KR101247122B1 - 전자접촉기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 내부에 수용공간을 갖는 케이스(10, 20)와, 상기 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어(30)와, 상기 케이스의 상기 수용공간 내의 일 측에서, 상기 가동 코어의 일 측 단부에 연결되어서 상기 가동 코어와 연동하는 가동 철심(15)과, 상기 가동 철심의 양단에 접속된 복수 쌍의 이동접점(12)과 상기 케이스의 상기 복수 쌍의 이동접점과 대응하는 위치에 배치된 복수 쌍의 고정접점(13)으로 이루어지는 접점부와, 상기 케이스의 상기 수용공간 내의 타 측에서, 상기 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석(22, 22)과, 상기 영구자석과 나란하게 배치되어서 외부로부터 전원을 공급받는 코일로 이루어지는 자기회로와, 일부는 상기 케이스 내에 수용되고 나머지 부분은 상기 케이스의 외부로 돌출하며, 상기 가동 철심과 연동하는 테스트버튼(40)을 포함하며, 상기 테스트버튼과 상기 가동 철심 사이에는 소정 간격의 유격(S1)이 설정되어 있다.

Description

전자접촉기{electromagnetic contactor}

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

전자접촉기는 전자석으로 제어되는 개폐기로서, 주로 전동기의 개폐 등에 사용된다.

도 1은 종래의 래치형 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, 이동 철심(105)에는 래치용 영구자석(109)이 고정되어 있으며, 크로스바(102)의 중심 축과 수직방향으로는 상기 고정접점(104)과 대응하는 위치에 이동접점(103)이 고정되어 있다. 상기 크로스바(102)는 복귀스프링(108)의 복원력에 의해서 도면상의 위쪽 방향으로 힘을 받아서 고정접점(104)과 이동접점(103)은 개방된 상태로 유지된다. 또, 이동접점(103)이 고정접점(104)과 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 의해 고정접점(104)과 이동접점(103)이 개방된 상태에서 외부로부터 조작코일(107)에 전원이 인가되면 고정 철심(106)에는 래치용 영구자석(109)과 상호 흡인력이 발생하는 방향으로 자속이 발생하게 되고, 이때 영구자석(109)에 의한 자속과 전자접촉기 조작코일(107)에 의한 자속의 합이 이동 철심(105)과 고정 철심(106) 사이의 공극에 작용하며, 이때의 전자력은 전자접촉기 조작코일(107)에 의한 자속의 크기보다 훨씬 크다.

따라서 전자접촉기 투입시에는 영구자석(109)과 전자접촉기 조작코일(107)에 의한 자속의 합으로 이루어지는 큰 자속에 의해 이동 철심(105)이 고정 철심(106) 측으로 흡인되게 된다.

전자접촉기의 투입이 완료된 후에는 조작코일(107)에 인가되는 전원이 제거되나, 일단 이동 철심(105)이 고정 철심(106) 측으로 흡인되어 있는 상태이므로 이동 철심(105)과 고정 철심(106)의 간극은 매우 작으며, 따라서 영구자석(109)의 자속에 의한 흡인력만으로도 흡인상태는 계속 유지되게 된다.

상기와 같이 이동 철심(105)이 고정 철심(106) 측으로 흡인되면 이동 철심(105)과 결합된 크로스 바(102)도 동시에 이동하여 이동접점(103)이 고정접점(104)에 접촉되어 접점이 폐쇄되므로 전원 측에서 부하 측으로 전원이 공급되게 되며, 부하의 운전상태가 되며, 이와 같은 운전상태는 조작코일(107)에 인가되는 전원을 차단해도 계속해서 유지된다.

이상의 구성을 갖는 종래의 래치형 전자접촉기에서, 예를 들어 부하 기기(예를 들어 전동기 등)를 교체하거나, 전자접촉기를 교체하거나, 또는 기타 필요에 의해, 조작코일(107)에 전원을 인가하여 조작코일(107)의 자속과 영구자석(109)의 자속의 합으로 이루어지는 자속에 의해서 전자적으로 전자접촉기를 작동시키는 것이 아니라, 일시적으로 부하 측으로의 전원의 정상적인 투입 여부를 확인하기 위해서, 수동으로, 즉 인위적으로 이동 철심(105)을 고정 철심(105) 측으로 이동시켜서, 이동접점(103)을 고정접점(104)에 접촉시켜서 부하 측에 전원을 공급함으로써 전원 측에서부터 전자접촉기를 거쳐서 부하(전동기 등) 측으로 이어지는 계통의 이상 유무를 테스트할 필요가 있다.

