KR20130114938A - An electromagnetic actuator having differntial holding forces - Google Patents

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KR20130114938A
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Abstract

PURPOSE: An electromechanical power manipulator with a differential holding force minimizes an unnecessary holding force by using a permanent magnet divided into a common permanent magnet and an eccentric permanent magnet to be combined to each other. CONSTITUTION: The body of a manipulator is made of a fixed metal core (10). A moving element (20) is formed on a passage formed at the center of the fixed metal core to move back and forth in first and second directions. A first coil (40) is install in the axial direction of a common permanent magnet to operate the moving element in the first direction. A second coil (50) is installed in the opposite direction of the common permanent magnet to operate the moving element in the second direction. An eccentric magnet (60) provides a holding force in the second direction of the moving element. The common magnet and the eccentric permanent magnet are combined with the moving element to provide the holding force. [Reference numerals] (AA) 2nd direction; (BB) 1st direction

Description

차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기{AN ELECTROMAGNETIC ACTUATOR HAVING DIFFERNTIAL HOLDING FORCES}Electromagnetic force manipulator with differential holding force {AN ELECTROMAGNETIC ACTUATOR HAVING DIFFERNTIAL HOLDING FORCES}

본 발명은 주어진 행정거리 안에서 제1 방향과 제2 방향으로 직선왕복 운동하는 영구자석형 조작기의 개량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제1 방향과 제2 방향에서의 홀딩력에 차등화가 가능하여 구동대상요소의 동작특성에 알맞게 최적화할 수 있고 경제성도 향상시킬 수 있도록 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement of a permanent magnet manipulator that linearly reciprocates in a first direction and a second direction within a given stroke distance, and more particularly, it is possible to differentiate the holding force in the first and second directions. The present invention relates to an electromagnetic force manipulator having a differential holding force that can be optimized according to the operating characteristics of an element and can also improve economics.

일반적으로 영구자석형 조작기(PMA : Permanent Magnetic Actuator)는, 영구 자석의 자계와 코일에서 여자 된 자계의 힘에 의해 가동자가 직선 운동하도록 한 조작기로서, 이는 주로 전력계통의 차단기(Circuit Breaker)나 각종의 기계장치와 같은 구동대상요소를 동작시키는 액추에이터로서 많이 사용된다(특허문헌 1, 2 참조).Generally, Permanent Magnetic Actuator (PMA) is a manipulator in which the mover moves linearly by the magnetic field of the permanent magnet and the force of the magnetic field excited by the coil. This is mainly a circuit breaker or various types of power system breakers. It is used a lot as an actuator which operates a drive target element, such as a mechanical device (refer patent document 1, 2).

첨부 도면 도 1은 일반적인 영구자석형 조작기의 구조를 보여준다.1 shows the structure of a general permanent magnet actuator.

도 1에 도시한 바와 같이, 영구자석형 조작기는, 자성체의 철판을 적층한 형태로 조작기의 몸체를 이루는 고정 철심(1), 고정 철심(1)의 중간에 형성된 통로에서 왕복이동 가능하게 설치되는 가동자(2), 고정 철심(1)의 통로의 중간 지점에서 가동자(2)의 양측에 배치되는 영구자석(3), 영구자석(3)을 사이에 두고 축방향 양측에 각각 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자(2)를 서로 반대방향인 제1 방향과 제2 방향으로 구동시키는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)로 이루어진다. 여기서, 가동자(2)는 차단기나 각종의 기계장치와 같은 구동대상요소에 연결된다.As shown in FIG. 1, the permanent magnet actuator is formed by stacking iron plates of a magnetic material, and is installed to reciprocate in a passage formed between the fixed iron core 1 and the fixed iron core 1 forming the body of the actuator. At the intermediate point of the passage of the mover 2, the fixed iron core 1, the permanent magnets 3 and the permanent magnets 3 disposed on both sides of the mover 2 are disposed on both sides in the axial direction, respectively. It consists of a first coil 4 and a second coil 5 which are excited by the application and drive the mover 2 in the first and second directions opposite to each other. Here, the mover 2 is connected to a driving object such as a circuit breaker or various mechanical devices.

이러한 영구자석형 조작기는, 제1 코일(4)에 전류가 인가되면, 제1 코일(4)에 여자 된 자계의 힘에 의해 가동자(2)가 제1 방향(도면에서 아래쪽)으로 이동하게 된다. 가동자(2)가 제1 방향으로 이동완료된 상태에서 제1 코일(4)에 공급되는 전류를 차단하면 가동자(2)는 영구자석(3)의 자계에 의한 힘(여기서는, 이를 '홀딩력'이라고 한다)에 의해 그 위치(제1 방향으로 이동완료된 위치)에서 홀딩(구속) 된다.When a permanent magnet actuator has a current applied to the first coil 4, the movable member 2 moves in the first direction (downward in the drawing) by the force of the magnetic field excited by the first coil 4. do. When the mover 2 cuts off the current supplied to the first coil 4 in the state where the mover 2 is moved in the first direction, the mover 2 is driven by the magnetic field of the permanent magnet 3 (here, 'holding force'). Is held (restricted) at the position (position which has been moved in the first direction).

