KR100734607B1 - 전기 코일 모듈과, 이러한 모듈을 포함한 전기 코일과, 이러한 코일을 구비한 액츄에이터 및 이러한 액츄에이터를 포함한 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 평면 기판(21) 상에 인쇄 회로 기술에 의해 제조된 평면 형태의 전기 코일 모듈로서, 상기 코일 모듈은 상기 기판(21)의 일 측면 상에 배치되고, 입력 터미널(23)을 구비하는 제 1 전기 도전체로 이루어진 도전체 물질의 제 1 레이아웃(20)과, 상기 기판의 반대면 상에 배치되고, 출력 터미널(24)을 구비한 제 2 전기 도전체로 이루어진 도전체 물질의 제 2 레이아웃(20')과, 상기 기판(21)을 통하여 상기 제 1 및 제 2 도전체를 연결하는 전기 연결부(22)를 구비하고, 상기 코일 모듈의 입력 및 출력 터미널들 사이에 연결된 전기 전압은 상기 기판을 관통하는 전기 연결부(22)를 통하여 상기 기판의 일측면 상의 도전체와 상기 기판의 타측면 상의 도전체를 통하여 일측의 터미널로부터 타측의 터미널로 전류를 흘려보낸다. 상기 모듈을 포함한 전기 코일은 개시되고, 상기 코일을 포함한 액츄에이터와, 상기 액츄에이터를 포함하는 전기 회로 차단기가 개시된다.

Description

전기 코일 모듈과, 이러한 모듈을 포함한 전기 코일과, 이러한 코일을 구비한 액츄에이터 및 이러한 액츄에이터를 포함한 회로 차단기{AN ELECTRICAL COIL MODULE, AN ELECTRICAL COIL COMPRISING SUCH MODULES, AN ACTUATION MECHANISM INCLUDING SUCH A COIL AND A CIRCUIT BREAKER COMPRISING SUCH AN ACTUATION MECHANISM}

본 발명은 전기 코일 모듈과, 이러한 모듈을 포함한 전기 코일과, 이러한 코일을 구비한 액츄에이터 및 이러한 액츄에이터를 포함한 회로 차단기에 관한 것이다. 본 액츄에이터는 철도 차량(rail vehicles)을 포함하는 전차 네트워크와 같은 DC 설비들의 보호를 위한 회로 차단기에 사용되는 것이 바람직하다. 상기 회로 차단기는 상기 설비에서의 단락(short circuit)의 경우 전류를 제한하는데 일반적으로 사용된다. 그러나, 다른 수많은 산업적 응용분야가 있다.

하이브리드(hybrid) 차단기는 초고속 기계 시스템 및 정적 회로 차단기의 연속적인 동작을 사용하는 회로 차단기를 대표한다.

DC를 위한 3개의 다른 카테고리의 회로 차단기를 구별하는 것이 가능하다.

전기기계적 회로 차단기, 정적 회로 차단기 및 하이브리드 회로 차단기.

회로 차단기의 첫번째 형태인 전기기계적 회로 차단기는 전차 시스템에서의 급전국(feeding station)과 철도 차량의 대부분에서 사용된다.

그러나, 이러한 형태는 높은 마모, 높은 소음 레벨, 상대적으로 긴 반응 시간, 높은 유지 비용 등과 같은 여러 불편을 가진다.

상기 정적 회로 차단기는 실험실 규모에서의 수많은 시험과, 연구 및 구현의 목적이 되고 있으나, 정상 동작 동안의 높은 소실(dissipation)로 인해 상업적 이용을 불가능하게 한다.

