KR100927139B1 - Solenoid actuator with permanent magnet and solenoid valve using same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기와 이를 사용한 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 특히 영구자석과 솔레노이드 코일 상호간의 간섭을 최소화할 수 있는 방안에 대한 것이다.The present invention relates to a solenoid actuator having a permanent magnet and a solenoid valve using the same, and more particularly, to a method for minimizing interference between a permanent magnet and a solenoid coil.
물·기름·가스·공기·증기 등 유체의 관로나 용기에 설치되어 유체의 흐름을 단속 또는 변환하거나 그 유량을 조절하는 밸브는 미리 정해진 위치로 움직인 후 복귀하는 단순 왕복운동으로 조작된다. 이러한 밸브 조작을 전기신호로 제어하기 위해 솔레노이드작동기가 사용된다.Valves installed in pipelines or vessels such as water, oil, gas, air, steam, etc. to regulate or convert the flow of fluid, or regulate the flow rate, are operated by a simple reciprocating motion that moves to a predetermined position and then returns. Solenoid actuators are used to control these valve operations with electrical signals.
솔레노이드작동기는 도선을 원통형으로 감은 코일과 이 코일의 중심에 놓인 상자성체로 된 가동철심('플런저'라고도 한다) 그리고 가동철심을 어느 일 방향으로 밀거나 당기는 탄력을 보유하는 스프링을 구비한다. 코일이 여자되면 그 중심에서 대체로 균일하게 분포하는 자속에 의한 자기장이 형성되고, 여자 전류의 방향 또는 극성에 따라 자속의 방향이 바뀌며 이에 따라 가동철심을 밀거나 당기는 전자적 추력이 작용한다. 스프링은 여자된 코일에 의한 전자적 추력보다 약하며 여자 전류가 차단될 때 가동철심을 복귀시키는 역할을 한다. 이러한 솔레노이드작동기에 고정철심 및/또는 영구자석이 설치될 수 있다. 고정철심은 상자성체로서 코일 중심에 고정되어 전술한 가동철심에 대해 코일의 자속을 집중시켜 그 자계강도를 높여주고, 자계 중에서 전자석의 역할도 한다. 영구자석은 강자성체로서 일 방향에서 코일의 전자적 추력을 증대시킨다.The solenoid actuator has a coil wound in a cylindrical shape, a moving core made of paramagnetic (sometimes called a 'plunger') at the center of the coil, and a spring having elasticity for pushing or pulling the moving core in either direction. When the coil is excited, a magnetic field is formed by a magnetic flux that is distributed substantially uniformly at its center, and the direction of the magnetic flux is changed according to the direction or polarity of the exciting current, and accordingly, an electronic thrust acting to push or pull the movable core is applied. The spring is weaker than the electronic thrust by the excited coil and serves to restore the moving core when the excitation current is interrupted. A fixed iron core and / or a permanent magnet may be installed in this solenoid actuator. The fixed core is paramagnetic and is fixed to the center of the coil to concentrate the magnetic flux of the coil with respect to the above-described movable core to increase the magnetic field strength and also serve as an electromagnet in the magnetic field. The permanent magnet is a ferromagnetic material that increases the electronic thrust of the coil in one direction.
밸브장치에 있어서, 밸브부재는 솔레노이드작동기의 가동철심에 설치될 수 있고 또는 그와 연동하는 구조로도 가능하다. 그리하여 가동철심을 움직이는 전자적 추력과 스프링의 탄력으로 밸브를 조작하고 복귀시킬 수 있는 것이다. 한편, 밸브부재는 특정 위치로 움직인 후 유지될 수 있어야 한다. 즉 솔레노이드작동기에 의해 밸브부재가 특정 위치로 조작되고 유지되는 동안 전력이 소비되며, 따라서 밸브의 조작 시간이 긴 경우에 대비하여 그 전력소모를 줄이는 방안이 필요하다.In the valve device, the valve member may be installed on the movable core of the solenoid actuator or may be configured to interlock therewith. Thus, the valve can be operated and returned by the electronic thrust moving the movable core and the elasticity of the spring. On the other hand, the valve member must be able to be held after moving to a specific position. That is, power is consumed while the valve member is operated and maintained at a specific position by the solenoid actuator. Therefore, there is a need for a method of reducing power consumption in case the valve operation time is long.
