KR20230106298A

KR20230106298A - 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이

Info

Publication number: KR20230106298A
Application number: KR1020220002033A
Authority: KR
Inventors: 김정원
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2023-07-13

Abstract

구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 외부의 코일이 형성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되게 구성되는 고정 코어; 상기 고정 코어에 인접하게 위치되며, 자화된 상기 고정 코어에 의해 흡인되어 상기 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구성되는 가동 코어; 및 상기 가동 코어를 사이에 두고 상기 고정 코어를 마주하게 배치되어, 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되는 자석 부재를 포함할 수 있다.

Description

구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이{Drive part and DC relay include the same}

본 발명은 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고정 접점과 가동 접점 간의 이격 상태가 신속하게 형성될 수 있는 구조의 구동부 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.

구동부는 외부의 제어 전원과 통전되는 코일이 생성하는 자기장에 의해 작동된다. 구체적으로, 구동부는 고정 코어 및 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구비되는 가동 코어를 포함한다. 고정 코어가 코일이 생성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되면, 고정 코어를 향하는 방향의 흡인력이 가동 코어에 인가된다.

가동 코어는 가동 접점과 연결되어 함께 이동된다. 따라서, 가동 코어가 고정 코어를 향해 상승됨에 따라, 가동 접점 또한 고정 접점을 향해 이동되어 접촉된다. 이에 따라, 직류 릴레이가 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

직류 릴레이에 이상 전류(혹은 사고 전류)가 인가될 경우, 고정 접점과 가동 접점이 접촉된 부분에는 전자 반발력이 발생된다. 가동 접점은 발생된 전자 반발력에 의해 고정 접점에서 이격되어 하강된다. 이에 따라, 직류 릴레이와 외부의 전원 또는 부하와의 통전 상태가 해제될 수 있다.

그런데, 이상 전류가 인가되더라도 상기 코일에 인가되던 제어 전류는 즉시 차단되지 않는다.

구체적으로, 전자 반발력에 의해 고정 접점 및 가동 접점이 이격되는데 소요되는 시간은 약 18 내지 20 ms 정도이다. 반면, 제어 전류를 인가받아 상기 코일이 생성하던 자기장이 소멸되는데 소요되는 시간은 약 200 ms 정도이다.

따라서, 전자 반발력에 의해 고정 접점과 이격된 가동 접점과 함께 하강된 가동 코어가, 코일이 생성하던 자기장에 의해 다시 고정 코어에 흡인되어 상승될 염려가 있다. 이 경우, 가동 코어와 연결된 가동 접점 또한 함께 상승되어 고정 접점과 다시 접촉되어, 직류 릴레이의 차단 동작이 불완전하게 진행될 위험이 있다.

또한, 상기의 경우, 고정 접점 및 가동 접점이 이격되며 발생된 아크에 의해, 충분히 이격되지 못한 고정 접점 및 가동 접점이 열손상될 가능성이 있다. 이에 따라, 직류 릴레이가 차 회 수행하는 통전 및 차단 동작의 신뢰성이 저하될 가능성 또한 존재한다.

한국등록특허문헌 제10-1190566호는 접점 장치를 개시한다. 구체적으로, 밀봉 용기의 내부에 가동 접점을 휘게 하여 고정 접점에 접촉시키도록 구성된 접압 부여 스프링을 포함하여, 가동 접점과 고정 접점의 접촉 상태를 유지할 수 있는 접점 장치를 개시한다.

그런데, 상기 선행문헌이 개시하는 접점 장치는 통전 상태에서 가동 접점과 고정 접점의 접촉 상태를 유지하기 위한 방안을 개시할 뿐, 차단 상태에서 가동 접점과 고정 접점의 이격이 신뢰성 있게 수행되기 위한 방안을 제시하지 못한다.

한국등록특허문헌 제10-1354405호는 전자계전기 및 전자계전기의 제조방법을 개시한다. 구체적으로, 소정의 형상의 아크 러너를 포함하여, 아크가 요크를 향해 흡인되지 않을 수 있는 전자계전기 및 전자계전기의 제조방법을 개시한다.

그런데, 상기 선행문헌은 발생된 아크에 의해 전자계전기의 구성 요소가 손상됨을 방지하기 위한 방안을 개시함에 그친다. 즉, 상기 선행문헌은 고정 접점 및 가동 접점의 이격이 신뢰성 있기 진행되기 위한 방안을 제시하지 못한다.

한국등록특허문헌 제10-1190566호 (2012.10.16.) 한국등록특허문헌 제10-1354405호 (2014.01.22.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가동 접점이 신속하게 이동될 수 있는 구조의 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가동 접점이 이동된 위치에 안정적으로 유지될 수 있는 구조의 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고정 접점과 가동 접점의 최대 이격 거리가 확보 및 유지될 수 있는 구조의 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고정 접점과 가동 접점 사이의 임의 통전이 방지될 수 있는 구조의 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적들을 달성하면서도 설계 자유도가 향상된 구조의 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 코일이 형성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되게 구성되는 고정 코어; 상기 고정 코어에 인접하게 위치되며, 자화된 상기 고정 코어에 의해 흡인되어 상기 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구성되는 가동 코어; 및 상기 가동 코어를 사이에 두고 상기 고정 코어를 마주하게 배치되어, 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되는 자석 부재를 포함하는, 구동부가 제공된다.

이때, 내부에 공간이 형성되어, 상기 고정 코어, 상기 가동 코어 및 상기 자석 부재를 수용하는 실린더를 포함하며, 상기 실린더는, 상기 고정 코어에서 상기 자석 부재를 향하는 방향을 따라 연장 형성되는, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 고정 코어는, 상기 실린더가 연장되는 방향의 일 단부에 인접하게 위치되고, 상기 자석 부재는, 상기 고정 코어에 반대되도록 상기 실린더가 연장되는 방향의 타 단부에 인접하게 위치되며, 상기 가동 코어는, 상기 고정 코어와 상기 가동 코어 사이에 승강 가능하게 구비되는, 구동부가 제공될 수 있다.

이때, 상기 고정 코어 및 상기 가동 코어는, 상기 실린더의 상기 일 단부 및 상기 타 단부에 각각 고정 결합되는, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재를 지지하는 홀더 부재를 포함하는, 구동부가 제공될 수 있다.

이때, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되며, 상기 가동 코어 및 상기 자석 부재에 의해 형상 변형되며 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 상기 가동 코어에 제공하게 구성되는 탄성 부재를 포함하는, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 내부에 공간이 형성되어, 상기 고정 코어, 상기 가동 코어, 상기 자석 부재 및 상기 탄성 부재를 수용하는 실린더를 포함하며, 상기 실린더는, 상기 고정 코어에서 상기 자석 부재를 향하는 방향을 따라 연장 형성되는, 구동부가 제공될 수 있다.

이때, 상기 고정 코어는, 상기 실린더가 연장되는 방향의 일 단부에 인접하게 위치되고, 상기 자석 부재는, 상기 고정 코어에 반대되도록 상기 실린더가 연장되는 방향의 타 단부에 인접하게 위치되며, 상기 가동 코어는, 상기 고정 코어와 상기 가동 코어 사이에 승강 가능하게 구비되는, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재 및 상기 탄성 부재를 각각 지지하는 홀더 부재를 포함하는, 구동부가 제공될 수 있다.

이때, 상기 홀더 부재는, 일 면은 상기 자석 부재를 지지하고, 타 면은 상기 탄성 부재를 지지하며, 상기 실린더가 연장되는 방향을 따라 연장 형성되는 홀더 베이스; 및 상기 홀더 베이스의 상기 타 면에서 상기 가동 코어를 향해 연장 형성되며, 상기 홀더 베이스보다 작은 외경을 갖게 형성되는 홀더 넥을 포함하는, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 탄성 부재는, 상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재 사이에서 연장 형성되고, 내부에 그 연장 방향을 따라 관통 형성된 중공을 포함하는 코일 스프링(coil spring)으로 구비되고, 상기 홀더 넥은, 상기 탄성 부재의 상기 중공에 삽입 결합되는, 구동부가 제공될 수 있다.

이때, 상기 탄성 부재가 제1 상태일 경우, 상기 탄성 부재가 상기 고정 코어를 향하는 방향의 힘을 상기 가동 코어에 인가하고, 상기 탄성 부재가 제2 상태일 경우, 상기 탄성 부재가 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 힘을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되며, 상기 제1 상태의 탄성 부재의 연장 길이는, 상기 제2 상태의 탄성 부재의 연장 길이보다 짧은, 구동부가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 전원 또는 부하와 통전되는 접점부; 및 상기 접점부와 결합되며, 외부의 제어 전원으로부터 제어 전류를 인가받아 이동 가능하게 구비되는 구동부를 포함하며, 상기 접점부는, 외부의 상기 전원 또는 상기 부하와 통전되는 고정 접점; 및 상기 고정 접점을 향하는 방향 및 상기 고정 접점에 반대되는 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 상기 고정 접점과 접촉되어 통전되는 가동 접점을 포함하고, 상기 구동부는, 외부의 코일이 형성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되게 구성되는 고정 코어; 상기 고정 코어에 인접하게 위치되며, 상기 가동 접점과 결합되고, 자화된 상기 고정 코어에 의해 흡인되어 상기 가동 접점과 함께 상기 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구성되는 가동 코어; 및 상기 가동 코어를 사이에 두고 상기 고정 코어를 마주하게 배치되어, 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되는 자석 부재를 포함하는, 직류 릴레이가 제공된다.

이때, 상기 접점부를 수용하는 하우징; 및 상기 하우징과 결합되며, 상기 구동부를 수용하는 실린더를 포함하며, 상기 실린더는, 상기 가동 코어가 이동되는 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 고정 코어는, 상기 실린더의 연장 방향의 단부 중 상기 하우징을 향하는 일 단부에 고정 결합되고, 상기 자석 부재는, 상기 실린더의 연장 방향의 단부 중 상기 하우징에 반대되는 타 단부에 고정 결합되는, 직류 릴레이가 제공될 수 있다.

또한, 상기 구동부는, 상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재를 지지하는 홀더 부재를 포함하는, 직류 릴레이가 제공될 수 있다.

이때, 상기 홀더 부재는, 상기 자석 부재를 향하는 일 면 및 상기 가동 코어를 향하는 타 면을 포함하며, 상기 실린더가 연장되는 방향으로 연장 형성되는 홀더 베이스; 및 상기 홀더 베이스의 상기 타 면에서 상기 가동 코어를 향해 연장 형성되며, 상기 홀더 베이스의 외경보다 작은 외경을 갖게 형성되는 홀더 넥을 포함하는, 직류 릴레이가 제공될 수 있다.

또한, 상기 가동 코어와 상기 홀더 부재 사이에 위치되며, 상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재에 의해 형상 변형되며 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 상기 가동 코어에 제공하게 구성되는 탄성 부재를 포함하는, 직류 릴레이가 제공될 수 있다.

이때, 상기 탄성 부재는, 상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재 사이에서 연장 형성되고, 내부에 그 연장 방향을 따라 관통 형성된 중공을 포함하는 코일 스프링(coil spring)으로 구비되고, 상기 중공은 상기 홀더 넥의 외경 이상의 외경을 갖게 형성되어, 상기 홀더 넥이 상기 탄성 부재의 상기 중공에 삽입 결합되는, 직류 릴레이가 제공될 수 있다.

상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 가동 접점이 신속하게 이동될 수 있다.

먼저, 구동부는 고정 코어 및 고정 코어에 인접하게 위치되어, 고정 코어를 향하는 방향으로 승강 가능하게 구비되는 가동 코어를 포함한다. 코일에 인가된 제어 전류에 의해 고정 코어가 자화되면, 가동 코어는 고정 코어가 인가하는 자기력에 의해 고정 코어를 향해 흡인된다. 이에 따라, 가동 코어와 결합된 가동 접점이 함께 이동되어 고정 접점과 접촉된다.

코일에 인가되던 제어 전류가 해제되면, 고정 코어가 가동 코어에 인가하던 자기력이 해제된다. 이에 따라, 가동 코어는 자중에 의해 고정 코어에서 이격되는 방향으로 이동된다. 이에 따라, 가동 코어와 결합된 가동 접점 또한 함께 이동되어 고정 접점과 이격된다.

고정 코어를 향하는 일 측에 반대되는 타측에는 자석 부재가 구비된다. 자석 부재는 가동 코어를 사이에 두고 고정 코어를 마주하게 배치되어, 가동 코어에 흡인력을 인가한다.

따라서, 제어 전류가 해제되어 가동 코어가 고정 코어에서 이격되는 방향으로 이동될 때, 가동 코어가 신속하게 이동될 수 있다. 이에 따라, 고정 접점과 접촉되었던 가동 접점 또한 신속하게 고정 접점과 이격될 수 있다.

