KR102009875B1 - DC Bi-Directional Contact Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직류 전원의 아크 소호 기능을 갖는 직류 양방향 접점 장치(contact device)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 리튬 배터리와 같은 2차 전지의 전력을 제어하는 스위치로서, 충전과 방전 시에 직류 전류의 방향과 관계없이 제어할 수 있는 양방향 스위치 접점 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a direct current bidirectional contact device having an arc extinguishing function of a direct current power source. More specifically, the present invention relates to a switch for controlling the power of a secondary battery, such as a lithium battery, which can be controlled regardless of the direction of the direct current at the time of charging and discharging.
양방향 스위치 접점 장치는 태양광 발전, 에너지 저장 장치, 급속 충전장치, UPS(uninterruptible power system, 무정전 전원 장치) 등의 직류 수송 시스템에 사용될 수 있다.Bidirectional switch contact devices can be used in direct current transport systems such as solar power generation, energy storage devices, rapid charging devices, uninterruptible power systems (UPS), and the like.
UPS와 에너지 저장 장치는 상용 전원으로부터 전류를 공급받아 배터리를 충전하고, 이와 같이 충전된 에너지는 배터리가 사용될 때 양방향 인버터를 통하여 상용 전원에 공급하거나, 또는 부하에 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다.The UPS and the energy storage device receive electric current from the commercial power source to charge the battery, and the charged energy can supply the commercial power through the bidirectional inverter or power the load when the battery is used. .
양방향 스위치 장치는 배터리와 인버터 사이에 사용되어 절연 스위치로 사용되거나 사고 전류를 차단하는 역할을 할 수 있다. 배터리가 충전, 방전을 빈번히 하는 회로는 직류 전류의 방향이 정방향과 역방향으로 스위치 장치에 흐르게 된다. 이와 같이, 양방향 스위치 장치는 충전과 방전 모드 모두에 사용되기 때문에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단할 수 있는 스위치가 요구된다.A bidirectional switch device can be used between the battery and the inverter to act as an isolation switch or to cut off the fault current. In a circuit in which the battery is frequently charged and discharged, the direct current flows to the switch device in a direction opposite to the forward direction. As such, since the bidirectional switch device is used in both charging and discharging modes, a switch capable of blocking both forward and reverse currents is required.
본 발명은 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 양방향 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a bidirectional switch contact device capable of blocking and controlling both forward and reverse currents during charging and discharging of a battery.
또한, 본 발명은 아크 소호 영구 자석을 기밀 접점 상자인 세라믹 챔버의 외부에 배치함으로써 종래의 장치에서 사용된 고정 접점의 내부 배치로 인한 문제점인 도전체인 영구 자석으로 아크가 흡수되어 절연을 파괴하는 문제점을 해결하고, 아크로부터 절연 거리를 확보하면서도, 아크 소호 영구 자석이 고정 접점과 근접하여 배치됨으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention, by arranging the arc arc permanent magnet outside the ceramic chamber of the airtight contact box, the arc is absorbed by the permanent magnet which is a problem due to the internal arrangement of the fixed contact used in the conventional apparatus, the problem of breaking the insulation. It is an object of the present invention to provide a switch contact device which can prevent the arc extinguishing power from being reduced by arranging the arc extinguishing permanent magnet in close proximity to the fixed contact while ensuring an insulation distance from the arc.
또한, 본 발명은 양 방향의 전류를 차단할 때 발생할 수 있는 절연 파괴 현상을 방지하고, 아크 소호 영구 자석을 기밀 접점 상자의 외부에 배치함으로써 가동 접점과 고정 접점 사이의 아크 소호 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention prevents dielectric breakdown that may occur when the current in both directions is interrupted, and the arc extinguishing permanent magnet is disposed outside the airtight contact box, thereby effectively utilizing the arc extinguishing space between the movable contact and the fixed contact. It is an object to provide a miniaturized bidirectional switch contact device.
또한, 본 발명은 스위치 접점 장치의 코일에 전원을 공급하여 가동 접점을 이동시켜 고정 접점에 연결된 전원과 부하 사이에서 부하 전류를 안전하게 통전 및 차단하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to supply power to the coil of the switch contact device to move the movable contact to safely energize and cut off the load current between the power and the load connected to the fixed contact.
