KR101545892B1 - 배선용 차단기의 트립기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기의 트립기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배선용 차단기의 슈터와 크로스바에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구는 하부에는 걸림판이 형성되고 상부에는 타격판이 형성되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하는 회전축으로 이루어지는 슈터; 상기 회전축의 양측에 결합되어 상기 슈터가 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 걸림판이 접촉되어 상기 슈터의 움직임을 구속할 수 있는 걸림부가 구비되는 크로스바;를 포함하여 구성된다.

Description

배선용 차단기의 트립기구{Trip Device of Molded Case Circuit Breaker}

본 발명은 배선용 차단기의 트립기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배선용 차단기의 슈터와 크로스바에 관한 것이다.

일반적으로 배선용 차단기(MCCB:Molded Case Circuit Breaker)는 전력계통의 일부에 설치되어 전기적으로 이상전류의 발생이나 과부하 시 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 배선용 차단기의 자동적인 차단은 트립기구에 의해 일어나며, 수동적으로 핸들을 오프(Off) 위치로 조작하여도 차단 동작이 이루어진다.

상기와 같은 배선용 차단기의 트립작동은 등록실용신안 제20-0220198호 '배선용차단기의 트립장치'에 상세하게 설명되어 있다. 이 선행문헌의 도 1을 참조하여 트립작동에 대하여 간단히 요약하면 다음과 같다.

선로상에 과전류가 발생하면 바이메탈(25)이 만곡되면서 크로스바(18)를 회전시켜 주고, 선로상에 설치되어 있는 고정코어(15)에는 기자력(氣磁力)이 유기되면서 가동코어(16)가 고정코어(15)에 흡인됨에 따라 가동코어(16)의 말단부가 크로스바(18)를 타격하여 회전시키게 된다.

크로스바(18)가 회전하여 크로스바(18)에 걸려있는 슈터(20)를 걸림상태로 부터 해제시켜 주며, 이때 압축되어 있던 스프링(21)의 복원력에 의해 슈터(20)가 힌지부(20a)를 중심으로 회전하면서 메커니즘부의 네일(22)을 쳐주게 된다.

네일(22)이 회전함에 따라 네일(22)에 구속되어 있던 래치홀더(24)가 해제되어 회전하게 되고 래치홀더(24)와 맞물려 있던 래치(3)가 회전하면서 이와 연결된 상단링크(4)와 하단링크(6)가 연동하여 사프트(8)를 회전시키게 되며, 상기 샤프트(8)가 회전함에 따라 가동자(10)가 고정자(14)로부터 분리되어 부하측과 전원측 사이의 전류흐름이 차단된다.

한편, 차단기를 통전상태로 재투입하기 위해서는 핸들(1)을 투입방향으로 회전하여 리셋을 시켜주어야 하는데, 상기와 같이 차단기를 리셋시키면 핸들(1)의 끝단부가 슈터(20)의 경사면을 밀게되고 그 힘에 의해 슈터(20)가 힌지축(20a)을 중심으로 회전하여 크로스바(18)에 다시 걸리게 되므로 차단기는 트립 전의 상태로 복원된다.

이와 같은 트립기구는 수직형태의 크로스바와 수평형태의 슈터 상호간의 구속 및 해제에 따른 작용과 압축스프링의 복원력으로 이루어지는 방식으로서 선행기술로 등록실용신안 제20-0218816호 '배선용차단기의 트립장치' 및 전술한 등록실용신안 제20-0220198호 '배선용차단기의 트립장치'를 참조할 수 있다.

한편, 이러한 방식과 달리 공간효율성을 높이고 안정적인 작동을 위하여 크로스바와 슈터가 동일한 방향으로 설치되고 토션스프링이 적용되는 방식의 트립기구가 개발되어 있다. 도 1에 이러한 방식의 트립기구 중 일부가 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 트립기구의 작동을 좀 더 살펴보면 다음과 같다.