일 실시 예에서, 구동부에는 탄성 부재가 구비될 수 있다. 탄성 부재는 가동 코어와 자석 부재 사이에 위치되되, 구동부에 결합되는 상태에 따라 다양한 방향의 복원력을 가동 코어에 인가할 수 있다.

차단 상태에서, 탄성 부재가 압축된 상태로 구동부에 구비될 경우 탄성 부재는 고정 코어를 향하는 방향의 복원력을 가동 코어에 인가하게 구성될 수 있다. 이에 따라, 가동 코어가 고정 코어를 향해 이동되는 속도가 증가되어, 가동 접점이 고정 접점을 향해 이동되는 속도 또한 증가될 수 있다.

차단 상태에서, 탄성 부재가 초기 상태 또는 인장된 상태로 구동부에 구비될 경우 탄성 부재는 고정 코어에서 이격되는 방향의 복원력을 가동 코어에 인가하게 구성될 수 있다. 이에 따라, 가동 코어가 고정 코어와 이격되는 속도가 증가되어, 가동 접점이 고정 접점과 이격되는 속도 또한 증가될 수 있다.

따라서, 가동 접점이 고정 접점을 향하는 방향 또는 고정 접점에 반대되는 방향으로 신속하게 이동될 수 있다.

또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 가동 접점이 이동된 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.

자석 부재는 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 가동 코어에 인가한다. 가동 코어가 고정 코어에 반대되는 방향으로 이동된 이후에도, 자석 부재는 상기 자기력을 가동 코어에 지속적으로 인가하게 구성될 수 있다.

상술한 탄성 부재가 구비되는 실시 예에서, 탄성 부재가 초기 상태 또는 인장된 상태로 구비될 경우 탄성 부재는 초기 상태로 복원될 때까지 고정 코어와 이격되는 방향의 복원력을 가동 코어에 인가하게 구성될 수 있다.

따라서, 가동 코어는 고정 코어와 이격된 위치에 안정적으로 유지될 수 있다. 이에 따라, 가동 접점 또한 고정 접점과 이격된 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.

한편, 상술한 탄성 부재가 구비된 실시 예에서, 탄성 부재가 압축된 상태로 구비될 경우 탄성 부재는 초기 상태로 복원될 때까지 고정 코어를 향하는 방향의 복원력을 가동 코어에 인가하게 구성될 수 있다.

따라서, 가동 코어는 고정 코어를 향해 이동된 위치에 안정적으로 유지될 수 있다. 이에 따라, 가동 접점 또한 고정 접점과 접촉된 상태에 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 고정 접점과 가동 접점의 최대 이격 거리가 확보 및 유지될 수 있다.

상술한 구성에 따라, 가동 코어는 고정 코어와 신속하게 이격된 후, 이격된 위치에 유지될 수 있다. 이는 상술한 자석 부재가 가동 코어에 인가하는 자기력 및 탄성 부재가 가동 코어에 인가하는 복원력에 의해 달성될 수 있다.

이에 따라, 가동 접점 또한 고정 접점과 신속하게 이격된 후, 이격된 위치에 유지될 수 있다. 이에 따라, 고정 접점과 가동 접점의 이격 거리가 최대로 유지될 수 있다.

또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 고정 접점과 가동 접점 사이의 임의 통전이 방지될 수 있다.

상술한 바와 같이, 자석 부재가 제공하는 자기력 및 탄성 부재가 제공하는 복원력에 의해 차단 상태에서 고정 접점과 가동 접점의 이격 거리는 최대로 유지될 수 있다.

따라서, 고정 접점과 가동 접점에 잔류되는 전류가 임의로 통전되는 상황이 방지될 수 있다. 이에 따라, 직류 릴레이의 차단 동작이 신뢰성 있게 수행될 수 있다.

또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부 및 이를 포함하는 직류 릴레이는 설계 자유도가 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이, 구동부에는 자석 부재가 구비될 수 있다. 자석 부재는 고정 코어에서 이격되는 방향의 자기력을 가동 코어에 인가하게 구성된다. 자석 부재가 구비되는 실시 예에서, 가동 코어 및 가동 접점은 각각 고정 코어 및 고정 접점에서 신속하게 이격될 수 있다.

더 나아가, 구동부에는 탄성 부재가 구비될 수 있다. 탄성 부재는 구동부에 구비되는 상태에 따라 가동 코어에 다양한 방향의 복원력을 인가하게 구성된다.

구체적으로, 탄성 부재가 압축된 상태로 구동부에 구비되는 경우, 탄성 부재는 고정 코어를 향하는 방향의 복원력을 가동 코어에 제공한다. 탄성 부재가 초기 상태 또는 인장된 상태로 구동부에 구비되는 경우, 탄성 부재는 고정 코어에 반대되는 방향의 복원력을 가동 코어에 제공한다.

또한, 탄성 부재가 구비될 경우, 고정 코어 및 가동 코어의 형상 등이 변형되어 고정 코어가 가동 코어에 인가하는 흡인력이 증가 또는 감소되게 조정될 수 있다.

이에 따라, 직류 릴레이의 작동 신뢰성이 향상되면서도 구동부의 설계 자유도 또한 향상될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 직류 릴레이의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 다른 각도의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 분해 단면 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 도 1의 직류 릴레이의 작동 과정을 도시하는 사용 상태도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.
도 11은 도 10의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 12는 도 10의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 다른 각도의 분해 사시도이다.
도 13은 도 10의 직류 릴레이의 구성을 도시하는 분해 단면 사시도이다.
도 14 내지 도 15는 도 10의 직류 릴레이의 작동 과정을 도시하는 사용 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원 시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형 예가 있을 수 있다.

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

1. 용어의 정의

이하의 설명에서 사용되는 "연통"이라는 용어는, 하나 이상의 부재가 서로 유체 소통 가능하게 연결됨을 의미한다. 일 실시 예에서, 연통은 관로, 파이프, 배관 등의 부재에 의해 형성될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 "통전"이라는 용어는, 하나 이상의 부재가 서로 전류 또는 전기적 신호를 전달 가능하게 연결됨을 의미한다. 일 실시 예에서, 통전은 도선 부재 등에 의한 유선의 형태 또는 블루투스, Wi-Fi, RFID 등의 무선의 형태로 형성될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", "좌측", "우측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 첨부된 도 1, 도 2, 도 4, 도 10 및 도 12에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.

2. 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)의 설명

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)가 도시된다.

도시된 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 고정 접점(210)과 가동 접점(230)의 이격 거리(d)를 최대한으로 확보할 수 있다. 즉, 직류 릴레이(10)가 차단 동작의 차단 동작이 수행된 상태에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 발생되는 전자 반발력뿐만 아니라, 가동 접점(230) 및 이에 연결된 가동 코어(320)를 이동시키기 위한 외력이 추가로 인가될 수 있다.

따라서, 직류 릴레이(10)가 차단 상태로 동작되는 경우, 가동 코어(320) 및 이에 연결된 가동 접점(230)이 신속하게 이동되어 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 신속하게 이격될 수 있다.

또한, 이격된 가동 코어(320)는 상기 외력에 의해 이동된 상태로 유지된다. 이에 따라, 코일(미도시)이 형성하는 자기장이 해제되지 않은 상태에서도, 가동 코어(320) 및 가동 접점(230)이 이동된 상태로 유지되어, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 간의 이격 거리(d)가 최대로 유지될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 직류 릴레이(10)의 일부 구성 요소들, 예를 들어, 직류 릴레이의 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(10)의 실제 적용에 있어서는 상술한 하우징, 코일 등의 구성 요소가 구비될 수 있음이 이해될 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)를 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 9에 도시된 실시 예에서, 직류 릴레이(10)는 하우징(100), 접점부(200) 및 구동부(300)를 포함한다.

하우징(100)은 직류 릴레이(10)의 외형의 일부를 형성한다. 직류 릴레이(10)의 외형의 나머지 일부는 도시가 생략된, 하우징(100)의 하측에 위치되어 구동부(300)를 수용하는 프레임(미도시)에 의해 형성될 수 있다.

하우징(100)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 직류 릴레이(10)를 구성하는 다양한 구성 요소가 실장될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 하우징(100)의 내부 공간에는 접점부(200)가 승강 가능하게 수용된다.

상기 구성 요소 중 일부 구성요소는 하우징(100)의 외측으로 노출될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 접점부(200)의 고정 접점(210)은 그 연장 방향의 일 단부, 즉 상측 단부가 하우징(100)의 상측으로 노출된다.

하우징(100)의 내부 공간은 외부와 통전된다. 접점부(200)는 별도의 도선 부재(미도시) 등에 의해 외부의 전원 또는 부하와 각각 통전될 수 있다.

하우징(100)의 내부 공간은 외부와 연통된다. 후술될 아크 챔버(120)의 내부에 발생된 아크(arc)는 소호되며 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있다.

하우징(100)은 절연성 소재로 형성될 수 있다. 직류 릴레이(10)의 작동시 인가되는 전류 등의 임의 누설이 방지되기 위함이다.

하우징(100)은 직류 릴레이(10)의 외형의 일부를 형성하고, 내부에 다양한 구성 요소를 실장할 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 하우징(100)은 그 단면이 사각형이고 상하 방향으로 연장된 사각기둥 형상이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예에서, 하우징(100)은 커버 부재(110), 아크 챔버(120), 지지 플레이트(130) 및 절연 플레이트(140)를 포함한다.

커버 부재(110)는 하우징(100)의 외형을 형성한다. 커버 부재(110)는 도시되지 않은 하측의 프레임과 결합된다.

커버 부재(110)는 소정의 형상을 갖게 형성된다. 도시된 실시 예에서, 커버 부재(110)는 사각형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 사각기둥 형상이다.

커버 부재(110)는 복수 개의 면을 포함한다. 복수 개의 면은 커버 부재(110)의 내부에 형성된 공간 및 이에 수용된 아크 챔버(120)를 다양한 위치에서 둘러싸게 배치될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 커버 부재(110)는 상측, 좌측, 우측, 전방 측 및 후방 측을 둘러싸는 다섯 개의 면을 포함한다. 커버 부재(110)의 하측은 개방 형성되되 지지 플레이트(130)에 의해 부분적으로 폐쇄된다. 후술될 구동부(300)는 커버 부재(110)의 상기 하측을 통해 접점부(200)의 가동 접점(230) 등과 결합될 수 있다.

커버 부재(110)의 내부 공간에는 아크 챔버(120)가 수용된다. 또한, 커버 부재(110)의 상기 하측에는 지지 플레이트(130) 및 절연 플레이트(140)가 위치된다.

아크 챔버(120)는 고정 접점(210) 및 가동 접점(230)이 이격되어 발생되는 아크(arc)를 내부 공간에서 소호(extinguish)한다. 이에, 아크 챔버(120)는 "아크 소호부"로 지칭될 수도 있을 것이다.

아크 챔버(120)는 절연성 소재로 형성될 수 있다. 또한, 아크 챔버(120)는 높은 내압성 및 높은 내열성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 이는, 발생되는 아크가 고온 고압의 전자의 흐름임에 기인한다. 일 실시 예에서, 아크 챔버(120)는 세라믹(ceramic) 소재로 형성될 수 있다.

아크 챔버(120)는 커버 부재(110)의 내부 공간에 수용되어, 그 외측이 커버 부재(110)에 둘러싸인다. 아크 챔버(120)와 커버 부재(110) 사이에는 발생된 아크를 유도하기 위한 자석(magnet)이 구비될 수 있다.

아크 챔버(120)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 고정 접점(210)이 부분적으로 수용되고, 가동 접점(230)이 승강 가능하게 수용된다.

아크 챔버(120)는 내부 공간에 접점부(200) 및 외부의 제어 전원(미도시)과 통전되는 구성 요소를 수용하고, 발생된 아크를 소호할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 아크 챔버(120)는 사각형의 단면을 갖고 상하 방향으로 연장 형성된 사각기둥 형상이다. 상기 형상은 커버 부재(110)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

지지 플레이트(130)는 커버 부재(110) 및 커버 부재(110)의 하측에 위치되는 프레임(미도시)과 각각 결합되어, 커버 부재(110)의 내부 공간 및 상기 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적으로 이격시킨다. 이때, 지지 플레이트(130)의 내부에는 관통공(도면 부호 미부여)이 관통 형성되어 샤프트(233)가 승강되기 위한 통로로 기능된다.

지지 플레이트(130)는 커버 부재(110) 및 프레임(미도시)에 각각 결합되어 직류 릴레이(10)를 형성할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 지지 플레이트(130)는 서로 마주하는 직선 형태의 한 쌍의 모서리 및 상기 한 쌍의 모서리의 각 단부에서 라운드지게 연장되는 다른 한 쌍의 모서리를 포함한다.

