KR101247121B1

KR101247121B1 - 전자접촉기

Info

Publication number: KR101247121B1
Application number: KR1020110092934A
Authority: KR
Inventors: 최성재; 김익준
Original assignee: 용성전기 주식회사
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-04-01
Also published as: KR20130029584A

Abstract

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 내부에 수용공간을 갖는 케이스(10, 20)와, 케이스의 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어(30)와, 상기 가동 코어의 일 측 단부에 연결되어서 상기 가동 코어와 연동하는 가동 철심(15)과, 가동 철심의 양단에 접속된 복수 쌍의 이동접점(12)과 케이스의 이동접점과 대응하는 위치에 배치된 복수 쌍의 고정접점(13)으로 이루어지는 접점부와, 케이스의 수용공간 내에서 가동 철심 측과 마주하는 측에 배치되어서 자기회로를 형성하는 요크부와, 요크부 내에서 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석(22, 22)과, 영구자석과 나란하게 배치된 코일(22)과, 코일에 전원을 공급하는 전원공급회로(40)를 포함하며, 코일은 1 방향으로만 권선된 단일 코일로 이루어지고, 전원공급회로는 코일에 정방향 전류 및 역방향 전류 중 어느 하나를 선택적으로 공급하도록 구성된다.

Description

전자접촉기{electromagnetic contactor}

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 특히, 래치형 전자접촉기에 관한 것이다.

전자접촉기는 전자석으로 제어되는 개폐기로서, 주로 전동기의 개폐 등에 사용된다.

도 1은 일반형 전자 접촉기의 단면도로, 프레임(100)에 고정접점(104)이 고정되어 있고, 프레임(100)의 중앙부를 따라서 상하로 이동 가능한 크로스바(102)가 수용되어 있으며, 상기 크로스바(102)의 중심 축 방향의 일측 단부에는 이동 철심(105)이 고정되어 있고, 크로스바(102)의 중심 축과 수직방향으로는 상기 고정접점(104)과 대응하는 위치에 이동접점(103)이 고정되어 있다. 상기 크로스바(2)는 복귀스프링(108)의 복원력에 의해 항상 도면상의 위쪽 방향으로 힘을 받아서 고정접점(104)과 이동접점(103)은 개방된 상태로 유지된다. 또, 이동접점(103)과 고정접점(104)이 접촉되거나 또는 개방될 때에 발생하는 아크를 소호하기 위해서 프레임(100)의 상부에 아크 박스(109)가 구비되어 있고, 하부에는 고정 철심(106)과 조작코일(107)이 내장되어 있다(특허문헌 1 참조).

도 1에서, 복귀스프링(108)의 복원력에 의해서 고정접점(104)과 이동접점(103)이 개방된 상태에서 외부로부터 조작코일(107)에 전원이 인가되면 조작코일(107)의 주위에는 자기장이 형성되며, 이 자기장에 의해 발생하는 자기력에 의해 고정 철심(106)이 이동 철심(105)을 흡인하게 되고, 이때 이동 철심(105)과 함께 고정되어 있는 크로스바(102)가 이동 철심(105)과 함께 고정 철심(106) 측으로 이동하여 이동접점(103)이 고정접점(104)에 접촉하게 되어서 접점에 연결된 부하 기기가 구동되게 된다.

반대로, 조작코일(107)에 인가되는 전원이 제거되면 고정 철심(106)은 자기력을 상실하게 되므로, 복귀스프링(108)의 복원력에 의해 이동 철심(105)과 크로스바(102) 및 이동접점(103)이 원래의 위치로 복귀되게 되어서 부하 측에 인가되는 전원이 차단되며, 부하 기기는 가동이 정지되게 된다.

상기 일반형 전자접촉기는 조작코일(107)에 전원이 인가되고 있는 상태에서만 고정 철심(106)이 이동 철심(105)을 흡인하여 이동접점(103)이 고정접점(104)에 접촉하여 부하 측에 전원을 공급하므로, 만일 정전이나 순시정전 등의 원인에 의해 조작코일(107)에 인가되는 전원의 공급이 일시적으로 중단되어서 고정 철심(106)이 이동 철심(105)을 흡인하는 흡인력이 상실되거나, 또는, 일시적인 전압강하 등에 의해 조작코일(107)에 공급되는 전압이 정격전압에 미달하여 고정 철심(106)이 이동 철심(105)을 흡인하는 흡인력이 저하하는 등의 이유에 의해서, 고정 철심(106)의 흡인력이 복귀스프링(108)의 복원력보다 작아져서 부하 측으로의 전원의 공급이 차단되는 경우가 있다.

