KR101934274B1 - 기밀형 2극 직류 접점 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 기밀형 2극 직류 접점 장치(SEALED 2-POLE DC CONTACT DEVICE)에 있어서, 직류 전원을 인가하기 위한 2쌍의 고정 접점, 2쌍의 고정 접점을 지지하기 위한 고정 접점 지지 기구, 2개의 가동 접점, 2개의 가동 접점의 각 가동 접점이 이격된 거리에 배치되도록 지지하기 위한 가동 접점 지지 기구, 전자력으로 구동되며 이동 샤프트를 통해 가동 접점 지지 기구와 연결된 가동 철심, 아크 소호를 위해 각각의 가동 접점과 나란히 배치되는 영구 자석, 및 상부에 개구부를 갖는 기밀 케이스를 포함하고, 2개의 가동 접점의 각 가동 접점은 2쌍의 고정 접점의 각 쌍의 고정 접점들과 전기적 폐로 상태를 형성가능하도록 구성된 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공할 수 있다.

Description

기밀형 2극 직류 접점 장치{SEALED 2-POLE DC CONTACT DEVICE}

본 발명은 기밀형 2극(2 pole) 직류 접점 장치 또는 스위칭 장치(relay)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 리튬 배터리와 같은 2차 전지의 전력을 제어하는 기밀형 2극 직류 접점 장치에 관한 것이며, 부하 배터리 양단의 (+), (-) 전원을 동시에 투입 및 차단 가능한 장치로서, 고전압, 대전류에 사용하기 위하여 접점의 소모를 최소화하고, 신뢰성을 증대시킨 접점 장치에 관한 것이다.

기밀형 직류(DC) 접점 장치는 태양광 발전, 에너지 저장 장치, 전기 버스 급속 충전장치 등의 직류 수송 시스템에 사용될 수 있다. 태양광 발전은 점점 대형화되고, 높은 전압, 높은 전류를 요구하며 안전을 위하여 (+) 단자와 (-) 단자 모두를 오프(OFF)시킬 필요가 있다. 따라서, 2극(2 pole) 직류 접점 장치로서 (+), (-) 전원을 동시에 차단하는 장치가 요구된다.

또한, 최근 에너지 저장장치, 전기 버스 급속 충전 시스템은 1000V까지 고압으로 전압을 상승시키고, 전류를 점점 증가시키는 경향을 갖는다. 이와 같이 전압이 상승됨에 따라 안전을 위하여 (+), (-) 전원을 모두 동시에 차단시키는 신뢰성이 증대된 접점 장치를 요구하고 있다.

KR 10-1649703 B1

본 발명은 하나의 가동 접점 지지 기구에 의해 2개의 가동 접점을 연결함으로써 두 쌍의 접촉부가 동일하게 움직이도록 구성함으로써 접점의 접촉 및 분리의 시간차에 의한 고장을 방지할 수 있는 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 코일에 전원을 공급하여 2개의 주접점을 동시에 동작시켜 부하에 전류를 동시에 공급하고, 부하의 운전을 정지할 때 (+), (-) 선을 모두 안전하게 차단가능한 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종래의 기밀형 2극 접점 장치에서 각 1극 접점 장치의 동시 동작이 불가능하고, 이로 인해 어느 1개의 접점 장치에서 고온 고압의 전기적인 아크가 집중됨으로써 고장이 발생하는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 대용량 고전압에 사용가능한 직류 접점 장치의 소형화를 달성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 의하면, 기밀형 2극 직류 접점 장치(SEALED 2-POLE DC CONTACT DEVICE)에 있어서, 직류 전원을 인가하기 위한 2쌍의 고정 접점, 2쌍의 고정 접점을 지지하기 위한 고정 접점 지지 기구, 이동가능한 2개의 가동 접점, 2개의 가동 접점의 각 가동 접점이 이격된 거리에 배치되도록 지지하기 위한 가동 접점 지지 기구, 전자력으로 구동되며 이동 샤프트를 통해 가동 접점 지지 기구와 연결된 가동 철심, 아크 소호를 위해 각각의 가동 접점과 나란히 배치되는 영구 자석, 및 상부에 개구부를 갖는 기밀 케이스를 포함하고, 2개의 가동 접점의 각 가동 접점은 2쌍의 고정 접점의 각 쌍의 고정 접점들과 전기적 폐로 상태를 형성가능하도록 구성되며, 2쌍의 접점 장치는 서로 전기적으로 절연된 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 기밀형 2극 직류 접점 장치는 하부에 위치한 하부 철판, 상기 하부 철판 상의 양 측면에 위치한 2개의 측면 철심, 상기 하부 철판 상의 중심에 위치한 하부 철심 및 상기 측면 철심 각각을 중심으로 배치되는 2개의 코일부를 더 포함하고, 상기 가동 철심은 상기 하부 철심의 중심 상에 위치하는 것일 수 있다.

