KR20140050083A - 액추에이터와 액추에이터의 요크에 설치된 센서를 포함하는 소형 위치결정 조립체 - Google Patents

Abstract

위치결정 조립체(14)는 위치 센서와 자기 액추에이터를 포함하며, 상기 액추에이터는 하나 이상의 전력 공급 코일(7a, 7b)들을 지지하는 하나 이상의 강자성 고정자(10)와 상기 고정자 조립체에 대하여 이동 가능한 요크(3)를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 주축이 상기 요크(3)를 통과하여 지나갈 때에 상기 축(6)에 대하여 회전 또는 주기적 형상을 가지며, 상기 센서는 상기 요크(3)에 고정된 하나 이상의 영구 자석(2)을 갖고 상기 자석(2)에 대하여 고정되고 상기 자석에 의하여 방출된 자기장의 크기 또는 방향을 측정할 수 있는 하나 이상의 감자기성 프로브(1)를 구비한다. 상기 요크(3)는 상기 액추에이터의 주축(6)을 포함하는 내부 리세스(18)를 구비하고, 상기 자석(2)은 상기 리세스(18)의 내부에 위치하며, 상기 요크(3)에 고정된다.

Description

액추에이터와 액추에이터의 요크에 설치된 센서를 포함하는 소형 위치결정 조립체 {Compact positioning assembly comprising an actuator and a sensor built into the yoke of the actuator}

본 발명은 선형 또는 회전 위치결정을 수행하고, 전기 액추에이터 및 위치 센서를 포함하는 전기기계적 조립체에 관한 것이며, 상기 위치 센서는 전체적으로 액추에이터의 부피에 내장되어 있고, 상기 액추에이터에 의해 생산된 자기장에 최소한 부분적으로 무감각적이다.

전기적 위치결정 조립체들의 분야에서, 액추에이터의 이동 부재의 위치를 감지하기 위하여 자기 위치센서를 사용하는 것은 종래 기술로서 잘 알려져 있다. 많은 경우에, 프랑스 출원 제288737호에서 센서가 액추에이터에 의해 생성된 자기장에 무감각적이 되는 구조로 액추에이터의 요크에 부착된 영구 자석을 구비한 센서를 사용하는 것을 제시하고 있듯이, 위치 감지는 액추에이터에 부착된 장치를 사용하여 수행된다. 이러한 유형의 장치는 (정적인 고정자 부분에 대한 이동 부분의 위치에 대한 지식에 대한) 신뢰할만한 아날로그 감지를 가능하게 하나, 액추에이터의 치수에 부가되는 상대적인 전체적인 치수에 주된 단점이 있다. 액추에이터 그 자체에 의해 생성된 자기장에 무감각성을 보장하면서, 비록 그 소형 설계를 주로 앞에 두고 있으나, 액추에이터-센서 조립체는, 그 전체적인 치수는 하위 조립체의 치수의 합이 되는, 2개의 별개의 하위 조립체들로 형성된다는 사실은 남아있다. 그러나 대부분의 액추에이터에서, 프랑스 출원 제288737호에 개시된 자기 차폐로서 자연스럽게 작동하는 기계적인 구조를 취할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 이러한 대안의 크기는 지나치게 클 뿐 아니라, 액추에이터의 상부에 위치한 센서는, 상기 센서에 액추에이터로부터 발생하는 자기장들의 영향을 최소화하기 위하여, 차폐를 필요로 하는 추가적인 강자성 부품들을 필요로 한다.

