KR20160000105U - 전기자동차용 직류 릴레이 - Google Patents

Abstract

본 고안의 일 실시예에 따른 소정의 길이로 이격되어 설치되는 제1,제2 고정접촉자; 상기 제1,제2 고정접촉자에 접촉 또는 분리될 수 있으며, 상기 제1고정접촉자의 제1고정접점에 접할 수 있는 제1가동접점부와 상기 제2고정접촉자의 제2고정접점에 접할 수 있는 제2가동접점부가 형성되어 있는 가동접촉자; 상기 가동접촉자의 길이방향의 양측면에 설치되어 상기 가동접촉자에 상기 제1,제2 고정접촉자의 방향으로 플레밍의 왼손법칙에 따른 힘을 제공하도록 하는 한 쌍의 영구자석;을 포함하며, 상기 제1,제2 가동접점부는 상기 가동접촉자로부터 수직으로 소정길이 돌출되는 받침부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차용 직류 릴레이{Direct Current Relay for Electric Vehicle}

본 고안은 전기자동차용 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정접점과 가동접점의 접촉력을 향상시켜 통전이 안정적으로 일어나도록 하는 동시에 과전류시 발생하는 아크에 의한 접접부의 손상을 감소시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 직류 릴레이에 관한 것이다.

일반적으로 직류 릴레이(Direct Current Relay) 또는 전자접촉기(Electro-magnetic Contactor)는 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동과 전류신호를 전달해주는 전기적인 회로 개폐 장치의 일종으로, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 설치된다.

전기자동차용 직류 릴레이는 고전압(High voltage)과 저전압(Low voltage)으로 구성되어 있다. 고전압은(HV)은 전선이나 버스바와 연결되어 주 전류의 통전 및차단을 담당하고, 저전압(LV)은 구동부를 동작시켜 직류 릴레이를 오/오프(On/Off) 시킨다. 일반적으로 전기자동차용 직류 릴레이는 배터리 시스템 내부에 위치한다.

도 1은 종래기술에 따른 직류 릴레이의 내부 단면도이고, 도 2는 종래기술에 따른 직류 릴레이에 있어서 상부부분의 내부사시도이다.

전기자동차용 직류 릴레이의 구성은 하부 케이스(1), 상부 케이스(2), 상기 상부 케이스(2) 내에 설치되는 한 쌍의 고정접촉자(3)와 가동접촉자(4), 상기 하부 케이스(1) 내에 설치되어 전기적인 신호에 의해 접점의 개폐 제어가 가능하도록 가동접촉자(4)를 구동시키는 전기 액추에이터(5)를 포함한다. 또한, 접점의 차단시 발생하는 아크(Arc)를 효과적으로 제어하기 위하여 영구자석(6a,6b)이 상부 케이스(2) 내부에 구비된다.

한 쌍의 고정접촉자(3)는 주 접점 단자 2개로 구성되어 (+), (-) 극성을 가진다. 상부 케이스(2)의 내부에 설치되는 영구자석(6a,6b)은 자기장(B)을 형성하며 영구자석 홀더(미도시)가 구비되어 자기장의 경로를 제공한다. 영구자석(6a,6b)에서 발생하는 자기장(B)은 전류(+I, -I)와 상호 작용하여 개폐 시 발생하는 아크를 외부로 밀어내 접점부의 손상을 감소시키는 역할을 한다.

그런데, 이와 같은 아크 제어를 위한 영구자석(6a,6b)이 구비되어 있는 경우, 도 2에서 보듯이 가동접촉자(4)에서는 제1가동접점(4a)으로부터 제2가동접점(4b)으로 전류(I)가 흐르게 되므로 플레밍의 법칙에 따라 가동접촉자(4)에는 하방으로 움직이는, 다시 말하면 고정접촉자(3)로부터 떨어지는 방향으로 힘(F)이 작용하게 된다. 이에 따라, 접촉 불량의 가능성이 상존하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제시된 고안으로 대한민국 등록특허 제10-1216824호 '직류 릴레이'가 도 3에 도시되어 있다. 이 고안은 가동접촉자(4)가 고정접촉자(3)로부터 분리되는 방향으로 발생하는 힘을 감쇠시키는 감쇠자석(7a,7b)이 구비된 것을 특징으로 한다.

