KR20040065532A - 4극 영구자석 이용한 갈바노 미터의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갈바노 미터에 관한 것으로, 4극 영구자석을 이방성 페라이트 성형으로 구성하고 철심에 구동코일을 형성하는 것으로 2극 영구자석을 구성하는 것 대신에 4극의 성형자석을 성형하여 구동코일의 구동전류에 따라 발생하는 토크의 직선성이 좋은 장점이 있다. 고정철심의 구조도 하나의 철심으로 구성하여 갈바노 미터의 케이스에 에폭시로 몰딩 고정한 후에 4극의 영구자석의 직경에 필요로 하는 개구 폭을 더하여 원형으로 가공하므로 쉽게 구현할 수 있다. 회전자를 영구자석으로 구성한 후 철심을 형성하면 자석과 철심과의 인력으로 복원력을 구성할 수 있으나, 철심 자석과의 구조에 따라 직선성이 나쁘게 되어 구동회로가 복잡하게 되나, 4극 자석과 4극 철심고정자에 의한 인력뿐만 아니라, 4극 자석내부에 복원력이 매우 강한 강선 철선을 구성하여 갈바노 미터를 구성하면, 갈바노 미터를 구동시에 구동전류에 따른 구동 토크의 직선성이 증가되고 구동주파수특성이 증가되는 것을 특징으로 한다.

더욱 상세하게는 4극 영구자석으로 원통형 회전자를 구성하고, 4극 철심에 구동코일을 감아 고정자에 구동전류를 변화 시켜줌으로써 회전력을 형성하는 것과 회전자의 내부에 강선 철심을 구성하여 복원력이 큰 것을 특징으로 하는 갈바노 미터를 제공한다.

Description

4극 영구자석 이용한 갈바노 미터의 제작 방법{A fabrication method of Galvanic meter using 4 pole magnets}

본 발명은 스캐너 등에 널리 사용되는 갈바노 미터에 대한 것으로 갈바노 미터는 구동전류에 따른 축의 회전력을 이용하는 것이다.

일반적인 갈바노 미터의 구조는 도 1에 예시한 것과 같이 영구자석(1)으로 회전자를 구성하고, 철심으로 고정자(3)를 구성하여 영구자석과 고정자 철심 사이에 자연적인 자력(4)으로 인한 토크가 발생된다. 종래는 2극 자석의 자연적인 토크에 대하여 고정자인 철심에 구성된 구동코일(2)에 전류를 흘리면 철심과 영구자석 사이의 자력과 구동 코일에 의한 철심 개구폭 자력의 토크에 의한 자력이 합해져서 갈바노 미터는 회전하며, 전류방향에 따라 방향을 바꿀 수 있는 갈바노 미터에 대한 것이다.

일반적으로 검류계에 사용하는 갈바노 미터의 경우는 구동하고자 하는 전류의 양이 적어 회전자의 구조으로 인한 마찰력 때문에 구동 토크가 도 2와 같이 구동전류에 따라 일정하지 않을 뿐만 아니라 응답 속도는 최대 초 단위로 매우 늦은 응답 속도 특성을 가지고 있다.

본 발명에서는 도 2에서와 같이 일반적인 갈바노 미터의 토크 특성을 보면 구동전류에 따른 구동 토크의 직선성이 매우 나쁜 것을 알 수 있다.

일반적인 갈바노 미터의 경우는 구동 전류가 매우 낮을 뿐만 아니라, 갈바노미터가 철심과 영구자석과의 자연적인 복원력과 스프링 형태로 구성된 유사로 구성되어 회전자의 마찰력 등에 의하여 직선성이 매우 나쁘다.

본 발명에서는 도 3에서와 같이 갈바노 미터(6)의 축(8)에 반사경(9)을 구성하여 인입되는 빛(100)의 방향 각도를 편향시켜 편향되는 빛(101)을 출력하는 장치 등에 사용하는 스캐너에 사용할 경우 반사경을 구성하는 축은 토크가 크게 필요로 할 뿐만 아니라, 갈바노 미터의 구동 단자(7)의 구동 전류에 따른 편향각도의 높은 직선성이 필요로 하며, 동작시키는 회전 주파수도 최대 수백 Hz 까지 요구되는 특성을 요구된다.

본 발명에서는 구성하고자 하는 갈바노 미터의 구조에 따른 구성에 따라서 제작의 용이성이 필요로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 갈바노 미터의 구조로 회전 가능한 4극의 영구자석으로 회전자로 구성하고 가동코일로 구성되는 4극의 철심 고정자로 구성되는 갈바노 미터를 제공한다.