명칭에서 알 수 있듯이, 지지 플레이트(130)는 소정의 두께를 갖는 판 형으로 구비된다. 이에 따라, 지지 플레이트(130)가 직류 릴레이(10)의 내부에서 점유하는 공간의 크기가 감소될 수 있다.

도 2에 도시된 실시 예에서, 지지 플레이트(130)는 커버 부재(110)의 하측에 위치된다. 지지 플레이트(130)의 상측에는 아크 챔버(120), 절연 플레이트(140) 및 접점부(200)가 위치된다. 지지 플레이트(130)의 하측에는 구동부(300)가 위치된다.

지지 플레이트(130)의 내부에는 관통공이 형성된다. 상기 관통공에는 샤프트(233)가 승강 가능하게 관통 결합된다. 따라서, 지지 플레이트(130)에 형성되는 상기 관통공은 커버 부재(110)의 내부 공간과 프레임(미도시)의 내부 공간을 부분적으로 연통한다고 할 수 있을 것이다.

지지 플레이트(130)의 상측에는 절연 플레이트(140)가 적층된다.

절연 플레이트(140)는 커버 부재(110)의 내부 공간 및 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적, 전기적으로 이격시킨다. 커버 부재(110)의 내부 공간에 수용된 구성 요소 및 프레임(미도시)의 내부 공간에 수용된 구성 요소는 절연 플레이트(140)에 의해 서로에 대해 전기적인 영향을 미치지 않게 된다.

절연 플레이트(140)는 지지 플레이트(130)에 적층된다. 도 2에 도시된 실시 예에서, 절연 플레이트(140)의 상측에는 아크 챔버(120) 및 접점부(200)가 위치된다. 절연 플레이트(140)의 하측에는 지지 플레이트(130) 및 구동부(300)가 위치된다.

절연 플레이트(140)는 커버 부재(110)의 내부 공간 및 프레임(미도시)의 내부 공간을 물리적, 전기적으로 이격시킬 수 있는 임의의 소재로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 절연 플레이트(140)는 고무 또는 세라믹 소재로 형성될 수 있다.

접점부(200)는 구동부(300)의 동작에 따라 직류 릴레이(10)와 외부의 전원 또는 부하 간의 통전을 허용하거나 차단한다. 구체적으로, 접점부(200)의 가동 접점(230)이 이동되어 고정 접점(210)과 접촉되거나 이격되어 전류의 통전이 허용되거나 차단될 수 있다.

접점부(200)는 커버 부재(110)의 내부 공간에 수용된다. 접점부(200)는 지지 플레이트(130) 및 절연 플레이트(140)에 의해 구동부(300)와 전기적 및 물리적으로 이격될 수 있다.

접점부(200)는 아크 챔버(120)의 내부에 수용된다. 접점부(200)의 작동시 발생되는 아크는 아크 챔버(120)에 의해 소호되며 외부로 배출될 수 있다.

도 2에 도시된 실시 예에서, 접점부(200)는 고정 접점(210), 서브 접점(220) 및 가동 접점(230)을 포함한다.

고정 접점(210)은 가동 접점(230)과 접촉되거나 이격되어, 직류 릴레이(10)의 내부와 외부의 통전을 인가하거나 차단한다.

구체적으로, 고정 접점(210)이 가동 접점(230)과 접촉되면, 직류 릴레이(10)의 내부와 외부가 통전될 수 있다. 반면, 고정 접점(210)이 가동 접점(230)과 이격되면, 직류 릴레이(10)의 내부와 외부의 통전이 차단된다.

명칭에서 알 수 있듯이, 고정 접점(210)은 이동되지 않는다. 즉, 고정 접점(210)은 커버 부재(110) 및 아크 챔버(120)에 고정 결합된다. 따라서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230)의 접촉 및 이격은 가동 접점(230)의 이동에 의해 달성된다.

고정 접점(210)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 커버 부재(110)의 외측으로 노출된다. 상기 일측 단부에는 외부의 전원 또는 부하(미도시)가 통전 가능하게 연결된다.

고정 접점(210)은 복수 개로 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 접점(210)은 좌측의 제1 고정 접점(211) 및 우측의 제2 고정 접점(212)을 포함하여, 두 개 구비된다.

제1 고정 접점(211)은 가동 접점(230)의 길이 방향의 중심으로부터 일측, 도시된 실시 예에서 좌측으로 치우치게 위치된다. 또한, 제2 고정 접점(212)은 가동 접점(230)의 길이 방향의 중심으로부터 타측, 도시된 실시 예에서 우측으로 치우치게 위치된다.

제1 고정 접점(211) 및 제2 고정 접점(212) 중 어느 하나에는 전원이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 제1 고정 접점(211) 및 제2 고정 접점(212) 중 다른 하나에는 부하가 통전 가능하게 연결될 수 있다.

고정 접점(210)의 타측 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 가동 접점(230)을 향해 연장된다. 고정 접점(210)의 상기 타측 단부는 아크 챔버(120)의 내부 공간에 수용된다.

서브 접점(220)은 직류 릴레이(10)에 구비되는 코일(미도시)에 제어 전류를 인가하기 위한 외부의 제어 전원과 통전된다. 서브 접점(220)은 도선 부재(미도시) 등에 의해 외부의 제어 전원과 통전될 수 있다.

서브 접점(220)은 코일(미도시)과 통전된다. 외부의 제어 전원에서 전달된 제어 전류는 코일(미도시)로 전달된다. 코일(미도시)은 전달된 제어 전류를 이용하여 자기장을 형성하여, 고정 코어(310)를 자화(magnetize)시킨다. 이에 따라, 가동 코어(320)와 고정 코어(310) 사이에 흡인력이 발생되어 가동 코어(320) 및 이에 연결된 가동 접점(230)이 이동될 수 있다.

서브 접점(220)은 복수 개 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 서브 접점(220)은 전방 측에 위치되는 제1 서브 접점(221) 및 후방 측에 위치되는 제2 서브 접점(222)을 포함하여 두 개 구비된다.

제1 서브 접점(221)은 가동 접점(230)의 폭 방향의 중심에 대해 일측, 도시된 실시 예에서 전방 측으로 치우치게 위치된다. 또한, 제2 서브 접점(222)은 가동 접점(230)의 폭 방향의 중심에 대해 타측, 도시된 실시 예에서 후방 측으로 치우치게 위치된다.

가동 접점(230)은 제어 전류의 인가에 따라 고정 접점(210)과 접촉되어, 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 및 부하와 통전시킨다. 또한, 가동 접점(230)은 제어 전류의 인가가 해제될 경우 고정 접점(210)과 이격되어, 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 및 부하와 통전되지 않도록 한다. 가동 접점(230)의 상기 이동은 가동 코어(320)의 이동에 의해 달성된다.

가동 접점(230)은 고정 접점(210)에 인접하게 위치된다. 도시된 실시 예에서, 가동 접점(230)은 고정 접점(210)의 하측 단부와 이격되게 위치된다. 구동부(300)에 제어 전류가 인가되면, 가동 접점(230)이 상측으로 이동되어 고정 접점(210)과 접촉됨은 상술한 바와 같다.

이때, 가동 접점(230)의 상측 단부와 고정 접점(210)의 하측 단부 사이의 수직 거리, 즉 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 이격된 거리는 이격 거리(d)로 정의될 수 있다. 직류 릴레이(10)가 차단 상태로 작동되는 경우, 이격 거리(d)가 기 설정된 길이보다 길게 형성되어야 고정 접점(210) 및 가동 접점(230)의 임의 통전이 방지될 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 자석 부재(330) 및 탄성 부재(360)를 포함한다. 자석 부재(330) 및 탄성 부재(360)는 가동 접점(230)과 고정 접점(210)의 이격 속도를 증가시키고, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 이격된 상태를 유지시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

도시된 실시 예에서, 가동 접점(230)은 가동 접점대(231), 가동 커버(232), 샤프트(233) 및 복귀 스프링(234)을 포함한다.

가동 접점대(231)는 가동 코어(320)와 함께 이동되어, 고정 접점(210)과 접촉되거나 이격된다. 가동 접점대(231)가 고정 접점(210)과 접촉됨에 따라, 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

가동 접점대(231)는 고정 접점(210)과 접촉되어 통전될 수 있는 임의의 소재로 형성될 수 있다. 즉, 가동 접점대(231)는 전기 전도성 소재로 형성된다.

가동 접점대(231)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 연장 형성된다. 즉, 가동 접점대(231)의 길이는 폭보다 길게 형성된다. 따라서, 가동 커버(232)에 수용된 가동 접점대(231)의 길이 방향의 양측 단부는 가동 커버(232)의 외측으로 노출된다. 가동 접점대(231)의 상기 양측 단부에는 고정 접점(210)이 접촉된다.

가동 접점대(231)의 폭은 가동 커버(232)의 각 측면이 서로 이격되는 거리와 동일할 수 있다. 즉, 가동 접점대(231)가 가동 커버(232)에 수용되면, 가동 접점대(231)의 폭 방향의 양 측면은 가동 커버(232)의 각 측면의 내면에 접촉될 수 있다.

이에 따라, 가동 접점대(231)가 가동 커버(232)에 수용된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

가동 접점대(231)의 외주는 가동 커버(232)에 의해 부분적으로 둘러싸인다. 도시된 실시 예에서, 가동 접점대(231)의 상측 면, 하측 면, 전방 측면 및 후방 측면은 가동 커버(232)에 의해 부분적으로 둘러싸인다.

가동 접점대(231)는 샤프트(233)와 결합된다. 도시된 실시 예에서, 가동 접점대(231)는 이를 수용하는 가동 커버(232)를 통해 샤프트(233)와 결합된다. 샤프트(233)는 가동 코어(320)와 결합되어, 가동 접점대(231)는 가동 코어(320)와 함께 이동될 수 있다.

가동 커버(232)는 가동 접점대(231)를 부분적으로 수용한다. 가동 커버(232)는 가동 접점대(231)의 외주의 일부를 둘러싸게 형성된다. 도시된 실시 예에서, 가동 커버(232)는 가동 접점대(231)의 상측 면, 하측 면, 전방 측면 및 후방 측면을 부분적으로 둘러싼다.

가동 커버(232)는 가동 접점대(231)와 결합된다. 가동 커버(232)는 가동 접점대(231)와 함께 고정 접점(210)을 향하는 방향 및 이에 반대되는 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 승강될 수 있다.

가동 커버(232)는 샤프트(233)와 결합된다. 가동 커버(232)는 샤프트(233) 및 이에 연결된 가동 코어(320)와 함께 고정 접점(210)을 향하는 방향 및 이에 반대되는 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 승강될 수 있다.

샤프트(233)는 구동부(300)가 작동됨에 따라 발생되는 구동력을 접점부(200)에 전달한다. 구체적으로, 샤프트(233)는 가동 코어(320) 및 가동 접점(230)과 연결된다. 가동 코어(320)가 상측 또는 하측으로 이동될 경우 샤프트(233)에 의해 가동 접점(230) 또한 상측 또는 하측으로 이동될 수 있다.

샤프트(233)는 길이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 연장 형성된다. 샤프트(233)의 하측 단부는 고정 코어(310)에 관통되어 가동 코어(320)에 삽입 결합된다. 가동 코어(320)가 상하 방향으로 이동되면, 샤프트(233)는 가동 코어(320)와 함께 상하 방향으로 이동될 수 있다.

샤프트(233)는 고정 코어(310)에 상하 이동 가능하게 관통 결합된다. 샤프트(233)는 복귀 스프링(234)의 내부에 형성된 중공에 관통 결합된다.

도시된 실시 예에서, 샤프트(233)의 상측 단부는 가동 커버(232)에 결합된다. 가동 코어(320)가 이동되면, 샤프트(233) 및 가동 커버(232)가 함께 이동될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 샤프트(233)의 하측 단부는 가동 코어(320)의 하측 단부에 형성되는 가동 홈(321)에 위치된다.

샤프트(233)의 상측 단부는 샤프트의 나머지 부분에 비해 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(233)가 가동 커버(232)와 안정적으로 결합 상태를 유지할 수 있다.

복귀 스프링(234)은 가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동된 후 제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(320)가 원래 위치로 복귀되기 위한 복원력을 제공한다.

복귀 스프링(234)은 가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동됨에 따라 압축되며 복원력을 저장한다. 이때, 저장되는 복원력은 고정 코어(310)가 자화되어 가동 코어(320)에 미치는 전자기적 인력보다 작은 것이 바람직하다. 제어 전원이 인가되는 동안에는 가동 코어(320)가 복귀 스프링(234)에 의해 임의로 초기 위치에 복귀되는 것을 방지하기 위함이다.