상기 영구자석은 솔레노이드작동기의 전력소모를 줄이기 위해 래칭 기술에 이용된다. 도 1은 종래의 영구자석을 이용한 래치 방식의 솔레노이드작동기가 결합된 솔레노이드밸브의 한 예를 보인 것이며, 원내는 주요부의 확대도이다.The permanent magnet is used in the latching technique to reduce the power consumption of the solenoid actuator. 1 shows an example of a solenoid valve coupled to a latch solenoid actuator using a permanent magnet according to the related art, and an enlarged view of a main part of a park.
도 1을 참조하면, 종래의 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기나 그 래칭 구조에 있어서, 코일(1)의 보빈(2) 내에 자성체 또는 강자성체 재질인 요크(3)와 고정철심(4) 사이에 배치되는 영구자석(5)은 원환형(圓環形)으로서 N극과 S극을 각각 띠는 원환형의 자극면(磁極面)과 그 사이의 원주형(圓柱形) 내외측 측면을 가진다. 이 원환형 영구자석(5) 모양에 대응하여 고정철심(4)은 원환형 자극면 접촉부(4a)와 측면 접촉부(4b)를 가지며, 각 접촉부(4a,4b)가 영구자석과 밀착한다. 고정철심(4) 전방에는 가동철심(6)이 설치되고, 그 사이에 스프링(7)이 개재된다. Referring to FIG. 1, in a solenoid actuator having a permanent magnet or a latching structure, a
코일이 여자되어 그 중심에 자기장이 형성되면 상자성체인 고정철심과 가동철심이 자화되는데, 고정철심은 영구자석과 같은 방향에서 더욱 강한 전자석이 되고, 가동철심은 코일의 자속을 상쇄시키는 방향으로 이끌려 흡착된다. 여자 전류 극성이 바뀌면 고정철심의 자화력이 약해지는데, 이때 가동철심은 반대방향의 전자적 추력과 스프링의 탄력에 의해 고정철심으로부터 멀어진다. When the coil is excited and a magnetic field is formed at the center, the fixed core and the movable core, which are paramagnetic, are magnetized. The fixed core becomes a stronger electromagnet in the same direction as the permanent magnet, and the movable core is attracted by attracting the coil to offset the magnetic flux of the coil. do. When the excitation current polarity is changed, the magnetizing force of the fixed core is weakened, and the movable core is moved away from the fixed core by the electronic thrust in the opposite direction and the spring elasticity.
즉, 영구자석은 솔레노이드 코일의 일 방향에서 자속을 증대시켜주고, 반대 방향에서는 그 자속을 약화시켜서 솔레노이드작동기의 래치 동작을 원활하게 한다. 따라서 솔레노이드 코일의 소형화나 저소비전력화를 가능케 한다.That is, the permanent magnet increases the magnetic flux in one direction of the solenoid coil, and weakens the magnetic flux in the opposite direction to facilitate the latch operation of the solenoid actuator. Therefore, the solenoid coil can be miniaturized and low power consumption can be achieved.
전술한 바와 같이, 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기나 그 래치 구조에 있어서, 영구자석은 솔레노이드작동기와 이를 사용한 밸브장치의 소형화나 저소비전력화에 순기능을 한다. As described above, in a solenoid actuator having a permanent magnet or a latch structure thereof, the permanent magnet has a net function in miniaturization and low power consumption of the solenoid actuator and the valve device using the same.
