KR102376771B1 - Rotating actuator using electro-magnet - Google Patents

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KR102376771B1 KR1020210006128A KR20210006128A KR102376771B1 KR 102376771 B1 KR102376771 B1 KR 102376771B1 KR 1020210006128 A KR1020210006128 A KR 1020210006128A KR 20210006128 A KR20210006128 A KR 20210006128A KR 102376771 B1 KR102376771 B1 KR 102376771B1
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Abstract

The present invention relates to a rotary actuator using an electromagnet, which can be rotated at a certain angular range by the attraction and repulsion of an electromagnet, has relatively strong rotational force, and can extend a rotary angel to 360 degrees or more. According to the present invention, the rotary actuator using an electromagnet comprises: a hollow body having a through-hole formed in a longitudinal direction, and a spiral groove with closed both ends in an inner circumferential surface; a rotation plate rotatably coupled to one side of the hollow body, and having a driving connection shaft extending into the through-hole of the hollow body to protrude therefrom; a rotation driving plate moved along the driving connection shaft in the through-hole of the hollow body while being rotatably driven by being coupled through the driving connection shaft of the rotation plate, and having a protrusion movable along the spiral groove to protrude from one side thereof; and a plurality of electromagnets arranged to be moved along the spiral groove of the hollow body, and controlled by a controller to have attraction or repulsion. Also, one of the electromagnets located at the outermost side is separately fixed and coupled to one end of the spiral groove of the hollow body and the protrusion of the rotation driving plate.

Description

전자석을 이용한 회전 액추에이터{ROTATING ACTUATOR USING ELECTRO-MAGNET}Rotary actuator using an electromagnet {ROTATING ACTUATOR USING ELECTRO-MAGNET}

개시된 내용은 전자석의 인력과 척력을 회전운동으로 전환하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터에 관한 것이다.The disclosed subject matter relates to a rotation actuator using an electromagnet that converts the attractive and repulsive forces of the electromagnet into rotational motion.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the contents described in this identification are not prior art to the claims of this application, and the description in this identification is not admitted to be prior art.

일반적으로 로봇의 관절, 웨어러블 슈트의 관절부위, 보행보조기의 관절부위 뿐만 아니라 예를 들어 도어쇄정기구, 회전선풍기 등와 같이 양방향 회전운동이 필요한 일반 장치 등에는 일정 각도범위로 회전 가능한 회전 액추에이터가 요구되는 경우가 많다.In general, not only joints of robots, joints of wearable suits, joints of walking aids, but also general devices that require bidirectional rotational motion such as door locks and rotary fans require a rotational actuator that can rotate within a certain angular range. often becomes

이러한 회전 액추에이터로 가장 많이 사용되는 것으로는 DC 모터, 스태핑모터, 서보모터 등을 들 수 있다. DC motors, stepping motors, servo motors, etc. are the most used as such a rotary actuator.

DC 모터는 내부에 구비된 회전자의 극성을 단순 스위칭해줌으로써 회전운동을 하도록 고안된 장치이다. 스태핑모터는 스텝(step) 상태의 펄스에 순서를 부여함으로써 주어진 펄스 수에 비례한 각도 만큼 회전하는 모터를 말한다. 서보모터는 현재의 회전각도를 피드백받아 설정된 회전각도만큼 회전시킴으로써 회전각도를 정확하게 제어할 수 있는 것으로, DC 모터에 회전각 측정센서와 감속기어 등이 부가되고 제어가 복잡하다.A DC motor is a device designed to rotate by simply switching the polarity of a rotor provided inside. A stepping motor is a motor that rotates by an angle proportional to the given number of pulses by giving a sequence to the pulses in the step state. The servomotor can accurately control the rotational angle by receiving feedback from the current rotational angle and rotating it as much as the set rotational angle.

최근에는 모터에서 탈피하여 전자석의 인력과 척력을 이용하는 회전 액추에이터가 개발되고 있다. Recently, a rotation actuator using the attractive force and repulsive force of an electromagnet has been developed by breaking away from the motor.