또한, 본 발명은 ESS 등의 에너지 저장 장치와 같이 충전 상태와 방전 상태를 갖는 장치에서 전류의 방향이 바뀌어도 전류 차단 및 제어에 문제가 발생하지 않는 양방향 전류 차단 장치를 구현하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to implement a bidirectional current blocking device that does not cause a problem in the current blocking and control even if the direction of the current changes in the device having a state of charge and discharge, such as energy storage devices such as ESS.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned contents, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에서, 직류 전원의 아크 소호 기능을 갖는 직류 양방향 접점 장치에 있어서, 직류 전원을 인가하기 위한 제1 고정 접점 및 제2 고정 접점을 포함하는 한 쌍의 고정 접점; 상기 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동 가능한 가동 접점; 아크 소호를 위해 상기 한 쌍의 고정 접점 외부에 배치되는 두 쌍의 영구 자석; 및 상기 고정 접점 및 상기 가동 접점을 내부에 배치할 수 있는 공간을 갖도록 구성된 세라믹 챔버를 포함하는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a DC bidirectional contact device having an arc extinguishing function of a DC power supply, comprising: a pair of fixed contacts including a first fixed contact and a second fixed contact for applying a DC power source; A movable contact moveable to be in contact with the pair of fixed contacts; Two pairs of permanent magnets disposed outside said pair of fixed contacts for arc extinguishing; And a ceramic chamber configured to have a space in which the fixed contact point and the movable contact point can be disposed.
여기서, 상기 두 쌍의 영구 자석은 모두 상기 한 쌍의 고정 접점을 중심으로 상기 세라믹 챔버의 외부에 배치될 수 있다.Here, both pairs of permanent magnets may be disposed outside the ceramic chamber with respect to the pair of fixed contacts.
또한, 상기 두 쌍의 영구 자석은 각각 상기 가동 접점의 길이 방향과 평행한 방향으로 나란히 배치될 수 있다.In addition, the two pairs of permanent magnets may be arranged side by side in a direction parallel to the longitudinal direction of the movable contact, respectively.
또한, 상기 두 쌍의 영구 자석 중 제1 쌍의 영구 자석은 상기 제1 고정 접점을 중심으로 양 측에 대향하여 배치되고, 상기 두 쌍의 영구 자석 중 제2 쌍의 영구 자석은 상기 제2 고정 접점을 중심으로 양 측에 대향하여 배치될 수 있다.Further, a first pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets is disposed opposite to both sides with respect to the first fixed contact, and a second pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets is the second fixed magnet. It may be arranged opposite to both sides about the contact point.
또한, 상기 제1 쌍의 영구 자석과 상기 제2 쌍의 영구 자석은 서로 반대 극성을 갖도록 각각 정방향 및 역방향으로 배치될 수 있다.Further, the first pair of permanent magnets and the second pair of permanent magnets may be disposed in the forward and reverse directions, respectively, to have opposite polarities.
또한, 직류 양방향 접점 장치는 상기 두 쌍의 영구 자석의 각 쌍의 영구 자석을 고정하고, 외부로의 자력 누출을 방지하기 위한 한 쌍의 영구 자석 홀더를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 영구 자석 홀더는 제1 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제1 영구 자석 홀더 및 제2 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제2 영구 자석을 포함할 수 있다.In addition, the DC bidirectional contact device may further include a pair of permanent magnet holders for fixing each pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets and preventing magnetic leakage to the outside. Here, the pair of permanent magnet holders may include a first permanent magnet holder for fixing the first pair of permanent magnets and a second permanent magnet for fixing the second pair of permanent magnets.
여기서, 상기 두 쌍의 영구 자석 각각은 상기 영구 자석 홀더와 함께 보빈의 끼움부에 고정하기 위해 적어도 일면에 홈을 포함할 수 있다.Here, each of the two pairs of permanent magnets may include a groove on at least one surface to secure the fitting portion of the bobbin together with the permanent magnet holder.
또한, 상기 두 쌍의 영구 자석은 상기 가동 접점과 상기 고정 접점 사이에 아크 발생 시에 상기 두 쌍의 영구 자석에 의한 자속의 방향이 아크 전류의 방향과 직교하도록 배치될 수 있다.In addition, the pair of permanent magnets may be arranged such that the direction of magnetic flux by the two pairs of permanent magnets is perpendicular to the direction of the arc current when the arc is generated between the movable contact and the fixed contact.
또한, 직류 양방향 접점 장치는 상기 고정 접점과 결합가능한 고정 접점 절연물을 더 포함하고, 상기 고정 접점 절연물은 링 형태일 수 있다. 여기서, 상기 고정 접점은 오목하게 들어가 에지를 형성하고 있는 오목부 및 상기 오목부 하부에 아래 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사를 가지는 경사부를 포함하고, 상기 고정 접점 절연물은 상기 고정 접점의 오목부가 끼워질 수 있는 돌출부를 포함할 수 있다.In addition, the DC bidirectional contact device further includes a fixed contact insulator coupled to the fixed contact, the fixed contact insulator may be in the form of a ring. Here, the fixed contact includes a concave portion recessed to form an edge and an inclined portion having an inclination so as to decrease in diameter downward toward the lower portion of the concave portion, and the fixed contact insulator is fitted with the concave portion of the fixed contact. It may include a protrusion that can be swollen.
