KR101362262B1 - Hybrid magnet engine valve actuator - Google Patents

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KR101362262B1
KR101362262B1 KR1020120128638A KR20120128638A KR101362262B1 KR 101362262 B1 KR101362262 B1 KR 101362262B1 KR 1020120128638 A KR1020120128638 A KR 1020120128638A KR 20120128638 A KR20120128638 A KR 20120128638A KR 101362262 B1 KR101362262 B1 KR 101362262B1
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KR
South Korea
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magnetic field
valve
coil
yoke
armature
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Application number
KR1020120128638A
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Korean (ko)
Inventor
김진호
이기범
신두범
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영남대학교 산학협력단
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque

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Abstract

The present invention relates to a hybrid magnet engine valve actuator. Especially, the hybrid magnet engine valve actuator drives a valve bar of a non-magnet material for opening an intake and exhaust valve. The hybrid magnet engine valve actuator comprises an upper yoke installed above a lower yoke; a coil which is wrapped over the outer surface of the upper yoke to generate a variable magnet field with certain intensity and direction according to the supply direction and voltage supplied from outside; and a shorted turn which is installed between the upper yoke and the coil to reduce time for generating the variable magnet field by promoting the increase of the voltage when the voltage is applied to the coil. As the shorted turn is added between the upper yoke and the coil, the effective inductance generating at the beginning of applying the voltage to the coil is reduced so that time for opening and closing an engine valve is reduce by slowing down the speed of increasing current. The hybrid magnet engine valve actuator is capable of maximizing the speed of an engine by obtaining variable valve timing in the faster rotary speed of the engine.

Description

하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터{Hybrid magnet engine valve actuator}Hybrid magnet engine valve actuator

본 발명은 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자석(Electro Magnet) 및 영구자석(Permanent Magnet)을 엔진 밸브 액츄에이터에 적용함에 있어서, 전압제어시 발생하는 전류 증가 지연 현상을 줄일 수 있는 쇼티드 턴(Shorted turn)을 추가함으로써 엔진 밸브의 과도운동 시간을 최소화하여 엔진의 속도를 극대화하며, 나아가 밸브의 여닫음 정도를 필요에 따라 제어할 수 있도록 발명한 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터에 관한 것이다.
The present invention relates to a hybrid magnet engine valve actuator, and more particularly, in applying an electromagnet and a permanent magnet to an engine valve actuator, it is possible to reduce a current increase delay occurring during voltage control. The invention relates to a hybrid magnet engine valve actuator invented to maximize the engine speed by minimizing the transient time of the engine valve by adding a shorted turn and further controlling the valve opening and closing as needed. .

일반적으로 엔진과 같은 동력발생장치에는 연소실 내로 가스가 흡입되도록 하거나 연소실 내의 가스가 배기되도록하는 엔진 밸브를 제어하는 엔진 밸브 액츄에이터가 구비된다. 최근에는 자동차의 연료효율, 엔진토크 향상, 및 배기가스 감소를 위해 가변 밸브 타이밍 시스템이 적용된 엔진 밸브 액츄에이터가 개발되고 있다.Generally, a power generating device such as an engine is provided with an engine valve actuator for controlling an engine valve to allow gas to be sucked into or in the combustion chamber. Recently, engine valve actuators with variable valve timing systems have been developed to improve fuel efficiency, engine torque, and reduce emissions of automobiles.

지금까지 개발된 가변 밸브 타이밍 시스템 중 가장 간단한 시스템은 S-VT(Sequential Valve Timing)으로 흡기, 배기 밸브의 타이밍을 속행시키거나 지연시키는 기능만을 가지고 있다. 또한, 현재 가장 활발히 이용되고 있는 가변 밸브 시스템은 VTEC(Valve Timing Electronic Control)로 특정 엔진 RPM에서 캠 로브 사이를 변경하여 설치된 저속, 중속, 고속의 세가지 캠 중 알맞은 캠으로 전환시키는 시스템이다.The simplest of the variable valve timing systems developed so far is S-VT (Sequential Valve Timing), which only has the ability to speed up or delay the timing of the intake and exhaust valves. In addition, the most actively used variable valve system is VTEC (Valve Timing Electronic Control), which switches between cam lobes at specific engine RPMs and converts them into a suitable cam among three installed low, medium and high speed cams.

하지만, 이러한 시스템들은 밸브 타이밍이 3단계가 한계이며, 복잡한 기계장치에 의하여 무게의 증가와 토크 출력 향상에 별다른 기여를 하지 못한다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 코일을 이용한 엑츄에이터가 개발되었지만, 이 시스템은 너무 많은 전력을 소모하는 단점을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 전자석과 영구자석을 함께 사용한 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터가 개발되었다.However, these systems have a limitation of three stages of valve timing, and complicated mechanisms do not contribute much to the increase in weight and torque output. To solve this drawback, actuators using coils have been developed, but the system has the drawback of consuming too much power. To compensate for this, a hybrid magnet engine valve actuator using an electromagnet and a permanent magnet was developed.

현재까지 개발된 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터는 전압 제어시, 코일에 인덕턴스의 작용으로 인한 전류 증가지연 현상이 발생하게 된다. 전류 증가속도는 하이브리드 엔진 밸브의 개폐시간을 좌우하는 가장 중요한 요인으로, 전류 증가지연은 하이브리드 엔진밸브의 성능을 저하시키는 주요한 요인이 된다.
The hybrid magnet engine valve actuator developed to date has a current increase delay caused by the action of inductance on the coil during voltage control. The current increase rate is the most important factor that determines the opening and closing time of the hybrid engine valve, and the current increase delay is a major factor that degrades the performance of the hybrid engine valve.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0073696호(2008년 08월 11일)1. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0073696 (August 11, 2008) 2. 대한민국 등록특허공보 10-0598532호(2006년 07월 03일)2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-0598532 (July 03, 2006)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기존의 캠 샤프트 밸브 시스템의 한계를 극복하고 밸브타이밍을 캠 샤프트의 회전과 관계없이 독립적으로 제어할 수 있으며, 코일에 전압을 인가하는 초기에 발생하는 유효 인덕턴스를 감소시켜 전류 증가지연 현상을 보완하고, 나아가 밸브의 여닫음 정도를 필요에 따라 제어하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
The problem to be solved of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to overcome the limitations of the existing cam shaft valve system and to control the valve timing independently of the rotation of the cam shaft It is an object of the present invention to provide a hybrid magnet engine valve actuator that compensates for the current increase delay phenomenon by reducing the effective inductance generated at the initial stage of applying a voltage to the coil, and further controls the opening and closing of the valve as needed.

