KR102162518B1 - 영구 자석 수납부를 포함하는 직류 양방향 접점 장치 - Google Patents

영구 자석 수납부를 포함하는 직류 양방향 접점 장치 Download PDF

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KR102162518B1
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조현길
정정호
이승민
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주식회사 와이엠텍
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 직류 전원의 아크 소호 기능을 갖는 직류 양방향 접점 장치에 있어서, 직류 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 고정 접점, 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동 가능한 막대 형태의 가동 접점, 아크 소호를 위한 한 쌍의 영구 자석, 및 한 쌍의 영구 자석을 배치하기 위한 아크 베이스를 포함하는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.

Description

영구 자석 수납부를 포함하는 직류 양방향 접점 장치{DC BI-DIRECTIONAL CONTACT DEVICE COMPRISING PERMANENT MAGNET RECEIVING SPACE}
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, 영구 자석 수납부를 포함하는 양방향 스위치 접점 장치에 관한 것이다.
양방향 스위치 접점 장치는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 수소 연료 전지차, 태양광 발전, 에너지 저장 장치, 급속 충전장치, 무정전 전원장치 등의 직류 수송 시스템에 사용될 수 있다.
배터리를 이용한 전기차량과 신재생 에너지원인 직류 전원은 UPS(무정전 전원 장치), 에너지 저장 장치 등에서 전원을 공급받아 배터리를 충전하고, 이와 같이 충전된 에너지는 배터리가 사용될 때 양방향 인버터를 통하여 상용 전원에 공급하거나, 또는 부하에 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다.
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.
KR 10-1649703 B1
본 발명은 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 아크 소호 영구 자석을 기밀 접점 상자인 아크 베이스의 양 측면에 배치되는 영구 자석 수납부 내부에 배치함으로써 종래의 장치에서 사용된 고정 접점의 내부 좌, 우측 배치로 인한 문제점인 Nd(네오디뮴) 계열 도전체인 영구 자석으로 아크가 흡수되어 절연을 파괴하는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 아크로부터 절연 거리를 확보하면서, 아크 소호 영구 자석의 N극에서 S극으로 향하는 자력선에 의해 형성되는 자기장은 가동 접점과 고정 접점의 차단시 발생하는 아크의 시작점의 근접부터 자계로부터 생기는 로렌츠 힘을 이용하여 아크가 신장되어 길어질 때까지 작용을 하여 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 양 방향의 전류를 차단할 때 발생할 수 있는 절연 파괴 현상을 방지하고, 아크 소호 영구 자석을 아크 베이스의 가동 접점의 길이 방향으로 외측에 근접하여 배치함으로써, 아크 신장시 아크의 신장에 방해를 줄이고 신속하게 아크 소호가 이루어질 수 있도록 소호 공간을 확보하고, 가동 접점과 고정 접점 사이의 아크 소호 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
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.
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 실시 예에서, 직류 전원의 아크 소호 기능을 갖는 직류 양방향 접점 장치에 있어서, 직류 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 고정 접점; 상기 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동 가능한 막대 형태의 가동 접점; 아크 소호를 위한 한 쌍의 영구 자석; 및 상기 한 쌍의 영구 자석을 배치하기 위한 아크 베이스를 포함하는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 영구 자석은 각각 상기 가동 접점의 길이 방향으로 양측 외곽에 상기 가동 접점과 근접하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 아크 베이스는 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 양 측면에 위치하는 한 쌍의 영구 자석 수납부를 포함하고, 상기 한 쌍의 영구 자석 수납부는 각각 영구 자석을 수납하기 위한 내부 공간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크 베이스의 상기 영구 자석 수납부 각각은 각 영구 자석을 고정하고, 아크로부터 영구 자석을 보호하기 위해 상기 가동 접점과 인접한 면에 절연벽을 포함할 수 있다.