또한, 가동자(2)가 제1 방향에 있는 상태에서, 제2 코일(5)에 전류가 인가되면, 제2 코일(5)에 여자 된 자계의 힘에 의해 가동자(2)는 제1 방향의 반대방향인 제2 방향(도면에서 위쪽)으로 이동한다. 가동자(2)가 제2 방향으로 이동완료된 상태에서 상기 제2 코일(5)에 공급되는 전류를 차단하면, 가동자(2)는 영구자석(3)에 의한 자계에 의한 홀딩력으로 그 위치(제2 방향으로 이동완료된 위치)에서 홀딩 된다.In addition, when a current is applied to the second coil 5 in a state in which the movable element 2 is in the first direction, the movable element 2 is driven by the force of the magnetic field excited by the second coil 5. It moves in the 2nd direction (upward in drawing) which is the opposite direction. When the mover 2 cuts off the current supplied to the second coil 5 in the state where the mover 2 is moved in the second direction, the mover 2 is held at the position (by the holding force by the magnetic field by the permanent magnet 3). Held in the second direction).

이와 같은 영구 자석형 조작기는 진공 차단기에 많이 적용되고 있는데, 이는 영구자석형 조작기가 짧은 조작거리와 큰 홀딩력을 가지며, 이러한 특성이 진공 차단기의 진공 인터럽터(진공 접점부)의 동작특성과 유사하여 진공 차단기의 구동 메커니즘으로 뛰어난 성능을 발휘할 수 있기 때문이다.Such permanent magnet actuators are widely applied to vacuum breakers, which have a short operating distance and a large holding force. These characteristics are similar to those of the vacuum interrupter (vacuum contact portion) of the vacuum breaker, so that the vacuum This is because the driving mechanism of the circuit breaker can provide excellent performance.

영구자석형 조작기를, 여러 가지 구동대상요소 중 차단기에 적용한 경우를 예로 들면, 차단기의 차단 실패 중 50% 이상은 구동 메커니즘의 오작동으로 인한 것이다. 따라서, 영구자석형 조작기가 높은 신뢰성과 뛰어난 성능을 가지지만, 차단 실패를 미연에 방지하기 위해서는 설계단계에서 그것의 동작특성의 해석이 정확히 이루어져야 한다.For example, when the permanent magnet actuator is applied to a breaker among various driving target elements, more than 50% of failures of the breaker are caused by a malfunction of the drive mechanism. Therefore, the permanent magnet manipulator has high reliability and excellent performance, but in order to prevent the blocking failure in advance, its operating characteristics must be accurately analyzed at the design stage.

현재의 진공차단기는 기술의 발달로 인해 차단용량이 점차 증가하고 있으며, 그에 따라 대용량의 진공차단기에 적용 가능한 구동 메커니즘의 개발이 필요한데, 이를 위해서는 무엇보다도 영구자석형 조작기의 정확한 동작특성의 해석이 선행되어야 한다. 뿐만 아니라, 영구자석형 조작기가 상업적으로 성공하기 위해서는 동작특성의 명확한 해석을 통한 신뢰성의 향상뿐만 아니라 경제성을 함께 고려한 최적화가 필수적이다. 이는 신뢰성과 성능은 물론 가격 경쟁력에서도 뛰어나야 시장에서 성공할 수 있기 때문이다.Breaking capacity is gradually increasing due to the development of technology. Therefore, it is necessary to develop a driving mechanism applicable to a large-capacity vacuum circuit breaker. Should be. In addition, in order for the permanent magnet manipulator to be commercially successful, optimization as well as improvement of reliability through clear interpretation of operating characteristics are essential. This is because it is not only successful in terms of reliability and performance, but also price competitiveness that can be successful in the market.

예를 들어, 도 1에 도시된 영구자석형 조작기에서, '제1 방향'을 차단기의 접점부의 가동접점을 고정접점으로부터 이격시키는 방향으로 동작시켜 전력 회로를 차단하는 '개방방향(또는 트립(trip) 방향)'이라고 정하고, '제2 방향'을 차단기의 접점부의 가동접점을 고정접점에 접촉시켜 전력회로를 연결하는 '투입방향'이라고 정할 수 있다. 이 경우, 제1 코일(4)은 '개방측 코일'이 되고, 제2 코일(5)은 '투입측 코일'이 된다.For example, in the permanent magnet actuator shown in FIG. 1, the 'first direction' is operated in a direction to move the movable contact of the breaker's contact portion away from the fixed contact so as to cut off the power circuit in an 'open direction' (or trip). Direction), and 'second direction' may be defined as an 'injection direction' connecting the power circuit by contacting the movable contact of the breaker's contact part with the fixed contact point. In this case, the first coil 4 becomes an 'open side coil' and the second coil 5 becomes an 'inlet side coil'.

