KR20210080121A - 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터 - Google Patents

조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터로서, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일; 상기 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트; 상기 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 상기 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버; 상기 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 상기 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링; 및 상기 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 상기 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 따르면, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징과, 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일과, 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트와, 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버와, 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링과, 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하여 구성함으로써, 간단한 설계 구조로 기존의 액추에이터보다 성능이 저하되지 않으면서도 조립과 분해 및 가공이 용이하며, 그에 따른 실제 제작의 어려움 및 불량률이 최소화될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 따르면, 심플한 설계 구조로 조립 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존 초소형 액추에이터에서 구조가 매우 복잡하고, 가공이 힘든 단점을 최소화함에 따른 제작비용 및 제작시간의 절감이 가능하며, 그에 따른 조립 및 분해의 향상을 통한 제작의 편의성 및 효율성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.

Description

조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터{A ROTARY TYPE TINY ACTUATOR BASED ON MR FLUIDS OF EASY ASSEMBLY DISASSEMBLY AND PROCESSING}
본 발명은 초소형 회전 타입 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 액추에이터(actuator)는 시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는 기계장치를 말하는 것으로서, 전기나 유압, 압축 공기 등을 이용하는 원동 구동장치를 두루 일컫는다. 일반적으로 전류, 작동 유압, 기력압 형태로 된 에너지원에 의해 작동하며, 이 에너지를 어떠한 종류의 움직임으로 변환하게 된다.
최근에는 사용자의 신체에 구비되어 역감을 제공하는 목적으로서의 액추에이터가 많이 개발되고 있다. 현재 개발되고 있는 역감 제공 목적의 액추에이터는, 신체에 진동 모터나, 유압이나 공압 펌프 등을 이용하는 것이 대부분이다(특허출원 제10-2001-0057470호, 제10-2007-0132361호 참조). 즉, 다수의 공지된 진동 모터를 의복 등에 설치하거나, 공압식 공기주머니에 공기를 주입하여 피부에 압박을 가하는 방법이 이에 해당한다.
그러나 이와 같은 종래의 역감 제공 목적의 액추에이터들은 부피 및 중량이 커서 사용성 및 공간상 제약이 많고, 그 활용이 특수 분야 및 한정된 분야에서만 적용이 가능하다는 문제가 있었다. 특히, 손가락 등에 장착되어 역감적 햅틱 피드백ㅇ르 제공하기 위해서는 소형화 및 경량화 된 액추에이터의 사용이 요구되는바, 저전력 소형으로 슬립하게 여러 환경에 적용 가능한 단일 모듈의 개발이 요구되고 있다.
한편, 자기유변유체(Magnetic rheological fluid)는 평소에는 액체이나 자기장에 노출되면 점성이 변화하여 고체화되는 액체 자석으로서, 이와 같은 특성을 이용하여 다양한 동력 또는 제어 장치에 사용되고 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1341089호(자기유변유체를 이용한 회전식 액추에이터)가 선행기술 문헌으로 개시되고 있다. 이러한 선행기술 문헌은 도 1에 도시된 바와 같이, 솔레노이드와, 샤프트를 중심으로 자유 회전 운동하는 회전부와, 원통형으로 회전부와 맞물려 결합되도록 구성된 하우징, 및 하우징 내에 주입되어 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체(MR Fluids)를 포함하여 구성된다. 이러한 선행기술 문헌에 따른 종래의 회전식 액추에이터는 자기유변유체를 기반으로 하는 회전식 액추에이터의 구조를 갖되, 이론적으로만 고려된 디자인 설계 구조로 실제 제작할 시 제작의 어려움 및 불량률이 너무 높아 제작이 어려운 문제가 있었다. 즉, 회전식 소형 액추에이터로서, 구조가 매우 복잡하여 가공에 어려움이 있으며, 그에 따른 제작 단가가 상승되고, 조립 및 분해가 복잡하다는 문제가 있어 실제 제품의 상용화 단계로 진행되기에는 한계가 따르는 문제가 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징과, 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일과, 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트와, 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버와, 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링과, 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하여 구성함으로써, 간단한 설계 구조로 기존의 액추에이터보다 성능이 저하되지 않으면서도 조립과 분해 및 가공이 용이하며, 그에 따른 실제 제작의 어려움 및 불량률이 최소화될 수 있도록 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 심플한 설계 구조로 조립 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존 초소형 액추에이터에서 구조가 매우 복잡하고, 가공이 힘든 단점을 최소화함에 따른 제작비용 및 제작시간의 절감이 가능하며, 그에 따른 조립 및 분해의 향상을 통한 제작의 편의성 및 효율성이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터는,
조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터로서,
상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징;
상기 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일;
상기 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트;