이를 위해서, 도 1에서 보는 것과 같이 전자접촉기의 크로스 바(102)의 고정 철심(105) 측 단부와 반대 측 단부는 프레임(100)의 외부로 돌출한 테스트버튼(101)을 가지며, 이 테스트버튼(101)을 사람의 손 등을 이용해서 누름으로써 조작코일(107)에 전원을 인가하지 않은 상태에서도 이동 철심(105)을 고정 철심(105) 측으로 이동시켜서, 이동접점(103)을 고정접점(104)에 접촉시킬 수 있게 되어 있다.

특허문헌 1 : 등록실용신안 20-183435호 공보

그러나 래치수단으로 영구자석을 사용하는 래치형 전자접촉기는, 앞에서 설명한 것과 같이, 일단 이동 철심(105)이 고정 철심(106) 측으로 이동하여 이동 철심(105)과 고정 철심(106) 사이의 간극이 매우 작아진 상태(이동 철심(105)이 고정 철심(106)과 접촉한 상태)에서는 영구자석(109)의 자속에 의한 흡인력만으로도 흡인상태는 계속 유지되게 되므로, 전자접촉기의 테스트를 위해 테스트버튼(101)을 사람의 손 등으로 눌러서 이동 철심(105)을 고정 철심(105) 측으로 일단 이동시키면 이동 철심(105)은 영구자석(109)의 자속만에 의해서도 고정 철심(105)과의 접촉상태를 유지하게 되므로, 테스트용 테스트버튼(101)을 누르는 힘을 해제해도 이동 철심(105)은 원래의 위치로 복귀하지 않게 된다.

따라서 이동접점(103)도 고정접점(104)과 계속해서 접촉을 유지하는 상태, 즉 부하 측으로 계속해서 전원이 공급되는 상태가 유지되므로, 이와 같은 구조 하에서는 테스트수단은 일시적인 동작상태의 테스트라는 본래의 목적을 달성할 수 없게 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 래치수단으로 영구자석을 이용하는 전자접촉기에 있어서도 전자접촉기의 일시적인 동작상태를 테스트할 수 있는 전자접촉기를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 전자접촉기의 테스트를 위한 테스트버튼과 이 테스트버튼에 연동하여 이동접점과 고정접점을 접촉시키는 가동 철심 사이의 간격인 유격(S1)과, 이동접점과 고정접점 사이의 간극(S2)과, 조작코일에 발생하는 자속에 의해서 가동 코어가 이동할 수 있는 간격(S) 사이의 관계를 적절하게 설정함으로써 본 발명의 과제를 해결할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.

상기 과제의 해결을 위한 본 발명의 전자접촉기는, 내부에 수용공간을 갖는 케이스와, 상기 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어와, 상기 케이스의 상기 수용공간 내의 일 측에서, 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 내의 타 측에서, 상기 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석과, 상기 영구자석과 나란하게 배치되어서 외부로부터 전원을 공급받는 코일로 이루어지는 자기회로와, 일부는 상기 케이스 내에 수용되고 나머지 부분은 상기 케이스의 외부로 돌출하며, 상기 가동 철심과 연동하는 테스트버튼을 포함하며, 상기 테스트버튼과 상기 가동 철심 사이에는 소정 간격의 유격이 설정되어 있는 구성으로 하였다.

본 발명의 전자접촉기는 테스트버튼과 상기 가동 철심 사이에는 소정 간격의 유격이 설정되어 있으므로, 전자접촉기의 테스트를 위해서 손으로 테스트버튼을 눌러서 인위적으로 이동접점과 고정접점을 접촉시켜도, 테스트버튼을 누르는 힘을 해제하면, 가동 코어 및 가동 철심은 원위치로 복귀시키기 위한 별도의 동작 없이, 스프링의 복원력 만에 의해서 원래의 위치로 복귀할 수 있게 된다.