상기한 해결하고자 하는 과제 및 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 엔진 헤드의 흡기 및 배기 포트에 각각 구비된 흡.배기 밸브를 개폐하기 위한 비자성체의 밸브 바를 구동하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터를 구성함에 있어서, 상기 밸브 바가 끼워질 수 있는 공극이 마련된 하부요크와; 상기 하부요크의 상단에 설치되는 상부요크와; 상기 상부요크의 외주면에 귄취되어, 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장이 발생되도록 하는 코일과; 상기 밸브 바의 상단부에 고정설치되어, 상기 밸브 바가 자기장의 세기 및 생성방향에 대응하여 상하로 이동되게 승.하강 작동하는 전기자와; 상기 상부요크와 상기 하부요크의 양단 접촉부에 설치되고, 상기 밸브가 닫히도록 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키는 한쌍의 영구자석과; 상기 하부요크의 하측에서 상기 밸브 바에 고정 설치되는 스프링 받침판과; 상.하단부가 상기 하부요크의 하면과 상기 스프링 받침판에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제1스프링과; 상.하단부가 상기 스프링 받침판의 하면과 상기 엔진 헤드의 상면에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제2스프링과; 상기 상부요크와 상기 코일 사이에 설치되며, 상기 코일에 전압이 인가될 때 상기 코일의 전류상승을 촉진하여 상기 가변 자기장의 발생 시간을 단축하는 쇼티드 턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object and object, a hybrid magnet engine valve for driving a non-magnetic valve bar for opening and closing the intake and exhaust valves respectively provided in the intake and exhaust ports of the engine head In constructing the actuator, the lower yoke provided with a gap in which the valve bar can be fitted; An upper yoke installed at an upper end of the lower yoke; A coil wound around the outer circumferential surface of the upper yoke to generate a variable magnetic field having a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of the voltage supplied from the outside; An armature fixed to an upper end of the valve bar and configured to move up and down to move the valve bar up and down corresponding to the strength and the direction of generation of the magnetic field; A pair of permanent magnets installed at both ends of the upper yoke and the lower yoke and generating a fixed magnetic field of strength necessary for the armature to interconnect the pores of the lower yoke so that the valve is closed; A spring support plate fixed to the valve bar at a lower side of the lower yoke; First and second springs installed on the valve bar such that upper and lower ends of the lower yoke are respectively supported by the lower surface of the lower yoke and the spring support plate; A second spring installed at the valve bar such that upper and lower ends of the spring support plate are respectively supported by a lower surface of the spring support plate and an upper surface of the engine head; It is installed between the upper yoke and the coil, characterized in that it comprises a shorted turn to shorten the generation time of the variable magnetic field by promoting the current rise of the coil when a voltage is applied to the coil.

여기서, 상기 하부요크는, 'ㄷ'자 모양의 자성체 두개가 상호 마주보도록 설치되어 상부공극 및 하부공극을 형성하며, 상기 상.하부 공극을 선택적으로 상호 연결시켜주는 상기 전기자가 상하로 이동할 수 있는 이동공간부가 마련되는 것을 특징으로 한다.Here, the lower yoke, the two '-' magnetic material is installed so as to face each other to form the upper and lower pores, the armature that selectively interconnects the upper and lower pores can move up and down Characterized in that the moving space is provided.

그리고, 상단부에 상기 전기자가 고정 설치된 상기 밸브 바는, 상기 코일에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 고정 자기장에 의해 상기 전기자가 상기 하부요크의 상부공극을 상호 연결시킨 상태를 유지하여 상기 밸브가 닫히도록 동작하고, 상기 고정 자기장과 방향이 반대인 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장에 의해 상기 고정 자기장이 상쇄되어 상기 전기자가 상기 하부요크의 상부공극으로부터 하측으로 떨어지고, 이어서 상기 고정 자기장과 방향이 동일한 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장과 상기 고정 자기장이 세기가 합해져 상기 전기자가 상기 하부요크의 하부공극을 상호 연결시켜 상기 밸브가 열리도록 동작하는 것을 특징으로 한다.The valve bar having the armature fixed to the upper end of the valve bar maintains a state in which the armature interconnects the upper pores of the lower yoke by the fixed magnetic field when the voltage is not applied to the coil. And when the voltage is applied to the coil to generate a variable magnetic field opposite to the fixed magnetic field, the fixed magnetic field is canceled by the variable magnetic field so that the armature falls downward from the upper gap of the lower yoke. Then, the moment the voltage is applied to the coil to generate a variable magnetic field in the same direction as the fixed magnetic field, the intensity of the variable magnetic field and the fixed magnetic field is summed so that the armature interconnects the lower pores of the lower yoke to the valve Operating to open.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 엔진 헤드의 흡기 및 배기 포트에 각각 구비된 흡.배기 밸브를 개폐하기 위한 비자성체의 밸브 바를 구동하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터를 구성함에 있어서, 상기 밸브 바가 끼워질 수 있는 공극이 마련되게 두개가 일정 거리를 갖고 설치되는 하부요크와; 상기 하부요크의 상단에 설치되는 '┏┓' 형상의 상부요크와; 상기 상부요크의 외주면에 권취되어, 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장이 발생되도록 하는 코일과; 상기 밸브 바의 상단 외주면 일부에 도포 또는 상기 밸브 바의 상단 일부에 부착 설치되어, 상기 밸브 바가 자기장의 세기 및 생성방향에 대응하여 상하로 이동되게 승.하강 작동하는 전기자와; 상기 상부요크와 상기 하부요크의 양단 접촉부에 설치되고, 상기 밸브가 닫히도록 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키는 한쌍의 영구자석과; 상기 하부요크의 하측에서 상기 밸브 바에 고정 설치되는 스프링 받침판과; 상.하단부가 상기 하부요크의 하면과 상기 스프링 받침판에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제1스프링과; 상.하단부가 상기 스프링 받침판의 하면과 상기 엔진 헤드의 상면에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제2스프링과; 상기 상부요크와 상기 코일 사이에 설치되며, 상기 코일에 전압이 인가될 때 상기 코일의 전류상승을 촉진하여 상기 가변 자기장의 발생 시간을 단축하는 쇼티드 턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the configuration of a hybrid magnet engine valve actuator for driving a non-magnetic valve bar for opening and closing the intake and exhaust valves respectively provided at the intake and exhaust ports of the engine head, the valve bar is fitted A lower yoke installed at a predetermined distance with the two so as to provide a gap therebetween; An upper yoke having a '┏┓' shape installed at an upper end of the lower yoke; A coil wound around an outer circumferential surface of the upper yoke to generate a variable magnetic field having a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of a voltage supplied from the outside; An armature applied to a portion of the upper outer circumferential surface of the valve bar or attached to the upper portion of the valve bar to move the valve bar up and down in response to the strength and the direction of the magnetic field; A pair of permanent magnets installed at both ends of the upper yoke and the lower yoke and generating a fixed magnetic field of strength necessary for the armature to interconnect the pores of the lower yoke so that the valve is closed; A spring support plate fixed to the valve bar at a lower side of the lower yoke; First and second springs installed on the valve bar such that upper and lower ends of the lower yoke are respectively supported by the lower surface of the lower yoke and the spring support plate; A second spring installed at the valve bar such that upper and lower ends of the spring support plate are respectively supported by a lower surface of the spring support plate and an upper surface of the engine head; It is installed between the upper yoke and the coil, characterized in that it comprises a shorted turn to shorten the generation time of the variable magnetic field by promoting the current rise of the coil when a voltage is applied to the coil.

여기서, 상단부에 상기 전기자를 일체로 구비한 상기 밸브 바는, 상기 코일에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 고정 자기장에 의해 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호 연결시킨 상태를 유지하여 상기 밸브가 닫히도록 동작하고, 상기 고정 자기장과 방향이 반대인 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장에 의해 상기 고정 자기장이 상쇄되어 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극으로부터 하강하여 상기 밸브가 열리도록 동작하고, 이어서 상기 고정 자기장과 방향이 동일한 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장과 상기 고정 자기장이 세기가 합해져 상기 전기자가 상승하여 상기 하부요크의 공극을 상호 연결시켜 상기 밸브가 닫히도록 동작하는 것을 특징으로 한다.Here, the valve bar having the armature integrally at the upper end, when the voltage is not applied to the coil, the valve is maintained by the armature interconnected the pores of the lower yoke by the fixed magnetic field The fixed magnetic field is canceled by the variable magnetic field when the voltage is applied to the coil to generate a variable magnetic field in a direction opposite to the fixed magnetic field, and the armature descends from the cavity of the lower yoke. When the voltage is applied to the coil to generate a variable magnetic field in the same direction as the fixed magnetic field, the variable magnetic field and the fixed magnetic field are added together, and the armature rises to raise the gap of the lower yoke. Interconnecting the valves to operate the valve do.

