KR200261433Y1 - 릴레이 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기에 의해 발생되는 자기력선과 영구자석에 의한 자기력을 중첩시켜 강한 자기력을 발생시키면서 이 자기력에 의하여 동작되는 동작편의 토오크를 증폭시키도록한 릴레이를 제공한다.

본 고안에서는 전자석은 고정되어져 있으며 영구자석은 가동부를 형성하여 전자석에 대하여 상대적인 운동을 한다. 전자석은 순간적인 펄스 전압에 의해서 동 작 되어지므로 전력소비를 최소화 할 수 있으며 전자석의 전원이 차단된 경우에도 영구자석의 기자력에 의하여 동작상태를 유지할 수 있다. 전자석과 영구자석의 배치구조에서 전자석의 보빈에 압삽된 철편의 간격을 최소화 하여 자기 임피이던스를 줄여 자기력을 크게 향상시키도록 한다.

상기 목적을 위하여 본 고안에는 영구자석의 자기력과 전자석의 자기력에 의하여 동작되는 릴레이에 있어서 코일이 감겨져 있는 보빈과 상기보빈에 압삽되는 수평부와 상기 수평부로부터 절곡되어 상기 영구자석쪽으로 연장되는 수직부를 갖는 코어를 구비하는 전자석;

상기 영구자석의 일 자극을 중심으로 연장되는 수평부들과 상기 수평부들로부터 절곡 되어 상기 코어의 수직부의 외측에 대향하는 절곡부들로 이루어진 제 1 철편을 구비하는 가동부를 포함하는 기술구성이 개시된다.

Description

릴레이{Relay}

본 고안은 전기에 의해 발생되는 자기력선과 영구자석에 의한 자기력을 중첩시켜 강한 자기력을 발생시키면서 이 자기력에 의하여 동작되는 동작편의 작용력을 증폭시키도록 한 릴레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일에 발생되는 자기력과 가동편의 일부를 영구자석으로 형성하도록 하여 전자기력과 영구자석의 힘이 중첩되도록 설계하고, 가동편에 의하여 동작되는 동작편이 개폐동작을 일으키면서 통크를 증폭하도록 하여 동작의 신뢰도를 증진시킬 수 있도록 하는 릴레이에 관한 것이다.

릴레이는 전류의 흐름을 개폐시키거나 전류가 흐르는 방향을 절환시켜 주기위하여 사용되는 대단히 중요한 전기소자이다. 종래 이러한 릴레이는 원통형 보빈에 코일을 감고, 보빈 중심에 선형운동을 하는 코어를 삽입하여 코일에 전류가 도통됨으로써 코어가 선형운동을 하게되고, 선형운동에 의하여 접점을 개폐하도록 하는 종류가 주류를 이루어왔다. 그러나, 이러한 릴레이는 전자석만을 사용하기에 전기소모가 많을 뿐만 아니라 접점 개폐시에 그 힘이 부족한 경우가 많고, 접점 유지시에 견고하게 유지하는 힘이 작아 공극이 발생하는 경우가 많고, 이러한 경우에 아크가 발생되고, 이와 같은 아크에 의하여 릴레이 수명이 단축되는 한편 화재의 위험성을 수반하게 된다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 전기 에너지 소모가 적으면서도 동작의 신뢰성을 확보할 수 있는 릴레이를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 다른 목적은 접점유지시에 견고하게 접점을 유지할 수 있도록 하여 아크 발생등의 고장요인을 감소시킨 릴레이를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 작동중 전자석에 고장이 발생할 경우에 있어서도 영구자석의 자기력에 의하여 동작을 유지함으로써 신뢰성을 확보할 수 있는 릴레이를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 릴레이 기동시에 영구자석과 전자석의 자기력이 중첩되도록 하여 큰 기동력을 얻을 수 있으며, 상태 유지시에는 영구자석의 자기력만 발생하도록 하여 전력소모를 최소화하기 위한 릴레이를 제공하기 위한 것이다.

도 1a는 본 고안의 일실시예의 릴레이에서 가동접점이 개방된 상태를 도시한 것이고, 도 1b는 본 고안의 일실시예의 릴레이에서 가동접점이 단락된 상태를 도시한 것이다.