또한, 상기 영구 자석의 고정 및 극성의 배치의 일관성을 위해 상기 한 쌍의 영구 자석 각각은 적어도 일면에 홈을 포함하고, 상기 한 쌍의 영구 자석 수납부의 일 면에 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 영구 자석은 상기 가동 접점과 상기 고정 접점 사이에 아크 발생 시에 상기 한 쌍의 영구 자석에 의한 자속의 방향이 아크 전류의 방향과 직교하도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전원 인가에 의해 전자력을 발생시키는 여자 코일; 한 쌍의 코일 터미널; 및 상기 한 쌍의 코일 터미널과 상기 여자 코일의 전기적 연결을 위한 코일 터미널 접속부를 더 포함하고, 상기 코일 터미널 접속부의 각 홈에 상기 코일 터미널이 삽입될 때 상기 코일 터미널의 일 측의 코일의 피복이 벗겨져 상기 여자 코일과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 아크 베이스는 상기 여자 코일의 코일 터미널을 아크로부터 절연시키기 위해 상기 가동 접점의 길이 방향과 나란한 방향으로 상기 아크 베이스의 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 일 측면에 형성되는 코일 터미널 절연벽을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 아크 소호 영구 자석을 가동 접점의 길이 방향의 정 방향으로 배치함으로써 아크 구동을 가동 접점과 직교하는 방향으로 신장시킴으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 아크 소호 영구 자석을 기밀 접점 상자인 아크 베이스의 양 측면에 배치되는 영구 자석 수납부 내부에 배치함으로써 영구 자석으로 아크가 흡수되어 절연을 파괴하는 문제점을 해결할 수 있다.
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 한 쌍의 영구 자석의 반대 극성으로 배치를 통해 전류가 들어오는 방향은 가동 접점과 고정 접점이 직교하는 방향으로 아크를 유도하고 전류가 나가는 방향은 가동 접점과 고정 접점이 90도 각도로 반대쪽으로 직교하는 아크 유도로 아크의 단락 현상을 방지하고 아크는 접점에서 멀어 질수록 아크에 인가되는 자계가 더욱 강하게 되도록 영구 자석을 배치하여 자속 밀도를 증가시키면서 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.
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.
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.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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, 아크 베이스 및 아크 소호 영구 자석이 배치되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 배치 구조 및 역할을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 마이크로 스위치를 포함하는 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 여자 코일의 코일 터미널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여자 코일의 코일 터미널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 터미널 절연벽의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
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 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 종래 기술에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 양방향 스위치 장치는 도 1에 도시된 것과 같이 고정 접점(08)의 양단 외부에 아크 소호를 위한 영구 자석인 아크 소호 영구 자석(10)을 배치하고, 도면에서 상부에 위치한 아크 커버(11)의 안쪽에 아크 소호 영구 자석(10)을 고정하여 배치하였다.
코일(01)에 전원이 인가되면 코일(01)의 전류에 의하여 이동 가능한 가동 철심(02), 요크 플레이트(05), 요크(04)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.
한편, 코일(01)에 전원이 오프(OFF)되면, 가동 철심(02), 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.
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.
그러나, 도 1에서 도시된 종래의 양방향 스위치 장치는 한 쌍의 아크 소호 영구 자석(10)이 상부의 아크 커버(11)의 안쪽에 고정됨으로써 각각 고정 접점(08)의 양측 외부에 배치되기 때문에, 양 아크 소호 영구 자석(10) 간의 거리가 멀어 아크 소호력이 감소되는 문제를 가지고 있다. 또한, 고정 접점(08) 사이와의 거리가 가까워 구조적으로 절연 파괴 현상 등의 절연의 문제가 발생한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 동작을 설명하면, 여자 코일(04)에 전원이 인가 또는 온(on)되면 여자 코일(04)의 전자력에 의하여 가동 철심(07)에 자속이 발생하여 요크 플레이트(09)를 향하여 이동하고, 이때 요크 플레이트(09)에 가동 철심(07)은 기구적으로 밀착 접촉된다. 이에 따라 가동 철심(07)은 이동 샤프트(10)에 연결되어 상부로 이동한다. 이때, 이동 샤프트(10)에 접촉 압력용 접압 스프링(13)과 접압 스프링(13)위에 가동 접점 (14)을 끼워 고정하고 고정된 가동 접점(17)이 상부로 이동하여 한 쌍의 고정 접점(17)의 양단을 기구적으로 연결하고, 고정 접점(17)과 가동 접점(14)은 도체이기 때문에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 부하 전류를 차단하기 위하여 여자 코일(04)에 흐르는 전류를 제거 또는 오프(off)하면, 가동 철심(07)이 소자되고, 접압 스프링(13)과 복귀 스프링(08)의 힘에 의하여 가동 철심(07)과 가동 접점(14)은 하부로 복귀되어 가동 접점(14)과 고정 접점(17) 사이에 절연 공간이 발생하게 된다. 여기서, 가동 접점(14)은 긴 막대 또는 바(bar) 형태를 가질 수 있다.