상기 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 상기 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버;
상기 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 상기 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링; 및
상기 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 상기 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하우징은,
상기 솔레노이드 코일에서 발생하는 자기장의 손실을 방지하기 위해 자기차폐가 되는 구조로 설계될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 하우징은,
상기 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부가 구획 구분되는 구조를 갖되, 상기 샤프트 장착부는 상기 샤프트와 겹쳐지는 내부 형태가 요크(yoke) 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 샤프트는,
상기 하우징의 샤프트 장착부의 요크 구조에 대응하여 겹쳐지는 구조를 갖되, 경사가 있는 요크 구조로 인해 솔레노이드 코일 안쪽의 자속선들이 자기유변유체를 잘 관통되는 구조로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 샤프트는,
상기 하우징의 샤프트 장착부의 요크 구조에 대응하여 삽입 체결되는 샤프트 바디와, 상기 샤프트 바디의 상부에 일체로 형성되는 원판 형상의 디스크와, 상기 디스크의 상부로 회전축이 형성되는 구조로 구성될 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 샤프트는,
상기 하우징과 하우징 커버 사이에서 저항토크가 발생되도록 기능할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 하우징 커버는,
상기 하우징의 상단에 체결되는 자기차폐가 되는 구조로 설계되고, 자기유변유체의 누수를 방지하기 위한 베어링과 결합될 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 베어링은,
레이디얼 타입의 소형 베어링으로 자기유변유체의 누수 방지를 위해 뚜껑을 덮는(Capped) 타입으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 따르면, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징과, 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일과, 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트와, 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버와, 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링과, 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하여 구성함으로써, 간단한 설계 구조로 기존의 액추에이터보다 성능이 저하되지 않으면서도 조립과 분해 및 가공이 용이하며, 그에 따른 실제 제작의 어려움 및 불량률이 최소화될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터에 따르면, 심플한 설계 구조로 조립 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존 초소형 액추에이터에서 구조가 매우 복잡하고, 가공이 힘든 단점을 최소화함에 따른 제작비용 및 제작시간의 절감이 가능하며, 그에 따른 조립 및 분해의 향상을 통한 제작의 편의성 및 효율성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 회전식 액추에이터의 개략적인 단면 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 분해사시도 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 단면도 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 조립 사시도 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 자기유변유체의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 동작 모드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 마그네틱 플럭스 시뮬레이션을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 분해사시도 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 단면도 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 조립 사시도 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 자기유변유체의 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 동작 모드를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 마그네틱 플럭스 시뮬레이션을 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 7에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터(100)는, 하우징(110), 솔레노이드 코일(120), 샤프트(130), 하우징 커버(140), 베어링(150), 및 자기유변유체(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(110)은, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부(111)와 샤프트 장착부(112)를 구비하는 구성이다. 이러한 하우징(110)은 후술하게 될 솔레노이드 코일(120)에서 발생하는 자기장의 손실을 방지하기 위해 자기차폐가 되는 구조로 설계될 수 있다.
또한, 하우징(110)은 도 2 및 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 솔레노이드 코일 장착부(111)와 샤프트 장착부(112)가 구획 구분되는 구조를 갖되, 샤프트 장착부(112)는 샤프트(130)와 겹쳐지는 내부 형태가 요크(yoke) 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 여기서, 하우징(110)은 내부에 샤프트(130)와 겹쳐지는 요크 구조가 탑재되어 심플하면서도 자속선이 내부에 차있는 자기유변유체(160)를 관통하도록 하는 구조를 갖는다. 즉, 하우징(130)은 내부에 솔레노이드 코일 장착부(111)가 형성되고, 솔레노이드 코일 장착부(111)의 내측으로 샤프트 장착부(112)가 형성되며, 샤프트 장착부(112)의 내부는 요크 구조의 형태로 상부가 넓고 하부가 좁아지는 경사 구조로 중심 부위에 샤프트(130)와 결합되는 돌출부가 형성되는 구조로 구성된다.
솔레노이드 코일(120)은, 하우징(110)의 솔레노이드 코일 장착부(111)에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 구성이다. 이러한 솔레노이드 코일(120)은 중공의 환형의 구조로 하우징(110)의 솔레노이드 코일 장착부(111)에 삽입 장착될 수 있다. 즉, 솔레노이드 코일(120)은 솔레노이드 코일 장착부(111)에 삽입 배치시키는 단순 구조로 조립, 분해 및 가공이 용이한 장점이 있다.
