KR20080058582A - A mixed solenoid using a permanence magnet - Google Patents

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KR20080058582A
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김동현
김재규
김종국
정성식
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두산인프라코어 주식회사
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Abstract

A mixed solenoid using a permanence magnet is provided to improve coupling force between an armature and a housing and rapidly release coupling by installing the permanent magnet at the armature. A housing(20) has a plurality of driving coils(10). An armature(30) is coupled inside the driving coils to move up and down by electricity applied to the coils. A plunger(40) is integrated with an end of the armature to open and close a passage according to the movement of the armature. An elastic spring(50) surrounds an outer periphery of the plunger, and one end thereof is in contact with one end of the armature to be straightened in cut-off of power supply to the driving coils so that the armature is placed on a bottom surface and to be compressed in power supply to the driving coils so that the armature is moved forward. A permanent magnet(60) is coupled with the armature, increases coupling force between the armature and the housing when a direction of magnetic force thereof is equal to the direction of magnetic force of the coil, and separates the armature and the housing from each other when the direction of magnetic force thereof is opposite to the direction of the magnetic force of the coil.

Description

영구자석을 이용한 복합식 솔레노이드{A Mixed Solenoid Using a Permanence Magnet}A Mixed Solenoid Using a Permanence Magnet
도 1은 종래의 솔레노이드 구성도.1 is a configuration diagram of a conventional solenoid.
도 2는 본 발명의 솔레노이드 구성도.2 is a configuration diagram of a solenoid of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 구동코일10: drive coil
20: 하우징20: housing
30: 아마튜어30: Amateur
40: 플런저40: plunger
50: 스프링50: spring
60: 영구자석60: permanent magnet
본 발명은 영구자석을 이용한 복합식 솔레노이드에 관한 것으로, 특히 솔레노이드에 영구자석을 부가 결합시켜 적은 전류를 이용하여 솔레노이드의 빠른 전후 진 동작이 가능토록 한 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 복합식 솔레노이드에 관한 것이다.The present invention relates to a composite solenoid using a permanent magnet, and more particularly, to a hybrid solenoid using a permanent magnet, characterized in that the permanent magnet is additionally coupled to the solenoid to enable fast forward and backward movement of the solenoid using a small current. .
종래의 솔레노이드는 도 1에 도시한 바와 같이 구동코일과, 하우징과, 아마튜어와, 플런저 및, 스프링으로 구성되며, 보빈에 감겨진 구동코일에 전류(I)를 흘려주면 플레밍의 왼손법칙에 의하여 자계방향(B)과 직각으로 힘(F)이 발생하게 되고, 이에 아마튜어가 F의 방향으로 이동하여 전진하여 플런저가 전진하면서 유량의 개폐등과 같은 제어작용을 하게 된다.The conventional solenoid is composed of a drive coil, a housing, an armature, a plunger, and a spring as shown in FIG. 1, and when a current (I) flows through the bobbin wound coil, the Fleming's left hand law The force F is generated at right angles to the magnetic field direction B, and the armature moves in the direction of the F to move forward to perform a control action such as opening and closing of the flow rate while the plunger moves forward.
여기서 F는 코일의 감김수를 N이라고 할때 N*I에 의해 결정되고, 복귀시에는 구동코일에 인가되었던 전류를 끊어주면 내부에 있는 스프링력으로 인해 원래 위치로 돌아오게 된다.Here, F is determined by N * I when the number of coils is N, and when it is returned, the current is applied to the driving coil and when the current is applied to the coil, the F is returned to its original position due to the internal spring force.
하지만 N극과 S극으로 자화되어 있는 아마튜어(3)와 하우징(4)은 전류를 끊음과 동시에 자성이 없어지는 것이 아니고 일정시간 유지됨으로서 스프링의 복귀시간을 지연시키게 되어 빠른 온오프 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.However, the armature (3) and the housing (4) magnetized by the north pole and the south pole do not lose their magnetism at the same time as the current is cut off. There is a problem that can not be.
