KR20200104815A - 로터리 액추에이터와 그 응용 - Google Patents

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KR20200104815A
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Abstract

특수하게 설계된 로터리 액추에이터는 밀봉용기 및 밀봉용기 내에 위치한 피스톤 회전자를 포함한다. 피스톤 회전자는 밀봉용기를 압력이 다른 제1 공간 및 제2 공간으로 나눈다. 피스톤 회전자의 제1 단부는 제1 공간을 향하며 복수의 제1 보어를 구비하고, 피스톤 회전자의 제2 단부는 제2 공간을 향하며 복수의 제2 보어를 구비한다. 제1 보어와 제2 보어의 깊이는 피스톤 회전자의 두께보다 작다. 제1 보어와 제2 보어는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분의 표면적은 제2부분의 표면적보다 크다.

Description

로터리 액추에이터와 그 응용{ROTARY ACTUATOR AND APPLICATION THEREOF}
본 발명은 로터리 액추에이터와 그 응용에 관한 것이다.
터빈(turbin), 송풍기(blower)와 같은 종래의 동력장치는 고압에서 저압으로 흐르는 특성을 이용하여, 기하학적 형상의 블레이드를 구비한 임펠러를 작동시켜 동력을 생성한다.
터빈은 유체매체에 포함된 에너지와 기계적 에너지를 서로 변환시키는 기계이다. 터빈의 작동 물질(working substance)은 가스일 수도 있고, 액체일 수도 있다. 작동 물질이 물이면 수력 터빈이라 하고, 작동 물질이 증기이면 증기 터빈이라 하며, 작동 물질이 연료 가스이면 연소 터빈 엔진(즉 가스 터빈)이라 한다.
동력장치는 반드시 효율이 높고 누설을 방지해야 한다. 예를 들면, 중국 특허 CN1008368744A는 터빈의 누설 손실을 저감할 수 있는 시일 핀, 시일 구조 및 터보 기계를 공개하였다.
본 발명의 목적은 새로운 로터리 액추에이터와 그 응용을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 로터리 액추에이터는 밀봉용기 및 피스톤 회전자를 포함하며, 상기 피스톤 회전자는 상기 밀봉용기 내에 설치되어 상기 밀봉용기를 제1 공간 및 제2 공간으로 나누고, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 압력 차이가 있다. 상기 피스톤 회전자는 제1 단부 및 제2단부를 구비하며, 상기 제1 단부는 상기 제1 공간을 향하고, 상기 제2 단부는 상기 제2 공간을 향하며, 상기 제1단부는 복수의 제1 보어를 포함하고, 상기 제2 단부는 복수의 제2 보어를 포함하며, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어의 깊이는 상기 피스톤 회전자의 두께보다 작고, 상기 각 제1 보어 및 상기 각 제2 보어는 제1 부분 및 제 2부분을 구비하며, 상기 제1 부분의 표면적은 상기 제2 부분의 표면적보다 크다.
일실시예에서, 상기 제1 공간 내에 제1 유체가 충진되고, 상기 제2 공간에 제2 유체가 충진되며, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체는 포화액체(saturated liquid), 포화증기(saturated vapor), 포화가스(saturated gas), 과열증기(superheated vapor) 또는 과열가스(superheated gas)를 포함한다.
일실시예에서, 상기 제1 공간의 압력은 상기 제2 공간의 압력보다 작고, 상기 제1 유체는 포화액체를 포함하고, 상기 포화액체는 유압유(hydraulic oil), 또는 윤활유(lubricating oil)를 포함하며, 상기 제2 유체는 냉매(refrigerant)를 포함하고, 상기 냉매는 클로로 플루오로 카본(CFCs)를 포함한다.
일실시예에서, 상기 밀봉용기는 단열(adiabatic) 작동되거나 비단열 작동된다.
일실시예에서, 로터리 액추에이터는 상기 제1 공간 및/또는 제2 공간의 온도와 압력을 제어하여, 상기 피스톤 회전자의 회전속도를 제어하는 제어시스템을 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어의 수량은 홀수이다.
바람직한 실시예에서, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어는 교대로 설치된다.
