KR100937234B1 - 열동형 과부하 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과부하로 인한 전동기 등의 소손방지를 목적으로 사용되는 열동형 과부하 계전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기계적 충격으로 작용하는 시프터의 가압에 의한 온도보상 바이메탈의 변형을 방지함으로써, 주위 온도에 대한 감도를 높이고, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성을 향상시킨 열동형 과부하 계전기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열동형 과부하 계전기(200)는, 가열체(111)와 주 바이메탈(112) 및 시프터(113)가 내장된 하부 케이스(110)와, 상기 하부 케이스(110)의 상부에 설치된 상부 케이스(120)와, 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 설치되는 조정링크(131)와, 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 설치되고 시프터(113)의 이동에 따라 회전운동을 하는 석방레버(132)와, 상기 석방레버(132)의 회전운동에 따라 반전하는 반전기구(150)와, 상기 조정링크(131)의 타측 단부에 나사결합되는 미세조정 스크류(143)와, 상기 미세조정 스크류(143)와 접하게 위치하여 상기 조정링크(131)의 회전각도를 조절하는 조정다이얼(144)과, 상기 조정링크(131)의 타측 후방에 구비되어 상기 조정링크(131)를 지지하는 지지스프링(145) 및, 상기 반전기구(150)의 상부에 위치하여 과전류 트립상태로 상기 반전기구(150)를 반전시키는 트립버튼(160)을 포함하는 열동형 과부하 계전기에 있어서, 상기 조정링크(131)는, 바이메탈을 절곡시켜 형성되고, 절곡부에 는 회전돌기(141)가 구비되어 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

열동형 과부하 계전기, 온도보상 바이메탈, 조정링크, 석방레버

Description

열동형 과부하 계전기{The Thermal Overload Relay}

본 발명은 과부하로 인한 전동기 등의 소손방지를 목적으로 사용되는 열동형 과부하 계전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기계적 충격으로 작용하는 시프터의 가압에 의한 온도보상 바이메탈의 변형을 방지함으로써, 주위 온도에 대한 감도를 높이고, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성을 향상시킨 열동형 과부하 계전기에 관한 것이다.

일반적으로 열동형 과부하 계전기는 전자접촉기와 함께 전자개폐기를 구성하여 모터에 통전되는 전류가 미리 설정한 전류값 이상이 되면 회로를 트립(Trip)하여 모터가 소손되는 것을 방지하는 역할을 한다.

즉, 교류모터의 경우 그 내부에는 통상 3상(R, S, T)의 교류전류가 흐르는데 이 때 상기 3상 중에 어느 하나의 상이라도 끊어져 전류가 흐르지 않게 된 때에는 나머지 상으로 전류가 집중되거나 과부하나 과전류시 온도가 상승하여 권선이 소손되는 등의 사고가 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위하여 통상적으로 모터에는 과 부하 또는 결상시 소손을 방지하기 위하여 전술한 바와 같은 과부하 계전기를 사용한다.

도 1과 도 2는 종래의 열동형 과부하 계전기를 도시한 것으로서, 도 1은 종래의 열동형 과부하 계전기에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도를 나타낸 것이다. 종래의 열동형 과부하 계전기는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 크게, 전원과 부하 즉, 모터간의 회로상에 연결되어 과전류나 결상이 발생했을 때 발열하는 과부하 계전기의 하부에 위치한 가열체(14)와, 상기 가열체(14)내에서 가열체(14)의 발열에 따라 만곡하는 주 바이메탈(13)의 만곡에 연동되어 상기 전원과 부하간 회로를 개폐시키는 과부하 계전기의 상부에 위치한 개폐기구부로 구분된다.

여기서, 하부 케이스(12)의 내부에는 주 바이메탈(13), 가열체(14), 주 바이메탈(13)에 구동 접속되어 주 바이메탈(13)의 만곡에 따라 수평 이동하는 시프터(15) 등이 내장되고, 그 외부로는 전원측 전선이 연결되는 주 단자가 통상 3개(3상 교류용)가 구비되며, 상기 하부 케이스(12)의 상부에 연결된 상부 케이스(22)에는 개폐기구부를 이루는 석방레버(23), 반전기구부(26) 등이 내장되어 있다.

