KR101090502B1

KR101090502B1 - 전자개폐장치

Info

Publication number: KR101090502B1
Application number: KR1020100100786A
Authority: KR
Inventors: 이상진
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-12-07

Abstract

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정이 개선된 전자개폐장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 외부 장치와 연결되는 고정접점과, 고정접점의 하단에 위치하여 고정접점과 접촉 또는 분리되어 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와, 상단에 가동접점을 지지하며 상하 운동을 통해 가동접점을 구동하는 샤프트와, 샤프트와 결합하여 샤프트와 함께 상하 운동하며 샤프트의 하단 둘레와 마주하는 면에 경사부가 형성된 가동코어를 포함하는 구동부를 포함한다.
본 발명의 이 같은 양상에 따라, 가동코어로 흐른 용접 용액은 샤프트와 가동코어 간에 서로 맞닿는 면 사이로 스며들어 전체적으로 용접되어 결합될 수 있다.

Description

전자개폐장치{Electromagnetic switching device}

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정이 개선된 전자개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자개폐장치는 전기적인 중계작용을 하는 전동식 스위치 장치로서, 작은 입력전류의 변화에 의하여 주회로를 통전하거나 혹은 차단하는 접속변환장치를 말한다. 이 같은 계전기의 종류에는 접점식 개폐장치, 무접점식 개폐장치, 압력 개폐장치, 광 개폐장치 등이 있으며, 이 중에서 접점식 개폐장치는 다른 개폐장치들에 비해 그 구조가 비교적 단순하여 자동차 지시등이나 와이퍼 모터 등에 많이 사용된다.

또한, 직류전력을 개폐하는 전자개폐장치는 하이브리드(HYBRID) 자동차, 연료전지 자동차, 골프 카드(GOLF CART) 및 전동 지게차와 같은 전기 자동차에 있어서, 축전지와 직류 전력 변환장치 사이에 설치되어 축전지로부터 공급되는 직류전력을 직류변환장치와 같은 외부 장치로 공급하거나 차단하는 기능을 수행한다.

이 같은 전자개폐장치는 전자개폐장치 내에 실장된 샤프트의 상하 운동에 따라 직류변환장치와 같은 외부 장치로 전력을 공급하거나 차단한다. 이때, 전자개폐장치 내에 실장된 샤프트는 가동코어와 결합되어 상하 운동을 수행한다.

한편, 전자개폐장치 내에 실장되는 샤프트는 다음과 같은 결합 공정을 거쳐 가동코어와 결합된다. 먼저, 샤프트와 가동코어 간에 결합을 위해서 샤프트의 하단부에 열을 가한다. 샤프트의 하단부에 열을 가함에 따라, 샤프트 하단의 용접액이 생성되고, 이 생성된 용접액은 샤프트와 가동코어 간에 결합되는 부위면에 형성된 홈으로 스며들어 샤프트와 가동코어 간에 결합된다. 그러나, 이 같은 종래의 샤프트와 가동코어의 결합 공정은 샤프트와 가동코어 간에 결합되는 부위면에 형성되는 홈이 약 0.2mm 정도여서 용접액이 해당 부위면 전체에 스며들지 못하고 가동코어의 하단부 주위에 쌓이는 문제가 있다. 이에 따라, 샤프트와 가동코어 간에 결합되는 부위면 전체가 용접되지 못하여 샤프트와 가동코어 간에 완벽한 결합을 이루지 못하게 된다.

