KR101021446B1 - 솔레노이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드에 관한 것으로서, 중공의 관 형상으로 이루어진 몸체를 갖는 보빈과, 보빈의 상ㆍ하 양단에 길이방향과 교차되는 수평방향으로 형성된 플랜지와, 중심부를 형성하는 알루미늄층, 알루미늄층을 피막하는 구리층 및 구리층 외부를 절연층으로 하는 코일을 플랜지에 의해 제공되는 공간에 권선시킨 집합체인 자계코어와, 코일에 연결되며, 상대 전원 접속물과 접속되는 터미널과, 상대 전원 접속물과 접속되는 단부를 제외한 터미널, 보빈, 플랜지 및 자계코어에 도포된 절연층으로 구성되어, 제조 비용을 낮춤과 동시에 기존 솔레노이드와 동등한 성능을 유지할 수 있으며, 더불어 냉각수배관을 자계코어 주변부 또는 코일과 함께 권선하여 배치함으로써 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있으며, 복선코일을 이용하여 권선할 경우에 배선연결판을 이용하여 코일과 심편의 결선을 용이하게 함으로써 조립이 용이하다.

솔레노이드

Description

솔레노이드{Solenoid}

본 발명은 솔레노이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 비용을 감소시키면서 동등한 솔레노이드 성능을 유지시키고, 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 배출시키며, 제조가 용이한 솔레노이드에 관한 것이다.

전류 인가에 따라 발생하는 자력에 의해 개폐동작이 이루어지는 솔레노이드는, 크게 중공의 관 형상으로 이루어진 보빈과, 이 보빈에 권선되어 자기장을 발생시키는 코일로 이루어진 자계코어로 구성되어 있으며, 이러한 솔레노이드는 주로 세탁기나 냉장고 또는 커피자동판매기 등 용수의 급수제어를 위한 전자밸브 등에 많이 사용되고 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 전자밸브 등에 적용되는 솔레노이드는, 중공의 관 형상으로 이루는 보빈의 몸체 길이방향 양단부에 그 몸체의 길이 방향과 교차되는 수평방향으로 일정길이의 플랜지를 구비하여 몸체 주벽이 채널형으로 이루어지게 하고, 그 채널형 주벽에 형성되는 공간부에는 자기장 발생을 위한 코일이 권선되어 있으며, 또 어느 일 측의 플랜지에 코일의 양단부가 각기 결선되고 전원공급을 위한 접지(Earth)와 입력단인 양ㆍ음극의 터미널을 갖추고 있다.

여기서, 솔레노이드측에 형성되는 터미널은, 전도성이 우수한 금속판재로서 별도의 프레스 가공물로 제작되어 보빈의 플랜지에 인서트방식으로 설치되어 있으며, 이러한 터미널은 상대 접속물인 콘센트(전원 터미널)와 전기적인 접속을 위한 접속단자와 코일의 양단부가 결선되는 심편을 갖추고 있다. 이와 같이 구성된 솔레노이드에 있어, 코일로는 통상 전도성이 우수한 구리 재질의 선재를 이용하게 된다. 즉, 에나멜 등과 같은 절연성 재질로 피복한 구리 재질의 선재를 보빈에 권선하게 된다.

그런데, 구리 재질의 선재가 가지고 있는 비용적인 문제로 인해, 최근 구리 재질의 선재에 비해 비용이 매우 저렴한 알루미늄 재질의 선재로 대체하고 있는데, 알루미늄은 구리에 비해 전기전도도가 낮으므로 동일한 세기의 자력을 발생시키기 위해서는, 구리 재질의 선재를 사용할 경우의 권선 수에 대비하여 훨씬 많은 알루미늄 재질의 선재를 사용하여야 하므로 부피가 증가하는 문제점이 있다.

또한, 보빈, 자계코어, 터미널 등이 전면적으로 절연성 피복재로 도포됨으로 인해 자계코어 등에서 발생된 열에 의해 솔레노이드 성능이 저하되는 문제점이 발생한다. 이에 밀폐된 공간의 내부에서 발생되는 열을 효과적으로 배출시키는 방안이 필요하다.

