KR20170009124A

KR20170009124A - 래치 릴레이

Info

Publication number: KR20170009124A
Application number: KR1020150100625A
Authority: KR
Inventors: 최연순
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-01-25
Also published as: KR101951428B1; CN106356251A; US20170018385A1; US9741518B2

Abstract

본 발명은 래치 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가동접촉자의 동작거리를 일정하게 유지하여 성능의 일관성을 갖도록 한 래치 릴레이에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이는 프레임; 상기 프레임에 내장되며 코일이 권선되어 있는 보빈; 상기 보빈의 양측에 각각 결합되며, 자성체로 형성되는 제1,제2요크; 자성체로 이루어지고, 상기 제1,제2요크의 머리부 사이에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 회전가동자; 상기 프레임 내에 평행하게 이격하여 설치되는 제1,제2고정접촉자; 상기 제2고정접촉자에 일단이 연결되는 가동접촉자; 일단이 상기 회전가동자의 일측에 결합되어 상하운동을 하는 전달레버; 상기 전달레버의 일측에 고정 설치되는 받침부재; 및 상기 받침부재와 가동접촉자 사이에 구비되어,상기 전달레버의 운동에 따라 움직이면서 상기 가동접촉자를 상기 제1고정접촉자에 접촉 또는 분리시키도록 접압력을 제공하는 탄성부재;를 포함하여 구성된다.

Description

래치 릴레이{Latch Relay}

본 발명은 래치 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가동접촉자에 가해지는 하중편차를 줄이고 가동접촉자의 동작거리를 일정하게 유지하여 성능의 일관성을 갖도록 한 래치 릴레이에 관한 것이다.

일반적으로 릴레이(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

릴레이 중에서 특히 래치 릴레이는 동작후 별다른 에너지가 공급되지 않아도 전환된 상태를 계속 유지하는 특징을 가지고 있는 것으로 쌍안정 스위치(Bi-stable Relay)라고도 한다. 래치 릴레이는 통상적으로 영구자석과 솔레노이드 액츄에이터에 의해 동작하는 구조로 이루어져 있다.

도 1에 본 발명자에 의해 고안되어 출원된 래치 릴레이(대한민국 특허출원 제10-2014-0129420호)가 도시되어 있다.

이 발명에서는 프레임(110); 상기 프레임(110)에 내장되며 코일(121)이 권선되어 있는 보빈(120); 상기 보빈(120)의 양측에 각각 결합되며 자성체로 형성되는 제1,제2요크(130,135); 자성체로 이루어져 상기 제1,제2요크(130,35)의 머리부(132,137) 사이에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 회전가동자(140); 일단이 상기 회전가동자(140)의 일측에 결합되어 상하운동을 하는 전달레버(150); 및 상기 전달레버(150)의 타단에 의해 움직이면서 가동접촉자(170)를 제1고정접촉자(160)에 접촉 또는 분리시키는 판 스프링(175);을 포함하며, 상기 전달레버(150)에는 수평장공(151)이 형성되고, 상기 회전가동자(140)의 일측에는 상기 수평장공(151)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 축부재(shaft member, 149)가 구비되는 것을 특징으로 하는 래치 릴레이가 개시되어 있다.

그런데, 이 발명에서 가동접촉자(170)는 판 스프링(175)에 의해 고정접촉자(160)에 접촉되도록 구성되어 있다. 즉, 전달레버(150)는 탄성을 갖는 판 스프링(175)을 밀어올려 발생하는 접압력을 이용하여 가동접점(172)이 고정접점(162)에 접촉되어 통전 성능을 발휘하도록 하고 있다. 여기서, 접압력은 통전 성능에 중요한 영향을 미치며 접촉저항(전자반발력)과도 밀접한 관계가 있다.

