KR20150072403A - 요동형 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 희토류를 이용하지 않는 자석을 가지고도, 비(非)통전시에 있어서의 정지 유지력(保持力)의 확보, 및 요동 아암의 안정성과 응답성과 높은 내구성을 실현한 신규의 액츄에이터를 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 하우징과, 하우징 내에 축회전 가능하게 지지된 샤프트와, 샤프트에 고정지지되어 소정의 회전 각도 범위에서 원심요동하는 평반(平盤) 형상의 요동 아암과, 요동 아암의 요동 방향을 따라 이극병설(異極倂設)된 2개의 영구자석과, 영구자석의 양단측의 자극면(磁極面)과 각각 에어 갭을 가지고 대면(對面) 배치된 2개의 전자 코일과, 각 전자 코일의 외부 주위의 상기 요동 스트로크의 양단부 부근에 있어서, 병설된 일방측의 영구자석을, 에어 갭을 가지고 사이에 끼우도록 하여 대향 배치한 한 쌍의 자성체의 보극(補極)으로 구성되어 있다. 한 쌍의 보극과 영구자석의 대향 위치는, 병설된 영구자석의 요동 외측의 연변부 근방인 것이 바람직하다.

Description

요동형 액츄에이터{OSCILLATING TYPE ACTUATOR}

본원 발명은, 무(無)통전시의 정지 유지력(保持力)의 강화를 도모한 원심요동(圓心搖動)하는 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 소정의 회전 각도 범위에서 왕복 회전 운동(「원심요동」)하는 요동형 액츄에이터(이하, 「액츄에이터」라 약칭함)는, 하우징 내에 고정자와 가동자를 수납하여, 상기 고정자에는 전류 방향의 정역(正逆) 변환 수단과 회로 접속된 전자 코일을 설치하고, 가동자에는 영구자석을 설치하여 구성되어 있다. 그리고, 상기 전자 코일에 대한 통전 방향의 전환에 의해 자계(또는 자속)의 방향을 변경하여, 이것과 영구자석과의 사이에 흡인 또는 반발의 추진 자력을 발생시킴으로써, 가동자를 소정의 중심각의 범위 내에서 원호상(圓弧狀)의 왕복 운동(「원심요동」)을 시키고 있다.

이러한 액츄에이터는, 산업용 각종 기기에 있어서의 동력원으로서 널리 이용되고 있으며, 예컨대, ATM(현금 자동 입출금기)이나 프린터, 등의 종이 이송 방향 변경용 플랩의 구동 수단으로서도 이용되고 있다.

이러한 플랩은, 상시 계속적으로 요동시키는 경우보다, 요동 스트로크의 양단측(요동의 시작/종료점, 또는 요동의 반전 위치) 중 일방측에서 정지시켜 두는 경우가 많으며, 그 유지 방법으로서는, 통전에 의해 전자 코일을 여기(勵起)시켜 영구자석과 자기흡착시켜 두는 사양(통전 유지)과, 일단 통전을 차단하고 전자 코일의 코어(자성체)와 영구자석과의 사이에서 자기흡착시키는 사양(무통전 유지)이 있다.

그러나, 이러한 통전 유지 사양의 액츄에이터는, 최근의 절전·에너지 절약의 관점에서 보았을 때 바람직하지 않으며, 특히 대기 시간이 긴 ATM에 대한 이용에 있어서는 무통전 유지 사양인 것이 요청되고 있다.

이러한 요청에 따른 것으로서, 예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2, 및 특허 문헌 3에 개시된 발명이 있다.

우선, 특허 문헌 1에 개시된 발명은, 본 출원인의 선행 출원에 관한 것이며, 본원과 마찬가지로, 무통전시의 유지력을 발명의 목적의 하나로 한 것이다.

