KR101437133B1 - 전자접촉기용 영구자석형 조작기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자접촉기용 영구자석형 조작기는, 고정철심과, 상기 고정철심의 일단과 탄성력에 의해 이격 위치되는 가동철심과, 상기 가동철심이 인접하는 방향과 반대되는 상기 고정철심의 일단에 양측으로 각각 삽입되어 자력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 영구자석 및, 상기 고정철심의 일단에 삽입되며, 전류공급시 상기 영구자석의 자화방향과 동일한 자속을 발생시켜 상기 영구자석의 자력에 의해 상기 가동철심이 상기 고정철심에 부착된 상태를 유지시키며, 상기 영구자석의 자화방향과 반대되는 자속을 발생시켜 상기 가동철심을 이격 위치로 복위시키는 적어도 하나 이상의 코일을 포함한다.

Description

전자접촉기용 영구자석형 조작기{Permanent Magnet Actuator for Magnetic Contactor}

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 가동철심의 방향과 반대되는 방향에 부피가 크지 않은 영구자석을 배치함으로써, 영구자석의 파손을 방지할 수 있는 전자접촉기용 영구자석형 조작기에 관한 것이다.

전자접촉기는 접점을 기계적으로 동작시켜 전기회로를 투입하거나 개방하는 개폐장치로서, 전자접촉기를 동작시키는 조작기로는 구조가 간단하고 제어가 용이한 전자석을 주로 사용한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 전자석은 가동철심, 고정철심 코일로 구성되어 있다. 즉, 코일에 전류가 흐르면 철심의 경로를 따라 자속이 발생하고, 가동철심에 전자기력이 작용하여 가동철심이 고정철심 방향으로 움직임으로써 회로를 투입(ON)하는 동작을 수행한다.

이와 반대로, 코일에 흐르는 전류를 끊는 경우, 가동철심에 작용하던 전자기력이 사라져 스프링 힘에 의해 가동철심이 고정철심 반대방향으로 움직여 회로를 개방(OFF)한다.

이처럼, 전자접촉기가 투입상태(ON)를 유지하기 위해서는, 코일에 전류를 계속 흘려주어야 한다. 이와 같은 방법은, 많은 전기에너지 소모를 초래하기 때문에, 최근에는 영구자석을 사용하여 에너지 소모를 최소화하면서 전자접촉기의 투입상태를 유지하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다.

종래의 영구자석형 조작기(10)는, 고정철심(11)과, 상기 고정철심에 부착되거나 이격되어 개폐상태를 전환하는 가동철심(12)과, 상기 고정철심의 중앙 부위에 영구자석(13)을 적용하여, 외부 에너지 공급 없이 전자기력을 발생시켜 투입상태를 유지하는 방식을 가진다.

이와 같은 종래의 영구자석형 조작기는, 코일에 전류가 흐르지 않아도 영구자석에 의해 전자기력이 발생하여 전자접촉기를 투입상태로 유지시킨다. 그리고 전자접촉기를 개방시키기 위해서는 영구자석에 의한 전자기력을 상쇄시키는 방향으로 코일에 전류를 흘려 스프링 힘에 의해 개방되도록 한다.

그러나, 종래의 영구자석형 조작기는 중앙 부위에 영구자석을 적용하기 때문에 큰 영구자석을 필요로 하므로 제작단가가 비싸다는 문제점이 있다. 그리고 개폐횟수가 늘어나면서 고정철심의 양측 부위에 마모가 발생되어 영구자석과 부딪칠 때 상대적으로 강도가 약한 영구자석이 파손된 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고정철심의 내부에 크기가 작은 영구자석을 배치함과 아울러, 가동철심의 방향과 반대되는 방향에 영구자석을 배치함으로써, 충격에 의해 영구자석이 파손되는 것을 방지할 수 있는 전자접촉기용 영구자석형 조작기에 관한 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 고정철심과, 상기 고정철심의 일단과 탄성력에 의해 이격 위치되는 가동철심과, 상기 가동철심이 인접하는 방향과 반대되는 상기 고정철심의 타단에 양측으로 각각 삽입되어 자력을 발생시키는 적어도 두개 이상의 영구자석 및, 상기 고정철심의 일단에 삽입되며, 전류공급시 상기 영구자석의 자화방향과 동일한 자속을 발생시켜 상기 영구자석의 자력에 의해 상기 가동철심이 상기 고정철심에 부착된 상태를 유지시키며, 상기 영구자석의 자화방향과 반대되는 자속을 발생시켜 상기 가동철심을 이격 위치로 복위시키는 적어도 두개 이상의 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정철심은, 상기 가동철심과 인접하는 일단에 상기 코일이 삽입되는 제1결합홈이 형성되며, 반대되는 타단에는 상기 제1결합홈과 연결되어 상기 영구자석이 삽입되는 제2결합홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 가동철심은, 상기 고정철심과 인접하는 일단에 상기 제1결합홈과 동일 위치로 제3결합홈이 형성되며, 상기 코일은, 일단이 상기 제3결합홈 내에 위치될 수 있다.

