KR930005344B1 - 액튜에이터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액튜에이터

제1도는 이 발명에 의한 액튜에이터의 일실시예를 나타낸 단면도.

제2도는제1도의 I-I선 단면도.

제3도는 이 액튜에이터의 코일의 내부접속도.

제4도는 이 실시예의 소프트모드 정지상태를 나태는 동작설명도.

제5도는 이 버퍼모드 정지상태를 나타낸 동작설명도.

제6도는 이 미디엄 모드 정지상태를 나타낸 동작설명도.

제7도는 제5도의 상세전개도.

제8도는 제7도의 상태에 있어서의 영구자석의 자속밀도분포 곡선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 3 : 영구자석

3a : N극 3b : S극

3c : 자극반전부 6 : 출력부

7 : 스테이터 7a-7f : 돌극부

7g-7l : 개구부 8-13 : 코일

14 : 통전전환수단

본원 발명은 예를들면 감쇠력 가변형 서스펜션시스템에 있어서의 쇼크 업소버(shock absorber)내의 오일통로 면적의 전환을 위해 제공하는 액튜에이터에 관한 것이다.

차량용 감쇠력 가변 쇼크 업소버의 전환로드의 회전위치를 조정하기 위한 액튜에이터로서는, 종래 예를들면 일본국 실공소 62(1987)-24850호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 액튜에이터의 출력축에 고정된 봉형상의 영구자석과, 이 영구자석의 양단의 외측에서 상호 원주방향으로 이간해서 배치되고, 또한 상기 출력축의 중심에 대해서 대칭의 위치에 상호대향해서 설치된 복수쌍의 전자석을 가지는 스테이터를 구비하고, 이 복수쌍의 전자석의 한쌍을 선택해서 여자함으로써 영구자석을 흡인하여 출력축을 회동시키도록 한 것이 알려져 있다.

종래의 액튜에이터는 상기와 같이 복수쌍의 전자석중 영구 자석 정지선의 한쌍의 전자석을 영구자석이 흡인하는 방향으로 여자시켜서 영구자석을 흡인정지시키도록 되어 있으므로, 정지위치 부근에서의 토크감소와 쇼크 업소버의 마찰부하 때문에 정지위치에 정확히 정지하지 않는다는 문제가 있었다. 또, 정지위치에 있어서 통전을 오프했을때의 유지토크가 적고, 그 때문에 이 무통전시에 위치어긋남이 발생하기 쉽다고 하는 문제도 있었다.

본원 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 영구자석의 정지위치 정밀도를 향상시킬 수 있고, 예를들면 쇼크 업소버내의 오일통로 면적을 정밀도 높게 전환할 수 있는 액튜에이터를 얻는 것을 목적으로 한다.

본원 발명에 의한 액튜에이터은 하우징내에 회전가능하게 장착된 영구 자석으로부터 경방향으로 이간해서 하우징내에 고정된 스테이터에 둘레방향으로 돌극부(突極部) 및 개구부가 교호로 형성되어, 이 돌극부에 코일을 감고, 이 스테이터의 돌극부 및 개구부의 수를 영구자석의 극쌍수의 3배로 하는 동시에, 영구자석의 자극반전부를 스테이터 개구부의 둘레방향 길이에 대략 대응한 길이만큼 무착자로 하고, 또한 영구자석 회전후의 정지선에서 영구자석의 자극반전부에 대향하는 스테이터 개구부 양측의 코일에 각각 영구자석을 흡인하는 자계를 발생하도록 통전전환수단을 접속한 것이다.

본원 발명에 있어서는 영구자석 회전후의 정지선에서 영구자석의 자극반전부와 스테이터 개구부의 중심이 어긋나서 정지하면 스테이터의 자극과 영구자석의 자극이 동극이 되는 부분이 발생하고, 이 동극이 되는 부분끼리 반발해서 이극부(異極部)끼리 흡인해 만남으로써 영구자석의 정지위치를 수정하는 회전토크가 발생해서 소정의 정지위치로 귀환된다.

또, 통전오프시에 있어서도 스테이터의 개구부와 영구자석의 자극반전부의 무착자부가 대응하는 가장 자기저항이 작은 위치를 향해서 유지토크가 발생한다.

