KR102211347B1

KR102211347B1 - Bidirectional contact device with enhanced arc expansion

Info

Publication number: KR102211347B1
Application number: KR1020200066652A
Authority: KR
Inventors: 조현길; 홍수표; 정정호; 이승민
Original assignee: 주식회사 와이엠텍
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-02-03

Abstract

The present invention relates to an improved arc-induced expansion structure of a hermetic contact device included in a DC high voltage contact switch device applicable to renewable energy, electric vehicles, DC power control, battery power control, etc., and more particularly, to a bidirectional DC switch contact device having an arc extinguishing ability to increase and block arc voltage by extending the arc generated during contact opening and closing in a hermetically sealed contact device.

Description

Bi-directional contact device with improved arc extension {BIDIRECTIONAL CONTACT DEVICE WITH ENHANCED ARC EXPANSION}

본 발명은 개선된 아크 신장을 통해 강한 아크 소호 능력을 갖는 양방향 접점 장치(contact device)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 직류 고전압 유접점 스위치 장치에 포함된 기밀 접점 장치의 개선된 아크 유도 신장 구조에 관한 것으로서, 기밀 밀봉하는 접점 장치에서 접점 개폐시 발생하는 아크를 길게 신장시킴으로써 아크 전압을 상승시키고 차단하는 아크 소호 능력을 갖는 양방향 직류 스위치 접점 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a two-way contact device having a strong arc extinguishing capability through improved arc extension. More specifically, the present invention relates to an improved arc induction elongation structure of a hermetic contact device included in a DC high voltage contact switch device applicable to renewable energy, electric vehicle, DC power control, battery power control, etc. It relates to a two-way DC switch contact device having an arc extinguishing capability to increase and block an arc voltage by elongating an arc generated when opening and closing a contact in a contact device.

직류 스위치 접점장치는 태양광 발전 등 신재생 에너지, 에너지 저장장치, 전기 차량, 완속, 급속 충전장치 등의 직류 수송 시스템에 사용될 수 있다. 최근 에너지 저장장치, 전기 버스, 급속 충전 시스템은 사용 전압이 계속 상승하고, 전압과 전류를 증가시키는 경향을 갖는다. 또한, 이와 같이 사용 전압이 상승됨에 따라서, 차단이 어려워지며 보다 안전하게 차단시킬 수 있는 접점 장치가 요구되고 있다.The DC switch contact device can be used in DC transportation systems such as renewable energy such as solar power generation, energy storage devices, electric vehicles, slow speed charging devices, etc. In recent years, energy storage devices, electric buses, and fast charging systems have a tendency to increase the voltage and current, while the operating voltage continues to rise. In addition, as the use voltage is increased as described above, it becomes difficult to cut off and a contact device capable of blocking more safely is required.

또한, 직류 유 접점 장치에서 접점 개폐시 필연적으로 발생하는 아크로 인한 차단 실패는 접점의 손상과 절연 파괴로 이어질 수 있다. 즉, 전원 차단 시 발생하는 아크가 불완전 차단으로 인한 불꽃의 재 점호와 아크로 인한 접점 소손, 용착 등으로 인한 차단 실패를 가져올 수 있다. 이때, 가동 접점이 고정 접점으로부터 차단 전압에 필요한 최소의 절연 개극 거리를 확보하는 위치까지 이격하지 못한 상태에서 접촉부의 주변에 배치된 영구 자석의 자계로 아크를 빠르게 소호하며, 이는 주로 단 방향 차단에 배치된 영구 자석으로 고정 접점의 좌, 우측에 이극으로 배치되고 있다. 이는 역방향으로 전류가 들어올 때 차단시 아크는 서로 같은 방향으로 밀어내어 아크 전압의 단락으로 차단 실패와 폭발로 이어지는 위험을 안고 있다. 또한, 차단 실패로 인한 접점 개폐시 발생하는 금속 증기는 기밀 접점 상자 내부의 절연 소재에 흡착되어 절연을 파괴하고, 차단시 고정 접점 및 가동 접점에 손상을 주며 이로 인해 접점의 용착으로 이어질 수 있다. 이에 따라 신재생 에너지 등에 적용되는 직류 접점 장치는 높은 신뢰성이 요구된다.In addition, failure of blocking due to arcs that inevitably occurs when opening and closing a contact in a DC contact device may lead to damage to the contact and insulation breakdown. In other words, the arc generated when the power is cut off may lead to re-ignition of the flame due to incomplete cut-off and failure to cut off due to contact damage and welding due to arc. At this time, the movable contact quickly extinguishes the arc with the magnetic field of the permanent magnet arranged around the contact part, while the movable contact cannot be separated from the fixed contact to the position that secures the minimum insulation gap required for the cut-off voltage. It is an arranged permanent magnet and is arranged in different poles on the left and right sides of the fixed contact. This has a risk that when the current enters in the reverse direction, the arcs are pushed in the same direction when cut off, leading to a breakdown failure and explosion due to a short circuit of the arc voltage. In addition, metal vapor generated when opening/closing a contact due to a blocking failure is adsorbed to the insulating material inside the airtight contact box to destroy insulation, and when blocking it, it damages the fixed and movable contacts, which may lead to welding of the contact. Accordingly, high reliability is required for a DC contact device applied to new and renewable energy.

종래에는 접점 장치에 아크를 소호할 수 있는 아크 소호실에 아크 발생부 주변에 아크 그리드를 만들어 아크 전압을 분산하여 차단하거나. 차단 아크를 접점의 외부의 공기 중으로 방출하였다.Conventionally, an arc grid is created around the arc generator in an arc extinguishing chamber that can extinguish an arc to a contact device, and the arc voltage is distributed to block it. The blocking arc was released into the air outside the contact.

최근에는 배터리의 안전성으로 기밀 접점 상자에 접점 장치를 만들고 접점 개폐시 아크가 외부로 방출되는 것을 차단하는 장치가 요구되고 있다. 이에 따라 배터리의 화재나 신재생 에너지 장치의 보호를 위하여 기밀 접점 장치 내부에 수소를 주체로 하는 절연 가스를 밀봉하고 수소의 특성을 이용하여 아크의 빠른 냉각과 빠른 확산으로 차단이 용이한 구조로 개발되고 있다. Recently, there is a demand for a device that makes a contact device in an airtight contact box for safety of a battery and blocks the arc from being discharged to the outside when the contact is opened or closed. Accordingly, in order to protect the battery fire or renewable energy device, it is developed into a structure that is easy to block by sealing the insulating gas mainly made of hydrogen inside the airtight contact device, and by using the characteristics of hydrogen, rapid cooling and rapid diffusion of the arc. Has become.

특히, 직류 전원을 차단 시 전류의 방향과 관계없이 아크를 충분히 구동하고 신장하여 차단하지 못하면 아크는 재 점호되어 차단 실패로 이어진다. 종래의 양방향 아크 소호용 영구 자석의 배치는 가동 접점대의 길이 방향의 단부의 절연물 외측에 서로 대향 하는 영구 자석의 배치로 가동 접점대의 세로 방향으로 자장이 형성되고 전류의 방향과 직교하는 방향으로 아크를 유도했다. 이와 같은 경우 가동 접점대의 세로 방향의 단부의 기밀 절연물 외부의 좌, 우측에 한 쌍의 영구 자석이 이극으로 배치되어 좌측에 배치된 영구 자석과, 우측에 배치된 영구 자석 사이의 간격 거리가 커서 약한 자계로 아크를 유도 신장시켜 차단하는 문제점이 있어, 이를 해결할 수 있는 직류 양방향 아크 차단 접점 장치가 필요하다.In particular, when the DC power is cut off, if the arc cannot be cut off by sufficiently driving and extending the arc irrespective of the direction of the current, the arc is fired again, leading to blocking failure. Conventional bidirectional arc extinguishing permanent magnets are arranged with permanent magnets facing each other on the outer side of the insulating material at the end of the movable contact bar in the longitudinal direction. Induced. In this case, a pair of permanent magnets are arranged on the left and right outside of the airtight insulation at the end of the vertical direction of the movable contact bar, so that the distance between the permanent magnets arranged on the left and the permanent magnets arranged on the right is large and weak. There is a problem of inducing and extending an arc with a magnetic field to block, and a direct current bidirectional arc blocking contact device capable of solving this problem is required.

