KR20240036979A

KR20240036979A - 직류 릴레이

Info

Publication number: KR20240036979A
Application number: KR1020220115691A
Authority: KR
Inventors: 김영환; 정효진
Original assignee: 엘에스이모빌리티솔루션 주식회사
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2024-03-21

Abstract

본 발명은, 발생된 아크를 외부를 향해 효과적으로 유도할 수 있는 직류 릴레이에 있어서, 직류 릴레이의 내부에 자기장을 형성하는 복수 개의 자석을 포함하고, 상기 복수 개의 자석은 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치되며, 어느 하나의 자석은 서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되고, 서로 이웃하는 어느 두 개의 자석은 마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화되는, 직류 릴레이를 개시한다.
이에 따라, 발생된 아크가 직류 릴레이에 인가되는 전류의 방향과 무관하게 중심부에서 멀어지는 방향으로 유도될 수 있다.

Description

직류 릴레이{Direct current relay}

본 발명은 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발생된 아크를 외부를 향해 효과적으로 유도할 수 있는 직류 릴레이에 관한 것이다.

직류 릴레이(Direct current relay)란 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동 또는 전류 신호를 전달해 주는 장치를 의미한다. 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.

종래의 직류 릴레이는 정방향으로 전류가 인가되는 경우 고정 접점에 작용하는 전자기력이 고정 접점에서 멀어지는 방향으로 형성되지만, 역방향으로 인가되는 경우에는 고정 접점에 작용하는 전자기력이 내측, 즉 가동 접점의 중앙 부분을 향해 형성될 수 있다. 따라서, 전류가 역방향으로 인가 시 발생된 아크는 즉시 외측으로 배출되지 못하게 된다.

직류 릴레이의 중앙 부분, 즉, 각 고정 접점 사이의 공간에는 가동 접점을 상하 방향으로 구동시키기 위한 여러 부재들이 구비된다. 일 예로, 샤프트, 샤프트에 관통 삽입되는 스프링 부재 등이 상기 위치에 구비된다.

따라서, 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, 종래의 직류 릴레이는 사용자가 직류 릴레이를 사용할 때마다 전류의 인가 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, 이러한 유형의 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, 이러한 유형의 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 발명의 일 목적은, 통전되던 전류가 차단됨에 따라 발생되는 아크를 신속하게 소호 및 배출할 수 있는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 전류의 인가 방향과 무관하게 통전을 위한 구성 요소의 발생된 아크에 의한 손상이 방지될 수 있는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은, 사용의 편의성이 보다 향상된 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이는, 복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자; 내부에 상기 고정 접촉자가 수용되는 공간이 형성되는 아크 챔버; 상기 아크 챔버의 일 측에 위치되는 제1 자석; 및 상기 아크 챔버의 타 측에 위치되며, 복수 개의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제1 자석과 마주하도록 배치되는 제2 자석을 포함하고, 상기 일 방향과 교차되는 방향으로 연장 형성된다.

또한, 상기 아크 챔버는, 서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되는 제3 자석을 포함하고, 상기 제1 자석, 제2 자석 및 제3 자석은, 각각 상기 복수 개의 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치되고, 서로 이웃하는 어느 두 개의 마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 제3 자석은, 복수 개 구비되어 상기 일 방향과 교차되는 방향으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석 및 제2 자석은, 각각 복수 개 구비되어 상기 일 방향과 교차되는 방향으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석 및 제2 자석은, 상기 제3 자석을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석, 제2 자석 및 제3 자석은, 그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석 및 제2 자석은, 상기 아크 챔버의 외주면 상에 위치될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석 및 제2 자석은, 상기 아크 챔버의 내주면 상에 위치될 수 있다.

또한, 서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되되, 어느 하나의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제1 자석과 마주하도록 배치되는 제3 자석; 및 서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되되, 다른 하나의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제2 자석과 마주하도록 배치되는 제4 자석을 포함하고, 상기 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석 및 제4 자석은, 각각 상기 복수 개의 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치되며, 상기 제1 자석 및 제3 자석이 마주하는 면과 상기 제2 자석 및 제4 자석이 마주하는 면은, 각각 서로 마주하는 면에 대하여 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 제3 자석 및 제4 자석은, 마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 제3 자석 및 제4 자석은, 마주하는 면이 동일한 극성으로 자화될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석 및 제4 자석은, 그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 아크 챔버는, 상기 일 방향과 교차되는 방향으로의 길이가 상기 일 방향으로의 길이보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.

먼저, 직류 릴레이는 복수 개의 자석을 포함한다. 복수 개의 자석은 각각 직류 릴레이의 내부에 자기장을 형성한다. 형성된 자기장은 직류 릴레이에 구비되는 고정 접촉자 및 가동 접촉자에 통전되는 전류와 함께 전자기력을 형성한다.

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

따라서, 발생된 아크가 직류 릴레이의 외부로 신속하게 소호 및 배출될 수 있다.

또한, 복수 개의 자석은 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치된다. 이때, 복수 개의 자석 중 어느 하나는 서로 다른 두 개의 고정 접촉자 사이에 배치된다. 또한, 서로 이웃하는 어느 두 개의 자석은 마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화된다.

따라서, 아크가 발생되면, 복수 개의 자석이 형성하는 자기장 및 고정 접촉자와 가동 접촉자에 통전되던 전류가 형성하는 전자기력의 방향은, 고정 접촉자의 배열 방향에 대하여 수직 방향으로 형성된다. 이에 따라, 직류 릴레이에 인가되는 전류 방향과 무관하게 전자기력의 방향이 중심부에서 멀어지는 방향으로 형성될 수 있다. 결과적으로, 직류 릴레이의 작동을 위해 중심부 부근에 구비되는 각종 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다.

또한, 발생된 아크가 직류 릴레이에 인가되는 전류 방향과 무관하게 중심부에서 멀어지는 방향으로 유도될 수 있으므로, 직류 릴레이의 사용 시 전류 인가 방향을 고려해야 하는 불편함이 해소될 수 있다.