이하, 제1도-제6도에 의해 본원 발명의 일실시예를 설명한다. 제1도 및 제2도는 감쇠력 가변쇼크 업소버의 전환로드를 회전조정하기 위한 액튜에이터의 구조를 나타내고 있다. 이 액튜에이터의 하우징(1)에는 중심부에 중공(中空)의 고정축(2)이 고정되고, 이 고정축(2)의 외주에는 2극쌍(4극)에 착자된 영구자석(3)을 지지하는 요크(4)가 베어링(5)에 고정되어서 회전가능하게 지지되어 있다.

상기 영구자석(3)의 각 N극(3a)와 각 S극(3b)의 사이에는 착자되어 있지 않은 자극반전부(3c)가 형성되어 있다. 그래서, 이들 영구자석(3), 요크(4) 및 베어링(5)의 조합에 의해 액튜에이터의 로터가 구성되어 있다. 또, 상기 고정축(2)의 내주측을 소정의 간극을 갖고 관통하는 출력축(6)이 설치되어 있다. 이 출력축(6)은 그 단부에 핀(6a)가 고정되고, 이 핀(6a)가 상기 요크(4)의 단면에 형성된 경방향의 홈(4a)과 계합함으로써, 상기 요크(4)와 연결되어 있다. 한편, 하우징(1)에는 상기 영구자석(3)의 외주에서 경방향으로 이간해서 스테이터(7)가 고정되어 있다. 이 스테이터(7)에는 둘레방향으로 상호 이간한 6개의 돌극부(7a), (7b), (7c), (7d), (7e), (7f)와 그 이간부인 개구부(7g), (7h), (7i), (7j), (7k), (7l)가 형성되고, 각각의 돌극부(7a)-(7f)에 제1내지 제6의 코일(8), (9), (10), (11), (12), (13)을 감음으로써, 6개의 전자석이 구성되어 있다. 영구자석의 자극반전부(3c)의 길이는 스테이터(7)의 상기 개구부(7g)-(7l)의 둘레방향 길이에 대략 일치하는 길이로 되어 있다. 또, 영구자석(3)의 착자파형은 제8도와 같이 자극반전부(3c)로 자속밀도가 제로이고, 그밖의 부분이 평탄한 자속밀도의 것으로 되어 있다.

또, 상기 코일(8)-(13)은 제3도와 같이 상호 대향하는 제1도의 돌극부(7a)와 제4의 돌극부(7d)에 감겨진 제1 및 제4의 코일(8), (11)끼리가 직렬로 접속되고, 마찬가지로 제2의 돌극부(7b)와 제5의 돌극부(7e)의 제2 및 제5의 코일(9), (12)끼리 및 제3의 돌극부(7c)와 제6의 돌극부(7f)의 제3 및 제6의 코일(10), (13)끼리가 각각 직렬로 접속되어 있다. 그리고 제1, 제2 및 제3의 각 코일(8), (9), (10)은 통전전환수단(1), 퓨즈(16), 이그니션스위치(17)를 통해서 전원 배터리(18)에 접속되어 있다.

통전전환수단(14)는 제1-제3의 3개의 고정접점(15a), (15b), (15c)를 가지는 선택스위치(15)을구비하고 있다. 이 선택스위치(15)는 쇼크 업소버의 감쇠력을 하드(H), 미디엄(M) 및 소프트(S)의 각 모드로 전환을 위한 선택을 행함으로써, 제1의 고정접점(15a)은 3개의 가동접점(15d), (15e), (15f)에, 제2의 고정접점(15b)은 다른 3개의 가동접점(15g), (15h), (15i)에, 제3의 고정접점(15c)은 또다른 3개의 가동접점(15j), (15k), (15l)에 전환가능하고, 이들 3개의 고정접점(15a)-(15c)가 연동해서 전환하도록 구성되어 있다. 여기서, 선택스위치(15)는 3개의 고정접점(15a), (15b), (15c)가 제4도와 같이 제1의 가동접점(15d), (15g), (15j)에 전환되어 있을 때 소프트모드(S)로 되고, 고정접점(15a), (15b), (15c)이 제5도와 같이 제2의 가동접점에 전환되어 있을 때 하드모드(H)로 되고, 고정접점(15a), (15b), (15c)가 제6도와 같이 제3의 가동접점(15f), (15i), (15l)에 전환되어 있을 때 미디엄모드(M)로 된다. 또한, 제4도-제6도중 (19)는 쇼크 업소버의 콘트롤로드 각도를 나타낸다.