대한민국 등록특허 제10-1649703호Korean Patent Registration No. 10-1649703

본 발명은 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 양방향 직류 스위치 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a bidirectional DC switch contact device capable of blocking and controlling both forward and reverse currents during charging and discharging of a battery.

또한, 본 발명은 주 접점에서 전원 개폐시 발생하는 아크를 더욱 길게 늘려 신장시키고, 아크 전압을 높여서 차단하는 접점 장치로, 접점의 직류 고전압 전원의 가혹한 개폐 환경에서 주 접점을 안정적으로 보호하고. 강력한 아크 구동으로 주 접점의 소모를 최소화하여 신뢰성을 확보할 수 있는 밀봉형 직류 유접점 장치의 양방향 차단을 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is a contact device that extends and extends the arc generated when power is opened or closed at the main contact point and cuts it off by increasing the arc voltage, and stably protects the main contact in the harsh open/close environment of the direct current high voltage power source of the contact point. The purpose of this is to implement a two-way blocking of a sealed DC contact point device that can secure reliability by minimizing the consumption of the main contact point by powerful arc driving.

또한, 본 발명은 한 쌍의 고정 접점 중 전류가 들어오거나 나가는 방향의 한쪽을 중심으로 기밀접점상자의 외부에 N극의 동극이 마주하도록 배치된 영구 자석과 또 다른 한쪽의 고정 접점을 중심으로 양 측에 S극의 동극으로 대응되는 고정 접점을 마주하도록 배치됨으로써, 전류가 들어오는 방향과 나가는 방향이 가동 접점의 접촉부와 대각으로 직교하는 방향으로 아크를 유도하고, 한 쌍의 영구 자석은 각각 아크를 당기고 밀어 아크에 가해지는 자계의 영향을 배가시킴으로써 아크의 신장을 향상시킬 수 있는 직류 양방향 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is a permanent magnet arranged so that the same pole of the N pole faces the outside of the hermetic contact box with the center of one of the direction of the current in or out of the pair of fixed contacts, and the other fixed contact with the center. By arranging to face the fixed contact corresponding to the same pole of the S pole on the side, the current in and out direction induces an arc in a direction diagonally orthogonal to the contact part of the movable contact, and a pair of permanent magnets each generate an arc. An object of the present invention is to provide a direct current bidirectional contact device capable of improving arc elongation by doubling the effect of a magnetic field applied to an arc by pulling and pushing.

또한, 본 발명은 한 쌍의 고정 접점을 중심으로 좌, 우측에 한 쌍의 영구 자석을 동극으로 배치하고, 또 다른 고정 접점 외부에 배치되는 영구 자석의 극성을 첫 배치와 다른 극의 동극으로 배치함으로써 접점의 개리 초기에 아크는 한쪽의 영구 자석은 아크를 밀고 다른 쪽의 영구 자석은 아크를 당기는 힘을 이용하여 아크를 신장시켜 차단하는 직류 양방향 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention arranges a pair of permanent magnets as the same pole on the left and right sides of a pair of fixed contacts, and arranges the polarity of the permanent magnets disposed outside another fixed contact as the same pole of a different pole than the first one. The purpose of this is to provide a direct current bidirectional contact device in which the arc is formed at the initial opening of the contact, and the permanent magnet on the other side pushes the arc and the permanent magnet on the other side expands and blocks the arc using a force that pulls the arc.

또한, 본 발명은 전류의 방향이 바뀌면 아크의 방향도 가동 접점대의 접촉부와 반대쪽으로 직교하는 대변으로 유도하여 아크 전압의 충돌을 최대한 멀리하는 구조의 직류 양방향 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a direct current bidirectional contact device having a structure in which, when the direction of the current is changed, the direction of the arc is also guided to a opposite side orthogonal to the contact portion of the movable contact unit, thereby avoiding collision of arc voltage as much as possible.

또한, 본 발명은 기밀 세라믹 하우징의 외측에 영구 자석을 배치하여 아크를 신장시키고, 신장된 아크를 차단하는 목적으로 서로 다른 한 쌍의 영구 자석은 동극으로 배치하여 아크 소호 작용을 함으로써, 보다 개선된 아크 신장 및 소호 능력을 갖는 직류 양방향 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention extends the arc by placing a permanent magnet on the outer side of the hermetic ceramic housing, and a pair of permanent magnets different from each other for the purpose of blocking the elongated arc is disposed in the same pole to perform an arc extinguishing action, An object of the present invention is to provide a direct current bidirectional contact device having arc extension and extinguishing capabilities.

또한, 본 발명은 세라믹 하우징의 외부에 배치된 영구 자석과 자성체로 구성된 영구 자석 홀더로 영구 자석의 폐회로를 만들어 자계의 힘을 보강할 수 있는 양방향 접점 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a two-way contact device capable of reinforcing the force of a magnetic field by making a closed circuit of a permanent magnet with a permanent magnet holder composed of a magnetic material and a permanent magnet disposed outside a ceramic housing.

또한, 본 발명은 아크 유도의 각도를 조절하기 위해 고정 접점의 중심부에서 동극을 마주하는 영구 자석을 좌, 우측으로 이동하여 아크의 유도 방향을 조정할 수 있는 구조의 직류 양방향 접점장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention aims to provide a direct current bidirectional contact device having a structure capable of adjusting the direction of arc induction by moving a permanent magnet facing the same pole from the center of the fixed contact to the left and right in order to adjust the arc induction angle. To do.

또한, 본 발명은 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 직류 고전압 유 접점 스위치 장치에 포함된 기밀 접점 장치에서 양방향 아크 소호 능력을 갖는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a structure having a bidirectional arc extinguishing capability in an airtight contact device included in a DC high voltage contact switch device applicable to renewable energy, electric vehicles, DC power control, battery power control, and the like.

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 problems to be solved of the present invention are not limited to the contents mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 개선된 아크 신장을 갖는 양방향 접점 장치에 있어서, 하나 이상의 코일; 상기 코일에 의하여 구동되는 가동 철심; 직류 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 고정 접점; 상기 가동 철심과 연동되어 동작하고, 상기 한 쌍의 고정 접점과 접촉할 수 있도록 이동가능한 가동 접점대; 및 아크 소호를 위해 상기 가동 접점대의 길이 방향을 중심으로 양 측에 배치되는 적어도 한 쌍의 영구 자석을 포함하는 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a bidirectional contact device with improved arc elongation, comprising: at least one coil; A movable iron core driven by the coil; A pair of fixed contacts for applying DC power; A movable contact stand that operates in conjunction with the movable iron core and is movable to contact the pair of fixed contacts; And it is possible to provide a two-way contact device including at least a pair of permanent magnets disposed on both sides about the longitudinal direction of the movable contact bar for arc extinguishing.