따라서 간단한 구성으로 래치형 전자접촉기의 테스트장치를 실현할 수 있다.

도 1은 종래의 일반형 전자접촉기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 바람직한 실시형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에서 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 선에서 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 전자접촉기가 동작하지 않는 비 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 조작코일에 전원이 인가되어 전자접촉기가 동작하는 정상 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 테스트수단에 의해 전자접촉기가 동작하는 테스트 동작상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

먼저, 도 2, 3, 4를 이용하여 본 발명의 래치형 전자접촉기의 구조에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 래치형 전자접촉기의 바람직한 실시형태를 나타내는 분해 사시도, 도 3은 도 2의 A-A 선에서 절단한 단면도, 도 4는 도 2의 B-B 선에서 절단한 단면도이다.

본 발명의 래치형 전자접촉기(1)는 상부 케이스(10)와 하부 케이스(20)로 구성되고, 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 형성되고, 이 수용공간에는 각종 구성요소들이 수용된다.

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 암(16)이 도 3의 Z방향으로 나란하게 설치되고, 복수 쌍의 암(151)의 각각의 끝단에는 이동접점(12)이 설치되며, 각 이동접점(12)과 대응하는 위치에는 고정접점(13)이 이동접점(12)의 수에 대응하는 수만큼 도 3의 Z방향으로 상부 케이스(10)에 고정 설치되어서 접점부를 구성하고 있다. 복수 쌍의 암(151)의 각각의 끝단에 설치된 이동접점(12)과 각 이동접점(12)과 대응하는 위치에 설치된 고정접점(13)으로 이루어지는 접점부의 구성 및 동작은 종래의 전자접촉기와 특별한 차이가 없으므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 그러나 본 발명에서는 이동접점(12)과 고정접점(13) 간의 간극(S2)과 본 발명의 테스트장치의 구성 사이에는 특별한 관계를 가지며, 이에 대해서는 후술한다.

또, 도 4에서 보는 바와 같이, 가동 철심(15)의 상단부에는 Z방향으로 복수 개(본 실시형태에서는 2개)의 돌출부(16)가 형성되어 있고, 이 돌출부(16)의 상단부 양측은 Z 및 -Z방향으로 각각 돌출한 형상을 한 돌기(161)로 되어 있으며, 이 돌기(161)에 후술하는 테스트버튼(40)의 오목 홈(41)의 돌기(42)가 걸리는 구조로 되어 있고, 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 누르면 돌출부(16)도 눌러지며, 이에 연동하여 가동 철심(15)도 눌러지게 된다. 다시 말해 테스트버튼(40)과 가동 철심(15)이 연동 동작을 하는 구조로 되어 있다.

상부 케이스(10)의 중앙부(후술하는 가동 코어(30)의 중심 축(O)이 연장하는 위치이다)에는 그 일부가 상부 케이스(10)의 내부에 수용되고, 나머지 일부는 상부 케이스(10)의 외부로 돌출하며, 전자접촉기(1)의 테스트동작시에 사람의 손 등에 의해서 눌려지는 테스트버튼(40)이 배치된다.

이 테스트버튼(40)은 도 2, 4에서 보는 것과 같이, 상단부(상부 케이스(10)의 외부로 돌출하는 부분)는 Z방향으로 폭이 좁은 협폭부(43)와 하단부는 Z방향으로 폭이 넓은 광폭부(44)를 갖는 형상으로 되어 있고, 협폭부(43)와 광폭부(44)의 X방향의 폭은 동일하다. 테스트버튼(40)의 상기 협폭부(43)가 상부 케이스(10)의 수용 홈(113)에 삽입되어서 중심 축(O) 방향(Y방향)으로 왕복으로 이동 가능하게 상부 케이스(10) 내에 수용된다. 또, 테스트버튼(40)의 광폭부(44)의 상단 면이 상부 케이스(10)의 내부 면과 접함으로써 테스트버튼(40)의 중심 축(O) 방향으로의 이동에서의 Y방향으로의 이동은 제한된다.