뿐만 아니라, 용접액을 생성하기 위해서는 샤프트 하단부를 높은 열로 가해야 하지만 샤프트 하단부의 전체 면적이 좁아 해당 부위에 열을 가해 용접액을 생성하는 시간이 길어지게 된다. 이에 따라, 샤프트 주위에 실장된 다른 구성들이 해당 열에 의해 변형되는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정이 개선된 전자개폐장치를 제안함을 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제는 후술하는 본 발명의 특징적인 양상들에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 외부 장치와 연결되는 고정접점과, 고정접점의 하단에 위치하여 고정접점과 접촉 또는 분리되어 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와, 상단에 가동접점을 지지하며 상하 운동을 통해 가동접점을 구동하는 샤프트와, 샤프트와 결합하여 샤프트와 함께 상하 운동하며 샤프트의 하단 둘레와 마주하는 면에 경사부가 형성된 가동코어를 포함하는 구동부를 포함한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 샤프트는 하단에 홈이 형성된다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 구동부는 전류 공급 시, 자기력을 발생하는 코일과, 코일의 중앙을 관통하여 설치되어 가동코어를 수용하는 실린더와, 실린더 내부에 수용되어 가동코어와 접촉 또는 분리되는 고정코어와, 가동코어와 고정코어 간의 접촉 시, 가동코어를 고정코어로부터 분리시키려는 방향으로 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링를 더 포함한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 고정접점과 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용된다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 고정접점은 가동접점을 지지하는 샤프트의 상하 운동에 따라 가동접점과 접촉 또는 분리된다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 샤프트 하단에 형성된 홈으로 열이 가해저 빠른 시간 내에 용접 용액이 생성되며 가동코어로 흐르게되며, 가동코어로 흐른 용접 용액은 샤프트와 가동코어 간에 서로 맞닿는 면 사이로 스며들어 전체적으로 용접되어 결합될 수 있다

본 발명에 따른 전자개폐장치에서 샤프트의 하단부 면은 'V' 형태의 홈을 형성하여 열을 받는 면적이 넓어짐으로써, 최소한의 시간 안에 용접 용액이 생성된다. 뿐만 아니라, 최소한의 시간 안에 용접 용액이 생성됨에 따라, 높은 열을 가해야 하는 시간이 단축됨으로써, 샤프트 주위에 형성된 구성들이 열에 의해 변형되거나 하는 것을 차단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자개폐장치의 샤프트와 결합되는 가동코어는 샤프트의 하단 둘레와 마주하는 면에 경사부가 형성되어 경사부에 생성된 용접 용액은 모이게되고, 그 경사부에 모인 용접 용액은 샤프트와 가동코어가 서로 맞닿는 면 사이로 스며들게 된다. 이에 따라, 샤프트와 가동코어 간에 서로 맞닿은 면 전체에 용접 용액이 스며들게 되어 용접됨으로써 샤프트와 가동코어 간에 결합이 정상적으로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐장치의 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정을 도시한 예시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 전자개폐장치의 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정을 도시한 예시도이다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시 예를 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐장치를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자개폐장치(100)는 소호부(110)와 구동부(120)를 포함한다.

고정접점(111), 가동접점(112), 하우징(114)을 포함하는 소호부(110)는 전자개폐장치(100)와 연결된 외부 장치에 대한 스위칭이 이루어지도록 고정접점(111)과 가동접점(112)을 개폐한다.

고정접점(111)은 외부 장치와 연결되어 전원을 공급하며, 가동접점(112)은 고정접점(111)의 하단에 위치하여 고정접점(111)과 접촉 또는 분리되어 외부 장치로의 전원을 공급하거나 또는 차단한다. 하우징(114)은 세라믹(Ceramic) 등과 같은 내열성 재료로 상자 모양으로 형성되며, 구동부(120)에 접합되어 소호부(110)의 고정접점(111), 가동접점(112) 및 접압스프링(113), 샤프트(130)를 내부에 수용하여 외부로부터 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 하우징(114)의 하부는 개구되어 있는 상자 모양으로 형성되어 구동부(120)의 상방에 얹어진 형태로 설치되며, 하우징(114)의 상부는 단자 구멍이 구비되어 이를 통해 고정접점(111) 및 고정단자(115)가 삽입된다. 하우징(114) 내부 상단에는 고정접점(111)이 배치되며, 하단에는 샤프트(130)와 결합되어 스위칭을 통해 고정접점(111)과의 접촉 및 분리를 수행하는 가동접점(112)이 배치된다. 이 같이, 하우징(114) 내에 포함되는 고정접점(111)과 가동접점(112)은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용될 수 있으며, 여기서, 절연성 가스는 수소가 될 수 있다. 이에 따라, 전자개폐장치(100)의 개폐 동작 시 고정접점(111)과 가동접점(112) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시킬 수 있다.