제어 전원의 인가가 해제되면, 가동 코어(320)는 복귀 스프링(234)에 의한 복원력을 받게 된다. 물론, 가동 코어(320)의 자중(empty weight)에 의한 중력 또한 가동 코어(320)에 작용될 수 있다. 이에 따라, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 원 위치로 복귀될 수 있다.

복귀 스프링(234)은 형상이 변형되어 복원력을 저장하고, 원래 형상으로 복귀되며 복원력을 외부에 전달할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 복귀 스프링(234)은 내부에 중공이 형성된 코일 스프링(coil spring)으로 구비될 수 있다.

복귀 스프링(234)에는 샤프트(233)가 관통 결합된다. 샤프트(233)는 복귀 스프링(234)이 결합된 상태에서 복귀 스프링(234)의 형상 변형과 무관하게 상하 방향으로 이동될 수 있다.

복귀 스프링(234)은 고정 코어(310)의 내부에 형성된 고정 중공(313) 및 가동 코어(320)의 내부에 형성된 가동 중공(322)에 수용된다.

복귀 스프링(234)의 연장 방향의 단부 중 고정 코어(310)의 내부에 수용된 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 고정 넥(312)의 내주에 의해 지지된다. 복귀 스프링(234)의 연장 방향의 단부 중 가동 코어(320)의 내부에 수용된 단부, 도시된 실시 예에서, 하측 단부는 가동 중공(322)을 향해 돌출 형성되는 가동 지지부(323)에 의해 지지된다.

후술될 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 구동부(300)에 별도의 탄성 부재(360)가 구비된다. 이에, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)의 기술적 특징을 보다 명확하게 하기 위해, 복귀 스프링(234)은 접점부(200)에 포함되는 것으로 설명되었다.

다만, 복귀 스프링(234)은 가동 코어(320)의 이동에 의해 압축되거나 인장되며 가동 코어(320)에 복원력을 제공할 수 있다. 따라서, 복귀 스프링(234)은 구동부(300)의 구성 요소로 분류되어 코어 스프링으로 지칭될 수도 있을 것이다.

다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 구동부(300)를 포함한다.

구동부(300)는 외부의 제어 전원에서 인가된 제어 전류에 의해 자화되어 이동된다. 구동부(300)는 접점부(200)의 가동 접점(230)과 결합되어, 가동 접점(230)은 구동부(300)와 함께 이동될 수 있다. 상기 이동에 의해, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 접촉되어 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

구동부(300)는 직류 릴레이(10)의 내부에 수용된다. 구동부(300)는 도시되지 않은, 직류 릴레이(10)의 하측을 형성하는 프레임의 내부 공간에 승강 가능하게 수용된다.

도시되지는 않았으나, 구동부(300)의 방사 방향의 외측을 권취하는 코일(미도시)이 구비된다. 상기 코일(미도시)은 서브 접점(220)과 통전되어, 제어 전류를 전달받을 수 있다.

상기 코일(미도시)은 전달받은 제어 전류에 따라 자기장을 형성하고, 형성된 자기장에 의해 고정 코어(310)가 자화되어 가동 코어(320)를 흡인할 수 있다. 가동 코어(320)의 상기 이동에 의해, 가동 접점(230) 또한 함께 이동되어 고정 접점(210)과 접촉될 수 있다.

상기 코일(미도시)에 인가되던 제어 전류가 해제될 경우, 고정 코어(310)의 자화 상태가 해제되어 가동 코어(320)가 고정 코어(310)에 반대되는 방향으로 이동될 수 있다. 상기 이동에 의해, 접촉된 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 이격될 수 있다.

특히, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 차단 상태에서 코일(미도시)에 잔류되는 제어 전류 및 이에 따라 잔류되는 자기장에 의해 가동 코어(320)가 고정 코어(310)로 다시 흡인되어, 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 재접촉되는 상황을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 고정 접점(210)과 이격된 가동 접점(230)의 위치를 유지시켜, 이격 거리(d)를 최대로 유지할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)에 구비되는 구동부(300)를 상세하게 설명한다.

도시된 실시 예에서, 구동부(300)는 고정 코어(310), 가동 코어(320), 자석 부재(330), 홀더 부재(340), 실린더(350) 및 탄성 부재(360)를 포함한다.

고정 코어(310)는 코일(미도시)에서 발생되는 자기장에 의해 자화(magnetize)되어 전자기적 인력을 발생시킨다. 상기 전자기적 인력에 의해, 가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동된다(도시된 실시 예에서 상측 방향).

고정 코어(310)는 이동되지 않는다. 즉, 고정 코어(310)는 지지 플레이트(130) 및 실린더(350)에 고정 결합된다.

고정 코어(310)는 자기장에 의해 자화되어 전자기력을 발생시킬 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 고정 코어(310)는 영구 자석 또는 전자석 등으로 구비될 수 있다.

고정 코어(310)는 실린더(350) 내부의 상측 공간에 부분적으로 수용된다. 또한, 고정 코어(310)의 외주는 실린더(350)의 내주에 접촉된다. 고정 코어(310)는 가동 접점(230)과 가동 코어(320) 사이에 위치된다.

고정 코어(310)는 가동 코어(320)와 소정 거리만큼 이격되도록 위치된다. 따라서, 가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동될 수 있는 거리는 상기 소정 거리로 제한될 수 있다. 이에, 상기 소정 거리는 "가동 코어(320)의 이동 거리"로 정의될 수 있을 것이다. 상기 실시 예에서, 상기 소정 거리의 최대값은 이격 거리(d)의 최대값과 같을 수 있다.

또한, 실린더(350)의 실린더 중공(351) 중 고정 코어(310) 및 가동 코어(320)가 서로 마주하는 각 면 및 실린더(350)의 내주면에 둘러싸인 공간은 가동 코어(320)가 이동될 수 있는 가동 공간(S)으로 정의될 수 있다. 상기 실시 예에서, 가동 공간(S)의 높이, 도시된 실시 예에서 상하 방향의 길이는 이격 거리(d)와 같을 수 있다.

고정 코어(310)는 지지 플레이트(130) 및 실린더(350)에 고정되어, 가동 코어(320)를 흡인할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 코어(310)는 고정 베이스(311), 고정 넥(312) 및 고정 중공(313)을 포함한다.

고정 베이스(311)는 고정 코어(310)의 몸체를 형성한다. 고정 베이스(311)는 자기장에 의해 자화될 수 있는 소재로 형성될 수 있다.

고정 베이스(311)는 실린더(350)와 결합된다. 일 실시 예에서, 고정 베이스(311)는 실린더(350)에 고정 결합될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 베이스(311)의 외주면은 실린더(350)의 내주면과 접촉, 결합된다.

고정 베이스(311)는 자기장에 의해 자화될 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 베이스(311)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 원통 형상이다. 고정 베이스(311)의 형상은 실린더(350)의 실린더 중공(351)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

고정 베이스(311)는 그 높이 방향의 일 단부가 지지 플레이트(130)의 일 면과 접촉된다. 도시된 실시 예에서, 고정 베이스(311)의 상측 단부는 지지 플레이트(130)의 하측 면과 접촉된다.

고정 베이스(311)는 그 높이 방향의 타 단부가 가동 코어(320)의 일 단부와 이격된다. 도시된 실시 예에서, 고정 베이스(311)의 하측 단부는 가동 코어(320)의 상측 단부와 이격된다. 고정 베이스(311)의 상기 타 단부 및 가동 코어(320)의 상기 일 단부가 이격되어 형성되는 공간이 가동 공간(S)으로 정의될 수 있음은 상술한 바와 같다.

고정 베이스(311)의 상기 일 단부에는 고정 넥(312)이 형성된다. 또한, 고정 베이스(311)의 내부에는 고정 중공(313)이 그 높이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 관통 형성된다.

고정 넥(312)은 고정 코어(310)가 지지 플레이트(130)와 결합되는 부분이다. 고정 넥(312)은 지지 플레이트(130)를 향하는 고정 코어(310)의 일측, 도시된 실시 예에서 상측을 형성한다.

고정 넥(312)은 고정 베이스(311)와 결합된다. 고정 넥(312)은 고정 베이스(311)의 일 면에서 지지 플레이트(130)를 향해 돌출 형성된다. 도시된 실시 예에서, 고정 넥(312)은 고정 베이스(311)의 상측 면에서 지지 플레이트(130)를 향하는 방향, 즉 상측을 향해 돌출 형성된다.

고정 넥(312)은 지지 플레이트(130)의 내부에 형성된 관통공(도면 부호 미부여) 및 고정 베이스(311)의 형상에 상응하게 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 고정 넥(312)은 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 두께를 갖는 원판 형상이다.

이때, 고정 넥(312)의 단면의 직경은 고정 베이스(311)의 단면의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 고정 넥(312)의 외주는 고정 베이스(311)의 외주의 방사상 내측에 위치된다.

고정 넥(312)은 지지 플레이트(130)의 내부에 형성된 관통공에 삽입 결합된다. 고정 넥(312)의 외주는 상기 관통공을 둘러싸는 지지 플레이트(130)의 내부에 접촉, 결합될 수 있다. 상기 실시 예에서, 고정 넥(312)의 단면의 직경은 상기 관통공의 단면의 직경과 같게 형성될 수 있다.

고정 넥(312)의 내부에는 그 두께 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 고정 중공(313)이 관통 형성된다.

고정 중공(313)은 샤프트(233)가 고정 코어(310)에 관통되는 공간이다. 고정 중공(313)은 고정 코어(310)의 높이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 관통 형성되어, 그 연장 방향의 각 단부가 개방 형성된다.

샤프트(233)는 고정 중공(313)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부를 통해 고정 중공(313)에 인입된다. 샤프트(233)는 고정 중공(313)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부를 통해 고정 중공(313)에서 인출된다.

고정 중공(313)은 복귀 스프링(234)을 수용한다. 복귀 스프링(234)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서, 상측 단부는 고정 코어(310)에 의해 탄성 지지될 수 있다.

이때, 고정 중공(313)은 그 연장 방향을 따라 단면의 직경이 변경되게 형성될 수 있다. 즉, 도시된 실시 예에서, 고정 중공(313)의 상측 부분의 단면의 직경은 고정 중공(313)의 다른 부분의 단면의 직경에 비해 작게 형성된다. 달리 표현하면, 고정 중공(313)의 상측에는, 고정 중공(313)을 둘러싸는 고정 넥(312)의 내주면에서 방사상 내측을 향해 연장 형성된 돌출부가 구비된다.

상기 돌출부는 복귀 스프링(234)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부를 지지하게 구성될 수 있다. 이에, 상기 돌출부에 의해 감소된 고정 중공(313)의 상기 상측 부분의 단면의 직경은 복귀 스프링(234)의 단면의 직경보다 작게 형성됨에 이해될 것이다.

고정 중공(313)의 다른 부분, 즉 상기 상측 부분을 제외한 나머지 부분의 단면의 직경은 복귀 스프링(234)의 단면의 직경 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 복귀 스프링(234)은 고정 중공(313)에 부분적으로 수용된 상태에서 압축 또는 인장될 수 있다.

고정 코어(310)에 인접하게 가동 코어(320)가 위치된다. 도시된 실시 예에서, 고정 코어(310)의 하측에 가동 코어(320)가 위치된다.

가동 코어(320)는 고정 코어(310)가 자화되어 형성되는 자기력에 의해 고정 코어(310)를 향해 이동된다. 또한, 고정 코어(310)가 형성하던 자기력이 소멸되면, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)에 반대되는 방향으로 이동된다.

가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동됨에 따라, 가동 접점(230)이 함께 이동되어 고정 접점(210)과 접촉될 수 있다. 가동 코어(320)가 고정 코어(310)와 이격됨에 따라, 가동 접점(230)이 함께 이동되어 고정 접점(210)과 이격될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 가동 코어(320)는 가동 공간(S)을 사이에 두고 고정 코어(310)를 마주하게 배치된다. 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전되는 상태에서, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)를 향해 이동되어 고정 코어(310)와 접촉될 수 있다.

가동 코어(320)는 실린더(350)의 실린더 중공(351)에 수용된다. 이때, 가동 코어(320)는 상하 방향으로 이동되어 고정 코어(310)와 접촉되거나 이격될 수 있다. 이에, 가동 코어(320)는 승강 가능하게 실린더(350)의 실린더 중공(351)에 수용된다고 할 수 있을 것이다.

가동 코어(320)는 가동 접점(230)과 결합된다. 구체적으로, 가동 코어(320)는 샤프트(233) 및 이를 통해 가동 접점대(231)와 결합된다. 가동 코어(320)가 승강되면, 샤프트(233) 및 이에 연결된 가동 접점대(231) 또한 함께 승강될 수 있다.