정전이나 고장에 의해 부하가 차단되면 안 되는 곳, 또는 조작코일(107)의 소손이 우려되거나 시스템 전체가 하나의 모선에 의해 제어됨으로써 동일하게 온/오프가 이루어지는 장소에서의 사용을 위해서 개발된 것으로 래치형 전자접촉기가 있다.

래치형 전자접촉기는 이동접점과 고정접점을 최초로 접촉시키기 위한, 즉, 도 1에서 이동 철심을 고정 철심 측으로 흡인하기 위한 흡인력의 발생에는 조작코일의 자기력을 이용하고, 일단 조작코일의 자기력에 의해 이동 철심이 고정 철심 측으로 이동하여 부하 측으로의 전원의 공급이 개시되면, 그 이후에도 계속하여 이동 철심을 고정 철심 측에 잡아두는 힘은 조작코일의 자기력인 아닌 영구자석의 자기력을 이용하는 방식이 일반적이다.

이와 같은 래치형 전자접촉기의 종래기술로 본 출원인에 의해서 출원된 특허문헌 2의 래치식 전자개폐기가 있다.

특허문헌 2의 래치형 전자개폐기를 도 2 및 도 3을 참조하여 간략하게 설명한다. 도 2는 종래기술의 래치형 전자개폐기의 개념도이고, 도 3은 도 2의 전자개폐기의 가동 코어에 코일이 감기는 권취방법을 개념적으로 나타내는 도면이다.

특허문헌 2의 래치식 전자개폐기는 케이스(201)와, 상기 케이스(201)의 내부에서 이동 가능하게 설치된 이동자(220)와, 이동자(220)의 일단에 설치된 가동 코어(260)와, 가동 코어(260)의 양 측방에서 상기 케이스(201)에 고정 설치되는 한 쌍의 보조 영구자석(251, 252)과, 상기 케이스(201)의 일 측에서 상기 이동자(220)의 일단에 대응하는 위치에 설치되는 상부 영구자석(254)을 포함하여 구성된다.

상기 한 쌍의 보조 영구자석(251)과 보조 영구자석(252)은 도 2에서 보는 것과 같이 이동자(220)의 중심 축 측이 동일한 극성(도면에서는 S극)이 되도록 배치되어 있고, 또, 상기 상부 영구자석(254)의 상기 가동 코어(260) 측도 이동자(220)의 중심 축 측과 동일한 극성(도면에서는 S극)이 되도록 배치되어 있다.

상기 이동자(220)의 타 단에는 양측으로 연장하는 복수의 횡 바(271)가 설치되고, 상기 각각의 횡 바(271)의 끝단에는 이동접점(221)이 배치되며, 상기 케이스(201)의 상기 각 이동접점(221)과 대응하는 위치에는 이동접점(221)의 수와 동일한 수의 고정접점(211)이 배치되어 있다.

도 3에 도시한 것과 같이, 가동 코어(260)에는 코어 축(261)을 중심으로 하여, 코어 축(261)에 동심으로 2조의 코일이 감겨 있다. 도 3에서는, 2조의 코일 중 하나의 코일은 실선으로 표시되어 있고, 다른 하나의 코일은 점선으로 표시되어 있다(이하에서는 실선으로 표시된 코일을 「코일 A」, 점선으로 표시된 코일을 「코일 B」라고 하는 경우도 있다). 2조의 이들 코일은 코어 축(261)을 중심으로 반대방향으로 감겨 있으며, 2조의 코일의 시작 단은 ①, ②로 분리되어 있으나, 종단 점 ⓒ는 공통으로 되어 있다. 코일 A의 시작 단 ①에서 종단 점 ⓒ 방향으로 전류가 흐르면 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 가동 코어(260)의 일 측은 N극, 타 측은 S극의 자기력이 발생한다. 반대로, 코일 B의 시작 단 ②에서 종단 점 ⓒ로 전류가 흐르면 상기 실선으로 표시된 코일에서와는 반대방향, 즉, 가동 코어(260)의 타 측은 S극, 일 측은 N극의 자기력이 발생한다.

