KR102252217B1 - 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절전형 전자 접촉기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기에 관한 것이다. 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가동자가 내외부적 영향을 받는 경우, 개방 실패되는 오작동을 방지할 수 있는 영구자석을 이용한 절전형 전자 접촉기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제어부가 제어전류의 인가 여부에 대응한 구동 장치의 회로 접점의 상태를 인식하고, 인식된 상태에 대응해 오작동방지 스위칭부를 제어함으로써, 전자 접촉기의 오작동을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 축전부에 충전된 전하만으로 구동 장치의 회로 접점이 개방되지 않는 경우, 보상전류를 인가해 구동 장치의 회로 접점을 개방시킴으로써, 축전부의 용량을 최소한의 용량으로 설계할 수 있고, 이에 따라, 축전부의 부피가 줄어듦과 동시에 전자 접촉기의 부피가 줄어들 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Description

영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기{POWER-SAVING ELECTROMAGNETIC CONTACTOR WITH MALFUNCTION PREVENTION FUNCTION USING PERMANENT MAGNET}

본 발명은 절전형 전자 접촉기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기에 관한 것이다.

구동 장치는 기계나 계측기와 같은 동력 기구를 움직이는 장치이다. 이러한 구동 장치로서 흔히 전력 계통에 이용되는 예로서는, 전자 접촉기, 전자 개폐기, 차단기 등을 들 수 있다. 전자 접촉기(電磁接觸器)(MC; Magnetic Contactor 또는 electromagnetic Contactor)는 모터 등의 구동회로에 연결된 전력공급회로를 개폐하는데 사용된다. 이것은 통상적으로는 과부하계전기(過負荷繼電器, Thermal Overload Relay)와 함께 전자개폐기(電磁開閉器)(MS; Magnetic Switch 또는 electroMagnetic Switch)를 구성한다.

또한, 전자 접촉기는, 큰 접점 용량과 내압을 가진 전자 계전기의 일종으로 전자력을 이용하여 접점을 열고 닫음으로써 대전류의 개폐나 전동기의 시동, 정지 등의 제어에 주로 사용되며 주로 250V/10A 이상의 전력을 사용하는 부하에 적용된다.

차단기(遮斷器)(CB; Circuit Breaker)는 송전선로의 송전단이나 수전단에 설치되어 전력계통에 인가되는 고장전류를 차단하여 부하(전기 기계 또는 전기 설비)를 보호하게 된다. 차단기는, 누전용 차단기와 배선용 차단기로 구분할 수 있다. 통상적으로, 누전 차단기는 누전과 과전류를 모두 차단하고, 배선용 차단기는 누전은 보호되지 않고 과전류만 차단한다. 누전 차단기의 예로서는, ELB(Electric Leakage Breaker), ELCB(Earth Leakage Circuit Breaker) 등이 있다. 또한, 배선용 차단기의 예로서는, MCCB(Molded Case Circuit Breaker), NFB(NoFuse Breaker) 등을 포함하여 모터 보호용 배선용 차단기(MMS; Manual Motor Starter)가 있다.

조작기는 상기와 같은 전자 접촉기, 전자 개폐기, 차단기와 같은 전기 기기류, 또는 일정 거리를 주기적 또는 간헐적으로 왕복하는 운동 기구가 필요한 기계 장치에서, 왕복 구간의 어느 한쪽 위치(제1위치)와 그로부터 반대쪽으로 떨어져 있는 위치(제2위치)까지 직선 왕복 운동시키기 위한 구동 기구(구동력 생성 기구)로서 활용된다.

예를 들어, 전자 접촉기, 전자 개폐기 또는 차단기와 같은 구동 장치에 사용되는 조작기에 있어서, 그의 가동자가 제 1 위치로 이동한 때에는 구동 장치의 회로 접점이 투입(접점 ON 또는 CLOSE 상태)되고, 제 1 위치의 반대 방향인 제 2 위치로 이동한 때에는 구동 장치의 회로 접점이 개방(접점 OFF 또는 OPEN 상태)된다.

조작기는 대개 고정 철심에 영구자석을 대향 시키고, 영구자석의 자계 내에 코일을 권회한 가동자 코일을 배치하여, 가동자 코일에 정방향 또는 역방향의 전류를 인가하면 영구자석에 의한 자계와 코일의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 가동자 코일이 하방(제 1 위치) 또는 상방(제 2 위치)으로 직선운동하도록 하는 구성을 갖는다. 이러한 조작기는 플레밍의 왼속법칙을 따르는 전, 자기 반발력을 이용한 것으로서, 영구자석과 코일의 반발력을 이용하므로 이동길이의 제약이 적고 큰 힘을 낼 수 있는 장점이 있어, 큰 힘을 필요로 하는 구동 장치(예;고압차단기)에 매우 유용하게 활용할 수 있다.

