KR101256166B1 - 저소음 솔레노이드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저소음 솔레노이드 장치에 관한 것으로서,
상하를 관통하는 형태의 중공부를 갖는 원통체로서 그 외주부에 코일(C)이 감겨진 보빈(11)과, 보빈(11) 상의 중공부 내에 상대 운동 가능 상태로 결합된 플런저(12)를 포함하여 구성된 솔레노이드 장치(10)에 있어서, 상기 보빈(11)의 외주부를 두 개 부분(11A, 11B)으로 구획하고 이들 두 부분의 코일 감김 방향을 서로 반대로 함으로써,
원가 절감 및 소형화를 기할 수 있음은 물론 품질 안정성이 탁월한 저소음 솔레노이드 장치를 얻을 수 있다.

Description

저소음 솔레노이드 장치{low noise solenoid device}

본 발명은 작동 충격 및 그에 따른 소음이 적은 저소음 솔레노이드 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 원가 절감 및 소형화를 기할 수 있음은 물론 품질 안정성이 탁월한 저소음 솔레노이드 장치에 관한 발명이다.

주지하는 바와 같이, 솔레노이드 장치는 전기적 에너지를 기계적 에너지(직선 운동)로 변환하는 장치로서, 전원이 인가되는 순간 장치 내부의 보빈(상하를 관통하는 형태의 중공부를 갖는 원통체로서 그 외주부에 코일이 감겨져 있음)이 전자석으로 작용함에 따라 상기 중공부 내 플런저가 보빈 중심부를 향하여 빠른 속도로 빨려들어가는 작동 원리를 이용한 것이다.

상기 작동 원리를 구체적으로 설명하면, 종래 구조에 따른 솔레노이드 장치의 단면도인 도 5 에 나타낸 바와 같이, 스위치(도시하지 않음)를 조작함에 따라 단자(T)를 거쳐 보빈(1) 외주부의 코일(C)로 전류가 흐를 경우, 보빈(1) 부분이 자성을 띰에 따라 플런저(2)가 보빈(1) 중심부를 향하여 빨려들어가면서 그 선단부 e또한 이동하게 된다.

솔레노이드 장치는 상기와 같은 원리에 따른 플런저 선단부의 직선 이동을 다양한 형태의 작동 액츄에이터(actuator)(예를 들면, 잠금 레버 말단에 위치한 잠금 고리의 해제 수단)로 이용하는 기계 기구라고 할 수 있다.

한편, 전원 인가와 동시에 전자석으로 작용하는 상기 보빈(1)의 상하 양단부에 형성되는 극성은 코일(C)의 감긴 방향에 따라 N 극 또는 S 극으로 결정되며, 대량 생산 체계 하의 생산 라인에서 상기 코일 감김 방향 및 극성을 일정하게 관리하고 있음은 물론이다.

그런데, 전원 인가와 동시에 일어나는 상기 플런저 선단부의 직선 이동, 즉 솔레노이드 장치의 작동은 상당히 빠른 속도로 이루어지기 때문에, 때로는 심각한 충격 및 소음을 유발하는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 저소음 솔레노이드 장치에 관한 연구들이 꾸준히 이어져 왔으며, 도 5 의 경우는 그러한 연구 결과에 따른 신개발 구조로서, 보빈(1) 하방에 영구자석(3)이 삽입된 형태의 특징적 구조를 이루고 있다. (솔레노이드 장치 작동 시 보빈(1)의 하단부 극성과 영구자석(3)의 상단부 극성이 동일하도록 하여 삽입함)

상기와 같은 특징적 구조를 이룸에 따라, 보빈(1) 하단부(예를 들면, N 극)의 자기력을 영구자석(그 상단부 극성이 N 극인 상태로 삽입됨) 상단부의 자기력이 상쇄(동일 극성 간 상충의 원리, 즉 동일한 극성끼리는 서로 밀어내는 원리에 따름)시키는 결과, 플런저 선단부의 이동 속도가 처음에는 빨랐으나 보빈(1) 하단부로 접근할수록 점점 느려지게 된다.

다시 말하자면, 솔레노이드 장치 작동 시의 충격 및 소음이 현저히 감소하는 효과를 나타낸다.

한편, 미설명 도면 부호 "4" 는 보빈(1)의 외주부 전체를 감싸는 브라켓을, "5" 는 브라켓(4)의 상단 개구부에 결합된 프레임을, "6" 은 브라켓(4)의 하단 개구부에 결합된 커버를, "B" 는 직선 왕복 운동하게 되는 플런저(2)의 상하 양단부를 잡아주는 베어링 부재로서의 슬리브를, "D" 는 상대 부재들 사이의 접촉 충격을 완화하는 댐퍼를, "S" 는 탄성 복원력을 제공하는 스프링을 각각 나타낸다.

