KR101803732B1 - 전자클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여자코일로의 전원 공급이 중단된 상태에서는 영구자석에 의해 디스크와 풀리가 자기력에 의해 흡착되어 구동력이 전달될 수 있는 전자클러치에 있어서, 코어의 강성과 내구성을 증가시키도록 하는 새로운 형태의 전자 클러치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 필드코일어셈블리는, 전류의 인가에 의해 자속을 발생하는 여자코일과, 상기 여자코일의 일측면과 하부를 감싸는 내측코어, 상기 여자코일의 타측면과 상기 내측코어의 하부를 감싸는 외측코어, 그리고 상기 내측코어의 하부와 상기 외측코어의 사이에 게재되는 영구자석을 포함하며, 상기 내측코어와 영구자석, 그리고 외측코어는 리벳에 의해 일체로 고정되도록 구성된다.

Description

전자클러치 {Electromagnetic cluch}

본 발명은 여자코일로의 전원 공급이 중단된 상태에서는 영구자석에 의해 디스크와 풀리가 자기력에 의해 흡착되어 구동력이 전달되는 전자클러치에 있어서, 코어의 강성과 내구성을 증가시키도록 하는 새로운 형태의 전자 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 냉난방을 위한 공조장치가 설치되는데, 이러한 공조장치에는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기가 포함되는데, 이러한 압축기는 전자클러치를 통해 엔진의 구동력을 전달받아 동작한다.

이러한 전자 클러치는 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 크게 풀리 어셈블리(10)와, 디스크(20) 및 허브 어셈블리(30)를 포함하여 구성되어, 상기 풀리 어셈블리(10)로부터 제공받은 흡인자속에 의해 상기 디스크(20)가 상기 풀리 어셈블리(10)와 접촉된 상태로 풀리 어셈블리(10)와 함께 회전되면서 상기 허브 어셈블리(30)를 회전시키는 역할을 수행한다.

상기 풀리 어셈블리(10)는 엔진의 구동력을 벨트를 통해 전달받는 구성으로써, 외주면으로 벨트가 연결되어 엔진의 구동력을 제공받는 풀리(11)와, 전원 인가에 의해 자속을 발생시키는 필드코일 어셈블리(12) 및 상시적으로 자속을 발생하는 영구자석(13)을 포함하여 구성된다.

상기 풀리(11)는 압축기를 이루는 하우징(40)의 끝단에 회전 가능하게 설치된다. 이때 상기 풀리(11)와 하우징(40)의 끝단 사이에는 베어링(50)이 설치된다.

또한, 상기 필드코일 어셈블리(12)는 상기 풀리(11)의 배면에 형성된 장착홈(11a) 내에 삽입되는 코어(12a) 및 상기 코어(12a) 내에 수용되는 여자코일(12b)을 포함하여 구성되어 상기 여자코일(12b)로의 전류 인가에 의해 상기 코어(12a)의 형상에 따른 자기 회로를 형성하면서 자속을 발생시킨다.

이와 함께, 상기 영구자석(13)은 상기 풀리(11)의 배면에 형성된 장착홈(11a) 내의 전방측 벽면(디스크가 위치된 방향측의 벽면)과 상기 필드코일 어셈블리(12)의 선단 사이에 개재된 상태로 흡인자속을 제공하여 상기 디스크(20)가 상기 풀리(11)와의 대향면에 자기(磁氣) 흡착될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

즉, 여자코일로의 통전이 끊긴 무여자 상태에서는 상기 영구자석(13)의 흡인자속에 의해 상기 풀리(11)와 디스크(20) 간이 서로 자기 흡착됨에 따라 상기 풀리(11)를 통해 제공되는 엔진의 구동력이 상기 디스크(20)를 통해 허브 어셈블리(30)로 전달되어 상기 허브 어셈블리(30)에 조립된 압축기의 구동축(60)이 회전되고, 상기 여자코일(12b)로의 통전이 이루어진 여자 상태에서는 상기 여자코일(12b)로 상기 영구자석(13)이 제공하는 자속과는 반대 방향의 자속이 발생되어 상기 영구자석(13)의 흡인자속을 상계시킴으로써 풀리(11)와 디스크(20) 간의 자기 흡착이 해제됨에 따라 압축기 구동축(60)의 동작이 중단된다.