이때, 고정 접점(17)과 가동 접점(14)이 서로 분리되는 순간, 고정 접점(17)과 가동 접점(14) 사이에는 전기적인 차단 아크가 발생하며, 이 순간에 발생하는 아크는 가동 접점(14)의 길이 방향의 양쪽 끝 외곽에 배치된 아크 베이스(11)의 안쪽 수납부에 존재하는 한 쌍의 아크 소호 영구 자석(12)에 의하여 신속히 이동 신장되어 소호될 수 있다. 아크 소호 영구 자석(12)에 의해 아크가 신속히 이동하여 아크가 신장되고 소호되어 소멸되면, 고정 접점(17)과 가동 접점(14) 사이에 절연이 회복될 수 있다. 본 발명에 따른 아크 소호 영구 자석(12)의 보다 구체적인 배치 구조 및 역할에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술될 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치에서는, 아크 소호 영구 자석(12)을 가동 접점(14)의 길이 방향의 양쪽 끝 부분의 좌, 우측의 아크 베이스(11) 내부에 수납 배치함으로써, 자속의 방향이 아크 전류의 방향과 직교하도록 하여 접점 차단 아크를 전류의 들어오는 방향과 전류가 나가는 방향으로 영구 자석의 자계를 걸어 가동 접점(14)의 길이 방향으로 전류가 들어오는 방향과 나가는 방향이 아크는 서로 반대쪽으로 직교하도록 유도하여, 양쪽 아크가 서로 만나지 않도록 아크 소호부를 구성할 수 있다. 또한, 아크의 신장을 위하여 아크 커버에 절연벽으로 충분한 공간을 만들어 아크 신장에 방해가 없도록 할 수 있다. 또한, 전류 방향이 바뀌면 아크 전류의 방향이 바뀌도록 하여 직류 스위치 장치에 있어서 양방향 전류를 모두 차단하도록 장치를 단순화하고, 소형화할 수 있다.
또한, 도 2에서와 같이, 본 발명의 양방향 스위치 접점 장치는 아크 소호 영구 자석(12)을 기밀 접점 상자인 아크 베이스(11)의 바닥면으로부터 수직 방향으로 연장되어 양 측면에 형성되는 영구 자석 수납부(11a)(도 3에 도시됨)의 내부에 배치함으로써, 종래의 장치에서 사용된 고정 접점을 중심으로 좌, 우측에 두 쌍의 배치로 인한 문제점인 제조 원가 상승과 도전체인 영구 자석으로 아크가 흡수되어 절연을 파괴하는 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 아크로부터 절연 거리를 확보하면서도, 아크 소호 영구 자석이 가동 접점의 길이 방향으로 바로 외측에 근접하게 배치됨으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 아크 소호 영구 자석(12)을 아크 커버(16)에 형성된 구조물에 배치하지 않고, 하부에 배치되는 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a)의 안쪽 면에 형성되는 영구 자석 절연벽(11c)(도 4에 도시됨)에 고정 배치함으로써 고정 접점(17)과 가동 접점(14) 사이의 아크 소호 공간을 아크 베이스(11)과 아크 커버(16)의 조립 접점 상자 내부에 확보하여 아크 소호 공간을 효율적으로 활용 가능한 소형화된 양방향 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 고정 접점, 가동 접점, 아크 베이스 및 아크 소호 영구 자석이 배치되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 가동 접점(14)의 길이 방향으로 끝 부분에 근접하여 영구 자석이 배치될 수 있도록, 아크 베이스(11)의 