그러나 상기 구성을 갖는 조작기는 코일 자체가 가동자가 되어 움직이므로, 움직이는 가동자 코일에 전류를 공급하기가 어렵고, 가동자 코일의 전기적 절연 설계와 기계적 내충격성을 위한 구조 설계가 까다로워지는 단점이 있다.

이러한 문제점을 개선한 영구자석을 이용한 절전형 전자 접촉기에 관한 것으로, 본 출원인 등에 의해 출원된 한국등록특허 제968462호, 한국공개특허 제2011-0094658호 및 한국등록특허 제1068155호가 개시되어 있다.

하지만, 영구자석을 이용한 절전형 전자 접촉기는 축전부에 충전된 전하를 이용해 가동자를 제 2 위치로 이동시키는 것과 동시에 구동 장치의 회로 접점을 개방시키는 것으로 가동자가 관리자의 실수나 어떠한 외부적 충격, 진동 및 내부적 부품결함 등의 내외부적 영향을 받는 경우, 축전부에 충전된 전하에 의한 가동자의 동력이 내외부적 영향에 의해 상쇄됨으로써, 축전부에 충전된 전하가 낭비되는 것에 의해 가동자가 제 2 위치로 이동하지 못하는 개방 실패의 오작동 문제가 있다.

1. 한국 등록특허 제968462호 2. 한국 등록특허 제968462호 3. 한국등록특허 제1068155호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가동자가 내외부적 영향을 받는 경우, 개방 실패되는 오작동을 방지할 수 있는 영구자석을 이용한 절전형 전자 접촉기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기는 전원공급부로부터 인가되는 제어전류에 대응해 가동자 요소를 투입 위치 또는 개방 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 생성하는 게이트 제어부, 상기 가동자 요소가 상기 투입 위치 또는 상기 개방 위치로 이동하는 것에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 생성하는 상태인지접점, 상기 제어신호 및 상태신호를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 상기 이벤트에 대응한 조작 신호를 생성하는 제어부 및 상기 조작 신호에 의해 제어되며, 개방측 코일의 전류 흐름을 단속하는 오작동방지 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 게이트 제어부로부터 제어전류 인가 여부에 대응한 제어신호를 수신하며, 상기 상태인지접점으로부터 상기 가동자 요소의 위치에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 수신하는 인식부, 상기 인식부로부터 상기 제어신호 및 상기 상태신호를 수신하며, 수신된 상기 제어신호 및 상기 상태신호를 비교하여 상기 이벤트를 검출하는 검출부 및 상기 검출부로부터 상기 이벤트 정보를 수신하며, 오작동 이벤트 수신시, 수신된 상기 오작동 이벤트 정보에 대응해 상기 오작동방지 스위칭부를 스위칭하는 조작 신호를 생성하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조작부는 정상작동 이벤트 수신시, 수신된 상기 정상작동 이벤트 정보에 대응해 상기 오작동방지 스위칭부를 리턴하는 조작 신호를 생성하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오작동방지 스위칭부는 상기 스위칭하는 조작 신호에 의해 스위칭되며, 상기 스위칭되는 것에 의해 보조전원공급부 및 상기 개방측 코일을 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오작동방지 스위칭부는 상기 리턴하는 조작 신호에 의해 리턴되며, 상기 리턴되는 것에 의해 상기 전원공급부 및 상기 개방측 코일을 연결하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제어부가 제어전류의 인가 여부에 대응한 구동 장치의 회로 접점의 상태를 인식하고, 인식된 상태에 대응해 오작동방지 스위칭부를 제어함으로써, 전자 접촉기의 오작동을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한, 축전부에 충전된 전하만으로 구동 장치의 회로 접점이 개방되지 않는 경우, 보상전류를 인가해 구동 장치의 회로 접점을 개방시킴으로써, 축전부의 용량을 최소한의 용량으로 설계할 수 있고, 이에 따라, 축전부의 부피가 줄어듦과 동시에 전자 접촉기의 부피가 줄어들 수 있는 효과를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 구동 디바이스가 적용되는 전자 접촉기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구동 디바이스의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 제어부의 기능블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 구동 디바이스가 적용되는 전자 접촉기를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 구동 디바이스의 구동을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2의 제어부의 기능블록도이다. 도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다.

도 1은 본 발명의 구동 디바이스가 적용되는 전자 접촉기를 도시한 단면도이다. 이해를 위해, 우선 본 발명의 구동 디바이스가 제외된 상태에서 전자 접촉기의 구동에 대해 설명하며, 이후, 구동 디바이스가 연결된 상태에서, 구동 디바이스의 제어에 따라 전자 접촉기의 구동하는 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 전자 접촉기(100)는 하부 케이스(111)와 상부 케이스(112)가 결합되어 외관을 이룬다. 상부 케이스(112)의 전, 후 방향에는 복수의 전원측 단자(171)와 부하측 단자(172)가 일부 노출된 상태로 설치된다.

