KR200456811Y1 - 직류 릴레이 - Google Patents

Abstract

본 고안은 직류 릴레이에 관한 것으로서, 본 고안의 일측면에 의하면, 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 고정접점과 분리 및 접촉 가능하도록 상기 케이스 내부에 설치되는 가동점점; 및 상기 고정접점의 외측에 설치되는 한 쌍의 영구자석을 포함하며, 상기 케이스 및 상기 영구자석 중 어느 일측에는 가이드 돌기가 형성되고, 타측에는 상기 가이드 돌기와 맞물리는 홈부가 형성되며, 상기 가이드 돌기와 홈부는 상기 영구자석이 상기 케이스 내의 정위치에 설치된 경우에만 맞물리는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이가 제공된다.

Description

직류 릴레이{DC POWER RELAY}

본 고안은 직류 릴레이에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하이브리드 자동차와 같이 직류 고전압을 접속 또는 차단하는데 사용되는 릴레이에 관한 것이다.

하이브리드 자동차란 구동원으로서 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 형태의 자동차를 의미하는 것으로서, 통상적으로는 종래의 내연 기관과 배터리로 구동되는 모터를 동시에 사용하는 형태를 의미한다. 상기 배터리는 내연 기관의 구동에 의해 발생되는 에너지 또는 브레이킹 시에 소실되는 에너지를 이용하여 재충전되며, 이를 자동차의 구동에 재사용하기 때문에 내연 기관을 단독으로 사용하는 일반적인 자동차에 비해서 고연비의 특성을 갖고 있어, 고유가 및 점차적으로 강화되는 탄소 배출 규제와 같은 현재의 상황에서 주목을 받고 있다.

하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 배터리를 동력원으로 사용한다. 구체적으로, 하이브리드 자동차의 초기 구동시에는 배터리 전원을 사용한 전기에너지를 이용해 가속을 하고 주행속도에 따라 엔진 및 브레이크를 이용하여 배터리를 충-방전을 반복하게 된다. 이러한 하이브리드 자동차의 성능을 향상시키기 위해서는 보다 높은 용량의 배터리가 필요하게 되는데, 이를 위해서는 전압을 높이는 방법이 가장 용이하다.

따라서, 현재의 배터리의 사용전압은 기존 12V에서 200~400V로 승압되었으며, 이러한 배터리 전압은 향후 추가적으로 상승될 가능성이 높다. 배터리의 사용전압이 높아질수록 필연적으로 높은 절연능력이 요구되는 바, 이를 위해서 고전압의 배터리의 전원을 안정적으로 On/Off시켜주는 역할을 하는 고전압 릴레이가 하이브리드 자동차에 적용되고 있다.

이러한, 고전압 직류 릴레이는 불의의 사고 발생시 또는 차량 제어기의 제어신호에 따라서 고전압 배터리의 직류전류를 차단해 주는 역할을 하는데, 직류전류가 접속되거나 차단되는 과정에서 아크가 발생되게 된다. 이러한 아크는 인접한 다른 기기 등에 악영향을 미치거나 절연 성능을 저하시킬 수 있으므로, 이를 적절하게 제어하기 위해서 영구자석이 이용된다. 영구자석을 아크가 발생하는 고전압 직류릴레이를 접점 인근에 배치시키면, 영구자석에서 발생되는 자속의 세기, 방향 및 전류방향, 아크의 신장길이에 따라 결정되는 힘을 이용하여 아크를 제어할 수 있고, 그에 따라 아크를 냉각시켜 소호할 수 있어 이러한 영구자석을 이용한 직류 릴레이가 현재의 하이브리드 차량 등 전기에너지를 이용하는 차량에 적용되고 있다.

도 1은 이러한 직류 릴레이의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 직류 릴레이는 서로 나란하게 배치되는 한 쌍의 고정접점(10) 및 상기 고정접점(10)의 하부에서 상하 방향으로 이동가능하게 설치되는 가동접점(12)을 포함하고 있다. 상기 가동접점(12)이 상승하여 두 개의 고정접점(10)과 접하는 경우가 on 동작에 해당되고, 하강하여 두 개의 고정접점(10)과 분리되는 경우가 off 동작에 해당된다.