그 구성은, 도 9에 나타낸 공보에 첨부된 대표 도면에 의하면, 케이스(2) 내에 단일의 전자 코일(3)과, 케이스(2) 내에 회동(回動) 가능하게 축지지(軸支)한 샤프트에 유지 고정된 요동 아암(5)과, 상기 요동 아암(5)에 장착되며 상기 전자 코일(3)과 소정의 에어 갭을 통해 이극병렬(異極竝列) 상태로 배치된 2개의 영구자석으로 이루어진다. 이러한 구성에 의해 통전 여기시킨 전자 코일(3)과 요동 아암(5)의 영구자석(7) 사이에 흡인 또는 반발의 자력 작용에 의해 스토퍼(8)로 규정된 범위 사이를 원심요동하는 것이었다. 그리고, 상기 요동력을 출력 샤프트(4)로부터 동력원으로서 외부로 출력시키는 것이었다. 더욱이, 영구자석(7)을 유지시킨 요동 아암(5)의 전자 코일(3) 반대측에는 자성체의 백 요크(6)를 배치하여, 영구자석(7)의 자속 방향을 제어하여 자력을 높인 것이다. 이러한 구성에 의해, 요동 아암(5)이 요동하여 스토퍼(8)로 규제된 위치에서, 무(無)통전에서의 전자 코일(3)의 자성 심재(心材)인 코어(31)와 영구자석(7) 간의 잔류 자속에 의한 자기흡착력에 의해 안정적으로 유지되는 것이었다.

다음으로, 특허 문헌 2에 개시된 발명은, 도 10에 나타낸 공보에 첨부된 대표 도면에 의하면, 샤프트(12)에 유지되어 요동하는 코일 홀더(14)를 가동 코일(16)로 구성하고, 상기 코일 홀더(14)의 요동 방향의 외측 단부에 래치용 영구자석(17)을 설치하고, 상기 자석을 요동 스트로크의 양단부에 스트로크를 규정하기 위한 스토퍼로서 케이스 내벽에 자성체를 설치한 것이다. 이러한 구성에 의해, 상기 래치용 영구자석(17)과 자성체의 스토퍼를 자기흡착시킴으로써 무통전시의 유지력을 확보하는 것이다.

또한, 특허 문헌 3에 개시된 발명은, 상기 특허 문헌 1에 개시된 발명을 토대로 하여 이루어진 발명으로 생각된다. 도 11에 나타낸 공보에 첨부된 도면에 의하면, 2개의 마그넷(51, 52)을 나란히 고정부착(固着)시킨 스윙 요크(50)와, 양측에 돌기부(31, 32)를 가지는 고정 요크(30)를 구비하고, 고정 요크(30)의 중앙부에 주자극(主磁極; 41)을 가지는 전자 코일(43)을 배치하는 구성을 채용함으로써, 어느 일방의 마그넷(51, 또는 52)으로부터 주자극(41), 고정 요크(30), 돌기부(31, 32), 타방의 마그넷(52, 또는 51)으로의 순로(順路)로 최단 거리의 자기회로를 형성하는 것을 특징으로 한 것이다. 이러한 구성을 채용함으로써, 그레이드(잔류 자속밀도 등)가 낮은 재질의 마그넷(예컨대, 본드 마그넷 등)을 사용하더라도, 종래와 동등(同等) 이상의 특성을 얻는 것을 목적으로 한 것이다.

일본 특허공개공보 제2009-38874호 일본 특허공개공보 H11-299211호 일본 특허공개공보 제2012-175735호

상기 무(無)통전시의 유지력 강화를 목적으로 하는 경우에 있어서, 특허 문헌 1, 및 특허 문헌 2에 개시된 발명의 구성을 채용하는 한, 잔류 자속밀도가 높은 영구자석을 이용할수록 보다 효과적으로 될 수 밖에 없는 것이었다. 이 때문에, 현재의 모터나 액츄에이터(「모터 제품」)에서는, 이미 제품화되어 있는 고(高)자속밀도의 자석을 이용하는 것이, 소형경량화를 추구하는 관점에서 보더라도 일반적이었다.

그러나, 이러한 고(高)자속밀도를 추구하여 개발된 자석의 대부분은, 산출량이 매우 적은 레어·어스(rare earth, 희토류)로 명명하여 분류되는 원재료(네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 디스프로슘(Dy), 등)을 이용하는 것이 주류이다. 이들 희토류 자석은, 자력이 크고, 또한 그 자속을 일방향(一方向)으로 정렬하는 힘(보자력(保磁力))도 강하기 때문에, 종래형의 페라이트 자석 등에 비해 매우 강력한 것이다.