그런데, 차단기의 특성상 부하(예; 접점부의 스프링 부하)를 이겨내고 압점력을 제공하여야 하는 투입 측은 큰 홀딩력을 필요로 하지만, 부하가 작용하지 않는 개방 측은 가동자의 이동 마지막 시점(고정철심에 부딪혔을 때)에서의 되튕김을 방지할(잡아줄) 정도의 홀딩력만 존재하면 된다. 하지만, 종래의 영구자석형 조작기는 하나의 메인 자석, 즉 하나의 영구자석(3)으로 투입과 개방시의 홀딩력을 발생시키기 때문에 양측의 홀딩력은 같을 수밖에 없다.However, due to the characteristics of the breaker, the input side that must overcome the load (e.g., spring load of the contact part) and provide the pressure point requires a large holding force, but the open side where the load is not applied is at the end of the movement of the mover (when hitting the fixed core) You only need to have enough holding force to prevent bounce from Esau. However, the conventional permanent magnet manipulator generates a holding force at the time of input and opening with one main magnet, that is, one permanent magnet 3, so the holding forces on both sides are inevitably the same.

이러한 구조에서 발생할 수 있는 문제점은, 불필요하게 큰 개방측 홀딩력으로 인해 투입측 코일(제2 코일(5))이 과도하게 커져야 하는 것이다. 즉, 개방측(제1 방향)에 홀딩 되어 있는 가동자(2)를 투입측(제2 방향)으로 이동시키기 위해서는 투입측 코일에 개방측 홀딩력을 이기기 위한 많은 전기에너지를 투입하여야 한다. 이처럼 투입측 코일에 많은 전기에너지를 투입하기 위해서는 투입측 코일의 지름을 키워야하는데, 그렇게 되면 스위치 소자의 가격으로 인한 전류 피크의 상한선이 있기 때문에 코일부의 크기가 커질 수밖에 없다.A problem that can arise in such a structure is that the input side coil (second coil 5) must be excessively large due to an unnecessarily large open side holding force. That is, in order to move the mover 2 held on the open side (first direction) to the input side (second direction), a lot of electric energy must be input to the input side coil to overcome the open side holding force. As such, in order to inject a lot of electrical energy into the input side coil, the diameter of the input side coil must be increased. In this case, since there is an upper limit of the current peak due to the price of the switch element, the size of the coil part is inevitably increased.

코일부가 커진다면 그만큼 가동자의 무게도 증가하게 되어 가동자의 동작특성에 악영향을 줄 수 있으므로 효율적인 구동 메커니즘을 제공할 수 없으며, 마찬가지로 조작기의 전체 사이즈도 커지게 되므로 이러한 설계는 경제적이지 못하다.If the coil portion is larger, the weight of the mover may increase, which may adversely affect the operation characteristics of the mover, and thus, it may not provide an efficient driving mechanism, and likewise, the overall size of the manipulator may also increase, such a design is not economical.

등록특허공보 등록번호 제10-0554376호(2006.02.15)Registered Patent Publication No. 10-0554376 (2006.02.15) 등록특허공보 등록번호 제10-0492753호(2005.05.24)Registered Patent Publication No. 10-0492753 (2005.05.24)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 제1 방향과 제2 방향에서의 홀딩력을 차등화할수 있도록 하여, 구동대상요소의 동작특성에 알맞게 제1, 2 방향의 홀딩력과 구동력을 최적화할 수 있는 한편, 크기도 최소화 내지 콤팩트화 하여 경제성도 향상시킬 수 있도록 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed in order to solve the above-mentioned conventional problems, so that the holding force in the first direction and the second direction can be differentiated, so that the holding force and the driving force in the first and second directions in accordance with the operating characteristics of the element to be driven. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic force manipulator having a differential holding force that can be optimized while minimizing or compactizing the size and improving economic efficiency.