전자석을 이용한 회전 액추에이터의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2010-0051289호(2010.05.17. 공개)에는 영구자석이 마련된 지지부와, 상기 지지부에 회전운동 가능하도록 결합되며 복수의 전자석들이 마련된 제 1 회전부와, 상기 제 1 회전부에 회전운동 가능하도록 결합되며 영구자석이 마련된 제 2 회전부와, 상기 제 1 회전부에 마련된 복수의 전자석들 중 어느 하나와 상기 지지부에 마련된 영구자석 상호간에 인력이 작용하고 상기 제 1 회전부에 마련된 복수의 전자석들 중 다른 하나와 상기 제 2 회전부에 마련된 영구자석 상호간에 인력이 작용하도록, 상기 제 1 회전부에 마련된 복수의 전자석들의 극성을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터가 개시된다.As an example of a rotation actuator using an electromagnet, Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0051289 (published on May 17, 2010) discloses a support provided with a permanent magnet and a first coupled to the support so as to be capable of rotational movement and provided with a plurality of electromagnets. An attractive force acts between a rotating part, a second rotating part coupled to the first rotating part so as to be rotatably movable and provided with a permanent magnet, and a permanent magnet provided in the support part and any one of a plurality of electromagnets provided in the first rotating part, and the and a control unit for controlling the polarity of the plurality of electromagnets provided in the first rotating unit so that attractive forces act between the other one of the plurality of electromagnets provided in the first rotating unit and the permanent magnets provided in the second rotating unit. An actuator is disclosed.

또한 대한민국 특허공개 제10-2013-0079808호(2013.07.11. 공개)에는 내부공간이 형성된 구동부와, 상기 내부공간에 고정 설치되는 배치판과, 상기 배치판 상에서 회전 가능하도록 설치되고 일측과 타측에 영구자석이 결합되는 구동체와, 상기 구동체 주위를 둘러싸도록 배치되고 제어전류에 의해 각각 독립적으로 극성이 인가되는 복수 개의 전자석과, 상기 복수 개의 전자석에 각각 제어전류를 인가하여 상기 복수 개의 전자석에 자기력이 개별적으로 발생되도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 복수 개의 전자석 중 상기 제어전류가 인가되는 전자석과 상기 구동체의 영구자석 사이의 자기력에 의해 상기 구동체의 배치 위치 또는 왕복운동 위치가 제어되고, 상기 복수 개의 전자석은 복수 개의 전자석 쌍으로 구성되고, 상기 복수 개의 전자석 쌍 각각은 두 개의 전자석이 상기 구동체를 중심으로 서로 대향되도록 배치되며, 상기 제어부는 상기 전자석 쌍 각각에 대해 개별적으로 제어전류를 인가하거나, 상기 제어부는 상기 복수 개의 전자석 쌍 중 서로 인접한 두 전자석 쌍에 대해 교대로 제어전류를 인가하는 전자석을 이용한 구동부 제어장치가 개시된다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2013-0079808 No. 10-2013-0079808 (published on Jul. 11, 2013) discloses a driving unit having an internal space, an arrangement plate fixedly installed in the inner space, and a rotatable installed on the arrangement plate, on one side and the other side. A driving body to which a permanent magnet is coupled; and a control unit for individually generating magnetic force, wherein the arrangement position or the reciprocating motion position of the driving body is controlled by the magnetic force between the electromagnet to which the control current is applied among the plurality of electromagnets and the permanent magnet of the driving body, The plurality of electromagnets are composed of a plurality of electromagnet pairs, each of the plurality of electromagnet pairs is arranged such that two electromagnets face each other around the driving body, and the control unit separately controls current for each of the electromagnet pairs. A driving unit control device using an electromagnet is disclosed, wherein the control unit alternately applies a control current to two electromagnet pairs adjacent to each other among the plurality of electromagnet pairs.

전술한 바와 같은 종래의 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 경우에는 영구자석에 대한 전자석의 극성변화로 인해 회전력이 발생됨에 따라 상대적으로 회전력이 약할 뿐만 아니라 회전각도를 360도 이상으로 회전시키기에는 한계가 있는 문제점이 있었다.In the case of a conventional rotary actuator using an electromagnet as described above, as a rotational force is generated due to a change in the polarity of the electromagnet with respect to the permanent magnet, the rotational force is relatively weak, and there is a problem in that the rotational angle is rotated more than 360 degrees. there was

1. 대한민국 특허공개 제10-2010-0051289호(2010.05.17. 공개)1. Korean Patent Publication No. 10-2010-0051289 (published on May 17, 2010) 2. 대한민국 특허공개 제10-2013-0079808호(2013.07.11. 공개)2. Korean Patent Publication No. 10-2013-0079808 (published on Jul. 11, 2013)

전자석의 인력과 척력에 의해 일정 각도범위에서 회전 가능하되, 상대적으로 회전력이 강할 뿐만 아니라 회전각도를 360도 이상으로 확장 가능한 전자석을 이용한 회전 액추에이터를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a rotation actuator using an electromagnet that can be rotated in a certain angle range by the attractive and repulsive force of the electromagnet, but has a relatively strong rotational force and can extend the rotation angle to 360 degrees or more.

