KR101759304B1

KR101759304B1 - 자동 절체 스위치

Info

Publication number: KR101759304B1
Application number: KR1020160149638A
Authority: KR
Inventors: 김주형; 이충현; 서인성; 김정남
Original assignee: 주식회사 비츠로테크
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-07-18

Abstract

본 발명은, 제1 전원과 제2 전원이 부하 측에 선택적으로 연결되도록 절체하는 자동 절체 스위치에 있어서, 일단이 상기 부하 측에 전기적으로 연결되는 가동자, 상기 가동자가 상기 제1 전원과 전기적으로 연결되는 제1 위치와 상기 제2 전원과 전기적으로 연결되는 제2 위치 사이를 왕복하도록 상기 가동자의 일단에 연결되어 회동하는 샤프트, 상기 샤프트의 일단에 상기 샤프트를 가로지르는 방향으로 연결된 레버, 상기 레버를 절개해 홈 형상으로 형성된 레버 가이드 슬롯, 상기 샤프트에 회전력을 전달하도록 상기 자동 절체 스위치의 조작부에 결합된 캠, 상기 캠에 고정되고, 상기 레버 가이드 슬롯에 결합되는 레버 핀, 상기 캠이 회전하도록 구동하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 샤프트가 회동하지 않아야 할 상황에서 회동하려고 할 때, 레버의 회전력 방향이 캠 핀으로 향하기 때문에 캠에 회전력이 전달되지 않고, 캠의 반발 토크를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 샤프트의 예상치 못한 회전력을 차단함으로써 가동자가 제1 고정자 혹은 제2 고정자에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 레버로 샤프트와 캠을 결합함으로써 구조를 간단하게 하고 부품 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

자동 절체 스위치 {Auto Transfer Switch}

본 발명은 자동 절체 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 두 개 이상의 전원을 선택적으로 부하에 제공하여 작업의 중단을 방지할 수 있도록 하는 자동 절체 스위치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동 절체 스위치는 한국전력과 같은 전력 공급원으로부터 공급받는 상용 전원과 비상 발전기에 연결하고, 상용 전원이 단절되거나 불안정한 상황이 발생할 경우 비상 발전기로 절체하여 부하에 안정적으로 전력을 공급한다.

자동 절체 스위치는 상용 전원과 비상 전원을 절체하기 위한 통전부와 자력이 발생되어 구동하는 조작부로 구성된다. 통전부는 상용 전원과 비상 전원에 각각 전기적으로 연결된 고정자, 두 개의 고정자 사이를 왕복하면서 부하 측에 전기적으로 연결된 가동자로 구성된다. 그리고, 조작부에서 발생된 회전력을 전달받아 통전부의 가동자를 회전시킨다.

통상적으로 조작부에서는 자기장이 형성되면서 자력에 의해 솔레노이드가 직선 운동을 하고, 캠이 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸어 통전부의 가동자와 연결된 샤프트를 회전시킨다.

그러나, 종래의 자동 절체 스위치는, 캠과 샤프트의 연결 구조가 복잡해 다수의 부품이 필요한 문제점이 있다.

또한, 가동자와 고정자 사이에서 반발력이 발생하면 캠에서 반발 토크가 발생해 접점이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 캠과 샤프트의 연결 구조를 단순화하는 것을 목적으로 한다.

또한, 가동자와 고정자 사이에서 발생하는 반발력이 캠에 전달되지 못 하도록해 접점이 떨어지는 것를 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 전원과 제2 전원이 부하 측에 선택적으로 연결되도록 절체하는 자동 절체 스위치에 있어서, 일단이 상기 부하 측에 전기적으로 연결되는 가동자; 상기 가동자가 상기 제1 전원과 전기적으로 연결되는 제1 위치와 상기 제2 전원과 전기적으로 연결되는 제2 위치 사이를 왕복하도록 상기 가동자의 일단에 연결되어 회동하는 샤프트; 상기 샤프트의 일단에 상기 샤프트를 가로지르는 방향으로 연결된 레버; 상기 레버를 절개해 홈 형상으로 형성된 레버 가이드 슬롯; 상기 샤프트에 회전력을 전달하도록 상기 자동 절체 스위치의 조작부에 결합된 캠; 상기 캠에 고정되고, 상기 레버 가이드 슬롯에 결합되는 레버 핀; 상기 캠이 회전하도록 구동하는 액츄에이터;를 포함한다.