또한, 상단부에 상기 전기자를 일체로 구비한 상기 밸브 바는, 상기 코일에 인가되는 전압의 세기 및 방향에 따라 상기 하부요크의 공극내에서 하강하거나 상승하는 거리 및 속도가 조절되어 상기 밸브의 열림 정도 및 개폐속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the valve bar having the armature integrally at the upper end, the distance and the speed of falling or rising in the air gap of the lower yoke in accordance with the strength and direction of the voltage applied to the coil is adjusted to open the valve And controlling the opening and closing speed.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the hybrid magnet engine valve actuator of the present invention has the following effects.

상부요크와 코일 사이에 쇼티드 턴을 추가함으로써, 코일에 전압을 인가하는 초기에 발생하는 유효 인덕턴스를 감소시켜 전류 증가 속도가 단축되므로, 엔진 밸브가 열리거나 닫히는 시간을 단축시킬 수 있다. 이에 따라, 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터는 보다 높은 엔진 회전속도에서 가변 밸브 타이밍을 구현할 수 있어 엔진의 속도를 극대화할 수 있다. 추가적으로, 엔진 밸브의 열림 정도 및 닫힘 속도 조정이 가능하여 연비를 대폭 향상시킬 수 있다.
By adding a shorted turn between the upper yoke and the coil, the effective inductance that occurs early in applying the voltage to the coil is reduced to shorten the current increase rate, thereby reducing the time for opening or closing the engine valve. Accordingly, the hybrid magnet engine valve actuator can implement variable valve timing at a higher engine rotation speed, thereby maximizing the engine speed. In addition, the opening degree and closing speed of the engine valve can be adjusted to significantly improve fuel economy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 단면도.
도 2는 도1에 개시된 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 단면도.
도 4는 도3에 개시된 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 모든 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 효과를 설명하기 위한 그래프.1 is a cross-sectional view of a hybrid magnet engine valve actuator in accordance with one embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the hybrid magnet engine valve actuator disclosed in FIG.
3 is a cross-sectional view of a hybrid magnet engine valve actuator according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the hybrid magnet engine valve actuator shown in FIG.
5 to 7 are graphs for explaining the effect of the hybrid magnet engine valve actuator according to all embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 실시 예들을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described embodiments of the hybrid magnet engine valve actuator according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a hybrid magnet engine valve actuator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 엔진 헤드(100)의 흡.배기 밸브(105)를 개폐하기 위한 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터는 상부요크(110), 하부요크(120), 코일(130), 쇼티드 턴(140), 영구자석(150), 전기자(160), 밸브 바(170), 스프링 받침(180), 제1스프링(191), 및 제2스프링(192)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a hybrid magnet engine valve actuator for opening and closing an intake / exhaust valve 105 of an engine head 100 includes an upper yoke 110, a lower yoke 120, a coil 130, and a shorted turn ( 140, a permanent magnet 150, an armature 160, a valve bar 170, a spring support 180, a first spring 191, and a second spring 192.

상부요크(110), 하부요크(120) 및 전기자(160)는 박판 스틸(Lamination steel)로 만들어진다.The upper yoke 110, the lower yoke 120 and the armature 160 are made of lamination steel.

도 1에 나타낸 바와 같이, 하부요크(120)는 'ㄷ'자 모양 두개가 밸브 바(170)가 끼워질 수 있는 공극을 두고 상호 마주보도록 설치된다. 이에 따라, 하부요크(120)에는 상부공극(122), 하부공극(124), 및 전기자(160)가 상하로 이동할 수 있는 이동공간부(126)가 마련된다.As shown in Figure 1, the lower yoke 120 is installed so as to face each other with the two '-' shape of the gap to which the valve bar 170 can be fitted. Accordingly, the lower yoke 120 is provided with a moving space 126 through which the upper pore 122, the lower pore 124, and the armature 160 can move up and down.

상부요크(110)는 하부요크(120)의 상단에 설치되며, 상부요크(110)의 외주면에는 코일(130)이 권취되는데, 상부요크(100)와 코일(130) 사이에는 쇼티드 턴(140)이 설치된다.The upper yoke 110 is installed at the upper end of the lower yoke 120, and the coil 130 is wound around the outer circumferential surface of the upper yoke 110, and a shorted turn 140 is disposed between the upper yoke 100 and the coil 130. ) Is installed.

코일(130)에는 외부에서 전압이 공급되고, 이에 따라 상부요크(110) 및 하부요크(120)를 통과하는 가변 자기장이 발생된다. 여기서 발생되는 가변 자기장은 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖게 된다.The coil 130 is supplied with a voltage from the outside, thereby generating a variable magnetic field passing through the upper yoke 110 and the lower yoke 120. The variable magnetic field generated here has a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of the voltage supplied from the outside.

쇼티드 턴(140)은 코일(130)에 전압이 인가될 때 발생하는 유효 인덕턴스를 감소시켜 코일(130)의 전류 상승속도를 높여 줌으로서, 가변 자기장 발생 시간을 단축시켜 준다. 다시 말해서, 코일(130)에 전압이 인가될 때 쇼티드 턴(140)에 역기전력이 발생되어 코일(130)의 전류 상승이 촉진되고, 이에 따라 가변 자기장이 빠르게 발생된다.The shorted turn 140 reduces the effective inductance generated when a voltage is applied to the coil 130 to increase the current rising speed of the coil 130, thereby shortening the variable magnetic field generation time. In other words, when a voltage is applied to the coil 130, a counter electromotive force is generated in the shorted turn 140, thereby facilitating a current increase of the coil 130, and thus, a variable magnetic field is rapidly generated.

영구자석(150)은 상부요크(110)와 하부요크(120)의 양단 접촉부에 한쌍으로 설치되어, 상부요크(110)와 하부요크(120)를 통과하는 고정 자기장을 발생시킨다. 여기서, 영구자석(150)은 전기자(160)가 하부요크(120)의 상부공극(122)을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키며, 이러한 영구자석(150)의 고정 자기장에 의해 코일(130)에 전압이 공급되지 않을 때, 밸브(105)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.The permanent magnet 150 is installed in pairs at both ends of the upper yoke 110 and the lower yoke 120 to generate a fixed magnetic field passing through the upper yoke 110 and the lower yoke 120. Here, the permanent magnet 150 generates a fixed magnetic field of the strength required for the armature 160 to interconnect the upper cavity 122 of the lower yoke 120, the coil (by the fixed magnetic field of the permanent magnet 150) When no voltage is supplied to 130, the valve 105 remains closed.

밸브 바(170)는 비자성체이며, 밸브(105)를 개폐시키기 위한 수단이다. 밸브 바(170)의 상단부에는 전기자(160)가 고정설치되어, 전기자(160)의 승.하강 동작에 따라 밸브 바(170)가 밸브(105)를 개폐시키게 된다.The valve bar 170 is nonmagnetic and is a means for opening and closing the valve 105. The armature 160 is fixedly installed at the upper end of the valve bar 170, so that the valve bar 170 opens and closes the valve 105 as the armature 160 moves up and down.

스프링 받침판(180)은 하부요크(120)의 하측에서 밸브 바(170)에 고정 설치된다.The spring support plate 180 is fixedly installed to the valve bar 170 at the lower side of the lower yoke 120.

제1스프링(191) 및 제2스프링(192)은 비자성체로서 영구자석(150)의 자력보다 작은 탄성력을 가지며, 이용할 수 있는 최대 탄성력은 영구자석(150)의 자력에 비례한다. 그래서, 영구자석(150)의 자력을 '0'이라고 가정하면, 전기자(160)는 하부요크(120)에 마련된 이동공간부(126)의 가운데 위치하게 된다.The first spring 191 and the second spring 192 is a nonmagnetic material and has a smaller elastic force than the magnetic force of the permanent magnet 150, and the maximum elastic force that can be used is proportional to the magnetic force of the permanent magnet 150. Thus, assuming that the magnetic force of the permanent magnet 150 is '0', the armature 160 is positioned in the middle of the moving space 126 provided in the lower yoke 120.

