KR100852300B1 - 석방형 전자 장치 - Google Patents

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KR100852300B1
KR100852300B1 KR1020060133418A KR20060133418A KR100852300B1 KR 100852300 B1 KR100852300 B1 KR 100852300B1 KR 1020060133418 A KR1020060133418 A KR 1020060133418A KR 20060133418 A KR20060133418 A KR 20060133418A KR 100852300 B1 KR100852300 B1 KR 100852300B1
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타카히로 쿠도
야스히로 타카하시
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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 가동 접극자와 고정 접극자와의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제하기 위한 것으로서, 상기 과제의 해결 수단에 있어서, 요크편(4)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(6)가 고정 접극자(10)와 대향 배치됨과 함께, 축선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(5)이, 고정 접극자(10) 및 가동 접극자(6)의 주위에 배치되고, 가동 접극자(10)와 고정 접극자(7)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도는 1테슬라 이상으로 설정한다.
석방형 전자 장치

Description

석방형 전자 장치{ELECTROMAGNETIC RELEASE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 가동 접극자(6) 및 고정 접극자(10)에 사용되는 재료의 B-H 특성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 6(a)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 한 예를 도시하는 측면도, 도 6(b)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 한 예를 도시하는 저면도.
도 7(a)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 그 밖의 예를 도시하는 측면도, 도 7(b)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 그 밖의 예를 도시하는 저면도.
도 8은 본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도 10은 종래의 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도.
<부호의 설명>
1, 21, 41, 101, 121, 141 : 코일용 보빈
2, 22, 42, 102, 122, 142 : 코일
3, 23, 43, 103, 123, 143 : 요크
4, 24, 44, 104, 124, 144 : 요크편
5, 25, 45, 105, 125, 145 : 영구자석
6, 26, 46, 106, 112, 115, 126, 146 : 가동 접극자
7, 21a, 21b, 41a, 41b, 107, 121a, 121b, 141a, 141b : 실린더
8, 28, 48, 108, 128, 147 : 인외 스프링
9, 29, 49, 109, 129, 149 : 걸어맞춤부
10, 30, 50, 110, 130, 150 : 고정 접극자
11, 111 : 리셋 스프링
21c : 차양부
106b, 126b, 146b : 소경부
113 : 노치부
114, 117 : 접극면
116 : 모따기부
126a, 146a : 단차
기술분야
본 발명은 석방형(釋放形) 전자 장치에 관한 것으로, 특히, 과부하 전류나 누설 전류가 주회로에 흐른 때에 전자석을 동작시켜서, 트립 기구에 인외(引外) 동작을 행하게 하는 차단기의 인외 장치에 적용하기에 안맞는 것이다.
종래기술
종래부터 회로 차단기나 누설 차단기에는 차단기의 인외 장치가 마련되어 있다. 이 차단기의 인외 장치는, 주회로에 흐른 과부하 전류나 누설 전류 등의 이상 전류를 검지하고, 그 때의 검지 신호에 의거하여 본체 기구부를 당겨 떼어냄(引外)에 의해 주회로를 개로(開路)할 수 있다. 그리고, 근래에는, 차단기의 인외 장치로서, 석방형의 전자석이 마련된 석방형 전자 장치를 이용하는 것이 증가하고 있다.
도 10은, 종래의 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 10에서, 코일용 보빈(201)에는 코일(202)이 권회(卷回)되고, ㄷ자형상으로 형성된 요크(yoke;繼鐵)(203) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(203)상에는, 요크(203)의 양 다리(脚)에 교락(橋絡)된 요크편(204)이 배치되고, 요크(203)의 바닥에는, 두께 방향으로 자화된 영구자석(205)이 배치되어 있다. 그리고, 영구자석(205)상에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(接極子)(207)이 마련됨과 함께, 코일용 보빈(201)에 삽입하여 통과되고, 요크편(204)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(206)가 고정 접극자(207)와 대향 배치되어 있다.
여기서, 가동 접극자(206)와 코일용 보빈(201) 사이에는 가동 접극자(206)를 돌출할 수 있도록 지지하는 가이드(210)가 마련되어 있다. 또한, 가동 접극자(206)의 선단에는, 슬라이더를 가동 접극자(206)에 걸어 고정(snap fit;係止)시키는 걸어맞춤부(209)가 마련되고, 요크편(204)와 걸어맞춤부(209) 사이에는, 가동 접극자(206)의 돌출 방향(A3)으로 가동 접극자(206)에 힘을 가하는 인외 스프링(208)이 개재되어 있다.