그리고, 코일과 심편 결선시, 코일을 심편의 말단에 권선하는 방식으로 결선하게 되는데, 이 결선 구조 및 방식이 까다롭다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 전기 전도성이 우수한 구리 재질을 중심 코어에 배치시키고, 우수한 절연성과 내열성을 갖는 구리층을 알루미늄층에 피막하고, 이 구리층 외부를 절연층으로 한 단선코일 또는 복선코일을 보빈에 권선하여 제조 비용을 감소시키면서 동등한 솔레노이드 성능을 유지시키고, 코일 권선시 냉각수배관을 함께 권선하여 자계코어 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 배출시키며, 배선연결판을 이용하여 코일과 심편의 결선을 용이하게 한 솔레노이드를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 솔레노이드는, 중공의 관 형상으로 이루어진 몸체를 갖는 보빈; 상기 보빈의 상ㆍ하 양단에 길이방향과 교차되는 수평방향으로 형성된 플랜지; 중심부를 형성하는 알루미늄층, 상기 알루미늄층을 피막하는 구리층 및 상기 구리층 외부를 절연층으로 한 코일을 상기 플랜지에 의해 제공되는 공간에 권선시킨 집합체인 자계코어; 상기 코일에 연결되며, 상대 전원 접속물과 접속되는 터미널; 및 상기 상대 전원 접속물과 접속되는 단부를 제외한 터미널, 보빈, 플랜지 및 자계코어에 도포된 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 코일은, 상기 알루미늄층과 구리층으로 구성된 단선코일을 상기 절연층 내부에 다수 형성시킨 복선코일이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 터미널은, 상기 코일의 단부가 그 일단에 결합되는 심편; 및 상기 심편의 타단에 결합되며 상기 상대 전원 접속물에 접속되는 접속단자로 이루어지며, 더욱 바람직하게는 상기 코일의 단부와 심편을 연결시키는 배선연결판을 상기 배선연결판을 사출 성형되는 상기 플랜지에 더 형성시키는 것이 좋다. 이때, 상기 배선연결판에는 단선코일의 개수에 대응하여 상기 코일의 단부가 끼워지는 끼움홈이 형성되어 있다.

그리고, 상기 자계코어 주변에 냉각수배관을 더 형성시키거나, 상기 코일과 함께 권선되는 냉각수배관을 더 형성시킬 수 있으며, 상기 코일과 냉각수배관이 일체로 형성시키는 것도 바람직할 것이다.

한편, 상기 접속단자는 심편을 압착고정하는 수용부를 가지며, 상기 심편을 지축으로 하여 수평상태 또는 수직상태로 형성될 수 있으며, 상기 수용부의 후단에 상기 심편이 삽입식으로 결합되어 가압방식으로 압착되는 삽입홈을 가지며, 상기 삽입홈의 내면에 상기 심편의 압착고정시 이탈을 방지하는 걸림돌편을 더 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수용부의 후단에서 상기 심편을 압착띠를 이용해 압착고정되게 할 수도 있다.

그리고, 상기 수용부는 상기 터미널의 선단 보다는 그 폭이 넓은 것이 바람직하며, 상기 수용부의 어느 일변에 상기 절연층과의 결합을 위한 암ㆍ수형의 걸림요소를 더 포함하는 것도 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 솔레노이드는, 알루미늄층, 구리층, 절연층으로 이루어진 코일을 이용함으로써 제조 비용을 낮춤과 동시에 기존 솔레노이드와 동등한 성능을 유지할 수 있다.

또한, 코일과 함께 권선된 냉각수배관을 통해 자계코어에서 발생되는 열을 외부로 배출시킴으로써 열로 인한 솔레노이드 성능의 저하 및 작동불능 상태를 미리 방지할 수 있다.

그리고, 복선코일을 이용하여 권선할 경우에도 코일과 심편의 결선이 용이하여 제조 시간을 단축시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 솔레노이드에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 솔레노이드 개략구성도 및 코일 확대단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 솔레노이드는, 중공의 관 형상으로 이루어진 몸체를 가지는 보빈(10)과, 보빈(10)의 상ㆍ하 양단에 길이방향과 교차되는 수평방향으로 형성된 플랜지(12,14)와, 플랜지(12,14)에 의해 제공되는 공간에 자장력 발생을 위해 권선된 코일의 집합체인 자계코어(16)와, 코일과 접속단자(20)의 사이에 개재되어 상호 전기적인 접속을 제공하기 위해 플랜지(12) 일단에 설치된 심편(18)과, 심편(18)과 접속되며 양극 터미널과 음극 터미널로 구성된 접속단자(20)로 이루어져 있다. 즉, 심편(18)과 접속단자(20)가 터미널을 형성하게 된다.