그러나 이러한 영구자석에 이용하는 레어·어스는, 자연계의 자원 고갈의 염려로 인해 최근 가격이 매우 상승되고 있으며, 또한 이러한 자원이 부족한 일본에서는 그 대부분을 수입에 의존하지 않을 수 없었다. 이 때문에, 여러 가지 세계 정세로부터 안정적인 확보가 불안하여, 모터 제품을 시장에 낮은 가격에 안정적으로 제공하는 데 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3에 개시되어 있는 발명은, 도면으로부터도 알 수 있듯이, 주자극(41)에 대면(對面)한 마그넷(51, 52)과 스윙 요크(50)의 일체물(一體物)이 출력축에 캔틸레버(cantilever) 상태로 지지되어 있기 때문에, 요동시의 자기흡인력(또는 자기흡착력)에 의해, 스윙 요크의 출력축에 대한 부착부에 굽힘 모멘트가 작용하는 문제가 있었다. 이 때문에 상기 개시된 발명에서는, 백 요크를 겸하여 스윙 요크의 배면측을 굽힘에 강한 금속재료로 출력축까지의 전체를 형성할 필요가 있었다. 그러나 이와 같이 강고한 금속재료를 이용하였다 하더라도, 상기 굽힘 모멘트는, 자기 흡인과 자기 반발에 의해 정역(正逆)이 반복적으로 발생되기 때문에, 오랜 기간의 사용으로 인해 서서히 굽힘 상태가 정상화(定常化)되어, 주자극과의 에어 갭이 없어지고, 경우에 따라서는 접촉하여 파손될 우려도 있었다. 이에 대한 대책으로서는, 스윙 요크를 두껍게 하여 굽힘에 강한 금속판으로 형성하면 어느 정도 해결할 수 있는 가능성은 있지만, 이것으로는 오히려 중량이 늘어나 스윙부의 관성 모멘트가 커져서, 해당 발명의 목적인 경량화와 관성력을 작게 하여 응답성을 향상시키는 것에, 반(反)하게 되어 버리는 것이었다.

이에, 본원 발명은 상기 과제나 문제점을 감안하여, 희토류 자석을 이용하지 않는 낮은 가격 및 낮은 자속밀도인 자석을 가지고도, 비(非)통전시에 있어서의 종래와 동등한 정지 유지력의 확보와, 요동 아암의 안정적인 작동과 기동 속답성(速答性)의 확보, 및 높은 내구성을 실현한 신규의 액츄에이터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 출원에 따른 발명(이하, 「본원 발명」)인 액츄에이터는, 다음과 같이 구성되어 있다.

즉, 소정의 내부 공간을 가지는 하우징과, 상기 하우징 내에 축회전 가능하게 지지되며 외부 출력부를 구비한 샤프트와, 상기 샤프트에 고정지지되어 상기 샤프트의 축과 수직인 요동면을 가지고 소정의 회전 각도 범위에서 원심요동하는 평반(平盤) 형상의 요동 아암과, 상기 요동 아암의 요동 방향을 따라 병설되고, 또한 서로 다른 자극면을 상기 요동면 상에 설치한 2개의 영구자석과, 상기 영구자석의 양단측의 자극면과 각각 에어 갭을 가지고 대면 배치된 2개의 전자 코일과, 상기 각 전자 코일의 외부 주위(外周圍)의 상기 요동 스트로크의 양단부 부근에 있어서, 병설된 일방측의 영구자석을, 에어 갭을 가지고 사이에 끼우도록 하여 대향 배치한 한 쌍의 자성체의 보극(補極)으로 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

상기 한 쌍의 보극과 영구자석을 대향시키는 위치로서는, 상기 병설된 영구자석의 요동 외측의 연변부(緣邊部) 근방인 것이 바람직하다.