케이스(111)(112)의 내부에 설치되는 조작기(1000a)의 상부에는 가동 접점 조립체(150)가 결합된다. 가동자요소(1200)는 그의 연결수단인 연장축(1262)과 결합축(1264)을 통해 가동 접점 조립체(150)의 홀더(151)에 일체로 결합된다. 따라서 가동 접점 조립체(150)는 가동자 요소(1200)와 함께 상하로 직선 운동한다.

또한, 결합축(1264)의 일측에는 전도축(1265)이 구비될 수 있으며, 전도축(1265)은 가동자 요소(1200)와 함께 상하로 직선 운동한다. 여기서, 전도축(1265)은 결합축(1260)의 일측에 구비되는 것으로 설명하고 있으나, 가동자 요소(1200)가 상하로 직선 운동함에 따라 함께 상하로 직선 운동할 수 있는 다른 위치에 구비될 수 있다.

전도축(1265)의 일측에는 상태인지접점(1266)이 구비될 수 있으며, 상태인지접점(1266)은 제어부(370)와 무선 또는 유선으로 연결되며, 가동자 요소(1200)가 투입 위치(제 1 위치) 또는 개방 위치(제 2 위치)로 이동하는 것에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 생성할 수 있다. 즉, 가동자 요소(1200)가 이동함에 따라 함께 상하로 직선 운동하는 전도축(1265)의 물리적인 힘에 의해 접촉 또는 분리되어 전자 접촉기(100)의 투입(ON) 또는 개방(OFF)상태를 제어부(370)에 제공할 수 있다. 여기서, 상태인지접점(1266)은 전도축(1265)의 일측에 구비되어 전도축(1265)의 물리적인 힘에 의해 접촉 또는 분리되어 전자 접촉기(100)의 투입(ON) 또는 개방(OFF)상태를 제어부(370)에 제공하는 것으로 설명하고 있으나, 가동자 요소(1200)에 직접 설치되어, 가동자 요소(1200)의 직선 운동에 의해 접촉 또는 분리되어 전자 접촉기(100)의 투입(ON) 또는 개방(OFF)상태를 제어부(370)에 제공할 수 있다.

가동 접점 조립체(150)는, 홀더(151), 가동 접촉자(160) 및 스프링(163)을 포함한다. 가동 접촉자(160)는 스프링(163)에 의해 항상 하방으로 탄성 가압되는 상태로 설치된다.

가동 접촉자(160)의 양쪽 단부에는 각각 가동 접점(161)(162)이 형성되어 있다. 이들 가동 접점(161)(162)에 대응하여, 상부 케이스(112)의 양쪽에는 전원측 단자(171)와 부하측 단자(172)가 설치된다. 각각의 단자(171)(172)에는 고정 접점(181)(182)이 형성되어 있다.

한편, 케이스(111)(112)의 일측에는 보조 단자(190)가 설치된다. 상기 보조 단자(190)에는, 투입측 코일(1140)과 개방측 코일(1150)에 전류를 인입하기 위한 외부 급전선이 접속된다.

조작기(1000a)의 고정자 요소(1100)는 하부 케이스(111)의 바닥에 설치된다. 조작기(1000a)의 가동자 요소(1200)가 하측의 제 1 위치로 동작하면, 전자 접촉기(100)의 가동 접점 조립체(150)가 하향 이동되어 전자 접촉기(100)는 투입 상태(ON 상태가)가 되며, 이때 가동 접촉자(160)의 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 접점(181)(182)에 붙게 되므로 부하측에 전력이 공급된다. 즉, 조작기(1000a)의 투입측 코일(1140)에 전류가 인가되면, 가동자 요소(1200)는 고정자 요소(1100)를 향해 하방으로 끌어 당겨진다.

한편, 가동자 요소(1200)가 하방으로 끝까지 이동한 위치(제 1 위치: 투입위치)에서, 투입측 코일(1140)에 인가하던 전류를 차단하면, 고정자 요소(1100)에 의한 자기장은 사라지고, 가동자 요소(1200)는 영구자석(1220)과 고정 철심 코어(1120)사이의 인력에 의해 투입위치에서 홀딩된다.

이와 같이 가동자 요소(1200)가 하향 이동하여 투입 완료 위치에서 홀딩되면, 그에 일체로 결합된 홀더(151)도 함께 하향 이동한 상태를 지속적으로 유지하게 된다. 그러면 가동 접촉자(160)의 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 접점(181)(182)에 붙게 되어 회로는 투입(ON) 상태를 지속적으로 유지하게 된다.