유사하게, 프랑스 등록특허 제2791487호가 알려져 있고, 여기서 추가적인 에어 갭(gap)을 형성함으로써 자기 회로 내부에 감자기성 프로브를 통합하는 것에 대해 제공하고 있다. 센서의 통합은 따라서 전체적인 치수에 대하여 최적화되나, 액추에이터에 의해 생성된 힘 또는 토크의 비용에 대해서는 그렇지 않다. 사실, 이동 자석들을 구비한 액추에이터들의 경우에, 정적이거나 이동적인 강자성 부품들에 에어 갭을 도입하는 하는 것은 이동에 걸쳐서 일정하지 않은 자기저항 성분(즉, 전류가 없는)의 형성에 의해 생성된 노력의 형태로 수정을 수반한다. 일부 제품에서 이 일정하지 않은 힘은 문제가 될 수 있다. 또한, 이러한 추가적인 에어 갭의 도입은, 자기 회로에서 큰 전압 손실을 유도하고 따라서 수정되기 때문에 상기 비례하는 유형의 영향을 줄인다. 결과적으로, 코일에 의해 생성된 자속은 또한 측정 에어 갭을 통하여 지나가기 때문에, 프로브 신호는 전류에 높게 의존하게 되고, 따라서 적절한 교정을 하기 위하여 전류를 아는 것을 필요로 한다.

일부 제품에서, 액추에이터에 의해 요구된 성능들로 가능한 모든 공간들이 그 전체적인 치수에 대해 사용되는 결과, 상기 액추에이터의 단부 또는 주변에 센서를 설치할 수 있는 공간이 없어지게 된다.

그러면, 다양한 대안들이 설치 위치 감지를 위하여 존재하며, 보다 구체적으로 상기 위치에 대하여 이동하는 경우 코일 인덕턴스를 측정하는 방안이 있다. 그러나 이 기술들은 한편으로는 전기적 제어를 조절하는 것이 특히 민감하고 어렵고, 다른 한편으로는 이것은 소위 "비례하는" 이동 자석을 구비한 액추에이터로 여겨질 수 없고, 그 인덕턴스는 위치에 따라서 수정되지 않거나 약간 수정된다. 그러면, 액추에이터 부피의 외부에 추가적인 센서가 사용되어야만 한다.

미국공개특허 제2005-0098153호가 알려져 있으며, 여기서 회전형 위치결정 액추에이터 내에, 요크 내부에 자기 센서를 설치하는 것을 제시한다. 따라서, 만일 전체적인 치수가 부착된 외부 센서를 제공하는 대안에 비하여 감소하는 경우, 비-대칭 액추에이터는 액추에이터에 의해 발생된 자기장에 매우 민감하게 된다.

일본공개특허 제2001-214858호는 선형 모터와 구동 물체의 위치를 감지하는 감지 수단을 포함하는 액추에이터를 설명한다. 상기 액추에이터는 액추에이터의 대칭축의 외부에 위치한 감지 부재를 포함하므로, 오로지 감지 부재에 대한 거대한 차폐 장치를 사용하는 경우 액추에이터의 자기장 무감각성이 이루어질 수 있다.

미국공개특허 제2007-0176497호는 제어 시스템과, 이동 플런저와 결합된 코일들을 구비한 회전-선형 액추에이터를 포함하는 회전형 구동 시스템을 개시한다. 상기 코일들은 회전형 및/또는 선형 이동을 포함할 수 있는 피스톤의 대응하는 이동을 야기하도록 결합된 자석들과 상호 작용하도록 에너지가 가해질 수 있다. 네트워크 인터페이스는 상기 회전-선형 구동 시스템의 제어 시스템이 설치(built in) 네트워크로부터 제어 정보를 수용하는 것을 도울 수 있다. 제어 시스템은 제어 정보에 기초하여 코일들에 에너지를 가하기 위해 증폭기를 제어할 수 있다.

유럽공개특허 제0076726호는 작동 유체를 포함하는 본체 하우징에 수용된 왕복 부재를 포함하는 스털링 사이클 초저온 냉동 유닛을 개시한다. 기계적 구동 수단들은 상기 작동 유체의 선택적인 확장과 수축을 위하여 상기 하우징 내에서 상기 본체의 왕복을 위하여 상기 본체에 결합 된다. 상기 하우징 상에 비접촉 베어링 수단이 상기 하우징에서 상기 본체의 중간에서 구동될 수 있다.

