KR102366010B1 - 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여자된 상태에서 주 접점이 석방되는 현상을 원천적으로 봉쇄할 수 있도록 된 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기에 관한 것으로서, 몸체부에 내장되는 여자 코일에 전류가 인가될 때 전자석이 자화되면서 고정 접점 측으로 가동 접점이 끌어 당겨져 접촉되면서 주 접점이 폐로 되며, 상기 전자석의 자화가 해제될 때 상기 주 접점이 개로 되는 전자 접촉기에 있어서, 상기 몸체부의 일측에 착탈 가능하게 결합되며 상기 가동 접점과 연동되어 승강되는 결합 블록을 구비하는 운전상태 검출 유닛; 상기 운전상태 검출 유닛 내에 고정되는 석방기류 검출 단자와, 상기 결합 블록에 설치되며 상기 석방기류 검출 단자에 대향 배치되는 석방기류 검출용 가동 단자를 포함하는 석방기류 센싱부; 상기 석방기류 검출 단자에 연결되며, 상기 석방기류 검출 단자에 상기 석방기류 검출용 가동 단자가 접촉된 상태에서 떨어질 때 상기 주 접점에 대해 석방기류가 발생되었다고 판단하는 석방기류 판단부; 및 상기 여자 코일에 전류가 공급되는 상태에서 상기 석방기류 판단부가 상기 주 접점의 석방기류를 판단하면, 상기 전자석의 자력을 강화하기 위한 석방 금지 지령을 발생시키는 석방 금지 지령 발생부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 운전상태 검출 유닛의 석방기류 센싱부가 주 접점에 선행하여 석방되는 구조를 가짐으로써 주 접점의 석방기류를 사전에 인지할 수 있고 석방기류 검출 시에 전자석의 자력을 강화하는 석방 금지 지령을 발생시킴으로써 주 접점이 여자 상태에서 석방되는 현상을 원천적으로 봉쇄할 수 있는 효과가 있다.

Description

석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기{ELECTROMAGNETIC CONTACTOR WITH ANTI-RELEASE FUNCTION}

본 발명은 전자 접촉기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자석이 여자된 상태에서 주 접점이 석방되는 현상을 원천적으로 봉쇄할 수 있도록 된 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 접촉기는 전자석을 이용하여 전기 회로를 개로하거나 폐로하는 장치로서 배전 선로에 접속되어 부하 측에 공급되는 전원을 개폐하는 용도로 주로 사용된다. 전자 접촉기는 코일에 전류가 인가되어 전자석이 자화될 때 고정 접점(fixed contact) 측으로 가동 접점(moving contact)이 끌어 당겨져 접촉되면서 주 접점이 폐로되며, 반대로 전자석의 자화가 해제될 때 가동 접점이 탄성 복귀되면서 주 접점이 개로되는 구조를 갖는다.

통상 100A 이하 급의 소용량 전자 접촉기는 전자석 코일에 AC 전원을 직접 인가하여 사용하지만, 100A ~ 800A 급의 대용량 전자 접촉기는 AC-DC 컨버터를 사용하여 전자석 코일에 인가되는 전류를 제어하여 사용한다.

도 1은 일반적인 대용량 전자 접촉기의 외관 구조를 보인 평면도이다. 도 1을 참조하면, 몸체부(10)를 커버하는 상부 덮개(12)의 내부에는 여자 코일이 권취된 전자석부와, 주 접점을 구성하는 고정 접점 및 가동 접점이 내장된다. 상부 덮개(12)의 상측과 하측으로는 인입 단자(14)와 인출 단자(16)가 노출되어 배치된다. 인입 단자(14)는 상용전원이 입력되는 단자이고, 인출 단자(16)는 부하에 연결되는 단자이다. 인입 단자(14)와 인출 단자(16)는 각각 주 접점의 고정 접점과 가동 접점에 연결 된다. 몸체부(10)의 상단부에는 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하는 코일 제어기(20)가 설치되며, 이 코일 제어기(20) 내에 상술한 AC-DC 컨버터가 내장된다. 몸체부(10)의 측방에는 주 접점에 연동되어 개폐되는 보조 접점이 내장된 보조 블록(30)이 결합된다.

