KR20070061170A - Pump using electromagnetic actuators - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows the structure of a pump according to the invention.
도 2는 펌프의 중앙 구동부를 중심으로 그 구조를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows the structure around the central drive of the pump.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 펌프의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 are views for explaining the driving principle of the pump according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 상단 코일부 및 하단 코일부의 구조의 예를 도시한 것이다.5 shows an example of the structure of the upper coil portion and the lower coil portion according to the present invention.
본 발명은 전자기를 이용하는 분야에 대한 것으로, 전자기 액츄에이터를 이용한 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to the field of using electromagnetic, and relates to a pump using an electromagnetic actuator.
펌프에는 다양한 종류의 것들이 있으나, 근래에 인슐린 펌프, 랩온어칩과 같은 소형 생체 및 의료용 기기에 적합한 고효율 초소형 미니 펌프들을 필요로 한다.There are many types of pumps, but nowadays, there is a need for highly efficient miniature mini pumps suitable for small biomedical and medical devices such as insulin pumps and lab-on-a-chips.
종래의 초소형 펌프 기술은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. Conventional micro pump technology can be largely divided into three.
첫째는 삼투압 또는 전기영동 등을 이용한 비기계적 펌프, 둘째는 두 개의 첵밸브 또는 디퓨저 및 격판을 이용하는 격판 펌프이며, 셋째는 소화기관의 연동운 동의 원리를 이용하는 연동펌프가 있다. The first is a non-mechanical pump using osmotic pressure or electrophoresis, the second is a diaphragm pump using two check valves or diffusers, and a diaphragm.
격판 펌프는 중앙 펌프실에 액츄에이터에 연결된 격막이 있고 중앙 펌프실 전후에 일반적으로 첵 밸브 두개가 연결된다. 격막이 전방으로 움직일 때는 전후방의 밸브가 열리고 격막이 후방으로 움직일 때는 전후방의 밸브가 모두 닫혀 유체를 한쪽 방향으로만 수송할 수 있게 한다.The diaphragm pump has a diaphragm connected to the actuator in the central pump room and generally two check valves are connected before and after the central pump room. When the diaphragm moves forward, the front and rear valves open, and when the diaphragm moves backwards, both the front and back valves close, allowing fluid to be transported in only one direction.
초소형 격막 밸브의 단점은 첵밸브의 구조가 너무 복잡해 초소형 펌프의 좁은 공간에 넣기가 어렵고 제작하기도 매우 곤란하다는 것이다. 최근 노즐과 디퓨저를 이용하여 첵밸브를 대신하는 구조를 선택하기도 하지만 구조가 복잡하기는 마찬가지이고 아직 안정성이 떨어진다.The disadvantage of the micro diaphragm valve is that the structure of the check valve is so complicated that it is difficult to fit in the narrow space of the micro pump and it is very difficult to manufacture. Recently, the nozzle and diffuser is used to select the structure to replace the check valve, but the structure is complicated, but still less stable.
초소형의 펌프들은 의료용이나 생체 기기에 사용되므로 전력 즉 에너지를 최소로 소모하고, 고장의 위험성을 줄이기 위해 구조가 간단할 필요가 있으나 아직 그 모든 것을 충족하는 초소형 펌프는 제공되지 못하는 문제점이 있다.Since the small pumps are used in medical or biological devices, it is necessary to simplify the structure in order to consume minimal power, that is, energy, and to reduce the risk of failure, but there is a problem in that the small pump that meets all of them is not provided yet.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 구조가 간단하면서 소형이고 에너지 소비가 적은 유체 수송용 미니 펌프에 사용될 수 있는 전자기 액츄에이터를 이용한 펌프를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, a technical object of the present invention is to provide a pump using an electromagnetic actuator that can be used in a mini pump for fluid transportation, which has a simple structure and a small size and low energy consumption.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 전자기 액츄에이터를 이용한 펌프는, 전기가 흐르는 코일을 포함하여 전기 흐름의 방향에 따른 자기장을 형성하는 상단 코일부; 전기가 흐르는 코일을 포함하며, 상기 상판 코일부의 전기 흐름에 대응하는 전기 흐름에 따라 자기장을 형성하는 하단 코일부; 및 상기 상단 코일부 및 하단 코일부의 사이에 위치하며, 영구 자석을 포함하는 하나 혹은 그 이상의 펌프실을 포함하며, 상기 영구 자석은 상기 상단 코일부 및 하단 코일부에 의한 자기장의 방향 및 방향의 전환에 의해 상기 펌프실 내에서의 왕복 운동을 반복하여 유체를 수송하는 중앙 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for solving the above technical problem, the pump using an electromagnetic actuator, including the coil through which electricity flows the upper coil portion to form a magnetic field according to the direction of the electrical flow; A lower coil part including a coil through which electricity flows, and forming a magnetic field according to the electric flow corresponding to the electric flow of the upper coil part; And one or more pump chambers positioned between the upper coil portion and the lower coil portion, and including one or more permanent magnets, wherein the permanent magnets change direction and direction of a magnetic field by the upper coil portion and the lower coil portion. It characterized by comprising; a central drive unit for transporting the fluid by repeating the reciprocating motion in the pump chamber.
