KR101993061B1 - 전자기 릴레이 - Google Patents

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KR101993061B1
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다이에이 이와모토
준야 세키가와
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후지쯔 콤포넌트 가부시끼가이샤
고쿠리츠 다이가꾸 호우진 시즈오까 다이가꾸
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Abstract

본 발명은 전류가 양방향으로 흐르는 경우에서도 아크를 단시간에 소호할 수 있는 신뢰성 높은 전자기 릴레이를 제공한다.
본 발명은, 고정 단자에 고정 접점이 접속되어 있는 고정 접점부와, 가동 접점 스프링에 가동 접점이 접속되어 있는 가동 접점부와, 상기 가동 접점부가 접속되어 있는 접극자와, 상기 접극자를 이동시키는 전자석과, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점의 사이에서 발생한 아크를 늘어뜨리는 자석과, 상기 늘어뜨려진 아크를 소호하는 제1 아크 소호판 및 제2 아크 소호판을 포함하며, 상기 전자석에서 발생시킨 자계에 의해 상기 접극자를 이동시켜 상기 고정 접점과 상기 가동 접점을 접촉시키는 것으로서, 상기 고정 접점부와 상기 가동 접점부는 각각 2개가 설치되어 있고, 상기 자석은, 일방의 고정 접점부 및 일방의 가동 접점부와, 타방의 고정 접점부 및 타방의 가동 접점부의 사이에 설치되어 있으며, 상기 고정 접점 및 상기 가동 접점은 상기 제1 아크 소호판과 상기 제2 아크 소호판의 사이에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이를 제공함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

전자기 릴레이{ELECTROMAGNETIC RELAY}
본 발명은 전자기 릴레이에 관한 것이다.
전자석을 이용하여 전력의 온 오프 등의 제어를 행하기 위한 전자 부품으로서, 전자기 릴레이가 있다. 전자기 릴레이를 고전압, 직류 등의 전력용으로서 사용하는 경우, 접점 간에 아크가 발생하고, 이러한 아크에 의해 전자기 릴레이의 수명이 저하되는 경우가 있다.
그리하여, 접점 근방에 영구 자석을 설치하고, 접점끼리의 접촉이 떨어질 때에 발생하는 아크를 영구 자석에 의한 자계(磁界)에 의해 날림으로써 단시간에 차단하는 방법이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2012-256452호 [특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개2015-220180호 [특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개2012-199113호
[비특허문헌 1] Takuya HARA, Junya SEKIKAWA, "Influence of Contact Material Vapor on Thermodynamic and Transport Properties of Arc Plasmas Occurring between Ag and Ag/Sn02 contact pairs", IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E97-C No.9 pp.863-866, 2014/09/01
그런데, 전술한 것과 같은 전자기 릴레이는, 한 방향으로 전류가 흐르는 경우를 상정하여 제작되어 있는 경우가 많다. 하지만, 근래에 보급 중인 전기 자동차나 태양광 발전 시스템에서는, 충방전에 의해 고전압, 대전류가 양방향으로 흐르므로, 어느 쪽으로 전류가 흐르더라도 아크를 단시간에 소호(消弧)할 수 있는 신뢰성 높은 전자기 릴레이가 요구되고 있다.
본 실시형태의 일 관점에 의하면, 고정 단자에 고정 접점이 접속되어 있는 고정 접점부와, 가동 접점 스프링에 가동 접점이 접속되어 있는 가동 접점부와, 상기 가동 접점부가 접속되어 있는 접극자와, 상기 접극자를 이동시키는 전자석과, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점의 사이에서 발생한 아크를 늘어뜨리는 자석과, 상기 늘어뜨려진 아크를 소호하는 제1 아크 소호판 및 제2 아크 소호판을 포함하고, 상기 전자석에서 발생시킨 자계에 의해 상기 접극자를 이동시켜 상기 고정 접점과 상기 가동 접점을 접촉시키는 것으로서, 상기 고정 접점부와 상기 가동 접점부는 각각 2개가 설치되어 있으며, 상기 자석은, 일방의 고정 접점부 및 일방의 가동 접점부와, 타방의 고정 접점부 및 타방의 가동 접점부의 사이에 설치되어 있고, 상기 고정 접점 및 상기 가동 접점은 상기 제1 아크 소호판과 상기 제2 아크 소호판의 사이에 위치해 있는 것을 특징으로 한다.
개시된 전자기 릴레이에 의하면, 전류가 양방향으로 흐르는 경우에서도, 아크를 단시간에 소호할 수 있어서, 전자기 릴레이의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 사시도이다.
도 2는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 측면도이다.
도 3은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 정면도이다.