대용량 전자 접촉기와 같이 AC-DC 컨버터를 이용할 경우, 전자 접촉기가 여자되어 일단 주 접점이 접촉된 이후에는 전자석 코일의 전류를 낮게 유지함으로써 소비전력을 낮추고 소음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 최소한의 자력만 유지하고 있는 상태이므로, 강한 충격이 발생하는 경우 순간적으로 주 접점이 석방(release)되는 현상이 발생될 수 있다. 예컨대, 전자 접촉기가 설치되는 제어 패널에 진동이 가해지는 등의 설치 환경에 의해, 낙뢰 등의 사고에 의해, 순시 전압 강하나 과도 전압 발생 등의 전원 불량에 의해 주 접점이 석방되는 현상이 발생되는 문제가 있다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1206215호는 석방 현상을 방지할 수 있는 전자 접촉기를 제안하고 있다. 동 선행문헌을 참조하면 전자 접촉기의 상태를 피드백 받아 전력을 재투입하는 방법으로 석방 현상을 방지하고 있는데, 동작 상태 판단부는 전자 접촉기의 주 접점이 폐로 상태인지 개로 상태인지를 확인하고, 투입신호 발생부가 동작 상태 판단부의 판단 결과에 근거하여 전자 접촉기를 재투입하는 것으로 석방 현상을 방지하고 있다.

그러나 위 선행문헌에 개시된 석방 방지 방법은, 동작 상태 판단부가 주 접점의 개로 상태를 확인한 후에 전자 접촉기의 주 접점을 재투입하는 방법으로, 사후적인 대비 방안이며, 주 접점이 석방되었다가 재투입되는 과정에서 스파크가 발생되어 주 접점이 소손되는 등의 문제가 발생될 수 있다.

대한민국 특허등록 제10-1206215호

본 발명은 주 접점의 석방기류를 사전에 인지하고 주 접점이 석방되기 전에 여자 코일에 인가되는 전류를 강화하는 지령을 발생시킴으로써 주 접점의 석방을 원천적으로 봉쇄할 수 있는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 몸체부에 내장되는 여자 코일에 전류가 인가될 때 전자석이 자화되면서 고정 접점 측으로 가동 접점이 끌어 당겨져 접촉되면서 주 접점이 폐로 되며, 상기 전자석의 자화가 해제될 때 상기 주 접점이 개로 되는 전자 접촉기에 있어서, 상기 몸체부의 일측에 착탈 가능하게 결합되며 상기 가동 접점과 연동되어 승강되는 결합 블록을 구비하는 운전상태 검출 유닛; 상기 운전상태 검출 유닛 내에 고정되는 석방기류 검출 단자와, 상기 결합 블록에 설치되며 상기 석방기류 검출 단자에 대향 배치되는 석방기류 검출용 가동 단자를 포함하는 석방기류 센싱부; 상기 석방기류 검출 단자에 연결되며, 상기 석방기류 검출 단자에 상기 석방기류 검출용 가동 단자가 접촉된 상태에서 떨어질 때 상기 주 접점에 대해 석방기류가 발생되었다고 판단하는 석방기류 판단부; 및 상기 여자 코일에 전류가 공급되는 상태에서 상기 석방기류 판단부가 상기 주 접점의 석방기류를 판단하면, 상기 전자석의 자력을 강화하기 위한 석방 금지 지령을 발생시키는 석방 금지 지령 발생부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 결합 블록은 상기 몸체부 측으로 돌출되어 상기 가동 접점이 설치되는 가동 블록의 결합 요부에 삽입되는 결합 돌부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 결합 블록 내에는 상기 석방기류 검출용 가동 단자가 상하로 승강되는 공간인 장공부가 형성되며, 상기 장공부의 내측 상단면과 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 상면 사이에는 가동 단자 상부 지지 스프링이 개재된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 결합 블록의 일측 벽에는 상기 장공부의 하단면을 기준으로 상부로 돌출되어 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 하면을 지지하며, 상기 석방기류 검출용 가동 단자를 들어 올리는 방향으로 오버 트래블링(over traveling) 거리를 줄여주는 석방 동작 보조용 지지부가 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 장공부의 내측 하단면과 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 하면 사이에는 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 석방 동작 속응성을 보조하는 속응 동작 보조용 스프링이 개재된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 석방기류 검출용 가동 단자에는 소정의 직류 전압이 인가되는 전압단(VDD), 제1 커패시터(C1), 및 접지단(GND)이 순차로 접속되며, 상기 석방기류 검출 단자에는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 및 상기 접지단(GND)이 순차로 접속되며, 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제2 저항(R2)의 접속점에서 검출 신호 출력라인이 분기되며, 상기 검출 신호 출력라인은 제2 커패시터(C2)를 매개로 상기 접지단(GND)에 연결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하는 코일 제어기는 상기 운전상태 검출 유닛과 신호선을 통해 연결되며, 상기 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하는 코일 전류 제어부와, 상기 석방 금지 지령 발생부로부터 상기 석방 금지 지령을 수신하면 상기 여자 코일에 인가되는 전류를 상승시키는 지령을 발생시켜 상기 코일 전류 제어부로 전달하는 코일 전류 지령 발생부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 석방 금지 지령 발생부는, 상기 석방기류 판단부가 상기 주 접점의 석방기류를 판단하는 경우 상기 전자석의 자력을 강화하기 위한 자력 강화 지령을 발생시키는 자력 강화 지령 발생부와, 상기 자력 강화 지령이 발생된 이후에도 상기 석방기류 판단부에서 상기 주 접점의 석방기류를 판단하는 경우 상기 코일 제어기의 재 픽업(pick up) 동작을 명령하는 재기동 지령을 발생시키는 재기동 지령 발생부를 포함하며, 상기 코일 전류 지령 발생부는 상기 재기동 지령을 수신하는 경우 상기 자력 강화 지령을 수신하는 경우에 비해 상승된 전류 지령 또는 상기 여자 코일의 픽업 동작 전류와 동일한 크기의 전류 지령을 발생시켜 상기 코일 전류 제어부로 전달한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기는, 상기 코일 제어기는, 상기 여자 코일에 전류가 인가되지 않는 대기상태 정보, 상기 여자 코일에 전류가 투입되는 픽업상태 정보, 상기 여자 코일에 전류가 투입된 이후에 상기 전자석의 여자 상태가 유지되는 유지상태 정보, 및 상기 코일 제어기에 인가되는 입력 전압이 기준치 이하로 낮아져 상기 전자석의 여자 상태가 해제되는 개방상태 정보를 포함하는 동작모드 정보를 생성하여 상기 운전상태 검출 유닛으로 전송하는 동작모드 알림부를 더 포함하며, 상기 석방기류 판단부는 상기 동작모드 알림부로부터 수신되는 정보가 상기 유지상태 정보를 지시하는 경우에 상기 주 접점의 석방기류를 판단한다.

