KR101458440B1 - 접점개폐기구 및 전자계전기 - Google Patents

Abstract

접점간에 발생하는 아크를, 가동접촉편의 용수철성에 악영향을 주는 일없이, 간단하면서도 저렴한 구성으로 신속히 소호시킨다. 고정 접점(57)을 갖는 고정 접촉편(51)과, 고정 접점(57)에 접촉과 이격이 가능하게 대향하는 가동접점(62)을 갖는 가동 접촉편(52)을 구비한다. 접촉편 중 적어도 어느 한쪽은, 나머지 다른 한쪽의 접촉편에 마련된 접점 측으로 연장되는 연장부(59b)를 구비한다.

Description

접점개폐기구 및 전자계전기{CONTACT SWITCHING MECHANISM AND ELECTROMAGNETIC RELAY}

본 발명은 접점개폐기구 및 상기 접점개폐기구를 구비한 전자계전기, 특히 파워 릴레이에 관한 것이다.

종래에는, 접점개폐기구로서 가동접점을 구비한 판형 스프링의 좌우 어느 한쪽 단부에, 아크의 확장을 종단시키기 위한 돌출편을 형성한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그러나 상기 종래의 접점개폐기구에서는, 접점 간에 발생한 아크를 자력으로 확장하여 돌출편에서 종단시키도록 하고 있지만, 상기 돌출편의 위치는 접점간 거리보다도 이격되어 있다. 이 때문에, 실제로 아크가 발생했을 경우, 그 종단위치가 반드시 돌출편이 안 될 우려가 있다.

또한, 다른 접점개폐기구로서, 고정 전극에 아크-러너 도체(arc-runner conductor)를 마련하고, 상기 아크-러너 도체에 돌기를 더 마련하는 것으로, 개극 시 가동전극접점과 고정전극접점 사이에 발생하는 아크를 가동전극의 선단과 돌기 사이로 전류(轉流)되도록 한 것이 공지되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

그러나 전술한 종래의 접점개폐기구에서는, 전극에 별도의 부재로서 아크-러너 도체가 필요하며, 게다가 이 아크-러너 도체에 돌기를 마련하기 위한 별도의 가공을 하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 구조가 복잡화되면서 동시에 비용 증대를 초래하는 문제가 있다.

선행 기술 문헌

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 공보 제2006-196372호

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 공보 제2010-170876호

본 발명은, 접점 간에 발생하는 아크를 가동접촉편의 스프링 특성에 악영향을 끼치는 일 없이, 간단하면서도 저렴한 구성으로 신속히 소호(消弧)시킬(extinguish) 수 있는 접점개폐기구 및 전자계전기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

고정 접점을 갖는 고정 접촉편과, 상기 고정 접점에 접촉과 이격이 가능하도록 대향하는 가동 접점을 갖는 가동 접촉편을 구비하고,

상기 각 접촉편은, 베이스에 고정되는 고정부와, 베이스로부터 돌출되어 접점이 마련되는 본체부를 가지며,

상기 고정 접촉편은, 베이스에 고정되는 제1 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 고정 접점을 포함하는 제1 본체부를 가지고,

상기 가동 접촉편은, 상기 베이스에 고정되는 제2 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 가동 접점을 포함하는 제2 본체부를 가지며,

상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 적어도 하나는, 상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 나머지를 위한 고정 접점 혹은 가동 접점을 향해 연장되는 연장부를 구비하고,

상기 연장부는 상기 고정 접점 및 가동 접점 중 하나를 사이에 두고 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 중 하나의 반대편에 형성된 것을 특징으로 하는 접점개폐기구가 제공된다.

이 구성에 의해, 접점 간에 발생한 아크를 확실하게 연장부로 가이드할 수 있어, 조기에 소호시키는 것이 가능해진다. 또한 아크가 소호될 때, 연장부가 손상된다고 하더라도 이는 전도 부분과는 상관없는 영역일 수 있다. 나아가, 접촉편의 전도 영역에서 확장부의 선단 위치까지의 거리를 충분히 크게 차지하도록 하면, 아크에 의한 손상에 대하여 내성이 있는 구조로 하는 것이 가능해진다.

상기 연장부는, 본체부로부터 돌출되는 접점보다도 돌출 치수가 큰 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 접점 간에 발생한 아크를, 한층 더 효과적으로 소호시킬 수 있다.

상기 연장부는, 본체부를 굴곡시키는 것에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 본체부를 실질적으로 직각으로 굴곡시키는 것이 적절하다.

상기 접점 간에 발생한 아크를, 상기 연장부로 가이드하는 자석을 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 접점 간에 발생하는 아크를 연장부로 연장시키는 것으로, 한층 더 효과적으로 소호시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 전자계전기를 상기 어느 항에 기재된 접점개폐기구를 구비한 구성으로 한 것이다.

