KR20130107440A - 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기에 관한 것으로,
전자석의 자극 변화에 의하여 감응하여 동작하는 영구자석과 자극 흐름을 연결하는 즉 자로를 형성하는 철심 구조를 갖추는 동작편을 갖추어, 영구자석과 전자석의 힘이 동시에 가해져 강력한 전자력이 작용하는 계전기 동작이 되게 하는 영구자석 회전자가 되게 하는데 그 목적이 있다.
전자석 구조의 양단 자극 부분에 회전체형 가동부를 설치하고, 이 회전형 가동부가 전자석의 폐회로 자로가 되는 구조로 하여 약한 전자력에도 가동하고, 강력한 흡입 및 반발력을 갖추어 원할 한 동작을 하는 계전기를 얻을 수 있게 한다.
상기의 동작은 한쪽의 전자 극의 작용이 한쪽은 영구자석을 설치하고 다른 쪽은 연장 철심을 설치하여 동작 시 영구자석과는 반발력이 작용하고, 회전 연장 철심과는 흡인력이 작용하여 회전체가 동작하며, 복귀시는 영구자석의 흡인력이 전자 극 연장 철심에 작용하여 회전체가 원래 위치로 복귀하도록 하는 것이 본 발명의 구성이다.
좁은 부피에 높은 효과를 얻을 수 있도록 전자 극의 중앙부를 분할하여 중심에 회전자 구조체를 구성하여 회전자를 설치하는 구성이다.
작은 소모 전력으로 계전기 동작을 할 수 있으므로 코일의 소손 등으로 인한 고장을 예방할 수 있고, 경제적인 기계 장치의 운영의 효과가 있다.

Description

영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기{SINGLE DIRECTION PERMANENT MAGNET AND CORE ROTATOR TYPE RELAY}

본 발명은 전자석 계전기에 관한 것으로서, 상세하게는 전자석의 자극 한쪽 단에만 영구자석을 설치하여 전자석의 자극 변화에 의하여 감응하여 동작하고, 영구자석에 의한 자로 형성과 전자석에 의한 자극 흐름을 연결하는 자로 형성이 구분되도록 한 철심 구조를 갖추는 동작편을 갖추어 작용하는 계전기 동작이 되게 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기에 관한 것이다.

일반적으로 영구자석을 사용하는 유극 전자계전기는 단방향 계전기와 양방향 계전기로 볼 때, 이들 계전기들은 영구자석의 힘과 전자석의 힘으로 계전기가 닫히고, 스프링의 힘으로 계전기가 열리는 형태이며, 영구자석의 흡입력에 대한 복귀 스프링의 강도가 강해야 하므로 동작에 많은 저해를 받는 구조이다.

일본 공개특허 P2009-267988(KITA HIROYUKI)2009.11.25 공개일자 2011.6.9는 전자석의 철심 부근에 영구자석을 삽입하여 계전기의 동작에 좀 더 보강하는 구조이지만, 역시 복귀시 강력한 영구자석 흡입력에 대응하는 전자력을 요구하게 되어 전력소모가 큰 단점이 있으며,

미국특허 US 2002/0021198A1(Johannes Oberndorfer)2011.Jul.18은 계전기의 양쪽 자극 부분에 각각 영구자석 쌍을 감싸는 형태로 하여 전자석의 극성에 따라 양쪽의 영구자석이 흡입 및 반발 작용으로 동작하는 계전기로써, 동작의 작용은 매우 효율 좋게 동작함을 알 수 있지만, 동작 범위가 넓은 부분에 해당하여 구조체의 설치에 어려움이 있고 또한 연동하는 기구의 설치에 어려움이 있다.

또한, 일반적인 시소 형태로 동작하는 양방향 계전기도 강력한 복귀 스프링을 써야하므로 전자력으로 동작할 때 많은 동작 손실을 초래하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자식 계전기의 동작 특성에서 가장 중요한 것은 전원을 인가하여 동작시, 구동 입력이 적게 소요되어 가볍게 동작하면서도 동작하는 간격을 크게 하여 원활하게 접점 등의 동작을 할 수 있어야 하며, 또한 동작 후 계전기의 전원을 차단했을 경우에도 가볍게 복귀하여 적은 힘으로도 동작하도록 하여 계전기의 소모 동력을 줄이는 것이 요구되는 과제이다.