또한, 종래에는, 상기 상부 케이스(22)에 구비되는 상기 석방레버(23)에는 온도보상 바이메탈(24)이 구비되어 있으며, 상기 온도보상 바이메탈(24)의 회전에 연동되어 회전하여서 반전기구부(26)의 중앙부분을 가압할 수 있도록 돌출 형성된 가압부(25)를 포함한다. 상기 온도보상 바이메탈(24)은 상기 시프터(15)가 평행 이동함에 따라 상기 시프터 고리(16)에서 전달되는 가압력을 상기 석방레버(23)에 전달하게 되고 그로 인하여 상기 석방레버(23)가 회전하게 되어 상기 반전기구부(26) 에 마련되는 단자를 개폐할 수 있도록 구성된다.

그러나, 상기 시프터(15)는 상기 주 바이메탈(13)의 만곡에 의해 수시로 평행 이동을 하게 되고, 그로 인하여 가압력이 상기 시프터 고리(16)를 통하여 상기 온도보상 바이메탈(24)로 수시로 전달됨으로 인해 상기 온도보상 바이메탈(24)의 기계적 강도가 약해져 그 형상이 변형된다는 문제점이 있으며, 이로 인해 열동형 과부하 계전기의 트립특성이 변하게 되고 또한 과전류시에도 트립이 되지 않는 현상이 발생되어 기기가 소손될 우려가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 평행 이동하는 시프터의 가압력을 직접적으로 온도보상 바이메탈에 작용시키는 것이 아니라 석방레버에 가해지도록 함으로써, 기계적인 충격에 의한 온도보상 바이메탈의 변형을 방지하고,

온도에 대한 감도를 향상 시킴과 아울러, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성이 우수하며,

동작전류에 대한 조정범위를 확대시켜 다양한 작업환경에서 작동될 수 있는 열동형 과부하 계전기를 제공함에 있다.

상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에서는, 가열체(111)와 주 바이메탈(112) 및 시프터(113)가 내장된 하부 케이스(110)와, 상기 하부 케이스(110)의 상부에 설치된 상부 케이스(120)와, 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 설치되는 조정링크(131)와, 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 설치되고 시프터(113)의 이동에 따라 회전운동을 하는 석방레버(132)와, 상기 석방레버(132)의 회전운동에 따라 반전하는 반전기구(150)와, 상기 조정링크(131)의 타측 단부에 나사결합되는 미세조정 스크류(143)와, 상기 미세조정 스크류(143)와 접하게 위치하여 상기 조정링크(131)의 회전각도를 조절하는 조정다이얼(144)과, 상기 조정링크(131)의 타측 후방에 구비되어 상기 조정링크(131)를 지지하는 지지스프링(145) 및, 상기 반전기구(150)의 상부에 위치하여 과전류 트립상태로 상기 반전기구(150)를 반전시키는 트립버튼(160)을 포함하는 열동형 과부하 계전기에 있어서, 상기 조정링크(131)는, 바이메탈을 절곡시켜 형성되고, 절곡부에는 회전돌기(141)가 구비되어 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 열동형 과부하 계전기(200)를 제공한다.

본 발명에 따른 열동형 과부하 계전기(200)는, 상기 석방레버(132)는, 플라스틱 소재의 'ㄷ'자 형상으로 구비되고, 일측 끝단은 상기 반전기구(150)의 상부에 접하여 위치하고, 절곡된 중간부는 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 결합되며, 타측 끝단은 상기 시프터(113)에 접하여 시프터(113)의 평행 이동에 의하여 회전운동하게 되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상부 케이스(120)에 회전돌기(121)가 형성되고, 일측은 상기 회전돌기(121)에 회전가능하게 결합되고, 중간부는 상기 반전기구(150)와 상기 트립버튼(160) 사이에 위치하며, 타측의 상부에는 상기 석방레버(132)의 일측 끝단이 접하도록 구비되는 반전레버(170);를 더 포함하여 구성될 수 있으며,

또한, 상기 지지스프링(145)은,압축시 스프링 코일이 내측으로 겹쳐져 위치하는 원추 형상의 콘 스프링으로 구비될 수 있다.

