KR102156992B1 - 릴레이 - Google Patents

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KR102156992B1
KR102156992B1 KR1020187023588A KR20187023588A KR102156992B1 KR 102156992 B1 KR102156992 B1 KR 102156992B1 KR 1020187023588 A KR1020187023588 A KR 1020187023588A KR 20187023588 A KR20187023588 A KR 20187023588A KR 102156992 B1 KR102156992 B1 KR 102156992B1
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티디케이 일렉트로닉스 아게
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Abstract

릴레이(1)가 자기 코어(6)를 갖는 자석 전기자(5)를 포함하고, 이 경우 상기 자석 전기자(5)에 자석 전기자(5)의 위치를 검출하기 위한 영구 자석(15)이 고정되어 있다. 예를 들어, 상기 릴레이(1)는 가스 충전 릴레이, 특히, 가스 충전 접촉기이다. 상기 자기 센서(13)는 상기 릴레이(1)의 하우징(11) 외부에 배치될 수 있다. 상기 하우징(11)을 통한 케이블 관통 없이, 자기력에 의해 상기 릴레이(1)의 스위칭 위치 검출이 가능하다.

Description

릴레이
본 발명은 릴레이(relay)에 관한 것이다. 릴레이로는 전류에 의해 동작되고 2개 이상의 스위치 설정(switch setting)을 갖는, 전자기식으로 작용하는 스위치가 언급된다.
릴레이는 예를 들어, 높은 전압을 갖는 회로들에 사용된다. 릴레이는 가스 충전 접촉기(gas-filled contactor)로서 형성될 수 있다. 릴레이 접점들의 스위칭 위치 검출은 안전상의 이유에서 유의적일 수 있다. 따라서 예를 들어, 접착성 접점의 경우 적절한 조치를 취하여 비정상적 거동(abnormal behavior)에 대응할 수 있다.
본 발명의 과제는 향상된 특성을 갖는 릴레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 하나의 릴레이가 제공된다. 상기 릴레이는 자기 코어를 갖는 자석 전기자(magnet armature)를 포함한다. 상기 자석 전기자에는 자석 전기자의 위치를 검출하기 위한 영구 자석(permanent magnet)이 배치되어 있다.
상기 영구 자석은 자기 센서(magnetic sensor)에 의해 검출될 수 있는 자기장을 발생시킨다. 상기 자기 센서는 영구 자석의 위치 및 그에 따라 자석 전기자의 위치를 검출할 수 있다. 특히, 자기 센서는 릴레이의 접점들이 열려 있는지를 검출할 수 있다.
일 실시 형태에서, 릴레이는 하우징을 구비한다. 상기 하우징은 폐쇄될 수 있으며, 특히 밀봉형(hermetically sealed)으로 폐쇄될 수 있다. 예를 들면, 자석 전기자와 영구 자석이 하우징 내에 배치되어 있다. 특히, 릴레이의 접접들도 하우징 내에 배치될 수 있다. 하우징은 가스, 특히 보호 가스로 채워질 수 있다. 상기 가스에 의해서는 아크(arc) 발생이 방지되어야 한다. 아크는 접점들이 열리면 발생할 수 있고, 또한 상기 접점들의 손상을 야기할 수 있다. 특히, 이러한 상황은 접점들이 서로 "접착"되어 더 이상 분리되지 않도록 할 수 있다.
일 실시 형태에서, 자기 센서는 하우징 외부에 배치되어 있다. 이는 하우징을 통한 케이블 관통 없이, 하우징의 벽에 의한 스위칭 위치 검출을 가능하게 한다. 이로 인해 또한, 릴레이에 이미 영구 자석이 설치되어 있는 것을 전제로 했을 때, 상기 릴레이에 자기 센서를 간단한 방법으로 새로 장착(retrofit)하는 것이 가능하다.
릴레이의 작동 동안에는 코일 내 전류 전도에 의해 자기 코어 및 이와 더불어 전체 자석 전기자의 이동이 발생된다. 예를 들어, 이는 축 방향 이동이다. 자석 전기자의 위치가 변경되면, 릴레이의 접점들이 폐쇄된다. 예를 들어, 자석 전기자의 제1 위치에서, 릴레이는 접점들이 개방된 유휴 상태에 있다. 자석 전기자의 제2 위치에서, 릴레이는 접점들이 폐쇄된 활성 상태에 있다.