상기 가동접점(12)이 하강하여 고정접점(10)으로부터 분리되는 순간에 상기 고정접점(10)과 가동접점(12) 사이에서 아크가 발생하게 된다. 별도의 제어가 없는 경우에 아크는 상기 고정접점(10)와 가동접점(12)을 잇는 직선거리를 따라서 발생되게 되고, 이는 절연성능의 저하를 초래할 뿐만 아니라 인접한 부품의 수명에도 악영향을 미치게 된다. 이를 방지하기 위해서, 상기 고정접점(10)의 인근에 한 쌍의 영구자석(14)을 설치하게 된다. 상기 영구자석(14) 아크 플라즈마를 통해 흐르는 전류방향에 수직한 방향으로 배치하여, 발생된 아크 플라즈마에 자기구동력을 가하게 된다.

이렇게 가해진 자기구동력은 아크를 접점에서 이탈시켜 화살표로 표시된 방향과 같이 아크를 외부로 이동시키게 되며, 이로 인해서 아크 간의 거리가 연장될 뿐만 아니라 아크 자체의 길이도 신장되게 된다. 길이가 신장된 아크는 주변의 가스(공기)에 의해 냉각되어 플라즈마 상태에서 절연상태로 변경되게 되어, 전류를 차단할 뿐만 아니라 아크끼리 접촉하여 절연 상태가 파괴될 가능성을 최소화하게 된다.

다만, 상기와 같은 기능이 정상적으로 발휘되기 위해서는 영구자석에 의해 가해지는 자기장의 방향이 도 2에 도시된 바와 같이 설치되어야 한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 영구자석의 극이 도 2의 상측으로부터 N-S-N-S의 형태로 배치되어야만 아크에 F 방향의 힘을 가하게 되어 아크의 길이를 외부로 신장시킬 수 있게 된다. 그러나, 영구자석이 도 3에 도시된 바와 같이 반대로 설치된 경우에는 발생되는 아크에 역방향의 힘을 가하게 되어 릴레이의 성능을 크게 저하시키는 문제가 생기게 된다.

이를 방지하기 위해서는 직류 릴레이 제조 과정에서 작업자가 일일히 육안으로 영구자석에 표면에 문자 또는 색상 등으로 표기된 식별자를 확인하여 영구자석을 장착하고, 제조 완료 후 검사를 통해 재차 확인하고 있다. 그러나, 이러한 과정은 작업을 번거롭게 할 뿐만 아니라 오장착 가능성을 완전히 배제하지는 못하므로 여전히 위험성을 내포하고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 별도의 확인 과정이 없이도 정확하고 손쉽게 영구자석을 정위치에 장착할 수 있도록 하는 고전압 릴레이를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 일측면에 의하면, 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 고정접점과 분리 및 접촉 가능하도록 상기 케이스 내부에 설치되는 가동점점; 및 상기 고정접점의 외측에 설치되는 한 쌍의 영구자석을 포함하며, 상기 케이스 및 상기 영구자석 중 어느 일측에는 가이드 돌기가 형성되고, 타측에는 상기 가이드 돌기와 맞물리는 홈부가 형성되며, 상기 가이드 돌기와 홈부는 상기 영구자석이 상기 케이스 내의 정위치에 설치된 경우에만 맞물리는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이가 제공된다.

본 고안의 상기 측면에서는 상기 가이드 돌기와 홈부가 정위치에서만 서로 맞물릴 수 있도록 구성하여, 이를 통해서 별도의 확인작업이 없이도 영구자석이 정위치에 장착될 수 있도록 하고 있다.

한편, 상기 가이드 돌기는 상기 케이스의 내벽으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 홈부는 상기 영구자석의 저면에 형성될 수도 있고, 측면에 형성될 수도 있다.

그리고, 복수의 가이드 돌기 및 홈부가 형성되도록 할 수도 있다.