하부 케이스 내에 설치되는 주 바이메탈의 만곡에 따라 평행 이동하는 시프 터에 의한 가압력을 직접적으로 온도보상 바이메탈에 작용시키는 것이 아니라 석방레버에 가해지도록 함으로써, 기계적인 충격에 의한 온도보상 바이메탈의 변형을 방지할 수 있고,

열동형 과부하 계전기의 온도에 대한 감도를 향상시킴과 아울러, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성을 향상시킬 수 있으며,

또한, 열동형 과부하 계전기의 상부 케이스 내의 개폐기구부에 대한 조립성을 향상시켜 제조원가를 절감할 수 있으며, 조정링크의 조절 가능한 회전각도를 확대시켜 동작전류에 대한 조정범위가 늘어나 다양한 작업환경에서 작동될 수 있는 열동형 과부하 계전기를 제공함에 있다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열동형 과부하 계전기(200)의 정상적인 통전상태를 나타내는 종 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열동형 과부하 계전기(200)의 트립상태에서의 상부 케이스(120)를 나타내는 종 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 열동형 과부하 계전 기(200)는, 하부 케이스(110) 내에 히터 어셈블리를 이루는 가열체(111)와 주 바이메탈(112)이 설치되고, 상기 주 바이메탈(112)의 자유단에는 시프터(113)가 결합된다. 상기 하부 케이스(110)의 상부에는 상부 케이스(120)가 결합되고, 개폐기구부(130)와 접점부(133)는 상기 상부 케이스(120) 내에 설치된다.

상기 개폐기구부(130)를 이루는 조정링크(131)와 석방레버(132)에 있어서, 종래 온도보상 바이메탈이 직접 상기 하부 케이스(110) 내에 설치된 시프터(113)와 접하여 시프터(113)의 가압력을 받도록 구성되던 것과는 달리, 본 발명에 따른 열동형 과부하 계전기(200)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조정링크(131)가 종전의 온도보상 바이메탈의 기능을 수행할 수 있도록 바이메탈을 소재로 절곡시켜 형성된다. 즉, 상기 조정링크(131)는, 온도보상 바이메탈(140)의 역할을 하도록 바이메탈을 절곡시켜 형성되고, 절곡부의 측면에는 회전돌기(141)가 구비되어 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 결합되며, 일측의 측면에 구비되는 회전돌기(142)에는 석방레버(132)가 회전가능하게 설치된다.

이때, 바람직하게는, 상기 회전돌기(141, 142)의 가공방법으로는, 원형핀(도시되지는 않음)을 상기 조정링크(131)에 압착 후 스팟용접 등으로 결합시켜 형성될 수 있으며, 절곡부의 측면에 형성되는 회전돌기(141)는 조정링크 절곡부의 측면에 결합된 원형핀을 상부 케이스(120)에 형성시킨 홀(도시되지는 않음)에 끼워 회전가능하게 결합시킬 수 있다.

또한, 상기 조정링크(131)의 타측 후방에는 조정링크(131)를 탄성적으로 지지하는 지지 스프링(145)이 형성되어 상기 조정링크(131)를 전방의 조정다이 얼(144) 방향으로 가압하며, 상기 조정링크(131)의 타측의 단부에는 미세조정 스크류(143)가 나사결합되어 상부 케이스(120)의 상부면에 구비되는 조정다이얼(144)의 하부 캠 곡면을 상기 지지 스프링(145)의 탄성력에 의해 가압하게 된다. 상기 미세조정 스크류(143)는 상기 조정링크(131)의 회전각도를 미세하게 조정하여 동작전류에 대해 계전기가 정확히 작동될 수 있도록 하며, 바람직하게는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지 스프링(145)을 원추 형상의 콘 스프링으로 구비하여 미세조정 스크류(143)의 조정과 조정다이얼(144)의 조정으로 상기 조정링크(131)가 후방으로 가입되어 상기 지지 스프링(145)이 압축될 시 스프링 코일이 내측으로 겹쳐져 들어갈 수 있게 되어 일반 코일 스프링보다 압축 변위가 늘어나고, 동작전류의 범위가 확대될 수 있도록 한다.