회로 차단기의 마지막 형태인 하이브리드 차단기는 전기기계적 시스템과 전력 전자기기의 결합으로부터 명명된다. 정상 작동 조건 동안, 전류는 낮은 손실을 갖는 기계적 커넥터를 통하여 도통된다. 발동이 된 때는, 상기 기계적 커넥터는 연결이 끊어지고, 전류는 병렬적으로 연결된 정적 회로 차단기에 의해 인도된다. 일단 상기 기계 커넥터가 완전히 연결이 끊어지면, 상기 정적 회로 차단기는 상기 회로를 통하는 전류를 차단한다. 상기 기계적 시스템의 고속 작동과 전류의 변환(commutation)으로 인하여, 상기 기계적 접촉부분들에 걸쳐 생성되는 아크(arc)가 제한된다.

여러 다른 구현들이 가능하다. 하나의 알려진 해결책은 커패시터의 방전을 사용하여 단락 전류의 반대 방향으로 전류를 주입하는 것이다. 이 형태는 수많은 시험과 구현의 목적이 되었었다. 상기 해결책의 복잡성과 비용, 신뢰도의 결핍은 상업적 성공을 방해했다.

본 발명의 목적은 일반적으로 평면 기판상에 인쇄 회로 기술을 이용하여 제조된 평면 형태의 전기 코일 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회로 차단기의 부분을 형성하는 소위 톰슨(Thomson) 장치의 구동 수단으로서의 장점을 가지는 상기 코일 모듈들을 사용하는 매우 얇고 소형인 전기 코일을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 초고속의 효율적인 하이브리드 형태의 회로 차단기를 제공하는 것이다.

상기 회로 차단기의 바람직한 실시예는 전기기계 액츄에이터의 새로운 디자인 및 특히 상기 차단기의 정적 회로 차단기의 소형 및 대칭적인 디자인에 특징이 있다.

본 발명에 따른 회로 차단기에서의 장점은 소실이 매우 낮다는 것이다. 발동된 때의 소음 레벨도 매우 낮다. 상기 기계 접촉부에서의 액츄에이터의 새로운 디자인은 상기 장치의 속도를 증가시키고 상기 장치를 보다 소형화한다. 상기 차단기의 신뢰성과 사용기간이 현저히 향상된다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점은 하기에서 첨부되는 도면을 참조로 하여 명백하여진다:

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 회로 차단기의 회로도이다.

도 2는 상기 회로 차단기의 전기기계적 부분을 도시한다.

도 3a 및 3b는 상기 회로 차단기의 전기기계적 부분의 구동 장치에서의 코일의 제 1 실시예의 부분을 형성하는 평면 형태의 코일 모듈의 다른 모습이다.
도 3c는 도 3a 및 3b를 따른 두 개의 연속적인 코일 모듈들 사이에 위치한 고립 소자를 도시한다

도 4a 내지 4d는 상기 회로 차단기의 전기기계적 부분의 구동 장치에서의 코일의 제 2 실시예의 부분을 형성하는 평면 형태의 2개의 코일 모듈들의 다른 모습이다.

도 5는 상기 회로 차단기의 정적 회로 차단기의 구성요소들의 전기적 및 기계적 배치를 도시한다.

도 6은 상기 회로 차단기의 정적 회로 차단기의 구성요소들의 다른 전기적 및 기계적 배치를 도시한다.

도 7은 에너지를 분배함으로써 MOV의 비용을 감소시키는데 효율적인 MOV-저항 결합을 도시한다.

도 8은 상기 회로 차단기의 전기기계적 부분의 잠금(locking) 수단을 도시한다.

도 9a 및 9b는 본 발명의 일실시예의 접촉부 및 구동 장치의 단면도들이다.

도 1은 본 발명에 따른 일반적인 방법의 회로 차단기를 도시한다. 주 회로(3)내의 정상적으로 차폐된(closed) 기계적 접촉부(1)는 정상 조건 동안 전류를 이동시킨다. 상기 접촉부(1)는 고정 접촉소자(4)와 이동 접촉소자(5)를 구비한다. 정적 회로 차단기(2)는 상기 접촉부(1)와 병렬적으로 연결된다. 상기 기계적 접촉부를 통한 전류는 상기 정적 회로 차단기가 발동되는 순간에, 어느 방향으로도 흐를 수 있다. 따라서, 상기 정적 회로 차단기는 예를 들면 주 회로(3) 내의 단락의 경우에 전류를 인계받아 차단할 수 있도록 대칭적이다.