여기서, 영구자석(205)은, 가동 접극자(206)의 돌출 방향(A3)과 반대 방향으로 흡인함으로써, 인외 스프링(208)의 스프링력에 대항하여, 돌출 방향(A3)과 반대 방향으로 가동 접극자(206)를 당겨 되돌릴려고 한다. 그리고, 가동 접극자(206)의 돌출 방향(A3)과 반대 방향으로의 영구자석(205)의 흡인력(F1)은, 가동 접극자(206)의 돌출 방향(A3)으로의 인외 스프링(208)의 스프링력(F2)보다 커지도록 설정된다. 이 때문에, 주회로가 폐로(閉路)되어 있는 경우, 코일(202)에의 통전이 차단되고, 가동 접극자(206)는 고정 접극자(207)와 접극된 상태로 유지된다. 이 경우, 가동 접극자(206)에는 (F1-F2)의 지지 여력(餘力)이 있다.
그리고, 과부하 전류나 누설 전류 등의 이상 전류가 주회로에 흐르면, 그 이상 전류가 검지 회로에서 검지되고, 코일(202)이 통전된다. 그리고, 코일(202)이 통전되면, 영구자석(205)이 발생하는 자계에 대해 반자계가 형성되고, 영구자 석(205)의 흡인력(F1)이 작아저서, 인외 스프링(208)의 스프링력(F2)이 흡인력(F1)을 이기게 되기 때문에, 가동 접극자(206)가 돌출 방향(A3)으로 돌출한다.
여기서, 영구자석(205)이 흡인력(F1)을 발생시키는 경우, 자속은 영구자석(205)→고정 접극자(207)→가동 접극자(206)→요크편(204)→요크(203)를 통과하고, 루트(RB41)를 통과한다. 이 때문에, 영구자석(205)이 발생시키는 자계에 대해서는, 공극(B41)이 자속의 통과의 방해가 된다. 또한, 코일(202)이 발생시키는 반자계도 루트(RB41)를 통과한다. 이 때문에, 코일(202)이 발생시키는 반자계에 대해서는, 공극(B42)이 자속의 통과의 방해가 되고, 코일(202)에서 본 자기 저항을 증대시킨다. 또한, 도 10의 석방형 전자 장치는 가동 접극자(206)를 중심으로 하여 대칭 구조로 되어 있기 때문에, 한쪽의 루트(RB41)만을 도시하였다.
또한, 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 코일에서 본 자기 저항을 저감하고, 전자석의 효율을 향상시키기 위해, 가동 접극자 사이에 영구자석을 배치하고, 가동 접극자를 요크에 직접 접극시키는 방법이 개시되어 있다. 이 경우, 가동 접극자의 흡인력은, 고정 접극자의 접극면의 자속밀도의 제곱과 그 면적에 비례한다. 그리고, 자성 재료로 이루어지는 가동 접극자 및 고정 접극자의 자기 특성은 1테슬라 이상의 자속밀도로 포화 경향을 나타내기 때문에, 자기 특성이 포화하지 않는 1테슬라 이하의 자속밀도로 사용하는 것이 일반적이다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2001-35344호 공보(대응 미국특허 USP6,646,529)
그러나, 종래의 석방형 전자 장치에서는, 코일(202)에서 본 영구자석(205)의 자기 저항이 크기 때문에, 코일(202)를 통전시켜서 영구자석(205)의 자속을 지울 때에, 코일(202)에 요구되는 기자력이 커진다. 이 때문에, 코일(202)의 권수(卷數)를 증가시킬 필요가 있어서, 전자석이 커질 뿐만 아니라, 비용 상승의 요인이 된다는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 1에 개시된 방법에서는, 가동 접극자와 고정 접극자가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도가 1테슬라 이하로 설정되기 때문에, 그 분만큼 접극 면적을 크게 하여야 하여, 코일의 소형화가 곤란하다는 문제가 있다.
또한, 가동 접극자가 돌출한 때에, 차단시에 발생한 매연이나 분진 등이 공극을 통하여 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에 침입하여, 영구자석에 의한 흡인력을 저하시키기 때문에, 내환경성에 뒤떨어진다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제하는 것이 가능한 석방형 전자 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 청구항 제 1항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 미리 정해진 방향으로 돌출할 수 있도록 지지된 가동 접극자와, 상기 가동 접극자에 대향 배치된 고정 접극자와, 상기 가동 접극자를 돌출 방향으로 힘을 가하는 인외 스프링과, 상기 인외 스프링을 힘을 축적한(charge;畜勢) 상태로 유지하는 영구자석과, 상기 가동 접극자 및 상기 고정 접극자를 통과하여 상기 영구자석으로부터의 자속의 자기(磁氣) 경로를 구성하는 요크와, 이상 전류의 검지 결과에 의거하여, 상기 영구자석에 의한 자계에 대한 반자계를 형성하는 전자석을 구비하고, 상기 가동 접극자와 상기 고정 접극자가 접극(接極)한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도가 1테슬라 이상인 것을 특징으로 한다.