한편, 심편(18)은 보빈(10)의 사출성형시에 인서트방식에 의해 보빈(10)과 일체로 성형되며, 심편(18)의 일단은 코일과 결선되고, 보빈(10)의 사출성형시 일부 돌출된 심편(18)의 타단은 접속단자(20)에 압착고정되게 된다.

여기서, 본 발명의 특징부로서, 코일은 우수한 절연성과 내열성을 갖는 알루미늄층(Al)(16-1)를 중심에 배치시키고, 전기 전도성이 우수한 구리층(Cu)(16-2)을 알루미늄층(16-1)에 피막하고, 이 구리층(16-2) 외부를 절연층(16-3)으로 하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 특징부로서, 냉각수배관(22)이 자계코어(16)의 외부에는 형성되며, 배선연결판(24)이 자계코어(16)의 상부에 더 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 솔레노이드에 있어, 접속단자(20)을 말단을 제외한 모든 부분에 걸쳐 전면적으로 절연성의 절연층(30)으로 도포하고 있다.

한편, 냉각수배관(22)은 냉각수가 출입하는 입구와 출구에 연결되어 있으며, 이 입구와 출구는 절연층(30) 외부에 형성되어 있다.

도 2는 본 발명의 솔레노이드에 복선코일이 적용되는 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 단선코일을 일체로 형성시켜 이를 복선코일(17)로 이용할 수 있다.

본 실시예에서는 2개의 단선코일을 일체로 형성시키는 경우에 대해서 설명하였으나, 3개 이상의 단선코일을 일체로 형성시킬 수도 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 코일 권선이 완료된 후, 자계코어(16) 외부에 냉각 수배관(22)을 형성시킬 수 있으며, 또한 도 2에 도시된 바와 같이 복선코일(17)과 함께 냉각수배관(22')을 함께 권선할 수도 있을 것이다. 이에 복선코일(17)의 권선 위치에 따른 발열량을 일정하게 하는 효과를 기대할 수 있다.

본 실시예에서는 복선코일(17)과 냉각수배관(22')을 별도로 각각 권선하는 경우에 대해서 설명하였으나, 2개의 이상의 단선코일과 냉각수배관(22')을 일체로 형성시킬 수도 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 솔레노이드에 복선코일을 적용할 경우에 배선연결판의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배선연결판(24)은 자계코어(16) 상부에는 형성되어 있으며, 보빈(10)의 플랜지(12, 14)에 인서트방식으로 설치되어 있다.

2개의 단선코일로 이루어진 복선코일(17)을 권선할 경우에, 배선연결판(24)은 2개의 코일을 결선시키기 위한 끼움홈(H1)을 형성시키고 있으며, 심편(18)을 압착고정시키기 위한 고정부(25)를 그 단부에 형성시키고 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 2개의 단선코일로 이루어진 복선코일의 경우에는 2개의 끼움홈(H1)을 형성시키는 경우를 예시한 것으로서, 복선코일을 이루는 단선코일의 개수에 대응하여 끼움홈(H1)을 형성시키면 된다.

한편, 본 실시예에서는 배선연결판(24)이 자계코어(16) 상부에 형성되는 경우에 대해서만 설명하였으나, 복선코일(17) 단부의 위치에 따라 자계코어(16)의 측면 또는 저면에 형성시킬 수도 있다.

한편, 코일이 권선되는 영역을 상ㆍ하부 또는 내ㆍ외부로 구분할 수도 있으며, 이 구분된 영역에 서로 다른 코일 권선 조건을 적용함으로써 다양한 용도에 용이하게 적용할 수 있는 솔레노이드를 제조할 수 있을 것이다.

도 4a는 본 발명 솔레노이드의 보빈 사시도이고, 도 4b는 본 발명 솔레노이드의 보빈 평면도이며, 도 4c는 도 4b의 A-A선 부분을 따른 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 보빈(10)의 사출성형시 일부 돌출된 심편(18)의 타단에 접속단자(20)가 압착고정되게 된다. 이 접속단자(20)는, 상대 접속물인 콘센트(전원 터미널)에 대응하여 적용할 수 있도록, 가상선으로 표시된 바와 같이 심편(18)을 지축으로 하여 수평 또는 수직 중에서 어느 하나로 결정되어 제조된다.

이 접속단자(20)는 그 후단에 구비되는 수용부(20-1)를 부분적으로 절취하여 이룬 삽입홈(H2)을 이용해 심편(18)의 말단부를 압착고정하는 것이다.

