KR20220001358A - 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이 - Google Patents

Abstract

아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부는 고정 접촉자가 수용되는 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 또는 자석부를 포함한다. 형성된 자기장은 직류 릴레이에 통전되는 전류와 함께 전자기력을 형성한다. 형성된 전자기력은 발생된 아크를 유도할 수 있다. 이때, 각 고정 접촉자 부근에서 형성되는 전자기력은 각 고정 접촉자에서 멀어지는 방향으로 형성된다. 따라서, 발생된 아크가 서로 만나게 되지 않아, 효과적으로 소호 및 배출될 수 있다.

Description

아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이{Arc path former and direct current relay include the same}

본 발명은 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발생된 아크를 외부를 향해 효과적으로 유도할 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이에 관한 것이다.

직류 릴레이(Direct current relay)는 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동 또는 전류 신호를 전달해 주는 장치이다. 직류 릴레이는 전자 개폐기(Magnetic switch)라고도 하며, 전기적인 회로 개폐 장치로 분류됨이 일반적이다.

직류 릴레이는 고정 접점 및 가동 접점을 포함한다. 고정 접점은 외부의 전원 및 부하와 통전 가능하게 연결된다. 고정 접점과 가동 접점은 서로 접촉되거나, 이격될 수 있다.

고정 접점과 가동 접점의 접촉 및 이격에 의해, 직류 릴레이를 통한 통전이 허용되거나 차단된다. 상기 이동은, 가동 접점에 구동력을 인가하는 구동부에 의해 달성된다.

고정 접점과 가동 접점이 이격되면, 고정 접점과 가동 접점 사이에는 아크(arc)가 발생된다. 아크는 고압, 고온의 전류의 흐름이다. 따라서, 발생된 아크는 기 설정된 경로를 통해 직류 릴레이에서 신속하게 배출되어야 한다.

아크의 배출 경로는 직류 릴레이에 구비되는 자석에 의해 형성된다. 상기 자석은 고정 접점과 가동 접점이 접촉되는 공간의 내부에 자기장을 형성한다. 형성된 자기장 및 전류의 흐름에 의해 발생된 전자기력에 의해 아크의 배출 경로가 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 직류 릴레이(1000)에 구비되는 고정 접점(1100) 및 가동 접점(1200)이 접촉되는 공간이 도시된다. 상술한 바와 같이, 상기 공간에는 영구 자석(1300)이 구비된다.

영구 자석(1300)은 상측에 위치되는 제1 영구 자석(1310) 및 하측에 위치되는 제2 영구 자석(1320)을 포함한다.

제1 영구 자석(1310)은 복수 개 구비되어, 제2 영구 자석(1320)을 향하는 각 면의 극성이 다른 극성으로 자화(magnetize)된다. 도 1의 좌측에 위치되는 제1 영구 자석(1310)은 하측이 N극으로, 도 1의 우측에 위치되는 제2 영구 자석(1310)은 하측이 S극으로 자화된다.

또한, 제2 영구 자석(1320) 역시 복수 개 구비되어, 제1 영구 자석(1310)을 향하는 각 면의 극성이 다른 극성으로 자화된다. 도 1의 좌측에 위치되는 제2 영구 자석(1320)은 상측이 S극으로, 도 1의 우측에 위치되는 제2 영구 자석(1320)은 상측이 N극으로 자화된다.

도 1의 (a)는 전류가 좌측의 고정 접점(1100)을 통해 유입되어, 우측의 고정 접점(1100)을 통해 유출되는 상태를 도시한다. 플레밍의 왼손 법칙에 의해, 전자기력은 빗금친 화살표와 같이 형성된다.

구체적으로, 좌측에 위치되는 고정 접점(1100)의 경우, 전자기력이 외측을 향해 형성된다. 따라서, 해당 위치에서 발생된 아크는 외측으로 배출될 수 있다.

그런데, 우측에 위치되는 고정 접점(1100)의 경우, 전자기력이 내측, 즉 가동 접점(1200)의 중앙 부분을 향해 형성된다. 따라서, 해당 위치에서 발생된 아크는 즉시 외측으로 배출되지 못하게 된다.

또한, 도 1의 (b)는 전류가 우측의 고정 접점(1100)을 통해 유입되어, 좌측의 고정 접점(1100)을 통해 유출되는 상태를 도시한다. 플레밍의 왼손 법칙에 의해, 전자기력은 빗금친 화살표와 형성된다.

구체적으로, 우측에 위치되는 고정 접점(1100)의 경우, 전자기력이 외측을 향해 형성된다. 따라서, 해당 위치에서 발생된 아크는 외측으로 배출될 수 있다.

그런데, 좌측에 위치되는 고정 접점(1100)의 경우, 전자기력이 내측, 즉 가동 접점(1200)의 중앙 부분을 향해 형성된다. 따라서, 해당 위치에서 발생된 아크는 즉시 외측으로 배출되지 못하게 된다.

직류 릴레이(1000)의 중앙 부분, 즉, 각 고정 접점(1100) 사이의 공간에는 가동 접점(1200)을 상하 방향으로 구동시키기 위한 여러 부재들이 구비된다. 일 예로, 샤프트, 샤프트에 관통 삽입되는 스프링 부재 등이 상기 위치에 구비된다.

따라서, 도 1과 같이 발생된 아크가 중앙 부분을 향해 이동될 경우, 또한 중앙 부분으로 이동된 아크가 즉시 외부로 이동되지 못할 경우 상기 위치에 구비되는 여러 부재들이 아크의 에너지에 의해 손상될 우려가 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 직류 릴레이(1000) 내부에서 형성되는 전자기력의 방향은 고정 접점(1200)에 통전되는 전류의 방향에 의존한다. 즉, 각 고정 접점(1100)에서 발생되는 전자기력 중 내측을 향하는 방향으로 형성되는 전자기력의 위치가 전류의 방향에 따라 상이하다.

즉, 사용자는 직류 릴레이를 사용할 때마다 전류의 방향을 고려해야 한다. 이는 직류 릴레이의 사용에 불편함을 초래할 수 있다. 또한, 사용자의 의도와 무관하게, 조작 미숙 등으로 직류 릴레이에 인가되는 전류의 방향이 바뀌는 상황도 배제할 수 없다.

이 경우, 발생된 아크에 의해 직류 릴레이의 중앙 부분에 구비된 부재들이 손상될 수 있다. 이에 따라, 직류 릴레이의 내구 연한이 감소됨은 물론, 안전 사고가 발생될 우려가 있다.

한국등록특허문헌 제10-1696952호는 직류 릴레이를 개시한다. 구체적으로, 복수 개의 영구 자석을 이용하여, 가동 접점의 이동을 방지할 수 있는 구조의 직류 릴레이를 개시한다.

그런데, 상술한 구조의 직류 릴레이는 복수 개의 영구 자석을 이용하여 가동 접점의 이동을 방지할 수는 있으나, 아크의 배출 경로의 방향을 제어하기 위한 방안에 대한 고찰이 없다는 한계가 있다.

한국등록특허문헌 제10-1216824호는 직류 릴레이를 개시한다. 구체적으로, 감쇠 자석을 이용하여 가동 접점과 고정 접점 간의 임의 이격을 방지할 수 있는 구조의 직류 릴레이를 개시한다.

그러나 상술한 구조의 직류 릴레이는 가동 접점과 고정 접점의 접촉 상태를 유지하기 위한 방안만을 제시한다. 즉, 가동 접점과 고정 접점이 이격될 경우 발생되는 아크의 배출 경로를 형성하기 위한 방안을 제시하지 못한다는 한계가 있다.

한국등록특허문헌 제10-1696952호 (2017.01.16.) 한국등록특허문헌 제10-1216824호 (2012.12.28.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 목적으로 한다.

먼저, 통전되던 전류가 차단됨에 따라 발생되는 아크를 신속하게 소호 및 배출할 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 발생된 아크를 유도하기 위한 힘의 크기를 강화할 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 발생된 아크에 의해 통전을 위한 구성 요소의 손상이 방지될 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 복수 개의 위치에서 발생된 아크가 서로 만나지 않게 진행될 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 과다한 설계 변경 없이도 상술한 목적을 달성할 수 있는 구조의 아크 경로 형성부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공함을 일 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내부에 복수 개의 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임; 상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열(Halbach array) 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며, 상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고, 상기 자석 프레임은, 상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및 상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 할바흐 배열은, 상기 일 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며, 상기 자석부는, 상기 타 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는 아크 경로 형성부를 제공한다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 할바흐 배열은, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 할바흐 배열; 및 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 할바흐 배열을 포함하고, 상기 자석부는, 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 자석부; 및 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 자석부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 제1 할바흐 배열 및 상기 제2 할바흐 배열은, 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 상기 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록; 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 상기 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제3 블록; 및 상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록을 각각 포함할 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제2 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제2 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 할바흐 배열은, 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록; 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제5 블록; 상기 제1 블록 및 상기 제5 블록 사이에 위치되는 제3 블록; 상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록; 및 상기 제3 블록 및 상기 제5 블록 사이에 위치되는 제4 블록을 포함할 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제3 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제3 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제1 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제1 블록이 서로 마주하는 각 면, 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제5 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제5 블록이 서로 마주하는 각 면 및 상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은, 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 본 발명은, 내부에 복수 개의 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임; 상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며, 상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고, 상기 자석 프레임은, 상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및 상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 할바흐 배열은, 상기 타 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며, 상기 자석부는, 상기 일 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는 아크 경로 형성부를 제공한다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 할바흐 배열은, 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 할바흐 배열; 및 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 할바흐 배열을 포함하고, 상기 자석부는, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 자석부; 및 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 자석부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 제1 할바흐 배열 및 상기 제2 할바흐 배열은, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 상기 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록; 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 상기 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제3 블록; 및 상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록을 각각 포함할 수 있다.

또한, 상기 아크 경로 형성부의 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제2 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제2 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 본 발명은, 복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자; 상기 고정 접촉자에 접촉되거나 이격되는 가동 접촉자; 내부에 복수 개의 상기 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임; 상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며, 상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고, 상기 자석 프레임은, 상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및 상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 할바흐 배열은, 상기 일 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며, 상기 자석부는, 상기 타 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는 직류 릴레이를 제공한다.

또한, 상기 직류 릴레이의 복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 본 발명은, 복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자; 상기 고정 접촉자에 접촉되거나 이격되는 가동 접촉자; 내부에 상기 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임; 상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며, 상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고, 상기 자석 프레임은, 상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및 상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 할바흐 배열은, 상기 타 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며, 상기 자석부는, 상기 일 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는 직류 릴레이를 제공한다.

또한, 상기 직류 릴레이의 복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고, 복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.

먼저, 아크 경로 형성부는 할바흐 배열 및 자석부를 포함한다. 할바흐 배열 및 자석부는 각각 아크 경로 형성부의 내부에 자기장을 형성한다. 형성된 자기장은 아크 경로 형성부에 수용되는 고정 접촉자 및 가동 접촉자에 통전되던 전류와 함께 전자기력을 형성한다.

이때, 발생된 아크는 각 고정 접촉자에서 멀어지는 방향으로 형성된다. 고정 접촉자와 가동 접촉자가 이격되어 발생된 아크는, 상기 전자기력에 의해 유도될 수 있다.

이에 따라, 발생된 아크가 아크 경로 형성부 및 직류 릴레이의 외부로 신속하게 소호 및 배출될 수 있다.

또한, 아크 경로 형성부는 할바흐 배열을 포함한다. 할바흐 배열은, 일 방향으로 나란하게 배치되는 복수 개의 자성체를 포함한다. 복수 개의 자성체는 상기 일 방향과 다른 타 방향의 양측 중 어느 한 측의 자기장의 세기를 더욱 강화할 수 있다.

이때, 할바흐 배열은 상기 한 측, 즉 자기장의 세기가 강화되는 방향이 아크 경로 형성부의 공간부를 향하게 배치된다. 즉, 할바흐 배열에 의해, 공간부 내부에 형성되는 자기장의 세기가 강화될 수 있다.

이에 따라, 자기장의 세기에 의존하는 전자기력의 세기 또한 강화될 수 있다. 결과적으로, 발생된 아크를 유도하는 전자기력의 세기가 강화되어, 발생된 아크가 효과적으로 소호 및 배출될 수 있다.

또한, 할바흐 배열 및 자석부가 형성하는 자기장 및 고정 접촉자와 가동 접촉자에 통전되던 전류가 형성하는 전자기력의 방향은, 중심부에서 멀어지는 방향으로 형성된다.

더 나아가, 상술한 바와 같이 할바흐 배열 및 자석부에 의해 자기장 및 전자기력의 세기가 강화되므로, 발생된 아크가 중심부에서 멀어지는 방향으로 신속하게 소호 및 이동될 수 있다.

따라서, 직류 릴레이의 작동을 위해 중심부 부근에 구비되는 각종 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다.

또한, 다양한 실시 예에서, 고정 접촉자는 복수 개 구비될 수 있다. 아크 경로 형성부에 구비되는 할바흐 배열 또는 자석부는 각 고정 접촉자 부근에 서로 다른 방향의 자기장을 형성한다. 따라서, 각 고정 접촉자 부근에서 발생된 아크의 경로는 서로 다른 방향을 향해 진행된다.