일실시예에서, 상기 제2 보어의 제1 부분의 표면적은 상기 제1 보어의 제2 부분의 표면적보다 크며, 상기 제2 보어의 제2 부분의 표면적은 상기 제1 보어의 제1 부분의 표면적보다 작다.
바람직한 실시예에서, 상기 피스톤 회전자의 중심에 샤프트를 구비하며, 상기 피스톤 회전자의 회전은 상기 샤프트의 회전을 이끌어낸다.
일 실시예에서, 상기 샤프트의 일단은 상기 밀봉용기에서 돌출되어 샤프트 회전 장치(shaft drive device) 또는 변속 장치에 연결된다.
일실시예에서, 상기 로터리 액추에이터는 자기 링 어셈블리 및 코일 어셈블리를 더 포함하며, 상기 샤프트의 일단은 상기 밀봉용기에서 돌출되어 상기 자기 링 어셈블리에 연결되며, 상기 자기 링 어셈블리는 상기 코일 어셈블리 사이에 설치된다.
일실시예에서, 상기 로터리 액추에이터는 자기 링 어셈블리 및 코일을 더 포함하고, 상기 샤프트의 일단은 상기 밀봉용기에서 돌출되어 상기 코일에 연결되며, 상기 코일은 상기 자기 링 어셈블리 사이에 설치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로터리 액추에이터는 밀봉용기 및 N개의 피스톤 회전자를 포함하고, 상기 N개의 피스톤 회전자는 상기 밀봉용기 내에 설치되어 상기 밀봉용기를 N+1개 공간으로 나누고, 여기서 N은 양의 정수이며, 상기 각 피스톤 회전자의 양측에 각각 하나의 공간이 있고, 양측의 두 공간은 압력 차이가 있다. 상기 각 피스톤 회전자는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 상기 제1 단부는 상기 피스톤 회전자 좌측의 공간을 향하고, 상기 제2 단부는 상기 피스톤 회전자 우측의 공간을 향하며, 상기 제1 단부는 복수의 제1 보어를 포함하고, 상기 제2 단부는 복수의 제2 보어를 포함하며, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어의 깊이는 상기 피스톤 회전자의 두께보다 작고, 상기 각 제1 보어 및 상기 각 제2 보어는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하고, 상기 제1 부분의 표면적은 상기 제2 부분의 표면적보다 크다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 피스톤 회전자의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤 회전자의 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 액추에이터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 단면도이다.
이하 본 출원의 각 실시예를 상세히 설명하며, 도면과 결합하여 예시한다. 이러한 상세한 설명 이외에, 본 발명은 또한 기타 실시예에서 광범위하게 실행될 수도 있으며, 상기 실시예의 임의의 간단한 교체, 수정, 등가 변화는 모두 본원의 범위 내에 포함되고, 후술하는 특허청구범위를 기준으로 한다. 본 발명을 완전하게 이해할 수 있도록, 명세서의 설명에서 많은 특정 세부 내용을 제공하였으나, 본 발명은 이러한 특정 세부 내용의 일부 또는 전부가 생략되는 전제하에서도 여전히 실시 가능하다. 이밖에, 본 발명을 불필요하게 제한하는 것을 방지하기 위해, 주지하는 순서 단계 또는 소자는 세부 내용에 설명하지 않았다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로터리 액추에이터(1)의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터(1)의 피스톤 회전자(12)의 개략도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 로터리 액추에이터(1)의 주요 소자는 밀봉용기(10) 및 피스톤 회전자(12)를 포함한다. 피스톤 회전자(12)는 밀봉용기(10) 내에 설치되고, 샤프트(120)를 구비하며, 샤프트(120)의 양단은 밀봉용기(10) 양단의 내측벽에 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 바람직하게는, 피스톤 회전자(12)는 원주형이고, 두께(T)를 가지며, 그 좌측단면에는 복수의 축 방향에 평행되는 제1 보어(121)가 있으며, 그 수량은 홀수 또는 짝수이며, 그 깊이(D)는 피스톤 회전자(12)의 두께(T)보다 작고, 제1 보어(121)는 피스톤 회전자(12)를 관통하지 않는다. 