상기와 같은 특징적 구조를 갖는 저소음 솔레노이드 장치는 장치 작동 시의 충격 및 소음 감소라는 장점은 있는 반면 다음과 같은 문제점들이 있다.

첫 째, 영구자석 상하 양단부의 극성을 서로 바꿔 조립할 경우 충격 및 소음이 오히려 증폭되기 때문에, 이를 방지하기 위해서는 육안으로 식별 곤란한 영구자석 극성의 엄격한 현장 관리가 요구되는 점.

두 째, 작동 액츄에이터로서의 기능을 갖는 상기 솔레노이드 장치는 상당한 수준의 작동 정확성을 요하기 때문에, 그 주요 구성 부재인 영구자석이 고가인 점.

세 째, 상기 영구자석 및 관련부의 두께만큼 솔레노이드 장치가 길어지는 점.

네 째, 착자 코일에 자기장을 걸어 소재를 자화시키는 과정에서의 자기력 불균일로 인하여 균질의 영구자석을 제작하기 어려운 점.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원가 절감 및 소형화를 기할 수 있음은 물론 품질 안정성이 탁월한 저소음 솔레노이드 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 보빈 외주부 상의 코일 감김 부분을 두 부분으로 구획하고 이들 두 부분의 코일 감김 방향을 서로 반대로 함으로써 달성된다.

구체적으로는, 본 발명의 저소음 솔레노이드 장치는, 상하를 관통하는 형태의 중공부를 갖는 원통체로서 그 외주부에 코일이 감겨진 보빈과, 보빈 상의 중공부 내에 상대 운동 상태로 삽입된 플런저를 포함하여 구성된 솔레노이드 장치에 있어서, 상기 보빈의 외주부가 두 개 부분으로 구획되고 이들 두 부분의 코일 감김 방향이 서로 반대인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징적 구조를 이룸에 따라, 코일 감김 방향이 서로 반대인 두 부분 사이 경계 지점에서는 동일한 극성이 마주보는 형태로 형성되는 결과, 앞서 언급한 동일 극성 간 상충의 원리에 의하여 솔레노이드 장치 작동 시의 충격 및 소음 완화 효과를 얻을 수 있다.

결론적으로, 본 발명에 따르면, 앞서 열거한 문제점들의 원인인 영구자석 자체가 불필요하기 때문에, 원가 절감 및 소형화를 기할 수 있음은 물론 품질 안정성이 탁월한 저소음 솔레노이드 장치를 얻게 된다.

도 1 은 본 발명 실시예의 저소음 솔레노이드 장치를 나타낸 종단면도,
도 2 는 실시예의 저소음 솔레노이드 장치 상 보빈 외주부의 코일 감김 방향 및 자기력 분포 상태를 나타낸 도면,
도 3 은 보빈 외주부 상에 코일 감김 방향이 서로 반대인 두 개 부분을 형성하기 위한 일 실시예를 나타낸 도면,
도 4 는 보빈 외주부 상에 코일 감김 방향이 서로 반대인 두 개 부분을 형성하기 위한 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 5 은 종래 구조에 따른 저소음 솔레노이드 장치를 나타낸 종단면도이다.

이하, 본 발명 실시예의 저소음 솔레노이드 장치를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명 실시예의 저소음 솔레노이드 장치를 횡단면도로 나타낸 도 1 에 따르면, 솔레노이드 장치(10)는 상하를 관통하는 형태의 중공부를 구비한 원통체로서 그 외주부에 코일(C)이 감겨진 보빈(11)과; 보빈(11) 상의 중공부 내에 상대 운동 가능 상태로 결합된 플런저(12)와; 플런저(12) 하단부에 압입 고정됨으로써 일체화를 이룬 샤프트(13)와; 보빈(11)의 외주부 전체를 감쌈으로써 솔레노이드 장치의 주요 외관을 이루는 브라켓(14)과; 브라켓(14)의 상단 개구부에 결합되며, 상기 플런저(12)의 상단부가 상향 관통하게 되는 프레임(15)과; 브라켓(14)의 하단 개구부에 결합되며, 상기 샤프트(13)가 하향 관통하게 되는 커버(16)를 포함하여 구성된다.

앞서 언급한 바 있듯이, 본 발명 실시예의 저소음 솔레노이드 장치(10)는, 상하를 관통하는 형태의 중공부를 갖는 원통체로서 그 외주부에 코일(C)이 감겨진 보빈(11)과, 보빈(11) 상의 중공부 내에 상대 운동 가능 상태로 결합된 플런저(12)를 포함하여 구성된 솔레노이드 장치에 있어서, 상기 보빈(11)의 외주부를 두 개 부분(11A, 11B)으로 구획하고 이들 두 부분의 코일 감김 방향을 서로 반대로 한 것을 특징으로 한다.

