KR102286686B1 - 수동 핸들을 포함하는 스위치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수동으로 핸들을 조작하도록 구성된 스위치 장치에 있어서, 수동 조작을 위한 하나의 핸들 및 핸들을 수납하고 상기 핸들을 상하로 조작할 수 있도록 구성된 메커니즘 케이스를 포함하는 메커니즘부, 메커니즘부의 양 측에 위치하며, 각각 고정 접점과 가동 접점대를 포함하는 한 쌍의 접점 장치부를 포함하고, 메커니즘 케이스는 핸들의 양단에서 연장되는 기어부가 관통하도록 구성된 한 쌍의 홀을 포함하고, 접점 장치부는 각각 상기 기어부와 연결되어 회전 운동을 하도록 구성된 로터리를 더 포함하며, 가동 접점대는 상기 로터리의 관통부를 통해 삽입되어 고정됨으로써 회전가능한 것인, 스위치 장치를 제공할 수 있다.

Description

수동 핸들을 포함하는 스위치 장치{SWITCH DEVICE COMPRISING MANUAL HANDLE}

본 발명은 수동 핸들을 포함하는 스위치 장치 또는 단로기(disconnector)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 수동 핸들을 조작하여 전원측과 부하측의 전원을 투입하고 차단하여 전기적인 회로를 연결하는 접점부의 개폐가 가능한 수동식의 스위치 장치에 관한 것으로서, 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 직류 고전압 수동식 스위치 장치에 사용될 수 있다.

수동 조작으로 전원을 투입하고 분리하는 스위치 장치는 태양광 발전 등 신재생 에너지, 에너지 저장장치, 전기 차량, 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 따라 전원회로의 보호가 요구된다. 이에 따라, 수동으로 조작되고 안전하게 전기적인 연결과 계획된 빠른 회로의 분리는 사고를 방지하고 단락으로 인한 스위치 장치의 용착이나 소손으로부터 보호 협조 기기와의 연동으로 안전한 회로를 구성할 수 있으며 안전한 절연 전압을 만족시킬 수 있고 높은 단락 용량의 스위치 장치스위치 장치가 요구되고 있다.

종래에는 캠식으로 스위치 장치를 만들어 사용하였기 때문에 핸들의 조작으로 캠의 선행 곡선을 따라 접점이 접리하는 구조로 접점의 접리하고 접촉이 완전히 이루어 질 때까지 핸들을 조작해야 하는 번거로움이 있었으며, 수동으로 핸들을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 돌려 접점의 접촉과 분리를 하는 구조의 스위치 장치를 사용함에 따라 조작 시간이 길어져 결국은 아크 시간이 지연되고 접점의 개로시 아크로 인한 절연 공간 거리의 확보 시간이 지연되어 차단이 어렵고 접점의 기계적인 소모를 가져왔다. 또한, 핸들 조작부와 접점 장치부를 일체로 형성하여 전원 측과 부하 측의 극 수를 증감할 수 없었으며 수동으로 조작하는 스위치 장치의 접점 상태를 원격에서 파악하고 상태를 감시하는 피드백을 할 수 없다는 문제점을 가졌다. 따라서, 이와 같은 문제들을 해결할 수 있는 새로운 구조의 직류 스위치 접점 장치가 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1031947호

