KR101322941B1 - A compact linear actuator - Google Patents

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KR101322941B1
KR101322941B1 KR1020120046603A KR20120046603A KR101322941B1 KR 101322941 B1 KR101322941 B1 KR 101322941B1 KR 1020120046603 A KR1020120046603 A KR 1020120046603A KR 20120046603 A KR20120046603 A KR 20120046603A KR 101322941 B1 KR101322941 B1 KR 101322941B1
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linear actuator
housing
contactor
small linear
electromagnetic force
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KR1020120046603A
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김상연
양태헌
안효근
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a linear actuator which includes: a housing; an electromagnetic force generating unit which is located in the housing; a contactor which is located in the electromagnetic force generating unit; a yoke part which includes an air gap; and a returning unit which returns the contactor and the yoke part to original positions.

Description

소형 리니어 액추에이터{A COMPACT LINEAR ACTUATOR}Miniature Linear Actuator {A COMPACT LINEAR ACTUATOR}

본 발명은 리니어 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조가 간단하고, 거리에 따른 힘을 보정해주며, 리터닝부를 포함하는 소형 리니어 액추에이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear actuator, and more particularly, to a small linear actuator including a simple structure, correcting a force according to a distance, and including a turning part.

액추에이터(actuator)는 시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는 기계 장치를 말하는데, 흔히 작동기 또는 작동장치라고도 불린다. 액추에이터는 전기나 유압, 압축 공기 등을 이용하는 원동 구동장치를 두루 일컫는데, 일반적으로 전류, 작동 유압, 기력압 형태로 된 에너지원에 의해 작동하며, 이 에너지를 어떠한 종류의 움직임으로 변환한다. 근래에는 신소재를 이용한 인공근육이나 초소형 액추에이터의 개발 등이 활발하게 이루어지고 있다. 유압을 에너지원으로 하는 액추에이터는, 유압 펌프, 피스톤, 및 솔레노이드 밸브 등을 구성으로 하고, 유압을 이용하여 밸브 제어 등의 기계적 구동을 수행할 수 있다(특허출원 제10-2008-0078818호 참조). 반면, 전류를 에너지원으로 하는 액추에이터는, 코일에 의해 발생된 자계를 이용하여 액추에이터를 구동할 수 있다(특허출원 제10-2001-7008589호 참조). 최근, 햅틱 피드백 부여 등의 기능을 위해, 액추에이터를 소형화된 전자기기에 사용하게 됨으로써, 전류를 이용하는 소형 리니어 액추에이터(Compact linear actuator)에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
Actuator is a mechanical device used to move or control a system, often called an actuator or actuator. Actuators are generally referred to as motive drives that use electricity, hydraulic pressure, compressed air, etc., and are generally operated by energy sources in the form of electric current, hydraulic pressure, and hydraulic pressure, and convert this energy into some kind of movement. In recent years, the development of artificial muscles and micro actuators using new materials has been actively conducted. An actuator using hydraulic pressure as an energy source includes a hydraulic pump, a piston, a solenoid valve, and the like, and can perform mechanical driving such as valve control using hydraulic pressure (see Patent Application No. 10-2008-0078818). . On the other hand, an actuator using current as an energy source can drive the actuator using a magnetic field generated by a coil (see Patent Application No. 10-2001-7008589). In recent years, since the actuator is used in a miniaturized electronic device for a function such as haptic feedback imparting, research on a compact linear actuator using current is being actively conducted.

이와 같은 전자기 소형 리니어 액추에이터는, 전자석(electromagnet), 솔레노이드 등을 이용하여 만들 수 있다. 솔레노이드는, 원형 전류가 같은 방향으로 연이어 관 모양을 이루는 것으로서, 원통 모양의 코일로 구성되는 것이 일반적이다. 전선을 가는 피치로, 코일 상으로 감아 만든 중공 원통 상의 구조를 가지고, 코일에 통전함으로써 원통 내에 발생하는 자계를 이용하여 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 즉, 솔레노이드에서 발생된 전자기력을 이용하여 기계적인 에너지로 변환하는 것이다.
Such an electromagnetic small linear actuator can be made using an electromagnet, a solenoid or the like. The solenoid is formed in a tubular shape in which the circular currents are connected in the same direction and are generally composed of a cylindrical coil. The electric wire has a structure of a hollow cylindrical shape wound around a coil with a thin pitch, and the actuator can be driven by using a magnetic field generated in the cylinder by energizing the coil. That is, the electromagnetic energy generated from the solenoid is converted into mechanical energy.