따라서, 직류 릴레이의 사용 편의성이 보다 향상될 수 있다. 더 나아가, 사용자의 조작 미숙 등으로 직류 릴레이의 전류 인가 방향이 변경되는 경우에도, 아크에 의한 손상 사고가 방지될 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 직류 릴레이를 도시하는 정단면도이다.
도 3은 도 1의 직류 릴레이에 구비되는 자석부를 도시하는 개념도이다.
도 4 내지 도 5는 도 3의 자석부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 6은 도 1의 직류 릴레이에 구비되는 자석부의 다른 실시 예를 도시하는 개념도이다.
도 7 내지 도 8은 도 6의 자석부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 9는 도 1의 직류 릴레이에 구비되는 자석부의 또 다른 실시 예를 도시하는 개념도이다.
도 10 내지 도 11은 도 9의 자석부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 직류 릴레이에 구비되는 자석부를 도시하는 개념도이다.
도 13 내지 도 14는 도 12의 자석부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.
도 15는 도 12의 자석부의 다른 실시 예를 도시하는 개념도이다.
도 16 내지 도 17은 도 15의 자석부에 의해 형성되는 자기장 및 아크의 경로를 도시하는 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

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

본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르기 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", 좌측", 우측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 도 1 내지 도 17에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)의 설명

이하에서는, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)는 하우징(10), 개폐부(20), 코어부(30), 가동 접촉자부(40) 및 자석부(50, 60)를 포함한다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)의 구성을 설명하되, 하우징(10), 개폐부(20), 코어부(30), 가동 접촉자부(40) 및 자석부(50, 60)는 별항으로 설명한다.

도시된 실시 예에서, 직류 릴레이(1)의 일부 구성 요소들, 예를 들어, 직류 릴레이(1)의 하측을 형성하는 프레임, 상기 프레임에 수용되며 외부의 제어 전원과 통전되어 자기장을 형성하는 코일 등은 도시가 생략되었다. 다만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(1)의 실제 적용에 있어서는 상술한 하우징(10), 코일 등의 구성 요소가 구비될 수 있음이 이해될 것이다.

(1) 하우징(10)의 설명

하우징(10)은 직류 릴레이(1)의 외형의 일부를 형성한다. 직류 릴레이(1)의 외형의 나머지 일부는 도시가 생략된, 하우징(10)의 하측에 위치되어 코어부(30)를 수용하는 프레임(미도시)에 의하여 형성될 수 있다.

하우징(10)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 직류 릴레이(1)를 구성하는 다양한 구성 요소가 실장될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 하우징(10)의 내부 공간에는 가동 접촉자부(40)가 승강 가능하게 수용된다.

상기 구성 요소 중 일부 구성 요소는 하우징(10)의 외측으로 노출될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 개폐부(20)의 고정 접촉자(22)는 그 연장 방향의 일 단부, 즉 상측 단부가 하우징(10)의 상측으로 노출된다.

하우징(10)의 내부 공간은 외부와 통전된다. 개폐부(20)는 별도의 도선 부재(미도시)에 의해 외부의 전원 또는 부하와 각각 통전될 수 있다. 또한, 상기 내부 공간에서 발생된 아크(arc)는 소호되며 하우징(10) 외부로 배출될 수 있다.

하우징(10)은 전기 절연성 소재로 형성될 수 있다. 이는 직류 릴레이(1)의 작동 시 인가되는 전류 등의 임의 누설이 방지되기 위함이다.

하우징(10)은 직류 릴레이(1)의 외형의 일부를 형성하고, 내부에 다양한 구성 요소를 실장할 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 하우징(10)은 그 단면이 사각형이고 상하 방향으로 연장된 사각기둥 형상으로 형성된다. 상기 실시 예에서, 하우징(10)은 전후 방향 길이가 좌우 방향 길이보다 상대적으로 길게 형성된다.

도시된 실시 예에서, 하우징(10)은 커버 부재(11), 지지 플레이트(12) 및 플레이트를 포함한다.

커버 부재(11)는 하우징(10)의 외형을 형성한다. 커버 부재(11)는 도시되지 않은 하측의 프레임과 결합된다.

커버 부재(11)는 소정의 형상을 갖게 형성된다. 도시된 실시 예에서, 커버 부재(11)는 사각형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 사각 기둥 형상이다. 상기 실시 예에서, 커버 부재(11)는 전후 방향 길이가 좌우 방향 길이보다 상대적으로 길게 형성된다.

커버 부재(11)는 복수 개의 면을 포함한다. 복수 개의 면은 커버 부재(11)의 내부에 형성된 공간 및 이에 수용된 아크 챔버(21)를 다양한 위치에서 둘러싸게 배치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 커버 부재(11)는 상측, 좌측, 우측, 전방 측 및 후방 측을 둘러싸는 다섯 개의 면을 포함한다. 커버 부재(11)의 하측은 개방 형성되되 지지 플레이트(12)에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 후술될 코어부(30)는 커버 부재(11)의 상기 하측을 통해 가동 접촉자부(40) 등과 결합될 수 있다.

커버 부재(11)의 내부 공간에는 아크 챔버(21)가 수용된다. 또한, 커버 부재(11)의 상기 하측에는 지지 플레이트(12) 및 절연 플레이트(13)가 위치된다.

지지 플레이트(12)는 커버 부재(11) 및 커버 부재(11)의 하측에 위치되는 프레임(미도시)과 각각 결합되어, 커버 부재(11)의 내부 공간 및 상기 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적으로 이격시킨다. 이때, 지지 플레이트(12)의 내부에는 관통공이 형성되어 샤프트(43)가 승강되기 위한 통로로 기능된다.

