KR101107914B1 - 전자 액추에이터, 그것의 조립 방법 및 그것을 고정하기위한 조립체 - Google Patents

전자 액추에이터, 그것의 조립 방법 및 그것을 고정하기위한 조립체 Download PDF

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아렌드 얀 윌렘 람머스
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이튼 일렉트릭 비 브이
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Abstract

적어도 하나의 스위치 가동 접점을 스위치-온 위치 또는 스위치-오프 위치로 작동시키기 위한 전자 액추에이터가 제공된다. 전자 액추에이터(1)는 가동형 폴 본체(3) 및 고정형 폴 본체(4)를 서로를 향해 이동시키는 제 1 자기 회로와, 제 1 자기 회로와 분리되어 있으며, 영구 자석(9) 및 유지 플레이트(10)를 가진 제 2 자기 회로를 구비한다. 스위치-오프 코일(15)이 제 2 자기 회로의 자기장을 중화시킴으로써, 액추에이터(1)는 스위치-오프 위치로 복귀할 수 있다. 액추에이터(1)의 축방향에 있어서, 스위치-오프 코일(15)은 영구 자석(9)보다 유지 플레이트(10)에 근접하여 위치되며, 그 결과 액추에이터의 보다 효과적인 동작이 가능하다. 또한, 액추에이터는 제조 및 조립이 용이한 원통형 요소로 구성된다.

Description

전자 액추에이터, 그것의 조립 방법 및 그것을 고정하기 위한 조립체{ELECTROMAGNETIC ACTUATOR}
본 발명은 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 스위치-온 위치 또는 스위치-오프 위치로 움직이기 위한 전자(電磁) 액추에이터에 관한 것으로, 본원 청구범위 제 1 항의 전제부에 따르면, 이 전자 액추에이터는 스위치-온 위치에 도달할 때까지 가동형 및 고정형 폴(pole) 본체를 서로를 향해 이동시키는 스위치-온 코일을 가진 제 1 자기 회로와, 스위치-온 코일이 여자되어 있지 않을 때, 스프링력 또는 다른 힘에 대항하여 액추에이터를 스위치-온 위치에 유지시키기 위한 것으로, 가동형 폴 본체에 결합된 유지 플레이트 및 영구 자석을 가지며, 제 1 자기 회로와 분리된 제 2 자기 회로와, 액추에이터가 스위치-오프 위치로 복귀할 수 있도록 제 2 자기 회로의 자기장을 중화시키는 작용을 하는 스위치-오프 코일을 구비한다. 제 2 자기 회로는 영구 자석, 유지 플레이트, 스위치-오프 코일, 및 제 2 자기 회로를 폐쇄하는 회로 본체를 포함하며, 제 2 자기 회로는 스위치-오프 위치로부터 스위치-온 위치로 이동하는 동안 회로 본체와 유지 플레이트 사이의 인력을 증가시킨다.
다른 관점에서, 본 발명은 전자 액추에이터의 생산 방법 및 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 가진 스위칭 장치에 본 발명에 따른 액추에이터 등의 액추에이 터를 고정하는 방법이다.
국제 특허 공보 제 WO 99/14769 호에는 이러한 유형의 전자 액추에이터가 개시되어 있다. 분리된 자기 회로들로 인해, 액추에이터는 스위치-온 및 스위치-오프 속도 및 필수의 스위치-온 및 스위치-오프 에너지에 관한 한 최적화될 수 있다. 그러나, 상기 특허 공보에 설명된 액추에이터는 액추에이터의 조작상의 관점 및 액추에이터의 제조의 관점에서 훨씬 더 개선될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 저비용으로 용이하게 제조할 수 있고, 종래 기술에 비해 효율적으로 사용할 수 있는 전자 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 전제부에 규정된 유형의 전자 액추에이터는, 액추에이터의 축방향에 있어서, 스위치-오프 코일이 영구 자석보다 유지 플레이트에 근접하여 위치된다. 국제 특허 공보 제 WO 99/14769 호에 공지된 액추에이터와 비교하여, 이와 같이 영구 자석 및 스위치-오프 코일의 위치가 변형된 결과, 본 발명의 액추에이터의 스위치-오프 동작에 보다 적은 에너지가 필요하게 됨으로써, 스위치-오프 코일의 작동이 보다 효과적이다.