상술한 본 발명의 목적은, 영구 자석의 자계와 코일에서 여자 된 자계의 힘에 의해 가동자가 제1 방향과 제2 방향으로 직선왕복 운동하는 조작기로서, 조작기의 몸체를 이루는 고정 철심; 상기 고정 철심의 중간에 형성된 통로에서 제1 방향과 제2 방향으로 왕복이동 가능하게 설치되는 가동자; 고정 철심의 통로의 중간 지점에서 가동자의 양측에 배치되고, 가동자가 제1 방향으로 이동 완료한 위치와 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 각각 가동자에 홀딩력을 제공하는 공통 영구자석; 상기 공통 영구자석의 축방향 일측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자를 제1 방향으로 구동시키는 제1 코일; 상기 공통 영구자석의 축방향 반대측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자를 제2 방향으로 구동시키는 제2 코일; 상기 제2 코일을 기준으로 상기 공통 영구자석의 반대측인 제2 방향에 배치되어, 상기 가동자가 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 상기 공통 영구자석의 자력과 합하여 가동자에 제2 방향에서의 홀딩력을 제공하는 편향 영구자석을 포함하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기를 제공함으로써 달성된다.An object of the present invention described above is a manipulator in which the movable body linearly reciprocates in a first direction and a second direction by a magnetic field of a permanent magnet and a magnetic field excited from a coil, the fixed iron core forming a body of the manipulator; A mover installed to reciprocate in a first direction and a second direction in a passage formed in the middle of the fixed iron core; A common permanent magnet disposed at both sides of the mover at an intermediate point of the passage of the fixed iron core, the common permanent magnet providing holding forces to the mover at positions where the mover has completed the movement in the first direction and at the position where the mover has completed the movement in the second direction; A first coil installed in one axial direction of the common permanent magnet and excited by application of current to drive the mover in a first direction; A second coil installed in an axially opposite direction of the common permanent magnet to be excited by application of a current to drive the mover in a second direction; A holding force in the second direction on the mover in combination with the magnetic force of the common permanent magnet at a position where the mover is completed moving in the second direction, the second coil being disposed in a second direction opposite to the common permanent magnet with respect to the second coil; It is achieved by providing an electromagnetic force manipulator having a differential holding force including a deflection permanent magnet to provide a.

이러한 조작기에 있어서, 제1 방향으로 이동완료한 가동자에는 공통 영구자석의 자력이 제공하는 힘으로 홀딩력이 제공되고, 제2 방향으로 이동완료한 가동자에는 공통 영구자석과 편향 영구자석의 자력이 합하여 제공하는 힘으로 홀딩력이 제공된다.In this manipulator, the holding force is provided to the mover that is moved in the first direction by the force provided by the magnetic force of the common permanent magnet, and the magnetic force of the common permanent magnet and the deflection permanent magnet is applied to the mover that is moved in the second direction. The holding force is provided by the combined forces.

본 발명의 조작기에 있어서, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일의 구동 용량은 상이하게 구성할 수 있다. 이 경우 제1 코일의 구동 용량을 제2 코일의 구동 용량에 비해 크게 설정할 수 있다.In the manipulator of the present invention, drive capacities of the first coil and the second coil may be configured differently. In this case, the driving capacity of the first coil can be set larger than that of the second coil.

그리고 상기 공통 영구자석과 상기 편향 영구자석의 크기도 상이하게 구성할 수 있다.And the size of the common permanent magnet and the deflection permanent magnet may be configured differently.

본 발명에 따른 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기에 의하면, 영구자석을 공통 영구자석과 편향 영구자석으로 분할 및 조합한 형태로 구성함으로써, 구동대상요소의 구동특성에 따라 공통 영구자석과 편향 영구자석의 비율을 조절하여 제1 방향과 제2 방향에서의 홀딩력을 각각 원하는 크기로 자유롭게 조절할 수 있다.According to the electromagnetic force manipulator having the differential holding force according to the present invention, the permanent magnet is divided into a common permanent magnet and a deflection permanent magnet, and is configured in such a manner that the ratio of the common permanent magnet and the deflection permanent magnet is dependent on the driving characteristics of the driving target element. By controlling the holding force in the first direction and the second direction can be freely adjusted to the desired size, respectively.

또한, 제1 코일과 상기 제2 코일의 크기(구동 용량 또는 구동력)도 각각 적절한 크기로 상이하게 구성할 수 있음으로써, 공통 영구자석과 편향 영구자석의 비율과 조화를 이루어 구동대상요소의 구동특성에 더욱 적합한 형태로 설계할 수 있다.In addition, the size (driving capacity or driving force) of the first coil and the second coil may be configured to be differently appropriate, respectively, so that the driving characteristics of the driving target element in harmony with the ratio of the common permanent magnet and the deflection permanent magnet It can be designed to be more suitable for.

또한, 본 발명의 조작기를 진공 차단기에 적용하는 경우라면, 종래의 영구자석형 조작기에 비해 불필요하게 개방 측에서의 불필요하게 큰 홀딩력을 최소한의 크기로 줄일 수 있고, 그에 따라 제2 코일의 크기도 줄일 수 있으므로, 차단기(구동대상요소)의 동작특성에 가장 적합한 설계가 가능하고 콤팩트 한 형태로 경제적인 설계가 가능해진다.In addition, when the manipulator of the present invention is applied to a vacuum circuit breaker, an unnecessarily large holding force on the open side can be reduced to a minimum size unnecessarily compared to a conventional permanent magnet manipulator, and accordingly, the size of the second coil can also be reduced. Therefore, it is possible to design the most suitable for the operating characteristics of the circuit breaker (driving target element), and economical design is possible in a compact form.