전자접촉기의 폐쇄(On) 시에는, 미 도시의 외부 전원으로부터 상기 2조의 코일 중 예를 들어 코일 A에 전원을 인가한다(이때, 코일 B에는 전원을 인가하지 않는다). 이 전원의 인가에 의해 코일 A에서 발생하는 자기력에 의해 도 2에 도시한 것과 같이 가동 코어(260)의 일 측(도 2에서, 이동자(220)의 일측 단부 측)은 N극으로, 그 반대 측은 S극으로 자화되며, 따라서 가동 코어(260)는 한 쌍의 보조 영구자석(251, 252)과 상부 영구자석(254)의 흡인력에 의해서 상부 영구자석(254) 측으로 흡인되어 이동하고, 이에 따라 가동 코어(260)와 연결된 이동자(220)도 동일한 방향으로 이동하며, 이동자(220)의 타 단에서 양측으로 연장하는 복수의 횡 바(271)에 설치된 이동접점(221)도 함께 이동하여, 케이스(2011)의 상기 각 이동접점(221)과 대응하는 위치에 배치된 복수의 고정접점(211)이 각 이동접점(221)과 접촉하게 된다. 이에 의해 전자접촉기의 전원 측에서 부하 측으로 전원이 공급되게 된다.

반대로, 전자접촉기를 개방(Off)하고자 할 때는, 미 도시의 외부전원으로부터 코일 A에 인가되는 전원은 차단하고, 대신 코일 B에만 전원을 인가하면, 코일 B에 의해서 발생하는 자기력의 방향은 코일 A에 의해서 발생하는 자기력의 방향과는 반대방향이 되므로, 가동 코어(260)와 한 쌍의 보조 영구자석(251, 252) 및 상부 영구자석(254) 사이에는 반발력이 발생하며, 이 반발력에 의해서 가동 코어(260)는 상부 영구자석(254) 측과는 반대 측으로 이동하고, 이에 따라 가동 코어(260)와 연결된 이동자(220)도 상부 영구자석(254) 측과 반대 방향으로 이동하며, 따라서 각 이동접점(221)과 각 고정접점(211)과의 접촉이 해제되어서 전자접촉기의 전원 측에서 부하 측으로의 전원의 공급도 해제되게 된다.

특허문헌 1 : 등록실용신안 20-183435호 공보 특허문헌 2 : 공개특허 10-2009-66553호 공보

상기 특허문헌 2의 기술에서는 가동 코어의 동작을 위해서 2조의 코일을 사용하고 있고, 이 2조의 코일의 각각에 선택적으로 전원을 인가함으로써 전자접촉기를 동작상태 또는 비 동작상태로 전환하고 있다.

따라서 종래의 전자접촉기는 그 구조가 복잡하며, 이는 제조비용의 증가로 이어지는 동시에, 빈번한 고장의 원인이 되기도 한다,

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 종래 기술에서의 2조의 코일 대신 단일 코일을 사용하면서, 전자접촉기의 동작상태 및 비 동작상태를 전환하기 위해서, 이 코일에 서로 반대방향의 전류를 선택적으로 인가하여 가동 코어의 자기력의 극성을 전환하도록 하는 전자접촉기를 제공하기 위한 것이다.

또, 본 발명의 단일 코일에 서로 반대방향의 전류를 인가하기 위한 전원회로를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제의 해결을 위한 본 발명의 전자접촉기는, 내부에 수용공간을 갖는 케이스와, 상기 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어와, 상기 가동 코어의 일 측 단부에 연결되어서 상기 가동 코어와 연동하는 가동 철심과, 상기 가동 철심의 양단에 접속된 복수 쌍의 이동접점과 상기 케이스의 상기 복수 쌍의 이동접점과 대응하는 위치에 배치된 복수 쌍의 고정접점으로 이루어지는 접점부와, 상기 케이스의 상기 수용공간 내에서 상기 가동 철심 측과 마주하는 측에 배치되어서 자기회로를 형성하는 요크부와, 상기 요크부 내에서 상기 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석과, 상기 영구자석과 나란하게 배치된 코일과, 상기 코일에 전원을 공급하는 전원공급회로를 포함하며, 상기 코일은 1 방향으로만 권선된 단일 코일로 이루어지고, 상기 전원공급회로는 상기 코일에 정방향 전류 및 역방향 전류 중 어느 하나를 선택적으로 공급한다.

본 발명의 전자접촉기는 코일이 1 방향으로만 권선된 단일 코일로 이루어져 있으므로 코일의 구조가 간단하며, 이에 따라 전자접촉기의 제조원가를 낮출 수 있고, 또, 전원공급회로는 코일에 정방향 전류 및 역방향 전류 중 어느 하나를 선택적으로 공급하도록 구성되어 있으므로, 종래와 같이 코일에 계속해서 큰 전류를 공급하지 않아도 홀드 상태를 유지할 수 있어서, 소비전력의 절감을 도모할 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 종래의 일반형 전자접촉기의 단면도이다.
도 2는 종래의 래치형 전자접촉기의 개념도이다.
도 3은 도 2의 전자접촉기의 코일의 권취 상태를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 바람직한 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 코일의 권취 상태를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 래치형 전자접촉기의 코일에 전원을 공급하는 전원회로의 바람직한 실시형태를 나타내는 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 4는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 바람직한 실시형태를 나타내는 단면도, 도 5는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 코일이 감긴 상태를 나타내는 개념도, 도 6은 본 발명의 래치형 전자접촉기의 코일에 전원을 공급하는 전원회로의 바람직한 실시형태를 나타내는 회로도이다.

