KR20140091358A - Solenoid with core structure for improving initial magnetic force - Google Patents

Solenoid with core structure for improving initial magnetic force Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a solenoid having a core structure for improving an initial magnetic force, by forming a plurality of control cones at the core to reduce an entire magnetic resistance of solenoid. The solenoid includes a fixated core installed on the bottom of a yoke which surrounds a coil, and a plunger positioned on the bottom of the yoke to move toward a direction induced by a magnetic field generated from the coil. Multiple control cones are formed on a surface of the fixated core, orienting to the plunger.

Description

초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드{Solenoid with core structure for improving initial magnetic force}[0001] The present invention relates to a solenoid having a core structure for improving initial magnetic force,

본 발명은 코어를 갖는 솔레노이드에 관한 것으로, 상세하게는 코어에 다수의 제어각을 형성함으로써, 솔레노이드 전체의 자기저항을 감소시켜 초기 자기력을 증대시킬 수 있는 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a solenoid having a core structure for improving initial magnetic force capable of increasing the initial magnetic force by reducing the magnetoresistance of the entire solenoid by forming a plurality of control angles in the core, .

솔레노이드는 코일에 흐르는 전류에 의해 가동 철심이 직선운동함으로써 자기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 장치이다.The solenoid is a device that converts magnetic energy into kinetic energy by linearly moving the movable core by the current flowing in the coil.

이러한 솔레노이드는 자기력을 이용해 플런저를 양방향으로 동작시키는 방식으로, 공기압 실린더와 유압 실린더에 비교하여 동작시간이 빠르고 취급이 간단하며, 보통 공기압회로나 유압회로에서 회로를 절환하는 전자밸브로서 사용한다.These solenoids operate by using magnetic force to operate the plunger bidirectionally. As compared with pneumatic cylinders and hydraulic cylinders, the operating time is quick and easy to handle. Normally, it is used as a solenoid valve for switching circuits in pneumatic circuits or hydraulic circuits.

이와 같은 솔레노이드의 동작은, 하나의 코일을 사용하여 자기력을 작용시켜 일 방향으로 플런저를 이동시키고, 자기력을 없애면 스프링의 복원력을 통해 원래의 위치로 복귀되는 방식과, 두 가지 코일을 사용하여 플런저를 양방향으로 이동시키는 방식 등이 있다.The solenoid is operated by using a coil to move the plunger in one direction by applying a magnetic force, and when the magnetic force is removed, the solenoid returns to the original position through the restoring force of the spring, And moving them in both directions.

이러한 솔레노이드는 코일에 흐르는 전류에 의해 자계가 형성되며, 그 자계의 힘으로 구동부를 고정부 측으로 이동시키는 형태로 순간적으로 동작이 이루어지게 된다.In such a solenoid, a magnetic field is formed by the current flowing in the coil, and the operation is instantaneously performed in such a manner that the driving part is moved toward the fixed part by the force of the magnetic field.

종래의 솔레노이드 구조는 대부분이 코일을 중심으로 자기력에 의해 움직이는 플런저와 코일의 외부를 감싸고 있는 요크, 그리고, 자성 재료로 이루어져 요크 바닥면에 플런저와 대응하게 설치되는 고정 코어로 이루어진다.The conventional solenoid structure is mainly composed of a plunger moving by a magnetic force around a coil, a yoke surrounding the outside of the coil, and a fixed core made of a magnetic material and provided so as to correspond to the plunger on the bottom surface of the yoke.

이러한 종래의 솔레노이드는 코일에 전압이 인가되면, 코일을 둘러싸고 있는 자기회로(플런저, 고정 코어)에 자속(Flux)이 발생하게 되고, 발생되는 자속이 플런저에 자기력을 발생시켜 흡인력에 의해 플런저가 고정 코어 측으로 이동하게 되는 것이다.In such a conventional solenoid, when a voltage is applied to a coil, a flux is generated in a magnetic circuit (a plunger, a fixed core) surrounding the coil, a generated magnetic flux generates a magnetic force in the plunger, So that it moves to the core side.

이때, 플런저가 고정 코어 측으로 신속하게 이동되기 위해서는 초기 자기력을 증대시켜야 하며, 이를 위해서는 플런저와 고정 코어가 떨어진 초기 상태의 자기 저항이 낮아야 한다.At this time, in order for the plunger to move quickly to the fixed core side, the initial magnetic force must be increased. For this purpose, the initial magnetoresistance at which the plunger and the fixed core are separated must be low.