또한 계전기가 동작을 완료하였을 때 계전기에 의한 자속의 흐름은 완전한 폐회로를 이루는 자로(Magnetic Flux Circuit)에 의하여 전자력에 의한 자속의 누설이 없는 구성이 되어야 소음, 발열 등의 문제를 최소화할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 동작시 적은 소모 동력이 되며, 동작 완료시 완전한 철심의 폐회로 형태로 되어 자속의 누설을 없게 하고 또한 복귀시에는 영구자석의 흡인력으로 복귀하는 구조로 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에서는 일반적으로 사용하는 전자석 구조의 양단 자극 부분에 회전체형 가동부를 설치하고, 이 회전형 가동부가 동작시에는 영구자석의 반발력과 전자석의 흡인력이 동시에 작용하고, 복귀시는 영구자석의 흡인력에 의해 동작하며, 항상 전체 자극 회로가 폐회로 구조로 하여 약한 전자력에도 가동하고, 복귀시에는 영구자석의 강력한 흡인력으로 복귀되어 원활한 동작을 하는 계전기를 얻을 수 있게 한다.

상기의 동작은 한쪽의 전자 극이 회전체의 양면 사이에 놓이게 하며, 한 면은 영구자석의 한 극과 마주하고 반대 측은 회전 연장 철심과 마주하도록 하여 일정 간격으로 두고 동작시에 영구자석은 반발하는 자극이 전자 극에 생성되도록 하면, 영구자석은 반발하고 연장 철심은 흡인하는 작용이 발생한다.

상기의 동작 현상은 마주하는 전자 극에서도 동시에 발생하므로 이와 같은 작용은 회전체를 강력하게 회전시켜 전체 계전기 동작이 원활하게 된다.

한편 전자석 정지시는 영구자석이 고정된 연장 철심과 흡인력이 작용하여 원래의 위치로 복귀하게 된다.

위와 같은 구성에서 문제가 되는 회전체의 지지는 양편의 전자 극 연장 철심에 회전체 지지대를 양쪽에 볼트 등으로 고정하고 회전체 지지대의 대체로 중앙부에 회전 핀 홀을 형성하고, 회전체에 구성한 동작 핀을 회전체 핀 홀에 삽입하여 회전체가 원활하면서도 안정되게 동작하도록 하는 구성이다.

아울러 양단의 전자 극에 똑같은 형태의 회전자를 구성하고 서로 영구자석 또는 전자석이 완전한 자속 폐 회로가 되어 동작 시 힘이 강하게 작용하는 특징이 있다.

본 발명에 의한 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기는 영구자석의 좁은 간격에서 강력한 흡입 및 반발 성질을 이용하여 소형의 구동체로 강력한 계전기 동작을 얻을 수 있고, 작은 소모 전력으로 계전기 동작을 할 수 있으므로 코일의 소손 등으로 인한 고장을 예방할 수 있어 중요한 기계 장치의 안전한 동작을 보장할 수 있고, 또한 성능을 향상시켜서 제작 비용 및 보수 비용을 줄일 수 있으므로 경제적인 기계 장치의 운영을 기대할 수 있다.

제1도는 본 발명의 일 실시 예의 조립완성 일부 절단 단면도
제2도는 본 발명의 일 실시 예의 회전체 분해 및 조립 사시도
제3도는 본 발명의 일 실시 예의 일부 부품 조립 사시도

이하, 본 발명에 따른 '영구자석 부착 회전 철심을 갖춘 계전기'(이하 계전기라 한다)에 대한 상세 내용은 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 계전기는 전자석 자극의 양단에 설치하는 회전체는 각각의 전자석 자극에 대하여 한편에는 영구자석을 설치하고 다른 한편에는 철편으로 되는 연장 철심을 설치하여 전원을 공급하여 전자석이 동작하면 영구자석은 밀어내고 연장 철심은 흡인하면서 회전하는 회전 철심이 되고, 전원 공급을 차단하면 영구자석이 연장 철심을 강하게 흡인하여 원래의 상태로 복귀하는 형태의 회전 철심이 되는 구성으로 되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예의 조립완성 일부 절단 단면도로써, 보빈(11)에 코일(12)을 감아 내부에 철심(21)을 삽입하는 일반적인 전자석 구조에서, 코일은 제작 편의성 등으로 2개로 구성할 수 있음을 나타낸 것이다.

