KR101516707B1 - 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동력을 발생시켜 핸들을 통해 그 구동력을 베이스에 설치된 구동부에 전달하는 비상전원 절체 개폐기의 모터 어셈블리에 있어서, 모터안착부에 조립되는 모터박스, 상기 모터박스의 외측에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 모터축 회전방향으로 유동이 발생되지 않도록 형성되는 유동방지부재, 상기 모터박스 안에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동모터, 상기 모터축과 일체로 회동할 수 있도록 모터축에 형성되는 제1캠, 상기 제1캠이 형성된 모터축과 동일 축선상에 형성하되, 상기 제1캠과는 원주 방향으로 특정각도의 위상차를 갖는 제2캠을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리에 관한 것이다.

Description

비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리{Motor assembly for automatic transfer switch}
본 발명은 비상전원 절체 개폐기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동부에 구동력을 전달하는 비상전원 절체 개폐기용 모터어셈블리에 관한 것이다.
대형 건물이나 공공기관 등에서는 전력 공급처로부터 공급되는 상용전원이 단전되는 경우를 대비해서 비상전원(비상 발전기)을 구비하고 있으며, 상용전원과 비상전원은 비상전원 절체 개폐기(Automatic Transfer Switch)에 각각 연결되어 있다.
비상전원 절체 개폐기는 평상시에 전력 공급처에 연결되어 부하에 전력을 공급하다가, 정전기 발생되는 경우, 자동으로 절환되어 비상전원 측과 부하가 연결되도록 한다. 또한 전력 공급처에서 전력 공급이 재개되는 경우, 비상전원 절체 개폐기가 제어 신호에 따라 다시 작동하여 비상전원 측을 차단하고 상용전원 측과 연결되도록 한다.
종래에는 차징기구 로크 해제용 솔레노이드, 접속기구 로크 해제용 솔레노이드, 접속방향 선택용 솔레노이드 및 차징기구 로크 헤체용 솔레노이드를 구비하고, 솔레노이드의 작동에 의해서 스위치가 절체되는 구성을 갖는다.
이와 같이, 솔레노이드를 이용하여 스위치를 절체하는 경우, 솔레노이드 작동에 의한 소음이 발생할 뿐만 아니라, 솔레노이드의 부피가 크고 무게가 무겁기 때문에 제조 및 사용한 불편하다. 또한, 개폐기를 절체하기 위한 구성이 복잡하기 때문에 제조가 어렵고 사용시 고장이 자주 발생 되어 비상전원 절체 개폐기의 가장 중요한 요소중 하나인 장치의 항상성과 신뢰성을 유지하기 어렵다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 솔레노이드의 단점을 해결하는 구동력으로서 전동모터를 사용할 수 있도록 하고, 전동모터의 구동력을 구동부에 전달할 때 상대적으로 작은힘으로 전달할 수 있도록 하고, 구동력을 시간차이를 두고 전달할 수 있도록 하여 용량이 작은 전동모터의 사용함으로서 장치를 소형화하고 경량화하며 작동의 항상성과 신뢰성을 유지할 수 있도록 하는 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 구동력을 발생시켜 핸들을 통해 그 구동력을 베이스에 설치된 구동부에 전달하는 비상전원 절체 개폐기의 모터 어셈블리에 있어서, 모터안착부에 조립되는 모터박스; 상기 모터박스의 외측에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 모터축 회전방향으로 유동이 발생되지 않도록 형성되는 유동방지부재; 상기 모터박스 안에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동모터, 상기 전동모터의 모터축과 일체로 회동할 수 있도록 모터축에 형성되는 제1캠, 상기 제1캠이 형성된 모터축과 동일 축선상에 형성하되, 상기 제1캠과는 원주 방향으로 특정각도의 위상차를 갖는 제2캠을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 모터박스의 상부 일측에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 모터축 회전방향으로 유동이 발생되지 않도록 상호 대향되어 한쌍의 유동방지구가 더 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 모터박스의 하부에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 전동모터의 전후 방향으로 유동이 발생되지 않도록 베이스의 일측과 맞걸리는 걸림턱이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상용전원과 비상전원을 절체할 때 구동력으로 전동모터를 사용함으로 구조가 단순해져 장치의 소형화 및 경량화가 가능하고, 위상차를 갖는 두개의 캠에 의해 구동력을 전달하므로 핸들을 일시에 조작하기도 하고 각각 조작하기도 하여 전원 중첩을 방지함으로써 그 동안 자주 발생되던 장치의 고장원인을 미연에 방지할 수 있다. 또한 구동력이 가장 크게 필요로 하는 절체 순간인 임계점을 위상차를 갖는 캠에 의해 분산시킴으로써 전동모터의 용량을 작게 할 수 있으므로 장치의 소형화 및 경량화에 더욱 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비상전원 절체 개폐기의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베이스의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베이스의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 조작부의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터어셈블리의 결합사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터어셈블리의 분해사시도이다.