초기 자기력을 증대시키기 위해, 고정 코어에 제어각을 형성하는 구조를 적용하고 있으나, 종래에는 하나의 제어각이 형성되어 초기 자기력을 증대시키는 데 한계가 있었다.In order to increase the initial magnetic force, a structure in which a control angle is formed in the fixed core is applied. However, in the prior art, there is a limit to increase the initial magnetic force by forming one control angle.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 코어에 다수의 제어각을 형성함으로써, 솔레노이드 전체의 자기저항을 감소시켜 초기 자기력을 증대시킬 수 있는 솔레노이드 철심구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a solenoid iron core structure capable of increasing the initial magnetic force by reducing the magnetoresistance of the entire solenoid by forming a plurality of control angles in the core The purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코일을 감싸는 요크의 하부에 설치되는 고정 코어 및 상기 요크의 하부에 위치하여 상기 코일에서 발생되는 자계가 유도하는 방향으로 움직이는 플런저를 포함하는 솔레노이드에 있어서, 상기 고정 코어의 상기 플런저와 대향하는 면에는 다수의 제어각이 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solenoid including a fixed core installed at a lower portion of a yoke surrounding a coil, and a plunger positioned at a lower portion of the yoke and moving in a direction inducing a magnetic field generated from the coil, Wherein a plurality of control angles are formed on a surface of the fixed core facing the plunger, the solenoid having a core structure for improving initial magnetic force.

이때, 본 발명에 따르면, 상기 제어각은 상기 코일과 상기 플런저 사이의 공간 상으로 연장하는 제 1 제어각; 및 상기 플런저 측으로 연장하는 제 2 제어각을 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, according to the present invention, the control angle may be a first control angle that extends into a space between the coil and the plunger; And a second control angle extending toward the plunger.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 플런저의 상기 제어각과 대향하는 면에는 상기 제 2 제어각과 대응하는 수용 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, according to the present invention, a receiving groove corresponding to the second control angle is formed on a surface of the plunger opposite to the control angle.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 코어에 다수의 제어각을 형성함으로써, 솔레노이드 전체의 자기저항을 감소시켜 초기 자기력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by forming a plurality of control angles in the core, the magnetoresistance of the entire solenoid can be reduced and the initial magnetic force can be increased.

도 1은 본 발명에 따른 흡입력이 발생하기 전 초기 상태의 솔레노이드의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡입력이 발생하여 플런저가 고정 코일 측으로 이동하는 상태의 솔레노이드의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 종래 기술 및 본 발명에 따른 솔레노이드의 구조에 있어서의 자기력을 비교한 그래프를 나타낸 것이다.1 is a view showing the structure of a solenoid in an initial state before a suction force is generated according to the present invention.
2 is a view showing a structure of a solenoid in a state in which a suction force is generated and the plunger moves toward the fixed coil side according to the present invention.
3 is a graph showing a comparison of magnetic forces in the structure of a solenoid according to the prior art and the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 흡입력이 발생하기 전 초기 상태의 솔레노이드의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 흡입력이 발생하여 플런저가 고정 코일 측으로 이동하는 상태의 솔레노이드의 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 종래 기술 및 본 발명에 따른 솔레노이드의 구조에 있어서의 자기력을 비교한 그래프를 나타낸 것이다.
FIG. 1 is a view showing a structure of a solenoid in an initial state before a suction force according to the present invention is generated, FIG. 2 is a view showing a structure of a solenoid in a state in which a suction force according to the present invention is generated and a plunger moves toward a stationary coil And FIG. 3 is a graph showing a comparison of the magnetic force in the structure of the solenoid according to the prior art and the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드는 다수의 제어각이 형성된 고정 코어를 구비하며, 이러한 다수의 제어각을 형성함으로써, 솔레노이드의 초기 저항을 감소시켜 초기 자기력을 증대시킬 수 있는 것이다.1 and 2, a solenoid according to the present invention includes a fixed core having a plurality of control angles. By forming the plurality of control angles, the initial resistance of the solenoid can be reduced to increase the initial magnetic force will be.