또한, 기밀형 2극 직류 접점 장치는 상기 각 가동 접점의 주위를 둘러싼 4개의 절연 세라믹을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정 접점 지지 기구는 절연 기능을 가질 수 있다. 또한, 상기 고정 접점 지지 기구를 통해 서로 분리된 아크 소호 공간 사이에 아크 단락을 방지하기 위한 아크 단락 공간이 형성될 수 있다.

또한, 상기 2쌍의 고정 접점 각각은 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부로 인해 상기 고정 접점 지지 기구로부터 상기 고정 접점이 이탈하지 않도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 고정 접점에 압력이 가해질 때, 상기 고정 접점 지지 기구의 개구부에 상기 돌출부가 걸려 상기 고정 접점의 이탈을 방지하는 이탈 방지부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 고정 접점 지지 기구의 상기 이탈 방지부는 상기 고정 접점 지지 기구의 상판과 수직인 방향으로 연장되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부로부터 상기 고정 접점 지지 기구의 상판과 평행한 방향으로 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

또한, 보조 접점을 더 포함하는 기밀형 2극 직류 접점 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 하나의 가동 접점 지지 기구에 의해 2개의 가동 접점을 연결함으로써 두 쌍의 접촉부가 동일하게 움직이도록 구성함으로써 접점의 접촉 및 분리의 시간차에 의한 고장을 방지할 수 있는 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 코일에 전원을 공급하여 2개의 주접점을 동시에 동작시켜 부하에 전류를 동시에 공급하고, 부하의 운전을 정지할 때 (+), (-) 선을 모두 안전하게 차단가능한 기밀형 2극 직류 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 종래의 기밀형 2극 접점 장치에서 각 1극 접점 장치의 동시 동작이 불가능하고, 이로 인해 어느 1개의 접점 장치에서 고온 고압의 전기적인 아크가 집중됨으로써 고장이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 대용량 고전압에 사용가능한 직류 접점 장치의 소형화를 달성할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 기밀형 1극 접점 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기밀형 1극 접점 장치 2개로 구성된 기밀형 2극 접점 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 가동 접점 가이드와 가동 접점 지지 기구가 결합된 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 가동 접점 가이드와 가동 접점 지지 기구가 결합되기 이전의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 고정 접점이 고정 접점 지지 기구에 결합된 형태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 가동 접점 지지 기구와 가동 철심이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 고정 접점과 가동 접점 주위를 둘러싼 아크 소호 자석의 구조를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 이와 같은 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 종래의 기밀형 1극 접점 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1의 1극 기밀형 장치는 코일(11)에 전류를 인가하면 가동 철심(12)이 여자되어 상부 방향으로 이동하고, 가동 샤프트(13), 가동 접점(14)가 기구적으로 접속되어 있어서, 가동 접점(14)이 고정 접점(15)에 접촉되고, 고정 접점(15A)와 고정 접점(15B) 사이에는 통전 상태가 된다. 코일(11)에 전류를 오프(OFF)하면 가동 철심(12), 가동축(13), 가동 접점(14)가 복귀함으로써 고정 접점(15A)와 고정 접점(15B) 사이의 전로는 끊어지고, 오프(OFF) 상태가 되도록 기본 동작한다. 이와 같은 접점 장치 기구가 기밀 금속기구(20)의 안에 놓이고, 에폭시(19) 등 기밀 재료에 의하여 기밀됨으로써 기밀 상태를 유지할 수 있다.