이로써, 가동 접극자와 고정 접극자가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도를 크게할 수 있고, 가동 접극자의 흡인력을 증대시키는 것이 가능해짐과 함께, 자기 특성이 포화 경향을 나타내는 영역에서 사용할 수 있고, 매연이나 분진 등의 이물이 접극면에 끼여진 경우에도 흡인력의 변동을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있고, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 청구항 제 2항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 미리 정해진 방향으로 돌출할 수 있도록 지지된 가동 접극자와, 상기 가동 접극자에 대향 배치된 고정 접극자와, 상기 가동 접극자를 돌출 방향으로 힘을 가하는 인외 스프링과, 상기 인외 스프링을 힘을 축적한 상태로 유지하는 영구자석과, 상기 가동 접극자 및 상기 고정 접극자를 통과하여 상기 영구자석으로부터의 자속의 자기 경로를 구성하는 요크와, 이상 전류의 검지 결과에 의거하여, 상기 영구자석에 의한 자계에 대한 반자계를 형성하는 전자석과, 상기 가동 접극자의 선단부에 마련되고, 상기 고정 접극자의 지름보다도 작은 소경부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 가동 접극자가 고정 접극자와 접극한 경우에도, 가동 접극자의 선단부에 간극을 형성할 수 있어서, 매연이나 분진 등의 이물이 공극을 통하여 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에 침입한 경우에도, 가동 접극자에게 선단부의 간극 에 매연이나 분진 등의 이물을 추출할 수 있다. 이 때문에, 가동 접극자와 고정 접극자와의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있고, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 청구항 제 3항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 상기 영구자석은 중공(中空) 원통형으로 구성되고, 상기 중공 원통형의 축선 방향 또는 경선(經線) 방향으로 자착(磁着; magnetic adhesion)됨과 함께, 상기 가동 접극자는 상기 영구자석의 중공부에 삽입하여 통과(揷通)되어 있는 것을 특징으로 한다.
이로써, 자기 저항을 저하시키면서, 영구자석 또는 전자석에서 발생된 자속을 접극자에 통과시킬 수 있다. 이 때문에, 영구자석 및 전자석의 효율을 향상시킬 수 있고, 석방형 전자 장치의 소형을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 범용성 및 내환경성을 향상시킬 수 있다.
또한, 청구항 제 4항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 상기 요크는, 상기 영구자석 및 상기 전자석을 수용하는 ㄷ자형상의 3면체 프레임과, 상기 가동 접극자의 삽입통과구(揷通口)를 갖는 1면체 프레임을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 석방형 전자 장치의 소형화 및 저가격화를 도모하면서, 가동 접극자 및 고정 접극자를 통과하여 영구자석으로부터의 자속의 자기 경로를 구성할 수 있다.
또한, 청구항 제 5항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 상기 1면체 프레임의 삽입통과구와 상기 가동 접극자 사이에는, 비자성체로 이루어지는 실린더가 삽입하여 통과되어 있는 것을 특징으로 한다.
이로써, 1면체 프레임의 삽입통과구에 가동 접극자를 삽입하여 통과시킨 경우에도, 가동 접극자와 요크와의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 석방형 전자 장치를 안정되게 동작시키는 것이 가능해지고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 청구항 제 6항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 상기 실린더의 상기 요크와 접촉하는 측에 마련된 차양부(brim)와, 상기 요크에 마련되고, 상기 실린더의 차양부를 수납하는 단차(段差)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 영구자석의 위치를 안정화시키는 것이 가능해지고, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극 동작을 안정되게 행하게 할 수 있다.
