KR101668047B1 - 전자식 작동기 - Google Patents

Abstract

피 구동체를 구동하는 구동력을 발생시켜서 상기 피 구동체를 상기 투입위치와 상기 차단위치 사이에서 구동하는 구동부와, 상기 피 구동체를 투입위치와 차단위치를 유지하는 유지부와 를 갖는 전자식 작동기에서, 구동부를 구성하는 철심의 길이방향의 두께는 60㎜ 내지 82㎜ 범위로 한다.

Description

전자식 작동기{ELECTROMAGNETIC ACTUATOR}

본 발명은 차단기와 같은 피 구동체를 구동시키는 작동기에 관한 것으로, 특히, 영구자석과 코일의 상호 작용에 의한 전자기력에 의해 가동자를 운동시켜서 이 가동자와 연결된 피 구동체를 구동시키는 전자식 작동기에 관한 것이다.

영구자석과 코일의 상호 작용에 의한 전자기력에 의해 동작하여 피 구동체를 구동하는 전자식 작동기의 종래기술로 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다. 도 1은 종래기술의 전자식 작동기의 단면도이다.

도 1의 작동기는 20~30㎜ 정도의 스트로크 거리를 갖는 비교적 소형의 작동기에 적합한 구성으로 되어 있으므로, 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130) 및 제 3 영구자석(140)이 모두 1~2개의 자석만으로 구성될 수 있으며, 이에 따른 자로의 길이도 상대적으로 짧으므로 철심의 두께도 상대적으로 얇아도 누설 자속의 문제가 크지 않다.

그러나 스트로크 거리 100㎜ 이상의 비교적 대형의 작동기에서는 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130) 및 제 3 영구자석(140)의 수도 그만큼 증가하게 되나, 이 경우에는 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130) 및 제 3 영구자석(140)을 구성하는 복수의 영구자석과 영구자석 사이의 공극(air gap)의 크기가 작동기의 성능에 영향을 미칠 수밖에 없다는 문제가 있다.

또, 영구자석의 수의 증가에 따른 철심의 두께도 작동기의 성능에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 가능한 한 철심의 두께는 두꺼울수록 성능 면에서는 좋을 수 있으나, 제조비용의 면에서는 물론 작동기의 크기나 무게의 면에서 보면 오히려 철심의 두께는 얇으면 얇을수록 더 좋다는 모순이 있다.

특허문헌 1 : 공개특허 10-2010-0047620호 공보(2010. 5. 10. 공개)

본 발명은 상기 종래기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 상대적으로 스트로크 거리가 긴 작동기에서 최대의 성능을 발휘하면서도 작동기의 무게 및 크기를 최소화할 수 있는 동시에 제조비용의 면에서도 만족할 수 있는 철심의 두께 및 영구자석과 영구자석 사이의 공극의 크기를 갖는 전자식 작동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전자식 작동기는, 피 구동체를 구동하는 구동력을 발생시켜서 상기 피 구동체를 구동하는 구동부와, 상기 피 구동체를 투입위치와 차단위치에서 유지하는 유지부를 갖는 전자식 작동기로, 상기 구동부는, 내부에 수용공간을 갖는 통 형상의 제 1 철심과, 상기 제 1 철심 내부에서 상기 작동기의 길이방향으로 형성되는 제 1 운동공간과, 상기 제 1 운동공간 내의 상기 길이방향의 일단의 양측에서 상기 길이방향으로 배열된 복수의 제 1 영구자석과, 상기 제 1 운동공간 내의 상기 길이방향의 타단의 양측에서 상기 길이방향으로 배열된 복수의 제 2 영구자석과, 상기 제 1 운동공간 내에서 상기 길이방향으로 직선 왕복운동을 하며, 상기 피 구동체와 연결되어서 상기 피 구동체를 구동하는 보빈과, 상기 보빈에 권선된 코일을 포함하고, 상기 제 1 철심의 상기 길이방향의 두께는 60㎜ 이상 82㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제 1 철심의 상기 길이방향의 두께는 65㎜ 이상 75㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 10㎜ 이상 30㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 15㎜ 이상 25㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 복수의 제 1 영구자석 및 복수의 제 2 영구자석 사이의 공극은 8㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 상기 전자식 작동기는 상기 구동부와 상기 유지부로 이루어지는 작동부가 2개 이상 병렬로 배치된 복수의 작동부를 가지며, 상기 복수의 작동부와 작동부 사이의 공극은 8㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 상기 복수의 작동부와 작동부 사이의 공극은 5㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