도 2는 종래의 기밀형 1극 접점 장치 2개로 구성된 기밀형 2극 접점 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

2극(2pole)을 갖는 기밀형 접점 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 절연 케이스(22) 안에 1극(1pole)을 갖는 기밀형 접점 장치(21A) 및 기밀형 접점 장치(22B) 2개를 결합함으로써 기밀형 2극 접점 장치로 구성가능하다.

이와 같이 구성된 종래의 기밀형 2극 접점 장치는 기밀형 접점 장치(21A)와 다른 기밀형 접점 장치(21B)의 동작 시간이 서로 상이하기 때문에 전기적으로 볼 때 양 접점 장치의 동시 동작이 불가능하고, 이로 인하여 둘 중 어느 하나의 접점 장치에 고온 고압의 전기적인 아크가 집중됨으로써 발생하는 고장 및 파손이 자주 발생한다는 문제점을 가지고 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 세부 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치는 하부에서부터 기구 케이스(111), 기밀 케이스(112), 하부 철판(113), 측면 철심(114a, 114b), 하부 철심(115), 코일 조립품(116a, 116b), 가동 철심(117), 복귀 스프링(118), 상부 철판(119), 절연 베이스(120), 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d), 이동 샤프트(122), 고정 너트(123), 가동 접점 가이드(124a, 124b), 가동 접점 접압 스프링(125a, 125b), 아크 접점(126a, 126b)(도 4 및 도 5에서 도시됨), 가동 접점(127a, 127b), 가동 접점 지지 기구(128), 가이드 지지대(129a, 129b), 아크 소호 자석(130), 고정 접점 지지 기구(131), 보조 접점(132), 2쌍의 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b), 부스바 고정 스크류(135), 코일 제어기(136), 코일 단자(137), 절연 커버(138), 2쌍의 부스바(139a, 139b, 140a, 140b), 커버(141), 기밀 재료(142) 등으로 구성될 수 있으며, 일부 구성 요소의 추가, 삭제, 변경 등이 가능할 것이다.

보다 구체적으로, 전자력을 발생하는 전자력 구동부의 구성은 하부 철판(113) 상부의 양 측에 측면 철심(114a, 114b)가 고정되고, 측면 철심(114a, 114b)을 둘러싸는 코일을 포함하는 코일 조립품(116a, 116b)가 위치하고, 코일 조립품(116a, 116b) 위에 상부 철판(119)이 배치될 수 있다. 또한, 하부 철판(113)의 중심에 하부 철심(115)가 위치하고, 하부 철심(115)의 중심과 일치하도록 가동 철심(117)이 위치하고, 가동 철심(117)의 중앙 홈에 복귀 스프링(118)이 위치하고, 그 중심에 이동 샤프트(122)가 위치하며, 상부 철판(119)는 측면 철심(114a, 114b) 상부에 위치할 수 있다.

또한, 상부 철판(119) 위에 절연 베이스(120)이 위치하고, 절연 베이스(120) 위에 접점들을 둘러싸기 위해 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d)가 위치할 수 있다. 이동 샤프트(122)는 연장되어 절연 베이스(120) 위로 돌출될 수 있다.

이와 같이, 하부 철판(113), 측면 철심(114), 상부 철판(119), 하부 철심(115) 및 가동 철심(117)을 전자력 구동부로 구성하고, 이동 샤프트(122)에 가동 접점 지지 기구(128)를 기구적으로 연결하고, 가동 접점 지지 기구(128)에 2개의 가동 접점(127a, 127b)이 설치될 수 있다. 본 장치는 코일 조립품(116a, 116b)에 전원을 인가하면 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)과 가동 접점(127a, 127b)가 전기적 접촉상태를 유지하여 전기 회로를 개폐가능하며, 기밀 케이스(112)에 의하여 기밀을 유지하는 기밀형 2극 직류 접점 장치를 구성할 수 있다.