따라서, 각 고정 접촉자 부근에서 발생된 아크가 서로 만나지 않게 된다. 이에 따라, 서로 다른 위치에서 발생된 아크의 충돌에 의해 발생될 수 있는 오동작 또는 안전 사고 등이 예방될 수 있다.

또한, 상술한 목적 및 효과를 달성하기 위해, 아크 경로 형성부는 공간부에 구비되는 할바흐 배열 및 자석부를 포함한다. 할바흐 배열 및 자석부는 공간부를 둘러싸는 자석 프레임의 각 면에 내측에 위치된다. 즉, 할바흐 배열 및 자석부를 공간부의 외부에 배치하기 위한 별도의 설계 변경이 요구되지 않는다.

따라서, 과다한 설계 변경 없이도, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부가 직류 릴레이에 구비될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부를 적용하기 위한 시간 및 비용 등이 절감될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 직류 릴레이를 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 직류 릴레이에 구비되는 아크 경로 형성부를 도시하는 개방 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 경로 형성부를 도시하는 개념도이다.
도 8은 도 5 내지 도 7의 실시 예에 따른 아크 경로 형성부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부를 도시하는 개념도이다.
도 12는 도 9 내지 도 11의 실시 예에 따른 아크 경로 형성부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부를 도시하는 개념도이다.
도 16은 도 13 내지 도 16의 실시 예에 따른 아크 경로 형성부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1) 및 아크 경로 형성부(100, 200, 300)를 상세하게 설명한다.

이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.

1. 용어의 정의

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 설명에서 사용되는 "자화(magnetize)"라는 용어는 자기장 안에서 어떤 물체가 자성을 띠게 되는 현상을 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "극성(polarity)"이라는 용어는 전극의 양극과 음극 등이 가지고 있는 서로 다른 성질을 의미한다. 일 실시 예에서, 극성은 N극 또는 S극으로 구분될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 "통전(electric current)"이라는 용어는, 두 개 이상의 부재가 전기적으로 연결되는 상태를 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "아크의 경로(arc path, A.P)"라는 용어는, 발생된 아크가 이동, 또는 소호되며 이동되는 경로를 의미한다.

이하의 도면에 도시된 "⊙"은 전류가 가동 접촉자(43)에서 고정 접촉자(22)를 향해 흐르는 방향(즉, 상측 방향), 즉 지면에서 나오는 방향으로 흐름을 의미한다.

이하의 도면에 도시된 "ⓧ"은 전류가 고정 접촉자(22)에서 가동 접촉자(43)를 향해 흐르는 방향(즉, 하측 방향), 즉 지면을 뚫고 들어가는 방향을 의미한다.

이하의 설명에서 사용되는 "할바흐 배열(Halbach Array)"라는 용어는 복수 개의 자성체가 나란하게 배치되어 행(column) 또는 열(row)로 구성된 집합체를 의미한다.

할바흐 배열을 구성하는 복수 개의 자성체는 소정의 규칙에 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 자성체는 자체적으로, 또는 서로 간에 자기장을 형성할 수 있다.

할바흐 배열은 상대적으로 긴 두 개의 면과, 상대적으로 짧은 나머지 두 개의 면을 포함한다. 할바흐 배열을 구성하는 자성체에 의해 형성되는 자기장은, 상기 긴 두 개의 면 중 어느 하나의 면의 외측에 더 강한 세기로 형성될 수 있다.

이하의 설명에서는, 할바흐 배열에 의해 형성되는 자기장 중 공간부(115, 215, 315)를 향하는 방향의 자기장의 세기가 더 강하게 형성됨을 전제하여 설명한다.

이하의 설명에서 사용되는 "자석부"라는 용어는 자성체로 형성되어 자기장을 형성할 수 있는 임의의 형태의 물체를 의미한다. 일 실시 예에서, 자석부는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다. 상기 자석부는 상기 할바흐 배열을 형성하는 자성체와는 다른, 즉 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자성체임이 이해될 것이다.

자석부는 자체적으로, 또는 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

자석부는 일 방향으로 연장될 수 있다. 자석부는 상기 일 방향의 양측 단부의 극성이 다르게 자화될 수 있다(즉, 길이 방향으로 다른 극성을 갖는다.). 또한, 자석부는 상기 일 방향과 다른 타 방향의 양측 면의 극성이 다르게 자화될 수 있다(즉, 폭 방향으로 다른 극성을 갖는다.).

본 발명의 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)에 의해 형성되는 자기장은 각 도면에서 1점 쇄선으로 도시된다.

이하의 설명에서 사용되는 "좌측", "우측", "상측", "하측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 도 2에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)의 구성의 설명

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)는 프레임부(10), 개폐부(20), 코어부(30) 및 가동 접촉자부(40)를 포함한다.

또한, 도 5 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)는 아크 경로 형성부(100, 200, 300)를 포함한다.

아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 발생된 아크의 배출 경로를 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)의 각 구성을 설명하되, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 별항으로 설명한다.

이하에서 설명되는 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 직류 릴레이(Direct current relay)(1)에 구비됨을 전제로 설명된다.

다만, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 전자 접촉기(Magnetic Contactor), 전자 개폐기(Magnetic Switch) 등 고정 접점 및 가동 접점의 접촉 및 이격에 의해 외부와 통전 및 통전 해제될 수 있는 형태의 장치에 적용될 수 있음이 이해될 것이다.

(1) 프레임부(10)의 설명

프레임부(10)는 직류 릴레이(1)의 외측을 형성한다. 프레임부(10)의 내부에는 소정의 공간이 형성된다. 상기 공간에는 직류 릴레이(1)가 외부에서 전달되는 전류를 인가하거나 차단하기 위한 기능을 수행하는 다양한 장치들이 수용될 수 있다.

즉, 프레임부(10)는 일종의 하우징으로 기능된다.

프레임부(10)는 합성 수지 등의 절연성 소재로 형성될 수 있다. 프레임부(10)의 내부와 외부가 임의로 통전되는 것을 방지하기 위함이다.

프레임부(10)는 상부 프레임(11), 하부 프레임(12), 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)를 포함한다.

상부 프레임(11)은 프레임부(10)의 상측을 형성한다. 상부 프레임(11)의 내부에는 소정의 공간이 형성된다.

상부 프레임(11)의 내부 공간에는 개폐부(20) 및 가동 접촉자부(40)가 수용될 수 있다. 또한, 상부 프레임(11)의 내부 공간에는 아크 경로 형성부(100, 200, 300)가 수용될 수 있다.

상부 프레임(11)은 하부 프레임(12)과 결합될 수 있다. 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12) 사이의 공간에는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)가 구비될 수 있다.

상부 프레임(11)의 일측, 도시된 실시 예에서 상측에는 개폐부(20)의 고정 접촉자(22)가 위치된다. 고정 접촉자(22)는 상부 프레임(11)의 상측에 일부가 노출되어, 외부의 전원 또는 부하와 통전 가능하게 연결될 수 있다.

이를 위해, 상부 프레임(11)의 상측에는 고정 접촉자(22)가 관통 결합되는 관통공이 형성될 수 있다.

하부 프레임(12)은 프레임부(10)의 하측을 형성한다. 하부 프레임(12)의 내부에는 소정의 공간이 형성된다. 하부 프레임(12)의 내부 공간에는 코어부(30)가 수용될 수 있다.

하부 프레임(12)은 상부 프레임(11)과 결합될 수 있다. 하부 프레임(12)과 상부 프레임(11) 사이의 공간에는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)가 구비될 수 있다.

절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)는 상부 프레임(11)의 내부 공간과 하부 프레임(12)의 내부 공간을 전기적 및 물리적으로 분리한다.

절연 플레이트(13)는 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12) 사이에 위치된다. 절연 플레이트(13)는 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12)을 전기적으로 이격시킨다. 이를 위해, 절연 플레이트(13)는 합성 수지 등 절연성 소재로 형성될 수 있다.

절연 플레이트(13)에 의해, 상부 프레임(11) 내부에 수용된 개폐부(20), 가동 접촉자부(40) 및 아크 경로 형성부(100, 200, 300)와 하부 프레임(12) 내부에 수용된 코어부(30) 간의 임의 통전이 방지될 수 있다.

절연 플레이트(13)의 중심부에는 관통공(미도시)이 형성된다. 상기 관통공(미도시)에는 가동 접촉자부(40)의 샤프트(44)가 상하 방향으로 이동 가능하게 관통 결합된다.

절연 플레이트(13)의 하측에는 지지 플레이트(14)가 위치된다. 절연 플레이트(13)는 지지 플레이트(14)에 의해 지지될 수 있다.

지지 플레이트(14)는 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12) 사이에 위치된다.

지지 플레이트(14)는 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12)을 물리적으로 이격시킨다. 또한, 지지 플레이트(14)는 절연 플레이트(13)를 지지한다.

지지 플레이트(14)는 자성체로 형성될 수 있다. 따라서, 지지 플레이트(14)는 코어부(30)의 요크(33)와 함께 자로(magnetic circuit)를 형성할 수 있다. 상기 자로에 의해, 코어부(30)의 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동되기 위한 구동력이 형성될 수 있다.

지지 플레이트(14)의 중심부에는 관통공(미도시)이 형성된다. 상기 관통공(미도시)에는 샤프트(44)가 상하 방향으로 이동 가능하게 관통 결합된다.

따라서, 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향하는 방향 또는 고정 코어(31)에서 이격되는 방향으로 이동될 경우, 샤프트(44) 및 샤프트(44)에 연결된 가동 접촉자(43) 또한 같은 방향으로 함께 이동될 수 있다.

(2) 개폐부(20)의 설명

개폐부(20)는 코어부(30)의 동작에 따라 전류의 통전을 허용하거나 차단한다. 구체적으로, 개폐부(20)는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 접촉되거나 이격되어 전류의 통전을 허용하거나 차단할 수 있다.

개폐부(20)는 상부 프레임(11)의 내부 공간에 수용된다. 개폐부(20)는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)에 의해 코어부(30)와 전기적 및 물리적으로 이격될 수 있다.

개폐부(20)는 아크 챔버(21), 고정 접촉자(22) 및 씰링(sealing) 부재(23)를 포함한다.

또한, 아크 챔버(21)의 외측에는 아크 경로 형성부(100, 200, 300)가 구비될 수 있다. 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 아크 챔버(21) 내부에서 발생된 아크의 경로(A.P)를 형성하기 위한 자기장을 형성할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

아크 챔버(21)는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 이격되어 발생되는 아크(arc)를 내부 공간에서 소호(extinguish)한다. 이에, 아크 챔버(21)는 "아크 소호부"로 지칭될 수도 있을 것이다.

아크 챔버(21)는 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)를 밀폐 수용한다. 즉, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)는 아크 챔버(21) 내부에 수용된다. 따라서, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 이격되어 발생되는 아크는 외부로 임의 유출되지 않게 된다.

아크 챔버(21) 내부에는 소호용 가스가 충전될 수 있다. 소호용 가스는 발생된 아크가 소호되며 기 설정된 경로를 통해 직류 릴레이(1)의 외부로 배출될 수 있게 한다. 이를 위해, 아크 챔버(21)의 내부 공간을 둘러싸는 벽체에는 연통공(미도시)이 관통 형성될 수 있다.

아크 챔버(21)는 절연성 소재로 형성될 수 있다. 또한, 아크 챔버(21)는 높은 내압성 및 높은 내열성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 이는, 발생되는 아크가 고온 고압의 전자의 흐름임에 기인한다. 일 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 세라믹(ceramic) 소재로 형성될 수 있다.

아크 챔버(21)의 상측에는 복수 개의 관통공이 형성될 수 있다. 상기 관통공 각각에는 고정 접촉자(22)가 관통 결합된다.

도시된 실시 예에서, 고정 접촉자(22)는 제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 고정 접촉자(22b)를 포함하여 두 개로 구비된다. 이에 따라, 아크 챔버(21)의 상측에 형성되는 관통공 또한 두 개로 형성될 수 있다.

상기 관통공에 고정 접촉자(22)가 관통 결합되면, 상기 관통공은 밀폐된다. 즉, 고정 접촉자(22)는 상기 관통공에 밀폐 결합된다. 이에 따라, 발생된 아크는 상기 관통공을 통해 외부로 배출되지 않는다.

아크 챔버(21)의 하측은 개방될 수 있다. 아크 챔버(21)의 하측에는 절연 플레이트(13) 및 씰링 부재(23)가 접촉된다. 즉, 아크 챔버(21)의 하측은 절연 플레이트(13) 및 씰링 부재(23)에 의해 밀폐된다.

이에 따라, 아크 챔버(21)는 상부 프레임(11)의 외측 공간과 전기적, 물리적으로 이격될 수 있다.

아크 챔버(21)에서 소호된 아크는 기 설정된 경로를 통해 직류 릴레이(1)의 외부로 배출된다. 일 실시 예에서, 소호된 아크는 상기 연통공(미도시)을 통해 아크 챔버(21)의 외부로 배출될 수 있다.

고정 접촉자(22)는 가동 접촉자(43)와 접촉되거나 이격되어, 직류 릴레이(1)의 내부와 외부의 통전을 인가하거나 차단한다.

구체적으로, 고정 접촉자(22)가 가동 접촉자(43)와 접촉되면, 직류 릴레이(1)의 내부와 외부가 통전될 수 있다. 반면, 고정 접촉자(22)가 가동 접촉자(43)와 이격되면, 직류 릴레이(1)의 내부와 외부의 통전이 차단된다.