상기 구성에 의해 스트로크 거리 100㎜ 이상의 비교적 대형의 작동기에서 투입력 및 유지력을 최선의 상태로 유지하면서도 작동기의 무게 및 크기를 최소화할 수 있는 동시에 제조비용의 면에서도 만족할 수 있는 철심의 두께 및 공극을 갖는 전자식 작동기를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술의 전자식 작동기의 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 전자식 작동기의 단면도,
도 3은 철심의 길이방향의 두께의 변화에 따른 운동공간 내의 자속밀도의 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 철심의 폭 방향의 두께의 변화에 따른 운동공간 내의 자속밀도의 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 전자식 작동기의 구성 및 동작에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 전자식 작동기의 단면도이다.

도 2에서는 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 2개의 작동부가 병렬로 배치되는 구성의 전자식 작동기(100)의 구성을 나타내고 있고, 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)는 각각 그 구성 및 동작은 동일하므로, 이하에서는 제 1 작동부(100a)를 중심으로 설명한다.

본 실시형태의 전자식 작동기(100)는 내부에 수용공간을 갖는 통 형상을 가지며 제 1 철심(111)과 제 2 철심(115)으로 이루어지는 철심(110)과, 철심(110)의 내부에 각각 고정 설치된 한 쌍의 제 1 내지 제 3 영구자석(120, 130, 140)과, 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130)을 구획하는 제 1 비 자성부재(150)와, 제 3 영구자석(140)을 감싸는 제 2 비 자성부재(160)와, 철심(110)의 내부에 직선 왕복운동 가능하게 설치되며 제 1 및 제 2 영구자석(120, 130)의 자기력에 의해 직선 왕복운동을 하는 동시에 제 3 영구자석(140)에 의해 투입상태 또는 개방상태를 유지하는 가동자(170)와, 가동자(170)에 연결되어 예를 들어 차단기 등과 같은 피 구동체를 동작시키는 연결 바(180)를 포함한다.

철심(110)의 내부에는 상기 가동자(170)가 직선 왕복운동을 하는 통로가 되는 제 1 운동공간(112)과 제 2 운동공간(116)이 길이방향으로 구획되어 독립적으로 형성된다. 제 1 운동공간(112)의 길이방향과 제 2 운동공간(116)의 길이방향은 제 1 구획 벽(110a)에 의하여 구획된다.

본 명세서에 「길이방향」은 상기 가동자(170)가 직선 왕복운동을 하는 운동방향과 동일한 방향을 의미하고, 「폭 방향」은 상기 길이방향과 수직인 방향으로서 도 2의 좌우방향을 의미하며, 「깊이방향」은 상기 길이방향과 수직인 방향으로서 도 2의 종이면 방향과 수진인 방향을 의미하는 것으로 한다.

철심(110)은 길이방향의 일측에 배치되는 제 1 철심(111)과 길이방향 타측에 배치되는 제 2 철심(115)을 가지며, 제 1 철심(111)과 제 2 철심(115)은 서로 접촉한 상태로 배치되고, 제 1 및 제 2 운동공간(112, 116)은 각각 제 1 및 제 2 철심(111, 115) 내에 형성된다. 또, 길이방향 일측에 배치된 제 1 철심(111) 또는 길이방향 타측에 배치된 제 2 철심(115)에 의해 제 1 구획 벽(110a)이 형성된다.