가동 코어(320)는 자석 부재(330) 및 홀더 부재(340)에 인접하게 위치된다. 가동 코어(320)는 홀더 부재(340)를 사이에 두고 자석 부재(330)를 마주하게 배치된다. 도시된 실시 예에서, 가동 코어(320)의 하측에는 홀더 부재(340) 및 자석 부재(330)가 차례로 위치된다.

즉, 가동 코어(320)는 홀더 부재(340)를 사이에 두고 자석 부재(330)를 마주하게 배치된다.

가동 코어(320)는 자석 부재(330)로부터 흡인력을 인가받을 수 있다. 즉, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)에서 이격되는 방향의 자기력을 자석 부재(330)로부터 인가받을 수 있다.

이에 따라, 직류 릴레이(10)가 차단 상태로 작동되는 경우, 가동 코어(320)는 보다 신속하게 고정 코어(310)에서 이격될 수 있다. 동시에, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)에서 이격된 위치에 유지될 수 있다.

이에 따라, 가동 접점(230) 또한 고정 접점(210)과 신속하게 이격되어, 이격된 위치에 유지될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

가동 코어(320)는 고정 코어(310)가 인가하는 흡인력에 의해 고정 코어(310)를 향해 이동되고, 자석 부재(330)가 인가하는 흡인력에 의해 고정 코어(310)에 반대되게 이동될 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 가동 코어(320)는 철(Fe) 등의 자성체 소재로 형성될 수 있다.

가동 코어(320)는 실린더(350)의 실린더 중공(351)에서 승강될 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 가동 코어(320)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 원통 형상이다. 가동 코어(320)의 형상은 실린더(350)의 실린더 중공(351)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 가동 코어(320)는 가동 홈(321), 가동 중공(322) 및 가동 지지부(323)를 포함한다.

가동 홈(321)은 홀더 부재(340)를 부분적으로 수용한다. 가동 홈(321)은 가동 코어(320)의 면 중 홀더 부재(340)를 향하는 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면에 함몰 형성된다. 홀더 부재(340), 구체적으로 홀더 부재(340)의 홀더 넥(342)은 가동 코어(320)가 이동됨에 따라 가동 홈(321)에 삽입되거나 가동 홈(321)에서 인출될 수 있다.

또한, 가동 홈(321)에는 샤프트(233)가 부분적으로 수용될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 실시 예에서, 샤프트(233)는 가동 홈(321)까지 연장되어, 그 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부가 가동 홈(321)에 수용될 수 있다.

가동 홈(321)은 홀더 넥(342)의 형상에 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 가동 홈(321)은 원형의 단면을 갖고 가동 코어(320)의 하측 면에서 함몰 형성된 원판 형상의 공간으로 형성된다.

이때, 가동 홈(321)의 단면의 직경은 홀더 넥(342)의 단면의 직경 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 가동 홈(321)의 함몰 길이는 홀더 넥(342)의 높이, 도시된 실시 예에서 상하 방향의 길이 이상으로 형성될 수 있다.

가동 홈(321)은 가동 중공(322)과 연통된다.

가동 중공(322)은 가동 코어(320)의 내부에 관통 형성된 공간이다. 가동 중공(322)에는 샤프트(233)가 관통된다. 또한, 가동 중공(322)에는 복귀 스프링(234)이 부분적으로 수용된다.

가동 중공(322)은 가동 코어(320)의 높이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 관통 형성되어, 그 연장 방향의 각 단부가 개방 형성된다.

샤프트(233)는 가동 중공(322)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부를 통해 가동 중공(322)에 인입된다. 샤프트(233)는 가동 중공(322)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부를 통해 가동 중공(322)에서 인출된다.

가동 중공(322)은 복귀 스프링(234)을 수용한다. 복귀 스프링(234)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 가동 코어(320)에 의해 탄성 지지될 수 있다. 이는 가동 중공(322)의 내부에 위치되는 가동 지지부(323)에 의해 달성된다.

가동 중공(322)은 그 연장 방향을 따라 단면의 직경이 변경되게 형성될 수 있다. 즉, 도시된 실시 예에서, 가동 중공(322)의 하측 부분의 단면의 직경은 가동 중공(322)의 다른 부분의 단면의 직경에 비해 작게 형성된다.

달리 표현하면, 가동 중공(322)의 하측에는 가동 중공(322)을 둘러싸는 가동 코어(320)의 내주면에서 방사상 내측을 향해 돌출 형성된 가동 지지부(323)가 구비된다.

가동 중공(322)의 다른 부분, 즉 상기 하측 부분을 제외한 나머지 부분의 단면의 직경은 복귀 스프링(234)의 단면의 직경 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 복귀 스프링(234)은 가동 중공(322)에 부분적으로 수용된 상태에서 압축 또는 인장될 수 있다.

가동 지지부(323)는 가동 중공(322)에 위치되어, 가동 중공(322)에 수용된 복귀 스프링(234)의 상기 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부를 지지한다. 또한, 가동 지지부(323)는 홀더 부재(340)의 홀더 넥(342)과 접촉되어, 가동 코어(320)의 하측 방향의 이동 거리를 제한한다.

가동 지지부(323)는 가동 중공(322)을 둘러싸는 가동 코어(320)의 내주면에서 방사상 내측 방향을 향해 돌출 형성된다. 가동 지지부(323)는 가동 코어(320)의 내주를 따라 연장된 환형(ring shape)으로 형성된다.

가동 지지부(323)에 의해, 가동 지지부(323)가 위치되는 부분은 가동 중공(322)의 다른 부분보다 작은 직경의 단면을 갖게 형성된다. 이에 따라, 복귀 스프링(234)의 상기 타 단부, 즉 하측 단부는 가동 지지부(323)에 안착되어, 가동 코어(320)를 탄성 지지할 수 있다.

가동 코어(320)의 하측에는 자석 부재(330)가 구비된다.

자석 부재(330)는 가동 코어(320)에 자기력을 인가한다. 자석 부재(330)가 인가하는 자기력의 방향은 가동 코어(320)를 고정 코어(310)와 이격시키는 방향, 도시된 실시 예에서 하측을 향하는 방향이다. 달리 표현하면, 자석 부재(330)는 가동 코어(320)에 흡인력을 인가한다.

자석 부재(330)가 인가하는 흡인력에 의해, 직류 릴레이(10)가 차단 상태로 작동되는 경우 가동 코어(320)는 더 신속하게 고정 코어(310)와 이격되어, 이격된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 가동 코어(320)와 함께 이동되는 가동 접점(230) 또한 더 신속하게 고정 접점(210)과 이격되어, 이격된 상태로 유지될 수 있다.

즉, 자석 부재(330)는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 이격 거리(d)를 신속하게 증가시키고, 이격 거리(d)를 최대로 유지한다.

이에 따라, 코일(미도시)에 잔류되는 제어 전류 및 이에 의해 코일(미도시)이 형성하는 잔류 자기장에 의해 고정 코어(310)가 자화된 상태로 유지되더라도, 가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 다시 흡인되지 않는다.

이에 따라, 가동 코어(320)와 함께 이동되는 가동 접점(230) 또한 고정 접점(210)을 향해 다시 이동되지 않게 되어, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)의 이격 상태가 신뢰성 있게 형성, 유지될 수 있다.

자석 부재(330)는 자화되어 다른 부재에 자기력을 인가할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 자석 부재(330)는 영구 자석 또는 전자석의 형태로 구비될 수 있다.

자석 부재(330)는 가동 코어(320)에 인접하게 위치된다. 도시된 실시 예에서, 자석 부재(330)는 가동 코어(320)의 하측에 위치된다. 자석 부재(330)와 가동 코어(320) 사이에는 홀더 부재(340)가 위치되어, 자석 부재(330)의 위치가 유지될 수 있다.

자석 부재(330)는 실린더(350)의 실린더 중공(351)에 수용된다. 자석 부재(330)는 고정 코어(310)에 반대되도록, 실린더(350)의 일 단부에 위치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 자석 부재(330)는 실린더(350)의 하측 면에 접촉되게, 실린더 중공(351)의 하측에 위치된다.

자석 부재(330)는 실린더 중공(351)에 수용되어 가동 코어(320)에 자기력을 인가할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 자석 부재(330)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 두께를 갖는 원판 형상이다. 자석 부재(330)의 형상은 실린더 중공(351)의 형상에 따라 변경될 수 있다.

일 실시 예에서, 자석 부재(330)는 실린더(350)의 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면에 고정될 수 있다. 이에 따라, 자석 부재(330)가 형성하는 자기력은 가동 코어(320)를 자석 부재(330)를 향해 흡인하되, 자석 부재(330)의 위치는 고정될 수 있다. 이를 위해, 홀더 부재(340)가 구비된다.

도시된 실시 예에서, 자석 부재(330)는 제1 자석 면(331) 및 제2 자석 면(332)을 포함한다.

제1 자석 면(331)은 원판 형상의 자석 부재(330)의 면 중 가동 코어(320)를 향하는 일 면, 도시된 실시 예에서 상측 면을 형성한다. 제1 자석 면(331)은 홀더 부재(340)를 지지한다. 제1 자석 면(331)은 이와 마주하는 홀더 부재(340)의 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면과 접촉될 수 있다.

제1 자석 면(331)은 제2 자석 면(332)과 대향(opposite)한다.

제2 자석 면(332)은 원판 형상의 자석 부재(330)의 면 중 실린더(350)의 상기 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면을 향하는 타 면을 형성한다. 달리 표현하면, 제2 자석 면(332)은 가동 코어(320)에 반대되는 타 면, 도시된 실시 예에서 하측 면을 형성한다.

제2 자석 면(332)은 실린더(350)의 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면에 지지된다. 제2 자석 면(332)은 실린더(350)의 상기 일 면과 접촉될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 자석 면(332)은 실린더(350)의 상기 일 면에 고정 결합될 수 있다.

제1 자석 면(331) 및 제2 자석 면(332)은 서로 다른 극성으로 자화될 수 있다. 어떤 경우라도, 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 흡인력을 인가할 수 있으면 족하다.

자석 부재(330)는 홀더 부재(340)에 의해 지지된다. 자석 부재(330)는 홀더 부재(340)를 사이에 두고 가동 코어(320)를 마주하게 배치된다.

홀더 부재(340)는 자석 부재(330)를 지지한다. 홀더 부재(340)는 가동 코어(320)와 자석 부재(330) 사이에 위치되어, 가동 코어(320)와 자석 부재(330)의 직접적인 접촉을 제한한다.

또한, 홀더 부재(340)는 가동 코어(320)에 구비되는 가동 지지부(323)와 접촉되어, 자석 부재(330)를 향하는 방향, 즉 하측 방향의 가동 코어(320)의 이동 거리를 제한한다.

홀더 부재(340)는 실린더(350)의 실린더 중공(351)에 수용된다. 홀더 부재(340)는 실린더 중공(351)의 연장 방향의 일측, 도시된 실시 예에서 하측에 치우치게 위치된다.

홀더 부재(340)는 자석 부재(330)와 결합된다. 구체적으로, 홀더 부재(340)는 자석 부재(330)의 제1 자석 면(331)에 안착된다. 달리 표현하면, 홀더 부재(340)와 자석 부재(330)는 실린더 중공(351)에 적층되게 수용된다. 일 실시 예에서, 홀더 부재(340)는 자석 부재(330)와 마주하는 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면이 자석 부재(330)와 결합될 수 있다.

홀더 부재(340)는 실린더(350)에 고정 결합될 수 있다. 즉, 홀더 부재(340)는 가동 코어(320)의 이동 또는 자석 부재(330)가 형성하는 자기력과 무관하게 이동되지 않는다. 이에 따라, 홀더 부재(340)에 의해 지지되는 자석 부재(330) 또한 기 설정된 위치에 유지될 수 있다.

홀더 부재(340)는 실린더 중공(351)에 수용되어 자석 부재(330)를 지지하고, 가동 코어(320)의 이동 거리를 제한할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 홀더 부재(340)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 두께를 갖는 원판 형상이다.

홀더 부재(340)는 자석 부재(330)와 가동 코어(320) 사이에 형성되는 자기력을 감쇠시키지 않을 수 있는 임의의 소재로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 홀더 부재(340)는 전도성 소재로 형성되어, 자석 부재(330)가 생성하는 자기력을 증가시키게 구성될 수 있다.

다른 실시 예에서, 홀더 부재(340) 또한 자성체로 형성되어, 자석 부재(330)와 함께 자기력을 생성할 수 있다. 상기 실시 예에서, 가동 코어(320)에 인가되는 자기력, 즉 자석 부재(330)를 향하는 방향의 흡인력이 증가되어, 가동 코어(320)의 이동이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 홀더 부재(340)는 홀더 베이스(341), 홀더 넥(342) 및 홀더 홈(343)을 포함한다.