또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.In addition, it is not limited to the technical problems as described above, and it is obvious that another technical problem may be derived from the following description.

개시된 내용은 길이방향으로 통공이 관통형성되며 내주면에는 양단이 폐쇄된 나선그루브가 형성되는 중공바디와, 상기 중공바디의 일측에 회전가능하게 결합되고 일측에는 상기 중공바디의 통공 내로 연장되는 구동연결축이 돌출형성되는 회전플레이트와, 상기 회전플레이트의 구동연결축에 관통결합되어 회전구동과 동시에 상기 중공바디의 통공 내에서 상기 구동연결축을 따라 이동되며 일측에는 상기 나선그루브를 따라 이동가능한 돌기가 돌출형성되는 회전구동플레이트와, 상기 중공바디의 나선그루브를 따라 이동가능하게 배열되고 컨트롤러에 의해 인력 또는 척력을 가지도록 제어되는 다수의 전자석을 포함하고, 상기 다수의 전자석 중 최외측에 위치되는 전자석은 상기 중공바디의 나선그루브의 일단과 상기 회전구동플레이트의 돌기에 각각 고정결합되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터를 일 실시예로 제시한다.The disclosed contents include a hollow body in which a through hole is formed in the longitudinal direction and a spiral groove having both ends closed on the inner circumferential surface, and a drive connecting shaft rotatably coupled to one side of the hollow body and extending into the through hole of the hollow body at one side This protruding rotation plate is coupled to the driving connection shaft of the rotation plate and is moved along the driving connection shaft within the through hole of the hollow body at the same time as rotation is driven, and on one side is a protrusion movable along the spiral groove and a plurality of electromagnets arranged movably along the spiral groove of the hollow body and controlled to have attractive or repulsive force by a controller, wherein the electromagnet located at the outermost side of the plurality of electromagnets is the A rotation actuator using an electromagnet, characterized in that each fixedly coupled to one end of the spiral groove of the hollow body and the projection of the rotation drive plate, is presented as an embodiment.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전플레이트의 구동연결축은 사각축으로 형성되고 상기 회전구동플레이트의 중앙에는 상기 구동연결축의 형상과 치수에 대응되는 사각공이 관통형성된다.According to a preferred feature of the disclosure, the drive connecting shaft of the rotary plate is formed as a square shaft, and a square hole corresponding to the shape and size of the drive connecting shaft is formed through the center of the rotary drive plate.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 다수의 전자석의 외주면에는 코일이 각각 고정결합되되 상기 코일은 연결선에 의해 서로 이격되게 연결된다.According to a preferred feature of the disclosure, coils are fixedly coupled to the outer peripheral surfaces of the plurality of electromagnets, respectively, and the coils are connected to each other to be spaced apart from each other by a connecting wire.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 컨트롤러는 제 1 신호의 입력시에 상기 다수의 전자석이 척력을 가지도록 전류를 공급하고 제 2 신호의 입력시에 상기 다수의 전자석이 인력을 가지도록 전류를 공급한다.According to a preferred feature of the present disclosure, the controller supplies current so that the plurality of electromagnets have repulsive force when the first signal is input, and supplies current so that the plurality of electromagnets have attractive force when the second signal is input. do.

