KR20080035048A - 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일의 구조에 관한 것으로서, 특히 전도성(傳導性)이 뛰어난 구리 재질의 선재를 에나멜 등의 절연성재료로 피복하여 나사선형으로 일정횟수 감아 구성한 다음 이를 절열부재와 플라스틱재질의 설치부재로 코일하우징 내부에 설치토록 하는 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일에 있어서, 상기 전자코일을 구성하는 선재를 절연성 재료로 피복된 알루미늄재질의 선재로 구성하되, 상기 알루미늄재질의 선재를 필요 횟수만큼 나사선형으로 감아 하나 이상의 코일을 각각 만든 다음 상기 하나 이상의 코일 양단 접점을 상호 병렬방식으로 연결하여서 됨을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 종래에 알루미늄전자코일이 가지는 높은 저항값을 구리전자코일과 동일하도록 낮추어 그에 따른 발열문제 등을 일소하여 줄 수 있도록 하였따.

자동차, 압축기, 클러치, 코일, 구리

Description

자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일의 구조{THE ELECTRONIC COIL STRUCTURE USED IN CLUTCH FOR COMPRESSOR OF AUTOMOBILE}

도 1은 본 발명에서 제시하는 전자코일의 구조를 나타낸 일부 예시도,

도 2는 전자코일의 설치상태를 나타낸 자동차 압축기용 클러치의 부분단면예시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 전자코일 11 : 코일하우징

12 : 제 1코일 13 : 제 2코일

2 : 풀리 21 : 로터

22 : 러버댐퍼 23 : 아마추어

3 : 압축기

본 발명은 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일의 구조에 관한 것으로서, 이를 보다 구체적으로 설명하자면 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일을 알루미늄재질의 선재로 구성토록 함과 동시에 그 조건값을 충족시켜 종래 구리 재질의 사용으로 인해 대두되었던 비용적 문제와 발열문제를 일소하여 줄 수 있도록 함에 그 목적을 가지는 것이다.

일반적으로 자동차 압축기용 클러치는 그 작동시 도 1에서처럼 풀리(2) 내에 구성된 전자코일(1)로 전원을 인가하여 자력을 발생시키므로 그 상부에 마련된 아마추어(23)가 풀리(2)와 연결되어 동시회전하고 있는 로터(21)의 마찰면에 전자코일(1)의 자력에 의해 흡착되면서 로터(21)와 함께 회전되어, 압축기(3)로 엔진의 회전력을 전달하게 된다.

그리고 반대로 전자코일(1)에 전원을 차단하면 러버댐퍼(22)의 복원력에 의해 아마추어(23)가 로터(21)의 마찰면으로 부터 복원되면서 엔진의 회전력을 차단하게 된다.

따라서, 상기 자동차 압축기용 클러치에는 풀리(2)와 로터(21)의 회전동력이 아마추어(23)를 통해 압축기(3)로 전달될 수 있도록 전자코일(1)을 설치,사용하게 되는데,

이때, 상기 전자코일(1)은 통상 전도성(傳導性)이 뛰어난 구리 재질의 선재를 에나멜 등의 절연성재료로 피복하여 나사선형으로 일정횟수 감아 구성한 다음 이를 절열부재와 플라스틱재질의 설치부재로 코일하우징(11) 내부에 설치한 후, 상기 코일하우징(11)을 풀리(2)의 로터(21) 내부에 삽설하여 위와 같이 사용하게 된다.

그러나 위 전자코일은 주로 전도성이 매우 뛰어난 구리 재질의 선재를 이용함에 따라, 그 제작비용이 매우 고가이고 또 그로 인한 압축기용 클러치의 제작비용을 상승시키게 되는 폐단을 가지고 있었다.

이를 보다 상세히 설명하자면, 일반적으로 전기 전도율은 은> 구리> 금> 알루미늄> 마그네슘> 아연> 철> 납> 안티몬 등의 순으로 좋아진다.

따라서, 종래에 상기 전자코일의 제작시 주로 구리재질의 선재를 이용하여 제작하게 되는데, 이는 타 재질의 선재에 비해 구리가 전기전도율이 매우 뛰어남은 물론 저항률과 발열률이 낮아 많이 이용되고 있다.

다만, 상기 구리에 비해 은이 전기 전도율이 뛰어나지만 은의 경우 비용적 문제로 인해 소수로만 사용되고 있는 실정이다.

따라서, 상기 전자코일에 이용되는 구리재질의 선재는 타 재질의 선재에 비해 전기전도율이 뛰어나고 비용 또한 은에 비해 저렴한 이점을 가지고 있어, 국내에서 많이 이용되고 있다.