상술하면, 본 발명에 따른 솔레노이드는 코일(coil, 10)을 감싸는 요크(yoke, 20)의 하부에 설치되는 고정 코어(30); 및 상기 요크(20)의 하부에 위치하여 상기 코일(10)에서 발생되는 자계가 유도하는 방향으로 움직이는 플런저(plunger, 40)를 포함한다.In detail, the solenoid according to the present invention includes a stationary core 30 installed at a lower portion of a yoke 20 surrounding a coil 10; And a plunger 40 disposed at a lower portion of the yoke 20 and moving in a direction to induce a magnetic field generated in the coil 10. [

한편, 상기 고정 코어(30)의 상기 플런저(40)와 대향하는 면에는 다수의 제어각(50)이 형성된다.On the other hand, a plurality of control angles 50 are formed on the surface of the fixed core 30 facing the plunger 40.

상기 제어각(50)의 형상 및 개수는 당업자에 의해 적절하게 조절 및 선택될 수 있는 것으로서, 상기 코일(10)과 상기 플런저(40) 사이의 공극에 초기 자기력이 강한 전계가 형성될 수 있는 구조이면 무방하다.The shape and the number of the control angle 50 can be appropriately adjusted and selected by a person skilled in the art, and a structure in which an electric field having a strong initial magnetic force can be formed in the gap between the coil 10 and the plunger 40 It is acceptable if it is.

이때, 상기 제어각(50)은 상기 코일(10)과 상기 플런저(40) 사이의 공간 상으로 연장하는 제 1 제어각(51)과 상기 플런저(40) 측으로 연장하는 제 2 제어각(53)을 포함하다.The control angle 50 includes a first control angle 51 extending in a space between the coil 10 and the plunger 40 and a second control angle 53 extending toward the plunger 40, .

여기서, 상기 제 1 제어각(51) 및 상기 제 2 제어각(53) 각각은 하나 또는 다수 형성된다.Here, one or a plurality of the first control angle 51 and the second control angle 53 are respectively formed.

한편, 상기 플런저(40)의 상기 제어각(50)과 대향하는 면에는 상기 제 2 제어각(53)과 대응하는 수용 홈(41)이 형성된다.On the other hand, a receiving groove 41 corresponding to the second control angle 53 is formed on a surface of the plunger 40 facing the control angle 50.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(40)가 상기 고정 코어(30) 측으로 이동하는 경우, 상기 수용 홈(41)에 상기 제 2 제어각(53)이 위치하게 된다.2, when the plunger 40 moves toward the stationary core 30, the second control angle 53 is located in the receiving groove 41. As shown in FIG.

즉, 상기 수용 홈(41)은 상기 플런저(40)가 상기 고정 코어(30) 측으로 이동하는 경우, 상기 제어각(50)을 수용하기 위하여 형성되는 것이다.That is, the receiving groove 41 is formed to receive the control angle 50 when the plunger 40 moves toward the fixed core 30.

한편, 본 발명에서와 같이, 다수의 제어각(50)을 형성하는 경우, 상기 고정 코어(30)와 상기 플런저(40) 사이(공극)의 간격이 짧아지는 한편, 상기 고정 코어(30)와 상기 플런저(40) 사이의 공극의 단면적은 넓어진다.The gap between the fixed core 30 and the plunger 40 (gap) is shortened when the plurality of control angles 50 are formed as in the present invention, The cross-sectional area of the gap between the plungers 40 is widened.

따라서, 공극에서 발생하는 자기 저항이 감소하도록 하여, 초기 자기력을 증대시킬 수 있어, 상기 플런저(40)의 작동시 높은 초기 자기력에 의해 상기 플런저(40)가 상기 고정 코어(30) 측으로 신속하게 이동할 수 있게 된다.Accordingly, the initial magnetic force can be increased, and the plunger 40 can be quickly moved toward the stationary core 30 due to a high initial magnetic force during operation of the plunger 40 .

도 3은 하나의 제어각이 형성된 종래 솔레노이드와 3개의 제어각이 형성된 본 발명에 따른 솔레노이드의 자기력을 나타낸 그래프로서, 초기 자기력이 종래 솔레노이드보다 본 발명에 따른 솔레노이드에서 더 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.FIG. 3 is a graph showing the magnetic forces of a conventional solenoid having one control angle and a solenoid according to the present invention having three control angles. It can be seen that the initial magnetic force is higher in the solenoid according to the present invention than in the conventional solenoid.

따라서, 높은 초기 자기력에 의해 상기 플런저(40)가 상기 고정 코어(30) 측으로 신속하게 이동할 수 있게 되며, 그 이유를 설명하면 다음과 같다.
Therefore, the plunger 40 can be quickly moved toward the stationary core 30 by a high initial magnetic force. The reason for this is as follows.

자기저항(Rmg)은 하기와 같은 식에 의해 계산할 수 있다.The magnetoresistance (Rmg) can be calculated by the following equation.