상기 보극의 형성은, 하우징을 자성체로 형성하였을 때에는 하우징과 일체로 형성해도 되고, 또는 하우징을 비자성체로 형성하였을 때에는 보극과 자기회로를 형성할 수 있도록 설치한 자성체의 기판에 형성하도록 해도 된다.

상기 하우징은, 소정의 내부 공간을 가지는 박스체 형상을 이루며, 예컨대, 유저(有底)형의 통 형상 케이스와 그 개구측에 덮개 형상으로 끼움결합하여 폐색(閉塞)하는 플레이트로 구성해도 된다. 이와 같이 하우징을 구성한 경우, 보극을 상기 케이스의 바닥판(底板), 및 덮개 플레이트의 내면측으로부터 절곡(折曲)하여 세워 설치하여 일체로 형성해도 된다.

또한, 대향 배치하는 보극의 대향면의 형상은, 상기 영구자석의 연변 형상을 따른 선형단면형(線狀端面形)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 요동 아암을 끼움지지하도록 대면 배치된 한 쌍의 전자 코일은, 요동 공간을 사이에 두고 대면 상태로 연결시켜 일체화해도 된다.

본원 발명의 액츄에이터는, 상기의 구성을 채용함으로써, 이하에 열거한 효과를 나타낸다.

a) 한 쌍의 보극을, 요동하는 이극(異極)병설된 2개의 영구자석 중 어느 하나를, 요동의 시작/종료점(또는 요동 스트로크의 양단부)의 위치에서 끼움지지하도록 대향 배치시키고 있기 때문에, 요동의 시작/종료점 위치에서 정지한 어느 하나의 영구자석을, 그 잔류 자속과 보극으로 최단자로(最短磁路)를 형성할 수 있으며, 상기 위치에서의 자기흡착력에 의한 요동 아암의 정지 유지를 보다 강력하게 행할 수 있다.

b) 또한, 한 쌍의 보극의 선단면과 요동 아암에 병설된 영구자석의 외측 가장자리부와 대향시킨 경우는, 가장자리부로의 자속 집중과 선형단면의 보극 사이에 보다 강력한 자기흡착력을 발생시킬 수 있다.

c) 또한, 영구자석을 병설배치한 요동 아암을, 2개의 전자 코일로 끼우도록 하여 대면 배치시키고 있으므로, 영구자석과의 사이에 생기는 자기력(흡인력 또는 반발력)을, 서로 반대 방향으로 균등하게 작용시킬 수 있다. 환언하자면, 영구자석에 대해 요동 방향과 직교되는 방향으로 동일한 자기력에 근거한 흡착력(또는 반발력)이 요동 아암의 표리(表裏)에 작용하기 때문에, 샤프트 축 방향(스러스트(thrust) 방향)의 작용력을 상쇄시킬 수 있다. 이 때문에, 요동 아암의 샤프트 부착부에 작용하는 굽힘 모멘트를 제로로 할 수 있다. 이에 의해, 요동 아암은 안정적으로 요동면을 따라 요동하는 동시에, 내구성을 높일 수 있다.

d) 더욱이, 비교적 풍부하고 입수(入手)가 용이한 자성 재료로서 널리 이용되고 있는 저가격의 페라이트(산화철을 주성분으로 하는 세라믹스)를 영구자석으로서 이용하고 있기 때문에, 경제적인 이점과 함께, 희소 자원의 보호에 도움이 된다.

도 1은, 본원 발명의 「요동형 액츄에이터」의 실시형태의 예(이하, 「본 실시예」)의 구성 요소를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 2는, 본 실시예의 구성 요소를 분해하여 측면으로부터 도시한 평면도이다.
도 3은 본 실시예의 구성 요소인 전자 코일을 도시한 사시도(A)와 종(縱)단면도(B)이다.
도 4는, 본 실시예에 따른 액츄에이터의 정면 외관을 도시한 평면도이다.
도 5는, 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은, 도 4의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 7은, 도 5의 C-C선에 따른 단면도이다.
도 8은, 다른 실시예를 나타낸 구성 분해 사시도이다.
도 9는, 특허 문헌 1의 대표도이다.
도 10은, 특허 문헌 2의 대표도이다.
도 11은, 특허 문헌 3의 대표도이다.