본 발명은 전원 회로에서 사용되고 수동으로 핸들을 조작하는 스위치 장치를 개시한다. 이 스위치 장치는 핸들을 조작하여 고정으로 배치된 고정 접점에 한 쌍의 가동 접점대를 접촉 및 이격하는 접점 장치부를 구비하고 핸들과 연동되고 절연물로 만들어진 핸들 중앙의 좌, 우측에 일체로 만들어진 회전부에 별도의 구획되고 착탈이 용이한 하나의 접점 장치의 절연체로 만든 회전형 가동 접점대 수납부의 좌, 우측에 숫 로터리와 암 로터리를 배치하여 핸들이 장착된 회전부와 연동하는 수동 조작형 스위치 장치로 핸들의 조작력을 만드는 한 쌍의 압축과 복귀를 하는 스프링의 임계점(사점)을 이용하여 핸들 회전부와 접점 장치부에 만들어진 로터리는 핸들의 상, 하 조작으로 핸들 회전부가 회전할 때 접점 장치부의 로터리는 스프링의 임계점에 도달하기 이전에는 가동 접점대가 회전하지 못하도록 접점 장치부의 로터리는 일정 구간 공회전을 하고, 스프링의 임계점으로 압축된 스프링이 사점을 지나 스프링의 복원력을 발휘할 때 한 쌍의 스프링의 힘이 배가된 복원력을 이용하여 가동 접점대를 순간적으로 개로하고 폐로시킴으로써, 수동 핸들을 조작하여 스위치의 전기적인 접속과 분리를 할 수 있는 수동 핸들 조작형 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 가동 접점대를 U자 형태로 절곡하여 U자의 밑부분에 하나의 원형 돌기(엠보싱)를 만들고 다른 한쪽은 삽통 구멍을 만들어 한 쌍을 겹쳐서 조립할 수 있으며 돌기부분은 삽통 구멍으로 조립되어 서로의 이탈을 방지할 수 있으며, 가동 접점대의 U자 형상 안쪽에 한 쌍의 돌기를 만들어 전자 반발력을 극복하고, 자성체로 만든 한 쌍의 요크에 한 쌍의 삽통 구멍을 만들어 가동 접점대에 만들어진 한 쌍의 엠보싱 돌기부와 끼워지고 조립되어 단락으로 인한 접점의 반발력을 억제하여 단락 전류 내량을 확보하고, 자성체로 만들어진 요크의 좌, 우측 가장자리에 V자 형태의 절개부를 만들어 한 쌍의 가동 접점대가 고정 접점대에 끼워져 접촉할 때 접촉 압력을 발생시키는 판 스프링을 배치하여 가동 접점대 수납부인 회전 로터리의 벽면에서 판 스프링의 접압력을 만들 수 있는 수동 핸들 조작형 스위치 장치를 구현하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수동으로 핸들을 조작하여 전기적인 접촉과 분리를 할 수 있는 수동 핸들 조작 스위치 장치로서 접점의 상태를 감시하는 마이크로스위치 보조 접점을 구비하며, 보조 접점은 핸들의 하부에 형성된 돌기를 통해 핸들의 회전으로 조작이 가능하고, 핸들과 핸들 스프링이 조립되고 배치되는 회전의 중심을 잡아주는 케이스와 커버의 핸들 회전 원통부를 중심으로 보조 접점을 조작하는 돌기부는 핸들의 하측에 일체로 형성되고, 배터리를 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 계획 제어를 하는 주변 기기에 수동 조작이 되는 스위치 장치의 접점의 상태를 피드백할 수 있는 보조 접점을 구비한 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 핸들이 장착된 분리 공간과 접점대를 회전하는 분리 공간의 연결부를 절연을 확보한 엔지니어링 플라스틱 등으로 구성할 수 있으며 핸들이 수납 된 분리 공간과 접점 장치부를 통해 절연이 확보된 수동 핸들 조작용 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수동 핸들 조작 스위치 장치의 조립이 용이하도록 접점 장치의 케이스와 커버는 커버에서 만들어진 한 쌍의 스냅 피스와 케이스에 만들어진 한 쌍의 돌기부로 조립이 용이한 구조를 갖고, 별도의 나사 체결로 인한 절연부 파괴의 우려와 접촉으로 인한 감전을 피하기 위하여 접점 장치의 결합용 나사 체결 부위를 삭제한 수동 핸들 조작형 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 직류 고전압 유접점 스위치 장치에 포함된 수동 핸들 조작형 스위치 장치로서 접점의 접촉과 분리 시 발생하는 아크를 가동 접점대의 회전 방향을 중심으로 다수의 분리된 아크 그리드를 접점 장치부의 내부에 배치하여 아크를 유도하고 소호할 수 있는 안전한 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

본 발명의 일 실시예에서, 수동으로 핸들을 조작하도록 구성된 스위치 장치에 있어서, 수동 조작을 위한 하나의 핸들 및 상기 핸들을 수납하고 상기 핸들을 상하로 조작할 수 있도록 구성된 메커니즘 케이스를 포함하는 메커니즘부; 및 상기 메커니즘부의 양 측에 위치하며, 각각 고정 접점과 가동 접점대를 포함하는 한 쌍의 접점 장치부를 포함하고, 상기 메커니즘 케이스는 상기 핸들의 양단에서 연장되는 기어부가 관통하도록 구성된 한 쌍의 홀을 포함하고, 상기 접점 장치부는 각각 상기 기어부와 연결되어 회전 운동을 하도록 구성된 로터리를 더 포함하며, 상기 가동 접점대는 상기 로터리의 관통부를 통해 삽입되어 고정됨으로써 회전가능한 것인, 스위치 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 메커니즘부는 상기 핸들의 하부에 배치되는 마이크로스위치를 더 포함하고, 상기 메커니즘 케이스는 상기 마이크로 스위치를 고정하기 위한 돌기를 갖는 것일 수 있다.