또한, 이와 같은 기밀형 직류 접점 장치는 4개의 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d)과 8개의 아크 소호 자석(130)으로 구성된 아크 소호부를 포함할 수 있다. 도 3에서와 같이, 아크 소호 자석(130)을 가동 접점(127a, 127b)와 나란히 배치하고, 아크 소호 자석(130)의 자속이 가동 접점(127a, 127b)와 직교하도록 자속의 방향을 설정할 수 있다.

또한, 가동 접점(127a, 127b)의 끝 상단에 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)가 위치하도록 배치하고, 고정 접점 지지 기구(131)를 이용하여 고정할 수 있다. 고정 접점 지지 기구(131)의 한쪽 끝에 코일 제어기(136)을 설치하고, 코일 단자(137)과 접속할 수 있다.

또한, 고정 접점 지지 기구(131) 위에 기밀 재료(142)를 도포하고, 그 위에 절연 커버(138)를 조립하고, 절연 커버(138)를 관통하여 인출되는 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b) 위에 부스바(139a, 139b, 139c, 139d)를 부스바 고정 스크류(135)를 이용하여 접속할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 접점 장치는 보조 접점(132)을 추가로 포함할 수 있으며, 보조 접점(132)은 주 접점이 동작되었는지 확인하기 위한 접점 감시 기능을 수행할 수 있다. 보조 접점(132)은 접점 장치의 코일에 전원을 인가한 후 마이크로프로세서 주 접점이 폐로 상태가 되었는지를 확인한 후 전체 시스템을 운전하기 위하여 사용되고, 또한 전체 시스템의 운전을 정지할 때 주 접점이 정상적으로 개폐되었는지를 확인하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 전체 시스템의 운전 중에 단락 사고나 기타 사건의 발생으로 주 접점에 고장이 발생하는 경우에 이를 감지하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

이와 같이 구성된 기밀형 2극 접점 장치는 2개의 코일 조립품(116a, 116b)의 코일을 이용하여 전자력을 발생하고, 하나의 가동 철심(117)과 하나의 가동 접점 지지 기구(128)을 이용하기 때문에 2개의 가동 접점(127a, 127b)를 동시에 이동시킬 수 있다. 2쌍의 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)는 고정 접점 지지 기구(131)의 안쪽에서 조립하고, 고정 접점 지지 기구(131)의 이탈 방지부를 형성하여 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)에 가동 접점(127a, 127b)의 접촉 압력이 작용할 때 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)이 상부로 이탈되지 않도록 할 수 있다. 고정 접점의 이탈 방지와 관련된 보다 자세한 구성은 도 6을 참조하여 후술될 것이다.

이와 같은 방법으로 구성된 기밀형 2극 접점 장치는 종래의 2극 접점 장치에 비해 신뢰성을 향상시키고, 소형화를 구현할 수 있다. 또한, 기밀 구조를 간단하게 하기 위하여 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)을 가장 상단에 배치하고, 가동 접점(127a, 127b)과 아크 소호 접점(126a, 126b)을 순서대로 배치하고, 코일 장치의 액츄에이터는 1개를 사용하고, 2개의 접점을 하나의 지지 기구에 고정하여 코일 전원을 인가하고, 전원이 오프(OFF)될 때 2극의 접점이 동시에 움직이는 기구를 구성함으로써, 고온 고압의 전기적인 아크가 2개의 극 중 어느 한 극에 집중되지 않도록 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 가동 접점 가이드와 가동 접점 지지 기구가 결합된 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 가동 접점 가이드와 가동 접점 지지 기구가 결합되기 이전의 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명은 도 4와 같이 하나의 가동 접점 지지 기구(128)에 2의 가동 접점(127a, 127b)를 기구적으로 접속가능하고, 2개의 가동 접점(127a, 127b)의 상단을 각각 2쌍의 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)과 마주하도록 배치하고, 가동 접점(127a, 127b) 밑에 아크 소호 접점(126a, 126b)이 위치하도록 배치할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 가동 접점 지지 기구(128a, 128b)의 하부 개구부를 통하여 가동 접점 접압 스프링(125a, 125b)를 조립할 수 있도록 하고, 가동 접점 가이드(124a, 124b)를 조립할 수 있다.

