KR100648750B1

KR100648750B1 - 전자 계전기

Info

Publication number: KR100648750B1
Application number: KR1019990040943A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 한케; 토마스 뷔셔
Original assignee: 지멘스 일렉트로미케니컬 컴포넌츠 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP4180200B2; ATE350759T1; EP0989575A3; DE59914118D1; KR20000023392A; JP2000100306A; US6133813A; EP0989575A2; DE19843617C1; EP0989575B1

Abstract

본 발명은 전자 계전기에 관한 것으로, 상기 계전기는, 요우크 레그(22)의 평탄한 지지 섹션(23)상에 및/또는 앵커(30)의 평탄한 지지 섹션(33)상에 고정되며 고정되지 않은 스프링 섹션에 의해서 요우크 레그(22) 또는 앵커(30)의 자유 단부(24; 32) 위로 뻗는 판 스프링을 포함한다. 충격시 판 스프링의 소성 변형을 피하기 위해서, 평탄한 지지 섹션(23; 33)이 각각 볼록하게 휘어진 롤링 섹션(25; 35)으로 변환되고, 충격시 판 스프링이 정지한 채로 휘어지지 않고 상기 롤링 섹션 상에서 롤링된다. 롤링 동작의 종결은 바람직하게 스토퍼에 의해서 제한된다. 이와 같은 방식으로, 비교적 강한 충격시에도 계전기가 그것의 특성값 변동을 당하지 않게 된다.

Description

전자 계전기 {ELECTROMAGNETIC RELAY}

도 1은 본 발명에 따라 형성된 계전기의 평면도.

도 2는 볼록하게 휘어진 판 스프링 섹션을 갖는 지지체(앵커 또는 요우크)의 간략화된 상세도.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *

1 : 코일 바디 2 : 권선

3, 4 : 플랜지 5 : 대응 콘택

6 : 가동 콘택 7 : 코어

8 : 극성 플레이트 9, 19 : 스토퍼

10, 50 : 판 스프링 11 : 연결 레그

12, 14 : 고정 섹션 13, 15, 51 : 스프링 섹션

20 : 요우크 21, 22 : 요우크의 레그

23, 33, 43 : 지지 섹션 24, 32 : 자유 단부

25, 35, 55 : 롤링 섹션 30 : 앵커

33 : 앵커의 지지 섹션 40 : 지지체

43 : 지지 섹션

본 발명은 요우크 및 상기 요우크에 가동적으로 지지된 앵커를 갖는 자기 장치 및 콘택 장치, 그리고 판 스프링을 포함하는 전자 계전기에 관한 것으로서, 상기 판 스프링은 각각 고정 섹션에 의해서는 요우크 또는 앵커로 형성된 강성의 개별 지지체의 평탄한 지지 섹션상에 평평하게 올려지는 방식으로 고정되고, 각각 후속하는 고정되지 않은 스프링 섹션에 의해서는 지지체의 자유 단부 위로 뻗으며, 상기 스프링 섹션이 고정 섹션의 평면에 대해 수직으로 예정된 작동 유극을 갖도록 구성된다.

상기 방식의 계전기는 공지되어 있으며 다양하게 사용된다. 예를 들어 상기 방식으로 구성된 계전기는 EP 0 278 495 B1호에 간략하게 도시되어 있다. 상기 계전기는 요우크에 의해서 뿐만 아니라 앵커에 의해서 결합되는 판 스프링을 포함하며, 이 경우 상기 판 스프링은 앵커 지지 스프링으로서 이용될 뿐만 아니라 자유 앵커 단부 위로 돌출하는 콘택 스프링으로서도 이용된다. 공지된 계전기에서는, 앵커가 지지되는 장소인 요우크 단부가 날카로운 에지를 형성하며, 판 스프링은 상기 에지에 이르기까지 요우크상에 평탄하게 올려진다. 그와 동일하게 앵커는 그것의 자유 단부에서 마찬가지로 날카로운 에지를 형성하며, 단부 섹션에서 가동 콘택을 지지하는 판 스프링의 자유 단부는 상기 에지 위로 평탄하게 올려지는 방식으로 뻗는다. 상기 방식의 계전기가 정해진 높이로부터 바닥으로 떨어지면, 임팩트시 앵커는 요우크에 대해서 및 계전기의 고정된 나머지 부품에 대해서 움직인다. 이와 같은 동작은 상응하는 충격 방향에서 스프링의 소성 변형을 야기할 수 있으며, 이 스프링은 계전기의 전기적 파라미터의 의도치 않은 변동을 정당한 량 이상으로 야기한다. 따라서 예를 들어 임팩트시 앵커가 요우크상에 있는 판 스프링의 지지 평면에 대해 수직으로 움직이면, 판 스프링이 요우크 에지 위로 휘어질 수 있고 소성으로 변형될 수 있다. 앵커가 그에 수직 방향으로, 즉 코일축 또는 요우크 평면의 방향으로 충격을 받으면, 판 스프링의 콘택 레그가 자유 앵커 단부 위로 휘어질 수 있고 상응하게 강한 임팩트시에는 소성으로 변형될 수 있다.