본 발명에 의하면, 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a bidirectional switch contact device capable of blocking and controlling both forward and reverse currents during charging and discharging of a battery.
또한, 본 발명에 의하면, 아크 소호 영구 자석을 고정 접점을 중심으로 각각 정방향과 역방향으로 배치함으로써 아크 구동을 동일 방향으로 신장시킴으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a switch contact device capable of preventing the arc extinguishing power from being reduced by extending the arc drive in the same direction by arranging the arc extinguishing permanent magnets in the forward and reverse directions with respect to the fixed contact, respectively. have.
또한, 본 발명에 의하면, 양 방향의 전류를 차단할 때 발생할 수 있는 절연 파괴 현상을 방지하고, 아크 소호 영구 자석을 고정 접점에 전류가 들어오는 방향과 나가는 방향을 2쌍의 영구 자석의 반대 극성 배치를 통해 동일 방향으로 유도하여 자속 밀도를 증가시키면서 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the dielectric breakdown phenomenon that may occur when the current in both directions is interrupted, and the polarization arrangement of the pair of permanent magnets in the direction of the current entering and exiting the arc arc permanent magnet to the fixed contact. Through this, it is possible to provide a miniaturized bidirectional switch contact device that can efficiently utilize space while guiding in the same direction to increase magnetic flux density.
또한, 본 발명에 의하면, 스위치 접점 장치의 코일에 전원을 공급하여 가동 접점을 이동시켜 고정 접점에 연결된 전원과 부하 사이에서 부하 전류를 안전하게 통전 및 차단할 수 있다.In addition, according to the present invention, by supplying power to the coil of the switch contact device to move the movable contact it is possible to safely energize and cut off the load current between the power source and the load connected to the fixed contact.
또한, 본 발명에 의하면, ESS 등의 에너지 저장 장치와 같이 충전 상태와 방전 상태를 갖는 장치에서 전류의 방향이 바뀌어도 전류 차단 및 제어에 문제가 발생하지 않는 양방향 전류 차단 장치를 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to implement a bidirectional current blocking device that does not cause a problem in the current blocking and control even if the direction of the current changes in the device having a charged state and a discharge state, such as an energy storage device such as an ESS.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-mentioned matters, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래 기술에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 고정 접점, 가동 접점 및 아크 소호 영구 자석이 배치된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 배치 구조 및 역할을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 접점과 고정 접점 절연물의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a bidirectional switch contact device according to the prior art.
2 is a cross-sectional view for explaining the configuration and operation of a bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a configuration in which the fixed contact, the movable contact and the arc arc permanent magnet of the bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the arrangement and role of the arc arc permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the shape of the arc arc permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the coupling relationship of the detailed components of the bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B illustrate a coupling structure of a fixed contact and a fixed contact insulator according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.
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. As used herein, "comprises", "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements, or Does not exclude additional
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.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second used in the present invention may be used to describe components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used to distinguish one component from another. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 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.In addition, the components shown in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, and do not mean that each component is made of a separate structural unit. That is, each component is described by listing each component for convenience of description, and at least two of the components may be combined to form one component, or one component may be divided into a plurality of components to perform a function. The integrated and separated embodiments of each of these components are also included within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The construction of the present invention and the effects thereof will be clearly understood through the following detailed description.
도 1은 종래 기술에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a bidirectional switch contact device according to the prior art.