다음으로, 본원 발명의 실시형태의 예(「본 실시예」)에 대해 설명한다. 본 실시예는, 적어도 일부에 자로를 형성할 수 있는 자성체로 형성한 하우징(1)과, 상기 하우징(1) 내에 축회전 가능하게 지지(이하, 「축지지」)하여 가설(架設)한 샤프트(2)와, 상기 샤프트(2)에 환형으로 장착한 상태로 부착된 요동 아암(3)과, 상기 요동 아암(3)에 매립하여 유지시킨 영구자석(4)과, 상기 영구자석(4)과 상호 자기 작용을 미치는 전자 코일(5)과, 상기 전자 코일(5)의 외부 주위에 배치한 한 쌍의 보극(6)으로 이루어지는 것이다. 참고로, 본 실시예에는, 기능상에 있어서 천지(天地)의 방향 지정은 없으나, 본 명세서에서는 설명의 편의상, 도면 표시를 토대로 상하좌우의 방향을 이용하여 설명한다.

실시예 1

본 실시예의 외관 형상을 구성하는 하우징(1)은, 상기 주요 구성 요소를 내포하는 공간을 가진 유저(有底)형의 통 형상 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 개구측에 덮개 형상으로 끼움결합하여 폐색하는 플레이트(11)로 이루어진다. 상기 플레이트(11)에는, 중앙보다 상위측으로 변위한 위치에 설치한 베어링(11b)을 설치하고, 이를 통해 샤프트(2)의 일단부를 플레이트(11)로부터 노출시켜 출력부(20)를 형성하고 있다. 케이스(10) 및 플레이트(11)의 재질은, 금속 등의 자성재로 형성하는 것이 일반적이지만, 이에 한정하는 것이 아니라, 수지재나 수지재에 자성분(磁性粉)을 혼입시킨 수지 성형품으로 해도 된다.

샤프트(2)는, 상기 베어링(11b)과 케이스(10)의 내측 바닥면(10b)에 형성된 축지지부(10s)에 의해, 축회전 가능하게 하여 가설 유지되어 있다. 참고로 본 실시예에서는, 플레이트(11)측에만 출력부(20)를 설치하고 있으나, 케이스(10)의 내측 바닥면(10b)에도 베어링을 설치하고 샤프트(2)의 타단측도 노출시켜 하우징(1)의 대향된 양방향에 출력부(20)를 설치해도 된다.

요동 아암(3)은, 중심으로부터 편위(偏位)된 위치를 상기 샤프트(2)에 환형으로 장착된 상태로 부착고정시키고, 또한 요동 방향을 따른 면(「요동면」)이 샤프트(2)의 회전축과 수직인 면이 되도록 설치되어 있다. 환언하자면, 요동 아암(3)은, 축 방향으로부터의 평면시(平面視)로 대략 부채꼴 형상을 나타내며, 또한, 상기 부채꼴 형상의 주요부분에 샤프트(2)를 관통시킨 외관을 나타내고 있다. 상기 요동 아암(3)에는, 2개의 영구자석(4, 4)을 요동면측에 서로 다른 자극을 가지고 설치하고, 또한 그 평탄면의 자극면(40)을 각각 노출시킨 상태에서 요동 방향으로 나란히 설치(「이극병설」)하고 있다. 상기 영구자석(4)의 부착은, 수지 등의 비(非)자성재로 이루어진 요동 아암(3)에, 영구자석(4)의 외형에 맞추어 형성한 오목부(凹部)에 매립 또는 압입(壓入)함으로써 행하고 있다. 부착된 2개의 영구자석(4, 4)은, 각각의 자극면이 요동면과 면일(面一, 단차가 없는) 상태를 이루도록 되어 있다. 또한, 정면시(正面視)로 대략 부채꼴 형상을 이루는 요동 아암(3)의 하부측 양 날개부에는 각각 돌기부(30)를 형성하고 있다. 상기 돌기부(30)는, 케이스(10)의 내측면(10f)과 접촉하여 요동 스트로크를 규제하는 스토퍼로서 기능하는 것이다.

