KR101697577B1 - 전자개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예는, 고정접점 및 가동접점; 가동철심 및 고정철심; 상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트; 상기 샤프트에 구비되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함하고, 상기 제1탄성부재는 상기 가동철심에 연동되어 가동되는 가동접점이 고정접점과의 접촉을 유지시키는 접촉력을 제공하고, 상기 제2탄성부재는 상기 가동접점이 상기 고정접점으로부터 분리시키는 반발력을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자개폐장치{ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE}

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자개폐장치의 접점간의 접촉해제시에 반발력을 상승시켜 절연성능을 향상시켜 개폐장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전자개폐장치에 관한 것이다.

직류전력을 개폐하는 전자개폐장치는 하이브리드(Hybrid) 자동차, 연료전지 자동차, 골프 카트 및 전동 지게차와 같은 전기 자동차에 있어서, 축전지에 전원을 공급하거나 차단하는 기능을 수행하며 릴레이라고도 한다.

전자개폐장치는, 고정접점 및 가동접점을 구비하고 접점의 개폐 제어가 가능하게 가동접접을 구동시키는 액추에이터(Actuator)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 전자개폐장치는, 가동접점이 고정접점으로부터 순간적으로 이탈되는 경우, 즉 접점이 오프(off)시 아크(arc)가 발생될 수 있고 아크를 신속하게 소호하기 위해 접점이 배치된 공간을 기밀공간으로 구성하고, 기밀공간 내에는 소호가스로 채워진다.

도 1은 종래의 전자개폐장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 전자개폐장치(1)는 소호부(10)와 구동부(20)를 포함하여 구성된다.

소호부(10)는 고정접점(11) 및 가동접점(12)을 구비하여, 전자개폐장치(1)와 연결된 외부 장치에 대한 스위칭이 이루어지도록 접점의 개폐구조를 포함한다. 상기 소호부는 하부가 개구되어 있는 상자 모양으로 형성되는 하우징(13)이 구비되고, 하우징(13)의 상부에는 단자 구멍이 구비되고 단자 구멍을 통하여 고정접점(11)이 장착되며, 하부징의 내부에 형성된 수용공간(15)에서 가동접점이 고정접점에 대해 접촉 및 분리되는 운동을 한다.

구동부(20)는 전기적 신호에 의한 자기력을 발생시켜 접점의 구동력을 생성하는 여자용 코일(미도시), 여자용 코일의 내부에 고정되어 배치된 고정철심(22), 고정철심(22)에 맞대어지도록 배치된 가동철심(23)를 갖는다.

상기 구동부(20)는 소호부(10) 측의 면이 개구되고 타측면의 바닥이 막혀있는 원통형으로 형성되는 실린더(21)를 구비한다. 상기 실린더(21) 내부에 고정철심(22)과 가동철심(23)이 구비된다.

고정철심(22) 및 가동철심(23)의 중앙부에는 축방향으로 소호부(10) 및 구동부(20)를 관통하여 연결되는 샤프트(24)가 구비된다. 샤프트(24)는 상단에 가동접점(12)이, 하단에는 가동철심(23)이 결합되어, 가동철심(23)의 상하운동을 가동접점(12)에 전달한다.

가동접점(12)의 하부에는 가동접점(12)이 고정접점(11)과 접촉될 때 접촉압력을 가지도록 탄성력을 전달하는 접압스프링(14)이 구비된다. 접압스프링(14)을 통해, 가동접점(12)은 고정접점(11)과 일정 이상의 압력으로 접촉상태를 유지할 수 있게 된다.

고정철심(22)과 가동철심(23)은 여자용 코일(미도시)에 의하여 발생하는 자속을 통과시키는 자로를 형성하고, 여자용 코일에 의하여 발생하는 자속에 의해 가동철심(23)이 상하방향으로 운동하는 구동력을 갖는다. 여기서, 가동철심(23)이 초기 위치에 복귀하는 방향의 복귀력은 고정철심과의 사이에 구비되는 복귀스프링(25)에 의해 제공된다.