개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 중공바디는 고정체에 고정결합되거나 또는 고정체의 적어도 일부분을 형성하고, 상기 회전플레이트는 회전체에 고정결합되거나 또는 회전체의 적어도 일부분을 형성한다.According to a preferred feature of the disclosure, the hollow body is fixedly coupled to or forms at least a portion of the fixed body, and the rotating plate is fixedly coupled to the rotating body or forms at least a portion of the rotating body.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터는 중공바디의 나선그루브를 따라 배열된 다수의 전자석이 컨트롤러의 전류 제어에 따른 척력과 인력 발생시에 상호 간격이 벌어지거나 좁혀지면서 회전구동플레이트가 양방향으로 회전구동됨에 따라 회전구동플레이트에 구동연결된 회전플레이트가 중공바디에 대해 양방향으로 일정 각도범위에서 회전될 수 있고, 전자석의 개수의 증가를 통해 회전플레이트가 상대적으로 강한 회전력으로 회전 가능하며 필요에 따라 회전각도를 360도 이상의 범위로도 확장 가능한 장점이 있다.In the rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the present disclosure, when a plurality of electromagnets arranged along the spiral groove of the hollow body generate repulsive force and attractive force according to the current control of the controller, the distance between them is widened or narrowed, and the rotational driving plate is bidirectional. As it is rotationally driven, the rotation plate connected to the rotation drive plate can be rotated in a certain angle range in both directions with respect to the hollow body. It has the advantage of being able to expand the rotation angle to a range of more than 360 degrees.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 분해사시도.
도 3는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터에 있어서, 컨트롤러에 의한 척력 또는 인력 발생시 다수의 전자석의 작동도.
도 4은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 양방향 회전작동도.1 is a perspective view of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosed subject matter.
2 is an exploded perspective view of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosed subject matter;
3 is an operation diagram of a plurality of electromagnets when a repulsive force or attractive force is generated by a controller in a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the present disclosure;
4 is a bidirectional rotational operation diagram of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the present disclosure;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.Hereinafter, the configuration, operation, and effect of the preferred embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. For reference, in the following drawings, each component is omitted or schematically illustrated for convenience and clarity, and the size of each component does not reflect the actual size. In addition, the same reference numerals refer to the same components throughout the specification, and reference numerals for the same components in individual drawings will be omitted.

도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 사시도이고, 도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 분해사시도이고, 도 3는 컨트롤러에 의한 척력 또는 인력 발생시 다수의 전자석의 작동도이다.1 is a perspective view of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosed content, FIG. 2 is an exploded perspective view of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosed content, and FIG. 3 is a repulsive force or attractive force by a controller It is the operation diagram of a plurality of electromagnets when they occur.

개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터는 고정체와 회전체 사이에 개재되어 고정체에 대해 회전체가 일정 각도범위 내에서 양방향으로 회전되도록 하는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이 길이방향으로 통공(11)이 관통형성되며 내주면에는 양단이 폐쇄된 나선그루브(13)가 형성되는 중공바디(10)와, 중공바디(10)의 일측에 회전가능하게 결합되고 일측에는 중공바디(10)의 통공(11) 내로 연장되는 구동연결축(21)이 돌출형성되는 회전플레이트(20)와, 회전플레이트(20)의 구동연결축(21)에 관통결합되어 회전구동과 동시에 중공바디(10)의 통공(11) 내에서 구동연결축(21)을 따라 이동되며 일측에는 나선그루브(13)를 따라 이동가능한 돌기(31)가 돌출형성되는 회전구동플레이트(30)와, 중공바디(10)의 나선그루브(13)를 따라 이동가능하게 배열되고 컨트롤러(50)에 의해 인력 또는 척력을 가지도록 제어되는 다수의 전자석(40)을 포함한다,A rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosure is interposed between a fixed body and a rotating body so that the rotating body rotates in both directions within a certain angular range with respect to the fixed body, as shown in Figs. As shown, the through hole 11 is formed through the longitudinal direction and the hollow body 10 in which the spiral groove 13 with both ends closed is formed on the inner circumferential surface, and rotatably coupled to one side of the hollow body 10 and hollow at one side. The rotation plate 20 in which the drive connection shaft 21 extending into the through hole 11 of the body 10 is formed to protrude, and the rotation plate 20 is through-coupled to the drive connection shaft 21 of the rotation plate 20 and is hollow at the same time as rotational driving A rotational drive plate 30 that is moved along the drive connection shaft 21 in the through hole 11 of the body 10 and has a protrusion 31 movable along a spiral groove 13 protruding from one side thereof, and a hollow body a plurality of electromagnets 40 arranged movably along the spiral groove 13 of 10 and controlled to have an attractive or repulsive force by a controller 50;

여기서, 중공바디(10)는 회전플레이트(20), 회전구동플레이트(30) 및 다수의 전자석(40)의 설치 및 작동을 위한 공간을 형성하는 것으로, 고정체에 고정결합되거나 그 자체가 고정체의 적어도 일부분을 형성할 수 있다.Here, the hollow body 10 is to form a space for the installation and operation of the rotation plate 20, the rotation driving plate 30 and the plurality of electromagnets 40, and is fixedly coupled to the fixed body or is itself a fixed body. may form at least a part of