그런데, 위와 같은 종래기술에 따른 래치 릴레이에 있어서 판 스프링은 기계적 내구성 측정과 같은 수명 시험을 할 경우 재료에 피로 파괴가 발생하여 소성변형으로 인한 접압력이 감소할 수 있다. 이에 따라, 가동접촉자의 동작거리가 감소하여 통전 성능이 떨어지거나 통전 불량이 일어날 가능성이 있다. 또한, 판 스프링은 재료특성상 On/Off시 동작하중에 편차가 발생하여 통전 및 차단시 동작 특성이 다르게 나타날 수 있다는 문제점이 있다. 더불어, 판스프링은 제품별 하중오차 및 변형에 대한 하중편차가 큰 편이어서 제품별 일관성이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 가동접촉자에 가해지는 하중편차를 줄이고 가동접촉자의 동작거리를 일정하게 유지하여 통전 및 차단 성능의 일관성을 유지하도록 하는 래치 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이는 프레임; 상기 프레임에 내장되며 코일이 권선되어 있는 보빈; 상기 보빈의 양측에 각각 결합되며, 자성체로 형성되는 제1,제2요크; 자성체로 이루어지고, 상기 제1,제2요크의 머리부 사이에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 회전가동자; 상기 프레임 내에 평행하게 이격하여 설치되는 제1,제2고정접촉자; 상기 제2고정접촉자에 일단이 연결되는 가동접촉자; 일단이 상기 회전가동자의 일측에 결합되어 상하운동을 하는 전달레버; 상기 전달레버의 일측에 고정 설치되는 받침부재; 및 상기 받침부재와 가동접촉자 사이에 구비되어,상기 전달레버의 운동에 따라 움직이면서 상기 가동접촉자를 상기 제1고정접촉자에 접촉 또는 분리시키도록 접압력을 제공하는 탄성부재;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 탄성부재는 압축 코일스프링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 받침부재는 상기 전달레버에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동접촉자에 구비되는 가동접점과, 상기 제1고정접촉자에 구비되는 고정접점은 상기 탄성부재와 중심이 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 받침부재의 상부에는 상기 탄성부재를 고정하기 위한 하단 돌기부가 형성되고, 상기 가동접촉자의 하부에는 상기 탄성부재를 고정하기 위한 상단 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이에 의하면 전달레버에 받침부재가 구비되고, 상기 받침부재와 가동접촉자 사이에 코일스프링으로 된 탄성부재가 구비되어 가동접촉자에 가해지는 하중의 편차를 줄이고 가동접촉자의 동작거리를 일정하게 유지하도록 하는 효과가 있다. 또한, 통전 및 차단시 동작성능이 동일하게 유지된다는 효과가 있다. 더불어, 내구성이 향상되고 제품별 하중오차 및 변형에 대한 편차가 감소하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 래치 릴레이의 내부 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이의 내부 구조도이다.
도 3은 도 2에 있어서 접점부의 부분상세도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 래치 릴레이에 적용되는 전달레버의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이의 작용도로서, 도 5a는 통전상태, 도 5b는 차단상태를 나타낸다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이의 내부 구조도이다. 도 3은 도 2에 있어서 접점부의 부분상세도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 래치 릴레이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이는 프레임(10); 상기 프레임(10)에 내장되며 코일(21)이 권선되어 있는 보빈(20); 상기 보빈(20)의 양측에 각각 결합되며, 자성체로 형성되는 제1,제2요크(30,35); 자성체로 이루어지고, 상기 제1,제2요크(30,35)의 머리부(32,37) 사이에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 회전가동자(40); 상기 프레임(10) 내에 평행하게 이격하여 설치되는 제1,제2고정접촉자(60,65); 상기 제2고정접촉자(65)에 일단이 연결되는 가동접촉자(70); 일단이 상기 회전가동자(40)의 일측에 결합되어 상하운동을 하는 전달레버(50); 상기 전달레버(50)의 일측에 고정 설치되는 받침부재(55); 및 상기 받침부재(55)와 가동접촉자(70) 사이에 구비되어, 상기 전달레버(50)의 운동에 따라 움직이면서 상기 가동접촉자(70)를 상기 제1고정접촉자(60)에 접촉 또는 분리시키도록 접압력을 제공하는 탄성부재(58);를 포함하여 구성된다.

프레임(10)은 대략적으로 상자형의 형상으로 형성될 수 있다. 프레임(10)은 절연성이 있는 합성수지 등으로 형성될 수 있다. 프레임(10)에는 커버(미도시)가 결합되어 내부의 부품들을 보호하도록 할 수 있다.