그리고 제 1 운동공간(112)과 제 2 운동공간(116)은 독립적으로 형성되므로, 제 2 운동공간(116)의 폭은 제 1 운동공간(112)의 폭에 제한을 받지 않고 조절할 수 있다. 즉, 제 2 운동공간(116)의 폭을 제 1 운동공간(112)의 폭보다 넓게 형성해도 좋고 좁게 형성해도 좋다.

한 쌍의 제 1 영구자석(120)은 제 1 운동공간(112)에서 길이방향 타측에서 제 1 운동공간(112)의 폭 방향 양측에 각각 배치되며, 한 쌍의 제 1 영구자석(120)의 서로 마주보는 면은 반대의 극성이 되도록 배치된다.

또, 한 쌍의 제 2 영구자석(130)은 제 1 운동공간(112)의 길이방향 작동기(100)의 길이방향 타측에서 제 1 영구자석(120)과 제 3 영구자석(140) 사이의 폭 방향 양측에 각각 배치되며, 한 쌍의 제 1 영구자석(120)의 서로 마주보는 면은 반대의 극성이 되도록 배치된다.

그리고 한 쌍의 제 1 영구자석(120)에 의하여 형성되는 자기력선의 방향과 한 쌍의 제 2 영구자석(130)에 의하여 형성되는 자기력선의 방향은 반대방향을 이루면서 폐루프를 형성한다.

한 쌍의 제 3 영구자석(140)은 제 2 운동공간(116)의 폭 방향 양측에 각각 배치되며, 이때, 한 쌍의 제 3 영구자석(140)의 서로 마주보는 면이 동일한 극성이 되도록 배치된다.

본 명세서에서 한 쌍의 제 1 영구자석(120), 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 및 한 쌍의 제 3 영구자석(140)의 한 쌍이라는 기재의 의미는 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130) 및 제 3 영구자석(140)이 각각 제 1 운동공간(112) 또는 제 2 운동공간(116) 내의 폭 방향 양측에서 쌍으로 배치된 형태를 의미하며, 2개의 영구자석에 의해 쌍을 이룬다는 의미는 아니다. 도 2에도 나타내는 것과 같이, 실제로 한 쌍의 제 1 영구자석(120), 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 및 한 쌍의 제 3 영구자석(140)은 각각 2개 이상의 복수의 영구자석이 공극(C)를 사이에 두고 배열된다.

본 실시형태에서는 한 쌍의 제 1 영구자석(120)과 한 쌍의 제 2 영구자석(130)은 각각 길이방향으로 3개의 영구자석(120a, 120b, 120c) 및 3개의 영구자석(130a, 130b, 130c)으로 구성하는 것으로 하였고 또, 한 쌍의 제 3 영구자석(140)은 길이방향으로 2개의 제 3 영구자석(140a, 140b)으로 구성하는 것으로 하였다. 그러나 영구자석의 개수는 3개로 한정되는 것은 아니며, 전자식 작동기(100)의 크기 및 영구자석의 크기에 따라서 변경될 수 있다.

한 쌍의 제 1 영구자석(120) 사이의 간격과 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 사이의 간격은 동일하다. 또, 한 쌍의 제 3 영구자석(140) 사이의 간격은 한 쌍의 제 1 영구자석(120) 사이의 간격 및 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 사이의 간격보다 넓게 해도 좋고 좁게 해도 좋다.

길이방향의 한 쌍의 제 1 영구자석(120)과 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 사이에는 각각 프레임 형상으로 형성되어 제 1 운동공간(112)의 폭 방향 양면에 대응되는 위치에서 비 자성재료로 이루어지는 제 1 비 자성부재(150)가 배치된다.

따라서, 한 쌍의 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130)은 각각 제 1 비 자성부재(150)에 의해 구획되어 자기력의 간섭이 발생하지 않는 동시에 자기력이 외측으로 누설되는 않는다.

한 쌍의 제 3 영구자석(140)의 길이방향 단부와 제 2 철심(115) 사이의 제 2 운동공간(116)의 양측에는 비 자성재료로 이루어지는 제 2 비 자성부재(160)가 배치된다.