본 발명에 의하면, 적어도 어느 한쪽 접촉편에, 나머지 다른 한쪽 접촉편에 마련된 접점측으로 연장되는 연장부를 형성하도록 했으므로, 접점 간에 발생한 아크를 확실하게 연장부로 연장시킬 수 있어, 조기에 소호시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전자계전기의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 케이스 및 소호부재를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에서 케이스만을 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 분해사시도이다.
도 5는 도 4를 반대측에서 바라본 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 6a는 베이스를 상방측에서 바라본 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6b는 베이스를 하방측에서 바라본 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 2에 나타내는 전자석 블록 및 가동 철편의 분해사시도이다.
도 8은 도 2에 나타내는 전자석 블록과 가동 철편의 분해사시도이다.
도 9는 도 1에서 케이스를 제거한 상태를 나타내는 접점폐쇄 시의 단면도이다.
도 10은 도 1에서 케이스를 제거한 상태를 나타내는 접점개방 시의 단면도이다.
도 11은 도 3의 접점개폐부의 확대사시도이다.
도 12는 도 4의 전자석 블록에 의한 흡인력 곡선과, 가동 접촉편에 작용하는 힘의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 4의 가동 접촉편을 나타내는 확대사시도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 관한 전자계전기의 접점개폐기구를 나타내는 부분 확대도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태를 첨부 도면에 따라 설명한다. 한편, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정한 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들면, '위', '아래', '측', '가장자리'를 포함하는 용어)를 사용하지만, 이 용어들의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 이 용어들의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것이 아니다.

또한, 이하의 설명은 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

(1. 전체구성)

도 1 내지 도 5는, 본 실시 형태에 관한 전자계전기를 나타낸다. 상기 전자계전기는, 대략적으로, 베이스(1)에, 전자석 블록(2), 접점 개폐부(3) 및 가동 철편(4)을 마련하여 케이스(5)를 씌운 것으로, 여기에서는 인가(印加) 전압이 400V 및 전기량이 20A인 파워 릴레이를 사용하고 있다.

(1-1. 베이스(1))

베이스(1)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 합성 수지 재료를 형성 가공하는 것에 의해 평면도 상에서 직사각형으로 형성되며, 길이 방향의 2군데에는, 제1 장착부(6)와 제2 장착부(7)가 마련되어 있다(이하, 긴 변을 따라 길이 방향으로 연장되는 방향을 X축, 짧은 변을 따라 가로 방향으로 연장되는 방향을 Y축, 높이 방향으로 연장되는 방향을 Z축으로 하여 설명한다).

제1 장착부(6)는 후술하는 전자석 블록(2)을 장착하기 위한 것으로, 베이스(1)의 상면에 형성되는 제1 주변벽(8)과 제2 장착부(7)로 둘러싸인 리세스(9) 내에 지지 오목부(10)가 형성되어 있다. 리세스(9)의 바닥면에는, 지지 오목부(10)의 (베이스(1)의 가로 방향:YY'방향)양측에 상하면을 관통하는 한 쌍의 코일 단자홀(11)이 각각 형성되어 있다.

지지 오목부(10)의 (베이스(1)의 길이 방향)부근에는 가이드부(12)가 형성되어 있다. 가이드부(12)는, 가로방향(YY'방향)에 대응해서 마련된 한 쌍의 가이드벽(13)과, 이들을 연결하는 절연벽(14)으로 구성되어 있다. 가이드벽(13)의 대향면에는 상하 방향으로 연장되는 가이드홈(15)이 각각 형성되어 있다. 양쪽 가이드홈(15)에 의해, 후술하는 요크(41)의 양측부가 가이드된다. 또한, 가이드벽(13)과 절연벽(14)으로 둘러싸여진 영역의 중앙부분에는, 가이드 오목부(16)가 형성되어 있다. 가이드 오목부(16)에는, 후술하는 힌지스프링(44)의 피 가이드부(50)가 위치한다.

제2 장착부(7)는 접점 개폐부(3)를 장착하기 위한 것으로, 상기 제1 장착부(6)의 제1 주변벽(8)과 동일한 높이의 플린스(plinth)(17)가 형성되어 있다. 플린스(17)에는, YY'방향으로 연장되는, 슬릿(slit) 형상의 제1 단자홀(18)이 형성되어 있다. 제1 단자홀(18)은 베이스(1)의 바닥면에서는 양측 2군데의 연통부(19)에서만 관통되어, 후술하는 가동 접촉편(52)이 압입되도록 되어 있다. 플린스(17)의 제1 장착부측을 제외한 3변에는 제2 주변벽(20)이 형성되어 있다. 제2 주변벽(20)의 X' 방향측을 구성하는 부분은 두께가 두꺼워지며, 거기에는 YY'방향으로 연장되는, 슬릿(slit) 형상을 한 한 쌍의 제2 단자홀(21)이 각각 형성되어 있다.

(1-2. 전자석 블록(2))

전자석 블록(2)은, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 철심(22)에 스풀(spool)(23)을 개재시켜서 코일(24)을 감은 것이다.

철심(22)은 자성을 가진 재료를 봉 형상으로 한 것으로, 하단부에 플랜지(flange) 형상의 자극부(magnetic pole portion)(25)가 형성되며, 상단부에는 요크(41)가 코오킹 고정(加締固定; caulked-fixed)되게 되어 있다.

스풀(23)은 합성 수지 재료를 형성 가공하는 것으로 얻을 수 있고, 중심홀(26)이 형성된 원통형의 몸통부(27)와, 그 상하 양단부에 형성되는 플랜지부(상단측 플랜지부(28) 및 하단측 플랜지부(29))로 구성되어 있다.