또한, 상기 핸들은 상기 마이크로스위치의 레버를 누를 수 있도록 돌출된 핸들 돌기부 및 회전 시 상기 마이크로스위치와 충돌을 회피하도록 단차를 형성하도록 구성된 충돌 회피부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 메커니즘부는 상기 핸들과 결합되어 상기 핸들의 회전에 따른 탄성력을 발생하도록 구성된 한 쌍의 스프링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 스프링 각각은 일 단부가 ㄱ자 형태를 갖도록 구성되고, 상기 ㄱ자 형태의 단부의 일단이 상기 핸들의 양 측에 형성된 구멍을 통해 삽입되는 것일 수 있다.

또한, 상기 핸들의 조작 시 일정 회전 거리까지 상기 스프링의 임계점에 도달하기 이전에 상기 로터리의 공회전을 통해 상기 가동 접점대의 회전을 방지하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 기어부의 양쪽에 각각 외륜형 기어 및 내륜형 기어를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 배터리 전원을 이용하는 부하에 충전과 방전시에 사용되는 수동 핸들 조작형 스위치 장치는 핸들과 핸들의 동작 임계점(사점)을 만들기 위해 수동 핸들 조작부를 부채꼴 형상으로 만들고 좌, 우측의 가장자리에 한 쌍의 스프링을 삽통하여 스프링의 단부에 ㄱ자로 절곡된 부분을 끼워 수납할 수 있도록 만들고, 부채꼴 형상의 수동 핸들 하측에 형성된 돌기를 통해 전원 투입 및 차단시 핸들 조작부가 회전할 때 케이스 하우징의 밑면에 배치된 초소형 마이크로 스위치를 동작시킴으로써, 핸들의 위치와 연동된 접점 상태를 감시하고 접점의 상태를 피드백하여 보다 안전한 시스템을 구성할 수 있다. 또한, 핸들 조작부는 접점 장치부와 격리된 별도의 구획된 단독의 케이스와 커버로 접점 장치부와의 절연을 확보할 수 있으며, 핸들의 회전 동력은 접점 장치부에 전달되고 가동 접점대를 회전형 로터리의 내부에 수납 배치함으로써 절연 공간이 확보되고 핸들을 포함하는 메커니즘부와 접점 장치부를 분리한 스위치 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 수동 조작 핸들과 연동되도록 형성된 접점 장치부의 회전 로터리의 일정한 회전은 공회전을 하고 수동 핸들을 조작 회전시 스프링은 압축되고 힘을 충전할 수 있다. 이와 같은 스프링의 압축력은 핸들이 임계점(사점)을 통과할 때 스프링의 반발력(복원력)으로 가동 접점대가 고정 접점으로 순간적으로 밀고 들어가 가동 접점대의 클립력으로 고정 접점을 감싸는 접촉 압력으로 전기적인 연결을 할 수 있다. 또한, 반대로 핸들을 개로 위치로 조작하면 투입과 같이 스프링의 임계점(사점)을 통과하는 순간 한 쌍의 스프링이 압축되어 충전된 힘을 동시에 복원하여 가동 접점대를 순식간에 고정 접점으로부터 분리할 수 있어 접점에서 발생하는 아크로 인한 접점의 기계적인 마모를 줄이고 빠른 절연거리를 확보하여 안전하게 차단하는 스위칭 장치를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 적어도 하나의 수동 조작 핸들의 회전 각도와 로터리로 연동되고 일정구간 공회전을 하고 접점의 단속과 분리를 행하는 동력 전달을 절연이 확보된 플라스틱 강화 수지로 구성하여 도전체로 만들어, 중심 샤프트를 사용하는 종전의 방법과 다르게 핸들부와 접점 장치부의 절연을 확보하고 안전하게 차단할 수 잇는 수동 핸들 조작형 스위치 장치의 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부하측 단락 전류 및 대전류로 인한 고정 접점의 외부를 감싸는 형태의 한 쌍의 가동 접점대는 접점간에 발생하는 전자 반발력을 억제하는 구조로서 가동 접점대의 중앙부의 좌, 우측에 강자성체로 만든 한 쌍의 요크를 배치하여 단락 전류 발생시 가동 접점대에 흐르는 전류로 인하여 한 쌍의 요크에서 흡인력이 발생하고 고정 접점대를 향하여 한 쌍의 가동 접점대는 더욱 강한 접촉압력을 발휘함으로써 접점의 용착이나, 반발로 인한 접점재의 분리 등의 소손을 방지하고, 과전류 내량을 확보하고, 가동 접점대에 흐르는 전류의 양에 비례하여 강력한 접촉 압력을 유지할 수 있다.