홀더 베이스(341)는 홀더 부재(340)의 몸체를 형성한다. 홀더 베이스(341)는 실린더(350)와 결합된다. 일 실시 예에서, 홀더 베이스(341)는 실린더(350)에 고정 결합되어, 자석 부재(330)를 안정적으로 지지할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 홀더 베이스(341)의 외주면은 실린더(350)의 내주면과 접촉, 결합된다.

홀더 베이스(341)는 자석 부재(330)를 일측, 도시된 실시 예에서 상측에서 지지한다. 자석 부재(330)를 향하는 홀더 베이스(341)의 일 면, 도시된 실시 예에서 하측 면은 자석 부재(330)의 제1 자석 면(331)과 접촉된다.

홀더 베이스(341)는 실린더 중공(351)에 수용되어 자석 부재(330)를 지지할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 홀더 베이스(341)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 원통 형상이다.

홀더 베이스(341)는 그 높이 방향의 일 단부가 가동 코어(320)의 타 단부와 이격된다. 달리 표현하면, 홀더 베이스(341)와 가동 코어(320)가 서로 마주하는 각 단부는 서로 이격된다. 도시된 실시 예에서, 홀더 베이스(341)의 상측 단부와 가동 코어(320)의 하측 단부는 서로 이격된다.

홀더 베이스(341)의 상기 일 단부에는 홀더 넥(342)이 형성된다.

홀더 넥(342)은 홀더 부재(340)가 가동 코어(320)에 삽입되는 부분이다. 홀더 넥(342)은 가동 코어(320)를 향하는 홀더 부재(340)의 일측, 도시된 실시 예에서 상측을 형성한다.

홀더 넥(342)은 가동 코어(320)가 가장 하측으로 이동되었을 때, 가동 코어(320)의 가동 홈(321)에 삽입될 수 있다. 이를 위해, 홀더 넥(342)은 홀더 부재(340)의 다른 부분에 비해 상대적으로 높은 위치에 배치될 수 있다.

홀더 넥(342)은 홀더 베이스(341)와 연속된다. 홀더 넥(342)은 홀더 베이스(341)의 일 면에서 가동 코어(320)를 향해 돌출 형성된다. 도시된 실시 예에서, 홀더 넥(342)은 홀더 베이스(341)의 상측 면에서 가동 코어(320)를 향하는 방향, 즉 상측을 향해 돌출 형성된다.

홀더 넥(342)은 가동 코어(320)의 가동 홈(321)의 형상에 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 가동 홈(321)은 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 높이를 갖는 원판 형상의 공간으로 형성된다. 이에, 홀더 넥(342) 또한 원형의 단면을 갖고, 상하 방향의 높이를 갖는 원통 형상으로 형성된다.

이때, 홀더 넥(342)의 단면의 직경은 가동 홈(321)의 단면의 직경 이하로 형성될 수 있다. 또한, 홀더 넥(342)의 높이, 즉 상하 방향의 길이는 가동 홈(321)의 높이 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 홀더 넥(342)이 가동 지지부(323)에 접촉되면, 가동 코어(320)는 더 이상 자석 부재(330)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 하측으로 이동되지 않게 된다.

홀더 넥(342)의 내부에는 그 높이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 홀더 홈(343)이 함몰 형성된다.

홀더 홈(343)은 샤프트(233)가 홀더 부재(340)와 결합되는 부분이다. 가동 코어(320)가 자석 부재(330)를 향해 최대로 이격될 경우, 샤프트(233)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 홀더 홈(343)에 삽입될 수 있다.

홀더 홈(343)은 홀더 넥(342)의 내부에 함몰 형성된다. 홀더 홈(343)은 샤프트(233)의 형상에 상응하는 형상으로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 홀더 홈(343)은 원형의 단면을 갖고 상하 방향의 깊이를 갖는 원통 형상의 공간으로 형성된다.

이때, 홀더 홈(343)의 단면의 직경은 샤프트(233)의 단면의 직경 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(233)의 상기 일 단부는 원활하게 홀더 홈(343)에 삽입될 수 있다.

실린더(350)는 구동부(300)의 다른 구성 요소, 샤프트(233) 및 복귀 스프링(234)을 수용한다. 이에, 실린더(350)는 일종의 하우징으로 기능된다고 할 수 있을 것이다. 실린더(350)는 지지 플레이트(130)와 결합된다.

실린더(350)는 구동부(300)의 다른 구성 요소, 샤프트(233) 및 복귀 스프링(234)을 수용할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 특히, 실린더(350)는 수용된 가동 코어(320) 및 이에 결합된 샤프트(233)가 승강되어 고정 코어(310)를 향하는 방향 및 이에 반대되는 방향으로 이동될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.

도시된 실시 예에서, 실린더(350)는 원형의 단면을 갖고 상하 방향으로 연장 형성된 원통 형상이다. 실린더(350)의 연장 방향은 가동 코어(320)의 이동 방향에 상응됨이 이해될 것이다.

실린더(350)의 내부에는 실린더 중공(351)이 형성된다. 실린더 중공(351)은 샤프트(233), 복귀 스프링(234), 고정 코어(310), 가동 코어(320), 자석 부재(330) 및 홀더 부재(340)를 수용하는 공간이다.

실린더 중공(351)은 실린더(350)의 연장 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 연장 형성된다. 실린더 중공(351)의 연장 방향의 단부 중 지지 플레이트(130)를 향하는 일 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 개방 형성된다. 실린더 중공(351)은 상기 일 단부를 통해 지지 플레이트(130)의 내부에 형성된 관통공 및 커버 부재(110)의 내부 공간과 연통된다.

실린더 중공(351)의 연장 방향의 단부 중 지지 플레이트(130)에 반대되는 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 폐쇄된다. 상기 타 단부의 내면, 즉 실린더(350)의 하면에는 자석 부재(330)가 결합된다. 일 실시 예에서, 자석 부재(330)가 고정 결합될 수 있음은 상술한 바와 같다.

탄성 부재(360)는 가동 코어(320)에 탄성력을 인가하여, 가동 코어(320)의 이동을 가속한다. 또한, 탄성 부재(360)는 저장된 복원력을 이용하여 가동 코어(320)의 위치를 유지한다.

탄성 부재(360)는 실린더(350)에 수용된다. 구체적으로, 탄성 부재(360)는 실린더 중공(351)에 수용된다.

탄성 부재(360)는 가동 코어(320)와 홀더 부재(340) 사이에 위치된다. 탄성 부재(360)는 가동 코어(320) 및 홀더 부재(340)를 탄성 지지한다.

탄성 부재(360)는 형상 변형을 통해 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 다른 부재에 전달할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 또한, 탄성 부재(360)는 가동 코어(320)를 탄성 지지하여, 가동 코어(320)의 이동 및 위치 유지에 기여할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 탄성 부재(360)는 내부에 중공이 수용된 코일 스프링(coil spring)의 형태로 구비된다.

탄성 부재(360)는 가동 코어(320)와 홀더 부재(340) 사이에서 연장된다. 탄성 부재(360)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부는 가동 코어(320)의 하측 단부와 접촉된다. 일 실시 예에서, 탄성 부재(360)의 상기 일 단부는 가동 코어(320)의 하측 단부와 결합될 수 있다.

탄성 부재(360)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 하측 단부는 홀더 부재(340)의 상측 단부와 접촉된다. 일 실시 예에서, 탄성 부재(360)의 상기 타 단부는 홀더 부재(340)의 상측 단부와 결합될 수 있다.

탄성 부재(360)의 상기 중공에는 홀더 넥(342)이 수용될 수 있다. 이에 따라, 탄성 부재(360)는 수평 방향에서 요동되지 않고 홀더 부재(340)와의 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 가동 코어(320)의 상기 하측 단부 및 홀더 넥(342)의 외주에는 탄성 부재(360)를 지지하기 위한 돌기가 구비될 수 있다. 상기 돌기는 탄성 부재(360)와 결합되어, 탄성 부재(360)의 요동 또는 임의 이탈을 방지할 수 있다.

탄성 부재(360)는 가동 코어(320) 및 홀더 부재(340)와 결합되는 초기 상태에 따라 다양한 기능을 수행하게 구성될 수 있다.

이하의 설명에서는 직류 릴레이(10)가 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 최대로 이격된 상태, 즉 이격 거리(d)가 최대인 상태인 도 2의 상태일 때 탄성 부재(360)가 결합됨을 전제한다.

먼저, 탄성 부재(360)에 외력이 인가되지 않은 상태, 즉 탄성 부재(360)가 복원력을 저장하지 않은 상태로 가동 코어(320) 및 홀더 부재(340)에 결합된 경우를 설명한다.

상기 상태에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 이격되었을 때, 탄성 부재(360)는 초기 상태로 유지된다. 즉, 탄성 부재(360)에는 별도의 복원력이 저장되지 않는다.

가동 코어(320)가 고정 코어(310)를 향해 이동되어 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 접촉되면, 탄성 부재(360)는 가동 코어(320)의 이동 방향, 즉 상측을 향해 신장된다. 이는 탄성 부재(360)의 일 단부는 가동 코어(320)에, 탄성 부재(360)의 타 단부는 홀더 부재(340)에 결합됨에 기인한다.

이에 따라, 탄성 부재(360)는 고정 코어(310)에 반대되는 방향, 도시된 실시 예에서 하측을 향하는 방향의 복원력을 가동 코어(320)에 인가한다. 달리 표현하면, 탄성 부재(360)는 고정 코어(310)와 이격시키는 방향의 복원력을 가동 코어(320)에 인가한다.

따라서, 직류 릴레이(10)에 이상 전류가 통전될 경우, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 발생되는 전기 반발력 및 가동 코어(320)의 자중(self-weight)에 의해 가동 코어(320)가 고정 코어(310)와 인가될 수 있다. 뿐만 아니라, 탄성 부재(360)가 인가하는 복원력 또한 가동 코어(320)를 고정 코어(310)와 이격시키는 방향으로 작용된다.

이에 따라, 가동 코어(320)가 더욱 신속하게 고정 코어(310)와 이격된 후, 이격된 상태로 유지될 수 있다. 결과적으로, 가동 접점(230)이 고정 접점(210)과 이격된 후, 이격 거리(d)가 최대인 상태로 유지될 수 있다.

상기 상태는 탄성 부재(360)에 외력이 인가되지 않음을 전제하였다. 다만, 탄성 부재(360)가 신장된 상태로 수용되는 경우, 즉 가동 코어(320)와 홀더 부재(340)를 서로를 향해 당기는 방향의 복원력을 저장한 상태로 수용되는 경우에도 상술한 과정을 통해 가동 코어(320)가 이동 및 위치에 유지될 수 있음이 이해될 것이다.

다음으로, 탄성 부재(360)가 압축된 상태, 즉 탄성 부재(360)가 가동 코어(320) 및 홀더 부재(340)를 서로에 대해 반대되는 방향으로 밀어내는 방향의 복원력을 저장한 상태로 가동 코어(320) 및 홀더 부재(340)에 결합된 경우를 설명한다.

상기 상태에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 이격되었을 때, 탄성 부재(360)는 고정 코어(310)를 향하는 방향의 복원력을 가동 코어(320)에 인가한다. 즉, 탄성 부재(360)는 신장되는 방향의 복원력을 저장하고, 이를 가동 코어(320)에 인가한다.

따라서, 코일(미도시)에 제어 전류가 인가되어 형성된 자기장에 의해 고정 코어(310)가 자화되면, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)가 인가하는 자기력 뿐만 아니라, 탄성 부재(360)가 저장한 복원력에 의해서도 고정 코어(310)를 향해 이동된다.

이에 따라, 가동 코어(320)가 더욱 신속하게 고정 코어(310)를 향해 이동된다. 또한, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 신속하게 접촉되고, 가동 접점(230)이 고정 접점(210)을 가압하는 상태로 유지된다. 결과적으로, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)의 접촉 상태가 신속하게 형성되고, 안정적으로 유지될 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)의 작동 과정을 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 차단 상태에서, 가동 코어(320)를 고정 코어(310)로부터 신속하게 이격시키고, 이격된 상태를 유지하기 위한 자석 부재(330)를 포함한다.

또한, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 탄성 부재(360)를 포함한다. 탄성 부재(360)는 직류 릴레이(10)에 구비되는 상태에 따라 다양한 형태로 직류 릴레이(10)의 작동을 보조할 수 있다.