상단측 플랜지부(28)의 상면에는 릴리프 그루브(30)가 형성되어, 거기에는 중심홀(26)이 개구되어 있다. 릴리프 그루브(30)에는 후술하는 요크(41)의 일단부가 배치된다. 하단측 플랜지부(29)에는 중심홀(26)이 개구되어 있어, 거기에서 철심(22)을 삽입 가능하도록 되어 있다.

하단측 플랜지부(29)의 양측부에는 단자 부착부(31)가 마련되며, 거기에는 단자 수용홀(32)이 각각 형성되어 있다. 각 단자 수용홀(32)에는 후술하는 코일 단자들(36) 각각이 압입 고정된다. 단자 부착부(31)의 일단 양측에는 단차부(33)가 각각 형성되어, 단자 수용홀(32)에 압입 고정된 코일 단자(36)의 코일 감김부(39)가 각각 돌출되도록 되어 있다. 또한, 하단측 플랜지부(29)에는, 몸통부(27)로부터 측단면에 걸쳐 한쪽 단차부(33)로 연통되는 안내 홈(34)이 형성되어 있다. 안내 홈(34)에는, 몸통부(27)에 감는 코일(24)의 일단측(감김 시작측)이 배치되어, 단차부(33)에 돌출된 코일 단자(36)의 코일 감김부(39)에 감기도록 되어 있다. 하단측 플랜지부(29)의 바닥면에는 소정 간격으로 한 쌍의 가이드 돌출부(35)가 마련되어 있다. 이들 가이드 돌출부들(35)은, 베이스(1)의 지지 오목부(10) 내에 위치하여 베이스(1)에 대하여 스풀(23), 즉 전자석 블록(2)을 위치 결정하는 역할을 한다.

코일 단자(36)는, 도전성 재료를 평판형상으로 한 것으로, 하단부는 하방으로 향할수록 서서히 폭 및 두께가 작아지도록 형성되어 있다. 코일 단자(36)의 상단부에는 프레스 가공으로 한쪽 면이 돌출된 압입부(37)가 형성되며, 그 상방 부분은 광폭부(38)로 되어 있다. 광폭부(38)의 일단에서는 코일 감김부(39)가 돌출되어 있다.

코일(24)은 스풀(23)의 몸통부(27)에 감은 후, 외주면에 절연 시트(40)를 붙이도록 되어 있다. 코일(24)의 일단부가 상기 스풀(23)의 안내 홈(34)에 배치되어, 스풀(23)의 몸통부(27)에 감긴 후, 양단부는 각각 각 코일 단자(36)의 코일 감김부(39)에 감고 나서, 납땜한다.

상기 철심(22)의 일단부에는 요크(41)가 코오킹 고정되고 있다.

요크(41)는 자성 재료를 거의 L자형이 되도록 구부린 것이다. 요크(41)의 일단부에는, 상기 철심(22)의 일단부를 삽입 관통시켜서 코오킹 고정하기 위한 개구부(41a)가 형성되어 있다. 요크(41)의 다른 단부는 폭이 넓게 되어 있고, 그 하단부 양측에는 돌출부(42)가 각각 형성되어 있다. 양쪽 돌출부들(42) 사이에는, 후술하는 가동 철편(4)이 위치하고, 한쪽 모서리부가 가동 철편(4)을 회동이 가능하도록 지지하는 지점으로서 기능하고 있다. 요크(41)의 중간부 외면에는, 상하로 2군데에 코오킹용 돌기(43)가 형성되어 있다.

상기 요크(41)의 중간부에는, 상기 돌기(43)를 이용해서 힌지스프링(44)이 코오킹 고정되어 있다. 단, 요크(41)에 대한 힌지스프링(44)의 고정 방법은, 코오킹에 한하지 않고, 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접 등 다른 방법으로 실시해도 좋다.

힌지스프링(44)은, 요크(41)의 중간부 외면에 면접촉하는 연결부(45)를 구비한다. 연결부(45)에는, 2군데에 관통홀(45a)이 형성되어, 상기 요크(41)의 돌기(43)가 삽입 관통되어 코오킹 고정되게 되어 있다.

(1-3. 접점 개폐부(3))

접점 개폐부(3)는, 도 4 및 도 5에서 나타내는 바와 같이, 구리 등의 도전성 재료를 판 형상으로 프레스 가공한, 고정 접촉편(51)과 가동 접촉편(52)으로 구성되어 있다.

고정 접촉편(51)은, 압입부(53)와, 압입부(53)에서 하방측으로 연장되는 단자부(54)와, 압입부(53)에서 상방측으로 연장되는 본체부(55)로 구성되어 있다. 압입부(53)에는 프레스 가공으로 한쪽 면이 돌출된 팽창부(56)가 형성되어 있다. 이 팽창부(56)에 의해 베이스(1)의 제2 단자홀(21)에 압입이 가능하게 되어 있다. 단자부(54)는 압입부(53)보다도 폭이 좁으며, 한 쪽으로 위치가 어긋나게 형성되어 다. 본체부(55)는, 단자부(54)와는 반대측으로 위치가 어긋나게 형성되며, 폭의 치수는 압입부(53) 폭의 거의 반으로 되어 있다. 본체부(55)의 상단부에는 관통홀이 형성되며, 상기 본체부(55) 상단부에는 고정 접점(57)이 코오킹 고정되어 있다.