도 4는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 절연 케이스의 설명도이다.
도 5는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 커버의 설명도이다.
도 6은 제1 실시형태의 커버로 덮여진 전자기 릴레이의 측면도이다.
도 7은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 단면도이다.
도 8은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제1 아크 소호 설명도이다.
도 9a 내지 도 9c는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제2 아크 소호 설명도이다.
도 10a와 도 10b는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제3 아크 소호 설명도이다.
도 11은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제4 아크 소호 설명도이다.
도 12a 내지 도12c는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제5 아크 소호 설명도이다.
도13a와 도13b는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 제6 아크 소호 설명도이다.
도 14는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 변형예 1의 설명도이다.
도 15는 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 변형예 2의 설명도이다.
도 16은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 변형예 2의 단면도이다.
도 17은 제1 실시형태의 전자기 릴레이의 변형예 2의 커버의 설명도이다.
도 18은 제2 실시형태의 전자기 릴레이의 사시도이다.
도 19는 제2 실시형태의 전자기 릴레이의 정면도이다.
도 20은 비교에 사용한 전자기 릴레이의 정면도이다.
도 21은 제2 실시형태의 다른 전자기 릴레이의 정면도이다.
도 22는 비교에 사용한 전자기 릴레이의 사시도이다.
도 23은 제3 실시형태의 전자기 릴레이의 사시도이다.
도 24는 제3 실시형태의 전자기 릴레이의 접극자의 설명도이다.
도 25는 제3 실시형태의 다른 전자기 릴레이의 정면도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 이하에서 설명한다. 한편, 동일한 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 붙이며 설명을 생략한다.
[제1 실시형태]
이어서, 제1 실시형태의 전자기 릴레이에 대해 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다. 본 실시형태의 전자기 릴레이는 고정 접점(11)과 고정 단자(12) 등이 설치된 고정 접점부(10)와, 가동 접점(21)과 가동 접점 스프링(22) 등이 설치된 가동 접점부(20)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 대응하는 고정 접점부(10)와 가동 접점부(20)가 쌍을 이루며, 이렇게 쌍을 이루는 고정 접점부(10)와 가동 접점부(20)가 2세트 설치되어 있다. 그래서, 2세트의 쌍으로 이루어지는 고정 접점부(10)와 가동 접점부(20) 중, 한쪽을 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a)라고 기재하며, 다른 한쪽을 타방의 고정 접점부(10b) 및 타방의 가동 접점부(20b)라고 기재하는 경우가 있다.
또한, 가동 접점부(20)가 설치되어 있는 쪽에는 전자석부(30)가 설치되어 있고, 전자석부(30)의 단부 근방에는 접극자(40)가 설치되어 있다. 접극자(40)는 "へ"의 형상으로 꺾여져 있는데, 꺾인 부분의 근방에서 계철(81)에 접촉하고 있으며, 계철(81)과의 접촉 부분을 축으로 하여 접극자(40)가 회동(回動)하도록 설치되어 있다. 한편, 본원에서는, 접극자(40)에 대해, 꺾인 부분을 경계로 하여, 전자석부(30)에 접촉하는 쪽을 일방쪽(40a)이라 하고, 가동 접점부(20)에 접촉하는 쪽을 타방쪽(40b)이라 한다.
또한, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a)와, 타방의 고정 접점부(10b) 및 타방의 가동 접점부(20b)의 사이에는, 아크를 제거하기 위한 영구 자석(50)이 설치되어 있다. 이러한 영구 자석(50)은, 일방의 고정 접점부(10a)의 고정 접점(11)과 타방의 고정 접점부(10b)의 고정 접점(11)을 연결하는 선에 대해, 영구 자석(50)의 길이 방향이 직교하도록 설치되어 있다. 또한, 일방의 가동 접점부(20a)의 가동 접점(21)과 타방의 가동 접점부(20b)의 가동 접점(21)을 연결하는 선에 대해, 영구 자석(50)의 길이 방향이 직교하도록 설치되어 있다. 이러한 영구 자석(50)의 자계 방향은, 도 3에서 파선 화살표가 나타내는 바와 같이, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a) 쪽에서는 영구 자석(50)으로부터 멀어지는 방향, 즉, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21) 근방에서는 대략 y방향을 향하고 있다.
또한, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a)의 상하에는, 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a)의 -z방향으로는 제1 아크 소호판(61)이 설치되어 있고, +z 방향으로는 제2 아크 소호판(62)이 설치되어 있다. 마찬가지로, 타방의 고정 접점부(10b) 및 타방의 가동 접점부(20b)의 상하에도, 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)이 설치되어 있다.