한편, 가동접점(112)의 하부에는 가동접점(112)이 고정접점(111)과 접촉 시, 고정접점(111)으로부터 분리시키려는 방향으로 가동접점(112)에 탄성력을 가하는 접압스프링(113)이 구비된다. 이 같은 접압스프링(113)을 통해 가동접점(112)은 고정접점(113)과 일정 이상의 압력으로 접촉상태를 유지할 수 있다. 뿐만 아니라, 접압스프링(113)은 가동접점(112)이 고정접점(111)과 분리될 때 가동코어(123) 및 샤프트(130)의 이동 속도를 저감시킴으로써, 가동코어(123)와 실린더(125) 간의 접촉시 충격력이 완화되어 소음, 진동 발생을 억제할 수 있다.

구동부(120)는 전기적 신호를 이용하여 접점의 개폐 제어가 가능하도록 하는 액추에이터를 포함한다. 통상적으로, 전자개폐장치(100)는 액추에이터를 통해 구동부(120)의 상하 운동으로 전자개폐장치(100)와 연결된 외부 장치를 스위칭한다. 이 같이, 액추에이터를 통해 접점의 개폐 제어를 수행하는 구동부(120)는 코일(121), 고정코어(122), 가동코어(123)를 포함한다. 코일(121)는 전류 공급 시, 공급된 전류에 의해 자기력을 발생시켜 접점의 구동력을 생성하며, 가동코어(123)는 샤프트(130)와 결합하여 샤프트(130)와 함께 상하 운동을 수행한다. 고정코어(122)는 가동코어(123)와 대응하는 상단 위치에 형성되며, 가동코어(123)와 고정코어(122)는 코일(121)의 중앙을 관통하여 설치된 실린더(125)에 수용된다. 실린더(125)는 고정코어(122)와 가동코어(123)가 수납되는 용기와 같은 형태를 가지며, 고정코어(122)와 가동코어(123) 각각의 외경은 실린더(125) 내의 내경과 동일한 정도의 지름을 갖는 원통형으로 형성된다.

이 같이, 실린더(125) 내부에 수용되는 고정코어(122) 및 가동코어(123)는 코일(121)에 의해 발생하는 자속을 통과시키는 자로(磁路, magnetic path)를 형성한다. 이에 따라, 가동코어(123)는 코일(121)에 의해 발생한 자속에 의해 상하 방향으로 운동하는 구동력을 갖는다. 한편, 가동코어(123)와 고정코어(122) 사이에는 복귀 스프링(126)이 위치한다. 복귀 스프링(126)은 코일(121)에 의해 발생한 자속에 의해 가동코어(123)가 상측 방향으로 운동하여 고정코어(122)와 접촉 시, 고정코어(122)와 접촉한 가동코어(123)를 고정코어(122)로부터 분리시키려는 방향으로 가동코어(123)에 탄성력을 가한다. 이에 따라, 고정코어(122)와 접촉한 가동코어(123)는 초기 위치 방향으로 복귀하여 고정코어(122)와 분리된다.

한편, 고정코어(122)와 가동코어(123)의 중앙부에는 축 방향으로 소호부(110) 및 구동부(120)를 관통하여 관통구(127)가 형성되며, 이 관통구(127) 내부에 샤프트(130)가 삽입된다. 이 같은 샤프트(130) 상단은 가동접점(112)을 지지하며, 하단에는 가동코어(123)가 결합되어 가동코어(123)의 상하 운동을 가동접점(112)에 전달한다. 이에 따라, 가동접점(112)은 접압 스프링(113)을 통해 고정접점(111)과 일정 이상의 압력으로 접촉 상태를 유지할 수 있다.