중공바디(10)에는 길이방향으로 통공(11)이 관통형성되며 내주면에는 양단이 폐쇄된 나선그루브(13)가 형성된다. 나선그루브(13)는 다수의 전자석(40)이 척력에 의해 서로 이격되거나 인력에 의해 서로 근접되면서 슬라이딩 이동되는 나선형 이동로를 형성하는 것으로, 다수의 전자석(40)의 임의 이탈이 방지되도록 이탈방지턱이 형성되는 것이 바람직하다.A through hole 11 is formed through the hollow body 10 in the longitudinal direction, and a spiral groove 13 having both ends closed is formed on the inner circumferential surface. The spiral groove 13 forms a spiral movement path in which a plurality of electromagnets 40 are slidably moved while being spaced apart from each other by a repulsive force or approaching each other by attractive force, and a separation barrier to prevent arbitrary departure of a plurality of electromagnets 40 . It is preferred that this is formed.

전술한 중공바디(10)의 일측에는 회전플레이트(20)가 설치된다. 회전플레이트(20)는 고정체 또는 중공바디(10)에 대해 일정각도범위 내에서 양방향으로 회전되는 회전체에 고정결합되거나 또는 회전체의 적어도 일부분을 형성하는 것으로, 예를 들어 베어링에 의해 중공바디(10)에 회전가능하게 결합된다.A rotating plate 20 is installed on one side of the aforementioned hollow body 10 . The rotating plate 20 is fixedly coupled to a fixed body or a rotating body rotating in both directions within a predetermined angle range with respect to the hollow body 10, or forms at least a part of the rotating body, for example, by a bearing to the hollow body. (10) is rotatably coupled to.

또한 회전플레이트(20)의 일측에는 구동연결축(21)이 돌출형성되어 중공바디(10)의 통공(11) 내로 연장된다. 구동연결축(21)은 회전플레이트(20)가 회전구동플레이트(30)의 회전에 연동되어 회전되도록 구동연결하는 일종의 전동연결축으로, 도 2에 도시되는 바와 같이 사각축으로 형성될 수도 있고, 육각축, 팔각축 등 다양한 다각축으로 형성될 수 있으며. 키이가 돌출형성된 원형축으로도 형성 가능하다.In addition, the drive connection shaft 21 is formed to protrude from one side of the rotation plate 20 and extends into the through hole 11 of the hollow body 10 . The drive connection shaft 21 is a kind of electric connection shaft that drives and connects the rotation plate 20 to be rotated in association with the rotation of the rotation drive plate 30, and may be formed as a square shaft as shown in FIG. It can be formed in various polygonal axes such as hexagonal and octagonal axes. It is also possible to form a circular shaft with a protruding key.

전술한 회전플레이트(20)의 구동연결축(21)에는 회전구동플레이트(30)가 관통결합된다. 회전구동플레이트(30)는 차후에 설명될 다수의 전자석(40)의 척력 또는 인력 발생에 의해 회전구동력을 발생시키는 것으로, 중공바디(10)의 통공(11) 내에서 회전구동됨과 동시에 구동연결축(21)을 따라 슬라이딩 이동된다.The rotation drive plate 30 is through-coupled to the drive connection shaft 21 of the rotation plate 20 described above. The rotational driving plate 30 generates rotational driving force by the generation of repulsive or attractive force of a plurality of electromagnets 40, which will be described later. 21) and slides along.

다수의 전자석(40)의 척력 또는 인력 발생에 의한 회전구동플레이트(30)의 회전 및 이동을 위해 회전구동플레이트(30)의 일측에는 중공바디(10)의 나선그루브(13)를 따라 이동가능한 돌기(31)가 돌출형성된다.A protrusion movable along the spiral groove 13 of the hollow body 10 on one side of the rotation drive plate 30 for rotation and movement of the rotation drive plate 30 due to the generation of repulsive force or attractive force of the plurality of electromagnets 40 (31) is formed to protrude.

또한 회전구동플레이트(30)의 정중앙에는 회전플레이트(20)의 구동연결축(21)에 관통결합되도록 회전플레이트(20)의 구동연결축(21)의 형상과 치수에 대응되는 축공(33)이 형성된다. 축공(33)은 회전플레이트(20)의 구동연결축(21)의 형상과 치수에 대응되는 사각공으로 형성될 수도 있고, 육각공, 팔각공 등 다양한 다각공으로 형성될 수 있으며. 키이가 돌출형성된 원형공으로도 형성 가능하다.In addition, in the center of the rotational drive plate 30, the shaft hole 33 corresponding to the shape and dimensions of the drive connection shaft 21 of the rotation plate 20 so as to be through-coupled to the drive connection shaft 21 of the rotation plate 20. is formed The shaft hole 33 may be formed as a square ball corresponding to the shape and size of the drive connecting shaft 21 of the rotation plate 20, or may be formed of various polygonal holes such as hexagonal balls and octagonal balls. It can also be formed into a circular ball with a protruding key.