통전전환수단(14)의 상기 제1의 고정접점(15a)은 상기 제1의 코일(8)에, 제2의 고정접점(15b)은 제2의 코일(9)에, 제3의 고정접점(15c)은 제3의 코일(10)에 각각 접속되어 있다. 그리고, 제1의 고정접점(15a)에 대한 제2의 가동접점(15e), 제2의 고정접점(15b)에 대한 제3의 가동접점(15i) 및 제3의 고정접점(15c)에 대한 제1의 가동접점(15j)은 퓨즈(16), 이그니션스위치(17)을 통해서 배터리(18)의 플러스단자에 접속되어 있다. 또, 제1의 고정접점(15a)에 대한 제1의 가동접점(15d), 제2의 고정접점(15b)에 대한 제2의 가동접점(15h) 및 제3의 고정접점(15c)에 대한 제3의 가동접점(15l)은 배터리(18)의 마이너스 단자에 접속되어 있다. 또, 제1의 고정접점(15a)에 대한 제3의 가동접점(15f), 제2의 고정접점(15b)에 대한 제1의 가동접점(15g) 및 제3의 고정접점(15c)에 대한 제2의 가동접점(15k)은 오픈으로 되어 있다.

여기서, 예를들면 제4도에 나타낸 소프트모드(S)로부터 제5도에 나타낸 하드모드(H)로 전환되고, 통전전환수단(14)에 의해 각 고정접점(15a), (15b), (15c)가 각각 제2의 가동접점(15e), (15h), (15k)에 접속된다. 그리고, 전류는 이그니션스위치(17), 퓨즈(16), 가동접점(15e), 제1의 고정접점(15a), 제1의 코일(8), 제4의 코일(11), 제5의 코일(12), 제2의 코일(9), 제2의 고정단자(15b), 가동접점(15h)을 순서로 흐르고, 스테이터(7)의 제1의 돌극부(7a) 및 제4의 돌극부(7d)는 N극으로 되고, 제2 및 제5의 돌극부는 S극으로 된다. 이때, 영구자석(3)의 자석이 제4도의 위치에 있으면, 제1 및 제4의 돌극부(7a), (7d)의 N극과 영구자석(3)의 N극(3a)가 반발하고, 또 제2 및 제5의 돌극부(7b), (7e)의 S극과 영구자석(3)의 N극(3a)가 흡인하고, S극(3b)가 반발함으로써, 영구자석(3)에 우회전의 회전토크가 발생하고, 그것에 의해 영구자석(3) 및 이것과 일체로 출력축(6)이 우회전한다.

그리고, 제5도와 같이 영구자석(3)의 S극(3b)과 제1 및 제4의 돌극부(7a), (7d)의 N극이 대향하고, 영구자석(3)의 N극(3a)와 제2 및 제5의 돌극부(7b), (7e)의 S극이 대향하는 위치로 흡인에 의해 영구자석(3)이 정지한다. 이때 영구자석(3)이 관성에 의해 좌회전하면, 영구자석(3)의 S극(3b)와 제2 및 제5의 돌극부(7b), (7e)의 S극이 접근 또는 대향하는 부분이 발생해서 반발하고, 반대로 영구자석(3)의 N극(3a)과 제2 및 제5의 돌극부(7b), (7e)의 S극과의 대향하는 부분이 감소하고, 영구자석(3)의 S극(3b)과 제1 및 제4의 돌극부(7a), (7d)의 N극과의 대향하는 부분이 감소해서 흡인하므로 영구자석(3)에 좌회전의 회전토크가 발생하고, 그것에 의해 영구자석(3)은 좌회전한다. 이와 같이해서 영구자석(3)의 자극반전부(3c)의 중심이 스테이터(7)의 제1 및 제2의 돌극부(7a), (7b)를 이간하는 개구부(7g)와 제4 및 제5의 돌극부(7d), (7e)를 이간하는 개구부(7j)의 중심과 일치하도록 수정력이 작용한다.