그런데, 이 고안에서 감쇠효과는 가동접점과 감쇠자석(7a,7b)의 사이에 있는 A영역과 B영역으로 매우 제한적이며, 추가로 감쇠자석(7a,7b)을 설치할 공간을 마련하여 하므로 릴레이의 크기가 커지는 등의 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 고정접점과 가동접점의 접촉력을 향상시켜 통전이 안정적으로 일어나도록 하는 동시에 과전류시 발생하는 아크에 의한 접접부의 손상을 감소시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 소정의 길이로 이격되어 설치되는 제1,제2 고정접촉자; 상기 제1,제2 고정접촉자에 접촉 또는 분리될 수 있으며, 상기 제1고정접촉자의 제1고정접점에 접할 수 있는 제1가동접점부와 상기 제2고정접촉자의 제2고정접점에 접할 수 있는 제2가동접점부가 형성되어 있는 가동접촉자; 상기 가동접촉자의 길이방향의 양측면에 설치되어 상기 가동접촉자에 상기 제1,제2 고정접촉자의 방향으로 플레밍의 왼손법칙에 따른 힘을 제공하도록 하는 한 쌍의 영구자석;을 포함하며, 상기 제1,제2 가동접점부는 상기 가동접촉자로부터 수직으로 소정길이 돌출되는 받침부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍의 영구자석은 중앙부가 분리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1,제2접점부 주변에는 아크 보호대가 링 형태로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 몸체부와 받침부 및 제1,제2 가동접점부는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따른 전자접촉기에 의하면 고정접촉자와 가동접촉자가 서로 결합하는 방향으로 자기력이 작용하므로 도체에서 발생하는 반발력을 극복하고 통전불량이 감소하게 되는 효과가 있다.

또한, 가동접촉자의 접점이 받침부에 의해 상방으로 돌출됨에 따라서, 접점부의 위치가 가동접촉자의 몸체부로부터 멀어지게 되고, 이에 따라서 과전류 발생시 아크에 의해 몸체부에 발생 가능한 손상이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 직류 릴레이의 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 상부부분에 대한 내부사시도이다.
도 3은 다른 종래기술에 따른 직류 릴레이의 주요부분 구성 및 작용도이다.
도 4a,4b,4c에는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류 릴레이의 주요부분이 도시되어 있으며, 4a는 사시도, 4b는 정면도, 4c는 측면도이다.
도 5a, 5b에는 본 고안의 일 실시예에 적용되는 가동접촉자가 도시되어 있으며, 5a는 사시도, 5b는 정면도이다.
도 6a, 6b는 본 고안의 다른 실시예에 적용되는 가동접촉자가 도시되어 있으며, 6a는 정면도, 5b는 평면도이다.
도 7은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 직류 릴레이의 주요부분 사시도이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4a,4b,4c에는 본 고안의 일 실시예에 따른 직류 릴레이의 주요부분이 도시되어 있으며, 4a는 사시도, 4b는 정면도, 4c는 측면도이다. 도 5a, 5b에는 본 고안의 일 실시예에 적용되는 가동접촉자가 도시되어 있으며, 5a는 사시도, 5b는 정면도이다. 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 전기자동차용 직류 릴레이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따른 전기자동차용 직류 릴레이는 소정의 길이로 이격되어 설치되는 제1,제2 고정접촉자(10,12); 상기 제1,제2 고정접촉자(10,12)에 접촉 또는 분리될 수 있으며, 상기 제1고정접촉자(10)의 제1고정접점(11)에 접할 수 있는 제1가동접점부(22)와 상기 제2고정접촉자(12)의 제2고정접점(13)에 접할 수 있는 제2가동접점부(23)가 형성되어 있는 가동접촉자(20); 상기 가동접촉자(20)의 길이방향의 양측면에 설치되어 상기 가동접촉자(20)에 상기 제1,제2 고정접촉자(10,12)의 방향으로 플레밍의 왼손법칙에 따른 힘을 제공하도록 하는 한 쌍의 영구자석(30,31);을 포함하며, 상기 제1,제2 가동접점부(22,23)는 상기 가동접촉자(20)로부터 수직으로 소정길이 돌출되는 받침부(24)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1,제2 고정접촉자(10,12)는 길이가 짧게 형성된다. 제1,제2 고정접촉자(10,12)의 몸체부 또는 단차부가 짧게 형성되는 것으로 이루어질 수 있다.

가동접촉자(20)는 몸체부(21)의 양측에 받침부(24)가 돌출 형성된다. 상기 받침부(24)에는 각각 제1가동접점부(22) 및 제2가동접점부(23)가 형성된다. 전류의 안정적인 통전을 위하여 몸체부(21)와 받침부(24) 및 제1가동접점부(22), 제2가동접점부(23)는 같은 재질로 형성될 수 있다. 또한, 몸체부(21)와 받침부(24) 및 제1가동접점부(22), 제2가동접점부(23)는 일체형으로 형성될 수도 있다.