도 1은 종래의 일반적인 영구자석형 조작기의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자기력 조작기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자기력 조작기가 제1 방향으로 이동한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자기력 조작기가 제1 방향으로 이동한 상태를 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a conventional general permanent magnet actuator.
2 is a view showing the structure of the electromagnetic force manipulator according to the present invention.
3 is a diagram illustrating a state in which the electromagnetic force manipulator according to the present invention is moved in the first direction.
4 is a view illustrating a state in which the electromagnetic force manipulator according to the present invention is moved in the first direction.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 전자기력 조작기의 구조를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the structure of the electromagnetic force manipulator according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자기력 조작기는, 조작기의 몸체를 이루는 고정 철심(10)과, 고정 철심(10)의 중간에 형성된 통로에서 제1 방향과 제2 방향으로 왕복이동 가능하게 설치되는 가동자(20)와, 고정 철심(10)의 통로의 중간 지점에서 가동자(20)의 양측에 배치되어 가동자(20)가 제1 방향으로 이동 완료한 위치와 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 각각 가동자(20)에 홀딩력을 제공하는 공통 영구자석(30)과, 공통 영구자석(30)의 축방향 일측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자(20)를 제1 방향으로 구동시키는 제1 코일(40)과, 공통 영구자석(30)의 축방향 반대측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자(20)를 제2 방향으로 구동시키는 제2 코일(50)과, 제2 코일(50)을 기준으로 공통 영구자석(30)의 반대측인 제2 방향에 배치되어 가동자(20)가 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 공통 영구자석(30)의 자력과 합하여 가동자(20)에 제2 방향에서의 홀딩력을 제공하는 편향 영구자석(60)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the electromagnetic force manipulator of the present invention is capable of reciprocating in a first direction and a second direction in a fixed iron core 10 constituting the body of the manipulator and a passage formed in the middle of the fixed iron core 10. Positioned on both sides of the mover 20 at an intermediate point between the installed mover 20 and the passage of the fixed iron core 10, the mover 20 moves in the first direction and moves in the second direction. The common permanent magnet 30 which provides the holding force to the mover 20 at the completed position and the one side of the common permanent magnet 30 in the axial direction are excited and applied by the application of current to excite the mover 20. The first coil 40 driving in the first direction and the second coil installed in the direction opposite to the axial direction of the common permanent magnet 30 are excited by the application of a current to drive the mover 20 in the second direction. And 50 in the second direction opposite to the common permanent magnet 30 with respect to the second coil 50. A deflection permanent magnet 60 disposed to provide the holding force in the second direction to the mover 20 in combination with the magnetic force of the common permanent magnet 30 at a position where the mover 20 has completed moving in the second direction. do.

이러한 본 발명은, 가동자(20)가 제1 방향으로 이동완료한 지점에서는, 가동자(20)에는 공통 영구자석(30) 하나의 자력에 의한 홀딩력이 제공되지만, 가동자(20)가 제2 방향으로 이동완료한 지점에서는, 가동자(20)에는 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)의 자력을 합한 힘에 의한 홀딩력이 제공된다.In the present invention, at the point where the movable member 20 is moved in the first direction, the movable member 20 is provided with a holding force by a single magnetic force of the common permanent magnet 30, but the movable member 20 is not formed. At the point where the movement is completed in two directions, the movable member 20 is provided with a holding force by a force that combines the magnetic forces of the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60.

즉, 본 발명에 의하면, 영구자석을 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)으로 분할 및 조합한 형태로 구성함으로써, 차단기나 각종의 기계장치와 같은 '구동대상요소'의 구동특성에 따라 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)의 비율을 조절하여 제1 방향과 제2 방향에서의 홀딩력을 각각 원하는 크기로 자유롭게 조절할 수 있다.That is, according to the present invention, the permanent magnets are divided and combined into a common permanent magnet 30 and a deflection permanent magnet 60, and thus the driving characteristics of the 'drive element' such as a circuit breaker or various mechanical devices are applied. Accordingly, by adjusting the ratio of the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60, the holding force in the first direction and the second direction can be freely adjusted to the desired size.

또한, 제1 코일(40)과 상기 제2 코일(50)의 크기(구동 용량 또는 구동력)도 각각 적절한 크기로 상이하게 구성할 수 있음으로써, 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)의 비율에 조화를 이루어 더욱 적합하게 조절하여 적용할 수 있다.In addition, since the size (driving capacity or driving force) of the first coil 40 and the second coil 50 may be configured differently to appropriate sizes, respectively, the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 may be different. Harmonious proportions can be adjusted and applied more appropriately.

한편, 도 2에 도시된 실시예에서는, 제1 방향에서의 홀딩력이 제2 방향에서의 홀딩력에 비해 작기 때문에 제1 방향에서의 홀딩력은 제2 방향에서의 홀딩력에 비해 작은 힘으로 쉽게 극복할 수 있다. 따라서, 제2 코일(40)의 구동 용량(크기)을 제2 코일(50)의 구동 용량에 비해 작게 구성할 수 있다.On the other hand, in the embodiment shown in Figure 2, since the holding force in the first direction is smaller than the holding force in the second direction, the holding force in the first direction can be easily overcome with a smaller force than the holding force in the second direction. have. Therefore, the drive capacitance (size) of the second coil 40 can be configured to be smaller than the drive capacitance of the second coil 50.