종래의 양방향 스위치 장치는 도 1에 도시된 것과 같이 가동 접점(07)의 양단 외부에 아크 소호를 위한 영구 자석인 아크 소호 자석(10)을 배치하고, 도면에서 상부에 위치한 아크 커버(11)의 안쪽에 아크 소호 자석(10)을 고정하여 배치하였다.In the conventional bidirectional switch device, as shown in FIG. 1, the arc
코일(01)에 전원이 인가되면 코일(01)의 전류에 의하여 이동 가능한 가동 철심(02), 고정 철심(03), 요크(04) 및 요크 플레이트(05)가 여자되고, 가동 철심(02)은 요크 플레이트(05)를 향하여 이동한다. 이때, 가동 철심(02)과 기구적으로 연결된 이동 샤프트(06)가 함께 이동하고, 이동 샤프트(06)에 접속되어 이동 가능한 가동 접점(07)은 상부에 위치한 고정 접점(08)과 접촉하도록 동작 가능하다. 여기서, 접압 스프링(09)은 고정 접점(08)과 가동 접점(07)이 서로 접촉하고 있는 순간에 접촉 압력을 가하는 역할을 한다.When power is applied to the
한편, 코일(01)에 전원이 오프(OFF)되면, 가동 철심(02), 고정 철심(03), 요크(04) 및 요크 플레이트(05)가 소자되고, 가동 철심(02)은 복귀 스프링(12)의 힘으로 원상태로 돌아가고, 가동 접점(07)과 고정 접점(08)은 기구적으로 분리된다.On the other hand, when the power is turned off to the
고정 접점(08)과 가동 접점(07)에 전류를 흐르고 있을 때, 고정 접점(08)과 가동 접점(07)이 분리되면 그 사이에 전기적 아크가 발생한다. 이때, 전기적인 아크는 아크 소호 영구 자석(10)에 의하여 이동함으로써 소호될 수 있다.When current is flowing through the fixed
그러나, 도 1에서 도시된 종래의 양방향 스위치 장치는 한 쌍의 아크 소호용 영구 자석(10)이 각각 가동 접점(07)의 길이 방향으로 외부에 배치되기 때문에, 양 아크 소호 영구 자석(10) 간의 거리가 멀어 아크 소호력이 감소되는 문제를 가지고 있다. 또한, 고정 접점(08) 사이의 거리가 가까워 구조적으로 절연 파괴 현상 등의 절연의 문제가 발생한다.However, in the conventional bidirectional switch device shown in FIG. 1, since a pair of arc extinguishing
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view for explaining the configuration and operation of a bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 동작을 설명하면, 여자 코일(101)에 전원이 인가 또는 온(on)되면 여자 코일(101)의 전류에 의하여 가동 철심(102)에 자속이 발생하여 고정 철심(103)를 향하여 이동하고, 이때 고정 철심(103)에 가동 철심(102)는 기구적으로 밀착 접촉된다. 이에 따라 가동 철심(102)은 이동 샤프트(106)에 연결되어 상부로 이동한다. 이때, 이동 샤프트(106)에 접촉 압력용 접압 스프링(109)과 절연물로 만들어져 인서트(insert)로 고정된 가동 접점 홀더에 끼워짐으로써 고정된 가동 접점(107)이 상부로 이동하여 한 쌍의 고정 접점(108)의 양단을 기구적으로 연결하고, 고정 접점(108)과 가동 접점(107)은 도체이기 때문에 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to the operation of the bi-directional switch contact device according to the present invention, when the power is applied or turned on the
한편, 부하 전류를 차단하기 위하여 여자 코일(101)에 흐르는 전류를 제거 또는 오프(off)하면, 가동 철심(102)이 소자되고, 접압 스프링(109)과 복귀 스프링(112)의 힘에 의하여 가동 철심(102)과 가동 접점(107)은 하부로 복귀되어 가동 접점(107)과 고정 접점(108) 사이에 절연 공간이 발생하게 된다. 여기서, 가동 접점(107)은 막대형 또는 바(bar) 형 형태를 가질 수 있다.On the other hand, when the current flowing in the
이때, 고정 접점(108)과 가동 접점(107)이 서로 분리되는 순간, 고정 접점(108)과 가동 접점(107) 사이에는 전기적인 차단 아크가 발생하며, 이 순간에 발생하는 아크는 고정 접점(108)가 배치되는 세라믹 챔버(100)의 외부에 존재하는 아크 소호 영구 자석(110)에 의하여 아크는 신속히 이동 신장시켜 소호될 수 있다. 아크 소호 영구 자석(110)에 의해 아크가 신속히 이동하여 아크가 신장되고 소호되어 소멸되면, 고정 접점(108)과 가동 접점(107) 사이에 절연이 회복될 수 있다. 아크 소호 영구 자석(110)의 보다 구체적인 배치 구조 및 역할에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술될 것이다.At this time, when the fixed
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치에서는, 아크 소호 영구 자석(110)을 각 고정 접점(108)의 좌, 우측의 세라믹 챔버 외부에 배치함으로써(도 1의 단면도에서는 한 쪽 방향만 도시됨), 자속의 방향이 아크 전류의 방향과 직교하도록 하여 접점 차단 아크를 전류의 들어오는 방향과 전류가 나가는 방향으로 영구 자석의 자계를 걸어 아크를 유도하여, 아크가 서로 만나지 않도록 아크 소호부를 구성할 수 있다. 또한, 전류 방향이 바뀌면 아크 전류의 방향이 바뀌도록 하여 직류 스위치 장치에 있어서 양방향 전류를 모두 차단하도록 장치를 단순화하고, 소형화하였다. Referring to FIG. 1, in the bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention, the arc extinguishing
또한, 도 1에서와 같이, 본 발명의 양방향 스위치 접점 장치는 아크 소호 영구 자석(110)을 기밀 접점 상자인 세라믹 챔버(100)의 외부 또는 외측에 배치함으로써 종래의 장치에서 사용된 고정 접점의 내부 배치로 인한 문제점인 도전체인 영구 자석으로 아크가 흡수되어 절연을 파괴하는 문제점을 해결하고, 아크로부터 절연 거리를 확보하면서도, 아크 소호 영구 자석이 고정 접점과 근접하여 배치됨으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 아크 소호 영구 자석(110)을 세라믹 챔버(100)의 외부에 배치함으로써 고정 접점(108)과 가동 접점(107) 사이의 아크 소호 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, as shown in Figure 1, the bi-directional switch contact device of the present invention by placing the arc extinguishing