가동 접촉편(52)은, 압입부(58)와, 압입부(58) 양측에서 상방측으로 각각 연장되는 한 쌍의 본체부(59)로 구성되어 있다.

압입부(58)에는, 상기 고정 접촉편(51)과 동일하게, 상하 방향의 중앙부에 폭 방향으로 연장되는 팽창부(60)가 형성되며, 베이스(1)의 제1 단자홀(18)에 압입이 가능해지도록 되어 있다. 또한, 압입부(58)의 아래쪽 가장자리 양단부에는 하방으로 돌출되는 한 쌍의 돌기(61)가 형성되어 있다.

본체부(59)는 압입부(58) 부근에서 굴곡되어 연장되어 있으며, 상단부에는 관통홀(59a)이 형성되고, 거기에는 가동 접점(62)이 각각 코오킹 고정되어 있다. 또한, 본체부(59)의 상단부에는, 도 13에서 나타내듯이, 고정 접촉편(51) 측을 향해 비스듬하게 위쪽으로 굴곡되는 연장부(59b)가 형성되어 있다. 본체부(59)에 대한 연장부(59b)의 경사각도는, 여기서는 약 140도로 하였다. 단, 약 140도에서 약 90도까지의 범위 내라면, 자유롭게 선택할 수 있다. 그리고 연장부(59b)의 선단부분은, 본체부(59)에 수직한 방향에서의 위치가, 가동접점(62)보다도 돌출하도록 연장되어 있다.

가동 접촉편(52)은, 압입부(58)를 베이스(1)의 제1 단자홀(18)에 압입한 상태에서, 가동접점(62)이 제2 단자홀(21)에 압입된 고정 접촉편(51)의 고정 접점(57)에 접촉과 이격이 가능하도록 대향시킨다. 그리고 이 상태에서는, 도 10에 나타내듯이, 연장부(59b)의 선단부분이, 상술한 바와 같이, 가동접점(62)보다도 돌출되는 것으로 고정 접점(57) 측에 근접해있다. 따라서 접점 간에 아크가 발생했다고 하더라도 이 아크는, 연장부(59b)의 선단부분으로 확장되어, 이 연장부를 통해 신속하게 소호되게 된다.

(1-4. 가동 철편(4))

가동 철편(4)은, 도 7 및 도 8에 나타내듯이, 판 형상의 자성 재료를 프레스 가공으로 거의 L자형으로 형성한 것이다. 가동 철편(4)의 일단측은, 철심(22)의 자극부(25)에 흡인되는 피 흡인부(63)이다. 피 흡인부(63)의 선단부 및 베이스부는 폭이 좁게 되어 있어, 스풀(23)의 바닥면에 형성된 가이드 돌출부(35)와, 요크(41)의 하단부에 형성된 돌출부(42)와의 간섭이 각각 회피되고 있다. 가동 철편(4)의 다른 단부 측에는 개구부(64)가 형성되어 있다. 개구부(64)에는 힌지스프링(44)이 삽입 관통되어, 피 흡인부(63)의 모서리부에 가압하여 접촉되어 있다. 가동 철편(4)의 다른 단부는 폭이 좁게 되어 있으며, 또한, 개구부(64)의 상방측에는 카드 부재(65)가 일체화되어 있다.

카드 부재(65)는 합성 수지 재료로 되며, 일체화된 가동 철편(4)의 상단측이 노출되는 한쪽 면에는, 가동 철편(4) 상단부의 양측에 형성된 제1 돌출부(66)와, 상방측에 형성되는 제2 돌출부(67)가 각각 형성되어 있다. 가동 철편(4)의 피 흡인부(63)가 철심(22)의 자극부(25)로부터 이격되었을 때, 제2 돌출부(67)에 힌지스프링(44)의 탄성 접촉부(46)가 충돌한 후, 제1 돌출부(66)가 요크(41)에 맞닿도록 구성되어 있다. 카드의 다른 한쪽 면에는, 폭 방향으로 소정 간격으로 상하 방향으로 연장되는 돌조부(突條部, 68)가 형성되어 있다. 돌조부(68)의 상단부에는, 더욱 돌출된 가압부(69)가 형성되어, 가동 접촉편(52)의 본체부(59)의 상단부를 가압 가능하도록 되어 있다. 카드 부재(65)의 하단부에는, 다른 한쪽 면보다도 돌출되어 있으며, 하방측으로 더 연장되는 차폐벽(70)이 형성되어 있다.

(1-5. 케이스(5))

케이스(5)는, 도 2에 나타내듯이, 합성 수지 재료를 하면(下面)이 개구된 상자 형상으로 된 것이다. 케이스(5)의 상면 모서리부에는 밀폐용 홀(71)이 형성되어 있다. 베이스(1)와 케이스(5)의 감합(嵌合)부분이 밀봉된 후, 밀폐용 홀(71)이 열접착으로 밀봉된다. 케이스(5)의 상면의 가장자리부(밀폐용 홀(71)과 반대측)에는, 양측 및 중앙부에 슬릿(slit) 형상의의 오목부(72)가 각각 형성되어 있다. 각 오목부(72) 사이에는, 상면보다도 오목한 들어간 리세스(73)가 형성되어 있으며, 그 상면 중앙부에는 돌기(74)가 각각 형성되어 있다.