가동자(170)는 보빈(171)과 코일(173) 및 플런저(175)로 구성된다.

보빈(171)은 소정의 폭을 가지는 원통형으로 형성되며, 코일(173)이 권선되는 부분으로서, 제 1 운동공간(112) 내에서 길이방향으로 직선 왕복운동 가능하게 설치된다. 이때, 보빈(171)의 외주 면의 일측은 한 쌍의 제 1 영구자석(120) 사이에 위치되고 외주 면의 타측은 한 쌍의 제 2 영구자석(130) 사이에 위치되도록 배치된다.

코일(173)은 보빈(171)에 권선되며, 전류가 공급되면 한 쌍의 제 1 영구자석(120)에 의하여 형성되는 자기력 또는 한 쌍의 제 2 영구자석(130)에 의하여 형성되는 자기력과의 상호 작용에 의해 제 1 운동공간(112)을 따라서, 보빈(171)과 일체로 길이방향으로 직선 왕복운동을 한다.

플런저(175)는 한 쌍의 제 3 영구자석(140) 사이에 배치되어 제 2 운동공간(116)을 따라서 길이방향으로 직선 왕복운동 가능하게 설치된다. 또, 플런저(175)는 연결 바(180)에 의해 코일(173) 및 보빈(171)과 일체로 연결되어 있고, 코일(173)의 길이방향 직선 왕복운동에 연동하여 일체로 운동한다.

연결 바(180)는 제 1 및 제 2 철심(111, 115)의 일측을 관통하여 설치되며, 제 2 철심(115)을 통과한 연결 바(180)의 끝단에 피 구동체가 연결된다.

플런저(175)는 코일(173)의 이동에 연동하여 길이방향으로 직선 왕복운동을 하며, 코일(173)이 제 1 운동공간(112) 내에서 투입상태(이때 코일(173)은 길이방향 하단의 상사점에 위치한다) 또는 차단상태(이때 코일(173)은 길이방향 하단의 하사점에 위치한다)의 위치로 이동하면 한 쌍의 제 3 영구자석(140)에 의해 형성되는 자기력과 작용하여 가동자(170)가 제 1 및 제 2 운동공간(112, 116) 내의 상사점 또는 하사점으로 이동된 상태를 유지하도록 한다.

가동자(170)의 길이방향 직선 왕복운동에 의해 보빈(171) 및 코일(173)이 제 1 운동공간(112)의 길이방향 양단에 부딪혀서 손상되는 것을 방지하기 위해 제 1 운동공간(112)의 길이방향 양단에는 탄성 부재(191)가 설치된다.

본 실시형태에서 전자식 작동기(100)는 제 1 철심(111)과 한 쌍의 제 1 영구자석(120)과 한 쌍의 제 2 영구자석(130)과 보빈(171) 및 코일(173)에 의해 연결 바(180)를 투입위치 및 차단위치로 이동시키는 구동부를 구성하고, 제 2 철심(115)과 한 쌍의 제 3 영구자석(140) 및 플런저(175)에 의해 작동기를 투입위치 또는 차단위치에 유지시키는 유지부를 구성한다.

상기 구성을 구비하는 전자식 작동기(100)의 동작에 대해서 설명한다.

도 2는 전자식 작동기(100)가 차단상태에 있을 때의 모습을 나타내며, 이때에는 가동자(170)의 코일(173) 및 플런저(175)가 제 1 운동공간(112)의 하사점 및 제 2 운동공간(116)의 하사점이 위치된다.

차단상태에서는 코일(173)에는 전류가 공급되지 않는다. 그리고 플런저(175)의 하면은 제 2 운동공간(116)의 하면인 제 1 구획 벽(110a)과 접촉하고, 폭 방향 양단은 한 쌍의 제 3 영구자석(140)과 접촉하여 제 2 운동공간(116)의 하사점에 위치된다.