또한, 가동 접점 가이드(124a, 124b)의 하부 판 위에 가동 접점 접압 스프링(125a, 125b)가 위치하고, 그 위에 아크 접점(126a, 126b)가 배치될 수 있다. 아크 접점(126a, 126b) 위에 가동 접점(127a, 127b)이 위치하고, 가동 접점 가이드(124a, 124b)는 가동 접점 지지 기구(128)의 양 개구부(128a, 128b)의 안쪽으로 들어가고, 가동 접점(127a, 127b)과 아크 접점(126a, 126b)는 가동 접점 지지 기구(128)의 가동 접점 개구부(128c, 128d)를 통과하여 나오도록 조립할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 고정 접점이 고정 접점 지지 기구에 결합된 형태를 나타내는 단면도이다.

도 6에서와 같이 고정 접점(133)은 고정 접점 지지 기구(131)의 상판 개구부 내에 삽입될 수 있고, 고정 접점 지지 기구(131)은 고정 접점(133)에 압력이 가해질 때 상부로 이탈하는 것을 방지하기 위한 형상을 갖는 이탈 방지부(131h)를 포함할 수 있다. 고정 접점(131)은 측면 주위의 돌출된 형상을 갖는 돌출부(133f)를 포함하며, 고정 접점(131)의 돌출부(133f)는 고정 접점(131)에 압력이 가해져 상부로 이동할 때 고정 접점 지지 기구(131)의 개구부 양 옆의 이탈 방지부(131h)에 걸릴 수 있도록 적절한 위치 고정턱 역할을 할 수 있다.

이와 같이 고정 접점 지지 기구(131)의 걸림부 형상인 이탈 방지부(131h)와 고정 접점(133)의 돌출부(133f)는 서로 마주함으로써, 고정 접점(133)이 상부로 더이상 이동하지 못하도록 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 가동 접점(127)에 접압력을 가하는 접압 스프링(125)의 강력한 압력이 발생하는 경우에도 고정 접점(133)은 고정 접점 지지 기구(131)로부터 이탈하지 않게 된다.

도 6의 고정 접점 지지 기구(131)의 이탈 방지부(131h)와 고정 접점(133b)의 돌출부(133f)의 형상을 확대한 도면을 살펴보면, 일 예로, 고정 접점 지지 기구(131)의 이탈 방지부(131h)는 고정 접점 지지 기구(131)의 상판과 수직인 방향으로 연장되는 제1 연장부(131i) 및 제1 연장부(131i)로부터 수직 방향인, 즉 고정 접점 지지 기구(131)의 상판과 평행한 방향으로 다시 연장되는 제2 연장부(131j)를 포함하는 ㄱ자 형상으로 구성될 수 있으며, 고정 접점(133)의 돌출부(133f)의 이탈 방지를 막을 수 있는 다른 다양한 형상으로 변형이 가능할 것이다.

또한, 도 6을 참조하면, 고정 접점 지지 기구(131)내에 아크 소호실(131x)와 아크 소호실(131y) 사이에 공간을 주어 고전압에서 발생하는 전기적 아크 단락이 발생하지 않도록 하는 아크 단락 공간(131e)을 마련할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기밀형 2극 직류 접점 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7과 같이 코일 조립품(116a, 116b)에 전원이 인가되면 하부 철판(113), 측면 철심(114a, 114b), 상부 철판(119), 하부 철심(115)이 여자되고, 가동 철심(117)이 상부 철판(119)를 향하여 이동한다. 이때, 이동 샤프트(122)은 가동 철심(117)과 기구적으로 연결되어 있어 가동 접점(127a, 127b)이 결합된 가동 접점 지지 기구(128)가 위치하는 상부를 이동시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 자기 회로의 이용 효율을 최적화하기 위하여 자기 회로는 하부 철판(113), 측면 철심(114a, 114b), 상부 철판(119) 및 하부 철심(115)로 구성하고, 하부 철심(115)는 하부 철판(113)의 중심에 위치하도록 할 수 있다. 이때, 하부 철판(133)의 중심부에 구멍을 뚫어서 하부 철판(113)에 흐르는 자속이 직접 가동 철심(117)로 흐르지 않고, 하부 철심(115)를 통하여 흐르도록 할 수 있다. 하부 철심(115)를 통하여 흐르는 자속은 가동 철심(117)을 통하여 상부 철판(119)에 도달하며, 가동 철심(117)의 상부와 상부 철판(119) 사이에 공극이 존재한다. 코일 조립품(116a, 116b)에 전원이 인가되면, 가동 철심(117)을 상부 철판(119)을 향하여 이동시키려는 전자력이 발생하고, 가동 철심(117)은 상부 철판(119)와 접촉될 때까지 이동한다.