하지만, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 압축기용 전자 클러치는 상기 영구자석(13)이 풀리(11)에 형성된 장착홈(11a)의 내부 중 디스크(20)가 위치된 방향측의 벽면에 구비되기 때문에 각종 문제점이 야기되었다.

즉, 영구자석(13)은 통상 고유의 퀴리 온도(curie temperature) 이상에서는 자기(磁氣) 성능을 잃어버리게 됨을 고려할 때 상기 풀리(11)와 디스크(20) 간의 접촉 및 슬립(slip)에 따른 열은 상기한 영구자석(13)의 자기 성능에 큰 영향을 미칠 수밖에 없고, 이러한 상기 영구자석(13)의 자기 성능의 저하 혹은, 상실로 인해 디스크(20)와 풀리(11) 간의 자기 흡착이 안정적으로 이루어지지 못하여 압축기의 동작 불능이 발생될 수 있다는 문제점을 가지는 것이다.

물론, 상기 영구자석(13)을 상기 마찰열로부터 안전하게 보호하기 위해서는 퀴리 온도가 높은 영구자석(13)을 사용하면 되지만 이러한 경우 상기 영구자석(13)의 단가 상승으로 인한 전체 제품의 제조 단가에 따른 상승이 야기됨으로써 바람직하지 않다.

뿐만 아니라, 상기 풀리(11)와 상기 디스크(20) 간의 대향면은 압축기의 온/오프에 따른 지속적인 접촉으로 인한 마찰 열이 발생됨을 고려할 때 풀리(11)의 장착홈(11a) 내벽면에 위치되는 영구자석(13)은 상기한 마찰 열을 상기 풀리(11)로부터 직접 전도받기 때문에 상기한 열적 충격에 의한 영구자석(13)의 자기성능의 저하가 초래되었던 문제점을 가진다.

또한, 통상의 영구자석(13)은 충격에 의해 쉽게 파손되는 재질임을 고려할 때 전술된 바와 같이 영구자석(13)이 풀리(11)의 장착홈(11a) 내벽면에 위치된 상태이기 때문에 상기 디스크(20)와 풀리(11) 간의 자기 흡착에 따른 충격이 상기 풀리(11)를 통해 직접 전달됨으로써 상기 전달된 충격에 의한 파손 우려가 크다는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코어와 영구자석을 일체로 고정하여 코어의 강성과 내구성을 증가시키는 새로운 형태의 전자클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 내측코어와 외측코어 사이에 탄성재질의 부쉬를 삽입하여 고정함으로써 코어 사이의 기밀성을 확보하여 영구자석의 효율을 높이는 새로운 형태의 전자클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 배면에 장착홈이 오목하게 형성되는 풀리와, 상기 장착홈내에 설치되는 필드코일어셈블리 및 영구자석을 구비하는 풀리어셈블리와, 상기 풀리어셈블리에서 발생한 흡인 자속에 의해 허브어셈블리와 선택적으로 접촉하여 회전시키는 디스크를 포함하고, 상기 필드코일어셈블리는, 전류의 인가에 의해 자속을 발생하는 여자코일과, 상기 여자코일의 일측면과 하부를 감싸는 내측코어, 상기 여자코일의 타측면과 상기 내측코어의 하부를 감싸는 외측코어, 그리고 상기 내측코어의 하부와 상기 외측코어의 사이에 개재되는 영구자석을 포함하며, 상기 내측코어와 영구자석, 그리고 외측코어는 리벳에 의해 일체로 고정되는 것을 기술적 특징으로 한다.

이때 상기 리벳은 비자성체로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 영구자석이 개재되는 상기 내측코어와 외측코어 사이에는 상기 영구자석의 두께보다 두꺼운 탄성재질로 형성되는 부쉬가 삽입되어 고정되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 코어와 영구자석을 리벳을 이용하여 일체로 고정시켜 코어의 강성과 내구성이 증가되고, 코어와 영구자석이 리벳팅에 의해 고정될 때 리벳팅 홀에 의해 각 부품의 센터링이 이루어지게 되어 작업공정이 단순화되는 효과를 가진다.

그리고 내측코어와 외측코어 사이에 부쉬를 삽입하여 코어 사이로 에폭시가 누설되는 것을 방지함으로써, 영구자석의 자기 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 의한 전자클러치의 구성을 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 전자클러치의 디스크와 풀리가 이탈된 상태를 도시한 구성을 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 전자클러치의 디스크와 풀리가 접촉한 상태를 도시한 구성을 보인 단면도.