지지 플레이트(12)는 커버 부재(11) 및 프레임(미도시)에 각각 결합되어 직류 릴레이(1)를 형성할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 지지 플레이트(12)는 서로 마주하는 직선 형태의 한 쌍의 모서리 및 상기 한 쌍의 모서리의 각 단부에서 라운드지게 연장되는 다른 한 쌍의 모서리를 포함한다.

지지 플레이트(12)는 소정의 두께를 갖는 판형으로 구비된다. 이에 따라, 지지 플레이트(12)가 직류 릴레이(1)의 내부에서 점유하는 공간의 크기가 감소될 수 있다.

지지 플레이트(12)는 커버 부재(11)의 하측에 위치된다. 지지 플레이트(12)의 상측에는 절연 플레이트(13) 및 개폐부(20)가 위치된다.

지지 플레이트(12)의 내부에는 관통공이 형성된다. 상기 관통공에는 샤프트(43)가 승강 가능하게 관통 결합된다. 따라서, 지지 플레이트(12)에 형성되는 상기 관통공은 커버 부재(11)의 내부 공간과 프레임(미도시)의 내부 공간을 부분적으로 연통한다고 할 수 있을 것이다.

지지 플레이트(12)의 상측에는 절연 플레이트(13)가 적층된다.

절연 플레이트(13)는 커버 부재(11)의 내부 공간 및 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적, 전기적으로 이격시킨다. 커버 부재(11)의 내부 공간에 수용된 구성 요소 및 프레임(미도시)의 내부 공간에 수용된 구성 요소는 절연 플레이트(13)에 의해 서로에 대해 전기적인 영향을 미치지 않게 된다.

절연 플레이트(13)는 지지 플레이트(12)의 상면에 적층된다. 도시된 실시 예에서, 절연 플레이트(13)의 상측에는 개폐부(20)가 위치된다. 절연 플레이트(13)의 하측에는 지지 플레이트(12) 및 코어부(30)가 위치된다.

절연 플레이트(13)는 커버 부재(11)의 내부 공간 및 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적, 전기적으로 이격시킬 수 있는 임의의 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연 플레이트(13)는 고무 또는 세라믹 소재로 형성될 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(42)가 접촉되거나 이격되어 전류의 통전을 허용하거나 차단할 수 있다.

개폐부(20)는 하우징(10)의 내부 공간에 수용된다. 개폐부(20)는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(12)에 의해 코어부(30)와 전기적 및 물리적으로 이격될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 개폐부(20)는 아크 챔버(21) 및 고정 접촉자(22)를 포함한다.

아크 챔버(21)는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(42)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(42)를 밀폐 수용한다. 즉, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)는 아크 챔버(21) 내부에 수용된다. 따라서, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)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.

일 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 전기 절연성 소재로 형성될 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 높은 내압성 및 높은 내열성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 이는 발생되는 아크가 고온 고압의 전자의 흐름임에 기인한다. 예를 들어, 아크 챔버(21)는 세라믹 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(221) 및 제2 고정 접촉자(222)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)가 접촉된다. 즉, 아크 챔버(21)의 하측은 절연 플레이트(13)에 의해 밀폐된다. 이에 따라, 아크 챔버(21)는 하우징(10)의 외측 공간과 전기적, 물리적으로 이격될 수 있다.

아크 챔버(21)는 내부 공간에 고정 접촉자(22) 및 외부의 제어 전원과 통전되는 구성 요소를 수용하고, 발생된 아크를 소호할 수 있는 임의의 형상으로 형성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 사각형의 단면을 갖고 상하 방향으로 연장 형성된 사각기둥 형상으로 형성된다. 상기 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 전후 방향 길이가 좌우 방향 길이보다 상대적으로 길게 형성된다. 상기 형상은 커버 부재(11)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

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

아크 챔버(21)의 일 측에는 자석부(50, 60)가 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 아크 챔버(21)의 좌측 및 우측에는 각각 자석부(50, 60)가 결합된다. 자석부(50, 60)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)의 내부 공간에는 고정 접촉자(22)가 배치된다.

고정 접촉자(22)는 가동 접촉자(42)와 접촉되거나 이격되어, 직류 릴레이(1)의 내부와 외부의 통전을 인가하거나 차단한다.

구체적으로, 고정 접촉자(22)가 가동 접촉자(42)와 접촉되면, 직류 릴레이(1)의 내부와 외부가 통전될 수 있다. 반면, 고정 접촉자(22)가 가동 접촉자(42)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 하우징(10) 및 아크 챔버(21)에 고정 결합된다. 따라서, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)의 접촉 및 이격은 가동 접촉자(42)의 이동에 의해 달성된다.

고정 접촉자(22)의 일 측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 하우징(10)의 외측으로 노출된다. 상기 일 측 단부에는 전원 또는 부하가 각각 통전 가능하게 연결된다.

고정 접촉자(22)의 타 측 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 가동 접촉자(42)를 향해 연장된다. 상기 타 측 단부는 아크 챔버(21) 내부에 위치된다.

가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(22)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 상측으로 이동되면, 상기 하측 단부는 가동 접촉자(42)와 접촉된다. 이에 따라, 직류 릴레이(1)의 외부와 내부가 통전될 수 있다.

제어 전원이 차단될 경우, 가동 접촉자(42)는 코어 스프링(34)의 탄성력에 의해 고정 접촉자(22)에서 이격된다. 이때, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)가 이격됨에 따라, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42) 사이에는 아크가 발생된다. 발생된 아크는 아크 챔버(21) 내부의 소호용 가스에 소호되고, 자석부(50, 60)에 의해 형성된 경로를 따라 외부로 배출될 수 있다.

고정 접촉자(22)는 복수 개로 구비될 수 있다. 이때, 복수 개의 고정 접촉자(22)는 일 방향으로 서로 이격되어 위치된다.

도시된 실시 예에서, 고정 접촉자(22)는 좌측의 제1 고정 접촉자(221) 및 우측의 제2 고정 접촉자(222)를 포함하여, 총 두 개로 구비된다.