프레임(10)의 일측에는 상,하단부에 제1,제2고정부(11,16)가 돌출 형성될 수 있다. 제1고정부(11)에는 제1,제2고정접촉자(60,65) 및 가동접촉자(70)가 설치될 수 있다. 제2고정부(16)에는 터미널 블록(80)이 설치될 수 있다.

프레임(10)에는 내측으로 제1,제2,제3지지부(13,14,15)가 돌출 형성될 수 있다. 제1지지부(13)는 제2고정접촉자(65) 및 전달레버(50)를 지지한다. 제2,제3지지부(14,15)는 제1지지부(13)의 반대측에서 전달레버(50)를 지지한다.

보빈(20)에는 코일(21)이 권선되어 프레임(10)의 하부에 설치된다. 보빈(20)의 일측면에는 코일(21)에 전류를 공급할 수 있는 터미널 핀(23)이 구비된다.

제1,제2요크(30,35)는 자성체로서 대략적으로 비대칭의 'ㄷ'자 형태로 형성될 수 있다. 제1,제2요크(30,35)는 각각 보빈(20)의 각 측면에 대칭적으로 설치된다. 제1,제2요크(30,35)의 다리부(미도시)는 보빈(20)에 끼워져 고정적으로 설치될 수 있다. 제1,제2요크(30,35)의 머리부(32,37)는 보빈(20)의 상부에 노출된다. 제1,제2요크(30,35)는 코일(21)에 흐르는 전류의 방향에 따라 서로 반대 방향의 자극을 띄게 된다.

회전가동자(40)는 전체적으로 'H'자 형상을 이루게 된다. 회전가동자(40)의 내부에는 영구자석(미도시)이 내장된다. 상기 영구자석의 상하면에는 제1,제2마그넷 판(43,44)이 각각 관통 결합된다. 제1,제2마그넷 판(43,44)은 몸체부(41)의 좌,우측으로 각각 일부가 노출된다. 제1,제2마그넷 판(43,44)의 노출된 부분은 영구자석에 의해 각각 N극, S극을 띄게 된다. 회전가동자(40)의 중심에는 전,후방으로 회전축(45)이 돌출 형성된다. 회전가동자(40)는 회전축(45)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있게 된다.

회전가동자(40)의 일측 상부에는 축부재(49)를 설치할 수 있는 장착부(46)가 돌출 형성된다. 장착부(46)에는 축부재(49)를 끼우기 위한 장착홈이 형성된다. 여기서 축부재(49)는 핀 또는 리벳 등으로 구성될 수 있다.

전달레버(50)는 대략적으로 직각바 형상으로 형성된다. 전달레버(50)의 하부에는 수평장공(51)이 형성된다. 이 수평장공(51)에 상기 회전가동자(40)의 축부재(49)가 슬라이딩 가능하게 관통 설치된다. 축부재(49)가 수평장공(51)에 슬라이딩 가능하게 끼워짐으로써 회전가동자(40)로부터 전달레버(50)에 전달되는 힘 중에서 수평 방향의 힘은 미끄러짐이 발생하고, 수직 방향의 힘은 그대로 전달되어 전달레버(50)를 수직방향으로 움직이게 한다.

전달레버(50)의 중앙부에는 길이방향을 따라 가이드홀(52)이 형성된다. 가이드홀(52)에는 별도로 도시하지는 않았지만 프레임(10)의 일부에 형성되는 지지가이드에 끼워져서 상하방향의 운동을 안내하도록 할 수 있다.

전달레버(50)의 상부에는 가동접촉자(70)와 탄성부재(58)가 끼워질 수 있는 고정홈(53)이 형성된다. 전달레버(50)의 상단에는 하방압력을 받을 수 있는 가압돌기(54)가 형성된다.

받침부재(55)가 전달레버(50)의 고정홈(53) 하부에 구비된다. 받침부재(55)는 판상체로 마련될 수 있다. 받침부재(55)는 일측이 전달레버(50)의 고정홈(53) 하부에 접착이나 나사결합에 의해 단단하게 고정된다. 받침부재(55)는 접점부의 압력을 지지할 수 있도록 충분한 강성을 지닌 재료로 마련되는 것이 바람직하다.

받침부재(55)의 상부에는 탄성부재(58)의 하단을 고정하기 위한 하단 돌기부(56)가 형성될 수 있다.