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 고정 접점(108), 가동 접점(107) 및 아크 소호 영구 자석(110)이 배치된 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a configuration in which the fixed
도 3을 참조하면, 한 쌍의 고정 접점(108a, 108b) 사이를 중심으로 세라믹 챔버(100)(미도시됨)의 외부에 두 쌍의 아크 소호 영구 자석(110a, 110b, 110c, 110d)이 존재하도록 하여 아크 소호 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 소형 스위칭 장치의 한정된 공간을 효율적으로 활용하는 배치 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 3, two pairs of arc extinguishing
두 쌍의 아크 소호 영구 자석(110a, 110b, 110c, 110d)은 가동 접점(107)의 길이 방향으로 양 외측에 배치되는 것이 아니라, 각각 가동 접점(107)의 길이 방향과 평행한 방향으로 나란히 배치됨으로써, 즉 각 쌍의 영구 자석(110a, 110b, 110c, 110d)은 각 고정 접점(108a, 108b)을 중심으로 양 측에 대향하여 배치됨으로써, 각 쌍의 영구 자석(110)은 양 고정 접점(108)과 근접하여 배치됨으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.The two pairs of arc extinguishing
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 배치 구조 및 역할을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the arrangement and role of the arc arc permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 두 쌍의 아크 소호 영구 자석(110a, 110b, 110c, 110d)이 한 쌍의 고정 접점(108a, 108b) 사이를 중심으로 고정 접점(108a, 108b)의 외측에 배치되며, 제1 쌍의 영구 자석(110a, 110b)은 제1 고정 접점(108a)을 중심으로 양 측에 대향하여 배치되고, 제2 쌍의 영구 자석(110c, 110d)은 제2 고정 접점(108b)을 중심으로 양 측에 대향하여 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, two pairs of arc extinguishing
이때, 제1 쌍의 영구 자석(110a, 110b)과 제2 쌍의 영구 자석(110c, 110d)은 서로 반대 극성을 갖도록 각각 정방향 및 역방향으로 배치될 수 있으며, 도 4에서와 같이 제1 쌍의 영구 자석(110a, 110b)은 도면에서 도시되는 면의 극성이 모두 N극을 갖고, 제2 쌍의 영구 자석(110c, 110d)은 도면에서 도시되는 면의 극성이 모두 S극을 갖도록 서로 반대 극성으로 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 아크 소호 영구 자석(110)에 의한 자속과 전류가 교차하여 아크가 이동하는 경로가 결정된다. At this time, the first pair of permanent magnets (110a, 110b) and the second pair of permanent magnets (110c, 110d) may be disposed in the forward and reverse directions, respectively, to have the opposite polarity, as shown in Figure 4 The
본 실시예에 따르면, 도 4에서와 같이 부하 전류(I)와 두 쌍의 아크 소호 영구 자석(110)에 의한 자속이 교차하여 발생하는 F1의 힘과 F2의 힘은 항상 동일 방향으로 작용하여 아크 전류가 서로 만나지 않아, 전기적인 아크 사이에 단락이 발생하지 않도록 할 수 있다. 아크 소호 영구 자석(110)의 반대 극성 배치 구조로 인하여 동일한 방향으로 자속을 유지하기 때문에, 부하 전류(I)의 방향이 바뀌는 경우에 전기적인 아크의 이동 방향은 변경되지만 각 접점에서 아크의 이동 방향이 서로 동일 방향으로 유지됨으로써, 아크 소호 기능에 문제가 발행하지 않는다.According to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the force of F1 and the force of F2, which occur when the load current I and the magnetic flux by the two pairs of arc-extinguishing
또한, 이와 같은 구성으로 인해 전류의 방향이 바뀌면 아크 전류의 방향이 바뀌도록 하여, 직류 스위치 장치에 있어서 양방향 전류를 모두 차단하도록 아크 소호 영구 자석을 배치함으로써 양방향 스위치 접점 장치를 더욱 단순화하고, 소형화할 수 있다.In addition, this configuration causes the arc current to change when the direction of the current is changed, and further simplifies and miniaturizes the bidirectional switch contact device by arranging the arc arc permanent magnet to cut off the bidirectional current in the DC switch device. Can be.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치는 세라믹 챔버(100)의 접점 기밀 상자 외부에 아크 소호 영구 자석(110)을 정방향으로 배치하고 다른 한쪽에는 역방향으로 배치하여 아크의 방향이 동일한 방향으로 유도할 수 있다. 또한, 세라믹 챔버(100)의 접점 기밀 상자 내부의 가동 접점(107)을 중심으로 고정 접점(109)으로 향하는 상층부에 고정 접점(109)을 절연하는 절연 커버 이외의 어떠한 절연물도 없이 아크로 인한 고열로 절연이 파괴되거나 아크로 인한 절연물 발화로 인한 절연 파괴의 요소를 제거하고, 아크가 유도되는 부분의 다른 물질로 인한 아크 소호에 방해를 주고 아크의 불꽃이 재 점화되는 요인을 제거하고 아크 소호시 아크의 방향과 소호의 신속한 소호 공간을 확보할 수 있다.As described above, in the bidirectional switch contact device according to the exemplary embodiment of the present invention, the arc arc
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 형태를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the shape of the arc arc permanent magnet according to an embodiment of the present invention.
