KR100652200B1

KR100652200B1 - Permanent Magnetic Actuator using Multi-stage Coil

Info

Publication number: KR100652200B1
Application number: KR1020040093532A
Authority: KR
Inventors: 정현교; 강종호
Original assignee: 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-12-13
Also published as: KR20060053482A

Abstract

본 발명은 주로 전력 계통의 차단기에 사용되는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조를 가지면서 종래의 영구 자석형 조작기에 비해 조작 속도와 조작력이 현저히 향상되어 특히, 종래의 조작기로서는 적용하기 어려웠던 고압, 초고압 차단기에 적용하더라도 우수한 차단 성능을 발휘할 수 있는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기에 관한 것이다. The present invention relates to a permanent magnet actuator using a multi-stage coil mainly used in the breaker of the power system, and more particularly has a simple structure, significantly improved operation speed and operation force compared to the conventional permanent magnet actuator, The present invention relates to a permanent magnet actuator using a multi-stage coil that can exhibit excellent breaking performance even when applied to a high pressure and ultra high voltage breaker, which was difficult to apply as a conventional manipulator.

본 발명에서는 자성체의 철심을 적층하여 이루어진 고정 철심과; 상기 고정 철심의 중간에 형성된 통로내에 축방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 자성체의 가동자와; 상기 고정 철심의 통로 중간 내벽에 설치되어 자력을 제공하는 영구자석과; 상기 영구자석의 일측에 일정한 간격을 가지고 순차적으로 배치되는 복수개의 투입측 코일들과; 상기 투입측 코일 반대측에 배치되는 하나 이상의 개방측 코일과; 상기 가동자가 투입상태에 있을 때, 상기 각 투입측 코일 사이를 이루는 상기 고정철심의 통로 내벽과 상기 가동자의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하도록 형성되는 제1 공극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기가 제공된다. In the present invention, the fixed iron core made by laminating the iron core of the magnetic body; A mover of a magnetic material installed in the passage formed in the middle of the fixed iron core so as to be reciprocated in the axial direction; A permanent magnet installed on an inner wall of the passageway of the fixed iron core to provide magnetic force; A plurality of input side coils sequentially arranged at one side of the permanent magnet at regular intervals; At least one open side coil disposed opposite the input side coil; And a first air gap formed to provide a predetermined space between the inner wall of the passage of the fixed iron core and the outer periphery of the mover when the mover is in the closed state. The permanent magnet actuator used is provided.

영구자석, 조작기, 차단기, 다단, 코일 Permanent magnet, manipulator, breaker, multi-stage, coil

Description

다단계 코일을 이용한 영구자석형 조작기{Permanent Magnetic Actuator using Multi-stage Coil} Permanent Magnetic Actuator using Multi-stage Coil}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 조작기를 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a manipulator according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 제1 투입측 코일에 전류가 인가되었을 때 가동자의 이동 형태를 보여주는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a moving form of the mover when a current is applied to the first input side coil.

도 3은 도 2에서 다시 제2 투입측 코일에 전류가 인가되었을 때 자계의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a flow of a magnetic field when a current is applied to the second input side coil in FIG. 2 again.

도 4는 본 발명에 따른 조작기가 투입상태에 있을 때, 공극의 역할을 설명하기 위한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view for explaining the role of the gap when the manipulator according to the present invention is in the input state.

도 5는 도 4의 조작기에서 공극이 없다고 가정한 경우의 영구자석에 의한 자계의 흐름을 보여주기 위한 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the flow of a magnetic field due to a permanent magnet when it is assumed that there is no void in the manipulator of FIG. 4.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 조작기의 형태를 설명하기 위한 것으로서, 도 6a는 개방 상태를 보여주는 도면이고, 도 6b는 투입 상태를 보여주는 도면이다. 6a and 6b are for explaining the form of the manipulator according to another embodiment of the present invention, Figure 6a is a view showing an open state, Figure 6b is a view showing an input state.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 조작기의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 7A and 7B are views for explaining the form of a manipulator according to still another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 고정 철심 11 : 통로 10: fixed iron core 11: passage

11a : 제1 공극부 11b : 제3 공극부11a: first gap 11b: third gap

12 : 연장 통로 12a : 제2 공극부 12: extension passage 12a: second void portion

20 : 가동자 30 : 영구자석 20: mover 30: permanent magnet

40 : 제1 투입측 코일 50 : 제2 투입측 코일 40: first input side coil 50: second input side coil

60 : 제1 개방측 코일 70 : 제2 개방측 코일 60: first open side coil 70: second open side coil

d1,d2 : 단부 길이d1, d2: end length

본 발명은 주로 전력 계통의 차단기에 사용되는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조를 가지면서 종래의 영구 자석형 조작기에 비해 조작 속도와 조작력이 현저히 향상되어 특히, 종래의 조작기로서 적용하기 어려웠던 고압, 초고압 차단기에 적용하더라도 우수한 차단 성능을 발휘할 수 있는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기에 관한 것이다. The present invention relates to a permanent magnet actuator using a multi-stage coil mainly used in the breaker of the power system, and more particularly has a simple structure, significantly improved operation speed and operation force compared to the conventional permanent magnet actuator, The present invention relates to a permanent magnet actuator using a multi-stage coil capable of exhibiting excellent breaking performance even when applied to a high and ultra high pressure breaker, which was difficult to apply as a conventional manipulator.

일반적으로, 차단기는 소호/절연 매질에 따라 진공 차단기(VCB:Vacuum Circuit Breaker), 오일 차단기(OCB:Oil Circuit Breaker), 가스 차단기(GCB:Gas Circuit Breaker) 등으로 분류된다. 최근에는 중,저압용에는 진공차단기가 적용되고 있고, 고압,초고압용에는 가스 차단기가 주로 적용되고 있다. 차단기는 전압등급에 따라 차단용량이 달라지게 되고, 차단기의 동작을 일으키는 조작기 또한 성능에 따라 적용성이 달라지게 된다. 보통 차단용량이 커질수록 조작부에서의 조작간극과 조작력이 커지게 된다. In general, breakers are classified into vacuum circuit breakers (VCBs), oil circuit breakers (OCBs), and gas circuit breakers (GCBs) according to the arc / insulation medium. Recently, a vacuum circuit breaker is applied to medium and low pressure, and a gas circuit breaker is mainly applied to high and ultra high pressure. The breaker has a different breaking capacity according to the voltage class, and the manipulator that causes the breaker to operate also has an applicability depending on the performance. In general, the larger the breaking capacity, the greater the operating gap and operating force at the control panel.

통상적으로, 중,저압용 진공차단기는 차단부의 접점간극과 접점에 작용하는 압점력의 크기에 따라 적용할 수 있는 조작기가 정해지고, 고압,초고압용 가스차단기는 차단부의 접점간극과 접점부에서 발생하는 아크를 소호시키기 위한 가스반발력의 크기에 따라 적용할 수 있는 조작기가 정해지게 된다. In general, the medium and low pressure vacuum circuit breakers are applied to the manipulator according to the contact gap of the breaker and the magnitude of the pressure force applied to the contacts, and the high and ultra high pressure gas circuit breakers are generated at the contact gap of the breaker and the contact part. According to the magnitude of the gas repulsion force to extinguish the arc, the manipulator that can be applied is determined.