받침부재와 전달레버의 다른 실시예로 도 4를 참조하면, 받침부재(255)는 전달레버(250)에 일체로 형성될 수 있다. 받침부재(255)는 전달레버(250)의 일측에서 돌출되는 캔틸레버 보(cantilever beam) 형태로 형성될 수 있다. 받침부재(255)의 상부에는 탄성부재(58)의 하단을 고정하기 위한 하단 돌기부(256)가 형성될 수 있다.

제1고정접촉자(60)는 프레임(10)의 상부에 형성된 안착부(12)에 설치된다. 제1고정접촉자(60)의 일단부가 프레임(10)의 우측에 노출되며 일단부에는 주회로에 연결되는 제1단자부(61)가 마련된다. 제1고정접촉자(60)에는 타단부에 고정접점(62)이 결합된다. 고정접점(62)은 복수 개로 구성될 수 있다.

제2고정접촉자(65)가 제1고정부(11)에 설치되어 일단이 프레임(10)의 우측에 노출되며 일단부에는 주회로에 연결되는 제2단자부(66)가 마련된다. 제2고정접촉자(65)의 타단부(67)는 상방으로 절곡 형성된다. 제2고정접촉자(65)의 중앙부에는 전달레버(50)가 관통하여 동작할 수 있는 레버홀(미도시)이 형성된다.

가동접촉자(70)는 평판으로 형성될 수 있다. 가동접촉자(70)는 복수 개의 판으로 겹쳐서 구성될 수 있다. 가동접촉자(70)에는 고정접점(62)에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점(72)이 결합될 수 있다. 가동접점(72)은 복수 개로 구성될 수 있다.

가동접촉자(70)의 하부에는 탄성부재(58)의 상단을 고정하기 위한 상단 돌기부(71)가 형성될 수 있다.

탄성부재(58)는 받침부재(55)와 가동접촉자(70) 사이에 구비된다. 탄성부재(58)는 받침부재(55)의 압력을 받아 가동접촉자(70)를 밀어올림으로써 가동접점(72)이 고정접점(62)에 접촉될 수 있도록 한다. 탄성부재(58)는 상단이 가동접촉자(70)의 상단 돌기부(71)에 고정되고, 하단이 받침부재(55)의 하단 돌기부(56)에 고정되어 이탈되지 않고 안정적으로 결합을 유지할 수 있다.

여기서, 탄성부재(58)는 압축 코일스프링으로 구성될 수 있다. 탄성부재(58)가 코일스프링으로 구성되어 통전 및 차단시 일정한 동작성능을 유지하고 내구성이 증대될 수 있으며, 변형에 대한 제품별 편차가 감소하게 된다.

한편, 가동접촉자(70)에 구비되는 가동접점(72)과, 상기 제1고정접촉자(60)에 구비되는 고정접점(62)은 상기 탄성부재(58)와 중심이 일치하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 탄성부재(58)를 통해 접점부에 전달되는 접압력이 효과적으로 작용될 수 있다. 특히, 가동접점(72), 고정접점(62) 및 탄성부재(58)는 전달레버(50)에 밀접하게 설치되어 전달레버(50)의 상하운동시 소요되는 모멘트를 최소로 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 소요되는 모멘트의 크기도 줄이는 동시에 전달레버(50)의 회전현상도 감소시킬 수 있다.

도 5A와 5B를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이의 작용을 살펴보기로 한다.

터미널 블록(80)에 연결된 외부 전원에 의해 코일(21)에 일 방향의 전류가 흐르면(또는 스위치 On) 도 5a에 도시된 바와 같이 제1요크(30)는 S극으로 자화되고, 제2요크(35)는 N극으로 자화된다.(물론, 이와 같은 극성은 전류의 방향이나 코일의 특성에 따라 반대로 형성될 수 있음은 주지의 사실이다.) 이에 따라, 제1마그넷 판(43)이 N극이고, 제2마그넷 판(44)이 S극으로 되어 있는 회전가동자(40)는 회전축(45)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 축부재(49)도 회전축(45)을 중심으로 반시계 방향으로 회전운동을 하게 된다. 축부재(49)의 회전운동 중에서 수평운동력은 전달레버(50)의 수평장공(51) 내에서 미끄러짐 운동으로 전환되고, 수직운동력은 전달레버(50)를 상방으로 이동시키게 된다. 전달레버(50)가 상승함에 따라 탄성부재(58)를 밀어올리게 되고, 탄성부재(58)는 가동접촉자(70)와 가동접점(72)를 밀어올려 고정접점(62)에 접촉하게 된다. 이에 따라, 주회로는 제1단자부(61)와 제2단자부(62)가 연결되어 통전이 일어나게 된다.