명칭에서 알 수 있듯이, 고정 접촉자(22)는 이동되지 않는다. 즉, 고정 접촉자(22)는 상부 프레임(11) 및 아크 챔버(21)에 고정 결합된다. 따라서, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)의 접촉 및 이격은 가동 접촉자(43)의 이동에 의해 달성된다.

고정 접촉자(22)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 상부 프레임(11)의 외측으로 노출된다. 상기 일측 단부에는 전원 또는 부하가 각각 통전 가능하게 연결된다.

고정 접촉자(22)는 복수 개로 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 접촉자(22)는 좌측의 제1 고정 접촉자(22a) 및 우측의 제2 고정 접촉자(22b)를 포함하여, 총 두 개로 구비된다.

제1 고정 접촉자(22a)는 가동 접촉자(43)의 길이 방향의 중심으로부터 일측, 도시된 실시 예에서 좌측으로 치우치게 위치된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b)는 가동 접촉자(43)의 길이 방향의 중심으로부터 타측, 도시된 실시 예에서 우측으로 치우치게 위치된다.

제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 고정 접촉자(22b) 중 어느 하나에는 전원이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 고정 접촉자(22b) 중 다른 하나에는 부하가 통전 가능하게 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)는, 고정 접촉자(22)에 연결되는 전원 또는 부하의 방향과 무관하게 아크의 경로(A.P)를 형성할 수 있다. 이는 아크 경로 형성부(100, 200, 300)에 의해 달성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

고정 접촉자(22)의 타측 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 가동 접촉자(43)를 향해 연장된다.

가동 접촉자(43)가 고정 접촉자(22)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 상측으로 이동되면, 상기 하측 단부는 가동 접촉자(43)와 접촉된다. 이에 따라, 직류 릴레이(1)의 외부와 내부가 통전될 수 있다.

고정 접촉자(22)의 상기 하측 단부는 아크 챔버(21) 내부에 위치된다.

제어 전원이 차단될 경우, 가동 접촉자(43)는 복귀 스프링(36)의 탄성력에 의해 고정 접촉자(22)에서 이격된다.

이때, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 이격됨에 따라, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43) 사이에는 아크가 발생된다. 발생된 아크는 아크 챔버(21) 내부의 소호용 가스에 소호되고, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)에 의해 형성된 경로를 따라 외부로 배출될 수 있다.

씰링 부재(23)는 아크 챔버(21)와 상부 프레임(11) 내부의 공간의 임의 연통을 차단한다. 씰링 부재(23)는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)와 함께 아크 챔버(21)의 하측을 밀폐한다.

구체적으로, 씰링 부재(23)의 상측은 아크 챔버(21)의 하측과 결합된다. 또한, 씰링 부재(23)의 방사상 내측은 절연 플레이트(13)의 외주와 결합되며, 씰링 부재(23)의 하측은 지지 플레이트(14)에 결합된다.

이에 따라, 아크 챔버(21)에서 발생된 아크 및 소호용 가스에 의해 소호된 아크는 상부 프레임(11)의 내부 공간으로 입의 유출되지 않게 된다.

또한, 씰링 부재(23)는 실린더(37)의 내부 공간과 프레임부(10)의 내부 공간의 임의 연통을 차단하도록 구성될 수 있다.

(3) 코어부(30)의 설명

코어부(30)는 제어 전원의 인가에 따라 가동 접촉자부(40)를 상측으로 이동시킨다. 또한, 제어 전원의 인가가 해제될 경우, 코어부(30)는 가동 접촉자부(40)를 다시 하측으로 이동시킨다.

코어부(30)는 외부의 제어 전원(미도시)과 통전 가능하게 연결되어, 제어 전원을 인가받을 수 있다.

코어부(30)는 개폐부(20)의 하측에 위치된다. 또한, 코어부(30)는 하부 프레임(12)의 내부에 수용된다. 코어부(30)와 개폐부(20)는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(14)에 의해 전기적, 물리적으로 이격될 수 있다.

코어부(30)와 개폐부(20) 사이에는 가동 접촉자부(40)가 위치된다. 코어부(30)가 인가하는 구동력에 의해 가동 접촉자부(40)가 이동될 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(43)와 고정 접촉자(22)가 접촉되어 직류 릴레이(1)가 통전될 수 있다.

코어부(30)는 고정 코어(31), 가동 코어(32), 요크(33), 보빈(34), 코일(35), 복귀 스프링(36) 및 실린더(37)를 포함한다.

고정 코어(31)는 코일(35)에서 발생되는 자기장에 의해 자화(magnetize)되어 전자기적 인력을 발생시킨다. 상기 전자기적 인력에 의해, 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동된다(도 3에서 상측 방향).

고정 코어(31)는 이동되지 않는다. 즉, 고정 코어(31)는 지지 플레이트(14) 및 실린더(37)에 고정 결합된다.

고정 코어(31)는 자기장에 의해 자화되어 전자기력을 발생시킬 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 고정 코어(31)는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

고정 코어(31)는 실린더(37) 내부의 상측 공간에 부분적으로 수용된다. 또한, 고정 코어(31)의 외주는 실린더(37)의 내주에 접촉된다.

고정 코어(31)는 지지 플레이트(14)와 가동 코어(32) 사이에 위치된다.

고정 코어(31)의 중심부에는 관통공(미도시)이 형성된다. 상기 관통공(미도시)에는 샤프트(44)가 상하 이동 가능하게 관통 결합된다.

고정 코어(31)는 가동 코어(32)와 소정 거리만큼 이격되도록 위치된다. 따라서, 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동될 수 있는 거리는 상기 소정 거리로 제한될 수 있다. 이에, 상기 소정 거리는 "가동 코어(32)의 이동 거리"로 정의될 수 있을 것이다.

고정 코어(31)의 하측에는 복귀 스프링(36)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부가 접촉된다. 고정 코어(31)가 자화되어 가동 코어(32)가 상측으로 이동되면, 복귀 스프링(36)이 압축되며 복원력이 저장된다.

이에 따라, 제어 전원의 인가가 해제되어 고정 코어(31)의 자화가 종료되면, 가동 코어(32)가 상기 복원력에 의해 다시 하측으로 복귀될 수 있다.

가동 코어(32)는 제어 전원이 인가되면 고정 코어(31)가 생성하는 전자기적 인력에 의해 고정 코어(31)를 향해 이동된다.

가동 코어(32)의 이동에 따라, 가동 코어(32)에 결합된 샤프트(44)가 고정 코어(31)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 상측으로 이동된다. 또한, 샤프트(44)가 이동됨에 따라, 샤프트(44)에 결합된 가동 접촉자부(40)가 상측으로 이동된다.

이에 따라, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 접촉되어 직류 릴레이(1)가 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

가동 코어(32)는 전자기력에 의한 인력을 받을 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 가동 코어(32)는 자성체 소재로 형성되거나, 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

가동 코어(32)는 실린더(37)의 내부에 수용된다. 또한, 가동 코어(32)는 실린더(37) 내부에서 실린더(37)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 이동될 수 있다.

구체적으로, 가동 코어(32)는 고정 코어(31)를 향하는 방향 및 고정 코어(31)에서 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.

가동 코어(32)는 샤프트(44)와 결합된다. 가동 코어(32)는 샤프트(44)와 일체로 이동될 수 있다. 가동 코어(32)가 상측 또는 하측으로 이동되면, 샤프트(44) 또한 상측 또는 하측으로 이동된다. 이에 따라, 가동 접촉자(43) 또한 상측 또는 하측으로 이동된다.

가동 코어(32)는 고정 코어(31)의 하측에 위치된다. 가동 코어(32)는 고정 코어(31)와 소정 거리만큼 이격된다. 상기 소정 거리는 가동 코어(32)가 상하 방향으로 이동될 수 있는 거리임은 상술한 바와 같다.

가동 코어(32)는 길이 방향으로 연장 형성된다. 가동 코어(32)의 내부에는 길이 방향으로 연장되는 중공부가 소정 거리만큼 함몰 형성된다. 상기 중공부에는 복귀 스프링(36) 및 복귀 스프링(36)에 관통 결합된 샤프트(44)의 하측이 부분적으로 수용된다.

상기 중공부의 하측에는 관통공이 길이 방향으로 관통 형성된다. 상기 중공부와 상기 관통공은 연통된다. 상기 중공부에 삽입된 샤프트(44)의 하측 단부는 상기 관통공을 향해 진행될 수 있다.

가동 코어(32)의 하측 단부에는 공간부가 소정 거리만큼 함몰 형성된다. 상기 공간부는 상기 관통공과 연통된다. 상기 공간부에는 샤프트(44)의 하측 헤드부가 위치된다.

요크(33)는 제어 전원이 인가됨에 따라 자로(magnetic circuit)를 형성한다. 요크(33)가 형성하는 자로는 코일(35)이 형성하는 자기장의 방향을 조절하도록 구성될 수 있다.

이에 따라, 제어 전원이 인가되면 코일(35)은 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동되는 방향으로 자기장을 생성할 수 있다. 요크(33)는 통전 가능한 전도성 소재로 형성될 수 있다.

요크(33)는 하부 프레임(12)의 내부에 수용된다. 요크(33)는 코일(35)을 둘러싼다. 코일(35)은 요크(33)의 내주면과 소정 거리만큼 이격되도록 요크(33)의 내부에 수용될 수 있다.

요크(33)의 내부에는 보빈(34)이 수용된다. 즉, 하부 프레임(12)의 외주로부터 방사상 내측을 향하는 방향으로 요크(33), 코일(35) 및 코일(35)이 권취되는 보빈(34)이 순서대로 배치된다.

요크(33)의 상측은 지지 플레이트(14)에 접촉된다. 또한, 요크(33)의 외주는 하부 프레임(12)의 내주에 접촉되거나, 하부 프레임(12)의 내주로부터 소정 거리만큼 이격되도록 위치될 수 있다.

보빈(34)에는 코일(35)이 권취된다. 보빈(34)은 요크(33) 내부에 수용된다.

보빈(34)은 평판형의 상부 및 하부와, 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 상부와 하부를 연결하는 원통형의 기둥부를 포함할 수 있다. 즉, 보빈(34)은 실패(bobbin) 형상이다.

보빈(34)의 상부는 지지 플레이트(14)의 하측과 접촉된다. 보빈(34)의 기둥부에는 코일(35)이 권취된다. 코일(35)이 권취되는 두께는 보빈(34)의 상부 및 하부의 직경과 같거나 더 작게 구성될 수 있다.

보빈(34)의 기둥부에는 길이 방향으로 연장되는 중공부가 관통 형성된다. 상기 중공부에는 실린더(37)가 수용될 수 있다. 보빈(34)의 기둥부는 고정 코어(31), 가동 코어(32) 및 샤프트(44)와 같은 중심축을 갖도록 배치될 수 있다.

코일(35)은 인가된 제어 전원에 의해 자기장을 발생시킨다. 코일(35)이 발생시키는 자기장에 의해 고정 코어(31)가 자화되어, 가동 코어(32)에 전자기적 인력이 인가될 수 있다.

코일(35)은 보빈(34)에 권취된다. 구체적으로, 코일(35)은 보빈(34)의 기둥부에 권취되어, 상기 기둥부의 방사상 외측으로 적층된다. 코일(35)은 요크(33)의 내부에 수용된다.

제어 전원이 인가되면, 코일(35)은 자기장을 생성한다. 이때, 요크(33)에 의해 코일(35)이 생성하는 자기장의 세기 또는 방향 등이 제어될 수 있다. 코일(35)이 생성한 자기장에 의해 고정 코어(31)가 자화된다.

고정 코어(31)가 자화되면, 가동 코어(32)는 고정 코어(31)를 향하는 방향으로의 전자기력, 즉, 인력을 받게 된다. 이에 따라, 가동 코어(32)는 고정 코어(31)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 상측으로 이동된다.

복귀 스프링(36)은 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동된 후 제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(32)가 원래 위치로 복귀되기 위한 복원력을 제공한다.

복귀 스프링(36)은 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동됨에 따라 압축되며 복원력을 저장한다. 이때, 저장되는 복원력은 고정 코어(31)가 자화되어 가동 코어(32)에 미치는 전자기적 인력보다 작은 것이 바람직하다. 제어 전원이 인가되는 동안에는 가동 코어(32)가 복귀 스프링(36)에 의해 임의로 원위치에 복귀되는 것을 방지하기 위함이다.

제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(32)는 복귀 스프링(36)에 의한 복원력을 받게 된다. 물론, 가동 코어(32)의 자중(empty weight)에 의한 중력 또한 가동 코어(32)에 작용될 수 있다. 이에 따라, 가동 코어(32)는 고정 코어(31)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 원 위치로 복귀될 수 있다.

복귀 스프링(36)은 형상이 변형되어 복원력을 저장하고, 원래 형상으로 복귀되며 복원력을 외부에 전달할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 복귀 스프링(36)은 코일 스프링(coil spring)으로 구비될 수 있다.

복귀 스프링(36)에는 샤프트(44)가 관통 결합된다. 샤프트(44)는 복귀 스프링(36)이 결합된 상태에서 복귀 스프링(36)의 형상 변형과 무관하게 상하 방향으로 이동될 수 있다.