모든 차단기에 적용되는 조작기는 일정한 차단시간 내(보통 50ms이내)에 동작을 해야 하고, 압점력 및 가스반발력 또한 아주 큰 힘으로 작용된다. 그러므로, 송,배전급 차단기에 적용되는 조작기는 큰 힘과 빠른 속도로 동작할 수 있어야 한다. 진공차단기에 적용되는 조작기는 유압, 공압, 스프링과 같은 기계적인 메카니즘을 주로 이용하는 조작기를 이용해 왔고, 최근들어 모터 스프링 및 영구자석형 조작기(PMA)와 같은 전자석을 이용한 조작기 개발과 적용이 이루어지고 있다. Manipulators applied to all breakers must operate within a certain break time (usually within 50ms), and the pressure point and gas repulsion force are also very large. Therefore, manipulators applied to transmission and distribution breakers should be able to operate with great power and high speed. Manipulators applied to vacuum breakers have been using manipulators that mainly use mechanical mechanisms such as hydraulic, pneumatic and spring, and recently, manipulators using electromagnets such as motor springs and permanent magnet actuators (PMAs) have been developed and applied. .

종래의 기계적인 메카니즘을 이용한 조작기는 많은 부품들로 이루어져 있어 단 하나의 부품 고장으로도 오동작을 일으키기 쉽고, 오일유출과 그에 따른 오동작으로 인해 차단기 고장의 50%이상이 조작기에 발생한다는 위험 부담을 지니고 있었다. Manipulators using conventional mechanical mechanisms are composed of many parts, which are easy to cause malfunctions even with a single component failure, and carry the risk that more than 50% of breaker failures occur on the controllers due to oil leakage and malfunctions. there was.

또한, 모터 스프링 조작기는 모터를 이용하여 스프링을 압축시킨 상태에서 필요할 때 그 압축된 힘을 해제시켜 동력을 얻는 시스템이다. 모터 스프링 조작기는 동력을 전자석 메카니즘인 모터를 이용한 것으로 스프링 조작기와 비교해서 스프링을 압축시키는 동력부분에서 많은 부품들이 모터의 도입으로 인해 간단해졌지만, 그 이외의 부분에서 많은 부품들이 존재하고 스프링 조작기의 큰 결손 중의 하나인 스프링의 탄성 손실부담은 여전히 가지고 있게 된다. 이러한 모터 스프링 조작기는 작은 차단용량을 가지는 진공 차단기에 적용하기에는 큰 무리가 없겠지만, 큰 용량을 가지는 진공 차단기와 같이 큰 조작거리를 가지는 차단기에 적용하기에는 위험이 따르게 된다. In addition, the motor spring manipulator is a system that obtains power by releasing the compressed force when necessary while the spring is compressed using a motor. The motor spring manipulator uses the motor as an electromagnet mechanism, and many parts are simplified by the introduction of the motor in the power part that compresses the spring compared to the spring manipulator, but there are many parts in other parts and One of the major deficiencies is the loss of elasticity of the spring. Such a motor spring manipulator is not too large to be applied to a vacuum breaker having a small breaking capacity, but there is a risk in applying to a breaker having a large operating distance such as a vacuum breaker having a large capacity.

영구자석형 조작기(PMA)는, 최근에 많은 연구가 활발히 진행되고 있는 조작기로서, 대한민국 공개 특허 제10-2004-0035176호 공보(공개일자 2004년04월29일)에 개시된 것과 같이, 매우 간단한 구조로 이루어져, 크기가 작고, 부품의 손실에 따른 오동작의 위험성이 현저히 낮으며, 내구성도 뛰어나 유지보수 비용이 거의 들지 않는 장점을 지니고 있다. 또한, 코일에 흐르는 전류 제어를 통해 조작이 이루어지므로, 조작이 편리하고 성능 또한 우수하여 진공 차단기에 가장 적합한 이상적인 조작기로 평가받고 있다. The permanent magnet actuator (PMA) is a manipulator that has been actively studied in recent years and has a very simple structure, as disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2004-0035176 (published April 29, 2004). It is made of a small size, the risk of malfunction due to the loss of parts is significantly low, durability is excellent, and the maintenance cost is little cost. In addition, since the operation is made by controlling the current flowing through the coil, the operation is convenient and the performance is excellent, which is evaluated as the ideal manipulator that is most suitable for the vacuum circuit breaker.

이러한 영구 자석형 조작기(PMA)는, 영구자석의 자계와 코일에서 여자된 자계의 힘에 의해 가동자가 동작되도록 한 시스템으로, 이는 영구자석에 의한 자력에 의해 접점부가 개방 및 투입된 상태를 스스로 지속적으로 유지할 수 있어, 종래에 접점부가 개방 및 투입상태에서 가동자를 고정시키기 위해 필수적으로 필요하였던 기계적인 메카니즘이 필요없다는 장점이 있다. The permanent magnet actuator (PMA) is a system in which a mover is operated by a magnetic field of a permanent magnet and a magnetic field excited by a coil, which continuously maintains a state in which a contact part is opened and injected by a magnetic force by a permanent magnet. It can be maintained, which eliminates the need for the mechanical mechanisms that were conventionally necessary for securing the mover in the open and closed state.

그러나, 상기한 영구 자석형 조작기는, 이미 설명한 대로 자력의 힘에 의해 구동되는 조작기이므로 조작 간극(개극 간극)에 큰 한계를 가지게 된다. 그러므로, 현재 적용되는 영구 자석형 조작기는 조작 간극이 20mm이내인 진공 차단기에만 적용되고 있다. 진공 차단기는 가격이나 성능면에서 가스 차단기 보다 우수한 특성을 지니므로 그 용량을 계속적으로 증대시키려고 하는 추세에 있다. 이를 위한 세계적인 연구동향으로 보면 170kV급의 고압에 까지 진공차단기를 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 영구 자석형 조작기는 24kV급 이하의 중,저압용 차단기에서는 전술한 좋은 특성으로 인해 그 적용성이 크지만, 그 보다 큰 용량을 가진 고압, 초고압용 진공 차단기에는 적용하기 어려워 모터 스프링 및 스프링 조작기가 사용되고 있다. 따라서, 영구 자석형 조작기의 우수한 특성을 고압, 초고압용 차단기에서도 활용하기 위해서는 개선된 영구 자석형 조작기(PMA)의 개발이 이루어져야 한다. However, since the permanent magnet actuator described above is a manipulator driven by a force of magnetic force, as described above, the permanent magnet actuator has a large limit on the operation gap (opening gap). Therefore, the permanent magnet type manipulators currently applied are applied only to vacuum circuit breakers having an operating gap of 20 mm or less. Vacuum circuit breakers have better characteristics than gas circuit breakers in terms of price and performance, and therefore tend to continue to increase their capacity. As a global research trend for this purpose, research is being actively conducted to apply a vacuum circuit breaker up to a high voltage of 170kV. Permanent magnet type actuators are applicable to medium and low voltage circuit breakers of 24kV or less due to the good characteristics described above.However, they are difficult to apply to high and high pressure vacuum circuit breakers with larger capacity. It is used. Therefore, in order to utilize the excellent characteristics of the permanent magnet actuator in the high-pressure, ultra-high pressure breaker, the development of an improved permanent magnet actuator (PMA) should be made.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 조작기에 비해 조작 속도와 조작력을 현저히 향상시켜 특히, 종래의 영구 자석형 조작기로서는 적용하기 어려웠던 고압, 초고압 차단기에 적용하더라도 우수한 차단 성능을 발휘할 수 있도록 한 개선된 영구 자석형 조작기를 제공하는데 있다.
Therefore, the object of the present invention is to improve the operation speed and operating force significantly compared to the conventional manipulator, and in particular, to improve the excellent breaking performance even if applied to the high-pressure, ultra-high pressure breaker that was difficult to apply as a conventional permanent magnet actuator A permanent magnet actuator is provided.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 종래의 영구 자석형 조작기에서 자계의 경로를 짧게 해주어 초기에 발생하는 자력을 효율적으로 이용함과 아울러, 자력을 극대화시킴으로써 가동자의 신속한 동작을 이끌어 내기 위해, 다단계 코일 시스템을 적용하여 코일 영역 사이의 자성체(고정 철심)를 통해 자로를 만들어 자로를 짧게 해주고, 각 코일은 병렬 연결시켜 제어시킨다. 그리고, 다단계 코일에 전류를 동시에 인가시키거나, 가동자의 위치에 따라 시간간격을 두고 각 코일에 순차적으로 전류를 인가시킬 수 있다. 또한, 자성체(고정 철심)와 가동자 사이에 공극을 만들어 주어, 가동자가 개방 및 투입 완료된 상태에서 영구자석의 자계가 가동자의 축방향으로 길게 흐르도록 하여 홀딩력을 극대화시킬 수 있는 다단계 코일을 적용한 영구 자석형 조작기를 제공한다. In order to achieve the above object, in the present invention, in order to shorten the path of the magnetic field in the conventional permanent magnet actuator, to efficiently use the initial magnetic force generated, and to maximize the magnetic force to induce rapid operation of the mover, By applying a multi-stage coil system, the magnetic path between the coil regions (fixed iron core) is used to make the magnetic path shorter, and each coil is connected and controlled in parallel. Then, the current may be simultaneously applied to the multi-stage coils, or the current may be sequentially applied to each coil at a time interval according to the position of the mover. In addition, it creates a gap between the magnetic body (fixed iron core) and the mover, so that the magnetic field of the permanent magnet flows in the axial direction of the mover in a state where the mover is fully opened and closed, thereby maximizing the holding force. Provided a magnetic actuator.