본 발명의 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기에 따르면, 운전상태 검출 유닛의 석방기류 센싱부가 주 접점에 선행하여 석방되는 구조를 가짐으로써 주 접점의 석방기류를 사전에 인지할 수 있고 석방기류 검출 시에 전자석의 자력을 강화하는 석방 금지 지령을 발생시킴으로써 주 접점이 여자 상태에서 석방되는 현상을 원천적으로 봉쇄할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 대용량 전자 접촉기의 외관 구조를 보인 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 전자 접촉기의 외관 구조를 보인 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 내부 구성을 예시한 블록도,
도 4는 본 발명에서 석방기류 센싱부의 구성을 예시한 단면도,
도 5는 본 발명에서 석방기류 센싱부에 속응 동작 보조용 스프링이 추가로 설치된 예를 보인 단면도,
도 6은 본 발명에서 석방기류 센싱부의 회로 구성을 예시한 회로도,
도 7은 본 발명에서 주 접점의 석방기류를 인지하는 예를 보인 단면도,
도 8은 본 발명에서 자력 강화 지령에 의한 석방 방지 동작 예를 보인 파형도, 및
도 9는 본 발명에서 재기동 지령에 의한 석방 방지 동작 예를 보인 파형도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 전자 접촉기의 외관 구조를 보인 평면도이다. 배경 기술에서 설명된 일반적인 전자 접촉기와 마찬가지로 몸체부(10)를 커버하는 상부 덮개(12)의 내부에는 여자 코일이 권취된 전자석부와, 주 접점을 구성하는 고정 접점 및 가동 접점이 내장된다. 상부 덮개(12)의 상측과 하측으로는 인입 단자(14)와 인출 단자(16)가 노출되어 배치된다. 인입 단자(14)는 상용전원이 입력되는 단자이고, 인출 단자(16)는 부하에 연결되는 단자이다. 인입 단자(14)와 인출 단자(16)는 각각 주 접점의 고정 접점과 가동 접점에 연결 된다. 몸체부(10)의 측방에는 주 접점에 연동되어 개폐되는 보조 접점이 내장된 보조 블록(30)이 결합된다. 예를 들어, 보조 블록(30) 내에는 주 접점에 연동되어 투입 및 개방되는 a접점과 주 접점과 반대로 개방 및 투입되는 b접점이 내장된다.