지금까지, 본 발명에 따른 전자개폐장치(100)의 각 구성에 대해 상세히 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 샤프트(130)와 가동코어(123) 간의 결합 공정 기술은 설명하기에 앞서서, 전술한 전자개폐장치(100)의 동작을 간단히 설명하기로 한다.

코일(121)에 접속되는 신호 선에 전류를 흘려주면, 코일(121) 주변에서 자속이 발생한다. 자속이 발생하면, 고정코어(122)와 가동코어(123)는 서로 다른 극성이 되어 가동코어(123)는 고정코어(122)에 흡인되어 가동코어(123)와 고정코어(122)는 서로 접촉한다. 즉, 가동코어(123)와 결합된 샤프트(130)는 함께 상측 방향으로 이동하여 가동코어(123)와 고정코어(122)가 서로 접촉하게 된다. 이 같이, 가동코어(123)와 고정코어(122)가 서로 접촉함에 따라, 소호부(110) 측으로 관통한 샤프트(130)의 상단에 지지된 가동접점(112)은 고정접점(113)과 접촉하게 된다. 고정접점(113)과 가동접점(112)이 서로 접촉함에 따라, 외부 장치와 연결된 고정접점(113)은 가동접점(112)으로부터 공급되는 전원을 외부 장치 측으로 공급한다.

한편, 코일(121)에 접속되는 신호 선에 흐르던 전류를 차단하면, 코일(121)의 자기력 발생이 중지된다. 이에 따라, 가동코어(123)의 구동력이 상실되어 가동코어(123)는 가동코어(123)와 고정코어(122) 사이에 배치되어 설치된 복귀스프링(126)에 의해 초기위치로 복귀한다. 이때, 가동코어(123)와 결합된 샤프트(130)도 함께 초기위치로 복귀한다. 복귀스프링(126)에 의해 샤프트(130)와 결합된 고정코어(122)와 접촉한 가동코어(123)가 초기위치로 복귀함에 따라, 소호부(110) 측으로 관통한 샤프트(130)의 상단에 지지되어 고정접점(113)과 접촉한 가동접점(112)은 서로 분리된다. 이에 따라, 샤프트(130) 상단에 지지된 가동접점(112)은 초기위치로 복귀함으로써, 고정접점(113)의 전원 공급이 차단되어 외부 장치로의 전원 공급이 차단된다.

한편, 전술한 가동코어(123)와 샤프트(130) 간의 결합은 하기와 같은 공정을 통해 결합될 수 있으며, 이 같은 본 발명에 따른 가동코어(123)와 샤프트(130) 간의 결합 공정을 설명하기에 앞서 종래의 가동코어(123)와 샤프트(130) 간의 결합 공정을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐장치의 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정을 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 전자개폐장치의 샤프트와 가동코어 간의 결합 공정을 도시한 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샤프트(130)와 가동코어(123)은 다음과 같은 형태를 가진다. 가동코어(123)와 결합되는 샤프트(130) 하단면(200)의 중앙은 'V' 모양의 홈이 형성된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 샤프트(130) 하단면(200) 전체가 'V' 모양의 홈으로 형성되거나 혹은 사다리꼴 모양의 홈이 형성될 수 있다. 가동코어(123)는 샤프트(130)와 결합하여 사프트(130)와 함께 상하 운동하여 샤프트(130)의 하단 둘레와 마주하는 면에 경사부(210)가 형성된다. 이 같이, 샤프트(130)의 하단면(200)에 'V' 모양의 홈이 형성되고, 샤프트(130)의 하단 둘레와 마주하는 가동코어(123)의 면에 경사부(210)가 형성되면, 다음과 같은 결합 공정을 통해 샤프트(130)와 가동코어(123)를 융합하여 결합한다. 먼저, 샤프트(130)와 가동코어(123)를 결합하기 위해서, 샤프트(130)의 하단면(200)에 형성된 'V' 모양의 홈에 열을 가한다. 'V'모양의 홈이 형성된 하단면(200)에 열을 가함에 따라, 열화되는 부위에 용접 용액이 생성되고, 생성된 용접 용액은 가동코어(123) 측으로 흐르게된다. 이 같이, 본 발명은 샤프트(130)의 하단면(200)에 'V' 모양의 홈이 형성됨에 따라, 도 3과 같은 종래의 샤프트(130)의 하단면(300)에 비해 열을 가할 수 있는 면적이 넓기 때문에 보다 빠르게 용접 용액을 생성할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 샤프트(130)의 하단면(200)은 종래의 샤프트(130)의 하단면(300)에 비해 면적이 넓기 때문에 높은 열을 가해야 하는 시간이 단축됨으로써, 샤프트(130) 주위에 형성된 구성들이 열에 의해 변형되거나 하는 것을 차단할 수 있다.