종래의 전자기 액추에이터는, 단순히 솔레노이드 코일의 전자기력을 이용하여 내부에 위치하는 구동체가 이동할 수 있도록 하는 구성이 개시되었을 뿐이었다. 따라서 전자기력이 작용하는 부위에, 거리에 따른 힘을 보정하고, 전자기력에 의해 컨택터 등이 이동한 후에 원위치로 복귀될 수 있는 구성에 대한 연구가 필요하였다. 이에 본 발명자들은, 간단한 구성으로 전자기적 에너지를 기계적 에너지로 변경할 수 있고, 거리에 따른 힘을 보정해주며, 전자기력에 의한 이동 후에 필요에 따라 원위치로 복귀될 수 있는 새로운 구조의 소형 리니어 액추에이터를 개발하고자 하였다.The conventional electromagnetic actuator has only been disclosed to allow the drive body located therein to move simply by using the electromagnetic force of the solenoid coil. Therefore, it is necessary to study the configuration that can be returned to the original position after the contactor, etc. by moving the electromagnetic force to correct the force according to the distance to the site where the electromagnetic force acts. Accordingly, the present inventors have developed a small linear actuator with a new structure that can change the electromagnetic energy into mechanical energy with a simple configuration, correct the force according to the distance, and return to the original position as needed after the movement by the electromagnetic force. Was intended.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 내부가 중공된 사각 기둥 형태로서, 기둥을 이루는 4개의 면 중 마주하는 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조의 하우징, 컨택터, 및 컨택터의 하단과 연결되고, 하우징의 하단과 부합되는 형태이며, 하우징과 사이에 에어 갭을 포함하는 요크부를 포함하는 구성을 채택함으로써, 간단한 구성으로 전자기적 에너지를 기계적 에너지로 변경하여 구동하는, 소형 리니어 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, the inside of the hollow rectangular pillar form, the lower side of the pair of faces facing each other of the four sides constituting the column open in a triangular form Electromagnetic energy in a simple configuration by adopting a configuration including a housing, a contactor, and a yoke portion connected to the lower end of the contactor, the shape of the housing and the lower end of the contactor, and including an air gap therebetween. It is an object of the present invention to provide a small linear actuator which drives by changing the mechanical energy into mechanical energy.

또한, 본 발명은, 전자기력 발생부로부터 하우징 및 요크부를 자기경로로 하여 전자기력이 발생되고, 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조인 하우징과 이에 부합되는 요크부를 포함하며, 상기 하우징과 요크부 간의 에어 갭에서 자기 흡인력(Magnetic Attractive Force)이 작용하도록 함으로써, 거리에 따른 힘을 보정할 수 있는, 소형 리니어 액추에이터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
The present invention also includes a housing having a structure in which electromagnetic force is generated from the electromagnetic force generating unit by using the housing and the yoke portion as magnetic paths, and a lower portion of the pair of surfaces is opened in a triangular form, and a yoke portion corresponding thereto. Another object is to provide a compact linear actuator capable of correcting a force over distance by causing a magnetic attractive force to act in the air gap between yokes.

뿐만 아니라, 본 발명은, 전자기력에 의해 이동되는 방향과 반대방향으로 힘을 가하여, 컨택터와 요크부를 원위치로 복귀시키는 리터닝부를 포함함으로써, 전자기력에 의해 이동된 컨택터 및 요크부를 필요에 따라 원위치로 복귀시킬 수 있는, 소형 리니어 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, by applying a force in a direction opposite to the direction moved by the electromagnetic force, by including a turning portion for returning the contactor and the yoke portion to the original position, the contactor and the yoke portion moved by the electromagnetic force, if necessary Another object is to provide a small linear actuator, which can be returned to

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 소형 리니어 액추에이터는,Small linear actuator according to a feature of the present invention for achieving the above object,

내부가 중공된 사각 기둥 형태로서, 기둥을 이루는 4개의 면 중 마주하는 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조의 하우징;A housing having a hollow hollow rectangular pillar, in which a lower portion of a pair of faces facing each other among the four surfaces constituting the pillar is opened in a triangular shape;

상기 하우징의 내부에 위치하는 전자기력 발생부;An electromagnetic force generating unit located inside the housing;

상기 전자기력 발생부의 내부에 위치하고 원 또는 다각의 기둥 형태인 컨택터;A contactor located inside the electromagnetic force generating unit and having a circle or polygonal pillar shape;

상기 컨택터의 하단과 연결되고, 상기 하우징의 하단과 부합되는 형태이며, 상기 하우징과 사이에 에어 갭을 포함하는 요크부; 및A yoke part connected to a lower end of the contactor, the yoke part having a shape corresponding to the lower end of the housing, and including an air gap therebetween; And