또한, 상기 한 쌍의 고정 접점이 관통하도록 기밀(sealing)을 형성하고 아크 소호 공간을 확보하도록 구성된 세라믹 하우징을 더 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 영구 자석은 상기 세라믹 하우징의 외부에 배치될 수 있다.In addition, a ceramic housing formed to form an airtight (sealing) so that the pair of fixed contacts penetrate and secure an arc extinguishing space may be further included, and the at least one pair of permanent magnets may be disposed outside the ceramic housing. .

또한, 상기 적어도 한 쌍의 영구 자석 각각의 극성은 상기 가동 접점대의 길이 방향과 수직 방향으로 각 면에 N극 및 S극을 갖도록 착자될 수 있다.Further, the polarities of each of the at least one pair of permanent magnets may be magnetized to have N poles and S poles on each surface in a direction perpendicular to a length direction of the movable contact bar.

또한, 상기 적어도 한 쌍의 영구 자석 각각은 각각의 고정 접점을 중심으로 N극 및 S극의 동일한 극성이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.In addition, each of the at least one pair of permanent magnets may be disposed so that the same polarity of the N-pole and the S-pole face each other around each fixed contact.

또한, 상기 적어도 한 쌍의 영구 자석에 의해 접점 개폐시에 각 고정 접점에서 발생한 아크의 신장 방향이 서로 반대 방향으로 각각의 영구 자석을 향하는 방향으로 신장하도록 유도될 수 있다.In addition, when the contact is opened and closed by the at least one pair of permanent magnets, an elongation direction of an arc generated at each fixed contact may be induced to extend in a direction opposite to each other toward each permanent magnet.

또한, 상기 각각의 영구 자석을 향하는 방향으로 신장된 아크는 상기 각각의 영구 자석에 가까워질수록 자계의 영향으로 더욱 신장될 수 있다.Further, the arc extending in the direction toward each of the permanent magnets may be further elongated due to the influence of the magnetic field as it approaches each of the permanent magnets.

또한, 상기 영구 자석의 외측면의 적어도 일부를 감싸도록 배치된 한 쌍의 영구 자석 홀더를 더 포함하고, 상기 영구 자석 홀더는 자성체로 구성되어 외부로의 자기장의 손실을 억제할 수 있다.In addition, a pair of permanent magnet holders disposed to surround at least a portion of the outer surface of the permanent magnet may be further included, and the permanent magnet holder may be configured of a magnetic material to suppress loss of a magnetic field to the outside.

또한, 상기 한 쌍의 영구 자석 홀더는 각각 상기 가동 접점대의 길이 방향을 중심으로 각 측에 배치된 적어도 하나의 영구 자석의 외측면을 모두 감싸도록 평면 판 형상을 가질 수 있다.In addition, each of the pair of permanent magnet holders may have a flat plate shape so as to cover all outer surfaces of at least one permanent magnet disposed on each side with respect to the length direction of the movable contact bar.

또한, 상기 세라믹 하우징의 상측에 한 쌍의 구멍과 상부 금속화 층이 형성되고, 상기 상부 금속화 층과 상기 고정 접점이 기밀 용접을 통해 접합되고, 상기 세라믹 하우징의 밑면 둘레에 하부 금속화 층이 형성되고, 상기 하부 금속화 층과 씰 컵(seal cup)이 기밀 용접을 통해 접합될 수 있다.In addition, a pair of holes and an upper metallization layer are formed on the upper side of the ceramic housing, the upper metallization layer and the fixed contact are joined through airtight welding, and a lower metallization layer is formed around the bottom surface of the ceramic housing. Is formed, and the lower metallization layer and the seal cup may be bonded to each other through airtight welding.

본 발명에 의하면, 배터리의 충전과 방전 시에 정방향과 역방향 전류 모두를 차단 및 제어할 수 있는 양방향 직류 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a bidirectional DC switch contact device capable of blocking and controlling both forward and reverse currents during charging and discharging of a battery.

또한, 본 발명에 의하면, 주 접점에서 전원 개폐시 발생하는 아크를 더욱 빠르게 아크 전압을 높여서 차단하는 접점 장치로서, 접점의 직류 고전압 전원의 가혹한 개폐 환경에서 주 접점을 안정적으로 보호하고 주 접점의 소모를 최소화하여 신뢰성을 확보할 수 있는 밀봉형 직류 유 접점 장치의 양방향 차단을 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, as a contact device that cuts off the arc generated when power is opened or closed at the main contact by increasing the arc voltage more quickly, the main contact is reliably protected and consumed in the harsh switching environment of the direct current high voltage power supply of the contact. It is possible to implement a two-way blocking of a sealed DC contact device that can secure reliability by minimizing.

또한, 본 발명에 의하면, 직류 전원의 차단시 초기 아크를 구동하고 아크를 신장시켜, 아크가 접점의 접촉부로부터 더욱 멀어질수록 자계를 더욱 강하게 걸 수 있는 구조로 아크의 재 점호를 방지할 수 있는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the DC power is cut off, the initial arc is driven and the arc is extended, so that the further the arc is further from the contact part of the contact, the stronger the magnetic field is applied, thereby preventing the re-ignition of the arc. A direct current bidirectional contact device can be provided.

또한, 본 발명에 의하면, 적어도 한 쌍의 영구 자석을 고정 접점을 중심으로 좌, 우측에 배치하고, 마주보는 영구 자석의 극성을 각각 동극이 마주하도록 배치함으로써 접점의 개리 초기에 흐르는 아크 전류에서 발생하는 로렌츠의 힘을 이용하여 아크를 신장시키고, 신장된 아크는 영구 자석의 자계의 영향권에 두어 아크 주를 차단함으로써, 차단시 주 접점의 기계적인 마모를 최소화시킬 수 있는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, by arranging at least one pair of permanent magnets on the left and right sides around the fixed contact, and arranging the polarities of the facing permanent magnets to face each other, it is generated from the arc current flowing at the initial opening of the contact. The arc is elongated using the power of Lorentz, and the elongated arc is placed in the sphere of influence of the magnetic field of the permanent magnet to block the arc main, thereby providing a direct current bidirectional contact device that can minimize mechanical wear of the main contact when blocking. I can.

또한, 본 발명에 의하면, 접점 밀봉 장치의 세라믹 하우징의 폭을 가동 접점대를 중심으로 세로 방향으로 키움으로써 아크의 소호 공간을 최대한 확보할 수 있는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a direct current bidirectional contact device capable of securing a maximum arc extinguishing space by increasing the width of the ceramic housing of the contact sealing device in the vertical direction around the movable contact stand.

또한, 본 발명에 의하면, 기밀 세라믹 하우징의 외측에 영구 자석을 배치하여 아크를 신장시키고, 신장된 아크가 완전히 소호될 때까지 영구 자석의 자계의 영향권에 두어 아크 소호 작용을 함으로써, 아크 신장 및 소호 능력을 갖는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, the arc is elongated by placing a permanent magnet on the outside of the hermetic ceramic housing, and the arc is elongated and extinguished by placing it in the sphere of influence of the magnetic field of the permanent magnet until the elongated arc is completely extinguished. It is possible to provide a direct current bidirectional contact device having the capability.

또한, 본 발명에 의하면, 세라믹 하우징의 외부에 가로 방향으로 배치된 복수의 영구 자석과 자성체로 구성된 영구 자석 홀더로 영구 자석 폐회로를 만들어 외부로의 자기장의 유출을 줄이고 자계와 로렌츠의 힘을 보강할 수 있는 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, a permanent magnet closed circuit is made with a permanent magnet holder composed of a plurality of permanent magnets and a magnetic material disposed in the horizontal direction outside the ceramic housing to reduce the outflow of the magnetic field to the outside and reinforce the magnetic field and the power of Lorentz. It is possible to provide a two-way contact device capable of.