FR288737 FR2791487 B1 US2005-0098153 A1 JP2000-021356 A US2007-0176497 A1 EP0076726 A2

본 발명은 액추에이터의 내부에 설치된 위치 센서를 포함하는 소형의 배치를 제공하고 상기 액추에이터에 의해 발생된 자기장에 무감각성을 갖게 함으로써 주된 단점들을 극복할 수 있도록 제공된다.

특히, 본 발명은 액추에이터의 부분의 위치 감지를 향상시키기 위한 것이며, 대칭 또는 주기적 형상을 갖고, 액추에이터가 회전형 또는 선형이든지, 소위 주축인, 위치결정 조립체의 중앙의 축에 대하여 이동가능하다.

본 발명은 보다 구체적으로 위치 센서와 자기 액추에이터를 포함하는 위치결정 조립체에 관한 것으로, 상기 액추에이터 조립체는 하나 이상의 전력 공급 코일을 구비한 하나 이상의 강자성 고정자로 구성된 고정자와, 상기 고정자 조립체에 대하여 이동 가능한 요크를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 요크를 통과하여 지나가는 소위 주축이라고 일컬어지는 축에 대하여 회전 또는 주기적 형상을 갖고 있으며, 상기 센서는, 상기 요크에 고정된 하나 이상의 영구 자석과, 상기 자석에 의해 발생된 자기장의 방향 또는 크기를 측정할 수 있고 상기 자석에 대하여 고정된 하나 이상의 감자기성 프로브를 구비한다. 상기 요크는 상기 액추에이터의 주축을 포함하는 내부 리세스를 구비하고, 상기 자석은 상기 리세스의 내부에 위치하며 상기 요크에 고정되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 감자기성 프로브는 상기 리세스의 내부에 상기 주축에 인접하여 위치하며, 적어도 감지 축은 상기 주축에 대하여 수직으로 배향되어 있다.

바람직한 실시예에서, 전자기 액추에이터는, 상기 요크에 위치한, 하나 이상의 이동 자석들을 구비한 액추에이터이다.

제2 실시예에서, 상기 전자기 액추에이터는 자석이 없는 가변 자기저항 액추에이터이다.

또 다른 제2 실시예에서, 상기 전자기 액추에이터는 영구 자석들을 구비한 가변 자기저항 혼합형 액추에이터이다.

특정 실시예에서, 상기 센서 자석은 이동 방향에 따라서 다양한 강도 또는 방향 자화를 갖는다.

또 다른 특정 실시예에서, 상기 센서 자석은 n 개의 별개의 자화 방향들을 갖고 다극성을 갖는다.

또 다른 특정 실시예에서, 상기 센서 자석은 단극성을 갖고, 즉 단일한 자화 방향을 갖고, 이동 방향에 따른 일정한 형상 또는 이동 방향에 따라서 다양한 형상을 갖는다.

선택적인 실시예에서, 상기 센서 자석은, 프랑스 출원 제2882432호에서 설명하고 있듯이, 넓은 보자력(coercive field strength)을 갖는 잔류 강재(remanent steel)로 만들어진다.

특정 실시예에서, 상기 감자기성 부재는 상기 센서의 자석에 의해 발생된 자기장의 크기를 감지하는 홀(Hall) 프로브이다.

또 다른 특정 실시예에서, 상기 감자기성 부재는 상기 센서의 자석에 의해 발생된 자기장의 방향을 감지하는 홀 프로브이다.

또 다른 실시예에서, 상기 감자기성 부재는 자기-저항 센서이다.

바람직하게는, 상기 센서 자석은 상기 요크의 위로 돌출부를 형성함이 없이 상기 요크의 리세스의 완전히 내부에 위치한다.

선택적인 실시예에서, 상기 감자기성 프로브는 상기 요크의 기계적 가이드로서 작용하는 지지부에 의해 지지되고, 자기 차폐로서 작동할 수 있다.