제1스프링(191)은 상단부가 하부요크(120)의 하면에 받혀지고, 하단부가 스프링 받침판(180)의 상면에 받혀지도록 밸브 바(170)에 설치된다. 코일(130)에 전압이 공급되지 않을 때, 영구자석(150)에서 발생되는 고정 자기장에 의해 전기자(160)가 하부요크(120)의 상부공극(122)으로 끌어 당겨져 제1스프링(191)은 밸브 바(170)와 함께 상승되는 스프링 받침판(180)의 상승압력에 의해 압축된다.The first spring 191 is installed on the valve bar 170 such that the upper end is supported by the lower surface of the lower yoke 120 and the lower end is supported by the upper surface of the spring support plate 180. When no voltage is supplied to the coil 130, the armature 160 is pulled into the upper air gap 122 of the lower yoke 120 by the fixed magnetic field generated by the permanent magnet 150, so that the first spring 191 It is compressed by the rising pressure of the spring support plate 180 which is raised with the valve bar 170.

제2스프링(192)은 상단부가 스프링 받침판(180)의 하면에 받혀지고, 하단부가 엔진 헤드(100)의 상면에 받혀지도록 밸브 바(170)에 설치된다. 코일(130)에 전압이 공급되지 않을 때, 영구자석(150)에서 발생되는 고정 자기장에 의해 제2스프링(192)은 전기자(160)가 하부요크(120)의 상부공극(122) 측으로 끌어당겨지도록 탄성력을 발생시켜 팽창한다.The second spring 192 is installed on the valve bar 170 such that the upper end thereof is supported by the lower surface of the spring support plate 180 and the lower end is supported by the upper surface of the engine head 100. When no voltage is supplied to the coil 130, the second spring 192 is drawn by the armature 160 toward the upper air gap 122 of the lower yoke 120 by the fixed magnetic field generated by the permanent magnet 150. To create elastic force to expand.

전기자(160)는 밸브 바(170)의 상단부에 고정설치되고, 하부요크(120)에 마련된 이동공간부(126)에서 승.하강 작동한다. 즉, 영구자석(150)에 의한 고정 자기장과 코일(130)에 의한 가변 자기장의 세기 및 생성방향에 대응하여, 전기자(160)는 상부공극(122)을 상호 연결시켜주거나 하부공극(124)을 상호 연결시켜 준다.The armature 160 is fixedly installed at the upper end of the valve bar 170, and moves up and down in the moving space 126 provided in the lower yoke 120. That is, in response to the strength and direction of generation of the fixed magnetic field by the permanent magnet 150 and the variable magnetic field by the coil 130, the armature 160 interconnects the upper pores 122 or the lower pores 124. Connect them together.

이러한 전기자(160)의 작동에 의해 밸브 바(170)가 밸브(105)를 개폐시키며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.The valve bar 170 opens and closes the valve 105 by the operation of the armature 160, which will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2(a)를 참조하면, 코일(130)에 전압이 인가되지 않을 때, 전기자(160)는 영구자석(150)에 의해 발생된 고정 자기장(200)에 의해 하부요크(120)의 상부공극(122)을 상호 연결시켜 주는 형태로 접촉된다.Referring to FIG. 2 (a), when no voltage is applied to the coil 130, the armature 160 is formed by the fixed magnetic field 200 generated by the permanent magnet 150. Contacts 122 to interconnect.

이때, 영구자석(150)의 자력 PM이 제1스프링(191) 및 제2스프링(192)의 탄성력 Fspring 보다 크기 때문에, 전기자(160)는 하부요크(120)의 상부공극(122)으로 끌어당겨 진다. 이로 인해 밸브 바(170)는 밸브(105)가 닫힌 상태를 유지하도록 동작한다.At this time, since the magnetic force PM of the permanent magnet 150 is greater than the elastic force F spring of the first spring 191 and the second spring 192, the armature 160 is pulled to the upper cavity 122 of the lower yoke 120. Pulled. This causes the valve bar 170 to operate to keep the valve 105 closed.

밸브 바(170)를 열기 위해 코일(130)에 전압을 인가하게 되는데, 이때 코일(130)에 의한 가변 자기장(220)이 발생되며, 공급되는 전압의 세기 및 방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장(220)이 상부요크(110)와 하부요크(120)에 발생된다.A voltage is applied to the coil 130 to open the valve bar 170. In this case, the variable magnetic field 220 is generated by the coil 130 and has a predetermined strength and direction according to the strength and direction of the supplied voltage. The variable magnetic field 220 is generated in the upper yoke 110 and the lower yoke 120.

도 2(b)에는, 고정 자기장(200)과 방향이 반대인 가변 자기장(220)이 발생되도록 코일(130)에 전압이 인가되는 순간을 나타내었다. 고정 자기장(200)은 코일(130)에 의해 발생된 가변 자기장(220)에 의해 상쇄되고, 도시하지 않았지만, 전기자(160)는 하부요크(120)의 상부공극(122)으로부터 하측으로 떨어진다.FIG. 2 (b) shows the moment when the voltage is applied to the coil 130 to generate the variable magnetic field 220 opposite to the fixed magnetic field 200. The fixed magnetic field 200 is offset by the variable magnetic field 220 generated by the coil 130, and although not shown, the armature 160 falls downward from the upper air gap 122 of the lower yoke 120.

이때, 영구자석(150)의 자력 PM과 코일(130)의 자력 EM의 합이 제1스프링(191) 및 제2스프링(192)의 탄성력 Fspring 보다 작아지게 되므로, 전기자(160)는 상부공극(122)으로부터 떨어져 이동공간부(126)의 중간지점으로 이동한다.At this time, since the sum of the magnetic force PM of the permanent magnet 150 and the magnetic force EM of the coil 130 is smaller than the elastic force F spring of the first spring 191 and the second spring 192, the armature 160 has an upper gap It moves away from 122 to the midpoint of the moving space 126.

이어서, 도 2(c)를 참조하면, 고정 자기장(200)과 동일한 방향의 가변 자기장(220)이 발생되도록 코일(130)에 전압이 인가되는 순간, 고정 자기장(200)은 코일(130)에 의해 발생된 가변 자기장(220)과 합해져 전기자(160)는 하부요크(120)의 하부공극(124)을 상호 연결시켜 주는 형태로 접촉된다.Subsequently, referring to FIG. 2C, the moment the voltage is applied to the coil 130 to generate the variable magnetic field 220 in the same direction as the fixed magnetic field 200, the fixed magnetic field 200 is applied to the coil 130. Combined with the variable magnetic field 220 generated by the armature 160 is in contact with each other in the form of interconnecting the lower air gap 124 of the lower yoke 120.

이때, 영구자석(150)의 자력 PM과 코일(130)의 자력 EM의 합이 제1스프링(191) 및 제2스프링(192)의 탄성력 Fspring 보다 커져, 전기자(160)는 하부요크(120)의 하부공극(124)으로 끌어당겨 진다. 이로 인해 밸브 바(170)는 밸브(105)가 열리도록 동작한다.At this time, the sum of the magnetic force PM of the permanent magnet 150 and the magnetic force EM of the coil 130 is greater than the elastic force F spring of the first spring 191 and the second spring 192, the armature 160 is lower yoke 120 ) Is drawn into the lower void 124. As a result, the valve bar 170 operates to open the valve 105.

밸브(105)가 열린 상태에서 닫히는 과정은 도시하지 않았으나, 상기한 바와 유사하다.The process of closing the valve 105 in the open state is not shown, but similar to that described above.