아크 소호 영구 자석(110)은 고정 접점(108)을 중심으로 좌, 우측에 1개씩 배치되고 다른 한쪽은 극성을 반대의 쌍으로 배치됨에 있어서, 아크 소호 영구 자석(110)이 이탈되지 않고 외부로의 자력의 누출을 방지하기 위하여 영구 자석 폐 회로용 홀더(111, 도 6 참조)에 의하여 흡착되어 고정될 수 있다. 이때, 아크 소호 영구 자석(110) 각각은 영구 자석 홀더(111)와 고정을 위해 적어도 일면에 홈을 포함할 수 있으며, 여자 코일(101)의 보빈(115, 도 6 참조)에 끼움부 또는 돌출부를 형성함으로써 아크 소호 영구 자석(110)의 극성을 고정 배치할 수 있다. 예컨대 도 5에서와 같이 아크 소호 영구 자석(110)의 바닥면의 일 측에 홈이 형성되어 보빈(115)의 끼움부에 끼워서 극성을 정확히 조립함으로써 고정부 역할을 수행할 수 있다.Since the arc arc
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the coupling relationship of the detailed components of the bidirectional switch contact device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 도 6에서와 같이 기밀 접점 기구부를 모두 넣을 수 있는 세라믹 챔버(100)와 세라믹에 금속층을 만들어 납재로 기밀 접합된 고정 접점(108), 세라믹 챔버(100) 하측에 금속층을 만들어 실드컵(114)을 은납재로 기밀 접합 용접하고 고정 접점(108)을 고정 접점 절연물(116)에 끼우고 가동 접점 조립체와 아크 베이스(113)를 끼우고 요크 플레이트(105) 실드컵(114)을 기밀 용접하여 접점 장치를 제조할 수 있다. 고정 접점(108)과 고정 접점 절연물(116)의 결합 구조에 대해서는 도 7을 참조하여 이후에 설명될 것이다.According to the present invention, as shown in FIG. 6, a metal cup is formed on the lower side of the
금속 재료의 요크(104), 자기 회로를 구성하는 고정 철심(103), 여자 코일(101), 가동 철심(102), 요크 플레이트(105), 이동 샤프트(106), 가동 접점(107), 고정 접점(108), 접압 스프링(109), 아크 소호 영구 자석(110), 여자 코일(101), 복귀 스프링(112), 절연 아크 베이스(113), 실드컵(114), 보빈(115), 영구 자석 홀더(111) 등으로 구성될 수 있다.The
여기서, 아크 소호 영구 자석(110)과 영구 자석 홀더(111)는 적어도 일면, 예컨대 바닥면에 형성된 홈에 의해, 보빈(115)의 끼움부에 끼워짐으로써 고정될 수 있다.Here, the arc extinguishing
고정 철심(103)은 요크 플레이트(105)에 위치하고, 고정 철심(103)과 동일한 축에 가동 철심(102)이 위치하고, 그 상단에 요크 플레이트(105)가 위치한다. 요크 플레이트(105) 위에 절연을 위한 절연 아크 베이스(113)가 배치된다. The fixed
아크 소호 영구 자석(110)은 고정 접점(108)을 중심으로 양 측에 1개씩 배치되고 다른 한쪽은 극성을 반대의 쌍으로 배치된다. 아크 소호 영구 자석(110)이 이탈되지 않고 외부로의 자력의 누출을 방지하기 위하여 영구 자석 폐 회로용 영구 자석 홀더(111)에 의하여 아크 소호 영구 자석(110)이 고정될 수 있다. 영구 자석 홀더(111)는 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성가능하며, 제1 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제1 영구 자석 홀더 및 제2 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제2 영구 자석을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 쌍의 영구 자석과 제2 쌍의 영구 자석은 서로 반대 극성을 갖도록 서로 반대 방향의 극성으로 배치되어 있다.The arc extinguishing
스위치 동작을 설명하면, 여자 코일(101)에 전류가 흐르면 요크(104)에 자력이 형성되고 이는 이동 가능한 가동 철심(102)이 고정 철심(103)으로 이동하고, 요크 플레이트(105)와 요크는 가동 철심(102)과 고정 철심(103)을 중심으로 폐회로가 구성되고, 가동 철심(102)에 기구적으로 연결된 이동 샤프트(106)는 붓싱(119)를 통하여 이동하고, 이동 샤프트(106)의 상단에 절연물로 만들어진 접압 스프링 베이스(118)의 돌기에 접촉 압력용 접압 스프링(109)를 끼울 수 있다. 다음으로 접압 스프링(109) 위에 가동 접점(107)이 위치하고 가동 접점(107) 중앙의 돌기는 원형으로 만들어진 접압 스프링(109)에 끼워지고, 가동 접점 홀더(117)의 밑면으로 수납된다. 가동 철심(102)의 움직임에 따라서 가동 접점(107)이 고정 접점(108)에 접촉하게 된다.Referring to the switch operation, when a current flows in the
반대로, 여자 코일(101)에 인가 전류가 오프(off)되면 모두 소자되고, 가동 철심(102)과 고정 철심(103) 사이에 있는 복귀 스프링(112)의 복원력의 힘으로 가동 철심(102)은 고정 철심(103)에서 떨어지고 가동 접점(107)은 고정 접점(108)으로부터 분리된다.On the contrary, when the applied current is turned off to the
전술한 바와 같이, 고정 접점(108)과 가동 접점(107)을 통하여 부하 전류가 흐르고 있을 때, 가동 접점(107)이 고정 접점(108)으로부터 분리되면 가동 접점(107)과 고정 접점(108) 사이에 전기적인 아크가 발생하고, 전기적인 아크는 세라믹 챔버(115) 외부에 배치된 아크 소호 영구 자석(110)에 의해 동일 방향으로 아크 소호될 수 있다. As described above, when the load current is flowing through the fixed