릴레이는 하나 이상의 고정 접점을 가질 수 있다. 예를 들어, 릴레이는 2개의 고정 접점을 갖는다. 또한, 릴레이는 하나 이상의 가동 접점을 가질 수 있다. 상기 가동 접점은 예를 들면, 자석 전기자의 부분으로서 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 가동 접점은 플레이트 형태로 형성되어 있다. 가동 접점은 자석 전기자의 축 방향 단부에 위치할 수 있다. 가동 접점은 예를 들어, 자석 전기자의 단부면을 형성한다. 자기 코어는 예를 들어, 자석 전기자의 축 방향 반대쪽 단부를 형성한다.
일 실시 형태에서, 자기 센서는 자기장에 의해 작동되는 스위치이다. 특히, 추가의 전원 공급 장치를 필요로 하지 않는 자기 센서일 수 있다. 예를 들어, 자기 센서는 리드 스위치(reed switch) 또는 리드 센서(reed sensor)이다. 대안적으로는 예컨대, 홀 센서(hall sensor)일 수도 있다.
자기 센서, 예를 들어 리드 스위치는 전원 스위치(on-off switch), 브레이크 접점(break contact) 또는 전환 스위치로서 설계될 수 있다. 전원 스위치는 그의 유휴 상태에서 개방되고 자기장의 작용으로 인해 폐쇄된다. 브레이크 접점은 그의 유휴 상태에서 폐쇄되고 자기장의 작용으로 인해 개방된다. 전환 스위치는 상시 닫힌 접점(normally closed contact) 및 상시 열린 접점(normally open contact)을 가지며, 이 경우 상기 상시 닫힌 접점은 전환 스위치의 유휴 상태에서 폐쇄된다. 자기장의 작용에 의해 상시 닫힌 접점이 개방되고, 상시 열린 접점이 폐쇄된다.
일 실시 형태에서, 릴레이는 상기와 같은 자기 센서를 포함한다. 그러나 릴레이에는 영구 자석이 제공되고, 추후에 비로소 자기 센서가 새로 장착될 수도 있다.
일 실시 형태에서, 영구 자석은 자기 코어에 고정되어 있다. 예를 들어, 영구 자석은 자석 전기자의 제1 축 방향 단부에 배치되어 있다. 특히, 영구 자석은 자석 전기자의 단부면에 배치될 수 있다.
일 실시 형태에서 자석 전기자는 공동(recess)을 갖는다. 영구 자석은 적어도 부분적으로 상기 공동 내에 배치될 수 있다. 공동은 예를 들어, 자석 전기자의 단부면에 위치한다.
일 실시 형태에서, 영구 자석은 릴레이의 길이 방향 축과 관련하여 대칭적으로 형성되어 있다. 이는 특히, 자기 센서의 위치 설정 동안 영구 자석이 보이지 않는 경우에 자기 센서의 특히 간단한 위치 설정을 가능하게 한다. 예를 들어, 영구 자석은 유도 원판(induction disk)으로서 형성되어 있다.
일 실시 예에서, 영구 자석은 개구 또는 공동을 갖는다. 상기 개구 또는 공동 내에서, 적어도 자석 전기자의 특정 위치들에 적어도 부분적으로 릴레이의 부품이 수용될 수 있다. 또한, 개구 또는 공동으로 인해서는 중량이 절감될 수 있으며, 이는 특히 릴레이의 가동성 부분에 있어서 유용하다. 예를 들어, 영구 자석은 링 자석으로 형성되어 있다.
본 공개문에는 본 발명의 여러 관점이 설명된다. 하나의 실시 형태와 관련하여 공개된 모든 특징은 개별 특징이 다른 실시 형태와 관련하여 명시적으로 언급되지 않더라도 다른 실시 형태들에도 상응하게 개시된다.
하기에서는 개략적인 실시예를 참조하여 본 발명에 설명된 대상들이 상세히 설명된다. 도면부에서:
도 1은 릴레이의 실시 형태를 단면도로 도시한다.
도 1은 예를 들어, 강한 전류 및/또는 높은 전압을 스위칭하기 위해 사용되는 릴레이(1)를 도시한다.