또한, 본 발명에 의하면, 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 직류 고전압 유접점 스위치 장치에 포함된 기밀 접점 장치에서 아크 소호 능력을 갖는 구조를 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a structure having an arc extinguishing capability in a hermetic contact device included in a DC high voltage contact switch device applicable to renewable energy, electric vehicles, DC power control, battery power control, and the like.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the contents mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 양방향 접점 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 접점 장치에서 아크를 유도하고 신장시키는 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 아크 소호 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석을 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 아크 소호 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석 및 한 쌍의 영구 자석 홀더가 결합된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석 및 한 쌍의 영구 자석 홀더가 결합된 구성을 설명하기 위한 도면이다.1A is an assembly diagram for explaining the configuration of a DC bidirectional contact device having two pairs of permanent magnets according to an embodiment of the present invention.
1B is an assembly diagram for explaining the configuration of a direct current bidirectional contact device having a pair of permanent magnets according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view for explaining the configuration and operation of a direct current bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views for explaining a function of inducing and extending an arc in a bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are views for explaining an arc extinguishing function of a DC bidirectional contact device having two pairs of permanent magnets according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are views for explaining an arc extinguishing function of a DC bidirectional contact device having a permanent magnet with a pair of permanent magnets according to an embodiment of the present invention.
6A is a view for explaining a configuration in which two pairs of permanent magnets and a pair of permanent magnet holders are combined according to an embodiment of the present invention.
6B is a view for explaining a configuration in which a pair of permanent magnets and a pair of permanent magnet holders are combined 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, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

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 terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated 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 recited component, step, operation, and/or element is the presence of one or more other elements, steps, operations and/or elements, or Does not rule out addition.

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 elements, but the elements should not be limited by terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from other components. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a 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, constituent units shown in the embodiments of the present invention are independently illustrated to represent different characteristic functions, and does not mean that each constituent unit is formed of a separate constituent unit. That is, each constituent unit is described as being listed as a respective constituent unit for convenience of explanation, and at least two constituent units of each constituent unit are combined to form a single constituent unit, or one constituent unit may be divided into a plurality of constituent units to perform a function. The integrated embodiments and separate embodiments of each of these components are also included in the scope of the present invention unless departing from the essence of the present 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, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present invention and its effect will be clearly understood through the detailed description below.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 양방향 접점 장치의 구성 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.1A is an assembly diagram for explaining the configuration of a direct current bidirectional contact device having two pairs of permanent magnets according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration of a direct current bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention, and It is a cross-sectional view for explaining the operation.

도 1a 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 양방향 접점 장치의 조립 과정을 살펴보면, 보빈(01)에 코일(02)를 권선하여 코일 터미널(03)에 전자 코일 권선부의 시작선과 끝 선을 각각 연결하여 전자석을 만들고 보빈(01)의 중심부 내부 홈에 요크(04)를 끼워 전자석 마그네트(magnet)를 만들 수 있다.Looking at the assembly process of the direct current bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1A and 2, the coil 02 is wound on the bobbin 01 and the start line of the electromagnetic coil winding unit is connected to the coil terminal 03. An electromagnet can be made by connecting the end lines respectively, and an electromagnet magnet can be made by inserting the yoke 04 into the groove inside the center of the bobbin 01.

가동 접점대 조립체를 구성하는 가동 접점대(05)는 가동대 몰드(06)에 내부 접압 스프링(07)을 끼우고, 가동대 홀더(08)와 가동 접점대(05)를 끼우고, 샤프트(11), 요크 플레이트(13)의 중앙 관통 홈에 사프트(11)를 끼우고 복귀 스프링(14)를 조립한 다음 가동 철심(15)를 O/T(Over travel) 조정 후 용접이나, 나사 등으로 고정하고 실린더(16) 상측의 플렌지부(flange)(16-1)를 요크 프레이트(13)와 기밀 용접할 수 있다.In the movable contact stand (05) constituting the movable contact stand assembly, the internal contact spring (07) is fitted to the movable stand mold (06), the movable stand holder (08) and the movable contact stand (05) are inserted, and the shaft ( 11) Insert the shaft (11) into the central through-groove of the yoke plate (13), assemble the return spring (14), and then adjust the movable iron core (15) by O/T (Over travel) and then use welding or screws. After fixing, the flange 16-1 on the upper side of the cylinder 16 can be hermetically welded to the yoke plate 13.

실린더(16)는 속이 빈 원통 형태의 비철금속의 재료로 컵 형태로 구성될 수 있으며, 실린더(16)의 상부의 플랜지부(16-1) 둘레가 용접 접합이 가능하도록 구성될 수 있다. 기밀을 위한 세라믹 하우징(17)의 하측에 금속화된(metalized) 하부 금속화 층(17-2)을 만들고, 세라믹 하우징(17)의 상측에 금속화된 상부 금속화 층(17-1)에 한 쌍의 관통된 구멍을 만들어 고정 접점(19)를 기밀 고착 용접할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 세라믹 하우징(17)의 상부 및 하부 금속화 층(17-1, 17-2)에 니켈(Nickel) 도금을 하고 금속화 층에 납재를 끼우고 브래징(Brazing) 용접을 통해 고정 접점(19)과, 세라믹 하우징(17)의 하측은 씰 컵(Seal Cup)(20)을 동시에 기밀 고착 접합할 수 있다.The cylinder 16 may be formed in a cup shape of a non-ferrous metal material in the form of a hollow cylinder, and may be configured such that the circumference of the flange portion 16-1 of the upper portion of the cylinder 16 is welded. A metallized lower metallization layer 17-2 is formed on the lower side of the ceramic housing 17 for airtightness, and a metallized upper metallization layer 17-1 is formed on the upper side of the ceramic housing 17. A pair of through holes can be made so that the fixed contact 19 can be sealed and welded. In addition, nickel plating is applied to the upper and lower metallization layers 17-1 and 17-2 of the ceramic housing 17, a solder material is inserted into the metallization layer, and the fixed contact ( 19) and the lower side of the ceramic housing 17 can be airtightly and securely bonded to the seal cup 20 at the same time.

이와 같이 조립 완성된 세라믹 하우징(17)을 요크 프레이트(13)와 기밀 접합하고 요크 프레이트(13)를 기밀 접합하는 동시에 진공 후 수소를 주체로 하는 절연 가스를 충진함으로써 기밀 접점장치를 만들 수 있다. 또한, 높은 밀도를 유지하는 절연 가스를 충진 밀봉함으로써, 외기와 완전히 차단시켜 접점대의 변색 및 아크로 인한 접점 표면 카본 현상을 방지하는 밀봉 구조를 갖는 직류 고전압 유 접점 장치로서, 아크를 유도하고 아크를 소호하는 동극이 마주하는 두 쌍의 영구 자석은 한 쌍의 고정 접점을 중심으로 N극 및 S극이 동극으로 고정 접점쪽으로 향하고 적어도 한 쌍의 영구 자석(10)을 고정 접점(19)을 중심으로 가동 접점대(05)의 길이 방향의 양측(좌, 우측)에 각각 배치하여 직류 전류의 방향과 관계없이 차단이 가능한 직류 양방향 접점 장치를 제조할 수 있다.The assembled ceramic housing 17 is hermetically bonded to the yoke plate 13, hermetically bonded the yoke plate 13, and at the same time, it is possible to make an airtight contact device by filling an insulating gas mainly containing hydrogen after vacuum. In addition, it is a direct current high voltage contact device with a sealing structure that completely blocks the outside air by filling and sealing the insulating gas that maintains high density to prevent discoloration of the contact area and carbon phenomenon on the contact surface due to arc.It induces arc and extinguishes the arc. The two pairs of permanent magnets facing each other have the same pole as the N and S poles at the center of the pair of fixed contacts, and the at least one pair of permanent magnets 10 are moved around the fixed contact 19 It is possible to manufacture a direct current bidirectional contact device capable of blocking irrespective of the direction of direct current by arranging it on both sides (left and right) of the contact stand 05 in the longitudinal direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 양방향 유 접점 장치는 영구 자석을 배치하여 아크를 구동하는 방식으로 직류 전원을 개폐할 때 수반되는 아크 전압과 아크 열로부터 주 접점을 보호하고 접촉 신뢰성을 확보하기 위하여, 아크를 신속히 유도하고 아크를 신장시키고. 신장된 아크는 영구 자석의 자계의 영향을 더욱 강하게 받는 구조로 가혹한 아크 환경에서 주 접점을 보호하는 구조의 직류 접점 장치를 제공할 수 있다.The direct current bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention is a method of driving an arc by arranging a permanent magnet to protect the main contact from arc voltage and arc heat that accompany the opening and closing of the direct current power source, and to secure contact reliability. , Quickly induce the arc and elongate the arc. The elongated arc has a structure that is more strongly affected by the magnetic field of a permanent magnet, and can provide a DC contact device having a structure that protects the main contact in a severe arc environment.