좀 더 상세히 설명하면, 밸브(105)가 열린 상태에서 고정 자기장(200)과 방향이 반대인 가변 자기장(220)이 발생되도록 코일(130)에 전압이 인가되는 순간, 고정 자기장(200)은 코일(130)에 의해 발생된 가변 자기장(200)에 의해 상쇄되고, 전기자(160)는 하부요크(120)의 하부공극(124)으로부터 상측으로 올라간다.In more detail, the moment the voltage is applied to the coil 130 to generate a variable magnetic field 220 in the opposite direction to the fixed magnetic field 200 in the valve 105 is open, the fixed magnetic field 200 is a coil Offset by the variable magnetic field 200 generated by 130, the armature 160 rises upward from the lower air gap 124 of the lower yoke 120.

이어서, 코일(130)에 공급되는 전압을 차단하면, 전기자(160)는 고정 자기장(200)에 의해 하부요크(120)의 상부공극(122)을 상호 연결시켜 주는 형태로 접촉된다. 이에 따라, 밸브 바(170)는 밸브(105)가 닫히도록 동작한다.Subsequently, when the voltage supplied to the coil 130 is cut off, the armature 160 is contacted in the form of interconnecting the upper air gap 122 of the lower yoke 120 by the fixed magnetic field 200. Accordingly, the valve bar 170 operates to close the valve 105.

상기한 과정에서 코일(130)에 전압이 인가될 때, 쇼티드 턴(140)에 의한 역기전력으로 인해 코일(130)의 전류상승이 촉진되어, 가변 자기장(220)이 빠르게 발생되므로 밸브(105)의 개폐동작이 빨라져 밸브(105)의 과도 운동 시간이 줄어들게 된다.When the voltage is applied to the coil 130 in the above process, the current rise of the coil 130 is promoted due to the back electromotive force by the shorted turn 140, so that the variable magnetic field 220 is generated quickly, the valve 105 The opening / closing operation of the valve 105 is faster, so that the excessive movement time of the valve 105 is reduced.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a hybrid magnet engine valve actuator according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 엔진 헤드(300)의 흡.배기 밸브(305)를 개폐하기 위한 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터는 상부요크(310), 하부요크(320), 코일(330), 쇼티드 턴(340), 영구자석(350), 전기자(360), 밸브 바(370), 스프링 받침판(380), 제1스프링(391), 및 제2스프링(392)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the hybrid magnet engine valve actuator for opening and closing the intake / exhaust valve 305 of the engine head 300 includes an upper yoke 310, a lower yoke 320, a coil 330, and a shorted turn ( 340, a permanent magnet 350, an armature 360, a valve bar 370, a spring support plate 380, a first spring 391, and a second spring 392.

상부요크(310), 하부요크(320) 및 전기자(360)는 박판 스틸(Lamination steel)로 만들어진다.The upper yoke 310, the lower yoke 320 and the armature 360 are made of lamination steel.

하부요크(320)는 밸브 바(370)가 끼워질 수 있는 공극(325) 마련되게 두개가 일정 거리를 두고 설치된다.The lower yoke 320 is provided with two spaced distances so that the air gap 325 to which the valve bar 370 can be fitted is provided.

상부요크(310)는 '┏┓' 형상이며, 하부요크(320)의 상단에 설치된다. 상부요크(310)의 외주면에는 코일(330)이 귄취되는데, 상부요크(310)와 코일(330) 사이에는 쇼티드 턴(340)이 설치된다.The upper yoke 310 has a '┏┓' shape and is installed at the upper end of the lower yoke 320. The coil 330 is wound on the outer circumferential surface of the upper yoke 310, and a shorted turn 340 is installed between the upper yoke 310 and the coil 330.

코일(330)에는 외부에서 전압이 공급되고, 이에 따라 상부요크(310) 및 하부요크(320)를 통과하는 가변 자기장이 발생된다. 여기서 발생되는 가변 자기장은 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖게 된다.The coil 330 is supplied with a voltage from the outside, thereby generating a variable magnetic field passing through the upper yoke 310 and the lower yoke 320. The variable magnetic field generated here has a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of the voltage supplied from the outside.

쇼티드 턴(340)은 코일(330)에 전압이 인가될 때 발생하는 유효 인덕턴스를 감소시켜 코일(330)의 전류 상승속도를 높여 줌으로서, 가변 자기장 발생 시간을 단축시켜 준다. 다시 말해서, 코일(330)에 전압이 인가될 때 쇼티드 턴(340)에 역기전력이 발생되어 코일(330)의 전류 상승이 촉진되고, 이에 따라 가변 자기장이 빠르게 발생된다.The shorted turn 340 reduces the effective inductance generated when a voltage is applied to the coil 330 to increase the current rising speed of the coil 330, thereby shortening the variable magnetic field generation time. In other words, when a voltage is applied to the coil 330, the counter electromotive force is generated in the shorted turn 340 to promote the current rise of the coil 330, thereby rapidly generating the variable magnetic field.

영구자석(350)은 상부요크(310)와 하부요크(320)의 양단 접촉부에 한쌍으로 설치되어, 상부요크(310)와 하부요크(320)를 통과하는 고정 자기장을 발생시킨다. 여기서, 영구자석(350)은 전기자(360)가 하부요크(320)의 공극(325)을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키며, 이러한 영구자석(350)의 고정 자기장에 의해 코일(330)에 전압이 공급되지 않을 때, 밸브(305)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.The permanent magnets 350 are installed in pairs at both ends of the upper yoke 310 and the lower yoke 320 to generate a fixed magnetic field passing through the upper yoke 310 and the lower yoke 320. Here, the permanent magnet 350 generates a fixed magnetic field of the strength required for the armature 360 to interconnect the pores 325 of the lower yoke 320, the coil 330 by the fixed magnetic field of the permanent magnet 350 When no voltage is supplied to the valve, the valve 305 remains closed.

밸브 바(370)는 비자성체이며, 밸브(305)를 개폐시키기 위한 수단이다.The valve bar 370 is nonmagnetic and is a means for opening and closing the valve 305.

전기자(360)는 밸브 바(370)의 상단 외주면 일부에 자성체가 도포되어 형성되거나 밸브 바(370)의 상단 일부에 자성체가 부착 설치되어 형성된다. 전기자(360)의 승.하강 동작에 따라 밸브 바(370)가 밸브(305)를 개폐시키게 된다.The armature 360 is formed by applying a magnetic material to a portion of the upper outer circumferential surface of the valve bar 370 or by attaching a magnetic material to the upper portion of the valve bar 370. As the armature 360 moves up and down, the valve bar 370 opens and closes the valve 305.

스프링 받침판(380)은 하부요크(320)의 하측에서 밸브 바(370)에 고정 설치된다.The spring support plate 380 is fixed to the valve bar 370 at the lower side of the lower yoke 320.

제1스프링(391) 및 제2스프링(392)은 비자성체로서 영구자석(350)의 자력보다 작은 탄성력을 가지며, 이용할 수 있는 최대 탄성력은 영구자석(350)의 자력에 비례한다. 그래서, 영구자석(350)의 자력을 '0'이라고 가정하면, 전기자(360)는 제1스프링(391) 및 제2스프링(392)의 탄성력에 의해 하부요크(320)의 공극(325)에서 하측으로 밀려나게 된다.The first spring 391 and the second spring 392 are nonmagnetic materials and have a smaller elastic force than the magnetic force of the permanent magnet 350, and the maximum elastic force that can be used is proportional to the magnetic force of the permanent magnet 350. Thus, assuming that the magnetic force of the permanent magnet 350 is '0', the armature 360 is in the air gap 325 of the lower yoke 320 by the elastic force of the first spring 391 and the second spring 392 It will be pushed down.