도 8a, 도 8b는 본 발명에 따른 모터어셈블리의 작동상태도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 대향되는 좌우측 방향으로는 격벽(112)에 의해 구획된 각각 4개의 제1,2전원단자홈(Tg1)이 형성되고, 중앙에는 모터안착부(mh)가 형성되어 있으며, 전방으로는 구획된 수개의 부하단자홈(Rg)이 형성된 베이스(110)가 구비된다.
베이스(110)의 길이, 폭, 높이는 220mm×140mm×45mm이다. 베이스는 단상 2선식, 3상 4선식 등 전원의 종류에 따라 다르게 설계되는데, 본 발명에서는 3상 4선식을 고려하여 설계되었다. 베이스의 크기는 전류량의 크기에 따라 다르게 설계할 수 있다.
제1전원단자홈(Tg1)은 베이스(110)의 좌측에 4개 형성되고, 각각 구획되어 외측에는 제1전원단자(120)가 형성되고, 내측에는 제1가동자(130)가 형성되며, 제2전원단자홈(Tg2)은 베이스(110)의 우측에 4개 형성되고, 각각 구획되어 외측에 제2전원단자(160)가 형성되고, 내측에는 제2가동자(170)가 형성된다.
베이스(110)의 후면에는 격벽을 통해 구획된 4개의 부하단자홈(Rg)이 형성되고, 부하단자홈에는 부하단자(200)가 형성된다. 부하단자의 일측에는 상용전원과 비상전원의 단속을 센싱하여 전동모터를 컨트롤할 수 있도록 모터컨트롤러(미도시)와 연결되는 컨넥터(215)가 설치된다. 제1전원단자(120)는 상용전원과 연결되고, 제2전원단자(160)는 비상전원과 연결된다.
제1가동자(130)는 회전되면서 상용전원과 연결되고 차단될 수 있도록 한 것으로, 상용전원과 연결되면 상용전원이 부하에 통전되도록 하고, 상용전원과 차단되면 부하에 연결된 상용전원이 단전되도록 한다.
제2가동자(170)는 회전되면서 비상전원과 연결되고 차단될 수 있도록 한 것으로, 비상전원과 연결되면 비상전원이 부하에 통전되도록 하고, 비상전원과 차단되면 부하에 연결된 비상전원이 단전되도록 한다.
제1전원단자홈(Tg1)에는 4개의 제1가동자(130)와 일체로 결합되어 회전하면서 4개의 제1가동자(130)를 일시에 동작시킬 수 있는 제1회전축(140)이 형성된다.
제2전원단자홈(Tg2)에는 4개의 제2가동자(170)와 일체로 결합되어 회전하면서 4개의 제2가동자(170)를 일시에 동작시킬 수 있는 제2회전축이 형성된다.
제1회전축의 일측에는 제1회전축을 회동시키는 제1구동부가 형성되고, 제2회전축의 일측에는 제2회전축을 회동시키는 제2구동부가 형성된다.