이와 같이, 본 발명은 밀봉형 직류 유 접점 양방향 접점 장치의 아크 구동과 소호를 위한 영구 자석(10)의 착자의 극 방향과 배치 등의 관한 것으로서, 예컨대 아크 소호를 위한 아크 소호용 영구 자석(10)은 페라이트계, 희토류계 등의 다양한 영구 자석의 재료로서 구성될 수 있다. As described above, the present invention relates to the pole direction and arrangement of magnetization of the permanent magnet 10 for arc driving and extinguishing of a sealed DC contact point bidirectional contact device, for example, an arc extinguishing permanent magnet 10 for arc extinguishing. ) Can be constructed as a material for various permanent magnets such as ferritic and rare earth systems.

다시 도 1a 및 도 2를 참조하여, 직류 양방향 접점 장치의 동작을 설명하면, 여자 코일(02)에서 연장된 코일 터미널(03)에 코일 조작 전원을 인가(on)하면 전자석의 원리에 따라 가동 철심(15)이 고정 철심(21)으로 이동하고 이때 가동 접점대(05)에 연동된 가동 몰드 조립체의 샤프트(11)에 고정된 가동 철심(15)이 상부로 이동을 하면서 고정 철심(21)의 하부 면에 밀착되어 가동 핀(11)과 연동된 가동 접점대(05)가 고정 접점(19)과 접촉하여 접점을 통전시킬 수 있다. 이와 같은 원리로, 직류 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 고정 접점(19)과, 가동 철심(15)과 연동되어 동작하여 한 쌍의 고정 접점(19)과 접촉할 수 있도록 이동가능한 가동 접점대(05)의 움직임에 의해 전기적인 접촉 동작이 수행된다.Referring again to FIGS. 1A and 2, the operation of the direct current bidirectional contact device is described. When the coil operation power is applied to the coil terminal 03 extended from the excitation coil 02, the movable core according to the principle of the electromagnet (15) moves to the fixed iron core 21, and at this time, the movable iron core 15 fixed to the shaft 11 of the movable mold assembly interlocked with the movable contact bar 05 moves to the upper portion of the fixed iron core 21. The movable contact table 05 in close contact with the lower surface and interlocked with the movable pin 11 may contact the fixed contact 19 to conduct the contact. With this principle, a pair of fixed contacts 19 for applying DC power, and a movable contact stand that is movable so as to operate in conjunction with the movable iron core 15 so as to contact the pair of fixed contacts 19 ( 05), the electrical contact operation is performed.

한편, 코일(02) 조작 전원을 오프(off)하면 위의 동작과 반대로 가동 철심(15)은 고정 철심(21)으로부터 복귀 스프링(14)에 의해 이격하여 하부로 이동하고, 이때 가동 접점대(05)과 연동된 가동 철심(15)이 아래쪽으로 이동하여 접점의 전기적인 접촉은 개로 상태로 변경될 수 있다.On the other hand, when the operation power of the coil 02 is turned off, contrary to the above operation, the movable core 15 is separated from the fixed core 21 by the return spring 14 and moves downward. 05) and the movable iron core 15 interlocked with it moves downward so that the electrical contact of the contact can be changed to an open state.

이와 같은 동작에 의해, 전기적인 아크는 주 접점인 고정 접점(19) 및 가동 접점대(05)의 접촉부로부터 아크를 유도하고, 영구 자석(10)의 자계는 초기 아크에 약하게 작용하는 자기장으로 출발하여 아크가 신장되고 영구 자석(10) 쪽으로 아크 주(기둥)이 가까워질수록 자기장의 세기가 강해지며, 아크 전류는 로렌츠의 힘이 작용하고, 아크는 상, 하측으로 길게 아크 기둥을 만들어 더욱 신장되어 세라믹 하우징(17)의 외측에 배치된 영구 자석(10)으로 가까이 올수록 강력한 자계의 영향으로 늘어난 아크는 아크 주(기둥)가 자계의 영향을 강하게 받는 위치에서 안전하게 차단되어 접촉부의 접점의 소손을 최대한 줄이고 아크는 재 점호없이 소호 될 수 있다.By such an operation, the electric arc induces the arc from the contact part of the fixed contact 19 and the movable contact table 05, which are the main contacts, and the magnetic field of the permanent magnet 10 starts as a magnetic field weakly acting on the initial arc. As the arc expands and the arc column (column) gets closer to the permanent magnet (10), the strength of the magnetic field increases, and the arc current acts by Lorentz's force, and the arc is elongated by creating an arc column long upward and downward. As it gets closer to the permanent magnet 10 disposed outside the ceramic housing 17, the arc increased due to the strong magnetic field is safely blocked at the position where the arc column is strongly influenced by the magnetic field, thereby preventing burnout of the contact point of the contact part. As far as possible, the arc can be extinguished without re-firing.

한편, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이다. 한 쌍의 고정 접점(19)을 중심으로 양 측에 각각 한 쌍의 영구 자석(10)이 배치되는 도 1a에 달리, 도 1b의 직류 양방향 접점 장치는 한 쌍의 고정 접점(19)을 중심으로 양 측에 각각 하나의 영구 자석(10)이 배치되어 총 한 쌍의 영구 자석(10)이 배치되는 구성을 제외하고는 도 1a의 구성과 동일하다.On the other hand, Figure 1b is an assembly diagram for explaining the configuration of a DC bi-directional contact device having a pair of permanent magnets according to an embodiment of the present invention. Unlike FIG. 1A in which a pair of permanent magnets 10 are disposed on both sides of a pair of fixed contacts 19, respectively, the direct current bidirectional contact device of FIG. 1B has a pair of fixed contacts 19 as the center. It is the same as the configuration of FIG. 1A except that one permanent magnet 10 is disposed on each side so that a total pair of permanent magnets 10 are disposed.

도 3a 및 도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 접점 장치에서 아크를 유도하고 신장시키는 기능을 설명하기 위한 도면이다.3A and 3B are views for explaining a function of inducing and extending an arc in a bidirectional contact device according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 도 3b는 가동 접점대(05)의 길이 방향과 수직 방향으로 한 쌍의 고정 접점(19) 중 일 측의 고정 접점(19)의 중심으로 잘라 측면에서 바라본 단면을 나타낸다.Referring to FIG. 3A, FIG. 3B shows a cross-section viewed from the side by cutting to the center of the fixed contact 19 on one side of the pair of fixed contact points 19 in the longitudinal direction and the vertical direction of the movable contact table 05.