상기 요크부의 하측에 위치하고, 전자기력에 의해 이동되는 방향과 반대방향으로 힘을 가하여, 상기 컨택터와 요크부를 원위치로 복귀시키는 리터닝부를 포함하되,Located in the lower side of the yoke portion, by applying a force in a direction opposite to the direction moved by the electromagnetic force, including a turning portion for returning the contactor and the yoke portion to its original position,

상기 전자기력 발생부는,The electromagnetic force generating unit,

상기 하우징 및 요크부를 자기경로로 하여 전자기력을 발생시키는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
A characteristic feature of the configuration is that the electromagnetic force is generated using the housing and the yoke portion as magnetic paths.

바람직하게는, 상기 하우징은,Preferably, the housing,

삼각 형태로 개방된 구조의 한 쌍의 면 외부에 덮개를 더 포함할 수 있다.
A cover may be further included outside the pair of faces of the triangular shape of the open structure.

바람직하게는, 상기 하우징 및 요크부는,Preferably, the housing and the yoke portion,

강철(steel)로 구성될 수 있다.
It may be made of steel (steel).

바람직하게는,Preferably,

상기 하우징은 상단이 개방되어 있는 형태로서, The housing is in the form of an open top,

상기 컨택터가 상기 하우징 밖으로 돌출되어, 사용자의 피부를 자극하도록 구현할 수 있다.
The contactor may protrude out of the housing, and may be implemented to irritate a user's skin.

바람직하게는, Preferably,

상기 하우징은 상단이 막혀있는 형태로서,The housing is in the shape of the top is blocked,

상기 컨택터와의 충돌을 발생시켜 충격 액추에이터로 이용할 수 있다.
A collision with the contactor can be generated and used as a shock actuator.

바람직하게는, 상기 전자기력 발생부는,Preferably, the electromagnetic force generating unit,

솔레노이드 코일일 수 있다.
It may be a solenoid coil.

바람직하게는, 상기 컨택터는,Preferably, the contactor is,

오스테나이트계 스테인리스강을 포함할 수 있다.
And austenitic stainless steel.

바람직하게는, 상기 리터닝부는,Preferably, the turning part,

스프링을 포함하여 구성될 수 있다.
It may be configured to include a spring.

바람직하게는, 상기 리터닝부는,Preferably, the turning part,

영구자석을 포함하여 구성될 수 있다.
It may be configured to include a permanent magnet.

바람직하게는, 상기 리터닝부는,Preferably, the turning part,

영구자석 및 솔레노이드 코일을 포함하여 구성될 수 있다.
It may comprise a permanent magnet and a solenoid coil.

바람직하게는, 상기 리터닝부는,Preferably, the turning part,

솔레노이드를 포함하여 구성될 수 있다.It may comprise a solenoid.

본 발명에서 제안하고 있는 소형 리니어 액추에이터에 따르면, 내부가 중공된 사각 기둥 형태로서, 기둥을 이루는 4개의 면 중 마주하는 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조의 하우징, 컨택터, 및 컨택터의 하단과 연결되고, 하우징의 하단과 부합되는 형태이며, 하우징과 사이에 에어 갭을 포함하는 요크부를 포함하는 구성을 채택함으로써, 간단한 구성으로 전자기적 에너지를 기계적 에너지로 변경하여 구동시킬 수 있다.
According to the small linear actuator proposed in the present invention, the inside of the hollow hollow pillars, a pair of the four sides of the column of the opposite side of the pair of faces facing each other, the housing, contactor, and It is connected to the bottom of the contactor, and is in a shape that matches the bottom of the housing, and by adopting a configuration including a yoke portion including an air gap between the housing, it is possible to drive by changing the electromagnetic energy into mechanical energy with a simple configuration have.

