KR101077279B1 - 전자 개폐장치 - Google Patents

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Abstract

전자 개폐장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치는 한 쌍의 고정접점, 한 쌍의 고정접점과 대향하는 한 쌍의 가동접점 및 한 쌍의 가동접점을 구동시켜 한 쌍의 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부를 포함하며, 한 쌍의 고정접점 중 하나와 한 쌍의 가동접점 중 하나가 쌍을 이루어 다른 한 쌍과는 서로 분리된 기밀공간에 각각 밀봉된다. 이에 따라 아크 소호 기능이 향상되고 소음이 절감될 수 있다.

Description

전자 개폐장치 {Electromagnetic switching device}
본 발명의 일 양상은 전자 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 소호 기능이 향상되고 소음이 절감되는 전자 개폐장치에 관한 것이다.
전자 개폐장치는 전류를 공급하거나 중지하는 전기적인 접점 개폐 장치의 일종으로서, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 이용될 수 있다. 전자 개폐장치는, 고정접점 및 가동접점을 구비하며, 전기적인 신호에 의해 고정접점의 개폐 제어가 가능하게 가동접점을 구동시키는 전기 액츄에이터(electric actuator)가 구비된다.
도 1은 일반적인 전자 개폐장치(100)를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 전자 개폐장치(100)는 소호부(110) 및 구동부(120)를 포함한다.
소호부(110)는 하우징(114) 내부에 고정단자(111), 가동 접촉자(112), 고정접점(115) 및 가동접점(116)을 포함한다. 고정접점(115) 및 가동접점(116)의 접합 또는 분리에 따라 전자 개폐장치(100)와 연결된 외부 장치가 개폐된다.
고정단자(fixed terminal)(111)는 도전체의 원통형으로 형성되어 상단에 외부 장치와 연결되고, 하단에 고정접점(115)이 형성된다. 가동 접촉자(112)는 도전체로 평판 상으로 형성되고, 상부 면에 가동접점(116)이 형성된다. 가동접점(116)은 가동 접촉자(112)에 일체로 형성된다.
구동부(120)는 코일(121), 고정코어(122) 및 가동코어(123)를 포함한다. 코일(121)은 전기적 신호에 의한 자기력을 발생시킨다. 가동코어(123)는 샤프트(125)와 함께 직선 이동 가능하게 샤프트(125)의 하부에 접속되고, 코일(121)에 의해 발생하는 자속(磁束, magnetic flux density)에 의해 직선이동 가능한 실린더(cylinder) 형태이다. 고정코어(122)는 가동코어(123)와 대향하는 위치에 샤프트(125)를 둘러싸게 마련된다.
고정코어(122) 및 가동코어(123)는 코일(121)에 의하여 발생하는 자속을 통과시키는 자로(磁路, magnetic path)를 형성한다. 가동코어(123)는 코일(121)에 의해 발생하는 자속에 의해 상하 방향으로 운동하는 구동력을 갖는다. 가동코어(123)가 고정코어(122)와 접합하는 접합력은 코일(121)에 의한 코일 스프링에 의해 제공된다. 가동코어(123)가 초기 위치에 복귀하는 방향의 용수철력은 복귀 스프링(126)에 의해 제공된다.
고정코어(122) 및 가동코어(123)의 중앙부에는 축 방향으로 소호부(110) 및 구동부(120)를 관통하여 관통구(124)가 위치한다. 축 방향으로 관통구(124)를 관통하여 형성되는 샤프트(125)는 상단에는 가동접점(116)이, 하단에는 가동코어(123)가 결합되어 가동코어(123)의 상하운동을 가동접점(116)에 전달한다.
접압 스프링(113)은 가동접점(116)이 고정접점(115)과 접촉될 때 탄성력을 갖도록 가동접점(116)의 하부에 위치한다. 가동접점(116)은 접압 스프링(113)을 통해 고정접점(115)과 일정 이상의 압력으로 접촉 상태를 유지할 수 있다.
이하 일반적인 전자 개폐장치(100)의 동작을 간단히 설명한다.
코일(121)에 접속되는 신호 선에 전류를 흘려주면, 코일(121)이 자화된다. 코일(121)로부터 발생한 자속은 가동코어(123)와 고정코어(122)와 상부 요크(127)와 하부 요크(128)로 형성되는 자속의 이동경로를 따라 이동하면서 자속의 폐회로를 형성한다. 이때 가동코어(123)가 고정코어(122)에 접촉하게 직선 이동하며 가동코어(123)와 함께 샤프트(125)가 상승한다. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 구비된 가동접점(116)이 대향하는 고정접점(115)에 접촉하여 직류 전원 측과 부하 측이 접속되어 직류전력이 공급되는 온(ON) 상태가 된다.
코일(121)에 접속되는 신호 선에 전류를 차단하면, 코일(121)이 소자된다. 코일(121)이 소자됨에 따라 가동코어(123)는 복귀 스프링(126)에 의해서 고정코어(122)로부터 이격된 원래 위치로 복귀한다. 이때 가동코어(123)와 함께 샤프트(125)가 하강한다. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 설치된 가동접점(116)이 대향하는 고정접점(115)으로부터 분리되어 직류 전원 측과 부하 측이 분리되고 직류전력의 공급은 차단되는 오프(OFF) 상태가 된다.