구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기는, 자성체의 철심을 적층하여 이루어진 고정 철심과; 상기 고정 철심의 중간에 형성된 통로내에 축방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 자성체의 가동자와; 상기 고정 철심의 통로 중간 내벽에 설치되어 자력을 제공하는 영구자석과; 상기 영구자석의 일측에 일정한 간격을 가지고 순차적으로 배치되는 복수개의 투입측 코일들과; 상기 투입측 코일 반대측에 배치되는 하나 이상의 개방측 코일과; 상기 가동자가 투입상태에 있을 때, 상기 각 투입측 코일 사이를 이루는 상기 고정철심의 통로 내벽과 상기 가동자의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하도록 형성되는 제1 공극부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다. Specifically, the permanent magnet actuator using a multi-stage coil according to an embodiment of the present invention, the fixed iron core made by laminating the iron core of the magnetic body; A mover of a magnetic material installed in the passage formed in the middle of the fixed iron core so as to be reciprocated in the axial direction; A permanent magnet installed on an inner wall of the passageway of the fixed iron core to provide magnetic force; A plurality of input side coils sequentially arranged at one side of the permanent magnet at regular intervals; At least one open side coil disposed opposite the input side coil; And a first air gap formed to provide a predetermined space between the inner wall of the passage of the fixed iron core and the outer circumference of the mover when the mover is in the closed state.

여기서, 상기 복수개의 투입측 코일은 제1 투입측 코일과 제2 투입측 코일로 이루어지고, 상기 제1 공극부는 상기 제1 투입측 코일과 제2 투입측 코일 사이에 형성되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the plurality of input side coils are formed of a first input side coil and a second input side coil, and the first air gap is formed between the first input side coil and the second input side coil.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 제1 공극부는 상기 고정철심의 통로 내벽을 일정깊이로 제거한 형태로 이루어질 수 있다. In the present invention described above, the first gap portion may be formed in a form in which the inner wall of the passage of the fixed iron core is removed to a predetermined depth.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 복수개의 투입측 코일들 중 상기 영구자석으로부터 투입측 방향으로 가장 멀리 떨어진 위치에 배치된 투입측 코일에서부터 상기 투입측으로 더 멀어지는 방향을 향하여 상기 고정 철심의 통로를 더 연장한 연장통로가 형성되고, 상기 연장통로의 내벽과 상기 가동자의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하는 제2 공극부가 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention described above, the passage of the fixed iron core further extends toward a direction further away from the input side coil disposed at the position farthest from the permanent magnet from the permanent magnet among the plurality of input side coils. Preferably, an extension passage is formed, and a second void portion is formed to provide a constant space between the inner wall of the extension passage and the outer peripheral portion of the mover.

여기서, 상기 제2 공극부는 상기 고정철심의 연장통로 내벽을 일정깊이로 제거한 형태로 이루어질 수 있다. Here, the second void portion may be formed in a form in which the inner wall of the passage passage of the fixed iron core is removed to a predetermined depth.

상기 제1 공극부는, 상기 가동자가 투입상태에 있을 때, 상기 제1,2 투입측 코일 사이를 이루는 자성체에 대응하는 길이 이상으로 상기 가동자의 측부를 일정깊이로 제거한 형태로 이루어질 수 있다. The first air gap may have a shape in which the side of the mover is removed to a predetermined depth or more when the mover is in a closed state, the length of which corresponds to the magnetic material formed between the first and second input side coils.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 복수개의 투입측 코일에는 상기 가동자의 이동에 따라 순차적으로 전류를 인가하여 작동시키는 것이 바람직하다. In the present invention described above, it is preferable that the plurality of input-side coils are operated by sequentially applying current according to the movement of the mover.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 개방측 코일은, 일정한 간격을 가지고 순차적으로 배치되는 제1,2 개방측 코일로 이루어질 수 있다. In the present invention described above, the open side coils may be formed of first and second open side coils sequentially arranged at regular intervals.

이 경우, 상기 제1,2 개방측 코일에는 상기 가동자의 이동에 따라 순차적으로 전류를 인가하여 작동시키는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to operate by sequentially applying current to the first and second open side coils as the mover moves.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 제1 개방측 코일과 제2 개방측 코일 사이에 는 제3 공극부가 형성될 수 있다. In the present invention described above, a third gap portion may be formed between the first open side coil and the second open side coil.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 개방측 코일의 말단부로부터 상기 통로를 더 연장하고, 이 연장길이의 증감에 의해 개방 상태에서의 홀딩력을 증감할 수 있다. In the present invention described above, the passage is further extended from the distal end of the open side coil, and the holding force in the open state can be increased or decreased by increasing or decreasing this extension length.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 1에는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 조작기의 단면도가 도시되어 있다. 1 is a cross-sectional view of a manipulator according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 조작기는, 철심을 적층하여 이루어진 자성체로 이루어진 고정 철심(10)을 가지고, 상기 고정 철심(10)의 중간에는 통로(11)가 형성되며, 상기 통로(11) 내에는 자성체로 이루어진 가동자(20)가 축방향으로 왕복이동이 가능하게 설치된다. 상기 가동자(20)의 양측에는 차단기나 다른 기계요소에 링크적으로 연결되기 위한 로드(21,22)가 형성되어 있다. 상기 로드(21,22)는 비자성체로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the manipulator according to the present invention has a fixed iron core 10 made of a magnetic material formed by stacking iron cores, and a passage 11 is formed in the middle of the fixed iron core 10. In 11, the movable body 20 made of a magnetic body is installed to reciprocate in the axial direction. On both sides of the mover 20 are formed rods 21 and 22 for linking to breakers or other mechanical elements. The rods 21 and 22 are made of nonmagnetic material.