도 8을 참조하면, 가동 철심(117)에 작용하는 힘을 이용하여 상부에 연결된 가동 접점 지지 기구(128)이 이동가능하고, 가동 접점(127a, 127b)은 각각 고정 접점(133a, 133b)과 고정 접점(134a, 134b) 사이에 전기적 폐로 상태를 형성한다.

도 8에서 이동 샤프트(122)의 이동에 의해 연결된 가동 접점 지지 기구(128)가 동시에 이동하고, 가동 접점 지지 기구(128)에 접속된 가동 접점(127a, 127b)이 이동함으로써 각각 고정 접점(133a, 133b)과 고정 접점(134a, 134b) 사이에 전기적 폐로 상태를 형성할 수 있다. 따라서, 2쌍의 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)은 전기적 연결 상태를 확보할 수 있다.

전원을 오프(Off)하여 코일 조립품(116a, 116b)의 코일에 흐르는 전류를 제거하면 하부 철판(113), 측면 철심(114a, 114b), 상부 철판(119), 하부 철심(115), 가동 철심(117)이 소자되어 전자력을 상실한다. 이때 복귀 스프링(118)의 힘에 의하여 가동 철심(117)은 하부 철판(113)을 향하여 원래의 위치로 복귀한다. 가동 철심(117)과 접속된 이동 샤프트(122), 가동 접점 지지 기구(128), 가동 접점(127a, 127b)는 모두 고정 접점(133)과 멀어지는 방향으로 이동한다. 이때 2쌍의 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)는 모두 전기적 통전 상태를 벗어나게 된다. 또한, 가동 접점(127a, 127b)과 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b) 사이에서 전기적인 아크가 발생하기 때문에, 이를 제거하기 위한 아크 소호 자석(130)이 적절히 배치될 수 있다.

또한, 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)는 부스바(139a, 139b, 139c, 139d)를 통하여 외부의 단자와 접속할 수 있다. 전자력을 발생시키는 부품과 접점 부품은 모두 기밀 케이스(112) 안에 위치하고, 고정 접점 지지 기구(131) 상부를 에폭시 등의 기밀 재료를 이용하여 기밀할 수 있다. 이때, 에폭시를 경화하는 과정에 발생하는 가스를 조절하기 위하여 배기관을 사용할 수 있고, 기밀된 스위칭 장치는 배기관을 통하여 내부 공기를 모두 흡입하고, 질소 가스나 수소 가스 또는 혼합 가스 등으로 치환할 수 있다. 이와 같이, 내부의 공기를 제거하고, 산소가 포함하지 않는 가스를 충전함으로써 기밀 케이스(112) 내부의 산화 및 탄화를 방지고, 해발 고도가 높은 곳 등에서 사용할 때 아크 소호 능력을 상실하지 않는 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 가동 접점 지지 기구와 가동 철심이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다. 도 9를 참조하면, 가동 철심(117)과 가동 접점 지지 기구(128)은 기구적으로 결합되어 있어서 가동 철심(117)의 운동 방향에 따라 가동 접점(127a, 127b)이 이동가능한 구성을 갖고 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 고정 접점과 가동 접점 주위를 둘러싼 아크 소호 자석의 구조를 나타내는 사시도이다.

가동 접점(127a, 127b)과 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b) 사이에 전류가 흐르고 있을 때 가동 접점(127a, 127b)가 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)에서 떨어지는 순간에 고온, 고압의 전기적인 아크가 발생한다. 가동 접점(127a, 127b)과 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)이 떨어질 때 양 접점 사이에 발생하는 전기적인 아크는 고온 고압의 아크이며, 발생한 아크를 신속히 이동시키거나 냉각시키지 않으면 접점 장치에 고장이 발생할 수 있다.