미국 공개 특허 제 5,864,274 호에는 전자 액추에이터의 다른 예가 개시되어 있다. 이 유형의 액추에이터는 연철 용기를 포함하며, 연철 용기의 내벽과의 분로(分路) 자기 갭을 형성하도록 영구 자석이 배치되어 있다. 플럭스 전도 디스크의 목 부분은 전류 권선으로 둘러싸여 있다. 연철 용기의 목 부분상에는 자기 인력이 작용할 수 있는 폴 디스크가 놓여 있다. 폴 디스크에는 전기 전도성 링이 고정되어 있다. 폴 디스크는 기계 및/또는 전기 안정 장치를 활성화시킨다. 이 시스템은 전류 권선으로 보내지는 전류 임펄스에 의해 활성화된다. 이 액추에이터는 스위치-온 코일을 포함하지 않으며, 코일의 외부 활성화가 없는 경우, 액추에이터는 그것의 정상 위치로 복귀하며, 이때 폴은 플럭스 전도 디스크(목 부분)에 기댄 상태가 된다. 설명한 바와 같이, 이 액추에이터는 폴 디스크를 짧은 시간 동안 비교적 빠르게 밀어내도록 구성되어 있는데, 이것은 자기 플럭스를 폴 디스크로부터 강제로 이간시킴으로써, 그리고 짧은 회로 전도 링을 이용하여 척력을 제공함으로써 달성된다. 이것은 연철 용기, 영구 자석, 플럭스 전도 디스크 및 폴 디스크로 형성된 자기 회로를 구비함으로써 가능해지며, 영구 자석의 직경은 연철 용기의 직경보다 작다(영구 자석은 연철 용기내에 놓인다).
그러나, 본 발명에 있어서는, 유지 플레이트를 유지하고 있는 영구 자석의 자기 플럭스를, 스위칭-오프 코일에 의해 발생되는 그러나 동일한 자기 플럭스 경로에 있는 자기 플럭스에 의해 중화시킴으로써 스위치-오프 동작이 개시된다. 이것은 미국 공개 특허 제 5,864,274 호에 의해 교시된 위치보다 반경방향 외측의 위치에 영구 자석을 배치할 수 있도록 하며, 따라서 가동형 폴 본체(스위치-온 코일의 1차 회로의 일부)가 액추에이터의 2차 자기 회로에 영향을 미치지 않는 것을 보장한다. 이것은 유지 장치의 요소(영구 자석, 피팅 본체 등)가 스위치-온 장치(특히, 비교적 큰 가동형 폴 본체)의 일부와 실질적으로 동축으로 위치될 수 있기 때 문에, 필요한 길이가 짧아서 보다 작은 액추에이터를 제조하는 것이 가능하다.
다른 실시예에 있어서, 영구 자석은 디스크형 자석이며, 자극의 배향은 디스크형 자석의 축과 평행하다. 이러한 유형의 영구 자석은 특히 반경방향으로의 전극 배향을 요구하는 국제 특허 공보 제 WO 99/14769 호에 개시된 영구 자석과 비교하여 제조가 용이하고 저렴하다. 또한, 본 발명의 디스크형 영구 자석에 있어서는 제조 공차가 더 클 수 있는데, 이는 제 2 자기 회로가 상이하게 진행하고, 축방향 공차는 반경방향 공차보다 제거하기가 용이하기 때문이다.
또다른 실시예에 있어서, 액추에이터는 기본적으로 원통형인 요소를 포함한다. 액추에이터를 구성하는 이 원통형 요소는 예를 들어 선반을 사용하는 것과 같은 공지의 기술을 이용하여 대체로 용이하게 제조할 수 있다. 액추에이터의 원통형 구조는 또한 제조된 자기 회로 및 액추에이터가 차지하는 공간의 크기의 관점에서 종래 기술과 비교하여 보다 효율적이다. 또한, 다양한 요소들이 예를 들어 (스크류) 패스너 및/또는 프레스 피팅에 의해 조립될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 액추에이터는 제 1 및 제 2 자기 회로내에 예를 들어 쾌삭강(free-cutting steel)과 같은 강으로 제조된 원통형 요소를 포함한다. 이 재료는 통상적인 자성 주석 플레이트보다 저렴하고 기계가공이 용이하다. 그 결과 자기 효력이 손실되는 것은 사실이지만, 이것은 쉽게 보상될 수 있고, 달성되는 경제적 이점은 그것을 능가한다.