Rmg = Lg / μ0 × Ag (단, Lg : 공극의 유효길이, Ag : 공극의 단면적, μ0 : 공극 투자율이다.)
Rmg = Lg / 占 0 占 Ag (where Lg is the effective length of the gap, Ag is the cross-sectional area of the gap, 占 is the void permeability).

또한, 공극에서의 자속밀도(Bg)는 자기저항(Rmg)을 이용하여 다음과 같은 식에 의해 계산될 수 있다.The magnetic flux density Bg in the air gap can be calculated by the following equation using the magnetoresistance Rmg.

Bg = N ·I / Rmg × Ag (단, N : 코일 턴수, I : 전류, Rmg : 공극에서의 자기저항, Ag : 공극의 단면적이다.)
Bg = N I / Rmg x Ag (where N is the number of coil turns, I is the current, Rmg is the magnetic resistance in the pore, and Ag is the cross sectional area of the pore).

한편, 공극에서 발생하는 흡입력(Fm)은 자속밀도(Bg)를 이용하여 하기와 같은 식에 의해 계산할 수 있다.On the other hand, the suction force Fm generated in the gap can be calculated by the following equation using the magnetic flux density Bg.

Fm = Bg²× Ag / 2μ0 (단, Bg : 공극에서의 자속밀도, Ag : 공극의 단면적, μ0 : 공극 투자율이다.)
Fm = Bg 占 Ag / 2 占 0 where Bg is the magnetic flux density in the air gap, Ag is the cross sectional area of the air gap, and 0 is the porosity permeability.

상기 식들로부터 공극에서의 흡입력(Fm)은 공극의 유효길이(Lg)에 반비례하고, 공극의 단면적(Ag)에 비례한다는 것을 알 수 있다.It can be seen from the above equations that the suction force Fm in the gap is inversely proportional to the effective length Lg of the gap and is proportional to the cross-sectional area Ag of the gap.

따라서, 본 발명에서와 같이 다수의 제어각(50)을 형성하여, 상기 고정 코어(30)와 상기 플런저(40) 사이(공극)의 간격은 짧게 하고, 상기 고정 코어(30)와 상기 플런저(40) 사이의 공극의 단면적은 넓게 함으로써, 흡입력(Fm)을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
Therefore, by forming a plurality of control angles 50 as in the present invention, the interval between the fixed core 30 and the plunger 40 (gap) is shortened, and the distance between the fixed core 30 and the plunger 40 The suction force Fm can be increased.

한편, 본 발명에 따른 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드를 한정된 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
Although the solenoid having the core structure for improving the initial magnetic force according to the present invention has been described with reference to the limited embodiments, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments. And various modifications, alterations, and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments described in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate rather than limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10 : 코일 20 : 요크
30 : 고정 코어 40 : 플런저
50 : 제어각 51 : 제 1 제어각
53 : 제 2 제어각10: coil 20: yoke
30: fixed core 40: plunger
50: control angle 51: first control angle
53: second control angle

Claims (3)

코일을 감싸는 요크의 하부에 설치되는 고정 코어 및 상기 요크의 하부에 위치하여 상기 코일에서 발생되는 자계가 유도하는 방향으로 움직이는 플런저를 포함하는 솔레노이드에 있어서,
상기 고정 코어의 상기 플런저와 대향하는 면에는 다수의 제어각이 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드.A solenoid including a stationary core installed at a lower portion of a yoke surrounding a coil and a plunger located at a lower portion of the yoke and moving in a direction inducing a magnetic field generated from the coil,
Wherein a plurality of control angles are formed on a surface of the fixed core facing the plunger. 제 1 항에 있어서,
상기 제어각은 상기 코일과 상기 플런저 사이의 공간 상으로 연장하는 제 1 제어각; 및
상기 플런저 측으로 연장하는 제 2 제어각을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드.The method according to claim 1,
Said control angle comprising a first control angle extending into space between said coil and said plunger; And
And a second control angle extending toward the plunger. The solenoid according to claim 1, 제 2 항에 있어서,
상기 플런저의 상기 제어각과 대향하는 면에는 상기 제 2 제어각과 대응하는 수용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 자기력 향상을 위한 코어 구조를 갖는 솔레노이드.3. The method of claim 2,
And a receiving groove corresponding to the second control angle is formed on a surface of the plunger opposite to the control angle, the solenoid having a core structure for improving initial magnetic force.
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