KR100681883B1 - 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 솔레노이드의 권선된 코일에 삽입되는 철심의 외측 둘레에 내열성과 절연성이 우수한 테프론을 코팅함으로써 사용중에 솔레노이드가 고온의 상태가 되어 코일의 코팅이 녹거나 탄화되는 경우에도 코일과 철심 사이에서의 전기적 합선을 방지하는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드는 수지재로 코팅되며 내측에 공간을 형성하도록 복수회 감겨진 코일; 및 감겨진 코일의 내측 공간에 결합되며 외측이 테프론으로 코팅된 핀형상의 철심을 포함하여 구성된다.

솔레노이드, 코일, 철심, 고온, 합선, 테프론, 코팅

Description

테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드{BOBBINLESS SOLENOID WITH TEFLON COATED PIN}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드의 구성을 나타낸 사시도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드의 측면도이고,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드가 스위치 소자에 사용된 것을 나타낸 측면도이고,

도 4는 종래의 보빈리스 솔레노이드의 일실시예를 도시한 측면도이다.

* 주요 도면 부호의 설명 *

1: 철심 2: 머리

3: 핀 5: 나사부

7: 테프론 코팅층 10: 코일

11: 관통부 15: 보호막

17,18: 전선 20: 스위치 소자

25: 스위칭 레버

본 발명은 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일이 직접 감기는 철심의 둘레를 내열성과 절연성이 우수한 테프론으로 코팅함으로써 고온의 사용환경에서 코일의 절연코팅이 벗겨지거나 탄화되는 경우에도 코일과 철심 사이의 전기적인 합선을 방지할 수 있는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 관한 것이다.

솔레노이드는 원통형의 절연물에 나선상으로 전선을 감은 것으로서, 코일에 전류를 흐르게 하면 그 내부에 자기장이 발생하여 전자석에 사용된다. 단위길이당 코일의 감긴수와 자기장의 세기는 비례하며, 코일이 감기는 내측에 철심을 넣게되면 자기장의 세기가 증대된다.

이러한 솔레노이드의 자기력을 통해 밸브나 레버 등을 작동할 수 있으므로 솔레노이드는 기계장치나 전기소자의 스위치 소자 등을 포함하는 다양한 영역에서 사용된다.

솔레노이드 중에서, 보빈리스(bobbinless) 솔레노이드는 무보빈 솔레노이드라고도 하며 보빈을 사용하지 않고 코일을 직접 철심에 감은 점에 있어서 통상적인 솔레노이드와는 차이가 있다.

보빈리스 솔레노이드의 장점은 보빈을 사용하지 않기 때문에 솔레노이드 자체의 크기를 소형화 할 수 있고 자기장의 방해가 적기 때문에 자기장의 강도가 더 커지게 되므로, 소형화를 요하는 제품에서 널리 사용되고 있다.

도 4는 종래의 보빈리스 솔레노이드의 일실시예를 도시한 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 보빈리스 솔레노이드는 열경화성 에폭시 또는 바니시 등의 절연재를 진공함침하여 절연코팅층을 형성한 코일(31)을 권선한 것을 철심(33)에 그대로 끼워서 삽입하는 구조였다. 즉 본딩 코일(31)을 사용하여 권선기(미도시)에 말아서 권취시킨 것을 철심(33)에 삽입하여 사용하였다. 여기서 절연재의 진공함침은 철심(33)과 코일(31)이 결합된 상태에서 이루어질 수도 있고 또는 철심(33)에 결합하기 이전에 코일(31) 자체에 대해서만 이루어지는 것도 모두 가능하다.

특히 스위치 소자에 사용되는 솔레노이드의 경우 코일의 직경이 0.07㎜정도에 불과한데, 이러한 코일을 철심에 최소 수백회 이상 감기 위해서 코일의 절연코팅층은 매우 얇게 형성되었다.

전기소자의 스위치 등에서는 솔레노이드가 스위치를 계속해서 반복적으로 작동시키기 때문에, 솔레노이드의 온도가 180도 이상으로 상승하는 경우가 빈번하였다. 이러한 고온상태에서는 솔레노이드의 코일의 절연코팅층이 녹아 버리거나 탄화되어 코팅층이 손상되는 경우가 빈번하였고, 그 결과 코일과 철심의 사이에서 전기적인 합선이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보빈리스 솔레노이드의 철심을 내열성과 절연성이 우수한 테프론으로 코팅함으로써 고온의 사용환경에서 코일의 절연코팅이 손상되더라도 코팅된 테프론 층에 의해 코일과 철심 사이의 전기적 합선이 방지되는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 절연수지로 코팅되며 내측에 공간을 형성하도록 복수회 감겨진 코일; 및 상기 감겨진 코일의 내측 공간에 결합되며 외측이 테프론으로 코팅된 핀형상의 철심을 포함하여 구성되는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 의해 달성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 철심은 테프론 코팅층의 내측으로 니켈도금층이 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 철심은 전기소자에 직접 결합이 가능하도록 외측 하부에 나사가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 기재의 간소를 위해 전체에 걸쳐 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프 론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드의 측면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드는 크게 절연수지로 코팅되며 원주상으로 복수회 감겨진 코일(10)과 상기 감겨진코일(10)의 내측의 관통된 부분에 삽입되는 철심(1)으로 이루어진다.