제1 고정 접촉자(221)는 가동 접촉자(42)의 길이 방향의 중심으로부터 일 측, 도시된 실시 예에서 좌측으로 치우치게 위치된다. 또한, 제2 고정 접촉자(222)는 가동 접촉자(42)의 길이 방향의 중심으로부터 타 측, 도시된 실시 예에서 우측으로 치우치게 위치된다.

제1 고정 접촉자(221) 및 제2 고정 접촉자(222) 중 어느 하나에는 전원이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 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 자석부(50, 60)에 의하여 달성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

(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. 코어부(30)와 개폐부(20)는 절연 플레이트(13) 및 지지 플레이트(12)에 의해 전기적 및 물리적으로 이격될 수 있다.

코어부(30)와 개폐부(20) 사이에는 가동 접촉자부(40)가 위치된다. 가동 접촉자부(40)는 코어부(30)가 인가하는 구동력에 의하여 이동될 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(42)와 고정 접촉자(22)가 접촉되며 직류 릴레이(1)가 통전될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 코어부(30)는 고정 코어(31), 가동 코어(32), 실린더(33) 및 코어 스프링(34)을 포함한다.

고정 코어(31)는 코일(미도시)에서 발생되는 자기장에 의해 자화되어 전자기적 인력을 발생시킨다. 상기 전자기적 인력에 의하여, 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향하는 방향으로 이동된다.

고정 코어(31)는 이동되지 않는다. 즉, 고정 코어(31)는 지지 플레이트(12) 및 실린더(33)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(33) 내부의 상측 공간에 부분적으로 수용된다. 또한, 고정 코어(31)의 외주는 실린더(33)의 내주에 접촉된다. 고정 코어(31)는 가동 접촉자(42)와 가동 코어(32) 사이에 위치된다.

고정 코어(31)의 중심부에는 관통공이 형성된다. 상기 관통공에는 샤프트(43)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)는 지지 플레이트(12) 및 실린더(33)에 고정되어, 가동 코어(32)를 흡인할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.

고정 코어(31)에 인접하게 가동 코어(32)가 위치된다. 도시된 실시 예에서, 고정 코어(31)의 하측에 가동 코어(32)가 위치된다.

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

가동 코어(32)의 이동에 따라, 가동 코어(32)에 결합된 샤프트(43)가 고정 코어(31)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 상측으로 이동된다. 또한, 샤프트(43)가 이동됨에 따라, 샤프트(43)에 결합된 가동 접촉자부(40) 또한 상측으로 이동된다.

이에 따라, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)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(33)의 내부에 수용된다. 또한, 가동 코어(32)는 실린더(33) 내부에서 실린더(33)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(43)와 결합되어, 샤프트(43)와 일체로 이동될 수 있다. 가동 코어(32)가 상측 또는 하측으로 이동되면, 샤프트(43) 또한 상측 또는 하측으로 이동된다. 이에 따라, 가동 접촉자(42) 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 이격될 수 있다. 상기 소정 거리는 가동 코어(32)가 상하 방향으로 이동될 수 있는 거리로 정의될 수 있을 것이다.

가동 코어(32)는 길이 방향으로 연장 형성된다. 가동 코어(32)의 내부에는 길이 방향으로 연장되는 중공부가 소정 거리만큼 함몰 형성된다. 상기 중공부에는 샤프트 스프링(44) 및 샤프트 스프링(44)에 관통 결합된 샤프트(43)의 하측이 부분적으로 수용된다.

상기 중공부의 하측에는 관통공이 길이 방향으로 관통 형성된다. 상기 중공부와 상기 관통공은 연통된다. 상기 중공부에 삽입된 샤프트(43)의 하측 단부는 상기 관통공을 향해 진행될 수 있다.

가동 코어(32)는 실린더(33)의 내부에서 승강될 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 가동 코어(32)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 원통 형상이다. 가동 코어(32)의 형상은 실린더(33)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

실린더(33)는 고정 코어(31), 가동 코어(32), 샤프트(43), 샤프트 스프링(44) 및 코어 스프링(34)을 수용한다. 가동 코어(32) 및 샤프트(43)는 실린더(33) 내부에서 상측 및 하측 방향으로 이동될 수 있다.

실린더(33)는 지지 플레이트(12)와 결합된다. 구체적으로, 실린더(33)의 상측 단부는 지지 플레이트(12)의 저면에 접촉된다.

실린더(33)는 고정 코어(31), 가동 코어(32), 샤프트(43), 샤프트 스프링(44) 및 코어 스프링(34)을 수용할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 특히, 실린더(33)는 수용된 가동 코어(32) 및 이에 결합된 샤프트(43)가 승강되어 고정 코어(31)를 향하는 방향 및 이에 반대되는 방향으로 이동될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

도시된 실시 예에서, 실린더(33)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향으로 연장 형성된 원통 형상이다. 실린더(33)의 연장 방향은 가동 코어(32)의 이동 방향에 상응됨이 이해될 것이다.

실린더(33)의 내부에서 가동 코어(32)의 하측에는 코어 스프링(34)이 배치된다.

코어 스프링(34)은 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향하는 방향으로 이동된 후 제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(32)가 원래 위치로 복귀되기 위한 복원력을 제공한다. 또한, 코어 스프링(34)은 가동 코어(32)에 탄성력을 인가하여, 가동 코어(32)의 이동을 가속한다.

코어 스프링(34)은 가동 코어(32)가 고정 코어(31)를 향해 이동됨에 따라 인장되며 복원력을 저장한다. 이때, 저장되는 복원력은 고정 코어(31)가 자화되어 가동 코어(32)에 미치는 전자기적 인력보다 작은 것이 바람직하다. 이는 제어 전원이 인가되는 동안에는 가동 코어(32)가 코어 스프링(34)에 의해 임의로 원위치에 복귀되는 것을 방지하기 위함이다.

제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(32)는 코어 스프링(34)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.