또한, 청구항 제 7항에 기재된 석방형 전자 장치에 의하면, 상기 1면체 프레임의 삽입통과구와 상기 가동 접극자 사이에 삽입하여 통과된 실린더는, 상기 전자석의 코일을 권회하기 위한 보빈과 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이로써, 부품 개수를 줄이면서, 가동 접극자와 요크와의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 석방형 전자 장치를 안정되게 동작시키는 것이 가능해지고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 저가격화를 도모할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있어서, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실 현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1에서, 코일용 보빈(1)에는 코일(2)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(3) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(3)상에는, 요크(3)의 양 다리에 교락된 요크편(4)이 배치되고, 요크(3)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(10)가 마련되어 있다. 또한, 요크(3) 및 요크편(4)은 SPC 등으로 구성할 수 있다. 또한, 고정 접극자(10)는, SPC 또는 자성 스테인리스 등으로 이루어지는 고정 철심으로 구성할 수 있고, 코킹 등의 방법으로 요크(3)의 바닥에 고정할 수 있다. 또한, 요크편(4)은, 가동 접극자(6)의 삽입통과구를 갖는 1면체 프레임으로 구성할 수 있다. 또한, 코일용 보빈(1)에 삽입하여 통과되고, 요크편(4)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(6)가 고정 접극자(10)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자(10)와 고정 접극자(7)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도는 1테슬라 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 코일용 보빈(1) 아래에는, 축선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(5)이, 고정 접극자(10) 및 가동 접극자(6)의 주위에 배치되어 있다. 여기서, 코일용 보빈(1) 및 영구자석(5)과, 가동 접극자(6) 사이에는, 가동 접극자(6)를 돌출할 수 있도록 지지하는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(7)가 마련되고, 가동 접극자(6)는 실린더(7)를 통하여, 코일용 보빈(1) 및 영구자석(5)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(6)의 선단에는 걸어맞춤부(9)가 마련되고, 요크편(4)과 걸어맞춤부(9) 사이에는, 가동 접극자(6)의 돌출 방향(A1)으로 가동 접극자(6)에 힘을 가하는 인외 스프링(8)이 개재됨과 함께, 걸어맞춤부(9)를 눌러 되돌리기 위한 리셋 스프링(11)이 개재되어 있다.
여기서, 영구자석(5)은, 가동 접극자(6)의 돌출 방향(A1)과 반대 방향으로 흡인함으로써, 인외 스프링(8)의 스프링력에 대항하여, 돌출 방향(A1)과 반대 방향으로 가동 접극자(6)를 당겨 되돌릴려고 한다. 그리고, 가동 접극자(6)의 돌출 방향(A1)과 반대 방향으로의 영구자석(5)의 흡인력(F1)은, 가동 접극자(6)의 돌출 방향(A1)으로의 인외 스프링(8)의 스프링력(F2)보다 커지도록 설정된다. 이 때문에, 주회로가 폐로되어 있는 경우, 코일(2)에의 통전이 차단되고, 가동 접극자(6)는 고정 접극자(10)와 접극된 상태로 유지된다. 이 경우, 가동 접극자(6)에는 (F1-F2)의 지지 여력이 있다.
그리고, 과부하 전류나 누설 전류 등의 이상 전류가 주회로에 흐르면, 그 이상 전류가 검지 회로에 검지되고, 코일(2)이 통전된다. 그리고, 코일(2)이 통전되면, 영구자석(5)이 발생하는 자계에 대해 반자계가 형성되고, 영구자석(5)의 흡인력(F1)이 작아지고, 인외 스프링(8)의 스프링력(F2)이 흡인력(F1)을 이기게 되기 때문에, 가동 접극자(6)가 돌출 방향(A1)으로 돌출한다.
또한, 영구자석(5)이 흡인력(F1)을 발생시키는 경우, 자속은 영구자석(5)→요크(3)→고정 접극자(10)→가동 접극자(6)를 통과하고, 루트(RB1)를 통과한다. 이 때문에, 영구자석(5)이 발생시키는 자계에 대해서는, 공극(B11)이 자속의 통과의 방해가 된다. 한편, 코일(2)이 발생시키는 반자계는, 고정 접극자(10)→가동 접극자(6)→요크편(4)→요크(3)를 통과하고, 루트(RC1)를 통과한다. 이 때문에, 코일(2)이 발생시키는 반자계에 대해서는, 공극(C11)이 자속의 통과의 방해가 된다. 또한, 도 1의 석방형 전자 장치는 가동 접극자(6)를 중심으로 하여 대칭 구조로 되어 있기 때문에, 한쪽의 루트(RB1, RC1)만을 도시하였다. 또한, 공극(B11, C11)의 간격은 모두 1㎜정도 이하에 억제할 수 있기 때문에, 코일(2) 및 영구자석(5)에서 본 자기 저항을 작게 할 수 있다.