본 발명의 목적은, 충격 부하시에 판 스프링의 임의의 변형을 피하거나 또는 적어도 영향이 강하게 감소되도록 서문에 언급된 방식의 계전기를 구조적으로 형성하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 지지체의 자유 단부와 지지 섹션 사이에 정지 상태에서 판 스프링을 위한 쐐기 모양 롤링 섹션이 형성되며, 상기 롤링 섹션이 지지체 및/또는 판 스프링의 롤링 섹션의 볼록한 휨에 의해서 지지 섹션의 평면으로부터 떨어져서 형성됨으로써 달성된다.

계전기의 본 발명에 따른 구성에서, 통상적으로 팽창된 상태에서 평탄한 지지 섹션으로부터 실제로 직선으로 지지체의 단부 위까지 뻗는 판 스프링은 상기 지지체 단부 영역에서 에지상에 직접 올려지지 않는다. 오히려 지지체의 상기 단부 영역에는 휘어진 표면이 제공되며, 상기 표면상에서는 판 스프링이 충격시 먼저 롤 링될 수 있거나 또는 판 스프링 자체가 정지 상태에서 지지체 면으로부터 떨어져서 오목하게 휘어짐으로써, 결과적으로 판 스프링이 지지체의 평탄한 표면상에서 롤링될 수 있게 된다. 이와 같은 롤링 과정에서는, 지지체의 단부에 있는 스프링이 에지에 도달되기 전에 충격 에너지가 스프링의 탄성 변형으로 변환된다. 롤링 섹션의 곡률 위에서는 계전기의 경우에 필수적으로 나타나는 스프링의 변형이 영향을 받음으로써 결국 실제로는 다만 탄성 변형만이 나타나게 되고, 앵커 스토퍼의 지나치게 넓은 공차 상태로 인해 소성 변형이 나타나면 이 변형은 최소량으로 제한된다.

바람직하게 롤링 섹션의 휨은, 곡률 반경이 하기의 조건을 충족하는 적어도 거의 원호를 따른다:

상기 식에서 r은 휨 반경이며, d는 판 스프링의 두께이고, σ_FB 는 스프링 휨 제한이며, E는 판 스프링의 탄성 모듈이다.

호 형태의 롤링 섹션의 길이가 l이면, 소성 변형이 나타나지 않으면서 임팩트시 판 스프링이 상기 스프링의 지지체의 자유 단부에 대해 일정 구간만큼 움직인다.

그렇기 때문에 더 강한 장애시에도 이와 같은 소성 변형을 방지하기 위해서는 바람직하게, 판 스프링과 지지체 사이에서의 상대 움직임 후에 경로(s) 만큼 추 가의 움직임을 방지하는 스토퍼가 제공될 수 있다.

바람직하게 지지체는 휘어진 롤링 섹션을 갖는다. 이 경우에는 롤링 섹션의 곡률이 지지체의 휨에 의해서 형성될 수 있다. 그밖에, 지지체의 한 측면을 스탬핑함으로써 상기 휨을 만드는 것도 가능하다. 이것은 앵커에서의 휨이 지지체로서 형성되어야 하는 경우에 장점이 된다. 이 경우에는 한 측면의 스탬핑에 의해서 앵커의 치수도 감소되며, 이것은 결과적으로 감소된 관성 모멘트를 갖는다. 이미 언급한 바와 같이, 롤링 섹션도 판 스프링의 휨에 의해서 형성될 수 있으며, 그럼으로써 상기 판 스프링은 지지체의 표면으로부터 떨어져서 초기 응력을 받는다.