상기 회로 차단기의 정적 회로 차단기(2)는 상기 차단기가 상기 주 회로(3) 내의 전류의 양 방향에 대하여 작동하도록 하는 다이오드 브리지(D1) 내지 (D4)를 구비한다. 상기 차단기의 활성 부분은 IGCT(집적 게이트 변환 사이리스터(Integrated Gate Commutated Thyristor)) 타입의 사이리스터 중 적어도 하나를 구비한다. 상술된 예는 전류가 분배되도록 병렬적으로 연결된 2개의 IGCT(T1), (T2)를 사용한다. 이러한 디자인 및 구성은 전류의 변환, 정적 및 동적 균형과, 구성소자들의 매칭을 위한 도움 회로들(help circuits)과 같은 특수한 예비장치들을 요구함이 없이 6kA 단위의 전류를 차단할 수 있다. 상기 전류의 값은 어떠한 방향에서든 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 구성소자들의 적절한 선택을 통하여, 더 낮은 공칭 전류 값뿐만 아니라 더 높은 공칭 전류 값을 위한 회로 차단기는 동일한 원리에 따라 설계될 수 있다. 상기 IGCT와 병렬적으로 연결된 MOV(금속 산화 배리스터(Metal Oxide Varistor)(6)가 상기 IGCT들이 개방된 때 상기 디바이스들에 걸친 전압을 제한하는데 사용되고, 상기 주 회로(3)의 유도 에너지를 소실시키는데 사용된다. 대안적으로, 상기 IGCT에 병렬적으로 연결된 MOV(6)은 상기 MOV(6)에서 소실되는 에너지를 감소시키기 위해 직렬인 저항(25)을 구비하는 제 2의 MOV(6')을 구비하는 추가적인 병렬 가지(branch)와 결합될 수 있다. 이러한 배치는 도 7에 도시된다. 상기 MOV(6')의 내전압(withstand-voltage) 값은 공급 전압에 가까워야 한다.

실제로, 기계 접촉부(1)는 예를 들면 톰슨 타입의 고속 액츄에이터에 의해 제어된다. 도 2는 상기 접촉부(1)와 이러한 장치를 도시한다. 상기 장치는 필요한 물리적 움직임을 생성하기 위해 코일(7) 및 디스크(8)에서 반대 방향으로 회전하는 2개의 전기 전류들 사이의 전기역학적 반발력을 이용한다. 정상 전도 조건하에서 상기 접촉부(1)는 자기 잠금 수단(magnetic locking means)(9)에 의해 보호된다. 상기 장치는 상기 자기 잠금 수단(9) 밑에 배치된 기계 이동을 위한 감쇄 수단(도시되지 않음)을 구비한다. 상기 장치는 하기에서 보다 상세하게 개시된다.

정상 작동 동안, 상기 기계 접촉부(1)는 차폐되고 상기 주 회로(3) 내의 전류는 과도한 열 효과를 야기함이 없이 상기 접촉부를 통과한다.

상기 주 회로(3) 내의 임의의 곳에서의 단락은 상기 회로내의 구성소자들 및 장치들을 손상시킬 수 있는 공칭 값들을 초과하는 값으로 전류를 현저히 증가시킨다. 이러한 단락의 효과를 최소화시키기 위해, 가능하면 빠르게 전류를 완벽하게 차단하는 데 관심이 있다.