이하의 설명에서는 탄성 부재(360)가 차단 상태, 즉 가동 코어(320) 및 가동 접점(230)이 각각 고정 코어(310) 및 고정 접점(210)과 이격된 상태에서 직류 릴레이(10)에 구비됨을 전제한다. 즉, 탄성 부재(360)는 이격 거리(d)가 최대인 상태에서 직류 릴레이(10)에 결합된다.

먼저, 탄성 부재(360)가 압축된 상태(즉, 제1 상태)로 직류 릴레이(10)에 결합된 경우, 탄성 부재(360)는 통전 상태에서 가동 코어(320)를 고정 코어(310)를 향해 가압하게 구성된다. 이에 따라, 탄성 부재(360)는 가동 접점(230)을 고정 접점(210)에 신속하게 접촉시키고, 접촉된 상태를 유지시킬 수 있다.

또한, 탄성 부재(360)가 형성 변형되지 않은 초기 상태 또는 인장된 상태(즉, 제2 상태)로 직류 릴레이(10)에 결합된 경우, 탄성 부재(360)는 차단 상태에서 가동 코어(320)를 고정 코어(310)에서 이격시키도록 당기게 구성된다. 이에 따라, 탄성 부재(360)는 가동 코어(320)를 고정 접점(210)과 신속하게 이격시키고, 이격된 상태를 유지시킬 수 있다.

이때, 제1 상태에서의 탄성 부재(360)의 연장 길이는 제2 상태에서의 연장 길이보다 짧음이 이해될 것이다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)가 차단 상태에서 통전 상태로 전환되는 과정이 도시된다.

도 6의 (a) 및 도 7의 (a)에 도시된 실시 예에서, 외부의 제어 전원(미도시)으로부터 코일(미도시)에 제어 전류가 인가된다. 코일(미도시)은 전달된 제어 전류에 의해 자기장을 형성하고, 고정 코어(310)는 자화되어 가동 코어(320)에 흡인력을 인가한다.

이에 따라, 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)를 향하는 방향, 즉 상측을 향해 이동된다. 이때, 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점(230), 즉 샤프트(233)를 통해 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점대(231) 또한 같은 방향으로 이동되어 고정 접점(210)과 접촉된다.

상기 과정을 통해, 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 또는 부하와 통전될 수 있다.

이때, 탄성 부재(360)가 압축된 상태(즉, 제1 상태)로 직류 릴레이(10)에 구비된 경우, 탄성 부재(360)는 저장된 복원력을 가동 코어(320)에 인가한다. 인가되는 복원력은 가동 코어(320)를 고정 코어(310)를 향해 이동시키는 방향, 도시된 실시 예에서 상측이다.

따라서, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)가 인가하는 흡인력 및 탄성 부재(360)가 인가하는 복원력에 의해 고정 코어(310)를 향해 신속하게 이동될 수 있다. 또한, 고정 코어(310)를 향해 이동된 가동 코어(320)는 상기 흡인력 및 상기 복원력에 의해, 고정 코어(310)에 인접하게 위치된 상태에 안정적으로 유지될 수 있다.

이에 따라, 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점(230) 또한 신속하게 고정 접점(210)을 향해 이동되어 고정 접점(210)과 접촉될 수 있다. 더 나아가, 가동 접점(230)과 고정 접점(210) 사이에 발생되는 전기적 반발력에도 불구하고, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)의 접촉 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

이때, 가동 코어(320)에 인가되는 다양한 힘의 대소 관계를 살피면 다음과 같다.

자석 부재(330) 및 탄성 부재(360)가 구비되지 않은 경우, 가동 코어(320)에 인가되는 힘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 식에서, Fa는 고정 코어(310)가 가동 코어(320)를 흡인하는 자기력을 의미하고, Fb는 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 접촉됨에 따라 발생되는 전기적 반발력을 의미한다. 또한, Fg는 가동 코어(320)의 자중(self-weight)을 의미한다.

즉, 상기 상태에서, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 전기적 반발력 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기보다 크다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)와 같이 자석 부재(330) 및 탄성 부재(360)가 구비된 경우, 가동 코어(320)에 인가되는 힘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 식에서 추가된 Fc는 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 자기력을 의미한다. 또한, Fd는 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 복원력을 의미한다.

즉, 탄성 부재(360)가 압축된 상태(즉, 제1 상태)로 직류 릴레이(10)에 구비되는 경우, 고정 코어(310) 및 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기의 합은 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 전기적 반발력 및 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기의 합보다 크다.

이때, 상기 수학식 1과 비교하였을 때, 가동 코어(320)를 고정 코어(310)에 흡인하는 방향의 힘, 즉 상측으로 이동되는 힘의 크기가 더 증가됨을 알 수 있다.

상기 힘의 대소 관계는 코일(미도시)의 권선 수, 외부의 제어 전원에서 인가되는 제어 전류의 크기, 고정 코어(310), 가동 코어(320) 및 자석 부재(330)의 소재, 부피, 자기력 및 탄성 부재(360)의 소재, 길이, 탄성 계수(k) 등의 다양한 인자에 의해 더욱 강화될 수 있음이 이해될 것이다.

한편, 탄성 부재(360)가 초기 상태 또는 인장된 상태(즉, 제2 상태)로 직류 릴레이(10)에 구비된 경우, 탄성 부재(360)는 고정 코어(310)에서 이격되는 방향의 힘을 가동 코어(320)에 인가한다. 상기 상태에서 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 복원력의 방향은 도시된 실시 예에서 하측이다.

상기의 경우, 가동 코어(320)에 인가되는 힘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

즉, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 전기적 반발력, 자석 부재(330), 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기의 합보다 크다.

따라서, 상기의 경우, 상기 다양한 인자를 조정함으로써, 좌항, 즉 가동 코어(320)를 고정 코어(310)를 향해 이동시키는 힘의 크기가 그 반대되는 방향의 힘보다 크게 구성될 수 있다.

도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)가 통전 상태에서 차단 상태로 전환되는 과정이 도시된다.

도 8의 (a) 및 도 9의 (a)에 도시된 실시 예에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에는 이상 전류에 의한 전기적 반발력이 발생된다. 또한, 외부의 제어 전원(미도시)에서 코일(미도시)로의 제어 전류의 인가된다. 이에 따라, 고정 코어(310)의 자화 상태가 해제되어, 고정 코어(310)는 가동 코어(320)를 더 이상 흡인하지 않게 된다.

이에 따라, 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)에 반대되는 방향, 즉 하측을 향해 이동된다. 이때, 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점(230), 즉 샤프트(233)를 통해 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점대(231) 또한 같은 방향으로 이격되어 고정 접점(210)과 이격된다.

상기 과정을 통해, 직류 릴레이(10)가 외부의 전원 또는 부하와의 통전이 차단될 수 있다.

이때, 탄성 부재(360)가 초기 상태 또는 인장된 상태(즉, 제2 상태)로 직류 릴레이(10)에 구비된 경우, 탄성 부재(360)는 저장된 복원력을 가동 코어(320)에 인가한다. 인가되는 복원력은 가동 코어(320)를 고정 코어(310)로부터 이격시키는 방향, 도시된 실시 예에서 하측이다.

동시에, 자석 부재(330)는 가동 코어(320)에 자기적 흡인력을 인가한다. 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 흡인력은 자석 부재(330)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 하측이다.

따라서, 가동 코어(320)는 자석 부재(330)가 인가하는 흡인력 및 탄성 부재(360)가 인가하는 복원력에 의해 고정 코어(310)로부터 신속하게 이격될 수 있다. 또한, 고정 코어(310)로부터 이격된 가동 코어(320)는 상기 흡인력 및 상기 복원력에 의해, 고정 코어(310)와 이격된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

이에 따라, 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점(230) 또한 신속하게 고정 코어(310)와 이격되어, 이격 거리(d)가 최대로 형성될 수 있다. 더 나아가, 코일(미도시)이 생성하는 자기장이 완전히 해제되지 않은 상태, 즉 고정 코어(310)의 자화 상태가 완전히 해제되지 않은 경우에도, 가동 접점(230)과 고정 접점(210)의 이격 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

즉, 상기 상태에서, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 전기적 반발력 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기보다 작다.

상기 수학식 4는, 고정 코어(310)의 자화 상태가 완전히 해제되지 않아, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 상대적으로 작은 크기의 흡인력을 인가하고 있음을 전제한다. 즉, 상기 수학식 4는, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 전기적 반발력이 발생된 후, 고정 코어(310)의 자화 상태가 완전히 해제되기 전 사이에 가동 코어(320)에 인가되는 힘을 표현한다.

즉, 탄성 부재(360)가 인장된 상태로 직류 릴레이(10)에 구비되는 경우, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 발생되는 전기적 반발력, 자석 부재(330), 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기보다 작다.

따라서, 상기 수학식 4와 비교하였을 때, 가동 코어(320)를 고정 코어(310)와 이격시키는 방향의 힘, 즉 자석 부재(330)를 향하는 방향의 힘이 더 증가됨을 알 수 있다.

반대로, 탄성 부재(360)가 압축된 상태(즉, 제1 상태)로 직류 릴레이(10)에 구비된 경우, 탄성 부재(360)는 고정 코어(310)를 향하는 방향의 힘을 가동 코어(320)에 인가한다. 상기 상태에서, 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 복원력의 방향은 도시된 실시 예에서 상측이다.

즉, 고정 코어(310) 및 탄성 부재(360)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 합의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이의 전기적 반발력, 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기의 합보다 작다.

따라서, 상기의 경우, 상기 다양한 인자를 조정함으로써, Fa, 즉 고정 코어(310)가 가동 코어(320)를 흡인하는 자기력이 증가되게 구성될 수 있다.

따라서, 상기의 경우, 상기 다양한 인자를 조정함으로써, 좌항, 즉 가동 코어(320)를 고정 코어(310)에 반대되게 이동시키는 힘의 크기가 그 반대되는 방향의 힘보다 작게 구성될 수 있다.

이상 설명한 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)는 고정 코어(310)와 이격되는 방향의 힘을 가동 코어(320)에 인가하는 자석 부재(330)를 포함하되, 구비 상태에 따라 다양한 방향의 힘을 가동 코어(320)에 인가할 수 있는 탄성 부재(360)를 포함한다.

이에 따라, 탄성 부재(360)의 구비 상태에 따라, 직류 릴레이(10)가 차단 상태에서 통전 상태로 전환되어 신속하게 전환된 상태로 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 자석 부재(330) 및 탄성 부재(360)의 구비 상태에 따라, 직류 릴레이(10)가 통전 상태에서 차단 상태로 신속하게 전환되어 전환된 상태로 안정적으로 유지될 수 있다.

3. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)의 설명

도 10 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)가 도시된다.

상술한 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)와 비교하였을 때, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)는 탄성 부재(360)가 구비되지 않는 점에 차이가 있다.

상기 차이 이외에, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)에 구비되는 각 구성 요소의 구조 및 기능은 상술한 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)와 동일하다.

이에, 이하의 설명에서는 중복되는 설명은 배제하여 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)를 상세하게 설명한다.

본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)는 고정 접점(210)과 가동 접점(230)의 이격 거리(d)를 최대한으로 확보할 수 있다. 즉, 직류 릴레이(20)가 차단 동작의 차단 동작이 수행된 상태에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 발생되는 전자 반발력뿐만 아니라, 가동 접점(230) 및 이에 연결된 가동 코어(320)를 이동시키기 위한 외력이 추가로 인가될 수 있다.

따라서, 직류 릴레이(20)가 차단 상태로 동작되는 경우, 가동 코어(320) 및 이에 연결된 가동 접점(230)이 신속하게 이동되어 가동 접점(230)과 고정 접점(210)이 신속하게 이격될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 직류 릴레이(20)의 일부 구성 요소들, 예를 들어, 직류 릴레이의 하측을 형성하는 프레임, 상기 프레임에 수용되며 외부의 제어 전원과 통전되어 자기장을 형성하는 코일 등은 도시가 생략되었다.

다만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)의 실제 적용에 있어서는 상술한 하우징, 코일 등의 구성 요소가 구비될 수 있음이 이해될 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)를 상세하게 설명한다. 도 10 내지 도 15에 도시된 실시 예에서, 직류 릴레이(20)는 하우징(100), 접점부(200) 및 구동부(300)를 포함한다.

본 실시 예에 따른 하우징(100) 및 접점부(200)는 상술한 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)에 구비되는 하우징(100) 및 접점부(200)와 그 구조 및 기능이 동일하다.

다만, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)의 구동부(300)는 탄성 부재(360)를 포함하지 않게 구성된다. 이에, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)는 고정 코어(310) 및 가동 코어(320)의 크기를 증가시켜, 고정 코어(310)와 가동 코어(320) 사이에 발생되는 흡인력의 크기를 증가시키게 구성될 수 있다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)에 구비되는 고정 코어(310) 및 가동 코어(320)는 상술한 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)에 구비되는 고정 코어(310) 및 가동 코어(320)에 비해 더 긴 높이를 갖게 형성된다.