이하, 도 4 및 5를 이용하여 본 발명의 래치형 전자접촉기의 구조에 대해서 설명한다.

본 발명의 래치형 전자접촉기(1)는 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)로 구분되고, 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)는 볼트 등의 체결수단에 의해 상호 체결되어 있으며, 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)의 내부에는 수용공간이 형성된다.

그러나 본 발명의 래치형 전자접촉기의 케이스는 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)를 별개로 구성하여 볼트 등의 체결수단에 의해서 서로 결합하는 것이 아니라, 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)를 일체로 한 일체 구조의 케이스로 해도 좋다.

상부 케이스(10)에는 통상의 구조를 갖는 가동 철심(15)의 양측에 복수 쌍의 암이 설치되고, 복수 쌍의 암의 끝단에는 각각 이동접점(12)이 설치되며, 각 이동접점(12)과 대응하는 위치에는 고정접점(13)이 이동접점(12)의 수에 대응하는 수만큼 설치되어서 접점부를 구성하고 있다.

상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)가 결합된 상태에서, 본 발명의 래치형 전자접촉기(1)의 상기 수용공간 내부의 대략 중앙부를 통과하는 중심 축(O)을 따라서 왕복운동 가능하게 가동 코어(30)가 배치되고, 이 가동 코어(30)의 일 단부에는 상기 가동 철심(15)이 결합되어 있으며, 가동 코어(30)의 이동에 의해 그 일 단부에 결합된 가동 철심(15)도 동일한 방향으로 이동함으로써 이동접점(12)이 고정접점(13)과 접촉 또는 개방되어서 전원 측에서 부하 측으로 전력이 공급되거나 또는 전력의 공급이 차단되게 된다.

여기서, 가동 코어(30)의 이동에 의해 이동접점(12)이 고정접점(13)과 접촉 또는 개방되게 되는 구조 및 작용을 포함하여, 상부 케이스(10)에서의 가동 철심(15), 이동접점(12) 및 고정접점(13)의 구조 및 배치 등은 모두 종래 기술과 특별한 차이점이 없으므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 래치형 래치형 전자접촉기(1)의 특징인 하부 케이스(20) 내부에서의 각 구성요소의 배치구조 및 이들 구성요소 간의 상호 작용을 중심으로 하여 설명하며, 상부 케이스(10) 부분에 대해서는 필요한 범위 내에서만 간략하게 설명한다.

하부 케이스(20)의 상부 케이스(10)와 접하는 측에는 그 깊이방향으로, 중심 축(O)과 직교하는 방향에서 본 때에 밑면이 있는 사각형 통 형상의 수용 홈(26)이 형성되어 있다.

수용 홈(26)에는 도 4에서 보는 바와 같이 단면 형상이 대략 「ㄷ」자 형상의 요크(28)가 당해 요크(28)의 개방부 측을 도면에서의 상부 측으로 하여 수용되고, 상부 측에는 상기 요크(28)의 덮개가 되는 요크플레이트(29)가 분리 가능하게 결합되어 있다. 본 실시형태의 요크플레이트(29)는 양측이 분리된 구조로 되어 있다. 그러나 이 요크플레이트(29)는 양측이 분리되지 않고 일체로 형성된 일체형이라도 좋다.

요크(28) 내의 상기 요크플레이트(29) 측에는 상기 가동 코어(30)의 중심 축(O)을 중심으로 좌우로 각각 한 쌍의 영구자석(21, 21)이 배치되어 있다. 또, 영구자석(21, 21)과 요크플레이트(29) 사이에서 영구자석(21, 21)과 대응하는 위치에는 상부코어(25)가 더 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 상부코어(25)의 형상은 상기 중심 축(O)과 직교하는 방향으로 배치된 직사각형 판 형상으로 되어 있으나, 이에 한정되는 아니며, 다른 형상이라도 좋다.

또, 요크(28)의 요크플레이트(29) 측에 배치된 상기 영구자석(21, 21)과 상기 요크(28)의 바닥 면 사이에는 상기 중심 축(O)과 동일한 중심 축을 갖는 보빈(23)이 배치되며, 보빈(23)에는 조작코일(22)이 감겨 있다. 본 실시형태의 조작코일(22)은 특허문헌 2에서와 같이 서로 반대방향으로 감긴 2조의 코일로 이루어지는 것이 아니라, 도 5에서 보는 것과 같이 1 방향으로 감긴 하나의 코일만으로 이루어지는 단일코일로 구성되며, 이와 같은 단일코일 구조는 본 발명에서의 주요한 특징 중 하나이다.