이에 따라 가동 접점대의 접촉 압력 스프링이 보유한 접촉 압력을 벗어나는 전자 반발력을 극복할 수 있는 흡인력으로 접점간의 전자 반발력으로 접점이 분리되어 화재, 폭발 등의 사고를 방지하고 보호 협조를 하는 차단기, 퓨즈의 동작전에는 접점이 통전상태를 유지하여 계획되고 예측이 가능한 접점 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 접점 장치의 내부에 가동 접점대의 회전방향의 좌, 우측에 아크 그리드를 설치하여 아크를 유도하고 아크를 냉각하며 아크 전압을 쪼개서 차단이 용이한 수동 핸들 조작형 스위치 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 신재생 에너지, 전기차량, 직류 전원제어, 배터리 전원제어 등에 적용 가능한 수동 핸들 조작이 가능한 스위치 장치에 포함된 접점 장치에서 절연 공간을 확보한 구조로 제어 판넬의 수직면에 취부가 용이하고 핸들부와 하나 이상의 접점 장치부의 극 수를 증감할 수 있는 구조의 스위치 장치접점 장치를 제공할 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 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 핸들 조작형 스위치 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.
도 1b은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 핸들 조작형 스위치 장치 내부의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 메커니즘부(Mechanism Part)의 구성, 기능과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 접점 장치부(Disconnector Part)의 구성, 기능과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리에 조립되는 가동 접점대 조립체의 구성 및 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 핸들의 회전으로 만들어지는 스프링의 압축 에너지가 임계점을 지나면서 스프링의 반발력으로 인해 생긴 회전 동력이 접점 장치의 동력을 전달받는 로터리로 전달되어 가동 접점대가 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 장치부의 내부에 고정 접점과 로터리에 수납 배치되는 가동 접점대, 가동 접점대의 회전 주행에 따른 아크 그리드의 배치와, 고정 접점대의 하측에 전원부와 부하부의 나사체결을 위한 케이스와 커버의 형상에 수납되는 육각 넛트의 배치와 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따라 핸들의 회전에 의한 보조 접점의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 메커니즘부의 회전 동력을 이용하여 접점 장치부를 증설가능한 구성과, 접점 장치부간 절연을 위해 절연물이 설치되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 접점 장치부의 로터리에 스프링이 결합된 구성을 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 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 핸들 조작형 스위치 장치의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.

도 1a를 참조하면, 스위치 장치는 수동 핸들(03) 조작을 담당하는 메커니즘부(Mechanism Part)(01)와 메커니즘부(01)에 의해 동작되는 접점 장치부(Disconnector Part)(02)가 양쪽으로 분리되어 배치되어 있다. 메커니즘부(01)에는 수동으로 상하로 조작가능한 핸들(03)이 배치되고, 제어시스템 판넬의 수직면에 취부가 가능하도록 마운팅부(04a)를 포함할 수 있다.

또한, 접점 장치부(02)의 옆면의 4개의 볼트(05)와 너트(06)를 통해 메커니즘부(01)와 접점 장치부(02)가 연결되고 체결될 수 있다. 접점 장치부(02)의 동력은 메커니즘부(01)의 핸들(03)의 중앙에 위치하는 기어부의 좌, 우측에 연결된 한 쌍의 로터리(07)(Rotor)에 의해 좌, 우측에 배치된 접점 장치부(02)를 연동하여 수동 핸들(03)에 의해 접점을 개로 또는 폐로 시킬 수 있다.

도 1b은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 핸들 조작형 스위치 장치 내부의 구성을 설명하기 위한 조립도이다.

도 1b를 참조하면, 핸들(03)은 양쪽으로 지지하고 있는 압축 스프링(08) 한 쌍에 의해 고정되어 있으며, 핸들(03)에 힘을 가하여 압축 스프링(08)의 임계점(사점)을 넘게 되면 양 측의 압축 스프링(08) 한 쌍에 의해 반대 방향으로 회전하게 된다. 이때, 핸들(03)이 회전함에 따라 핸들(03)의 양단에서 연장되는 기어부에 연결되어 있는 좌, 우측의 로터리(07)도 함께 회전을 하게 되며, 이때 발생하는 회전력에 의해 고정 접점(09)과 로터리(07)에 고정되어 있는 가동 접점(10)이 개로 또는 폐로 상태가 된다. 예컨대 핸들(03) 양단의 기어부의 양쪽에 각각 외륜형 기어 및 내륜형 기어를 포함할 수 있다.