마찬가지로, 피스톤 회전자(12)의 우측단면에는 복수의 축 방향에 평행되는 제2 보어(122)가 있으며, 그 수량은 홀수 또는 짝수이고, 제1 보어의 수량과 같으며, 그 깊이(D)는 피스톤 회전자(12)의 두께(T)보다 작고, 제2 보어(122)는 피스톤 회전자(12)를 관통하지 않는다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 바람직하게는, 제1 보어(121)와 제2 보어(122)는 교대로, 샤프트(120)에 대칭되게 설치된다. 각 제1 보어(121) 및 제2 보어(122)의 단면은 비원형의 형상이며, 예를 들어 비규칙적인 형상이다. 제1보어(121)는 적어도 제1 부분(1211) 및 제2 부분(1212)을 구비하고, 제1 부분(1211)의 표면적은 제2 부분(1212)의 표면적보다 크며, 제2 보어(122)는 적어도 제1 부분(1221) 및 제2 부분(1222)을 구비하고, 제1 부분(1221)의 표면적은 제2 부분(1222)의 표면적보다 크다. 예를 들면, 본 실시예에서, 각 제1 보어(121)와 제2 보어(122)의 단면은 직선부 및 호선부를 가진다. 제1 보어(121)와 제2 보어(122)는 호선부의 표면적이 직선부의 표면적보다 크다는 것이 명백하다. 참고로, 제1 보어(121)와 제2 보어(122)는 도 2의 형상에 한정되지 않는다.
도 1및 도 2에 도시한 바와 같이, 밀봉용기(10)는 피스톤 회전자(12)에 의해 2개의 공간인 제1 공간(101) 및 제2 공간(102)으로 나뉜다. 제어에 의해, 예를 들어 외부 환경과 같은 온도에서 등온 충진하거나 또는 외부 환경과 같은 압력에서 등압 충진하여, 포화유체(포화가스 또는 포화액체)를 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)으로 주입시켜, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)이 온도 변화에 따라 서로 다른 압력을 가질 수 있도록 한다. 예를 들면, 제1 공간(101)의 압력(P1)은 제2 공간(102)의 압력(P2)보다 작다. 다른 일실시예에서, 제1 공간(101)의 압력(P1)은 제2 공간(102)의 압력(P2)보다 크다. 일부 실시예에서, 제1 공간(102) 내에 제1 유체가 충진되고, 제2 공간(102)내에 제2 유체가 충진되며, 제1 유체와 제2 유체는 포화액체(saturated liquid), 포화증기(saturated vapor), 포화가스(saturated gas), 과열증기(superheated vapor), 또는 과열가스(superheated gas)를 포함한다. 일실시예에서, 제1 유체는 제2 유체와 다르다. 일실시예에서, 제1 유체는 제2 유체와 같다. 일부 실시예에서, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102) 내에 충진된 유체의 온도 및/또는 압력은 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 저압단에 충진된 유체는 포화가스 또는 포화액체를 포함하고, 포화액체는 유압유(hydraulic oil) 또는 윤활유(lubricating oil)를 포함하며, 고압단에 충진된 유체는 냉매를 포함하고, 냉매는 클로로 플루오로 카본(CFCs)을 포함하며, 즉 불소(F), 염소(Cl), 탄소(C)의 화합물을 함유하고, 예를 들어 R32, R134a, R404A, R410A, R507, F12, F22 등을 함유하나 이에 한정되지 않으며, 기타 기지 또는 미지의 포화가스와 포화액체를 포함한다. 포화온도를 제어하여, 포화압력을 제어하거나 또는 과열증기의 온도를 제어하여 과열증기의 압력을 제어한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 공간(101) 내에서, 각 제1 보어(121)에 인가된 작용력은 ∫압력P1ㆍdA1과 같으며, 여기서 A1은 제1 보어(121)의 표면적이다. 따라서, 제1 보어(121)의 제1 부분(1211)에 인가되는 작용력의 합 모멘트는 제2부분(1212)에 인가되는 작용력의 합모 멘트보다 크므로, 합성 모멘트가 발생한다. 마찬가지로, 제2 공간(102) 내에서, 각 제2 보어(122)에 인가되는 작용력은 ∫압력P2ㆍdA2와 같으며, 여기서 A2는 제2 보어(122)의 표면적이다. 따라서, 제2 보어(122)의 제1 부분(1221)에 인가되는 작용력은 제2 부분(1222)에 인가되는 작용력보다 크므로, 모멘트가 발생한다. 