또, 상기 전환종료후, 액튜에이터의 발열을 방지하기 위한 코일(8), (11), (12), (9)로의 통전을 오프로 한 경우, 영구자석(3)의 N극(3a)에서 나온 자속은 스테이터(7)의 제2 또는 제5의 돌극부(7b), (7e)를 통하고, 스테이터(7)의 외주부를 경유해서 제1 및 제4의 돌극부(7a), (7d)로부터 S극(3b)로 귀환한다. 이때, 자극 반전부(3c)의 중심과 개구부(7g), (7j)의 중심이 어긋나면 영구자석(3)과 스테이터(7) 사이에서 자속통전이 감소하므로 자기 저항이 증가하고, 그것에 의해 자극반전부(3c)의 중심과 개구부(7g), (7j)의 중심이 일치하는 가장 자기저항이 작은 위치로 향해서 회전토크가 발생해서 수정·유지된다.

또 미디엄모드(M)로부터 하드모드(H)로의 전환, 하드모드(H)로부터 소프트모드(S)로의 전환, 하드모드(H)로부터 미디엄 모드(M)로의 전환도 각각의 자계전환수단이 작용함으로써 같은 동작으로 행한다.

즉, 상기 실시예에서는 감쇠력 가변쇼크 업소버의 전환을 위한 60° 회전각도 전환형 액튜에이터에 관해서 설명했지만, 이 발명은 쇼크 업소버용에 한정되는 것은 아니고, 영구자석의 극쌍수가 1(극수는 2)이고, 전자석의 수가 3의 120° 전환형으로 하거나, 또 영구자석의 극쌍수가 4(극수는 8)로 전자석의 수가 12의 30° 전환형으로 하는등, 전자석의 수가 영구자석의 극쌍수의 3배(극수의 1.5배)로 되는 형으로 여러가지의 전환각도의 것으로 할 수 있고, 여러가지의 용도로 이용할 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 내측 영구자석 회전식의 액튜에이터에 관해서 설명했지만, 대상으로 하는 액튜에이터는 외측영구자석 회전식에 있어서도 또 영구자석과 스테이터가 축방향으로 대응하는 방식의 것으로도 좋고, 상기 실시예와 같은 효과를 올린다.

더욱이, 상기 실시예에서는 통전전환수단으로서 기계적인 스위치를 사용한 것을 설명했지만, 트랜지스터 등을 사용한 전자회로로 전환하도록 해도 같은 효과를 올린다.

이상과 같이 본원 발명에 의하면 스테이터의 돌극부에 코일을 감고, 스테이터의 돌극부 및 개구부의 수를 영구자석의 극쌍수의 3배로 하는 동시에, 영구자석의 자극반전부를 스테이터 개구부의 둘레방향 길이에 대략 대응한 길이만큼 무착자로 하고, 또한 영구자석 회전후의 정지선에서 영구자석의 자극반전부에 대향하는 스테이터 개구부의 양측의 코일에 각각 영구자석을 흡인하는 자계를 발생하도록 통전을 전환하도록 한 것으로서, 정지위치 정밀도가 높고, 또 통전오프시의 유지토크가 큰 회전각도 조정용의 액튜에이터를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 하우징과, 이 하우징내에 회전가능하게 장착된 영구자석과, 이 영구자석에 연결된 출력축과, 둘레방향으로 돌극부 및 개구부가 교호로 형성되어 상기 영구자석으로부터 경방향으로 이간해서 상기 하우징내에 고정된 스테이터와, 이 스테이터에 감겨진 코일과, 이 코일의 통전을 전환하는 통전전화수단을 구비한 액튜에이터에 있어서, 상기 스테이터의 돌극부 및 개구부의 수를 상기 영구자석의 극쌍수의 3배로 하는 동시에, 상기 영구자석의 자극반전부를 상기 스테이터의 개구부의 둘레방향 길이에 대략 대응한 길이만큼 무착자로 하고, 또한 영구자석 회전후의 정지선에서 상기 영구자석의 자극반전부에 대향하는 스테이터 개구부 양측의 코일에 각각 상기 영구자석을 흡인하는 자계를 발생하도록 상기 통전전환수단을 접속한 것을 특징으로 하는 액튜에이터.

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