도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 조작코일(22)의 양단은 하부 케이스(20)의 일 측에 설치된 인쇄회로기판(PCB)과 연결되어 있고, PCB에는 전원공급회로(40)가 내장되어 있으며, 이 전원공급회로(40)를 통해서 전원공급회로(40)에서 정류된 직류 전원이 조작코일(22)에 공급된다. 전원공급회로(40)의 상세에 대해서는 나중에 설명한다.

또, 요크(28)의 밑면의 중앙부에는 상기 중심 축(O)과 동일한 중심 축 상으로서, 가동 코어(30)의 대경부 측의 끝단과 대응하는 위치에는 하부코어(24)가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 하부코어(24)는 원판형상으로 되어 있으나, 하부코어(24)의 형상은 원판형상으로 한정되는 것은 아니며, 다각형 등의 형상이라도 좋다.

요크(28)와 요크플레이트(29)에 의해서 요크부가 구성되고, 가동 코어(30)와 요크부와 하부코어(24) 및 상부코어(25)는 자기회로를 구성하며, 자성체 재료로 이루어져 있다. 또, 상기 요크부는 영구자석(21, 21) 및 보빈(23) 등의 조립 및 분해를 용이하게 하기 위해 요크(28)와 요크플레이트(29)를 별개의 부품으로 구성하고 있으나, 요크부는 요크(28)와 요크플레이트(29)가 일체로 이루어지는 일체 구조로 해도 좋다.

한 쌍의 영구자석(21, 21)은 전자접촉기(1)의 중심부 측, 즉 가동 코어(30) 측에 가까운 쪽이 동일한 극성이고, 가동 코어(30)와 먼 쪽, 즉 요크(28)의 양 측면 쪽이 동일한 극성으로 되어 있다.

따라서 영구자석(21, 21)을 중심으로 하여 가동 코어(30)와 요크(28)가 하나의 자기회로를 형성하며, 예를 들어 영구자석(21, 21)의 가동 코어(30) 측이 N극이 되고, 요크(28)의 양 측면이 S극이 되면 가동 코어(30)는 S극이 된다. 그러나 자극의 극성은 이와는 반대로, 즉 가동 코어(30) 측이 S극이 되고, 요크(28)의 양 측면이 N극이 되며, 이에 따라서 가동 코어(30)가 N극이 되도록 해도 좋다.

영구자석(21, 21) 및 보빈(23)과 가동 코어(30) 사이에는 가동 코어(30)의 원활한 이동을 위하여, 가동 코어(30)와 동일한 중심 축을 가지며, 안쪽 지름이 가동 코어(30)의 바깥쪽 지름보다 약간 큰 원통 형상의 부시(27)가 더 배치되어 있고, 가동 코어(30)는 이 부시(27) 내부에서 상부 케이스(10) 측에서 하부 케이스(20) 측으로, 또는 그 반대방향으로, 중심 축(O) 방향으로 왕복운동을 한다. 도면에서는 영구자석(21, 21) 및 보빈(23)과 부시(27) 사이에 별도의 부시가 더 삽입되어 있으나, 이는 영구자석(21, 21)의 안쪽 지름과 보빈(23)의 안쪽 지름의 차이를 보상하기 위한 것이며, 다른 특별한 기능을 갖는 것은 아니다.

도 4에서 보는 바와 같이 가동 코어(30)는 원주형상을 하며, 일 측의 지름이 크고 타 측의 지름이 작은 2단 구조의 형상으로 되어 있다. 가동 코어(30)에서 지름이 작은 소경부는 요크플레이트(29) 중앙부에 형성된, 그 지름이 가동 코어(30)의 소경부의 지름과 대략 동일한 지름을 갖는 홈에 삽입된 상태로 상부 케이스(10) 측에 삽입되어 있고, 지름이 큰 대경부 측은 상기 부시(27) 내에 삽입 배치되어 있다. 따라서 가동 코어(30)의 상부 케이스(10) 측으로의 이동은 요크플레이트(29)에 의해서 제한된다.

또, 가동 코어(30)의 대경부 측의 단부에는 중심 축(O)과 직교하는 방향으로 돌출한(즉, 대경부보다 지름이 더 큰) 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부를 제외한 가동 코어(30)의 대경부만이 상기 부시(27) 내에 삽입되어 있으며, 따라서 이 돌출부에 의해서도 가동 코어(30)의 상부 케이스(10) 측으로의 이동은 제한된다.