상기 릴레이(1)는 2개의 고정 접점(2, 3) 및 하나의 가동 접점(4)을 갖는다. 상기 가동 접점(4)은 콘택 플레이트로서 형성되어 있다. 도 1은 유휴 상태에 있는 릴레이(1)를 도시한다. 가동 접점(4)은 고정 접점(2, 3)들로부터 이격되어 있으며, 그 결과 상기 접점(2, 3, 4)들은 서로 갈바니 전기적으로 분리되어 있다. 고정 접점(2, 3)들은 가동 접점(4)과 함께 릴레이 접점들을 형성한다. 상기 릴레이 접점들은 대안적으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 릴레이 접점 중 하나의 접점만 고정되는 방식으로 형성될 수 있다.
릴레이(1)는 가동성 자석 전기자(5)를 포함한다. 상기 자석 전기자(5)는 자기 코어(6)를 갖는다. 상기 자기 코어(6)는 강자성 재료를 포함한다. 자석 전기자(5)는 제1 축 방향 단부(7) 및 마주 놓인 제2축 방향 단부(8)를 갖는다. 자기 코어(6)는 상기 자석 전기자(5)의 제1 축 방향 단부(7)를 형성한다. 가동 접점(4)은 상기 자석 전기자(5)의 제2 축 방향 단부(8)를 형성한다.
자석 전기자(5)는 샤프트(9)를 가지며, 이 샤프트는 자기 코어(6)를 관통하여 상기 자기 코어(6)와 고정 연결되어 있다. 자기 코어(6)는 코일(도면에 도시되지 않음)에 의해 둘러싸여 있다.
코일 내 전류 흐름은 가동 접점(4)이 고정 접점(2, 3)들에 접촉할 때까지 축 방향으로 자기 코어(6) 및 이와 더불어 전체 자석 전기자(5)를 이동시킨다. 따라서 자석 전기자(5)는 제1 위치에서 제2 위치로 이동한다. 이러한 경우 릴레이(1)는 활성 상태에 있고, 그 결과 접점(2, 3, 4)들이 서로 갈바니 전기적으로 연결되어 있다. 다른 실시 형태에서, 자석 전기자(5)는 또한 회전 운동을 수행할 수 있다. 자석 전기자(5)는 특히, 타이 로드(tie rod) 또는 피벗 전기자(pivoted armature)로서 형성될 수 있다.
코일 내의 전류 전도가 차단되면, 자석 전기자(5)는 스프링(10a, 10b)들에 의해 다시 그의 제1 위치로 이동된다. 이러한 경우 릴레이(1)는 접점(2, 3, 4)들이 열린 유휴 상태에 있다.
접점(2, 3, 4)들이 열리면, 접점 표면이 손상될 수 있는 아크가 발생할 수 있다. 이러한 상황은 접점(2, 3, 4)들이 서로 "접착"되어 더 이상 서로 분리되지 않도록 할 수 있다. 이러한 아크의 발생을 방지하기 위해, 접점(2, 3, 4)들은 가스(12)로 채워지는 밀폐형 하우징(11) 내에 배치되어 있다. 상기 하우징(11)은 자석 전기자(5) 및 접점(2, 3, 4)들을 완전히 둘러싼다. 따라서 부품이 가스 충전 릴레이(1) 또는 가스 충전 접촉기로서 형성되어 있다.
안전상의 이유로, 릴레이(1)는 자석 전기자(5)의 위치를 검출하고, 그 결과 가동 접점(4)의 위치를 검출하기 위한 장치를 갖는다. 이는 치사 위험이 있는 전압을 갖는 회로들에서 릴레이(1)를 사용할 때 특히 유용하다. 따라서 예를 들어, 접착성 접점의 경우 적절한 조치를 취하여 상기와 같은 비정상적 거동에 대응할 수 있다.
특히, 릴레이(1)는 자기장을 통해서 작동되는 자기 센서(13)를 구비한다. 상기 자기 센서(13)는 하우징(11)의 외부에 배치되어 있다. 자기 센서(13)는 예를 들면, 스위치(14), 특히 리드 스위치이다. 리드 스위치는 자기장의 작용 하에서 서로를 향해 또는 고정된 접점 쪽으로 이동하는 하나 또는 다수의 가동 시프팅 텅(shifting tongue)을 갖는다. 상기 시프팅 텅들과 접점들은 예를 들어, 유리관 내에 배치되어 있다. 상기 유리관은 대안적으로 예를 들면, 홀 센서일 수도 있다.