이때에 상기 중앙 구동부는, 실린더 형태의 제1펌프실, 제2펌프실 및 제3펌프실; 상기 제1펌프실과 제2펌스실 사이를 그리고 제2펌프실과 제3펌프실 사이를 연결하는 연결 채널; 상기 제1펌프실, 제2펌프실 및 제3펌프실 내부에 각각 위치하는 제1 영구자석, 제2영구자석 및 제3영구자석; 및 상기 각 영구자석들을 밀봉하여 감싸며, 상기 각 펌프실의 개폐밸브 및 구동격막의 기능을 하는 폴리머 격막;을 포함하며, 상기 상단 코일부에는 상기 각 영구자석들의 상단에 전기를 흘려 자기장을 형성하여 상기 각 영구자석에 구동력을 발생시키는 코일을 포함하고, 상기 하단 코일부에는 상기 각 영구자석들의 하단에 전기를 흘려 자기장을 형성하여 상기 각 영구자석에 구동력을 발생시키는 코일을 포함하여, 상기 각 코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자기장과 상기 각 영구자석들간의 상호작용으로 발생하는 전자기력을 액츄에이터의 구동력으로 이용하는 것이 바람직하다.At this time, the central drive unit, the first pump chamber, the second pump chamber and the third pump chamber of the form of a cylinder; A connection channel connecting between the first pump chamber and the second pump chamber and between the second pump chamber and the third pump chamber; A first permanent magnet, a second permanent magnet, and a third permanent magnet located in the first pump chamber, the second pump chamber, and the third pump chamber, respectively; And a polymer diaphragm that seals and encapsulates the permanent magnets, and functions as an on / off valve and a driving diaphragm of each pump chamber, wherein the upper coil part is configured to form a magnetic field by flowing electricity on top of each of the permanent magnets. A coil for generating a driving force in each permanent magnet, and the lower coil part includes a coil for generating a driving force in each of the permanent magnets by forming a magnetic field by flowing electricity at a lower end of each of the permanent magnets. It is preferable to use the electromagnetic force generated by the interaction between the magnetic field generated by the flowing current and the respective permanent magnets as the driving force of the actuator.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 구조를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 펌 프의 중앙 구동부를 중심으로 그 구조를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 1 schematically shows the structure of a pump according to the present invention, Figure 2 schematically shows the structure around the central drive of the pump.