다음으로, 상기 요동 아암(3)에 자기력을 작용시키는 전자 코일(5)은, 자성재로 이루어진 코어(50)를 중심에 배치한 보빈체(51)를 프레임체로 하고, 이것에 전기 회로와 접속된 코일(52)을 설치하여 전자 코일(5)을 형성하고 있다. 상기 전자 코일(5)은, 평탄한 자극면(53)을 상기 영구자석(4)의 자극면(40)과 에어 갭을 가지고 대면시키는 동시에, 상기 요동하는 요동 아암(3)을 표리의 양면측으로부터 끼우도록 하여 2개를 대면 배치시키고 있다.

상기 전자 코일(5)의 대면 배치는, 도 8에 나타낸 바와 같이 각각을 별체(別體)로 형성하고 조립시에 요동 아암(3)의 양면측에 배치하는 구성으로 해도 되지만, 본 실시예에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 미리 2개의 전자 코일(5, 5)을 이격배치하여 요동 아암(3)의 요동 공간(54)을 마련한 프레임체 형상의 보빈체(51)를 이용하고 있다. 상기 보빈체(51)는 하위의 바닥부(51b)와 상위의 양 숄더부(51s, 51s)를 연결하여 일체 구조로 하고 있다. 이와 같이 일체화시킴으로써 2개의 전자 코일(5, 5)의 보형성(保形性)과 배치 사이즈의 안정성, 및 조립 용이성의 향상을 도모하고 있다.

다음으로, 상기 전자 코일(5)의 외주측 부근에는, 요동 스트로크 상에 보극(6)을 배치하고 있다. 상기 보극(6)은, 대면 배치된 2개의 전자 코일(5, 5)의 일방측이 접촉하는 케이스(10)의 내측 바닥면(10b)과, 타방측이 접촉하는 플레이트(11)의 내측면(11f)에 세워 설치(立設)된 형상으로 형성하여 이루어진 것이다. 또한, 케이스(10)측과 플레이트(11)측에 형성된 각 보극(6, 6)은, 서로의 선단면(60)이 대향하도록 설치되어 있다. 참고로, 상기 보극(6)의 형성은, 별체로 형성해도 되지만, 케이스(10)와 플레이트(11)의 프레스 가공시에 있어서 동시에 타발(打拔) 굽힘 가공을 하도록 해도 된다. 이에 따라, 부품 수의 감소와 함께 제조 공정의 간략화를 도모하고 있다. 상기 보극(6)의 형상은, 다양한 형태, 예컨대, 톱니 형상, 돌기 형상, 등으로 해도 되지만, 본 실시예에서는, 직사각형 판을 세운 상태로 하고, 또한 그 선단면(60)을 평탄하고 길다란 선(線條) 형상(또는 봉우리(峰)형상)으로 형성하고 있다.

다음으로, 상기 보극(6)과 상기 요동 아암(3)에 병설된 2개의 영구자석(4) 및 전자 코일(5)의 위치 관계는, 도 6에 기초하여 설명하자면, 요동 아암(3)이 우측으로 치우쳐서 요동 스트로크의 일방측의 단부(요동의 시작/종료점, 또는 요동의 반전 위치)에 정지한 상태에서는, 일방측(우측)의 영구자석(4)의 외측 연변부(41)와 우측의 한 쌍의 보극(6)이, 가장 접근한 위치(또는 대략 중첩된 위치)에서, 그리고 상기 외측 연변부(41)를 따르도록 형성되어 있다. 이때, 타방측(좌측)의 영구자석(4)의 내측 연변부(42)는, 영구자석(4)을 양면으로부터 끼우도록 하여 대면 배치된 2개의 전자 코일(5)의 코어면(50f)과 가장 접근하는 위치(또는 대략 중첩되는 위치)가 되도록 설정되어 있다.