코어 스프링(34)은 형상이 변형되어 복원력을 저장하고, 원래 형상으로 복귀되며 복원력을 외부에 전달할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 코어 스프링(34)은 코일 스프링으로 구비될 수 있다.

(4) 가동 접촉자부(40)의 설명

가동 접촉자부(40)는 가동 접촉자(42) 및 가동 접촉자(42)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 하우징(10)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.

도시된 실시 예에서, 가동 접촉자부(40)는 가동 커버(41), 가동 접촉자(42), 샤프트(43) 및 샤프트 스프링(44)을 포함한다.

가동 커버(41)는 가동 접촉자(42)를 부분적으로 수용한다. 구체적으로, 가동 커버(41)는 가동 접촉자(42)의 외주의 일부를 둘러싸게 형성된다. 도시된 실시 예에서, 가동 커버(41)는 하우징(10)에 수용된 가동 접촉자(42)의 상면을 덮는다.

가동 커버(41)는 의도치 않은 통전이 방지될 수 있도록, 전기 절연성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가동 커버(41)는 합성 수지 등으로 형성될 수 있다.

가동 커버(41)는 샤프트(43)와 결합된다. 가동 커버(41)는 샤프트(43) 및 이에 연결된 가동 코어(32)와 함께 고정 접촉자(22)를 향하는 방향 및 이에 반대되는 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 승강될 수 있다.

가동 접촉자(42)는 제어 전원의 인가에 따라 고정 접촉자(22)와 접촉되어, 직류 릴레이(1)가 외부의 전원 및 부하와 통전되도록 한다. 또한, 가동 접촉자(42)는 제어 전원의 인가가 해제될 경우 고정 접촉자(22)와 이격되어, 직류 릴레이(1)가 외부의 전원 및 부하와 통전되지 않도록 한다.

가동 접촉자(42)는 고정 접촉자(22)와 접촉되어 통전될 수 있는 임의의 소재로 형성될 수 있다. 즉, 가동 접촉자(42)는 전기 전도성 소재로 형성된다.

가동 접촉자(42)는 고정 접촉자(22)에 인접하게 위치된다.

가동 접촉자(42)의 상측은 가동 커버(41)에 의해 부분적으로 덮여진다. 일 실시 예에서, 가동 접촉자(42)의 상면은 가동 커버(41)의 저면과 접촉될 수 있다.

가동 접촉자(42)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 연장 형성된다. 즉, 가동 접촉자(42)의 길이는 폭보다 길게 형성된다. 이는 가동 접촉자(42)가 좌우 방향으로 나란하게 배열되는 복수 개의 고정 접촉자(22)와 각각 상하 방향으로 중첩됨에 기인한다.

가동 접촉자(42)의 승강 운동은 샤프트(43)에 의하여 수행된다.

샤프트(43)는 코어부(30)가 작동됨에 따라 발생되는 구동력을 가동 접촉자부(40)에 전달한다. 구체적으로, 샤프트(43)는 가동 코어(32) 및 가동 접촉자(42)와 연결된다. 가동 코어(32)가 상측 또는 하측으로 이동될 경우 샤프트(43)에 의해 가동 접촉자(42) 또한 상측 또는 하측으로 이동될 수 있다.

샤프트(43)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 연장 형성된다. 샤프트(43)의 하측 단부는 고정 코어(31)에 관통되어 가동 코어(32)에 삽입 결합된다. 가동 코어(32)가 상하 방향으로 이동되면, 샤프트(43)는 가동 코어(32)와 함께 상하 방향으로 이동될 수 있다.

샤프트(43)는 고정 코어(31)에 상하 이동 가능하게 관통 결합된다. 또한, 샤프트(43)는 샤프트 스프링(44)의 내부에 형성된 중공에 관통 결합된다.

샤프트(43)의 상측 단부는 샤프트(43)의 나머지 부분에 비해 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(43)가 가동 접촉자(42)와 안정적으로 결합 상태를 유지할 수 있다.

샤프트(43)는 그 외주면이 샤프트 스프링(44)에 의하여 둘러싸인다.

샤프트 스프링(44)은 가동 접촉자(42)를 탄성 지지한다. 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(22)와 접촉될 경우, 전자기적 반발력에 의해 가동 접촉자(42)는 고정 접촉자(22)에서 이격되려는 경향을 갖게 된다. 이때, 샤프트 스프링(44)은 가동 접촉자(42)를 탄성 지지하여, 가동 접촉자(42)가 고정 접촉자(22)에서 임의 이격되는 것을 방지한다.

샤프트 스프링(44)은 형상의 변형에 의해 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 다른 부재에 제공할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 샤프트 스프링(44)은 코일 스프링으로 구비될 수 있다.

샤프트 스프링(44)은 소정 거리만큼 압축되어 복원력을 저장한 상태로 가동 접촉자(42)를 탄성 지지할 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉자(42)와 고정 접촉자(22) 사이에서 전자기적 반발력이 발생되더라도, 가동 접촉자(42)가 임의로 이동되지 않게 된다.

2. 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석부(50)의 설명

이하에서는, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 자석부(50)에 대하여 설명한다.

자석부(50)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(42)가 이격됨에 따라 발생된 아크는, 형성된 전자기력에 의해 아크 챔버(21)의 외부로 이동된다. 구체적으로, 발생된 아크는 형성된 전자기력의 방향을 따라 이동된다. 이에, 자석부(50)는 발생된 아크가 유동되는 경로인 아크의 경로(A.P)를 형성한다고 할 수 있을 것이다.

이때, 자석부(50)는 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(42)의 중심부에서 멀어지는 방향의 전자기력을 형성한다. 이에 따라, 아크의 경로(A.P) 또한 고정 접촉자(22) 및 가동 접촉자(42)의 중심부에서 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.