상기 석방레버(132)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 합성수지의 플라스틱 소재를 사용하여 'ㄷ'자 형상으로 가공시켜 형성되고, 절곡된 중간부는 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 결합되며, 타측 끝단은 상기 시프터(113)에 접하여 시프터(113)의 평행 이동에 의하여 회전운동하게 된다. 즉, 과전류 등에 의하여 주 바이메탈(112)이 만곡 되어 상기 시프터(113)가 평행 이동하게 되면, 시프터(113)에 접하여 위치한 석방레버(132)를 직접 가압하게 되고 상기 석방레버(132)는 시프터(113)의 직접가압에 의해 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하면서 일측 끝단의 하부에 위치한 반전기구(150)의 상부를 가압하여 상기 반전기구(150)를 과전류 트립상태로 반전시켜 접점을 개로 시키게 된다.

열동형 과부하 계전기의 사용시간이 경과됨에 따라, 종전에는 시프터(113)가 평행 이동하면서 온도보상 바이메탈을 직접 가압이동시켜 상기 온도보상 바이메탈의 일측 단부가 결합된 석방레버(132)가 회전운동하게 되어 반전기구(150)를 석방레버(132)가 가압하여 반전시키는 구조로 이루어짐으로써, 시프터(113)가 온도보상 바이메탈을 직접 가압하여 온도보상 바이메탈이 기계적인 충격을 반복적으로 받아 변형이 발생되는 문제점이 있었으나, 본 발명의 열동형 과부하 계전기(200)에서는, 전술한 바와 같이, 온도보상 바이메탈(140)의 역할을 조정링크(131)가 하게 되고, 시프터(113)는 온도보상 바이메탈(140)을 직접 가압하는 것이 아니라 석방레버(132)를 가압하면서 반전기구(150)를 반전시키게 되어 온도보상 바이메탈(140)의 반복되는 기계적인 충격에 의한 변형을 미연에 방지하게 되고, 열동형 과부하 계전기의 온도에 대한 감도를 향상시킴과 아울러, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

바람직하게는, 상기 상부 케이스(120)에 회전돌기(121)를 형성시키고, 일측은 상기 회전돌기(121)에 회전가능하게 결합되며 중간부는 상기 반전기구(150)와 트립버튼(160) 사이에 위치하고, 타측의 상부에는 상기 석방레버(132)의 일측 끝단이 접하도록 구비되는 반전레버(170)를 더 포함시켜 구성함으로써, 트립버튼(160)이 눌러져 상기 반전기구(150)를 가압하는 경우나, 석방레버(132)의 회전운동으로 상기 반전기구(150)를 가압하는 경우 모두, 상기 반전레버(170)의 가압을 통하여 상기 반전기구(150)의 반전부(151)를 정확하게 가압 반전시켜 반전기구(150)의 오동작을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 열동형 과부하 계전기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

과전류 등에 의하여 주 바이메탈의 자유단이 특정방향으로 만곡하고, 상기 자유단에 접하여 위치한 상기 시프터(113)를 평행 이동시키게 되면, 상기 시프터(113)에 접하여 위치한 석방레버(132)를 직접 가압하게 되고, 상기 석방레버(132)는 시프터(113)의 직접 가압에 의해 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하면서 일측 끝단의 하부에 위치한 상기 반전레버(170)의 타측 상부를 가압하게 되며, 상기 반전레버(170)는 중간부 하부에 위치한 반전기구(150)의 반전부(151)를 상부에서 정확하게 가압 반전시키게 되고, 상기 반전기구(150)는 과전류 트립상태로 반전되어 접점을 개로 시키게 되는 것이다.