검출 수단(도시되지 않음)은 예를 들면 단락으로 인하여 이루어지는 전류의 증가를 검출하기 위해 상기 회로 내에 배치된다. 연동 제어 수단(도시되지 않음)은 상기 기계적 차단기의 발동 수단으로 신호를 전송하다. 신호는 동일한 차단기를 활성화시키기 위해 사이리스터들(T1), (T2)의 게이트들로 전달된다. 만약 상기 접촉소자(5)가 차단시에 대칭적으로 개방되면, 즉 만약 상기 소자가 동시에 상기 접촉소자(5)의 각 단부에서, 2개의 스파크 간극(spark gaps)을 생성하면, 2개의 스파크는 상기 이동 접촉소자(5)와 고정 접촉소자(4) 사이에 나타난다. 2×20V 정도인 상기 스파크들과 관련된 전압들은 상기 전류가 상기 차단기의 정적 회로 차단기(2)로 상대적으로 고속으로 방향을 전환하도록 한다(50마이크로세컨즈 정도로). 2개의 간극들에서의 공기는 아크로 인하여 이온화되며, 이는 상기 간극들의 유전적 특성들이 저하되는 것을 의미한다. 결과적으로 상기 IGCT가 턴오프되기 전에, 상기 공기가 탈이온화되고 냉각되기까지 기다릴 필요가 있을 것이고, 그렇지 않으면 고전압(예를 들면 3kV)이 상기 접촉소자들에 걸쳐 새로운 아크를 생성시킬 위험이 있다.

대안적으로, 상기 접촉소자(5)는 비대칭적으로 개방되도록 움직임이 제공될 수 있다. 즉 차단시 생성되는 하나의 스파크 간극만으로 시작할 수 있다. 따라서 단 하나의 스파크가 상기 접촉소자(5)의 일 단부에 나타난다. 전류는 이 경우에 더욱 서서히(예를 들면 100마이크로세컨즈) 전환할 것이다. 이것의 장점은 상기 전환 동안에 어떠한 스파크도 생성되지 않는 상기 접촉소자(5)의 단부에서 상기 공기가 이온화되지 않을 것이고, 전체적인 유전 특성이 상당히 향상되며 이는 상기 IGCT들이 턴오프되기 전에 지연이 더욱 짧아짐을 의미한다. 접촉소자(4), (5) 간의 공기의 체적에서 소실되는 에너지는 전류가 급속히 감소함으로 현저히 낮다. 상기 접촉소자들의 분리의 높은 속도는 양질의 냉각에 기여하는 상기 체적내의 공기의 교체를 촉진한다. 또한 접촉소자들로부터의 금속의 증발은 전기기계적 차단기의 경우에 비교하여 무시될 수 있다.

상기 전환의 속도는 상기 정적 셀의 연결 형태와 상기 유전 반도체에 걸친 전압에 주로 의존한다.

2개의 상기 IGCT(T1), (T2)의 병렬 연결은 대칭적 표류 인덕턴스를 야기하는 버스 선(bus bar)의 형태에서의 완벽한 대칭성을 요구한다. 상기 다이오드들(D1), (D2), (D3), (D4) 및 IGCT(T1), (T2)는 구성소자들 상에 기계적 압력(P1), (P2)을 실행하는 장치를 필요로 한다. 만약 상기 다이오드들을 위해 요구되는 압력(P1)이 상기 IGCT들을 위한 압력(P2)과 다르면, 상기 기계 조합체는 구성소자들의 2개의 별개의 스택들을 구비한 도 5에서 표시된 바와 같이 배치될 수 있다. 만약 동일한 압력(P3)이 요구되면, 단일 스택을 구비한 도 6의 배치가 채용될 수 있다. 도 5 및 6에서, 전류 경로( 및 표류 인덕턴스)는 병렬로 연결된 상기 2개의 IGCT들의 경로와 정확하게 동일하다.

전류가 상기 반도체로 완벽하게 전환되는 때, 상기 차단기는 상기 정적 중단이 개시되기 전, 상기 접촉부들이 충분히 분리되기까지 대기해야 한다. 상기 기계적 접촉소자들 간의 분리 거리가 어떠한 아크도 재발하지 않음을 보장하기에 충분해야 한다.