여기서, 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도를 1테슬라 이상으로 설정함에 의해, 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도를 크게할 수 있고, 가동 접극자(6)의 흡인력을 증대시키는 것이 가능해짐과 함께, 자기 특성이 포화 경향을 나타내는 영역에서 사용할 수 있고, 매연이나 분진 등의 이물이 접극면에 끼여진 경우에도 흡인력의 변동을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)와의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있고, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 축선 방향으로 자착된 중공 원통형으로 영구자석(5)을 구성하고, 가동 접극자(6)를 영구자석(5)의 중공부에 삽입하여 통과시킴에 의해, 자기 저항을 저하시키면서, 영구자석(5) 또는 전자석에서 발생된 자속을 접극자에 통과시킬 수 있다. 이 때문에, 영구자석(5) 및 전자석의 효율을 향상시킬 수 있고, 석방형 전자 장치의 소형을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 범용성 및 내환경성을 향상시킬 수 있다.
또한, 영구자석(5)과 가동 접극자(6) 사이에 비자성체로 이루어지는 실린더(7)를 마련함에 의해, 영구자석(5) 및 전자석이 발생하는 자속에서 본 자기 저항을 안정화하는 것이 가능해지고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2는, 도 1의 가동 접극자(6) 및 고정 접극자(10)에 사용되는 재료의 B-H 특성을 도시하는 도면이다.
도 2에서, 자계의 강도(H)는 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)의 접극면의 갭에 비례하고, 자속밀도(B)는 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)의 접극면의 흡인력에 비례한다. 여기서, 자성 재료로 이루어지는 가동 접극자(6) 및 고정 접극자(10)의 자기 특성은 1테슬라 이상의 자속밀도로 포화 경향을 나타내고, 1테슬라 이하의 자속밀도에서는 자기 특성이 포화하지 않기 때문에, 자속밀도가 1테슬라 이하에서는 갭의 변화에 대한 흡인력의 변화가 커진다. 이 때문에, 가동 접극자(6)와 고정 접극자(10)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도를 1테슬라 이상으로 설정함에 의해, 갭의 변화에 대한 흡인력의 변화를 억제할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3에서, 코일용 보빈(21)에는 코일(22)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(23) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(23)상에는, 요크(23)의 양 다리에 교락된 요크편(24)이 배치되고, 요크(23)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(30)가 마련되어 있다. 또한, 코일용 보빈(21)에 삽입하여 통과되고, 요크편(24)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(26)가 고정 접극자(30)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자(26)와 고정 접극자(30)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도는 1테슬라 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 가동 접극자(26)에는, 반돌출 방향측의 지름이 돌출 방향측의 지름보다도 커지도록 단차(26a)가 마련되고, 가동 접극자(26)는, 지름이 다른 적어도 2개의 원통으로 구성할 수 있다.
또한, 코일용 보빈(21) 아래에는, 축선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(25)이, 고정 접극자(30) 및 가동 접극자(26)의 주위에 배치되어 있다. 또한, 코일용 보빈(21)에는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(21a, 21b)가 일체적으로 마련되고, 실린더(21a)는, 요크편(24)에 마련된 가동 접극자(26)의 삽입통과구와 가동 접극자(26) 사이로 연신(延伸)됨과 함께, 실린더(21b)는, 영구자석(25)과 가동 접극자(26) 사이로 연신되어 있다. 그리고, 가동 접극자(26)는, 실린더(21a, 21b)를 각각 통하여, 요크편(24) 및 영구자석(25)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(26)의 선단에는 걸어맞춤부(29)가 마련되고, 요크편(24)과 걸어맞춤부(29) 사이에는, 가동 접극자(26)의 돌출 방향으로 가동 접극자(26)에 힘을 가하는 인외 스프링(28)이 개재되어 있다.
여기서, 요크편(24)에 마련된 가동 접극자(26)의 삽입통과구와 가동 접극자(26) 사이에 실린더(21a)를 마련함에 의해, 요크편(24)의 삽입통과구에 가동 접극자(26)를 삽입하여 통과시킨 경우에도, 가동 접극자(26)와 요크편(24)과의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 할 수 있다. 이 때문에, 석방형 전자 장치를 안정되게 동작시키는 것이 가능해지고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 코일용 보빈(21)과 실린더(21a, 21b)를 일체적으로 형성함에 의해, 부품 개수를 줄이면서, 가동 접극자(26)와 요크편(24)과의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 석방형 전자 장치를 안정되게 동작시키는 것이 가능해지고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 저가격화를 도모할 수 있다.
