KR100925805B1 - 래치식 개폐기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품수가 적으면서 소형화되고, 개방 또는 단락의 전환신호에 의하여 단락상태와 개방상태가 정확히 전환되는 래치식 개폐기를 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 가동코어내의 코일에 전류를 흘림으로써 상부와 하부를 다른 자극으로 자화시켜 개폐기를 개방 또는 단락시키고, 보조영구자석, 상부영구자석 및 하부영구자석에 의하여 래치상태를 유지하도록 함으로써, 개폐기의 구조를 단순화시키고 소형화시켜 고장요인과 제조원가를 절감할 수 있다.

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Description

래치식 개폐기{latch type breaker}

도 1은 본 발명의 래치식 개폐기의 일실시예의 사시도이다.

도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 사용되는 가동코어의 권취구조를 설명하는 구성도이다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일실시예의 래치식 개폐기의 동작상태를 도시한 구성도이다.

본 발명은 래치식 개폐기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형이면서도 안정적으로 래치가 이루어지도록 한 래치식 개폐기에 관한 것이다.

개폐기내에는 접점과 접촉자가 설치되고, 접점에 접촉자가 접촉될 때에는 전선을 단락시키고, 접점으로부터 접촉자가 분리될 때에는 전선을 개방시킨다. 또한, 래치식 개폐기에서 접점과 접촉자의 단락은 일정한 시간동안에 공급되는 단락신호에 의하여 단락된 후 단락신호가 중단되는 경우에도 단락상태를 유지하게 되고, 단락상태 중에 개방신호가 입력되면 단락상태로부터 개방상태로 전환된 후에 단락 신호가 입력되기 전 까지 개방상태를 유지하게 된다.

이와 같이, 단락상태 및 개방상태를 펄스 형태의 단락신호 및 개방신호에 의하여 전환하도록 하고, 다음 신호가 입력되기 전 까지 그 상태를 유지하도록 하는 래치식 개폐기는 계속적인 단락신호 및 개방신호를 공급할 필요가 없기 때문에 에너지 절감측면에서 매우 효율적인 기기라 할 수 있다.

그러나, 통상의 래치식 개폐기의 구조는 복잡하고 여러 가지 부품들이 사용되어 고장이 빈번하였고, 조립공정수가 많아 제조원가가 높았으며, 개폐기를 소형화하기가 어려웠다. 또한, 자기회로가 합리적으로 구현되지 못하였기 때문에 개폐기가 대형이면서도 래치상태를 유지하지 못하여 사고가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 부품수가 적으면서 소형화된 래치식 개폐기를 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 다른 목적은 개방 또는 단락의 전환신호에 의하여 단락상태와 개방상태가 정확히 전환되는 래치식 개폐기를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 횡으로 설치된 전원측 접점과 부하측 접점; 상기 전원측 접점과 상기 부하측 접점에 동시에 접촉되거나 분리되는 접촉자가 양쪽에 각각 설치되는 횡바; 상기 횡바의 중심에 종방향으로 설치되는 이동자; 상기 케이스 내부 일측에 설치되는 상부영구자석; 상기 상부영구자석으로 향하는 쪽이 개구되는 "ㄷ"자 형상이며, 상기 상부영구자석이 대향하는 면에 관통공이 형성되며 하부영구자석이 설치되는 하부프레임; 상기 하부프레임을 형성하는 양 측면 사이에 설치되고, 중심에 관통공이 형성되어 상기 하부영구자석을 향하는 외통이 설치되며, 상기 외통으로부터 양쪽 횡방향으로 삽입부가 형성되고, 상기 삽입부에 보조영구자석이 설치되는 상부프레임; 일단부가 상기 하부영구자석의 관통공을 통과하여 상기 이동자에 연결되는 코어축과 상기 코어축에 권취된 적어도 한 조 이상의 코일을 구비하며, 코일에 흐르는 전류에 의하여 단부의 극성이 전환되며, 일단부가 상기 상부프레임의 상기 외통 내부를 따라 이동되는 가동코어를 포함한다.

또한, 본 발명에서 상기 코어축에 권취되는 상기 코일은 일단이 공통 접속되고, 타단이 분리된 2조이며, 각 조의 상기 코일의 권취되는 방향은 반대이다.

