KR101717657B1 - 전자개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예는, 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되는 고정접점 및 가동접점; 상기 하우징의 하부에 구비되는 실린더; 상기 실린더 내부에 구비되는 가동철심 및 고정철심; 상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트; 상기 하우징에 구비된 회전방지홈; 상기 샤프트의 단부에 구비되어 상기 회전방지홈을 따라 이동되는 가이드핀;을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 가이드핀이 상기 회전방지홈을 따라 이동함에 의해 직선운동이 유도되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자개폐장치{ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE}

본 발명은 전자개폐장치에 있어서, 가동접점이 고정접점에 정확하게 접촉 및 분리될 수 있도록 샤프트의 경로를 제어할 수 있는 구조를 가지는 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.

도 2는 하우징의 내부를 개략적으로 보여준다. 상기 하우징(13)은 일반적으로 세라믹으로 형성된다. 또한, 상기 하우징에는 상기 샤프트의 수직방향 운동을 유도하는 가이드면(17)이 형성되어 있다. 상기 샤프트(24)의 상단에는 샤프트의 수직방향 운동을 가이드하는 원판형의 가이드판(16)이 구비되어, 상기 가이드면을 따라 샤프트의 수직방향 운동을 유도한다.

상기 샤프트(24)는 가동철심(23)의 운동에 연동되어 하우징 내부에서 수직방향 운동을 하게된다. 여기서 상기 가동철심(23)은 자기장의 영향을 받게 되는데, 여자용코일에 의해 형성된 자기장과 와류전류에 의해 가동철심은 단순한 수직방향 운동을 유발하는 힘뿐만 아니라 회전운동을 유발하는 힘을 받게 된다. 그에 따라 상기 샤프트는 가동철심에 연동되어 수직방향 운동뿐만 아니라 회전운동을 하게 된다.

상기 샤프트의 회전운동은 상기 가이드판(16)이 하우징의 가이드면(17)과 마찰되어 하우징의 내부면을 손상시킨다. 나아가 샤프트의 수직운동의 방향을 비틀게 되어, 샤프트가 사선방향으로 운동하게 하여 가동접점과 고정접점의 정확한 접촉을 저해하게 된다.

이는 접점간의 접촉 면적이 줄어들게 하여, 발열문제가 발생할 수 있으며, 단락 전류가 발생할 수 있다. 그에 따라 제품의 신뢰성이 떨어지고 사고 발생의 위험이 높아지는 문제가 발생할 수 있다.

나아가, 접점간의 분리시에도 가동접점이 직선운동으로 빠르게 분리되지 않고 전류의 영향으로 비틀리게 되면 접점간에 면 접촉이 아닌 점 접촉이 발생하여 엄청난 양의 전류가 흐르게 된다. 그에 따라 접점 및 전자개폐장치 등에 심각한 손상이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자개폐장치의 샤프트의 회전운동을 방지하고 직선운동만을 하도록 하여 가동접점과 고정접점의 정확한 접촉 및 분리를 유도하는 구조의 전자개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예는, 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되는 고정접점 및 가동접점; 상기 하우징의 하부에 구비되는 실린더; 상기 실린더 내부에 구비되는 가동철심 및 고정철심; 상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트; 상기 하우징의 내측에서 상기 샤프트의 측면에 인접하게 위치하고, 상기 샤프트의 장착방향을 따라 수직으로 형성된 회전 방지홈이 형성된 가이드 면; 상기 샤프트의 상측 단부에서 축방향에 수직하게 연장형성되어 상기 회전방지홈을 따라 이동되는 가이드핀;을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 가이드핀이 상기 회전방지홈을 따라 이동함에 의해 직선운동이 유도되는 것을 특징으로 한다.

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상기 가이드핀은 상기 샤프트의 단부에 고정되어 있다.

또한, 상기 회전방지홈은 상기 가이드핀의 양측면에 근접하는 좌우폭을 가지도록 형성되어, 상기 가이드핀 및 샤프트의 측면방향운동 또는 회전운동을 방지한다.

삭제

한편, 상기 회전방지홈 내부에 구비되는 가압스프링:을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 가압스프링은 상기 가이드핀을 가압하여 상기 샤프트의 직선운동을 유도한다. 또한, 상기 가압스프링은 상기 가이드핀을 가압하여 상기 가동접점을 상기 고정접점으로부터 분리시키는 반발력을 제공한다.

상기 구성의 측면은 전자개폐장치의 접점간의 정확한 접촉 및 분리를 위하여 샤프트가 회전하지 않고 직선운동을 하도록 가이드핀 및 회전방지홈을 구비하였다. 그에 따라 가동접점이 정확하게 직선운동을 하여 고정접점과 접촉 또는 분리될 수 있어서 접점 및 장치의 보호가 가능하고 전자개폐장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 샤프트의 움직임을 제어하여 접점의 접촉 및 분리를 정확하게 제어하는 효과를 가진다.

그에 따라 가동접점과 고정접점이 완전하게 면접촉을 하게 되고, 빠르고 정확하게 분리되어 불완전한 접촉에 의한 발열을 최소화하고, 방열 성능을 향상시키는 효과를 가진다.

또한, 가동철심에 의해 전달되는 힘을 분산시킬 수 있어서 전자개폐장치의 특정부분에 가해지는 충격을 줄이는 효과를 가진다.

