KR101171353B1 - 전자개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트와 고정코어 간의 구조가 개선된 전자개폐장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 외부 장치와 연결되는 한쌍의 고정접점과, 고정접점의 하단에 위치하여 고정접점과 접촉 또는 분리되어 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와, 상하 운동을 통해 가동접점을 구동하며 소호부 내에 위치한 부위의 둘레에 원판날개부가 형성된 샤프트와, 샤프트가 관통하여 상하 운동하도록 관통구가 형성되고, 관통구의 상단 개구에 샤프트의 상하 운동시 원판날개부의 좌우를 지지하는 제1 지지부가 형성된 고정코어를 포함하는 고정부를 포함한다.
본 발명의 이 같은 양상에 따라, 가동코어와 결합된 샤프트의 상하 운동이 좌우로 흔들거리지 않고 수직 방향으로 운동하여 점전 간의 접촉 또는 분리가 동시에 이루어질 수 있다.

Description

전자개폐장치{Electromagnetic switching device}

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트와 고정코어 간의 구조가 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, 가동코어와 결합되어 상하 운동을 수행하는 샤프트의 축은 고정코어의 내부에 수용된 관통구에 삽입되어 상하 운동을 수행한다. 이 같은 샤프트의 상단에는 원판날개부가 형성된다. 이 같은 샤프트는 원판날개부 측에 무게 중심이 있기 때문에 가동코어에 의해 상하 운동 시, 수직적이지 못하고 좌우로 흔들거리면서 상하 운동을 한다. 이 같이 좌우로 흔들거리면서 상하 운동함에 따라, 관통구 면과 샤프트 간의 마찰이 발생할 뿐만 아니라, 점접 간의 접촉이 정상적으로 이루어 지지않는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 샤프트와 고정코어 간의 구조 개선을 수행하여 효율적인 동작이 이루어지도록 함을 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제는 후술하는 본 발명의 특징적인 양상들에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 외부 장치와 연결되는 한쌍의 고정접점과, 고정접점의 하단에 위치하여 고정접점과 접촉 또는 분리되어 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와, 상하 운동을 통해 가동접점을 구동하며 소호부 내에 위치한 부위의 둘레에 원판날개부가 형성된 샤프트와, 샤프트가 관통하여 상하 운동하도록 관통구가 형성되고, 관통구의 상단 개구에 샤프트의 상하 운동시 원판날개부의 좌우를 지지하는 제1 지지부가 형성된 고정코어를 포함하는 고정부를 포함한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 제1 지지부는 샤프트의 상측 방향으로의 이동하는 거리만큼의 높이로 형성되어 원판날개부를 지지한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 고정부는 관통구 내부에 수용되어 샤프트의 상하 운동에 따라 샤프트의 축을 지지하는 제2 지지부를 더 포함한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 원판날개부는 가동접점이 고정접점과 접촉 시, 고정접점으로부터 분리되려는 방향으로 가동접점에 탄성력을 가하는 접압스프링을 지지한다.

본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 고정부는 전류 공급 시, 자기력을 발생하는 코일과, 코일의 중앙을 관통하여 설치되어 고정코어를 수용하는 실린더와, 실린더 내부에 수용되어 샤프트와 결합되어 샤프트와 함께 상하 운동을 통해 고정코어와 접촉 또는 분리되는 가동코어와, 가동코어를 고정코어로부터 이격시키려는 방향으로 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링을 더 포함한다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 가동코어와 결합된 샤프트의 상하 운동이 좌우로 흔들거리지 않고 수직 방향으로 운동하여 점전 간의 접촉 또는 분리가 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 전자개폐장치에서 코일에 의해 자속이 발생하여 가동코어가 상하 운동을 하는 경우, 가동코어와 결합된 샤프트는 가동코어와 함께 상하 운동을 한다. 이때, 가동코어와 결합된 샤프트는 고정코어 상단에 형성된 제1 지지부와, 고정코어 내부에 형성되어 샤프트 축이 삽입되는 관통구 내에 형성된 제2 지지부에 의해 상하 운동시 좌우로 흔들거리지 않고 직선 운동을 수행함으로써, 접점 간의 접촉 또는 분리가 동시에 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 수용하는 고정코어를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 샤프트를 수용하는 고정코어를 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. 소호부(110)는 외부 장치와 연결되어 전원을 공급하며, 구동부(120)는 전기적 신호를 이용하여 접점의 개폐를 제어하여 외부 장치와 연결된 소호부(110)로의 전원을 공급하거나 또는 차단한다.

구동부(120)의 접점의 개폐 제어 여부에 따라 외부 장치로의 전원을 공급하거나 차단하는 소호부(110)는 고정접점(111), 가동접점(112), 하우징(114)을 포함한다. 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. 접압스프링(113)은 가동접점(112)과 후술할 샤프트(130)의 상측에 돌출된 부위 사이에 위치한다. 이 같은 접압스프링(113)을 통해 가동접점(112)은 고정접점(111)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.

한편, 전술한 구동부(120)는 액추에이터를 통해 접점의 개폐 제어를 수행한다. 즉, 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)은 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 접압스프링(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 전술한 전자개폐장치(100)의 동작을 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(111)과 접촉하게 된다. 고정접점(111)과 가동접점(112)이 서로 접촉함에 따라, 외부 장치와 연결된 고정접점(111)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(111)과 접촉한 가동접점(112)은 서로 분리된다. 이에 따라, 샤프트(130) 상단에 지지된 가동접점(112)은 초기위치로 복귀함으로써, 고정접점(111)의 전원 공급이 차단되어 외부 장치로의 전원 공급이 차단된다.