테스트버튼(40)의 상기 광폭부(44)의 양측에는 상기 가동 철심(15)의 돌출부(16)와 결합하는 오목 홈(41)이 돌출부(16)에 대응하는 수만큼 형성되어 있고, 각 오목 홈(41)의 하단부의 양 단면에는 안쪽(각각 Z, -Z 방향)으로 돌출하는 돌기(42)가 형성되어 있으며, 이 돌기(42)에 의해 가동 철심(15)의 돌출부(16)와 테스트버튼(40)이 결합함으로써 서로 연동하게 된다.

또, 상기 광폭부(44)의 중앙부에는 상하방향(중심 축(O) 방향)으로 연장하는 스프링 홈(45)이 형성되고, 이 스프링 홈(45)은 테스트버튼(40)의 상기 협폭부(43)로 연장하며, 이 연장부의 대략 중간 부분은 서로 연결되어 있다(도 2 참조). 따라서 테스트버튼(40)의 상기 협폭부(43)는 평면에서 본 형상이 대략 H자 형상으로 되어 있고, 이 스프링 홈(45)의 하단부의 폭이 넓은 부분(451)에 복귀스프링(17)이 수용되어 있다.

복귀스프링(17)은 코일스프링 등이 사용되며, 복귀스프링(17)의 바깥쪽 지름은 스프링 홈(45)의 하단부의 폭이 넓은 부분(451)에 수용될 수 있는 정도의 크기이면서, 스프링 홈(45)의 상단부의 폭이 넓은 부분(451)의 지름보다는 작은 크기인 것이 바람직하다. 따라서 복귀스프링(17)은 스프링 홈(45)의 하단부의 폭이 넓은 부분(451) 내에 수용되고, 그 상단부는 스프링 홈(45)의 상단부의 폭이 넓은 부분(451)과 폭이 폽은 부분(452)의 경계부분에서 규제되며, 하단부는 가동 철심(15)의 상단부에 의해서 규제되게 된다. 이 복귀스프링(17)의 복원력에 의해 테스트버튼(40)이 강제로 눌러지지 않은 통상의 상태에서는 테스트버튼(40)은 가동 철심(15)과는 이격된 상태를 유지하고 있고, 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 누르면 테스트버튼(40)은 복귀스프링(17)의 복원력을 이기고 하강하여 가동 철심(15)과 접하는 상태가 된다(실제로는 가동 철심(15)의 돌출부(16)의 상단이 테스트버튼(40)과 접하는 상태가 된다).

또, 테스트버튼(40)의 상기 협폭부(43)의 대략 중간부위에는 X방향으로 폭이 좁은 리브 홈(46)이 Y방향 전체에 걸쳐서 형성되고, 이 리브 홈(46)에는 리브(461)가 삽입된다. 또, 도 2에서 보는 바와 같이 상부 케이스(10)의 수용 홈(113)에는 테스트버튼(40)의 스프링 홈(45)의 협폭부(43)로 연장하는 연장부분에 대응하는 위치에는 단턱(1131)이 형성되고, 상기 리브(461)가 상기 단턱(1131)에 걸리게 됨으로써 테스트버튼(40)의 중심 축(O) 방향(Y방향)의 이동이 규제된다.

여기서, 본 발명의 과제 해결을 위한 요소 중 하나인 전자접촉기(1)의 테스트버튼(40)과 이 테스트버튼(40)에 연동하여 이동접점(12)과 고정접점(13)을 접촉시키는 가동 철심(15) 사이의 간극(S1)에 대해서 상세하게 설명한다.

가동 철심(15)의 상단부에 형성된 돌출부(16)의 Y방향의 폭(두께)은 테스트버튼(40)의 협폭부(43)에 형성된 오목 홈(41)의 Y방향의 폭(두께)보다 작게 설정되어 있다. 다시 말해, 오목 홈(41)의 Y방향의 폭과 돌출부(16)의 Y방향의 폭 사이에는 (오목 홈(41)의 Y방향의 폭 - 돌출부(16)의 Y방향의 폭) 만큼의 간극(S1)이 있으며, 이 간극(S1)을 본 명세서에서는 「테스트버튼과 가동 철심 사이의 유격(S1)」, 또는 간단하게 「유격(S1)」이라고도 한다.