제1스프링(391)은 상단부가 하부요크(320)의 하면에 받혀지고, 하단부가 스프링 받침판(380)의 상면에 받혀지도록 밸브 바(370)에 설치된다. 코일(330)에 전압이 공급되지 않을 때, 영구자석(350)에서 발생되는 고정 자기장에 의해 전기자(360)가 하부요크(320)의 공극(325)으로 끌어 당겨져 제1스프링(391)은 밸브 바(370)와 함께 상승되는 스프링 받침판(380)의 상승압력에 의해 압축된다.The first spring 391 is installed on the valve bar 370 such that the upper end is supported by the lower surface of the lower yoke 320 and the lower end is supported by the upper surface of the spring support plate 380. When no voltage is supplied to the coil 330, the armature 360 is pulled into the air gap 325 of the lower yoke 320 by a fixed magnetic field generated by the permanent magnet 350 so that the first spring 391 is a valve. It is compressed by the upward pressure of the spring support plate 380 which is raised together with the bar 370.

제2스프링(392)은 상단부가 스프링 받침판(380)의 하면에 받혀지고, 하단부가 엔진 헤드(300)의 상면에 받혀지도록 밸브 바(370)에 설치된다. 코일(330)에 전압이 공급되지 않을 때, 영구자석(350)에서 발생되는 고정 자기장에 의해 제2스프링(392)은 전기자(360)가 하부요크(320)의 공극(325) 측으로 끌어당겨지도록 탄성력을 발생시켜 팽창한다.The second spring 392 is installed on the valve bar 370 such that the upper end is supported by the lower surface of the spring support plate 380 and the lower end is supported by the upper surface of the engine head 300. When no voltage is supplied to the coil 330, the second spring 392 is driven by the fixed magnetic field generated by the permanent magnet 350 so that the armature 360 is pulled toward the air gap 325 of the lower yoke 320. It generates elastic force and expands.

본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터의 동작은 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Operation of the hybrid magnet engine valve actuator according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.

도 4(a)를 참조하면, 코일(330)에 전압이 인가되지 않을 때, 전기자(360)는 영구자석(350)에 의해 발생된 고정 자기장(400)에 의해 하부요크(320)의 공극(325)을 상호 연결시켜 주는 형태로 접촉된다.Referring to FIG. 4 (a), when no voltage is applied to the coil 330, the armature 360 is formed by the fixed magnetic field 400 generated by the permanent magnet 350 to form a gap () in the lower yoke 320. 325 are in contact with each other.

이때, 영구자석(350)의 자력 PM이 제1스프링(391) 및 제2스프링(392)의 탄성력 Fspring 보다 크기 때문에, 전기자(360)는 하부요크(320)의 공극(325)으로 끌어당겨 진다. 이로 인해 밸브 바(370)는 밸브(305)가 닫힌 상태를 유지하도록 동작한다.At this time, since the magnetic force PM of the permanent magnet 350 is greater than the elastic force F spring of the first spring 391 and the second spring 392, the armature 360 is attracted to the air gap 325 of the lower yoke 320 Lose. This causes the valve bar 370 to operate to keep the valve 305 closed.

밸브 바(370)를 열기 위해 코일(330)에 전압을 인가하게 되는데, 이때 코일(330)에 의한 가변 자기장(420)이 발생되며, 공급되는 전압의 세기 및 방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장(420)이 상부요크(310)와 하부요크(320)에 발생된다.A voltage is applied to the coil 330 to open the valve bar 370. In this case, a variable magnetic field 420 is generated by the coil 330, and has a predetermined intensity and direction according to the intensity and direction of the supplied voltage. The variable magnetic field 420 is generated in the upper yoke 310 and the lower yoke 320.

도 4(b)를 참조하면, 고정 자기장(400)과 방향이 반대인 가변 자기장(420)이 발생되도록 코일(330)에 전압이 인가되는 순간, 고정 자기장(400)은 코일(330)에 의해 발생된 가변 자기장(420)에 의해 상쇄되고, 전기자(360)는 하부요크(320)의 공극(325)으로부터 하측으로 밀려난다.Referring to FIG. 4B, the moment the voltage is applied to the coil 330 to generate the variable magnetic field 420 opposite to the fixed magnetic field 400, the fixed magnetic field 400 is formed by the coil 330. Offset by the generated variable magnetic field 420, the armature 360 is pushed downward from the air gap 325 of the lower yoke 320.

이때, 영구자석(350)의 자력 PM과 코일(330)의 자력 EM의 합이 제1스프링(391) 및 제2스프링(392)의 탄성력 Fspring 보다 작아지게 되므로, 전기자(160)는 공극(325) 사이에서 하측으로 떨어져 밸브 바(370)는 밸브(305)가 열리도록 동작한다.At this time, since the sum of the magnetic force PM of the permanent magnet 350 and the magnetic force EM of the coil 330 becomes smaller than the elastic force F spring of the first spring 391 and the second spring 392, the armature 160 has a void ( Dropped downward between 325, the valve bar 370 operates to open the valve 305.

이어서, 도 4(c)를 참조하면, 고정 자기장(400)과 동일한 방향의 가변 자기장(420)이 발생되도록 코일(330)에 전압이 인가되는 순간, 고정 자기장(400)은 코일(330)에 의해 발생된 가변 자기장(420)과 합해져, 전기자(360)는 상승하여 하부요크(320)의 공극(325)을 상호 연결시켜 주는 형태로 접촉된다.Subsequently, referring to FIG. 4C, when a voltage is applied to the coil 330 to generate a variable magnetic field 420 in the same direction as the fixed magnetic field 400, the fixed magnetic field 400 is applied to the coil 330. Combined with the variable magnetic field 420 generated by the armature 360, the armature 360 rises and contacts the voids 325 of the lower yoke 320 with each other.

이때, 영구자석(350)의 자력 PM과 코일(330)의 자력 EM의 합이 제1스프링(391) 및 제2스프링(392)의 탄성력 Fspring 보다 커져, 전기자(360)는 하부요크(320)의 공극(325)으로 끌어당겨 진다. 이로 인해 밸브 바(370)는 밸브(305)가 닫히도록 동작한다.At this time, the sum of the magnetic force PM of the permanent magnet 350 and the magnetic force EM of the coil 330 is greater than the elastic force F spring of the first spring 391 and the second spring 392, the armature 360 is lower yoke 320 Is drawn into the void 325. As a result, the valve bar 370 operates to close the valve 305.

여기서, 코일(330)에 인가되는 전압의 세기 및 방향에 따라, 전기자(360)는 하부요크(320)의 공극(325) 사이에서 하강하거나 상승하는 거리 및 속도가 조절되어, 밸브(305)의 열림 정도 및 개폐속도를 제어할 수 있다.Here, according to the strength and direction of the voltage applied to the coil 330, the armature 360 is adjusted to the distance and the speed of falling or rising between the air gap 325 of the lower yoke 320, the valve 305 Opening degree and opening and closing speed can be controlled.

즉, 밸브 바(370)를 열기 위해 고정 자기장(400)과 반대인 가변 자기장(420)이 발생되도록 코일(330)에 전압을 인가할 때, PM - EM > Fspring 이 되는 범위에서 전압을 인가한다. 이로 인해 전기자(360)가 하부요크(320)의 공극(325) 사이에서 스프링(380)의 탄성력에 의해 하측으로 밀려나가는 정도를 달리하여, 밸브(305)의 열림 정도를 조절하는 것이 가능하다.That is, when voltage is applied to the coil 330 such that the variable magnetic field 420 opposite to the fixed magnetic field 400 is generated to open the valve bar 370, the voltage is applied in the range of PM-EM> F spring . do. Accordingly, the degree of the armature 360 being pushed downward by the elastic force of the spring 380 between the voids 325 of the lower yoke 320 may be adjusted to adjust the opening degree of the valve 305.