그러나 종래의 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기나 그 래치구조에서는, 도 1의 원내에 나타낸 바와 같이, 영구자석의 N극 원환형 자극면에서 그 측면 주위를 돌아서 반대측의 S극 원환형 자극면으로 향하는 일부 자속(Fr)이 누설되는데, 거기에 자기저항이 작은 고정철심(4)이 놓임으로써 그 영구자석의 일부 자속(Fr) 누설 량이 많아지는 문제점이 있다. 그 일부 자속(Fr)은 코일의 주자속(Fm)을 역기능으로 상쇄 또는 증대시키는 작용을 하여, 가동철심을 고정철심에 흡착 래치 시키기 위한 고정철심의 자화력은 약화시키고, 가동철심을 복귀시킬 때의 고정철심 자화력은 오히려 증대시킨다.However, in the conventional solenoid actuator with a permanent magnet or its latch structure, as shown in the circle of FIG. 1, the N pole annular magnetic pole surface of the permanent magnet is turned around its side to face the S pole toroidal magnetic pole surface on the opposite side. Some magnetic flux (Fr) is leaked, there is a problem that the amount of leakage of some magnetic flux (Fr) of the permanent magnet by placing a fixed
이와 같은 영구자석의 역기능 때문에 종래에는 솔레노이드작동기와 이를 사용하는 밸브장치의 소형화나 저소비전력화에 한계가 있었던 것이다.Due to such a dysfunction of permanent magnets, there has been a limitation in miniaturization and low power consumption of a solenoid actuator and a valve device using the same.
본 발명의 목적은, 영구자석과 고정철심의 설치 구조를 개선, 그 역기능을 억제함으로써 더욱 소형화하거나 소비전력을 더욱 낮출 수 있는 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기와 이를 사용한 솔레노이드밸브를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a solenoid valve having a permanent magnet and a solenoid valve using the same, which can be further miniaturized or further reduced power consumption by improving the installation structure of the permanent magnet and the fixed iron core and suppressing its reverse function.
상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기는 외부로부터 인가되는 전류로 여자되어 전자적 추력을 발생하는 코일, 이 코일의 중심부에 설치되어 그 전자적 추력에 따라 양방향중 어느 일 방향으로 움직여지는 자성체로 된 가동철심, 가동철심을 언제나 한 방향으로 밀거나 당기게 되는 탄력을 보유한 스프링, 이 스프링에 대항하는 방향에서 코일의 전자적 추력과 함께 스프링의 탄력을 능가하는 힘으로 가동철심을 흡착하고 유지할 수 있는 자력을 보유한 것으로서 N극과 S극을 띠는 원환형 자극면(37n,37s)과 이 양 자극면(37n,37s) 사이의 원주형 내외측 측면(37a,37b)을 가지는 모양으로 된 영구자석, 이 영구자석의 양 자극 중 한 자극에 접하여 가동철심을 흡착하도록 자화되는 자성체로서 영구자석의 일측 자극면(37n)의 외측 가장자리 부분에 면접촉하는 원환형 자극면 접촉부(38a)와 그 영구자석의 내측 측면(37a)의 반대측 자극면(37s) 부근에 접촉하는 측면 접촉부(38b)를 가지며 그 양 접촉부(38a,38b) 사이의 부분이 제거되어 영구자석과의 사이에 공간을 형성하는 공간형성부(38c)가 있는 모양으로 된 고정철심이 구비된 것을 그 특징으로 한다. Solenoid actuator having a permanent magnet according to the present invention for achieving the above object is a coil that is excited by a current applied from the outside to generate an electronic thrust, installed in the center of the coil in either direction in accordance with the electronic thrust The moving core made of magnetic material that moves, the spring having elasticity that pushes or pulls the moving core in one direction at all times, and the movable iron core is absorbed by the force exceeding the elasticity of the spring together with the electronic thrust of the coil in the direction against this spring. It possesses a maintainable magnetic force and has a circular inner and