또한, 상기 레버 핀의 외주 면에 회전 가능하도록 형성된 브러시;를 더 포함한다.

그리고, 상기 제1 전원과 상기 제2 전원의 절체가 완료된 후, 상기 레버와 상기 레버 핀이 접촉하는 접점에서 상기 레버가 상기 레버 핀에 가하는 힘이 상기 캠의 회전축을 향하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 샤프트가 회동하지 않아야 할 상황에서 회동하려고 할 때, 레버의 회전력 방향이 캠 핀으로 향하기 때문에 캠에 회전력이 전달되지 않고, 캠의 반발 토크를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 캠의 반발 토크를 방지해 회전 운동을 방지함으로써, 가동자가 제1 고정자 혹은 제2 고정자에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 레버로 샤프트와 캠을 결합함으로써 구조를 간단하게 하고 부품 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 절체 스위치의 사시도.
도 2는 도 1의 통전부의 단면도.
도 3은 도 1의 조작부의 내부 사시도.
도 4 내지 도 8은 도 1의 조작부의 동작 순서도.
도 9는 도 1의 절체가 완료된 상태의 조작부의 사시도.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 절체 스위치를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9는 일 실시예에 따른 자동 절체 스위치를 도시한 것으로서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 절체 스위치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 통전부의 단면도이며, 도 3은 도 1의 조작부의 내부 사시도이다. 또한, 도 4 내지 8는 도 1의 조작부의 동작 순서도이고, 도 9는 도 1의 절체가 완료된 상태의 조작부의 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 절체 스위치(10)는, 일단이 부하 측에 전기적으로 연결되는 가동자(240), 가동자(240)가 제1 전원과 전기적으로 연결되는 제1 위치와 상기 제2 전원과 전기적으로 연결되는 제2 위치 사이를 왕복하도록 가동자(240)의 일단에 연결되어 회동하는 샤프트(110), 샤프트(110)의 일단에 샤프트(110)를 가로지르는 방향으로 연결된 레버(120), 레버(120)를 절개해 홈 형상으로 형성된 레버 가이드 슬롯(130), 샤프트(110)에 회전력을 전달하도록 자동 절체 스위치(10)의 조작부(100)에 결합된 캠(140), 캠(140)에 고정되고, 레버 가이드 슬롯(130)에 결합되는 레버 핀(142), 캠(140)이 회전하도록 구동하는 액츄에이터(150)로 구성된다.

자동 절체 스위치(10)는 제1 전원, 제2 전원 및 부하가 연결되어 전원을 절체하는 통전부(200)와, 통전부(200) 내부에 전달하기 위한 회전력을 발생시키는 조작부(100)가 포함된다.

통전부(200)에는, 제1 전원과 전기적으로 연결된 제1 고정자(210), 제2 전원과 전기적으로 연결된 제2 고정자(220), 부하에 연결되는 부하 고정자(230)를 포함하고 있어, 가동자(240)가 제1 고정자(210)에 접촉하는 제1 위치, 제2 고정자(220)에 접촉하는 제2 위치로 이동함으로써 제1 전원 및 제2 전원에 연결된다.

가동자(240)는 일단에 연결된 샤프트(110)에 의해 회동되며, 타단이 회동하면서 제1 고정자(210) 및 제2 고정자(220)와 선택적으로 접촉한다. 또한, 가동자(240)는 부하 고정자(230)와 전기적으로 연결되어 있어 제1 위치, 제2 위치로 이동하면서 부하에 전원을 공급한다.

샤프트(110)는 일단이 조작부(100)에 결합된 캠(140)에 결합되어 회전력을 전달받고, 타단은 통전부(200)를 가로질러 통전부(200) 측면에 회동 가능하도록 결합된다. 그리고, 캠(140)으로부터 회전력을 전달받아 회동하면서 샤프트(110)에 연결된 가동자(240)가 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동할 수 있도록 한다.