개별 IGCT에서의 전류의 중단은 거의 순간적이다. 따라서 전류는 상기 MOV(6)로 통하여 급속히 감소된다. 단락의 검출과 전류의 감소의 개시 사이의 시간은 약 350마이크로세컨즈이며 이는 전기기계적 차단기보다 약 15 내지 20배 빠른 것이다. 전력 반도체들은 전형적으로 2 마이크로세컨즈 이하의 시간에 수천 암페어를 중단할 수 있다. 이점을 고려하면, 이러한 특성을 이용하기 위해, 이동 접촉소자에 대해 개방 시간을 감소시키는 것이 요구되는 것이 명백하다.

상기 접촉부(1)에서의 개방 시간을 감소시키기 위해, 전기역학 추진력을 구비한 시스템은 상술된 것과 같이 사용된다. 상기 하이브리드 차단기의 기계 부분은 3개의 개별 유닛(distinct units), 이동 접촉소자(5), 자기 잠금 수단(9) 및 액츄에이터(actuator)(코일(7), 디스크(8), 및 샤프트(10)로 구성됨)를 구비한다. 전기역학 추진력을 부여하는 상기 액츄에이터는 이전에 알려진 톰슨 타입의 개시된 예이다.

이러한 액츄에이터는 도 2 및 9에서 도시된다. 상기 이동 접촉소자(5)는 동작시에 변위 질량(displaced mass)을 감소시키기 위해 본 발명의 개시된 일실시예에서 피봇(pivoting) 움직임이 제공되도록 된다.

피봇 움직임을 위한 움직이는 접촉부의 배치는 도 9에 도시된다. 상기 움직이는 접촉소자(5)는 핀(12) 주위에서 피봇 동작을 하는 팔(arm)(11) 상에 설치된다. 상기 팔은 상기 자기 잠금 수단(9)의 제 2 샤프트(14)의 단부와 상기 팔이 접촉하도록 하는 스프링 수단(13)에 의해 로드된(load) 스프링이다.

상기 접촉소자들(4), (5)에서 생성된 열을 빼앗기 위해, 고정 접촉소자(4)의 질량이 중요하게 신중히 선택된다. 도 8에서 보다 상세히 개시된 상기 자기 잠금 수단(9)은 전기 저항을 감소시키기 위해, 상기 회로 차단기의 차폐 및 개방과, 차폐된 형태에서 접촉소자들 간의 일정한 힘의 적용을 허용한다. 상기 자기 잠금 수단은 이동 철 코어를 구비한 전자석(15)과 영구자석(16)을 구비한다. 상기 자기 잠금 수단은 보조적인 DC 전원으로부터 코일(28) 내에 전류를 주입함으로써 차폐된다. 이는 상기 철 회로 내에 자기 플럭스를 생성한다. 상기 플럭스는 상기 철 코어(17)를 상기 영구자석(16)을 향해 움직이도록 하는 이동력(moving force)을 생성한다. 상기 플럭스는 또한 상기 영구 자석을 자화시켜, 영구적 힘이 상기 코어를 상기 차폐된 상태로 유지하도록 한다.

상기 자기 잠금 수단의 이동 코어(17)는 전체 질량을 감소시키도록 가능하면 가볍게 디자인된다. 제 3 샤프트(18)는 상기 결과적인 움직임을 상기 이동 접촉소자(5)로 전달한다.

상기 전기 접촉소자(4), (5)의 개방은 2개의 다른 방법으로 성취될 수 있다. 예를 들면 단락과 같은 비상 상황에서, 상기 접촉소자들은 하기에서 기술되는 바와 같이, 예를 들면 톰슨 타입과 같은 액츄에이터에 의해 개방될 수 있다. 이 경우, 상기 액츄에이터에 의해 생성된 힘은 상기 자기 잠금 수단(9)이 여전히 자화되었음에도 불구하고 상기 자기 잠금 수단(9)을 해제할 것이다. 상기 접촉소자(4), (5)는 상기 자기 잠금 수단의 자기를 없앰으로써 자유롭게 개방될 것이다.