전술한 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에는 다수의 전자석(40)이 이동가능하게 배열된다. 다수의 전자석(40)은 컨트롤러(50)에 의해 인력 또는 척력을 가지도록 제어됨에 따라 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에서 상호 간격이 좁혀지거나 벌어짐에 따라 회전구동플레이트(30)를 회전구동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구성요소이다.A plurality of electromagnets 40 are movably arranged in the spiral groove 13 of the aforementioned hollow body 10 . As the plurality of electromagnets 40 are controlled to have attractive or repulsive force by the controller 50, the distance between each other in the spiral groove 13 of the hollow body 10 is narrowed or widened. It is a component that generates a driving force for rotational driving.

다수의 전자석(40)이 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에서 상호 간격이 좁혀지거나 벌어지도록 슬라이딩 이동될 때 회전구동플레이트(30)에 인력 또는 척력에 의한 힘이 가해질 수 있도록, 다수의 전자석(40) 중 최외측에 위치되는 1개의 전자석은 중공바디(10)의 나선그루브(13)의 일단에 고정결합되고 다수의 전자석(40) 중 최외측에 위치되는 다른 1개의 전자석은 나선그루브(13) 내로 돌출된 회전구동플레이트(30)의 돌기(31)에 각각 고정결합된다.When the plurality of electromagnets 40 are slidably moved to narrow or widen the distance within the spiral groove 13 of the hollow body 10, a force by attractive or repulsive force can be applied to the rotational drive plate 30, a plurality of One electromagnet positioned on the outermost side of the electromagnet 40 is fixedly coupled to one end of the spiral groove 13 of the hollow body 10, and the other one electromagnet positioned on the outermost side among the plurality of electromagnets 40 is a spiral They are fixedly coupled to the projections 31 of the rotation driving plate 30 protruding into the groove 13 , respectively.

이 때 도 3에 도시되는 바와 같이 다수의 전자석(40)의 외주면에는 전자석(40)의 둘레에 자화를 위한 전류가 인가되도록 코일(41)이 각각 고정결합되되 이 코일(41)은 연결선(43)에 의해 서로 이격되게 연결된다. 이러한 연결선(43)의 길이로 인해 다수의 전자석(40)의 상호 간격이 인력 또는 척력 발생에 따라 좁혀지거나 벌어질 수 있게 된다.At this time, as shown in FIG. 3 , coils 41 are fixedly coupled to each other so that a current for magnetization is applied around the electromagnets 40 on the outer peripheral surface of the plurality of electromagnets 40 . ) are connected to each other. Due to the length of the connecting line 43, the distance between the plurality of electromagnets 40 can be narrowed or widened according to the generation of attractive or repulsive force.

또한 컨트롤러(50)는 예를 들어 제 1 버튼(51)의 가압에 의한 제 1 신호의 입력시에 다수의 전자석(40)이 척력에 의해 상호 간격이 벌어질 수 있도록 전류를 공급하고 예를 들어 제 2 버튼(53)의 가압에 의한 제 2 신호의 입력시에 다수의 전자석(40)이 인력에 의해 상호 간격이 좁아질 수 있도록 전류를 공급한다.In addition, the controller 50 supplies current so that, for example, the plurality of electromagnets 40 are spaced apart from each other by repulsive force when the first signal is input by pressing the first button 51, for example, When the second signal is input by pressing the second button 53, the plurality of electromagnets 40 supply current so that the distance between each other can be narrowed by attractive force.

또한 다수의 전자석(40)에 의해 발생되는 인력 또는 척력은 다수의 전자석(40) 사이의 이격거리의 제곱에 비례하므로, 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에 설치되는 다수의 전자석(40)의 개수가 증가될수록 회전구동플레이트(30)에 더 큰 회전력이 가해질 수 있다.In addition, since the attractive or repulsive force generated by the plurality of electromagnets 40 is proportional to the square of the separation distance between the plurality of electromagnets 40, a plurality of electromagnets 40 installed in the spiral groove 13 of the hollow body 10 ) as the number increases, a greater rotational force may be applied to the rotational drive plate 30 .