그러나, 우리나라에서는 상기 구리를 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이어서, 국,내외 구리의 수요강세나 금속시장의 물가파동시 상승하게 되는 비용적 문제에 큰 타격을 받고 있음은 물론 구리재질의 선재를 이용한 전자코일 및 압축기용 클러치의 제조비용까지 연동하여 상승되는 문제를 안고 있었던 실정이었다.

하여 국내,외에서는 전자코일에 이용되는 구리재질의 선재가 가지는 비용적 문제를 해소하기 위하여 구리에 비해 비용이 매우 저렴한 알루미늄을 이용하여 전자코일을 제작한 경우가 있었다.

하지만, 상기 알루미늄재질의 선재를 이용하여 전자코일을 제작할 경우 구리에 비해 비용은 현저히 저렴하나 전기전도율이 구리에 비해 떨어지는 문제를 가지고 있어 구리재질의 선재 보다 감는 횟수를 증가시켜야 하는 부피적 문제를 가지고 있었다.

즉, 종래에 구리재질의 선재로 제작한 전자코일(이하 "구리전자코일" 이라 칭함)의 제작값(선재의 감는 횟수, 선재의 굵기, 선재의 감는 크기)과 동일하게 알루미늄 재질의 선재로 전자코일(이하 "알루미늄전자코일" 이라 칭함)을 제작하게 되면,

알루미늄이 구리에 비해 전기전도율이 떨어지므로 동일 전압의 인가시, 알루미늄 전자코일이 구리 전자코일에 비해 전류값이 떨어지게 된다.

그러므로 종래의 구리 전자코일과 동일한 전류값을 얻기 위해서는 상기 알루미늄 선재의 감는 횟수를 구리재질의 선재보다 30%를 더 감아 주어야 하므로 그에 따른 알루미늄전자코일의 부피가 증가하게 되는 것이다.

이는 유도되는 전압 V = L x dB/dt (시간변화에 대한 자속의 변화에 인덕터를 곱한 값) 이므로 L 은 인덕터이고 이 인덕터는 코일을 많이 감을수록 커지는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 구리를 대신하여 알루미늄재질의 선재로 전자코일을 제작할 경우 위와 같은 부피증가의 문제점이 발생하게 되므로 전자코일과 더불어 압축기용 클러치의 부피 또한 커지게 되는 폐단을 초래하게 되었던 것이다.

다만, 근래에 들어서 구리의 계속적인 비용상승으로 인해 알루미늄전자코일의 사용을 계속적으로 도모하고 있고 또 알루미늄 전자코일의 사용시 대두되었던 부피증가 문제를 해소하기 위해 계속적으로 연구개발중이다.

그 예로, 알루미늄전자코일의 사용시 구리전자코일에 비해 증가되는 부피문제를 압축기용 클러치의 변형제작으로 그 수용 및 사용이 가능토록 한 기술이 안출된 바 있다.

그러나, 상기의 경우 구리전자코일에 비해 부피가 30% 증가되는 알루미늄전자코일의 부피문제는 일부 해소하여 줄 수 있었으나, 알루미늄전자코일의 제작시 구리전자코일에 비해 증가된 부피로 인하여 그 저항값 또한 구리전자코일에 비해 2배가까이 증가 되어 심한 발열을 유발하게 되는 또 다른 문제를 야기시켰다.

즉, 상기에서 설명한 바와 같이 종래의 구리전자코일과 동일한 전류값을 얻 기 위하여 알루미늄재질의 선재를 구리전자코일에 비해 많이 감아 알루미늄전자코일을 제작할 경우,

구리전자코일과 동일한 전류값은 얻을 수 있으나, 그에 반해 저항값은 구리전자코일에 비해 증가하게 되고, 또 그 높은 저항값에 의하여 알루미늄전자코일로 발열이 심하게 발생하는 문제를 가지고 있었다.

이는 옴의 법칙에서 전류의 크기는 전압에 비례하고 저항에 반비례한다는 것에서 알 수 있다.

1) 전압(V) = 전류(I) × 저항(R)

2) 저항(R) = 전압(V)/전류(I)

3) 전류(I) = 전압(V)/저항(R)

이상에서 살펴본 바와 같이 구리전자코일의 비용적 문제로 인하여 알루미늄전자코일을 사용할 경우 발생하였던 부피문제는 압축기용 클러치의 변형제작으로 해소하여 줄 수 있었으나, 위 저항값의 증가로 인한 심한 발열문제는 현재까지 해결하지 못하고 있는 실정이어서, 사실상 알루미늄 전자코일의 사용은 불가능하였다.