그리고, 상기 고정 철심(10)의 통로(11) 중간 내벽에는 자력을 제공하는 영구자석(30)이 설치되고, 상기 영구자석(30)의 일측에는 특히, 복수개의 투입측 코일이 일정간격을 유지하여 순차적으로 설치된 새로운 개념의 구조를 가진다. In addition, a permanent magnet 30 for providing magnetic force is installed on the middle inner wall of the passage 11 of the fixed iron core 10, and on one side of the permanent magnet 30, a plurality of input-side coils maintain a constant interval. It has a new concept structure installed sequentially.

도면에 도시된 실시예에 있어서, 상기 복수개의 투입측 코일은 2개 즉, 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50)이 배치된 형태로 이루어진다. 그러나, 상기 투입측 코일의 개수는 조작기가 적용될 차단기의 조건 등에 따라서 그 이상의 개수로 배치할 수도 있다. In the embodiment shown in the figure, the plurality of input side coils are formed in the form of two, that is, the first input side coil 40 and the second input side coil 50 is arranged. However, the number of coils on the input side may be arranged in a larger number depending on the condition of the circuit breaker to which the manipulator is applied.

여기서, '투입측'이란, 차단기를 예로 들면, 폐극상태 즉, 전력계통에 고장이 없고 접촉자들이 전기적으로 접속되어 전류가 정상적으로 인가되도록 차단기를 동작시키는 방향을 말한다. 이에 비하여, 후술하는 '개방측'은 개극상태 즉, 전력계통에 이상이 발생하여 고장 전류가 흐르거나 기타 유지 보수를 위해 접촉자들이 분리되고 아크 소호가 일어나 전류가 차단되도록 차단기를 동작시키는 방향을 말한다. Here, the input side refers to a breaker as an example, that is, a closed pole state, that is, a direction in which the breaker is operated such that there is no failure in the power system and the contacts are electrically connected and current is normally applied. On the other hand, the 'open side' to be described later refers to a direction in which the breaker is operated so that a fault current occurs in the power system, that is, a fault current flows or other contacts are disconnected for maintenance, and an arc extinguish occurs to block the current. .

그리고, 상기 영구자석(30)을 기준으로 상기 제1,2 투입측 코일(40,50) 반대측으로는 하나 이상의 개방측 코일이 설치된다. 본 실시예에서 상기 개방측 코일은 상기 투입측 코일들(40,50)과 마찬가지로 제1 개방측 코일(60)과 제2 개방측 코일(70)이 일정 간격으로 순차적으로 배치된 구조를 가진다. 하지만, 개방측 코일은 조작기가 적용될 차단기의 조건이나 투입측 코일과의 역학 관계 등에 따라 하나만 설치될 수도 있고, 2개 이상이 설치될 수도 있다. 본 발명에서 상기 각 코일(40,50,60,70)들은 당연히 병렬로 연결된다. In addition, at least one open side coil is installed on the opposite side of the first and second input side coils 40 and 50 based on the permanent magnet 30. In the present embodiment, the open side coil has a structure in which the first open side coil 60 and the second open side coil 70 are sequentially arranged at regular intervals, similarly to the input side coils 40 and 50. However, only one open side coil may be installed or two or more may be installed depending on the condition of the circuit breaker to which the manipulator is applied or the dynamic relationship with the input side coil. In the present invention, the coils 40, 50, 60 and 70 are naturally connected in parallel.

또한, 본 발명에서는, 상기 가동자(20)가 투입상태에 있을 때, 즉 도면상 아래쪽으로 내려가 있을 때, 상기 각 투입측 코일 즉, 상기 제1 투입측 코일(40)과 상기 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 상기 고정철심(10)의 통로(11) 내벽과 상기 가동자(20)의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하기 위해 공극부(11a : air gap)가 형성된 새로운 개념의 구조를 제공한다. 본 명세서에서는 상기 공극부를 편의상 '제1 공극부(11a)'로 칭한다. Further, in the present invention, when the movable member 20 is in the input state, that is, when it is lowered down in the drawing, the respective input side coils, that is, the first input side coil 40 and the second input side A new concept structure in which an air gap 11a is formed to provide a constant space between the inner wall of the passage 11 of the fixed iron core 10 and the outer circumferential portion of the mover 20 between the coils 50. To provide. In the present specification, the air gap is referred to as a 'first air gap 11a' for convenience.

상기 제1 공극부(11a)는 조작기가 투입상태에 있을 때 즉, 가동자(20)가 투입측으로 완전히 이동되어 있을 때, 상기 영구자석(30)에 의한 자계가 상기 가동자(20)의 옆구리(flank)를 통해 상기 제1 투입측 코일(40)과 상기 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 고정철심(10) 부분을 통해 빠져나가는 것을 차단하고 자계를 축방향으로 길게 흐르도록 유도하여 가동자(20)를 잡아주는 '홀딩력'을 극대화시키게 된다. 도면에 도시된 실시예에서, 상기 제1 공극부(11a)는 상기 고정철심(10)의 통로(11) 내벽이 일정깊이로 제거된 형태로 이루어져 있다. When the manipulator is in the input state, that is, when the mover 20 is completely moved to the input side, the first air gap 11a has the magnetic field generated by the permanent magnet 30 on the side of the mover 20. Through the flank to block the escape through the part of the fixed iron core 10 between the first input side coil 40 and the second input side coil 50 to induce the magnetic field to flow long in the axial direction Maximize the 'holding force' to hold the mover (20). In the embodiment shown in the drawing, the first gap portion 11a has a shape in which the inner wall of the passage 11 of the fixed iron core 10 is removed to a predetermined depth.

한편, 본 발명에서는 마지막의 투입측 코일(상기 복수개의 투입측 코일들 중 상기 영구자석(30)으로부터 투입측 방향으로 가장 멀리 떨어진 위치에 배치된 투입측 코일) 즉, 상기 제2 투입측 코일(50)로부터 상기 투입측으로 더 멀어지는 방향을 향하여 상기 고정 철심(10)의 통로(11)를 더 연장한 연장통로(12)가 형성되고, 상기 연장통로(12)의 내벽과 상기 가동자(20)의 외주부 사이에는 제2 공극부(12a)가 더 형성될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the last input side coil (the input side coil disposed at a position farthest from the permanent magnet 30 in the input side direction among the plurality of input side coils), that is, the second input side coil ( An extension passage 12 extending further from the passage 11 of the fixed iron core 10 toward a direction further away from the input side 50 is formed, and an inner wall of the extension passage 12 and the mover 20 are formed. The second void portion 12a may be further formed between the outer circumferential portions of the.

상기 제2 공극부(12a)는, 전술한 제1 공극부(11a)와 마찬가지로, 상기 가동자(20)가 투입측으로 완전히 이동되어 있을 때, 상기 영구자석(30)에 의한 자계를 수직방향으로 길게 흐르도록 유도하여 가동자(20)를 잡아주는 '홀딩력'을 더욱 증가시키게 된다. 이러한 제2 공극부(12a)도 상기 고정철심(10)의 통로(11) 내벽이 일정깊이로 제거된 형태로 이루어져 있다. Similar to the first void portion 11a described above, the second void portion 12a moves the magnetic field by the permanent magnet 30 in the vertical direction when the movable member 20 is completely moved to the input side. Induced to flow for a long time to increase the 'holding force' to hold the mover (20). The second void portion 12a also has a shape in which the inner wall of the passage 11 of the fixed iron core 10 is removed to a predetermined depth.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 다단계 코일을 이용한 영구자석형 조작기의 작용을 설명한다. 특히 조작기가 차단기에 적용되었을 때를 기준으로 설명한다. It describes the operation of the permanent magnet actuator using a multi-stage coil according to the present invention made as described above. In particular, the description will be based on when the manipulator is applied to the breaker.