이처럼 본 발명에 의하면, 조작기의 구동 메커니즘을 구동대상요소의 구동특성에 가장 알맞은 형태로 효율적으로 설계하여 최적화할 수 있고, 크기도 최소화 내지 최적화하여 경제적이고 효율적인 설계가 가능하다.As described above, according to the present invention, the driving mechanism of the manipulator can be efficiently designed and optimized in a form most suitable for the driving characteristics of the driving target element, and economical and efficient design is possible by minimizing or optimizing the size.

이러한 본 발명의 조작기의 수많은 적용례 중, 진공 차단기에 적용하는 것을 하나의 한 예로 들어, 도 3 및 도 4를 통해 설명한다.Among many applications of such manipulators of the present invention, application to a vacuum circuit breaker will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as an example.

도 3 및 도 4에서, 제1 방향을 차단기의 '개방 방향(트립 방향)'으로 정하고, 제2 방향을 차단기의 '투입 방향'으로 가정하여 설명한다.In FIG. 3 and FIG. 4, it demonstrates assuming that a 1st direction is set as the "opening direction (trip direction)" of a breaker, and a 2nd direction is a "insertion direction" of a breaker.

차단기는 크게 조작부와 접점부로 이루어지는데, 조작기는 조작부에 설치되고, 접점부는 고정접점과 가동접점을 가지며, 조작기의 가동자(20)는 가동접점에 링크장치와 같은 연결요소에 의해 연결된다.The breaker is largely composed of an operation part and a contact part. The operation part is installed in the operation part, the contact part has a fixed contact point and a movable contact point, and the mover 20 of the manipulator is connected to the movable contact point by a connecting element such as a link device.

이러한 차단기에서, 가동자(20)가 제1 방향, 즉 개방 방향으로 이동하면 가동접점은 고정접점으로부터 떨어져서 전력회로가 차단(개방, OFF)되며, 가동자(20)가 제2 방향, 즉 투입 방향으로 이동하면 가동접점은 고정접점에 밀착하여 전력회로가 연결(투입, ON)된다.In such a breaker, when the mover 20 moves in the first direction, that is, in the open direction, the movable contact is separated from the fixed contact so that the power circuit is cut off (open, OFF), and the mover 20 enters the second direction, i.e. When moving in the direction, the movable contact is in close contact with the fixed contact and the power circuit is connected (input and on).

차단기의 특성상, 부하(예; 접점부의 스프링 부하)를 이겨내고 압점력을 제공하여야 하는 투입 측은 큰 홀딩력을 필요로 하지만, 부하가 작용하지 않는 개방 측은 가동자(20)의 이동 마지막 시점(고정철심에 부딪혔을 때)에서의 되튕김을 방지할(잡아줄) 정도의 홀딩력만 존재하면 된다.Due to the characteristics of the breaker, the input side which must overcome the load (e.g., spring load of the contact part) and provide the pressure point requires a large holding force, but the open side where the load is not applied is at the end of the movement of the mover 20 (fixed core). Only a holding force that is sufficient to prevent a bounce (when hit) is required.

도 3에 도시된 실시예와 같이, 개방 방향에서는 공통 영구자석(30)만이 홀딩력에 영향을 주고, 도 4에 도시된 실시예와 같이 투입 방향에서는 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60) 모두 홀딩력을 제공한다.As shown in FIG. 3, only the common permanent magnet 30 affects the holding force in the opening direction, and the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 in the input direction as shown in FIG. 4. ) Provide both holding force.

따라서, 투입 방향에서 쓰이는 영구자석(30, 60)에 비해 개방 방향에서 쓰이는 영구자석(30)의 양을 대략 절반 이하로 줄일 수 있고, 그에 따라 투입 코일(즉, 제2 코일(50))의 크기도 개방 코일(즉, 제1 코일(40))에 비해 절반 이하로 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, the amount of permanent magnets 30 used in the opening direction can be reduced to about half or less than that of the permanent magnets 30 and 60 used in the feeding direction, thereby reducing the amount of the input coils (ie, the second coil 50). It can be seen that the size can also be reduced to less than half compared to the open coil (that is, the first coil 40).

요컨대, 도 3과 같이 제1 코일(40)에 전류가 인가되면, 제1 코일(40)이 여자 되어 가동자(20)는 제1 방향(개방 방향)으로 이동한다.In other words, when a current is applied to the first coil 40 as shown in FIG. 3, the first coil 40 is excited to move the mover 20 in the first direction (open direction).

