KR101116382B1 - 전자 개폐장치 - Google Patents

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Abstract

전자 개폐장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치는 고정접점, 고정접점과 대향하는 가동접점 및 가동접점을 구동시켜 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부를 포함하며, 고정접점과 가동접점이 한쪽은 볼록하고 한쪽은 오목한 요철(凹凸) 패턴이 형성된다. 이에 따라 고정접점과 가동접점의 충돌 접촉에 의해 발생하는 온 충격음을 줄이고, 전자 개폐장치가 설치된 외부장치의 소음을 줄일 수 있다.

Description

전자 개폐장치 {Electromagnetic switching device}
본 발명의 일 양상은 전자 개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소음이 차단된 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 고정접점(111) 및 가동접점(112)을 포함한다. 하우징(114) 내부의 고정접점(111) 및 가동접점(112)의 접합 또는 분리에 따라 전자 개폐장치(100)와 연결된 외부 장치가 개폐된다.
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 직선이동가능하게 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 상하방향으로 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(112)이, 하단에는 가동코어(123)가 결합되어 가동코어(123)의 상하운동을 가동접점(112)에 전달한다.
접압 스프링(113)은 가동접점(112)이 고정접점(111)과 접촉될 때 탄성력을 갖도록 가동접점(112)의 하부에 위치한다. 가동접점(112)은 접압 스프링(113)을 통해 고정접점(111)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 설치된 가동접점(112)이 대향하는 고정접점(111)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(112)이 대향하는 고정접점(111)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(111)과 가동접점(112)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(111)과 가동접점(112)의 충돌 접촉에 의해서 발생한 온 충격음은 고정접점(111)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.
또한, 전자 개폐장치(100)는 오프 동작시에, 가동코어(123)와 밀봉 캔(can)(129)의 충돌 접촉에 의해서 오프 충격음이 발생된다. 오프 충격음의 진동은 고정코어(122)와 하부 요크(128)에 전달되고 이후 전자 개폐장치(100)가 설치된 외부장치로 전달되어 외부장치의 실내까지 소음을 유발할 수 있다. 특히, 전기 자동차와 같이 실내 정숙성이 요구되는 전자 개폐장치(100)의 설치 환경에서 전자 개폐장치(100)의 온/오프 충격음의 발생은 승객의 불만을 야기할 수 있다.
일 양상에 따라, 전자 개폐장치의 온/오프 충격음의 진동 전달을 차단할 수 있어서 소음발생을 절감시킬 수 있는 전자 개폐장치를 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치는, 고정접점, 고정접점과 대향하는 가동접점 및 가동접점을 구동시켜 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부를 포함하며, 고정접점은 오목(凹)하고 가동접점은 볼록(凸)한 형태이며 가동접점이 고정접점에 접촉시 고정접점에 삽입된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 개폐장치는, 고정접점, 고정접점과 대향하는 가동접점 및 가동접점을 구동시켜 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부를 포함하며, 고정접점은 볼록(凸)하고 가동접점은 오목(凹)한 형태이며 가동접점이 고정접점에 접촉시 고정접점이 가동접점에 삽입된다.
본 발명의 추가 양상에 따르면, 고정접점과 가동접점은 격자 형태의 패턴을 형성할 수 있다. 나아가, 고정접점과 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 개폐장치의 온/오프 충격음의 진동 전달을 차단할 수 있어서 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 따라 고정접점은 오목(凹)하고 가동접점은 볼록(凸)한 전자 개폐장치를 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 고정접점은 볼록(凸)하고 가동접점은 오목(凹)한 전자 개폐장치를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 패턴을 갖는 고정점점 및 가동점점을 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 따라 고정접점은 오목(凹)하고 가동접점은 볼록(凸)한 전자 개폐장치(200)를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전자 개폐장치(200)는 고정접점(211)은 오목한 패턴(凹)이고, 가동접점(212)은 볼록한 패턴(凸)이다. 고정접점(211) 및 가동접점(212)의 접합 또는 분리에 따라 전자 개폐장치(200)와 연결된 외부 장치가 개폐된다. 고정접점(211) 및 가동접점(212)의 접합시에 볼록한 패턴(凸)의 가동접점(212)이 오목한 패턴(凹)의 고정점점(211)에 삽입된다. 이와 반대로, 고정접점(211) 및 가동접점(212)의 분리시에 오목한 패턴(凹)의 고정점점(211)에 삽입된볼록한 패턴(凸)의 가동접점(212)이 고정점점(211)으로부터 분리된다.
이하 전자 개폐장치(200)의 동작을 간단히 설명한다. 도 2는 전류를 차단했을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 전류를 흘려주었을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이다.
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 이동하며 가동코어(123)와 함께 샤프트(125)가 상승한다. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 설치된 볼록한 패턴(凸)의 가동접점(212)이 대향하는 오목한 패턴(凹)의 고정접점(211)에 삽입 접촉된다. 이어서, 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. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 설치된 볼록한 패턴(凸)의 가동접점(212)이 대향하는 오목한 패턴(凹)의 고정접점(211)으로부터 분리된다. 이어서, 직류 전원 측과 부하 측이 분리되고 전력의 공급이 차단되는 오프(OFF) 상태가 된다.
전술한 전자 개폐장치(200)의 구성 및 동작에 따라, 고정접점(211)과 가동접점(212)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.
한편, 추가 양상에 따르면 고정접점(211)과 가동접점(212)은 격자 형태의 패턴일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6에서 후술한다. 이는 개폐 동작시 고정접점(211)과 가동접점(212) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시키기 위함이다.
추가 양상에 따르면, 고정접점(211)과 가동접점(212)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(211)과 가동접점(212) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 고정접점은 볼록(凸)하고 가동접점은 오목(凹)한 전자 개폐장치(400)를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전자 개폐장치(400)는 고정접점(411)은 볼록한 패턴(凸)이고, 가동접점(412)은 오목한 패턴(凹)이다. 고정접점(411) 및 가동접점(412)의 접합 또는 분리에 따라 전자 개폐장치(400)와 연결된 외부 장치가 개폐된다. 고정접점(411) 및 가동접점(412)의 접합시에 오목한 패턴(凹)의 가동접점(412)의 상향 운동으로 인하여 볼록한 패턴(凸)의 고정점점(411)이 오목한 패턴(凹)의 가동접점(412)에 삽입된다. 이와 반대로, 고정접점(411) 및 가동접점(412)의 분리시에 가동접점(412)의 하향 운동으로 인하여 오목한 패턴(凹)의 가동접점(412)에 삽입된 볼록한 패턴(凸)의 고정점점(411)이 분리된다.
이하 전자 개폐장치(400)의 동작을 간단히 설명한다. 도 4는 전류를 차단했을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 전류를 흘려주었을 때의 전자 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 5를 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 이동하며 가동코어(123)와 함께 샤프트(125)가 상승한다. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 설치된 오목한 패턴(凹)의 가동접점(412)이 대향하는 볼록한 패턴(凸)의 고정접점(411)에 삽입 접촉된다. 이어서, 직류 전원 측과 부하 측이 접속되어 전력이 공급되는 온(ON) 상태가 된다.
도 4를 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. 그러면, 샤프트(125)의 상단부에 설치된 오목한 패턴(凹)의 가동접점(412)이 대향하는 볼록한 패턴(凸)의 고정접점(411)으로부터 분리된다. 이어서, 직류 전원 측과 부하 측이 분리되고 전력의 공급이 차단되는 오프(OFF) 상태가 된다.
전술한 전자 개폐장치(400)의 구성 및 동작에 따라, 고정접점(411)과 가동접점(412)의 충돌 접촉에 의해 발생하는 온 충격음을 줄일 수 있다. 이에 따라, 전자 개폐장치(400)가 설치된 외부장치, 예를 들면 전기 자동차의 차체로 전달되어 전기 자동차의 소음을 줄일 수 있다.
한편, 추가 양상에 따르면 고정접점(411)과 가동접점(412)은 격자 형태의 패턴일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6에서 후술한다. 이는 개폐 동작시 고정접점(411)과 가동접점(412) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시키기 위함이다.
추가 양상에 따르면, 고정접점(411)과 가동접점(412)은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용될 수 있다. 절연성 가스는 수소(H2)일 수 있다. 이에 따라, 전자 개폐장치(400)의 개폐 동작시 고정접점(411)과 가동접점(412) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 절감하고 아크 소호 기능을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 패턴을 갖는 고정점점(611) 및 가동점점(612)을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 고정접점(611)과 가동접점(612)은 격자 형태의 패턴으로 형성된다. 즉, 어느 한쪽이 오목(凹)하고, 다른 한쪽이 볼록(凸)한 고정접점(611)과 가동접점(612)이 격자 형태의 패턴을 형성함에 따라, 개폐 동작시 접점(611, 621) 간의 접촉에 의해 발생하는 소음을 더 효율적으로 절감할 수 있다. 나아가 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, 400 : 전자 개폐장치 110 : 소호부
111, 211, 411, 611 : 고정접점 112, 212, 412, 612 : 가동접점
113 : 접압 스프링 114 : 하우징
120 : 구동부 121 : 코일
122 : 고정코어 123 : 가동코어
124 : 관통구 125 : 샤프트
126 : 복귀 스프링 127 : 상부요크
128 : 하부요크 129 : 밀봉 캔