또다른 실시예에 있어서, 전자 액추에이터는 가동형 폴 본체에 결합된 가동형 샤프트를 포함하며, 이 샤프트는 평면 베어링(plain bearing)에 의해 고정형 폴 본체에 대하여 상대 이동할 수 있다. 평면 베어링을 사용하면 액추에이터가 주변환경으로부터 폐쇄되고, 그리하여 자화가능한 물질 및/또는 다른 오염물질이 폴 본체상에 축적될 수 없다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전자 액추에이터의 또다른 실시예에 있어서, 가동형 폴 본체는 평면 베어링에 의해 회로 본체에 대하여 축방향으로만 이동할 수 있다. 이러한 간단하고 저렴한 고정은 원통형 구조의 액추에이터에 의해 가능해진다.
외부로부터의 자화가능한 입자 또는 다른 오염물질이 제 2 자기 회로의 공기 갭내에 축적되는 것을 방지하기 위해, 액추에이터에는 회로 본체(회로 본체는 영구 자석과 유지 플레이트 사이의 제 2 자기 회로를 폐쇄함)와 유지 플레이트 사이의 공기 갭을 차단하는 먼지 캡이 제공된다. 또한, 액추에이터의 다양한 구성요소들의 이동이 가능한 공간도 제공하여야 하는 그러한 먼지 캡은 원통형 구조이기 때문에 끼워맞추기가 용이하고 저렴하다.
다른 관점에서, 본 발명은 본 발명에 따른 액추에이터를 조립하는 방법에 관한 것으로, 적어도 2개의 원통형 요소가 스크류 패스너에 의해 서로 고정된다. 원통형 구조로 인해, 이것은 원통형 요소에 적절한 구멍을 형성함으로써 쉽게 가능해진다.
다른 실시예에 있어서, 대안적으로 또는 액추에이터의 특정 부분에 대해, 적어도 2개의 원통형 요소가 억지 끼워맞춤에 의해 서로 고정될 수 있다. 이것은 예를 들어 2개의 요소가 제조 동안 축방향으로 정렬되어야 하는 경우에 유리하다. 예를 들어, 미국 공개 특허 제 5,864,274 호에 따른 액추에이터에 있어서, 플럭스 전도 디스크와 연철 용기의 에지는 예를 들어 디스크 및/또는 연철 용기의 에지를 기계가공하여 정렬될 필요가 있다. 이러한 기계가공은 추가적인 단계이며, 이것은 액추에이터의 비용을 증가시킬 것이다. 또한, 철제 부품들은 영구 자석에 의해 부착될 수 있으며, 이 철제 부품들은 다시 제거하기가 어려울 것이다. 본 발명의 이러한 실시예에 따라 제조된 액추에이터에 있어서, 영구 자석을 하우징에 고정하는 고정 본체 및 하우징과 함께 제 2 자기 회로를 폐쇄하는 회로 본체를 형성하는 어댑터 본체는 고정 본체와 정렬될 수 있으며, 그리하여 스위치-온 위치에 있어서 이들 2개의 부품은 유지 플레이트에 정확히 충돌한다. 이러한 방식에 있어서, 접촉면에 대한 통상의 연삭 작업은 불필요해진다.
예를 들어 미국 공개 특허 제 5,864,274 호에 개시된 바와 같은 공지의 액추에이터에 있어서, 영구 자석은 용기형 본체 내부에 위치되어야 하지만, 용기의 내벽에 닿아서는 안된다. 이것은 올바른 위치 결정의 관점에서, 그리고 자석이 강한 힘으로 용기의 바닥으로 끌려 내려올 가능성이 있기 때문에, 그로 인한 영구 자석의 파손 가능성의 관점에서 매우 성가신 제조 단계이다.