상기 케이스(5)에는, 오목부(72) 및 리세스(73)를 이용하여 소호부재(arc-extinguishing member)(75)가 부착되어 있다.

소호부재(75)는, 아크를 소호시키기 위해서 소정 간격으로 배치된 한 쌍의 영구자석(76)과, 이들 영구자석(76)을 자기적으로 연결하기 위한 자성 재료로 형성되는 연결부재(77)로 구성되어 있다.

영구자석(76)은 거의 직사각형 형상으로, 연결부재(77)의 양쪽 대향벽(78)의 내면에 부착된 상태로, 대향면이 다른 극성이 되도록 배치된다. 단, 대향면의 극성은, 접점 간 전류가 흐르는 방향이 상이함에 따라 아크 전류에 작용하는 힘의 방향이, 후술하는 연결부재(77)의 중간벽(79) 측을 향하도록 설정하면 좋다.

연결부재(77)는, 판 형상의 자성 재료를 프레스 가공으로, 양단측이 서로 대향하도록 굴곡된 것이다. 각 대향벽(78)의 내면에는 영구자석(76)이 스스로의 자력에 의해 흡착 고정되어 있다. 연결부재(77)의 중간벽(79)에는, 양측부가 각각 다른 단부 측에서 절단 가공하여 구부림으로써, 상기 각 대향벽(78) 사이에 위치하는 중간 돌출부(80)가 각각 형성되어 있다. 각 중간 돌출부(80)는, 양쪽 대향벽(78)의 중앙부에 위치하여, 양쪽 접점개폐 위치 사이로 돌출됨으로써 자로(磁路)를 짧게 하는 역할을 한다. 다시 말해, 각 영구자석(76)에서 발생한 자속(磁束)은, 중간 돌출부(80)를 통해 중간벽(79) 및 각 대향벽(78)을 통과하여, 영구자석(76)으로 되돌아가는 자기회로에서 폐쇄 루프를 구성한다.

이와 같이, 소호부재(75)에 의하면, 한 쌍의 영구자석(76)뿐만 아니라, 이들을 자기적으로 연결하기 위한 연결부재(77)를 마련하도록 하고 있다. 이 때문에, 자기회로가 형성되어, 자속의 누설이 발생하기 어려워진다. 또한, 중간 돌출부(80)를 마련하는 것으로, 자로를 짧게 설정할 수 있다. 따라서 자기효율을 높이는 것이 가능해진다. 이 결과, 접점개폐 시에 아크가 발생했다고 하더라도, 이 아크는 플레밍의 왼손법칙에 의해 측방으로 연장되어, 단시간에 소호된다.

(2. 조립방법)

이어서, 상기 구성으로 이루어지는 전자계전기의 조립방법에 대해서 설명한다.

스풀(23)의 몸통부(27)에 코일(24)을 감아서, 하단측 플랜지부(29)에 코일 단자(36)를 압입 고정한다. 코일(24)의 양단부는, 코일 감김부(39)에 감아서 납땜한다. 또한, 스풀(23)의 중심홀(26)에, 하단측에서 철심(22)을 삽입 관통하고, 상단에서 돌출되는 부분에, 미리 힌지스프링(44)을 부착한 요크(41)를 코오킹 고정한다. 이것으로, 전자석 블록(2)이 완성된다.

완성된 전자석 블록(2)에는, 힌지스프링(44)을 이용하여 요크(41)의 하단부에 가동 철편(4)을 회동이 가능하도록 지지한다. 이 상태에서는, 가동 철편(4)에 일체화된 카드 부재(65)의 제1 돌출부(66)가 요크(41)에 맞닿을 수 있게 되며, 또한, 힌지스프링(44)의 탄성 접촉부(46)가 카드 부재(65)의 제2 돌출부(67)에 접촉과 이격이 가능해진다. 그리고 가동 철편(4)을 부착한 전자석 블록(2)과, 접점 개폐부(3)를 베이스(1)에 장착한다.

전자석 블록(2)의 장착에서는, 코일 단자(36)를 베이스(1)의 코일 단자홀(11)에 압입하고, 요크(41)의 양측부를 가이드벽(13)의 가이드홈(15)에 삽입한다. 장착 상태에서는, 가이드 돌출부(35)가 지지 오목부(10) 내에 위치하고, 전자석 블록(2)이 YY'방향으로 위치 결정된다.

또한, 요크(41)의 돌출부(42)의 하단면과 단자 부착부(31)의 바닥면이 각각 베이스(1)의 리세스(9)의 바닥면에 맞닿는다. 이에 의해, 베이스(1) 리세스(9)의 바닥면과 스풀(23)의 하단측 플랜지부(29)의 바닥면 사이에 가동 철편(4)에 회동이 가능한 틈이 형성된다. 가동 철편(4)에 일체화된 카드 부재(65)의 차폐벽(70)이 베이스(1)의 절연벽(14)을 넘어서 배치된다. 이 때, 베이스(1)의 가이드벽(13) 및 절연벽(14), 카드 부재(65)의 상방부 및 차폐벽(70)에 의해, 전자석 블록(2)과 접점 개폐부(3) 사이의 절연성이 충분히 확보된다.