앞에서 설명한 것과 같이, 전자접촉기(1)의 테스트를 위해서 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 누른 경우, 테스트버튼(40)이 Y방향으로 눌러짐에 따라서 가동 철심(15)의 상단부에 형성된 돌출부(16)도 Y방향으로 눌러짐으로써 테스트버튼(40)과 가동 철심(15)이 연동 동작을 하게 된다. 그러나 테스트버튼(40)과 가동 철심(15)의 돌출부(16) 사이에는 유격이 있고, 또, 평상시에는 테스트버튼(40)은 복귀스프링(17)의 복원력에 의해서 도 4의 상방으로 밀려 올라가 있으므로, 전자접촉기(1)의 테스트버튼(40)을 눌러서 테스트버튼(40)이 -Y방향으로 하강을 해도 테스트버튼(40)이 이 유격만큼 하강한 후에 비로소 가동 철심(15)의 돌출부(16)와 접하게 된다. 따라서 테스트버튼(40)이 하강하는 하강거리보다도 가동 철심(15)이 하강하는 하강거리는 상기 유격(S1)만큼 작다.

이어서, 하부 케이스(20)와 가동 코어(30)의 구성에 대해서 설명한다.

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 배치되어 있고, 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.

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 3에서 보는 바와 같이 단면 형상이 대략 「ㄷ」자 형상의 요크(28)가 당해 요크(28)의 개방부 측을 도면에서의 상부 측(Y방향)으로 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 방향(도 4의 Z방향)으로 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.

도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 조작코일(22)의 양단은 하부 케이스(20)의 일 측에 설치된 인쇄회로기판(PCB)과 연결되어 있고, PCB에는 전원공급회로가 내장되어 있으며, 이 전원공급회로를 통해서 직류 전원이 조작코일(22)에 공급된다. 전원공급회로의 상세는 본 발명과는 직접 관련이 없으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

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 원판형으로 한정되는 것은 아니며, 다각형 판 등의 형상이라도 좋다.

요크(28)와 요크플레이트(29)에 의해서 요크부가 구성되고, 가동 코어(30)와 요크부와 하부코어(24) 및 상부코어(25)는 자기회로를 이루는 구성요소이며, 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), 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 되어도 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 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 3에서 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.

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 결합하고 있다.

가동 코어(30)의 소경부 주위에서 요크플레이트(29)와 가동 철심(15) 사이에는 상기 중심 축(O)과 동일한 중심 축을 갖는 스프링(14)이 설치되어 있고, 조작코일(22)에 전원이 인가되지 않는 상태에서는 상기 스프링(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 개방상태가 된다.

다음에, 본 발명의 과제 해결을 위한 요소 중 다른 하나인 이동접점과 고정접점 사이의 간극(S2)에 대해서 설명한다.

설명에 앞서, 이동접점과 고정접점 사이의 간극(S2)을 어떻게, 얼마로 설정하는가는 본 발명의 요지가 아니며, 이는 종래의 전자접촉기와 동일하다.

본 발명에서 이동접점과 고정접점 사이의 간극(S2)과 관련해서 중요한 점은, 앞에서 설명한 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1)에도 불구하고, 테스트버튼(40)을 누르는 것만으로도 이동접점을 고정접점에 접촉시켜서 전자접촉기를 통해서 전원 측에서 부하 측으로 전력을 공급할 수 있도록 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이에 유격(S1)을 설정해야 한다는 점이다. 다른 말로 하면, 이동접점과 고정접점 사이의 간극(S2)은 테스트버튼(40)을 누르는 것만으로도 이동접점이 고정접점에 접촉하여 전자접촉기를 통해서 전원 측에서 부하 측으로 전력을 공급할 수 있을 정도의 범위 내에 있다는 점이다. 여기서 말하는 「전자접촉기를 통해서 전원 측에서 부하 측으로 전력을 공급할 수 있을 정도의 범위 내」라는 의미는 이동접점이 고정접점에 접촉한 때에 양 접점 사이에서 접촉불량 등이 발생하지 않고, 부하 측에서 필요로 하는 전력을 충분하게 공급할 수 있을 정도의 접촉상태를 유지하는 것을 말한다.