또한, 도 1b에서와 같이, 핸들(03)에 결합된 핸들 기어부(03b)와 좌, 우측의 로터리(07)에 결합된 로터리 기어(07d)의 암수 구조를 통해 핸들 기어부(03b)의 회전력을 양 쪽의 로터리 기어(07d)로 전달할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메커니즘부의 구성 및 기능과 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 메커니즘부(01)의 핸들(03)의 부채꼴 형상이 회전 운동을 하고 부채꼴의 가장자리에 배치되어 있는 한 쌍의 관통 구멍(03a)에 압축 스프링(08)의 단부(08a)를 ㄱ자부(08b)로 절곡하여 삽통하여, ㄱ자부(08b)의 일 단이 핸들(03)의 관통 구멍(03a)을 통해 삽입 고정됨으로써 압축 스프링(08)의 이탈을 방지할 수 있다. 압축 스프링(08)의 반대편은 ㄱ자부(08b)와 평행한 ㅡ자(08c) 형태로 메커니즘 케이스(04)에 설치된 스프링 안착부의 홈부(04b)에 고정이 되며 압축 스프링(08)을 구속하지 않고 이탈을 방지하기 위해 부채꼴의 형태에서 V자 형태로 되는 격벽(04c)을 형성할 수 있다.

또한, 메커니즘 케이스는 핸들(03)의 양단에서 연장되는 기어부가 관통하도록 구성된 한 쌍의 홀을 포함할 수 있다.

또한, 메커니즘 케이스(04)에 형성된 한 쌍의 케이스 돌기부(04d)를 통해 보조 접점으로 동작하는 초소형 마이크로 스위치(11)는 수납되어 배치될 수 있으며, 핸들(03)에 일체로 하부에 형성된 돌기부(03c)는 초소형 마이크로 스위치(11) 래버를 누를 수 있도록 돌출됨으로써, 핸들(03)의 회전에 의해 마이크로 스위치(11)를 조작할 수 있다. 핸들(03)은 임계점(사점)을 기준으로 좌, 우 약 35˚의 회전이 가능 하며, 핸들(03)의 온(ON), 오프(OFF) 동작에 따라 보조 접점인 마이크로스위치(11)가 조작되어 이를 응용한 시스템 상태 확인이 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 장치부(02)의 구성 및 기능과 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 접점 장치부(02)의 케이스(12)의 가장자리에는 원형의 관통 구멍(12a)과 부채꼴 홈(12b)이 있고 회전가능한 로터리(07)는 관통 구멍(12a)과 부채꼴 홈(12b)에 맞춰져 조립될 수 있다. 접점 장치부(02)의 커버(13)에도 동일하게 관통 구멍(13a)과 부채꼴 홈(13b)이 형성되며 직사각형 형태의 로터리 돌출부(07a)와 부채꼴 홈(12b, 13b)에 의해 가동 접점대(10)의 과동작을 방지할 수 있다.

또한, 고정 접점(09)은 가동 접점대(10)가 회전하며 개폐 동작을 할 때 원활한 슬라이딩이 되도록 고정 접점(09)의 접촉부(09a)가 좌측면은 상단, 우측면은 하단을 향하도록 고정되며, 외부 전원부와 부하부의 연결 위해 케이스(12)와 커버(13)에 너트 고정부(12d)를 형성하여 육각 너트(15)에 렌치 볼트(16)를 이용해 나사 체결할 수 있다.