베이스의 중앙에는 U자 형태의 모터안착부가 형성된다. 모터안착부에는 도 6 및 도 7과 같이, 모터어셈블리가 안착 된다.
모터어셈블리(210)는 모터안착부(Mh)에 조립되는 모터박스(220)와 그 모터박스에 내장되는 전동모터(230)로 이루어진다. 모터박스(220) 하부는 U자 형태의 모터안착부에 안정적으로 조립될 수 있도록 단면이 대략 U자 형태이고 상부는 개방된 것으로서, 저면에는 모터안착부를 이루는 베이스(110)의 격벽에 맞걸려 전후방향으로 진동이나 유동이 방지되는 걸림턱(225)이 형성되어 있다.
모터박스(220)의 앞부분에는 모터박스의 공간을 분리하는 축고정판(224)이 형성되고, 축고정판(224)에는 모터축(240)이 삽입되는 축공(226)이 형성된다.
모터박스(220)에는 축공에 모터축이 삽입된 상태로 전동모터(230)가 조립된다. 모터축(240)에는 일체로 결합되어 회동하는 두개의 캠이 동일축선상에 형성되는데, 외측에는 제1캠(250), 내측에는 제2캠(260)이 형성된다. 제1캠(250)과 제2캠 (260)사이의 거리는 후술하는 캠지구의 두께로서, 캠지구의 두께에 따라 캠간 거리를 더 멀게나 짧게 할 수 있다.
제1캠(250)과 제2캠(260)은 지름방향으로 일정하게 돌출되어 형성되어 있지만, 원주방향으로는 15 ~ 30°의 위상차를 갖는다. 전동모터(230)의 회전력은 전동모터의 용량에 따라 다르지만, 제1캠(250)과 제2캠(260)에 부하가 걸려 절체되는 순간에 가장 큰 회전력(임계점)이 발생되므로, 임계점을 고려하여 용량을 선택하여야 한다. 전동모터(230)의 용량이 크면 당연히 크기도 커지고, 사용전력도 많아지며 소음이나 진동 등 여러가지 면에서 불리하므로 임계점을 고려하여 가장 작은 용량의 전동모터(230)를 선택하는 것이 바람직하다.
이점을 고려하면 제1캠(250)과 제2캠(260)은 후술하는 제1,2핸들을 동시에 작동시키지만 위상차 만큼 시간차이를 두고 작동시키므로 임계점이 중복되지 않는다. 따라서 캠간 위상차는 전동모터(230)의 용량을 소형화시킬 수 있도록 하는 기능도 한다.
또한, 상용전원이 투입된 상태에서 비상전원이 같이 투입되어 상용전원과 비상전원이 동시에 투입되었다가 어느 한 전원이 열리면서 무정전 상태를 만들 수 있는데, 제1캠(250)과 제2캠(260)이 위상차에 의한 동기 전원투입이 순간적으로 될 수 있는 구성이므로 이러한 문제가 미연에 방지된다.
제1구동부(150)와 제2구동부(190) 및 전동모터(230) 사이에는 전동모터의 회전력을 전달하는 핸들이 형성된다.
핸들은 상호 조립되어 상대운동하는 제1핸들(310)과 제2핸들(320)로 이루어진다.
제1핸들(310)은 제1핸들의 골격을 이루는 평판형태의 제1바디(311)가 구비된다. 제1바디(311)의 배면 양측 앞쪽에는 하향 돌출된 한쌍의 슬라이더편(312)이 형성디고, 뒷쪽에는 제1구동부(150)의 상부를 감싸 잡을 수 있도록 하향 돌출되어 공간을 형성하는 제1구동포(313)가 형성된다.
제1바디(311)의 일측면에는 폭 방향으로 연장되어 하향 절곡되는 한쌍의 제1캠지구(314)가 형성된다. 제1캠지구(314) 사이는 U 자 형태의 공간이 형성되는데, 이는 모터축(240)에 형성되는 제1캠(250)이 위치되도록 하고, 제1캠(250)이 회전되는 각도에 따라 간섭되도록 하며 그 간섭에 의해 제1핸들(310)이 이동한다. 제1바디(311)의 배면 중심에는 고정돌기(315)가 형성된다.