복귀 스프링(36)은 가동 코어(32)의 상측에 함몰 형성된 중공부에 수용된다. 또한, 고정 코어(31)를 향하는 복귀 스프링(36)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 고정 코어(31)의 하측에 함몰 형성된 중공부에 수용된다.

실린더(37)는 고정 코어(31), 가동 코어(32), 복귀 스프링(36) 및 샤프트(44)를 수용한다. 가동 코어(32) 및 샤프트(44)는 실린더(37) 내부에서 상측 및 하측 방향으로 이동될 수 있다.

실린더(37)는 보빈(34)의 기둥부에 형성된 중공부에 위치된다. 실린더(37)의 상측 단부는 지지 플레이트(14)의 하측 면에 접촉된다.

실린더(37)의 측면은 보빈(34)의 기둥부의 내주면에 접촉된다. 실린더(37)의 상측 개구부는 고정 코어(31)에 의해 밀폐될 수 있다. 실린더(37)의 하측 면은 하부 프레임(12)의 내면에 접촉될 수 있다.

(4) 가동 접촉자부(40)의 설명

가동 접촉자부(40)는 가동 접촉자(43) 및 가동 접촉자(43)를 이동시키기 위한 구성을 포함한다. 가동 접촉자부(40)에 의해, 직류 릴레이(1)는 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

가동 접촉자부(40)는 상부 프레임(11)의 내부 공간에 수용된다. 또한, 가동 접촉자부(40)는 아크 챔버(21)의 내부에 상하 이동 가능하게 수용된다.

가동 접촉자부(40)의 상측에는 고정 접촉자(22)가 위치된다. 가동 접촉자부(40)는 고정 접촉자(22)를 향하는 방향 및 고정 접촉자(22)에서 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 아크 챔버(21)의 내부에 수용된다.

가동 접촉자부(40)의 하측에는 코어부(30)가 위치된다. 가동 접촉자부(40)의 상기 이동은 가동 코어(32)의 이동에 의해 달성될 수 있다.

가동 접촉자부(40)는 하우징(41), 커버(42), 가동 접촉자(43), 샤프트(44) 및 탄성부(45)를 포함한다.

하우징(41)은 가동 접촉자(43) 및 가동 접촉자(43)를 탄성 지지하는 탄성부(45)를 수용한다.

도시된 실시 예에서, 하우징(41)은 일측 및 그에 대향하는 타측이 개방된다. 상기 개방된 부분에는 가동 접촉자(43)가 관통 삽입될 수 있다.

하우징(41)의 개방되지 않은 측면은, 수용된 가동 접촉자(43)를 감싸도록 구성될 수 있다.

하우징(41)의 상측에는 커버(42)가 구비된다. 커버(42)는 하우징(41)에 수용된 가동 접촉자(43)의 상측 면을 덮는다.

하우징(41) 및 커버(42)는 의도치 않은 통전이 방지되도록 절연성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 일 실시 예에서, 하우징(41) 및 커버(42)는 합성 수지 등으로 형성될 수 있다.

하우징(41)의 하측은 샤프트(44)와 연결된다. 샤프트(44)와 연결된 가동 코어(32)가 상측 또는 하측으로 이동되면, 하우징(41) 및 이에 수용된 가동 접촉자(43) 또한 상측 또는 하측으로 이동될 수 있다.

하우징(41)과 커버(42)는 임의의 부재에 의해 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, 하우징(41)과 커버(42)는 볼트, 너트 등의 체결 부재(미도시)에 의해 결합될 수 있다.

가동 접촉자(43)는 제어 전원의 인가에 따라 고정 접촉자(22)와 접촉되어, 직류 릴레이(1)가 외부의 전원 및 부하와 통전되도록 한다. 또한, 가동 접촉자(43)는 제어 전원의 인가가 해제될 경우 고정 접촉자(22)와 이격되어, 직류 릴레이(1)가 외부의 전원 및 부하와 통전되지 않도록 한다.

가동 접촉자(43)는 고정 접촉자(22)에 인접하게 위치된다.

가동 접촉자(43)의 상측은 커버(42)에 의해 부분적으로 덮여진다. 일 실시 예에서, 가동 접촉자(43)의 상측 면의 일부는 커버(42)의 하측 면과 접촉될 수 있다.

가동 접촉자(43)의 하측은 탄성부(45)에 의해 탄성 지지된다. 가동 접촉자(43)가 하측으로 임의 이동되지 않도록, 탄성부(45)는 소정 거리만큼 압축된 상태에서 가동 접촉자(43)를 탄성 지지할 수 있다.

가동 접촉자(43)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 연장 형성된다. 즉, 가동 접촉자(43)의 길이는 폭보다 길게 형성된다. 따라서, 하우징(41)에 수용된 가동 접촉자(43)의 길이 방향의 양측 단부는 하우징(41)의 외측으로 노출된다.

상기 양측 단부에는 상측으로 소정 거리만큼 돌출 형성된 접촉 돌출부가 형성될 수 있다. 상기 접촉 돌출부에는 고정 접촉자(22)가 접촉된다.

상기 접촉 돌출부는 각 고정 접촉자(22a, 22b)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(43)의 이동 거리가 감소되고, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)의 접촉 신뢰성이 향상될 수 있다.

가동 접촉자(43)의 폭은 하우징(41)의 각 측면이 서로 이격되는 거리와 동일할 수 있다. 즉, 가동 접촉자(43)가 하우징(41)에 수용되면, 가동 접촉자(43)의 폭 방향 양 측면은 하우징(41)의 각 측면의 내면에 접촉될 수 있다.

이에 따라, 가동 접촉자(43)가 하우징(41)에 수용된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

샤프트(44)는 코어부(30)가 작동됨에 따라 발생되는 구동력을 가동 접촉자부(40)에 전달한다. 구체적으로, 샤프트(44)는 가동 코어(32) 및 가동 접촉자(43)와 연결된다. 가동 코어(32)가 상측 또는 하측으로 이동될 경우 샤프트(44)에 의해 가동 접촉자(43) 또한 상측 또는 하측으로 이동될 수 있다.

샤프트(44)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 연장 형성된다.

샤프트(44)의 하측 단부는 가동 코어(32)에 삽입 결합된다. 가동 코어(32)가 상하 방향으로 이동되면, 샤프트(44)는 가동 코어(32)와 함께 상하 방향으로 이동될 수 있다.

샤프트(44)의 몸체부는 고정 코어(31)에 상하 이동 가능하게 관통 결합된다. 샤프트(44)의 몸체부에는 복귀 스프링(36)이 관통 결합된다.

샤프트(44)의 상측 단부는 하우징(41)에 결합된다. 가동 코어(32)가 이동되면, 샤프트(44) 및 하우징(41)이 함께 이동될 수 있다.

샤프트(44)의 상측 단부 및 하측 단부는 샤프트의 몸체부에 비해 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(44)가 하우징(41) 및 가동 코어(32)와 안정적으로 결합 상태를 유지할 수 있다.

탄성부(45)는 가동 접촉자(43)를 탄성 지지한다. 가동 접촉자(43)가 고정 접촉자(22)와 접촉될 경우, 전자기적 반발력에 의해 가동 접촉자(43)는 고정 접촉자(22)에서 이격되려는 경향을 갖게 된다.

이때, 탄성부(45)는 가동 접촉자(43)를 탄성 지지하여, 가동 접촉자(43)가 고정 접촉자(22)에서 임의 이격되는 것을 방지한다.

탄성부(45)는 형상의 변형에 의해 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 다른 부재에 제공할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 탄성부(45)는 코일 스프링으로 구비될 수 있다.

가동 접촉자(43)를 향하는 탄성부(45)의 일측 단부는 가동 접촉자(43)의 하측에 접촉된다. 또한, 상기 일측 단부에 대향하는 타측 단부는 하우징(41)의 상측에 접촉된다.

탄성부(45)는 소정 거리만큼 압축되어 복원력을 저장한 상태로 가동 접촉자(43)를 탄성 지지할 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(43)와 고정 접촉자(22) 사이에서 전자기적 반발력이 발생되더라도, 가동 접촉자(43)가 임의로 이동되지 않게 된다.

탄성부(45)의 안정적인 결합을 위해, 가동 접촉자(43)의 하측에는 탄성부(45)에 삽입되는 돌출부(미도시)가 돌출 형성될 수 있다. 마찬가지로, 하우징(41)의 상측에도 탄성부(45)에 삽입되는 돌출부(미도시)가 돌출 형성될 수 있다.

3. 본 발명의 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)의 설명

도 5 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)가 도시된다. 각 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 아크 챔버(21) 내부에 자기장을 형성한다. 직류 릴레이(1)에 통전되는 전류와 형성된 자기장에 의해, 아크 챔버(21) 내부에는 전자기력이 형성된다.

고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 이격됨에 따라 발생된 아크는, 형성된 전자기력에 의해 아크 챔버(21)의 외부로 이동된다. 구체적으로, 발생된 아크는 형성된 전자기력의 방향을 따라 이동된다. 이에, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 발생된 아크가 유동되는 경로인 아크의 경로(A.P)를 형성한다고 할 수 있을 것이다.

아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 상부 프레임(11)의 내부에 형성된 공간에 위치된다. 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 아크 챔버(21)를 둘러싸게 배치된다. 달리 표현하면, 아크 챔버(21)는 아크 경로 형성부(100, 200, 300)의 내부에 위치된다.

아크 경로 형성부(100, 200, 300)의 내부에는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다. 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 이격되어 발생된 아크는, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)에 의해 형성된 전자기력에 의해 유도될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 할바흐 배열 또는 자석부를 포함한다. 할바흐 배열 또는 자석부는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 수용되는 아크 경로 형성부(100) 내부에 자기장을 형성한다. 이때, 할바흐 배열 또는 자석부는 자체적으로, 또한 서로 간에 자기장을 형성할 수 있다.

할바흐 배열 및 자석부가 형성하는 자기장은, 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)에 통전되는 전류와 함께 전자기력을 형성한다. 형성된 전자기력은 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(43)가 이격될 경우 발생되는 아크를 유도한다.

이때, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 공간부(115)의 중심부(C)에서 멀어지는 방향의 전자기력을 형성한다. 이에 따라, 아크의 경로(A.P) 또한 공간부의 중심부(C)에서 멀어지는 방향으로 형성된다.

결과적으로, 직류 릴레이(1)에 구비되는 각 구성 요소가 발생된 아크에 의해 손상되지 않게 된다. 더 나아가, 발생된 아크가 아크 챔버(21)의 외부로 신속하게 배출될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 각 아크 경로 형성부(100, 200, 300)의 구성 및 각 아크 경로 형성부(100, 200, 300)에 의해 형성되는 아크의 경로(A.P)를 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 다양한 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100, 200, 300)은 전방 측 및 후방 측 중 어느 하나의 측 이상에 위치되는 할바흐 배열을 구비할 수 있다.

또한, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 좌측 및 우측 중 적어도 하나의 측 이상에 위치되는, 길이 방향의 극성을 갖는 자석부를 구비할 수 있다.

다른 실시 예에서, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 좌측 및 우측 중 적어도 하나의 측 이상에 위치되는 할바흐 배열을 구비할 수 있다.

상기 실시 예에서, 아크 경로 형성부(100, 200, 300)는 전방 측 및 후방 측 중 적어도 하나의 측 이상에 위치되는, 폭 방향의 극성을 갖는 자석부를 구비할 수 있다.

후술될 바와 같이, 후방 측은 제1 면(111, 211, 311), 전방 측은 제2 면(112, 212, 312)에 인접한 방향으로 정의될 수 있다.

또한, 좌측은 제3 면(113, 213, 313), 우측은 제4 면(114, 214, 314)에 인접한 방향으로 정의될 수 있다.

(1) 아크 경로 형성부(100)의 설명

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100)를 상세하게 설명한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100)는 자석 프레임(110), 제1 할바흐 배열(Halbach array)(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)를 포함한다.

자석 프레임(110)은 아크 경로 형성부(100)의 골격을 형성한다. 자석 프레임(110)에는 제1 할바흐 배열(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)가 배치된다. 일 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)는 자석 프레임(110)에 결합될 수 있다.

자석 프레임(110)은 길이 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 연장 형성된 직사각형의 단면을 갖는다. 자석 프레임(110)의 형상은 상부 프레임(11) 및 아크 챔버(21)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

자석 프레임(110)은 제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113), 제4 면(114) 및 공간부(115)를 포함한다.

제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113) 및 제4 면(114)은 자석 프레임(110)의 외주면을 형성한다. 즉, 제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113) 및 제4 면(114)은 자석 프레임(110)의 벽으로 기능된다.

제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113) 및 제4 면(114)의 외측은 상부 프레임(11)의 내면에 접촉 또는 고정 결합될 수 있다. 또한, 제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113) 및 제4 면(114)의 내측에는 제1 할바흐 배열(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)가 위치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제1 면(111)은 후방 측 면을 형성한다. 제2 면(112)은 전방 측 면을 형성하며, 제1 면(111)에 대향한다. 또한, 제3 면(113)은 좌측 면을 형성한다. 제4 면(114)은 우측 면을 형성하며, 제3 면(113)에 대향한다.

즉, 제1 면(111) 및 제2 면(112)은 공간부(115)를 사이에 두고 서로 마주한다. 또한, 제3 면(113) 및 제4 면(114)은 공간부(115)를 사이에 두고 서로 마주한다.

