KR100324157B1 - 전자접촉기용전자석장치 - Google Patents
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Abstract
고정 철심이 전자 접촉기 고정 프레임의 널빤지에 세워 설치되고, 고정되는 다리부 철심과, 다리부 철심의 반바닥판측 단부에 고정되어 가동 철심에 흡인력을 작용시키는 폴 피스를 이용하여 구성되는 전자석 장치를, 폐자로중에 남는 잔류 자속을 염가로 감소시킬 수 있는 구조로 한다.
고정 철심(17)의 자로의 일부를 차단하는 차단은 바닥판 방향의 자로중 이외에서는 다리부 철심(15)의 적어도 한쪽의 단면에서 비자성 코팅층 또는 도금층에 의해 행한다. 바닥판 방향의 자로중에 차단 위치를 설정하는 경우에는 이 자로부재를 2 분할하고, 차단을 비자성 코팅층 또는 도금층외에 공극에서도 행할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 가동 접촉자의 투입 구동에 전자석을 이용하는 전자 접촉기용 전자석 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가동 접촉자를 유지하는 가동 접촉자 받침에 연결된 가동 철심을 흡인하는 고정 철심이, 이들 철심을 수용하는 전자 접촉기 고정 프레임의 둘레벽 하단면을 폐쇄하는 바닥판에 세워 고정되는 다리부 철심과 이 다리부 철심의 바닥판 반대측 단부에 고정되어 상기 가동 철심에 흡인력을 작용시키는 폴 피스(pole pieces)를 사용하여 구성되는 전자 접촉기용 전자석 장치에 관한 것이다.
이 종류의 전자석 장치를 구비한 전자 접촉기로서, 종래 널리 이용되고 있는 교량 연결형(bridge type) 전자 접촉기 구성의 일례를 제5도에 도시한다. 이 예에서 전자 접촉기는 개폐 접촉부(1)와 전자석 장치(2)로 이루어지고, 개폐 접촉부(1)는 상부 케이스(3)의 상측 외부에 설치되고, 일단에는 고정 접점(4a)을 타단에는 단자 나사(4b)를 갖는 2 개의 ""자형 고정 접촉자(4)가 양 고정 접점(4a, 4a)을 내측으로 하여 상부 케이스(3)의 윗면에 부착되어 있다. 이 대향하여 위치한 고정 접촉자(4-4)의 사이에는 가동 접촉자 받침(5)이 상부 케이스(3)와 하부 케이스(13)로 이루어지는 고정 프레임에 수납된 전자석 장치(2)의 가동철심(6)에 핀(7)에 의해 연결되어 상하 방향으로 활동(滑動)이 자유롭게 되어 있다. 가동 접촉자 받침 (5)에는 2 개의 고정 접촉자(4-4)에 부착된 고정접점(4a-4a) 사이를 교량 연결 가능하게 하는 가동 접점(8a-8a)을 갖는 가동접촉자(8)가 접촉 스프링(9)을 통하여 부착되어 있다. 이 고정 접촉자(4)와 가동 접촉자(8)가 형성하는 개폐 접촉부(1)는 소호(消弧:arc quenching) 커버(10)에 의해 덮힌다. 상부 케이스(3)와 하부 케이스 (13)로 이루어지는 고정 프레임에 수납되는 전자석 장치(2)는 자성재로 된 바닥판 (16)과, 바닥판(16)에 고정되고 코일(11)이 삽입된 다리부 철심(15)과, 다리부 철심(15)의 가동 철심(6)측 단면에 고정되는 폴 피스(14)로 이루어지며, 이 가동 철심(6)이 폴 피스(14)에 흡인, 해제됨으로써, 가동 접촉자 받침(5)이 상하 방향으로 활동한다.
이러한 구성에 있어서, 코일(11)의 여자(勵磁:excitation)를 차단하여, 가동철심(6)을 복귀 스프링(12)의 힘으로 폴 피스(14)로부터 해제시키면, 가동 접촉자받침(5)은 가동 접점(8a)을 고정 접점(4a)으로부터 떨어져 전자 접촉기를 개방한다. 여기서 다시 코일(11)에 통전(energize)하여 폴 피스(14)가 가동 철심(6)을 흡인하면, 가동 접점(8a)이 고정 접점(4a)에 접촉하여 전자 접촉기를 폐쇄한다.
그런데, 제5도에 도시된 바와 같은 구조의 전자석 장치에 있어서는 코일(11)의 여자를 차단하더라도 철심 내의 잔류 자속에 의하여 흡인력이 남고, 복귀 스프링(12)의 힘에 의해서도 가동 철심(6)이 폴 피스(14)로부터 해제되지 않는 문제가 발생할 가능성이 있다, 그래서, 종래에는 제5도과 같이, 가동 철심(6)의 폴 피스 (14)와 대향하는 측의 면(6a)에 스테인레스 등의 비자성판(24)을 납땜이나 저항 용접 등으로 접착함으로써 이 문제를 해결하고 있었다.