조작기(1000a)의 가동자 요소(1200)가 상측의 제 2 위치로 동작하면, 전자 접촉기(100)의 가동 접점 조립체(150)가 상향 이동되어 전자 접촉기(100)는 개방 상태(OFF 상태)가 되며, 이때 가동 접촉자(160)의 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 접점(181)(182)으로부터 떨어지므로 부하측에 공급되는 전력이 차단된다. 즉, 조작기(1000a)의 개방측 코일(1150)에 전류가 인가되면, 가동자 요소(1200)는 고정자 요소(1100)와의 반발력과 개방 스프링(2000)의 탄성 복원력에 의해 상측으로 밀려 올라간다.

한편, 가동자 요소(1200)가 상방으로 끝까지 이동한 위치(제 2 위치: 개방위치)에서, 개방측 코일(1150)에 인가하던 전류를 차단하면, 가동자 요소(1200)는 개방 스프링(2000)의 탄성력만으로 개방위치(제 2 위치)에서 지탱되어 홀딩 된다.

이와 같이 가동자 요소(1200)가 상향 이동하여 개방 완료 위치에서 홀딩되면, 그에 일체로 결합된 홀더(151)도 함께 상향 이동한 상태를 유지하게 되어, 가동 접촉자(160)의 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 접점(181)(182)으로부터 떨어지게 되어 회로는 개방(OFF) 상태를 지속적으로 유지하게 된다.

한편, 제어전류의 인가여부에 대응해 투입측 코일(1140)과 개방측 코일(1150)에 인가되는 전류를 제어하며, 상태인지접점(1266)으로부터 제어전류 인가여부에 대응한 구동 장치의 회로 접점의 상태를 인식하고, 인식된 상태에 대응한 보상전류를 개방측 코일(1150)에 제공함으로써, 조작기의 구동을 제어할 수 있는 구동 디바이스의 동작은 도 2를 통해 설명할 수 있다.

이하, 본 발명의 디바이스 구동 회로에 대하여 설명한다. 본 발명의 디바이스 구동회로는 전원공급부로부터 인가되는 제어전류에 대응해 가동자 요소를 투입 위치 또는 개방 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 생성하는 게이트 제어부, 가동자 요소가 투입 위치 또는 개방 위치로 이동하는 것에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 생성하는 상태인지접점, 제어신호 및 상태신호를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 이벤트에 대응한 조작 신호를 생성하는 제어부 및 조작 신호에 의해 제어되며, 개방측 코일의 전류 흐름을 단속함으로써, 전자 접촉기의 오작동을 방지하는 오작동방지 스위칭부를 포함한다. 이하 위와 같은 구동 회로에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 구동 디바이스의 구동을 설명하기 위한 도면이다. 구동 디바이스(300)는 도 1에 도시한 전자 접촉기(100)의 조작기(1000a)의 구동을 제어하며, 예를 들어, 하나의 회로기판에 구현하여, 전자 접촉기(100) 케이스(111,112) 내에 삽입되거나, 또는 보조 단자(190)와 전선을 통해 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 구동 디바이스(300)는 전원 공급부(310), 게이트 제어부(320), 투입측 스위치(330), 축전부(340), 개방측 스위치(350), 보조전원공급부(360), 제어부(370), 다이오드(380) 및 오작동방지 스위칭부(390)을 포함한다. 여기서, 투입측 스위치(330) 및 개방측 스위치(350)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 또는 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다. 한편, 도 2에서는 투입측 SCR(Silicon Controlled Rectifier)(330) 및 개방측 SCR(350)인 경우에 대하여 설명하도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이 투입측 SCR(330)의 출력측 라인은 투입측 코일(1140)과 연결되며, 개방측 SCR(350)의 출력측 라인은 개방측 코일(1150)과 연결된다. 여기서, 투입측 코일(1140)과 개방측 코일(1150)은 이해를 위해 점선으로 도시하였으며, 그 기능 및 역할은 도 1에 도시된 투입측 코일(1140) 및 개방측 코일(1150)과 동일하다.

또한, 보조전원공급부(360)에 구비된 제 2 브릿지 정류부(363)의 입력측 라인과 보조전원(361) 출력측 라인은 상태인지접점(1266)과 연결된다. 여기서, 상태인지접점(1266)은 이해를 위해 간단한 기호로 도시하였으며, 그 기능 및 역할은 도 1에 도시된 상태인지접점(1266)과 동일할 수 있다.

전원공급부(310)는 메인전원(311)을 통해 외부 전력이 인가되면, 전류를 정류하고, 정류된 전류를 게이트 제어부(320)를 통해 투입측 코일(1140)에 제공한다. 전원공급부(310)는 메인전원(311), 제 1 서지보호(312) 및 제 1 브릿지 정류부(313)을 포함한다.

메인전원(311)은 투입측 SCR(330)을 통해 투입측 코일(1140)의 투입 동작을 개시하기 위한 전원을 제 1 브릿지 정류부(313)에 인가할 수 있다.