다른 관점에서, 본 발명은 본 발명에 따른 액추에이터와 같은 액추에이터를, 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 구비한 스위칭 장치에 고정하기 위한 조립체에 관한 것으로, 액추에이터의 축은 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 위한 작동 수단의 이동 방향에 기본적으로 수직이다. 그러한 구성의 결과, 스위칭 장치는 가용 공간의 효율적인 사용이 가능하도록 제조될 수 있다. 종래 기술에서는(예를 들어, 상술한 국제 특허 공보 제 WO 99/14769 호 및 미국 특허 공보 제 2002/0093408 호 참조), 액추에이터의 이동 방향은 스위치의 접점의 이동 방향에 평행이다. 물론, 본 발명에 따른 액추에이터는 이러한 방법으로도 사용될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 조립체는 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 위해 액추에이터의 이동과 작동 수단의 이동 사이에 소정 전동비(transmission ratio)를 가진 전동 수단(transmission means)을 더 포함한다. 예를 들어, 조립체내의 하나의 액추에이터가 2개의 스위치 가동 접점을 구동하는 경우, 소정 전동비는 1:2와 1:5 사이이며, 통상적인 진공 스위치에 사용될 때는 1:2.2가 바람직하다. 이러한 전동비는 효율적인 액추에이터 디자인을 달성할 수 있게 하며, 스위치-온 및 스위치-오프 시간, 스위치-온 코일 및 스위치-오프 코일에 필요한 에너지 등의 설계 제원을 이용하면, 추가의 에너지 저장 수단(접촉 압력 스프링, 보상 스프링 등)의 설계가 최적화된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 여러 실시예를 기반으로 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 전자 액추에이터의 일 실시예의 단면도,
도 2는 구동 요소 및 고정 요소를 이용하여 전자 액추에이터를 셋-업한 상태의 사시도.
도 1에는 전자 액추에이터의 일 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 이 액추에이터(1)는 스위치(도시되지 않음)의 가동 접점에 (직접 또는 간접적으로) 접속될 수 있는 가동형 샤프트(2)를 구비한다. 본 발명의 액추에이터(1)에 대해서도 적합한, 중간 전압 장치의 스위치를 작동시키기 위한 액추에이터가 예를 들어 국제 특허 공보 WO 99/14769 호에 개시되어 있으며, 이것은 참조 수단으로서 본 발명에 포함된 것으로 간주되어야 한다.
액추에이터(1)는 가동형 샤프트(2)에 결합된 (가동형인) 제 1 폴 본체(3) 및 하우징(5)에 결합된 (고정형인) 제 2 폴 본체(4)를 포함한다. 가동형 샤프트(2)는 평면 베어링(6)에 의해 제 2 폴 본체(4)에 대하여 상대 이동할 수 있다. 제 1 폴 본체(3)와 제 2 폴 본체(4) 사이의 공기 갭의 위치에는 내부에 스위치-온 코일(8)을 갖는 제 1 코일 홀더(7)가 위치된다. 스위치-온 코일(8)을 통해 전류가 흐르도록 함으로써, 하우징(5), 제 1 폴 본체(3), 제 2 폴 본체(4) 및 제 1 폴 본체(3)와 제 2 폴 본체(4) 사이의 공기 갭을 통해 진행하는 자기장이 발생된다[제 1 및 제 2 폴 본체(3, 4) 및 하우징(5)은 자기 전도성 재료로 제조된다]. 그 결과, 제 1 폴 본체(3)와 제 2 폴 본체(4) 사이에 인력이 발생하고, 그 결과 가동형 샤프트(2)가 좌측으로 이동한다(따라서, 액추에이터에 접속된 스위치가 '온'된다).