제1 보어(121)와 제2 보어(122)의 합 모멘트와 피스톤 회전자(12)는 0~90° 이내의 협각을 이룰 수 있으며, 피스톤 회전자(12)의 중심에 대해 회전 모멘트를 형성하고, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)의 서로 다른 압력이 중첩되면서, 합 모멘트가 발생하여 피스톤 회전자(12)를 회전시키고, 스러스트 베어링(106)으로 인해, 피스톤 회전자(12)에 축 방향 변위가 발생하지 않도록 설정되어, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)의 부피가 변하지 않을 경우, 피스톤 회전자(12)가 회전함과 동시에 여전히 제1 공간(101)과 제2 공간(102)의 압력 차이를 유지한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 밀봉용기(10)는 하우징(103), 제1 엔드캡(104) 및 제2 엔드캡(105)으로 구성된다. 피스톤 회전자(12)의 샤프트(120)의 양단은 제1 엔드캡(104) 및 제2 엔드캡(105)의 내측벽에 각각 연결된다. 또한 샤프트(120)의 양단과 제1 엔드캡(104) 및 제2 앤드캡(105) 사이에 스러스트 베어링(106, thrust bearing)이 각각 설치되어 있다. 스러스트 베어링(106)은 피스톤 회전자(12)에 축 방향 변위가 발생하지 않도록 한다. 그밖에, 바람직하게는, 피스톤 회전자(12)의 외주와 제1 공간(101)의 경계에는 샤프트씰(107)이 구비되고, 피스톤 회전자(12)의 외주에는 샤프트씰(107)에 밀착되는 O링(108, O-ring)이 구비된다. 일부 실시예에서, 밀봉용기(10)는 단열(adiabatic)되어, 외부와 열 교환하지 않으며, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)의 온도를 제어하여 압력(P1 및 P2)를 제어한다. 일부 실시예에서, 밀봉용기(10) 및 피스톤 회전자(12)는 고온, 고압을 견딜 수 있는 재질, 예를 들면 금속, 세라믹 또는 복합 재료 등으로 제조되며, 밀봉용기(10)는 실린더일 수 있다. 다른 실시예에서, 샤프트씰(107)은 피스톤 회전자(12)의 외주와 제2 공간(102)의 경계에 설치된다. 다른 실시예에서, 샤프트씰(107)의 수량은 2개이며, 피스톤 회전자(12)의 외주와 제1 공간(101) 및 제2 공간(102)의 경계에 각각 설치된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 액추에이터(10)의 피스톤 회전자(12)의 단면 개략도이다. 상술한 바와 같이, 제1 보어(121)와 제2 보어(122)는 불규칙적인 형상일 수 있으며, 제1 보어(121)는 적어도 제1 부분(1211)과 제2 부분(1212)을 구비하고, 제1 부분(1211)의 표면적은 제2 부분(1212)의 표면적보다 크며, 제2 보어(122)는 적어도 제1 부분(1221)과 제2 부분(1222)을 구비하고, 제1 부분(1221)의 표면적은 제2 부분(1222)의 표면적보다 크다. 일실시예에서, 제1 보어(121)의 형상과 제2 보어(122)의 형상은 동일하다. 일실시예에서, 제1 보어(121)의 형상과 제2 보어(122)의 형상은 유사하거나 상이하다. 일실시예에서, 제2 보어(122)의 제1 부분(1221)의 표면적은 제1 보어(121)의 제2 부분(1212)의 표면적보다 크며, 및/또는 제2 보어(122)의 제2 부분(1222)의 표면적은 제1 보어(121)의 제1 부분(1211)의 표면적보다 작다. 압력 차이 및 제1 보어(121) 및 제2 보어(122)에 의해 발생된 합 모멘트는 피스톤 회전자(12)가 원주 방향(폭 방향)을 따라 회전하게 한다. 일실시예에서, 제1 보어(121)와 제2 보어(122)의 간격을 최대한 작게 하고, 이를 통해 재료를 절약할 수 있고, 회전 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터(10)이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 일실시예에서, 로터리 액추에이터(10)는 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력을 제어할 수 있는 제어 시스템(14)을 더 구비한다. 제어 시스템(14)은 제어유닛(140)에 연결된 온도측정장치(141) 및 압력측정장치(142)를 포함함으로써, 제1 공간(101) 및 제2 공간(102)의 온도와 압력을 측정할 수 있다. 일실시예에서, 제어 시스템(14)은 제어유닛(140)에 연결된 온도제어장치(143)를 더 포함할 수 있으며, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 온도를 제어하여, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력을 변화시켜, 피스톤 회전자(12)의 회전속도를 제어한다. 일실시예에서, 온도제어장치(143)는 히터(1431) 및 쿨러(1432)를 포함한다.