서문에서 언급한 바와 같이 계전기의 요우크는 지지체로서 고려되며, 상기 지지체에는 앵커를 자유 요우크 단부에 지지하기 위해 판 스프링이 고정된다. 이 경우에는 바람직하게, 스프링 섹션을 위한 유극이 앵커용 스토퍼에 의해서 종방향으로 제한된다. 그와 달리 지지체가 가동 콘택에 의해 커버링되는 콘택 스프링 섹션을 형성하기 위해서 판 스프링이 고정되는 장소인 계전기의 앵커이면, 상기 스프링 섹션용 유극이 바람직하게 스토퍼에 의해서 앵커의 종방향에 대해 횡으로 제한된다. 2가지 경우에 스토퍼는 바람직하게 베이스 바디에 계전기가 형성됨으로써 형성된다.

본 발명은 도면을 참조하는 실시예에서 자세히 설명된다.

도 1에 따른 계전기는 통상적으로 베이스 바디로 형성된 코일 바디(1)를 포함하며, 상기 바디는 플랜지 (3)과 (4) 사이에서 권선(2)을 지지한다. 플랜지(4)내에는 2개의 대응 콘택(5)(단자(5a)) 및 하나의 가동 콘택(6)을 갖는 콘택 장치가 배치되어 있으며, 상기 가동 콘택은 계속해서 기술될 판 스프링(10)에 의해서 지지된다. 코어(7)는 볼 수 없는 방식으로 축선을 따라 코일을 통해 연장된다. 상기 코어는 한 단부에서는 극성 플레이트(8)를 형성하고, 반대쪽 단부에서는 구부러진 요우크(20)의 제 1 레그(21)와 결합되며, 상기 요우크의 제 2 레그(22)는 코일 옆에 있는 코일축과 거의 평행하게 뻗는다. 요우크 레그(22)의 자유 단부에서는 극성 플레이트(8)와 함께 작동 공기 갭을 형성하는 거의 플레이트 형태의 앵커(30)가 지지된다.

공지된 방식으로 앵커 홀딩 스프링으로서 뿐만 아니라 콘택 스프링으로서도 이용되는 판 스프링(10)은 연결 핀(11a)에 의해서 결합된 연결 레그(11)를 포함한다. 추가의 레그는 고정 섹션(12)으로서 요우크 레그(22)의 평탄한 지지 섹션(23)상에 고정되며, 상기 레그의 연장부는 정지 상태에서 동일 평면상에 고정되지 않은 스프링 섹션(13)으로서 요우크 레그(22)의 자유 단부(24) 위로 뻗은 다음에 아아크 형태로 앵커(30)의 지지부 단부(31) 위로 뻗고, 추가의 고정 섹션(14)에 의해서 앵커(30)의 지지 섹션(33)상에 고정된다. 자유 단부가 가동 콘택(6)을 지지하는 고정되지 않은 스프링 섹션(15)에 의해서는 고정 섹션(14)의 연장부가 고정된 2개 대응 콘택(5) 사이의 영역 내부까지 앵커(30)의 자유 단부(32) 위로 뻗는다. 고정 섹션(12)은 용접 결합에 의해서 요우크의 지지 섹션(23)과 결합되고, 고정 섹션(14)은 리벳 결합부(34)를 통해서 앵커(30)의 지지 섹션(33)과 결합된다. 2가지 경우에는 또한 다른 고정 방식도 생각할 수 있다.

계전기가 임팩트에 의해서 강하게 가속되면, 요우크 레그의 자유 단부(24) 영역에 있는 스프링 섹션(13) 뿐만 아니라 앵커의 자유 단부(32) 영역에 있는 스프링 섹션(15)도 또한 소성으로 변형될 수 있으며, 이 경우 상기 단부는 각각 종래 방식으로 평탄 섹션의 에지로서 형성된다. 본 발명에 따라 요우크 레그(22)의 자유 단부 섹션이 요우크의 휨에 의해서 볼록하게 구부러짐으로써, 결과적으로 길이(l1)를 갖는 롤링 섹션(25)이 형성된다. 동일한 방식으로 앵커의 자유 단부도 그것의 상부면에서 스탬핑에 의해서 마찬가지로 볼록하게 구부러짐으로써, 결과적으로 그곳에서는 길이(l2)를 갖는 롤링 섹션(35)이 형성된다. 2가지 경우, 롤 영역과 판 스프링 사이에서는 쐐기 모양의 롤 영역이 나타난다.