도 2, 9a 및 9b에 도시된 스프링(13)은 상기 액츄에이터에 의한 개방 후, 상기 접촉소자들을 개방 상태로 유지시킨다. 상술된 바와 같이, 상기 자기 잠금 수단은 이러한 경우에 자기가 없어지지 않았고, 예를 들면, 기계적 충격이 소정의 상황에서 상기 접촉소자들을 다시 차폐시킬 것이다. 상기 차폐 상태에서, 상기 자석에 의해 생성된 힘은 상기 스프링의 힘보다 더 강하다.

댐핑 장치(damping arrangement)(도시되지 않음)는 상기 접촉부의 개방 후, 상기 움직이는 질량의 속도를 떨어뜨린다. 이러한 특수한 경우, 상기 자기 잠금 수단 아래에 위치한 특수한 플라스틱 거품 물질이 사용되었으며 이는 탁월한 흡수 특성을 제공하지만, 물론 수많은 다른 형태의 초크 흡수 장치(chock absorbing arrangements)가 독자적으로 또는 조합하여 구상될 수 있으며, 예를 들면, 기체의 또는 수력 형태의 댐핑일 수 있다.

상기 톰슨 타입 액츄에이터는 펄스 형태로(본 발명의 실시예에서, 15kA정도의 전류가 최고값으로 사용된다) 강한 전류를 순환시키는 코일(7)을 구비한다. 상기 전류는 예를 들면 다이오드 사이리스터 장치에 의해 제어되는 전해질 커패시터들의 배터리에 의해 생성될 수 있다. 구리 또는 이와 유사한 물질의 디스크(8)는 상기 코일의 바로 아래에 위치한다. 상기 코일에 에너지가 공급된 때 유도작용에 의해 반대 전류(counter current)가 상기 디스크에서 생성된다. 상기 유도된 전류의 최고값은 동일 실시예에서, 80kA에 도달한다. 이러한 2개의 전류로 인하여 강렬한 반발 효과는 상기 코일(7)과 이동 디스크(8) 사이에 생성되어, 상기 디스크(8)에 고정된 상기 샤프트(10)에 의해 발동되는 상기 기계적 접촉부(1)의 이동 접촉소자(5) 및 디스크를 움직인다.

본 발명의 실시예에서, 특수한 형태의 코일이 사용된다. 이러한 코일은 예를 들면 인쇄 회로 기술에 의하여 제조될 수 있는 평면 형태의 다수의 중첩 코일 모듈(19)로 이루어진다. 이러한 모듈들은 상기 코일에 적절한 특성을 부여하기 위해 중첩된다. 톰슨 타입 장치의 발동 코일의 상기 디자인 타입의 장점은 상기 코일(7)이 상기 디스크(8)의 표면에 수직한 방향에서 매우 얇게 제조될 수 있다는 것이며, 이는 상기 코일과 디스크 내의 2개의 반대방향의 전류가 매우 가까워지는 것을 의미하며, 이는 또한 상기 코일(7)과 디스크(8) 사이의 반발 효과를 현저하게 증가시킨다. 이것은 상기 장치의 반응 시간을 감소시킬 것이다.