도 2a는 본 고안에서 코일에 전원이 인가되지 않은 상태이고, 도 2b는 전원을 A, C단자에 인가했을 때 작동 상태를 나타낸 것이고, 도 2c는 B, C단자에 전원을 인가했을 때 작동상태를 나타낸 것이다.

도 3은 본 고안의 일실시예에서 증폭변위부의 사시도이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,

권선되는 코일에 A, B, C단자가 인출되고, 상기 C단자는 공통단자(common terminal)로서 A, C와, B, C사이에 전원이 선택적으로 인가되되 상기 A, C사이에 상기 B, C 단자사이에 전원 인가시에 자기장의 방향이 역으로 되는 권선방향을 갖는 코일과, 상기 코일의 감겨지는 수평부와 상기 수평부에 절곡연장되어 상기 자기장을 상기 영구자석의 자로쪽으로 유도하는 수직부들로 이루어진 코어를 구비하는 전자석과;

일극이 상기 수직부들의 외측에 인접되도록 배치하고, 타극이 상기 수직부들의 내측에 배치하도록 극성이 배치된 영구자석을 포함함으로써 상기 전원이 선택적으로 인가됨으로써 상기 영구자석이 상기 전자석에 대해 상대적 운동을 하도록 하는 것이다.

본 고안에서 바람직하기로는 릴레이 접점 절환시에 기동시에 전원을 인가하고, 절환이 종료되면 전원을 차단하는 것이 바람직하다.

본 고안의 또 다른 특징은

영구자석의 자기력과 전자석의 자기력에 의하여 동작되는 릴레이에 있어서,

코일이 감겨있는 보빈과 상기 보빈에 압삽되는 수평부와 상기 수평부로부터절곡되어 상기 영구자석쪽으로 연장되는 수직부를 갖는 코어를 구비하는 전자석;

상기 영구자석의 일 자극을 중심으로 연장되는 수평부들과 상기 수평부들로부터 절곡 되어 상기 코어의 수직부의 외측에 대향하는 절곡부들로 이루어진 제 1 철편을 구비하는 가동부를 포함하는 것이다.

본 고안에서 상기 절곡부들과 상기 수직부들의 상호 대향하는 면에는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에서 상기 영구자석의 타 자극을 중심으로 돌출 형성되되 상기 코어들의 수직부들 사이에서 이동가능한 제 2 철편을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안의 다른 큰 특징은

영구자석의 자기력과 전자석의 자기력이 중첩되어 동작되는 릴레이에 있어서,

전자석과;

상기 전자석의 자기력과 자기력이 중첩되도록 배치된 영구자석이 구비된 가동부와;

몸체에 회전축이 형성되고, 상기 몸체의 일부는 상기 가동부의 변위에 의하여 변위되며, 상기 가동부의 변위보다 큰 회전변위가 발생할 수 있는 위치에 일단에 가동접점이 구비된 가동날을 고정시켜 상기 회전변위에 의하여 상기 가동날을 회전시키는 협지부가 형성되는 증폭변위부를 포함하는 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 고안이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1a는 본 고안의 일실시예의 릴레이에서 가동접점이 개방된 상태를 도시한 것이고, 도 1b는 본 고안의 일실시예의 릴레이에서 가동접점이 단락된 상태를 도시한 것이다.

릴레이 하우징(10)에는 고정단자박스(20)와 가동단자박스(30)가 설치되고, 고정단자박스(20)를 따라 고정단자(40)가 절곡 설치되어 고정되며, 가동단자박스(30)를 따라서 가동단자(50)가 절곡설치된다. 고정단자(40)의 후단은 나사결합에 의하여 외부인출선이 결합되어 고정단자박스(20)의 후단에 고정결합되게되며, 전단은 고정단자박스(20)의 전단과 일치되게 절곡되어 나사(41)에 의하여 고정단자박스(20)에 결합되게 된다. 나사(41) 머리는 접점역활을 하게된다. 가동단자(50)은 가동단자박스(30)의 외주연을 따라서 설치되게 되며, 가동단자(50)의 후단은 가동단자박스(30)의 후단에 외부인출선이 감긴상태로 가동단자박스(30)에 나사결합되게 된다. 또한 가동단자(50)의 전단은 가동단자박스(30)의 전단에 배치되도록 절곡되나 가동날(60)을 결합할 수 있도록 돌출부(51)가 형성된다. 가동날(60)의 후단은 돌출부(51)를 고정삽입할 수 있는 홈이 형성되며, 견고성을 높이기 위하여 홈과 돌출부(51)는 용접될 수 있다. 가동날(60)의 전단은 접점(41)에 대향될 수 있도록 접점(52)이 형성된다. 또한, 가동날(60)은 일정한 회전변위를 일으키는 증폭변위부(70)의 일부에 고정되게 되어 증폭변위부(70)의 회전상태에 따라서 가동날(60)의 접점(52)이 접점(41)에 접촉상태를 도 1b와 같이 유지하거나, 도 1a와 같이 이격된 상태를 유지하게된다.