코일(12)의 양단에는 코일 단자(13)가 각 병렬로 단자 핀(16)에 전선(15)으로 접속하여 외부 전원을 공급받고, 이동 접점(84)의 양쪽에 고정 접점(85)이 설치되는 형태에서 이동 접점(84)은 동작 봉(81)과 결합하여 회전 체(50)의 회전에 따른 동작 봉(81)의 이동에 의하여 접점의 접촉 여부를 각각의 단자 핀(16)으로 외부에 전기적 상태를 전송하는 계전기의 구성에서 각각의 접점 및 단자 핀은 접점 틀(86)에 의하여 고정되고, 접점 틀 고정판(87)으로 결합 볼트(88)로 고정하여 고정 볼트(95)로 고정 틀(91)에 고정하고, 케이스(92)는 고정볼트(93)로 고정 틀(91)에 고정한다.

철심(21)과 판재 형태의 연장 철심(22)을 철심 볼트(31)로 관통한 다음 너트로 조여 결합하는 형태이고 연장 철심(22)은 고정 틀(91)에 철심 고정 볼트(96)로 볼트 결합하여 고정하는 구성이다.

연장 철심(22)은 'ㄱ'자 형상으로 일정 간격을 두고 양쪽의 그 끝이 서로 마주하는 형태로 되며, 그 양단의 일정부분에 회전체 지지대(35)를 볼트 결합하여 고정하고 양편으로 설치한 회전체 지지대(35)에 회전체(50)가 회전하도록 설치하는 구성이다.

회전체(50)는 한쪽의 연장 철심(22)에 대하여 한편에 영구자석(55)을 부착한 자석 철심(54)을 설치하고, 다른 한편에는 회전 연장 철심(53)을 설치하여 이들 사이에 연장 철심(22)이 끼워져 있는 형태로 되고, 또 다른 한쪽의 연장 철심(22)에 위와는 서로 대칭 하는 형상이며 작용하는 전자석의 작용으로 같은 회전 방향이 되도록 영구자석을 다른 자극으로 배치하고, 또한 회전체(50)의 무게 균형도 맞게 배치하는 구성이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예의 회전체 분해 및 조립 사시도로써, 회전체(50)의 회전 철심(51)은 양편에 회전 핀 홀(511)을 형성한 철심으로써, 이 회전 핀 홀(511)에 회전 핀 볼(521)을 갖춘 회전 핀(52)을 양쪽에서 삽입하여 고정하고, 회전 철심(51)의 양편에 회전 연장 철심(53)을 각각 그 연장 돌출부가 대칭되게 밀착하여 부착하고, 이들 각 회전 연장 철심(53)의 외 측에 자석 철심(54)을 각각 회전 연장 철심(53)과는 반대의 돌출 방향이 되게 부착하고 이들 모두 즉, 회전 철심(51), 회전 연장 철심(53) 및 자극 철심(54)에 관통 홀을 형성하고 결합 볼트(571) 및 결합 너트(572)로 볼트 조임 결합하는 구성이다.

회전 철심(51)은 4각 봉 형태로써 양편에는 회전 핀 홀(511)을 형성하고 회전 핀 홀(511)의 방향과 대체로 직각으로 결합용 관통 홀을 형성한다.

회전 핀(52)은 한쪽에 회전 핀 볼(521)이 돌출된 형상으로 갖추는 구성이다.

회전 연장 철심(53)은 판재 형의 형상으로 회전 철심(51)의 양편에 맞닿는 부분에 결합용 관통 홀을 갖추고 한편으로 길게 연장한 형태로써, 회전 철심(51)과 결합한 부분 이후로 연장부분은 외 측으로 일정 각도 벌어지는 형상이다.

자석 철심(54)은 회전 연장 철심(53)과 맞닿는 부분에 결합용 관통 홀을 갖추고 결합 부분에서 외 측으로 일정 각도 벌어진 형상으로써 한쪽 단에 영구자석(55)을 부착하며, 영구자석(55)은 자석 홀(551)을 형성하여 자석 리벳(56)으로 자석 철심(54)에 고정하는 구성이다.

자석 철심(54)은 동작 봉(81)을 삽입할 수 있는 동작 홀(59)을 형성하고 그 측면으로 동작 핀(58)을 삽입하여 고정할 수 있는 동작 핀 홀(541)을 형성하고, 동작 팔(81)을 삽입 후 동작 핀(58)을 삽입하여 설치하는 구성이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예의 일부 부품 조립 사시도로써,

보빈(11)에 삽입하는 철심(21)은 코일(12)이 감기고 코일 단자(13)를 갖추는 보빈(11)을 관통하여 연장 철심(22)과 철심 볼트(31) 및 철심 너트(32)로 조여 결합하는 구성이다.

연장 철심(22)은 'ㄱ'자 형태로 되며 철심(21)과 평형한 일정 부분에 공간을 형성하여 회전체(50)를 삽입하여 설치할 수 있도록 하는 구성이다.