이러한 코일을 위한 모듈의 제 1 실시예가 도 3a 및 3b에 도시된다. 종래의 기술에 의해, 예를 들면 구리와 같은 도전체 물질의 제 1 레이아웃(layout)(20)이 기판(21)의 일면 상에 생성된다. 동일 기판의 반대 면에, 제 2 레이아웃(20')이 생성된다. 도 3a는 상기 모듈의 일측면을 도시하고, 도 3b는 타측면을 도시한다. 상기 기판 각 면상의 도전체는 상기 기판을 통한 전기 연결부에 의해 타측면 상의 도전체와 통신한다. 이러한 전기 연결부(22)는 예를 들면 관통홀(through hole)의 금속 벽의 모양을 구비할 수 있다. 만약 예를 들면 도면부호 23으로 표시된 부분이 상기 모듈의 입력 터미널(23)로 간주되면, 전류는 상기 기판의 타측으로 통하는 상기 전기 연결부(22)로 상기 도전체 물질의 상기 제 2 레이아웃(20')을 통하여 흐를 것이다. 상기 전류는 출력 터미널(24)로 상기 타측면 상의 도전체로 흐른다. 다수의 이러한 모듈들이 중첩되고 서로 고정되어 평탄한 초소형의 코일을 생성한다. 상기 실시예에서, 연속적인 모듈들은 도 3c에 도시된 바와 같은 격리 소자(isolation element)에 의해 분리되어야 한다. 홀 형태의 도면부호 22, 23, 및 24로 표시된 부분들은 개별적인 관통 홀에서 금속벽을 통하여 상기 기판의 2개면 사이로 전류가 모두 흐르게 할 것이다.

상기 모듈들과 격리 소자들을 쌓을 때, 상기 모듈들은 전기적으로 병렬로 연결될 것이 분명하다. 적절한 개수의 모듈들이 상기 코일의 필요한 특성을 제공하기 위해 결합된다.

고주파수 및 펄스 모드에서 고려되어야 하는 표피효과(skin effect)는 일반적인 코일의 경우보다 보다 적은 문제를 야기할 것이고, 이는 본 발명에 따른 코일의 도전체 부분이 보다 효율적으로 사용되는 것을 의미한다. 특정 실시예에서, 전체 구리 부분은 상기 코일의 평평한 디자인으로 인하여 약 10개의 얇은 슬라이스들로 분할된다. 이러한 경우, 상기 전체 구리 부분은 상기 전류를 흐르게 할 것이다.

도 4a 내지 4d는 예를 들면 회로 차단기의 전기기계 부분의 구동 장치에서 사용될 수 있는 코일의 제 2 실시예의 부분을 형성하는 평면 형태의 2개의 코일 모듈들의 모습을 도시한다. 도 4a과 4b 및 도 4c와 4d는 각각 2개의 코일 모듈들의 반대 면들을 도시한다. 따라서, 만약 제 1 형태의 모듈의 상위면으로 도 4a를 정의하면, 도 4b는 동일 모듈의 하위면이다. 이때 도 4d는 제 2 형태의 모듈의 상위면일 것이고 도 4c는 하위면일 것이다. 도 4b의 제 1 타입의 모듈의 하위면의 레이아웃과, 도 4d의 제 2 타입의 모듈의 상위면은 도시된 바와 같이, 서로에 대한 미러(mirror) 형상이다. 이것은 도 4a의 제 1 타입의 모듈의 상위면의 레이아웃과, 도 4c의 제 2 타입의 모듈의 하위면의 레이아웃에도 적용된다. 이러한 구성의 장점은 만약 상기 코일이 구성될 때 상기 모듈들의 타입을 번갈아 사용한다면, 상기 코일 모듈들 사이의 격리가 있을 필요가 없다는 것이다. 상기 코일 권선들의 단락은 불가능하다. 따라서, 소정의 전기적 특성을 위해, 상기 코일은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 보다 더 얇게 될 수 있다.

코일 모듈의 각각의 입력 및 출력 터미널들(26), (27) 주위의 영역에서 수많은 더 작은 관통홀들(26'), (27')이 각각 배치되어 있다. 이러한 홀들의 금속 벽들은 상기 모듈의 양 측면들 사이의 도전 부분들로 기여한다.