또한, 본 발명에 따르면, 전자기력 발생부로부터 하우징 및 요크부를 자기경로로 하여 전자기력이 발생되고, 한 쌍의 면은 삼각 형태로 개방된 구조인 하우징과 이에 부합되는 요크부를 포함하며, 상기 하우징과 요크부 간의 에어 갭에서 자기 흡인력(Magnetic Attractive Force)이 작용하도록 함으로써, 거리에 따른 힘을 보정할 수 있다.
In addition, according to the present invention, the electromagnetic force is generated from the electromagnetic force generating portion by the housing and the yoke portion as a magnetic path, the pair of surfaces includes a housing having a triangular open structure and the corresponding yoke portion, the housing and yoke By allowing a magnetic attractive force to act in the air gap between the parts, the force with distance can be corrected.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 전자기력에 의해 이동되는 방향과 반대방향으로 힘을 가하여, 컨택터와 요크부를 원위치로 복귀시키는 리터닝부를 포함함으로써, 전자기력에 의해 이동된 컨택터 및 요크부를 필요에 따라 원위치로 복귀시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by applying a force in a direction opposite to the direction moved by the electromagnetic force, by including a turning portion for returning the contactor and the yoke portion to the original position, the contactor and the yoke portion moved by the electromagnetic force as necessary Can be returned to the original position.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 자기장의 이동방향을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 하우징과 요크부 사이의 자기 흡입력으로 인해 동작하는 원리 및 이로 인하여 생성되는 힘의 세기를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 상부의 입체적 형상을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 상부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 소형 리니어 액추에이터를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(스프링)의 작용을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석)의 작용을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석과 솔레노이드 코일)의 작용을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석과 솔레노이드 코일)의 자속을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(솔레노이드 코일)의 작용을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(솔레노이드 코일)의 자속을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면.1 shows a small linear actuator according to one embodiment of the invention.
2 is a view showing a moving direction of the magnetic field of the small linear actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a principle of operating due to the magnetic suction force between the housing and the yoke portion of the small linear actuator according to an embodiment of the present invention and a result of simulating the strength of the force generated thereby.
4 is a view showing a three-dimensional shape of the upper portion of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
5 is a top view of a small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
6 illustrates a small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing the action of the turning part (spring) of the small linear actuator according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the action of the turning portion (permanent magnet) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
9 is a view showing the action of the turning part (permanent magnet and solenoid coil) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
10 is a view showing the results of simulation of the magnetic flux of the turning part (permanent magnet and solenoid coil) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
11 is a view showing the action of the turning part (solenoid coil) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention.
12 is a view showing a result of simulating a magnetic flux of a turning part (solenoid coil) of a small linear actuator according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터는, 하우징(100), 전자기력 발생부(200), 컨택터(300), 요크부(400), 및 리터닝부(500)를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 전자기력 발생부(200)는 하우징(100) 및 요크부(400)를 자기경로로 하여 전자기력을 발생시킬 수 있다.
1 is a view showing a small linear actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a small linear actuator according to an embodiment of the present invention includes a housing 100, an electromagnetic force generating unit 200, a contactor 300, a yoke unit 400, and a turning unit ( 500, and the electromagnetic force generating unit 200 may generate the electromagnetic force by using the housing 100 and the yoke unit 400 as a magnetic path.

하우징(100)은, 내부가 중공된 사각 기둥 형태로서, 기둥을 이루는 4개의 면 중 마주하는 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조로 형성될 수 있고, 전자기력 발생부(200)에서 발생된 자기장의 자기경로가 될 수 있다. 구체적으로, 하우징(100)의 개방되지 않은 한 쌍의 면이 자기경로가 되어, 요크부(400)와 인력이 작용하게 되고, 이로써 요크부(400)가 상측으로 이동할 수 있는 힘(Force)을 받을 수 있다. 기타 하우징(100)의 구체적인 구조는, 추후 도 4 내지 도 6과 관련하여 설명하기로 한다.
The housing 100 has a hollow hollow pillar shape, and may have a structure in which a lower portion of a pair of faces facing each other among the four surfaces constituting the pillar is opened in a triangular shape, and in the electromagnetic force generator 200 It can be the magnetic path of the generated magnetic field. Specifically, a pair of unopened surfaces of the housing 100 becomes a magnetic path, so that the yoke unit 400 and the attraction force act, and thereby the force that the yoke unit 400 can move upward. I can receive it. The specific structure of the other housing 100 will be described later with reference to FIGS. 4 to 6.

전자기력 발생부(200)는, 하우징(100)의 내부에 위치하는 것으로서, 하우징(100) 및 요크부(400)를 자기경로로 하여 전자기력을 발생시킴으로써, 소형 리니어 액추에이터를 구동시킬 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 전자기력 발생부(200)는, 솔레노이드 코일일 수 있다.
The electromagnetic force generating unit 200, which is located inside the housing 100, generates an electromagnetic force using the housing 100 and the yoke unit 400 as a magnetic path, thereby driving the small linear actuator. The electromagnetic force generating unit 200 according to an embodiment of the present invention may be a solenoid coil.