따라서, 현재 상기 알루미늄 전자코일의 저항값을 낮추어 그 발열문제를 해소하여 주어야 하는 문제가 매우 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 특히 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일을 알루미늄재질의 선재로 구성함에 있어, 상기 알루미늄재질의 선재를 하나이상의 코일로 분할제작한 다음 이들을 상호 병렬방식으로 연결구성하여 종래에 알루미늄전자코일이 가지는 높은 저항값을 구리전자코일과 동일하도록 낮추어 그에 따른 발열문제 등을 일소하여 줄 수 있도록 함에 그 기술적 과제를 가지는 것이다.

이하 본 발명의 구성 설명을 보다 상세히 하자면 아래와 같다.

본 발명은 전도성(傳導性)이 뛰어난 구리 재질의 선재를 에나멜 등의 절연성재료로 피복하여 나사선형으로 일정횟수 감아 구성한 다음 이를 절열부재와 플라스틱재질의 설치부재로 코일하우징 내부에 설치토록 하는 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일에 있어서,

상기 전자코일을 구성하는 선재를 절연성 재료로 피복된 알루미늄재질의 선재로 구성하되,

상기 알루미늄재질의 선재를 필요횟수 만큼 나사선형으로 감아 하나 이상의 코일을 각각 만든 다음 상기 하나 이상의 코일 양단 접점을 상호 병렬방식으로 연결하여서 된 구조이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제작과정을 설명하자면,

우선 본 발명에서 제시하게 되는 알루미늄재질의 선재로 구성하는 알루미늄 전자코일은 종래에 사용된 구리재질의 선재로 구성된 전자코일과 동일한 전압값에서 동일한 전류값과 근사치의 저항값을 얻을 수 있도록 구성하게 된다.

일반적으로 자동차 압축기용 클러치에 사용된 전자코일(구리재질의 선재로 제작된 코일)은 특정 전압,전류,저항값을 가지게 된다.

이는 자동차 압축기용 클러치의 작동시 풀리내에 구성된 전자코일로 전원을 인가하여 자력을 발생시키므로 그 상부에 마련된 아마추어를 전자코일의 자력으로 풀리와 연결되어 회전하는 로터의 마찰면에 흡착시켜 동시 회전토록 하므로 상기 회전동력을 압축기로 전달시켜 주는 것이다.

따라서, 알루미늄재질의 선재를 이용하여 위 구리전자코일과 동일한 전류값을 얻기 위해서는 통상 알루미늄재질의 선재를 구리전자코일의 감은 횟수 보다 30% 더 감아 구성하게 된다.

이는 상기의 조건에서 구리전자코일과 알루미늄전자코일에 동일한 전압을 인가시 구리에 비해 알루미늄의 전기전도율이 떨어져 그 전류값이 낮으므로 이를 보완하기 위하여 상기 알루미늄재질의 선재를 구리에 비해 30% 더 감아 알루미늄전자코일을 구성케 하므로 구리전자코일과 동일한 전류값을 얻도록 한 것이다.

단 상기 알루미늄전자코일의 사용시 위와 같은 조건이 성립되기 위해서는 상기 알루미늄전자코일의 선재 굵기 및 그 감은 크기가 구리전자코일과 동일조건으로 구성되어야 하며, 그와 동시에 양자에 인가되는 전압 또한 동일하게 부여되어야만 한다.

유도되는 전압 V = L x dB/dt (시간변화에 대한 자속의 변화에 인덕터를 곱한값) 이므로 L 은 인덕터이고 이 인덕터는 코일을 많이 감을수록 커는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 종래에는 알루미늄재질의 선재를 구리전자코일의 감은 횟수 보다 30% 정도 더 감아 구리전자코일과 동일한 전류값을 알루미늄전자코일에서 얻도록 하였다.

그러나, 위와 같은 종래 구성은 알루미늄재질의 선재를 직렬 즉, 한번에 연속으로 일정횟수 감아 구성케 한 것이므로 구리전자코일과 동일한 전류값은 그 감은 횟수의 조정으로 얻을 수 있었으나,

그에 반해 알루미늄재질의 선재를 직렬로 감아 구리전자코일과 동일 전압인가시 동일 전류값을 얻도록 구성하게 되면, 알루미늄전자코일이 가지는 저항값이 구리전자코일에 비해 2배 가까이 증가하게 되므로 그 높은 저항값에 의하여 알루미늄전자코일로 발열이 심하게 발생하는 문제점을 가지고 있었다.

하여 본 발명에서는 상기 알루미늄전자코일의 사용시 발생하게 되는 저항문제를 해소하여 줄 수 있도록 상기 알루미늄전자코일의 구성시 알루미늄재질의 선재로 하나이상의 코일을 각각 만든 다음 이들을 상호 병렬로 연결하여 위와 같은 문제점을 해소하여 줄 수 있도록 하였다.