증폭변위부(70)의 몸체의 일단에는 회전축(72)이 형성되어 하우징(10)에 형성된 홈에 삽입되게 되고, 타단은 그 폭이 좁아지는 경사면을 형성하도록 이루어져 가동부(80)의 두 개의 돌출기둥(81), (82) 사이에 위치하게 된다. 또한 몸체의 일부에는 가동날(51)을 협지할 수 있는 협지부(71)가 형성되어, 가동부(80)가 좌, 우로 이동됨에 따라서 돌출기둥(81), (82) 사이에 배치되는 증폭변위부(70)의 끝단이 좌, 우로 밀리게 됨에 따라서 결국 협지부(71)에 협지된 가동날(60)의 접점(52)이 접촉상태를 유지하든지 이격되게 된다. 이때, 가동부(80)의 변위가 작다고 하여도 회전축(72)을 중심으로 회전되게 되는 협지부(71)의 회전변위가 크도록 몸체내에 배치되게 된다면, 가동부(80)의 소폭으로 이루어지는 변위에 대하여 협지부(71)의 회전변위는 크게 이루어지기 때문에 증폭되게 되고, 동일거리의 변위가 발생되는 경우에는 힘의 증폭이 발생하게 된다. 즉, 이와 같은 증폭변위부(70)에서는 일의 원리(princeple of work)에 의한 변위의 증폭이나, 힘의 증폭을 얻을 수 있어 접점의 접촉상태 및 이격상태를 확실하게 유지할 수 있다.

증폭변위부(70)에 변위를 발생시키는 가동부(80)는 영구자석(83)과 영구자석(83)의 길이방향으로 돌출되는 제1철편(84)과 제2철편(85)과, 영구자석(83)으로부터 돌출형성된 돌출기둥(81), (82)으로 이루어진다. 제1철편(84)은 영구자석의 N극 부위를 형성하는 양 단부로부터 영구자석(83)의 길이방향으로 돌출된 수평부들과 수평부들의 단부에서 연장되어 절곡된 절곡부들로 이루어진다. 절곡부의 단부는 전자석(90)의 철편쪽의 단부 가까이 까지 연장되되, 그 내측에 경사면이 형성되어 영구자석으로부터 발생되는 자기력선의 분포가 균일하도록 한다.

또한, 제2철편(85)은 영구자석의 S극으로부터 길이방향으로 돌출형성되되, 제1철편(84)의 수평부의 길이보다 작도록 형성하여, 전자석(90)의 철편의 수직부(92), (92')의 내측에 의하여 이동거리가 제한되도록 한다.

전자석(90)은 수평부(91), (91')와 수직부(92), (92')로 이루어진 대략 ‘『 ’, ‘ 』’자 형상의 코어들이 삽입되어 고정되는 보빈(93)에 코일(94)이 권선되고, 보빈(93)은 하우징(10)에 고정된다. 코어들의 수평부(91), (91')는 서로 중첩되어 접촉되어 있으며, 보빈(93)의 중심부에 위치하게되고, 수평부(91), (91')의 양단에서 절곡, 연장되는 수직부(92), (92')는 보빈(93)의 양측부의 내부를 따라 절곡되며, 보빈(93)으로부터 일정 높이 만큼 돌출되게 된다. 이때 수평부(91), (91')는 서로 상하면이 맞닿도록 배치되어 있어 공극사이의 간격을 최소화시켜 자기임피던스를 최소화한다. 이와 같이 보빈(93)에 의하여 고정된 코어들의 모양은대략 ‘∪’자 형상을 이루게 된다. 또한, 결합된 코어들의 수직부들의 끝단은 외측에 경사면이 형성되어진다.