전술한 바와 같이 동작하는 전자 개폐장치(100)는 온 동작시에, 가동코어(123)와 고정코어(122)의 충돌 접촉에 의해서 온 충격음이 발생하며 고정접점(115)과 가동접점(116)의 충돌 접촉에 의해서도 온 충격음이 발생한다. 온 충격음의 진동에 있어서, 가동코어(123)와 고정코어(122)의 충돌 접촉에 의해서 발생한 진동은 고정코어(122)와 상부 요크(127)에 전달된다. 고정접점(115)과 가동접점(116)의 충돌 접촉에 의해서 발생한 온 충격음은 고정접점(115)과 하우징(114)에 전달된다. 그러면, 전자 개폐장치(100)가 설치된 외부장치로 전달되어 외부장치의 실내까지 소음을 유발할 수 있다. 외부장치는 예를 들면, 전기 자동차의 차체일 수 있다.
일 양상에 따라, 밀봉되어 아크 소호 기능이 향상되고 소음이 절감되는 전자 개폐장치를 제안한다.
본 발명에 따른 전자 개폐장치는, 한 쌍의 고정접점, 한 쌍의 고정접점과 대향하는 한 쌍의 가동접점 및 한 쌍의 가동접점을 구동시켜 한 쌍의 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부를 포함하며, 한 쌍의 고정접점 중 하나와 한 쌍의 가동접점 중 하나가 쌍을 이루어 다른 한 쌍과는 서로 분리된 기밀공간에 각각 밀봉된다.
한 쌍의 고정접점이 하우징의 상부에 구비되고 한 쌍의 가동접점이 하우징의 내부에 한 쌍의 고정접점과 대향하여 구비되며, 하우징은 한 쌍을 이룬 고정접점 및 가동접점을 다른 한 쌍을 이룬 고정접점 및 가동접점과 분리하여 둘러싸는 구조이다. 하우징은 세라믹 소재일 수 있다. 나아가 한 쌍의 고정접점과 한 쌍의 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 밀봉될 수 있다.
구동부는, 전류 공급시 자기력을 발생시키는 코일, 코일의 중앙을 관통하여 설치되는 실린더, 실린더의 내부에 수용되어 고정되는 고정코어, 고정코어에 대해 근접 또는 이격되도록 실린더의 내부에 수용되는 가동코어, 고정코어를 관통하여 배치되며 일단부가 가동코어에 결합되어 가동코어와 함께 이동 가능하게 되며 타단부가 가동접점에 연결되는 샤프트 및 가동코어를 고정코어로부터 이격시키려는 방향으로 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링을 포함한다.
본 발명에 따르면, 한 쌍의 고정접점 및 가동접점을 다른 쌍의 고정접점 및 가동접점과 분리하여 서로 다른 기밀 공간에 밀봉함에 따라 아크 소호 기능을 향상시킬 수 있다. 또한 전자 개폐장치의 온/오프 충격음의 진동 전달을 차단하여 소음발생을 절감시킬 수 있다. 특히, 고정접점과 가동접점의 충돌 접촉에 의해 발생하는 온 충격음을 줄이고, 전자 개폐장치가 설치된 외부장치의 소음을 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 전자 개폐장치를 도시한 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치(200)를 도시한 도면이다. 도 2는 전류를 차단했을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 전류를 흘려주었을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전자 개폐장치(200)는 소호부(210) 및 구동부(120)를 포함한다.
아크 소호를 위한 소호부(210)는 한 쌍의 고정접점(215a,215b)과 한 쌍의 가동접점(216a,216b)을 포함한다. 한 쌍의 가동접점(216a,216b)은 한 쌍의 고정접점(215a,215b)의 하부에 대향하여 위치한다. 한 쌍의 고정접점(215a,215b)은 한 쌍의 고정단자(211a,211b)의 하단에 위치한다. 한 쌍의 가동접점(216a,216b)은 가동 접촉자(212)의 상단에 위치한다. 한 쌍의 가동접점(216a,216b)은 가동 접촉자(212)와 함께 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, [하나의 고정접점(215a)과 하나의 가동접점(216a)]이 한 쌍을 이루고, [다른 하나의 고정접점(215b)과 다른 하나의 가동접점(216b)]이 한 쌍을 이루어, 서로 분리된 두 개의 기밀공간에 각각 밀봉된다. 서로 분리된 기밀공간은 아크 소호 공간으로, 가동접점(216a,216b)의 구동시 발생하는 아크를 소거하도록 소호 가스가 충전된 후 밀봉된다. 가동 접촉자(212)는 ┕┙ 형태의 판 상으로 형성되고, 그 상단에 한 쌍의 가동접점(216a,216b)이 형성된다.
두 개의 기밀공간으로 구성된 아크 소호 공간은 금속 플레이트 상에 하우징(214)이 결합되어 형성된다. 하우징(214)의 상부에 한 쌍의 고정접점(215a,215b)이 설치되고 하우징(214)의 내부에 한 쌍의 고정접점(215a,215b)과 대향하여 한 쌍의 가동접점(216a,216b)이 구비된다. 하우징(214)은 [한 쌍의 고정접점과 가동접점(215a,216a)] 및 [다른 한 쌍의 고정접점과 가동접점(215b,216b)]을 각각 분리하여 둘러싸는 구조이다.