또한 상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기는 외부로부터 인가되는 전류로 여자되어 전자적 추력을 발생하는 코일, 이 코일의 중심부에 설치되어 그 전자적 추력에 따라 양방향중 어느 일 방향으로 움직여지는 자성체로 된 가동철심, 가동철심을 언제나 한 방향으로 밀거나 당기게 되는 탄력을 보유한 스프링, 이 스프링에 대항하는 방향에서 가동철심과 일정 거리 이내로 가까워졌을 때 그 스프링의 탄력을 능가하는 힘으로 가동철심을 흡착하고 유지할 수 있는 자력을 보유한 것으로서 N극과 S극을 띠는 원환형 자극면(37n,37s)과 이 양 자극면(37n,37s) 사이의 원주형 내외측 측면(37a,37b)을 가지는 모양으로 된 영구자석, 이 영구자석의 양 자극 중 한 자극에 접하여 가동철심을 흡착하도록 자화되는 자성체로서 영구자석의 일측 자극면(37a)의 외측 가장자리 부분에 면접촉하는 원환형 자극면 접촉부(38a)와 그 영구자석의 내측 측면(37a)의 반대측 자극면(37s) 부근에 접촉하는 측면 접촉부(38b)를 가지며 그 양 접촉부(38a,38b) 사이의 부분이 제거되어 영구자석과의 사이에 공간을 형성하는 공간형성부(38c)가 있는 모양으로 된 고정철심이 구비된 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the solenoid actuator having a permanent magnet according to the present invention for achieving the above object is a coil which is excited by a current applied from the outside to generate an electronic thrust, which is installed in the center of the coil in either direction in accordance with the electronic thrust A moving core made of magnetic material that is moved in the direction of the spring, a spring having elasticity that always pushes or pulls the moving core in one direction, and a force that surpasses the elasticity of the spring when it is moved within a certain distance from the moving core in a direction against this spring Magnets having the magnetic force capable of attracting and retaining the movable iron cores, and the cylindrical inner and outer sides (37a, 37b) between the annular
한편, 상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기를 사용한 솔레노이드밸브는 유체의 입출구가 형성되고 그 입출구 사이에 적어도 하나의 유로가 형성되어 있는 밸브 몸체, 이 밸브 몸체의 적어도 하나의 유로를 개폐하는 밸브부재, 이 밸브부재를 조작하는 조작수단을 포함하는 것으로서, 그 조작수단으로서 외부로부터 인가되는 전류로 여자되어 전자적 추력을 발생하는 코일, 이 코일의 중심부에 설치되어 그 전자적 추력에 따라 양방향중 어느 일 방향으로 움직여지는 자성체로 된 가동철심, 이 가동철심을 언제나 한 방향으로 밀거나 당기는 탄력을 보유한 스프링, 이 스프링에 대항하는 방향에서 가동철심과 일정 거리 이내로 가까워졌을 때 그 스프링의 탄력을 능가하는 힘으로 가동철심을 흡착하고 유지하기 위한 자력을 보유한 것으로서 N극과 S극을 띠는 원환형 자극면(37n,37s)과 이 양 자극면(37n,37s) 사이의 원주형 내외측 측면(37a,37b)을 가지는 모양으로 된 영구자석, 이 영구자석의 양 자극 중 한 자극에 접하여 가동철심을 흡착하도록 자화되는 자성체로서 영구자석의 일측 자극면(37a)의 외측 가장자리 부분에 면접촉하는 원환형 자극면 접촉부(38a)와 그 영구자석의 내측 측면(37a)의 반대측 자극면(37s) 부근에 접촉하는 측면 접촉부(38b)를 가지며 그 양 접촉부(38a,38b) 사이의 부분이 제거되어 영구자석과의 사이에 공간을 형성하는 공간형성부(38c)가 있는 모양으로 된 고정철심이 구비된 것을 그 특징으로 한다.On the other hand, the solenoid valve using a solenoid actuator having a permanent magnet according to the present invention for achieving the above object is a valve body in which the inlet and outlet of the fluid is formed and at least