스위치-온 코일(8)을 여자하는데 필요한 에너지가 없이, 이러한 스위치-온 위치에 액추에이터(1)를 유지하기 위해, 별도의 제 2 자기 회로가 제공된다(상술한 특허 공보 WO 99/14769 호를 참조하기 바람). 도시된 실시예에 있어서, 제 2 자기 회로는 디스크형 링의 형태인 영구 자석(9)을 포함하고, 그것의 N/S 배향은 디스크형 링의 축에 평행하다. 이것은 영구 자석(9)의 제조를 간단하고 저렴하게 만들며, 종래 기술에 비해 큰 공차에 많은 영향을 받지 않도록 한다. 도시된 실시예에 있어서, 가동형 샤프트(2)는 [예를 들어, 도시된 바와 같이 스크류 패스너(11)를 이용하여] 유지 플레이트(10)에 결합된다. 영구 자석(9)은 고정 본체(13)[그리고, 예를 들어 스크류 패스너(16)]의 도움으로 하우징(5)에 결합된다. 영구 자석(9)의 한쪽 폴로부터 하우징(5), 어댑터 본체(12), 유지 플레이트(10) 및 고정 본체(13)를 거쳐 영구 자석(9)의 다른 폴까지 자기 회로의 폐쇄체로서 실린더 형태의 어댑터 본체(12)가 제공된다. 따라서, 제 2 자기 회로는 영구 자석(9), 유지 플레이트(10) 및 회로 본체를 포함하며, 회로 본체는 하우징(5), 고정 본체(13) 및, 제 2 자기 회로를 폐쇄하는 어댑터 본체(12)를 포함한다. 이러한 자기 회로를 얻기 위해, 영구 자석(9)과 어댑터 본체(12) 사이, 고정 본체(13)와 어댑터 본체(12) 사이에 공기 갭이 존재한다. 제 1 폴 본체(3)는 평면 베어링(14)을 사용함으로써 어댑터 본체(12)에 대하여 축방향으로만 상대 이동할 수 있다.
스위치-온 코일(8)의 도움으로 액추에이터가 여자되자마자, 유지 플레이트(10)가 도면의 좌측으로 이동할 것이며, 그 결과 유지 플레이트(10)와 고정 본체(13) 사이, 유치 플레이트(10)와 어댑터 본체(12) 사이의 공기 갭이 점점 작아질 것이다. 상기 공기 갭이 충분히 작아질 때, 제 2 자기 회로의 인력이 매우 커지며, 액추에이터(1)를 스위치-오프 위치로 가압하는데 실질적으로 기여한다. 스위치-온 위치에서(이 위치에서는 공기 갭이 거의 완전히 사라짐), 유지 플레이트상에 작용하는 인력은 반대 방향으로 작용하는 어떠한 힘에 대해서도 액추에이터(1)를 이 위치에 유지하기에 충분하다.
특허 공보 제 WO 99/14769 호에 개시 및 설명된 바와 같이, 스위치-온 코일(8)의 자기 회로 및 영구 자석(9)은 완전히 분리되어 있다.
액추에이터를 스위치-오프하기 위해, 스위치-오프 코일(15)이 제공되며, 이것은 또한 코일 홀더에도 끼워맞춤된다. 스위치-오프 코일(15)은, 정확한 액추에이션의 경우에, 영구 자석(9)의 자기장을 중화시키는 사이즈를 가지며, 그리하여 작동될 스위치 접촉 압력 스프링 및 선택적인 추가의 스위치-오프 스프링(도시되지 않음)에 저장된 에너지는 가동형 샤프트(2)를 완전히 뒤로 이동시키기에 충분하다.
특허 공보 제 WO 99/14769 호에 도시된 액추에이터와 비교하여, 스위치-오프 코일(15) 및 영구 자석(9)의 위치는 역전되어 있다. 본 발명의 액추에이터(1)의 스위치-오프 코일(15)의 위치로 인해, 액추에이터(1)는 보다 효율적으로 작동할 수 있으며, 그 결과 액추에이터는 보다 작게 제조될 수 있고, 작동에 있어서는 동일한 스위치-오프 동작을 달성하는데 보다 낮은 전력 공급을 필요로 한다.
본 발명의 액추에이터(1)의 제 2 자기 회로는 특허 공보 WO 99/14769 호에 도시된 액추에이터에 비해 더 길다. 그러나, 보다 강력한 영구 자석(9)을 이용함으로써 용이하게 보상될 수 있다. 영구 자석(9)의 선택된 위치 및 제 2 자기 회로의 구성의 결과, 영구 자석(9)은 특허 공보 제 WO 99/14769 호에서 요구되는 N/S 배향이 원주방향으로 진행하는 원통형 영구 자석과 달리, N/S 배향이 그 축에 평행한 단순한 디스크형 자석일 수 있다. 본 발명의 영구 자석(9)은 결과적으로 제조가 보다 용이하고 저렴하다.