그러나, 이와 같이 비자성판을 가동 철심의 자극면에 설치하는 경우에는, 전자 접촉기의 폐쇄 동작 끝에서 폴 피스와 가동 철심 자극면의 비자성판이 충돌하고, 이 충돌의 반복에 의해 비자성판에 변형이 생기거나 손상이 생긴다. 그리고, 이러한 변형이나 손상은 비자성판이 방진(dust-proof)의 목적으로 폐쇄된 고정 프레임 내에서 전자 접촉기의 빈번한 개폐 동작에 의해 전자석 코일로부터 발생하는 열에 의한 고온 환경 속에서 빈번한 충돌에 의한 발열을 수반하면서 사용되기 때문에, 통상의 개폐기기의 경우에 비하여 생기기 쉽다, 이 때문에, 변형이나 손상을 줄이기 위해서는 두께가 두꺼운 비자성판의 사용이 요구되지만, 두께가 두꺼운 비자성판을 사용하는 경우, 가동 철심의 흡인 스트로크가 작아지기 때문에, 폴 피스가동 철심 자극면과의 간격이 넓어져, 필요한 흡인력을 얻을 수 없게 된다. 필요한흡인력을 확보하기 위한 허용 두께는 전자 접촉기의 경우 대략 0.5mm 이하이다. 이때문에, 비자성판을 가동 철심의 자극면에 고정하는 데에 상술한 바와 같이 납땜이나 저항 용접 등의 고정 방법을 이용해 왔다, 그러나, 이 방법으로서는 납재를 구성하는 은의 단가가 매우 비싸고, 접합할 때에 화로가 필요하며, 접합에 시간이 소요되어, 전자 접촉기의 비용 상승의 요인이 되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 비자성판을 자극면에 고정하지 않고 잔류 자속의 감소가 가능하며, 또한 이 잔류 자속의 감소를 저비용으로 달성할 수 있는 전자석 장치의 구조를 제공하는 것에 있다,
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는 본 발명이 대상으로 한 상기 기재의 구성에 의한 전자석 장치, 즉 가동 접촉자를 유지하는 가동 접촉자 받침에 연결된 가동 철심을 흡인하는 고정 철심이, 이들 철심을 수용하는 전자 접촉기 고정 프레임의 둘레벽 하단면을 폐쇄하는 바닥판에 세워 고정되는 기둥 모양의 다리부 철심과, 상기 다리부 철심의 바닥판 반대측 단부에 고정되어 상기 가동 철심에 흡인력을 작용시키는 폴 피스를 사용하여 구성되는 전자 접촉기용 전자석 장치를, 청구범위 제1항에 기재된 바와 같이 고정 철심의 자로(magnetic path)의 일부가 차단된 장치로 한다.
구체적으로는 청구범위 제2항에 기재된 바와 같이 바닥판에 자성판을 이용하여 고정 철심을 구성하고, 자로의 차단 위치를 다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 바닥판 사이로 하거나, 바닥판에 비자성판을 이용하고 바닥판과 다리부 철심 사이에 자성판을 삽입하여 고정 철심을 구성하고, 자로의 차단 위치를다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 자성판 사이 및/또는 자성판 내로 한다.
그리고, 이들 차단 위치에서의 자로의 차단을 청구범위 제4항에 기재된 바와같이 비자성재에 의한 코팅층 또는 도금층으로 행하도록 하면 매우 적합하다.
또, 고정 철심을 비자성판으로 된 바닥판과 다리부 철심 사이에 자성판을 삽입하여 구성하는 것에서는 자성판 내에서의 자로의 차단은 청구범위 제5항에 기재된 바와 같이, 공극(air gap)에 의해 행하도록 해도 좋다.
이와 같이, 고정 철심의 자로의 일부가 차단된 전자석 장치를 사용함으로써, 전자석 코일로의 통전 정지 후의 철심 내의 잔류 자속을 고정 철심 자로의 차단부에서 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, 자극면에 비자성판을 접합할 필요가 없어지고, 가동 철심 흡인시의 충돌을 가동 철심과 폴 피스와의 직접 충돌로 할 수 있다. 가동 철심, 폴 피스 모두 재료에는 비용면에서 통상 JIS(Japan Industrial Standard) 규격의 구조용 강재가 이용되고, 재질적으로 딱딱하고, 또한 폴 피스는 두께를 충분히 두껍게 하더라도 자극면의 대향 간격은 넓어지지 않으므로 필요한 흡인력이 유지되며, 폴 피스를 충분히 두껍게 하여 충격시의 변형이나 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 고정 철심 자로의 차단 위치를 바닥판에 자성판을 이용하여 고정 철심을 구성하는 경우에는 다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 바닥판 사이로 하고, 바닥판에 비자성판을 이용하고 바닥판과 다리부 철심 사이에 자성판을 삽입하여 고정 철심을 구성하는 경우에는 다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 자성판 사이 및/또는 자성판 내로 함으로써, 차단 위치가 고정 철심의 각 구성 부재의 단부가 되며, 자로의 차단이 부재로의 가공을 필요로 하지않고 가능하다.