제2핸들(320)은 제2핸들(320)의 골격을 이루는 평판형태의 제2바디(321)가 구비된다. 제2바디(320)의 뒷쪽에는 제2구동부(190)의 상부를 감싸 잡을 수 있도록 하향 돌출되어 공간을 형성하는 제2구동포(323)가 형성된다.
제2바디(320)의 일측면에는 폭방향으로 연장된 캠지구판(324a)이 형성되고, 그 끝에는 하향 절곡되는 한쌍의 제2캠지구(324)가 형성된다. 제2캠지구(324) 사이는 U자 형태의 공간이 형성되는데, 이는 모터축(240)에 형성되는 제2캠(260)이 위치되도록 하고, 제2캠이 회전되는 각도에 따라 간섭되도록 하며 그 간섭에 의해 제2핸들(320)이 이동한다.
캠지구판(324a)에는 한쌍의 슬라이드편(312)에 대응되는 슬라이드홈(322)이 형성된다. 캠지구판(324a)에는 고정돌기(315)에 대응되는 슬릿(325)이 형성되는데, 슬릿(325)은 길게 형성하여 고정돌기(315)가 슬릿내에서 이동하다가, 슬릿(325)의 끝에 걸리면 이동이 제한된다. 즉 고정돌기(315)와 슬릿(325)은 상호간에 간섭되어 고정돌기 및 슬릿과 일체로 형성되는 제1핸들(310)과 제2핸들(320)의 이동을 상호간에 제한한다.
제1핸들(310)과 제2핸들(320)의 상단에는 돌출되어 제1핸들과 제2핸들을 수동(손으로)으로 밀거나 당겨서 제1,2구동부(150,190)를 작동시킬 수 있는 손잡이(330,340)가 형성된다
베이스(110) 위에는 베이스를 덮는 커버(410)가 결합되는데, 베이스(110)의 격벽에 형성되는 다수의 볼트구멍과 대응되도록 커버에도 다수의 볼트구멍을 형성하여에 볼트를 통해서 결합하고, 커버(410)의 중심에는 제1,2핸들의 손잡이(330,340)가 외부로 노출되어 좌우로 일정거리 이동할 수 있도록 하는 개구부(420)가 형성되어 있다. 또한, 커버(410)는 제1,2핸들이 작동될때 상면을 받쳐주어 부드럽게 움직일 수 있도록 하는 기능도 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 따른 비상전원 절체 개폐기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
제1전원단자(120)에는 3상 4선식의 상용전원이 연결되고, 제2전원단자(160)에는 3상 4선식의 비상전원(발전기)이 연결된다. 초기상태에서는 상용전원과 제1전원단자(120)가 연결되어 있으므로 전원의 공급은 상용전원에서 부하로 이루어진다. 이때, 제1가동자(130)는 내려가서 제1전원단자(120)에 연결되어 있고, 제1구동부(150)는 정회전, 제1핸들(310)은 오른쪽으로 이동된 상태이며, 제2가동자(170)는 올라가서 제2전원단자(160)와 차단되어 있고, 제2구동부(190)는 정회전, 제2핸들(320)은 도 8a와 같이, 우측으로 이동된 상태이다.
사용중에 상용전원이 오프 되면, 모터컨트롤러에 의해 센싱되어 전동모터(230)를 역회전시킨다. 전동모터(230)가 역회전되면 모터축(240)에 형성된 제1캠(250)과 제2캠(260)이 역회전하여 도 8b와 같이, 제1핸들(310)과 제2핸들(320)을 좌측으로 이동시킨다.