그러므로, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)은 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)의 사이에 위치하고 있다. 또한, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)으로부터 제1 아크 소호판(61)을 향하는 방향 그리고 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)으로부터 제2 아크 소호판(62)을 향하는 방향은, 영구 자석(50)의 자계 방향에 대해 대략 직교하고 있다. 바꾸어 말하면, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)에 대해 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)이 배치되어 있는 방향은, 영구 자석(50)의 자계 방향에 대략 직교하고 있다. 또한, 영구 자석(50)의 길이 방향과, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)에 대해 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)이 배치되어 있는 방향은, 같은 z방향이며 대략 평행하다.
제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)은 알루미나(산화 알루미늄) 등 세라믹에 의해 형성되어 있다. 또한, 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)은 구리, 알루미늄 등 비자성 금속 재료에 의해 형성할 수도 있으나, 알루미나는 녹는점이 2072℃이어서, 구리, 알루미늄 등 일반적인 비자성 금속 재료에 비해 녹는점이 높아 내열성이 높다. 내열성이 높은 재료로 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)을 형성함으로써, 아크에 의한 소모 등 손상을 받기 어렵게 되므로, 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)에는 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 도 4 내지 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 아크 소호판(61)과 제2 아크 소호판(62)이, 전자석부(30) 등을 덮는 절연 케이스(90)과 전체를 덮는 커버(95)의 사이에 설치된다. 구체적으로는, 절연 케이스(90)에 있어 영구 자석(50)을 덮고 있는 측벽(91)과 커버(95)와의 사이에 설치된다. 한편, 도 4는 절연 케이스(90)를 포함하는 부분의 사시도이고, 도 5는 커버(95)의 사시도이다. 또한, 도 6은 본 실시형태의 전자기 릴레이의 측면도이고, 도 7은 1점쇄선 6A-6B에서 절단된 단면도이다.
절연 케이스(90)에 있어 영구 자석(50)을 덮고 있는 측벽(91)의 외측에는, 제1 아크 소호판(61)의 한쪽단이 들어가는 압입 오목부(92a)와, 제2 아크 소호판(62)의 한쪽단이 들어가는 압입 오목부(92b)가 설치되어 있다. 또한, 커버(95)의 내측에서 압입 오목부(92a)와 압입 오목부(92b)에 대응하는 위치에는, 돌기부(96)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 압입 오목부(92a)에 제1 아크 소호판(61)의 한쪽단을 압입하고 압입 오목부(92b)에 제2 아크 소호판(62)의 한쪽단을 압입하여, 커버(95)를 씌운다.
커버(95)의 내측에는, 압입되어 있는 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)에 대응하는 위치에 돌기부(96)가 설치되어 있다. 제1 아크 소호판(61)의 한쪽단에 있어 압입 오목부(92a)에 압입되는 부분의 길이는, 돌기부(96)로부터 제1 아크 소호판(61)의 다른쪽단까지의 거리보다 길다. 또한, 제2 아크 소호판(62)의 한쪽단에 있어 압입 오목부(92b)에 압입되는 부분의 길이는, 돌기부(96)로부터 제2 아크 소호판(62)의 다른쪽단까지의 거리보다 길다. 따라서, 커버(95)를 씌운 상태에서는, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)이 압입 오목부(92a) 및 압입 오목부(92b)로부터 탈락되는 것이 방지되고 있다.
본 실시형태의 전자기 릴레이에서는, 전류가 전자석부(30)로 흐름으로써 전자석부(30)에서 자계가 발생하여, 철 등의 자성 재료로 형성된 접극자(40)의 일방쪽(40a)이 전자석부(30)로 끌어당겨저서 접촉된다. 이로써, 접극자(40)와 계철(81)의 접촉 부분을 축으로 하여 회동되어, 접극자(40)의 타방쪽(40b)에 접속된 가동 접점부(20)가 고정 접점부(10) 쪽으로 이동하며, 가동 접점부(20)의 가동 접점(21)이 고정 접점부(11)의 고정 접점(11)에 접촉된다. 이와 같이 하여, 가동 접점(21)과 고정 접점(11)이 전기적으로 접속되어 온 상태로 되며, 가동 접점(21) 및 고정 접점(11)을 통해 전류가 흐른다.
또한, 전자석부(30)로 흐르는 전류를 차단함으로써, 전자석부(30)에서 발생해 있던 자계가 소멸하여 접극자(40)의 일방쪽(40a)을 끌어 당기고 있던 힘이 없어진다. 이로써, 스프링(70) 등의 복원력에 의해 접극자(40)가 고정 접점(11)과 가동 접점(12)이 떨어지는 방향으로 이동하고, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)에서의 전기적 접속이 해제되어 오프 상태로 된다.