또한, 요동 아암(3)이 반전하여 좌측으로 치우쳐서 정지한 상태에서는, 타방측(좌측)의 영구자석(4)의 외측 연변부(41)와 좌측의 한 쌍의 보극(6)이, 가장 접근한 위치(또는 대략 중첩된 위치)에서, 그리고 상기 외측 연변부(41)를 따르도록 형성되어 있다. 이때, 우측의 영구자석(4)의 내측 연변부(42)가, 상기 코어면(50f)과 가장 접근하는 위치(또는 대략 중첩되는 위치)가 되도록 설정되어 있다.

참고로, 여기서 한 쌍의 보극(6)이란, 요동 아암(3)의 요동면을 사이에 끼우도록 대향시켜 배치한 2개의 보극(6)을 의미한다. 따라서, 배치하는 보극(6)은, 도 7로부터 알 수 있듯이, 전자 코일(5)의 외주측을 사이에 끼우도록 좌우 1개로서 배치되어 있기 때문에, 총 4개가 2쌍으로 이루어진 것이다.

［본 실시예의 작동］

다음으로, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 작동 스트로크에 대해, 도 6에 근거하여 설명한다.

전자 코일(5)에 통전하면, 전자 코일(5)이 여자(勵磁)되어 자극면(53)으로부터 수직 방향(샤프트 축 방향)으로 자속이 발생한다. 이에 따라, 이극병설된 일방측의 영구자석(4)과의 사이에 자기흡인력, 타방측의 영구자석(4)과의 사이에 자기반발력이 각각 작용하여, 일방측(도 6에 있어서 우측)으로 요동 아암(3)이 치우쳐서(화살표 방향), 케이스(10)의 내측면(10f)에 일방측(우측 하부)의 돌기부(30)가 접촉하여 정지한다(도 6의 상태). 다음으로, 전자 코일(5)에 대한 통전 방향을 역방향으로 전환하면, 이번에는 역방향의 자속이 전자 코일(5)에 발생하여, 각각의 영구자석(4)과의 사이에 생겨 있던 자기흡인력과 자기반발력이 역전되어, 요동 아암(3)은 타방측(좌측)으로 치우치게 된다. 이러한 통전 방향의 적절한 전환에 의해, 요동 아암(3)은, 돌기부(30)의 접촉에 의해 규제된 범위 내에서 원심요동하며, 이것을 지지하는 샤프트(2)의 축회전이 되어 출력부(20)로부터 외부 기기류(도시 생략)에 구동력을 출력시키게 된다.

특히, 요동 아암(3)이 요동 스트로크의 양단부 중 어느 하나에서 정지한 상태에서는, 통전을 차단(무통전)시키더라도 일정한 유지력을 유지할 수 있다. 즉, 도 7을 기준으로 하여 설명하자면, 일방측(우측)의 영구자석(4)을 사이에 끼우도록 대향시킨 우측 2개의 보극(6)과 케이스(10)와 플레이트(11)와의 사이에서 최단 자로를 형성하여, 영구자석(4)의 잔류 자속과의 사이에 높은 자기흡착력을 발생시킬 수 있다. 이와 동시에 좌측의 영구자석(4)에 있어서도 대면된 전자 코일(5)의 코어(50)와의 사이에도 자기흡착력이 작용하고 있기 때문에, 이들이 상승(相乘)하여 무통전시의 요동 아암(3)의 정지 유지력을 보다 강력한 것으로 하고 있다.

［본 실시예의 효과］

본 실시예를 상기와 같이 구성함으로써, 이하에 열거한 특징적인 효과를 나타낸다.

가) 먼저, 제 1의 특징적 효과로서는, 요동 아암(3)에 이극설치한 2개의 영구자석(4) 중 어느 하나를 정지 위치에서 끼움지지하도록 보극(6)을 한 쌍으로 설치하고 있기 때문에, 종래예와 같이 단일의 보극(6)을 배치한 경우에 비해 자기회로를 더욱 최단으로 형성할 수 있다. 이 때문에, 영구자석(4)의 잔류 자속이 보다 효과적으로 작용하여 강력한 자기흡착력을 얻을 수 있으며, 무통전시에 있어서도 유지력을 가진 정지상태를 형성할 수 있다.