또한 샤프트(110)는, 통전부(200)의 측면에 회동 가능하도록 돌출 결합되는 단부에 샤프트(110)를 가로지르는 방향으로 길게 형성된 환봉이 결합되어, 샤프트(110)의 회동 위치를 표시할 수 있도록 한다. 또한, 환봉이 결합된 위치의 양측방향에 리미트 스위치를 형성하고, 샤프트(110)가 회동하면서 가동자(240)가 제1 위치 및 제2 위치로 이동할 때 샤프트(110)의 일단에 결합된 환봉이 가동자(240)와 함께 회동하면서 자동 절체 스위치(10)가 제1 전원 혹은 제2 전원 어느 곳에 연결된 상태인지 식별할 수 있다.

여기에 사용되는 환봉은 리미트 스위치에 접촉 가능하기만 하면 그 형상에 한정되지 않는다. 또한, 리미트 스위치는 푸시 스위치 등 그 역할을 할 수 있는 것이면 어느 것을 사용해도 무방하다.

샤프트(110)와 캠(140)은 레버(120)에 의해 결합된다. 레버(120)는 샤프트(110)의 일단에 샤프트(110)를 가로지르는 방향으로 연결되어 있으며, 레버(120)를 절개한 홈 형상의 레버 가이드 슬롯(130)을 포함한다. 레버 가이드 슬롯(130)이 캠(140)에 형성된 레버 핀(142)에 끼워지는 방식으로 샤프트(110)와 캠(140)이 결합된다. 더욱 자세하게, 레버는 "U"자형으로 형성되어 캠(140)이 회전할 때 레버 핀(142)이 레버 가이드 슬롯(130) 내부에서 이동할 수 있도록 한다.

캠(140)은 캠 핀(141)에 의해 조작부(100)에 결합되고, 캠 핀(141)을 중심으로 회동한다. 캠(140)의 일측에는 액츄에이터(150)와 연결된 링크(160)가 결합되고, 링크(160)가 결합된 부분이 돌출 형성되어 적은 힘으로도 회전 가능하다. 또한, 일단이 캠(140)에 연결되고 타단이 조작부(100) 외부로 노출되는 수동레버가 형성된다. 외부로 노출된 수동레버를 통해 자동 절체 스위치(10)의 가동자(240)를 수동으로 회동 시킬 수 있다.

레버 핀(142)은 캠(140)과 마찬가지로 캠 핀(141)을 중심으로 회동하면서 샤프트(110)에 회전력을 전달한다. 이때, 레버 핀(142)의 외주 면에 회전 가능하도록 형성된 브러시(143)를 결합해, 브러시(143)가 회전할 때 레버 가이드 슬롯(130)이 밀리면서 레버(120)가 회전하고, 레버(120)에 연결된 샤프트(110)가 함께 회전한다.

이처럼, 브러시(143)를 사용할 경우, 레버 핀(142)에 레버 가이드 슬롯(130)이 직접 접촉하는 것보다 마찰력을 줄일 수 있어, 적은 힘으로도 캠(140)의 회전력을 샤프트(110)에 전달할 수 있는 효과가 있다.

링크(160)로 캠(140)과 연결되어 조작부(100) 내부에 결합된 액츄에이터(150)는, 본 발명의 일 실시예에서는 코일(151), 코일 스프링(152), 플런저(153)로 구성되어 직선 운동하는 액츄에이터(150)를 사용하고 있다. 액츄에이터(150)에 전류가 유입되어 코일(151)이 여자되면 플런저(153)가 코일 스프링(152)을 압축하면서 코일(151) 내부로 들어가고, 여자가 끝나면 코일 스프링(152)의 탄성에 의해 플런저(153)가 시작 위치로 돌아간다.

액츄에이터(150)는 코일(151)에 한정되는 것은 아니며, 캠(140)을 회전시킬 수 있는 것은 모두 가능하다.

도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 액츄에이터(150)에 결합된 플런저(153)가 직선 운동을 하면서 캠(140)을 회전시킨다. 도 4는 가동자(240)이 제1 위치에 있을 때, 도 8은 가동자(240)이 제2 위치에 있을 때를 도시한 것이다. 도 4는 가동자(240)가 제1 고정자(210)와 접촉하고 있으며 코일(151)이 여자되지 않은 상태로, 플런저(153)가 코일(151) 외부로 돌출되어 시작 위치에 있다. 이때 액츄에이터(150)에 전류가 유입되면 도 5와 같이, 코일(151)이 여자되고 플런저(153)가 코일 스프링(152)을 압축하면서 직선 운동을 한다. 그리고 플런저(153)와 링크(160)로 연결된 캠(140), 캠(140)과 연결된 레버(120)가 함께 회전을 하게 된다. 도 6은 플런저(153)에 의해 코일 스프링(152)이 최대로 압축되었으며, 이때 가동자(240)는 제1 위치와 제2 위치의 가운데 위치해 부하에 전원이 연결되지 않는다. 이후, 도 7 내지 도 8과 같이, 코일 스프링(152)의 탄성에 의해 플런저(153)가 코일(151) 외부로 직선 운동하고, 캠(140)과 레버(120)가 회전한다. 플런저(153)가 다시 시작 위치로 돌아오면 캠(140)과 레버(120)의 회전이 멈추고, 가동자(240)는 제2 고정자(220)와 접촉하여 전원을 연결한다.