이 때, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 사이에서는 아크가 발생하나, 본 실시형태의 전자기 릴레이에는 영구 자석(50)이 설치되어 있고 영구 자석(50)의 자계에 의해 아크가 늘어뜨려져서, 아크가 제1 아크 소호판(61) 또는 제2 아크 소호판(62)에 접촉됨으로써 아크의 열을 제1 아크 소호판(61), 제2 아크 소호판(62)에 빼앗긴다. 이로써, 아크의 도전율을 저하시켜 아크 전류가 작아지므로 아크가 빨리 소호된다. 그리하여, 단시간에 신속하게 아크를 소호할 수 있다. 또한, 늘어뜨려진 아크가 제1 아크 소호판(61) 또는 제2 아크 소호판(62)에 의해 M자 형상으로 되어, 보다 작은 공간 내에서 늘어뜨리는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 고정 접점(11)은 고정 단자(12)의 폭방향 중심이 아니라 영구 자석(50)에 가까운 쪽에 설치되고, 가동 접점(21)은 가동 접점 스프링(22)의 폭방향 중심이 아니라 영구 자석(50)에 가까운 쪽에 설치되어 있다. 고정 단자(12)와 가동 접점 스프링(22)은 통전에 필요한 폭을 가지고 있어서, 고정 접점(11), 가동 접점(21)을 고정 단자(12), 가동 접점 스프링(22)의 폭방향 중심에 설치한 경우에는, 자석과 접점의 거리가 커져서 아크를 늘어뜨리기 위한 강한 자속(磁束)을 얻을 수 없다. 그러므로, 접점과 자석의 거리를 가능한한 작게 하여 아크를 늘어뜨리는 강한 자속을 얻을 수 있도록, 고정 접점(11)을 고정 단자(12)의 폭방향 중심이 아니라 영구 자석(50)에 가까운 쪽에 설치하고, 가동 접점(21)을 가동 접점 스프링(22)의 폭방향 중심이 아니라 영구 자석(50)에 가까운 쪽에 설치하고 있다.
구체적으로는, 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 나타내는 바와 같이, 전류가 일방의 고정 접점부(10a) 쪽에서부터 타방의 고정 접점부(10b) 쪽으로 흐르는 경우에는, 전류는 1점쇄선 화살표가 나타내는 방향으로 흐른다. 따라서, 일방의 고정 접점부(10a)와 일방의 가동 접점부(20a)의 사이에서 전류가 흐르는 방향과, 타방의 고정 접점부(10b)와 타방의 가동 접점부(20b)의 사이에서 전류가 흐르는 방향은 서로 반대 방향이다. 영구 자석(50)의 자계 방향은, 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)의 근방에서는 대략 -y 방향을 향하고 있다. 한편, 도 8은 이러한 상태를 설명하는 사시도이고, 도 9a는 좌측면도, 도 9b는 정면도, 도 9c는 우측면도이다.
이 경우, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 일방의 고정 접점부(10a)와 일방의 가동 접점부(20a)에서는, 전류가 고정 접점(11)에서부터 가동 접점(21)을 향해 파선 화살표가 나타내는 -x 방향으로 흐른다. 따라서, 고정 접점(11)으로부터 가동 접점(21)이 떨어질 때에 발생하는 아크는, 2점 쇄선 화살표가 나타내는 +z축 방향으로 늘어뜨려지고, 늘어뜨려진 아크는, 도 10a에서 1점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 +z 방향으로 설치되어 있는 제2 아크 소호판(62)에 접촉하여 열을 빼앗김으로써 급속히 소호된다.
또한, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 타방의 고정 접점부(10b)와 타방의 가동 접점부(20b)에서는, 전류가 가동 접점(21)에서부터 고정 접점(11)을 향해 파선 화살표가 나타내는 +x 방향으로 흐른다. 따라서, 고정 접점(11)으로부터 가동 접점(21)이 떨어질 때에 발생하는 아크는, 2점 쇄선 화살표가 나타내는 -z축 방향으로 늘어뜨려지고, 늘어뜨려진 아크는, 도 10b에서 1점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 -z 방향으로 설치되어 있는 제1 아크 소호판(61)에 접촉하여 열을 빼앗김으로써 급속히 소호된다.
따라서, 전류가 일방의 고정 접점부(10a) 쪽에서부터 타방의 고정 접점부(10b) 쪽으로 흐르는 경우에는, 영구 자석(50)에 의해 늘어뜨려진 아크가, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a) 쪽에서는 제2 아크 소호판(62)에 접촉하여 소호되며, 타방의 고정 접점부(10b) 및 타방의 가동 접점부(20b) 쪽에서는 제1 아크 소호판(61)에 접촉하여 소호된다.