상기 고정접점과 가동접점은 통전이 되는 경우 접촉상태에 있고, 전류가 끊어지면 분리된다. 여기서 접점간에 분리될 때, 접점이 완벽하게 떨어지지 않는 경우, 접점간에 면 접촉이 아닌 점 접촉이 발생하여 엄청난 양의 전류가 흐르게 된다. 그에 따라 접점 및 전자개폐장치 등에 심각한 손상이 발생하는 문제가 있다.

그런데, 도 1과 같은 종래의 전자개폐장치의 경우 접점간의 접촉압력을 높이는 수단을 구비하지만, 접점간의 분리력을 높이는 수단이 구비되어 있지 않아, 전술한 문제점이 발생하게 된다. 나아가 가동철심의 운동에 의한 샤프트의 복귀를 접점간의 접촉압력을 높이는 수단인 접압스프링에 의해 방해받게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자개폐장치의 접점간의 분리력을 높여 접점분리시에 완전한 분리가 이루어질 수 있는 구조의 전자개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예는, 고정접점 및 가동접점; 가동철심 및 고정철심; 상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트; 상기 샤프트에 구비되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함하고, 상기 제1탄성부재는 상기 가동철심에 연동되어 가동되는 가동접점이 고정접점과의 접촉을 유지시키는 접촉력을 제공하고, 상기 제2탄성부재는 상기 가동접점이 상기 고정접점으로부터 분리시키는 반발력을 제공하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 가동접접을 중심으로 대칭적으로 구비된다. 또한, 상기 제1탄성부재 또는 제2탄성부재는 코일스프링인 것을 특징으로 한다.

상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 샤프트의 외주부에 장착되어, 압축이 유도된다.

상기 구성의 측면은 전자개폐장치가 접점간의 접촉압력을 높이는 제1탄성부재 외에 접점간의 분리력을 높이는 제2탄성부재를 별도로 구비하도록 한다. 그에 따라, 고정접점과 가동접점간의 분리시에 완벽한 분리가 가능하도록 하는 분리력을 제공할 수 있어서, 접점 및 장치의 보호가 가능하고 전자개폐장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 고정접점과 가동접점간의 분리시에 완벽한 분리가 가능하도록 하는 분리력을 제공하는 구조를 제공하여, 접점간의 불완전한 분리에 의해 발생할 수 있는 접점 및 장치의 손상을 방지할 수 있고, 전자개폐장치의 절연성능을 향상시킬 수 있어서 전자개폐장치의 신뢰성을 높이는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 전자개폐장치를 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예의 접점간 분리된 상태를 보여주는 개략도.
도 3은 도 2의 전자개폐장치에서 접점간 접촉된 상태를 보여주는 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예의 접점간 분리된 상태를 보여준다. 도 2를 참고하면, 전자개폐장치(100)는 소호부(110)와 구동부(120)를 포함하여 구성된다.

소호부(110)는 고정접점(111) 및 가동접점(112)을 구비하여, 전자개폐장치(100)와 연결된 외부 장치에 대한 스위칭이 이루어지도록 접점의 개폐구조 형성한다.

상기 소호부(110)는 하부가 개구되어 있는 상자 모양으로 형성되는 하우징(113)이 구비되고, 하우징(113)의 상부에는 단자 구멍이 구비되고 단자 구멍을 통하여 고정접점(111)이 장착되며, 하부징의 내부에 형성된 수용공간(115)에서 가동접점이 고정접점에 대해 접촉 및 분리되는 운동을 한다.

하우징(113) 내부에서 고정접점(111) 하단에 후술할 샤프트(124)와 결합되고 스위칭을 위한 고정접점(111)과의 접촉 및 분리를 수행하는 가동접점(112)이 배치된다.

가동접점(112)의 하부에는 가동접점(112)이 고정접점(111)과 접촉될 때 탄성력을 갖도록 하는 접압스프링(114)이 구비된다. 본 실시예에서 상기 접압스프링을 편의상 제1탄성부재라고 호칭한다. 상기 제1탄성부재인 접압스프링(114)의 탄성력에 의해, 가동접점(112)은 고정접점(111)과 일정 이상의 접촉압력으로 접촉상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 가동접점(112)의 상부에는 가동접점(112)이 고정접점(111)과 분리될 때 분리력을 갖도록 하는 분리스프링(116)이 구비된다. 상기 분리스프링(116)의 상단은 하우징(113)에 고정된 고정판(117)에 접촉되어 있으며, 하단은 가동접점(112)에 접촉되어 있다. 본 실시예에서 상기 분리스프링을 편의상 제2탄성부재라고 호칭한다.