도 3b를 참조하면, 아크는 접점의 접촉부인 고정 접점(19)과 가동 접점대(05)로 구성될 수 있는 주 접점(05, 19)이 개리하는 순간에 작은 아크로 출발하며 아크를 유도하고 아크 주(기둥)를 신장시키는 과정이 설명된다. 전류의 방향에 따른 아크의 방향과 접점의 개극 거리가 멀어지면서 아크 전류는 로렌츠의 힘의 작용으로 아크 주(기둥)가 더욱 크게 신장될 수 있으며, 세라믹 하우징(17)의 외측에 가동 접점대(05)의 길이 방향으로 배치된 적어도 한 쌍의 영구 자석(10)은 아크를 유도하는 방향의 반대 쪽에 배치된 영구 자석(10)도 아크의 방향으로 자장의 영향을 미침으로써 자계의 영향을 배가시킬 수 있다. 이와 같이 가동 접점대(05)의 길이 방향으로 좌, 우측에 배치된 영구 자석(10)은 적어도 한 쌍으로 구성되며, 각 고정 접점(19)을 중심으로 각각의 영구 자석은 가동 접점대(05)를 중심으로 대칭적으로 동일 극성 배치를 갖도록 배치될 수 있다. 예컨대, 한쪽의 고정 접점을 중심으로 양 영구 자석이 N극이 마주보도록 배치되고, 다른 한쪽의 고정 접점을 중심으로 양 영구 자석이 S극이 마주 보도록 배치될 수 있다.3B, the arc starts as a small arc at the moment when the main contacts 05 and 19, which may be composed of the fixed contact 19 and the movable contact table 05, which are the contact parts of the contact open, induces the arc, and the arc The process of elongating the main (column) is described. As the arc direction according to the direction of the current and the opening distance of the contact increase, the arc current may increase further by the action of Lorentz's force, and the movable contact bar (column) on the outside of the ceramic housing 17 At least one pair of permanent magnets 10 disposed in the longitudinal direction of 05), the permanent magnets 10 disposed on the opposite side of the direction inducing the arc, also exert the influence of the magnetic field in the direction of the arc, thereby doubling the effect of the magnetic field. I can. In this way, the permanent magnets 10 arranged on the left and right sides in the longitudinal direction of the movable contact table 05 are composed of at least one pair, and each permanent magnet around each fixed contact 19 is a movable contact table 05 ) Can be arranged to have the same polarity arrangement symmetrically around the center. For example, the permanent magnets may be disposed so that the N poles face each other around one fixed contact point, and the permanent magnets may be disposed so that the S pole faces around the other fixed contact point.

또한, 접점 밀봉 장치의 세라믹 하우징(17)의 폭을 가동 접점대(05)를 중심으로 세로 방향으로 키움으로써 아크의 소호 공간을 최대한 확보할 수 있으며, 또한, 기밀 세라믹 하우징(17)의 외측에 적어도 한 쌍의 영구 자석(10)을 배치하여 아크를 신장시키고, 신장된 아크가 완전히 소호될 때까지 영구 자석(10)의 자계의 영향권에 두어 아크 소호 작용을 함으로써, 보다 개선된 아크 신장 및 소호 능력을 갖는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In addition, by increasing the width of the ceramic housing 17 of the contact sealing device in the vertical direction around the movable contact table 05, the extinguishing space of the arc can be secured as much as possible, and the outer side of the hermetic ceramic housing 17 By arranging at least one pair of permanent magnets 10 to elongate the arc, and by placing it in the sphere of influence of the magnetic field of the permanent magnet 10 until the elongated arc is completely extinguished, the arc extinguishing action is performed. It is possible to provide a direct current bidirectional contact device having the capability.

본 발명에서는 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 보다 개선된 아크 유도를 위해 영구 자석(10)의 극성과 배치의 방법을 새롭게 하였으며, 한 쌍의 고정 접점(19)과 대향하는 가동 접점대(05)의 길이 방향과 수직 방향인 좌, 우측의 양 측에 배치하고 차단시 발생하는 아크를 주 접점의 접촉면에서 초기 아크는 자계의 영향을 덜 받게 하는 방법으로 접촉면의 강력한 자계의 영향으로 접점의 마모를 줄이고 있으며, 초기 아크에는 자계를 약하게 걸고 아크가 신장되고 늘어나서 동극이 마주하도록 배치된 영구 자석(10)에 아크가 가까워질수록 강력한 자계를 걸어 접점의 기계적인 소모를 줄이는 직류 양방향 접점 장치를 제공할 수 있다.In the present invention, in order to solve the conventional problem, the polarity and arrangement method of the permanent magnet 10 has been renewed for improved arc induction, and the movable contact rod 05 facing the pair of fixed contacts 19 Arranged on both sides of the left and right sides perpendicular to the longitudinal direction of the main contact point, and the initial arc at the contact surface of the main contact is less affected by the magnetic field.This method reduces the wear of the contact due to the strong magnetic field of the contact surface. A magnetic field is applied weakly to the initial arc, and a strong magnetic field is applied to the permanent magnet (10) arranged to face the same pole as the arc is elongated and stretched to provide a DC bidirectional contact device that reduces the mechanical consumption of the contact point as the arc approaches. I can.

이와 같이 제조된 직류 고전압 유 접점 양방향 접점 장치는 조립성이 용이하고, 주 접점의 개폐로 인한 접점의 접촉면의 소모를 줄여 접점의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 기존의 기밀 접점 장치 내부의 절연체가 아크로 인한 접점의 마모로 인해 금속 증기의 흡착으로 절연 확보에 어려움을 겪는 문제를 완화하고, 접점의 용착 등 전기적인 수명의 증대에 효과를 가질 수 있다.The DC high voltage contact bidirectional contact device manufactured as described above is easy to assemble, and it is possible to extend the life of the contact by reducing the consumption of the contact surface of the contact due to opening and closing of the main contact. In addition, it is possible to alleviate a problem in which an insulator inside the existing hermetic contact device has difficulty in securing insulation due to adsorption of metal vapor due to abrasion of the contact due to an arc, and may have an effect on increasing electrical life such as welding of the contact.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 아크 소호 기능을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a는 단면도이며, 도 4b는 아래 측면에서 바라본 모습이다.4A and 4B are views for explaining an arc extinguishing function of a DC bidirectional contact device having two pairs of permanent magnets according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. 4B is a view viewed from the side below. to be.

도 4a를 참조하면, 두 쌍의 영구 자석(10)은 각각 한 쌍의 고정 접점(19)을 중심으로 가동 접점대(05)의 길이 방향의 양 측에, 즉 좌, 우측으로 배치되며, 두 쌍의 영구 자석(10)은 각각의 극성은 가동 접점대(05) 또는 각 고정 접점(19)을 향하여 동극이 마주보는 방향으로 N극 및 S극을 갖도록 배치될 수 있다. 즉, 두 쌍의 영구 자석(10) 각각의 극성은 가동 접점대(05)의 길이 방향과 수직 방향으로 각 면에 N극 및 S극을 갖도록 착자될 수 있다. 보다 구체적으로, 좌측 고정 접점을 중심으로 상하에 배치된 영구 자석 한 쌍 각각은 좌측 고정 접점과 인접한 면이 N극을 갖도록 배치되고, 우측 고정 접점을 중심으로 상하에 배치된 영구 자석 한 쌍 각각은 우측 고정 접점과 인접한 면이 S극을 갖도록 배치됨으로써, 마주보는 영구 자석들이 각각의 고정 접점(19)을 중심으로 N극 및 S극의 동일한 극성이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4A, two pairs of permanent magnets 10 are disposed on both sides in the longitudinal direction of the movable contact table 05, that is, to the left and right, respectively, around a pair of fixed contact points 19, respectively. The pair of permanent magnets 10 may be arranged so that each polarity has an N pole and an S pole in a direction in which the same pole faces toward the movable contact table 05 or each fixed contact 19. That is, the polarities of each of the two pairs of permanent magnets 10 may be magnetized to have N poles and S poles on each side in a direction perpendicular to the length direction of the movable contact table 05. More specifically, each of a pair of permanent magnets disposed above and below the left fixed contact is disposed so that the surface adjacent to the left fixed contact has an N pole, and each pair of permanent magnets disposed above and below the right fixed contact is Since the right fixed contact and the adjacent surface are disposed to have an S pole, the facing permanent magnets may be disposed so that the same polarities of the N and S poles face each other around each of the fixed contacts 19.