이어서, 도 11 및 도 12a 내지 도 12c에 나타내는 바와 같이, 전류가 도 8 및 도 9a 내지 도 9c와는 반대로 흐르는 경우, 즉, 전류가 타방의 고정 접점부(10b) 쪽으로부터 일방의 고정 접점부(10a) 쪽으로 흐르는 경우에, 전류는 1점쇄선 화살표가 나타내는 방향으로 흐른다. 영구 자석(50)의 자계 방향은, 파선 화살표로 나타내듯이, 고정 접점(11)과 가동 접점(21) 근방에서는 대략 -y 방향을 향하고 있다. 한편, 도 11은 이러한 상태를 설명하는 사시도이며, 도 12a는 좌측면도, 도 12b는 정면도, 도 12c는 우측면도이다.
이 경우, 도 12a에 나타내는 바와 같이, 일방의 고정 접점부(10a)와 일방의 가동 접점부(20a)에서, 전류는 가동 접점(21)으로부터 고정 접점(11)을 향해 파선 화살표로 나타내어지는 +x 방향으로 흐른다. 따라서, 가동 접점(21)이 고정 접점(11)으로부터 떨어질 때에 발생하는 아크는 2점쇄선 화살표로 나타내는 -z축 방향으로 늘어뜨려지고, 늘어뜨려진 아크는, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 -z 방향으로 설치되어 있는 제1 아크 소호판(61)에 접촉하여 열을 빼앗김으로써 급속히 소호된다.
또한, 도 12c에 나타내는 바와 같이, 타방의 고정 접점부(10b)와 타방의 가동 접점부(20b)에서, 전류는 고정 접점(11)으로부터 가동 접점(21)을 향해 파선 화살표로 나타내어지는 바와 같이 -x 방향으로 흐른다. 따라서, 가동 접점(21)이 고정 접점(11)으로부터 떨어질 때 발생하는 아크는 2점쇄선 화살표로 나타내는 +z축 방향으로 늘어뜨려지고, 늘어뜨려진 아크는, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 +z 방향으로 설치되어 있는 제2 아크 소호판(62)에 접촉하여 열을 빼앗김으로써 급속히 소호된다.
따라서, 전류가 타방의 고정 접점부(10b) 쪽으로부터 일방의 고정 접점부(10a) 쪽으로 흐르는 경우에, 영구 자석(50)에 의해 늘어뜨려진 아크는, 일방의 고정 접점부(10a) 및 일방의 가동 접점부(20a) 쪽에서는 제1 아크 소호판(61)에 접촉하여 소호되며, 타방의 고정 접점부(10b) 및 타방의 가동 접점부(20b) 쪽에서는 제2 아크 소호판(62)에 접촉하여 소호된다.
이상에서와 같이, 본 실시형태의 전자기 릴레이는, 전류가 양방향으로 흐르는 경우, 구체적으로는, 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 나타내는 바와 같이 전류가 일방의 고정 접점부(10a)로부터 타방의 고정 접점부(10b)로 흐르는 경우에도, 도 11 및 도 12a 내지 도 12c에 나타내는 바와 같이 전류가 타방의 고정 접점부(10b)로부터 일방의 고정 접점부(10a)로 흐르는 경우에도, 발생된 아크를 단시간에 소호할 수 있다.
본 실시형태에서의 전자기 릴레이는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 2종류의 재료에 의해 형성할 수도 있다. 구체적으로, 제1 아크 소호판(61)은, 제2 부분(61b)에 비해 내열성이 높은 세라믹으로 형성된 제1 부분(61a)과, 제1 부분(61a)에 비해 열전도성이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속 재료로 형성된 제2 부분(61b)이 접합된 것이며, 내열성이 높은 제1 부분(61a)이 고정 접점(11) 및 가동 접점(21) 쪽이 되도록 설치되어 있다. 또한, 제2 아크 소호판(62)은 제2 부분(62b)에 비해 내열성이 높은 세라믹으로 형성된 제1 부분(62a)과, 제1 부분(62a)에 비해 열전도성이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속 재료로 형성된 제2 부분(62b)이 접합된 것이며, 내열성이 높은 제1 부분(62a)이 고정 접점(11) 및 가동 접점(21) 쪽이 되도록 설치되어 있다. 이와 같이 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 2종류의 재료에 의해 형성함으로써, 최초로 아크에 접촉하는 제1 부분(61a,62a)은 내열성이 높으므로 아크에 접촉함에 따른 손상을 입기 어렵고, 제2 부분(61b,62b)은 열전도율이 높으므로 방열 효과를 향상시킬 수 있어서, 신뢰성 높은 전자기 릴레이를 실현할 수 있다.