샤프트(130)는, 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축(131)을 중심으로 자유 회전 운동하는 구성이다. 이러한 샤프트(130)는 도 2 및 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)의 요크 구조에 대응하여 삽입 체결되는 샤프트 바디(132)와, 샤프트 바디(132)의 상부에 일체로 형성되는 원판 형상의 디스크(133)와, 디스크(133)의 상부로 회전축(131)이 형성되는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 샤프트(130)는 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)의 요크 구조에 대응하여 겹쳐지는 구조를 갖되, 경사가 있는 요크 구조로 인해 솔레노이드 코일(120) 안쪽의 자속선들이 자기유변유체(160)를 잘 관통되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 샤프트(130)는 상부의 디스크(133) 구조를 통해 하우징(110)과 하우징 커버(140) 사이에서 저항토크가 발생되도록 기능할 수 있다.
하우징 커버(140)는, 샤프트(130)의 상측에 구비되어 회전축(131)이 관통되고, 하우징(110)의 상단과 결합되는 커버의 구성이다. 이러한 하우징 커버(140)는 하우징(110)의 상단에 체결되는 자기차폐가 되는 구조로 설계되고, 자기유변유체(160)의 누수를 방지하기 위한 베어링(150)과 결합될 수 있다.
또한, 하우징 커버(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 샤프트(130)의 회전축(131)이 관통되는 통공을 갖는 플레이트 형태로서, 상부 면에는 베어링(150)이 안착 결합되는 베어링 결합 홈부(미도시)가 형성되는 구조로 구성된다.
베어링(150)은, 하우징 커버(140)를 관통한 샤프트(130)의 회전축(131)을 고정시키고, 하우징 커버(140)의 상부를 통해 안착되어 결합되는 구성이다. 이러한 베어링(150)은 레이디얼 타입의 소형 베어링으로 자기유변유체(160)의 누수 방지를 위해 뚜껑을 덮는(Capped) 타입으로 구성될 수 있다. 여기서, 베어링(150)은 하우징 커버(140)의 상부 면에 형성되는 베어링 결합 홈부에 안착 결합될 수 있다.
자기유변유체(160)는, 하우징(110)과 샤프트(130)와 하우징 커버(140) 사이의 조립 틈에 주입되며, 솔레노이드 코일(120)에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 구성이다. 이러한 자기유변유체(160)는 초소형 회전 타입 액추에이터(100)의 내부 조립 틈에 주입되어 채워질 수 있다. 여기서, 자기유변유체(160)는 도 5에 도시된 바와 같이, 실리콘 오일과 미세한 자기 입자들로 구성되어 있으며, 기본 상태에서는 오일에 자기 입자들이 자유롭게 떠다니며 점성의 액체로 존재하게 된다. 이때, 자기유변유체(160)에 자기장이 인가되면 자속선을 따라 자기 입자들이 나열하여 자기 체인을 형성하게 되고, 이에 따라 점성이 변하며 고체로 상태가 변하게 된다.