도 9는 도 4 또는 도 8과 같이 가동자(240)가 제1 고정자(210) 또는 제2 고정자(220)과 접촉해 절체를 완료한 상태를 나타낸다. 레버(120)를 사용하여 캠(140)과 샤프트(110)를 결합할 경우, 제1 전원과 제2 전원의 절체가 완료된 후, 레버(120)와 레버 핀(142)이 접촉하는 접점에서 레버(120)가 레버 핀(142)에 가하는 힘의 방향이 캠 핀(141)을 향하게 된다. 가동자(240)와 제1 고정자(210) 또는 제2 고정자(220) 사이에서 반반력이 생겨 가동자(240)가 회동하려고 하면 샤프트(110)와 레버(120)에 회전력이 발생한다. 하지만, 레버(120)에서 발생한 회전력이 레버 핀(142)에 가하는 힘의 방향은 캠 핀(141)을 향하게 되기 때문에 레버(120)의 회전력이 캠(140)에 전달되지 않는다.

즉, 샤프트(110)가 회동하지 않아야 할 상황에서 회동하려고 할 때, 레버(120)의 회전력 방향이 캠 핀(141)으로 향하기 때문에 캠(140)에 회전력이 전달되지 않고, 캠(140)의 반발 토크를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 캠(140)의 반발 토크를 방지해 회전 운동을 방지함으로써, 가동자(240)가 제1 고정자(210) 혹은 제2 고정자(220)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 종래의 자동 절체 스위치에서는 샤프트(110)와 캠(140)을 래치 구조로 결합하였는데, 본 발명에서는 레버(120)로 샤프트(110)와 캠(140)을 결합함으로써 구조를 간단하게 하고 부품 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 일 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 일 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : 자동 절체 스위치 100 : 조작부
110 : 샤프트 120 : 레버
130 : 레버 가이드 슬롯 140 : 캠
141 : 캠 핀 142 : 레버 핀
143 : 브러시 150 : 액츄에이터
151 : 코일 152 : 코일 스프링
153 : 플런저 160 : 링크
200 : 통전부 210 : 제1 고정자
220 : 제2 고정자 230 : 부하 고정자
240 : 가동자

Claims

제1 전원과 제2 전원이 부하 측에 선택적으로 연결되도록 절체하는 자동 절체 스위치에 있어서,
일단이 상기 부하 측에 전기적으로 연결되는 가동자;
상기 가동자가 상기 제1 전원과 전기적으로 연결되는 제1 위치와 상기 제2 전원과 전기적으로 연결되는 제2 위치 사이를 왕복하도록 상기 가동자의 일단에 연결되어 회동하는 샤프트;
상기 샤프트의 일단에 상기 샤프트를 가로지르는 방향으로 연결된 레버;
상기 레버를 절개해 홈 형상으로 형성된 레버 가이드 슬롯;
상기 샤프트에 회전력을 전달하도록 상기 자동 절체 스위치의 조작부에 결합된 캠;
상기 캠에 고정되고, 상기 레버 가이드 슬롯에 결합되는 레버 핀;
상기 캠이 회전하도록 구동하는 액츄에이터;
를 포함하고,
상기 제1 전원과 상기 제2 전원의 절체가 완료된 후, 상기 레버와 상기 레버 핀이 접촉하는 접점에서 상기 레버가 상기 레버 핀에 가하는 힘이 상기 캠의 회전축을 향하도록 하는 것이 특징인 자동 절체 스위치.
청구항 1에 있어서,
상기 레버 핀의 외주 면에 회전 가능하도록 형성된 브러시;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 절체 스위치.
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