도 4은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 양방향 회전작동도이다. 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터의 전체작동을 설명한다.4 is a bidirectional rotational operation diagram of a rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosed subject matter. Hereinafter, the overall operation of the rotation actuator using the electromagnet according to an embodiment of the disclosed subject matter will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

컨트롤러(50)에 의해 다수의 전자석(40) 사이에 척력이 작용할 경우에는 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에 이동 가능하게 배열된 다수의 전자석(40)의 상호 간격이 벌어지면서 회전구동플레이트(30)의 돌기(25)에도 척력으로 인한 회전력이 가해짐에 따라 회전구동플레이트(30)가 일방향으로 회전구동됨과 동시에 구동연결축(21)을 타고 회전플레이트(20)로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동된다. 이에 따라 회전플레이트(20)는 구동연결축(21)에 의해 회전구동플레이트(30)의 회전력을 전달받아 일방향으로 일정 각도범위만큼 회전된다.When a repulsive force is applied between the plurality of electromagnets 40 by the controller 50, the plurality of electromagnets 40 movably arranged in the spiral groove 13 of the hollow body 10 are rotated while the distance between them is widened. As the rotational force due to the repulsive force is also applied to the projection 25 of the plate 30, the rotational drive plate 30 is rotationally driven in one direction and at the same time it slides away from the rotational plate 20 on the drive connecting shaft 21. is moved Accordingly, the rotation plate 20 is rotated by a predetermined angular range in one direction by receiving the rotational force of the rotation driving plate 30 by the driving connection shaft 21 .

또한 컨트롤러(50)에 의해 다수의 전자석(40) 사이에 인력이 작용할 경우에는 중공바디(10)의 나선그루브(13) 내에 이동 가능하게 배열된 다수의 전자석(40)의 상호 간격이 좁아지면서 회전구동플레이트(30)의 돌기(25)에도 인력으로 인한 회전력이 가해짐에 따라 회전구동플레이트(30)가 반대방향으로 회전구동됨과 동시에 구동연결축(21)을 타고 회전플레이트(20)를 향해 슬라이딩 이동된다. 이에 따라 회전플레이트(20)는 구동연결축(21)에 의해 회전구동플레이트(30)의 회전력을 전달받아 반대방향으로 일정 각도범위만큼 회전된다.In addition, when the attractive force acts between the plurality of electromagnets 40 by the controller 50, the distance between the plurality of electromagnets 40 movably arranged in the spiral groove 13 of the hollow body 10 is narrowed and rotates. As rotational force due to attractive force is also applied to the protrusion 25 of the driving plate 30, the rotational driving plate 30 is rotationally driven in the opposite direction and at the same time sliding toward the rotational plate 20 on the driving connecting shaft 21. is moved Accordingly, the rotation plate 20 is rotated by a predetermined angular range in the opposite direction by receiving the rotational force of the rotation driving plate 30 by the driving connection shaft 21 .

개시된 내용의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전 액추에이터는 중공바디(10)의 나선그루브(13)를 따라 배열된 다수의 전자석(40)이 컨트롤러(50)의 전류 제어에 따른 척력과 인력 발생시에 상호 간격이 벌어지거나 좁혀지면서 회전구동플레이트(30)가 양방향으로 회전구동됨에 따라 회전구동플레이트(30)에 구동연결된 회전플레이트(20)가 중공바디(10)에 대해 양방향으로 일정 각도범위에서 회전될 수 있고, 중공바디(10)의 나선그루브(13)를 따라 이동 가능하게 배열되는 다수의 전자석(40)의 개수의 증가를 통해 회전플레이트(20)가 상대적으로 강한 회전력으로 회전 가능하며 필요에 따라 회전각도를 360도 이상의 범위로도 확장할 수 있게 된다.In the rotation actuator using an electromagnet according to an embodiment of the disclosure, a plurality of electromagnets 40 arranged along the spiral groove 13 of the hollow body 10 generate repulsive force and attractive force according to the current control of the controller 50 As the rotation drive plate 30 is rotationally driven in both directions as the mutual gap is widened or narrowed, the rotation plate 20 driven and connected to the rotation drive plate 30 is rotated in both directions in a predetermined angular range with respect to the hollow body 10. Through an increase in the number of a plurality of electromagnets 40 that are movably arranged along the spiral groove 13 of the hollow body 10, the rotation plate 20 can rotate with a relatively strong rotational force, and as necessary The rotation angle can be extended to a range of 360 degrees or more.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and represent all of the technical spirit of the present invention. Therefore, it should be understood that there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of filing the present application. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from the concept of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 중공바디
11 : 통공
13 : 나선그루브
20 : 회전플레이트
21 : 구동연결축
30 : 회전구동플레이트
31 : 돌기
33 : 축공
40 : 다수의 전자석
41 : 코일
43 : 연결선
50 : 컨트롤러
51 : 제 1 버튼
53 : 제 2 버튼10: hollow body
11: through hole
13: spiral groove
20: rotating plate
21: drive connection shaft
30: rotation drive plate
31: turn
33: shaft hole
40: multiple electromagnets
41: coil
43: connection line
50 : controller
51: first button
53: second button