컨택터(300)는, 전자기력 발생부(200)의 내부에 위치하고, 원기둥 또는 다각의 기둥 형태로 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 하우징(100)과 같이 사각 기둥 형태일 수 있다. 컨택터(300)는, 요크부(400)에 의해 상하로 이동되는 부위로써, 하우징(100)의 상단 형태에 따라, 하우징(100)과 충돌을 발생시켜 충격 액추에이터의 충격 구동부로 기능하거나, 하우징(100) 밖으로 돌출되어 사용자의 피부를 자극하는 등의 역할을 할 수 있다. 한편, 컨택터(300)는, SUS304와 같은 오스테나이트계 스테인리스강을 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 전자기력 발생부(200) 내부에 위치하여 구동이 가능하다면, 액추에이터의 사용 목적에 따라, 다양한 재료가 이용될 수 있다.
The contactor 300 may be located in the electromagnetic force generating unit 200 and may be formed in a cylindrical or polygonal pillar shape. Preferably, the housing 100 may have a rectangular pillar shape. The contactor 300 is a portion that is moved up and down by the yoke unit 400 and, depending on the shape of the upper end of the housing 100, generates a collision with the housing 100 to function as an impact driving unit of the impact actuator, or the housing Protruding out of the 100 may stimulate the user's skin. Meanwhile, the contactor 300 may include austenitic stainless steel such as SUS304. However, the present invention is not limited thereto, and may be located within the electromagnetic force generating unit 200 to enable driving, and various materials may be used according to the purpose of use of the actuator.

요크부(400)는, 하우징(100)의 하단과 부합되는 형태이고, 하우징(100)과의 사이에 에어 갭을 포함하여, 하우징(100)과 요크부(400) 간의 에어 갭에서 자기 흡인력(Magnetic Attractive Force)이 작용하도록 할 수 있다. 또한, 컨택터(300)의 하단과 연결되어 컨택터(300)에 에너지를 전달할 수 있다.
The yoke portion 400 has a shape that matches the lower end of the housing 100, and includes an air gap between the housing 100 and the magnetic suction force in the air gap between the housing 100 and the yoke portion 400. Magnetic Attractive Force). In addition, it is connected to the lower end of the contactor 300 may transmit energy to the contactor 300.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 자기장의 이동방향을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 자기장은 전자기력 발생부(200)의 내부에서 하에서 상으로 이동하고, 하우징(100)의 양측면을 따라 하로 이동하여 요크부(400)를 거처 다시 상으로 이동하는 방향일 수 있다. 즉, 하우징(100)과 요크부(400)가 자기경로가 될 수 있다. 따라서 실시예에 따라서는, 하우징(100) 및 요크부(400)는 강철(Steel 1008)로 구성될 수 있다.
2 is a diagram illustrating a moving direction of a magnetic field of a small linear actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the magnetic field of the small linear actuator according to the exemplary embodiment of the present invention moves upward from the inside of the electromagnetic force generating unit 200 and moves downward along both sides of the housing 100 to the yoke unit. It may be in the direction of moving up through the 400 again. That is, the housing 100 and the yoke portion 400 may be magnetic paths. Therefore, according to the embodiment, the housing 100 and the yoke portion 400 may be made of steel (Steel 1008).