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 양 측면에 위치하는 한 쌍의 영구 자석 수납부(11a)가 형성되고, 한 쌍의 영구 자석 수납부(11a)는 각각 영구 자석을 수납하기 위한 내부 공간을 포함하고 있어, 아크 소호 영구 자석(12)이 가동 접점(14)의 길이 방향의 외측에 근접하여 위치함으로써 아크 소호력이 감소되는 것을 방지할 수 있고, 아크 신장에 방해물을 제거함으로써 아크 소호 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 소형 스위칭 장치의 한정된 공간을 효율적으로 활용하는 배치 구조를 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 소호 영구 자석의 배치 구조 및 역할을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 한 쌍의 아크 소호 영구 자석(12)이 가동 접점(14)의 길이 방향으로 외측에 배치될 수 있으며, 한 쌍의 영구 자석(12)은 각각 가동 접점(14)을 중심으로 양 측에 대향하여 배치될 수 있다.
이때, 한 쌍의 영구 자석(12)은 서로 반대 극성을 갖도록 정방향으로 배치될 수 있으며, 도 4a에서와 같이 한 쌍의 영구 자석(12)은 제1 영구 자석과 제2 영구 자석이 가동 접점(14)의 길이 방향의 양 측에 대향하여 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 아크 소호 영구 자석(12)에 의한 자속과 전류가 교차하여 아크가 이동하는 경로가 결정된다.
예컨대, 도 4a에서와 같이 부하 전류(I)와 한 쌍의 아크 소호 영구 자석(12)에 의한 자속이 교차하여 발생하는 F1의 힘과 F2의 힘은 항상 가동 접점(14)의 길이 방향을 중심으로 작용하여 아크 전류가 서로 만나지 않아, 전기적인 아크 사이에 단락이 발생하지 않도록 할 수 있다. 아크 소호 영구 자석(12)의 이극 극성 배치 구조로 인하여 서로 직교하는 방향으로 자속을 유지하기 때문에, 부하 전류(I)의 방향이 바뀌는 경우에 전기적인 아크의 이동 방향은 변경되지만 각 접점에서 아크의 이동 방향이 서로 다른 방향으로 직교하du 여전히 서로 만나지 않기 때문에 아크 소호 기능에 문제가 발행하지 않는다.
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.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치는 아크 베이스(11)와 아크 커버(16)로 접점 상자를 만들고 접점 상자 내부에 아크 베이스(11)의 바닥면으로부터 형성되는 영구 자석 수납부(11a)의 내부 공간에 아크 소호 영구 자석(12)을 한 쌍으로 배치하여, 아크의 방향이 전류가 들어오는 방향과 나가는 방향이 가동 접점(14)의 길이 방향을 중심으로 직교하는 방향으로 유도할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 접점 상자 내부의 가동 접점(14)을 중심으로 고정 접점(17)으로 아크가 직교하는 부분의 아크 신장을 위하여 아크 베이스(11)에 아크 신장시 아크의 신장에 방해를 줄이기 위하여 소호 공간을 확보하여 아크로 인한 고열로 절연이 파괴되거나, 아크로 인한 절연물 발화로 인한 절연 파괴의 요소를 제거하고, 또한, 아크가 유도되는 부분의 다른 물질로 인해 아크 소호에 방해를 주고 아크의 불꽃이 재점화되는 요인을 제거함으로써, 아크 소호시 아크의 방향성 및 신속한 소호 공간을 확보할 수 있다.