또한, 접점 장치부(02)는 가동 접점대(10)의 회전 주행 경로를 따라 일정 간격으로 배치되어 아크를 유도하기 위한 복수의 아크 그리드(14)를 포함할 수 있으며, 전류 차단 시 발생하는 아크를 차단하기 위해 로터리(07)를 따라 회전하는 가동 접점대(10)의 방향으로 아크 그리드(14)가 양쪽의 케이스의 그리드 홈(12c)에 끼워질 수 있도록 구성된다. 또한 절연을 위한 상부 커버(17)과 가동 접점(10)의 동작 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투명 커버(18)가 조립될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리(07)에 조립되어 결합되는 가동 접점대(10)의 배치와 형상, 가동 접점대(10)의 U자 형상, U자 형상 내부에 배치되는 요크(19), 요크(19) 위의 한 쌍의 절개부(19a)에 배치되는 판 스프링(20) 및 조립이 완료된 가동 접점대(10)의 조립체의 구성 및 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 가동 접점은 가동 접점대의 형태로 구성될 수 있으며, 특히 가동 접점대(10) 한 쌍이 결합한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 가동 접점대(10)는 U자 형상을 가지고 양 끝단과 중앙부 사이에 단차를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 가동 접점대(10)는 U자 형상의 하측부에 하나의 돌기부(10a)와 하나의 관통 구멍(10b)을 포함하고, 이와 같은 돌기부(10a)가 관통 구멍(10b)과 결합함으로써 한 쌍의 가동 접점대(10)가 안정적으로 결합 유지되는 형태로 배치될 수 있다. 가동 접점대(10)의 U자형의 내부는 한 쌍의 돌기(엠보싱)(10c)를 형성하여 강 자성체로 만들어진 요크(19)의 관통 홀(19a)에 수납 배치될 수 있다.

또한, U자 형상으로 만들어진 자성체의 요크(19)는 한 쌍의 가동 접점대(10)에 흐르는 단락 전류로 인해 서로 흡인력을 갖도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 요크의 U자 형태의 하측에 V자 형태로 돌출된 한 쌍의 절개부(19b)를 형성하여 판 스프링(20) 양단에 형성된 홈과 결합되게 함으로써 판 스프링(20)의 이탈을 방지하고, 가동 접점대(10)의 접촉 압력 향상 및 이탈을 방지하도록 판 스프링(20)을 배치할 수 있다. 한 쌍의 가동 접점대(10)가 로터리(07)의 직사각형 형상의 관통부의 중심 내부에 조립 배치되고, 이때 로터리(07)의 고정 지지부(07b)와 훅(HOOK)부(07c)에 의해 가동 접점대(10)는 고정이 되며, 직사각형 관통부의 중심에 있는 비틀림 방지 가이드(07d)로 가동 접점대(10)는 정렬이 될 수 있다.

또한, 로터리(07)의 회전과 연동하여 가동 접점대(10)는 정방향 및 역방향으로 회전하여 한 쌍의 고정 접점(09)에 결속하거나, 분리될 수 있다. 스위치 온(ON), 오프(OFF)시 가동 접점대(10)의 상태를 참고하면 오프(OFF)시에는 가동 접점대(10)를 지지하고 있는 요크(19)와 판 스프링(20)에 의해 가동 접점대(10)가 서로 마주보고 있는 면이 붙게 되고, 온(ON)시에는 가동 접점대(10)의 회전력에 의해 고정 접점(09)으로 슬라이딩 되어 서로 마주보고 있는 면이 벌어지게 되고 판 스프링(20)에 의해 고정 접점(09)과 가동 접점대(10) 사이의 접압력이 증가하게 된다. 이와 같이, 판 스프링(20)의 적어도 일면이 U자형 요크(19)에 의해 지지되고, 다른 면은 로터리(07)에 의해 지지됨으로써, 한 쌍의 가동 접점대(10)의 양 끝단 사이에 고정 접점(09)이 위치할 때 접촉 압력을 인가할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 핸들의 회전으로 만들어지는 스프링의 압축 에너지가 임계점(사점)을 지나면서 스프링의 반발력으로 인해 생긴 회전 동력이 접점 장치의 동력을 전달받는 로터리로 전달되어 가동 접점이 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 핸들(03)이 회전할 때 한 쌍의 압축 스프링(08)은 약 35˚에서 0˚까지 압축이 되고, 핸들(03)이 임계점(사점)을 지나면서 충전된 스프링의 압축 에너지는 핸들 기어부(03b)를 통해 로터리의 기어(70d)로 전달되면서 가동 접점대(10)는 고정 접점(09)과 결합되어 폐로 상태가 된다. 또한, 핸들 기어부(03b)와 로터리 기어부(07d)는 약 40˚정도 공회전할 수 있는 공간이 있으며, 이는 로터리(07)에 순간적인 토크를 가하여 보다 효과적으로 폐로 시킬 수 있도록 한다.