이미 설명하였지만, 첨부도면 도 1은 가동자(20)가 개방측으로 완전히 이동 되어 차단기가 개극상태를 유지함으로써 전류가 차단되었을 때의 모양을 보여준다. Although already described, the accompanying drawings Figure 1 shows the state when the current is cut off by the mover 20 is completely moved to the open side the breaker maintains the open state.

다만, 이때에는 도 1에 도시된 것과는 달리, 제1,2 개방측 코일(60,70) 모두에 전류가 인가되지 않으며, 상기 가동자(20)는 상기 영구자석(30)에 의한 자계의 힘과 차단기 측으로부터의 반력(reacting force)에 의해 개방측에 홀딩되게 된다. However, at this time, unlike in FIG. 1, no current is applied to both the first and second open side coils 60 and 70, and the mover 20 has the force of the magnetic field by the permanent magnet 30. And holding on the open side by a reacting force from the breaker side.

조작기로부터 차단기 까지는 예컨대, '지렛대'의 원리가 혼합된 링크적 구조로 연결되어 있다. 이 링크적 연결 구조에 의하면 힘의 작용 관계상 비대칭을 이루고 있기 때문에, 투입시에는 더 많은 힘이 필요하게 되고, 개방시에는 상기한 링크적 연결구조에 의해 차단기로부터 반력이 작용하여 오히려 조작기의 개방을 돕게 되므로 투입시보다 적은 힘이 들게 된다. 따라서, 개방후에는 투입후보다 적은 힘으로도 가동자(20)를 홀딩할 수 있게 된다. 이를 거꾸로 생각하면, 개방상태에서 가동자(20)를 홀딩하는 힘이 크면 클수록 투입 초기에 더욱 큰 힘을 필요로 하게 된다. From the manipulator to the breaker, for example, it is connected by a link structure in which the principle of 'crowd' is mixed. According to this linking structure, the asymmetry is in relation to the action of the force. Therefore, more force is required at the time of closing, and at the time of opening, reaction force is applied from the breaker by the above-mentioned linking connection structure. It will help to take less power than when put. Therefore, after opening, the mover 20 can be held with less force than after the opening. Conversely, the greater the force holding the mover 20 in the open state, the greater the force required at the beginning of the injection.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50)에는 제1 공극부(11a)를 두고, 제1 개방측 코일(60)과 제2 개방측 코일(70) 사이에 공극을 두지 않은 이유는 바로 여기에 있다. 즉, 경우에 따라서, 개방측 코일도 공극을 둘 수 있으나, 그렇게 되면 개방상태에서 영구 자석(30)의 자계가 축방향으로 길게 흐르도록 유도되어 홀딩력이 커지고, 그에따라 투입 초기에는 개방 상태에서의 홀딩력을 극복하기 위해 더욱 큰 힘을 필요로 하게 된다는 단점이 있다. 따라서, 개방측 코일에 공극을 두지 않으면, 제1 개방측 코일(60)과 제2 개방측 코일(70) 사이에 형성되는 고정 철심(10) 부위로도 자계가 흘러 홀딩력을 분산 시킬 수 있으므로 투입 초기의 부하를 줄일 수 있게 된다. In a preferred embodiment of the present invention, the first input side coil 40 and the second input side coil 50 have a first air gap 11a, and the first open side coil 60 and the second open side. This is why no gap is placed between the coils 70. That is, in some cases, the open side coil may also have a gap, but in that case, the magnetic field of the permanent magnet 30 is induced to flow in the axial direction long in the open state, thereby increasing the holding force, and thus, in the initial state of the There is a disadvantage in that a larger force is required to overcome the holding force. Therefore, if no gap is provided in the open side coil, a magnetic field may flow to the fixed iron core 10 formed between the first open side coil 60 and the second open side coil 70, thereby distributing the holding force. The initial load can be reduced.

첨부도면 도 2에는 제1 투입측 코일(40)에 전류가 인가된 직후 가동자(20)의 이동 형태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 2 is a cross-sectional view showing a moving form of the mover 20 immediately after the current is applied to the first input side coil 40.

도 2에 도시된 것과 같이, 투입(폐극)을 위해 제1 투입측 코일(40)에 전류를 인가하면, 가동자(20)는 제1 투입측 코일(40)에서 여자된 자계의 힘과 상기 영구자석(30)의 자계의 힘에 의해 투입측으로 이동된다. As shown in FIG. 2, when a current is applied to the first input side coil 40 for the input (closed electrode), the mover 20 causes the force of the magnetic field excited by the first input side coil 40 and the above. The permanent magnet 30 is moved to the input side by the force of the magnetic field.

이 때, 본 발명에서는, 상기 투입측 코일이 다단계로 이루어져 있으므로, 각 코일 영역 사이의 자성체를 통해 자로를 만들어 자로가 짧아지게 됨으로써 순간적으로 큰 힘의 자력을 낼 수 있게 되고, 그에 따라 초기 구동이 매우 신속하고 힘이 있게 된다. At this time, in the present invention, since the input side coil is composed of a multi-stage, by making a magnetic path through the magnetic body between each coil area to shorten the magnetic path, it is possible to instantaneously generate a large force magnetic force, thereby the initial drive is It's very quick and powerful.

즉, 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50) 사이에는 자성체로 이루어진 고정철심(10)이 형성되어 있어, 이 부분에서 자계가 흐르는 통로가 제공됨으로써, 자로가 매우 짧게 형성되어 큰 힘을 낼 수가 있게 된다. That is, a fixed iron core 10 made of a magnetic material is formed between the first input side coil 40 and the second input side coil 50, and a passage through which the magnetic field flows is provided, whereby the magnetic path is formed very short. It will be able to give a big power.

종래의 영구자석형 조작기는, 코일에 흘려준 전류에 의해 발생된 자계의 힘이, 그의 반대 방향으로 작용하고 있는 영구자석에 의한 자계의 힘 보다 커지기 시작할 때부터 가동자가 움직이기 시작하므로, 반응성 즉, 초기 속도가 느릴 수 밖에 없었다. In the conventional permanent magnet type manipulator, the movable element starts to move when the force of the magnetic field generated by the current flowing through the coil becomes larger than the force of the magnetic field caused by the permanent magnet acting in the opposite direction thereof. The initial speed was bound to be slow.

그러나, 본 발명에 의한 조작기에서는, 일정 간격으로 배치되는 다단계의 코일에 의해 자로가 짧게 형성되어 큰 힘을 낼 수가 있으므로, 코일(40)에 전류가 공급됨과 동시에 가동자(20)가 신속하고 힘차게 이동할 수 있다. However, in the manipulator according to the present invention, since the magnetic path is formed shortly by the multi-stage coils arranged at regular intervals, and thus a large force can be generated, the mover 20 is quickly and vigorously supplied with the current to the coil 40. I can move it.

그러나, 가동자(20)가 더 이동하여 도 2에서와 같이, 가동자(20)의 선단부가 제1 투입측 코일(40)을 지난 위치에 왔을 때에는, 전술한 바와 같이 자로가 짧게 형성되는 이유로 인해 영구자석(30)의 자계와 제1 투입측 코일(40)에서 여자된 자계가 축방향(도면상 수직방향)이 아닌 좌우로 흐르게 된다. 따라서, 이는 가동자(20)가 진행하는 방향(수직방향)에 대해 오히려 자계손실로서 작용하게 되고, 이러한 자계손실로 인해 가동자(20)는 가속력이 약해지고 속도가 떨어지려고 한다. However, when the mover 20 moves further and the tip end of the mover 20 comes to the position beyond the first input-side coil 40 as shown in FIG. 2, the reason is that the magnetic path is formed short as described above. Due to this, the magnetic field of the permanent magnet 30 and the magnetic field excited by the first input side coil 40 flow left and right, not in the axial direction (vertical direction in the drawing). Therefore, this acts as a magnetic field loss with respect to the direction in which the mover 20 proceeds (vertical direction), and the magnetic field loss tends to weaken the acceleration force and decrease the speed due to the magnetic field loss.