본 발명에 의한 전자기 액츄에이터 펌프는 중앙 구동부(1), 상단 코일부(2)와 하단 코일부(3)로 구성된다. 도 1에도 표시된 것과 같이 중앙 구동부(1)는 각 코일부들의 사이에 위치한다.The electromagnetic actuator pump according to the present invention is composed of a
중앙 구동부(1)는 도 2에 나타낸 것처럼 제1펌프실(21), 제2펌프실(22), 제3펌프실(23) 및 각 펌프실들을 연결하는 연결 채널(도면에 표시되지 않음)과 각각의 펌프실에서 구동 중심 역할을 하는 제1, 제2 및 제3영구자석(11, 12, 13), 각각의 영구자석을 감싸며 각각의 펌프실의 개폐밸브 및 구동격막 역할을 하는 유연성 폴리머 격막(41, 42)으로 이루어져 있다.As shown in FIG. 2, the
상단 코일부(2)와 하단 코일부(3)는 전기를 흘려 자기장을 형성하여 제1 내지 제3의 영구자석(11, 12, 13)에 구동력을 발생시키는 2개 이상의 직선형 상하 코일(31 ~ 38)을 포함한다.The
제1펌프실(21)은 제1영구자석(11)이 움직이기 위한 실린더 역할을 하면서 제2펌프실(22)로부터 이송되어 온 유체를 펌프 밖으로 배출하는 토출구가 연결되어 있다. 코일(31 내지 38)에 전류가 흐르지 않을 때에는 폴리머 격막(41, 42)이 토출구를 막고 있는 상태로 되어 있다. The
제3펌프실(23)은 제1펌프실(21)과 마찬가지로 제3 영구자석(13)이 움직이기 위한 실린더 역할을 하면서 외부로부터 유체를 펌프 안으로 받아들이는 주입구 혹은 인입구와 연결되어 있다. 제3펌프실(23)도 코일(31 내지 38)에 전류가 흐르지 않을 때에는 폴리머 격막(41, 42)이 인입구를 막고 있는 상태로 되어 있다.Like the
제2펌프실(22)은 제2 영구자석(12)이 움직여 폴리머 격막(41, 42)이 실린더 공간의 부피를 증감하여 유체에 수송 압력을 가하는 역할을 한다.In the
도면에는 도시되어 있지 않지만 제1펌프실(21)과 제2펌프실(22) 사이 그리고 제2펌프실(22)과 제3펌프실(23) 사이는 유체 이송 채널로 연결되어 있다. Although not shown in the figure, the
또한 도 1 및 도 2에는 도시하지 않았으나 제1 및 제2 펌프실(21, 22)의 폴리머 격막 상부에는 경사진 돌출 부위를 만들어 주입구와 토출구를 보다 확실하게 개폐하도록 할 수 있다. In addition, although not shown in FIGS. 1 and 2, the inclined protrusions may be formed on the upper portions of the polymer diaphragms of the first and
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 펌프의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 의한 펌프의 작동 원리는 다음과 같다.3 and 4 are views for explaining the driving principle of the pump according to the present invention. The operating principle of the pump according to the present invention is as follows.
도 3에 나타낸 것 같이 영구자석들(11, 12, 13)의 중심선을 사이에 두고 적절한 간격을 가지며 동일한 방향으로 전류가 흐르는 코일 부위만을 영구자석 위를 지나도록 하고 3개의 영구자석의 상하면과 평행한 직선형 복수 코일(31, 32)에 화살표 방향으로 전류가 흐르면 도 3과 같이 위쪽 방향으로 자기장이 형성된다.As shown in FIG. 3, only the coil portion through which the electric current flows in the same direction with the center line of the
이렇게 형성된 자기장 속에 영구자석들이 도 3의 제2 및 제3 영구자석(12, 13)과 같이 N극이 위쪽을 향하도록 놓아두면 코일과 영구자석 사이에 서로 반발하는 힘이 작용하게 되어 제2 및 제3 영구자석(12,13)이 아래로 내려가게 된다. When the permanent magnets are placed in the magnetic field thus formed so that the north poles face upwards, as shown in the second and third
그러나 도 3의 제1영구자석(11)과 같이 N극이 아래쪽을 향하게 두면 서로 잡아당기는 힘이 작용하여 제1 영구자석(11)은 위로 올라가게 된다. 이 경우 제3펌프실(23)의 제3영구자석(13)은 아래로 내려가면서 폴리머 격막이 아래로 내려가 인입구가 열리게 된다. However, as shown in the first
또 제2펌프실(22)에서는 마찬가지로 제2영구자석(12)과 폴리머 격막이 아래로 내려가면서 실린더의 부피를 증가시켜 유체를 외부로부터 흡입하게 된다. 그러나 이때에 제3펌프실(23)의 제3영구자석(23)은 위로 올라가는 힘을 받으므로 폴리머 격막은 움직이지 않고 토출구를 더욱 꽉 막는 효과가 나타난다.Similarly, in the
이렇게 하여 제1펌프실(21)과 제3펌프실(23)이 첵밸브 역할을 하게 되어 유체는 외부로부터 인입구를 통하여 제2펌프실(22)로 들어가게 되고 토출구로는 유체가 출입하지 못한다. In this way, the
코일의 전류를 도 4와 같이 도 3과 반대 방향으로 흘리면 자기장이 도 3에서 형성되었던 자기장과 반대 방향으로 형성되어 제2 및 제3 영구자석(12, 13)은 위쪽으로 올라가게 되고 제1 영구자석(11)은 아래쪽으로 내려간다. 이 경우 제3펌프실(23)의 폴리머 격막은 주입구를 막게되고, 제2펌프실(22)의 폴리머 격막은 실린더의 부피를 감소시키는 방향으로 움직이며, 제3펌프실(23)의 폴리머 격막은 아래로 움직여 토출구를 개방하게 된다. When the current of the coil flows in a direction opposite to that of FIG. 3 as shown in FIG. 4, the magnetic field is formed in a direction opposite to the magnetic field formed in FIG. 3 so that the second and third