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 하우징과 요크부 사이의 자기 흡입력으로 인해 동작하는 원리 및 이로 인하여 생성되는 힘의 세기를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과 요크부(400) 사이에는 에어 갭이 존재하고, 이 사이에 자기 흡입력이 발생하여 요크부(400)가 위로 이동하는 힘을 받는다. 이로 인하여 생성되는 힘의 세기를 시뮬레이션한 결과, 입력 스트로크에 비례하는 힘이 생성되는 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로는, 0~0.2㎜ 스트로크보다는 0.2~0.4㎜ 스트로크에서, 0.2~0.4㎜ 스트로크보다는 0.4㎜ 스트로크 이상에서 더욱 스트로크에 따른 힘의 증가 비율이 높아짐을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따르면, 스트로크가 증가할수록 하우징(100)과 요크부(400) 사이에 거리에 따른 힘이 보정될 수 있음을 알 수 있다.
3 is a view showing the principle of operating due to the magnetic suction force between the housing and the yoke portion of the small linear actuator according to an embodiment of the present invention and a result of simulating the strength of the force generated thereby. As shown in FIG. 3, an air gap exists between the housing 100 and the yoke portion 400, and a magnetic suction force is generated therebetween, so that the yoke portion 400 moves upward. As a result of simulating the strength of the generated force, it was confirmed that a force proportional to the input stroke was generated. More specifically, it can be seen that the increase rate of force according to the stroke is higher in the 0.2 to 0.4 mm stroke than in the 0 to 0.2 mm stroke, and more than 0.4 mm stroke than the 0.2 to 0.4 mm stroke. In addition, according to the present invention, as the stroke increases, it can be seen that the force according to the distance between the housing 100 and the yoke portion 400 can be corrected.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 상부의 입체적 형상을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터는, 하우징(100)에서 삼각 형태로 개방된 구조의 한 쌍의 면 외부에 덮개(110, 120)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성을 채택하는 경우, 제1 및 제2 덮개(110, 120)도 자기경로가 될 수 있다.
4 is a view showing a three-dimensional shape of the upper portion of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the small linear actuator according to another embodiment of the present invention may further include covers 110 and 120 outside the pair of faces of the triangular shape of the housing 100. have. In this case, the first and second lids 110 and 120 may also be magnetic paths.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 상부를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터에서, 하우징(100)은, 3㎜의 너비, 3㎜의 좌우길이, 및 9㎜의 높이(리터닝부 제외)의 크기로 구성될 수 있고, 전자기력 발생부(200)는, 코일로 이루어지되, 2.5×2.7×5.5㎜의 크기로 구성될 수 있으며, 컨택터(300)는 1.3×1.4×7.7㎜의 크기로 구성될 수 있다. 전자기력 발생부(200)는 하우징(100) 내부 중앙에 위치할 수 있는데, 하우징(100) 외측 면과의 거리는 0.25㎜가 될 수 있다. 또한, 요크부(400)의 최대 스트로크는 0.5㎜가 될 수 있다. 도 5에 따른 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 구성은, 소형 전자기기에 사용되는 경우의 일실시예일 뿐으로 이에 한정되는 것은 아니다.
5 is a view showing an upper portion of a small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the small linear actuator according to another embodiment of the present invention, the housing 100 has a width of 3 mm, a left and right length of 3 mm, and a height of 9 mm (excluding the turning part). It may be configured in the size of, the electromagnetic force generating unit 200, but made of a coil, may be configured in the size of 2.5 × 2.7 × 5.5 mm, the contactor 300 to the size of 1.3 × 1.4 × 7.7 mm Can be configured. The electromagnetic force generating unit 200 may be located in the center of the housing 100, and the distance from the outer surface of the housing 100 may be 0.25 mm. In addition, the maximum stroke of the yoke portion 400 may be 0.5 mm. The configuration of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention according to FIG. 5 is not limited thereto.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터에서, 하우징(100)의 상단 형태는, 액추에이터의 용도에 따라 달리 구성될 수 있다. 즉, 하우징(100) 상단이 개방되어 있는 형태를 채택하는 경우에는, 컨택터(300)가 하우징(100) 밖으로 돌출되어 사용자의 피부를 자극하도록 구현할 수 있다. 반면, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 소형 리니어 액추에이터를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터는, 하우징(100) 상단이 막혀있는 형태를 채택함으로써, 컨택터(300)와 하우징(100)의 충돌(Impact)을 발생시켜 충격 액추에이터로 이용할 수도 있다.
On the other hand, in the small linear actuator according to an embodiment of the present invention, the upper shape of the housing 100 may be configured differently depending on the purpose of the actuator. That is, when adopting a form in which the top of the housing 100 is open, the contactor 300 may protrude out of the housing 100 to stimulate the user's skin. On the other hand, Figure 6 is a view showing a small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the compact linear actuator according to another embodiment of the present invention adopts a form in which the upper end of the housing 100 is blocked, thereby causing an impact between the contactor 300 and the housing 100. Can also be used as an impact actuator.