제1 코일(40)에 전류가 인가되기 전에는, 가동자(20)는 제2 방향(투입 방향)으로 이동된 상태를 유지하며, 그때의 홀딩력은 공통 영구자석(30)의 자력과 편향 영구자석(60)의 자력을 합한 힘으로 투입 방향에서 홀딩 되어 있었을 것이므로, 제1 코일(40)은 이러한 투입 방향에서의 홀딩력을 이길 수 있는 구동용량(구동력)을 가지도록 한다.Before the current is applied to the first coil 40, the mover 20 remains moved in the second direction (injection direction), and the holding force at that time is the magnetic force of the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet. Since the magnetic force of (60) would have been held in the input direction by the combined force, the first coil 40 has a drive capacity (driving force) that can overcome the holding force in this input direction.

도 3과 같이 가동자(20)가 개방 방향으로 이동된 상태에서 제1 코일(40)로 인가되는 전류가 차단되면, 가동자(20)는 공통 영구자석(30)만이 제공하는 작은 홀딩력(되튕김을 방지할 수 있는 정도의 홀딩력)으로 홀딩 된다.As shown in FIG. 3, when the current applied to the first coil 40 is cut off while the mover 20 is moved in the open direction, the mover 20 may have a small holding force provided only by the common permanent magnet 30. It is held with a holding force that can prevent the bounce.

이처럼 개방 방향에서의 홀딩력이 작으면, 투입 시 쉽게 극복할 수 있으므로, 투입 코일, 즉 제2 코일(50)의 구동력(구동 용량)을 작게 설정하여도 된다. 그에 따라, 도면에 도시된 실시예와 같이, 투입 코일(즉, 제2 코일(50))의 크기가 개방 코일(즉, 제1 코일(40))에 비해 절반 이하로 줄어들었음을 확인할 수 있다.If the holding force in the opening direction is small in this way, it can be easily overcome at the time of feeding, so that the driving force (driving capacity) of the feeding coil, that is, the second coil 50, may be set small. Accordingly, as shown in the embodiment shown in the figure, it can be seen that the size of the input coil (ie, the second coil 50) is reduced to less than half compared to the open coil (ie, the first coil 40). .

도 3과 같이 가동자(20)가 개방 방향에 홀딩 된 상태에서 제2 코일(50)에 전류가 인가되어 제2 코일(50)이 여자 되면, 가동자(40)는 개방 방향의 홀딩력을 극복하고 투입 방향으로 이동된다.As shown in FIG. 3, when a current is applied to the second coil 50 while the mover 20 is held in the open direction, and the second coil 50 is excited, the mover 40 overcomes the holding force in the open direction. And move in the feed direction.

한편, 제2 코일(50)의 여자에 의해 가동자(20)가 투입 방향으로 이동하는 도중에는, 편향 영구자석(60)의 자력이 합세하여 가동자(20)의 투입 방향 구동력에 힘을 더 실어주게 된다. 이는 제2 코일(50)에 의한 구동력이 작게 설정되더라도 편향 영구자석(60)에 의해 투입 방향으로의 구동력이 보완되는 것으로 해석할 수 있다.On the other hand, the magnetic force of the deflection permanent magnet 60 joins in the middle of the moving of the movable element 20 by the excitation of the second coil 50 to add more force to the driving direction of the movable element 20. Given. This may be interpreted that the driving force in the input direction is compensated by the deflection permanent magnet 60 even if the driving force by the second coil 50 is set small.

이렇게 하여, 가동자(20)가 투입 방향으로 이동 완료된 상태에서 제2 코일(50)에 인가되는 전류를 차단하면, 가동자(20)는 공통 영구자석(30)의 자력과 편향 영구자석(60)의 자력이 함께 작용하여 투입 위치에서 홀딩 된다. In this way, when the mover 20 cuts off the current applied to the second coil 50 in the state where the movement is completed in the input direction, the mover 20 is a magnetic force of the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 ) Are held together at the closing position by acting together.

따라서, 투입 방향에서는 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)이 모두 홀딩력을 제공함으로써, 접점부의 스프링 부하 등의 부하를 이겨내고 소정의 압점력을 계속하여 유지할 수 있는 것이다.Therefore, in the input direction, both the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 provide the holding force, thereby overcoming the load such as the spring load of the contact portion and maintaining the predetermined pressure point force.

한편, 차단기의 투입 방향에서의 홀딩력은 접점부의 스프링 부하로부터 정해지는 것이 보통이므로, 그에 맞추어 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)을 합한 자석의 크기(전체 자석의 크기)가 일정하다고 가정할 때, 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)의 비율을 조절하여 원하는 개방 방향 홀딩력을 갖도록 설정할 수 있다는 것 또한 본 발명의 장점이 될 수 있다.On the other hand, since the holding force in the closing direction of the circuit breaker is usually determined from the spring load of the contact portion, the size of the magnet (the size of the entire magnet) in which the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 are constant accordingly is determined. Assuming, it can also be an advantage of the present invention to adjust the ratio of the common permanent magnet 30 and the deflection permanent magnet 60 to have a desired open direction holding force.