도 2는 본 고안에서 가동부의 동작을 설명하기 위하여 모식화한 도면으로서, 도 2a는 전원을 인가하지 않은 상태이고, 도 2b는 A, C단자에 전원을 인가한 상태이고, 도 2c는 B, C단자에 전원을 인가한 상태이다.

영구자석(83)은 제1철편(84)의 인접부위가 N극으로 착자되고, 제2철편(85)의 인접부위는 S극으로 착자되도록 한다. 이같은 착자상태에서 N극으로부터 발산된 자기력선은 제1철편의 양단부a, d의 경사면으로부터 발산되어 수직부(92), (92')의 외측단면에 형성된 경사면b, e를 통과하여 제2철편(85)의 양단면c, f에 수렴되게 된다. 이와 같은 상태에서는 가동부(80)의 좌, 우측에 동일한 힘을 가하게 되므로 이동되지 않게 된다. 따라서 가동부(80)은 정지 상태를 유지하게 된다.

이때, 전자석의 코어에 권선된 코일의 권선방향이 C단자를 공통단자라 할 때, A, C단자사이에 권선된 코일과 C, B사이에 권선된 코일의 권선 방향은 전원이 인가되게 될 때 상호 다른 자기장의 방향을 갖도록 권선된다. 즉, A, C사이에 전원이 인가되면 수직부(92)에 N극이 형성되고, 수직부(92')에 S극이 형성되고, a, b사이에는 반발력, b, c사이에는 흡인력, e, f사이에는 반발력, d, e사이에는 흡인력이 작용하게 되고, 전자석이 고정되어 있으므로 영구자석을 포함하는 가동부(80)가 우에서 좌로 이동하게 되어 결국 도 1b와 같은 상태를 이루게 된다. 가동접점(52)와 고정접점(41)을 접촉시킨 상태를 이루게 된다. 또한, C, B 사이에 전원이 인가되면 도 2c에서와 같이 수직부(92)에 S극, 수직부(92')에 N극이 형성되어가동부(80)은 좌에서 우로 이동하게 되어 결국 도 1a와 같은 상태를 유지하게 된다. 즉, 가동접점(52)와 고정접점(41)을 이격시키게 된다. 만일 도 2b, 도 2c의 상태에서 코일의 흐르는 전류를 중단하여도 영구자석의 자기력에 의하여 이와 같은 상태를 유지할 수 있다. 즉, 초기의 가동시기에만 영구자석의 자기력과 전자석의 자기력을 중첩시켜 가동시키고, 개방상태, 폐쇄상태를 유지할 때에는 전자석의 전원을 차단시켜도 그 상태를 계속유지할 수 있어 전원소비를 그 만큼 줄여줄 수 있다. 또한, 전자석과 영구자석의 자력원을 동시에 공급하던중에 단선등의 이유로 전자석의 전원이 공급되지 않는 경우가 발생하여도 영구자석에 의하여 접점상태를 유지할 수 있어 고장발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기의 이유에서 단자들간에 공급되는 전원은 교류사이클의 전 구간에서 전원을 공급할 필요없이 일정구간에서 전원이 공급되는 펄스방식의 전원공급이 가능하다. 펄스방식의 24volt 교류전원 공급이 바람직하다.

도 3은 본 고안의 일실시예에서 증폭변위부의 사시도이다.