Claims (4)

  1. 고정접점;
    상기 고정접점과 대향하는 가동접점; 및
    상기 가동접점을 구동시켜 상기 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부; 를 포함하며,
    상기 고정접점은 오목(凹)하고, 상기 가동접점은 볼록(凸)한 형태이며, 상기 볼록한 가동접점이 상기 오목한 고정접점에 접촉시 상기 오목한 고정접점에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  2. 고정접점;
    상기 고정접점과 대향하는 가동접점; 및
    상기 가동접점을 구동시켜 상기 고정접점과 접촉 또는 분리시키는 구동부; 를 포함하며,
    상기 고정접점은 볼록(凸)하고 상기 가동접점은 오목(凹)한 형태이며, 상기 오목한 가동접점이 상기 볼록한 고정접점에 접촉시 상기 오목한 가동접점에 상기 볼록한 고정접점이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정접점과 상기 가동접점은 격자 형태의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정접점과 가동접점은 절연성 가스가 혼합되어 밀폐되는 아크 소호 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR840001765A (ko) * 1981-10-03 1984-05-16 이마이 마사오 진공 차단기
JP2006310247A (ja) * 2005-03-28 2006-11-09 Matsushita Electric Works Ltd 電磁開閉装置
KR20080002429U (ko) * 2006-12-29 2008-07-03 엘에스산전 주식회사 전자 접촉기의 접점 구조

Patent Citations (3)

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