상술한 실시예에 있어서, 액추에이터(1)는 모두 원통형 구조의 액추에이터(1)를 가능하게 하는 구성요소들을 포함한다. 따라서, 하우징(5), 제 1 폴 본체(3), 제 2 고정형 폴 본체(4), 유지 플레이트(10), 어댑터 본체(12) 및 고정 본체(13)는 예를 들어 쾌삭강과 같은 자기 전도성 재료를 (예를 들어 선반상에서) 간단히 기계가공함으로써 용이하게 제조될 수 있다. 쾌삭강은 일반적으로 사용되는 자성 주석 플레이트보다 저렴하다는 장점을 갖는다. 쾌삭강의 자기 특성은 자성 주석 플레이트의 그것보다 조악하지만, 비례적으로 보다 많은 재료를 사용함으로써 용이하게 조절될 수 있다. 영구 자석(9)은 제조 또는 달성되기 용이한 디스크형 자석일 수 있다. 제 2 고정 폴 본체(4), 영구 자석(9) 및 고정 본체(30)는 예를 들어 스크류 패스너(16, 17)에 의해 하우징(5)에 용이하게 고정될 수 있다.
어댑터 본체(12)는 억지 끼워맞춤에 의해 하우징(5)내에 고정될 수 있도록 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는 이것은 마지막으로 이루어지며, 그리하여 고정 본체(13)에 대한 어댑터 본체(12)의 정확한 위치가 자동적으로 얻어진다[즉, 액추에이터(1)가 여자된 위치에 있을 때, 어댑터 본체(12) 및 고정 본체(13)의 단부들은 유지 플레이트(10)에 정확히 충돌함].
하우징(5)과, 가동형 샤프트(2)와 제 2 폴 본체(4) 사이의 정확한 끼워맞춤[평면 베어링(6)]의 결과, 제 1 및 제 2 폴 본체(3, 4)의 폴 표면은 외부 영향으로부터 적절히 보호된다. 특히, 자기 인력에 의해 금속 입자가 액추에이터(1)에 침입하여 기능장애를 야기할 가능성이 방지된다.
액추에이터(1)의 다른 측에서도 동일한 종류의 보호를 달성하는데, 슬리브형 폐쇄체(19)를 고정하는 것으로 충분하다. 이 폐쇄체는 억지 끼워맞춤에 의해 하우징(5) 둘레에 끼워맞춤될 수 있다. 이 경우, 먼지 캡은 유지 플레이트(10)의 이동에 충분한 공간을 제공하고, [예를 들어 유지 플레이트(10)에 구멍을 만들어서] 폐쇄체안에 공기가 압축되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 잘 맞춤된 구멍의 크기 및 위치 설정에 의해, 스피드를 감소시키거나 먼지 입자를 흡입 또는 날려보내는 것도 용이해진다.
본 발명의 액추에이터(1)의 원통형 구조는 매우 튼튼한 구조와, 자기력선의 균일한 분포와, 유지보수가 필요 없는 구조를 제공한다.
하나 또는 그 이상의 스위치 가동 접점을 가진 스위칭 장치에 있어서, 액추에이터(1)는 하나 또는 그 이상의 스위치 가동 접점을 작동시키는데 사용될 수 있다. 도 2에 개략적으로 도시된 이하의 실시예에서, 스위칭 장치에 끼워맞추기 위한 고정 수단 및 전동 수단을 가진 본 발명에 따른 하나의 액추에이터(1)의 조립체가 설명된다. 이하에 설명되는 구조는 다른 유형의 액추에이터(1)에도 적합하다.
고정 수단은 평행하게 배열되고 서로 거울형상인 2개의 고정 플레이트(20, 21)를 포함하며, 이들은 구멍을 플랜징(flanging) 및 드릴링(drilling)하는 것과 같은 공지된 기계가공을 이용하여 용이하게 제조될 수 있다.