그리고, 상기 각 위치에서의 자로의 차단을 비자성재에 의한 코팅층 또는 도금층으로 행하도록 함으로써, 고정 철심의 각 구성 부재 표면에 코팅층 또는 도금층을 형성하여 자로의 차단을 행할 수 있으며, 자로의 차단을 저비용으로 행할 수 있다.
또한, 바닥판에 비자성판을 이용하고 바닥판과 다리부 철심 사이에 자성판을 삽입하여 고정 철심을 구성하는 경우에는 고정 철심 자로의 차단을 다리부 철심을 벗어난 위치에서 자성판을 분할하여 공극에 의해 행하도록 하면, 부재의 코팅이나 도금이 불필요해지고 또한 저비용으로 자로의 차단을 행할 수 있다.
[실시예]
제1도는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전자석 장치의 전체 구조를 도시한 단면도이고, 제2도는 그 고정 철심의 사시도이다. 이들의 도면에 있어서, 제5도와 동일한 부재에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 이들 도면에 있어서, 고정 철심(17)은 폴 피스(14), 다리부 철심(15) 및 JIS 규격의 구조용 강판으로 된 바닥판 (16)으로 구성되어 있고, 구조적으로는 제5도에 도시한 종래품과 기본적으로 바뀌지 않는다. 그러나, 폴 피스(14), 다리부 철심(15) 및 바닥판(16) 중 적어도 어느 하나에는 비자성재, 예컨대 Cu, Zn 등의 도금 또는 수지 등의 코팅이 시행되고 있다. 이것에 의해, 이들 부재의 맞물림면에는 비자성재의 층이 개재되고, 고정 철심의 자로가 차단되어 자기 갭이 형성되며, 종래의 스테인레스판과 같은 비자성판을 필요로 하지 않는다. 그리고, 도금층 또는 코팅층의 두께를 이들 처리를 행하는 부재에 따라 적당히 선정함으로써, 저비용으로 필요한 잔류 자속 감소 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 이들의 처리를 다리부 철심에만 시행하도록 하면, 자로의 차단 위치는 다리부 철심의 양 단면 2 개 위치가 되지만, 바닥판측에서는 전자석 코일 통전 중의 모든 자속이 다리부 철심의 둘레면으로부터도 많은 비율로 출입하기 때문에, 바닥판측의 처리층이 이 출입을 방해하는 것이 적어, 이 처리층의 두께는 흡인력에 큰 영향을 주지는 않는다. 그러나 폴 피스측에서는, 폴 피스의 면적이 작기때문에, 총 자속에 가까운 자속량이 처리층을 통과하므로, 처리층을 얇게 하여 흡인력을 확보할 필요가 있다, 그러나, 전자석 코일로의 통전 정지 후의 잔류 자속은 자속량이 작기 때문에, 총 자속이 바닥판측과 폴 피스측의 단면을 통과하게 되어, 잔류 자속의 감소가 다리부 철심의 양면에서 행하여지며, 처리층을 두껍게 하지 않더라도 잔류 자속을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 처리층이 얇으면, 도금층에서는 도금 시간을 줄일 수 있고, 또한 코팅층에서는 수지 등의 도포 회수를 적게 하여 마칠 수 있으므로, 처리 비용이 감소된다.
제3도는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전자석 장치의 전체 구조를 도시한 단면도이고, 제4도는 고정 철심부의 구조를 도시한 사시도이다. 이 실시예에서는 바닥판(16)을 스테인레스로 된 비자성판으로 하고, 바닥판(16)과 다리부 철심(15) 사이에 자성판(25)이 삽입되어 있다. 자성판(25)은 양 다리부 철심(15, 15)의 중간 위치에서 2 분할되고, 여기서 고정 철심의 자로가 차단된다. 구체적인 차단 방법은2 장의 자성판(25a, 25a)을 이 양자간에 소공극이 형성되도록 나사(23)를 이용하여 바닥판(16)과 동시에 다리부 철심(15)에 함께 조이거나, 자성판(25a, 25a)의 적어도 한쪽에 도금 또는 코팅 처리를 시행하고, 양쪽을 맞대어 바닥판(16)과 동시에 다리부 철심(15)에 함께 조인다.