바람직하게는, 제1 실시예에서, 상기 주축 상에 하나 이상의 감자기성 부재를 배치함으로써, 상기 액추에이터에 의해 발생된 자기장에 대한 상기 센서의 무감각성이 보장된다. 사실, 상기 액추에이터의 축 대칭 또는 주기성은 상기 액추에이터에 의해 생성된 어떠한 자기장이 이론적으로 그 대칭 축 상에 접선 방향을 갖는 것을 보장한다. 따라서, 하나 이상의 감자기성 부재를 그 축 상에 배치함으로써 그리고 상기 주축에 수직하게 그 감지 축을 배치함으로써, 상기 센서 무감각성이 보장된다.

더욱 바람직하게는, 제2 실시예에서는, 상기 액추에이터에 의해 방출된 자기장에 대한 센서의 상기 감자기성 부재를 완전히 둘러싸는 요크의 구조에 의해서 무감각성이 보장되며, 그에 따라 추가적인 부품 없이 자기 차폐성을 향상시킬 수 있다. (크기가 아닌) 자기장의 방향이 감지되는 경우에, 2 이상의 수직하는 감지 축을 필요로 하기 때문에, 이것은 특히 필수적이다. 만일 부품이 외부 자기장에 무감각적으로 만들어질 수 있는 경우, 제2 부품은 차폐성을 필요로 한다. 이 기능은 요크에 의해서 자연적으로 충족되나, 그 형상 최적화가 필요한 형상 및 성능에 따라서 필요하게 될 수 있다.

본 발명에 의해 정의된 센서는 선형 액추에이터와 회전형 액추에이터 모두를 위한 것일 수 있고, 그 소형의 특성들과 상기 액추에이터에 의해 발생된 자기장에 대한 무감각성은 같은 방식으로 실행될 수 있다.

본 발명은 액추에이터의 전체적인 치수를 수정함이 없이 액추에이터의 내부에 센서의 소형으로 통합하는 기본적인 원리를 설명하고 있다. 액추에이터와 자기 센서의 다양한 기술들이 완전히 설명된 것은 아니나, 잘 알려진 명확하고 상세한 종래 기술을 처리함에 있어 본 기술 분야의 당업자에 의하여 본 발명에 따른 통합하여 선택되고 실행될 수 있다.

도 1은 이동 자석 액추에이터의 제1 실시예에 따른, 선형 위치결정 조립체의 단면도이고,
도 2는 도 1의 위치 센서의 상세 단면도이며,
도 3은 도 1 및 2에 도시된 위치결정 유닛의 3/4을 나타내는 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 이동 자석 액추에이터를 포함하는 제2 실시예에 따른, 선형 위치결정 유닛을 나타내는 도면이며,
도 5a 및 도 5b는 회전형 위치결정 조립체를 나타내는 도면이고,
도 6a 및 도 6b는 이동 자석들을 갖는 가변 자기저항 혼합형 액추에이터를 포함하는 제3 실시예에 따른 선형 위치결정 조립체를 나타내는 도면이며,
도 7a 및 도 7b는 이동 자석들을 갖는 가변 자기저항 혼합형 액추에이터를 포함하는 제4 실시예에 따른 선형 위치결정 유닛을 나타내는 도면이다.

본 발명의 특징들 및 장점들이 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 예시적인 실시예들을 읽음으로써 명확히 질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내며, 여기서 액추에이터는 이동 자석(4a, 4b) 액추에이터이고, "비례하는(proportional)" 거동을 갖는다. 사실, 액추에이터의 상기 부재에 생성된 힘은, 프랑스 등록특허 제2682542에 설명된 것처럼, 일정하고, 전력 공급 코일(7a, 7b)들에 주입되는 전류에 비례한다.