액추에이터(1)는 장착 핀(18)의 도움으로 고정 플레이트(20, 21)의 2개의 플랜지형 부분상에 장착된다(도 1 참조). 액추에이터(1)의 축[그리고, 그에 따른 가동형 샤프트(2)의 이동 방향]은 제 1 방향[도 2의 가동형 샤프트(2)의 길이방향]을 따라 배향된다. 전동 수단이 존재하며, 그리하여 액추에이터(1)의 가동형 샤프트(2)는 기본적으로 제 2 방향(도 2의 수직 방향)에 수직으로 이동한다. 제 2 방향은 스위치의 가동형 폴에 대한 접촉 로드(rod)의 이동 방향이다. 이것은 매우 작은 구조의 장치를 가능하게 한다.
전동 수단은 다음의 구성요소를 포함한다. 가동형 샤프트(2)가 제 1 접속 로드(22) 및 피봇 조인트(23)를 통해 제 1 전동 본체(24)에 접속된다. 이러한 제 1 전동 본체(24)는 기본적으로 삼각형인 형상을 가지며, 피봇 조인트(23)는 그 한쪽 코너에 존재한다. 제 1 전동 본체(24)는 고정 플레이트(20, 21)에 부착되며, 그리하여 핀 패스너(25)에 의해 대향하는 코너에서 회전할 수 있다. 스위치중 하나에 대한 접촉 로드가 다른 코너에 부착될 수 있으며, 핀(26)은 거기에 고정 플레이트(20, 21)의 개구와 연계하여 끼워짐으로써, 핀이 제 2 방향으로만 이동될 수 있는 것이 보장된다.
핀 패스너(25)와 펜(26) 사이의 거리와, 한편으로는 핀 패스너(25)와 피봇 조인트(23) 사이의 거리를 변화시킴으로써, 다른 한편으로는 액추에이터(1)의 가동형 샤프트(2)의 이동으로부터 스위치용 접촉 로드까지의 스케일 가능한 전동비가 가능해진다. 전동비는 한편으로는 소망의 스피드(스위치의 스위치-온 및 스위치-오프 스피드)에 의해 높은 스피드를 내는 저전동비로 규정되고, 다른 한편으로는 액추에이터(1)가 전동비를 발생하고 흡수해야하는 힘에 의해 큰 힘의 흡수를 가능하게 하는 높은 전동비로 규정된다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서는, 3개의 스위치 가동 접점을 구동하기 위해 하나의 액추에이터(1)가 사용된다. 이것은 추가의 핀 패스너(28)를 이용하여 제 2 전동 본체(24)에 부착된 추가의 전동 로드(29)를 사용함으로써 가능해진다. 전동 로드(29)는 추가의 핀 패스너(28)에 의해 2개의 추가적인 전동 본체(30)에 합동형으로 부착되고, 전동 본체(30)는 고정 플레이트(20, 21)에 부착되며, 그리하여 추가의 핀 패스너(31)를 이용하여 회전할 수 있다. 다른 스위치를 위한 접촉 로드가 고정 플레이트(20, 21)의 개구(33)내에서 수직으로 이동할 수 있는 핀(32)을 이용하여 추가의 전동 본체(30)의 나머지 코너에 부착될 수 있다. 당업자에게는 예를 들어 제 1 전동 본체(24)를 중간에 위치시키고, 추가의 전동 본체(30)를 그 양측에 위치시킴으로서, 이러한 구조에 대한 변형이 채용될 수 있다는 것이 명확할 것이다.
본 발명에 따른 단일 액추에이터(1) 및 작동될 3개의 스위치 가동 접점의 경우에, 전동비는 특정 최적값을 갖는 것으로 밝혀졌다. 이 최적값은 1:2와 1:2.5 사이에 있으며, 예를 들어 1:2.2이다. 따라서, 그것은 액추에이터(1)와 3개의 스위치 가동 접점의 조합으로부터 예상되는 1:3의 비율보다 놀라울 정도로 낮다.
부수적인 이점은 비교적 긴 액추에이터의 스트로크로 인해, 제 1 자기 회로의 공기 갭에서 발생하는 인력이 상대적으로 보다 빠르게 감소하고, 그 결과 훨씬 빠른 스위치-오프 시간이 달성될 수 있다는 것이다.