리터닝부(500)는, 전자기력에 의해, 요크부(400) 및 이에 연결된 컨택터(300)가 위로 이동하면, 이를 원위치로 복귀시키기 위해 전자기력에 의해 이동되는 방향과 반대방향의 힘을 가하는 역할을 할 수 있다. 리터닝부(500)는, 요크부(400)의 하측에 위치하여 요크부(400)가 하부로 끌어당겨지도록 구현할 수 있다. 리터닝부(500)는, 스프링, 영구자석, 영구자석과 솔레노이드 코일, 또는 솔레노이드 등을 이용하여 구성될 수 있다.
When the yoke unit 400 and the contactor 300 connected thereto move upward by the electromagnetic force, the turning unit 500 applies a force in a direction opposite to the direction moved by the electromagnetic force to return the yoke unit 400 and the contactor 300 connected thereto. can do. The lining unit 500 may be positioned below the yoke unit 400 so that the yoke unit 400 is pulled downward. The turning unit 500 may be configured using a spring, a permanent magnet, a permanent magnet and a solenoid coil, or a solenoid.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(스프링)의 작용을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(500)는, 스프링(510)을 포함하여 구성될 수 있다. 전자기력 발생부(200)에 전류가 흘러 자기 흡입력이 발생하면, 요크부(400) 및 컨택터(300)가 위로 이동되고 스프링(510)은 이동된 만큼 늘어나게 되나, 전류가 끊기면, 스프링(510)의 탄성력에 의해 요크부(400) 및 컨택터(300)는 원위치로 복귀될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터가 도 5에 도시된 정도의 크기일 경우, 스프링(510)의 강성도(Stiffness)는 20N/m일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 스프링(510)의 강성도 및 크기 등은, 각 구성의 크기 및 전류량, 사용용도 등에 따라 달라질 수 있다.
7 is a view showing the action of the turning part (spring) of the small linear actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the turning part 500 of the small linear actuator according to the exemplary embodiment of the present invention may include a spring 510. When current flows to the electromagnetic force generating unit 200 to generate a magnetic suction force, the yoke unit 400 and the contactor 300 are moved upwards and the spring 510 is increased as much as it is moved, but when the current is cut off, the spring 510 By the elastic force of the yoke portion 400 and the contactor 300 may be returned to the original position. When the small linear actuator according to the embodiment of the present invention has a size as shown in FIG. 5, the stiffness of the spring 510 may be 20 N / m. However, the present invention is not limited thereto, and the stiffness and the size of the spring 510 may vary depending on the size, amount of current, usage, and the like.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석)의 작용을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(500)는, 영구자석(520)을 이용할 수 있다. 리터닝부(500)에 고정된 영구자석(520)을 구비함으로써, 위로 이동된 액추에이터의 요크부(400) 및 컨택터(300)를 아래로 이동시킬 수 있다.
8 is a view showing the operation of the turning part (permanent magnet) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the turning part 500 of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention may use a permanent magnet 520. By providing the permanent magnet 520 fixed to the turning part 500, it is possible to move the yoke portion 400 and the contactor 300 of the actuator moved upward.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석과 솔레노이드 코일)의 작용을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(500)는, 영구자석(530) 및 솔레노이드 코일(540)을 포함하여 구성될 수 있고, 힘을 증폭시키기 위해 순철(550)을 더 포함할 수 있다. 솔레노이드 코일(540)에 전류를 흘려 아래 방향으로 영구자석(530)을 당김으로써, 리터닝부(500)의 역할을 수행할 수 있다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(영구자석과 솔레노이드 코일)의 자속을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 10은 Maxwell2D를 이용하여 자속을 확인한 결과로서, 아래로 자석을 당기므로 힘이 (-) 방향으로 표시될 수 있다.
FIG. 9 is a view showing the action of the turning part (permanent magnet and solenoid coil) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the turning part 500 of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention may include a permanent magnet 530 and a solenoid coil 540, and may apply a force. Pure iron 550 may be further included to amplify. By flowing a current through the solenoid coil 540 and pulling the permanent magnet 530 in the downward direction, it may serve as the turning unit 500. FIG. 10 is a diagram illustrating a result of simulating magnetic flux of a turning part (a permanent magnet and a solenoid coil) of a small linear actuator according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a result of checking the magnetic flux using Maxwell2D. Since the magnet is pulled downward, the force may be displayed in the negative direction.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(솔레노이드 코일)의 작용을 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(500)는, 솔레노이드 코일(560)과 순철(570)을 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 리터닝부(500)와 맞닿는 요크부(400)의 하단은, 리터닝부(500)와 부합되는 삼각형으로 형성되고, 리터닝부(500)의 솔레노이드 코일(560)에 전류를 흘리면, 요크부(400) 및 컨택터(300)가 하부로 이동될 수 있다. 바람직하게는, 리터닝부(500)는 순철재질의 코어부분을 더 포함할 수 있다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 리니어 액추에이터의 리터닝부(솔레노이드 코일)의 자속을 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 요크부(400)와 리터닝부(500)의 부합부분은 요크부(400)의 하단이 거꾸로 된 삼각형상을 더 포함하도록 형성될 수도 있고, 리터닝부(500)의 상단이 위로 솟는 삼각형상을 더 포함하도록 형성될 수도 있다. 도 10에서와 같이, 아래로 요크부(400)를 당기므로 힘이 (-)방향으로 표시될 수 있다.
FIG. 11 is a view showing the action of the turning part (solenoid coil) of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the turning part 500 of the small linear actuator according to another embodiment of the present invention may include a solenoid coil 560 and a pure iron 570. According to an embodiment, the lower end of the yoke portion 400 in contact with the turning portion 500 is formed in a triangle corresponding to the turning portion 500, and is connected to the solenoid coil 560 of the turning portion 500. When the current flows, the yoke unit 400 and the contactor 300 may move downward. Preferably, the turning part 500 may further include a core part made of pure iron. 12 is a diagram illustrating a result of simulating magnetic flux of a turning part (solenoid coil) of a small linear actuator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the matching portion of the yoke portion 400 and the turning portion 500 may be formed to further include a triangular shape in which the lower end of the yoke portion 400 is inverted, and the turning portion 500 It may be formed so as to further include a triangular shape of the upper end of the). As shown in FIG. 10, the force may be displayed in the negative direction since the yoke portion 400 is pulled down.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 하우징 110: 제1 덮개
120: 제2 덮개 200: 전자기력 발생부
300: 컨택터 400: 요크부
500: 리터닝부 510: 스프링
520, 530: 영구 자석 540, 560: 솔레노이드 코일
550, 570: 순철100: housing 110: first cover
120: second cover 200: electromagnetic force generating unit
300: contactor 400: yoke part
500: lining part 510: spring
520, 530: permanent magnets 540, 560: solenoid coil
550, 570: pure iron