철심(1)은 나사의 머리부분과 유사하게 외측으로 확장된 직경을 갖는 머리(2)와 상기 머리(2)로부터 하방으로 연장된 핀(3)으로 이루어지고 핀(3)의 하부에는 나사부(5)가 형성된다. 철심(1)은 공기 및 습기에 대해 철보다도 안정하여 잘 산화되지 않으며 또한 알칼리에도 잘 침식되지 않는 니켈로 도금(미도시)이 되어 있다. 철심(1)은 코일(10)과 인접한 부분인 머리(2)의 외측 둘레에서부터 코일(10)의 내측에 위치하게 될 핀(3)의 하부 소정의 부분까지 테프론 코팅층(7)이 형성된다.

테프론은 일반적으로 PTFE(Poly Tetra Fluore Ethylene), FEP(Fluourinated Ethylene Prophylene), PFA(Per Fluore Alkoxy)와 같이 3가지 형태를 기본으로 하는 물질로서 불소 탄화물계 수지를 관용적으로 지칭하는 용어이다.

테프론을 이용한 코팅은 대략 260℃의 높은 온도에서도 분해가 일어나지 않을 정도로 내열성이 우수하고, 낮은 온도에서도 물리적 특성을 유지하며, 내화학성이 우수하여 다른 물질과 화학반응을 잘 일으키지 않고, 절연성이 우수하다. 이런 장점을 갖는 테프론은 금형을 비롯한 기계류나 전자부품 등에 널리 사용되고 있다.

코일(10)은 대략 0.07㎜의 직경을 갖는 것으로서 표면은 절연수지로 코팅(미도시)되어있고 관형으로 수백회 이상 권취되어 내측으로 원형의 관통부(11)를 형성 한다.

철심(1)은 그 핀(3)이 권취된 코일(10)의 내측의 관통부(11)를 관통하여 결합하며, 철심(1)의 머리(2)의 하단에 코일(10)의 상단부가 접하게 된다.

철심(1)에 권취코일(10)이 끼워진 상태에서 철심(1)의 외측에 형성된 테프론 코팅층(7)은 코일(10)의 하단부에서 소정의 길이만큼 더 연장된 상태가 된다. 즉 권취코일(10)은 철심(1)에 대하여 테프론 코팅층(7)으로 차단되어 있다. 코일(10)의 양단은 솔레노이드에 전류를 인가하는 전선(17, 18)에 연결된다. 또한 철심(1)에 결합된 권취코일(10)은 그 둘레에 열경화성 에폭시 또는 바니시 등의 절연물질로 도포된 보호막(15)이 형성되어 코일(10)과 전선(17, 18)의 연결을 고정시키고 솔레노이드를 외부로부터 보호한다.

코일(10)의 하단에는 중앙이 관통된 원판구조의 절연지가 부착된다. 절연지는 천연운모, 절연성 플라스틱 등을 포함하는 통상적으로 알려진 절연재질로 형성될 수 있다.

이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드의 작용효과에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드가 스위치 소자에 사용된 것을 나타낸 측면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드들(21, 22)은 철심에 형성된 나사부를 나사결합이 가능하게 형성된 스위치 소자(20)의 단자(미도시)에 결합하여 사용한다.

솔레노이드(21)에 전류를 인가하면 솔레노이드(21)를 통해 자력이 생성되어 스위칭 레버(25)를 끌어당김으로써 스위치 소자가 작동하게 된다.

본 발명에 따른 솔레노이드는 스위치를 장시간 사용함에 따라 솔레노이드의 온도가 180℃ 이상으로 상승하여 코일(10) 자체의 절연코팅이 손상되는 경우에도 철심(1)의 테프론 코팅층(7)에 의해 철심(1)과 코일(10)의 사이에서의 전기적 합선이 방지된다.

솔레노이드를 스위치 소자(20)에 장착하는 경우 코일(10)과 스위치 소자(20)의 단자 사이는 간격이 0.3㎜정도밖에 되지 않기 때문에 전기적 쇼트의 위험이 있는데, 본 발명에 따른 솔레노이드는 코일(10) 자체의 절연코팅이 손상된 경우에도 코일(10) 하단에 부착된 절연지(16)에 의해 코일(10)과 스위치 소자(20) 사이의 전기적 쇼트가 방지된다.

또한 본 발명에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 솔레노이드는 테프론 코팅핀의 우수한 내열성 때문에 고온의 사용환경에서도 우수한 성능을 발휘한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 의하면 고온에서 코일의 코팅층이 벗겨지거나 타서 손상되더라도 테프론 코팅층에 의해 코일과 철심의 사이에서 전기적인 합선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히 철심은 핀과 머리부분 사이에 층이진 형상이므로 구조상의 복잡성 때문에 절연테이프로 상기 층이진 부분을 완벽히 테이핑하기 어렵다. 그러나 본 발명에 따른 솔레노이드는 철심에 절연층을 형성하기 위해 코팅의 방법을 사용하기 때문 에, 철심의 핀과 머리 사이부분에도 틈새가 없이 완벽하게 그리고 신속하고 간단하게 절연층을 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 사용되는 핀에 테이핑을 하는 것은 상기 설명한 바와 같이 테이핑 자체가 어려울 뿐만 아니라 각각의 핀을 테이핑해야 하므로 공정에 소요되는 시간이 오래 걸리지만, 본 발명의 테프론 코팅핀은 코팅의 방법을 사용하여 일회에 다량의 핀들에 테프론 코팅층을 형성하므로 절연층 형성에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.