슈터(1)는 트립부 케이스(2)의 슈터회전홈(3)에 조립되어 있다. 이때, 싱글토션스프링(4)은 슈터(1)의 중심축(1a)에 조립되어 슈터(1)가 회전할 수 있도록 한다. 한편, 크로스바(5)는 슈터(1)가 앞으로 튀어나가는 것을 막기 위해 슈터(1)를 잡고 있다. 세부적으로는 슈터(1)의 걸림판(1b)이 크로스바(5)의 걸림부(5a)에 구속됨에 의해 이루어진다. 슈터(1)가 크로스바(5)에 구속되어 있는 상태에서 슈터(1)는 싱글토션스프링(4)의 복원력에 의해 전방으로 움직이려는 힘을 갖고 있게 된다.

트립작동이 진행되어 크로스바(5)가 회전하여 슈터(1)에 대한 구속력이 해제되면 싱글토션스프링(4)의 복원력에 의해 슈터(1)는 앞으로 회전하면서 네일(미도시)을 타격하게 된다.

그런데, 여기서 싱글토션스프링(4)의 복원력은 슈터(1)의 일측에 형성된 지지부(1c)에 작용하므로 회전시 트립부 케이스(2)와 슈터(1) 사이에 비틀림을 발생시킨다. 이러한 비틀림은 슈터(1)의 걸림판(1b)과 크로스바(5)의 걸림부(5a)의 작동에 있어서 일정한 힘을 제공하지 못하여 크로스바(5)와 슈터(1)의 작동이 안정적으로 이루어지지 않고 하중의 산포를 크게 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 슈터와 크로스바의 작동이 일관성 있게 수행되는 배선용차단기의 트립기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구는 하부에는 걸림판이 형성되고 상부에는 타격판이 형성되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하는 회전축으로 이루어지는 슈터; 상기 회전축의 양측에 결합되어 상기 슈터가 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 걸림판이 접촉되어 상기 슈터의 움직임을 구속할 수 있는 걸림부가 구비되는 크로스바;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 걸림부는 계단형태로 형성되어 제1걸림부와 제2걸림부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성부재는 더블토션스프링인 것을 한다.

또한, 상기 회전축이 삽입되는 트립부 케이스의 안착부는 상부가 개방되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트립부 케이스의 안착부 중에서 일부는 경사면을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축이 상기 몸체에서 돌출되는 길이는 일측이 타측에 비하여 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축의 양단부에는 중앙부의 직경보다 작은 직경으로 이루어지는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 몸체의 하부 일측에는 일부가 개방된 비대칭홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구는 슈터와 크로스바의 작동이 일정하게 수행되는 효과가 있다.

또한, 동일한 방향으로 형성되는 슈터와 크로스바에 의해 공간효율성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 배선용차단기의 트립기구 중 일부가 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 부분상세도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구의 사시도이다.
도 4는 도 3의 부분상세도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구에 있어서, 슈터와 더블토션 스프링의 조립과정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구에 있어서, 슈터를 트립부 케이스에 조립하는 과정도이다(이해의 편의를 위하여, 더블토션 스프링은 생략되어 있다).
도 7은 측면에서 바라본 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구의 작용도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립장치는 하부에는 걸림판(13)이 형성되고 상부에는 타격판(14)이 형성되는 몸체(11)와, 상기 몸체(11)를 관통하는 회전축(12)으로 이루어지는 슈터(10); 및 상기 회전축(12)의 양측에 결합되어 상기 슈터(10)가 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하는 탄성부재; 및 상기 걸림판(13)이 접촉되어 상기 슈터(10)의 움직임을 제한할 수 있는 걸림부(31)가 구비되는 크로스바(30);를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구의 사시도이고, 도 4는 도 3의 부분상세도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구에 있어서, 슈터와 더블토션 스프링의 조립과정도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구에 있어서, 슈터와 더블토션 스프링을 트립부 케이스에 조립하는 과정도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

슈터(10)는 크게 몸체(11)와 회전축(12)으로 구성될 수 있다. 슈터(10)의 몸체(11)는 측면에서 볼 때 'ㄴ'자 형상으로 형성될 수 있다(도 7 참조).

몸체(11) 하부는 걸림판(13)이 형성된다. 걸림판(13)은 후술하는 크로스바(30)에 접촉하여 고정이 되는 경우, 슈터(10)의 움직임이 제한을 받게 되며, 걸림판(13)의 움직임이 자유로와지면 슈터(10)의 움직임이 가능해진다.

몸체(11) 하부의 일측에는 일부가 개방된 비대칭홈(15)이 형성된다.