Claims (11)

1. 평면 기판(21) 상에 인쇄 회로 기술에 의해 제조된 평면 형태의 전기 코일 모듈로서:

   상기 기판(21)의 일 측면 상에 배치되고, 입력 터미널(23)을 구비하는 제 1 전기 도전체로 이루어진 도전체 물질의 제 1 레이아웃(20)과,

   상기 기판의 타 측면 상에 배치되고, 출력 터미널(24)을 구비하는 제 2 전기 도전체로 이루어진 도전체 물질의 제 2 레이아웃(20')과, 그리고

   상기 제 1 전기 도전체 및 상기 제 2 전기 도전체를 연결하며, 상기 기판(21)을 관통하는 전기 연결부(22)를 포함하여 구성되며,

   상기 전기 코일 모듈의 상기 입력 터미널(23)과 상기 출력 터미널(24) 사이에 걸리는 전기 전압에 의해, 상기 기판(21)을 관통하는 상기 전기 연결부(22)를 경유하여 상기 기판의 일 측면 상의 상기 제 1 전기 도전체와 상기 기판의 타 측면 상의 상기 제 2 전기 도전체를 거쳐 상기 입력 터미널과 상기 출력 터미널 중 일 터미널로부터 타 터미널로 전류가 흐르게 되는 것을 특징으로 하는 전기 코일 모듈.
2. 제 1 전기 코일 모듈과 제 2 전기 코일 모듈을 정의하는 청구항 제 1 항에 따른 한 쌍의 전기 코일 모듈로서:

   상기 제 1 전기 코일 모듈의 일 측면에는 상기 제 2 전기 코일 모듈의 일측면의 도전체 물질의 레이아웃의 미러 형상인 도전체 물질의 레이아웃이 구비되고, 상기 제 1 전기 코일 모듈의 타 측면에는 상기 제 2 전기 코일 모듈의 타 측면의 도전 물질의 레이아웃의 미러 형상인 도전 물질의 레이아웃이 구비되는 것을 특징으로 하는 한 쌍의 전기 코일 모듈.
3. 제 2항에 따른 적어도 한 쌍의 전기 코일 모듈들을 포함하는 전기 코일로서, 상기 전기 코일 모듈들은 중첩되고 서로 고정되어 평면 코일을 형성하며, 여기서 상기 전기 코일 모듈들 각각은 전기적으로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 코일.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 코일 모듈들은 격리 소자(isolation element) 없이 미러 형상의 상기 레이아웃들이 서로를 향하도록 중첩되는 것을 특징으로 하는 전기 코일.
5. 청구항 1항에 따른 적어도 두 개의 전기 코일 모듈들을 포함하는 전기 코일로서, 상기 전기 코일 모듈들은 중첩되고 서로 고정되어 평면 코일을 형성하며, 여기서 상기 전기 코일 모듈들 각각은 전기적으로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 코일.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전기 코일 모듈들은 격리 소자에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 전기 코일.
7. 에너지 공급 코일(7)과, 연동 디스크(8)와 상기 디스크(8)의 움직임(movement)을 전달하는 샤프트(10)로 이루어진 톰슨 타입의 액츄에이터로서,

   상기 에너지 공급 코일(7)은 청구항 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 전기 코일인 것을 특징으로 하는 톰슨 타입의 액츄에이터.
8. 톰슨 타입의 액츄에이터와, 한 쌍의 고정 접촉소자(4)와, 그리고 이동 접촉소자(5)를 구비하는 전기기계적 회로 차단기로서,

   상기 액츄에이터는 청구항 제 7 항에 따른 톰슨 타입의 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 전기기계적 회로 차단기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 이동 접촉소자(5)는 피봇 팔(11) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기기계적 회로 차단기.
10. 정적 회로 차단기와 청구항 제 8 항에 따른 전기기계적 회로 차단기가 서로 병렬 연결되어 구성되는 하이브리드 회로 차단기로서,

    상기 정적 회로 차단기는 상기 전기기계적 회로 차단기의 상기 접촉소자들(4 및 5)에 병렬로 연결된 다이오드 브리지(D1-D4)를 구비하고, 상기 브리지의 대각선에는 MOV(6)와 병렬로 연결된 적어도 하나의 IGCT 타입 사이리스터(T1,T2)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회로 차단기.
11. 제 10 항에 있어서, 저항(25)과 직렬로 연결된 제 2 MOV(6')가 상기 MOV(6)에 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 회로 차단기.

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