one flow path is formed between the inlet and outlet, at least one of the valve body And a valve member for opening and closing the flow path of the valve, and an operation means for operating the valve member, the coil being excited in a current applied from the outside to generate an electronic thrust, and installed in the center of the coil. Movable core made of magnetic material moving in one of the two directions according to the spring, springs having elasticity for pushing or pulling the movable core in one direction at any time, and when the spring is moved within a certain distance from the movable core against the spring To absorb and maintain the movable core Permanent magnets having magnetic force and having a circular inner and
바람직하게는, 상기 고정철심의 원환형 자극면 접촉부(38a)를 상기 영구자석의 원환형 자극면(37n)보다 절반 이하의 폭으로 설계하고, 또한 바람직하게는 상기 고정철심의 측면 접촉부(38b)가 상기 영구자석의 내측 측면(37a)보다 절반 이하의 높이로 설계하는 것이다.Preferably, the annular pole
본 발명에 따르면, 영구자석의 원환형 자극면(37n) 중 고정철심의 원환형 자극면 접촉부(38a)가 접촉하지 않는 부분과 그 영구자석의 내측 측면(37a) 중 고정철심의 측면 접촉부(38b)가 접촉하지 않는 부분은 가동철심의 공간형성부(38c)에 의 공간에 노출되고, 그 공간은 공기로 채워진다. 일반적으로 공기는 자성체인 고정철심보다 투자율이 낮은, 즉 큰 자기저항체라 할 수 있다. 그러므로 그 공간을 통해 영구자석의 자속이 누설되는 량은 매우 적어지고, 영구자석의 자력선은 원환형 자극면(37n)과 접촉하는 원환형 자극면 접촉부(38a) 쪽으로 집중되며, 이렇게 집중되는 영구자석의 자력선은 대체로 솔레노이드 코일의 중심 방향으로 정렬되어 순기능을 하게 된다.According to the present invention, a portion of the annular
이와 같이 본 발명은 영구자석의 누설 자속을 줄여서 그 누설로 인한 역기능을 억제하고 순기능을 강화하는 것이며, 그 결과 종래의 한계를 뛰어 너머서 솔레노이드작동기와 이를 사용하는 밸브장치를 더욱 소형화하거나 그 전력소비를 더욱 낮출 수 있는 것이다.As described above, the present invention reduces the magnetic flux of the permanent magnet to suppress the reverse function caused by the leakage and enhances the net function. As a result, the solenoid actuator and the valve device using the same are further miniaturized or consumed beyond the conventional limits. Can be lowered further.
상기 고정철심의 원환형 자극면 접촉부(38a)를 상기 영구자석의 원환형 자극면(37n)보다 절반 이하의 폭으로 설계하고, 또한 상기 고정철심의 측면 접촉부(38b)가 상기 영구자석의 내측 측면(37a)보다 절반 이하의 높이로 설계하는 것은, 상기 공간부의 자기저항을 극대화하는 한편, 순기능을 위한 자력 손실을 최소화할 수 있는 경계조건이 된다.The toroidal pole
본 발명에 따른 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기의 바람직한 실시 형태로서 그것을 사용한 솔레노이드밸브가 도 2에 예시되었다. 도 2는 앞에 설명된 종래의 도 1과 대비되도록 묘사된 것으로서, 어디까지나 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 각 요부에 대해 과장되거나 생략되는 등 실제와 다를 수 있다.A solenoid valve using it as a preferred embodiment of a solenoid actuator with a permanent magnet according to the invention is illustrated in FIG. 2. FIG. 2 is depicted to be contrasted with the conventional FIG. 1 described above, and is merely to help understanding of the present invention, and may be different from the actual one, such as being exaggerated or omitted for each main part.