또한, 아크의 우회 현상(일단 M자 형상이 된 아크가 더 늘어뜨려짐으로써 소호판의 끝에서 단락됨)이 발생한 경우에는, 늘어뜨려진 아크가 다시 짧아져서 소호할 수 없게 되므로, 본 실시형태는, Z방향에 있어 일단 M자 형상으로 늘어뜨려진 아크가 제1 아크 소호판(61) 또는 제2 아크 소호판(62)의 끝에서 단락되는 아크의 우회 현상을 방지하기 위해, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1 아크 소호판(161)을 -Z 방향에서 틈이 형성되지 않게 절연 케이스(90)에 직접 장착하며, 제2 아크 소호판(162)을 +Z 방향에서 틈이 형성되지 않게 커버(195) 내측의 천정면(196) 쪽에 장착하는 구조일 수 있다.
그리하여, 도 17에 나타내는 바와 같이, 커버(195) 내측의 천정면(196)에는 제2 아크 소호판(162)을 장착하기 위한 압입 오목부(197)가 설치되어 있으며, 압입 오목부(197)에 제2 아크 소호판(162)을 압입함으로써, 커버(195) 내측의 천정면(196)에 제2 아크 소호판(162)이 장착되어 있다. 한편, 제1 아크 소호판(161)은, 근원부에 있어 고정 단자(12)가 굴곡진 형상이 되지 않도록, 절연 케이스(90)에 비스듬하게 장착되어 있으나, -Z 방향에서 틈이 형성되지 않는다면 비스듬하게 장착되지 않을 수도 있다.
[제2 실시형태]
이어서, 제2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 전자기 릴레이는, 도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이, z방향으로 길이가 긴 영구 자석(150)을 사용한 것이다. 예를 들어, 도 20에 나타낸 바와 같이, z방향으로 길이가 짧은 영구 자석(51)의 경우에는, 2점쇄선 화살표로 나타내듯이, 발생된 아크가 영구 자석(51) 쪽을 향해 늘어뜨려지므로, 영구 자석(51) 근방의 가동 접점 스프링(22)이나 접극자(40)가 손상을 입는 경우가 있다.
본 실시형태에서는, z방향으로 길이가 긴 영구 자석(150)을 사용하며, 고정 접점(11)과 가동 접접(21)을 영구 자석(150)의 길이 방향 중심에서 어긋난 위치(도 19에서 -z 방향)에 배치한다. 이렇게 배치하여, 도 19에서 2점쇄선 화살표로 나타내듯이 접점에서 발생한 아크를 일단 영구 자석(150)으로부터 멀어지는 방향으로 늘어뜨려, 영구 자석(150)으로부터 멀어진 위치에서 아크를 제2 아크 소호판(62)에 접촉시킴으로써, 아크가 측벽(91)이나 스프링(70)에 접촉하기 전에 소호시킬 수 있다. 따라서, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)은, 영구 자석(150)의 중심(150a)으로부터, 고정 접점(11)과 가동 접점(21)의 사이에서 발생한 아크가 늘어뜨려지는 방향의 반대 방향에 설치되어 있다.
그런데, 본 구조의 전자기 릴레이는, 일방의 고정 접점부(10a)와 일방의 가동 접점부(20a)의 사이에서 전류가 흐르는 방향과, 타방의 고정 접점부(10b)와 타방의 가동 접점부(20b)의 사이에서 전류가 흐르는 방향이 서로 반대 방향이며, 영구 자석(150)에 의해 늘어뜨려지는 아크의 방향도 각각 반대 방향이다. 보다 넓은 공간을 갖는 도면상 상측으로 아크를 길게 늘어뜨려 그 아크를 우선적으로 소호함으로써, 전기 회로상 직렬로 설치되어 있다는 점에서 다른 한쪽의 접점 세트에서 도면상 하측으로 늘어뜨려진 아크도 자연적으로 소호된다. 이것은 전류 방향이 역으로 되어 있는 경우에도 마찬가지이다. 한편, 도 19에서, 영구 자석(150)으로부터 나오는 자계는, 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 상하 방향 중심 위치로부터 멀어지면서 벌어지듯이 분포되어 있다. 접점 위치가 영구 자석(150)의 상하 방향 중심 위치보다 하측에 배치되어 있으므로, 아크는 일단 영구 자석(150)으로부터 멀어지는 방향으로 늘어뜨려지며 상방향으로 갈수록 영구 자석(150) 쪽으로 돌아온다.