반대로 핸들(03)을 시계 방향으로 힘을 주어 동작할 때에도 투입과 같이 한 쌍의 스프링(08)은 약 -35˚에서 0˚까지 압축이 되고, 핸들(03)이 임계점(사점)을 지나면서 충전된 압축 스프링(08)의 압축 에너지는 강력한 반발력으로 결합된 접점을 빠른 속도로 분리하는 역할을 해줄 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 접점 장치의 내부에 고정 접점과 로터리에 수납 배치되는 가동 접점대, 가동 접점대의 회전 주행에 따른 아크 그리드의 배치를 설명하고 고정 접점대의 하측에 전원부와 부하부의 나사체결을 위한 케이스와 커버의 형상에 수납되는 육각 넛트의 배치와 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 6를 참조하면, 가동 접점대(10)는 수평선을 기준으로 약 0˚~ 30˚까지의 회전 각을 가지며 회전 주행 경로를 따라 좌, 우로 아크 그리드(14)가 일정한 간격으로 배치되어 있다. 가동 접점대(10)가 고정 접점(09)과 분리되는 순간 아크가 발생하게 되는데, 가동 접점대(10)의 회전 속도로 아크를 차단하기에는 무리가 있다. 이때 가동 접점 접촉면의 회전 주행 경로를 따라 일정 간격으로 배치된 아크 그리드(14)를 따라 아크를 유도하고 냉각하며 아크 전압을 쪼개어 차단이 용이하게 만들 수 있다. 아크의 진행 방향을 참고하면 고정 접점(09)과 가동 접점대(10)가 분리되는 지점에서 아크가 발생되어 고정 접점(09)과 가장 가까이에 있는 아크 그리드(14)에는 아크가 넓은 분포를 보이며, 아크 그리드(14)를 통해 유도되는 아크는 고정 접점(09)에서 점차 멀어지면서 냉각이 되며 소멸된다.

접점 장치의 외부에 연결되는 전원측과 부하측의 단자는 전선에 압착 단자와 같이 외부에 노출된 단자에 결합하고 나사등으로 체결하여 접촉저항을 최소화시켜 배선을 해야 한다. 이때, 단자에 체결하는 나사는 고정 접점에 직접 탭을 내어 나사를 체결하는 방법과 고정 접점을 관통하여 너트를 이용하는 방법이 있다. 본 발명에 따른 접점 장치부(02)는 케이스의 절연부(12d)에 육각 너트(15)를 배치하고 렌치 볼트(16)를 체결하는 방법으로 동 소재의 단자에 탭을 내어 끌어 올리지 못하는 나사 체결 강도를 향상시킬 수 있다. 이는 동 소재가 물러 체결력을 키우면 탭 부위의 마모가 쉬워지고 반복작업으로 인한 마모를 가져올 수 있는 반면 단자를 관통하고 결합단자의 미끄러짐과 진동에 의한 틀어짐을 방지하기 위해 단자의 윗면을 여러 개의 돌출 모양으로 만들어 단자가 돌거나 진동으로 나사가 흔들리는 것을 방지할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 핸들의 회전 동작에 의한 보조 접점의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7a를 참조하면, 핸들(03)은 마이크로스위치(11)의 레버(11a)를 누를 수 있도록 돌출된 핸들 돌기부(03c) 및 회전 시 마이크로스위치(11)의 모서리와 충돌을 회피하도록 단차를 형성하도록 구성된 충돌 회피부(03d)를 포함할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 핸들(03)의 회전 시에 핸들 돌기부(03c)를 통해 마이크로스위치(11)의 레버(11a)에 압력을 가함으로써 마이크로스위치(11)를 동작시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 접점 장치의 증설을 구비한 접점 장치의 동력전달 로터리 조인트의 기능과 증설을 후 접점 장치 간의 절연을 위해 배치되는 절연 배리어를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 핸들(03)의 수동 조작으로 접점이 개폐하도록 구성된 스위치 장치의 접점 장치부(02)는 메커니즘부(01)의 좌, 우측에 배치되어 로터리 기어부(07d, 07e)에 회전 동력을 전달하게 되고, 로터리 조인트(21)를 이용하여 추가적으로 접점 장치부(02)와 접점 장치부(02)간 증설이 가능하다.