또한, 자기유변유체(160)의 동작 모드로는 도 6에 도시된 바와 같이, 전단모드, 흐름모드, 압축모드 3가지가 존재하며, 저항력을 생성하기 위해서는 이 중에서 1개 이상의 동작모드가 발생되어야 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터의 마그네틱 플럭스 시뮬레이션을 나타내고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초소형 회전 타입 액추에이터(100)는 자기차폐가 되는 구조로 시뮬레이션 결과, 자속선들이 외부로 누수 되지 않고 액추에이터 내부를 따라 잘 흐르는 것이 확인되고 있다. 또한, 솔레노이드 코일(120)에 의해 생성된 자속선이 하우징(110)과 샤프트(130) 사이의 경사면 및 하우징(110)과 샤프트(130), 하우징 커버(140)를 통과하여 잘 흐르는 것이 확인되고 있다. 이와 같이, 솔레노이드 코일(120)에 전류가 인가되면 자기장이 생성되고, 생성된 자기장을 따라 자기유변유체(160)의 자기 입자들이 나열되면서 마그네틱 체인(magnetic chain)을 형성하게 된다. 이때, 샤프트(130)를 회전시키게 되면 마그네틱 체인의 항복응력에 의해 회전에 대한 저항토크가 발생하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터는, 상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부와 샤프트 장착부를 구비하는 하우징과, 하우징의 솔레노이드 코일 장착부에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일과, 하우징의 샤프트 장착부에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트와, 샤프트의 상측에 구비되어 회전축이 관통되고, 하우징의 상단과 결합되는 하우징 커버와, 하우징 커버를 관통한 샤프트의 회전축을 고정시키고, 하우징 커버의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링과, 하우징과 샤프트와 하우징 커버 사이의 조립 틈에 주입되며, 솔레노이드 코일에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체를 포함하여 구성함으로써, 간단한 설계 구조로 기존의 액추에이터보다 성능이 저하되지 않으면서도 조립과 분해 및 가공이 용이하며, 그에 따른 실제 제작의 어려움 및 불량률이 최소화될 수 있도록 할 수 있으며, 특히, 심플한 설계 구조로 조립 체결이 가능하도록 구성함으로써, 기존 초소형 액추에이터에서 구조가 매우 복잡하고, 가공이 힘든 단점을 최소화함에 따른 제작비용 및 제작시간의 절감이 가능하며, 그에 따른 조립 및 분해의 향상을 통한 제작의 편의성 및 효율성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 초소형 회전 타입 액추에이터
110: 하우징
111: 솔레노이드 코일 장착부
112: 샤프트 장착부
120: 솔레노이드 코일
130: 샤프트
131: 회전축
132: 샤프트 바디
133: 디스크
140: 하우징 커버
150: 베어링
160: 자기유변유체

Claims (8)

  1. 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터(100)로서,
    상부 개방의 원통형상으로, 솔레노이드 코일 장착부(111)와 샤프트 장착부(112)를 구비하는 하우징(110);
    상기 하우징(110)의 솔레노이드 코일 장착부(111)에 삽입 배치되며, 전류를 인가함에 따라 자기장을 발생시켜 자속선을 형성하는 환형의 솔레노이드 코일(120);
    상기 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)에 삽입 배치되며, 상부에 배치되는 회전축(131)을 중심으로 자유 회전 운동하는 샤프트(130);
    상기 샤프트(130)의 상측에 구비되어 회전축(131)이 관통되고, 상기 하우징(110)의 상단과 결합되는 하우징 커버(140);
    상기 하우징 커버(140)를 관통한 샤프트(130)의 회전축(131)을 고정시키고, 상기 하우징 커버(140)의 상부를 통해 안착되어 결합되는 베어링(150); 및
    상기 하우징(110)과 샤프트(130)와 하우징 커버(140) 사이의 조립 틈에 주입되며, 상기 솔레노이드 코일(120)에서 자기장 형성 시 자속선을 따라 자기 체인을 형성하는 자기유변유체(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(110)은,
    상기 솔레노이드 코일(120)에서 발생하는 자기장의 손실을 방지하기 위해 자기차폐가 되는 구조로 설계되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징(110)은,
    상기 솔레노이드 코일 장착부(111)와 샤프트 장착부(112)가 구획 구분되는 구조를 갖되, 상기 샤프트 장착부(112)는 상기 샤프트(130)와 겹쳐지는 내부 형태가 요크(yoke) 구조를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(130)는,
    상기 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)의 요크 구조에 대응하여 겹쳐지는 구조를 갖되, 경사가 있는 요크 구조로 인해 솔레노이드 코일(120) 안쪽의 자속선들이 자기유변유체(160)를 잘 관통되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 샤프트(130)는,
    상기 하우징(110)의 샤프트 장착부(112)의 요크 구조에 대응하여 삽입 체결되는 샤프트 바디(132)와, 상기 샤프트 바디(132)의 상부에 일체로 형성되는 원판 형상의 디스크(133)와, 상기 디스크(133)의 상부로 회전축(131)이 형성되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 샤프트(130)는,
    상기 하우징(110)과 하우징 커버(140) 사이에서 저항토크가 발생되도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  7. 제5항에 있어서, 상기 하우징 커버(140)는,
    상기 하우징(110)의 상단에 체결되는 자기차폐가 되는 구조로 설계되고, 자기유변유체(160)의 누수를 방지하기 위한 베어링(150)과 결합되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 베어링(150)은,
    레이디얼 타입의 소형 베어링으로 자기유변유체(160)의 누수 방지를 위해 뚜껑을 덮는(Capped) 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립 분해 및 가공이 용이한 자기유변유체 기반의 초소형 회전 타입 액추에이터.
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