또한, 아크 소호 영구 자석(12)은 가동 접점(14)을 중심으로 길이 방향의 좌, 우측에 배치되고, 아크 소호 영구자석(12)이 이탈되지 않고 극성의 일치성을 확보할 수 있도록 영구 자석(12)의 일 측면에 형성되는 홈(12a)과 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a)의 일 면에 돌기(11d)를 이용하여 영구 자석(12)이 올바르게 영구 자석 수납부(11a)에 고정될 수 있다. 예컨대 도 4a 및 도 4b에서와 같이 영구 자석(12)의 바닥면에 형성된 홈(12a)과 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a)의 일 측에 형성된 홈의 대응 관계를 통하여 영구 자석(12)의 극성의 일치성과 고정부 역할을 동시에 수행할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 가동 접점(14)의 길이 방향과 마주 보는 방향, 즉 정방향으로 영구 자석(12)이 서로 반대 극성을 갖도록 배치되는 도 4a와 달리 가동 접점(14)의 길이 방향과 수직 방향으로 영구 자석(12)이 서로 반대 극성을 갖도록 배치될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따르면, 도 5에서와 같이 접점 상자 기구부를 모두 넣을 수 있는 아크 베이스(11)와 아크 커버(16)를 절연물로 만들어 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a)에 영구 자석(12)을 가동 접점(14)의 길이 방향의 양쪽 외측에 근접하도록 영구 자석(12)를 끼우고 아크 커버(16)를 조립하여 아크가 내부에서 소호하는 접점 장치를 제조할 수 있다.
금속 재료의 요크(02), 자기 회로를 구성하는 가동 철심(07), 여자 코일(04), 고정 철심(07), 요크 플레이트(09), 이동 샤프트(10), 가동 접점(14), 고정 접점(17), 접압 스프링(13), 아크 소호 영구 자석(12), 여자 코일(04), 복귀 스프링(08), 아크 베이스(11), 아크 커버(16), 아크 베이스(11)에 만들어진 영구 자석(12)을 수납 할 수 있는 공간 등으로 구성될 수 있다.
고정 철심(03)은 보빈(24)의 하측에 압입되어 배치되고, 고정 철심(03)과 동일한 축에 가동 철심(07)이 위치하고, 그 상단에 요크 플레이트(09)가 위치한다. 요크 플레이트(09) 위에 절연을 위한 절연 아크 베이스(11)가 배치된다.
아크 소호 영구 자석(12)은 가동 접점(14)을 중심으로 길이 방향으로 양 측에 1개씩 이극으로 배치되고. 아크 소호 영구 자석(12)이 이탈되지 않도록 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a) 내부 공간에 수납되고. 영구 자석(12)의 방향성과 고정은 아크 베이스(11)의 영구 자석 수납부(11a)의 일 면의 돌기(11d) 형태를 통해 영구 자석(110)이 고정될 수 있다.
스위치 동작을 설명하면, 여자 코일(04)에 전류가 흐르면 요크(02)에 자력이 형성되고 이 자력은 고정 철심(03)으로 이동하여 이는 가동 철심(07)로 전달되어 가동 철심(07)이, 요크 플레이트(09)로 이동하고 가동 철심(07)과 요크 플레이트(09)을 중심으로 폐회로가 구성되고, 가동 철심(07)에 기구적으로 연결된 이동 샤프트(10)는 고정 철심(03)를 통하여 이동하고, 이동 샤프트(10)의 상단에 접압 스프링(13)의 위치를 고정하는 예컨대 씨 링(C-Ring)(06) 등과 같은 이동 샤프트(10)에 고정되는 돌기부를 만들 수 있으며 그 위에 접압 스프링(13)를 끼울 수 있다. 다음으로 접압 스프링(13) 위에 가동 접점(14)이 위치하고 가동 접점(14) 중앙 홈에 이동 샤프트(10)를 끼워 이동 샤프트(10)의 끝 면에 홈을 만들어 가동 접점(14)에 고정 배치한다. 전자력에 의해 가동 철심(07)의 움직임에 따라서 가동 접점(14)이 고정 접점(17)에 접촉하게 된다.