이와 같이 영구 자석의 극성 배치는 좌측 고정 접점과 우측 고정 접점의 극성이 서로 반대로 되어야 하며, 이에 따라 두 쌍의 영구 자석(10)은 고정 접점(19) 방향으로 N극에서 S극으로 자력선의 힘이 작용하고 자장을 형성할 수 있다.In this way, the polarity arrangement of the permanent magnet must have the polarities of the left and right fixed contacts opposite to each other, and accordingly, the two pairs of permanent magnets 10 have the force of the magnetic lines of force from the N pole to the S pole in the direction of the fixed contact 19. This can act and form a magnetic field.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 직류의 양 방향 차단은 단 방향 차단과 다르게 아크를 가동 접점대(05)의 길이 방향과 대칭하는 직각 방향으로 차단할 수 있다. 이는 단 방향 차단시 가동 접점대(05)의 길이 방향으로 아크를 신장시키는 경우와 다르게 가동 접점대(05)의 길이 방향과 수직 방향으로 가동 접점대(05)의 좌, 우측으로 각각 영구 자석(10)의 자기장을 이용하여 흐르는 전류의 방향에 따라 자계 방향을 변경하여 아크를 유도하게 된다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the blocking of direct current in both directions may block the arc in a perpendicular direction symmetrical to the length direction of the movable contact table 05, unlike unidirectional blocking. This is different from the case of extending the arc in the longitudinal direction of the movable contact bar 05 when the movable contact bar 05 is cut off in one direction, the permanent magnets ( Using the magnetic field of 10), an arc is induced by changing the magnetic field direction according to the direction of the current flowing.

즉, 도 4a의 좌측 도면에서, 전류(I)가 지면으로 들어가는 방향을 갖는 좌측 접점에서 영구 자석(10)에 의한 자속의 방향과 아크 전류에 의해 로렌츠의 힘에 의한 아크 방향은 아래 쪽 영구 자석을 향하게 되고, 전류(I)가 지면에서 나오는 방향을 갖는 우측 접점에서 영구 자석(10)에 의한 동일한 자속의 방향에 의해 로렌츠의 힘에 의한 아크 방향은 위 쪽 영구 자석을 향하게 되어, 양 쪽 아크 방향이 서로 반대 방향으로 직교하게 되어 차단 아크로 인한 아크 전압의 단락(쇼트)현상을 방지할 수 있다.That is, in the left drawing of Fig. 4A, the direction of the magnetic flux by the permanent magnet 10 at the left contact point having the direction in which the current I enters the ground and the arc direction by Lorentz force by the arc current is the lower permanent magnet. The arc direction by Lorentz's force is directed to the upper permanent magnet by the direction of the same magnetic flux by the permanent magnet 10 at the right contact point where the current (I) comes out of the ground. Since the directions are perpendicular to each other, it is possible to prevent a short circuit (short circuit) of the arc voltage due to the blocking arc.

또한, 도 4a의 우측 도면에서, 전류의 방향이 반대로 바뀌는 경우, 동일한 자속의 방향에 의해 아크 전류는 로렌츠의 힘에 의한 아크 방향은 반대로 바뀌게 되고, 좌측 도면과 동일하게, 양 쪽 아크 방향이 서로 반대 방향을 향하도록 유지됨으로써, 양방향 전류에 따른 아크 소호 기능에 문제가 발생하지 않는다.In addition, in the right drawing of FIG. 4A, when the direction of the current is reversed, the arc current is reversed by the direction of the same magnetic flux, and the arc direction by the force of Lorentz is reversed. By keeping it facing the opposite direction, there is no problem with the arc extinguishing function according to the bidirectional current.

전류 차단시 발생하는 아크 전류는 로렌츠의 힘의 영향으로 신장되고, 접점의 접촉부에서 발생하는 초기의 아크는 자계의 영향을 적게 받음으로써 접점의 소모를 줄이고, 신장된 아크는 아크의 유도 방향에 위치하는 영구 자석(10)에 근접할수록 더욱 강한 자계의 영향을 받아 늘어난 아크 주(기둥)를 끊어 차단하고 절연을 회복하고 아크는 소호됨으로써, 접점의 기계적인 마모를 방지할 수 있다.The arc generated when the current is cut off is extended by the influence of Lorentz's force, and the initial arc generated at the contact part of the contact is less affected by the magnetic field to reduce the consumption of the contact point, and the extended arc is located in the direction of arc induction. The closer to the permanent magnet 10, the stronger the magnetic field affects the increased arc column (column) to block it, restore insulation, and extinguish the arc, thereby preventing mechanical wear of the contact point.

도 4b를 참조하면, 두 쌍의 영구 자석(10)에 의해 접점 개폐시에 각 고정 접점(19)에서 발생한 아크의 신장 방향이 가동 접점대(05)의 길이 방향을 기준으로 서로 수직하여 반대 방향으로, 즉 대각 방향으로 각각의 영구 자석을 향하는 방향으로 신장하도록 유도되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the contacts are opened and closed by two pairs of permanent magnets 10, the directions of extension of the arcs generated from each fixed contact 19 are perpendicular to each other with respect to the length direction of the movable contact stand 05 and are opposite to each other. That is, it can be seen that it is induced to elongate in a direction toward each permanent magnet in a diagonal direction.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석을 갖는 직류 양방향 접점 장치의 아크 소호 기능을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 단면도이며, 도 5b는 아래 측면에서 바라본 모습이다.5A and 5B are views for explaining an arc extinguishing function of a DC bidirectional contact device having a pair of permanent magnets according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a view viewed from the side below. to be.

도 5a의 영구 자석(10)은 하나의 몸체에서 이극으로 착자한 것으로서, 고정 접점(19) 및 가동 접점대(05)를 중심으로 양 측에 각각 하나의 영구 자석(10)이 존재하도록 구성되며, 각 고정 접점(19)을 중심으로 좌, 우측에 동극이 마주하도록 한 쌍의 영구 자석(10)이 동극이 서로 마주보도록 대칭적으로 배치될 수 있다.The permanent magnet 10 of FIG. 5A is magnetized with two poles in one body, and is configured to have one permanent magnet 10 on each side around the fixed contact 19 and the movable contact table 05. , A pair of permanent magnets 10 may be symmetrically disposed so that the same poles face each other so that the same poles face each other on the left and right sides of each fixed contact 19.

도 5b를 참조하면 도 4b와 유사한 자속의 방향을 갖고 있기 때문에 도 4b와 동일한 방식으로 아크 방향이 유도되어 아크 소호가 이루어짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 5B, since it has a direction of a magnetic flux similar to that of FIG. 4B, it can be seen that the arc direction is induced in the same manner as in FIG. 4B to thereby extinguish the arc.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 쌍의 영구 자석 및 한 쌍의 영구 자석 홀더가 결합된 구성을 설명하기 위한 도면이다.6A is a view for explaining a configuration in which two pairs of permanent magnets and a pair of permanent magnet holders are combined according to an embodiment of the present invention.