증폭변위부(70)은 평면판으로 이루어지나 그 일단부가 폭이 좁아지도록 경사지게 형성되어져 있어 대략 뾰족한 형상을 이룬 경사부(74)를 형성한다. 또한, 경사부(74)는 영구자석(83)의 돌출기둥(81), (82)의 사이에 배치되어 돌출기둥(81), (82)이 좌, 우로 이동하게 될 때 돌출기둥(81), (82)에 의해서 자연스럽게 밀릴 수 있도록 구성되어져 있다. 증폭변위부(70)의 상단부에는 회전축(72)이 몸체 평면으로부터 양측으로 돌설되어 있어, 상, 하의 하우징에 형성된 회전축 삽입홈(미도시)에 끼워진다. 몸체의 중심은 무게를 줄이기 위한 절개부(73)가 형성되어져 있으며,몸체의 일부에는 가동날 협지부(71)가 형성되어져 있어 가동날(60)이 끼워져 있어 증폭변위부(70)의 경사부(74)가 돌출기둥(81), (82)에 의하여 좌, 우로 이동하게 될 때, 회전축(72)을 중심으로 증폭변위부(70)이 회전되도록 하여 가동날 협지부(71)를 회전시켜 고정접점의 단자로부터 이격시키게 된다.

이와 같이, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 고안의 목적과 구성에 따르면, 전자석의 자기력과 영구자석의 자기력을 중첩시켜 릴레이의 동작에 필요한 자기력을 크게 얻을 수 있으며, 일의 원리를 이용하여 증폭변위부에서 보다 큰 힘으로 접점을 유지하거나, 이격시키도록 하여 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 본 고안에서 접점 절환시에만 전원을 인가하여 전자석을 가동시키고, 접점 유지시에는 영구자석의 자기력에 의하여 접점을 유지하게 됨으로써 전원 소비를 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 권선되는 코일에 A, B, C단자가 인출되고, 상기 C단자는 공통단자(common terminal)로서 A, C와, B, C사이에 전원이 선택적으로 인가되되 상기 A, C사이에 상기 B, C 사이에 전원 인가시에 자기장의 방향이 역으로 되는 권선방향을 갖는 코일과, 상기 코일이 감겨지는 수평부와 상기 수평부에 절곡연장되어 상기 자기장을 상기 영구자석의 자로쪽으로 유도하는 수직부들로 이루어진 코어를 구비하는 전자석과;

   일극이 상기 수직부들의 외측에 인접되도록 배치하고, 타극이 상기 수직부들의 내측에 배치하도록 극성이 배치된 영구자석을 포함함으로써 상기 전원이 선택적으로 인가됨으로써 상기 영구자석이 상기 전자석에 대해 상대적 운동을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 릴레이 접점 절환시에 기동시에 전원을 인가하고, 절환이 종료되면 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
3. 영구자석의 자기력과 전자석의 자기력에 의하여 동작되는 릴레이에 있어서,

   코일이 감겨있는 보빈과 상기 보빈에 압삽되는 수평부와 상기 수평부로부터 절곡되어 상기 영구자석쪽으로 연장되는 수직부를 갖는 코어를 구비하는 전자석;

   상기 영구자석의 일 자극을 중심으로 연장되는 수평부들과 상기 수평부들로부터 절곡 되어 상기 코어의 수직부의 외측에 대향하는 절곡부들로 이루어진 제 1 철편을 구비하는 가동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 절곡부들과 상기 수직부들의 상호 대향하는 면에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 릴레이.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 영구자석의 타 자극을 중심으로 돌출 형성되되 상기 코어들의 수직부들 사이에서 이동가능한 제 2 철편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 코일은 자기장의 방향의 반대로 되는 2개의 권선방향을 갖도록 분리권선되며, 각각의 권선방향으로 감겨진 코일에 전원을 인가하기 위한 전원공급단자가 인출되는 것을 특징으로 하는 릴레이.
7. 영구자석의 자기력과 전자석의 자기력이 중첩되어 동작되는 릴레이에 있어서,

   전자석과;

   상기 전자석의 자기력과 자기력이 중첩되도록 배치된 영구자석이 구비된 가동부와;

   몸체에 회전축이 형성되고, 상기 몸체의 일부는 상기 가동부의 변위에 의하여 변위되며, 상기 가동부의 변위보다 큰 회전변위가 발생할 수 있는 위치에 일단에 가동접점이 구비된 가동날을 고정시켜 상기 회전변위에 의하여 상기 가동날을 회전시키는 협지부가 형성되는 증폭변위부를 포함하는 것을 특징으로 하는 릴레이.
8. 제 1 항 또는 제 3 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자석에 인가되는 전원은 교류펄스방식인 것을 특징으로 하는 릴레이.