한 쌍의 제 3 영구자석(140)은 서로 마주보는 면이 동일한 극성이 되도록 배치되어 있으므로 도 2의 좌측의 제 3 영구자석(140a)→플런저(175)→철심(110)의 제 1 구획 벽(110a)을 통과하는 자기장과, 도 2의 우측의 제 3 영구석(140b)→플런저(175)→철심(110)의 제 1 구획 벽(110a)을 통과하는 자기장에 의하여 플런저(175)가 제 2 운동공간(116)의 하사점에 이동된 상태를 유지한다. 따라서, 코일(173)도 제 1 운동공간(112)의 하사점에 정지한 상태를 유지한다.

차단상태에서, 코일(173)에 정방향으로 전류를 공급하면, 코일(173)에서 발생하는 전기력과 한 쌍의 제 1 및 제 2 영구자석(120, 130)에서 발생하는 자기력에 의한 전자기력인 이른바 로렌츠의 힘(Lorentz Force)이 발생하며, 이 힘에 의해 코일(173)은 보빈(171)과 함께 제 1 운동공간(112) 내의 일단(도 2의 위치)에서 타단 측으로 이동하게 되고, 코일(173) 및 보빈(171)과 연동하는 플런저(175)는 제 2 운동공간(116)의 상사점으로 각각 이동하게 되고, 이에 따라 연결 바(180)도 이동하여 피 구동체를 동작시키며, 이 상태가 투입상태이다.

가동자(170)의 코일(173)과 보빈(171) 및 플런저(175)가 각각 제 1 운동공간(112)의 상사점 및 제 2 운동공간(116)의 상사점에 도달하면, 코일(173)에 공급되는 전류를 차단한다.

이에 따라 한 쌍의 좌측의 제 3 영구자석(140)과 플런저(175) 사이에는 도 2의 좌측의 제 3 영구자석(140a)→플런저(175)→제 2 철심(115)의 상면을 통과하는 자기장 및 도 2의 우측의 제 3 영구자석(140b)→플런저(175)→ 제 2 철심(115)의 상면을 통과하는 자기장에 의하여 플런저(175)가 제 2 운동공간(116)의 상사점에 이동된 상태를 유지한다. 따라서, 코일(173)도 제 1 운동공간(112)의 상사점에 이동된 상태를 유지하게 된다.

투입상태에서 전자식 작동기(100)를 차단상태로 이동시키기 위해서는 앞에서 설명한 투입동작과는 반대방향의 전류를 코일(173)에 공급하며, 이에 의해 코일(173)에는 상기 투입동작 시와는 역방향의 힘이 발생하여 코일(173)과 보빈(171)이 제 1 운동공간(112) 내에서 하사점의 위치로 이동하며, 코일(173) 및 보빈(171)과 연동하는 플런저(175)는 제 2 운동공간(116) 내의 하사점으로 이동한다.

앞에서도 설명한 것과 같이, 전자식 작동기(100)의 스트로크 거리의 증가에 따른 철심의 두께 및 영구자석과 영구자석 사이의 공극의 관계를 검토하였다.

이 검토에는 스트로크 거리 130㎜인 전자식 작동기를 이용하였고, 도 2와 같이 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 2개의 작동부가 병렬로 배치되는 구성의 전자식 작동기(100)를 이용하였다.

또, 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)를 30㎜에서 90㎜의 범위까지 변화시키면서 제 1 작동부(100a)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를 측정하였으며, 그 결과는 표 1 및 도 3과 같다.

A[㎜]	제1작동부의 자속밀도[T]	제2작동부의 자속밀도[T]
30	0.5410	0.5380
35	0.5613(0.0203)	0.5597
40	0.5770(0.0157)	0.5772
45	0.5886(0.0116)	0.5890
50	0.5996(0.0110)	0.6001
55	0.6102(0.0106)	0.6108
60	0.6204(0.0102)	0.6210
65	0.6302(0.0098)	0.6307
70	0.6388(0.0086)	0.6377
75	0.6461(0.0073)	0.6468
80	0.6529(0.0068)	0.6535
85	0.6557(0.0028)	0.6560
90	0.6565(0.0008)	0.6567

표 1에서 제 1 작동부의 자속 밀도[T] 중 괄호 내의 값은 당해 값과 앞의 값과의 차이, 즉, 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)를 5㎜씩 증가시킨 경우의 자속 밀도 값의 증가분을 나타낸다.