그에 따라 본 발명은 제품의 손상을 방지하고 신뢰성을 높일 수 있으며, 사고 위험을 줄이는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 전자개폐장치의 내부를 보여주는 개략도.
도 2는 도 1의 전자개폐장치의 하우징을 보여주는 개략도.
도 3은 본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예의 하우징을 보여주는 개략도.
도 4는 본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예를 보여주는 개략도.
도 5는 본 발명의 전자개폐장치의 다른 실시예를 보여주는 개략도.

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

도 4는 본 발명의 전자개폐장치의 일 실시예를 보여준다. 도 4를 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. 상기 접압스프링(114)의 탄성력에 의해, 가동접점(112)은 고정접점(111)과 일정 이상의 접촉압력으로 접촉상태를 유지할 수 있게 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.

상기 가동철심(123)의 이동범위는 고정철심(122)에 접합하는 접합 위치와 실린더의 바닥면과 근접하는 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 3은 하우징의 내부를 개략적으로 보여준다. 상기 하우징(113)에는 상기 샤프트(124)의 수직방향 운동을 유도하는 가이드면(117)이 형성되어 있다. 여기서 상기 샤프트(124)의 상단에는 도 4와 같이 샤프트의 수직방향 운동을 가이드하는 원판형의 가이드판(16)이 구비되어, 상기 가이드면을 따라 샤프트의 수직방향 운동을 유도한다.

또한, 상기 샤프트의 소호부측 단부에는 가이드핀(119)이 구비된다. 상기 가이드핀은 막대형 구성으로 샤프트의 축방향에 수직하게 연장되어 있으며, 상기 샤프트의 단부에 고정되어 있다.

이에 대응하여 상기 하우징(113)에는 도 3과 같이 회전방지홈(118)이 구비된다. 상기 가이드핀(119)은 상기 회전방지홈(118)을 따라 이동된다. 따라서, 상기 샤프트는 상기 가이드핀이 상기 회전방지홈을 따라 이동함에 의해 직선운동이 유도된다.

이는 상기 회전방지홈(118)이 상기 하우징의 내부에 상기 샤프트의 장착방향을 따라 수직으로 형성되어, 상기 가이드핀 및 샤프트의 직선운동을 유도하기 때문이다. 또한, 상기 회전방지홈은 상기 가이드핀의 양측면에 근접하는 좌우폭을 가지도록 형성되어, 상기 가이드핀 및 샤프트의 측면방향운동 또는 회전운동을 방지한다.

상기 구성의 측면은 전자개폐장치의 접점간의 정확한 접촉를 위하여 샤프트가 회전하지 않고 직선운동을 하도록 가이드핀 및 회전방지홈을 구비하였다. 그에 따라 가동접점이 정확하게 직선운동을 하여 고정접점과 접촉될 수 있어서 접점 및 장치의 보호가 가능하고 전자개폐장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예의 구성에 상기 회전방지홈 내부에 구비되는 가압스프링(119a)을 더 포함하도록 구성할 수 있다.

이러한 경우, 상기 가압스프링(119a)은 상기 가이드핀(119)을 가압하여 상기 샤프트의 직선운동을 보다 빠르고 정확하게 유도할 수 있다. 즉, 상기 가압스프링이 상기 가이드핀의 운동을 유도하여 가이드핀의 운동에 의한 가동접점 및 샤프트의 직선운동을 빠르고 정확하게 유발시키는 것이다.

또한, 상기 가압스프링은 상기 가이드핀을 가압하여 상기 가동접점을 상기 고정접점으로부터 분리시키는 반발력을 제공하기도 한다.

상기 구성의 측면은 전자개폐장치의 접점간의 정확한 분리를 위하여 샤프트가 회전하지 않고 직선운동을 하도록 가이드핀 및 회전방지홈을 구비하였다. 그에 따라 가동접점이 정확하게 직선운동을 하여 고정접점과 분리될 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 : 가이드판
117 : 가이드면 118 : 회전방지홈
119 : 가이드핀 119a : 가압스프링
120 : 가동부 121 : 실린더
122 : 고정철심 123 : 가동철심
124 : 샤프트 125 : 복귀스프링

Claims (6)

1. 하우징;
   상기 하우징 내부에 구비되는 고정접점 및 가동접점;
   상기 하우징의 하부에 구비되는 실린더;
   상기 실린더 내부에 구비되는 가동철심 및 고정철심;
   상기 가동철심에 일단이 연결되고 상기 가동접점에 타단이 연결되는 샤프트;
   상기 하우징의 내측에서 상기 샤프트의 측면에 인접하게 위치하고, 상기 샤프트의 장착방향을 따라 수직으로 형성된 회전 방지홈이 형성된 가이드 면;
   상기 샤프트의 상측 단부에서 축방향에 수직하게 연장형성되어 상기 회전방지홈을 따라 이동되는 가이드핀;을 포함하고,
   상기 샤프트는 상기 가이드핀이 상기 회전방지홈을 따라 이동함에 의해 직선운동이 유도되되,
   상기 가이드핀은 상기 샤프트의 단부에 고정되고,
   상기 회전방지홈은 상기 가이드핀의 양측면에 근접하는 좌우폭을 가지도록 형성되어, 상기 가이드핀 및 샤프트의 측면방향운동 또는 회전운동을 방지하며,
   상기 회전방지홈 내부에 구비되는 가압스프링;을 더 포함하되,
   상기 가압스프링은 상기 가이드핀을 가압하여 상기 샤프트의 직선운동을 유도하고, 상기 가동접점을 상기 고정접점으로부터 분리시키는 반발력을 제공하는 것을 특징으로 하는,
   전자개폐장치.
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