아크 챔버(21)는 고정 접촉자(22)의 배열 방향과 교차되는 방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 아크 챔버(21)는 고정 접촉자(22)의 배열 방향과 교차되는 방향으로의 길이가, 고정 접촉자(22)의 배열 방향으로의 길이보다 크게 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 아크 챔버(21)는 전후 방향의 길이가 좌우 방향의 길이보다 상대적으로 길게 형성된다. 이에 따라, 아크 챔버(21)의 상측 공간 및 하측 공간에는 발생된 아크가 냉각 및 소호될 수 있는 아크 소호 공간(S)이 형성될 수 있다.

자석부(50)는 하우징(10)의 내부에 형성된 공간에 위치된다.

자석부(50)는 복수 개의 자석을 포함한다. 복수 개의 자석은 각각 직류 릴레이(1)의 내부에 자기장을 형성한다. 또한, 자체적으로 서로 간에 자기장을 형성할 수 있다. 이하의 도면에서, 점선은 자석부(50)에 의하여 형성되는 자기장의 방향을 의미한다.

도 3 내지 도 11에 도시된 실시 예에서, 자석부(50)는 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53), 총 세 개의 자석을 포함한다.

제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 각각 아크 챔버(21)의 일 측 및 타 측에 위치된다. 아크 챔버(21)의 내부에는 고정 접촉자(22)가 수용되는 바, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 복수 개의 고정 접촉자(22)를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 각각 아크 챔버(21)의 외주면 상에 위치된다. 구체적으로, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 각각 아크 챔버(21)의 좌측 외주면 및 우측 외주면 상에 위치된다.

제3 자석(53)은 서로 다른 두 개의 고정 접촉자(22) 사이에 배치된다. 도시된 실시 예에서, 제3 자석(53)은 제1 고정 접촉자(221)와 제2 고정 접촉자(222) 사이에 배치된다. 이때, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)은 제1 고정 접촉자(221)와 제2 고정 접촉자(222)의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치된다.

정리하면, 제1 자석(51), 제1 고정 접촉자(221), 제3 자석(53), 제2 고정 접촉자(222) 및 제2 자석(52)은 고정 접촉자(22)의 배열 방향, 도시된 실시 예에서, 좌우 방향을 따라 순차적으로 배열된다.

일 실시 예에서, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 제3 자석(53)을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)은, 그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성될 수 있다.

제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)의 각 좌측면에는 제1 면(511, 521, 531)이 형성되고, 각 우측면에는 제2 면(512, 522, 532)이 형성된다. 자석은 N극과 S극이 항상 쌍으로 존재하는 바, 각 자석의 제1 면(511, 521, 531)과 제2 면(512, 522, 532)은 서로 다른 극성으로 자화됨이 이해될 것이다.

제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53) 중 서로 이웃하는 어느 두 개의 마주하는 면은 서로 다른 극성으로 자화된다. 즉, 제1 자석(51)의 제2 면(512)과 제3 자석(53)의 제1 면(531)이 서로 다른 극성으로 자화되고, 제2 자석(52)의 제1 면(521)과 제3 자석(53)의 제2 면(532)이 서로 다른 극성으로 자화된다.

따라서, 아크가 발생되면, 자석부(50)가 형성하는 자기장 및 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)에 통전되던 전류가 형성하는 전자기력의 방향은, 고정 접촉자(22)의 배열 방향에 대하여 수직 방향으로 형성된다.

이에 따라, 직류 릴레이(1)에 인가되는 전류 방향과 무관하게 전자기력의 방향이 중심부에서 멀어지는 방향으로 형성될 수 있다. 결과적으로, 직류 릴레이(1)의 작동을 위해 중심부 부근에 구비되는 각종 구성 요소의 손상이 방지될 수 있다.

또한, 발생된 아크가 직류 릴레이(1)에 인가되는 전류 방향과 무관하게 중심부에서 멀어지는 방향으로 유도될 수 있으므로, 직류 릴레이(1)의 사용 시 전류 인가 방향을 고려해야 하는 불편함이 해소될 수 있다.

따라서, 직류 릴레이(1)의 사용 편의성이 보다 향상될 수 있다. 더 나아가, 사용자의 조작 미숙 등으로 직류 릴레이(1)의 전류 인가 방향이 변경되는 경우에도, 아크에 의한 손상 사고가 방지될 수 있다.

일 실시 예에서, 발생된 아크는 자석부(50)에 의하여 아크 챔버(21)의 빈 공간인 아크 소호 공간(S)으로 유도될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 아크 챔버(21)의 상측 공간 및 하측 공간에는 아크 소호 공간(S)이 형성된다. 아크 소호 공간(S)에는 아크 그리드(미도시) 등의 아크 냉각 부재가 구비될 수 있다.

도 4에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(222)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제1 고정 접촉자(221)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(221)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's rule)을 적용하면, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서 발생되는 전자기력은 하측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 하측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(222)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서 발생되는 전자기력은 상측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 상측을 향하게 형성된다.

도 5에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(221)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제2 고정 접촉자(222)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(221)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서 발생되는 전자기력은 하측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 하측을 향하게 형성된다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 자석부(50)의 다른 실시 예에서, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 각각 아크 챔버(21)의 내주면 상에 위치된다. 즉, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 아크 챔버(21)의 내부에 위치된다. 구체적으로, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 각각 아크 챔버(21)의 좌측 내주면 및 우측 내주면 상에 위치된다.

제1 자석(51) 및 제2 자석(52)이 아크 챔버(21)의 내부에 위치됨에 따라, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53) 간 거리가 최소화될 수 있다. 서로 다른 두 개의 자석 간에 작용되는 전자기적 인력은 거리에 반비례하는 바, 제1 자석(51)과 제3 자석(53) 및 제2 자석(52)과 제3 자석(53) 간 전자기적 인력은 보다 증가될 수 있다. 결과적으로, 발생된 아크에 작용되는 전자기력이 보다 증가될 수 있고, 아크가 보다 신속하게 소호될 수 있다.