상기 액추에이터는 연속적으로 또는 평행하게 연결된 2개의 코일(7a, 7b)들을 포함하는 고정된 고정자 조립체와, 외부 강자성 튜브(8), 중앙 강자성 폴(9a) 및 2개의 측면 강자성 폴(9b, 9c)들에 의해 형성된 강자성 고정자(10)로 구성된다.

상기 액추에이터는 또한 고정자 조립체에 대하여 이동할 수 있는 조립체를 포함하며, 강지성 요크(3)로 형성되며, 여기서 2개의 자석(4a, 4b)들은 주축(6)을 따라서 어떠한 외부 부재가 이동하도록 영구적인 출력축(16)에 고정되고 확보된다. 따라서, 액추에이터는 주축(6)에 대하여 축 대칭이고, 상기 자석(4a, 4b)들은 바람직하게는, 반경 방향 자화, 즉 상기 주축(6)으로부터 비롯되는 반경을 따르는 자화를 갖는다. 상기 코일(7a, 7b)들에 동력이 가해지면, 상기 고정자의 상기 폴(9a, 9b, 9c)들이 매우 극성을 갖고 있으므로, 자석(4a, 4b)들은 자기장들이 정렬된 기 설정된 위치로 접근하게 된다. 상기 고정자와 이동부에 형성된 다양한 자석 폴들의 형상과 크기 덕택에, 주어진 공급 전류에 대하여 얻어진 힘은, 일반적으로 몇 밀리미터일 수 있는, 여기서 약 5 mm인, 정해진 변위에 대하여 일정하다.

도 2에 구별되어 도시된 본 발명에 따른 센서는, 리세스(18)에 요크(3)의 측면에 설치되고, 상기 요크(3)에 부착된 센서(2)의 자석과 액추에이터의 고정자 조립체에 대하여 고정된 감자기성(magneto-sensitive) 프로브(1)에 의해 형성된다. 바람직하게는 제한되는 것은 아니나, 상기 프로브(1)는 상기 액추에이터에 의해 생성된 자기장을 극복하기 위하여 축 대칭인 축(6)에 부근에 위치한다. 사실, 상기 액추에이터의 축 대칭성으로 인하여, 코일(7a, 7b)들과 자석(4a, 4b)들에 의하여 생성된 자기장은 이론적으로 상기 축 대칭인 축(6)에 수직인 모든 방향에서 0 이다. 그러면, 이러한 특성은, 감자기성 부재들의 감지 방향이 상기 축(6)에 수직하도록, 상기 축 대칭인 축(6)에 또는 그 부근에 프로브(1)의 하나 이상의 감자기성 부재들에 위치시키는 데에 사용될 수 있고, 따라서 오로지 상기 센서 자석(2)에 의해 생성된 자기장의 방향 또는 크기에 대해 반응할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 센서 자석(2)은 선형 이동 동안에 상기 액추에이터의 축의 자유 회전을 방해하지 않는 2개의 방사상으로 자화된 링의 형태이다, 그러나 상기 자석의 이 실시예에 제한되는 것은 아니다.

그러나 상기 액추에이터의 본질적으로 무 감각적인 이러한 위치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 요크(3)가 상기 액추에이터로부터 비롯한 자기장에 무 감각적인 프로브(1)를 보장하는 효과적인 자기 차폐를 달성하기 위한 크기인 경우, 모든 실시예에서 요구되는 것은 아니다. 따라서 상기 요크의 치수는(두께, 높이, …) 본 발명에 따른 프로브(1)에 의해 인정된 방해 자기장의 최소한의 레벨과 센서로부터 필요한 정확성의 정도에 의해 좌우된다.