특히 본 발명에서는 철심과 영구자석간의 복원력에 더불어 4극 영구자석의 축 내에 강선의 철선(피아노선)을 구성하여 비틀림력을 이용한 강한 복원력을 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

강선의 철선에 의한 비틀림 복원력은 철심으로 구성되는 고정자의 구동코일에 구동전류를 흘려 구동함으로써 회전축에 형성되는 베어링의 마찰력에 의한 직선성을 보완하는 구조를 그 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 강선 철선으로 인한 강한 복원력은 갈바노 미터의 동작특성을 수백Hz 까지 높일 수 있는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 4극의 철심 고정자의 배치에 관하여 4개의 철심 고정자를 각각 구성할 경우에 발생하는 오차를 줄이기 위하여 도 8에서와 같이 하나의 철심(11) 금형으로 철심을 가공하고, 갈바노 미터의 케이스에 구동코일을 형성한 철심을 에폭시로 몰딩한 후에 갈바노 미터 케이스의 중심부를 4극의 영구자석 회전자의 직경과 도 5에서의 개구 폭(32)을 더한 직경으로 가공하여 제거함으로써 정확한 철심 고정자의 구조를 가질 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 갈바노 미터의 단면도

도 2는 일반적인 갈바노 미터의 구동 토크 특성

도 3은 검류계와 용도가 다른 높은 속도 높은 토크 특성이 요구되는 갈바노 미터의 활용예

도 4는 본 발명에서의 갈바노 미터의 단면도

도 5는 본 발명에서의 갈바노 미터의 측면도

도 6는 본 발명에서의 이방성 페라이트 구조의 4극 자석의 단면도

도 7은 본 발명에서의 강선 철선이 내부에 구성되는 회전자 축 구조도

도 8은 본 발명에서의 가공전의 철심구조

도 9는 본 발명에서의 구동 코일 전류에 따른 구동 편향의 직선성 특성

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 이방성 페라이트로 구성된 4극 영구자석

11 : 4극용 철심

23 : 강선 철심을 갖는 회전자 회전축 구조

50 : 본 발명에서의 구동전류에 따른 회전각 특성

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에서 보면 도면의 중앙부에 위치한 이방성 페라이트로 구성된 4극의 영구자석(10)은 내부에 회전축(14)에 고정되어 회전 가능하게 구성되어 있다.

상세하게 설명하면 도 5에서와 같이 회전축(23)에 원형으로 4등분한 페라이트의 외각에 각각 N(10-2, 10-4),S(10-1, 10-3)로 교번 되게 자화된 이방성 페라이트 영구자석(22)의 구조로 되어 있다. 도 5의 회전축(23)은 강선 철선(30)과 강선 철선 고정축(23-1)을 양측에 용접(31) 하여 사용한다.

본 발명에서는 도 4에서와 같이 4개의 구동코일(12)로 구성되는 철심 고정자(11)로 구성되어 있으며, 구동코일(12)에 도 4에서의 철심 고정자(11) 자화 극성과 같이 구동 코일을 구동하면 시계방향으로 4극의 자석으로 구성된 회전자(10)를 회전하게 된다.

회전하는 양은 구동코일에 흘려 주는 전류량과 구동코일의 턴수와 철심의 면적에 의한 자력에 의하여 결정된다.

도 5에서는 도 4의 본 발명에서의 갈바노 미터의 측면도를 나타내고 있으며, 갈바노 미터의 외부 케이스(20)는 케이스 본체(20-1)과 후부 케이스(20-2)로 구성되며, 케이스 본체(20-1)와 케이스 후부(20-2)는 접합점(20-4)에서 결합되며 고정나사(26)으로 고정된다.

본 발명에서는 도 5에서와 같이 갈바노 미터의 외부 케이스에 철심에 구동코일이 감긴 고정자(21)은 에폭시로 몰딩되고, 4극으로 구성된 영구자석 회전자(23)은 철심으로 구성되는 고정자(21)의 직경과 개구 폭(32)이 더해진 만큼 이격되어 외부케이스(20)의 양단에 구성된 베어링(25)로 원활히 회전하게 구성되어 있다.

회전자 내부의 강선 철선 고정쇠(20-3)와 갈바노 미터의 후부 케이스(20-2)는 도 5와 같이 구성되며, 고정쇠(20-3)는 후부 케이스(20-2)에 고정쇠 고정 나사(28)로 고정하게 된다.