또한, 양방향 스위치 접점 장치의 상단을 세라믹으로 밀봉하고, 기밀용 요크 플레이트(105)와 용접을 통하여 기밀(sealing)을 형성할 수 있다.In addition, the upper end of the bidirectional switch contact device may be sealed with a ceramic, and sealing may be formed through welding with the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 접점(108)과 고정 접점 절연물(116)의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a coupling structure of the fixed
도 7a는 결합되기 전 고정 접점(108)과 고정 접점 절연물(116)의 단면도를 나타낸다. 고정 접점(108)은 수직 길이 방향으로 중앙보다 아래 부분에 오목하게 들어가 에지를 형성하고 있는 오목부(108a)를 포함할 수 있다. 오목부(108a)의 하부에는 아래 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 완만한 경사를 가지는 경사부(108b)를 포함할 수 있다. 고정 접점(108)은 오목부(108a)와 경사부(108b)의 구조를 통해 고정 접점 절연물(116)에 억지끼움 식으로 결합될 수 있도록 구성된다.7A shows a cross-sectional view of the fixed
고정 접점 절연물(116)은 절연 재료로 구성되며, 예컨대, 테플론(teflon) 등의 재료로 구성될 수 있다. 또한, 고정 접점 절연물(116)은 링 형태로 구성되어, 고정 접점(108)이 내부로 삽입되어 결합됨으로써 고정 접점(108)을 안정적으로 고정하기 위한 구조를 가질 수 있다. 특히, 고정 접점 절연물(116)은 그 하부에 돌출부(116a)를 포함함으로써, 고정 접점(108)의 경사부(108b)가 모두 삽입된 후에 고정 접점(108)의 오목부(108a)에 돌출부(116a)가 끼워짐으로써 고정 접점(108)이 고정 접점 절연물(116a)에 고정될 수 있도록 한다. The fixed
도 7b는 고정 접점(108)이 고정 접점 절연물(116)에 억지끼움 식으로 결합된 모습을 나타낸 도면이다. 도 7b에서와 같이 고정 접점(108)의 오목부(108a)는 고정 접점 절연물(116)의 돌출부(116a)에 끼워짐으로써, 고정 접점(108)과 고정 접점 절연물(116)은 안정적으로 결합되어 고정될 수 있다.FIG. 7B is a view illustrating the fixed
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.Embodiments disclosed in the specification of the present invention are merely examples, and the present invention is not limited thereto. The scope of the present invention should be construed by the claims below, and all techniques within the scope equivalent thereto will be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 세라믹 챔버 101: 여자 코일
102: 가동 철심 103: 고정 철심
104: 요크 105: 요크 플레이트
106: 이동 샤프트 107: 가동 접점
108: 고정 접점 109: 접압 스프링
110: 아크 소호 영구 자석 111: 영구 자석 홀더
112: 복귀 스프링 113: 아크 베이스
114: 실드 컵 115: 코일 보빈
116: 고정 접점 절연물 117: 가동 접점 홀더
118: 접압 스프링 베이스 119: 붓싱100: ceramic chamber 101: excitation coil
102: movable iron core 103: fixed iron core
104: yoke 105: yoke plate
106: movable shaft 107: movable contact
108: fixed contact 109: contact spring
110: arc lo permanent magnet 111: permanent magnet holder
112: return spring 113: arc base
114: shield cup 115: coil bobbin
116: fixed contact insulator 117: movable contact holder
118: pressure spring base 119: bushing
Claims (8)
직류 전원을 인가하기 위한 제1 고정 접점 및 제2 고정 접점을 포함하는 한 쌍의 고정 접점;
상기 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동 가능한 가동 접점;
아크 소호를 위해 상기 한 쌍의 고정 접점 외부에 배치되는 두 쌍의 영구 자석;
상기 고정 접점 및 상기 가동 접점을 내부에 배치할 수 있는 공간을 갖도록 구성된 세라믹 챔버; 및
상기 고정 접점과 결합가능한 고정 접점 절연물
을 포함하고,
상기 고정 접점 절연물은 링 형태이고 절연 재료로 구성되며,
상기 고정 접점은 오목하게 들어가 에지를 형성하고 있는 오목부 및 상기 오목부 하부에 아래 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사를 가지는 경사부를 포함하고, 상기 고정 접점 절연물은 상기 고정 접점의 오목부가 끼워질 수 있는 돌출부를 포함하는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
In a direct current bidirectional contact device having an arc extinguishing function of a direct current power source,
A pair of fixed contacts including a first fixed contact and a second fixed contact for applying a DC power source;