즉, 접점 위치가 영구 자석(150) 중심으로부터 도면상 하측에 배치되어 있어서, 영구 자석(150)의 중심 위치로부터 하측에서는 자속이 수평 방향이 아니라 아랫 방향으로 발생한다. 따라서, 아크는 자속에 대해 직교하는 방향으로 늘어지므로, 접점 위치에서 아랫 방향 자속에 의해 아크가 영구 자석(150)으로부터 멀어지는 방향으로 늘어진다. 따라서, 도 19에서와 같이, 도면상 상측에서 아크가 안쪽으로 늘어뜨려지는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 영구 자석(150)의 중심(150a)으로부터 고정 접점(11)의 중심까지의 길이(d1)는 약 4㎜가 되도록 형성되어 있다. 한편, 영구 자석(150)의 z방향 길이(t)는 약 22㎜이고, y방향 폭(w)은 약 5.8㎜이며, 영구 자석(150)으로부터 고정 접점(11)의 중심까지의 길이(d2)는 약 3.4㎜이다.
한편, 본 실시형태는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 사용하지 않은 구조의 전자기 릴레이일 수도 있다. 이 경우에도, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)을 영구 자석(150)의 길이 방향 중심으로부터 어긋난 위치에 배치함으로써, 아크가 늘어뜨려지는 거리를 길게 하여 아크가 측벽(91)이나 스프링(70)에 가하는 손상을 경감시키는 효과가 있다. 그러나, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 사용하는 것이, 아크 소호를 보다 단시간에 할 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 이외의 내용에 대해서는 제1 실시형태와 마찬가지이다.
[제3 실시형태]
이어서, 제3 실시형태에 대해 설명한다. 전자기 릴레이에서는, 접극자는 투자율(透磁率)이 높은 자성 재료에 의해 형성되며, 또한 강도를 확보하기 위해 어느 정도 두께를 가지고 있다. 그리하여, 도 22에서 파선 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 영구 자석(150)으로부터의 자속은 접극자(40)의 타방쪽(40b)을 지나므로, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)보다 윗쪽, 즉, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)보다 +z 방향에서의 자계가 약해져서 아크를 늘어뜨리는 효과가 감소한다. 한편, 접극자(40)의 타방쪽(40b) 부분은, 접점을 열어 이격시킬 때에 스프링(70)의 복원력을 유지한 상태에서 절연 케이스(90)에 설치된 백 스톱(93)에 접촉함으로써, 가동 접점 스프링(22)에 장착된 가동 접점(21)의 위치를 결정하고 가동 접점(21)의 복귀 바운스를 억제하기 위해 필요하다. 그리고, 백 스톱(93)에 접촉하는 것은 접극자(40)의 타방쪽(40b)인데, 이는, 가동 접점 스프링(22)보다 판 두께가 두꺼워서 열 용량이 큰 접극자(40)의 타방쪽(40b)에 접촉시킴으로써 백 스톱(93)이 접점 간 통전이나 아크에 의한 발열의 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
본 실시형태의 전자기 릴레이에서는, 도 23 및 도 24에 나타내는 바와 같이, 접극자(240)는 꺾여진 부분을 경계로 하여, 전자석부(30)에 접촉하는 일방쪽(240a)과, 가동 접점부(20)에 접속되어 있는 타방쪽(240b)으로 형성되어 있고, 타방쪽(240b)은 빗살 형상이 되도록 복수 개의 슬릿(241)이 설치되어 있다. 이와 같이 복수 개의 슬릿(241)을 설치하여 당해 부분은 복수 개의 빗살(242)로 형성되므로, 전체적으로 자기 저항이 커져서 빗살(242)이 형성되어 있는 접극자(240)의 타방쪽(240b)으로 들어가는 자속을 감소시킬 수 있다. 이로써, 고정 접점(11) 및 가동 접점(21)보다 +z 방향에서의 자계가 약해지는 것을 방지하여, 영구 자석(150)의 자계에 의해 아크가 늘어뜨려지는 효과가 감소하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 빗살(242)이 백 스톱(93)에 접촉하므로, 가동 접점 스프링(22)에 장착된 가동 접점(21)의 위치를 결정하고 가동 접점의 복귀 바운스를 억제할 수도 있다. 본 실시형태에서는, 슬릿(241)의 폭(s1)은 약 1㎜, 슬릿(241)의 길이(s2)는 약 3㎜가 되도록 형성되어 있다. 한편, 접극자(240)의 타방쪽(240b)과 절연 케이스의 백 스톱(93)이 접촉하여 백 스톱의 기능을 실현하고 있다. 접극자(240)가 백 스톱(93)에 접촉하여 복귀되어 있는 상태(접점이 열려 이격되어 있는 상태)에서는, 스프링(70)에 장력이 걸린 상태이며 접점 복귀 동작시의 바운스를 방지하는 역할을 실현하고 있다. 백 스톱(93)이 없는 경우에는, 복귀 상태에서 접극자(240)의 위치가 불안정하게 되어 접점 ON일 때의 동작 전압이 불안정해진다.