반대로, 여자 코일(04)에 인가 전류가 제거되면 모두 소자 되고, 가동 철심(07)과 요크 플레이트(09) 사이에 있는 복귀 스프링(08)의 복원력의 힘으로 가동 철심(07)은 요크 플레이트(09)에서 떨어지고 가동 접점(14)은 고정 접점(17)으로부터 분리된다.
전술한 바와 같이, 고정 접점(17)과 가동 접점(14)을 통하여 부하 전류가 흐르고 있을 때, 가동 접점(14)이 고정 접점(17)으로부터 분리되면 가동 접점(14)과 고정 접점(108) 사이에 전기적인 아크가 발생하고, 전기적인 아크는 아크 베이스(11)에 배치된 아크 소호 영구 자석(12)에 의해 가동 접점(14)의 길이 방향과 고정 접점(17) 좌, 우측의 방향으로 직교하는 아크로 소호될 수 있다.
또한, 양방향 스위치 접점 장치의 상단을 기밀 밀봉하고, 원형 철재로 만들어진 요크(02)를 케이스(01)에 끼워 조립하고 릴레이의 조립체를 요크(02)에 압입한 다음 커버(18)를 끼우고 세라믹 또는 고밀도 에폭시 등과 같은 기밀 접합으로 접점 상자의 기밀(sealing)을 형성할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 마이크로 스위치를 포함하는 양방향 스위치 접점 장치의 세부 구성 요소의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 나머지 구성들은 모두 도 5b의 양방향 스위치 접점 장치와 동일하며, 보조 접점 레버(21), 초소형 마이크로 스위치(22) 및 PCB 기판(23)으로 구성된 보조 접점 장치를 추가로 포함하는 양방향 스위치 접점 장치가 제공될 수 있다. 초소형 마이크로 스위치(22)는 주 접점 상태를 감시하고 확인할 수 있으며, 이동 샤프트(10)에 연동된 보조 접점 레버(21)로 주 접점의 상태를 확인하기 위해 아크 베이스(11)의 상측에 형성된 PCB 기판(23)으로 전기적 회로를 구성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 여자 코일의 코일 터미널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 여자 코일(04)과 한 쌍의 코일 터미널(05)의 전기적 연결을 위한 코일 터미널 접속부(25)가 도시되며, 도 7b의 구성을 참조하면, 코일 터미널 접속부(25)의 각 홈에 코일 터미널(05)이 삽입될 때 코일 터미널(05)의 일 측의 코일의 피복이 벗겨져 여자 코일(04)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 구성을 통하여, 여자 코일(04)의 코일 권신 인입부와 인출부가 코일 터미널(05) 압입으로 예컨대 코일의 에나멜 피복이 벗겨져 탈피되어, 코일 터미널 구조의 그립력으로 별도의 납땜 등의 용접 작업 없이 여자 코일(04)과 코일 터미널(05)의 전기적 연결을 구현할 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 아크 베이스(11a)는 위의 여자 코일(04)의 코일 터미널(05)을 아크로부터 절연시키기 위해 가동 접점(14)의 길이 방향과 나란한 방향으로 아크 베이스(11a)의 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 일 측면에 형성되는 코일 터미널 절연벽(11b)을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 여자 코일의 코일 터미널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 여자 코일(04)의 코일 터미널부의 외부 연결 선(lead wire)를 고정하고, 납땜 등이 용이하도록 절연물로 만들어진 아크 커버에 피복된 전선을 끼울 수 있는 구조의 형상을 갖도록 코일 터미널 구조를 구현할 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.