도면에 예시된 솔레노이드밸브는 영구자석 래치 방식 솔레노이드 제어 파일럿 조작식의 한 유형으로서 메인밸브몸체(10)와 파일럿밸브 몸체(20) 및 솔레노이 드작동기(30)로 이루어지며, 메인밸브몸체(10)와 파일럿밸브 몸체(20) 사이에 개재되는 메인밸브부재(40) 그리고 파일럿밸브 몸체(20)와 솔레노이드작동기(30) 사이에 개재되는 파일럿밸브부재(50)를 포함한다. 메인밸브몸체(10)와 파일럿밸브 몸체(20)는 타이볼트 체결에 의해 또는 나사식으로 결합될 수 있으며, 그 사이에 개재되는 메인밸브부재(40)에 의하여 누수가 방지되는 구조로 된다.The solenoid valve illustrated in the figure is a type of permanent magnet latch type solenoid control pilot operated type, which is composed of a
메인밸브몸체(10)에는 물과 같은 유체의 출입을 위한 입구(11)와 출구(12), 메인밸브부재(40)와의 사이의 유체실(13), 그리고 입구(11)와 출구(12)를 크게 유통시키는 메인유로를 제공하는 메인유로관부(14)를 형성한다. 여기서 유체실(13)은 큰 저항 없이 입구(11)와 통하도록 하고, 메인유로관부(14)는 역시 큰 저항 없이 출구(12)와 통하게 한다. 유체실(13)과 메인유로관부(14) 사이는 메인밸브부재(40)에 의하여 차단되거나 개방될 수 있게 하며, 이를 위해 메인유로관부(14)의 상단을 메인밸브부재(40)의 밸브시이트(15)로 형성한다. The
메인밸브몸체(10)에는 파일럿밸브몸체(20)의 유체실(13)과의 사이에 메인밸브부재(40)를 수용하여 압력을 작용시키기 위한 압력작용실(21)이 형성되고, 압력작용실(21)로부터 파일럿밸브몸체(20)와 메인밸브몸체(10)를 차례로 관통하여 메인유로관부(14)로 연통하는 파일럿 유로(22)가 형성되며, 그 파일럿 유로(22) 중간에 파일럿밸브부재(50)의 밸브시이트(23)가 형성된다.The
솔레노이드작동기(30)는 코일(31), 보빈(32), 가동철심(33), 스프링(34), 요크(35)와 브래킷(36), 영구자석(37), 고정철심(38) 및 부싱(39)으로 이루진다. 보빈(32)은 비자성체 재질인, 예컨대 합성수지 몰드 성형물로 제공한다. 보빈(32)의 외주에는 코일(31)을 감도록 하고, 그 내주에는 영구자석(37)과 고정철심(38) 및 부싱(39)을 차례로 끼우고, 그 부싱(39) 내에 가동철심(33)을 이동가능하게 수용시킨다. 부싱(39)은 비자성 금속 재질인, 예컨대 작은 스테인리스강관 등을 사용하고, 고정철심(38)과의 사이에 패킹링(부호 생략)을 끼워서 누수를 방지한다. 가동철심(33)에는 상단에 스프링(34) 수납을 위한 스프링(34) 수납홈(부호 생략)을 형성하고, 하단에 전술한 파일럿밸브부재(50)를 끼워두기 위한 밸브결합홈(부호 생략)을 형성한다. 요크와(35)와 브래킷(36)은 코일(31)이 감긴 보빈(32)을 수용 지지하면서, 코일(31)의 폐자로를 형성하기 위한 것이다. 브래킷(36)은 보빈(32)과 파일럿밸브 몸체(20) 사이에서 가압 고정되게 하며, 그 사이에는 패킹링(부호 생략)을 끼워 누수를 방지한다. 영구자석(37)은 종래와 실질적으로 동일한 원환형으로서, N극과 S극을 각각 띠는 원환형 자극면(37n,37s)과 이 양 자극면(37n,37s) 사이의 원주형 내외측 측면(37a,37b)을 가진다. 원내의 확대도를 참고하면, 영구자석(37)의 S극 원환형 자극면(37s)은 그 전면이 요크(35)의 안쪽 면에 붙고, N극 원환형 자극면(37n)은 그 외측 가장자리 일부만이 고정철심(38)의 원환형 자극면 접촉부(38a)와 접촉한다. 그리고 그 영구자석의 내외측 측면(37a,37b) 중 외측의 측면(37b)은 그 전면(全面)이 보빈(32)에 밀착되고, 내측의 측면(37a)은 S극 원환형 자극면(37s) 부근에서 고정철심(38)의 측면 접촉부(38b)와 접촉한다. 고정철심(38)은 그 원환형 자극면 접촉부(38a)가 형성된 몸통 부분(부호 생략)의 일부가 보빈(32)에 밀착하고 나머지 일부가 부싱(39)에 끼워진다. 이 고정철심(38)의 원환형 자극면 접촉부(38a)는 그 외경이 영구자석(37)의 자극면(37n)과 같고 바람직하게는 그 폭의 절반을 넘지 않게 한다. 고정철심(38)의 주면 접촉부(38b)는 영구자석의 내측 측면(37a)의 S극측 부근에 접촉하고, 바람직하게는 그 측면(37a) 높이의 절반인 자극 경계부(37c)를 넘지 않게 한다. 한편, 고정철심(38)의 공간형성부(38c)는 자기저항이 충분히 커지는 공간을 형성할 수 있다면 어떤 모양으로도 좋다.The