제1 면(111)은 제3 면(113) 및 제4 면(114)과 연속된다. 제1 면(111)은 제3 면(113) 및 제4 면(114)과 소정의 각도를 이루며 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 소정의 각도는 직각일 수 있다.

제2 면(112)은 제3 면(113) 및 제4 면(114)과 연속된다. 제2 면(112)은 제3 면(113) 및 제4 면(114)과 소정의 각도를 이루며 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 소정의 각도는 직각일 수 있다.

제1 면(111) 내지 제4 면(114)이 서로 연결되는 각 모서리는 모따기(taper)될 수 있다.

각 면(111, 112, 113, 114)과 제1 및 제2 할바흐 배열(120, 130) 및 제1 및 제2 자석부(140, 150)의 결합을 위해, 체결 부재(미도시)가 구비될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 제1 면(111), 제2 면(112), 제3 면(113) 및 제4 면(114) 중 어느 하나 이상에는 아크 배출공(미도시)이 관통 형성될 수 있다. 아크 배출공(미도시)은 공간부(115)에서 발생된 아크가 배출되는 통로로 기능될 수 있다.

제1 면(111) 내지 제4 면(114)에 의해 둘러싸이는 공간은 공간부(115)로 정의될 수 있다.

공간부(115)에는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 수용된다. 또한, 공간부(115)에는 아크 챔버(21)가 수용된다.

공간부(115)에서, 가동 접촉자(43)는 고정 접촉자(22)를 향하는 방향(즉, 하측 방향) 또는 고정 접촉자(22)에서 멀어지는 방향(즉, 상측 방향)으로 이동될 수 있다.

또한, 공간부(115)에는 아크 챔버(21)에서 발생된 아크의 경로(A.P)가 형성된다. 이는, 제1 할바흐 배열(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)가 형성하는 자기장에 의해 달성된다.

공간부(115)의 중앙 부분은 중심부(C)로 정의될 수 있다. 제1 면 내지 제4 면(111, 112, 113, 114)이 서로 연결되는 각 모서리에서 중심부(C)까지의 직선 거리는 동일하게 형성될 수 있다.

중심부(C)는 제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 고정 접촉자(22b) 사이에 위치된다. 또한, 중심부(C)의 수직 하방에는 가동 접촉자부(40)의 중심 부분이 위치된다. 즉, 중심부(C)의 수직 하방에는 하우징(41), 커버(42), 가동 접촉자(43), 샤프트(44) 및 탄성부(45) 등의 중심 부분이 위치된다.

따라서, 발생된 아크가 중심부(C)를 향해 이동될 경우, 상기 구성들의 손상이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100)는 제1 할바흐 배열(120), 제2 할바흐 배열(130), 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)를 포함한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)을 구성하는 복수 개의 자성체는 좌측에서 우측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)은 좌우 방향으로 연장 형성된다.

제1 할바흐 배열(120)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)은 제2 할바흐 배열(130), 제1 및 제2 자석부(140, 150)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제1 할바흐 배열(120)은 제1 및 제2 면(111, 112) 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)은 상기 어느 하나의 면의 내측(즉, 공간부(115)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)은 제1 면(111)의 내측에, 제1 면(111)에 인접하게 배치되어, 제2 면(112)의 내측에 위치되는 제2 할바흐 배열(130)을 마주한다.

제1 할바흐 배열(120)과 제2 할바흐 배열(130) 사이에는 공간부(115) 및 공간부(115)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제1 할바흐 배열(120)은 제1 면(111)의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제1 할바흐 배열(120)과 제3 면(113) 사이의 최단 거리 및 제1 할바흐 배열(120)과 제4 면(114) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제1 할바흐 배열(120)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제2 할바흐 배열(130), 제1 및 제2 자석부(140, 150)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제1 할바흐 배열(120)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)은 제1 블록(121), 제2 블록(122) 제3 블록(123), 제4 블록(124) 및 제5 블록(125)을 포함한다. 제1 할바흐 배열(120)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(121, 122, 123, 124, 125)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제5 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제5 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제5 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제5 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 제1 면(111)이 연장되는 방향, 즉 좌우 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(121)은 가장 좌측에 위치된다. 즉, 제1 블록(121)은 제3 면(113)에 인접하게 위치된다. 또한, 제5 블록(125)은 가장 우측에 위치된다. 즉, 제5 블록(125)은 제4 면(114)에 인접하게 위치된다.

제2 내지 제4 블록(122, 123, 124)은 제1 블록(121) 및 제5 블록(125) 사이에서, 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다. 즉, 제1 내지 제5 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(121)은 제2 할바흐 배열(130) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 할바흐 배열(130)의 제1 블록(131)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(123)은 제2 할바흐 배열(130) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제2 할바흐 배열(130)의 제3 블록(133) 및 중심부(C)와 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제5 블록(125)은 제2 할바흐 배열(130) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제2 고정 접촉자(22b) 및 제2 할바흐 배열(130)의 제5 블록(135)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(121, 122, 123, 124, 125)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(121)은 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)을 향하는 제1 내면(121a) 및 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)에 반대되는 제1 외면(121b)을 포함한다.

제2 블록(122)은 제1 블록(121)을 향하는 제2 내면(122a) 및 제3 블록(123)을 향하는 제2 외면(122b)을 포함한다. 제2 내면(122a)과 제2 외면(122b)이 서로 반대되게 위치됨이 이해될 것이다.

제3 블록(123)은 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)을 향하는 제3 내면(123a) 및 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)에 반대되는 제3 외면(123b)을 포함한다.

제4 블록(124)은 제3 블록(123)을 향하는 제4 내면(124a) 및 제5 블록(125)을 향하는 제4 외면(124b)을 포함한다. 제4 내면(124a)과 제4 외면(124b)이 서로 반대되게 위치됨이 이해될 것이다.

제5 블록(125)은 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)을 향하는 제5 내면(125a) 및 공간부(115) 또는 제2 할바흐 배열(130)에 반대되는 제5 외면(125b)을 포함한다.

각 블록(121, 122, 123, 124, 125)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1, 제2 및 제5 내면(121a, 122a, 125a), 제3 및 제4 외면(123b, 124b)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제3 및 제4 내면(123a, 124a), 제1, 제2 및 제5 외면(121b, 122b, 125b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1, 제2 및 제5 내면(121a, 122a, 125a), 제3 및 제4 외면(123b, 124b)은 제2 할바흐 배열(130)의 제1, 제2 및 제5 내면(131a, 132a, 135a), 제3 및 제4 외면(133b, 134b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제3 및 제4 내면(123a, 124a), 제1, 제2 및 제5 외면(121b, 122b, 125b)은 제2 할바흐 배열(130)의 제3 및 제4 내면(133a, 134a), 제1, 제2 및 제5 외면(131b, 132b, 135b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 제1, 제2 및 제5 내면(121a, 122a, 125a), 제3 및 제4 외면(123b, 124b)은 제1 자석부(140)의 제1 대향 면(141) 및 제2 자석부(150)의 제2 대향 면(151)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 3 및 제4 내면(123a, 124a), 제1, 제2 및 제5 외면(121b, 122b, 125b)은 제1 자석부(140)의 제1 반대 면(142) 및 제2 자석부(150)의 제2 반대 면(152)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)을 구성하는 복수 개의 자성체는 좌측에서 우측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)은 좌우 방향으로 연장 형성된다.

제2 할바흐 배열(130)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)은 제1 할바흐 배열(120), 제1 및 제2 자석부(140, 150)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제2 할바흐 배열(130)은 제1 및 제2 면(111, 112) 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)은 상기 다른 하나의 면의 내측(즉, 공간부(115)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 5 및 도 7에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)은 제2 면(112)의 내측에, 제2 면(112)에 인접하게 배치되어, 제1 면(111)의 내측에 위치되는 제1 할바흐 배열(120)을 마주한다.

제2 할바흐 배열(130)과 제1 할바흐 배열(120) 사이에는 공간부(115) 및 공간부(115)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제2 할바흐 배열(130)은 제2 면(112)의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제2 할바흐 배열(130)과 제3 면(113) 사이의 최단 거리 및 제2 할바흐 배열(130)과 제4 면(114) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제2 할바흐 배열(130)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제1 할바흐 배열(120), 제1 및 제2 자석부(140, 150)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제2 할바흐 배열(130)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)은 제1 블록(131), 제2 블록(132) 제3 블록(133), 제4 블록(134) 및 제5 블록(135)을 포함한다. 제2 할바흐 배열(130)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(131, 132, 133, 134, 135)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제5 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제5 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제5 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제5 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 제2 면(112)이 연장되는 방향, 즉 좌우 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(131)은 가장 좌측에 위치된다. 즉, 제1 블록(131)은 제3 면(113)에 인접하게 위치된다. 또한, 제5 블록(135)은 가장 우측에 위치된다. 즉, 제5 블록(135)은 제4 면(114)에 인접하게 위치된다.

제2 내지 제4 블록(132, 133, 134)은 제1 블록(131) 및 제5 블록(135) 사이에서, 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다. 즉, 제1 내지 제5 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(131)은 제1 할바흐 배열(120) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제1 고정 접촉자(22a) 및 제1 할바흐 배열(120)의 제1 블록(121)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(133)은 제1 할바흐 배열(120) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제1 할바흐 배열(120)의 제3 블록(123) 및 중심부(C)와 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제5 블록(135)은 제1 할바흐 배열(120) 또는 공간부(115)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제2 고정 접촉자(22b) 및 제1 할바흐 배열(120)의 제5 블록(135)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(131, 132, 133, 134, 135)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(131)은 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)을 향하는 제1 내면(131a) 및 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)에 반대되는 제1 외면(131b)을 포함한다.

제2 블록(132)은 제1 블록(131)을 향하는 제2 내면(132a) 및 제3 블록(133)을 향하는 제2 외면(132b)을 포함한다. 제2 내면(132a)과 제2 외면(132b)이 서로 반대되게 위치됨이 이해될 것이다.

제3 블록(133)은 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)을 향하는 제3 내면(133a) 및 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)에 반대되는 제3 외면(133b)을 포함한다.

제4 블록(134)은 제3 블록(133)을 향하는 제4 내면(134a) 및 제5 블록(135)을 향하는 제4 외면(134b)을 포함한다. 제4 내면(134a)과 제4 외면(134b)이 서로 반대되게 위치됨이 이해될 것이다.

제5 블록(135)은 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)을 향하는 제5 내면(135a) 및 공간부(115) 또는 제1 할바흐 배열(120)에 반대되는 제5 외면(135b)을 포함한다.

각 블록(131, 132, 133, 134, 135)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1, 제2 및 제5 내면(131a, 132a, 135a), 제3 및 제4 외면(133b, 134b)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제3 및 제4 내면(133a, 134a), 제1, 제2 및 제5 외면(131b, 132b, 135b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1, 제2 및 제5 내면(131a, 132a, 135a), 제3 및 제4 외면(133b, 134b)은 제1 할바흐 배열(120)의 제1, 제2 및 제5 내면(121a, 122a, 125a), 제3 및 제4 외면(123b, 124b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제3 및 제4 내면(133a, 134a), 제1, 제2 및 제5 외면(131b, 132b, 135b)은 제1 할바흐 배열(120)의 제3 및 제4 내면(123a, 124a), 제1, 제2 및 제5 외면(121b, 122b, 125b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 제1, 제2 및 제5 내면(131a, 132a, 135a), 제3 및 제4 외면(133b, 134b)은 제1 자석부(140)의 제1 대향 면(141) 및 제2 자석부(150)의 제2 대향 면(151)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 3 및 제4 내면(133a, 134a), 제1, 제2 및 제5 외면(131b, 132b, 135b)은 제1 자석부(140)의 제1 반대 면(142) 및 제2 자석부(150)의 제2 반대 면(152)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

제1 할바흐 배열(120) 및 제2 할바흐 배열(130)은 어느 하나 이상이 구비될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 실시 예에서, 제1 및 제2 할바흐 배열(120, 130)이 모두 구비된다.

도 6에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(120)만이 구비된다. 또한, 도 7에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(130)만이 구비될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(140, 150)는 그 자체 또는 제1 및 제2 할바흐 배열(120, 130) 및 서로 다른 자석부(140, 150)와 함께 자기장을 형성한다. 제1 및 제2 자석부(140, 150)가 형성한 자기장에 의해 아크 챔버(21) 내부에 아크의 경로(A.P)가 형성될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(140, 150)는 자화되어 자기장을 형성할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 및 제2 자석부(140, 150)는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(140, 150)는 제1 내지 제4 면(111, 112, 113, 114) 중 어느 하나의 면에 각각 인접하게 위치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제1 자석부(140)는 제3 면(113)에 인접하게 위치된다. 제2 자석부(150)는 제4 면(114)에 인접하게 위치된다. 제1 자석부(140)와 제2 자석부(150)는 공간부(115)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치된다.

제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)는 일 방향으로 연장 형성된다. 도시된 실시 예에서, 제1 자석부(140) 및 제2 자석부(150)는 전후 방향으로 연장 형성된다.

제1 및 제2 자석부(140, 150)는 각각 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 자석부(140)는 공간부(115) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제1 대향 면(141) 및 공간부(115) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제1 반대 면(142)을 포함한다.

제2 자석부(150)는 공간부(115) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제2 대향 면(151) 및 공간부(115) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제2 반대 면(152)을 포함한다.