이와 동시에 본 발명의 과제 해결을 위한 또 다른 요소 중 하나인 조작코일에 발생하는 자속에 의해서 가동 코어가 간격(S)만큼 이동한 때에도 마찬가지로 전자접촉기를 통해서 전원 측에서 부하 측으로 전력을 공급할 수 있을 정도의 범위 내에서 이동접점과 고정접점의 접촉상태가 유지될 필요가 있다. 이를 위해서는 이동접점(12)을 상부 케이스(10)에 고정하는 고정부위가 일정 범위의 탄성을 갖게 하거나, 또는 고정접점(13)을 가동 철심(15)과 연결하는 암(151)이 일정한 범위의 탄성을 갖게 하거나, 또는 이들 양방의 방법을 동시에 구비하는 등의 방법에 의해서 실현 가능하다.

이어서, 본 발명의 과제 해결을 위한 요소 중 다른 하나인 조작코일에 발생하는 자속에 의해서 가동 코어가 이동할 수 있는 간격(S)에 대해서 설명한다.

결론부터 말하면, 조작코일에 발생하는 자속에 의해서 가동 코어가 이동할 수 있는 간격(S)은 조작코일(22)에 전원이 인가되지 않아서 가동 코어(30)와 가동 철심(15)이 스프링(14)의 복원력에 의해서 도 3의 상방으로 유지되고 있는 상태에서의 가동 코어(30)의 하부코어(24) 측 단부와 하부코어(24)의 가동 코어(30) 측 표면 사이의 거리이다.

이 간격(S)은 이동접점(12)과 고정접점(13) 사이의 간극(S2)에 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1)을 합한 크기가 된다. 다시 말해 전자접촉기(1)의 동작상태를 테스트하기 위해서 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 눌러서 인위적으로 이동접점(12)과 고정접점(13)을 접촉시킨 때의 가동 코어(30)의 이동거리는 조작코일에 발생하는 자속에 의해서 가동 코어가 이동하는 거리인 간격(S)보다도 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1)만큼 작다. 이를 달리 표현하면, 전자접촉기(1)의 동작상태를 테스트하기 위해서 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 눌러서 인위적으로 이동접점(12)과 고정접점(13)을 접촉시켜도, 가동 코어(30)와 하부코어(24) 사이에는 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1) 만큼의 간극이 존재하므로, 따라서 가동 코어(30)가 하부코어(24)에 직접 접촉하지는 않으며, 즉, 가동 코어(30)의 단부와 하부코어(24)의 표면 사이에는 적어도 유격(S1)만큼의 간극이 존재하게 되며, 이와 같이 함으로써, 영구자석(21, 21)을 갖는 래치형 전자접촉기에서 테스트를 위해서 사람의 손 등으로 테스트버튼을 눌러서 테스트를 한 경우에도, 테스트버튼을 누르는 힘을 해제하면 전자접촉기는 스프링(14)의 복원력에 의해서 오프 상태로 복귀하게 된다.

다음에, 본 발명의 전자접촉기(1)의 동작에 대해서 도 5 내지 7을 이용하여 상세하게 설명한다.

도 5 내지 7은 본 발명의 래치형 전자접촉기의 동작상태를 나타내는 개략 단면도로, 도 5는 본 발명의 전자접촉기가 동작하지 않는 비 동작상태를, 도 6은 조작코일에 전원이 인가되어 전자접촉기가 동작하는 정상 동작상태를, 도 7은 본 발명의 테스트수단에 의해 전자접촉기가 동작하는 테스트 동작상태를 각각 나타내는 도면이다.

먼저, 도 5와 같이, 조작코일(22)에 전원이 공급되지 않고, 또, 인위적으로 테스트버튼(40)을 누르지도 않은 상태인 전자접촉기(1)의 비 동작상태에서는, 테스트버튼(40)은 복귀스프링(17)의 복원력에 의해서, 또, 가동 철심(15) 및 가동 코어(30)는 스프링(14)의 복원력에 의해서 모두 전자접촉기(1)가 동작하지 않는 비 동작 위치에 유지되고 있고, 이동접점(12)과 고정접점(13)도 비 접촉상태인 개방상태에 있다(이동접점(12)과 고정접점(13) 사이에 간극(S2)이 존재한다). 따라서 전자접촉기(1)를 통해서 전원 측에서 부하 측으로 전력이 공급되지 않는 상태인 전자접촉기(1) 오프 상태로 되어 있다.