또한, 접점 개폐부(3)의 장착에서는, 가동 접촉편(52)의 압입부(58)를 베이스(1)의 제1 단자홀(18)에 압입한다. 가동 접촉편(52)의 장착에서는, 돌기(61)가 연통부(19)에 위치하는 것으로, 베이스(1)의 바닥면에서 가동 접촉편(52)의 장착 상태를 확인할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가동 접촉편(52)의 상단부에는, 먼저 장착한 카드 부재(65)의 가압부(69)가 가압되어 접촉되고, 가동 철편(4)은, 가동 접촉편(52)의 탄성력에 의해 피 흡인부(63)가 철심(22)의 자극부(25)로부터 이간된 초기 위치에 위치 결정된다.

또한, 고정 접촉편(51)의 단자부(54)를 베이스(1)의 제2 단자홀(21)에 삽입하고, 압입부(53)를 압입하여 고정한다. 이 상태에서는, 고정 접촉편(51)은 가동 접촉편(52)에 소정 간격으로 대향하며, 고정 접점(57)에 대하여 가동 접점(62)이 접촉과 이격이 가능해진다. 또한, 가동 접촉편(52)의 상단부에서 연장되는 연장부(59b)의 선단부분은, 후술하는 바와 같이, 영구자석(76)에 의해 아크가 확장되는 방향의 소정 영역 내에 있어서, 본체부(59)보다도 고정 접촉편(51) 측으로 돌출되어 있다.

또한, 케이스(5)에 소호부재(75)를 부착한다. 소호부재(75)의 설치에서는, 연결부재(77)의 대향벽(78)에 영구자석(76)을 부착한 상태로, 케이스(5)에 형성한 각 오목부(72)에, 연결부재(77)의 대향벽(78) 및 영구자석(76)과, 중간 돌출부(80)를 각각 삽입 관통시킨다. 그리고 소호부재(75)를 부착한 케이스(5)를 베이스(1)에 덮어씌워, 양자의 감합부분을 밀봉한다.

또한, 내부공간은, 밀폐용 홀(71)을 열접착으로 밀봉 상태가 되면 된다. 단, 밀폐용 홀(71)은 개방된 상태로 두고, 내부공간을 주위분위기와 연통된 상태로 사용하는 것도 가능하다.

(3. 동작)

이어서, 상기 구성으로 이루어지는 전자계전기의 동작에 대하여 설명한다.

코일(24)에 전류가 흐르지 않고, 전자석 블록(2)이 소자(消磁)되어 있는 상태에서는, 가동 철편(4)이 가동 접촉편(52)의 탄성력에 의해 요크(41)로 지지된 지점을 중심으로 하여 피 흡인부(63)를 철심(22)의 자극부(25)에서 이격되는 초기 위치에 위치시킨다. 따라서 가동 접점(62)은 고정 접점(57)으로부터 이격된 개방 상태를 유지한다.

코일(24)에 전류가 흐르고, 전자석 블록(2)을 여자(勵磁)하면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 가동 철편(4)은 철심(22)의 자극부(25)에 피 흡인부(63)를 흡인하여, 가동 접촉편(52)의 부세력(附勢力)에 저항하여 회동한다. 이에 의해, 가동 접촉편(52)이 탄성 변형되고, 가동 접점(62)을 고정 접촉편(51)의 고정 접점(57)에 폐쇄된다.

코일(24)로의 전류의 흐름을 차단하고, 전자석 블록(2)을 소자하면, 가동 철편(4)은 철심(22)의 흡인력을 잃어버려서 가동 접촉편(52)의 탄성력에 의해 회동된다. 이 때, 우선, 가동 철편(4)의 카드 부재(65)에 형성한 제2 돌출부(67)가 힌지스프링(44)의 탄성 접촉부(46)에 충돌한다. 제2 돌출부(67)는 합성 수지제이며, 탄성 접촉부(46)는 탄성 변형된다. 나아가, 가동 철편(4)이 회동을 개시하고 나서 신속하게 제2 돌출부(67)와 탄성 접촉부(46)의 맞닿은 상태를 얻을 수 있다. 따라서 충돌음은 거의 발생하지 않는다. 그리고 가동 철편(4)이 더욱 회동함에 따라 탄성 접촉부(46)를 탄성 변형시키면서, 합성 수지제의 제1 돌출부(66)가 요크(41)의 중간부에 맞닿는다. 이 때문에, 가동 철편(4)의 회동 속도가 저감되어, 여기서도 충돌음의 발생은 충분히 억제된다. 이와 같이, 가동 철편(4)은 충돌음을 발생시키는 일없이 부드럽게 초기 위치로 복귀되고, 가동접점(62)은 고정 접점(57)으로부터 이간되어 개방 위치에 위치한다.

그런데, 접점을 개방할 때, 접점 간에 아크가 발생하는 일이 있다. 이 경우, 접점개폐 영역 주위에는 소호부재(75)가 배치되어 있고, 또한, 가동 접촉편(52)의 상단부에는 연장부(59b)가 형성되어 있다. 이 때문에, 발생한 아크는 신속하게 소호된다.