또한, 가동 접극자(26)의 반돌출 방향측의 지름을 돌출 방향측의 지름보다도 크게 함에 의해, 가동 접극자(26)가 흡인되어 있는 경우와 가동 접극자(26)가 개리(開離)되어 있는 경우에서, 가동 접극자(26)와 코일용 보빈(21) 사이의 간극에 채워진 기체의 체적에 변화를 줄일 수 있다. 이 때문에, 주회로가 개로된 때에 발생하는 이물이 내부로 깊숙이 파고들기 어렵게 할 수 있어서, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 요크(23)와 접촉하는 측에 마련된 실린더(21b)의 차양부(21c)을 수납하는 단차를 요크(23)에 마련하도록 하여도 좋다. 이로써, 영구자석(25)의 위치를 안정화시키는 것이 가능해지고, 가동 접극자(26)와 고정 접극자(30)의 접극 동작을 안정되게 행하게 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4에서, 코일용 보빈(41)에는 코일(42)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(43) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(43)상에는, 요크(43)의 양 다리에 교락된 요크편(44)이 배치되고, 요크(43)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(50)가 마련되어 있다. 또한, 코일용 보빈(41)에 삽입하여 통과되고, 요크편(44)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(46)가 고정 접극자(50)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자(46)와 고정 접극자(50)가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도는 1테슬라 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 가동 접극자(46)에는, 반돌출 방향측의 지름이 돌출 방향측의 지름보다도 커지도록 단차(46a)가 마련되고, 가동 접극자(46)는, 지름이 다른 적어도 2개의 원통으로 구성할 수 있다.
또한, 코일용 보빈(41) 아래에는, 경선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(45)이, 고정 접극자(50) 및 가동 접극자(46)의 주위에 배치되어 있다. 또한, 코일용 보빈(41)에는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(41a, 41b)가 일체적으로 마련되고, 실린더(41a)는, 요크편(44)에 마련된 가동 접극자(46)의 삽입통과구와 가동 접극자(46) 사이로 연신됨과 함께, 실린더(41b)는, 영구자석(45)과 가동 접극자(46) 사이로 연신되어 있다. 그리고, 가동 접극자(46)는, 실린더(41a, 41b)를 각각 통하여, 요크편(44) 및 영구자석(45)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(46)의 선단에는 걸어맞춤부(49)가 마련되고, 요크편(44)과 걸어맞춤부(49) 사이에는, 가동 접극자(46)의 돌출 방향으로 가동 접극자(46)에 힘을 가하는 인외 스프링(48)이 개재되어 있다.
여기서, 경선 방향으로 영구자석(45)을 자화한 경우, 영구자석(45)이 발생하는 자속은 루트(RB11)를 통과한다. 이 때문에, 자기 저항을 저하시키면서, 영구자석(45) 또는 전자석에서 발생된 자속을 접극자에게 통과시킬 수 있고, 석방형 전자 장치의 소형을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 범용성 및 내환경성을 향상시킬 수 있다.
도 5는, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5에서, 코일용 보빈(101)에는 코일(102)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(103) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(103)상에는, 요크(103)의 양 다리에 교락된 요크편(104)이 배치되고, 요크(103)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(110)가 마련되어 있다. 또한, 코일용 보빈(101)에 삽입하여 통과되고, 요크편(104)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(106)가 고정 접극자(110)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자의 선단부에는, 고정 접극자(110)의 지름보다도 작은 소경부(106b)가 마련되어 있다.
또한, 코일용 보빈(101) 아래에는, 축선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(105)이, 고정 접극자(110) 및 가동 접극자(106)의 주위에 배치되어 있다. 여기서, 코일용 보빈(101) 및 영구자석(105)과, 가동 접극자(106) 사이에는, 가동 접극자(106)를 돌출할 수 있도록 지지하는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(107)가 마련되고, 가동 접극자(106)는 실린더(107)를 통하여, 코일용 보빈(101) 및 영구자석(105)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(106)의 선단에는 걸어맞춤부(109)가 마련되고, 요크편(104)과 걸어맞춤부(109) 사이에는, 가동 접극자(106)의 돌출 방향으로 가동 접극자(106)에 힘을 가하는 인외 스프링(108)이 개재됨과 함께, 걸어맞춤부(109)를 눌러 되돌리기 위한 리셋 스프링(111)이 개재되어 있다.
여기서, 고정 접극자(110)의 지름보다도 작은 소경부(106b)를 가동 접극자(106)의 선단부에 마련함에 의해, 가동 접극자(106)가 고정 접극자(110)와 접극한 경우에도, 가동 접극자(106)의 선단부에 간극을 형성할 수 있고, 매연이나 분진 등의 이물이 공극을 통하여 가동 접극자(106)와 고정 접극자(110)의 접극면에 침입한 경우에도, 가동 접극자(106)에 선단부의 간극에 매연이나 분진 등의 이물을 추출할 수 있다. 이 때문에, 가동 접극자(106)와 고정 접극자(110)의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자(106)와 고정 접극자(110)의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있고, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실현할 수 있다.
