KR20130011142A - 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 관한 것으로서, 종래의 구리 재질로 이루어진 마그네틱 코일 대신에 알루미늄과 구리가 결합된 코일로 대체하여 동일한 물리적 성질을 가지면서도 가격을 상대적으로 낮출 수 있는 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 중앙의 알루미늄층; 상기 알루미늄층의 외측을 둘러싸는 구리층; 및, 상기 구리층 외측을 둘러싸는 절연층으로 이루어진 마그네틱 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

마그네틱 클러치용 코일 어셈블리{COIL ASSEMBLY FOR MAGNETIC CLUTCH}

본 발명은 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구리 재질과 동일한 전기 전도도, 인장강도 및 방열량을 갖는 재질로 이루어진 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 냉방기용 컴프레서는 엔진의 구동력에 의해 작동하게 되어 있으며, 더불어 냉방이 필요할 경우에만 단속적으로 작동되도록 마그네틱 클러치가 함께 장착되어 있다.

도 1은 상기와 같은 컴프레서 및 마그네틱 클러치의 일반적인 구조가 도시되어 있다.

도 1을 참조하여 컴프레서 및 마그네틱 클러치의 구성 및 작동원리를 간략히 살펴보면, 엔진(미도시)의 구동축으로부터 벨트(미도시) 등을 통해 풀리(6)가 회전가능하게 연결되고, 상기 풀리(6)는 마그네틱 클러치(10)를 경유하여 컴프레서(2)의 회전축에 연결되며, 상기 풀리(6)에는 로터(8)가 결합된다.

그리고, 마그네틱 코일(1a)을 포함하는 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리(1)는 상기 로터(8)와 미세한 간격을 두고 배치되고, 상기 로터(8)는 베어링(7)을 개재하여 컴프레서(2)의 회전축과 연결된다.

상기와 같은 상태에서 운전자가 에어콘 스위치를 켜면, 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리(1)에 전원이 인가되면서 컴프레서(2)의 회전축에 고정결합된 디스크(2a)와 풀리(6)에 고정결합된 디스크(6a)가 맞닿아 마찰력에 의해 함께 회전하게 되어 컴프레서(2)가 작동된다.

반대로, 전원연결선(3)을 통해 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리(1)에 전원이 인가되지 않으면, 상기 풀리(6)의 디스크(6a)와 컴프레서(2)의 디스크(2a)가 서로 분리되므로, 동력이 차단되고 컴프레서가 작동하지 않는다.

그리고, 수동으로 에어콘 스위치를 단속함으로써 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리(1)에 전원을 인가해도 좋지만, 마그네틱 클러치(10)를 엔진전자제어장치(ECU)에 연결하여 자동차 실내온도에 따라 자동으로 전원의 인가를 단속할 수도 있다.

상기 구성 중 코일 어셈블리(1)는 자동차의 에어컨을 작동시키는데 사용하는 부품이며, 내부에는 마그네틱 코일(1a)이 내장되고, 자동차의 풀리(6) 및 베어링(7)과 일정 간격을 두고 컴프레서(2)의 구동축에 결합된다.

이와 같은 코일 어셈블리(1)는 구리 재질로 이루어진 코일을 사용하게 된다.

그런데, 구리는 경기에 민감한 원자재로서 경기를 예측할 수 있는 '경기선행지수'로 인식되어 최근 수년간 세계 경제의 호황기에 그 가격이 다른 원자재보다 상대적으로 강세를 보이고 있다.

또한, 이러한 구리 가격이 강세여도 공급량 부족 현상이 지속적으로 발생하여 가격이 계속 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 이를 해결하기 위해 알루미늄 코일을 사용하는 방안이 검토되었으나, 발열, 전기 전도도, 인장 강도 등의 부족으로 인해 고부하 용량의 마그네틱 클러치에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 종래의 구리 재질로 이루어진 마그네틱 코일 대신에 알루미늄과 구리가 결합된 코일로 대체하여 동일한 물리적 성질을 가지면서도 가격을 상대적으로 낮출 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리는, 중앙의 알루미늄층; 상기 알루미늄층의 외측을 둘러싸는 구리층; 및, 상기 구리층 외측을 둘러싸는 절연층으로 이루어진 마그네틱 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

0.7 ~ 1.0mm의 굵기로 이루어지며, 상기 굵기에 대해 상기 알루미늄층의 부피비는 60 ~ 90％이고, 상기 구리층의 부피비는 10 ~ 40％로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 절연층은 에나멜 코팅층인 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 의하면, 동일한 물리적 성질을 가지면서 가격이 상대적으로 저렴한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 마그네틱 클러치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리를 나타낸 분리 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 코일을 나타내는 정단면도 및 측단면도이다.
도 5는 종래기술(a)과 본 발명(b)에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 자기력에 대한 유동 해석 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리를 나타낸 분리 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 코일을 나타내는 정단면도 및 측단면도이다.