또한, 본 발명에서 상기 전원측 접점과 상기 접촉자가 각각 분리되고 상기 부하측 접점과 상기 접촉자가 각각 분리된 상태에서 상기 가동코어의 일단부는 상기 보조영구자석의 단부에 인접되고, 상기 전원측 접점과 상기 접촉자가 각각 접촉되고 상기 부하측 접점과 상기 접촉자가 각각 접촉된 상태에서 상기 가동코어의 일단부와 상기 보조영구자석의 단부는 멀어진다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 래치식 개폐기의 일실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 사용되는 가동코어의 권취구조를 설명하는 구성도이고, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일실시예의 래치식 개폐기의 동작상태를 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 래치식 개폐기는 케이스(1)를 가지고, 케이스(1)는 4각형 밑판(1a), 밑판(1a)의 상변 및 하변으로부터 각각 수직 절곡되어 형성된 상판(1b) 및 하판, 밑판(1a)의 좌측변 및 우측변으로부터 각각 수직 절곡되어 형성된 좌판 및 우판, 상기 좌판 및 상기 우판으로부터 횡방향으로 형성된 복수의 좌격리판(2,3,4)과 복수의 우격리판(5,6,7)을 가진다.

좌격리판(2,3,4) 및 우격리판(5,6,7)의 중심측을 향하는 단부에는 접점(11,12,13)(14,15,16)이 각각 설치되고, 좌격리판(2,3,4)과 우격리판(5,6,7) 사이에는 이동자(20)가 설치된다. 이동자(20)에는 R, S, T상의 3개의 횡바(71,72,73)가 이동자(20)를 중심으로 횡방향 양측을 향하게 각각 설치되고, 횡바(71,72,73)의 단부에는 접점(11,12,13)(14,15,16)들에 각각 접촉되는 접촉자(21,22,23)(24,25,26)가 각각 설치된다.

좌격리판(2,3,4)측의 접점(11,12,13)에는 전원측 전선이 결선되어 있고, 우격리판(4,6,7)측의 접점(14,15,16)에는 부하측 전선이 연결되어 있다. 이동자(20)가 하향 이동되어 접촉자(21,22,23)(24,25,26)와 접점(11,12,13)(14,15,16)이 각각 접촉되면 횡바(71,72,73)에 의하여 전원측 전선과 부하측 전선이 단락되게 되어 전원이 부하측에 공급되고, 반대로 이동자(20)가 상향 이동되어 접촉자(21,22,23)(24,25,26)와 접점(11,12,13)(14,15,16)이 각각 분리되면 전원측 전선과 부하측 전선이 개방되어 전원이 부하측에 공급되지 않는다. 이동자(20)와 횡바(71,72,73)는 절연되어 있다.

또한, 좌격리판(4)과 우격리판(7)의 상부와 케이스(1) 사이에 형성된 공간에는 이동자(20)를 상하로 이동시키기 위한 전기장치가 설치된다.

전기장치는 중심에 관통공이 형성된 하면(31), 하면(31)의 좌,우 단부로부터 상향 절곡된 측면(32,33)에 의하여 형성된 "ㄷ"자 형상의 하부프레임(30), 하부프레임(30)의 양측면(32,33)의 단부 내측에 결합되는 상부프레임(50), 상부프레임(50)의 좌우측에 각각 형성된 삽입부에 삽입되는 보조영구자석(51,52), 하부프레임(30)의 관통공에 설치되며 중심에 관통공이 형성된 환형상의 하부영구자석(34), 하부프레임(30)의 개구부의 중심의 연장선상인 케이스(1)의 상판(1b)의 내측 중심에 설치되는 상부영구자석(54), 감겨진 코일에 흐르는 전류에 의하여 상하 이동하는 가동코어(60)로 이루어진다.

상부프레임(50)은 내부에 보조영구자석(51,52)이 삽입되는 삽입부가 형성되어 케이스(1)의 밑판(1a)에 대하여 수직으로 설치되는 프레임판(55), 프레임판(55)의 하면 중심으로부터 하향으로 설치되는 외통(53), 외통(53)의 하단부로부터 외측으로 절곡되어 연장 형성되며 단부가 하부프레임(30)의 측면(32,33)에 결합되는 결합판(56)으로 이루어진다.