제 1 서지보호(312)는 메인전원(311) 및 제 1 브릿지 정류부(313)간의 전력선에 제 1 브릿지 정류부(313)와 병렬로 연결되어 서지와 같은 이상전류 유입 시 유입된 이상전류가 제 1 브릿지 정류부(313)로 유입되지 않도록 유도하는 것에 의해 구동 디바이스(300)가 손상되는 것을 예방할 수 있다.

제 1 브릿지 정류부(313)는 메인전원(311)으로부터 게이트 제어부(320)에 인가되는 전원을 정류한다. 제 1 브릿지 정류부(313)는, 예를 들어, 제한됨이 없이, 순방향의 전류만 통과시키는 한 쌍의 제 1 순방향 다이오드(313a)와 역방향의 전류만 통과시키는 한 쌍의 제 1 역방향 다이오드(313b)를 교대로 배치하여 구성할 수 있다.

게이트 제어부(320)는 전원공급부(310)로부터 인가되는 제어전류에 대응해 가동자 요소(1200)를 투입 위치(제 1 위치) 또는 개방 위치(제 2 위치)로 이동시키기 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 즉, 게이트 제어부(320)는 메인전원(311)으로부터 제어전류가 인가된 상태에서, 투입측 SCR(330)을 턴-온(TURN-ON)시키는 제어 신호를 생성하며, 개방측 SCR(350)을 턴-오프(TURN-OFF)시키는 제어신호를 생성한다. 투입측 SCR(330)이 턴-온되면, 투입측 코일(1140)에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 도 1 에 도시한 가동자 요소(1200)가 하방으로 이동하면서, 가동 접점(161, 162)이 고정 접점(181, 182)에 접촉하게 된다.

또한, 가동자 요소(1200)와 함께 상하로 직선 운동하는 전도축(1265)이 하방으로 이동하면서, 전도축(1265)의 일측과 상태인지접점(1266)이 접촉하게 된다. 이에 따라, 제어부(370)는 전자 접촉기(100)의 투입(ON)상태를 인지할 수 있으며, 제어전류가 인가됨에 따라 구동 장치의 회로 접점의 상태가 정상 즉, 전자 접촉기(100)가 정상작동 중임을 인지할 수 있다.

투입측 SCR(330)은 게이트 제어부(320)로부터 제어 신호가 인가되면 턴-온 되며, 전류가 흐르게 되어 투입측 코일(1140)에 전류를 인가함과 동시에 축전부(340)에 전류를 인가할 수 있다.

축전부(340)는 투입측 SCR(330)의 출력측에 배치될 수 있으며, 투입측 SCR(330)로부터 투입측 코일(1140)에 인가되는 전류가 유입되면서, 전하가 축적된다. 축전부(340)는 커패시터로 구성될 수 있으며, 축전부(340)를 커패시터로 구성하는 경우, 커패시터의 충전 시간은 커패시터의 정전용량 및 충전전압레벨에 따라 결정된다. 여기서, 커패시터의 정전용량은 실험적으로 가변될 수 있으나, 보조전원공급부(360)의 보상전류를 고려하여 최소한의 용량으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 커패시터 용량에 대응한 축전부(340)의 부피가 최소한의 크기로 설계됨과 동시에 전자 접촉기(100)의 부피가 최소한의 크기로 설계될 수 있다.

계속하여, 축전부(340)의 충전이 완료되면, 전류가 인가되고 있다 하더라도 전류의 흐름이 정지되고, 전자 접촉기(100)의 가동 접점(161, 162)과 고정 접점(181, 182)은 접촉 상태를 유지한다. 즉, 투입측 코일(1120)에 인가되던 전류 흐름이 정지되면, 고정자 요소(1100)에 의한 자기장은 사라지고, 가동자 요소(1200)는 영구자석(1220)과 고정 철심 코어(1120) 사이의 인력에 의해 투입위치(제 1 위치)에서 홀딩 된다.

한편, 메인전원(311)으로부터 인가되던 전원이 차단되어 제어전류가 인가되지 않을 시, 게이트 제어부(320)는 투입측 SCR(330)을 턴-오프 시키는 제어 신호를 생성하며, 개방측 SCR(350)을 턴-온 시키는 제어 신호를 생성한다. 개방측 SCR(350)이 턴-온 되면, 축전부(340)에 충전되어 있던 전하가 개방측 SCR(350)방향으로 방전되면서, 개방측 코일(1150)에 전류가 흐르게 되고, 개방측 코일(1150)에 전류가 인가되면, 전술한 바와 같이, 가동자 요소(1200)는 고정자 요소(1100)와의 반발력과 개방 스프링(2000)의 탄성 복원력에 의해 상측으로 밀려 올라가고, 가동자 요소(1200)가 상향 이동하여 개방완료 위치에서 홀딩 되면, 그에 일체로 결합된 홀더(151)도 함께 상향 이동한 상태를 유지하게 되어, 가동 접촉자(160)의 가동 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 고정 접점(181)(182) 으로부터 떨어지게 되어 회로는 개방(OFF) 상태를 유지하게 된다.

