KR101884422B1 - 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠 - Google Patents

부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캠의 회전력을 진공차단부의 가동도체에 전달하는 롤러 또는 레버에 대해 가해지는 하중이 분산될 수 있는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 부하시 탭체인저의 탭 절환동작을 수행하는 기구부의 구동력에 의해 회전하고, 상기 부하시 탭체인저에 포함되는 진공차단부의 가동도체를 구동시키는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠에 있어서, 상기 기구부의 구동력에 의해 원주방향으로 회전하는 디스크부;와, 상기 디스크부의 회전축의 높이 방향으로 상기 디스크부에서 돌출 형성되어 상기 디스크부의 회전에 따라 선회하며 상기 가동도체에 결합된 원통형의 피동부재에 접촉하며, 상기 피동부재를 중력반대방향으로 가압하여 상기 가동도체를 구동시키는 돌출부; 및 상기 돌출부의 양단에 형성되어 상기 피동부재에 접촉하고, 상기 피동부재를 상기 돌출부로 가이드하는 경사면;을 포함하고, 상기 경사면은 내측변의 길이가 외측변의 길이보다 짧게 형성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠을 제공한다.

Description

부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠{CAM FOR DRIVING VACCUM INTERUPTER OF ON LOAD TAP CHANGER}
본 발명은 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부하시 탭체인저의 탭 절환동작을 수행하는 기구부의 구동력에 의해 회전하여 부하시 탭체인저에 포함되는 진공차단부의 가동도체를 구동시키는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠에 관한 것이다.
부하시 탭체인저는 변압기가 부하 상태에 있는 동안 권선의 탭 연결을 변경하는 장치이다.
이러한 부하시 탭체인저는 탭 절환동작시 접점에 순환전류를 발생시키기 위한 저항과, 탭 절환동작시 상기 저항 및 주접점을 개폐하여 탭간 단락을 방지하는 진공차단부와, 탭 절환동작시 접점을 이동시키는 기구부를 구비한다.
여기서, 상기 진공차단부는 탭 절환동작에 연동하도록 상기 기구부의 구동력에 의해 개폐되도록 설계되는 것이 일반적이다.
이러한 동작을 구현하기 위해, 부하시 탭체인저 중에는 기구부의 구동력에 의해 회전하면서 진공차단부의 가동도체를 구동시키는 캠이 설치되는 타입이 있다.
구체적으로, 캠에는 소정의 회전위치에서 가동도체에 연결된 롤러 또는 레버를 가압하여 이동시키는 경사면을 가지는 돌출부가 형성된다.
캠을 통해 진공차단부를 개폐시키는 구조는 일본 공개특허공보 제2013-506276호에 개시되어 있다.
그러나, 종래의 기술에 의한 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠은 상기 경사면이 캠의 회전축을 지나는 중심선에 맞춰서 형성되므로, 경사면과 상기 롤러 또는 레버가 접촉하는 부위의 면적이 거의 점 형태로 협소하다. 이와 같이 경사면과 롤러 또는 레버가 접촉하는 부위의 면적이 협소한 경우 롤러 또는 레버의 국소부위에 하중이 집중되므로, 롤러 또는 레버가 파손되고 수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 캠의 회전력을 진공차단부의 가동도체에 전달하는 롤러 또는 레버에 대해 가해지는 하중이 분산될 수 있는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 부하시 탭체인저의 탭 절환동작을 수행하는 기구부의 구동력에 의해 회전하고, 상기 부하시 탭체인저에 포함되는 진공차단부의 가동도체를 구동시키는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠에 있어서, 상기 기구부의 구동력에 의해 원주방향으로 회전하는 디스크부;와, 상기 디스크부의 회전축의 높이 방향으로 상기 디스크부에서 돌출 형성되어 상기 디스크부의 회전에 따라 선회하며 상기 가동도체에 결합된 원통형의 피동부재에 접촉하며, 상기 피동부재를 중력반대방향으로 가압하여 상기 가동도체를 구동시키는 돌출부; 및 상기 돌출부의 양단에 형성되어 상기 피동부재에 접촉하고, 상기 피동부재를 상기 돌출부로 가이드하는 경사면;을 포함하고, 상기 경사면은 내측변의 길이가 외측변의 길이보다 짧게 형성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 경사면은, 상기 경사면과 상기 디스크부의 외곽이 이루는 각도가 90도를 초과하도록 형성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치의 동작 신뢰성이 향상되고, 부품의 파손방지 및 수명향상 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠이 진공차단부 및 피동부재와 조립된 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 캠의 사시도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠에 포함되는 돌출부 및 경사면의 사시도이며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 경사면과 피동부재의 접촉부위 하중을 도시한 하중분포도이다.
도 4의 (a)는 종래의 기술에 의한 구동 캠에 포함되는 돌출부 및 경사면의 사시도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 경사면과 피동부재의 접촉부위 하중을 도시한 하중분포도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 구동 캠의 경사면 설계방법을 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠(100)에 대해서 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠(100)은 부하시 탭체인저의 탭 절환동작을 수행하는 기구부(미도시)의 구동력에 의해 회전하고, 부하시 탭체인저에 포함되는 진공차단부(10)의 가동도체(미도시)를 구동시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠(100)은 디스크부(110), 돌출부(120) 및 경사면(130)을 포함할 수 있다.