가동코어(60)는 코어축(61)과 코어축(61)을 중심으로 반대방향으로 권취되는 2조의 코일들과 상기 코일들이 내장되는 코어케이스(62)로 이루어진다. 가동코어(60)는 외통(53) 내에 삽입되어 상하 이동되며, 코어축(61)의 하단부는 하부영구자석(34)의 관통공을 통과하여 이동자(20)의 상단에 체결됨으로써 가동코어(60)가 상하 이동될 때 이동자(20)가 함께 상하 이동되도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가동코어(60)의 코어축(61)을 중심으로 2 조의 코일이 권취된다. 하나의 상기 코일은 실선으로 표시되어 있으며, 다른 하나의 상기 코일은 점선으로 표시되어 있다. 이들은 코어축(61)을 중심으로 반대방향으로 권취된다. 2조의 상기 코일의 시단점은 ①, ②로 분리되어 있으나, 종단점은 ⓒ 하나로 묶여진다. 실선으로 표시된 상기 코일에 시단점 ①로부터 종단점 ⓒ로 전류가 흐르면 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 가동코어(60)의 상부는 N극, 하부는 S극으로 작용하게 된다. 그러나 점선으로 표시된 상기 코일에 시단점 ②로부터 종단점 ⓒ로 전류가 흐르면 가동코어(60)의 상부는 S극, 하부는 N극으로 작용하게 된다.

또한, 도 4a 내지 도 4e에 도시된 바와 같이 좌측의 보조영구자석(51)은 중심 쪽이 S극 외측이 N극이 되고, 우측의 보조영구자석(52)도 중심 쪽이 S극 외측이 N극이 되도록 상부프레임(50)의 프레임판(55)의 양쪽에 배치된다. 또한, 상부영구자석(54)은 N극이 하향되고, S극이 상향되도록 배치되며, 하부영구자석(34)은 N극이 상향되고, S극이 하향되게 하부프레임(30)의 관통공에 설치한다.

도 4a는 상부영구자석(54)에 가동코어(60)가 접촉되어 있는 상태로써 이동자(20) 또한 상향 이동되어 있는 상태로 접점(11,12,13)(14,15,16)과 접촉자(21,22,23)(24,25,26)가 분리된 상태이다.
이 상태에서는 전원측과 부하측이 분리된 개방상태로 되고, 가동코어(60)에는 전류가 흐르지 않기 때문에 상부가 S극, 하부가 N극으로 유지된다.

이와 같은 상태에서 가동코어(60) 내의 실선 상기 코일의 시단점 ①로부터 종단점 ⓒ로 전류를 흘리면 가동코어(60)의 상부는 N극으로 자화되고, 하부는 S극으로 자화된다. 이와 같이 자화된 상태에서는 상부영구자석(54)과 가동코어(60)의 상부에는 반발력이 작용하고, 하부영구자석(34)과 가동코어(60)의 하부 사이에는 인력이 작용하기 때문에 가동코어(60)는 하향 이동된다. 이때, 보조영구자석(51,52)은 가동코어(60)에 인접된 중앙 쪽이 S극으로 자화되어 있기 때문에 가동코어(60)의 상단부를 하향 이동시키도록 하는 힘을 가동코어(60)의 상부에 작용시킨다. 이와 같이 보조영구자석(51,52)의 설치위치는 가동코어(60)가 하향 이동되었을 때 가동코어(60)의 상단면이 보조영구자석(51,52)의 중심선에 일치하도록 설계되어야 한다.

도 4c는 도 4b 상태에서 가동코어(60)가 여기되어 하향 이동된 상태로 이때 이동자(20)도 하향 이동됨으로써 접점(11,12,13)(14,15,16)과 접촉자(21,22,23)(24,25,26)가 접촉하게 되어 전원 쪽으로부터 부하측에 전원이 공급되는 단락상태를 이룬다. 이때, 보조영구자석(51,52)은 중앙단부 쪽이 S극으로 자화되어 있기 때문에 N극으로 자화된 가동코어(60)의 상부를 하향 이동시키는 보조적인 힘을 발생시키므로 가동코일(60)에 흘리는 전류의 양을 줄일 수 있다. 또한, 이 상태에서 가동코어(60) 내의 실선 상기 코일에 전류가 흐르는 것이 중단되어도(통상 전류 인가시간은 30msec임) 보조영구자석(51,52)과 가동코어(60)의 상부 사이에는 인력이 작용하고, 가동코어(60)의 하부와 하부영구자석(34) 사이에는 인력이 작용하기 때문에 가동코어(60)는 유동되지 않고 도 4d의 래치 상태를 유지한다.