아울러 아마튜어의 빠른 온오프 동작을 위해서 높은 전류를 가하게 되면 자화도가 높아져 수명이 짧아지게 되는 문제가 있었다.In addition, when a high current is applied for the rapid on-off operation of the amateur, there is a problem that the lifetime is shortened due to the high magnetization.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 솔레노이드 내부의 아마튜어에 영구자석을 솔레노이드 코일 방향과 N, S극을 일치시키도록 넣어서 보다 적은 전류로 큰 작동력을 낼 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the purpose is to put a permanent magnet in the armature inside the solenoid so as to match the direction of the solenoid coil and the N, S pole to produce a large operating force with less current. .
또한, 복귀시에 솔레노이드에 순간적으로 반대방향의 전류를 흘려 영구자석이 솔레노이드 코일 방향과 반대방향으로 작용되도록 함으로서 플런저의 복귀시간이 짧아지도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, the objective of the present invention is to shorten the return time of the plunger by allowing the permanent magnet to act in the opposite direction to the solenoid coil direction by instantaneously flowing a current in the opposite direction to the solenoid upon return.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
본 발명은 다수겹의 구동코일(10)을 내장한 하우징(20)과; 상기 구동코일(10)의 내측에 결합되는 봉 형태의 구조물로서 코일에 인가되는 전기공급에 따라서 상승 및 하강하는 아마튜어(30)와; 상기 아마튜어(30)의 끝단에 일체형으로 결합되어 아마튜어의 움직임에 상응하여 유로를 개폐하는 플런저(40)와; 상기 플런저(40)의 외주연에 감싼 형태로 설치되며, 일단은 상기 아마튜어(30)의 일단에 접하여 구동코일(10)에 전원공급이 되지 않을시에는 탄발력에 의해 펼쳐진 상태를 유지하여 아마튜어(30)가 바닥면에 위치하도록 하고, 전원이 공급되면 압축되어 아마튜어(30)가 전진한 상태를 유지하도록 하는 탄발 스프링(50)과; 상기 아마튜어(30)의 몸체 중간에 결합되며 코일을 감싸는 자장에 상응하여 코일의 자기력 방향과 동일할 때에는 자기력을 증폭시켜 아마튜어(30)와 하우징(20)의 결합력을 증폭시키고, 코일의 자기력 방향과 반대방향일 경우에는 자기력을 감소시켜 아마튜어(30)와 하우징(20)이 빠른 속도로 분리되도록 하는 유도하는 영구자석(60)을 포함하여 구성함이 특징이다.The present invention comprises a housing (20) containing a plurality of drive coils (10); A rod-like structure coupled to the inside of the driving coil 10, the armature 30 rising and falling in accordance with the electric supply applied to the coil; A plunger (40) integrally coupled to the end of the armature (30) to open and close the flow path in accordance with the movement of the armature; It is installed in a form wrapped around the outer circumference of the plunger 40, one end is in contact with the one end of the armature 30 when the power supply to the drive coil 10 is not maintained by the elastic force to maintain the state An elastic spring 50 which allows the tourer 30 to be positioned on the bottom surface and is compressed when power is supplied to maintain the advanced state of the armature 30; When coupled to the middle of the body of the armature 30 and corresponding to the magnetic field direction of the coil corresponding to the magnetic field surrounding the coil amplifies the magnetic force to amplify the coupling force of the armature 30 and the housing 20, the magnetic force of the coil When the direction opposite to the direction is characterized by including a permanent magnet 60 to reduce the magnetic force to induce the armature 30 and the housing 20 to be separated at a high speed.
또한, 상기 영구자석은 솔레노이드 코일의 자기장 방향과 동일하게 N, S극을 일치시켜 배치하는 것이 특징이다.In addition, the permanent magnet is characterized in that the N, S poles are arranged in the same direction as the magnetic field direction of the solenoid coil.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들 과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 구성도로서,2 is a block diagram of the present invention,
도시한 바와 같이 본 발명은 구동코일(10)과, 하우징(20)과, 아마튜어(30)와, 플런저(40)와, 스프링(50) 및, 영구자석(60)으로 이루어진다.As shown, the present invention includes a drive coil 10, a housing 20, an armature 30, a plunger 40, a spring 50, and a permanent magnet 60.