한편, 접속단자(20)의 수용부(20-1)에 구비되는 삽입홈(H2) 내면에는 심편(18)의 압착고정시 결속을 증대시키어 접속단자(20)가 심편(18)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 걸림돌편(20-2)을 더 형성시켜 그 결속상태를 보다 견고히 하고 있다.

또한, 접속단자(20)의 후단에 구비되는 수용부(20-1)는 접속단자(20)의 선단보다는 그 폭을 넓게하여 접속단자(20)의 후단을 감싸는 절연층(30)에 파묻히는 면적을 넓이어 그 접속단자(20)의 결합상태를 보다 안정되게 하고 있다.

그리고, 접속단자(20)의 수용부(20-1) 어느 일변에 절연층(30)과 요철형으로 결합을 이루어 접속단자(20)의 결속상태를 향상시킨 암ㆍ수형의 걸림요소(20-3)를 더 포함하고 있다.

도 5a는 본 발명 솔레노이드의 보빈 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 B-B선 부분을 따른 단면도이다.

도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 도 4에 대비하여 다른점만 기술하면, 접속단자(20')를 그 후단에서 결속띠(20'-1)를 이용해 심편(18)과 압착고정하는 것이다.

이상에서 몇가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 솔레노이드 개략구성도 및 코일 확대단면도이다.

도 2는 본 발명의 솔레노이드에 복선코일이 적용되는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 솔레노이드에 복선코일을 적용할 경우에 배선연결판의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4a는 본 발명 솔레노이드의 보빈 사시도이다.

도 4b는 본 발명 솔레노이드의 보빈 평면도이다.

도 4c는 도 4b의 A-A선 부분을 따른 단면도이다.

도 5a는 본 발명 솔레노이드의 보빈 평면도이다.

도 5b는 도 5a의 B-B선 부분을 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 보빈 12, 14 : 플랜지

16 : 자계코어 16-1 : 알루미늄층

16-2 : 구리층 16-3 : 절연층

17 : 복선코일 18 : 심편

20 : 터미널 20-1 : 수용부

20-2 : 걸림돌편 20-3 : 걸림요소

22, 22' : 냉각수배관 24 : 배선연결판

25 : 고정부 30 : 절연층

H1 : 끼움홈 H2 : 삽입홈

Claims (14)

1. 중공의 관 형상으로 이루어진 몸체를 갖는 보빈;

   상기 보빈의 상ㆍ하 양단에 길이방향과 교차되는 수평방향으로 형성된 플랜지;

   중심부를 형성하는 알루미늄층, 상기 알루미늄층을 피막하는 구리층 및 상기 구리층 외부를 절연층으로 한 코일을 상기 보빈의 외주에 권선시킨 집합체인 자계코어;

   상기 코일에 연결되는 터미널; 및

   상기 보빈, 플랜지, 자계코어 및 단부를 제외한 터미널에 도포된 절연층을 포함하며,

   상기 코일의 다수개와 냉각수배관을 일체로 형성하여 상기 보빈의 외주에 권선하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 터미널은,

   상기 코일의 단부가 그 일단에 결합되는 심편; 및

   상기 심편의 타단에 결합되는 접속단자로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
4. 제3항에 있어서, 상기 코일의 단부와 심편을 연결시키는 배선연결판을 상기 플랜지에 더 형성시킨 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
5. 제4항에 있어서, 상기 배선연결판에는 단선코일의 개수에 대응하여 상기 코일의 단부가 끼워지는 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제5항에 있어서, 상기 접속단자는 심편을 압착고정하는 수용부를 가지며, 상기 심편을 지축으로 하여 수평상태 또는 수직상태로 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
10. 제9항에 있어서, 상기 수용부의 후단에 상기 심편이 삽입식으로 결합되어 가압방식으로 압착되는 삽입홈을 갖는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
11. 제10항에 있어서, 상기 삽입홈의 내면에 상기 심편의 압착고정시 이탈을 방지하는 걸림돌편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
12. 제9항에 있어서, 상기 수용부의 후단에서 상기 심편을 압착띠를 이용해 압착고정되게 한 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
13. 제9항에 있어서, 상기 수용부는 상기 터미널의 선단 보다는 그 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
14. 제9항에 있어서, 상기 수용부의 어느 일변에 상기 절연층과의 결합을 위한 암ㆍ수형의 걸림요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.

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