이렇게 되면 펌프로 들어온 유체가 펌프 밖으로 나가려는 압력을 받는데 주입구는 막히고 토출구만이 열리므로 토출구를 통하여 액체가 펌프 외부로 배출되게 된다. In this case, the fluid entering the pump is under pressure to exit the pump, but the inlet is blocked and only the outlet is opened, so that the liquid is discharged out of the pump through the outlet.
즉, 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장과 영구자석의 자기장의 상호작용에 의해 구동력이 발생하며 3개의 펌프실의 전자기 액츄에이터의 연동 운동에 의해 유체 수송이 이루어지는 것이다.That is, the driving force is generated by the interaction between the magnetic field generated by the current flowing through the coil and the magnetic field of the permanent magnet, and the fluid is transported by the interlocking motion of the electromagnetic actuators of the three pump chambers.
상기에 설명된 두 가지 프로세스를 반복하면 수송 유체가 인입구를 통하여 펌프 내로 들어 왔다가 토출구를 통하여 펌프 외부로 배출되는 일방항 흐름을 유지하게 된다. 따라서 코일들(31 내지 38)을 적절히 배치하고 코일(31 내지 38)에 흐르는 전류의 방향을 전환하는 단순한 스위칭 작업만으로 일방향 펌프 작업을 수행할 수 있고 전류 전환 스위칭 속도를 변화시킴으로써 펌프의 유체 수송 속도를 조절할 수 있게 된다. Repeating the two processes described above maintains a one-way flow of transport fluid entering the pump through the inlet and exiting the pump through the outlet. Therefore, one-way pumping can be performed by simple switching operation that properly arranges the
그 결과 본 발명에 의한 미니펌프는 첵밸브와 같은 복잡한 구조를 가지지 않고도 격막 펌프와 같이 중앙 펌프실의 액츄에이터의 단순한 상하운동만 가지고 일방향 펌프 작업을 유지할 수 있다. 또한 3개의 펌프실을 연동하여 독립적으로 구동시켜야 하는 연동 펌프와 달리 중앙 펌프실 내부에서의 영구 자석에 의한 단순한 상하운동만이 필요하므로 복잡한 구동회로가 필요 없고 제1,2펌프실(21, 22)의 격막들은 능동 첵밸브 역할을 하므로 역류의 가능성도 손쉽게 제거할 수 있다. As a result, the mini-pump according to the present invention can maintain the one-way pump operation with only a simple up and down movement of the actuator of the central pump room like a diaphragm pump without having a complicated structure such as a check valve. In addition, unlike the peristaltic pump, which requires three pump chambers to be driven independently, only a simple up and down movement by a permanent magnet in the central pump chamber is required. Therefore, a complicated driving circuit is not required, and the diaphragms of the first and
또한 일반적인 연동 펌프와 같이 3개 이상의 펌프실 액츄에이터를 독립적으로 연동시켜 작동할 필요가 없으므로 복잡한 구동회로가 필요없고 단순한 스위칭 회로만이 필요하다. 본 발명에 의한 미니펌프는 전류가 흐르지 않을 때에 폴리머 격막의 탄성력만으로 인입구와 토출구를 막도록 하고 유체를 수송할 때에만 코일에 전류를 흘려 펌프 격막의 구동과 밸브의 개폐를 유도하므로 불필요하게 전력을 소모하지 않게 되어 전력 소비를 매우 적게 할 수 있다. 생체 의료용 펌프로 응용되기 위해서는 펌프 본체 자체의 크기뿐만 아니라 펌프를 구동하는 구동회로 및 전원장치도 최소화 할 필요가 있다.In addition, there is no need to operate three or more pump chamber actuators independently, as in a general peristaltic pump, so there is no need for complicated driving circuits and only a simple switching circuit. The minipump according to the present invention prevents the inlet and the outlet through the elastic force of the polymer diaphragm only when no current flows, and induces the drive of the pump diaphragm and the opening / closing of the valve only when the fluid is transported. It is not consumed, so the power consumption can be very low. To be applied as a biomedical pump, it is necessary to minimize not only the size of the pump body itself but also a driving circuit and a power supply device for driving the pump.