상기 하우징(20)은 원기둥 형태로 이루어지며, 내측에 다수겹으로 이루어지는 구동코일(10)이 배치되고, 상기 구동코일(10)은 외부 전원 공급장치와 전기적으로 연결되어 있다.The housing 20 is formed in a cylindrical shape, a drive coil 10 having a plurality of layers is disposed inside, and the drive coil 10 is electrically connected to an external power supply device.
상기 아마튜어(30)는 구동코일(10) 내측에 설치되며, 구동코일(10)의 전기공급에 따라 발생되는 자기력의 영향을 받아서 플레밍의 법칙에 의하여 상승 또는 하강한다.The armature 30 is installed inside the driving coil 10 and is raised or lowered by the law of Fleming under the influence of the magnetic force generated by the electric supply of the driving coil 10.
상기 플런저(40)는 마아튜어(30)의 끝단에 설치하되 일체형으로 결합되어 아 마튜어(30)의 움직임에 상응하여 전후진 한다.The plunger 40 is installed at the end of the matua 30, but integrally coupled to move forward and backward corresponding to the movement of the armature 30.
상기 스프링(50)은 플런저(40)의 외주연에 감싼 형태로 설치되며, 구동코일(10)에 전원공급이 되지 않을시에는 탄발력에 의해 펼쳐진 상태를 유지하여 아마튜어(30)가 바닥면에 위치하도록 하고, 전원이 공급되면 압축되어 플런저(40)가 전진한 상태를 유지하도록 한다.The spring 50 is installed in a form wrapped around the outer circumference of the plunger 40, and when the power supply to the drive coil 10 is not supplied to the spring 50 maintains the unfolded state by the elastic force, the armature 30 is the bottom surface When the power is supplied is compressed to keep the plunger 40 in the advanced state.
상기 영구자석(60)은 아마튜어(30)의 중간에 설치되며 구동코일(10)을 감싸는 자장에 상응하여 자기력 방향과 동일할 때에는 아마튜어(30)와 하우징(20)의 결합력을 증폭시키고, 자기력 방향과 반대방향일 경우에는 아마튜어(30)와 하우징(20)이 빠른 속도로 분리되도록 하는 역할을 한다.The permanent magnet 60 is installed in the middle of the armature 30 and when the same as the direction of the magnetic force corresponding to the magnetic field surrounding the drive coil 10 to amplify the coupling force between the armature 30 and the housing 20, In the opposite direction of the magnetic force serves to separate the armature 30 and the housing 20 at a high speed.
이하에서 본 발명의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in more detail.
본 발명은 아마튜어(30)에 영구자석(60)을 설치하되, 정전류 인가시의 솔레노이드 코일 방향과 N, S극을 일치시키도록 넣어서 적은 전류를 인가하고서도 같은 작동력을 낼 수 있다.In the present invention, the permanent magnet 60 is installed in the armature 30, but the same operating force can be achieved even though a small current is applied by putting the N and S poles coincident with the direction of the solenoid coil when the constant current is applied.
즉, 정전류를 인가하면 아마튜어(30)는 N극, 하우징은 S극으로 자화되어 상부(F)의 방향으로 밀려가는데 아마튜어(30)에 설치된 영구자석(60)의 자기방향이 일치하게 되어 하우징(20)이 서로 당기는 힘이 배가되어 보다 큰 작동력이 발생한다.That is, when a constant current is applied, the armature 30 is magnetized to the N pole and the housing S pole to be pushed in the direction of the upper portion F. However, the magnetic directions of the permanent magnets 60 installed in the armature 30 coincide with each other. The pulling force of the housings 20 is doubled, resulting in greater operating force.
이때, 작은 전류소모는 솔레노이드 내부에서 발생하는 열을 감소시키고 이는 구동코일(10)의 저항증가를 막아 내부전류 감소를 일정부분 해소시키게 되는바, 이는 솔레노이드를 장시간 사용시 내부 전류 감소로 인한 작동력 감소를 일정부분 해 소하게 된다.At this time, the small current consumption reduces the heat generated inside the solenoid, which prevents an increase in the resistance of the driving coil 10, thereby partially relieving the internal current reduction, which reduces the operating force due to the internal current reduction when the solenoid is used for a long time. It is partly eliminated.