즉, 각 영구자석(76)의 N극에서 발생한 자속은, 연결부재(77)의 중간 돌출부(80)를 개재시켜 중간벽(79)을 통해, 대향벽(78)에서 상기 각 영구자석(76)의 S극으로 되돌아가는 자기회로를 각각 흐른다. 각 자기회로는 폐 루프를 구성하여, 주위로의 자속 누설이 거의 없다. 그리고 중간 돌출부(80)의 존재에 의해 접점개폐 위치, 즉 접점 간에 발생한 아크에 대하여 효과적으로 자력을 작용시킬 수 있다. 이 결과, 플레밍의 왼손법칙에 의해, 발생한 아크에는, 접점개방 방향과는 직교하는 방향(상방측)으로 힘이 작용하여, 이 아크는 크게 확장된다. 또한, 아크가 확장되는 방향으로는, 가동 접촉편(52)의 상단부에 형성된 연장부(59b)의 선단부분이 위치하고 있다. 따라서 발생한 아크는, 가장 가까운 위치인 연장부의 선단부분에 도달하여, 급속하게 소호된다.

또한, 상기 전자석 블록(2)의 동작 전압은 다음과 같이 조정할 수 있다.

즉, 힌지스프링(44)의 탄성 접촉부(46)의 경사각도를 변경하는 것으로, 전자석 블록(2)의 동작 전압을 억제하는 것이 가능해진다. 자세한 내용은, 요크(41)에 대한 탄성 접촉부(46)의 경사각도를 크게 하면, 도 12의 그래프에서 나타내듯이, 철심(22)의 자극부(25)로부터 발생시킨 자계에 의해 가동 철편(4)의 피 흡인부(63)에 작용하는 힘의 변화(흡인력 곡선)에 대하여, 동작점의 위치를 변경시킬 수 있다. 즉, 탄성 접촉부(46)의 경사각도를 크게 하는 것에 의해, 접점이 개방되고 나서 제1 돌출부(66)에 탄성 접촉부(46)가 맞닿을 때까지 필요한 힘을 억제할 수 있다. 이 결과, 흡인력 곡선이, 도시되는 것보다도 작은 위치에서 변화되도록, 전자석 블록(2)의 동작 전압을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지의 변경이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 연장부(59b)를 가동 접촉편(52)의 상단부에 형성하도록 했지만, 고정 접촉편(51)의 상단부에 형성하도록 해도 좋고, 가동 접촉편(52)과 고정 접촉편(51)의 양쪽에 형성하도록 해도 좋다. 단, 양쪽에 형성할 경우, 연장부끼리 단락되지 않도록 위치 관계에는 주의가 필요하다. 예를 들면, 연장부의 위치관계를 본체부의 길이 방향으로 위치를 어긋나게 하거나 해서 대응하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 연장부(59b)를, 본체부(59)에 대하여 약 140도의 각도가 되도록 구성으로 했지만, 약 90도까지는 자유롭게 설정할 수 있고, 도 14에서 나타내는 바와 같이, 약 90도로 하는 것이 가장 바람직하다. 약 140도보다도 각도가 커지면, 본체부(59)와 직교하는 방향으로의 돌출 치수가, 가동접점(62)에 비해 커지기 때문에, 연장부(59b)의 길이가 지나치게 커진다. 한편, 약 90도보다도 각도가 작아지면, 각 접점에 지나치게 근접하여 단락될 우려가 있다. 여기서, 본체부(59)에 대한 연장부(59b)가 이루는 각도를, 약 90도에서 약 140도의 범위로 하고 있다.

지금까지 신규한 접점개폐기구와 이것을 사용하여 이것이 추구하는 모든 목적 및 장점을 수행하는 전자계전기가 도시되고 기술되었다. 하지만, 본 명세서 및 바람직한 실시예들을 개시하는 첨부된 도면들을 고려하면 당업자에게는 본 발명에 대한 많은 변경, 변형 및 다른 사용이 가능함이 자명할 것이다. 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 모든 이러한 변경, 변형 및 다른 사용은 본 발명에 의해 커버되며, 단지 후술하는 청구항에 의해서만 제한될 것이다.

비록 본 발명이 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예들로 간주되는 것에 기초하여 예시적으로 자세하게 기술되었지만, 이러한 자세한 사항들은 단지 이러한 목적을 위한 것이라는 것이 이해되어야 하고, 본 발명은 기재된 실시예들에게만 한정되지는 않으며, 반대로, 첨부된 청구항의 정신 및 범주 내의 변형예 및 균등물은 커버하도록 의도되었다. 예를 들어, 본 발명은 가능한 범위 내에서, 하나의 실시예의 하나 혹은 그 이상의 특징들은 다른 실시예의 하나 혹은 그 이상의 특징들과 결합될 수 있음이 이해되어야 한다.

본 발명에 관한 접점개폐기구는, 전자 계전기뿐만 아니라, 스위치 등 접점이 개폐되고 접점 간에 아크가 발생하는 기구를 구비한 전기기기라면, 동일하게 채용이 가능하다.