도 10을 참조하면, 전기적 아크를 신속히 이동시키기 위하여 전기적 아크가 발생하는 곳에 가동 접점(127a, 127b)와 나란히 아크 소호 자석(130)을 복수 개 배치할 수 있다. 고정 접점(133a, 133b, 134a, 134b)과 가동 접점(127a, 127b) 주위를 복수의 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d)으로 감싸고, 각 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d)의 측면에 복수의 아크 소호 자석(130)을 쌍으로 배치함으로써, 복수의 아크 소호 자석(130)은 발생한 전기적 아크를 신속히 절연 세라믹(121a, 121b, 121c, 121d)의 안쪽으로 밀어 넣을 수 있으며, 전기적 아크가 가동 접점(127a, 127b)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 할 수 있다. 또한, 고온 고압의 아크로부터 절연체를 보호하기 위하여 절연 세라믹(121a. 121b, 121c, 121d)을 가동 접점(127a, 127b)의 끝단에 설치할 수 있다.

본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

121: 절연 세라믹 127: 가동 접점
128: 가동 접점 지지 기구 130: 아크 소호 자석
131: 고정 접점 지지 기구 131e: 아크 단락 공간
131h: 이탈 방지부 133: 고정 접점
133f: 돌출부

Claims (9)

1. 기밀형 2극 직류 접점 장치(SEALED 2-POLE DC CONTACT DEVICE)에 있어서,
   직류 전원을 인가하기 위한 2쌍의 고정 접점;
   상기 2쌍의 고정 접점을 지지하기 위한 고정 접점 지지 기구;
   이동가능한 2개의 가동 접점;
   상기 2개의 가동 접점의 각 가동 접점이 이격된 거리에 배치되도록 지지하기 위한 가동 접점 지지 기구;
   전자력으로 구동되며 이동 샤프트를 통해 상기 가동 접점 지지 기구와 연결된 가동 철심;
   아크 소호를 위해 각각의 가동 접점과 나란히 배치되는 영구 자석; 및
   상부에 개구부를 갖는 기밀 케이스
   를 포함하고,
   상기 2개의 가동 접점의 각 가동 접점은 상기 2쌍의 고정 접점의 각 쌍의 고정 접점들과 전기적 폐로 상태를 형성가능하도록 구성된 것이고,
   상기 2쌍의 고정 접점 각각은 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부로 인해 상기 고정 접점 지지 기구로부터 상기 고정 접점이 이탈하지 않도록 구성되고,
   상기 고정 접점 지지 기구는, 상기 고정 접점에 압력이 가해질 때, 상기 고정 접점 지지 기구의 개구부에 상기 돌출부가 걸려 상기 고정 접점의 이탈을 방지하는 이탈 방지부를 포함하고,
   상기 고정 접점 지지 기구의 상기 이탈 방지부는 상기 고정 접점 지지 기구의 상판과 수직인 방향으로 연장되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부로부터 상기 고정 접점 지지 기구의 상판과 평행한 방향으로 연장되는 제2 연장부를 포함하는 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 하부에 위치한 하부 철판, 상기 하부 철판 상의 양 측에 위치한 2개의 측면 철심, 상기 하부 철판 상의 중심에 위치한 하부 철심 및 상기 측면 철심 각각을 중심으로 배치되는 2개의 코일부를 더 포함하고, 상기 가동 철심은 상기 하부 철심의 중심 상에 위치하는 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 각 가동 접점의 주위를 둘러싼 4개의 절연 세라믹을 더 포함하는 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 고정 접점 지지 기구는 절연 기능을 갖는 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 고정 접점 지지 기구를 통해 서로 분리된 아크 소호 공간 사이에 아크 단락을 방지하기 위한 아크 단락 공간이 형성되는 것인, 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   
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7. 삭제
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9. 제1항에 있어서, 보조 접점을 더 포함하는 기밀형 2극 직류 접점 장치.
   

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