여기서, 본 발명의 전자 접촉기는 몸체부(10)의 측방에 운전상태 검출 유닛(400)이 추가로 장착된다. 운전상태 검출 유닛(400)은 몸체부(10)의 측방에 직접 결합될 수 있다. 다른 예로서, 운전상태 검출 유닛(400)은 보조 블록(30)을 매개로 하여 몸체부(10)의 측방에 간접적으로 결합될 수도 있다.

또한, 본 발명의 전자 접촉기는 운전상태 검출 유닛(400)과 몸체부(10) 상단부에 장착되는 코일 제어기(200) 간의 통신을 위해 두 구성 간에 신호선(500)이 연결된다. 운전상태 검출 유닛(400)은 신호선(500)을 통해 코일 제어기(200) 측으로 석방 금지 지령을 전송한다. 코일 제어기(200)는 신호선(500)을 통해 운전상태 검출 유닛(400) 측으로 동작모드 정보를 전송한다.

석방 금지 지령은 주 접점의 석방을 방지하기 위한 지령으로서 전자석의 자력을 강화하기 위한 지령이다. 석방 금지 지령은 전자석의 자력을 순간적으로 강화시키는 명령인 자력 강화 지령과, 코일 제어기(200)의 재 픽업(pick up) 동작을 명령하는 재기동 지령을 포함한다. 동작모드 정보는 코일 제어기(200)의 동작 상태 정보로서 대기상태, 픽업상태, 유지상태, 개방상태 정보를 포함한다. 이하의 설명에서 운전상태 검출 유닛(400)이 석방기류를 판단하고 지령을 발생시는 동작과, 코일 제어기(200)에서 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하고 동작모드 정보를 운전상태 검출 유닛(400)으로 전송하는 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 내부 구성을 예시한 블록도이고, 도 4는 본 발명에서 석방기류 센싱부의 구성을 예시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에서 석방기류 센싱부에 속응 동작 보조용 스프링이 추가로 설치된 예를 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명에서 석방기류 센싱부의 회로 구성을 예시한 회로도이다.

도 3을 참조하면, 운전상태 검출 유닛(400)은 석방기류 센싱부(410)와, 석방기류 판단부(412)와, 전압 검출부(420)와, 석방 금지 지령 발생부(430)를 포함한다.

석방기류 센싱부(410)는 전자 접촉기의 주 접점에서 석방이 발생되기 직전에 석방기류를 검출하기 위한 수단으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 운전상태 검출 유닛(400) 내에 고정되는 석방기류 검출 단자(452)와, 이 석방기류 검출 단자(452)에 대향 배치되며 주 접점에 연동하여 가동되는 석방기류 검출용 가동 단자(454)를 포함한다.

도 4를 참조하여 운전상태 검출 유닛(400) 내 석방기류 센싱부(410)의 구조에 대하여 설명하기에 앞서, 전자 접촉기 내 주 접점의 일반적인 구조 및 동작관계에 대하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 고정 철심(140)에 여자 코일(150)이 권취되며, 가동 철심(130)은 고정 철심(140)과 이격 배치된다. 여자 코일(150)에 전류가 인가될 때 고정 철심(140)이 자화되면서 발생된 흡인력에 의해 가동 철심(130)이 고정 철심(140) 측으로 끌어당겨져 접촉된다.

가동 철심(130)에는 가동 블록(122)이 결합되며, 가동 블록(122)의 하부와 바닥면 사이에는 가동 블록 지지 스프링(160)이 설치된다. 여자 코일(150)에 전류가 차단되어 전자석의 자화가 해제되면 가동 블록 지지 스프링(160)에 의해 가동 블록(122)이 원래 위치로 복귀된다.