위에서 설명된 것과 같이 종래의 펌프에 비해 본 발명에 따른 펌프는 구동 작업을 극히 단순화하고 전력 소모를 최소화하여 구동회로 및 전원장치를 소형화하는데 유리한 장점이 있다.Compared with the conventional pump as described above, the pump according to the present invention has the advantage of miniaturizing the driving circuit and the power supply by greatly simplifying the driving operation and minimizing the power consumption.
또한 본 발명에 의한 미니펌프는 단순한 3개의 실린더 형태의 펌프실과 펌프 외벽에 노출된 4개의 단자만을 외부 전원과 연결하여 간단히 작동되므로 제작이 매우 용이하고 외부 충격에 강한 장점이 있다. In addition, the mini-pump according to the present invention has a simple three-cylinder type pump chamber and only four terminals exposed to the pump outer wall are simply operated by connecting to an external power source.
본 발명에 따라 전자기 액츄에이터를 구동하기 위해서는 영구자석의 중심선을 사이에 두고 적절한 간격을 가지며 동일한 방향으로 전류가 흐르는 코일 부위만을 영구자석 위를 지나도록 하고 3개의 영구자석의 상하면과 평행하고 3개의 영구자석 위를 모두 통과하는 직선형 복수 코일이 필요하다. 이러한 직선형 복수 코일이 도 3, 4와 같이 영구자석들(11 내지 13) 중심선을 사이에 두고 적절한 간격을 가진 한 쌍의 직선형 코일이어도 액츄에이터 작동에 필요한 자기장을 얻을 수 있으나 단순한 스위칭 작업에 의한 구동력 발생 원리를 유지하면서 영구자석에 작용하는 자기장의 세기를 극대화하기 위해 도 5와 같은 구조의 상단 코일부 및 하단 코일부를 사용한다.In order to drive the electromagnetic actuator according to the present invention, only the coil portion through which the electric current flows in the same direction with the center line of the permanent magnets interposed therebetween is passed over the permanent magnets, and the three permanent magnets are parallel to the upper and lower surfaces of the three permanent magnets. You need a straight, multiple coil that passes all over the magnet. Although the plurality of linear coils are a pair of linear coils with proper spacing with the center lines of the
가능하면 같은 방향으로 전류가 흐르는 직선형 코일의 가닥수를 많게 하고 큰 전류를 흘리면 보다 큰 자기장을 얻을 수 있다. 그러나 직선형 코일의 가닥수를 늘리기 위하여 소자 외부에 연결되는 단자를 증가시키면 제작이 복잡할 뿐만 아니라 사용 중 단선이 될 위험이 커지므로 좋지 못하다.If possible, increase the number of strands of the linear coil in which current flows in the same direction, and a large magnetic field can be obtained. However, increasing the number of terminals connected to the outside of the device in order to increase the number of strands of the linear coil is not good because it is not only complicated to manufacture but also increases the risk of disconnection during use.