도 6(a)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 한 예를 도시하는 측면도, 도 6(b)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 한 예를 도시하는 저면도이다.
도 6에서, 가동 접극자(112)의 선단부에는 노치부(113)가 마련되어, 가동 접극자(112)의 접극면(114)의 지름이 가동 접극자(112)의 지름보다도 작아지도록 구성할 수 있다.
도 7(a)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 그 밖의 예를 도시하는 측면도, 도 7(b)는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 가동 접극자의 선단부의 그 밖의 예를 도시하는 저면도이다.
도 7에서, 가동 접극자(115)의 선단부에는 모따기부(116)가 마련되어, 가동 접극자(115)의 접극면(117)의 지름이 가동 접극자(115)의 지름보다도 작아지도록 구성할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 8에서, 코일용 보빈(121)에는 코일(122)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(123) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(123)상에는, 요크(123)의 양 다리에 교락된 요크편(124)이 배치되고, 요크(123)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(130)가 마련되어 있다. 또한, 코일용 보빈(121)에 삽입하여 통과되고, 요크편(124)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(126)가 고정 접극자(130)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자의 선단부에는, 고정 접극자(130)의 지름보다도 작은 소경부(126b)가 마련되어 있다. 또한, 가동 접극자(126)에는, 반돌출 방향측의 지름이 돌출 방향측의 지름보다도 커지도록 단차(126a)가 마련되고, 가동 접극자(126)는, 지름이 다른 적어도 2개의 원통으로 구성할 수 있다.
또한, 코일용 보빈(121) 아래에는, 축선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(125)이, 고정 접극자(130) 및 가동 접극자(126)의 주위에 배치되어 있다. 또한, 코일용 보빈(121)에는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(121a, 121b)가 일체적으로 마련되고, 실린더(121a)는, 요크편(124)에 마련된 가동 접극자(126)의 삽입통과구와 가동 접극자(126) 사이로 연신됨과 함께, 실린더(121b)는, 영구자석(125)과 가동 접극자(126) 사이로 연신되어 있다. 그리고, 가동 접극자(126)는, 실린더(121a, 121b)를 각각 통하여, 요크편(124) 및 영구자석(125)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(126)의 선단에는 걸어맞춤부(129)가 마련되고, 요크편(124)과 걸어맞춤부(129) 사이에는, 가동 접극자(126)의 돌출 방향으로 가동 접극자(126)에 힘을 가하는 인외 스프링(128)이 개재되어 있다.
여기서, 고정 접극자(130)의 지름보다도 작은 소경부(126b)를 가동 접극자(126)의 선단부에 마련함에 의해, 매연이나 분진 등의 이물이 공극을 통하여 가동 접극자(126)와 고정 접극자(130)의 접극면에 침입한 경우에도, 가동 접극자(126)에 선단부의 간극에 매연이나 분진 등의 이물을 추출할 수 있고, 가동 접극자(126)와 고정 접극자(130)의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 요크편(124)에 마련된 가동 접극자(126)의 삽입통과구와 가동 접극자(126) 사이에 실린더(121a)를 마련함에 의해, 요크편(124)의 삽입통과구에 가동 접극자(126)를 삽입하여 통과시킨 경우에도, 가동 접극자(126)와 요크편(124)과의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 수 있고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 코일용 보빈(121)과 실린더(121a, 121b)를 일체적으로 형성함에 의해, 부품 개수를 줄이면서, 가동 접극자(126)와 요크편(124)과의 흡착 등에 기인하는 자기 저항의 치우침을 저감시킬 수 있고, 석방형 전자 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 저가격화를 도모할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관한 석방형 전자 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 9에서, 코일용 보빈(141)에는 코일(142)이 권회되고, ㄷ자형상의 3면체로 이루어지는 요크(143) 내에 수용되어 있다. 그리고, 요크(143)상에는, 요크(143)의 양 다리에 교락된 요크편(144)이 배치되고, 요크(143)의 바닥에는, 자성 재료로 이루어지는 고정 접극자(150)가 마련되어 있다. 또한, 코일용 보빈(141)에 삽입하여 통과되고, 요크편(144)상에 돌출할 수 있도록 구성된 가동 접극자(146)가 고정 접극자(150)와 대향 배치되어 있다. 여기서, 가동 접극자의 선단부에는, 고정 접극자(150)의 지름보다도 작은 소경부(146b)가 마련되어 있다. 또한, 가동 접극자(146)에는, 반돌출 방향측의 지름이 돌출 방향측의 지름보다도 커지도록 단차(146a)가 마련되고, 가동 접극자(146)는, 지름이 다른 적어도 2개의 원통으로 구성할 수 있다.