본 발명에 있어서는 전자 접촉기용 전자석 장치를 전술된 바와 같은 구조로 함으로써, 이하에 기재하는 효과를 얻을 수 있다.
본원 제1 발명의 구조에서는 본 발명이 대상으로 된 서두 기재의 구성에 의한 전자석 장치를 고정 철심의 자로의 일부가 차단되어 있는 장치로 함으로써, 전자석 코일의 여자 차단 후에 전자석의 철심내 에 남는 잔류 자속의 감소가 고정 철심 자로 내의 차단부에서 행해져, 자극면에 비자성판을 접합할 필요가 없어지므로, 가동 철심 흡인시의 충돌을 가동 철심과 폴 피스와의 직접 충돌로 할 수 있으며, 폴 피스의 두께를 자유롭게 두껍게 할 수 있어, 자극면의 변형이나 손상이 생기지 않는 전자석 장치로 할 수 있었다.
본원 제2 발명의 구조에서는 바닥판에 자성판을 이용하여 고정 철심을 구성하고, 자로의 차단 위치를 다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 바닥판 사이로 하였다.
본원 제3 발명의 구조에서는 바닥판에 비자성판을 이용하고 바닥판과 다리부철심과의 사이에 자성판을 삽입하여 고정 철심을 구성하고, 자로의 차단 위치를 다리부 철심과 폴 피스 사이 및/또는 다리부 철심과 자성판 사이 및/또는 자성판 내로 함으로써, 자로의 차단 위치가 고정 철심의 각 구성 부재의 단부가 되고, 자로의 차단이 부재로의 가공을 필요로 하지 않고 가능하며, 자로의 차단을 저비용으로 행할 수 있었다.
본원 제4 발명의 구조에서는 자로의 일부를 차단하는 비자성 코팅층 또는 도금층을 고정 철심의 각 구성 부재 표면의 코팅 처리 또는 도금 처리에 의해 형성할 수 있기 때문에, 자로의 차단을 저비용으로 행할 수 있었다.
본원 제5 발명의 구조에서는 고정 철심을 비자성의 바닥판과 자성의 다리부 철심 사이에 자성판을 삽입하여 구성하고 자성판 내에 고정 철심 자로의 차단 위치를 설치하는 경우에 차단 위치에서 자성판을 2 분할하여 공극을 형성하고 이 공극에서 자로의 차단을 행하도록 함으로써, 부재로의 코팅이나 도금이 불필요해지며 또한 저비용으로 자로의 차단을 행할 수 있었다.
제1도는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전자석 장치의 전체 구조를 도시하는 단면도.
제2도는 제1 도에 도시한 전자석 장치의 주요부 구조를 도시하는 사시도.
제3도는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전자석 장치의 전체 구조를 도시하는 단면도.
제4도는 제3도에 도시한 전자석 장치의 주요부 구조를 도시하는 사시도.
제5도는 종래예에 의한 전자석 장치의 전체 구조를 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 개폐 접촉부
2 : 전자석 장치
4 : 고정 접촉자
5 : 가동 접촉자 받침
6 : 가동 철심
7 : 핀
8 : 가동 접촉자
11 : 코일
12 : 복귀 스프링
14 : 폴 피스
15 : 다리부 철심
16 : 바닥판
17 : 고정 철심
18 : 비자성판
19 : 비자성판
20 : 나사
24 : 비자성판
25 : 자성판
Claims (5)
- 가동 접촉자를 유지하는 가동 접촉자 받침에 연결된 가동 철심을 흡인하는 고정 철심이, 이들 철심을 수용하는 전자 접촉기 고정 프레임의 둘레벽 하단면을 폐쇄하는 바닥판에 세워 고정되는 기둥 모양의 다리부 철심과, 상기 다리부 철심의 바닥판 반대측 단부에 고정되어 상기 가동 철심에 흡인력을 작용시키는 폴 피스를 사용하여 구성되는 전자 접촉기용 전자석 장치에 있어서,상기 고정 철심의 자로의 일부를 차단하는 자로 차단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기용 전자석 장치.
- 제1항에 있어서,상기 바닥판은 자성판을 포함하며, 상기 자로 차단 수단은 상기 다리부 철심과 상기 폴 피스 사이 및 상기 다리부 철심과 상기 바닥판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기용 전자석 장치.
- 제1항에 있어서,상기 바닥판은 자성판을 포함하여, 상기 자로 차단 수단은 상기 다리부 철심과 상기 폴 피스 사이 또는 상기 다리부 철심과 상기 바닥판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기용 전자석 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 자로 차단 수단은 비자성재에 의한 코팅층 또는 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기용 전자석 장치.
- 제3항에 있어서,상기 자로 차단 수단은 상기 자성판에 형성된 공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기용 전자석 장치.
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