01: 케이스 02: 요크
03: 고정 코어 04: 코일
05: 코일 터미널 06: 씨 링(C-Ring)
07: 가동 코어 08: 복귀 스프링
09: 요크 플레이트 10: 이동 샤프트
11: 아크 베이스
11a: 영구 자석 수납부 11b: 코일 터미널 절연벽
11c: 영구 자석 절연벽 11d: 영구 자석 고정 돌기
12: 아크 소호 영구 자석 12a: 영구 자석 극성 표시홈
13: 접압 스프링 14: 가동 접점
15: 씨 링(C-Ring) 16: 아크 커버
17: 고정 접점 18: 체결 나사
19: 파이프 캡 20: 배기 급기관
21: 보조 접점 레버 22: 초소형 마이크로 스위치
23: PCB 기판 24: 보빈
25: 코일 터미널 접속부

Claims (8)

  1. 직류 전원의 아크 소호 기능을 갖는 직류 양방향 접점 장치에 있어서,
    직류 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 고정 접점;
    상기 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동 가능한 막대 형태의 가동 접점;
    아크 소호를 위한 한 쌍의 영구 자석; 및
    아크 커버의 하부에 배치되고, 상기 한 쌍의 영구 자석을 배치하기 위한 아크 베이스
    를 포함하고,
    상기 한 쌍의 영구 자석은 각각 상기 가동 접점의 길이 방향으로 상기 가동 접점의 양측 외곽에 상기 가동 접점과 근접하여 배치되고,
    상기 아크 베이스는 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 양 측면에 위치하는 한 쌍의 영구 자석 수납부를 포함하고, 상기 한 쌍의 영구 자석 수납부는 상기 한 쌍의 영구 자석을 수납하기 위한 내부 공간을 포함하고,
    상기 아크 베이스의 상기 영구 자석 수납부 각각은 각 영구 자석을 고정하고, 아크로부터 영구 자석을 보호하기 위해 상기 가동 접점과 인접한 면에 절연벽을 포함하는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 영구 자석의 고정 및 극성의 배치의 일관성을 위해 상기 한 쌍의 영구 자석 각각은 적어도 일면에 홈을 포함하고, 상기 한 쌍의 영구 자석 수납부의 일 면에 돌기가 형성되는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 영구 자석은 상기 가동 접점과 상기 고정 접점 사이에 아크 발생 시에 상기 한 쌍의 영구 자석에 의한 자속의 방향이 아크 전류의 방향과 직교하도록 배치되는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    전원 인가에 의해 전자력을 발생시키는 여자 코일;
    한 쌍의 코일 터미널; 및
    상기 한 쌍의 코일 터미널과 상기 여자 코일의 전기적 연결을 위한 코일 터미널 접속부를 더 포함하고,
    상기 코일 터미널 접속부의 각 홈에 상기 코일 터미널이 삽입될 때 상기 코일 터미널의 일 측의 코일의 피복이 벗겨져 상기 여자 코일과 전기적으로 연결되는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 아크 베이스는 상기 여자 코일의 코일 터미널을 아크로부터 절연시키기 위해 상기 가동 접점의 길이 방향과 나란한 방향으로 상기 아크 베이스의 바닥면으로부터 수직으로 연장되어 일 측면에 형성되는 코일 터미널 절연벽을 포함하는 것인, 직류 양방향 접점 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0148888B1 (ko) * 1995-12-22 1998-10-15 이준 아이.디.시형 접속단자
KR101581182B1 (ko) * 2015-03-26 2015-12-30 주식회사 와이엠텍 영구자석을 이용한 직류 양방향 스위칭 장치
KR101649703B1 (ko) 2015-07-17 2016-08-19 엘에스산전 주식회사 직류 회로차단기의 접점 용착 감시장치
KR102009875B1 (ko) * 2019-02-11 2019-08-12 주식회사 와이엠텍 직류 양방향 접점 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0148888B1 (ko) * 1995-12-22 1998-10-15 이준 아이.디.시형 접속단자
KR101581182B1 (ko) * 2015-03-26 2015-12-30 주식회사 와이엠텍 영구자석을 이용한 직류 양방향 스위칭 장치
KR101649703B1 (ko) 2015-07-17 2016-08-19 엘에스산전 주식회사 직류 회로차단기의 접점 용착 감시장치
KR102009875B1 (ko) * 2019-02-11 2019-08-12 주식회사 와이엠텍 직류 양방향 접점 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102483841B1 (ko) 2022-04-05 2023-01-03 주식회사 와이엠텍 향상된 절연 능력을 갖는 직류 양방향 아크 소호 스위치

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