한편, 메인밸브부재(40)의 상면측 중앙부는 비신축성 재질로 된 차압작동판(41)에 지지시켜서 그 차압작동판(41)과 함께 신축적으로 승강되게 함으로써 메인유로관부(14)의 확실한 개폐를 꾀한다. 메인밸브부재(40)와 차압작동판(41)의 가장자리에는 전술한 유체실(13)과 압력작용실(21)을 유통시키는 작은 구경의 오리피스(42)가 형성된다.On the other hand, the upper surface side central portion of the
이하, 상기와 같은 솔레노이드밸브의 동작을 설명한다. 도 2는 메인밸브부재(40)와 파일럿밸브부재(50)가 모두 닫힌 초기 상태이다. 이 상태에서는 메인밸브몸체(10)의 유체실(13) 내부압력 P1과 파일럿밸브 몸체(20)의 압력작용실(21) 내부압력 P2가 서로 같아진다(P1=P2). 그러나 압력작용실(21)측 면적이 넓기 때문에 차압이 생기고 이 차압에 의해 메인밸브부재(40)는 그 닫힌 상태로 유지된다. 이 상태에서는 또한 솔레노이드 코일(31)의 전원은 차단되어 있으며, 영구자석(37)에 의한 고정철심(38)의 자화력은 약하고, 따라서 가동철심(33)은 스프링(34)에 의해 하강된 상태로 유지되어 있다.Hereinafter, the operation of the solenoid valve as described above. 2 is an initial state in which both the
도 2와 같은 상태에서 솔레노이드 코일(31)을 예컨대 부극성(-)의 여자전류에 순간적으로, 예컨대 수 ㎳ 동안 통전시키면 그 순간에 여자된 솔레노이드 코 일(31)에서 가동철심(33)을 도면에서 위쪽으로 끌어당기는 순간적인 전자적 추력이 발생된다. 솔레노이드 코일(31)의 순간적인 전자적 추력은 스프링(34)을 능가하고, 이때의 고정철심(38)은 그 코일(31)의 주자속(Fm)과 같은 방향의 영구자석(37)의 자력에 의해 강하게 자화된다. 따라서 가동철심(33)은 스프링(34)을 억누르면서 위로 끌어 올려지고, 고정철심(38)이 충분히 가까워지면 그 고정철심(38)에 흡착된다. 이 고정철심(38)의 흡착력은 가동철심(33)과의 거리의 제곱에 반비례하는데, 일정거리 이내에서는 스프링(34) 보다 센 힘으로 가동철심(33)을 흡착시키게 되어 있다. 가동철심(33)이 고정철심(38)에 흡착 고정되면 파일럿밸브(50)의 밸브시이트(23)가 열려서 압력작용실(21)에 충전되어 있는 유체가 파일럿 유로(22)와 메인유로관부(14)를 경유하여 메인밸브몸체(10)의 출구(12)쪽으로 흘러나가게 된다. 따라서 압력작용실(21)의 내부압력 P2가 감소하여 유체실(13)보다 낮아져(P2<P1) 메인밸브부재(40)가 열리고, 그 여자 전류의 순간통전 이후에도 그 열린 상태가 유지된다.In the state as shown in FIG. 2, when the
메인밸브부재(40)가 열려 있는 상태에서 솔레노이드 코일(31)을 예컨대 정극성(+)의 여자전류에 순간적으로 통전시키면 그 순간에 여자된 솔레노이드 코일(31)에서 가동철심(33)을 도면에서 아래쪽으로 밀어내는 순간적인 전자적 추력이 발생된다. 이때의 코일(31)에 의한 자속은 영구자석(37) 자극과 역방향이 되어 그 자속에 의한 고정철심(38)의 자화력은 약화되고, 가동철심(33)의 자화력은 상대적으로 증가되는데, 그 코일(31)에 의한 순간적인 전자적 추력은 고정철심(38)의 약화된 자화력을 능가한다. 따라서 가동철심(33)은 고정철심(38)으로부터 이격되며, 일정거리 이상으로 멀어짐으로써 이후 스프링(34)에 의해 하강한다. 그리하여 파일럿밸브부재(50)가 다시 닫히고, 스프링(34)에 의해 유지되며, 그 결과 메인밸브부재(40)도 다시 닫혀서 초기 상태로 되는 것이다.If the
도 2의 원내 확대도를 참조하면, 영구자석(37)의 N극 원환형 자극면(37n)은 그 외측 가장자리 일부만이 고정철심(38)의 원환형 자극면 접촉부(38a)와 접촉하고 그 나머지 부분은 고정철심(38)의 공간형성부(38b)에 의한 공기 중에 노출된다. 또한 그 영구자석의 내측 측면(37a)의 N극 측 부근도 그 공간형성부(38b)에 의한 공기 중에 노출된다. 따라서 영구자석(37)의 N극으로부터의 자력선은 대부분 고정철심(38)의 원환형 자극면 접촉부(38a)로 집중되고, 그 공간형성부(38b)의 공간으로 누설되는 일부의 자력선(Fr)은 극히 적어진다. 이러한 현상은 고정철심의 원환형 자극면 접촉부(38a)의 폭이 영구자석(37)의 자극면 폭의 절반 이하로 되어 그 영구자석의 자극면(37a) 외측 가장자리 일부에 접촉시켰을 때, 그리고 고정철심의 측면 접촉부(38b)를 영구자석의 반대 측 자극면(37s) 측 부근에서 양 자극의 경계부(37c)를 넘지 않도록 그 측면(37a) 높이의 절반 이하로 하였을 때 매우 두드러졌음을 확인할 수 있었다.Referring to the enlarged in-circuit view of FIG. 2, only a portion of the outer edge of the N-pole