이하 본 발명에 의한 전자 클러치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 전자클러치의 디스크와 풀리가 이탈된 상태를 도시한 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 전자클러치의 디스크와 풀리가 접촉한 상태를 도시한 구성을 보인 단면도이다.

본 발명에 의한 전자클러치는 압축기에 적용되는 전자클러치에 관한 것으로, 풀리어셈블리(100)와, 허브어셈블리(300), 그리고 상기 풀리어셈블리(100)와 허브어셈블리(300)을 선택적으로 접촉시키는 디스크(400)를 포함하여 구성된다.

상기 풀리어셈블리(100)는 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 풀리(110)와, 전원의 인가에 따라 자속을 발생시키는 필드코일어셈블리(200), 그리고 전원의 인가여부에 상관없이 자속을 발생시키는 영구자석(120)를 포함하여 구성된다.

상기 풀리(110)는 압축기를 이루는 하우징(140)의 끝단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 풀리(110)와 하우징의 끝단 사이에는 베어링(150)이 설치된다. 상기 풀리(110)의 배면에는 장착홈(115)이 오목하게 형성된다. 상기 장착홈(115)에는 상기 필드코일어셈블리(200)와 영구자석(120)이 설치된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 필드코일어셈블리(200)가 상기 장착홈(115)내의 전방에 형성되는 공간(도면을 기준으로 위쪽 공간)에 위치됨과 동시에 상기 영구자석(120)은 상기 장착홈(115)의 내부 중 필드코일어셈블리(200)의 후방측(도면을 기준으로 아래쪽 공간)에 위치된다.

상기 풀리어셈블리(100)의 구성요소 중 필드코일어셈블리(200)는 전류의 인가에 따라 자속을 발생시키는 여자코일(210)과, 상기 여자코일(210)이 설치되어 자속에 의한 자기회로를 형성하는 코어(220,230)로 구성된다.

상기 여자코일(210)은 전원의 인가 전압에 따라 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속의 방향과 같은 방향 또는 반대 방형으로 자속이 발생하도록 설계된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 여자코일(210)에 +12V의 전원이 인가되는 경우에는 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속의 방향과 같은 방향으로 자속이 발생한다. 그러나 상기 여자코일(210)에 -12V의 전원이 인가되는 경우에는 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속의 방향과 반대 방향으로 자속이 발생하게 된다. 이때 발생된 자속은 상기 영구자석(120)의 흡인 자속을 상계시키는 역할을 수행하게 된다.

그리고 상기 코어는 내측코어(220)(inner core)와 외측코어(230)(outer core)로 구성되고, 상기 각 코어(220,230)의 하단 사이에 영구자석(120)이 개재된다.

즉, 상기 내측코어(220)는 대략적인 링 형상으로 형성되고, 상기 여자코일(210)의 일측면을 감싸는 제1측부단(221)와 상기 여자코일(210)의 하단을 감싸는 제1하부단(223)으로 구성된다.

그리고 상기 외측코어(230)는 상기 여자코일(210)의 타측면을 감싸는 제2측부단(231)과 상기 내측코어(220)의 제1하부단(233)의 하부를 감싸는 제2하부단(233)으로 구성되고, 대략적인 링 형상으로 형성된다.

상기 영구자석(120)은 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 외측코어(230)의 제2하부단(233) 사이에 개재되고, 대략적인 링 형상으로 형성된다. 상기 영구자석(120)의 반경은 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)의 반경보다 작게 형성된다.

상기 영구자석(120)의 외측, 즉 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 외측코어(230)의 제2하부단(233) 사이에는 부쉬(160)가 설치된다. 상기 부쉬(160)는 고무와 같이 탄성을 가진 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상시 부쉬(160)의 두께는 영구자석의 두께보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 부쉬(160)는 내측코어와 외측코어 사이를 밀폐하여 영구자석의 자기효율을 높이게 한다.