상기 영구자석은, 상기 코일과 인접하는 방향의 단부에 N극과 S극이 양측에 각각 위치되도록 한 쌍으로 배열되며, 상기 한 쌍의 영구자석은, 상기 N극과 S극을 서로 반대되게 위치될 수 있다.

상기 고정철심은, 상기 영구자석이 위치된 타단을 감싸도록 고정프레임이 더 구비되며, 상기 고정프레임은, 적어도 하나 이상의 고정핀에 의해 상기 고정펄심과 결합될 수 있다.

상기 고정핀은, 상기 고정프레임의 측면을 통해 상기 고정철심에 결합되며,상기 영구자석의 사이사이에 등 간격으로 결합될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존 영구자석형 조작기에 비해 영구자석의 크기가 작기 때문에 제작단가가 저렴하고, 영구자석이 가동철심과 직접 접하는 구조가 아니므로 영구자석이 파손될 우려가 없는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전자접촉기용 영구자석형 조작기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기용 영구자석형 조작기에서 N극과 S극의 위치를 서로 달리하는 영구자석을 비교하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자접촉기용 영구자석형 조작기를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자접촉기용 영구자석형 조작기는, 고정철심(100)과, 상기 고정철심(100)의 일단과 탄성력에 의해 이격 위치되는 가동철심(200)과, 상기 가동철심(200)이 인접하는 방향과 반대되는 상기 고정철심(100)의 타단에 양측으로 각각 삽입되어 자력을 발생시키는 적어도 두개 이상의 영구자석(300) 및, 상기 고정철심(100)의 일단에 삽입되며, 전류공급시 상기 영구자석(300)의 자화방향과 동일한 자속을 발생시켜 상기 영구자석(300)의 자력에 의해 상기 가동철심(200)이 상기 고정철심(100)에 부착된 상태를 유지시키며, 상기 영구자석(300)의 자화방향과 반대되는 자속을 발생시켜 상기 가동철심(200)을 이격 위치로 복위시키는 적어도 두개 이상의 코일(400)을 포함한다.

여기서, 상기 고정철심(100)은 가동철심(200)과 인접하는 일단에 코일(400)이 삽입되는 제1결합홈(110)이 형성되고, 반대되는 타단에는 상기 제1결합홈(110)과 연결되어 상기 영구자석(300)이 삽입되는 제2결합홈(120)이 형성된다.

그리고, 상기 제1결합홈(110)과 제2결합홈(120)은 사각, 다각 형상 등 다양한 형상으로 적용할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1결합홈(110)과 제2결합홈(120)을 한 쌍으로 형성시키는 경우에는, 도시한 바와 같이 고정철심(100)이 3개의 부분으로 나뉠 수 있다. 이때, 3개로 나뉜 부분들은 서로 분리되어 있기 때문에 별도의 고정프레임(500)에 의해 고정될 수 있다.

즉, 고정프레임(500)은 영구자석(300)이 위치된 타단을 감싸도록 결합되는 것으로, 금속, 합성수지 등을 이용해 일 방향이 개방된 함 체 형상으로 제작할 수 있다.

그리고, 상기 고정프레임(500)은 적어도 두개 이상의 고정핀(600)에 의해 고정철심(100)에 결합될 수 있다. 여기서, 고정핀(600)은 나사가 형성된 볼트나 나사 등이 사용될 수 있다.

상기 고정핀(600)은, 상기 고정프레임(500)의 측면을 통해 상기 고정철심(100)에 결합되며, 상기 영구자석(300)의 사이사이에 등 간격으로 결합될 수 있다.

뿐만 아니라, 영구자석(300)은 코일(400)과 인접하는 방향의 단부에 N극과 S극이 양측에 각각 위치되도록 한 쌍으로 배열될 수 있으며, 즉, 도 2에서와 같이 한 쌍의 영구자석(300)은 상기 N극과 S극을 서로 반대되게 위치시킬 수 있다. 이와 다르게, 영구자석(300)을 한 쌍보다 더 많은 개수로도 형성시킬 수 있다.