제1 및 제2 자석부(140, 150)의 각 면은 소정의 규칙에 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 대향 면(141)과 제2 대향 면(151)은 같은 극성으로 자화될 수 있다. 이때, 제1 대향 면(141)과 제2 대향 면(151)은 제1 할바흐 배열(120)의 제1 및 제5 내면(121a, 125a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다. 또한, 제1 대향 면(141)과 제2 대향 면(151)은 제2 할바흐 배열(130)의 제1 및 제5 내면(131a, 135a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제1 반대 면(142)과 제2 반대 면(152)은 같은 극성으로 자화될 수 있다. 이때, 제1 반대 면(142)과 제2 반대 면(152)은 제1 할바흐 배열(120)의 제3 내면(123a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다. 또한, 제1 반대 면(142)과 제2 반대 면(152)은 제2 할바흐 배열(130)의 제3 내면(133a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100)에 의해 형성되는 아크의 경로(A.P)를 상세하게 설명한다.

도 8을 참조하면, 제1 할바흐 배열(120)의 제1 및 제5 내면(121a, 125a)은 S극으로 자화된다. 또한, 제3 내면(123a)은 N극으로 자화된다.

상기 규칙에 의해, 제2 할바흐 배열(130)의 제1 및 제5 내면(131a, 135a)은 S극으로 자화된다. 또한, 제3 내면(123b)은 S극으로 자화된다.

더 나아가, 상기 규칙에 의해, 제1 자석부(140)의 제1 대향 면(141) 및 제2 자석부(150)의 제2 대향 면(151)은 S극으로 자화된다.

이에 따라, 제1 할바흐 배열(120)에서는 제3 내면(123a)에서 제1 및 제5 내면(121a, 125a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다. 유사하게, 제2 할바흐 배열(130)에서는 제3 내면(133a)에서 제1 및 제5 내면(131a, 135a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

따라서, 제1 할바흐 배열(120) 및 제2 할바흐 배열(130) 사이에는 서로 밀어내는 방향의 자기장이 형성된다.

제1 할바흐 배열(120)과 제1 및 제2 자석부(140, 150) 사이에는, 제3 내면(123a)에서 각 대향 면(141, 151)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

제2 할바흐 배열(130)과 제1 및 제2 자석부(140, 150) 사이에는, 제3 내면(133a)에서 각 대향 면(141, 151)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

도 8의 (a)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(22b)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제1 고정 접촉자(22a)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's rule)을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 우측을 향하게 형성된다.

도 8의 (b)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(22a)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제2 고정 접촉자(22b)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 우측을 향하게 형성된다.

도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 할바흐 배열(120, 130), 제1 및 제2 자석부(140, 150)의 각 면의 극성이 변경될 경우, 각 할바흐 배열(120, 130) 및 각 자석부(140, 150)가 형성하는 자기장의 방향이 반대가 된다. 이에 따라, 발생되는 전자기력 및 아크의 경로(A.P) 또한 전후 방향이 반대로 형성된다.

즉, 도 8의 (a)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 우측을 향하게 형성된다.

유사하게, 도 8의 (b)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 우측을 향하게 형성된다.

따라서, 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(100)는, 제1 및 제2 할바흐 배열(120, 130) 및 제1 및 제2 자석부(140, 150)의 극성 또는 직류 릴레이(1)에 통전되는 전류의 방향과 무관하게, 전자기력 및 아크의 경로(A.P)를 중심부(C)에서 멀어지는 방향으로 형성할 수 있다.

따라서, 중심부(C)에 인접하게 배치되는 직류 릴레이(1)의 각 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다. 더 나아가, 발생된 아크가 신속하게 외부로 배출될 수 있어, 직류 릴레이(1)의 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.

(2) 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(200)의 설명

이하, 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(200)를 상세하게 설명한다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(200)는 자석 프레임(210), 제1 할바흐 배열(220), 제2 할바흐 배열(230), 제1 자석부(240) 및 제2 자석부(250)를 포함한다.

본 실시 예에 따른 자석 프레임(210)은 상술한 실시 예에 따른 자석 프레임(210)과 그 구조 및 기능이 동일하다. 다만, 본 실시 예에 따른 자석 프레임(210)에 배치되는 제1 할바흐 배열(220), 제2 할바흐 배열(230), 제1 자석부(240) 및 제2 자석부(250)의 배치 방식에 차이가 있다.

이에, 자석 프레임(210)에 대한 설명은 상술한 실시 예에 따른 자석 프레임(210)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)을 구성하는 복수 개의 자성체는 좌측에서 우측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)은 좌우 방향으로 연장 형성된다.

제1 할바흐 배열(220)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)은 제2 할바흐 배열(230), 제1 및 제2 자석부(240, 250)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제1 할바흐 배열(220)은 제1 및 제2 면(211, 212) 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)은 상기 어느 하나의 면의 내측(즉, 공간부(215)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)은 제1 면(211)의 내측에, 제1 면(211)에 인접하게 배치되어, 제2 면(212)의 내측에 위치되는 제2 할바흐 배열(230)을 마주한다.

제1 할바흐 배열(220)과 제2 할바흐 배열(230) 사이에는 공간부(215) 및 공간부(215)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제1 할바흐 배열(220)은 제1 면(211)의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제1 할바흐 배열(220)과 제3 면(213) 사이의 최단 거리 및 제1 할바흐 배열(220)과 제4 면(214) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제1 할바흐 배열(220)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제2 할바흐 배열(230), 제1 및 제2 자석부(240, 250)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제1 할바흐 배열(220)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)은 제1 블록(221), 제2 블록(222) 및 제3 블록(223)을 포함한다. 제1 할바흐 배열(220)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(221, 222, 223)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제3 블록(221, 222, 223)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(221, 222, 223)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제3 블록(221, 222, 223)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(221, 222, 223)은 제1 면(211)이 연장되는 방향, 즉 좌우 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(221)은 가장 좌측에 위치된다. 즉, 제1 블록(221)은 제3 면(213)에 인접하게 위치된다. 또한, 제3 블록(223)은 가장 우측에 위치된다. 즉, 제3 블록(223)은 제4 면(214)에 인접하게 위치된다. 제2 블록(222)은 제1 블록(221)과 제3 블록(223) 사이에 위치된다.

즉, 제1 내지 제3 블록(221, 222, 223)은 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(221, 222, 223)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(221)은 제2 할바흐 배열(230) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제1 고정 접촉자(22a) 및 제2 할바흐 배열(230)의 제1 블록(231)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제2 블록(222)은 제2 할바흐 배열(230) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 중심부(C) 및 제2 할바흐 배열(230)의 제2 블록(232)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(223)은 제2 할바흐 배열(230) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제2 고정 접촉자(22b) 및 제2 할바흐 배열(230)의 제3 블록(233)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(221, 222, 223)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(221)은 제2 블록(222)을 향하는 제1 내면(221a) 및 제2 블록(222)에 반대되는 제1 외면(221b)을 포함한다.

제2 블록(222)은 공간부(215) 또는 제2 할바흐 배열(230)을 향하는 제2 내면(222a) 및 공간부(215) 또는 제2 할바흐 배열(230)에 반대되는 제2 외면(222b)을 포함한다.

제3 블록(223)은 제2 블록(222)을 향하는 제3 내면(223a) 및 제2 블록(222)에 반대되는 제3 외면(223b)을 포함한다.

각 블록(221, 222, 223)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 내지 제3 내면(221a, 222a, 223a)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다. 마찬가지로, 제1 내지 제3 외면(221b, 222b, 223b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1 내지 제3 내면(221a, 222a, 223a)은 제2 할바흐 배열(230)의 제1 내지 제3 내면(231a, 232a, 233a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

더 나아가, 제1 내지 제3 내면(221a, 222a, 223a)은 제1 및 제2 자석부(240, 250)의 각 대향 면(241, 251)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)을 구성하는 복수 개의 자성체는 좌측에서 우측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)은 좌우 방향으로 연장 형성된다.

제2 할바흐 배열(230)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)은 제1 할바흐 배열(220), 제1 및 제2 자석부(240, 250)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제2 할바흐 배열(230)은 제1 및 제2 면(211, 212) 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)은 상기 다른 하나의 면의 내측(즉, 공간부(215)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 9 및 도 11에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)은 제2 면(212)의 내측에, 제2 면(212)에 인접하게 배치되어, 제1 면(211)의 내측에 위치되는 제1 할바흐 배열(220)을 마주한다.

제2 할바흐 배열(230)과 제1 할바흐 배열(220) 사이에는 공간부(215) 및 공간부(215)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제2 할바흐 배열(230)은 제2 면(212)의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제2 할바흐 배열(230)과 제3 면(213) 사이의 최단 거리 및 제2 할바흐 배열(230)과 제4 면(214) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제2 할바흐 배열(230)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제1 할바흐 배열(220), 제1 및 제2 자석부(240, 250)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제2 할바흐 배열(230)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)은 제1 블록(231), 제2 블록(232) 및 제3 블록(233)을 포함한다. 제2 할바흐 배열(230)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(231, 232, 233)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제3 블록(231, 232, 233)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(231, 232, 233)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제3 블록(231, 232, 233)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(231, 232, 233)은 제1 면(211)이 연장되는 방향, 즉 좌우 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(231)은 가장 좌측에 위치된다. 즉, 제1 블록(231)은 제3 면(213)에 인접하게 위치된다. 또한, 제3 블록(233)은 가장 우측에 위치된다. 즉, 제3 블록(233)은 제4 면(214)에 인접하게 위치된다. 제2 블록(232)은 제1 블록(231)과 제3 블록(233) 사이에 위치된다.

즉, 제1 내지 제3 블록(231, 232, 233)은 좌측에서 우측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(231, 232, 233)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(231)은 제1 할바흐 배열(220) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제1 고정 접촉자(22a) 및 제1 할바흐 배열(220)의 제1 블록(221)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제2 블록(232)은 제1 할바흐 배열(220) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 중심부(C) 및 제1 할바흐 배열(220)의 제2 블록(222)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(233)은 제1 할바흐 배열(220) 또는 공간부(215)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 제2 고정 접촉자(22b) 및 제1 할바흐 배열(220)의 제3 블록(223)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(231, 232, 233)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(231)은 제2 블록(232)을 향하는 제1 내면(231a) 및 제2 블록(232)에 반대되는 제1 외면(231b)을 포함한다.

제2 블록(232)은 공간부(215) 또는 제1 할바흐 배열(220)을 향하는 제2 내면(232a) 및 공간부(215) 또는 제1 할바흐 배열(220)에 반대되는 제2 외면(232b)을 포함한다.

제3 블록(233)은 제2 블록(232)을 향하는 제3 내면(233a) 및 제2 블록(232)에 반대되는 제3 외면(233b)을 포함한다.

각 블록(231, 232, 233)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 내지 제3 내면(231a, 232a, 233a)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다. 마찬가지로, 제1 내지 제3 외면(231b, 232b, 233b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1 내지 제3 내면(231a, 232a, 233a)은 제1 할바흐 배열(220)의 제1 내지 제3 내면(221a, 222a, 223a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

더 나아가, 제1 내지 제3 내면(231a, 232a, 233a)은 제1 및 제2 자석부(240, 250)의 각 대향 면(241, 251)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

제1 할바흐 배열(220) 및 제2 할바흐 배열(230)은 어느 하나 이상이 구비될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 실시 예에서, 제1 및 제2 할바흐 배열(220, 230)이 모두 구비된다.

도 10에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(220)만이 구비된다. 또한, 도 11에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(230)만이 구비될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(240, 250)는 그 자체 또는 제1 및 제2 할바흐 배열(220, 230) 및 서로 다른 자석부(240, 250)와 함께 자기장을 형성한다. 제1 및 제2 자석부(240, 250)가 형성한 자기장에 의해 아크 챔버(21) 내부에 아크의 경로(A.P)가 형성될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(240, 250)는 자화되어 자기장을 형성할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 및 제2 자석부(240, 250)는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(240, 250)는 제1 내지 제4 면(211, 212, 213, 214) 중 어느 하나의 면에 각각 인접하게 위치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제1 자석부(240)는 제3 면(213)에 인접하게 위치된다. 제2 자석부(250)는 제4 면(214)에 인접하게 위치된다. 제1 자석부(240)와 제2 자석부(250)는 공간부(215)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치된다.

제1 자석부(240) 및 제2 자석부(250)는 일 방향으로 연장 형성된다. 도시된 실시 예에서, 제1 자석부(240) 및 제2 자석부(250)는 전후 방향으로 연장 형성된다.

제1 및 제2 자석부(240, 250)는 각각 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 자석부(240)는 공간부(215) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제1 대향 면(241) 및 공간부(215) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제1 반대 면(242)을 포함한다.

제2 자석부(250)는 공간부(215) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제2 대향 면(251) 및 공간부(215) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제2 반대 면(252)을 포함한다.

제1 및 제2 자석부(240, 250)의 각 면은 소정의 규칙에 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 대향 면(241)과 제2 대향 면(251)은 같은 극성으로 자화될 수 있다. 이때, 제1 대향 면(241)과 제2 대향 면(251)은 제1 할바흐 배열(220)의 제2 외면(222b) 및 제2 할바흐 배열(230)의 제2 외면(232b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

마찬가지로, 제1 반대 면(242)과 제2 반대 면(252)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다. 이때, 제1 반대 면(242)과 제2 반대 면(252)은 제1 할바흐 배열(220)의 제2 내면(222a) 및 제2 할바흐 배열(230)의 제2 내면(232a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

이하, 도 12를 참조하여 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(200)에 의해 형성되는 아크의 경로(A.P)를 상세하게 설명한다.