스위치(14)는 영구 자석(15)에 의해 작동된다. 이 영구 자석(15)은 밀폐형 하우징(11) 내부에 위치한다. 영구 자석(15)은 자석 전기자(5)와 고정 연결되어 있다. 특히, 영구 자석(15)은 자기 코어(6)에 직접 고정될 수 있다. 영구 자석(15)은 자기 코어(6)보다 훨씬 작다. 영구 자석(15)은 자기 코어(6)와 다른 재료를 포함한다. 영구 자석(15)은 자석 전기자(5)의 단부면 상에 배치되어 있다. 예를 들어, 자석 전기자(5) 그리고 특히 자기 코어(6)는 영구 자석(15)이 적어도 부분적으로 배치되는 공동(16)을 갖는다.
영구 자석(15)은 예를 들면, 그의 N(북)-S(남) 방향이 자석 전기자(5)의 축 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 또한, 영구 자석(15)은, 그의 N-S 방향이 자석 전기자(5)의 반경 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 자기 센서(13)의 배치는 영구 자석(15)의 배치를 따른다. 영구 자석(15)은 바람직하게는 릴레이(1)의 길이 방향 축(18)을 중심으로 한 회전과 관련하여 대칭적으로 형성되고 배치되어 있다. 이는 상기 길이 방향 축과 관련하여 자기 센서(13)의 임의의 위치 설정을 가능하게 한다. 특히, 하우징(11)의 폐쇄 상태에서, 즉 외부에서 볼 때 영구 자석(15)이 더 이상 보이지 않을 때 자기 센서(13)의 위치 설정이 용이해진다.
영구 자석(15)은 예를 들면, 개구(17)를 갖는다. 영구 자석(15)은 예를 들어 링 자석으로서 형성되어 있다. 개구(17) 내부로는 예를 들어, 릴레이(1)의 추가 부품들이 돌출한다. 특히, 릴레이(1)는 적어도 일시적으로 영구 자석(15)의 제1 위치에서 영구 자석(15)의 개구(17) 내에 이르는 배기관(exhaust tube)(19)을 가질 수 있다. 상기 배기관(19)은 가스 배기 그리고 후속해서 가스(12), 특히 보호 가스로 릴레이(1)를 채우는 데 사용된다. 가스(12)로 충전한 후, 하우징(11)은 예를 들면, 배기관(19)을 압괴(squeezing)하여 기밀 방식으로 폐쇄된다.
자석 전기자(5)가 이동하면, 영구 자석(15)이 함께 이동된다. 자석 전기자(5)가 그의 제2 위치에서 제1 위치로 이동하면, 예를 들어 스위치(14)가 닫힌다. 이 경우 영구 자석(15)의 자기장은 예를 들면 스위치(14)의 가동성 시프팅 텅에 작용한다. 따라서 릴레이(1)가 유휴 상태에 있고, 접점(2, 3, 4)들이 열려 있으면, 스위치(14)가 폐쇄되어 있다. 이는 "접착성" 접점(2, 3, 4)들의 검출을 가능하게 하는데, 왜냐하면 이 경우에는 스위치(14)가 닫히지 않기 때문이다. 대안적으로 스위치(14)는, 스위치(14)가 자석 전기자(5)의 제1 위치에서 열리도록 배치되고 형성될 수도 있다.
대안적으로 스위치(14)는 전환 스위치로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 릴레이(1)의 유휴 상태에서는 스위치(14)의 상시 열린 접점이 닫혀 있다. 자석 전기자(5)가 그의 제1 위치에서 릴레이 접점들이 닫힌 제2 위치로 이동하면, 스위치(14)의 상시 열린 접점이 개방되고 스위치(14)의 상시 닫힌 접점이 폐쇄된다.
영구 자석(15)과 자기 센서(13) 또는 스위치(14)는 상호 배치되어 있으며, 그리고 상기 영구 자석(15)은 영구 자석(15)이 유휴 위치에서 하우징(11)의 벽에 의해 자기 센서(13)를 활성화할 수 있을 정도의 힘을 갖는다. 또한, 자기 센서(13) 및 영구 자석(15)은, 그의 기능이 코일 및 자기 코어(6)의 전자기장의 영향을 받지 않도록 배치되어야 한다. 예를 들어, 자기 센서(13)는 하우징(11)의 하부면에, 특히 적어도 부분적으로 자석 전기자(5) 아래에 배치되어 있다.