가동 코어(30)의 상기 돌출부 측의 단부와 하부코어(24) 사이에는 소정의 간격(S)이 형성되어 있고, 이 간격(S)이 가동 코어(30)가 이동할 수 있는, 즉 중심 축(O) 방향으로 왕복운동을 할 수 있는 이동거리가 된다.

또, 가동 코어(30)의 소경부 측의 단부 측에는 오목 홈이 형성되어 있고, 이 오목 홈의 단부에는 소경부보다 지름이 큰 돌출부가 형성되어 있으며, 이 오목 홈과 소경부 측의 돌출부에 의해 상부 케이스(10) 측의 가동 철심(15)과 서로 결합하고 있다.

가동 코어(30)의 소경부 주위에서 요크플레이트(29)와 가동 철심(15) 사이에는 상기 중심 축(O)과 동일한 중심 축을 갖는 복귀스프링(14)이 설치되어 있고, 조작코일(22)에 전원이 인가되지 않는 상태에서는 상기 복귀스프링(14)의 복원력에 의해서 가동 코어(30) 및 이와 결합된 가동 철심(15)은 상부 케이스(10) 측에 위치하고 있다. 나중에 상세하게 설명하지만, 이 상태에서는 이동접점(12)과 고정접점(13)은 개방된 상태가 되며, 부하 측으로 전원이 공급되지 않는 상태, 즉 전자접촉기가 개방상태(오프 상태)가 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 전원공급회로를 나타내는 도면이며, 이하에서는 이 전원공급회로(40)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 전원공급회로(40)는 교류 전원을 정류하여 상기 조작코일(22)에 공급하는 정류회로(41)와, 상기 정류회로(41)로부터 공급되는 전력에 의해서 충전되고, 상기 교류 전원이 오프 되면 충전전력을 상기 조작코일(22)로 방전하는 충전수단(43)과, 상기 교류 전원이 오프 되면 상기 충전수단(43)과 상기 조작코일(22)로 이루어지는 방전 경로를 구성하는 스위칭회로(44)를 구비한다.

참고로, 본 명세서에서 말하는 정방향 전류는 전자접촉기를 온 시키기 위해서 조작코일(22)에 자속(자기장)을 발생시키는 방향의 전류를 의미하고, 역방향 전류는 상기 정방향 전류와는 반대방향의 전류, 즉 전자접촉기의 래치 상태를 해제하기 위해서 조작코일(22)에 인가하는 전류를 말한다.

구체적으로는, 전원공급회로(40)는 교류 상용전원이 입력되는 입력단(in)과, 상기 입력단(in)으로 입력되는 교류 전원을 정류하여 전자접촉기(1)의 조작코일(22)에 직류 전력을 공급하는 정류회로(41)와, 상기 정류회로(41)로부터 공급되는 직류 전력을 충전하는 충전수단(43)과, 상기 충전수단(43)으로부터의 방전전류에 의해 구동되어서 조작코일(22)에 역방향의 전류를 인가하는 스위칭회로(44)와, 충전수단(43)의 방전전류가 정류회로(41) 측으로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 다이오드(45)로 구성되어 있다.

정류회로(41)는 다이오드(D1, D2, D3, D4)와 커패시터(C1) 및 저항(R5, R6) 등으로 구성되는 전파정류회로이며, 정류회로(41)의 구체적인 구성 및 작용은 일반적인 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 또, 상기 정류회로(41)는 반파정류회로로 해도 좋다.

충전수단(43)은 커패시터로 구성되고, 조작코일(22)과 직렬로 연결되어 있으며, 교류전원이 차단되면 커패시터에 충전된 충전전류를 방전함으로써 조작코일(22)에 역방향 전류를 인가하여 조작코일(22)을 구동시킬 수 있을 정도의 전력을 충전할 수 있는 용량의 커패시터가 사용된다.

스위칭회로(44)는 트랜지스터(Q1, Q2, Q3) 및 저항(R2, R3, R4)으로 구성된다. 단, 트랜지스터(Q2)는 스위칭회로(44)의 동작의 안정성을 확보하기 위한 것이며, 트랜지스터(Q2)는 생략해도 좋다.

미 설명 부호 46은 역전류 차단용 다이오드이고, 47은 서지 보호용 TNR이다.

상기 구성을 갖는 전원공급회로(40) 및 래치형 전자접촉기(1)의 동작에 대해서 도 4, 5, 6을 이용하여 설명한다.

입력단(in)에 교류 전원이 인가되면, 정류회로(41)에서 정류된 직류 전력이 다이오드(45)를 거쳐서 정류회로(41)의 양단에 연결된 조작코일(22)에 인가되는 동시에, 조작코일(22)과 직렬로 연결된 충전수단(43)을 충전한다.