또한, 고정 자기장(400)과 동일한 방향의 가변 자기장(420)이 생성되도록 코일(330)에 전압을 인가할 때, EM > 0 이 되는 범위에서 전압을 인가한다. 이로 인해 전기자(360)가 하부요크(320)의 공극(325) 사이로 끌려 올라가는 속도를 빠르게 조절하는 것이 가능하다.In addition, when a voltage is applied to the coil 330 such that the variable magnetic field 420 in the same direction as the fixed magnetic field 400 is generated, a voltage is applied in a range of EM> 0. This makes it possible to quickly adjust the speed at which the armature 360 is pulled up between the pores 325 of the lower yoke 320.

상기한 과정에서 코일(330)에 전압이 인가될 때, 쇼티드 턴(340)에 의한 역기전력으로 인해 코일(330)의 전류상승이 촉진되어, 가변 자기장(420)이 빠르게 발생되므로 밸브(305)의 개폐동작이 빨라져 밸브(305)의 과도 운동 시간이 줄어들게 된다.When the voltage is applied to the coil 330 in the above process, the current rise of the coil 330 is promoted due to the back electromotive force by the shorted turn 340, so that the variable magnetic field 420 is generated quickly, so that the valve 305 The opening / closing operation of the valve 305 is reduced, so that the excessive movement time of the valve 305 is reduced.

이상에서 개시한 바와 같이, 본 발명의 모든 실시예에 따른 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터에는 쇼티드 턴(140,340)이 적용됨으로서, 코일(130,330)에 흐르는 전류의 증가 속도가 3배 이상이 된다는 것을 도 5에 개시된 그래프를 통해 알 수 있다.As described above, since the shorted turns 140 and 340 are applied to the hybrid magnet engine valve actuators according to all embodiments of the present invention, the increase rate of the current flowing through the coils 130 and 330 is three times or more. This can be seen through the graph disclosed in.

또한, 고정 자기장(200,400)과 반대인 방향의 가변 자기장(220,420)이 생성되도록 코일(130,330)에 전압이 가해질 때, 밸브 바(170,370)가 움직이기 위해서는 PM - EM < Fspring 이 되어야 한다.In addition, when voltage is applied to the coils 130 and 330 to generate the variable magnetic fields 220 and 420 in the opposite direction to the fixed magnetic fields 200 and 400, the valve bars 170 and 370 must be PM-EM <F spring to move.

도 6에 개시된 그래프는 쇼티드 턴(140,340)이 적용됨으로서, 스프링(191,192,391,392)의 탄성력이 고정 자기장(200,400)의 세기보다 커지는 시점이 쇼티드 턴(140,340)이 적용되지 않았을 때보다 2ms정도 단축된다는 것을 보여준다.The graph disclosed in FIG. 6 shows that the shorted turns 140 and 340 are applied, so that the time when the elastic force of the springs 191, 192, 391 and 392 becomes greater than the strength of the fixed magnetic field 200 and 400 is shortened by about 2 ms than when the shorted turns 140 and 340 are not applied. Shows that

다시 말해서, 코일(130,330)에 의해 가변 자기장(220,420)이 빠르게 생성되므로, PM - EM < Fspring 이 되는 시점이 쇼티드 턴(140,340)적용하지 않았을 때보다 2ms정도 단축되는 것이다.In other words, since the variable magnetic fields 220 and 420 are quickly generated by the coils 130 and 330, the time point when PM − EM <F spring is shortened by about 2 ms than when the shorted turns 140 and 340 are not applied.

이로 인해, 도 7에 나타낸 그래프와 같이 전기자(160,360)가 이동하는 시간 역시 2ms정도 단축된다는 것을 알 수 있다.Thus, as shown in the graph shown in Figure 7 it can be seen that the time that the armature (160,360) moves is also reduced by about 2ms.

결론적으로, 밸브 바(170,370)가 밸브(105,305)를 개폐하는 시간을 단축시킴으로서, 밸브(105,305)의 과도운동 시간을 최소화하여 엔진의 속도를 극대화할 수 있다.
In conclusion, by shortening the time for opening and closing the valves 105 and 305 of the valve bars 170 and 370, the transient speed of the valves 105 and 305 can be minimized to maximize the engine speed.

100,300 : 엔진 헤드 105,305 : 밸브
110,310 : 상부요크 120,320 : 하부요크
122 : 상부공극 124 : 하부공극
126 : 이동공간부 325 : 공극
130,330 : 코일 140,340 : 쇼티드 턴
150, 350 : 영구자석 160,360 : 전기자
170,370 : 밸브 바 180,380 : 스프링 받침판
191,391 : 제1 스프링 192,392 : 제2 스프링
200,400 : 고정 자기장 220,420 : 가변 자기장100,300: engine head 105,305: valve
110,310: upper yoke 120,320: lower yoke
122: upper void 124: lower void
126: moving space 325: void
130,330: Coil 140,340: Shorted turn
150, 350: permanent magnet 160,360: armature
170,370: Valve Bar 180,380: Spring Support Plate
191,391: first spring 192,392: second spring
200,400: Fixed magnetic field 220,420: Variable magnetic field

Claims (6)

