에 두고 대향 배치되어 있음과 함께, 이들 요크의 내주 가장자리부가 상기 차양부의 외주 가장자리부를 사이에 두고 대향 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 액츄에이터.
제 3 항에 있어서,

상기 차양부의 기단부가 외주부보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하 는 전자 액츄에이터.
제 4 항에 있어서,

상기 코일의 외측에 백요크가 설치되어 있고, 이 백요크가 상기 영구 자석의 외측을 둘러싸도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 액츄에이터.