상술한 실시 예와 마찬가지로, 제1 자석(51), 제1 고정 접촉자(221), 제3 자석(53), 제2 고정 접촉자(222) 및 제2 자석(52)은 고정 접촉자(22)의 배열 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향을 따라 순차적으로 배열된다.

또한, 제1 자석(51)의 제2 면(512)과 제3 자석(53)의 제1 면(531)이 서로 다른 극성으로 자화되고, 제2 자석(52)의 제1 면(521)과 제3 자석(53)의 제2 면(532)이 서로 다른 극성으로 자화된다.

도 7에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(222)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제1 고정 접촉자(221)로 나오는 방향이다.

도 8에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(221)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제2 고정 접촉자(222)로 나오는 방향이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 자석부(50)의 또 다른 실시 예에서, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)은 각각 복수 개 구비되어 고정 접촉자(22)의 배열 방향과 교차되는 방향으로 배열된다.

상기 실시 예에서, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)은 서로 동일한 개수인 두 개씩 구비된다. 그러나, 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)의 개수는 도시된 실시 예로 한정되지 않고, 다양한 개수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 제1 자석(51), 두 개의 제2 자석(52) 및 세 개의 제3 자석(53)으로 구비될 수 있다.

제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)이 복수 개 구비됨에 따라, 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)를 통과하는 자기장의 세기가 보다 증가될 수 있다. 이에 따라, 발생된 아크에 작용되는 전자기력은 보다 증가될 수 있다. 결과적으로, 발생된 아크가 보다 신속하게 소호될 수 있다.

도 9 내지 도 11에 도시된 실시 예에서, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 아크 챔버(21)의 외주면 상에 위치된다. 그러나, 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)은 도시된 실시 예에 한정되지 않고 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제1 자석(51) 및 복수 개의 제2 자석(52)이 각각 아크 챔버(21)의 내주면 상에 위치될 수 있음이 이해될 것이다.

이때, 하나의 제1 자석(51)은 적어도 하나의 제2 자석(52)과 마주하도록 배치된다. 또한, 서로 마주하는 제1 자석(51)과 제2 자석(52) 사이에는 적어도 하나의 제3 자석(53)이 배치된다.

각각의 제1 자석(51), 제2 자석(52) 및 제3 자석(53)은, N극과 S극 중 어느 하나로 자화되는 제1 면(511, 521, 531) 및 N극과 S극 중 다른 하나로 자화되는 제2 면(512, 522, 532)을 포함한다.

도 10에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(222)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제1 고정 접촉자(221)로 나오는 방향이다.

도 11에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(221)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제2 고정 접촉자(222)로 나오는 방향이다.

3. 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자석부(60)의 설명

이하에서는, 도 12 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자석부(60)에 대하여 설명한다.

본 실시 예에 따른 자석부(60)는 제1 자석(61), 제2 자석(62), 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)을 포함한다.

본 실시 예에 따른 제1 자석(61) 및 제2 자석(62)은 상술한 실시 예에 따른 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)과 그 구조 및 기능이 동일하다. 다만, 본 실시 예에 따른 제3 자석(63)은 제4 자석(64)을 사이에 두고 제2 자석(62)과 마주하도록 배치되는 점에서 상술한 실시 예에 따른 제3 자석(53)과 차이가 있다.

이에, 제1 자석(61) 및 제2 자석(62)에 대한 설명은 상술한 실시 예에 따른 제1 자석(51) 및 제2 자석(52)에 대한 설명으로 갈음하고, 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)을 중심으로 설명한다.

제3 자석(63) 및 제4 자석(64)은 서로 다른 두 개의 고정 접촉자(22) 사이에 배치된다. 도시된 실시 예에서, 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)은 제1 고정 접촉자(221)와 제2 고정 접촉자(222) 사이에 배치된다.

제3 자석(63)은 서로 다른 두 개의 고정 접촉자(22) 중 어느 하나의 고정 접촉자(22)를 사이에 두고 제1 자석(61)과 서로 마주하도록 배치된다. 도시된 실시 예에서, 제3 자석(63)은 제1 고정 접촉자(221)를 사이에 두고 제1 자석(61)과 서로 마주하도록 배치된다.

제4 자석(64)은 서로 다른 두 개의 고정 접촉자(22) 중 다른 하나의 고정 접촉자(22)를 사이에 두고 제2 자석(62)과 서로 마주하도록 배치된다. 도시된 실시 예에서, 제4 자석(64)은 제2 고정 접촉자(222)를 사이에 두고 제2 자석(62)과 서로 마주하도록 배치된다.

이때, 제1 자석(61), 제2 자석(62), 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)은 제1 고정 접촉자(221)와 제2 고정 접촉자(222)의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치된다.

정리하면, 제1 자석(61), 제1 고정 접촉자(221), 제3 자석(63), 제4 자석(64), 제2 고정 접촉자(222) 및 제2 자석(62)은 고정 접촉자(22)의 배열 방향, 도시된 실시 예에서, 좌우 방향을 따라 순차적으로 배열된다.

일 실시 예에서, 제1 자석(61), 제2 자석(62), 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)은 그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성될 수 있다.

제1 자석(61), 제2 자석(62), 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)의 각 좌측면에는 제1 면(611, 621, 631, 641)이 형성되고, 각 우측면에는 제2 면(612, 622, 632, 642)이 형성된다. 자석은 N극과 S극이 항상 쌍으로 존재하는 바, 각 자석의 제1 면(611, 621, 631, 641)과 제2 면(612, 622, 632, 642)은 서로 다른 극성으로 자화됨이 이해될 것이다.

이때, 제1 자석(61) 및 제3 자석(63)이 마주하는 면은 서로 다른 극성으로 자화된다. 또한, 제2 자석(62) 및 제4 자석(64)이 마주하는 면은 서로 다른 극성으로 자화된다.

도시된 실시 예에서, 제1 자석(61)의 제2 면(612)과 제3 자석(63)의 제1 면(631)은 서로 다른 극성으로 자화되고, 제2 자석(62)의 제1 면(621)과 제4 자석(64)의 제2 면(642)은 서로 다른 극성으로 자화된다.