개방측 SCR(350)은 게이트 제어부(320)로부터 제어 신호가 인가되면 턴-온되며, 전류가 흐르게 되어 축전부(340)에 충전된 전하가 소모되기 까지 개방측 코일(1150)에 전류를 인가할 수 있다.

계속하여, 축전부(340)에 저장되어 있던 전하가 모두 방전되어, 개방측 코일(1150)에 흐르던 전류가 차단되면, 가동자 요소(1200)는 개방 스프링(2000)의 탄성력만으로 개방위치(제 2 위치)에서 지탱되어 홀딩 된다.

한편, 가동자 요소(1200)가 관리자의 실수나 어떠한 외부적 충격, 진동 및 내부적 부품결함 등의 내외부적 영향을 받는 경우, 가동자 요소(1200)는 축전부(340)에 충전된 전하가 소모되기 까지 개방 완료 위치에 도달하지 못하고, 영구자석(1220) 및 고정 철심 코어(1120) 간의 인력에 의해 투입 위치에 고정되어 구동 장치의 회로 접점의 투입상태가 유지되는 문제 즉, 개방 실패의 오작동이 발생될 수 있다.

이때, 가동자 요소(1200)와 함께 상하로 직선 운동하는 전도축(1265)은 하방 위치에 유지됨과 동시에 상태인지접점(1266)과의 접촉상태를 유지하게 된다. 이에 따라, 제어부(370)는 전자 접촉기(100)의 투입(ON)상태가 유지되고 있음을 인지할 수 있으며, 제어전류가 인가되지 않음에도 구동 장치의 회로 접점이 투입 유지되는 비정상 즉, 전자 접촉기(100)가 오작동 중임을 인지할 수 있다.

보조전원공급부(360)는 보조전원(361)을 통해 보조 전력이 인가되면, 전류를 정류하고, 정류된 전류를 오작동방지 스위칭부(390)를 통해 개방측 코일(1150)에 제공한다. 보조전원공급부(360)는 보조전원(361), 제 2 서지보호(362) 및 제 2 브릿지 정류부(363)을 포함한다.

보조전원(361)은 전도축(1265)이 상태인지접점(1266)에 접하는 것에 의해, 도통되어 오작동방지 스위칭부(390)를 통해 개방측 코일(1140)의 개방 동작을 개시하기 위한 전원을 제 2 브릿지 정류부(363)에 인가할 수 있다.

제 2 서지보호(362)는 보조전원(361) 및 제 2 브릿지 정류부(363)간의 전력선에 제 2 브릿지 정류부(363)와 병렬로 연결되어 서지와 같은 이상전류 유입 시 유입된 이상전류가 제 2 브릿지 정류부(363)로 유입되지 않도록 유도하는 것에 의해 구동 디바이스(300)가 손상되는 것을 예방할 수 있다.

제 2 브릿지 정류부(363)는 보조전원(361)으로부터 오작동방지 스위칭부(390)를 통해 개방측 코일(1150)에 인가되는 전원을 정류한다. 제 2 브릿지 정류부(363)는, 예를 들어, 제한됨이 없이, 순방향의 전류만 통과시키는 한 쌍의 제 2 순방향 다이오드(363a)와 역방향의 전류만 통과시키는 한 쌍의 제 2 역방향 다이오드(363b)를 교대로 배치하여 구성할 수 있다.

제어부(370)는 제어신호 및 상태신호를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 이벤트에 대응한 조작 신호를 생성할 수 있다. 즉, 게이트 제어부(320)로부터 생성되는 제어 신호를 이용하여, 제어전류의 인가 여부에 대하여 인식할 수 있으며, 제어전류의 인가 여부 및 상태인지접점(1266)으로부터 제공되는 전자 접촉기(100)의 투입(ON) 또는 개방(OFF)상태를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 이벤트에 대응한 조작 신호를 생성함으로써, 오작동방지 스위칭부(390)를 조작할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제어부(370)는 인식부(371), 검출부(372) 및 조작부(373)를 포함할 수 있다. 여기서, 이벤트는 제어전류가 인가되지 않은 상태에서 상태인지접점(1266)과 전도축(1265)이 접촉되어 있는 상태 즉, 구동 장치의 회로 접점이 투입 유지된 상태인 오작동 이벤트 또는 제어전류가 인가되지 않은 상태에서 상태인지접점(1266)과 전도축(1265)이 분리되어 있는 상태 즉, 구동 장치의 회로 접점이 개방된 상태인 정상작동 이벤트일 수 있다.

인식부(371)는 게이트 제어부(320)로부터 제어전류 인가 여부에 대응한 제어신호를 수신할 수 있으며, 상태인지접점(1266)으로부터 가동자 요소(1200)의 위치에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호 즉, 전자 접촉기(100)의 투입(ON) 또는 개방(OFF)상태신호를 수신할 수 있고, 수신된 제어신호 및 상태신호를 검출부(372)에 제공할 수 있다.