도 3에서 흑색 라인은 제 1 작동부(100a)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를, 적색 라인은 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를 각각 나타낸다.

표 1 및 도 3의 결과로부터, 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)가 60㎜ 이상에서는 자속 밀도가 0.62[T]를 넘어서 전자식 작동기(100)의 동작에 충분한 정도의 자속 밀도를 얻을 수 있고, 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)가 82㎜ 정도에서부터는 두께(A)의 증가에 비해 자속 밀도의 증가는 미미하여 포화상태에 들어가는 것으로 보인다.

따라서 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)는 60㎜ 이상 82㎜ 이하의 범위가 바람직한 것으로 판단되며, 철심의 두께가 두꺼워질수록 전자식 작동기(100)의 크기 및 무게가 증가하고, 또, 제조단가도 상승한다는 점을 감안하면 제 1 철심(111)의 길이방향의 두께(A)는 65㎜ 이상 75㎜ 이하가 더 바람직한 것으로 판단된다.

다음에, 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)를 5㎜에서 40㎜의 범위까지 변화시키면서 제 1 작동부(100a)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를 측정하였으며, 그 결과는 표 2 및 도 4와 같다.

B[㎜]	제1작동부의 자속밀도[T]	제2작동부의 자속밀도[T]
5	0.5290	0.5262
10	0.5365(0.0075)	0.5337
15	0.5439(0.0074)	0.5409
20	0.5509(0.0070)	0.5479
25	0.5561(0.0052)	0.5530
30	0.5603(0.0042)	0.5572
35	0.5639(0.0036)	0.5608
40	0.5654(0.0015)	0.5622

표 2에서 제 1 작동부의 자속 밀도[T] 중 괄호 내의 값은 당해 값과 앞의 값과의 차이, 즉, 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)를 5㎜씩 증가시킨 경우의 자속 밀도 값의 증가분을 나타낸다.

또, 도 4에서 흑색 라인은 제 1 작동부(100a)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를, 적색 라인은 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를 각각 나타낸다.

표 2 및 도 4로부터, 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)가 증가할수록 두께의 증가에 따른 자속 밀도의 증가분은 작아지며, 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)가 30㎜를 넘으면 자속 밀도의 증가는 미미하여 사실상 포화상태에 들어가는 것으로 보인다.

따라서 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)는 10㎜ 이상 30㎜ 이하의 범위가 바람직한 것으로 판단되며, 철심의 두께가 두꺼워질수록 전자식 작동기(100)의 크기 및 무게가 증가하고, 또, 제조단가도 상승한다는 점을 감안하면 제 1 철심(111)의 폭 방향의 두께(B)는 15㎜ 이상 25㎜ 이하가 더 바람직한 것으로 판단된다.

다음에, 제 1 영구자석(120)과 제 2 영구자석(130)을 구성하는 복수의 영구자석(120a, 120b, 120c) 사이의 공극 및 복수의 영구자석(130a, 130b, 130c) 사이의 공극(C)의 크기를 8㎜에서 15㎜의 범위에서, 그리고 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b) 사이의 공극(D)의 크기를 5㎜에서 10.5㎜의 범위에서 변화시키면서 제 1 작동부(100a)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도[T]를 측정하였으며, 그 결과는 표 3과 같다.