일반적인 고정접점과 가동접점은 단일의 하우징 내에 밀봉된다. 그러나, 본 발명에 따르면 [한 쌍의 고정접점과 가동접점(215a,216a)] 및 [다른 한 쌍의 고정접점과 가동접점(215b,216b)]을 분리된 두 개의 기밀 공간에 각각 밀봉한다. 이에 따라 가동점점(215b,216b)의 구동 시 발생하는 아크를 효율적으로 소호시킬 수 있다. 나아가 소음을 절감할 수 있다. 즉, 고정접점(215a,215b)과 가동접점(216a,216b)의 충돌 접촉에 의해 발생하는 온 충격음을 줄일 수 있다. 이에 따라, 전자 개폐장치(200)가 설치된 외부장치, 예를 들면 전기 자동차의 차체로 전달되어 전기 자동차의 소음을 줄일 수 있다.
하우징(214)은 세라믹(ceramic) 등과 같은 내열성 재료로 제작된다. 하우징(214)은 하부(도 2의 하면)에 개구를 구비하고, 상부(도 2의 상면)에 2개의 단자 구멍이 형성된 상자 모양이다. 2개의 단자 구멍에는 고정단자(211a,211b)가 삽입된다.
하우징(214)은 고정단자(211a,211b)의 고정접점(215a,215b) 및 가동 접촉자(212)의 가동접점(216a,216b)을 수용하는 기밀 공간을 형성한다. 기밀 공간 내에 각 고정단자(211a,211b)는 동계(銅系) 재료 등의 도전체로 원통형으로 형성되고, 하단에 고정접점(215a,215b)을 구비하고 상단에 외부장치와 연결될 수 있다. 가동 접촉자(212)는 동계 재료 등의 도전체로 평판 상에 형성되고, 상부 면에 가동접점(216a,216b)이 형성된다. 가동접점(216a,216b)은 가동 접촉자(212)에 일체로 형성될 수 있다.
고정접점(215a,215b)은 내아크성, 내용착성, 내충격성, 내환경성 및 내열성 및 통전 성능이 높은 도전성 금속 재료 등이 사용된다. 가동 접촉자(212)의 상부에 위치하는 가동접점(216a,216b)은 고정접점(215a,215b)과 마찬가지로 내용착성, 내환경성 및 내열성이 높은 도전성 금속 재료 등이 사용된다.
구동부(120)는 코일(121), 고정코어(122) 및 가동코어(123)를 포함한다. 코일(121)은 전기적 신호에 의한 자기력을 발생시킨다. 구동부(120)는 코일(121)을 통해 발생한 자기력에 의해 한 쌍의 가동접점(216a,216b)을 구동시켜 한 쌍의 고정접점(215a,215b)과 접촉 또는 분리시킨다. 구동부(120)의 구성은 도 1을 참조로 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
이하 전자 개폐장치(200)의 동작을 간단히 설명한다.
도 3을 참조하면, 코일(121)에 접속되는 신호 선에 전류를 흘려주는 경우, 코일(121)이 자화된다. 코일(121)로부터 발생한 자속은 가동코어(123)와 고정코어(122)와 상부 요크(127)와 하부 요크(128)로 형성되는 자속의 이동경로를 따라 이동하면서 자속의 폐회로를 형성한다. 이때 가동코어(123)가 고정코어(122)에 접촉되도록 직선 상향 이동하며 가동코어(123)와 함께 샤프트(125)가 상승한다. 샤프트(125)의 상단부에는 가동 접촉자(216)가 위치한다. 가동 접촉자(216)의 상승에 따라, 가동 접촉자(216)의 상단에 위치하는 가동접점(216)이 대향하는 고정접점(211)에 접촉된다. 그러면, 직류 전원 측과 부하 측이 접속되어 전력이 공급되는 온(ON) 상태가 된다.
도 2를 참조하면, 코일(121)에 접속되는 신호 선에 전류를 차단하는 경우, 코일(121)이 소자된다. 코일(121)이 소자됨에 따라 가동코어(123)는 복귀 스프링(126)에 의해서 고정코어(122)로부터 이격된 원래 위치로 복귀한다. 이때 고정코어(122)와 접촉된 가동코어(123)가 샤프트(125)와 함께 하강한다. 샤프트(125)의 상단부에는 가동 접촉자(216)가 위치한다. 그러면, 가동 접촉자(216)의 하강에 따라, 가동 접촉자(216)의 상단에 위치하는 가동접점(216)이 대향하는 고정접점(211)으로부터 분리된다. 이어서, 직류 전원 측과 부하 측이 분리되고 전력의 공급이 차단되는 오프(OFF) 상태가 된다.
추가 양상에 따르면, 고정접점(215a,215b)과 가동접점(216a,216b)은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용될 수 있다. 절연성 가스는 수소(H2)일 수 있다. 이에 따라, 전자 개폐장치(200)의 개폐 동작시 고정접점(215a,215b)과 가동접점(216a,216b) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 전자 개폐장치 110, 210 : 소호부
111, 211a, 211b : 고정단자 112, 212 : 가동 접촉자
115, 215a, 215b : 고정접점 116, 216a, 216b : 가동접점
113 : 접압 스프링 114, 214 : 하우징
120 : 구동부 121 : 코일
122 : 고정코어 123 : 가동코어
124 : 관통구 125 : 샤프트
126 : 복귀 스프링 127 : 상부 요크
128 : 하부 요크 129 : 실린더