그리고, 플런저(40) 복귀 시간을 보면 복귀시에 순간적으로 반대방향으로 전류를 흘려주었다가 끊음으로서 영구자석(60)과 N극으로 자화되는 하우징(20)이 서로 밀어주는 힘이 순간적으로 발생하게 됨으로서 복귀시간은 단축되게 된다.In addition, when the plunger 40 returns, the current flows in the opposite direction at the moment of returning, and then stops so that the momentary force of the permanent magnet 60 and the housing 20 magnetized to the N pole is generated momentarily. As a result, the return time is shortened.
그리고, 복귀시에 구동코일(10)에 순간적으로 반대방향의 전류를 흘려 영구자석(60)이 솔레노이드 코일 방향과 반대방향으로 작용되도록 함으로서 플런저(40)의 복귀시간이 짧아지도록 하는바, 영구자석(60)의 존재로 인한 솔레노이드 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.In addition, when the current flows in the opposite direction to the drive coil 10 at the moment of return, the permanent magnet 60 acts in the opposite direction to the solenoid coil direction, thereby reducing the return time of the plunger 40, which is permanent magnet. Referring to the solenoid operation due to the presence of 60 in more detail as follows.
상기 플런저(40)를 상부로 이동시키기 위해서는 상기 코일에 일방향으로 전류를 흘려서, 코일의 상측에 N측이, 그리고 코일의 하측에 S극이 형성되도록 하여 하우징이 N극으로 형성된다.In order to move the plunger 40 upward, a current flows in one direction to the coil so that the N side is formed above the coil and the S pole is formed below the coil so that the housing is formed as the N pole.
그리고, 자성체로 성형되고 코일의 내측면 정중앙에 설치되어 있는 아마튜어(30)는 구동코일(10)에 의하여 형성되는 자력의 방향에 의하여 상부로 이동하게 되며 상측은 S극이 형성되고 하측은 N극이 형성되며, 영구자석(60)이 상부가 N극 하부가 S극이 형성되어 있으므로 자력이 합쳐지면서 보다 강력하게 아마튜어(30)를 하우징에 결합시킬 수 있게 된다.Then, the armature 30 formed of a magnetic material and installed in the center of the inner side of the coil is moved upward by the direction of the magnetic force formed by the drive coil 10, the upper side is formed S pole and the lower side is N The pole is formed, the permanent magnet 60 is the upper portion of the N pole lower S pole is formed so that the magnetic force is combined can be more strongly coupled to the armature 30 to the housing.
그리고, 상기 플런저(40)를 하방으로 이동시키는 동작을 살펴보면, 상기 구동코일(10)에 역전류를 인가하여, 구동코일(10)의 상측에 S극이, 그리고 하측에 N극이 형성되어 하우징(20)이 S극으로 형성된다.In addition, the operation of moving the plunger 40 downward, the reverse current is applied to the drive coil 10, the S pole on the upper side of the drive coil 10, and the N pole is formed on the lower side of the housing 20 is formed in the S pole.
그리고, 아마튜어(30)의 상측은 S극이 형성되어 있으나, 하우징(20)에 S극이 형성되기 때문에, 전류가 인가되고 있는 시간동안에는 극성이 상충하게 되어, 자극 및 자력이 소실된다. In addition, although the S pole is formed on the upper side of the armature 30, since the S pole is formed in the housing 20, the polarities are conflicted during the time that the current is applied, and the magnetic pole and the magnetic force are lost.
이러한 상태에서, 하우징(20)과 아마튜어(30)는 자력에 의하여 붙어 있는 성질이 없어지고, 또한, 영구자석(60)과 반대극성이 형성되며, 동시에 스프링(50)의 탄성력으로 인하여, 플런저(40)는 하방으로 빠른 속도로 이동하게 된다.In this state, the housing 20 and the armature 30 are no longer attached to each other by magnetic force, and also have the opposite polarity formed with the permanent magnet 60, and at the same time, due to the elastic force of the spring 50, the plunger The 40 moves downward at a high speed.