상기 디스크부(110)는 기구부의 구동력에 의해 원주방향으로 회전하는 원판 형태의 부재이다.
상기 돌출부(120)는 디스크부(110)의 일면에 돌출 형성되어 디스크부(110)의 회전에 따라 선회하며 가동도체에 결합된 원통형의 피동부재(20)를 가압하여 가동도체를 승강시킬 수 있다.
일 실시예에서, 돌출부(120)는 디스크부(110)의 윗면 외곽에 형성될 수 있고, 피동부재(20)는 돌출부(120)의 위치에 대응하여 디스크부(110)의 윗면 외곽에 접하도록 설치될 수 있다.
이러한 구조에서, 디스크부(110)가 회전하여 돌출부(120)가 피동부재(20) 위치에 배치되는 경우 피동부재(20)는 돌출부(120)에 의해 상방으로 가압되어 상승함으로써 진공차단부(10)의 가동도체를 이동시킬 수 있다.
일 예로, 상기 피동부재(20)는 디스크부(110), 돌출부(120) 및 경사면(130)과의 마찰력을 감소시키기 위해 베어링으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경사면(130)은 돌출부(120)의 양단에 형성되어 피동부재(20)를 돌출부(120)로 가이드할 수 있다.
즉, 경사면(130)은 디스크부(110)의 일면에서 돌출부(120)의 돌출방향 끝단까지 연장되도록 형성되어, 디스크부(110)의 윗면에 접촉된 피동부재(20)를 돌출부(120)의 돌출방향 끝단으로 가이드할 수 있다.
일 실시예에서, 경사면(130)은 피동부재(20)의 접촉위치(CP)에 접촉된다. 여기서, 상기 접촉위치(CP)는 피동부재(20)의 외주면 중에서 경사면(130)에 접하는 위치를 의미한다. 이때, 경사면(130)이 곡면형태가 아닌 평면형태로 형성되어 경사면(130)의 기울기가 시작지점부터 끝까지 일정한 경우, 접촉위치(CP)는 피동부재(20)가 경사면(130)을 따라 이동하는 동안 일정하다. 예를 들어, 경사면(130)의 기울기가 45도인 경우, 접촉위치(CP)는 피동부재(20)의 외주면 중에서 315도 위치에 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 경사면(130)은 상기 접촉위치(CP)에서 피동부재(20)의 폭방향에 평행하게 형성될 수 있다.
이를 통해, 경사면(130)과 피동부재(20)는 접촉위치(CP)에서 피동부재(20)의 폭의 길이 또는 경사면(130)의 폭의 길이에 상응하는 길이로 선접촉할 수 있다.
도 5의 평면도에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠(100)의 경사면(130) 설계방법이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 피동부재(20)가 중심축의 연장선(L2)이 디스크부(110)의 회전축(O)과 교차하고 외주면이 디스크부(110)의 일면에 평행하게 설치된 경우, 경사면(130)은 디스크부(110)의 중심선(L3)에 대해 돌출부(120)를 향해 경사지게 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 접촉위치(CP)의 수평방향 위치와 디스크부(110)의 회전축(O)을 잇는 최단거리 직선(L1)이 피동부재(20)의 중심축의 연장선(L2)과 이루는 사잇각이 보정각도(θ)인 경우, 경사면(130)은 도 5에 도시된 바와 같이 디스크부(110)의 중심선(L3)에 대해 돌출부(120) 방향으로 상기 보정각도(θ)만큼 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 보정각도(θ)는 피동부재(20)의 중심축에서 접촉위치(CP)까지의 수평거리(S1)를 밑변으로 하고 디스크부(110)의 회전축(O)과 피동부재(20)까지의 최단거리(S2)를 높이로 하는 직각삼각형을 삼각함수를 사용하여 계산함으로써 얻을 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 돌출부(120)의 양단에 형성되는 경사면(130)은 돌출부(120)를 기준으로 대칭형태로 구성되어 디스크부(110)가 일방으로 회전하는 경우와 반대방향으로 회전하는 경우 모두 피동부재(20)의 외주면에 선접촉하도록 구성될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 피동부재(20)의 접촉위치(CP)에서 피동부재(20)의 외주면에 선접촉하도록 경사면(130)이 돌출부(120) 방향으로 경사진 구조에서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 경사면(130)과 디스크부(110)의 외곽이 이루는 각도는 90도를 넘게 되며, 이때, 경사면(130)은 돌출부(120)의 높이방향으로 동일한 기울기를 갖도록 형성되기 때문에 경사면(130)의 양측 모서리부의 길이가 서로 달라지게 된다.
이러한 경사면(130)은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 피동부재(20)의 접촉위치(CP)에서 피동부재(20)의 외주면에 선접촉하게 되므로, 피동부재(20)의 접촉위치(CP)에 가해지는 하중이 분산될 수 있다.
일 실험예에서, 피동부재(20)의 접촉위치(CP)에 가해지는 하중은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 56Mpa로 측정되었다.
이와 달리, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 종래의 기술에 의한 경사면은 단순히 디스크부(110)의 중심선(L3)을 기준으로 설계되므로 경사면과 디스크부(110)의 외곽이 이루는 각도가 90도 정도가 되며, 이때, 경사면의 양측 모서리부의 길이가 서로 동일하다.
이러한 경사면 구조는 경사면과 피동부재(20)가 접촉되는 접촉부위가 피동부재(20)의 중심축보다 앞선 위치에 형성되는 점을 고려하지 않은 설계로서, 이러한 형태의 경사면은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 피동부재(20)와 접촉되는 위치에서 피동부재(20)의 외주면에 점접촉하게 된다.
이러한 종래 기술에 의한 경사면의 일 실험예에서, 경사면과 피동부재(20)가 접촉되는 접촉부위에서 피동부재(20)에 가해지는 하중은 269Mpa로 측정되어, 도 3의 (b)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따라 설계된 경사면(130)의 경우보다 4.8배 높은 하중이 피동부재(20)에 가해지는 것을 알 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
10: 진공차단부 20: 피동부재
100: 구동 캠 110: 디스크부
120: 돌출부 130: 경사면