여기서, 제어신호는 제어전류가 인가된 상태에서, 투입측SCR(330)을 턴-온(TURN-ON)시키는 제어 신호 및 개방측SCR(350)을 턴-오프(TURN-OFF)시키는 제어신호 또는 제어전류가 인가되지 않은 상태에서, 투입측SCR(330)을 턴-오프(TURN-OFF)시키는 제어 신호 및 개방측SCR(350)을 턴-온(TURN-ON)시키는 제어신호일 수 있으며, 상태신호는 가동자 요소(1200)가 제 1 위치로 이동함에 따라 함께 상하로 직선 운동하는 전도축(1265)이 하강하여 상태인지접점(1266)과 접촉되어 발생되는 투입(ON)상태신호 또는 가동자 요소(1200)가 제 2 위치로 이동함에 따라 함께 상하로 직선 운동하는 전도축(1265)이 상승하여 상태인지접점(1266)과 분리되어 발생되는 개방(OFF)상태신호일 수 있다.

검출부(372)는 인식부(371)로부터 제어신호 및 상태신호를 수신하며, 수신된 제어신호 및 상태신호를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 이벤트 정보를 조작부(373)에 제공할 수 있다. 여기서, 이벤트 정보는 게이트 제어부(320)로부터 투입측SCR(330)을 턴-오프(TURN-OFF)시키는 제어신호 및 개방측SCR(350)을 턴-온(TURN-ON)시키는 제어신호를 수신하고, 상태인지접점(1266)으로부터 투입(ON)상태신호가 수신되는 경우의 오작동 이벤트 또는 게이트 제어부(320)로부터 투입측SCR(330)을 턴-오프(TURN-OFF)시키는 제어신호 및 개방측SCR(350)을 턴-온(TURN-ON)시키는 제어신호를 수신하고, 상태인지접점(1266)으로부터 개방(ON)상태신호가 수신되는 경우의 정상작동 이벤트일 수 있다.

조작부(373)는 검출부(372)로부터 이벤트 정보를 수신하고, 수신된 이벤트 정보에 대응해 오작동방지 스위칭부(390)를 제어하는 조작 신호를 생성할 수 있다. 즉, 오작동 이벤트 수신시, 수신된 오작동 이벤트 정보에 대응해 오작동방지 스위칭부(390)를 스위칭하는 조작 신호를 생성할 수 있다. 오작동방지 스위칭부(390)가 스위칭되면, 축전부(340)와 연결되어 있던 개방측 코일(1150)이 보조전원공급부(360)와 연결되어 개방측 코일(1150)에 보상전류가 흐르게 되고, 이에 따라 도 1에 도시한 가동자 요소(1200)가 상방으로 강제 이동하면서, 가동 접점(161,162)이 고정 접점(181,182)과 분리되게 된다.

또한, 조작부(373)는 정상작동 이벤트 수신시, 수신된 정상작동 이벤트 정보에 대응해 오작동방지 스위칭부(390)를 리턴하는 조작 신호를 생성할 수 있다. 오작동방지 스위칭부(390)가 리턴되면, 보조전원공급부(360)와 연결되어 개방측 코일(1150)에 흐르던 보상전류가 차단되고, 가동자 요소(1200)는 개방 스프링(2000)의 탄성력만으로 개방위치(제 2 위치)에서 지탱되어 홀딩 된다.

이와 같이 가동자 요소(1200)가 상향 이동하여 개방 완료 위치에서 홀딩되면, 그에 일체로 결합된 홀더(151)도 함께 상향 이동한 상태를 유지하게 되어, 가동 접촉자(160)의 접점(161)(162)은 단자(171)(172)의 접점(181)(182)으로부터 떨어지게 되어 회로는 개방(OFF) 상태를 지속적으로 유지하게 된다.

다이오드(380)는 제 2 브릿지 정류부(363)의 양전하가 개방측SCR(350)의 출력측 라인에 제공되는 라인에 구비될 수 있으며, 제 2 브릿지 정류부(363)로부터 출력되는 양전하 전류가 제어부(370)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

오작동방지 스위칭부(390)는 조작 신호에 의해 제어되며, 개방측 코일(1150)의 전류 흐름을 단속할 수 있다. 즉, 오작동방지 스위칭부(390)는 축전부(340)로부터 개방측 코일(1150)에 전류가 흐르는 전력선 및 보조전원공급부(360)로부터 개방측 코일(1150)에 보상전류가 흐르는 전력선에 구비되어, 조작부(373)로부터 스위칭하는 조작 신호에 의해 스위칭되며, 스위칭되는 것에 의해 보조전원공급부(360) 및 개방측 코일(1150)을 연결해 보조전원공급부(360)로부터 생성되는 보상전류를 개방측 코일(1150)에 제공할 수 있다. 또한, 조작부(373)로부터 리턴하는 조작 신호에 의해 리턴되며, 리턴되는 것에 의해 전원공급부(310) 및 개방측 코일(1150)을 연결함으로써, 보조전원공급부(360)로부터 개방측 코일(1150)에 제공되는 보상전류를 차단할 수 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 제어부의 제어방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 제어부의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 게이트 제어부(320)로부터 제어신호를 수신하고, 제어전류가 인가되었는지 확인한다(S371).