Claims (5)

길이방향으로 통공이 관통형성되며 내주면에는 양단이 폐쇄된 나선그루브가 형성되는 중공바디;
상기 중공바디의 일측에 회전가능하게 결합되고 일측에는 상기 중공바디의 통공 내로 연장되는 구동연결축이 돌출형성되는 회전플레이트;
상기 회전플레이트의 구동연결축에 관통결합되어 회전구동과 동시에 상기 중공바디의 통공 내에서 상기 구동연결축을 따라 이동되며 일측에는 상기 나선그루브를 따라 이동가능한 돌기가 돌출형성되는 회전구동플레이트; 및
상기 중공바디의 나선그루브를 따라 이동가능하게 배열되고 컨트롤러에 의해 인력 또는 척력을 가지도록 제어되는 다수의 전자석을 포함하고,
상기 다수의 전자석 중 최외측에 위치되는 전자석은 상기 중공바디의 나선그루브의 일단과 상기 회전구동플레이트의 돌기에 각각 고정결합되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터.a hollow body in which a through hole is formed in the longitudinal direction and a spiral groove having both ends closed is formed on the inner circumferential surface;
a rotation plate that is rotatably coupled to one side of the hollow body and has a drive connecting shaft extending into the through hole of the hollow body on one side protruding;
a rotational drive plate that is coupled through the drive connection shaft of the rotation plate and moves along the drive connection shaft within the through hole of the hollow body at the same time as rotational driving and has a protrusion movable along the spiral groove protruding from one side; and
A plurality of electromagnets arranged to be movable along the spiral groove of the hollow body and controlled to have attractive or repulsive force by a controller,
The electromagnet positioned at the outermost side of the plurality of electromagnets is a rotation actuator using an electromagnet, characterized in that it is fixedly coupled to one end of the spiral groove of the hollow body and a projection of the rotation driving plate, respectively. 청구항 1에 있어서,
상기 회전플레이트의 구동연결축은 사각축으로 형성되고 상기 회전구동플레이트의 중앙에는 상기 구동연결축의 형상과 치수에 대응되는 사각공이 관통형성되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터.The method according to claim 1,
The rotational actuator using an electromagnet, characterized in that the drive connection shaft of the rotation plate is formed as a square shaft, and a square hole corresponding to the shape and size of the drive connection shaft is formed through the center of the rotation drive plate. 청구항 1에 있어서,
상기 다수의 전자석의 외주면에는 코일이 각각 고정결합되되 상기 코일은 연결선에 의해 서로 이격되게 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터.The method according to claim 1,
A rotation actuator using an electromagnet, characterized in that the coils are fixedly coupled to the outer circumferential surface of the plurality of electromagnets, respectively, and the coils are connected to be spaced apart from each other by a connecting wire. 청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 제 1 신호의 입력시에 상기 다수의 전자석이 척력을 가지도록 전류를 공급하고 제 2 신호의 입력시에 상기 다수의 전자석이 인력을 가지도록 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터.The method according to claim 1,
The controller supplies current so that the plurality of electromagnets have a repulsive force when the first signal is input, and supplies current so that the plurality of electromagnets have attractive force when the second signal is input. rotary actuator. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 중공바디는 고정체에 고정결합되거나 또는 고정체의 적어도 일부분을 형성하고, 상기 회전플레이트는 회전체에 고정결합되거나 또는 회전체의 적어도 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 회전 액추에이터.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The hollow body is fixedly coupled to the fixed body or forms at least a part of the fixed body, and the rotating plate is fixedly coupled to the rotating body or forms at least a part of the rotating body.
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