본 고안의 또 다른 측면에 의하면, 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 고정접점과 분리 및 접촉 가능하도록 상기 케이스 내부에 설치되는 가동점점; 및 상기 고정접점의 외측에 설치되는 한 쌍의 영구자석을 포함하며, 상기 케이스에는 상기 영구자석이 수용되는 영구자석 수용부가 형성되고, 상기 영구자석 수용부는 상기 영구자석의 극성 배치가 사전에 결정된 방향과 일치하는 경우에만 상기 영구자석이 삽입될 수 있도록 하는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이가 제공된다.

여기서, 상기 영구자석 수용부는 상측이 개방된 채널 형태를 가지며, 상기 채널의 단면 형상은 채널의 중심선을 기준으로 하여 비대칭일 수 있다.

또한, 상기 채널의 두 개의 측벽이 서로 다른 경사도를 갖도록 할 수도 있다. 일 예로 채널의 일측면은 경사면으로 다른 하나의 측면은 수직한 면으로 형성하면 영구자석이 정위치가 아닌 경우에는 수용부 내에 삽입되지 않도록 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안의 측면들에 의하면, 직류 릴레이 제조시에 별도의 확인 작업을 거치지 않아도 영구자석을 정위치에 장착할 수 있으므로 제조 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 영구자석의 오장착에 의한 절연성능의 저하를 막을 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 직류 릴레이의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 직류 릴레이의 동작 원리를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 영구자석의 극성 배치가 잘못된 경우를 도시한 도 2 상당도이다.
도 4는 본 고안에 따른 직류 릴레이의 일 예를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 예 중 영구자석과 케이스의 결합 구조를 확대하여 도시한 측면도이다.
도 6은 본 고안에 따른 직류 릴레이의 또 다른 예를 도시한 도 5 상당도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안에 따른 직류 릴레이의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 고안에 따른 직류 릴레이의 제1 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 상기 실시예 중 케이스 및 영구자석의 결합구조를 확대하여 도시한 사시도이다. 상기 제1 실시예는 기본적으로 도 1에 도시된 종래의 직류 릴레이의 구조를 채용할 수 있으므로, 도 1에 도시된 예와 중복되는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 실시예의 케이스(100)는 전체적으로 직육면체의 함체 형태를 가지고 있으며, 그 내부에는 상술한 고정접점(10) 및 가동접점(12)이 설치되게 된다. 상기 가동접점(12)는 상기 케이스(100) 내부에서 상하 방향으로 이동가능하게 설치되며, 상기 고정접점(10)는 움직이지 않도록 고정되게 설치된다.

한편, 상기 고정접점(10)의 외측으로 한 쌍의 영구자석(114)이 배치된다. 상기 영구자석(114)는 일 방향으로 연장되는 직육면체의 형태를 가지고 있으며, 상기 케이스(100)의 내벽면에 고정된다. 한편, 상기 영구자석(114)의 저면에는 홈부(116)가 형성되는데, 저면으로부터 오목하게 형성되며, 상기 영구자석(114)의 중심으로부터 일정 거리만큼 이격되어 위치한다.

한편, 상기 케이스(100)의 내벽면에는 상기 홈부(116)의 내부에 삽입되는 돌기부(102)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(102)는 상기 케이스(100)의 내벽면으로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 영구자석(114)이 케이스(100)의 내부에 정위치로 설치되는 경우에 상기 홈부(116)의 내부로 삽입되도록 배치된다.

여기서, '정위치'란 상기 영구자석(114)의 극성 배치가 릴레이 동작 시에 상기 고정접점(10)과 가동접점(12)의 사이에 생성되는 아크를 외측으로 밀어내는 방향으로 힘을 가하는 위치를 의미한다. 따라서, 상기 홈부(116)의 내부에 상기 돌기부(102)가 삽입되도록 영구자석을 설치하면 별도의 확인작업 없이도 영구자석을 정위치에 설치할 수 있게 된다.

