KR101668047B1 - 전자식 작동기 - Google Patents
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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
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.
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.
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
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)
- 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. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 철심의 상기 길이방향의 두께는 65㎜ 이상 75㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 10㎜ 이상 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기. - 청구항 3에 있어서,
상기 제 1 철심의 상기 작동기의 길이방향과 직교하는 방향의 두께는 15㎜ 이상 25㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
복수의 제 1 영구자석 및 복수의 제 2 영구자석 사이의 공극은 8㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기. - 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. - 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 작동부와 작동부 사이의 공극은 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전자식 작동기.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150076616A KR101668047B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전자식 작동기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020150076616A KR101668047B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전자식 작동기 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101668047B1 true KR101668047B1 (ko) | 2016-10-20 |
Family
ID=57251259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020150076616A KR101668047B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전자식 작동기 |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR101668047B1 (ko) |
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-
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