제1캠(250)과 제2캠(260)은 위상차를 가지고 있으므로, 제1캠(250)이 먼저 정회전 하면, 제1캠(250)과 연결된 제1핸들(310), 제1구동부(150), 제1가동자(130)가 회전되면서 오른쪽으로 이동되어 제1가동자(130)는 상용전원과 연결된 제1전원단자(120)에서 차단된다. 이와 동시에 제2캠(260)에 연결된 제2핸들(320), 제2구동부(190), 제2가동자(170)가 회전되면서 좌측으로 이동되어 제2가동자(170)는 비상전원과 연결된 제2전원단자(160)에 연결된다. 즉 상용전원이 차단되고 비상전원이 연결되는 과정이 매우 짧은 시간이지만 제1캠(250)과 제2캠(260)의 위상차 만큼 시간차를 내면서 이루어진다.
반대로, 오프 되었던 상용전원이 온되면 별도로 구비된 모터컨트롤러에 의해 센싱되어 전동모터(230)를 정회전시킨다. 전동모터(230)가 정회전되면 모터축(240)에 형성된 제1캠(250)과 제2캠(260)이 좌회전하여 제1핸들(310)과 제2핸들(320)을 우측으로 이동시킨다.
이와 같이, 상용전원의 온/오프에 따라 전동모터가 정역회전 되어 상용전원과 비상전원을 반복적으로 교환하여 부하에 지속적으로 전원을 공급할 수 있다.
제2캠(260)이 먼저 왼쪽으로 이동되면, 제2캠(260)과 연결된 제2핸들(320), 제2구동부(190), 제2가동자(170)가 회전되면서 우측으로 이동되어 제2가동자(170)는 비상전원과 연결된 제2전원단자(160)에서 차단된다. 이와 동시에 제1캠(250)에 연결된 제1핸들(310), 제1구동부(150), 제1가동자(130)가 회전되면서 우측으로 이동되어 제1가동자(130)는 상용전원과 연결된 제1전원단자(120)에 연결된다.
전동모터(230)가 작동 불능 상태가 될 수도 있는데, 이때는 제1핸들(310)과 제2핸들(320)의 상단에 형성된 손잡이를 잡고 좌우로 밀거나 당겨서 제1,2구동부(150,190)를 작동시켜 전동모터 기능을 대체할 수 있다.
110 : 베이스 120 : 제1전원단자
130 : 제1가동자 140 : 제1회전축
150 : 제1구동부 160 : 제2전원단자
170 : 제2가동자 180 : 제2회전축
190 : 제2구동부 200 : 부하단자
210 : 모터어셈블리 220 : 모터박스
222 : 유동방지구 224 : 축고정판
226 : 축공 230 : 전동모터
240 : 모터축 242 : 지지링
250 : 제1캠 260 : 제2캠
310 : 제1핸들 320 : 제1핸들
330,340 : 손잡이
410 : 커버 420 : 개구부
Tg1 : 제1전원단자홈 Tg2 : 제2전원단자홈
Rg : 부하단자홈 Mh : 모터안착부

Claims (3)

  1. 구동력을 발생시켜 핸들을 통해 그 구동력을 베이스에 설치된 구동부에 전달하는 비상전원 절체 개폐기의 모터 어셈블리에 있어서,
    모터안착부에 조립되는 모터박스(220);
    상기 모터박스의 외측에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 모터축 회전방향으로 유동이 발생되지 않도록 형성되는 유동방지부재(222);
    상기 모터박스 안에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동모터(230);
    상기 전동모터의 모터축과 일체로 회동할 수 있도록 모터축에 형성되는 제1캠(250); 및
    상기 제1캠이 형성된 모터축과 동일 축선상에 형성하되, 상기 제1캠과는 원주 방향으로 특정각도의 위상차를 갖는 제2캠(260);
    을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터박스의 하부에는 모터박스가 모터안착부에 조립되었을 때 작동중 전동모터의 전후 방향으로 유동이 발생되지 않도록 베이스의 일측과 맞걸리는 걸림턱(225)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 비상전원 절체 개폐기의 모터어셈블리.
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