본 실시예에서 상기 접압스프링(114)와 분리스프링(116)은 압축인장이 가능한 코일스프링인 것이 바람직하다. 그에 따라 상기 접압스프링(114)와 분리스프링(116)은 샤프트(124)의 외주부에 장착되어, 압축 및 인장이 유도될 수 있다.

상기 제1탄성부재인 접압스프링(114)와 제2탄성부재인 분리스프링(116)은 상기 가동접점을 중심으로 대칭적으로 구비된다. 또한, 상기 제2탄성부재인 분리스프링(116)의 탄성력에 의해, 가동접점(112)은 고정접점(111)과 분리시에 일정 이상의 분리력을 받아 빠르고 완전한 접점간의 분리가 가능하게 된다.

상기 구동부(120)는 전기적 신호를 이용하여 접점의 개폐를 제어가 가능하도록 하는 액추에이터를 포함한다. 전자개폐장치(100)는 통상적으로 액추에이터의 상하운동으로 전자개폐장치(100)와 연결된 외부 장치를 스위칭한다.

구동부(120)는 전기적 신호에 의한 자기력을 발생시켜 접점의 구동력을 생성하는 여자용 코일(미도시), 여자용 코일의 내부에 고정되어 배치된 고정철심(122), 고정철심(122)에 맞대어지도록 배치된 가동철심(123)를 갖는다.

고정철심(122)과 가동철심(123)은 여자용 코일에 의하여 발생하는 자속을 통과시키는 자로를 형성한다. 여자용 코일에 의하여 발생하는 자속에 의해 가동철심(123)이 상하방향으로 운동하는 구동력을 갖는다.

상기 구동부(120)는 소호부(110) 측의 면이 개구되고 타측면의 바닥이 막혀있는 원통형으로 형성되고, 비자성재료로 이루어지는 실린더(121)를 구비한다. 상기 실린더(121) 내부에 고정철심(122)과 가동철심(123)이 구비된다. 또한, 상기 실린더의 외부에 여자용 코일이 구비된다.

상기 실린더(121)는 고정철심(122) 및 가동철심(123)이 수납되는 용기와 같은 형태를 가지며, 고정철심(122) 및 가동철심(123) 각각의 외경은 실린더의 내경과 동일한 정도로 형성된다. 그에 따라 상기 가동철심(123)은 실린더(121)의 축방향으로 운동한다.

구동부(120)의 중앙에는 고정철심(122)이 끼워져 고정되어 있다. 또한 구동부(120)의 중앙에는 고정철심(122)에 대하여 접근 및 이격될 수 있도록 가동철심(123)이 구비된다.

도 3은 도 2의 전자개폐장치에서 접점간에 접촉된 상태를 보여준다. 상기 가동철심(123)의 이동범위는 고정철심(122)에 접합하는 도 3과 같은 접합 위치와 실린더의 바닥면과 근접하는 도 2와 같은 초기 위치와의 사이로 결정된다.

가동철심(123)이 고정철심(122)과 접합하는 접합력은 여자용 코일에 의해 제공되며, 가동철심(123)이 초기 위치에 복귀하는 힘은 가동철심과 고정철심 사이에 구비되는 복귀스프링(125)에 의해 제공된다.

한편, 고정철심(122) 및 가동철심(123)의 중앙에는 축방향으로 소호부(110) 및 구동부(120)를 관통하여 연결되는 샤프트(124)가 구비된다. 상기 샤프트(124)는 상단에 가동접점(112)이, 하단에는 가동철심(123)이 결합되어 가동철심(123)의 상하운동을 가동접점(112)에 전달한다.