		D[㎜]
		8		11		15
		제1작동부의 자속밀도[T]	제2작동부의 자속밀도[T]	제1작동부의 자속밀도[T]	제2작동부의 자속밀도[T]	제1작동부의 자속밀도[T]	제2작동부의 자속밀도[T]
C[㎜]	5	0.7232	0.7296	0.6600	0.6528	0.6429	0.6358
	8	0.7146	0.7223	0.6550	0.6477	0.6340	0.6284
	10.5	0.6252	0.6208	0.6438	0.6369	0.6304	0.6241

표 3으로부터, 복수의 영구자석(120a, 120b, 120c) 및 복수의 영구자석(130a, 130b, 130c) 사이의 공극(C)의 크기가 8㎜ 이하이고, 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b) 사이의 공극(D)의 크기가 8㎜ 이하에서 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도가 0.7[T] 이상으로 큰 값을 보였고, 공극(C) 및 공극(D)의 크기가 8㎜를 넘으면 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도가 0.7[T] 미만으로 낮았다.

또, 공극(C)의 크기가 5㎜ 이하에서 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 제 1 운동공간(112)의 자속 밀도는 더 큰 값을 나타내었다.

따라서 복수의 영구자석(120a, 120b, 120c, 130a, 130b, 130c) 각각의 사이의 공극(C)의 크기와 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b) 사이의 공극(D)의 크기가 모두 8㎜ 이하인 것이 바람직하며, 복수의 영구자석(120a, 120b, 120c, 130a, 130b, 130c) 각각의 사이의 공극(C)의 크기가 5㎜ 이하이고 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b) 사이의 공극(D)의 크기가 모두 8㎜ 이하인 것이 더 바람직하다.

본 명세서 및 청구범위에서, 공극(C) 및 공극(D)의 크기가 8㎜ 이하 또는 8㎜ 이하라는 것은, 영구자석과 영구자석을 나란히 배열하면 그 사이에는 당연히 공극이 발생할 수밖에 없으므로, 각각의 공극이 0㎜인 경우는 당연히 포함하지 않는다.

이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 또는 변경이 가능하다.

도 2의 전자식 작동기(100)는 하나의 예시이며, 전자식 작동기라면 본 발명은 적용이 가능하다.

또, 상기 실시형태에서는 전자식 작동기(100)는 제 1 작동부(100a)와 제 2 작동부(100b)의 2개의 작동부로 구성되는 예에 대해서 설명하였으나, 작동부는 1개만으로 구성되어도 좋고, 3개 이상으로 구성해도 좋다.

100 전자식 작동기
110 철심
111 제 1 철심
112 제 1 운동공간
115 제 2 철심
116 제 2 운동공간
120 제 1 영구자석
130 제 2 영구자석
140 제 3 영구자석
170 가동자
171 보빈
173 코일
175 플런저

Claims (7)

1. 피 구동체를 구동하는 구동력을 발생시켜서 상기 피 구동체를 구동하는 구동부와, 상기 피 구동체를 투입위치와 차단위치에서 유지하는 유지부를 갖는 전자식 작동기로,
   상기 구동부는,
   내부에 수용공간을 갖는 통 형상의 제 1 철심과,
   상기 제 1 철심 내부에서 상기 작동기의 길이방향으로 형성되는 제 1 운동공간과,
   상기 제 1 운동공간 내의 상기 길이방향의 일단의 양측에서 상기 길이방향으로 배열된 복수의 제 1 영구자석과,
   상기 제 1 운동공간 내의 상기 길이방향의 타단의 양측에서 상기 길이방향으로 배열된 복수의 제 2 영구자석과,
   상기 제 1 운동공간 내에서 상기 길이방향으로 직선 왕복운동을 하며, 상기 피 구동체와 연결되어서 상기 피 구동체를 구동하는 보빈과,
   상기 보빈에 권선된 코일을 포함하고,
   상기 제 1 철심의 상기 길이방향의 두께는 60㎜ 이상 82㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 철심의 상기 길이방향의 두께는 65㎜ 이상 75㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 10㎜ 이상 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 15㎜ 이상 25㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   복수의 제 1 영구자석 및 복수의 제 2 영구자석 사이의 공극은 8㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 전자식 작동기는 상기 구동부와 상기 유지부로 이루어지는 작동부가 복수 개 병렬로 배치된 복수의 작동부를 가지며,
   상기 복수의 작동부와 작동부 사이의 공극은 8㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 복수의 작동부와 작동부 사이의 공극은 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.

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