메커니즘부(01)의 압축 스프링(08)의 압축 에너지를 효과적으로 전달하기 위해 핸들(03)의 기어부(03b)와 로터리 기어부(07d, 07e) 사이에는 공회전이 있는 반면, 접점 장치부(02)와 추가되는 접점 장치부(02)는 동시에 동작 되어야 하기 때문에 서로 맞물리는 로터리 기어부(07d, 07e) 사이의 공간을 채워주는 로터리 조인트(21)가 추가되어 연결이 될 수 있다. 접점 장치부(02)가 증설이 되면 접점 장치부(02) 간의 고정 접점(09) 사이의 거리가 매우 가까워지게 되어 절연에 취약해지게 되는데, 이를 방지하기 위해 접점 장치부(02)에 절연 배리어 홈(02a)을 형성하여 절연을 강화하기 위한 절연 배리어(22)를 양 쪽에 수납 배치할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 접점 장치부의 로터리에 스프링이 결합된 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 가동 접점대(10)를 수납하는 로터리(07)는 하부에 로터리 돌기(07f)를 포함할 수 있고, 접점 장치부 케이스(12)에 상태 유지 스프링(23)을 장착하기 위한 스프링 장착 홈(13c)을 구비할 수 있다. 상태 유지 스프링(23)은 로터리 돌기(07f)와 스프링 장착 홈(13c)에 결합되어 로터리(07)에 탄성력을 발휘함으로써 원 상태로 복귀하도록 힘을 가하고 가속력을 발생시킬 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: 메커니즘부 02: 접점 장치부
02a: 절연배리어 홈 03: 핸들
03a: 관통 구멍 03b: 핸들 기어부
03c: 핸들 돌기부 03d: 충돌 회피부
04: 메커니즘 케이스 04a: 마운팅부
04b: 홈부 04c: 격벽
04d: 케이스 돌기부
05: 볼트 06: 너트
07: 로터리 07a: 로터리 돌출부
07b: 로터리 고정 지지부 07c: 로터리 훅부
07d: 로터리 기어부(수) 07e: 로터리 기어부(암)
07f: 로터리 돌기
08: 압축 스프링 09: 고정 접점
10: 가동 접점대 10a: 가동 접점대 외부 돌기부
10b: 가동 접점대 관통부 10c: 가동 접점대 내부 돌기부
11: 마이크로스위치 11a: 레버
12: 접점 장치부 케이스
12a: 케이스 원형 관통 구멍 12b: 케이스 부채꼴 홈
12c: 그리드 홈 12d: 너트 고정부
13: 접점 장치부 커버 13a: 커버 원형 관통 구멍
13b: 커버 부채꼴 홈 13c: 스프링 장착 홈
14: 아크 그리드 15: 육각너트
16: 렌치 볼트 17: 상부 커버
18: 투명 커버
19: 요크 19a: 요크 관통 홀
19b: 요크 절개부
20: 판 스프링 21: 로터리 조인트
22: 절연 배리어 23: 상태 유지 스프링

Claims (8)

1. 수동으로 핸들을 조작하도록 구성된 스위치 장치에 있어서,
   수동 조작을 위한 하나의 핸들 및 상기 핸들을 수납하고 상기 핸들을 상하로 조작할 수 있도록 구성된 메커니즘 케이스를 포함하는 메커니즘부; 및
   상기 메커니즘부의 양 측에 위치하며, 각각 고정 접점과 가동 접점대를 포함하는 한 쌍의 접점 장치부
   를 포함하고,
   상기 메커니즘 케이스는 상기 핸들의 양단에서 연장되는 기어부가 관통하도록 구성된 한 쌍의 홀을 포함하고, 상기 접점 장치부는 각각 상기 기어부와 연결되어 회전 운동을 하도록 구성된 로터리를 더 포함하며, 상기 가동 접점대는 상기 로터리의 관통부를 통해 삽입되어 고정됨으로써 회전가능한 것인, 스위치 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 메커니즘부는 상기 핸들의 하부에 배치되는 마이크로스위치를 더 포함하고, 상기 메커니즘 케이스는 상기 마이크로 스위치를 고정하기 위한 돌기를 갖는 것인, 스위치 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 핸들은 상기 마이크로스위치의 레버를 누를 수 있도록 돌출된 핸들 돌기부 및 회전 시 상기 마이크로스위치와 충돌을 회피하도록 단차를 형성하도록 구성된 충돌 회피부를 포함하는 것인, 스위치 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 메커니즘부는 상기 핸들과 결합되어 상기 핸들의 회전에 따른 탄성력을 발생하도록 구성된 한 쌍의 스프링을 더 포함하는 것인, 스위치 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 한 쌍의 스프링 각각은 일 단부가 ㄱ자 형태를 갖도록 구성되고, 상기 ㄱ자 형태의 단부의 일단이 상기 핸들의 양 측에 형성된 구멍을 통해 삽입되는 것인, 스위치 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 핸들의 조작 시 일정 회전 거리까지 상기 스프링의 임계점에 도달하기 이전에 상기 로터리의 공회전을 통해 상기 가동 접점대의 회전을 방지하도록 구성되는 것인, 스위치 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 기어부의 양쪽에 각각 외륜형 기어 및 내륜형 기어를 포함하는 것인, 스위치 장치.

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