몸체(11) 상부는 타격판(14)이 형성된다. 타격판(14)은 트립 작동시 몸체(11)의 회전에 따라 네일(미도시)을 타격하게 된다.

회전축(12)은 몸체(11) 하부에 관통하여 고정적으로 결합된다. 즉, 회전축(12)은 몸체(11) 하부에 양방향으로 돌출되어 형성된다. 실시예에 따라서는 회전축(12)은 몸체(11)와 일체로 형성될 수 있다. 회전축(12)의 양측부는 비대칭으로 형성된다. 즉, 회전축(12)이 상기 몸체(11)에서 돌출되는 길이는 일측이 타측에 비하여 길게 형성된다. 여기서, 회전축(12)이 길게 형성되는 일측은 몸체(11)에 비대칭홈(15)이 형성되는 측과 같다. 이것은 후술하는 탄성부재를 조립하기 쉽도록 하는 것이며, 또한 설계상의 자유도를 증대시키기 위함이다.

회전축(12)의 양단부에는 중앙부의 직경보다 작은 직경으로 이루어지는 결합부(12a)가 형성되어 후술하는 트립부 케이스(40)의 안착부(41)에 놓이기 용이하고, 축 방향을 따라 이동하지 않도록 고정된다.

트립부 케이스(40)의 일부에는 슈터(10)가 결합될 수 있는 안착부(41)가 형성된다. 안착부(41)는 상부가 개방된 홈의 형태로 이루어진다. 이에 따라, 슈터(10) 회전축(12)의 결합부(12a)를 용이하게 삽입하여 체결할 수가 있다. 이러한 체결의 용이성을 더 증대시키기 위하여 안착부(41) 중에서 일부의 면은 경사면(41a)을 이루도록 할 수 있다.

트립부 케이스(40)에서 안착부(41)의 일측으로는 하부에 지지판(42)이 돌출 형성된다. 이 지지판(42)은 후술하는 탄성부재를 지지하게 된다.

크로스바(30)에는 하부에 걸림부(31)가 돌출 형성된다. 걸림부(31)는 수평적으로 보았을 때, 상기 걸림판(13)에 대응되는 위치에 형성된다. 걸림부(31)는 계단상으로 형성되어 하단의 제1걸림부(32)와 제1걸림부(32) 상단의 제2걸림부(33)로 이루어진다. 정상상태에서는 슈터(10)의 걸림판(13)이 크로스바(30)의 제1걸림부(32)에 접촉하여 고정된 상태에 있게 되고, 사고전류에 의한 트립작동 등 크로스바(30)가 회전하는 경우에는 슈터(10)의 걸림판(13)이 크로스바(30)의 제1걸림부(32)로부터 빠져나와 슈터(10)는 회전 가능하게 된다. 그러나, 슈터(10)의 회전 가능범위는 제1걸림부(32)에 의해 제한된다. 즉, 슈터(10)의 걸림판(13)이 크로스바(30)의 제2걸림부(33)에 접촉함에 따라 슈터(10)의 움직임은 정지된다.

탄성부재는 회전축(12)의 양측에 결합되어 상기 슈터(10)가 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공한다. 탄성부재는 회전축(12)의 양쪽에 결합됨에 따라 슈터(10)가 안정적으로 회전 가능하도록 한다. 이에 따라, 슈터(10)가 일측으로 치우치는 힘을 받지 않거나, 치우치는 힘을 받더라도 그 편차가 적어서 작동이 안정적으로 이루어지게 된다.

상기 탄성부재는 토션스프링 특히 더블토션스프링(20)에 의해 이루어질 수 있다. 더블토션스프링(20)이 적용됨에 따라서 슈터(10)의 회전이 회전축(12)을 따라 일관된 힘을 받아 이루어지게 된다. 더블토션스프링(20)은 양단부(21)가 트립부 케이스(40)의 일부에 고정되고 중앙부(22)는 슈터(10)의 걸림판(13) 하부에 걸려 탄성력이 저장되게 된다. 슈터(10)의 걸림판(13) 하부에는 더블토션스프링(20)이 안정적으로 장착되어 탄성력을 받을 수 있도록 폭방향을 따라 스프링삽입홈(13a)이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 트립부 케이스(40)의 지지판(42)에 더블토션스프링(20)의 양단부(21)가 걸려 지지받을 수 있다.