본 발명에서는 도 5에서와 같이 강선 철선 고정축(23-1)을 고정쇠(20-3)에 구성되는 강선 철선 고정나사(29)로, 도 4에서와 같이 4극의 영구자석 회전자(10)의 위치가 되게 고정하게 된다.

본 발명에서 사용되는 도 5에서의 영구자석(22) 회전자 회전축(23)과 강선철선 고정축(23-1) 및 강선철선(30)의 상세 도는 도 7에 나타내고 있다.

도 7에서와 같이 회전자 회전축(23)과 강선 철선 고정축(23-1)은 분리되어 있으며, 강선 철선(30)으로 회전자 회전축과 강선 철선 고정축 끝에 용접으로 연결되어 있다.

본 발명에서는 도 8에서와 같은 철심 구조(11)의 금형은 4극의 구동코일이 구성 가능하게 하나의 철심으로 구성하게 된다. 도 8에서의 4극의 구동코일 구성 홈의 깊이 L은 도 5에서의 4극으로 형성된 영구자석(10)과 개구 폭(32)을 더한 값보다 적어야 갈바노 미터의 케이스에 에폭시로 몰딩이나 비자성체로 고정한 후에 중심 축을 가공하면 4개의 철심 고정자는 정확한 위치에 각각 구성되어 옆의 고정자와 떨어지게 되는 구조로 되어 있으므로 제조의 용이성이 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 높은 토크 및 수백 Hz의 주파수 특성을 갖는갈바노 미터의 제작방법에 관한 것으로, 도 9에서와 같이 구동코일의 구동전류에 따른 편향특성 직선성이 매우 양호함을 알 수 있다.

본 발명에서는 도 1에서와 같이 구동철심이 5-10mm의 철심 개구폭(0.5-1.5mm)을 사용하는 구동철심 구조가 아닌 도 4에서와 같이 구동 코일이 감긴 구동 철심은 완전한 공극 형태의 유도 자석으로 구성되어 많은 구동 전류를 흘려 회전자의 구동 토크가 회전자 내부에 구성되는 강선 철선(피아노선)의 비틀림을 이용하는 구조로, 회전자의 복원 토크가 큰, 만큼 구동 코일의 구동 토크는 매우 크지게 되어 베어링 등의 마찰력에 의한 직선성 감소를 보완하여 도 9에서와 같이 직선성을 증가시키며, 갈바노 미터의 동작 주파수를 높일 수 있다.

본 발명에서는 이방성 페라이트를 성형하고, 페라이트의 외부 면에 4개의 자성을 갖게 자화시켜 영구 자석을 형성함으로써 쉽게 갈바노 미터의 회전축을 구성할 수 있다.

또한 도 8에서와 같이 하나의 철심 금형으로 철심 고정자(11)을 구성하여 구동코일을 감은 후에 갈바노 미터의 케이스에 에폭시로 몰딩하고, 중심축을 회전자와 철심 개구폭을 감안한 원형가공을 함으로써, 쉽게 고정 철심의 위치가 정확한 구성을 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Claims (2)

1. 영구자석으로 구성된 회전자와, 고정된 철심에 구성된 구동 코일에 구동전류를 공급하여 발생하는 자력으로 회전자를 구동하는 갈바노 미터의 구성에 있어서,

   상기 영구자석은 원형형태에 4극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구성단계;

   상기 영구자석으로 구성된 회전자의 회전축은 베어링으로 원활히 구동 가능하게 고정하고, 회전축 내부에 강선 철선을 넣어 그 한 끝을 회전축에 고정하고 다른 한 끝은 갈바노 미터의 케이스에 고정하는 구조의 단계;

   상기 구동코일이 구성된 철심으로 구성되는 유도 철심 고정자는 4개의 고정자로 구성되며 갈바노 미터의 케이스에 고정하는 단계;

   상기의 단계로 구성하는 갈바노 미터를 특징으로 하는 갈바노 미터의 제작 방법.
2. 청구항 1에 있어서 구동코일을 감은 고정자 철심의 구성방법에 있어서,

   여러 개의 자속 극성의 철심판의 구성을 하나의 금형으로 제작하고 구동코일을 감은 후에 갈바노 미터의 케이스에 몰딩하거나 비자성체 물체로 고정하는 단계;

   상기단계 후에 철심의 중심을 회전축의 지름과 회전축과 고정철심의 공극을 더한 값으로 가공하여 철심을 형성하는 방법.