도 12를 참조하면, 제1 할바흐 배열(220)의 제1 내지 제3 내면(221a, 222a, 223a)은 N극으로 자화된다. 또한, 제1 내지 제3 외면(221b, 222b, 223b)은 S극으로 자화된다.

상기 규칙에 의해, 제2 할바흐 배열(230)의 제1 내지 제3 내면(231a, 232a, 233a)은 N극으로 자화된다. 또한, 제1 내지 제3 외면(231b, 232b, 233b)은 S극으로 자화된다.

더 나아가, 상기 규칙에 의해, 제1 자석부(240)의 제1 대향 면(241) 및 제2 자석부(250)의 제2 대향 면(251)은 S극으로 자화된다.

이에 따라, 제1 할바흐 배열(220)에서는 제2 내면(222a)에서 제1 및 제3 외면(221b, 223b)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다. 유사하게, 제2 할바흐 배열(230)에서는 제2 내면(232a)에서 제1 및 제3 외면(231b, 233b)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

따라서, 제1 할바흐 배열(220) 및 제2 할바흐 배열(230) 사이에는 서로 밀어내는 방향의 자기장이 형성된다.

제1 할바흐 배열(220)과 제1 및 제2 자석부(240, 250) 사이에는, 제2 내면(222a)에서 각 대향 면(241, 251)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

제2 할바흐 배열(230)과 제1 및 제2 자석부(240, 250) 사이에는, 제2 내면(232a)에서 각 대향 면(241, 251)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

도 12의 (a)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(22b)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제1 고정 접촉자(22a)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 우측을 향하게 형성된다.

도 12의 (b)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(22a)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제2 고정 접촉자(22b)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 우측을 향하게 형성된다.

도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 할바흐 배열(220, 230), 제1 및 제2 자석부(240, 250)의 각 면의 극성이 변경될 경우, 각 할바흐 배열(220, 230) 및 각 자석부(240, 250)가 형성하는 자기장의 방향이 반대가 된다. 이에 따라, 발생되는 전자기력 및 아크의 경로(A.P) 또한 전후 방향이 반대로 형성된다.

즉, 도 12의 (a)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 우측을 향하게 형성된다.

유사하게, 도 12의 (b)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 우측을 향하게 형성된다.

도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 할바흐 배열(220, 230) 중 어느 하나만 구비되는 경우에도, 상술한 바와 같이 자기장 및 아크의 경로(A.P)가 형성됨이 이해될 것이다.

따라서, 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(200)는, 제1 및 제2 할바흐 배열(220, 230) 및 제1 및 제2 자석부(240, 250)의 극성 또는 직류 릴레이(1)에 통전되는 전류의 방향과 무관하게, 전자기력 및 아크의 경로(A.P)를 중심부(C)에서 멀어지는 방향으로 형성할 수 있다.

따라서, 중심부(C)에 인접하게 배치되는 직류 릴레이(1)의 각 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다. 더 나아가, 발생된 아크가 신속하게 외부로 배출될 수 있어, 직류 릴레이(1)의 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.

(3) 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(300)의 설명

이하, 도 13 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(300)를 상세하게 설명한다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(300)는 자석 프레임(310), 제1 할바흐 배열(320), 제2 할바흐 배열(330), 제1 자석부(340) 및 제2 자석부(350)를 포함한다.

본 실시 예에 따른 자석 프레임(310)은 상술한 실시 예에 따른 자석 프레임(310)과 그 구조 및 기능이 동일하다. 다만, 본 실시 예에 따른 자석 프레임(310)에 배치되는 제1 할바흐 배열(320), 제2 할바흐 배열(330), 제1 자석부(340) 및 제2 자석부(350)의 배치 방식에 차이가 있다.

이에, 자석 프레임(310)에 대한 설명은 상술한 실시 예에 따른 자석 프레임(310)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)을 구성하는 복수 개의 자성체는 전방 측에서 후방 측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)은 전후 방향으로 연장 형성된다.

제1 할바흐 배열(320)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)은 제2 할바흐 배열(330), 제1 및 제2 자석부(340, 350)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제1 할바흐 배열(320)은 제3 면(313) 및 제4 면(314) 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)은 상기 어느 하나의 면의 내측(즉, 공간부(315)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 13 및 도 15에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)은 제3 면(313)의 내측에, 제3 면(313)에 인접하게 배치되어, 제4 면(314)의 내측에 위치되는 제2 할바흐 배열(330)을 마주한다.

제1 할바흐 배열(320)과 제2 할바흐 배열(330) 사이에는 공간부(315) 및 공간부(315)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제1 할바흐 배열(320)은 제3 면(313)의 전후 방향의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제1 할바흐 배열(320)과 제1 면(311) 사이의 최단 거리 및 제1 할바흐 배열(320)과 제2 면(312) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제1 할바흐 배열(320)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제2 할바흐 배열(330), 제1 및 제2 자석부(340, 350)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제1 할바흐 배열(320)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)은 제1 블록(321), 제2 블록(322) 및 제3 블록(323)을 포함한다. 제1 할바흐 배열(320)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(321, 322, 323)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제3 블록(321, 322, 323)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(321, 322, 323)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제3 블록(321, 322, 323)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(321, 322, 323)은 제3 면(313)이 연장되는 방향, 즉 전후 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(321)은 가장 후방 측에 위치된다. 즉, 제1 블록(321)은 제1 면(311)에 인접하게 위치된다. 또한, 제3 블록(323)은 가장 전방 측에 위치된다. 즉, 제3 블록(323)은 제2 면(312)에 인접하게 위치된다. 제2 블록(322)은 제1 블록(321)과 제3 블록(323) 사이에 위치된다.

즉, 제1 내지 제3 블록(321, 322, 323)은 후방 측에서 전방 측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(321, 322, 323)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(321)은 제2 할바흐 배열(330) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 제2 할바흐 배열(330)의 제1 블록(331)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제2 블록(322)은 제2 할바흐 배열(330) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 각 고정 접촉자(22a, 22b), 중심부(C) 및 제2 할바흐 배열(330)의 제2 블록(332)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(323)은 제2 할바흐 배열(330) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 제2 할바흐 배열(330)의 제3 블록(333)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(321, 322, 323)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(321)은 제2 블록(322)을 향하는 제1 내면(321a) 및 제2 블록(322)에 반대되는 제1 외면(321b)을 포함한다.

제2 블록(322)은 공간부(315) 또는 제2 할바흐 배열(330)을 향하는 제2 내면(322a) 및 공간부(315) 또는 제2 할바흐 배열(330)에 반대되는 제2 외면(322b)을 포함한다.

제3 블록(323)은 제2 블록(322)을 향하는 제3 내면(323a) 및 제2 블록(322)에 반대되는 제3 외면(323b)을 포함한다.

각 블록(321, 322, 323)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다. 마찬가지로, 제1 내지 제3 외면(321b, 322b, 323b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)은 제2 할바흐 배열(330)의 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

더 나아가, 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)은 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 대향 면(341, 351)과 다른 극성으로 자화될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)은 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 반대 면(342, 352)과 같은 극성으로 자화된다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)을 구성하는 복수 개의 자성체는 전방 측에서 후방 측으로 나란하게 연속되어 배치된다. 즉, 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)은 전후 방향으로 연장 형성된다.

제2 할바흐 배열(330)은 다른 자성체와 함께 자기장을 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)은 제1 할바흐 배열(320), 제1 및 제2 자석부(340, 350)와 함께 자기장을 형성할 수 있다.

제2 할바흐 배열(330)은 제3 면(313) 및 제4 면(314) 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)은 상기 다른 하나의 면의 내측(즉, 공간부(315)를 향하는 방향)에 결합될 수 있다.

도 13 및 도 14에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)은 제4 면(314)의 내측에, 제4 면(314)에 인접하게 배치되어, 제3 면(313)의 내측에 위치되는 제1 할바흐 배열(320)을 마주한다.

제2 할바흐 배열(330)과 제1 할바흐 배열(320) 사이에는 공간부(315) 및 공간부(315)에 수용되는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제2 할바흐 배열(330)은 제4 면(314)의 중앙 부분에 위치될 수 있다. 달리 표현하면, 제2 할바흐 배열(330)과 제1 면(311) 사이의 최단 거리 및 제2 할바흐 배열(330)과 제2 면(312) 사이의 최단 거리는 같을 수 있다.

제2 할바흐 배열(330)은 그 자체가 형성하는 자기장 및 제1 할바흐 배열(320), 제1 및 제2 자석부(340, 350)와 형성하는 자기장의 세기를 강화할 수 있다. 제2 할바흐 배열(330)에 의해 형성되는 자기장의 방향 및 자기장이 강화되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)은 제1 블록(331), 제2 블록(332) 및 제3 블록(333)을 포함한다. 제2 할바흐 배열(330)을 구성하는 복수 개의 자성체가 각각 블록(331, 332, 333)으로 명명되었음이 이해될 것이다.

제1 내지 제3 블록(331, 332, 333)은 자성체로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(331, 332, 333)은 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 내지 제3 블록(331, 332, 333)은 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 제1 내지 제3 블록(331, 332, 333)은 제4 면(314)이 연장되는 방향, 즉 전후 방향으로 나란하게 배치된다.

제1 블록(331)은 가장 후방 측에 위치된다. 즉, 제1 블록(331)은 제1 면(311)에 인접하게 위치된다. 또한, 제3 블록(333)은 가장 전방 측에 위치된다. 즉, 제3 블록(333)은 제2 면(312)에 인접하게 위치된다. 제2 블록(332)은 제1 블록(331)과 제3 블록(333) 사이에 위치된다.

즉, 제1 내지 제3 블록(331, 332, 333)은 후방 측에서 전방 측을 향해 순서대로 나란하게 배치된다.

일 실시 예에서, 서로 인접한 각 블록(331, 332, 333)은 서로 접촉될 수 있다.

제1 블록(331)은 제1 할바흐 배열(320) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 제1 할바흐 배열(320)의 제1 블록(321)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제2 블록(332)은 제1 할바흐 배열(320) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 각 고정 접촉자(22a, 22b), 중심부(C) 및 제1 할바흐 배열(320)의 제2 블록(322)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

제3 블록(333)은 제1 할바흐 배열(320) 또는 공간부(315)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 제1 할바흐 배열(320)의 제3 블록(323)과 겹쳐지게 배치될 수 있다.

각 블록(331, 332, 333)은 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 블록(331)은 제2 블록(332)을 향하는 제1 내면(331a) 및 제2 블록(332)에 반대되는 제1 외면(331b)을 포함한다.

제2 블록(332)은 공간부(315) 또는 제1 할바흐 배열(320)을 향하는 제2 내면(332a) 및 공간부(315) 또는 제1 할바흐 배열(320)에 반대되는 제2 외면(332b)을 포함한다.

제3 블록(333)은 제2 블록(332)을 향하는 제3 내면(333a) 및 제2 블록(332)에 반대되는 제3 외면(333b)을 포함한다.

각 블록(331, 332, 333)의 상기 복수 개의 면은 할바흐 배열을 구성하도록 소정의 규칙을 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)은 서로 같은 극성으로 자화될 수 있다. 마찬가지로, 제1 내지 제3 외면(331b, 332b, 333b)은 상기 극성과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이때, 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)은 제1 할바흐 배열(320)의 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

더 나아가, 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)은 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 대향 면(341, 351)과 다른 극성으로 자화될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)은 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 반대 면(342, 352)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

제1 할바흐 배열(320) 및 제2 할바흐 배열(330)은 어느 하나 이상이 구비될 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 실시 예에서, 제1 및 제2 할바흐 배열(320, 330)이 모두 구비된다.

도 14에 도시된 실시 예에서, 제2 할바흐 배열(330)만이 구비될 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 실시 예에서, 제1 할바흐 배열(320)만이 구비된다.

제1 및 제2 자석부(340, 350)는 그 자체 또는 제1 및 제2 할바흐 배열(320, 330) 및 서로 다른 자석부(340, 350)와 함께 자기장을 형성한다. 제1 및 제2 자석부(340, 350)가 형성한 자기장에 의해 아크 챔버(21) 내부에 아크의 경로(A.P)가 형성될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(340, 350)는 자화되어 자기장을 형성할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 및 제2 자석부(340, 350)는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

제1 및 제2 자석부(340, 350)는 제1 내지 제4 면(311, 312, 313, 314) 중 어느 하나의 면에 각각 인접하게 위치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 제1 자석부(340)는 제1 면(311)에 인접하게 위치된다. 제2 자석부(350)는 제2 면(312)에 인접하게 위치된다. 제1 자석부(340)와 제2 자석부(350)는 공간부(315)를 사이에 두고 서로 마주하게 배치된다.

제1 자석부(340) 및 제2 자석부(350) 사이에는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(43)가 위치된다.

제1 자석부(340) 및 제2 자석부(350)는 일 방향으로 연장 형성된다. 도시된 실시 예에서, 제1 자석부(340) 및 제2 자석부(350)는 좌우 방향으로 연장 형성된다.

제1 및 제2 자석부(340, 350)는 각각 복수 개의 면을 포함한다.