엔진 헤드의 흡기 및 배기 포트에 각각 구비된 흡.배기 밸브를 개폐하기 위한 비자성체의 밸브 바를 구동하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터를 구성함에 있어서,
상기 밸브 바가 끼워질 수 있는 공극이 마련된 하부요크와;
상기 하부요크의 상단에 설치되는 상부요크와;
상기 상부요크의 외주면에 귄취되어, 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장이 발생되도록 하는 코일과;
상기 밸브 바의 상단부에 고정설치되어, 상기 밸브 바가 자기장의 세기 및 생성방향에 대응하여 상하로 이동되게 승.하강 작동하는 전기자와;
상기 상부요크와 상기 하부요크의 양단 접촉부에 설치되고, 상기 밸브가 닫히도록 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키는 한쌍의 영구자석과;
상기 하부요크의 하측에서 상기 밸브 바에 고정 설치되는 스프링 받침판과;
상.하단부가 상기 하부요크의 하면과 상기 스프링 받침판에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제1스프링과;
상.하단부가 상기 스프링 받침판의 하면과 상기 엔진 헤드의 상면에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제2스프링과;
상기 상부요크와 상기 코일 사이에 설치되며, 상기 코일에 전압이 인가될 때 상기 코일의 전류상승을 촉진하여 상기 가변 자기장의 발생 시간을 단축하는 쇼티드 턴;을 포함하되,
상기 하부요크는,
'ㄷ'자 모양의 자성체 두개가 상호 마주보도록 설치되어 상부공극 및 하부공극을 형성하며, 상기 상.하부 공극을 선택적으로 상호 연결시켜주는 상기 전기자가 상하로 이동할 수 있는 이동공간부가 마련되고,
상단부에 상기 전기자가 고정 설치된 상기 밸브 바는,
상기 코일에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 고정 자기장에 의해 상기 전기자가 상기 하부요크의 상부공극을 상호 연결시킨 상태를 유지하여 상기 밸브가 닫히도록 동작하고, 상기 고정 자기장과 방향이 반대인 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장에 의해 상기 고정 자기장이 상쇄되어 상기 전기자가 상기 하부요크의 상부공극으로부터 하측으로 떨어지고, 이어서 상기 고정 자기장과 방향이 동일한 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장과 상기 고정 자기장이 세기가 합해져 상기 전기자가 상기 하부요크의 하부공극을 상호 연결시켜 상기 밸브가 열리도록 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터.
In constructing a hybrid magnet engine valve actuator for driving a non-magnetic valve bar for opening and closing each of the intake and exhaust valves provided at the intake and exhaust ports of the engine head,
A lower yoke having a gap in which the valve bar can be fitted;
An upper yoke installed at an upper end of the lower yoke;
A coil wound around the outer circumferential surface of the upper yoke to generate a variable magnetic field having a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of the voltage supplied from the outside;
An armature fixed to an upper end of the valve bar and configured to move up and down to move the valve bar up and down corresponding to the strength and the direction of generation of the magnetic field;
A pair of permanent magnets installed at both ends of the upper yoke and the lower yoke and generating a fixed magnetic field of strength necessary for the armature to interconnect the pores of the lower yoke so that the valve is closed;
A spring support plate fixed to the valve bar at a lower side of the lower yoke;
First and second springs installed on the valve bar such that upper and lower ends of the lower yoke are respectively supported by the lower surface of the lower yoke and the spring support plate;
A second spring installed at the valve bar such that upper and lower ends of the spring support plate are respectively supported by a lower surface of the spring support plate and an upper surface of the engine head;
And a shorted turn disposed between the upper yoke and the coil and shortening a generation time of the variable magnetic field by promoting a current increase of the coil when a voltage is applied to the coil.
The lower yoke,
Two 'c' shaped magnetic bodies are installed to face each other to form upper and lower pores, and a moving space part for moving the armature up and down selectively connecting the upper and lower pores is provided.
The valve bar in which the armature is fixed to the upper end,
When the voltage is not applied to the coil, the fixed magnetic field operates to close the valve by keeping the armature interconnecting the upper pores of the lower yoke, and is a variable magnetic field opposite in direction to the fixed magnetic field. When the voltage is applied to the coil so that the fixed magnetic field is canceled by the variable magnetic field so that the armature falls downward from the upper gap of the lower yoke, a variable magnetic field having the same direction as the fixed magnetic field is generated. And when the voltage is applied to the coil, the variable magnetic field and the fixed magnetic field are combined so that the armature interconnects the lower pores of the lower yoke to operate the valve to open the valve.
삭제delete 삭제delete 엔진 헤드의 흡기 및 배기 포트에 각각 구비된 흡.배기 밸브를 개폐하기 위한 비자성체의 밸브 바를 구동하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터를 구성함에 있어서,
상기 밸브 바가 끼워질 수 있는 공극이 마련되게 두개가 일정 거리를 갖고 설치되는 하부요크와;
상기 하부요크의 상단에 설치되는 '┏┓' 형상의 상부요크와;
상기 상부요크의 외주면에 권취되어, 외부에서 공급되는 전압의 세기 및 공급방향에 따라 소정 세기 및 방향을 갖는 가변 자기장이 발생되도록 하는 코일과;
상기 밸브 바의 상단 외주면 일부에 도포 또는 상기 밸브 바의 상단 일부에 부착 설치되어, 상기 밸브 바가 자기장의 세기 및 생성방향에 대응하여 상하로 이동되게 승.하강 작동하는 전기자와;
상기 상부요크와 상기 하부요크의 양단 접촉부에 설치되고, 상기 밸브가 닫히도록 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호연결 시키는데 필요한 세기의 고정 자기장을 발생시키는 한쌍의 영구자석과;
상기 하부요크의 하측에서 상기 밸브 바에 고정 설치되는 스프링 받침판과;
상.하단부가 상기 하부요크의 하면과 상기 스프링 받침판에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제1스프링과;
상.하단부가 상기 스프링 받침판의 하면과 상기 엔진 헤드의 상면에 각각 받혀지도록 상기 밸브 바에 설치되는 제2스프링과;
상기 상부요크와 상기 코일 사이에 설치되며, 상기 코일에 전압이 인가될 때 상기 코일의 전류상승을 촉진하여 상기 가변 자기장의 발생 시간을 단축하는 쇼티드 턴;을 포함하되,
상단부에 상기 전기자를 일체로 구비한 상기 밸브 바는,
상기 코일에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 고정 자기장에 의해 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극을 상호 연결시킨 상태를 유지하여 상기 밸브가 닫히도록 동작하고, 상기 고정 자기장과 방향이 반대인 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장에 의해 상기 고정 자기장이 상쇄되어 상기 전기자가 상기 하부요크의 공극으로부터 하강하여 상기 밸브가 열리도록 동작하고, 이어서 상기 고정 자기장과 방향이 동일한 가변 자기장이 발생되도록 상기 코일에 전압이 인가되는 순간, 상기 가변 자기장과 상기 고정 자기장이 세기가 합해져 상기 전기자가 상승하여 상기 하부요크의 공극을 상호 연결시켜 상기 밸브가 닫히도록 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터.
In constructing a hybrid magnet engine valve actuator for driving a non-magnetic valve bar for opening and closing each of the intake and exhaust valves provided at the intake and exhaust ports of the engine head,
A lower yoke installed at a predetermined distance so that the valve bar can be fitted therebetween;
An upper yoke having a '┏┓' shape installed at an upper end of the lower yoke;
A coil wound around an outer circumferential surface of the upper yoke to generate a variable magnetic field having a predetermined intensity and direction according to the intensity and supply direction of a voltage supplied from the outside;
An armature applied to a portion of the upper outer circumferential surface of the valve bar or attached to the upper portion of the valve bar to move the valve bar up and down in response to the strength and the direction of the magnetic field;
A pair of permanent magnets installed at both ends of the upper yoke and the lower yoke and generating a fixed magnetic field of strength necessary for the armature to interconnect the pores of the lower yoke so that the valve is closed;
A spring support plate fixed to the valve bar at a lower side of the lower yoke;
First and second springs installed on the valve bar such that upper and lower ends of the lower yoke are respectively supported by the lower surface of the lower yoke and the spring support plate;
A second spring installed at the valve bar such that upper and lower ends of the spring support plate are respectively supported by a lower surface of the spring support plate and an upper surface of the engine head;
And a shorted turn disposed between the upper yoke and the coil and shortening a generation time of the variable magnetic field by promoting a current increase of the coil when a voltage is applied to the coil.
The valve bar having the armature integrally at the upper end,
When the voltage is not applied to the coil, the fixed magnetic field is operated to close the valve by keeping the armature interconnected the pores of the lower yoke, and the variable magnetic field is opposite to the fixed magnetic field. When the voltage is applied to the coil to be generated, the fixed magnetic field is canceled by the variable magnetic field so that the armature descends from the gap of the lower yoke to open the valve, and then the variable in the same direction as the fixed magnetic field. A moment when a voltage is applied to the coil to generate a magnetic field, the variable magnetic field and the fixed magnetic field are combined together, and the armature rises to interconnect the pores of the lower yoke to operate the valve to close the valve. Magnetic Engine Valve Actuator.
삭제delete 제4항에 있어서,
상단부에 상기 전기자를 일체로 구비한 상기 밸브 바는,
상기 코일에 인가되는 전압의 세기 및 방향에 따라 상기 하부요크의 공극내에서 하강하거나 상승하는 거리 및 속도가 조절되어 상기 밸브의 열림 정도 및 개폐속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자석 엔진 밸브 액츄에이터.


5. The method of claim 4,
The valve bar having the armature integrally at the upper end,
The distance and the speed of descending or rising in the air gap of the lower yoke is adjusted according to the strength and direction of the voltage applied to the coil to control the opening degree and opening and closing speed of the valve.


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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090064083A (en) * 2007-12-14 2009-06-18 현대자동차주식회사 Variable valve timing apparatus
WO2012150845A2 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 영남대학교 산학협력단 Electronic opening and closing apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090064083A (en) * 2007-12-14 2009-06-18 현대자동차주식회사 Variable valve timing apparatus
WO2012150845A2 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 영남대학교 산학협력단 Electronic opening and closing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110906055A (en) * 2019-12-12 2020-03-24 济南普赛通信技术有限公司 Detection device and detection method for opening value of electric valve

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