그리고 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 영구자석(120), 그리고 상기 외측코어(230)의 제2하부단(233)은 리벳(130)에 의해 일체로 고정된다. 즉 상기 내측코어의 제1하부단(223)에는 제1홀이 형성되고, 상기 영구자석(120)에는 상기 제1홀에 대응하는 제2홀이 형성되며, 상기 외측코어(230)의 제2하부단(233)에는 상기 제2홀에 대응하는 제3홀이 형성되고, 상기 리벳(130)이 상기 제1홀과 제2홀, 그리고 제3홀을 관통하여 리벳팅 작업에 의해 상기 내측코어(220)와 영구자석(120) 그리고 외측코어(230)를 일체로 고정하게 된다.

이와 같이 상기 내측코어(220)와 영구자석(120) 그리고 외측코어(230)가 리벳팅 작업에 의해 일체로 고정됨으로 인해, 코어의 강성과 내구성이 증가되게 된다.

이때 상기 리벳(130)은 알루미늄이나 황동 등과 같은 비자성체로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 리벳(130)이 비자성체로 형성됨으로 인해 상기 리벳(130)을 통해 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.

아울러 탄성재질로 형성된 상기 부쉬(160)가 리벳팅 작업에 의해 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 외측코어(230)의 제2하부단(233) 사이에 설치되기 때문에 상기 부쉬(160)가 탄성변형하면서 조립되어 상기 내측코어(220)와 외측코어(230)의 사이를 완전히 밀폐시킬 수 있게 된다.

또한 이러한 리벳팅 작업과정에서 상기 제1홀과, 제2홀 그리고 제3홀이 서로 대응되는 위치에 형성됨으로 인해 상기 내측코어(220)와 영구자석(120) 그리고 외측코어(230)가 정확한 위치에 센터링 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 부품들의 센터링을 위한 별도의 센터링 구조를 가질 필요가 없어 부품수와 가공 공수를 절약할 수 있게 된다.

다음으로 상기 여자코일(210)과 내측코어(220)와 외측코어(230), 그리고 영구자석(120)은 에폭시(170)에 의해 일체화된다. 즉, 상기 에폭시(170)에 의해 영구자석(120)이 안정적인 설치 상태를 유지할 수 있게 된다. 물론 상기 에폭시는 상기 영구자석(120) 뿐만 아니라 여자코일(210)로의 수분이나 먼지 등이 유입되는 것을 방지하는 역할도 함께 수행한다.

특히 본 발명의 실시예에 의하면 상기 부쉬(160)가 탄성변형되면서 상기 내측코어(220)와 외측코어(230) 사이를 완전히 밀폐시키면서 조립되기 때문에 상기 에폭시(170) 주입시에 에폭시(170)가 영구자석(120)과 코어(210,230) 사이로 누설되지 않으므로, 영구자석(120)의 자기 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음으로 상기 디스크(400)는 상기 풀리어셈블리(100)와 선택적으로 접촉되어 상기 풀리어셈블리(100)와 일체로 회전하면서 허브어셈블리(300)을 회전시키는 역할을 한다.

상기 디스크(400)는 풀리어셈블리(100)의 풀리(110)와 허브어셈블리(300) 사이에 개재되며, 구체적으로는 상기 허브어셈블리(300)에 결합고정되면서 상기 풀리어셈블리(100)의 여자코일(210)이 흡인 자속을 발생시키는 경우 상기 풀리어셈블리(100)의 풀리(110)의 외측 표면(허브어셈블리와 마주보는 면)에 접촉되어 서로간의 마찰력에 의해 상기 풀리어셈블리(100)와 일체로 회전하게 되고 따라서 허브어셈블리(300)도 회전하게 된다.

다음으로 허브어셈블리(300)는 상기 디스크(400)로부터 회전력을 제공받아 구동축(330)을 회전시키는 역할을 한다.

상기 허브어셈블리(300)는 구동축(330)과 결합되는 허브(310)와, 상기 디스크(400)와 풀리(110) 간의 자기 흡착력이 해제되는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(320)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 구동축(330)에는 냉매를 압축시키기 위한 구동부(도시되지 않음)가 결합됨으로써, 상기 구동축(330)의 구동에 의해 압축기가 동작하면서 냉매를 압축하게 된다.

이하에서는 앞에서 설명한 본 발명의 실시예에 의한 전자클러치의 동작 과정에 대해 상세하게 설명한다.