Claims (5)

  1. 한 쌍의 고정접점;
    상기 한 쌍의 고정접점과 대향하는 한 쌍의 가동접점; 및
    상기 한 쌍의 가동접점을 구동시켜 상기 한 쌍의 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부; 를 포함하며,
    상기 한 쌍의 고정접점 중 하나와 상기 한 쌍의 가동접점 중 하나가 쌍을 이루어 다른 한 쌍과는 서로 분리된 기밀공간에 각각 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정접점이 하우징의 상부에 구비되고 상기 한 쌍의 가동접점이 상기 하우징의 내부에 상기 한 쌍의 고정접점과 대향하여 구비되며, 상기 하우징은 한 쌍을 이룬 고정접점 및 가동접점을 다른 한 쌍을 이룬 고정접점 및 가동접점과 분리하여 둘러싸는 구조인 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 세라믹 소재인 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정접점과 상기 한 쌍의 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,
    전류 공급시 자기력을 발생시키는 코일;
    상기 코일의 중앙을 관통하여 설치되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에 수용되어 고정되는 고정코어;
    상기 고정코어에 대해 근접 또는 이격되도록 상기 실린더의 내부에 수용되는 가동코어;
    상기 고정코어를 관통하여 배치되며, 일단부가 상기 가동코어에 결합되어 상기 가동코어와 함께 이동 가능하게 되며, 타단부가 상기 가동접점에 연결되는 샤프트; 및
    상기 가동코어를 상기 고정코어로부터 이격시키려는 방향으로 상기 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
KR1020100100881A 2010-10-15 2010-10-15 전자 개폐장치 KR101077279B1 (ko)

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JP2000340092A (ja) 1999-05-31 2000-12-08 Mitsubishi Electric Corp 回路遮断器

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