테프론 코팅층은 절연의 기능을 할 뿐만 아니라 핀에 밀착하여 형성되기 때문에 틈새의 발생을 일으키지 않고, 따라서 틈새로 불순물이 침투하여 핀 자체가 부식되는 것등을 방지한다.

테프론 코팅층은 핀의 표면에 매끄럽게 도포되므로 절연층을 최소의 두께로 형성할 수 있고 이는 코일과 핀의 거리를 최소화시키므로 더욱 강한 자력을 생성할 수 있고, 또한 최소두께의 코팅층이 형성된 핀은 결과적으로 그 핀을 사용한 솔레노이드를 소형화할 수 있다.

테프론은 내열성 및 전기절연성이 모두 우수하기 때문에 고온의 사용환경에서도 손상되지 않고 우수한 전기절연성을 발휘한다.

또한 테프론 코팅층이 형성된 핀에는 테프론의 발유, 발수성질에 의해 물이나 기름이 잘 묻지 않기 때문에 자동적으로 핀의 청결이 유지되므로 솔레노이드의 제조공정 동안에 핀을 별도로 청소해주는 수고를 덜을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 철심(1)의 핀(3)의 하부에 나사부(5)를 형 성하였지만, 이는 스위치 소자(20)에 직접 결합시켜 사용할 수 있는 일실시예를 채택한 것으로서 본 발명의 범위는 상기 나사부(5)의 형성에 의해 제한되는 것은 아니다.

솔레노이드의 철심에 절연층을 형성하는 방법은 코팅의 방법을 대신하여 테프론 튜브를 얇게 형성하고 이를 철심에 결합하는 방법을 적용할 수도 있다.

본 발명의 솔레노이드는 직접적인 기계운동을 구현하는 연자성재료인 코어를 포함하지 않았지만, 코어를 형성하지 않은 것에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 않된다. 또한 본 발명은 코어를 추가로 설치하여 직접적으로 전기에너지를 기계적운동으로 변환시키는 것도 가능하다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드에 의하면 고온에서 코일의 코팅층이 벗겨지거나 타서 손상되더라도 테프론 코팅층에 의해 코일과 철심의 사이에서 전기적인 합선이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히 핀의 머리부분은 층이진 형상이므로 테이프로는 밀착하도록 감기 어렵다. 그러나, 본 발명은 형상에 거의 영향을 받지 않는 코팅의 방법을 사용하므로 복잡한 형상의 핀의 머리부분에도 용이하게 절연층을 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 사용되는 핀에 테이핑을 하는 것은 테이핑 자체가 어려울 뿐만 아니라 일회에 1개의 핀만을 테이핑 할 수 있음에 반해, 코팅의 방법을 사용하면 일회에 다량의 핀들에 태프론 코팅층을 형성할 수 있으므로 생산성이 우수해지 는 효과가 있다.

테프론 코팅층은 절연의 기능을 할 뿐만 아니라 핀에 밀착하여 형성되기 때문에 틈새의 발생을 일으키지 않고, 따라서 핀 자체의 부식 등을 방지하는 기능을 한다.

테프론 코팅층은 핀의 표면에 매끄럽게 도포되므로 절연층을 최소의 두께로 형성할 수 있고 이는 코일과 핀의 거리를 최소화시키므로 더욱 강한 자력을 생성할 수 있고, 또한 최소두께의 코팅층이 형성된 핀은 결과적으로 그 핀을 사용한 솔레노이드를 소형화시킨다.

테프론은 내열성 및 전기절연성이 모두 우수하기 때문에 사용중에 고온의 상태가 되는 솔레노이드에서도 양호한 전기절연성을 유지한다.

또한 테프론 코팅층이 형성된 핀에는 테프론의 발유, 발수성질에 의해 물이나 기름이 잘 묻지 않기 때문에 자동적으로 핀의 청결이 유지되므로 솔레노이드의 제조공정 동안에 핀을 별도로 청소해주는 수고를 덜을 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 절연수지로 코팅되며 내측에 공간을 형성하도록 복수회 감겨진 코일; 및

   상기 감겨진 코일의 내측 공간에 삽입되며 외측에 테프론 코팅층이 형성된 핀형상의 철심을 포함하여 구성되는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 감겨진 코일의 하단에는 절연지가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 철심은 테프론 코팅층의 내측으로 니켈도금층이 더 형성된 것을 특징으로하는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 철심은 전기소자에 직접 결합이 가능하도록 외측 하부에 나사가 형성된 것을 특징으로 하는 테프론 코팅핀을 갖는 보빈리스 솔레노이드.

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