Claims (11)

리니어 액추에이터로서,
내부가 중공된 사각 기둥 형태로서, 기둥을 이루는 4개의 면 중 마주하는 한 쌍의 면의 하측부가 삼각 형태로 개방된 구조의 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하는 전자기력 발생부;
상기 전자기력 발생부의 내부에 위치하고 원 또는 다각의 기둥 형태인 컨택터;
상기 컨택터의 하단과 연결되고, 상기 하우징의 하단과 부합되는 형태이며, 상기 하우징과 사이에 에어 갭을 포함하는 요크부; 및
상기 요크부의 하측에 위치하고, 전자기력에 의해 이동되는 방향과 반대방향으로 힘을 가하여, 상기 컨택터와 요크부를 원위치로 복귀시키는 리터닝부를 포함하되,
상기 전자기력 발생부는,
상기 하우징 및 요크부를 자기경로로 하여 전자기력을 발생시키고,
상기 하우징은,
삼각 형태로 개방된 구조의 한 쌍의 면 외부에 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
As a linear actuator,
A housing having a hollow hollow rectangular pillar, in which a lower portion of a pair of faces facing each other among the four surfaces constituting the pillar is opened in a triangular shape;
An electromagnetic force generating unit located inside the housing;
A contactor located inside the electromagnetic force generating unit and having a circle or polygonal pillar shape;
A yoke part connected to a lower end of the contactor, the yoke part having a shape corresponding to the lower end of the housing, and including an air gap therebetween; And
Located in the lower side of the yoke portion, by applying a force in a direction opposite to the direction moved by the electromagnetic force, including a turning portion for returning the contactor and the yoke portion to its original position,
The electromagnetic force generating unit,
The electromagnetic force is generated by the magnetic path of the housing and the yoke portion,
The housing includes:
Small linear actuator, characterized in that it further comprises a cover on the outside of the pair of surfaces of the triangular shape open structure.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 하우징 및 요크부는,
강철(steel)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the housing and the yoke portion,
Small linear actuator, characterized in that consisting of steel (steel).
제1항에 있어서,
상기 하우징은 상단이 개방되어 있는 형태로서,
상기 컨택터가 상기 하우징 밖으로 돌출되어, 사용자의 피부를 자극하는 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1,
The housing is in the form of an open top,
And the contactor protrudes out of the housing, irritating the skin of the user.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 상단이 막혀있는 형태로서,
상기 컨택터와의 충돌을 발생시켜 충격 액추에이터로 이용하는 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1,
The housing is in the shape of the top is blocked,
A small linear actuator, characterized in that to generate a collision with the contactor to use as an impact actuator.
제1항에 있어서, 상기 전자기력 발생부는,
솔레노이드 코일인 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the electromagnetic force generating unit,
Small linear actuator, characterized in that the solenoid coil.
제1항에 있어서, 상기 컨택터는,
오스테나이트계 스테인리스강을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the contactor is,
A small linear actuator, characterized by containing austenitic stainless steel.
제1항에 있어서, 상기 리터닝부는,
스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the turning unit,
A compact linear actuator, characterized in that it comprises a spring.
제1항에 있어서, 상기 리터닝부는,
영구자석을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the turning unit,
Small linear actuator, characterized in that configured to include a permanent magnet.
제1항에 있어서, 상기 리터닝부는,
영구자석 및 솔레노이드 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the turning unit,
A small linear actuator, characterized in that it comprises a permanent magnet and a solenoid coil.
제1항에 있어서, 상기 리터닝부는,
솔레노이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 소형 리니어 액추에이터.The method of claim 1, wherein the turning unit,
A compact linear actuator, characterized in that it comprises a solenoid.
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