영구 자석 홀더(18)는 자성체로 구성되어 영구 자석(10)을 폐회로 시킴으로써, 발생하는 자기장의 외부로의 손실을 억제하는 역할을 수행하며, 영구 자석(10)의 적어도 일부를 감싸도록 영구 자석(10)에 부착되어 외측에 배치될 수 있다. The permanent magnet holder 18 is composed of a magnetic material and serves to suppress the loss of the generated magnetic field to the outside by closing the permanent magnet 10, and to surround at least a part of the permanent magnet 10 10) can be attached to the outside.

도 6a를 참조하면, 한 쌍의 영구 자석 홀더(18)는 각각 I자 형태 또는 바(Bar) 형태로 구성된 평면 판 형태를 가질 수 있으며, 가동 접점대(19)의 길이 방향을 중심으로 일 측면에 배치된 영구 자석 홀더(18)는 한 쌍의 영구 자석(10)의 외측 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있고, 다른 측면에 배치된 영구 자석 홀더(18)는 다른 한 쌍의 영구 자석(10)의 외부 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이와 같이 영구 자석(10)에 부착된 영구 자석 홀더(18)를 통해 두 쌍의 영구 자석(10)을 포함한 외부로의 자기장의 유출을 방지하고 아크에 더욱 강한 자계를 걸 수 있다, 영구 자석(10)에 의한 자기장의 외부 누출로 인한 손실을 최소화하고 로렌츠의 힘을 보강함으로써, 자기장의 자속이 차단하는 아크에 집중할 수 있다.6A, a pair of permanent magnet holders 18 may each have a flat plate shape configured in an I-shape or a bar shape, and one side around the length direction of the movable contact table 19 The permanent magnet holder 18 disposed in may be disposed to surround the outer side of the pair of permanent magnets 10, and the permanent magnet holder 18 disposed on the other side may be disposed on the other pair of permanent magnets 10 It can be arranged to surround the outer side of the. In this way, through the permanent magnet holder 18 attached to the permanent magnet 10, the outflow of the magnetic field to the outside including the two pairs of permanent magnets 10 can be prevented and a stronger magnetic field can be applied to the arc. By minimizing the loss due to external leakage of the magnetic field due to 10) and reinforcing the power of Lorentz, it is possible to focus on the arc that the magnetic flux of the magnetic field blocks.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 영구 자석 및 한 쌍의 영구 자석 홀더가 결합된 구성을 설명하기 위한 도면이다.6B is a view for explaining a configuration in which a pair of permanent magnets and a pair of permanent magnet holders are combined according to an embodiment of the present invention.

도 6a와 다르게, 가동 접점대(05) 또는 한 쌍의 고정 접점(19)을 중심으로 양 측에 각각 동일 극성이 마주 보도록 한 개의 영구 자석(10)이 배치됨으로써 한 쌍의 영구 자석(10)이 배치될 수 있으며, 양 측의 영구 자석(10)의 배치는 각각 도 6a와 동일한 방향으로 이극 착자되고 동일 극이 마주하도록 배치된다. 도 6b를 참조하면, 일 측의 영구 자석 홀더는 같은 편의 영구 자석의 외부를 싸고 외부로의 자기장의 유출을 최대한 차폐하고, 다른 측의 영구 자석 홀더는 같은 편에 배치된 영구 자석의 외부를 감쌈으로써, 한 쌍의 영구 자석(10)을 포함한 자기장의 유출을 차폐하도록 구성할 수 있다.Unlike FIG. 6A, a pair of permanent magnets 10 is disposed so that the same polarity is opposite to each other on both sides around a movable contact stand 05 or a pair of fixed contacts 19. This can be arranged, and the arrangement of the permanent magnets 10 on both sides is arranged so that the two poles are magnetized in the same direction as in FIG. 6A and the same poles face each other. 6B, the permanent magnet holder on one side wraps the outside of the permanent magnet on the same side and shields the outflow of the magnetic field to the outside as much as possible, and the permanent magnet holder on the other side wraps the outside of the permanent magnet disposed on the same side. As a result, it can be configured to shield outflow of a magnetic field including a pair of permanent magnets 10.

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.The embodiments disclosed in the specification of the present invention are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited thereto. The scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technologies within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

01: 보빈 02: 코일
03: 코일 터미널 04: 요크
05: 가동 접점대 06: 가동대 몰드
07: 접압 스프링 08: 가동 접점대 홀더
09: 아크베이스 10: 영구 자석
11: 샤프트 12: 충격 흡수 패킹
13: 요크 프레이트 14: 복귀 스프링
15: 가동 철심 16: 실린더
16-1: 실린더 플렌지 17: 세라믹 하우징
17-1: 상부 금속화 층 17-2: 하부 금속화 층
18: 영구 자석 홀더 19: 고정 접점
20: 씰 컵 21: 고정 철심01: bobbin 02: coil
03: coil terminal 04: yoke
05: movable contact table 06: movable table mold
07: contact spring 08: movable contact bar holder
09: arc base 10: permanent magnet
11: shaft 12: shock absorbing packing
13: yoke plate 14: return spring
15: movable iron core 16: cylinder
16-1: cylinder flange 17: ceramic housing
17-1: upper metallization layer 17-2: lower metallization layer
18: permanent magnet holder 19: fixed contact
20: seal cup 21: fixed iron core

Claims

In the bidirectional contact device with improved arc elongation,
One or more coils;
A movable iron core driven by the coil;
A pair of fixed contacts for applying DC power;
A movable contact stand that operates in conjunction with the movable iron core and is movable so as to contact the pair of fixed contacts; And
At least a pair of permanent magnets disposed on both sides about the length direction of the movable contact bar for arc extinguishing
Including,
The polarity of each of the at least one pair of permanent magnets is magnetized to have N and S poles on each side in a longitudinal direction and a vertical direction of the movable contact bar, and each of the at least one pair of permanent magnets is centered on each fixed contact point. The same polarities of the N and S poles are arranged so as to face each other, so that when the contacts are opened and closed by the at least one pair of permanent magnets, the direction of extension of the arc generated at each fixed contact is perpendicular to each other based on the length direction of the movable contact bar. The two-way contact device, which is induced to extend in a direction toward each permanent magnet in a direction.

The method of claim 1, further comprising a ceramic housing configured to form an airtight (sealing) so that the pair of fixed contacts penetrate and to secure an arc extinguishing space, wherein the at least one pair of permanent magnets are external to the ceramic housing. The two-way contact device is arranged.

delete

The two-way contact device according to claim 1, wherein the arc extending in a direction toward each permanent magnet is further elongated due to the influence of a magnetic field as it approaches each of the permanent magnets.

The method of claim 1, further comprising a pair of permanent magnet holders disposed to surround at least a portion of an outer surface of the permanent magnet, wherein the permanent magnet holder is made of a magnetic material to suppress loss of a magnetic field to the outside. Phosphorus, two-way contact device.

The method of claim 7, wherein the pair of permanent magnet holders each have a flat plate shape so as to surround all outer surfaces of at least one permanent magnet disposed on each side with respect to the longitudinal direction of the movable contact bar. Contact device.

The method of claim 2, wherein a pair of holes and an upper metallization layer are formed on the upper side of the ceramic housing, the upper metallization layer and the fixed contact are joined through airtight welding, and a lower portion is formed around a bottom surface of the ceramic housing. A metallization layer is formed, and the lower metallization layer and the seal cup are joined through airtight welding.