상기 액추에이터의 회전 축 부근에 그리고 상기 요크(3)의 상부 부분 상의 감자기성 프로브(1)의 배치는, 일반적으로 자속에 사용할 수 없는 요크(3)의 일부분을, 상기 액추에이터에서 주된 흐름 경로 면적에 대하여 상대적으로 작은 단면적에 대응하고, 높이에 따르는, 가능한 자기 포화가 가장 강한 상기 액추에이터의 중앙으로부터 떨어져 있기 때문에, 사용할 수 있게 한다. 따라서, 상기 액추에이터의 중앙에 상기 센서를 배치하는 것은 전류에 대한 액추에이터의 거동에 거의 영향을 미치지 않는다. 자기 포화가 명백한 경우, 오직 가장 강한 전류에 대한 거동만이 바뀔 수 있으나, 이 경우는, 연속적인 작동과는 관련이 없는 액추에이터의 1회의 사용에 대응한다.

도 3은 위치결정 조립체를 전체적으로 나타내는 것으로서, 여기서 축 대칭인 축(6)에 대한 액추에이터(11)의 회전의 형상이 언급될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 전기 커넥터(12)는 액추에이터와 위치결정 조립체(14)의 센서(15)의 연결을 가능하게 하는 위치결정 조립체의 상부에서 볼 수 있다. 상기 위치결정 조립체(14)는 구멍이 형성된 고정 부재(13)를 사용한 외부 지지부에 고정될 수 있다. 출력축(16)은, 도 3에 도시되지 않았으나, 따라서 상기 위치결정 조립체(14)의 하부로 이동되도록 상기 부재에 연결된다.

도 4a는 외부로부터 보이는 제2 실시예의 위치결정 조립체(14)를 도시하고, 도 4b는 동일한 위치결정 조립체(14)의 내부와 모든 부품들을 단면도로서 상세하게 도시한다. 상기 액추에이터의 이동은, 즉 약 15 mm이며, 도 1 내지 3의 액추에이터의 이동보다 훨씬 더 크다.

도 4b의 이 도면에서 3개의 폴(9a, 9b, 9c), 2개의 전력 공급 코일(7a, 7b)들로 형성된 고정자 조립체와, 2개의 자석(4a, 4b)들을 지지하는 요크(3)를 구비하고 의도한 제품에 따라서 외부 부재의 작동을 위하여 축(6)을 따라서 출력 축(16)을 이동시키는 이동 조립체로 형성된 액추에이터(11)의 동일한 구성을 나타낸다. 상기 액추에이터 조립체는 따라서 상기 축(6)에 대하여 회전 대칭성을 갖도록 형성된다.

요크(3)에 고정된 평행육면체 자석(2)에 의해 형성된 상기 위치 센서와 즉 상기 위치결정 조립체(14)의 축 대칭인 축(6)에 위치한 홀(Hall) 프로브인, 감자기성 프로브(1)는 리세스가 형성된 요크(3)의 내부에 위치한다. 상기 프로브(3)는, 상기 축(6)에 위치하는 경우, 상기 액추에이터에 의해 생성된 자기장에 무감각하고 오로지 상기 센서 자석(2)에 의해 생성된 자기장의 크기와 방향을 감지하도록 회전의 축(6)에 수직한 방향으로 배치된 하나 이상의 그 감지(sensitivity) 축을 갖는다. 상기 프로브(1)는 상기 요크(3)를 안내하고 또는 더 나아가 그 안티(anti)-회전을 방지하는 부재(17)에 의해 지지되며, 2가지 기능을 갖는 이러한 부재(17)로서 형성된 상기 위치결정 조립체(15)의 소형 특성을 유지하는 것이 가능해진다.

도 5a는 회전형 실시예의 위치결정 조립체(14)를 도시하며, 도 5b는 같은 조립체에서 상기 조립체(14)의 주축(6)을 통과하는 단면도를 도시한다. 상기 액추에이터 부분은, 프랑스 등록특허 제2670629호의 개시에 따르면, 4개의 동일한 강자성 폴(9)들로 형성되고, 각각은 전력 공급 코일(7)을 지지하고, 따라서 상기 고정자 조립체는 상기 강자성 베이스(5)에 부착된 상태로 형성된다. 에어 갭에 의해 분리된, 형성된 상기 고정자 조립체는 상기 주축(6)에 수직한 평면으로 상기 고정자 조립체에 대하여 회전하여 이동할 수 있도록 조립체에 배치된다. 상기 이동 조립체는 4개의 자화된 구역들로 구성된 자화된 디스크(4)를 지지하는 요크(3)에 의해 형성된다. 따라서, 형성된 액추에이터는 상기 주축(6)에 대하여 90°의 주기를 갖는다.