이를 보다 구체적으로 설명하기 위하여 간단한 실시예를 들자면,

본 발명은 상기 종래의 구리전자코일에 사용된 선재와 동일 조건으로 알루미늄재질의 선재를 이용하여 알루미늄전자코일을 구성하되,

상기 알루미늄재질의 선재를 나사선형으로 일정횟수 감아 제 1코일(12)을 구성한 다음 상기와 동일 방법으로 제 2코일(13)을 각각 분할제작한다.

그리고 상기와 같이 제작된 제 1코일(12)과 제 2코일(13)의 양단 접점을 도 1 에서와 같이 상호 병렬방식으로 연결하여 알루미늄전자코일을 구성한다.

이때, 상기 알루미늄전자코일은 차종에 따라 요구되는 전자코일의 조건값이 다르므로 해당 차종에 적합하도록 필요 갯수만큼 상기 코일을 제 1코일, 제 2코일, 제 3코일, 제4 코일 등으로 다수개 분할 제작하여 상호 병렬방식으로 연결시켜 주면 된다.

이상과 같이 상기 제 1코일(12)과 제 2코일(13)은 그 제작시 종래의 구리전자코일이 가지는 전류값을 100%로 하였을 때, 그 대비 50% 정도의 전류값을 얻을 수 있도록 알루미늄재질의 선재를 필요횟수로 감아 각각 구성한 다음 각각의 양단 접점을 상호 병렬방식으로 연결한다.

따라서, 상기와 같이 구성된 제 1코일(12)과 제 2코일(13)을 상호 병렬로 연결구성하면 종래의 구리전자코일과 동일한 전압인가시 코일하우징(11) 내에서 제 1코일(12)과 제 2코일(13)이 가지는 전류의 합으로 인해 구리전자코일이 가지는 전류값과 근사치의 전류값을 얻을 수 있게 되고,

그와 동시에 제 1코일(12)과 제 2코일(13)의 저항값은 상호 병렬연결구성으로 인해 하나의 코일 저항값만을 가지게 된다.

즉, 구리전자코일과 동일전류를 얻기 위하여 알루미늄선재를 직렬로 한번에 일정횟수 감아 알루미늄코일을 구성할 경우, 그 저항값이 구리전자코일의 저항값에 비해 2배 가까이 상승하지만, 상기와 같이 알루미늄재질의 선재를 제 1코일과 제 2코일로 분리구성한 다음 이들을 병렬로 연결할 경우 하나의 코일 저항값만을 가지게 되므로 전자코일의 발열상태를 현저히 저하시 킬 수 있게 되는 것이다.

그 예로 저항연결의 공식을 보면,

1)(종래의 구리전자코일) 직렬접속 R = R1 + R2 + R3 + ....

2)(본 발명의 알루미늄전자코일) 병렬접속 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ..... 임을 알 수 있다.

이상과 같이 알루미늄재질의 선재를 이용하여 위와 같은 구조로 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일을 구성할 경우, 종래에 문제시 되어 상용화되지 못하였던 높은 저항값에 의한 발열문제를 한번에 일소하여 줄 수 있어, 그 기대되는 파급효과가 매우 크다 할 것이다.

그리고, 본 발명은 상기 알루미늄전자코일의 구성시 알루미늄재질의 선재로 코일을 다수개 분할 제작한 다음 이들을 상호 병렬방식으로 연결토록 하므로 전자코일의 전류값과 저항값을 사용자가 필요조건에 맞게 조절할 수 있어, 모든 차종에적용할 수 있는 특징을 가지게 된다.

위에서 설명한 것과 같이 본 발명은 종래에 구리전자코일을 대신하여 알루미늄전자코일의 사용시 대두되었던 높은 저항으로 인한 발열문제를 완벽하게 해소하여 주므로서, 구리사용에 따른 고비용을 절감할 수 있어 전자코일의 제작원가를 최소화 할 수 있음은 물론 그와 연동하여 자동차용 압축기의 클러치 제작비용까지 절감할 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 전도성(傳導性)이 뛰어난 구리 재질의 선재를 에나멜 등의 절연성재료로 피복하여 나사선형으로 일정횟수 감아 구성한 다음 이를 절열부재와 플라스틱재질의 설치부재로 코일하우징 내부에 설치토록 하는 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일에 있어서,

   상기 전자코일을 구성하는 선재를 절연성 재료로 피복된 알루미늄재질의 선재로 구성하되,

   상기 알루미늄재질의 선재를 필요횟수 만큼 나사선형으로 감아 하나 이상의 코일을 각각 만든 다음 상기 하나 이상의 코일 양단 접점을 상호 병렬방식으로 연결하여서 됨을 특징으로 하는 자동차 압축기용 클러치에 사용되는 전자코일의 구조

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