Claims (4)

  1. 부하시 탭체인저의 탭 절환동작을 수행하는 기구부의 구동력에 의해 회전하고, 상기 부하시 탭체인저에 포함되는 진공차단부의 가동도체를 구동시키는 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠에 있어서,
    상기 기구부의 구동력에 의해 원주방향으로 회전하는 디스크부;
    상기 디스크부의 회전축의 높이 방향으로 상기 디스크부에서 돌출 형성되어 상기 디스크부의 회전에 따라 선회하며 상기 가동도체에 결합된 원통형의 피동부재에 접촉하며, 상기 피동부재를 중력반대방향으로 가압하여 상기 가동도체를 구동시키는 돌출부; 및
    상기 돌출부의 양단에 형성되어 상기 피동부재에 접촉하고, 상기 피동부재를 상기 돌출부로 가이드하는 경사면;을 포함하고,
    상기 경사면은 내측변의 길이가 외측변의 길이보다 짧게 형성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피동부재가 중심축의 연장선이 상기 디스크부의 회전축과 교차하고 외주면이 상기 디스크부의 일면에 평행하게 설치된 경우,
    상기 경사면은 상기 디스크부의 중심선에 대해 상기 돌출부를 향해 경사지게 형성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 경사면과 상기 디스크부의 외곽이 이루는 각도가 90도를 초과하도록 형성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부의 양단에 형성되는 상기 경사면이 상기 돌출부를 기준으로 대칭형태로 구성된 부하시 탭체인저의 진공차단부 구동 캠.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120089649A (ko) * 2009-09-26 2012-08-13 마쉬넨파브릭 레인하우센 게엠베하 진공 절환 관을 포함하는 스텝핑 스위치
JP5724994B2 (ja) * 2012-11-28 2015-05-27 日本精工株式会社 ステアリングホイールの位置調節装置

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