본 발명은 이상에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되지 아니한다. 예를 들면 본 발명에 따른 솔레노이드작동기는 다른 어떠한 유형의 밸브에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있으며, 밸브뿐만 아니라 왕복운동이 필요한 각종 기계장치에도 폭넓게 적용될 수 있을 것이다.The present invention is not limited to the above described and illustrated in the drawings. For example, the solenoid actuator according to the present invention can be applied equally or similarly to any other type of valve, and can be widely applied not only to the valve but also to various machinery requiring reciprocating motion.
도 1은 종래의 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기가 사용된 래치 방식의 솔레노이드 제어 파일럿 조작식 밸브의 개요 단면도로서 원내는 주요부분에 대한 확대도를 나타낸다.1 is a schematic cross-sectional view of a latched solenoid controlled pilot operated valve in which a solenoid actuator with a permanent magnet is used.
도 2는 본 발명에 따른 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기가 사용된 래치 방식의 솔레노이드 제어 파일럿 조작식 밸브의 개요 단면도로서 원내는 주요부분에 대한 확대도를 나타낸다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a latched solenoid controlled pilot operated valve using a solenoid actuator with a permanent magnet according to the present invention, showing an enlarged view of the main part of the garden.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 메인밸브몸체10: main valve body
20: 파일럿밸브 몸체20: pilot valve body
30: 솔레노이드작동기30: solenoid actuator
37: 영구자석37: permanent magnet
37a: 측면37a: side
37b: 자극 경계부37b: stimulus boundary
38: 고정철심38: fixed iron core
38a: 원환형 자극면 접촉부38a: toroidal pole face contact
38b: 측면 접촉부38b: side contacts
40: 메인밸브부재40: main valve member
50: 파일럿밸브부재50: pilot valve member
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KR1020080135047A KR100927139B1 (en) | 2008-12-27 | 2008-12-27 | Solenoid actuator with permanent magnet and solenoid valve using same |
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- 2008-12-27 KR KR1020080135047A patent/KR100927139B1/en active IP Right Grant
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