일실시예에서, 온도제어장치(143)는 밀봉용기(10)를 감싸 설치된 하우징(103) 내의 복수의 파이프(미도시)를 포함하며, 파이프 내에는 인입 또는 인출되는 냉각액(coolant)이 있고, 상기 냉각액은 액체 또는 가스일 수 있으며, 제1 공간(101) 및 제2 공간(102)의 온도를 조절하여, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력을 변화시킨다. 일실시예에서, 제어 시스템(14)은 안전 밸브(144)를 더 구비하여, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)의 압력이 미리 설정된 설정 값을 초과하지 않도록 확보한다. 일실시예에서, 제어 시스템(14)은 피스톤 회전자(12)의 회전속도를 판독하는 속도판독장치(미도시) 및 피스톤 회전자(12)의 회전을 정지시키는 제동장치(미도시)를 더 구비한다.
일부 실시예에서, 밀봉용기(10)는 단열되지 않는다. 밀봉용기(10) 내의 온도가 환경의 영향을 받아, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력을 변화시킬 수 있다. 일실시예에서, 외부 환경의 온도가 높아지면, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력 차이가 높아져, 피스톤 회전자(12)의 회전속도와 회전모멘트를 향상시키고, 외부 환경의 온도가 낮아지면, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)의 압력 차이가 낮아져, 피스톤 회전자(12)의 회전속도와 회전모멘트를 감소시킨다.
일 실시예에서, 제1 공간(101) 및/또는 제2 공간(102)에 충진된 유체가 오일(oil)이면, 저압단이고, 저압단에서는 온도 제어만 진행할 뿐 압력 제어는 진행하지 않으며, 고압단은 온도제어와 압력 제어를 진행한다.
본 발명의 실시예에 따른 로터리 액추에이터는 복수의 용도를 가진다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치(2)의 단면 개략도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 동력장치(2)는 로터리 액추에이터(1)의 전체 소자(도 4의 제어시스템(14)을 포함할 수 있음)를 가질 수 있다. 여기서, 피스톤 회전자(120)는 샤프트(120)를 움직여 회전시키고, 샤프트(120)의 일단은 밀봉용기(10)에서 돌출되어, 회전기구 또는 변속장치(미도시)에 연결되거나, 자성으로 연결되어, 밀봉용기(10) 외부에 설치된 패키지 동력 설비(미도시)를 구동시킨다. 도 8에 도시한 바와 같이, 일실시예에서, 샤프트(120)의 일단은 밀봉용기(10)에서 돌출되어 프로펠러(153, propeller)에 연결되거나 또는 변속장치(예를 들면 벨트/또는 기어)를 통해 프로펠러(153)에 연결되며, 이러한 동력장치는 선박, 잠수함, 수중 운송 수단의 추진기, 워터 제트 또는 드론 등에 응용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발전장치(3)의 단면 개략도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 발전장치(3)는 로터리 액추에이터(1)의 전체 소자(도 4의 제어시스템(14)를 포함할 수 있음) 를 가질 수 있다. 여기서, 샤프트(120)의 일단은 밀봉용기(10)에서 돌출되어, 자기 링 어셈블리(20)에 연결된다. 그밖에, 코일(21)은 자기 링 어셈블리(20)의 외주에 이격 설치되고, 축전장치(22)가 코일 어셈블리(21)에 연결된다. 코일(21)과 자기 링 어셈블리(20)은 발전 모듈 프레임(23) 내에 설치될 수 있다. 피스톤 회전자(12)는 샤프트(12)를 움직여 회전시키고, 샤프트(120)는 자기 링 어셈블리(20)을 움직여 회전시키며, 코일(21)은 정지 상태를 유지하여, 유도 전류를 발생시킨다.