따라서 도 5와 같이 전원과 연결되는 단자는 상하판 각각에 4개로 한정하고 사각 소용돌이 형태의 코일을 코일 기판의 윗면과 아랫면에 4개를 설치하면 자기장 세기를 극대화 할 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 5, the number of terminals connected to the power supply is limited to four on each of the upper and lower plates, and four magnetic coils having a square swirl shape are installed on the upper and lower surfaces of the coil substrate to maximize magnetic field strength.
사각 소용돌이 코일의 형태는 한쪽 방향으로 전류가 흐르는 코일 부위만이 영구자석 위에 놓이도록 하고 반대 방향으로 전류가 흐르는 부위는 영구자석 위에서 벗어나도록 설치한다. 윗면과 아랫면에 설치되는 한 쌍의 사각 소용돌이 코일 사이의 간격은 영구자석 중심부에 발생되는 자기장의 세기를 극대화하도록 조절한다. In the form of square vortex coil, only the coil part in which current flows in one direction is placed on the permanent magnet, and the part in which the current flows in the opposite direction is installed so as to deviate from the permanent magnet. The gap between the pair of square vortex coils installed on the top and bottom surfaces is adjusted to maximize the strength of the magnetic field generated in the center of the permanent magnet.
윗면과 아랫면의 코일은 도 5에 나타낸 것과 같이 관통 홀(61, 62)을 통하여 연결되도록 하고 윗면과 아랫면의 코일 소용돌이 방향을 반대로 하면 별도의 접속 단자 없이 동일한 전류 방향을 유지할 수 있다.When the upper and lower coils are connected to each other through the through
결국 상기에서 설명된 것과 같이 본 발명에 따른 펌프는 격판 펌프와 연동 펌프를 복합한 형태의 펌프이다.As a result, as described above, the pump according to the present invention is a pump of a combination type of a diaphragm pump and a peristaltic pump.
연동 펌프는 소화기관의 연동운동 원리를 이용한 것으로 직렬로 연결된 3 개 이상의 펌프실의 연동 작동으로 유체를 한쪽 방향으로 이송하는 펌프이다. 연동 펌프는 복잡하지 않은 구조를 가지고 용이하게 제작할 수 있는 장점이 있으나 수송 압력이 작아 역류의 가능성이 있고 수송량이 작다. 또한 3 개의 펌프실을 연동하여 작동시키려면 액츄에이터를 움직이는 복잡한 구동회로가 필요하여 펌프 자체 보다 오히려 구동 컨트롤러의 치수가 커지는 단점이 있다. The peristaltic pump uses the peristaltic principle of the digestive tract and is a pump that transfers fluid in one direction by peristaltic operation of three or more pump chambers connected in series. The peristaltic pump has an advantage of being able to be easily manufactured with an uncomplicated structure, but there is a possibility of backflow due to the small transport pressure and a small amount of transport. In addition, in order to operate the three pump chambers interlocked, a complicated driving circuit for moving the actuator is required, so that the size of the drive controller is larger than the pump itself.
그러나 상기에 설명된 것과 같이 본 발명에 의한 펌프는 격판 펌프와 연동 펌프의 장점을 결합하여 구조가 단순하여 제작하기 용이하고 중앙 펌프실의 ON/OFF 작동만으로 유체를 수송을 원활히 할 수 있는 펌프이다. However, as described above, the pump according to the present invention combines the advantages of a diaphragm pump and a peristaltic pump, and is a pump that is simple in structure and easy to manufacture, and can smoothly transport fluid by ON / OFF operation of a central pump room.
또한 비기계적 펌프를 제외하고는 모든 격판 펌프와 연동 펌프에는 기본적으로 액츄에이터가 필요하다. 액츄에이터의 작동 원리에 따라 펌프를 분류하기도 하는데 액츄에이터에 따른 분류는 압전체 방식, 정전기력 방식, 이온 교환 폴리머-금속 복합체 방식, 열기압 방식, 전자기력 방식 등 다양한 구동 방식으로 나눌 수 있다.In addition, all diaphragm and peristaltic pumps require actuators, except non-mechanical pumps. The pump is classified according to the operating principle of the actuator. The classification according to the actuator can be divided into various driving methods such as piezoelectric method, electrostatic force method, ion exchange polymer-metal composite method, thermopneumatic method and electromagnetic force method.