요우크 및 앵커의 본 발명에 따른 형상의 기능을 설명하기 위해서는 가능한 2가지 충격 방향(x 및 y)이 고려되는데, 이 2가지 충격 방향에서는 임팩트 충격이 각각 가동 계전기 부품, 즉 앵커(30) 및 판 스프링(10)의 상대 운동에 영향을 미친다.

충격에 의해 앵커가 x-방향으로 휘어지면, 스프링 재료의 휨 한계가 초과되지 않으면서 고정되지 않은 스프링 섹션(15)이 롤링 섹션(35)을 따라 가이드 되어 롤링 및 탄성적으로 휘어질 수 있다. 결국 하우징내에 있는 앵커용 스토퍼에 의해서는, 스프링 섹션(15)이 앵커의 자유 단부(32)에 도달하기 전에 앵커가 정지 상태로 되는 것이 보장된다. 그에 따라 앵커는 더이상 앵커 단부에 남겨진 에지 위로 소성으로 휘어질 수 없게 된다.

그와 달리 앵커를 그것의 종방향으로, 즉 y-방향으로 휘어지도록 하는 충격이 이루어지면, 스프링 재료의 휨 한계가 초과되지 않으면서 스프링 섹션(13)이 요우크의 롤링 섹션(25)을 따라 가이드 되어 롤링 및 탄성적으로 휘어질 수 있다. 이 경우에도 단부 스토퍼(19)는 하우징내에서 공차에 안전한 거리를 두고 존재하며, 스프링 섹션(13)이 에지 요우크 레그의 자유 단부(24)에 도달하기 전에 앵커의 자유 단부(32)가 단부 스토퍼에 푸싱된다.

롤링 섹션(25 및 35)은 바람직하게 원호 형태의 곡률을 가지며, 이 경우 롤링 섹션(25)의 반경(r1) 및 롤링 섹션(35)의 반경(r2)은 각각 전술한 조건을 충족한다:

스프링 섹션(13)과 앵커의 자유 단부(32) 사이의 작동 유극은 s1로 표시되며, 스프링 섹션(15)과 앵커의 자유 단부(32) 사이의 작동 유극은 s2로 표시된다. 상기 유극에 상응하게, 판 스프링의 소성 변형을 발생하지 않으면서 앵커에 의해 2가지 충격 방향으로 스토퍼(9 또는 19)까지 진행될 수 있는 경로(s)도 또한 각각 측정된다. s1 및 s2에 대해서는 하기의 식이 적용된다.

서문에 언급한 바와 같이, 판 스프링 자체가 그것의 지지부, 즉 앵커 또는 요우크에 의해서 오목하게 휘어짐으로써 롤 영역도 또한 형성될 수 있다. 상기와 같은 실시예는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2에서는 앵커뿐만 아니라 지지 섹션(43)을 갖는 요우크일 수 있는 지지체(40)가 보여지며, 상기 지지 섹션상에는 판 스프링(50)이 그것의 기능상 앵커 베어링 스프링으로서 또는 콘택 스프링으로서 고정 섹션(51)에 의해서 고정된다. 상기 판 스프링은 지지체(40)의 자유 단부 위로 돌출하는 스프링 섹션(52)을 포함하며, 이 스프링 섹션이 길이(l3)를 갖는 볼록하게 휘어진 롤링 섹션(55)을 형성함으로써 이 경우에도 또한 길이(l3)를 갖는 쐐기 모양의 롤 영역이 형성된다. 이 경우에도 스프링은 상대 운동시 지지부(40)상에서 전체 롤 영역에 걸쳐 롤링된다.

예를 들어 앵커를 지지하기 위한 및 콘택을 제공하기 위한 공통의 판 스프링이 제공되지 않으면, 하나의 롤링 섹션은 앵커 스프링을 갖는 요우크에서 그리고 하나의 롤링 섹션은 콘택 스프링을 갖는 앵커 단부에서 각각 서로 무관하게 사용될 수 있다는 사실이 전문가에게는 물론 명백하다.