도 4d의 단락 래치 상태에서 가동코어(60) 내의 점선으로 도시된 상기 코일의 시단점 ②로부터 종단점 ⓒ로 전류를 흘리면 도 4e와 같이 가동코어(60)의 상부는 S극으로 자화되고, 하부는 N극으로 자화되기 때문에 상부영구자석(54)과 가동코어(60)의 상부 사이에는 인력이 작용되고, 하부영구자석(34)과 가동코어(60)의 하부 사이에는 반발력이 작용하게 되어 가동코어(60)는 상향이동 된다. 이때, 보조 영구자석(51,52)의 중앙 쪽의 단부가 S극으로 자화되어 있기 때문에 보조적으로 가동코어(60)의 상부를 상향 이동시키는 데 힘을 가한다. 이와 같은 가동코어(60)의 자극과 상부영구자석(54) 및 하부영구자석(34) 사이에 작용하는 힘에 의하여 도 4a의 상태에 이르게 되고, 가동코어(60)에 전류가 흐르지 않게 되어도 보조영구자석(51,52)과 상부영구자석(54)과 하부영구자석(34)의 힘에 의하여 가동코어(60)는 도 4a의 개방상태를 계속 유지한다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 가동코어내의 코일에 전류를 흘림으로써 상부와 하부를 다른 자극으로 자화시켜 개폐기를 개방 또는 단락시키고, 보조영구자석, 상부영구자석 및 하부영구자석에 의하여 래치상태를 유지하도록 함으로써, 개폐기의 구조를 단순화시키고 소형화시켜 고장요인과 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 케이스;

   상기 케이스의 내부에 횡으로 설치된 전원측 접점과 부하측 접점;

   상기 전원측 접점과 상기 부하측 접점에 동시에 접촉되거나 분리되는 접촉자가 양쪽에 각각 설치되는 횡바;

   상기 횡바의 중심에 종방향으로 설치되는 이동자;

   상기 케이스 내부 일측에 설치되는 상부영구자석;

   상기 상부영구자석으로 향하는 쪽이 개구되는 "ㄷ"자 형상이며, 상기 상부영구자석이 대향하는 면에 관통공이 형성되며 하부영구자석이 설치되는 하부프레임;

   상기 하부프레임을 형성하는 양 측면 사이에 설치되고, 중심에 관통공이 형성되어 상기 하부영구자석을 향하는 외통이 설치되며, 상기 외통으로부터 양쪽 횡방향으로 삽입부가 형성되고, 상기 삽입부에 보조영구자석이 설치되는 상부프레임;

   일단부가 상기 하부영구자석의 관통공을 통과하여 상기 이동자에 연결되는 코어축과 상기 코어축에 권취된 적어도 한 조 이상의 코일을 구비하며, 코일에 흐르는 전류에 의하여 단부의 극성이 전환되며, 일단부가 상기 상부프레임의 상기 외통 내부를 따라 이동되는 가동코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 래치식 개폐기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코어축에 권취되는 상기 코일은 일단이 공통 접속되고, 타단이 분리된 2조이며, 각 조의 상기 코일의 권취되는 방향은 반대인 것을 특징으로 하는 래치식 개폐기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원측 접점과 상기 접촉자가 각각 분리되고 상기 부하측 접점과 상기 접촉자가 각각 분리된 상태에서 상기 가동코어의 일단부는 상기 보조영구자석의 단부에 인접되고,

   상기 전원측 접점과 상기 접촉자가 각각 접촉되고 상기 부하측 접점과 상기 접촉자가 각각 접촉된 상태에서 상기 가동코어의 일단부와 상기 보조영구자석의 단부는 멀어지는 것을 특징으로 하는 래치식 개폐기.

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