코일(22)에 직류 전력이 공급되면 코일은 자속을 발생하며, 이 자속에 의해서 요크(28)가 자화되고, 요크플레이트(29), 상부코어(25) 및 상부코어(25)와 함께 자기회로를 형성한다. 이때 조작코일(22)에 인가되는 전류의 방향은, 예를 들어 영구자석(21, 21)의 극성이 가동 코어(30)가 S극이 되는 극성으로 배치되어 있으면 하부코어(24)가 N극이 되고 상부코어(25)가 S극이 되는 방향의 전류가 인가되고, 반대로 가동 코어(30)가 N극이 되는 극성으로 영구자석(21, 21)이 배치되어 있으면 하부코어(24)가 S극이 되고 상부코어(25)가 N극이 되도록 조작코일(22)에 전류를 인가한다.

본 발명에서는 조작코일(22)에 의해서 발생하는 자속의 세기가 영구자석(21, 21)의 자속의 세기보다 크게 설정되어 있으므로, 조작코일(22)에 전류가 공급되면 하부코어(24) 및 상부코어(25)가 서로 다른 극성의 자극으로 자화되며, 따라서 복귀스프링(14)의 복원력에 의해 이동접점(12)과 고정접점(13)을 개방하는 위치(도 4에서 상부 측)에 있던 가동 코어(30)와, 이 가동 코어(30)와는 다른 극성으로 자화된 하부코어(24) 사이에는 서로 흡인하는 흡인력이 발생하여 가동 코어(30)가 하부코어(24) 측으로 흡인되게 된다.

이에 따라서 가동 코어(30)의 소경부 측 단부에 결합된 가동 철심(15)도 하부코어(24) 측으로 이동하여 이동접점(12)과 고정접점(13)이 접촉되는 상태, 즉 전자접촉기(1)가 온(on) 상태가 되어서 전원 측에서 부하 측으로 전원이 공급되게 된다.

계속해서 전원공급회로(40)의 정류회로(41)로부터 조작코일(22)로 전력이 공급되면 충전수단(43)도 계속 충전되며, 이 충전수단(43)에 충전이 완료하면 조작코일(22)에는 매우 낮은 전압(약 1 내지 2V 정도)만이 인가되게 된다. 따라서 조작코일(22)의 양단에 인가되는 전압이 매우 낮아지므로 조작코일(22)에 의해서 발생하는 자속의 세기도 약해진다.

그러나 일단 하부코어(24) 측으로 이동한 가동 코어(30)는 영구자석(21, 21)의 자기력에 의해서 계속해서 하부코어(24) 측으로 이동된 상태(가동 코어(30)와 하부코어(24)가 접촉된 상태)인 래치 상태를 유지한다. 따라서 이동접점(12)과 고정접점(13)도 접촉상태를 유지하며, 전자접촉기(1)는 부하 측에 전원을 공급하는 온 상태를 계속해서 유지한다.

전원공급회로(40)의 정류회로(41)로부터 전력이 공급되고 있는 상태에서는 스위칭회로(44)의 트랜지스터(Q3)가 온 되어서 트랜지스터(Q3)의 캐소드 측이 접지 전위가 되므로 트랜지스터(Q1) 및 트랜지스터(Q2)는 오프 상태가 된다. 따라서 스위칭회로(44)는 동작하지 않는 상태가 된다.

전자접촉기(1)가 온인 상태에서 입력단의 전원을 오프 하여 정류회로(41)로부터 직류 전력의 공급이 중단되면 스위칭회로(44)의 트랜지스터(Q3)는 오프 되고, 충전수단(43)에 충전된 충전전력이 방전되면서 트랜지스터(Q2)를 온 시키며, 이에 따라 트랜지스터(Q1)도 온이 되고, 따라서 충전수단(43)과 조작코일(22) 및 트랜지스터(Q1)를 통한 폐회로가 구성되게 되며, 이 폐회로를 통해서 충전수단(43)의 충전전력이 방전됨으로써 조작코일(22)에는 전자접촉기(1)의 온 동작(이동접점(12)과 고정접점(13)을 접촉시는 동작) 시와는 반대방향의 전류가 흐른다. 이때 정류회로(41) 측으로의 방전전류는 다이오드(45)에 의해서 차단된다.