한편, 'V'모양의 홈이 형성된 하단면(200)에 열을 가함에 따라 생성된 용접 용액은 샤프트(130)의 하단 둘레와 마주하는 가동코어(123) 면에 형성된 경사부(210)로 모이게 되며, 경사부(210)에 모인 용접 용액은 샤프트(130)와 가동코어(123)가 서로 맞닿는 면 사이로 스며들게 된다. 이에 따라, 샤프트(130)와 가동코어(123) 간에 서로 맞닿은 면 전체에 용접 용액이 스며들게 되어 용접됨으로써 샤프트(130)와 가동코어(123) 간에 결합이 정상적으로 이루어진다. 그러나, 종래의 경우, 도 3과 같이, 가동코어(123)와 샤프트(130) 간에 전체적으로 밀착되어 있어 샤프트(130)의 하단면(300)에 열을 가해 생성된 용접 용액은 가동코어(123) 하단면(310)에 쌓이게 된다. 즉, 가동코어(123)와 샤프트(130) 간에 용접 용액이 스며드는 공간은 약 0.2mm 정도이기 때문에, 가동코어(123)와 샤프트(130) 간에 전체적으로 밀착되어 있을 경우, 0.2mm 정도의 공간으로 용접 용액이 스며들지 못하고 가동코어(123) 하단면(310)에 쌓이게 되어 샤프트(130)와 가동코어(1230 간에 용접이 비정상적으로 이루어지게된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 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 : 전자개폐장치 110 : 소호부
111 : 고정접점 112 : 가동접점
113 : 접압스프링 114 : 하우징
120 : 구동부 121 : 코일
122 : 고정코어 123 : 가동코어
124 : 코일보빈 125 : 실린더
126 : 복귀스프링 127 : 관통구
130 : 샤프트

Claims

외부 장치와 연결되는 고정접점과, 상기 고정접점의 하단에 위치하여 상기 고정접점과 접촉 또는 분리되어 상기 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와;
상단에 상기 가동접점을 지지하며 상하 운동을 통해 상기 가동접점을 구동하는 샤프트와, 용접 용액이 상기 샤프트와 맞닿은 면 사이로 스며들도록 상기 샤프트의 하단 둘레와 마주하는 면에 경사부가 형성되고 상기 샤프트와 결합하여 샤프트와 함께 상하 운동하는 가동코어를 포함하는 구동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트는:
하단에 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동부는:
전류 공급 시, 자기력을 발생하는 코일과;
상기 코일의 중앙을 관통하여 설치되어 상기 가동코어를 수용하는 실린더와;
상기 실린더 내부에 수용되어 상기 가동코어와 접촉 또는 분리되는 고정코어와;
상기 가동코어와 상기 고정코어 간의 접촉 시, 상기 가동코어를 상기 고정코어로부터 분리시키려는 방향으로 상기 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정접점과 상기 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
제 1 항에 있어서, 상기 고정접점은:
상기 가동접점을 지지하는 샤프트의 상하 운동에 따라 상기 가동접점과 접촉 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.