이에 따라, 고정 코어(310) 및 가동 코어(320)의 부피가 증가되어, 고정 코어(310)와 가동 코어(320) 사이에 형성되는 자기력, 즉 흡인력이 증가될 수 있다. 결과적으로, 탄성 부재(360)의 부재에 따른 가동 코어(320)의 구동력 손실이 보상될 수 있다.

이 외에, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)의 각 구성 요소의 구조 및 효과는 상술한 실시 예에 따른 직류 릴레이(10)와 동일한 바, 상술한 설명으로 갈음하기로 한다.

이하, 도 14 내지 도 15를 참조하여 상술한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)의 작동 과정을 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)는 차단 상태에서, 가동 코어(320)를 고정 코어(310)로부터 신속하게 이격시키고, 이격된 상태를 유지하기 위한 자석 부재(330)를 포함한다.

도 14를 참조하면, 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)가 통전 상태에서 차단 상태로 전환되는 과정이 도시된다.

도 14의 (a) 및 도 15의 (a)에 도시된 실시 예에서, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에는 이상 전류에 의한 전기적 반발력이 발생된다. 또한, 외부의 제어 전원(미도시)에서 코일(미도시)로의 제어 전류의 인가된다. 이에 따라, 고정 코어(310)의 자화 상태가 해제되어, 고정 코어(310)는 가동 코어(320)를 더 이상 흡인하지 않게 된다.

이에 따라, 도 14의 (b) 및 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 가동 코어(320)는 고정 코어(310)에 반대되는 방향, 즉 하측을 향해 이동된다. 이때, 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점(230), 즉 샤프트(233)를 통해 가동 코어(320)와 결합된 가동 접점대(231) 또한 같은 방향으로 이격되어 고정 접점(210)과 이격된다.

상기 과정을 통해, 직류 릴레이(20)가 외부의 전원 또는 부하와의 통전이 차단될 수 있다.

이때, 자석 부재(330)는 가동 코어(320)에 자기적 흡인력을 인가한다. 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 흡인력은 자석 부재(330)를 향하는 방향, 도시된 실시 예에서 하측이다.

따라서, 가동 코어(320)는 자석 부재(330)가 인가하는 흡인력에 의해 고정 코어(310)로부터 신속하게 이격될 수 있다. 또한, 고정 코어(310)로부터 이격된 가동 코어(320)는 상기 흡인력에 의해, 고정 코어(310)와 이격된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

자석 부재(330)가 구비되지 않은 경우, 가동 코어(320)에 인가되는 힘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 식에서, Fa는 고정 코어(310)가 가동 코어(320)를 흡인하는 자기력을 의미하고, Fb는 고정 접점(210)과 가동 접점(230)이 이격됨에 따라 발생되는 전기적 반발력을 의미한다. 또한, Fg는 가동 코어(320)의 자중(self-weight)을 의미한다.

상기 수학식 7은, 고정 코어(310)의 자화 상태가 완전히 해제되지 않아, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 상대적으로 작은 크기의 흡인력을 인가하고 있음을 전제한다. 즉, 상기 수학식 7은, 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 전기적 반발력이 발생된 후, 고정 코어(310)의 자화 상태가 완전히 해제되기 전 사이에 가동 코어(320)에 인가되는 힘을 표현한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)와 같이 자석 부재(330)가 구비된 경우, 가동 코어(320)에 인가되는 힘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 식에서 추가된 Fc는 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 자기력을 의미한다.

즉, 상기 상태에서, 고정 코어(310)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘의 크기는 고정 접점(210)과 가동 접점(230) 사이에 발생되는 전기적 반발력, 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 힘 및 가동 코어(320)의 자중의 합의 크기보다 작다.

따라서, 상기 수학식 7과 비교하였을 때, 가동 코어(320)를 고정 코어(310)와 이격시키는 방향의 힘, 즉 자석 부재(330)를 향하는 방향의 힘이 더 증가됨을 알 수 있다.

상기 힘의 대소 관계는 코일(미도시)의 권선 수, 외부의 제어 전원에서 인가되는 제어 전류의 크기, 고정 코어(310), 가동 코어(320) 및 자석 부재(330)의 소재, 부피, 자기력 등의 다양한 인자에 의해 더욱 강화될 수 있음이 이해될 것이다.

이상 설명한 본 실시 예에 따른 직류 릴레이(20)는 고정 코어(310)와 이격되는 방향의 힘을 가동 코어(320)에 인가하는 자석 부재(330)를 포함한다.

이에 따라, 자석 부재(330)가 가동 코어(320)에 인가하는 자기적 흡인력에 의해, 직류 릴레이(20)가 통전 상태에서 차단 상태로 신속하게 전환되어 전환된 상태로 안정적으로 유지될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 직류 릴레이 20: 직류 릴레이
100: 하우징 110: 커버 부재
120: 아크 챔버 130: 지지 플레이트
140: 절연 플레이트 200: 접점부
210: 고정 접점 211: 제1 고정 접점
212: 제2 고정 접점 220: 서브 접점
221: 제1 서브 접점 222: 제2 서브 접점
230: 가동 접점 231: 가동 접점대
232: 가동 커버 233: 샤프트
234: 복귀 스프링 300: 구동부
310: 고정 코어 311: 고정 베이스
312: 고정 넥 313: 고정 중공
320: 가동 코어 321: 가동 홈
322: 가동 중공 323: 가동 지지부
330: 자석 부재 331: 제1 자석 면
332: 제2 자석 면 340: 홀더 부재
341: 홀더 베이스 342: 홀더 넥
343: 홀더 홈 350: 실린더
351: 실린더 중공 360: 탄성 부재
S: 가동 공간 d: 이격 거리

Claims

외부의 코일이 형성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되게 구성되는 고정 코어;
상기 고정 코어에 인접하게 위치되며, 자화된 상기 고정 코어에 의해 흡인되어 상기 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구성되는 가동 코어; 및
상기 가동 코어를 사이에 두고 상기 고정 코어를 마주하게 배치되어, 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되는 자석 부재를 포함하는,
구동부.
제1항에 있어서,
내부에 공간이 형성되어, 상기 고정 코어, 상기 가동 코어 및 상기 자석 부재를 수용하는 실린더를 포함하며,
상기 실린더는, 상기 고정 코어에서 상기 자석 부재를 향하는 방향을 따라 연장 형성되는,
구동부.
제2항에 있어서,
상기 고정 코어는,
상기 실린더가 연장되는 방향의 일 단부에 인접하게 위치되고,
상기 자석 부재는,
상기 고정 코어에 반대되도록 상기 실린더가 연장되는 방향의 타 단부에 인접하게 위치되며,
상기 가동 코어는,
상기 고정 코어와 상기 가동 코어 사이에 승강 가능하게 구비되는,
구동부.
제3항에 있어서,
상기 고정 코어 및 상기 가동 코어는, 상기 실린더의 상기 일 단부 및 상기 타 단부에 각각 고정 결합되는,
구동부.
제3항에 있어서,
상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재를 지지하는 홀더 부재를 포함하는,
구동부.
제1항에 있어서,
상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되며, 상기 가동 코어 및 상기 자석 부재에 의해 형상 변형되며 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 상기 가동 코어에 제공하게 구성되는 탄성 부재를 포함하는,
구동부.
제6항에 있어서,
내부에 공간이 형성되어, 상기 고정 코어, 상기 가동 코어, 상기 자석 부재 및 상기 탄성 부재를 수용하는 실린더를 포함하며,
상기 실린더는, 상기 고정 코어에서 상기 자석 부재를 향하는 방향을 따라 연장 형성되는,
구동부.
제7항에 있어서,
상기 고정 코어는,
상기 실린더가 연장되는 방향의 일 단부에 인접하게 위치되고,
상기 자석 부재는,
상기 고정 코어에 반대되도록 상기 실린더가 연장되는 방향의 타 단부에 인접하게 위치되며,
상기 가동 코어는,
상기 고정 코어와 상기 가동 코어 사이에 승강 가능하게 구비되는,
구동부.
제8항에 있어서,
상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재 및 상기 탄성 부재를 각각 지지하는 홀더 부재를 포함하는,
구동부.
제9항에 있어서,
상기 홀더 부재는,
일 면은 상기 자석 부재를 지지하고, 타 면은 상기 탄성 부재를 지지하며, 상기 실린더가 연장되는 방향을 따라 연장 형성되는 홀더 베이스; 및
상기 홀더 베이스의 상기 타 면에서 상기 가동 코어를 향해 연장 형성되며, 상기 홀더 베이스보다 작은 외경을 갖게 형성되는 홀더 넥을 포함하는,
구동부.
제10항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재 사이에서 연장 형성되고, 내부에 그 연장 방향을 따라 관통 형성된 중공을 포함하는 코일 스프링(coil spring)으로 구비되고,
상기 홀더 넥은, 상기 탄성 부재의 상기 중공에 삽입 결합되는,
구동부.
제11항에 있어서,
상기 탄성 부재가 제1 상태일 경우, 상기 탄성 부재가 상기 고정 코어를 향하는 방향의 힘을 상기 가동 코어에 인가하고,
상기 탄성 부재가 제2 상태일 경우, 상기 탄성 부재가 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 힘을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되며,
상기 제1 상태의 탄성 부재의 연장 길이는, 상기 제2 상태의 탄성 부재의 연장 길이보다 짧은,
구동부.
외부의 전원 또는 부하와 통전되는 접점부; 및
상기 접점부와 결합되며, 외부의 제어 전원으로부터 제어 전류를 인가받아 이동 가능하게 구비되는 구동부를 포함하며,
상기 접점부는,
외부의 상기 전원 또는 상기 부하와 통전되는 고정 접점; 및
상기 고정 접점을 향하는 방향 및 상기 고정 접점에 반대되는 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 상기 고정 접점과 접촉되어 통전되는 가동 접점을 포함하고,
상기 구동부는,
외부의 코일이 형성하는 자기장에 의해 자화(magnetize)되게 구성되는 고정 코어;
상기 고정 코어에 인접하게 위치되며, 상기 가동 접점과 결합되고, 자화된 상기 고정 코어에 의해 흡인되어 상기 가동 접점과 함께 상기 고정 코어를 향해 이동 가능하게 구성되는 가동 코어; 및
상기 가동 코어를 사이에 두고 상기 고정 코어를 마주하게 배치되어, 상기 고정 코어에 반대되는 방향의 자기력을 상기 가동 코어에 인가하게 구성되는 자석 부재를 포함하는,
직류 릴레이.
제13항에 있어서,
상기 접점부를 수용하는 하우징; 및
상기 하우징과 결합되며, 상기 구동부를 수용하는 실린더를 포함하며,
상기 실린더는, 상기 가동 코어가 이동되는 방향을 따라 연장 형성되고,
상기 고정 코어는, 상기 실린더의 연장 방향의 단부 중 상기 하우징을 향하는 일 단부에 고정 결합되고,
상기 자석 부재는, 상기 실린더의 연장 방향의 단부 중 상기 하우징에 반대되는 타 단부에 고정 결합되는,
직류 릴레이.
제14항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 실린더의 내부에 수용되며, 상기 가동 코어와 상기 자석 부재 사이에 위치되어 상기 자석 부재를 지지하는 홀더 부재를 포함하는,
직류 릴레이.
제15항에 있어서,
상기 홀더 부재는,
상기 자석 부재를 향하는 일 면 및 상기 가동 코어를 향하는 타 면을 포함하며, 상기 실린더가 연장되는 방향으로 연장 형성되는 홀더 베이스; 및
상기 홀더 베이스의 상기 타 면에서 상기 가동 코어를 향해 연장 형성되며, 상기 홀더 베이스의 외경보다 작은 외경을 갖게 형성되는 홀더 넥을 포함하는,
직류 릴레이.
제16항에 있어서,
상기 가동 코어와 상기 홀더 부재 사이에 위치되며, 상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재에 의해 형상 변형되며 복원력을 저장하고, 저장된 복원력을 상기 가동 코어에 제공하게 구성되는 탄성 부재를 포함하는,
직류 릴레이.
제17항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
상기 가동 코어 및 상기 홀더 부재 사이에서 연장 형성되고, 내부에 그 연장 방향을 따라 관통 형성된 중공을 포함하는 코일 스프링(coil spring)으로 구비되고,
상기 중공은 상기 홀더 넥의 외경 이상의 외경을 갖게 형성되어, 상기 홀더 넥이 상기 탄성 부재의 상기 중공에 삽입 결합되는,
직류 릴레이.