먼저 압축기가 동작하는 과정에 대해 설명한다. 도 3은 압축기가 동작하는 상태를 도시한 것이다. 이와 같이 압축기가 동작하기 위해서는 필드코일어셈블리(200)를 구성하는 여자코일(210)에 +12V의 전원이 공급되면, 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속의 방향(도면을 기준으로 아래쪽 방향)과 같은 방향으로 디스크(400)를 끌어당기는 흡인 자속이 발생하게 된다.

물론 상기 디스크(400)를 풀리(110)를 이탈시키는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(320)가 구비되어 있으나, 상기 여자코일(210)에서 발생하는 자속과 영구자석(120)에서 발생하는 자속이 상기 탄성부재(320)에서 제공하는 탄성력을 극복하고 상기 디스크(400)를 풀리(110)에 접촉시키게 된다.

따라서 상기 풀리어셈블리(100)의 풀리(110)로 제공되는 엔진의 구동력은 상기 풀리(110)를 회전시킴과 동시에 상기 풀리(110)에 흡착된 디스크(400)를 함게 회전시키게 되고, 이로 인해 상기 디스크(400)와 결합된 허브어셈블리(300)도 함께 회전되면서 구동축(330)을 구동시킨다.

그리고 상기 구동축(330)의 회전하면서 상기 구동축(330)에 구동부가 동작하면서 압축기 내부로 유입된 냉매를 압축하게 된다.

다음으로 압축기가 정지하는 과정에 대해 설명한다. 도 2는 압축기가 동작하지 않는 상태를 도시한 것이다. 이와 같이 압축기가 정지하도록 하기 위해서는 필드코어어셈블리(200)를 구성하는 여자코일(210)에 -12V의 전원이 공급하면, 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속의 방향과 반대방향(도면을 기준으로 위쪽 방향)과 같은 방향으로 자속이 발생하게 된다.

이와 같이 상기 여자코일(210)에서 발생한 자속은 상기 영구자석(120)에서 발생하는 자속과 반대방향이기 때문에 상기 여자코일(210)에서 발생된 자속이 상기 영구자석(120)에서 발생된 자속을 상계시키게 되고, 상기 디스크(400)를 풀리(110)와 이탈시키는 방향으로 탄성부재(320)가 탄성력을 제공하고 있으므로, 디스크(400)는 풀리(110)로부터 이탈하게 된다. 이에 따라 상기 디스크(400)는 풀리(110)로부터 이격되어 압축기의 구동축(330)은 회전하지 않게 된다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100:풀리어셈블리 110:풀리
120:영구자석 130:리벳
330:구동축 200:필드코일어셈블리
210:여자코일 220:내측코어
230:외측코어 160:부쉬
300:허브어셈블리 400:디스크

Claims (3)

1. 배면에 장착홈(115)이 오목하게 형성되는 풀리(110)와, 상기 장착홈(115)내의 전방에 형성되는 공간에 설치되는 필드코일어셈블리(200) 및 상기 장착홈(115)의 내부 중 상기 필드코일어셈블리(200)의 후방측에 위치하는 영구자석(120)을 구비하는 풀리어셈블리(100)와;
   상기 풀리어셈블리(100)에서 발생한 흡인 자속에 의해 허브어셈블리(300)와 선택적으로 접촉하여 회전시키는 디스크(400)를 포함하고
   상기 필드코일어셈블리(200)는, 전류의 인가에 의해 자속을 발생하는 여자코일(210)과, 상기 여자코일(210)의 일측면을 감싸는 제1측부단(221)과 상기 여자코일(210)의 하단을 감싸는 제1하부단(223)으로 구성된 내측코어(220), 상기 여자코일(210)의 타측면을 감싸는 제2측부단(231)과 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)을 감싸는 제2하부단(233)으로 구성된 외측코어(230), 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 외측코어(230)의 제2하부단(233) 사이에 개재된 영구자석(120), 그리고 상기 내측코어(220)의 제1하부단(223)과 외측코어(230)의 제2하부단(233) 사이에 설치되어 상기 내측코어(220)와 외측코어(230) 사이를 밀폐하는 부쉬(160)를 포함하며,
   상기 내측코어(220)와 영구자석(120), 그리고 외측코어(230)는 리벳(130)에 의해 일체로 고정되고,
   상기 리벳(130)은 비자성체로 형성되는 전자클러치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 부쉬(160)는 상기 영구자석(120)의 두께보다 두꺼운 탄성재질로 형성되는 전자클러치.
   

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