보빈(11)에 코일(12)을 일정량 감고 양단의 코일 단자(13)를 형성한 것을 상기의 철심(21) 부분을 양쪽에서 삽입하여 볼트 홀(29)에 철심 볼트(31) 및 철심 너트(32)로 조여 결합한다.

연장 철심(22)의 적절한 위치에 지지대 볼트 홀(28)을 구비하고 대체로 중앙부에 회전 핀 홀(39)을 형성하고 적절한 위치에 형성하는 지지 볼트 홀(38)은 연장 철심(22)에 형성한 지지 볼트 홀(28)과 일치하는 위치가 되어 지지 볼트(37)로 회전체 지지대(35)의 지지 볼트 홀(38)을 관통하여 연장 철심(22)에 형성한 지지대 볼트 홀(28)에 나사 조임 결합하는 구성이다.

동작 팔(81)을 미리 결합한 회전체(50)를 양쪽에서 부설한 동작 핀(58)이 역시 양쪽의 회전체 지지대(35)의 회전 핀 홀(39)에 삽입하도록 하여 회전체(50)의 설치가 완성되는 구성이다.

11: 보빈 12: 코일 21: 철심
22: 연장 철심 50: 회전체 51: 회전 철심
52: 회전 핀 53: 회전 연장 철심 54: 자석 철심
55: 영구자석 81: 동작 봉 84: 이동 접점
85: 고정 접점 91: 고정 틀 92: 케이스

Claims (6)

1. 전자식 계전기에 있어서,
   고정 틀(91)에 고정접점(85)과 이동접점(84)을 설치하는 접점 틀(86)과,
   상기 이동 접점(84)을 연동하여 움직이는 수단의 동작 봉(81)과,
   코일(12)을 구비한 보빈(11)과,
   보빈(11)의 철심은 고정 틀(91)에 그 일부를 고정하며, 최종 단이 코일 내부 철심(21)과는 평형 상태로 연장되는 연장 철심(22) 양단이 일정 부분에서 'ㄱ'자 형태로 꺽인 것과,
   상기 양쪽의 연장 철심(22)은 대체로 중앙부에 공간을 형성하며, 이 공간 부에 회전체 지지대(35)로써 양쪽 연장 철심(22)에 볼트 결합 등으로 구조체를 형성하는 것과,
   회전체 지지대(35)의 대체로 중앙에 회전 핀 홀(39)을 형성하여 연장 철심(22)의 양쪽에서 볼트 조임 등으로 결합하는 사이의 공간에 동작 핀(58)을 갖춘 회전체(50)를 양쪽의 동작 핀(58)이 회전체 지지대(35) 회전 핀 홀(39)에 각각 삽입하여 고정하는 것과,
   양단의 각 연장 철심(22)의 일정 부분이 회전체(50) 내측에 삽입하여, 한쪽은 영구자석(55)과 대면하고, 다른 한쪽은 회전 연장 철심(53)과 대면하도록 한 회전체가 양쪽 연장 철심(22)에 대하여 대칭되어 무게 균형을 이루도록 구성하는 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.
2. 청구항 1에 있어서,
   회전체(50)는 회전 철심(51), 회전 연장 철심(53) 및 자석(55)을 부착한 자석 철심(53)이 서로 관통하는 결합 홀을 관통하는 볼트로 결합하는 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.
3. 청구항 1에 있어서,
   회전체(50)는 한 극의 연장 철심(22)에 하나의 영구자석(55) 극과 회전 연장 철심(53) 한극이 대향 하여 마주보도록 하는 구성인 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.
4. 청구항 1에 있어서,
   회전체(50)는 회전 철심(51), 각 회전 연장 철심(53) 및 각 자석 철심(54) 상호는 용접 붙임 등으로 일체화한 구조인 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.
5. 청구항 1에 있어서,
   회전체(50)의 영구자석(55) 및 회전 연장 철심(53)은 연장 철심(22)과 접근하는 면이 서로 평행하게 되도록 일정 각도 굽히는 형상인 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.
6. 청구항 1에 있어서,
   계전기 접점을 이동하는 동작 봉(81)은 자석 철심(54) 또는 회전 연장 철심(53)의 내측에 동작 팔 홈(59)을 형성하고 동작 봉(81)을 이 동작 팔 홈(59)에 삽입하고 측면에서 동작 핀(58)을 삽입하여 회동하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 영구자석 편향 자극과 철심으로 형성한 회전체를 갖춘 계전기.

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