정상상태에서 수직으로 서 있던 슈터(10)는 트립 작동시 크로스바(30)의 회전에 따라 제1걸림부(32)로부터 걸림판(13)이 빠져나오게 됨에 따라 더블토션스프링에 축적된 탄성복원력에 의해 슈터(10)가 반시계방향으로 회전하게 된다.

도 5를 참조하여 더블토션스프링(20)을 슈터(10)에 조립하는 과정을 설명하기로 한다.

회전축(12)의 일측(양측부 중에서 길게 돌출되는 측)에 더블토션스프링(20)의 우측홀을 끼운다(도 5(a)). 이때, 더블토션스프링(20)의 중앙부(22)를 아래쪽으로 향하도록 한다. 더블토션스프링(20)을 슈터(10)의 비대칭홈(15)이 있는 곳까지 밀어넣는다. 이때, 중앙부(22)는 비대칭홈(15)의 개방부를 지나므로 간섭이 발생하지 않는다. 더블토션스프링(20)의 좌측홀을 회전축(12)의 타측에 끼워넣는다(도 5 (b)). 더블토션스프링(20)의 좌측홀을 중심쪽으로 밀어넣는다(도 5(c)). 이때, 더블토션스프링(20)의 우측홀은 비대칭홈(15)을 벗어나게 되므로 양단부(21)의 회전에 있어서 간섭이 발생하지 않는다.

도 7을 참조하여 발명의 일 실시예에 따른 배선용차단기의 트립기구의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

정상상태에서 슈터(10)와 크로스바(30)는 모두 수직인 상태에 있다. 이때, 슈터(10)의 걸림판(13)은 크로스바(30)의 제1걸림부(32)에 걸려있는 상태이다. 사고전류에 의한 트립작동 등에 의해 크로스바(30)가 반시계 방향으로 회전하게 되면 제1걸림부(32)로부터 걸림판(13)이 빠져나오게 된다. 탄성부재인 더블토션스프링의 복원력에 의해 슈터(10)는 반시계 방향으로 회전하게 되며, 타격판(14)은 네일(미도시)을 타격하게 되어 가동접촉자를 고정접촉자로부터 분리시키게 된다. 한편, 슈터(10)의 걸림판(13)은 크로스바(30)의 제2걸림부(33)에 접촉하여 회전이 멈추게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 슈터 11 몸체
12 회전축 12a 결합부
13 걸림판 14 타격판
20 더블토션스프링 21 양단부
22 중앙부 30 크로스바
31 걸림부 32 제1걸림부
33 제2걸림부 40 트립부 케이스
41 안착부 41a 경사면
42 지지판

Claims (8)

1. 상부가 개방된 안착부를 갖는 트립부 케이스;
   상기 안착부에 삽입 설치되고, 하부에는 걸림판이 형성되고 상부에는 타격판이 형성되는 몸체와, 상기 몸체를 관통하는 회전축으로 이루어지는 슈터; 및
   상기 회전축의 양측에 결합되어 상기 슈터가 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하는 탄성부재; 및
   상기 걸림판이 접촉되어 상기 슈터의 움직임을 구속할 수 있는 걸림부가 구비되는 크로스바;를 포함하고,
   상기 회전축이 상기 몸체에서 돌출되는 길이는 일측이 타측에 비하여 길게 형성되고,
   상기 걸림부는 계단형태로 형성되는 하단의 제1걸림부와 상단의 제2걸림부로 구성되어, 정상상태에서는 상기 슈터가 상기 제1걸림부에 접촉하여 고정된 상태에 놓이고, 트립상태에서는 상기 슈터가 상기 제2걸림부에 접촉하여 회전이 정지되는 것을 특징으로 하는 배선용차단기의 트립기구.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 더블토션스프링인 것을 특징으로 하는 배선용차단기의 트립기구.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 트립부 케이스의 안착부 중에서 일부는 경사면을 이루는 것을 특징으로 하는 배선용차단기의 트립기구.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 회전축의 양단부에는 중앙부의 직경보다 작은 직경으로 이루어지는 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용차단기의 트립기구.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 하부 일측에는 일부가 개방된 비대칭홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배선용차단기의 트립기구.

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