따라서, 아크가 발생되면, 자석부(60)가 형성하는 자기장 및 고정 접촉자(22)와 가동 접촉자(42)에 통전되던 전류가 형성하는 전자기력의 방향은, 고정 접촉자(22)의 배열 방향에 대하여 수직 방향으로 형성된다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)이 마주하는 면은 서로 다른 극성으로 자화된다. 즉, 제3 자석(63)의 제2 면(632)과 제4 자석(64)의 제1 면(641)은 서로 다른 극성으로 자화된다.

도 13에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(222)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제1 고정 접촉자(221)로 나오는 방향이다.

도 14에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(221)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제2 고정 접촉자(222)로 나오는 방향이다.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 제3 자석(63) 및 제4 자석(64)이 마주하는 면은 서로 동일한 극성으로 자화된다. 즉, 제3 자석(63)의 제2 면(632)과 제4 자석(64)의 제1 면(641)은 서로 동일한 극성으로 자화된다.

도 16에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제2 고정 접촉자(222)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제1 고정 접촉자(221)로 나오는 방향이다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(222)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서 발생되는 전자기력 또한 하측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 하측을 향하게 형성된다.

도 17에 도시된 실시 예에서, 전류의 방향은 제1 고정 접촉자(221)에서 가동 접촉자(42)를 거쳐 제2 고정 접촉자(222)로 나오는 방향이다.

제1 고정 접촉자(221)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서 발생되는 전자기력은 상측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제1 고정 접촉자(221) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 상측을 향하게 형성된다.

마찬가지로, 제2 고정 접촉자(222)에서 전류의 방향 및 자기장의 방향을 고려하여 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서 발생되는 전자기력 또한 상측을 향하게 형성된다. 이에 따라, 제2 고정 접촉자(222) 부근에서의 아크의 경로(A.P) 또한 상측을 향하게 형성된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.

또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.

더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

1: 직류 릴레이
10: 하우징
11: 커버 부재
12: 지지 플레이트
13: 절연 플레이트
20: 개폐부
21: 아크 챔버
22: 고정 접촉자
221: 제1 고정 접촉자
222: 제2 고정 접촉자
30: 코어부
31: 고정 코어
32: 가동 코어
33: 실린더
34: 코어 스프링
40: 가동 접촉자부
41: 가동 커버
42: 가동 접촉자
43: 샤프트
44: 샤프트 스프링
50: 자석부의 일 실시 예
51: 제1 자석
52: 제2 자석
53: 제3 자석
60: 자석부의 다른 일 실시 예
61: 제1 자석
62: 제2 자석
63: 제3 자석
64: 제4 자석
S: 아크 소호 공간
A.P: 아크의 경로

Claims

복수 개 구비되어, 일 방향으로 서로 이격되어 위치되는 고정 접촉자;
내부에 상기 고정 접촉자가 수용되는 공간이 형성되는 아크 챔버;
상기 아크 챔버의 일 측에 위치되는 제1 자석; 및
상기 아크 챔버의 타 측에 위치되며, 복수 개의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제1 자석과 마주하도록 배치되는 제2 자석을 포함하고,
상기 아크 챔버는,
상기 일 방향과 교차되는 방향으로 연장 형성되는,
직류 릴레이.
제1항에 있어서,
서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되는 제3 자석을 더 포함하고,
상기 제1 자석, 제2 자석 및 제3 자석은,
각각 상기 복수 개의 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치되고, 서로 이웃하는 어느 두 개의 마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화되는,
직류 릴레이.
제2항에 있어서,
상기 제3 자석은,
복수 개 구비되어 상기 일 방향과 교차되는 방향으로 배열되는,
직류 릴레이.
제3항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
각각 복수 개 구비되어 상기 일 방향과 교차되는 방향으로 배열되는,
직류 릴레이.
제2항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
상기 제3 자석을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되는,
직류 릴레이.
제5항에 있어서,
상기 제1 자석, 제2 자석 및 제3 자석은,
그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성되는,
직류 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
상기 아크 챔버의 외주면 상에 위치되는,
직류 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
상기 아크 챔버의 내주면 상에 위치되는,
직류 릴레이.
제1항에 있어서,
서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되되, 어느 하나의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제1 자석과 마주하도록 배치되는 제3 자석; 및
서로 다른 두 개의 상기 고정 접촉자 사이에 배치되되, 다른 하나의 상기 고정 접촉자를 사이에 두고 상기 제2 자석과 마주하도록 배치되는 제4 자석을 더 포함하고,
상기 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석 및 제4 자석은,
각각 상기 복수 개의 고정 접촉자의 배열 방향을 따라 연장되는 가상의 선 상에 배치되며,
상기 제1 자석 및 제3 자석이 마주하는 면과 상기 제2 자석 및 제4 자석이 마주하는 면은,
각각 서로 마주하는 면에 대하여 다른 극성으로 자화되는,
직류 릴레이.
제9항에 있어서,
상기 제3 자석 및 제4 자석은,
마주하는 면이 서로 다른 극성으로 자화되는,
직류 릴레이.
제9항에 있어서,
상기 제3 자석 및 제4 자석은,
마주하는 면이 동일한 극성으로 자화되는,
직류 릴레이.
제9항에 있어서,
상기 제1 자석, 제2 자석, 제3 자석 및 제4 자석은,
그 길이 및 너비가 모두 동일하게 형성되는,
직류 릴레이.
제9항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
상기 아크 챔버의 외주면 상에 위치되는,
직류 릴레이.
제9항에 있어서,
상기 제1 자석 및 제2 자석은,
상기 아크 챔버의 내주면 상에 위치되는,
직류 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 아크 챔버는,
상기 일 방향과 교차되는 방향으로의 길이가 상기 일 방향으로의 길이보다 크게 형성되는,
직류 릴레이.