본 발명은 본 발명은 전자기력을 이용한 방식으로 영구자석과 권선에 흐르는 전기에 의해 발생하는 자기장의 상호작용을 이용하여 액츄에이터의 구동력을 얻는다. 압전체와 정전기력 방식은 구동하는데 높은 전압이 필요하여 의료 생체용으로는 적합하지 않고 열기압 방식은 전력 소비가 많으며 이온교환 폴리머-금속 복합체 방식은 아직 내구성이 검증되지 않은 단점이 있다. 이에 비해 전자기 액츄에이터는 비교적 작은 전압에 의해 큰 구동 거리를 가지며 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있고 비교적 빠른 응답 속도를 가지는 장점이 있다. The present invention obtains the driving force of the actuator using the interaction of the magnetic field generated by the electricity flowing through the permanent magnet and the winding in the manner using the electromagnetic force. The piezoelectric and electrostatic forces require high voltages to drive, which makes them unsuitable for medical applications, the thermostatic method consumes a lot of power, and the ion-exchange polymer-metal composite method has not been proven to be durable. On the other hand, the electromagnetic actuator has a large driving distance by a relatively small voltage, has a high energy density, and has an advantage of having a relatively fast response speed.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 예를 들면, 상기의 설명에서는 통신망의 예로 인터넷을 주로 들었으나, 이는 PSTN과 같은 공중 전화 통신망과 같은 것을 이용해도 가능하며, 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통 상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. Examples included in the above description are introduced for the understanding of the present invention, and these examples do not limit the spirit and scope of the present invention. For example, in the above description, the Internet is mainly used as an example of a communication network, but it is also possible to use a public telephone communication network such as a PSTN, and in addition to the above examples, various embodiments according to the present invention are possible. It will be obvious to those who have a normal knowledge of the technical field to which they belong. The scope of the present invention is shown not in the above description but in the claims, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.In addition, it can be easily understood by those skilled in the art that each of the above steps according to the present invention can be variously implemented in software or hardware using a general programming technique.
본 발명에 의하면, 전기가 흐르는 코일을 포함하여 전기 흐름의 방향에 따른 자기장을 형성하는 상단 코일부, 전기가 흐르는 코일을 포함하며, 상판 코일부의 전기 흐름에 대응하는 전기 흐름에 따라 자기장을 형성하는 하단 코일부 및 상단 코일부 및 하단 코일부의 사이에 위치하며, 영구 자석을 포함하는 하나 혹은 그 이상의 펌프실을 포함하며, 영구 자석은 상단 코일부 및 하단 코일부에 의한 자기장의 방향 및 방향의 전환에 의해 상기 펌프실 내에서의 왕복 운동을 반복하여 유체를 수송하는 중앙 구동부를 포함하여, 구조가 간단하면서 소형으로 구현하는 것이 가능하며, 코일에 흐르는 전류를 위한 에너지 외에는 별도의 에너지가 필요없어서 에너지 소비가 적은 유체 수송용 미니 펌프에 사용될 수 있게 되며, 그 결과 비교적 작은 전압에 의해 큰 구동 거리를 가지며 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있고 비교적 빠른 응답 속도를 가지는 초소형의 펌프를 제작할 수 있는 기술적인 기반을 제공한다.According to the present invention, the upper coil portion including a coil through which electricity flows to form a magnetic field according to the direction of the electric flow, and includes a coil through which electricity flows, and forms a magnetic field according to the electrical flow corresponding to the electrical flow of the upper coil portion. Located between the lower coil portion and the upper coil portion and the lower coil portion, and comprises one or more pump chambers containing permanent magnets, the permanent magnets of the direction and direction of the magnetic field by the upper coil portion and the lower coil portion It is possible to implement a simple and compact structure, including a central drive unit for transporting the fluid by repeating the reciprocating motion in the pump chamber by the switching, energy is not required other than the energy for the current flowing through the coil It can be used in mini pumps for low consumption fluid transport, resulting in a relatively small voltage. It can have a driven distance obtain a high energy density, and provides a technical basis for creating a micro-pump having a relatively short response time.
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