본 발명에서는 이를 대비하여 다단계의 코일을 가지고 있으므로, 이 때에는 제2 투입측 코일(50)에 전류를 인가시켜, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 제2 투입측 코일(50)에서 발생하는 자계를 통해 상기 제1 투입측 코일(40)측에서 발생되는 자계 손실을 막고, 자력이 수직방향으로 영향을 미치도록 할 수 있게 된다. In the present invention, since the coil has a multi-stage coil, a current is applied to the second input side coil 50, and as shown in FIG. 3, the magnetic field generated by the second input side coil 50. Through this, it is possible to prevent the magnetic field loss generated in the first input side coil 40 side, the magnetic force to affect in the vertical direction.

이와 같이 본 발명에서는 다단계의 코일에 의해 구동 초기에 큰 힘을 낼 수 있으며, 그 큰 힘을 구동 말기까지 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 상기에서는 가동자(20)의 이동 위치에 대응하여 상기 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50)에 순차적으로 전류를 인가하는 것으로 설명되었으나, 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50)에 동시에 전류를 인가하여도 비슷한 효과를 볼 수 있다. As described above, in the present invention, a large force can be generated at the initial stage of driving by the multi-stage coil, and the large force can be continuously maintained until the end of driving. In the above, it has been described that the current is sequentially applied to the first input side coil 40 and the second input side coil 50 corresponding to the moving position of the mover 20, but the first input side coil 40 Similar effects can be obtained by simultaneously applying current to the second input side coil 50.

한편, 상기와 같은 투입상태에서 조작기가 다시 개방측으로 작동할 때에도, 개방(개극)을 위해 제1 개방측 코일(60)에 전류를 인가하면, 가동자(20)는 제1 개방측 코일(60)에서 여자된 자계의 힘과 상기 영구자석(30)의 자계의 힘, 그리고 차단기로부터의 반력에 의해 개방측으로 이동하게 된다. On the other hand, even when the manipulator is operated to the open side again in the closing state as described above, when the current is applied to the first open side coil 60 for opening (opening), the mover 20 moves to the first open side coil 60. It is moved to the open side by the force of the magnetic field excited in) and the force of the magnetic field of the permanent magnet 30, and the reaction force from the breaker.

이 때, 본 발명에서는, 상기 개방측 코일도 제1,2 개방측 코일(60,70)로 다 단계로 이루어져 있으므로, 투입시와 마찬가지의 작용에 의해, 각 코일 영역 사이의 자성체를 통해 자로가 짧게 형성됨으로써 순간적으로 큰 힘의 자력을 낼 수 있게 되고, 그에 따라 매우 큰 구동력으로 신속하게 작동할 수가 있게 된다. At this time, in the present invention, since the open-side coil is also composed of the first and second open-side coils (60, 70) in multiple stages, the magnetic path is passed through the magnetic body between the respective coil regions by the same action as that at the time of injection. By forming it short, it is possible to exert a large force magnetic momentarily, and thus to be able to operate quickly with a very large driving force.

앞서 설명한 바와 같이, 차단 용량이 큰 고압,초고압의 차단기에 있어서는 조작력이 매우 큰 조작기를 필요로 하게 된다. As described above, in the high-pressure, ultra-high pressure circuit breaker having a large breaking capacity, a manipulator having a very large operating force is required.

본 발명의 차단기에 있어서는, 코일을 다단계로 배치하여 투입시나 개방시 모두 큰 힘을 낼 수 있으므로, 종래에 영구 자석형 조작기로는 적용할 수 없었던 고압,초고압 차단기용 조작기로서 매우 적합하다 할 것이다. In the circuit breaker of the present invention, since the coil can be arranged in multiple stages and thus a large force can be produced both at the time of input and at the time of opening, the circuit breaker of the present invention will be very suitable as a manipulator for a high voltage and ultra high voltage circuit breaker that has not been applicable to a permanent magnet actuator.

첨부도면 도 4 및 도 5에는, 각각 본 발명에 따른 조작기가 투입상태에 있을 때, 공극의 역할을 설명하기 위한 단면도와 공극이 없다고 가정한 경우의 영구자석에 의한 자계의 흐름을 보여주기 위한 단면도가 도시되어 있다. 4 and 5 are cross-sectional views for explaining the role of the voids when the manipulator according to the present invention is in a closed state and a cross-sectional view for showing the flow of a magnetic field by a permanent magnet in the absence of voids, respectively. Is shown.

도 4에 도시된 것과 같이, 가동자(20)가 투입측으로 완전히 이동된 때에는 투입측 코일(40,50)에 전류를 차단하고 상기 영구자석(30)에 의한 자계의 힘으로 가동자(20)를 홀딩하여야 한다. 이 경우, 본 발명에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 투입측 코일(40)과 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 고정철심(10)의 통로(11) 내벽과 상기 가동자(20)의 외주부 사이에 제1 공극부(11a)가 형성되어 있다. As shown in FIG. 4, when the mover 20 is completely moved to the input side, the current is interrupted to the input side coils 40 and 50, and the movable element 20 is driven by the magnetic field by the permanent magnet 30. Must be held. In this case, in the present invention, as described above, the inner wall of the passage 11 of the fixed iron core 10 between the first input side coil 40 and the second input side coil 50 and the movable member 20. The first gap portion 11a is formed between the outer circumferences of the.

본 발명에 의한 상기 제1 공극부(11a)는 영구자석(30)에 의한 자계가 상기 가동자(20)의 옆구리에서 상기 제1 투입측 코일(40)과 상기 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 고정철심(10) 부분을 통해 빠져나가는 것을 차단하고 자계를 축방향으로 길게 흐르도록 유도함으로써 홀딩력을 극대화시킬 수 있게 된다. In the first air gap 11a according to the present invention, the magnetic field generated by the permanent magnet 30 is located at the side of the mover 20, and the first input side coil 40 and the second input side coil 50 are formed. It is possible to maximize the holding force by blocking the escape through the part of the fixed iron core 10 between and inducing the magnetic field to flow long in the axial direction.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제2 투입측 코일(50)로부터 연장된 연장통로(12)의 내벽과 상기 가동자(20)의 외주부 사이에도 제2 공극부(12a)가 더 형성되어 있다. 상기 제2 공극부(12a)는 상기 제1 공극부(11a)와 마찬가지로, 상기 영구자석(30)에 의한 자계를 수직방향으로 흐르도록 유도하여 홀딩력을 더욱 극대화시킬 수 있게 된다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the second void portion 12a is further provided between the inner wall of the extension passage 12 extending from the second input side coil 50 and the outer circumferential portion of the mover 20. Formed. Like the first gap portion 11a, the second gap portion 12a may further maximize the holding force by inducing the magnetic field by the permanent magnet 30 to flow in the vertical direction.

만일, 본 발명과는 달리, 제1,2 공극부(11a,12a)가 형성되지 않은 경우에는, 도 5에 도시된 것과 같이, 영구자석(30)의 자계가 가동자(20)의 옆구리에서 상기 제1 투입측 코일(40)과 상기 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 고정철심(10) 부분을 통해 흐르기 때문에 자계의 손실이 생겨 홀딩력이 줄어들게 된다. Unlike the present invention, when the first and second voids 11a and 12a are not formed, as shown in FIG. 5, the magnetic field of the permanent magnet 30 is formed at the side of the mover 20. Since the flow through the part of the fixed iron core 10 between the first input side coil 40 and the second input side coil 50, the magnetic field is lost and the holding force is reduced.