본 발명에 의해, 충격 부하시에 판 스프링의 임의의 변형을 피하거나 또는 적어도 영향이 감소되도록 하는 계전기를 형성할 수 있게 되었다.

Claims

요우크(20) 및 상기 요우크에 가동적으로 지지된 앵커(30)를 갖는 자기 장치 및 콘택 장치, 그리고 판 스프링(10; 50)을 포함하는 전자 계전기로서, 상기 판 스프링은 각각 고정 섹션(12; 14)에 의해서는 요우크(20) 또는 앵커(30)로 형성된 강성의 개별 지지체의 평탄한 지지 섹션(23; 33)상에 평평하게 올려지는 방식으로 고정되고, 각각 후속하는 고정되지 않은 스프링 섹션(13; 15)에 의해서는 지지체(22; 30; 40)의 자유 단부(24; 32) 위로 뻗으며, 상기 스프링 섹션(13; 15; 51)이 고정 섹션(12; 14)의 평면에 대해 수직으로 예정된 작동 유극(s1; s2; s3)을 갖도록 구성된 계전기에 있어서,

지지 섹션(23; 33; 43)과 지지체(22; 30; 40)의 자유 단부(24; 32; 41) 사이에 정지 상태에서 판 스프링(10)을 위한 쐐기 모양의 롤링 섹션이 형성되며, 상기 롤링 섹션은 지지체(22; 30)의 롤링 섹션(25; 35; 55)의 볼록한 휨에 의해서, 판 스프링(50)의 볼록한 휨에 의해서, 또는 지지체(22; 30)의 롤링 섹션(25; 35; 55) 및 판 스프링(50)의 볼록한 휨에 의해서 상기 지지 섹션(23; 33; 43)의 단부로부터 떨어져서 형성되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1항에 있어서,

상기 롤링 섹션(25; 35; 55)이 하기의 조건을 충족하는 휨 반경(r1; r2; r3)을 가지며,

상기 식에서

r = 롤링 섹션의 휨 반경이며,

d = 판 스프링의 두께이고,

σ_FB = 판 스프링의 스프링 휨 제한이며,

E = 판 스프링의 탄성 모듈인 것을 특징으로 하는 계전기.
제 2항에 있어서,

판 스프링(10; 50)과 지지체(22; 30; 40) 사이의 작동 유극(s1; s2; s3)이 롤 영역의 개방 단부에서 하기 관계식에 따른 고정된 스토퍼(9; 19)에 의해서 제한되며,

상기 관계식에서

s = 지지체의 자유 단부에 대한 판 스프링의 작동 유극(s1; s2; s3)이고,

l = 롤링 섹션의 길이(l1; l2; l3)이며,

r = 휨 반경(r1; r2; r3)인 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 롤링 섹션(25; 35)의 휨이 지지체(22)의 휨에 의해서 형성되는 것을 특 징으로 하는 계전기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 롤링 섹션(35)의 휨이 지지체(30)의 한 측면을 스탬핑함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 롤링 섹션(55)의 휨이 판 스프링(50)의 사전 휨에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(20)이며,

계전기의 앵커(30)가 커버링된 스프링 섹션(13)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(13)을 위한 유극(s1)이 앵커(30)용 스토퍼(19)에 의해서 그것의 길이 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 4항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(20)이며,

계전기의 앵커(30)가 커버링된 스프링 섹션(13)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(13)을 위한 유극(s1)이 앵커(30)용 스토퍼(19)에 의해서 그것의 길이 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 5항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(20)이며,

계전기의 앵커(30)가 커버링된 스프링 섹션(13)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(13)을 위한 유극(s1)이 앵커(30)용 스토퍼(19)에 의해서 그것의 길이 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 6항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(20)이며,

계전기의 앵커(30)가 커버링된 스프링 섹션(13)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(13)을 위한 유극(s1)이 앵커(30)용 스토퍼(19)에 의해서 그것의 길이 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 4항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 5항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 6항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 7항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 8항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 9항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 10항에 있어서,

상기 지지체가 계전기의 요우크(30)이며,

가동 콘택(6)이 커버링된 스프링 섹션(15)에 고정되며,

상기 스프링 섹션(15)을 위한 유극(s2)이 스토퍼(9)에 의해서 앵커(30)의 길 이 방향에 대해 횡으로 제한되는 것을 특징으로 하는 계전기.