제어전류가 인가된 경우에는 오작동방지 스위칭부(390)가 조작되지 않도록 할 수 있다(S371-Y).

제어전류가 인가되지 않은 경우(S371-N), 상태인지접점(1266)으로부터 상태신호를 수신하고, 수신된 상태신호에 대응한 전자 접촉기(100)의 개방(OFF)상태를 확인한다(S372).

전자 접촉기(100)가 개방(OFF)상태인 경우에는 전자 접촉기(100)가 정상작동 중임을 인식하고, 오작동방지 스위칭부(390)가 조작되지 않도록 할 수 있다(S372-Y).

전자 접촉기(100)가 개방(OFF)상태가 아닌 경우(S372-N), 제어신호 및 상태신호를 비교하여, 오작동 이벤트를 검출하고, 오작동방지 스위칭부를 조작한다(S373).

한편, 상술한 설명에서, 단계 S371 내지 S373은 본 발명의 구현에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기에 관하여 이미 기술된 내용은 도 4의 제어방법에도 적용된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 전자 접촉기
111 : 하부 케이스
112 : 상부 케이스
150 : 가동 접점 조립체
151 : 홀더
160 : 가동 접촉자
161, 162 : 가동 접점
163 : 스프링
171 : 전원측 단자
172 : 부하측 단자
181, 182 : 고정 접점
190 : 보조단자
300 : 구동 디바이스
310 : 전원 공급부
311 : 메인전원
312 : 제 1 서지보호
313 : 제 1 브릿지 정류부
313a : 제 1 순방향 다이오드
313b : 제 1 역방향 다이오드
320 : 게이트 제어부
330 : 투입측 스위치
340 : 축전부
350 : 개방측 스위치
360 : 보조전원공급부
361 : 보조전원
362 : 제 2 서지보호
363 : 제 2 브릿지 정류부
363a : 제 2 순방향 다이오드
363b : 제 2 순방향 다이오드
370 : 제어부
371 : 인식부
372 : 검출부
373 : 조작부
380 : 다이오드
390 : 오작동방지 스위칭부
1000a : 조작기
1100 : 고정자 요소
1140 : 투입측 코일
1150 : 개방측 코일
1200 : 가동자 요소
1262 : 연장축
1264 : 결합축
1265 : 전도축
1266 : 상태인지접점
2000 : 개방 스프링

Claims (5)

1. 전원공급부로부터 인가되는 제어전류에 대응해 가동자 요소를 투입 위치 또는 개방 위치로 이동시키기 위한 제어신호를 생성하는 게이트 제어부;
   상기 가동자 요소가 상기 투입 위치 또는 상기 개방 위치로 이동하는 것에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 생성하는 상태인지접점;
   상기 제어신호 및 상태신호를 비교하여 이벤트를 검출하고, 검출된 상기 이벤트에 대응한 조작 신호를 생성하는 제어부 및
   상기 조작 신호에 의해 제어되며, 개방측 코일의 전류 흐름을 단속하는 오작동방지 스위칭부를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 게이트 제어부로부터 제어전류 인가 여부에 대응한 제어신호를 수신하며, 상기 상태인지접점으로부터 상기 가동자 요소의 위치에 대응한 구동장치의 회로 접점 상태신호를 수신하는 인식부,
   상기 인식부로부터 상기 제어신호 및 상기 상태신호를 수신하며, 수신된 상기 제어신호 및 상기 상태신호를 비교하여 상기 이벤트를 검출하는 검출부 및
   상기 검출부로부터 상기 이벤트 정보를 수신하며, 오작동 이벤트 수신시, 수신된 상기 오작동 이벤트 정보에 대응해 상기 오작동방지 스위칭부를 스위칭하는 조작 신호를 생성하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조작부는 정상작동 이벤트 수신시, 수신된 상기 정상작동 이벤트 정보에 대응해 상기 오작동방지 스위칭부를 리턴하는 조작 신호를 생성하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 오작동방지 스위칭부는 상기 스위칭하는 조작 신호에 의해 스위칭되며, 상기 스위칭되는 것에 의해 보조전원공급부 및 상기 개방측 코일을 연결하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 오작동방지 스위칭부는 상기 리턴하는 조작 신호에 의해 리턴되며, 상기 리턴되는 것에 의해 상기 전원공급부 및 상기 개방측 코일을 연결하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 오작동 방지 기능을 가지는 절전형 전자 접촉기.

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