결국, 본 발명은 아마튜어(30)에 영구자석(60)을 부가 설치하여, 상기 영구자석(60)을 작용에 의해서 접합력을 증가시키고, 또한 빠른 해제를 가능케 하여 솔레노이드의 동작성을 높일 수 있다.As a result, the present invention may further install a permanent magnet (60) in the armature 30, increase the bonding force by the action of the permanent magnet 60, and also can be released quickly to increase the operability of the solenoid. .
상술한 바와 같이 본 발명은 솔레노이드 장치에 있어서 아마튜어에 영구자석을 결합설치하여 적은 전류로도 솔레노이드를 작동시킬 수 있어 경제성을 높이고, 또한 아마튜어의 해제를 빠른 속도로 진행하여 작동성을 높이도록 하는 효과를 제공한다.As described above, in the present invention, in the solenoid device, the permanent magnet is coupled to the armature so that the solenoid can be operated with a small current, thereby increasing the economical efficiency, and also increasing the operability by releasing the armature at a high speed. To provide the effect.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.

Claims (2)

  1. 다수겹의 구동코일(10)을 내장한 하우징(20)과;A housing 20 incorporating a plurality of drive coils 10;
    상기 구동코일(10)의 내측에 결합되는 봉 형태의 구조물로서 코일에 인가되는 전기공급에 따라서 상승 및 하강하는 아마튜어(30)와;A rod-like structure coupled to the inside of the driving coil 10, the armature 30 rising and falling in accordance with the electric supply applied to the coil;
    상기 아마튜어(30)의 끝단에 일체형으로 결합되어 아마튜어의 움직임에 상응하여 유로를 개폐하는 플런저(40)와;A plunger (40) integrally coupled to the end of the armature (30) to open and close the flow path in accordance with the movement of the armature;
    상기 플런저(40)의 외주연에 감싼 형태로 설치되며, 일단은 상기 아마튜어(30)의 일단에 접하여 구동코일(10)에 전원공급이 되지 않을시에는 탄발력에 의해 펼쳐진 상태를 유지하여 아마튜어(30)가 바닥면에 위치하도록 하고, 전원이 공급되면 압축되어 아마튜어(30)가 전진한 상태를 유지하도록 하는 탄발 스프링(50)과;It is installed in a form wrapped around the outer circumference of the plunger 40, one end is in contact with the one end of the armature 30 when the power supply to the drive coil 10 is not maintained by the elastic force to maintain the state An elastic spring 50 which allows the tourer 30 to be positioned on the bottom surface and is compressed when power is supplied to maintain the advanced state of the armature 30;
    상기 아마튜어(30)의 몸체 중간에 결합되며 코일을 감싸는 자장에 상응하여 코일의 자기력 방향과 동일할 때에는 자기력을 증폭시켜 아마튜어(30)와 하우징(20)의 결합력을 증폭시키고, 코일의 자기력 방향과 반대방향일 경우에는 자기력을 감소시켜 아마튜어(30)와 하우징(20)이 빠른 속도로 분리되도록 하는 유도하는 영구자석(60)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 복합식 솔레노이드.When coupled to the middle of the body of the armature 30 and corresponding to the magnetic field direction of the coil corresponding to the magnetic field surrounding the coil amplifies the magnetic force to amplify the coupling force of the armature 30 and the housing 20, the magnetic force of the coil In the opposite direction, the composite solenoid using a permanent magnet, characterized in that it comprises a permanent magnet 60 to reduce the magnetic force to induce a separate separation of the armature 30 and the housing 20 at high speed .
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 영구자석은 솔레노이드 코일의 정전류를 인가한 자기장 방향과 동일하게 N, S극을 일치시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 복합식 솔레노이드.The permanent magnet composite solenoid using a permanent magnet, characterized in that the N and S poles are arranged in the same direction as the magnetic field direction to which the constant current of the solenoid coil is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101034582B1 (en) * 2009-06-19 2011-05-16 한양대학교 산학협력단 Linear actuator
KR101335025B1 (en) * 2012-05-02 2013-12-02 한국기술교육대학교 산학협력단 A compact linear actuator having minimal height

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