당업자에게는 상술한 실시예가 단순히 본 발명을 설명하기 위한 것이라는 것이 명백할 것이다. 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 보호 범위에는 변형 및 수정이 포함되어 있는 것으로 간주된다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 스위치-온 위치 또는 스위치-오프 위치로 작동시키기 위한 전자(電磁) 액추에이터(1)에 있어서,
    스위치-온 위치에 도달할 때까지 가동형 폴(pole) 본체(3) 및 고정형 폴 본체(4)를 서로를 향해 이동시키기 위한 스위치-온 코일(8)을 가진 제 1 자기 회로와,
    상기 제 1 자기 회로와 분리된 제 2 자기 회로로서, 상기 스위치-온 코일(8)이 여자되어 있지 않을 때, 스프링 또는 다른 힘에 저항하여 액추에이터(1)를 스위치-온 위치에 유지시키기 위해 상기 가동형 폴 본체(3)에 결합된 유지 플레이트(10) 및 영구 자석(9)을 구비하는, 상기 제 2 자기 회로와,
    상기 액추에이터(1)가 스위치-오프 위치로 복귀할 수 있도록 상기 제 2 자기 회로내의 자기장을 중화하도록 작동되는 스위치-오프 코일(15)을 포함하는, 상기 전자 액추에이터(1)에 있어서,
    상기 액추에이터(1)의 축방향에 있어서, 상기 스위치-오프 코일(15)은 상기 영구 자석(9)보다 상기 유지 플레이트(10)에 근접하여 위치되고,
    상기 제 2 자기 회로는 영구 자석(9)과, 어댑터 본체(12)와, 상기 영구 자석(9)을 상기 어댑터 본체(12)에 장착하기 위한 고정 본체(13)와, 유지 플레이트(10)를 포함하며, 상기 영구 자석(9)은 상기 어댑터 본체(12)의 반경방향 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는
    전자 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구 자석(9)은 디스크형 자석이며, 폴의 배향이 상기 디스크형 자석(9)의 축과 평행한
    전자 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액추에이터(1)는 본질적으로 원통형 요소(2 내지 15)를 포함하는
    전자 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액추에이터(1)는 상기 제 1 및 제 2 자기 회로내에 강제(鋼製)의 원통형 요소(3, 4, 5, 10, 12, 13)를 포함하는
    전자 액추에이터.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 액추에이터(1)는 상기 가동형 폴 본체(3)에 결합된 가동형 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트(2)는 평면 베어링(plain bearing; 6)에 의해 고정형 폴 본체(4)에 대하여 이동할 수 있는
    전자 액추에이터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가동형 폴 본체(3)는 평면 베어링(14)에 의해 회로 본체(5, 12, 13)에 대하여 이동할 수 있는
    전자 액추에이터.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액추에이터(1)에는 상기 유지 플레이트(10) 및 회로 본체(5, 12, 13)의 마주보는 폴 표면을 차단하는 먼지 캡(19)이 마련되어 있는
    전자 액추에이터.
  8. 제 4 항에 따른 액추에이터를 조립하는 방법에 있어서,
    상기 원통형 요소(2 내지 15)중 적어도 2개가 스크류 패스너에 의해 서로 고정되는
    액추에이터 조립 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 원통형 요소(2 내지 15)중 적어도 2개가 억지 끼워맞춤(press fit)에 의해 서로 고정되는
    액추에이터 조립 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 액추에이터와 같은 액추에이터를 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 구비한 스위칭 장치에 고정하기 위한 조립체에 있어서,
    상기 액추에이터(1)의 축은 상기 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 위한 작동 수단의 이동 방향에 본질적으로 수직인
    액추에이터를 고정하기 위한 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 액추에이터(1)의 이동과 상기 적어도 하나의 스위치 가동 접점을 위한 작동 수단의 이동 사이에 소정 전동비를 갖는 전동 수단(22 내지 32)을 더 포함하는
    액추에이터를 고정하기 위한 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    하나의 액추에이터가 3개의 스위치 가동 접점을 구동하고, 상기 소정 전동비는 1:2 내지 1:2.5인
    액추에이터를 고정하기 위한 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하나의 액추에이터가 3개의 스위치 가동 접점을 구동하고, 상기 소정 전동비는 1:2.2인
    액추에이터를 고정하기 위한 조립체.
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