1: 베이스 2: 전자석 블록
3: 접점 개폐부 4: 가동 철편
5: 케이스 6: 제1 장착부
7: 제2 장착부 8: 제1 주변벽
9: 리세스 10: 지지 오목부
11: 코일 단자홀 12: 가이드부
13: 가이드벽 14: 절연벽
15: 가이드홈 16: 가이드 오목부
17: 플린스(plinth) 18: 제1 단자홀
19: 연통부 20: 제2 주변벽
21: 제2 단자홀 22: 철심(iron core)
23: 스풀(spool) 24: 코일
25: 자극부 26: 중심홀
27: 몸통부 28: 상단측 플랜지부
29: 하단측 플랜지부 30: 릴리프 그루브
31: 단자 부착부 32: 단자 수용홀
33: 단차부 34: 안내 홈
35: 가이드 돌출부 36: 코일 단자
37: 압입부 38: 광폭부
39: 코일 감김부 40: 절연 시트
41: 요크(yoke) 42: 돌출부
43: 돌기 44: 힌지스프링
45: 연결부 46: 탄성 접촉부
47: 제1 경사부 48: 제2 경사부
49: 탄성지지부 50: 피 가이드부
51: 고정접촉편 52: 가동접촉편
53: 압입부 54: 단자부
55: 본체부 56: 팽창부
57: 고정 접점 58: 압입부
59: 본체부 59a: 관통홀
59b: 연장부 60: 팽창부
61: 돌기 62: 가동접점
63: 피 흡인부 64: 개구부
65: 카드 부재 66: 제1 돌출부
67: 제2 돌출부
68: 돌조부(突條部, projection portion)
69: 가압부 70: 차폐벽
71: 밀폐용 홀 72: 슬릿(slit)
73: 리세스 74: 돌기
75: 소호부재 76: 영구자석
77: 연결부재 78: 대향벽
79: 중간벽 80: 중간 돌출부

Claims (20)

1. 고정 접점을 갖는 고정 접촉편; 및
   상기 고정 접점에 접촉과 이격이 가능하도록 대향하는 가동 접점을 갖는 가동 접촉편을 구비하며,
   상기 고정 접촉편은, 베이스에 고정되는 제1 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 고정 접점을 포함하는 제1 본체부를 가지고,
   상기 가동 접촉편은, 상기 베이스에 고정되는 제2 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 가동 접점을 포함하는 제2 본체부를 가지며,
   상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 적어도 하나는, 상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 다른 하나를 향해 연장되는 연장부를 구비하고,
   상기 연장부는, 상기 제1 고정부의 반대편인 상기 고정 접촉편의 말단 혹은 상기 제2 고정부의 반대편인 상기 가동 접촉편의 말단에 형성되되 상기 제1 본체부 및 상기 제2 본체부 중 하나를 직각으로 굴곡시키는 것에 의해 형성되고, 상기 고정 접점이 상기 제1 고정부와 상기 연장부 사이에 배치되거나 혹은 상기 가동 접점이 상기 제2 고정부와 상기 연장부 사이에 배치되며,
   상기 고정 접점 및 상기 가동 접점 간에 발생한 아크를 상기 연장부로 확장시키는 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접점개폐기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연장부는, 상기 제1 본체부로부터 돌출되는 고정 접점 및 상기 제2 본체부로부터 돌출되는 가동 접점 중 하나보다도 상기 제1 본체부 및 상기 제2 본체부로부터 더 많이 돌출된 것을 특징으로 하는 접점개폐기구.
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12. 삭제
13. 고정 접점을 갖는 고정 접촉편; 및
    상기 고정 접점에 접촉과 이격이 가능하도록 대향하는 가동 접점을 갖는 가동 접촉편을 구비하며,
    상기 고정 접촉편은, 베이스에 고정되는 제1 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 고정 접점을 포함하는 제1 본체부를 가지고,
    상기 가동 접촉편은, 상기 베이스에 고정되는 제2 고정부와, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 가동 접점을 포함하는 제2 본체부를 가지며,
    상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 적어도 하나는, 상기 고정 접촉편 및 상기 가동 접촉편 중 다른 하나를 향해 연장되는 연장부를 구비하고,
    상기 연장부는, 상기 제1 고정부의 반대편인 상기 고정 접촉편의 말단 혹은 상기 제2 고정부의 반대편인 상기 가동 접촉편의 말단에 형성되되 상기 제1 본체부 및 상기 제2 본체부 중 하나를 직각으로 굴곡시키는 것에 의해 형성되고, 상기 고정 접점이 상기 제1 고정부와 상기 연장부 사이에 배치되거나 혹은 상기 가동 접점이 상기 제2 고정부와 상기 연장부 사이에 배치되며,
    상기 고정 접점 및 상기 가동 접점 간에 발생한 아크를 상기 연장부로 확장시키는 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접점개폐기구를 구비하는 전자계전기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 연장부는, 상기 제1 본체부로부터 돌출되는 고정 접점 및 상기 제2 본체부로부터 돌출되는 가동 접점 중 하나보다도 상기 제1 본체부 및 상기 제2 본체부로부터 더 많이 돌출된 것을 특징으로 하는 전자계전기.
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