A movable contact moveable to be in contact with the pair of fixed contacts;
Two pairs of permanent magnets disposed outside said pair of fixed contacts for arc extinguishing;
A ceramic chamber configured to have a space in which the fixed contact point and the movable contact point can be disposed; And
Fixed contact insulator which can be combined with the fixed contact
Including,
The fixed contact insulator is in the form of a ring and consists of an insulating material,
The fixed contact may include a concave portion recessed to form an edge, and an inclined portion having an inclination such that a diameter thereof becomes smaller toward the bottom of the concave portion, and the fixed contact insulator may be fitted with the concave portion of the fixed contact. DC bidirectional contact device comprising a projection.
The method of claim 1, wherein the two pairs of permanent magnets are disposed between the movable contact and the fixed contact so that the direction of magnetic flux by the two pairs of permanent magnets is perpendicular to the direction of the arc current when the arc is generated. The pair of permanent magnets are all disposed outside the ceramic chamber around the pair of fixed contacts, direct current bidirectional contact device.
상기 두 쌍의 영구 자석 중 제1 쌍의 영구 자석은 상기 제1 고정 접점을 중심으로 양 측에 대향하여 배치되고, 상기 두 쌍의 영구 자석 중 제2 쌍의 영구 자석은 상기 제2 고정 접점을 중심으로 양 측에 대향하여 배치되는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
The method of claim 1, wherein the two pairs of permanent magnets are each arranged side by side in a direction parallel to the longitudinal direction of the movable contact,
A first pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets is disposed opposite to both sides with respect to the first fixed contact, and a second pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets is configured to DC bidirectional contact device that is disposed opposite to both sides in the center.
4. The direct current bidirectional contact device as claimed in claim 3, wherein the first pair of permanent magnets and the second pair of permanent magnets are arranged to have opposite polarities to each other.
상기 한 쌍의 영구 자석 홀더는 제1 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제1 영구 자석 홀더 및 제2 쌍의 영구 자석을 고정하기 위한 제2 영구 자석을 포함하는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
4. The apparatus of claim 3, further comprising a pair of permanent magnet holders for securing each pair of permanent magnets of the two pairs of permanent magnets and for preventing magnetic leakage to the outside.
And the pair of permanent magnet holders include a first permanent magnet holder for fixing the first pair of permanent magnets and a second permanent magnet for fixing the second pair of permanent magnets.
The direct current bidirectional contact device as set forth in claim 5, wherein each of the two pairs of permanent magnets includes a groove on at least one surface to secure the fitting portion of the bobbin together with the permanent magnet holder.
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