상기 이와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 열동형 과부하 계전기는, 기계적인 충격에 의한 온도보상 바이메탈(140)의 변형을 방지할 수 있고, 열동형 과부하 계전기의 온도에 대한 감도를 향상시킴과 아울러, 열동형 과부하 계전기가 사용되는 환경에 대한 온도적 특성을 향상시킬 수 있으며, 열동형 과부하 계전기의 상부 케이스(120) 내의 개폐기구부(130)에 대한 조립성을 향상시켜 제조원가를 절감할 수 있게 되는 것이다.

위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

따라서, 본 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

도 1은 종래의 열동형 과부하 계전기를 나타내는 사시도;

도 2는 도 1의 II-II 라인을 따른 열동형 과부하 계전기의 종단면도;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열동형 과부하 계전기(200)의 정상적인 통전상태를 나타내는 종 단면도; 및

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열동형 과부하 계전기(200)의 트립상태에서의 상부 케이스(120)를 나타내는 종 단면도;이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 하부 케이스 111 : 가열체

112 : 주 바이메탈 113 : 시프터

120 : 상부 케이스 121 : 회전돌기

130 : 개폐기구부 131 : 조정링크

132 : 석방레버 133 : 접점부

140 : 온도보상 바이메탈 141, 142 : 회전돌기

143 : 미세조정 스크류 144 : 조정다이얼

145 : 지지 스프링

150 : 반전기구 151 : 반전부

160 : 트립버튼 170 : 반전레버

200 : 열동형 과부하 계전기

Claims (4)

1. 가열체(111)와 주 바이메탈(112) 및 시프터(113)가 내장된 하부 케이스(110)와, 상기 하부 케이스(110)의 상부에 설치된 상부 케이스(120)와, 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 설치되는 조정링크(131)와, 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 설치되고 시프터(113)의 이동에 따라 회전운동을 하는 석방레버(132)와, 상기 석방레버(132)의 회전운동에 따라 반전하는 반전기구(150)와, 상기 조정링크(131)의 타측 단부에 나사결합되는 미세조정 스크류(143)와, 상기 미세조정 스크류(143)와 접하게 위치하여 상기 조정링크(131)의 회전각도를 조절하는 조정다이얼(144)과, 상기 조정링크(131)의 타측 후방에 구비되어 상기 조정링크(131)를 지지하는 지지스프링(145) 및, 상기 반전기구(150)의 상부에 위치하여 과전류 트립상태로 상기 반전기구(150)를 반전시키는 트립버튼(160)을 포함하는 열동형 과부하 계전기에 있어서,

   상기 조정링크(131)는,

   바이메탈을 절곡시켜 형성되고, 절곡부에는 회전돌기(141)가 구비되어 상기 상부 케이스(120)에 회전가능하게 결합되며;

   상기 석방레버(132)는,

   플라스틱 소재의 'ㄷ'자 형상으로 구비되고, 일측 끝단은 상기 반전기구(150)의 상부에 접하여 위치하고, 절곡된 중간부는 상기 조정링크(131)의 일측에 구비되는 회전돌기(142)에 회전가능하게 결합되며, 타측 끝단은 상기 시프터(113)에 접하여 시프터(113)의 평행 이동에 의하여 회전운동하게 되는 것;을 특징으로 하는 열동형 과부하 계전기(200).
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 상부 케이스(120)에 회전돌기(121)가 형성되고;

   일측은 상기 회전돌기(121)에 회전가능하게 결합되고, 중간부는 상기 반전기구(150)와 상기 트립버튼(160) 사이에 위치하며, 타측의 상부에는 상기 석방레버(132)의 일측 끝단이 접하도록 구비되는 반전레버(170);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열동형 과부하 계전기(200).
4. 제 1항 또는, 제3항에 있어서,

   상기 지지스프링(145)은,

   압축시 스프링 코일이 내측으로 겹쳐져 위치하는 원추 형상의 콘 스프링으로 구비하는 것을 특징으로 하는 열동형 과부하 계전기.

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