감지부는 형성된 리세스(18) 안에 요크(3)에 고정된 센서 자석(2)에 의해 제공된다. 감자기성 프로브(1)는 주축(6) 상에 또는 인접하여 배치되고, 상기 센서 자석(2)에 대하여는 고정적이다. 상기 액추에이터의 주기성은 주축(6)의 어떠한 지점에서도, 상기 축(6)에 수직인 자기장은 이론적으로 0이 되고 상기 액추에이터에 의해 발생된 자기장에 무감각한 방향을 갖는 프로브(2)를 제공하는 것을 보장한다.

도 6a는 또 다른 선형 실시예의 위치결정 조립체(14)를 도시하고, 도 6b는 동일한 조립체를 상기 주축(6)에 통과하여 지나가는 단면 평면을 따라서 도시한다. 이 실시예에서, 2개의 자석(4a, 4b)들을 지지하는 이동식 강자성 요크(3)로 구성된 상기 액추에이터는 돌출된 형상을 갖고 있으나, 주축(6)에 대하여 180°의 주기성을 갖는다. 사실, 상기 주축(6)에 대한 이러한 주기성으로, 자석(4a)은 고정자에 대하여 자석(4b)에 대응하고, 강자성 고정자(10a)와 코일(7a)은 강자성 고정자(10b)와 코일(7b)에 대응한다. 따라서, 상기 액추에이터(자석들과 코일들)에 의해 생성된 자기장은 상기 주축(6)에서 축에 직교하는 방향으로 이론적으로 0이 된다. 이 특징은, 하나 이상의 감지 축들이 상기 축(6) 상에 직교하도록, 상기 액추에이터의 요크(3)에 형성된 리세스(18)에, 하나 이상의 그 축들이 상기 요크(3)에 고정된 센서 자석(2)과 상기 축(6)에 주변에 위치한 감자기성 프로브(1)를 설치하는 데에 바람직하게 적용된다. 상기 프로브(1)의 상기 액추에이터의 자기장에 대한 무감각성이 따라서 제공된다.

도 6a 및 도 6b에서, 상기 액추에이터는 혼합형이고, 상기 요크(3)에 구속된 자석(4a, 4b)을 구비하고 상기 축(6)을 따라서 축 방향 힘 성분을 생성하고, 이 구조가 유래된 프랑스 등록특허 제2774824호에 설명된 바와 같이, 전류를 따라서 비례하는 근원(origin)과 2차 함수적 근원을 갖는 성분을 구비한다.

도 7a 및 도 7b는 각각 또 다른 실시예의 위치결정 조립체(14)의 전체적인 부분적인 도면이고, 액추에이터 기능을 제외하고 도 4a 및 도 4b의 위치결정 조립체와 같은 특성을 갖는 위치결정 조립체(14)를 구비한다. 상기 위치결정 조립체는 돌출된 버전의 도 6a 및 도 6b에 이미 도시된 것과 유사한 원리로, 자석들을 갖는 가변 자기저항 혼합형 액추에이터를 갖고 제공된다. 따라서, 상기 요크(3)는 상기 요크(3)에 구속된 자석(4)들을 지지하며, 상기 고정자 부는 상기 주축(6)에 대하여 회전하는 단일 코일(7)로 구성된다.