본 발명의 다른 실시예의 발전장치에서, 샤프트(120)의 일단은 밀봉 용기(10)에서 돌출되어, 코일에 연결되며, 상기 코일은 자기 링 어셈블리 사이에 설치된다. 피스톤 회전자(12)는 샤프트(120)를 움직여 회전시키며, 샤프트(120)는 코일을 움직여 회전시킨다. 자기 링 어셈블리에서 코일의 빠른 회전으로, 코일 내에 유도 전류가 발생한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 피스톤 회전자(12)의 축(120)의 일단은 밀봉용기(10)에서 돌출되고, 기계식 축결합 커플링(coupling)을 이용하여 샤프트 발전기 장치(shaft drive generator)를 구동시킨다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예의 발전장치에서, 내부 자기 샤프트 슬리브(151)는 밀봉용기(10) 내에 위치하며, 밀봉용기(10) 내 말단의 자기 구동 베어링을 이용하여 밀봉용기 외부의 다른 상대적인 내부 자기 샤프트 슬리브(152)를 구동시켜, 샤프트 발전장치를 구동시킨다.
본 발명의 상기 각 실시예에서, 밀봉용기(10) 내의 피스톤 회전자(12)의 수량은 2개 이상일 수 있다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터를 나타낸다. 본 실시예에서, 로터리 액추에이터는 2개의 피스톤 회전자(12)를 포함하여, 밀봉용기(10)를 3개의 공간인 제1 공간(101), 제2 공간(102) 및 제3 공간(103)으로 나누고, 제1 공간(101)과 제2 공간(102)은 제1 압력 차이(예를 들면, ΔP1=P2-P1)가 있고, 제2 공간(102)과 제3 공간(103)은 제2 압력 차이(예를 들면, ΔP2=P3-P2)가 있으며, 이 두 압력 차이는 2개의 피스톤 회전자(12)의 회전을 일으켜, 축(120)을 회전시킨다. 압력 차이를 제어하여, 복수의 피스톤 회전자(12)는 회전모멘트를 확대시켜, 축(102)의 회전속도를 증가시킬 수 있으며, 또는 반대방향의 모멘트를 발생시켜, 고속 회전하는 축(120)에 대해 제동을 걸 수도 있다.
본 명세서에 공개된 각각의 실시예 또는 모든 실시예에 대해, 당업자는 각종 수정, 변경, 결합, 교환, 생략, 치환, 등가 변화가 가능하며, 상호 배타적이지 않는 한, 모두 본 발명의 개념에 속하며, 본 발명의 범위에 속한다.
특별히 언급한 경우를 제외하고는, '할 수 있다(can)', '가능하다(could)', '아마도(might)' 또는 '일지도 모른다(may)'와 같은 조건 문구 또는 단어는 일반적으로 본 출원의 실시예에 특징, 소자 또는 단계가 있으나, 어쩌면 불필요한 것으로 해석될 수도 있음을 표현하고자 시도한 것이다. 기타 실시예에서, 이러한 특징, 소자, 단계는 불필요할 수 있다.
상술한 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상 및 특징을 설명하기 위한 실시예일뿐, 그 목적은 당업자가 본 발명의 내용을 이해하고 실시할 수 있도록 하기 위한 것이며, 본 발명의 특허범위는 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 공개된 정신을 벗어나지 않고 완성한 기타 다양한 등가 변형 또는 수정은 모두 본 발명에서 공개한 범위 내에 포함되며, 모두 특허청구범위 내에 포함되어야 한다.