본 실시형태에서는, 도 25에 나타내는 바와 같이, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 사용하지 않은 구조의 전자기 릴레이일 수도 있다. 이 경우에도 아크를 늘어뜨리는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 제1 아크 소호판(61) 및 제2 아크 소호판(62)을 사용하는 것이, 아크 소호를 보다 단시간에 할 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 이외의 내용에 대해서는, 제1 또는 제2 실시형태와 마찬가지이다.
이상 본 발명의 실시에 따른 형태에 대해 설명하였으나, 상기 내용이 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
본원은 일본 특허청에 2016년 12월 27일에 출원된 기초 출원 2016-252656호의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.
10,10a,10b 고정 접점부
11 고정 접점
12 고정 단자
20,20a,20b 가동 접점부
21 가동 접점
22 가동 접점 스프링
30 전자석부
40 접극자
40a 일방쪽
40b 타방쪽
50,150 영구 자석
61 제1 아크 소호판
62 제2 아크 소호판
90 절연 케이스
95 커버

Claims (5)

  1. 고정 단자와, 각각 상기 고정 단자에 접속되는 제1 고정 접점과 제2 고정 접점을 갖는 고정 접점부와,
    가동 접점 스프링과, 각각 상기 가동 접점 스프링에 접속되는, 상기 제1 고정 접점에 접촉 가능한 제1 가동 접점과, 상기 제2 고정 접점에 접촉 가능한 제2 가동 접점을 갖는 가동 접점부와,
    상기 가동 접점부가 접속되어 있는 접극자와,
    상기 접극자를 이동시키는 전자석과,
    상기 제1 고정 접점과 상기 제1 가동 접점 사이 및 상기 제2 고정 접점과 상기 제2 가동 접점 사이에서 발생한 아크를 늘어뜨리는 영구자석과,
    상기 영구자석에 의해 늘어뜨려져 접촉한 아크를 소호하는 제1 아크 소호판 및 제2 아크 소호판을 포함하며,
    상기 영구자석은, 상기 제1 고정 접점 및 상기 제1 가동 접점과, 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점 사이에 설치되어 있으며,
    상기 제1 고정 접점 및 상기 제1 가동 접점의 위치와, 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점의 위치에 있어서의 상기 영구자석에 의한 자계는, 상기 고정 단자를 흐르는 전류의 방향에 대하여 직교하고 있으며,
    상기 제1 고정 접점 및 상기 제1 가동 접점, 및 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점은, 상기 제1 아크 소호판과 상기 제2 아크 소호판 사이에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 아크 소호판과 상기 제2 아크 소호판을 연결하는 방향이 상기 영구자석의, 상기 제1 고정 접점 및 상기 제2 고정 접점에 있어서의 자계 방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 고정 접점과 상기 제1 가동 접점 사이에서 전류가 흐르는 방향과, 상기 제2 고정 접점과 상기 제2 가동 접점 사이에서 전류가 흐르는 방향이 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이.
  4. 고정 단자와, 각각 상기 고정 단자에 접속되는 제1 고정 접점과 제2 고정 접점을 갖는 고정 접점부와,
    가동 접점 스프링과, 각각 상기 가동 접점 스프링에 접속되는, 상기 제1 고정 접점에 접촉 가능한 제1 가동 접점과, 상기 제2 고정 접점에 접촉 가능한 제2 가동 접점을 갖는 가동 접점부와,
    상기 가동 접점부가 접속되어 있는 접극자와,
    상기 접극자를 이동시키는 전자석과,
    상기 제1 고정 접점과 상기 제1 가동 접점 사이 및 상기 제2 고정 접점과 상기 제2 가동 접점 사이에서 발생한 아크를 늘어뜨리는 영구자석을 포함하며,
    상기 영구자석은, 상기 제1 고정 접점 및 상기 제1 가동 접점과, 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점 사이에 설치되어 있으며,
    상기 제1 고정 접점 및 상기 제1 가동 접점과, 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점을 연결하는 선이, 상기 영구자석의 길이 방향의 중심으로부터 하측의 위치를 통과하도록, 상기 제1 고정 접점, 상기 제1 가동 접점, 상기 제2 고정 접점 및 상기 제2 가동 접점이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접극자의 타방쪽은 빗살 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이.
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