미설명 도면 부호 "B", "D", "S" 및 "T" 는 앞서 설명한 도 5 의 경우와 동일한 부재를 각각 나타낸다.

도 2 는 본 발명 실시예의 저소음 솔레노이드 장치를 구성하는 보빈 외주부의 코일 감김 방향 및 자기력 분포 상태를 나타낸 도면으로서, 도면상의 "◎" 는 전류가 흘러들어가는 방향을, "⊙" 는 전류가 흘러나오는 방향을, 그리고 화살표는 자기력 분포 상태를 각각 나타낸다.

도시한 바와 같이, 보빈(11)의 외주부 상 두 개 부분(11A, 11B)의 코일 감김 방향은 서로 반대이며, 그 결과, 이들 두 부분(11A, 11B) 사이 경계 지점에서는 동일 극성이 형성된다.

다시 말하자면, 동일 극성 간 상충의 원리에 의하여 솔레노이드 장치 작동 시의 충격 및 소음 완화 효과를 나타내게 된다.

한편, 보빈 외주부 상에 코일 감김 방향을 서로 반대로 하는 두 개 부분이 형성된 특징적 구조는 다수가 있을 수 있는데, 본 명세서상에서는 실시가 용이한 두 가지 경우를 예로 하여 설명한다.

일 실시예로서의 도 3 에 나타낸 바와 같이, 보빈(11) 외주부 상 일정 부분(11A)의 코일을 시계 방향으로 감아 내려가다가, 다른 일정 부분(11B)에 이르러 코일 감기 방향을 반시계 방향으로 바꿔 계속 감아 내려감으로써 상기 특징적 구조를 이룰 수 있다.

다른 실시예의 경우를 나타낸 도 4 와 같이, 보빈(11) 외주부 상 일정 부분(11A)의 코일을 시계 방향으로 감아 내려가다가, 보빈(11) 외주부 상 하단 지점까지 직선형으로 바로 내려간 다음, 일정 부분(11B)의 코일을 반시계 방향으로 바꿔 감아 올라옴으로써 상기 특징적 구조를 이룰 수도 있다.

이들 두 가지 실시예의 경우 이외에도, 하나의 코일이되 병렬식 회로 구조로 하거나, 또는 상기 두 개 부분(11A, 11B)을 각각 별개의 코일로 제작하여 그 감기 방향을 서로 반대로 하는 등의 방법을 택함으로써 본 발명에 따른 특징적 구조를 이룰 수도 있다.

그러나, 보빈 외주부 상의 코일 감김 부분을 두 부분으로 구획하고 이들 두 부분의 코일 감김 방향을 서로 반대로 한 것을 특징으로 하는 한의 설계 변경은 모두 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해함이 마땅할 것이다.

구획 방법 또한 다양한 형태가 가능한바, 도시한 실시예의 경우와 같이 칸막이 돌출부를 갖는 형태의 보빈을 성형할 수도 있는 반면, 종래와 같은 형태의 보빈(도 5 참조) 외주부 상에 코일을 감아나가는 도중 일정 지점에 이르러 별도의 칸막이 부재를 삽입할 수도 있다.

상기 구획 방법을 본 명세서상에서 특별히 한정하지 않음은 물론이며, 미설명 도면 부호 "E" 는 전원을, "W" 는 스위치를 각각 나타낸다.

10 : 솔레노이드 장치 1, 11 : 보빈
2, 12 : 플런저 13 : 샤프트

Claims (2)

1. 상하를 관통하는 형태의 중공부를 갖는 원통체로서 그 외주부에 코일(C)이 감겨진 보빈(11)과, 보빈(11) 상의 중공부 내에 상대 운동 가능 상태로 결합된 플런저(12)를 포함하여 구성된 솔레노이드 장치(10)에 있어서, 상기 보빈(11)의 외주부를 두 개 부분(11A, 11B)으로 구획하고 이들 두 부분의 코일 감김 방향을 서로 반대로 한 것을 특징으로 하는 저소음 솔레노이드 장치(10).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 저소음 솔레노이드 장치(10)는, 상하를 관통하는 형태의 중공부를 구비한 원통체로서 그 외주부에 코일(C)이 감겨진 보빈(11)과; 보빈(11) 상의 중공부 내에 상대 운동 가능 상태로 결합된 플런저(12)와; 플런저(12) 하단부에 압입 고정됨으로써 일체화를 이룬 샤프트(13)와; 보빈(11)의 외주부 전체를 감쌈으로써 솔레노이드 장치의 주요 외관을 이루는 브라켓(14)과; 브라켓(14)의 상단 개구부에 결합되며, 상기 플런저(12)의 상단부가 상향 관통하게 되는 프레임(15)과; 브라켓(14)의 하단 개구부에 결합되며, 상기 샤프트(13)가 하향 관통하게 되는 커버(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저소음 솔레노이드 장치(10).

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