본 발명에 따른 마그네틱 클러치(10)는 전술한 바와 같이, 자동차의 컴프레서(2)에 결합되어 상기 컴프레서(2)를 단속하기 위한 것으로, 엔진의 구동력에 의해 작동하게 되며, 더불어 냉방이 필요할 경우에만 단속적으로 작동된다.

또한, 상기 마그네틱 클러치(10)는 엔진(미도시)의 구동축으로부터 벨트(미도시)를 통해 회전가능하게 연결되는 풀리(6)와, 외주면은 상기 풀리(6)와 결합되고 내주면은 베어링(7)을 통해 컴프레서(2)의 구동축과 연결되는 로터(8)와, 상기 컴프레서(2)의 구동축에 고정 결합되는 디스크(2a) 및 상기 로터(8)에 설치되는 코일 어셈블리(100)로 구성된다.

즉, 코일 어셈블리(100)에 전원이 인가되면서 컴프레서(2)의 회전축에 고정결합된 디스크(2a)와 풀리(6)에 고정 결합된 디스크(6a)가 맞닿아 마찰력에 의해 함께 회전함과 동시에 상기 컴프레서(20)가 작동된다.

상기한 구성 중 상기 코일 어셈블리(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 마그네틱 코일(110)과, 상기 마그네틱 코일(110)이 권취되는 보빈(120)과, 상기 보빈(120)이 삽입 고정되는 삽입홈을 갖는 커버(130)로 구성된다.

상기 마그네틱 코일(110)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 0.7 ~ 1.0mm의 굵기로 이루어지며, 중앙의 알루미늄층(111)과, 상기 알루미늄층(111)의 외측을 둘러싸는 구리층(112)과, 상기 구리층(112) 외측에 에나멜 코팅층의 절연체로 이루어진 절연층(113)을 갖는 구조로 형성된다.

상기 마그네틱 코일(110)에는 전류가 외곽 쪽으로 흐르려는 표피 효과(skin effect)가 발생하게 되고, 상기 알루미늄은 구리보다 전기적인 저항이 높아 발열이 상대적으로 더 발생하기 때문에, 상기 마그네틱 코일(110)은 중앙에 알루미늄층(111)이 형성되고, 전류가 흐르는 알루미늄층(111)의 외측에 전기적인 저항이 낮은 구리층(112)이 형성됨이 당연하다.

이때, 상기 구리층(112)의 두께는 물리적 성질, 즉 발열, 전기 전도도, 인장 강도 등이 종래의 구리 코일과 동일한 값이 측정될 수 있는 두께로 이루어짐이 바람직하다.

구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 굵기(0.7 ~ 1.0mm)에 대해 상기 알루미늄층의 부피비는 60 ~ 90％이고, 상기 구리층의 부피비는 10 ~ 40％로 이루어짐이 바람직하다.

한편, 도 5는 종래기술(a)과 본 발명(b)에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 자기력에 대한 유동 해석 결과를 나타내는 도면으로서, 예컨대 종래의 구리 재질로 이루어진 마그네틱 코일인 경우 자기력이 대략 4,901N이며, 본 발명에 따른 알루미늄층(111)과 구리층(112), 그리고 절연층(113)으로 이루어진 마그네틱 코일(110)인 경우 자기력이 대략 4,947N으로 별반 차이가 없다.

결국, 본 발명에 따른 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리에 적용되는 마그네틱 코일(110)의 유동 해석에 의해 자기력이 종래 기술과 비교하여 유사하게 측정되는 결과, 다른 물리적 성질도 이와 유사할 것으로 판단된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 있게 된다.

110 : 마그네틱 코일 111 : 알루미늄층
112 : 구리층 113 : 절연층

Claims (3)

1. 중앙의 알루미늄층;
   상기 알루미늄층의 외측을 둘러싸는 구리층; 및,
   상기 구리층 외측을 둘러싸는 절연층으로 이루어진 마그네틱 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리.
   
2. 제1항에 있어서,
   0.7 ~ 1.0mm의 굵기로 이루어지며, 상기 굵기에 대해 상기 알루미늄층의 부피비는 60 ~ 90％이고, 상기 구리층의 부피비는 10 ~ 40％로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 절연층은 에나멜 코팅층인 것을 특징으로 하는 마그네틱 클러치용 코일 어셈블리.

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