첨부도면 도 6a 및 도 6b에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 조작기가 도시되어 있다. 6A and 6B show a manipulator according to another embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예는 전술한 실시예에서 제1 공극부의 형태를 다르게 구성한 것이다. 나머지의 구성 요소와 작용은 전술한 실시예와 동일하다. 6A and 6B have different configurations of the first gap portion in the above-described embodiment. The remaining components and functions are the same as in the above-described embodiment.

즉, 도 6a에 도시된 실시예에서는, 제1 내지 제5에서 설명된 제1 공극부(11a)가, 자성체 즉, 고정 철심(10)을 제거한 형태로 이루어지지 않고, 고정 철심(10) 부분은 그대로 둔 채, 상기 가동자(20)의 측부를 일정 깊이로 제거한 형태로 이루어질 수 있음을 보여준다. That is, in the embodiment shown in FIG. 6A, the first void portion 11a described in the first to fifth portions is not formed of a magnetic body, that is, the fixed iron core 10 is removed, and the fixed iron core 10 portion. While leaving it as it is, it shows that it can be made in the form of removing the side of the mover 20 to a certain depth.

이와 같이 가동자(20)의 측부에 형성되는 공극부(23)는, 상기 제1,2 투입측 코일(40,50) 사이의 간격 즉, 상기 제1,2 투입측 코일(40,50) 사이를 이루는 고정 철심(10) 부분의 길이에 대응하는 길이 이상의 길이를 가져, 상기 가동자(20)가 투 입상태에 있을 때 상기 공극부(23)가 상기 제1,2 투입측 코일(40,50) 사이의 고정 철심(10) 부분을 커버링 할 수 있도록 한다. 상기 공극부(23)는 앞서 설명한 제1 공극부(11a)와 마찬가지의 작용으로 홀딩력을 한층 증대시키게 된다. Thus, the space | gap part 23 formed in the side part of the movable part 20 is a space | interval between the said 1st, 2nd input side coils 40 and 50, ie, the said 1st, 2nd input side coils 40 and 50. It has a length equal to or greater than the length of the part of the fixed iron core 10 that is interposed therebetween, and the cavity 23 is the first and second input side coils 40 when the movable part 20 is in the input state. , 50) to cover the part of the fixed iron core (10). The gap 23 further increases the holding force by the same action as that of the first gap 11a described above.

한편, 첨부도면 도 7a 및 도 7b에는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 조작기가 도시되어 있다. On the other hand, Figure 7a and 7b is shown in the manipulator according to another embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에서는, 제1 개방측 코일(60)과 제2 개방측 코일(70) 사이를 이루는 상기 고정철심(10)의 통로(11) 내벽에도 제3 공극부(11b)를 형성할 수 있음을 보여준다. In the embodiment shown in FIGS. 7A and 7B, the third void portion (3) may be formed on the inner wall of the passage 11 of the fixed core 10 between the first open side coil 60 and the second open side coil 70. 11b) can be formed.

상기와 같이 제1 개방측 코일(60)과 제2 개방측 코일(70) 사이를 이루는 고정철심(10)에 제3 공극부(11b)가 형성되면, 개방후 즉, 가동자(20)가 개방측으로 이동되어 있을 때, 영구자석(30)에 의한 자계가 상기 가동자(20)의 옆구리에서 상기 제1 투입측 코일(40)과 상기 제2 투입측 코일(50) 사이를 이루는 고정철심(10) 부분을 통해 빠져나가는 것이 차단되고 자계가 축방향으로 길게 흐르도록 유도됨으로써 개방 상태에서의 홀딩력을 증대시킬 수 있게 된다. As described above, when the third air gap 11b is formed in the fixed iron core 10 formed between the first open side coil 60 and the second open side coil 70, that is, the movable part 20 is opened. When moved to the open side, a fixed iron core that the magnetic field by the permanent magnet 30 between the first input side coil 40 and the second input side coil 50 at the side of the mover 20 ( 10) It is possible to increase the holding force in the open state by preventing the escape through the part and inducing the magnetic field to flow long in the axial direction.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 개방 상태에서의 홀딩력은 투입 초기의 작동력과 밀접한 관련이 있다고 설명하였다. 즉, 개방 상태에서의 홀딩력이 크면 투입 초기에 큰 작동력을 필요로 하게 된다. 따라서, 개방 상태에서의 홀딩력과 투입 초기의 작동력 간의 조절이 필요할 때가 있다. In addition, as described above, it has been described that the holding force in the open state is closely related to the operating force at the initial stage of injection. In other words, when the holding force in the open state is large, a large operating force is required at the initial stage of feeding. Therefore, there is a need to adjust between the holding force in the open state and the operating force in the initial stage of the injection.

이때에는 도 7a에서 d1값 즉, 개방측 코일(도면에서는 제2 개방측 코일(70))로부터 통로(11)의 연장길이(d1)을 증가시키거나 감소시킴으로써 개방 상태에서의 홀딩력을 증감시킬 수 있다. In this case, the holding force in the open state can be increased or decreased by increasing or decreasing the d1 value in FIG. 7A, that is, the extension length d1 of the passage 11 from the open side coil (the second open side coil 70 in the drawing). have.

도 7a에는 상기한 통로(11)의 연장 길이(d1)가 매우 짧은 형태를 보여주는 것으로서, 개방상태에서 영구자석(30)에 의한 자계는 가동자(20)의 단부에 이르기 전에 즉, 단부 옆구리(flank) 부분을 통해 흐르는 것이 거의 없이, 모두 가동자(20)의 단부 끝까지 직선적으로 유도된 다음 고정철심(10)측으로 흐르게 된다. 따라서, 이때에는 큰 홀딩력은 유지할 수가 있다. In FIG. 7A, the extension length d1 of the passage 11 is shown to be very short. In the open state, the magnetic field generated by the permanent magnet 30 may reach the end of the movable element 20, that is, the end flank ( With little flow through the flank portion, all are guided linearly to the end of the mover 20 and then flow to the fixed core 10 side. Therefore, a large holding force can be maintained at this time.

도 7b는 도 7a에 도시된 예보다 전술한 연장 길이가 긴 형태가 도시되어 있다. 즉, 제2 개방측 코일(70)로부터 통로(11)가 연장길이(d2) 만큼 더 연장된 형태이다. 이 연장길이(d2)는 도 7a에서의 연장길이(d1)보다 길다. 이 경우에는, 도 7b에 도시된 자계의 흐름에서 알 수 있는 바와 같이, 영구자석(30)에 의한 자계의 일부가 가동자(20)의 단부에 이르기 전에 그의 옆구리 부분을 통해 고정 철심(10)으로 빠져나간다. 따라서, 가동자(20)의 단부까지 축방향으로 유도되는 자계에 일정한 손실이 생기게 되고, 그에 따라 가동자(20)의 홀딩력이 감소되게 된다. FIG. 7B shows the form of the above-mentioned extension length longer than the example shown in FIG. 7A. That is, the passage 11 extends further by the extension length d2 from the second open side coil 70. This extension length d2 is longer than the extension length d1 in Fig. 7A. In this case, as can be seen in the flow of the magnetic field shown in FIG. 7B, the part of the magnetic field by the permanent magnet 30 reaches its fixed side core portion 10 through its flanks before reaching the end of the mover 20. Exit to Therefore, a constant loss occurs in the magnetic field induced in the axial direction up to the end of the mover 20, thereby reducing the holding force of the mover 20.