도 2의 초기 상태에서 여자용 코일이 통전되면, 여자용 코일 주변에서 자속이 발생한다. 이러한 자속에 의해 고정철심(122)과 가동철심(123)이 서로 다른 극성이 되고, 가동철심(123)은 고정철심(122)에 흡인되어 가동철심(123)과 고정철심(122)은 서로 접촉하도록 가동철심이 이동한다. 그에 따라 도 3과 같이 가동철심(123)이 고정철심(122)과 접합위치에 있게 되어 고정접점(111)과 가동접점(112)이 접촉된다. 고정접점(111)과 가동접점(112)이 접촉되면 외부장치에 전력을 공급하게 된다.

이러한 경우, 상기 가동철심에 연동되어 가동되는 가동접점과 고정접점 사이의 접촉압력은, 제1탄성부재인 접압스프링이 접촉력을 제공 및 유지하고, 상기 가동접점이 상기 고정접점으로부터 분리되는 반발력 또는 분리력은 상기 제2탄성부재인 분리스프링이 제공한다.

보다 상세하게는, 도 2의 상태에서 가동철심이 가동되어 도 3의 상태로 가동철심이 이동하게 되면, 샤프트(124)는 상승하여 가동접점을 고정접점측으로 이동시킨다. 이 경우 접압스프링과 가동접점간의 간격이 줄어들어 접압스프링의 탄성력이 가동접점과 고정접점간의 접촉압력으로 작용하게 된다.

한편, 상기 샤프트(124)의 상승에 의해 분리스프링(116)은 가동접점과 고정판(117) 사이의 간격이 줄어들어 분리스프링에 탄성에너지가 축적된 상태가 된다.

도 3과 같은 상태에서 가동철심이 가동되어 도 2의 상태로 이동하게 되면, 샤프트는 하강하게 되고, 분리스프링에 축적된 탄성에너지는 가동접점에 전달되어 가동접점과 고정접점간의 분리를 촉진시키게 된다. 이는 수직방향으로 배열된 가동접점의 자유낙하에 의한 분리력에 분리스프링의 탄성력까지 분리력으로 추가되어 가동접점이 보다 쉽고 완벽하게 고정접점으로부터 분리될 수 있도록 한다.

상기 구성의 측면은 전자개폐장치가 접점간의 접촉압력을 높이는 제1탄성부재 외에 접점간의 분리력을 높이는 제2탄성부재를 별도로 구비하도록 한다. 그에 따라, 고정접점과 가동접점간의 분리시에 완벽한 분리가 가능하도록 하는 분리력을 제공할 수 있어서, 접점 및 장치의 보호가 가능하고 전자개폐장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

100 : 전자개폐장치 110 : 소호부
111 : 고정접점 112 : 가동접점
113 : 하우징 114 : 접압스프링
115 : 수용공간 116 : 분리스프링
117 : 고정판 120 : 가동부
121 : 실린더 122 : 고정철심
123 : 가동철심 124 : 샤프트
125 : 복귀스프링

Claims (4)

1. 고정접점 및 가동접점;
   가동철심 및 고정철심;
   상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트;
   상기 가동철심과 상기 고정철심 사이에 위치하도록 상기 샤프트에 끼워져 상기 가동접점이 상기 고정접점으로부터 분리되도록 반발력을 제공하는 복귀 스프링; 및
   상기 샤프트의 외주부에 끼워져 상기 가동철심에 연동되어 가동되는 상기 가동접점이 상기 고정접점과 접촉을 유지하도록 접촉력을 제공하는 제1탄성부재;
   상기 가동접점의 상단에 위치하도록 상기 샤프트의 외주부에 끼워져 상기 복귀 스프링과 함께 상기 가동접점이 상기 고정접점으로부터 분리되도록 반발력을 제공하는 제2탄성부재;
   상기 제2탄성부재의 상측에 위치하고, 상기 제2탄성부재의 일단이 밀착되어 상기 가동접점이 상기 고정접점에 접촉되면 상기 제2탄성부재가 압축되도록 하는 고정판;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 가동접점을 중심으로 대칭적으로 구비되는 것을 특징으로 하는,
   전자개폐장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1탄성부재 또는 제2탄성부재는 코일스프링인 것을 특징으로 하는,
   전자개폐장치.
4. 삭제

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