이는 실제 실험 시 개방 방향에서의 되튕김이 적다면 공통 영구자석(30)의 비율을 더 낮게 설정함으로써 더욱 효율적인 설계가 가능하도록 할 수 있다. 반대로, 되튕김이 심하다면 공통 영구자석(30)의 비율을 더 크게 설정함으로써 되튕김을 방지할 수 있다.This may allow a more efficient design by setting a lower ratio of the common permanent magnet 30 if the bounce in the open direction is less during the actual experiment. On the contrary, if the bounce is severe, the bounce can be prevented by setting a larger ratio of the common permanent magnet 30.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.The foregoing is a description of certain preferred embodiments of the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, .

10 : 고정 철심
20 : 가동자
30 : 공통 영구자석
40 : 제1 코일
50 : 제2 코일
60 : 편향 영구자석10: fixed iron core
20: mover
30: common permanent magnet
40: first coil
50: second coil
60: deflection permanent magnet

Claims (4)

조작기의 몸체를 이루는 고정 철심(10);
상기 고정 철심(10)의 중간에 형성된 통로에서 제1 방향과 제2 방향으로 왕복이동 가능하게 설치되는 가동자(20);
고정 철심(10)의 통로의 중간 지점에서 가동자(20)의 양측에 배치되고, 가동자(20)가 제1 방향으로 이동 완료한 위치와 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 각각 가동자(20)에 홀딩력을 제공하는 공통 영구자석(30);
상기 공통 영구자석(30)의 축방향 일측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자(20)를 제1 방향으로 구동시키는 제1 코일(40);
상기 공통 영구자석(30)의 축방향 반대측 방향에 설치되어 전류의 인가에 의해 여자 되어 가동자(20)를 제2 방향으로 구동시키는 제2 코일(50); 및
상기 제2 코일(50)을 기준으로 상기 공통 영구자석(30)의 반대측인 제2 방향에 배치되어, 상기 가동자(20)가 제2 방향으로 이동 완료한 위치에서 상기 공통 영구자석(30)의 자력과 합하여 가동자(20)에 제2 방향에서의 홀딩력을 제공하는 편향 영구자석(60)을 포함하며,
제1 방향으로 이동완료한 가동자(20)에는 공통 영구자석(30)의 자력이 제공하는 힘으로 홀딩력이 제공되고, 제2 방향으로 이동완료한 가동자(20)에는 공통 영구자석(30)과 편향 영구자석(60)의 자력이 합하여 제공하는 힘으로 홀딩력이 제공되는 것을 특징으로 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기.A fixed iron core constituting the body of the manipulator 10;
A mover 20 installed in the passage formed in the middle of the fixed iron core 10 so as to reciprocate in a first direction and a second direction;
It is disposed at both sides of the mover 20 at an intermediate point of the passage of the fixed iron core 10, and moves the mover 20 at the position where the mover 20 is moved in the first direction and the position where the move is completed in the second direction. A common permanent magnet 30 providing a holding force to 20);
A first coil 40 installed in one axial direction of the common permanent magnet 30 to be excited by application of a current to drive the mover 20 in a first direction;
A second coil (50) installed in an axially opposite direction of the common permanent magnet (30) to be excited by application of a current to drive the mover (20) in a second direction; And
The common permanent magnet 30 is disposed in a second direction opposite to the common permanent magnet 30 based on the second coil 50, and the movable member 20 is moved in the second direction. It includes a deflection permanent magnet 60 in combination with the magnetic force of the providing the holding force in the second direction to the mover 20,
The holding force is provided to the movable member 20 which is moved in the first direction by the force provided by the magnetic force of the common permanent magnet 30, and the common permanent magnet 30 is provided to the movable member 20 which is moved in the second direction. Electromagnetic force manipulator having a differential holding force, characterized in that the holding force is provided by the force provided by the combined magnetic force of the deflection permanent magnet (60). 제1항에 있어서,
상기 제1 코일(40)과 상기 제2 코일(50)의 구동 용량은 상이한 것을 특징으로 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기.The method of claim 1,
The driving force of the first coil (40) and the second coil (50) is different, the electromagnetic force manipulator having a differential holding force. 제2항에 있어서,
상기 제1 코일(40)의 구동 용량이 상기 제2 코일(50)의 구동 용량에 비해 큰 것을 특징으로 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기.3. The method of claim 2,
The driving force of the first coil (40) is greater than the driving capacity of the second coil (50) electromagnetic force manipulator having a differential holding force. 제1항에 있어서,
상기 공통 영구자석(30)과 상기 편향 영구자석(60)의 크기는 상이한 것을 특징으로 하는 차등 홀딩력을 가지는 전자기력 조작기.The method of claim 1,
Electromagnetic force manipulator having a differential holding force, characterized in that the size of the common permanent magnet (30) and the deflection permanent magnet (60) is different.
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