이와 반대로, 터미널 블록(80)에 연결된 외부 전원에 의해 코일(21)에 위와 반대 방향의 전류가 흐르면(또는 스위치 Off) 도 5B에 도시된 바와 같이 제1요크(30)는 N극으로 자화되고, 제2요크(35)는 S극으로 자화된다. 이에 따라, 회전가동자(40)는 회전축(45)을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 축부재(49)도 회전축(45)을 중심으로 시계 방향으로 회전운동을 하게 된다. 축부재(49)의 회전운동 중에서 수평운동력은 전달레버(50)의 수평장공(51) 내에서 미끄러짐 운동으로 전환되고, 수직운동력은 전달레버(50)를 하방으로 이동시키게 된다. 전달레버(50)가 하강함에 따라 가동접촉자(70)와 탄성부재(58)를 밀어내리게 되고, 가동접점(72)은 고정접점(62)으로부터 분리되게 된다. 이에 따라, 주회로는 제1단자부(61)와 제2단자부(62)간 연결이 끊어져서 차단된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 래치 릴레이에 의하면, 가동접촉자와 전달레버 사이에 받침부재와 탄성부재가 마련되어 가동접점과 고정접점이 수직한 힘을 받으면서 일직선 상에서 접촉 또는 분리될 수 있어 안정적인 통전 및 차단 성능을 나타내게 되는 효과가 있다.

또한, 탄성부재가 코일스프링으로 구성되어 통전 및 차단시 일정한 동작성능을 유지하고 내구성이 증대될 수 있으며, 변형에 대한 제품별 편차가 감소하게 된다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 프레임 11,16 제1,제2고정부
12 안착부 13,14,15 제1,제2,제3지지부
20 보빈 21 코일
23 터미널 핀 30,35 제1,제2요크
32,37 머리부 40 회전가동자
43,44 마그넷 판 45 회전축
46 장착부 49 축부재
50 전달레버 51 수평장공
52 가이드홀 53 고정홈
54 가압돌기 55 받침부재
56 하단 돌기부 58 탄성부재
60,65 제1,제2고정접촉자 61,66 제1,제2단자부
62 고정접점 70 가동접촉자
71 상단 돌기부 72 가동접점
80 터미널 블록

Claims

프레임;
상기 프레임에 내장되며 코일이 권선되어 있는 보빈;
상기 보빈의 양측에 각각 결합되며, 자성체로 형성되는 제1,제2요크;
자성체로 이루어지고, 상기 제1,제2요크의 머리부 사이에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 회전가동자;
상기 프레임 내에 평행하게 이격하여 설치되는 제1,제2고정접촉자;
상기 제2고정접촉자에 일단이 연결되는 가동접촉자;
일단이 상기 회전가동자의 일측에 결합되어 상하운동을 하는 전달레버;
상기 전달레버의 일측에 고정적으로 설치되는 받침부재; 및
상기 받침부재와 가동접촉자 사이에 구비되어,상기 전달레버의 운동에 따라 움직이면서 상기 가동접촉자를 상기 제1고정접촉자에 접촉 또는 분리시키도록 접압력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 래치 릴레이.
제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 압축 코일스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 래치 릴레이.
제1항에 있어서, 상기 받침부재는 상기 전달레버에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 래치 릴레이.
제1항에 있어서, 상기 가동접촉자에 구비되는 가동접점과, 상기 제1고정접촉자에 구비되는 고정접점은 상기 탄성부재와 중심이 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 래치 릴레이.
제1항에 있어서, 상기 받침부재의 상부에는 상기 탄성부재를 고정하기 위한 하단 돌기부가 형성되고, 상기 가동접촉자의 하부에는 상기 탄성부재를 고정하기 위한 상단 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 래치 릴레이.