받침부(24)로 인하여 제1고정접점(11) 및 제2고정접점(13)과 접촉하는 제1가동접점부(22) 및 제2가동접점부(23)의 위치는 몸체부(21)와 이격한 거리에 놓이게 된다.

한 쌍의 영구자석(30,31)은 가동접촉자(20)의 길이방향의 양측면에 설치된다. 이때, 한 쌍의 영구자석(30,31)이 설치되는 방향은 가동접촉자(20)가 제1,제2 고정접촉자(10,12)의 방향으로 힘을 받도록 설치된다. 즉, 도 4a,4b,4c에서 볼 때, 전류는 제1고정접촉자(10)로부터 가동접촉자(20)를 거쳐 제2고정접촉자(12)로 흐르게 된다. 즉, 가동접촉자(20)에서는 제1가동접점부(22)로부터 제2가동접점부(23)를 향하여 흐르게 된다. 따라서 제1영구자석(30)은 N극, 제2영구자석(31)은 S극이 되도록 설치된다. 이에 따라, 가동접촉자(20)는 플레밍의 왼손법칙에 따라 상방으로 향하는 힘을 받게 된다. 따라서, 제1고정접점(11)과 제2고정접점(13)은 제1가동접점부(22) 및 제2가동접점부(23)와 안정적으로 접촉하게 되어 통전불량이 일어나지 않게 된다.

한편, 사고전류가 발생하더라도 제1고정접점(11)과 제2고정접점(13)이 제1가동접점부(22) 및 제2가동접점부(23)와 접촉하는 위치는 몸체부(21)와 멀리 이격하여 있으므로 과전류나 사고전류시 발생하는 아크의 영향력을 덜 받게 된다.

도 6a 및 6b에는 본 고안의 다른 실시예에 따른 직류 릴레이의 가동접촉자가 도시되어 있다.

제1가동접점부(22)와 제2가동접점부(23) 주변에는 링 형태의 아크보호대(25)가 돌출 형성되어 있다. 아크보호대(25)에 의하여 사고전류 발생시 제1고정접점(11) 및 제2고정접점(13)과 제1가동접점부(22) 및 제2가동접점부(23)의 사이에서 발생하는 아크에 의한 손상으로부터 몸체부(21)를 보호할 수 있게 된다.

도 7에는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 직류 릴레이가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 제1영구자석(30) 및 제2영구자석(31)이 각각 중앙부가 분리되어 나누어진 상태로 설치되어 있다. 즉, 정면도에서 볼 때 영구자석(30,31)이 제1,제2고정접촉자(10,12)가 있는 부분에만 설치된다. 고정접점(11,13)과 가동접점(22,23)이 결합되는 부분에만 집중적으로 힘을 가하도록 할 수 있게 된다.

본 고안의 일 실시예에 따른 전자접촉기에 의하면 고정접촉자와 가동접촉자가 서로 결합하는 방향으로 자기력이 작용하므로 도체에서 발생하는 반발력을 극복하고 통전불량이 감소하게 되는 효과가 있다.

또한, 가동접촉자의 접점이 받침부에 의해 상방으로 돌출됨에 따라서, 접점부의 위치가 가동접촉자의 몸체부로부터 멀어지게 되고, 이에 따라서 과전류 발생시 아크에 의해 몸체부에 발생 가능한 손상이 방지되는 효과가 있다.

비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 제1고정접촉자 11 제1고정접점
12 제2고정접촉자 13 제2고정접점
20 가동접촉자 21 몸체부
22 제1가동접점부 23 제2가동접점부
24 받침부 25 아크보호대
30 제1영구자석 31 제2영구자석

Claims (4)

1. 소정의 길이로 이격되어 설치되는 제1,제2 고정접촉자;
   상기 제1,제2 고정접촉자에 접촉 또는 분리될 수 있으며, 상기 제1고정접촉자의 제1고정접점에 접할 수 있는 제1가동접점부와 상기 제2고정접촉자의 제2고정접점에 접할 수 있는 제2가동접점부가 형성되어 있는 가동접촉자;
   상기 가동접촉자의 길이방향의 양측면에 설치되어 상기 가동접촉자에 상기 제1,제2 고정접촉자의 방향으로 플레밍의 왼손법칙에 따른 힘을 제공하도록 하는 한 쌍의 영구자석;을 포함하며,
   상기 제1,제2 가동접점부는 상기 가동접촉자로부터 수직으로 소정길이 돌출되는 받침부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 직류 릴레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 영구자석은 중앙부가 분리되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 직류 릴레이.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1,제2접점부 주변에는 아크 보호대가 링 형태로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 직류 릴레이.
4. 제1항에 있어서, 상기 몸체부와 받침부 및 제1,제2 가동접점부는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 직류 릴레이.

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