가동철심(200)은, 고정철심(100)과 탄성력에 의해 이격 위치되는 것으로, 별도의 탄성부재(미도시)에 의해 현재의 개방위치(OFF)를 유지하게 되고, 고정부재의 코일(400)에서 전자기력이 발생하는 경우 고정철심(100)의 일단에 부착되어 투입상태(ON)가 된다.

코일(400)은, 외부의 전원부(미도시)와 단부가 연결되어 전류가 공급되며, 전류 공급에 의해 영구자석(300)과 동일한 자화방향으로 자속을 발생시키거나, 영구자석(300)과 반대되는 자속을 발생시키게 된다.

즉, 코일(400)이 영구자석(300)과 동일한 자화방향으로 자속을 발생시키는 경우에는, 전자기력에 의해 가동철심(200)이 탄성력을 이기면서 고정철심(100)의 일단에 부착된다.

이때, 코일(400)에 공급되는 전류를 차단 시키면, 가동철심(200)은 영구자석(300)의 자력에 의해 고정철심(100)에 부착된 상태를 계속적으로 유지하게 된다.

반대로, 코일(400)이 영구자석(300)과 반대되는 자화방향으로 자속을 발생시키는 경우에는, 전자기력이 감소함에 따라 영구자석(300)의 자력이 줄어들면서 상기 가동철심이 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀하게 되는 것이다.

한편, 도 3에서와 같이 가동철심(200)은 고정철심(100)과 인접하는 일단에 상기 제1결합홈(110)과 동일 위치로 제3결합홈(210)이 형성될 수 있다. 여기서, 코일(400)의 일단은 고정철심(100)의 일단으로부터 더 연장되어 제3결합홈(210) 내에 일부분이 위치될 수 있다.

이에 따라, 가동철심(200)이 고정철심(100)의 일단에 전자기력에 의해 부착되는 경우에, 상기 코일(400)의 일단이 제3결합홈(210)의 내부에 완전히 삽입되는 상태가 되는 것이다.

결과적으로, 본 발명은 기존 영구자석(300)형 조작기에 비해 영구자석(300)의 크기가 작기 때문에 제작단가가 저렴하고, 영구자석(300)이 가동철심(200)과 직접 부딪힐 수 있는 구조가 아니기 때문에 영구자석(300)이 파손될 우려가 없는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 전자접촉기용 영구자석형 조작기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

100: 고정철심 110: 제1결합홈
120: 제2결합홈 200: 가동철심
210: 제3결합홈 300: 영구자석
400: 코일 500: 고정프레임
600: 고정핀

Claims (6)

1. 고정철심; 상기 고정철심의 일단과 탄성력에 의해 이격 위치되는 가동철심; 상기 가동철심이 인접하는 방향과 반대되는 상기 고정철심의 타단에 양측으로 각각 삽입되어 자력을 발생시키는 적어도 두개 이상의 영구자석; 및 상기 고정철심의 일단에 삽입되며, 전류공급시 상기 영구자석의 자화방향과 동일한 자속을 발생시켜 상기 영구자석의 자력에 의해 상기 가동철심이 상기 고정철심에 부착된 상태를 유지시키며, 상기 영구자석의 자화방향과 반대되는 자속을 발생시켜 상기 가동철심을 이격 위치로 복위시키는 적어도 두개 이상의 코일; 을 포함하고,
   상기 고정철심은 상기 가동철심과 인접하는 일단에 상기 코일이 삽입되는 제1결합홈이 형성되며, 반대되는 타단에는 상기 제1결합홈과 연결되어 상기 영구자석이 삽입되는 제2결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기용 영구자석형 조작기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가동철심은, 상기 고정철심과 인접하는 일단에 상기 제1결합홈과 동일 위치로 제3결합홈이 형성되며,
   상기 코일은, 일단이 상기 제3결합홈 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기용 영구자석형 조작기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 영구자석은, 상기 코일과 인접하는 방향의 단부에 N극과 S극이 양측에 각각 위치되도록 한 쌍으로 배열되며,
   상기 한 쌍의 영구자석은, 상기 N극과 S극을 서로 반대되게 위치시키는 것을 특징으로 하는 전자접촉기용 영구자석형 조작기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정철심은, 상기 영구자석이 위치된 타단을 감싸도록 고정프레임이 더 구비되며,
   상기 고정프레임은, 적어도 하나 이상의 고정핀에 의해 상기 고정철심과 결합되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기용 영구자석형 조작기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 고정핀은, 상기 고정프레임의 측면을 통해 상기 고정철심에 결합되며,상기 영구자석의 사이사이에 등 간격으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기용 영구자석형 조작기.

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