도 8a 및 도 8b는 같은 액추에이터의 2개의 단면을 나타내며, 상기 액추에이터의 요크(3)는 2개의 다른 위치로 이동할 수 있다. 이것은, 원뿔형 형상과 전력 공급 코일(7)을 국부적으로 구비한 강자성 고정자(10)로 형성된, 주로 "솔레노이드(solenoid)"라고 일컬어지는, 가변 자기저항 액추에이터이다. 전류가 코일(7)에서 흐르는 경우 자기저항을 바꿈으로써, 상기 요크(3)는 도 8b에 도시된 바와 같이 액추에이터의 하부로 끌어당겨 진다. 전류가 더 이상 코일에 흐르지 않는 경우, 요크(3)는 도 8a에 도시된 바와 같이 상부 위치에 있고, 예를 들면 "솔레노이드" 축에 복귀력을 가하는 스프링(미도시)에 의해 되돌아 오게 된다. 상기 액추에이터는 주축(6)에 대하여 축 대칭적 형상을 갖고, 감자기성 프로브(1)는 고정자(10)에 대하여 정적으로 위치하고, 상기 프로브의 하나 이상의 감지 축들은 상기 주축(6)에 직교하는 방향에 있다. 축 대칭성으로 인하여, 상기 프로브(1)에 감지 축들은 전기적 코일(7)에 의하여 방출된 자기장을 수용하지 않는다. 센서 자석(2)은 요크(3)에 고정되고, 따라서 상기 고정자(10)에 대한 요크(3)의 위치에 따라서 프로브(1)와 반대로 이동한다.

Claims (12)

1. 위치 센서와, 자기 액추에이터를 포함하는 위치결정 조립체(14)로서,
   상기 액추에이터는 하나 이상의 전력 공급 코일(7)을 지지하는 하나 이상의 강자성 고정자(10)로 형성된 고정자 조립체와, 상기 고정자 조립체에 대하여 이동가능한 요크를 포함하고,
   상기 액추에이터는 요크(3)를 통과하여 지나가는 소위 주축(6)으로 일컬어지는 축에 대하여 회전하는 또는 주기적인 형상을 갖고,
   상기 센서는 상기 요크(3)에 고정된 하나 이상의 영구 자석(2)과, 상기 자석(2)에 대하여 고정되며 상기 자석(2)에 의해 방출된 자기장의 방향 또는 크기를 측정할 수 있는 하나 이상의 감자기성 프로브(1)를 구비하며,
   상기 요크(3)는 상기 액추에이터의 상기 주축(6)을 포함하는 내부 리세스(18)를 구비하며, 상기 자석(2)은 상기 리세스(18)의 내에 위치하고 상기 요크(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 감자기성 프로브(1)는 상기 주축(6)에 수직한 방향을 향하고 있는 하나 이상의 감지 축을 갖고 상기 리세스(18)의 내부에서 주축(6)에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   전자기적인 상기 액추에이터는 상기 요크(3)에 배치된 하나 이상의 이동 자석(4)을 포함하는 액추에이터인 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   전자기적인 상기 액추에이터는 자석이 없는 가변 자기저항 액추에이터인 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   전자기적인 상기 액추에이터는 영구 자석(4)들을 갖는 가변 자기저항 혼합형 액추에이터인 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감자기성 부재(1)는 상기 센서의 자석(2)에 의하여 방출된 자기장의 크기를 감지하는 홀 또는 자기-저항 프로브인 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감자기성 프로브(1)는 상기 센서의 자석(2)에 의해 방출된 자기장의 방향을 감지하는 홀 프로브인 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 센서 자석(2)은 상기 요크(3)의 상기 리세스(18)에 완전히 내부에 위치한 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감자기성 프로브(1)는 상기 요크(3)의 기계적인 가이드로서 작동하는 지지부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
   
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 자석(2)은 상기 이동의 방향에 따른 가변적 강도 또는 가변적 방향의 자화를 갖는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
    
11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 자석은 단극성, 즉 단일 방향의 자화를 갖고, 이동 방향에 따라서 다양한 형상 또는 이동 방향에 따라서 일정한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.
    
12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 자석은 잔류 강재(residual steel)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 위치결정 조립체.

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