여기서, 상기 연장길이(d1)(d2)에 의한 개방상태에서의 홀딩력의 크기 증감은 개방측 코일이 단독의 코일로 이루어지든지 다단의 코일로 이루어지든지에 상관없이 독자적으로 실시할 수 있다. Here, the magnitude of the holding force in the open state by the extension lengths d1 and d2 can be independently performed regardless of whether the open side coil is made of a single coil or a multi-stage coil.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 양호한 실시예에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술 적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. In the foregoing description, specific embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings have been described in detail, but it is only one preferred embodiment, and the protection scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the embodiments of the present invention as described above can be variously modified and equivalent other embodiments by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention, such modifications and equivalent other embodiments It goes without saying that one belongs to the appended claims of the present invention.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 조작기에서는, 다단계 코일 시스템이 도입하여, 코일 영역 사이의 자성체를 통해 자로를 만들어 자로를 짧게 해줌으로써, 초기에 발생하는 자력을 효율적으로 이용함과 아울러, 자력을 극대화시킴으로써 가동자의 신속하고 힘찬 동작을 이끌어낼 수 있다. As described above, in the manipulator according to the present invention, a multi-stage coil system is introduced to create a magnetic path through a magnetic body between coil regions to shorten the magnetic path, thereby efficiently utilizing the initial generated magnetic force and maximizing the magnetic force. By doing so, it can lead to quick and powerful movement of the mover.

또한, 자성체와 가동자 사이에 공극을 만들어 줌으로써, 가동자가 개방 및 투입 완료된 상태에서 영구자석의 자계가 가동자의 축방향으로 길게 흐르도록 하여 홀딩력을 극대화시킬 수 있다. In addition, by making a gap between the magnetic body and the mover, it is possible to maximize the holding force by allowing the magnetic field of the permanent magnet to flow in the axial direction of the mover while the mover is open and closed.

이와 같이 본 발명에 의한 조작기는 영구 자석형 조작기의 장점을 그대로 지니면서 종래의 영구자석형 조작기의 작동력과 홀딩력을 획기적으로 증대시킴으로써, 차단 용량이 큰 고압,초고압의 차단기용 조작기로서 사용하기에 매우 적합하고, 그 능력을 충분히 발휘할 수 있는 매우 혁신적인 것이라 할 수 있다. As described above, the manipulator according to the present invention significantly increases the operating force and holding force of the conventional permanent magnet manipulator while maintaining the advantages of the permanent magnet manipulator, and thus is very suitable for use as a manipulator for a high and ultra high voltage breaker with a large breaking capacity. It's a very innovative thing that fits well and gives you the power.

Claims

자성체의 철심을 적층하여 이루어진 고정 철심과; A fixed iron core formed by stacking iron cores of a magnetic body;

상기 고정 철심의 중간에 형성된 통로내에 축방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 자성체의 가동자와; A mover of a magnetic material installed in the passage formed in the middle of the fixed iron core so as to be reciprocated in the axial direction;

상기 고정 철심의 통로 중간 내벽에 설치되어 자력을 제공하는 영구자석과; A permanent magnet installed on an inner wall of the passageway of the fixed iron core to provide magnetic force;

상기 영구자석의 일측에 일정한 간격을 가지고 순차적으로 배치되는 복수개의 투입측 코일들과; A plurality of input side coils sequentially arranged at one side of the permanent magnet at regular intervals;

상기 투입측 코일 반대측에 배치되는 하나 이상의 개방측 코일과; At least one open side coil disposed opposite the input side coil;

상기 가동자가 투입상태에 있을 때, 상기 각 투입측 코일 사이를 이루는 상기 고정철심의 통로 내벽과 상기 가동자의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하도록 형성되는 제1 공극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. And a first air gap formed to provide a predetermined space between the inner wall of the passage of the fixed iron core and the outer periphery of the mover when the mover is in the closed state. Permanent magnet type actuator.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 복수개의 투입측 코일은 제1 투입측 코일과 제2 투입측 코일로 이루어지고, 상기 제1 공극부는 상기 제1 투입측 코일과 제2 투입측 코일 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. The plurality of input side coils are composed of a first input side coil and a second input side coil, wherein the first air gap is formed between the first input side coil and the second input side coil Permanent magnet type actuator.

제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2,

상기 제1 공극부는 상기 고정철심의 통로 내벽이 일정깊이로 제거된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. The first air gap is a permanent magnet actuator using a multi-stage coil, characterized in that the inner wall of the passage of the fixed iron core is removed to a predetermined depth.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 복수개의 투입측 코일들 중 상기 영구자석으로부터 투입측 방향으로 가장 멀리 떨어진 위치에 배치된 투입측 코일에서부터 상기 투입측으로 더 멀어지는 방향을 향하여 상기 고정 철심의 통로를 더 연장한 연장통로가 형성되고, 상기 연장통로의 내벽과 상기 가동자의 외주부 사이에 일정한 공간을 제공하는 제2 공극부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. An extension passage further extending the passage of the fixed iron core toward a direction further away from the input side coil disposed at a position farthest from the permanent magnet from the permanent magnet among the plurality of input side coils; A permanent magnet actuator using a multi-stage coil, characterized in that a second air gap is formed between the inner wall of the extension passage and the outer peripheral portion of the mover.

제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein

상기 제2 공극부는 상기 고정철심의 연장통로 내벽이 일정깊이로 제거된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. The second air gap is a permanent magnet actuator using a multi-stage coil, characterized in that the inner wall of the extension passage of the fixed iron core is removed to a predetermined depth.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 제1 공극부는, 상기 가동자가 투입상태에 있을 때, 상기 제1,2 투입측 코일 사이를 이루는 자성체에 대응하는 길이 이상으로 상기 가동자의 측부가 일정깊이로 제거된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. The first air gap portion is formed in a form in which the side of the mover is removed to a predetermined depth or more than a length corresponding to a magnetic body between the first and second input side coils when the mover is in the input state. Permanent magnet actuator using multi-stage coil.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 복수개의 투입측 코일에는 상기 가동자의 이동에 따라 순차적으로 전류가 인가되어 작동되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. Permanent magnet-type manipulator using a multi-stage coil, characterized in that the current is applied to the plurality of input side coils sequentially by the movement of the mover.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 개방측 코일은, 일정한 간격을 가지고 순차적으로 배치되는 제1,2 개방측 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. The open-side coil is a permanent magnet actuator using a multi-stage coil, characterized in that consisting of the first, second open side coils sequentially arranged at regular intervals.

제8항에 있어서, The method of claim 8,

상기 제1,2 개방측 코일에는 상기 가동자의 이동에 따라 순차적으로 전류가 인가되어 작동되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. Permanent magnet-type manipulator using a multi-stage coil, characterized in that the current is applied to the first and second open-side coil sequentially in accordance with the movement of the mover.

제9항에 있어서, The method of claim 9,

상기 제1 개방측 코일과 제2 개방측 코일 사이에는 제3 공극부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일을 이용한 영구 자석형 조작기. And a third air gap formed between the first open side coil and the second open side coil.

제1항 또는 제8항에 있어서, The method according to claim 1 or 8,

상기 개방측 코일의 말단부로부터 상기 통로가 더 연장되고, 이 연장길이의 증감에 의해 개방 상태에서의 홀딩력이 증감되는 것을 특징으로 하는 다단계 코일 을 이용한 영구 자석형 조작기. The passage further extends from the distal end of the open side coil, and the holding force in the open state is increased or decreased by the increase or decrease of the extension length.