나) 다음으로, 제 2의 특징적 효과로서는, 요동 아암(3)을 2개의 전자 코일(5)로 끼우도록 하고 있기 때문에, 전자 코일(5)과 영구자석과의 사이에 생기는 자기력(흡인력 또는 반발력)을 상쇄하여 요동 아암(3)에 작용하는 샤프트 축과 평행 방향의 가압력(스러스트 방향의 힘)을 제로로 할 수 있다. 여기서 스러스트 방향의 힘이 작용하지 않는 것은, 샤프트(2)에 캔틸레버 상태로 지지된 요동 아암(3)의 환형장착부(31)에 대한 굽힘력(또는 굽힘 모멘트력)이 작용하지 않는다는 것을 의미한다. 이 때문에 요동 아암(3)의 안정적인 회전(단일의 요동면을 따른 왕복 이동)과 근저부의 파손을 방지하여 높은 내구성을 얻을 수 있다.

다) 또한, 제 3의 효과로서는, 예컨대, 특허 문헌 1 및 3에 개시되어 있는 발명과 같이 자로 형성을 위해 요동 아암(3)에 비교적 중량물인 백 요크를 필요로 하지 않으므로, 요동 아암의 관성(inertia, 회전계 관성 모멘트)을 작게 하여, 기동시의 리스펀스(응답성)의 향상, 및 정지시의 충격력의 경감화가 도모된다.

참고로, 상기 효과를 확인하기 위해, 특허 문헌 3에 개시된 발명 구성인 단일의 전자 코일을 이용한 사양 구성의 경우와, 본원 발명의 주요 구성인 2개의 전자 코일을 대향 배치한 사양의 경우를, 비교한 결과를 하기의 표)에 제시한다.

본원 발명의 구성의 유효성은 아래의 표로부터도 용이하게 파악할 수 있다.

1 : 하우징
10 : 케이스
11 : 플레이트
2 : 샤프트
3 : 요동 아암
4 : 영구자석
40 : 자극면
41 : 외측 연변부
42 : 내측 연변부
5 : 전자 코일
50 : 코어
51 : 보빈체
52 : 코일
53 : 자극면
6 : 보극
60 : 선단면

Claims (7)

1. 소정의 내부 공간을 가지는 하우징과,
   상기 하우징 내에 축회전 가능하게 지지되며 외부로의 출력부를 구비한 샤프트와,
   상기 샤프트에 고정지지되어 상기 샤프트의 축과 수직인 요동면을 가지고 소정의 회전 각도 범위에서 원심요동(圓心搖動)하는 평반(平盤) 형상의 요동 아암과,
   상기 요동 아암의 요동 방향을 따라 병설되고, 또한 서로 다른 자극면(磁極面)을 상기 요동면 상에 설치한 2개의 영구자석과,
   상기 영구자석의 양단측의 자극면과 각각 에어 갭을 가지고 대면 배치된 2개의 전자 코일과,
   상기 각 전자 코일의 외부 주위(外周圍)의 상기 요동 스트로크의 양단부 부근에 있어서, 병설된 일방측의 영구자석을, 에어 갭을 가지고 사이에 끼우도록 하여 대향 배치한 한 쌍의 자성체의 보극(補極)으로 구성된 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 보극과 영구자석의 대향 위치가,
   상기 병설된 영구자석의 요동 외측의 연변부(緣邊部)인 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 보극의 형성이,
   자성체인 하우징과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징이,
   유저(有底)형의 통 형상 케이스와 그 개구측에 덮개 형상으로 끼움결합하여 폐색(閉塞)하는 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 보극의 형성이,
   상기 케이스의 바닥판(底板) 및 상기 플레이트로부터 절곡(折曲)하여 형성되는 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보극의 대향면의 형상이,
   상기 영구자석의 연변 형상을 따른 선형단면형(線狀端面形)인 것을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 요동 아암을 끼움지지하도록 대향 배치한 한 쌍의 전자 코일이,
   요동 공간을 설치하여 대면 상태로 연결시켜 일체화된 것임을 특징으로 하는 요동형 액츄에이터.

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