이 같이, 코일(121)에 의해 발생하는 자속 여부에 따라 상하 운동하는 가동코어(123)와 결합된 샤프트(130)의 상하 운동으로 고정접점(111)과 가동접점(112) 간의 접촉 또는 분리가 이루어져 외부 장치로 전원을 공급하거나 차단할 수 있다.

한편, 가동접점(112)을 지지하며, 상하 운동을 통해 지지한 가동접점(112)을 구동하는 샤프트(130)와 상하 운동하는 샤프트(130)를 관통구(127) 내에 삽입시켜 내부에 수용하는 고정코어(122)는 다음과 같이 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 수용하는 고정코어를 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 샤프트를 수용하는 고정코어를 도시한 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 고정코어(122) 내부는 관통구(127)가 형성되며, 그 관통구(127) 내에 샤프트(130)가 삽입된다. 관통구(127) 내에 삽입된 샤프트(130)는 샤프트(130)와 결합된 가동코어(123)에 의해 상하 운동하며, 상측 방향으로 운동 시, 샤프트(130) 상단에 지지하고 있는 가동접점(112)이 고정접점(111)과 접촉한다. 전술한 바와 같이, 소호부(110) 내에 위치하여 가동접점(112)을 구동하는 샤프트(130) 상단의 일 부위의 둘레에는 원판날개부(200)가 형성되어 있다. 이 같은 원판날개부(200)는 가동접점(112)이 고정접점(111)과 접촉 시, 고정접점(111)에 접촉한 가동접점(112)이 고정접점(111)으로부터 이탈되도록 가동접점(111)에 탄성력을 가하는 접압스프링(113)을 지지한다. 즉, 접압스프링(113)은 원판날개부(200) 상단과 가동접점(112) 하단 사이에 위치하여, 샤프트(130)와 결합된 가동코어(123)에 의해 상측 방향으로 운동 시, 고정접점(111)과 접촉한 가동접점(112)이 고정접점(111)으로부터 이탈되도록 가동접점(111)에 탄성력을 가한다.

한편, 고정코어(122)에 형성된 관통구(127)의 상단 개구에는 샤프트(130)의 상하 운동 시 원판날개부(200)를 지지하는 제1 지지부(210)와, 관통구(127) 내부에 수용되어 샤프트(130)의 상하 운동에 따라 샤프트(130)의 축이 좌우로 움직이는 것을 고정하기 위한 제2 지지부(220)를 포함한다. 실시예에 따라, 도 3과 같이, 코일(121)에 의해 자속이 발생하면, 샤프트(130)와 결합된 가동코어(123)는 상측 방향으로 운동하며, 가동코어(123)와 결합된 샤프트(130)도 가동코어(123)와 함께 상측 방향으로 운동한다. 이때, 고정코어(122)의 제1 지지부(210)는 샤프트(130)의 원판날개부(200)가 좌우로 흔들거리지 않도록 지지하여 준다. 이 같은 제1 지지부(210)는 샤프트(130)의 상측 방향으로의 이동하는 거리만큼의 높이로 형성됨으로써, 원판날개부(200)의 좌우를 지지할 수 있다. 즉, 원판날개부(200)의 하단부(300)는 제1 지지부(210)의 상단부(310)를 넘지 않음으로써, 샤프트(130)의 원판날개부(200)는 좌우로 흔들거리지 않고 직선 운동할 수 있다.

뿐만 아니라, 관통구(127) 내부에 수용된 제2 지지부(220)는 고정코어(122) 내부에 형성된 관통구(127)에 삽입된 샤프트(130) 축이 상하 운동 시 좌우로 흔들리지 않도록 지지하여 준다. 이 같이, 제1 지지부(210)와 제2 지지부(220)는 샤프트(130)의 상측 방향으로의 이동에 따른 좌우 흔들림을 고정하여 직선 운동이 되도록 함으로써, 샤프트(130) 상단에 위치한 한 쌍의 가동접점(112)이 한 쌍의 고정접점(111)과 동시에 접촉되거나 분리될 수 있다.

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 200 : 원판날개부
210 : 제1 지지부 220 : 제2 지지부

Claims (5)

1. 외부 장치와 연결되는 한쌍의 고정접점과, 상기 고정접점의 하단에 위치하여 상기 고정접점과 접촉 또는 분리되어 상기 외부 장치로의 전원을 공급 또는 차단하는 가동접점을 포함하는 소호부와;
   상하 운동을 통해 상기 가동접점을 구동하며 상기 소호부 내에 위치한 부위의 둘레에 원판날개부가 형성된 샤프트와, 상기 샤프트가 관통하여 상하 운동하도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구의 상단 개구에 샤프트가 상측 방향으로 이동하는 거리 만큼의 높이로 형성되어 상기 샤프트의 상하 운동시 상기 원판날개부의 좌우를 지지하는 제1 지지부가 형성된 고정코어를 포함하는 고정부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는:
   상기 관통구 내부에 수용되어 상기 샤프트의 상하 운동에 따라 상기 샤프트의 축을 지지하는 제2 지지부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 원판날개부는:
   상기 가동접점이 상기 고정접점과 접촉 시, 상기 고정접점으로부터 분리되려는 방향으로 상기 가동접점에 탄성력을 가하는 접압스프링을 지지하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 고정부는:
   전류 공급 시, 자기력을 발생하는 코일과;
   상기 코일의 중앙을 관통하여 설치되어 상기 고정코어를 수용하는 실린더와;
   상기 실린더 내부에 수용되어 상기 샤프트와 결합되어 상기 샤프트와 함께 상하 운동을 통해 상기 고정코어와 접촉 또는 분리되는 가동코어와;
   상기 가동코어를 상기 고정코어로부터 이격시키려는 방향으로 상기 가동코어에 탄성력을 가하는 복귀 스프링;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
   
   

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