이 상태에서는 가동 코어(30)의 하부코어(24) 측 단부와 하부코어(24)의 가동 코어(30) 측 표면 사이는 간격(S)만큼 떨어져 있다. 또, 테스트버튼(40)도 복귀스프링(17)에 의해서 전자접촉기(1)의 비 동작 위치에 유지되고 있으므로, 가동 철심(15)과 테스트버튼(40) 사이에도 유격(S1)(본 실시형태에서는, 구체적으로는 테스트버튼(40)의 오목 홈(41)의 Y방향의 폭과 가동 철심(15)의 돌출부(16)의 Y방향의 폭의 차이에 의해서 발생하는 간극) 만큼의 간극이 존재한다.

상기 전자접촉기(1)의 비 동작상태에서 전원공급회로로부터 조작코일(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 인가되며, 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.

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 스프링(14)의 복원력에 의해 이동접점(12)과 고정접점(13)을 개방하는 위치(도 3에서 상부 측)에 위치하고 있던 가동 코어(30)와 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.

즉, 전자접촉기(1)의 동작상태인 도 6의 상태가 된다. 도 6에서 보는 것과 같이, 전자접촉기(1)가 동작하고 있는 동작상태에서는 가동 코어(30)가 하부코어(24) 측에 흡인되어 하부코어(24)와 접촉하게 되므로, 가동 코어(30)의 하부코어(24) 측 단부와 하부코어(24)의 가동 코어(30) 측 표면 사이는 간격(S)은 「0」이 된다. 또, 이동접점(12)도 고정접점(13)과 접촉상태가 되므로 양 접점 사이의 간극(S2)도 「0」이 된다. 또, 가동 코어(30)가 하부코어(24) 측으로 흡인됨에 따라서, 가동 코어(30)와 연동하는 가동 철심(15)도 하부코어(24) 측으로 이동하고, 이에 의해 가동 철심(15)과 연동하는 테스트버튼(40)도 하부코어(24) 측으로 이동하나, 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이에는 유격(S1)이 있고, 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이에는 복귀스프링(17)의 복원력이 작용하고 있으므로, 이 유격(S1)은 그대로 유지된다.

이때 전원공급회로로부터 조작코일(22)의 양단에 인가되는 전압의 공급을 중단하면 조작코일(22)에 의해서는 자속이 발생하지 않으나, 일단 하부코어(24) 측으로 이동한 가동 코어(30)는 영구자석(21, 21)의 자기력에 의해서 계속해서 하부코어(24) 측으로 이동된 상태, 즉 래치 상태를 유지한다. 따라서 이동접점(12)과 고정접점(13)도 접촉상태를 유지하며, 전자접촉기(1)는 부하 측에 전원을 공급하는 온 상태를 유지한다.

전자접촉기(1)를 오프 상태로 하고자 할 때는 전원공급회로로부터 조작코일(22)에 전자접촉기(1)의 온 동작(이동접점(12)과 고정접점(13)을 접촉시는 동작) 시와는 반대방향의 전류를 인가하며, 이에 의해 조작코일(22)에는 역방향의 자속이 발생하여 하부코어(24)와 상부코어(25)의 극성도 반대로 바뀐다. 따라서 가동 코어(30)와 하부코어(24) 사이에는 반발력이 발생하며, 이 반발력과 스프링(14)의 복원력에 의해 가동 코어(30)가 상부코어(25) 측으로 이동함으로써 이동접점(12)과 고정접점(13)의 접촉이 해제되는 개방상태, 즉, 전자접촉기(1)가 오프 되는 상태가 된다.

즉, 전자접촉기(1)의 오프 상태에서는 도 5의 상태로 복귀한다.