전자접촉기(1)의 온 동작 시와는 반대방향의 전류에 의해 조작코일(22)에는 역방향의 자속이 발생하며, 하부코어(24)와 상부코어(25)의 극성도 반대로 바뀐다. 따라서 가동 코어(30)와 하부코어(24) 사이에는 반발력이 발생하며, 이 반발력과 복귀스프링(14)의 복원력에 의해 가동 코어(30)와 상부코어(25)가 상방으로 이동함으로써 이동접점(12)과 고정접점(13)의 접촉이 해제되는 개방상태, 즉, 전자접촉기(1)가 오프 되는 상태가 된다.

이와 같이, 본 발명의 래치형 전자접촉기(1)는 충전수단(43) 및 스위칭회로(44)에 의해 조작코일(22)에 정방향 전류 및 역방향 전류를 선택적으로 인가함으로써 전자접촉기(1)를 온 상태 또는 오프 상태로 전환할 수 있으며, 따라서 종래와 같이 전자접촉기 개방용 코일과 폐쇄용 코일을 별도로 설치하지 않고, 단일 코일에 의해서 전자접촉기를 온, 오프 할 수 있으므로, 코일의 구조를 간단하게 할 수 있고, 이는 전자접촉기의 제조비용 절감으로 이어지게 된다는 이점이 있다.

또, 본 발명의 래치형 전자접촉기(1)의 전원공급회로(40)가 충전수단(43)을 구비함으로써, 전자접촉기(1)의 초기 온 시에는 조작코일(22)에 큰 전압을 인가하여 전자접촉기(1)를 오프 상태에서 온 상태로 일시에 전환하고, 일단 전자접촉기(1)가 온이 된 후에는 충전수단(43)에 의해서 조작코일(22)에 최소한의 전압만을 인가하여 전자접촉기(1)를 홀드 상태로 유지하도록 함으로써 종래와 같이 조작코일(22)에 계속해서 큰 전류를 공급하지 않아도 홀드 상태를 유지할 수 있으므로, 소비전력의 절감을 도모할 수 있다는 이점도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서의 변형 또는 변경이 가능함은 물론이다.

1 전자접촉기
10 상부 케이스
14 복귀스프링
20 하부 케이스
21 영구자석
22 코일
24 하부 코어
25 상부 코어
28 요크
30 가동 코어
40 전원공급회로
43 충전수단
44 스위칭수단

Claims

내부에 수용공간을 갖는 케이스와,
상기 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어와,
상기 가동 코어의 일 측 단부에 연결되어서 상기 가동 코어와 연동하는 가동 철심과,
상기 가동 철심의 양단에 접속된 복수 쌍의 이동접점과 상기 케이스의 상기 복수 쌍의 이동접점과 대응하는 위치에 배치된 복수 쌍의 고정접점으로 이루어지는 접점부와,
상기 케이스의 상기 수용공간 내에서 상기 가동 철심 측과 마주하는 측에 배치되어서 자기회로를 형성하는 요크부와,
상기 요크부 내에서 상기 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석과,
상기 영구자석과 나란하게 배치된 코일과,
상기 코일에 전원을 공급하는 전원공급회로를 포함하며,
상기 코일은 1 방향으로만 권선된 단일 코일로 이루어지고,
상기 전원공급회로는 상기 코일에 정방향 전류 및 역방향 전류 중 어느 하나를 선택적으로 공급하는 전자접촉기.
청구항 1에 있어서,
상기 요크부는 단면 ㄷ자 형상의 요크와,
상기 요크의 개방부분을 덮는 요크플레이트로 이루어지는 전자접촉기.
청구항 2에 있어서,
상기 요크부는,
상기 영구자석과 상기 요크플레이트 사이에 배치되는 상부 코어와,
상기 요크의 상부 코어의 반대 측에서 상기 가동 코어의 끝단과 마주하는 위치에 배치되는 하부 코어를 더 포함하는 전자접촉기.
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석 및 상기 코일과 상기 가동 코어 사이에는 상기 가동 코어와 동심을 이루는 원통 형상의 부시가 더 배치되어 있고,
상기 가동 코어는 상기 부시의 내부에 삽입되어 있는 전자접촉기.
청구항 2에 있어서,
상기 요크플레이트와 상기 가동 철심 사이의 상기 가동 코어의 외주에 설치되어서 상기 가동 코어를 전자접촉기의 개방위치로 이동시키는 복귀스프링을 더 구비하는 전자접촉기.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원공급회로는,
교류 전원을 정류하여 상기 코일에 공급하는 정류회로와,
상기 정류회로로부터 공급되는 전력에 의해서 충전되고, 상기 교류 전원이 오프 되면 충전전력을 상기 코일로 방전하는 충전수단과,
상기 교류 전원이 오프 되면 상기 충전수단과 상기 코일로 이루어지는 방전 로를 구성하는 스위칭수단을 구비하는 전자접촉기.