만일, 작업자가 착오로 영구자석의 극성 배치를 반대로 하여 장착하려고 하는 경우에는 상기 홈부(116)는 영구자석(114)의 저면과 접하게 되어 영구자석(114)이 원래의 위치로 설치되는 것을 방해하게 되고, 그 결과 영구자석(114)이 기울어진 상태로 설치되므로 오장착된 것임을 용이하게 확인할 수 있게 된다.

한편, 상기 돌기부 및 홈부는 복수 개가 구비될 수도 있다. 이 경우에는, 상기 영구자석의 중심을 기준으로 비대칭으로 배치하여 영구자석이 반대로 장착되는 것을 방지하도록 할 수 있다.

또한, 반드시 홈부 및 돌기부를 형성할 필요는 없으며, 영구자석이 반대로 장착되는 것을 방지할 수 있는 구조이면 임의의 구조를 채용할 수도 있다.

도 6은 본 고안에 따른 직류 릴레이의 제2 실시예를 도시한 도 5 상당도로서, 상기 제2 실시예는 상기 영구자석과 케이스와의 고정구조에서 제1 실시예와 차이를 갖는 것이며, 고정접점 및 가동접점은 상기 제1 실시예와 동일하므로 도시를 생략하도록 한다.

도 6을 참조하면, 상기 케이스(100)의 내벽에는 상기 영구자석이 삽입되는 영구자석 수용부(104)가 형성된다. 상기 영구자석 수용부(104)는 상부가 개방된 채널 형태를 가지고 있으며, 도 6에서 좌측에 위치한 측벽은 상기 케이스(100)의 저면에 대해서 수직하게 연장되지만, 우측에 위치한 측벽은 상기 케이스(100)의 저면에 대해서 경사지게 연장된다. 즉, 좌측 측벽과 우측 측벽의 경사도가 서로 다르게 형성되어 있다.

또한, 상기 영구자석 수용부(104)에 수용되는 영구자석(114')도 상기 영구자석 수용부(104)의 내부 형태와 대응되는 형태를 갖고 있다. 따라서, 도 6에 도시된 상태에서는 영구자석(114')이 상기 수용부(104)에 삽입될 수 있지만, 그 반대로 배치된 상태에서는 상기 수용부(104)의 내부에 삽입되지 않는다. 따라서, 작업자가 별도의 확인 작업을 거치지 않아도 정확하게 영구자석을 삽입할 수 있게 된다.

10 : 고정접점, 12 : 가동접점,
14, 114, 114' : 영구자석, 100 : 케이스,
102 : 돌기부, 116 : 홈부.

Claims (7)

1. 케이스;
   상기 케이스 내부에 설치되는 한 쌍의 고정접점;
   상기 고정접점과 분리 및 접촉 가능하도록 상기 케이스 내부에 설치되는 가동점점; 및
   상기 고정접점의 외측에 설치되며, 양단부에 N극 및 S극이 배치되는 한 쌍의 영구자석을 포함하며,
   상기 케이스 및 상기 영구자석 중 어느 일측에는 가이드 돌기가 형성되고, 타측에는 상기 가이드 돌기와 맞물리는 홈부가 형성되며,
   상기 가이드 돌기와 홈부는 상기 영구자석이 상기 케이스 내의 정위치에 설치된 경우에만 맞물리도록 상기 영구자석에 대해서 비대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 돌기는 상기 케이스의 내벽으로부터 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홈부는 상기 영구자석의 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
4. 제1항에 있어서,
   복수의 가이드 돌기 및 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
5. 케이스;
   상기 케이스 내부에 설치되는 한 쌍의 고정접점;
   상기 고정접점과 분리 및 접촉 가능하도록 상기 케이스 내부에 설치되는 가동점점; 및
   상기 고정접점의 외측에 설치되는 한 쌍의 영구자석을 포함하며,
   상기 케이스에는 상기 영구자석이 수용되는 영구자석 수용부가 형성되고,
   상기 영구자석 수용부는 상측이 개방된 채널 형태를 가지며, 상기 채널의 두 개의 측벽이 서로 다른 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
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