다음에, 전자접촉기(1)의 테스트를 위해서, 도 5의 상태에서 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 도 7의 상단 화살표방향으로 누르면, 도 7에서 보는 것과 같이, 먼저, 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1)에 대응하는 거리를 이동할 동안에는 테스트버튼(40)은 가동 철심(15)을 이동시키지 않고 테스트버튼(40)만이 이동하는 상태가 되고, 이 유격(S1)에 대응하는 거리를 넘어서면 테스트버튼(40)의 광폭부(44)의 오목 홈(41)의 안쪽 상단이 가동 철심(15)의 돌출부(16)의 상단과 접하게 되어서 가동 철심(15)도 함께 눌러지게 된다. 따라서 가동 철심(15)과 연동하는 가동 코어(30)도 눌러져서 하부코어(24) 쪽으로 이동하게 되며, 가동 철심(15)의 이동에 따라서 이동접점(12)이 고정접점(13)과 접촉하여 전원 측에서 부하 측으로 전원이 공급되게 됨으로써 전자접촉기(1)의 이상 유무를 확인할 수 있게 된다.

그러나 본 발명에서는 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이에 유격(S1)이 있으므로, 전자접촉기(1)의 테스트를 위해서 사람의 손 등으로 테스트버튼(40)을 눌러서 인위적으로 전자접촉기(1)를 온 상태로 해도, 도 7에서 보는 것과 같이 가동 코어(30)와 하부코어(24) 사이에는 테스트버튼(40)과 가동 철심(15) 사이의 유격(S1)에 대응하는 간격만큼의 간격이 존재하게 된다. 즉 전자접촉기(1)의 테스트 시에는 가동 코어(30)가 하부코어(24)와 접촉하지는 않으며, 따라서 테스트버튼(40)을 누르는 힘을 해제하면 테스트버튼(40)은 스프링(14)의 복원력에 의해서 원래의 위치로 복귀하게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 테스트용 테스트버튼(101)을 누르는 힘을 일단 해제하면 가동 코어(30)와 가동 철심(15)이 스프링(14)의 복원력에 의해 원래의 위치로 복귀하므로, 테스트장치 본래의 목적을 달성할 수 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 테스트버튼

Claims (6)

1. 내부에 수용공간을 갖는 케이스와,
   상기 수용공간 내에서 케이스의 중심 축을 따라서 이동 가능하게 배치된 가동 코어와,
   상기 케이스의 상기 수용공간 내의 일 측에서, 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 내의 타 측에서, 상기 가동 코어의 중심 축의 양측에 배치된 한 쌍의 영구자석과, 상기 영구자석과 나란하게 배치되어서 외부로부터 전원을 공급받는 코일로 이루어지는 자기회로와,
   일부는 상기 케이스 내에 수용되고 나머지 부분은 상기 케이스의 외부로 돌출하며, 상기 가동 철심과 연동하는 테스트버튼을 포함하며,
   상기 테스트버튼과 상기 가동 철심 사이에는 소정 간격의 유격이 설정되어 있는 전자접촉기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기회로는 단면 ㄷ자 형상의 요크와 상기 요크의 개방부분을 덮는 요크플레이트를 더 포함하고,
   상기 영구자석과 상기 요크플레이트 사이에는 상부 코어가 배치되고,
   상기 요크의 상부 코어의 반대 측에서 상기 가동 코어의 끝단과 마주하는 위치에는 하부 코어가 배치되는 전자접촉기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유격을 S1으로 하고, 상기 가동 코어의 상기 하부 코어 측의 단부와 상기 하부 코어의 상기 가동 코어 측의 단부 사이의 간격을 S로 하면,
   S > S1의 관계를 갖는 전자접촉기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 이동접점과 상기 고정접점 사이의 간극을 S2로 하면,
   S = S1 + S2의 관계를 갖는 전자접촉기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 가동 철심은 상기 테스트버튼 측으로 돌출하는 돌출부를 더 구비하고,
   상기 테스트버튼의 상기 케이스의 내에 수용되는 부분의 상기 돌출부에 대응하는 위치에는 상기 돌출부를 수용하는 수용 홈이 형성되어 있으며,
   가동 철심과 테스트버튼의 연동은 상기 돌출부가 상기 수용 홈에 결합함으로써 이루어지는 전자접촉기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 돌출부의 상기 가동 코어의 중심 축 방향의 폭은 상기 수용 홈의 상기 가동 코어의 중심 축 방향의 폭 보다 작고,
   상기 유격은 상기 수용 홈의 상기 가동 코어의 중심 축 방향의 폭과 돌출부의 상기 가동 코어의 중심 축 방향의 폭의 차와 같은 전자접촉기.

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