구체적으로, 제1 자석부(340)는 공간부(315) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제1 대향 면(341) 및 공간부(315) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제1 반대 면(342)을 포함한다.

제2 자석부(350)는 공간부(315) 또는 고정 접촉자(22)를 향하는 제2 대향 면(351) 및 공간부(315) 또는 고정 접촉자(22)에 반대되는 제2 반대 면(352)을 포함한다.

제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 면은 소정의 규칙에 따라 자화될 수 있다.

구체적으로, 제1 대향 면(341)과 제2 대향 면(351)은 같은 극성으로 자화될 수 있다. 이때, 제1 대향 면(341)과 제2 대향 면(351)은 제1 할바흐 배열(320)의 제1 내지 제3 외면(321b, 322b, 323b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다. 또한, 제1 대향 면(341)과 제2 대향 면(351)은 제2 할바흐 배열(330)의 제1 내지 제3 외면(331b, 332b, 333b)과 같은 극성으로 자화될 수 있다.

즉, 제1 대향 면(341)과 제2 대향 면(351)은 제1 할바흐 배열(320)의 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a) 및 제2 할바흐 배열(330)의 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)과 다른 극성으로 자화될 수 있다.

이하, 도 16을 참조하여 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(300)에 의해 형성되는 아크의 경로(A.P)를 상세하게 설명한다.

도 16을 참조하면, 제1 할바흐 배열(320)의 제1 내지 제3 내면(321a, 322a, 323a)은 S극으로 자화된다. 또한, 제1 내지 제3 외면(321b, 322b, 323b)은 N극으로 자화된다.

상기 규칙에 의해, 제2 할바흐 배열(330)의 제1 내지 제3 내면(331a, 332a, 333a)은 S극으로 자화된다. 또한, 제1 내지 제3 외면(331b, 332b, 333b)은 N극으로 자화된다.

더 나아가, 상기 규칙에 의해, 제1 자석부(340)의 제1 대향 면(341) 및 제2 자석부(350)의 제2 대향 면(351)은 N극으로 자화된다.

이에 따라, 제1 할바흐 배열(320)에서는 제1 및 제3 외면(321b, 323b)에서 제2 내면(322a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다. 유사하게, 제2 할바흐 배열(330)에서는 제1 및 제3 외면(331b, 333b)에서 제2 내면(332a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

따라서, 제1 할바흐 배열(320) 및 제2 할바흐 배열(330) 사이에는 서로 밀어내는 방향의 자기장이 형성된다.

제1 할바흐 배열(320)과 제1 및 제2 자석부(340, 350) 사이에는, 각 대향 면(341, 351)에서 제2 내면(322a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

제2 할바흐 배열(330)과 제1 및 제2 자석부(340, 350) 사이에는, 각 대향 면(341, 351)에서 제2 내면(332a)을 향하는 방향의 자기장이 형성된다.

도 16의 (a)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(22b)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제1 고정 접촉자(22a)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 전방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 전방의 우측을 향하게 형성된다.

도 16의 (b)에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(22a)에서 가동 접촉자(43)를 거쳐 제2 고정 접촉자(22b)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(22a)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제1 고정 접촉자(22a) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 좌측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(22b)에서 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서 발생되는 전자기력은 후방의 우측을 향하게 형성된다.

이에 따라, 제2 고정 접촉자(22b) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 후방의 우측을 향하게 형성된다.

도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 할바흐 배열(320, 330) 및 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 각 면의 극성이 변경될 경우, 각 할바흐 배열(320, 330) 및 각 자석부(340, 350)가 형성하는 자기장의 방향이 반대가 된다. 이에 따라, 발생되는 전자기력 및 아크의 경로(A.P) 또한 전후 방향이 반대로 형성된다.

즉, 도 16의 (a)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 후방의 우측을 향하게 형성된다.

유사하게, 도 16의 (b)와 같은 통전 상황에서, 제1 고정 접촉자(22a) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 좌측을 향하게 형성된다. 또한, 제2 고정 접촉자(22b) 부근의 전자기력 및 아크의 경로(A.P)는 전방의 우측을 향하게 형성된다.

도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 할바흐 배열(320, 330) 중 어느 하나만 구비되는 경우에도, 상술한 바와 같이 자기장 및 아크의 경로(A.P)가 형성됨이 이해될 것이다.

따라서, 본 실시 예에 따른 아크 경로 형성부(300)는, 제1 및 제2 할바흐 배열(320, 330) 및 제1 및 제2 자석부(340, 350)의 극성 또는 직류 릴레이(1)에 통전되는 전류의 방향과 무관하게, 전자기력 및 아크의 경로(A.P)를 중심부(C)에서 멀어지는 방향으로 형성할 수 있다.

따라서, 중심부(C)에 인접하게 배치되는 직류 릴레이(1)의 각 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다. 더 나아가, 발생된 아크가 신속하게 외부로 배출될 수 있어, 직류 릴레이(1)의 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 직류 릴레이
10: 프레임부
11: 상부 프레임
12: 하부 프레임
13: 절연 플레이트
14: 지지 플레이트
20: 개폐부
21: 아크 챔버
22: 고정 접촉자
22a: 제1 고정 접촉자
22b: 제2 고정 접촉자
23: 씰링 부재
30: 코어부
31: 고정 코어
32: 가동 코어
33: 요크
34: 보빈
35: 코일
36: 복귀 스프링
37: 실린더
40: 가동 접촉자부
41: 하우징
42: 커버
43: 가동 접촉자
44: 샤프트
45: 탄성부
100: 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 경로 형성부
110: 자석 프레임
111: 제1 면
112: 제2 면
113: 제3 면
114: 제4 면
115: 공간부
120: 제1 할바흐 배열
121: 제1 블록
121a: 제1 내면
121b: 제1 외면
122: 제2 블록
122a: 제2 내면
122b: 제2 외면
123: 제3 블록
123a: 제3 내면
123b: 제3 외면
124: 제4 블록
124a: 제4 내면
124b: 제4 외면
125: 제5 블록
125a: 제5 내면
125b: 제5 외면
130: 제2 할바흐 배열
131: 제1 블록
131a: 제1 내면
131b: 제1 외면
132: 제2 블록
132a: 제2 내면
132b: 제2 외면
133: 제3 블록
133a: 제3 내면
133b: 제3 외면
134: 제4 블록
134a: 제4 내면
134b: 제4 외면
135: 제5 블록
135a: 제5 내면
135b: 제5 외면
140: 제1 자석부
141: 제1 대향 면
142: 제1 반대 면
150: 제2 자석부
151: 제2 대향 면
152: 제2 반대 면
200: 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부
210: 자석 프레임
211: 제1 면
212: 제2 면
213: 제3 면
214: 제4 면
215: 공간부
220: 제1 할바흐 배열
221: 제1 블록
221a: 제1 내면
221b: 제1 외면
222: 제2 블록
222a: 제2 내면
222b: 제2 외면
223: 제3 블록
223a: 제3 내면
223b: 제3 외면
230: 제2 할바흐 배열
231: 제1 블록
231a: 제1 내면
231b: 제1 외면
232: 제2 블록
232a: 제2 내면
232b: 제2 외면
233: 제3 블록
233a: 제3 내면
233b: 제3 외면
240: 제1 자석부
241: 제1 대향 면
242: 제1 반대 면
250: 제2 자석부
251: 제2 대향 면
252: 제2 반대 면
300: 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 아크 경로 형성부
310: 자석 프레임
311: 제1 면
312: 제2 면
313: 제3 면
314: 제4 면
315: 공간부
320: 제1 할바흐 배열
321: 제1 블록
321a: 제1 내면
321b: 제1 외면
322: 제2 블록
322a: 제2 내면
322b: 제2 외면
323: 제3 블록
323a: 제3 내면
323b: 제3 외면
330: 제2 할바흐 배열
331: 제1 블록
331a: 제1 내면
331b: 제1 외면
332: 제2 블록
332a: 제2 내면
332b: 제2 외면
333: 제3 블록
333a: 제3 내면
333b: 제3 외면
340: 제1 자석부
341: 제1 대향 면
342: 제1 반대 면
350: 제2 자석부
351: 제2 대향 면
352: 제2 반대 면
1000: 종래 기술에 따른 직류 릴레이
1100: 종래 기술에 따른 고정 접점
1200: 종래 기술에 따른 가동 접점
1300: 종래 기술에 따른 영구 자석
1310: 종래 기술에 따른 제1 영구 자석
1320: 종래 기술에 따른 제2 영구 자석
C: 공간부(115, 215, 315)의 중심부
A.P: 아크의 경로

Claims (16)

1. 내부에 복수 개의 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임;
   상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열(Halbach array) 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며,
   상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고,
   상기 자석 프레임은,
   상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및
   상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고,
   상기 할바흐 배열은,
   상기 일 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고,
   복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며,
   상기 자석부는, 상기 타 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는,
   아크 경로 형성부.
2. 제1항에 있어서,
   복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
   복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
   아크 경로 형성부.
3. 제1항에 있어서,
   상기 할바흐 배열은,
   상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 할바흐 배열; 및
   상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 할바흐 배열을 포함하고,
   상기 자석부는,
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 자석부; 및
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 자석부를 포함하는,
   아크 경로 형성부.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 할바흐 배열 및 상기 제2 할바흐 배열은,
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 상기 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록;
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 상기 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제3 블록; 및
   상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록을 각각 포함하는,
   아크 경로 형성부.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 할바흐 배열의 상기 제2 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제2 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
   상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
   아크 경로 형성부.
6. 제3항에 있어서,
   상기 할바흐 배열은,
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록;
   상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제5 블록;
   상기 제1 블록 및 상기 제5 블록 사이에 위치되는 제3 블록;
   상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록; 및
   상기 제3 블록 및 상기 제5 블록 사이에 위치되는 제4 블록을 포함하는,
   아크 경로 형성부.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 할바흐 배열의 상기 제3 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제3 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
   상기 제1 할바흐 배열의 상기 제1 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제1 블록이 서로 마주하는 각 면, 상기 제1 할바흐 배열의 상기 제5 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제5 블록이 서로 마주하는 각 면 및 상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은,
   상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
   아크 경로 형성부.
8. 내부에 복수 개의 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임;
   상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며,
   상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고,
   상기 자석 프레임은,
   상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및
   상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고,
   상기 할바흐 배열은,
   상기 타 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고,
   복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며,
   상기 자석부는, 상기 일 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는,
   아크 경로 형성부.
9. 제8항에 있어서,
   복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
   복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
   아크 경로 형성부.
10. 제8항에 있어서,
    상기 할바흐 배열은,
    상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 할바흐 배열; 및
    상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 할바흐 배열을 포함하고,
    상기 자석부는,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나의 면에 인접하게 위치되는 제1 자석부; 및
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 다른 하나의 면에 인접하게 위치되는 제2 자석부를 포함하는,
    아크 경로 형성부.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 할바흐 배열 및 상기 제2 할바흐 배열은,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 상기 어느 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제1 블록;
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 상기 다른 하나의 면에 치우쳐 위치되는 제3 블록; 및
    상기 제1 블록 및 상기 제3 블록 사이에 위치되는 제2 블록을 각각 포함하는,
    아크 경로 형성부.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 할바흐 배열의 상기 제2 블록 및 상기 제2 할바흐 배열의 상기 제2 블록이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
    상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
    아크 경로 형성부.
13. 복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자;
    상기 고정 접촉자에 접촉되거나 이격되는 가동 접촉자;
    내부에 복수 개의 상기 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임;
    상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며,
    상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고,
    상기 자석 프레임은,
    상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및
    상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고,
    상기 할바흐 배열은,
    상기 일 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고,
    복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며,
    상기 자석부는, 상기 타 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는,
    직류 릴레이.
14. 제13항에 있어서,
    복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
    복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
    직류 릴레이.
15. 복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자;
    상기 고정 접촉자에 접촉되거나 이격되는 가동 접촉자;
    내부에 상기 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자가 수용되는 공간부가 형성된 자석 프레임;
    상기 자석 프레임의 상기 공간부에 위치되어, 상기 공간부에 자기장을 형성하는 할바흐 배열 및 상기 할바흐 배열과 별도로 구비되는 자석부를 포함하며,
    상기 공간부는, 일 방향의 길이가 타 방향의 길이보다 길게 형성되고,
    상기 자석 프레임은,
    상기 일 방향으로 연장되며, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 일부를 둘러싸는 제1 면 및 제2 면; 및
    상기 타 방향으로 연장되며, 상기 제1 면 및 상기 제2 면과 각각 연속되고, 서로 마주하게 배치되어 상기 공간부의 나머지 일부를 둘러싸는 제3 면 및 제4 면을 포함하고,
    상기 할바흐 배열은,
    상기 타 방향으로 나란하게 배치되며, 자성체로 형성되는 복수 개의 블록을 포함하고,
    복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 할바흐 배열은 상기 제3 면 및 상기 제4 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되며,
    상기 자석부는, 상기 일 방향으로 연장되며, 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 자석부는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나 이상의 면에 인접하게 배치되는,
    직류 릴레이.
16. 제15항에 있어서,
    복수 개의 상기 할바흐 배열이 서로 마주하는 각 면은 서로 같은 극성으로 자화되고,
    복수 개의 상기 자석부가 서로 마주하는 각 면은 상기 극성과 다른 극성으로 자화되는,
    직류 릴레이.

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