1: 로터리 액추에이터
2: 동력장치
3: 발전장치
10: 밀봉용기
12: 피스톤 회전자
14 :제어 시스템
20: 자기 링 어셈블리
21: 코일
22: 축전장치
23: 발전 모듈 프레임
101: 제1 공간
102: 제2 공간
103: 하우징
104: 제1 엔드캡
105: 제2 엔드캡
106: 스러스트 베어링
107: 샤프트씰
120: 샤프트
121: 제1 보어
122: 제2 보어
140: 제어유닛
141: 온도측정장치
142: 압력측정장치
143: 온도제어장치
144: 안전 밸브
151: 내부 자기 샤프트 슬리브
152: 외부 자기 샤프트 슬리브
153: 프로펠러
1211: 제1 부분
1212: 제2 부분
1221: 제1 부분
1222: 제2 부분
1431: 히터
1432: 쿨러
D: 깊이
T: 두께
P1: 압력
P2: 압력

Claims (5)

  1. 밀봉용기; 및
    상기 밀봉용기 내에 설치되어, 상기 밀봉용기를 압력 차이가 있는 제1 공간 및 제2 공간으로 나누는 피스톤 회전자
    를 포함하고,
    상기 피스톤 회전자는 제1 단부 및 제2부를 구비하며, 상기 제1 단부는 상기 제1 공간을 향하고, 상기 제2 단부는 상기 제2 공간을 향하며, 상기 제1 단부는 복수의 제1 보어를 포함하고, 상기 제2 단부는 복수의 제2 보어를 포함하며, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어의 깊이는 상기 피스톤 회전자의 두께보다 작고, 상기 각 제1 보어 및 상기 각 제2 보어는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하며, 상기 제1 부분의 표면적은 상기 제2 부분의 표면적보다 큰,
    로터리 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공간 내에 제1 유체가 충진되고, 상기 제2 공간에 제2 유체가 충진되며, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체는 포화액체(saturated liquid), 포화증기(saturated vapor), 포화가스(saturated gas), 과열증기(superheated vapor) 또는 과열가스(superheated gas)를 포함하며, 상기 로터리 액추에이터는 상기 제1 공간 및/또는 제2 공간의 온도와 압력을 제어하여, 상기 피스톤 회전자의 회전속도를 제어하는 제어시스템을 더 포함하는, 로터리 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공간의 압력은 상기 제2 공간의 압력보다 작고, 상기 제1 유체는 포화액체를 포함하며, 상기 포화액체는 유압유(hydraulic oil) 또는 윤활유(lubricating oil)을 포함하며, 상기 제2 유체는 냉매(refrigerant)를 포함하며, 상기 냉매는 클로로 플루오로 카본(CFCs)를 포함하는, 로터리 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어는 교대로 설치되며, 상기 피스톤 회전자의 중심에 샤프트를 구비하며, 상기 피스톤 회전자의 회전은 상기 샤프트의 회전을 이끌어내는, 로터리 액추에이터.
  5. 밀봉용기; 및 N개의 피스톤 회전자;를 포함하고,
    상기 N개의 피스톤 회전자는 상기 밀봉용기 내에 설치되어, 상기 밀봉용기를 N+1개 공간으로 나누고, 여기서 N은 양의 정수이며, 상기 각 피스톤 회전자의 양측에 각각 하나의 공간이 있고, 양측의 두 공간은 압력 차이가 있으며,
    상기 각 피스톤 회전자는 제1 단부 및 제2단부를 구비하며, 상기 제1 단부는 상기 피스톤 회전자 좌측의 공간을 향하고, 상기 제2 단부는 상기 피스톤 회전자 우측의 공간을 향하며, 상기 제1 단부는 복수의 제1 보어를 포함하고, 상기 제2 단부는 복수의 제2 보어를 포함하며, 상기 복수의 제1 보어 및 상기 복수의 제2 보어의 깊이는 상기 피스톤 회전자의 두께보다 작고, 상기 각 제1 보어 및 상기 각 제2 보어는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하고, 상기 제1 부분의 표면적은 상기 제2 부분의 표면적보다 큰, 로터리 액추에이터.
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