또한, 코일용 보빈(141) 아래에는, 경선 방향으로 자화된 중공 원통형의 영구자석(145)이, 고정 접극자(150) 및 가동 접극자(146)의 주위에 배치되어 있다. 또한, 코일용 보빈(141)에는 중공 원통형의 비자성체로 이루어지는 실린더(141a, 141b)가 일체적으로 마련되고, 실린더(141a)는, 요크편(144)에 마련된 가동 접극자(146)의 삽입통과구와 가동 접극자(146) 사이로 연신됨과 함께, 실린더(141b)는, 영구자석(145)과 가동 접극자(146) 사이로 연신되어 있다. 그리고, 가동 접극자(146)는, 실린더(141a, 141b)를 각각 통하여, 요크편(144) 및 영구자석(145)에 삽입하여 통과되어 있다. 또한, 가동 접극자(146)의 선단에는 걸어맞춤부(149)가 마련되고, 요크편(144)과 걸어맞춤부(149) 사이에는, 가동 접극자(146)의 돌출 방향으로 가동 접극자(146)에 힘을 가하는 인외 스프링(148)이 개재되어 있다.
여기서, 경선 방향으로 영구자석(145)을 자화한 경우, 영구자석(145)이 발생하는 자속은 루트(RB31)를 통과한다. 이 때문에, 자기 저항을 저하시키면서, 영구자석(145) 또는 전자석에서 발생된 자속을 접극자에 통과시킬 수 있어서, 석방형 전자 장치의 소형을 도모하는 것이 가능해짐과 함께, 석방형 전자 장치의 범용성 및 내환경성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극 면적을 증대시키는 일 없이, 가동 접극자와 고정 접극자의 접극면에서의 흡인력의 변동을 억제할 수 있어서, 소형이며 내환경성에 우수한 석방형 전자 장치를 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 미리 정해진 방향으로 돌출할 수 있도록 지지된 가동 접극자와,
    상기 가동 접극자에 대향 배치된 고정 접극자와,
    상기 가동 접극자를 돌출 방향으로 힘을 가하는 인외 스프링과,
    상기 인외 스프링을 힘을 축적한 상태로 유지하는 영구자석과,
    상기 가동 접극자 및 상기 고정 접극자를 통과하여 상기 영구자석으로부터의 자속의 자기 경로를 구성하는 요크와,
    이상 전류의 검지 결과에 의거하여, 상기 영구자석에 의한 자계에 대한 반자계를 형성하는 전자석을 구비하고,
    상기 가동 접극자와 상기 고정 접극자가 접극한 때의 접극면을 통과하는 자속밀도가 1테슬라 이상인 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  2. 미리 정해진 방향으로 돌출할 수 있도록 지지된 가동 접극자와,
    상기 가동 접극자에 대향 배치된 고정 접극자와,
    상기 가동 접극자를 돌출 방향으로 힘을 가하는 인외 스프링과,
    상기 인외 스프링을 힘을 축적한 상태로 유지하는 영구자석과,
    상기 가동 접극자 및 상기 고정 접극자를 통과하여 상기 영구자석으로부터의 자속의 자기 경로를 구성하는 요크와,
    이상 전류의 검지 결과에 의거하여, 상기 영구자석에 의한 자계에 대한 반자계를 형성하는 전자석과,
    상기 가동 접극자의 선단부에 마련되고, 상기 고정 접극자의 지름보다도 작은 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 영구자석은 중공 원통형으로 구성되고, 상기 중공 원통형의 축선 방향 또는 경선 방향으로 자착됨과 함께, 상기 가동 접극자는 상기 영구자석의 중공부에 삽입하여 통과되어 있는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 요크는, 상기 영구자석 및 상기 전자석을 수용하는 ㄷ자형상의 3면체 프레임과, 상기 가동 접극자의 삽입통과구를 갖는 1면체 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 1면체 프레임의 삽입통과구와 상기 가동 접극자 사이에는, 비자성체로 이루어지는 실린더가 삽입하여 통과되어 있는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 실린더의 상기 요크와 접촉하는 측에 마련된 차양부과,
    상기 요크에 마련되고, 상기 실린더의 차양부를 수납하는 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 1면체 프레임의 삽입통과구와 상기 가동 접극자 사이에 삽입통과된 실린더는, 상기 전자석의 코일을 권회하기 위한 보빈과 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 석방형 전자 장치.
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