따라서 가동 접점(4)의 전환 위치 검출을 목적으로 하우징(11)을 통한 케이블 관통이 필요하지 않다. 또한, 자석 전기자(5)에 영구 자석(15)을 설치할 때, 자기 센서(13), 특히 자기식으로 작동하는 스위치(14)를 간단한 방법으로 새로 장착할 수 있다.
자기 센서(13)는 예를 들면, 하우징(11)과 고정 연결된다. 예를 들어, 자기 센서(13)는 하우징(11)과 접착되거나 다른 방식으로 하우징(11)에 고정될 수 있다. 대안적으로 자기 센서(13)는 하우징(11)에 대한 자기 센서(13)의 고정 위치 설정을 보장하는 추가 캐리어 상에 연결된다.
1: 릴레이
2: 제1 고정 접점
3: 제2 고정 접점
4: 가동 접점
5: 자석 전기자
6: 자기 코어
7: 제1 축 방향 단부
8: 제2 축 방향 단부
9: 샤프트
10a: 스프링
10b: 스프링
11: 하우징
12: 가스
13: 자기 센서
14: 스위치
15: 영구 자석
16: 공동
17: 개구
18: 길이 방향 축
19: 배기관

Claims (15)

  1. 릴레이(relay)로서,
    자기 코어(6)를 갖는 자석 전기자(magnet armature)(5), 하우징(11) 및 영구 자석(15)의 자기장을 검출하기 위한 자기 센서(magnetic sensor)(13)를 포함하고, 상기 자석 전기자(5)에 자석 전기자(5)의 위치를 검출하기 위한 상기 영구 자석(15)이 고정되어 있고,
    상기 하우징(11) 내에 상기 자석 전기자(5) 및 상기 영구 자석(15)이 배치되어 있고,
    상기 하우징(11)은 밀봉형으로 폐쇄되어 가스(12)로 채워지고,
    상기 자기 센서(13)가 상기 하우징(11) 외부에 배치되고, 상기 하우징과 고정 연결되고,
    상기 영구 자석(15)이 링 자석으로서 형성되어 개구를 가지고,
    상기 릴레이는, 상기 가스(12)로 상기 하우징을 채우는 배기관(19)을 포함하고,
    상기 배기관(19)은, 상기 영구 자석(15)의 제1 위치에서 상기 영구 자석(15)의 상기 개구(17)로 적어도 일시적으로 연장되는
    릴레이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영구 자석(15)이 자기 코어(6)에 고정되어 있는, 릴레이.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 영구 자석(15)이 상기 자석 전기자(5)의 제1 축 방향 단부(7)에 배치되어 있는, 릴레이.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자석 전기자(5)의 제2 축 방향 단부(8)를 형성하는 가동 접점(4)을 포함하고, 상기 제2 축 방향 단부(8)는 상기 제1 축 방향 단부(7)에 마주 놓인, 릴레이.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 자석 전기자(5)가 공동(recess)(16)을 갖고, 상기 영구 자석(15)이 적어도 부분적으로 상기 공동(16) 내에 배치되어 있는, 릴레이.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 영구 자석(15)이 상기 릴레이(1)의 길이 방향 축(18)과 관련하여 대칭적으로 형성되어 있는, 릴레이.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 자기 센서(13)가 스위치(14)로서 형성되어 있는, 릴레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위치(14)가 리드 스위치(reed switch)로서 형성되어 있는, 릴레이.
  14. 제12항에 있어서,
    다수의 접점(2, 3, 4)을 포함하고, 상기 접점(2, 3, 4)들이 개방되면, 상기 스위치(14)가 폐쇄되고, 또는 상기 접점(2, 3, 4)들이 폐쇄되면, 상기 스위치(14)가 개방되는, 릴레이.
  15. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 자기 센서(13)가 전환 스위치로서 형성되어 있는, 릴레이.
KR1020187023588A 2016-01-29 2017-01-30 릴레이 KR102156992B1 (ko)

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