전자 접촉기의 주 접점은 고정 접점(110)과 가동 접점(120)으로 구성된다. 고정 접점(110)은 전자 접촉기 내부에서 고정된 상태로 설치되며, 가동 접점(120)은 가동 블록(122)과 함께 승강된다. 가동 접점(120)은 가동 블록(122) 내에서 상부 스프링(124)과 하부 스프링(126)에 의해 상하로 탄성 지지되어 설치된다. 상부 스프링(124)은 가동 접점(120)이 고정 접점(110)에 대하여 접촉되는 투입 상태에서 고정 접점(110)에 대한 접촉력을 향상시키는 수단이다. 하부 스프링(126)은 도 4에서와 같이 가동 접점(120)이 고정 접점(110)에 대하여 떨어지는 개방 상태에서 개방력을 향상시키는 수단이다. 그리고 가동 블록(122)의 측방에는 통상적으로 보조 블록(30)을 결합하기 위한 결합 요부(128)가 형성된다.

도 4를 참조하면, 운전상태 검출 유닛(400)은 내부에 결합 블록(460)을 구비한다. 결합 블록(460)의 일측에는 운전상태 검출 유닛(400)의 외부로부터 전자 접촉기의 몸체부(10) 측으로 돌출되는 결합 돌부(462)가 구비된다. 도 4에서 보여지는 바와 같이 결합 돌부(462)가 가동 블록(122)의 결합 요부(128)에 삽입 결합되어, 결합 블록(460)이 가동 접점(120)과 연동하여 승강될 수 있다.

도 4를 참조하면, 석방기류 검출 단자(452)는 석방기류 검출용 PCB(450)에 고정 설치되며, 석방기류 검출용 가동 단자(454)는 결합 블록(460)을 따라 승강 가능하게 장착된다. 결합 블록(460) 내에는 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 상하로 승강되는 공간인 장공부(461)가 형성된다. 그리고 가동 단자 상부 지지 스프링(466)이 장공부(461)의 내측 상단면과 석방기류 검출용 가동 단자(454)의 상면 사이에 개재된다. 가동 단자 상부 지지 스프링(466)은 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방기류 검출 단자(452)에 대하여 접촉될 때 접촉력을 향상시키도록 기능한다.

도 4를 참조하면, 결합 블록(460)의 일측 벽에는 장공부(461)의 하단면을 기준으로 상부로 돌출되어 석방기류 검출용 가동 단자(454)의 하면을 지지하는 석방 동작 보조용 지지부(464)가 형성된다. 석방동작 보조용 지지부(464)는 석방기류 검출용 가동 단자(454)를 들어 올리는 방향으로 지지하여 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방기류 검출을 위한 석방 동작을 할 때 오버 트래블링(over traveling) 거리를 줄여주도록 기능한다.

결합 블록(460)의 하부에는 결합 블록 지지 스프링(470)이 설치된다. 결합 블록 하부 지지 스프링(470)은 결합 블록(460)이 석방 동작을 할 때 석방하는 방향으로 석방력을 향상시키는 탄성을 제공한다.

도 5를 참조하면, 결합 블록(460)의 장공부(461) 내측 하단면과 석방기류 검출용 가동 단자(454) 사이에는 속응 동작 보조용 스프링(468)이 더 설치될 수 있다. 속응 동작 보조용 스프링(468)은 석방기류 센싱부(410)가 석방기류를 신속하게 검출하도록 보조하는 수단으로, 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 주 접점에 비해 신속하게 석방될 수 있도록 탄성을 제공한다. 또한, 속응 동작 보조용 스프링(468)은 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방 동작을 하는 과정에서 석방기류 검출 단자(452)에 대해 접촉과 탈락을 순간적으로 반복하는 채터링(chattering) 현상을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 도 5는 발명의 이해를 돕기 위해 주 접점의 고정 접점(110) 및 가동 접점(120)과, 석방기류 센싱부(410)의 석방기류 검출 단자(452) 및 석방기류 검출용 가동 단자(454)를 동축 상으로 배열하여 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 주 접점의 개방 상태에서 고정 접점(110)과 가동 접점(120)의 간격(h61)에 비해 석방기류 검출 단자(452)와 석방기류 검출용 가동 단자(454)의 간격(h63)이 넓게 설계되는 것이 바람직하다. 이에 따라 주 접점이 개방되기 전에 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방기류 검출 단자(452)로부터 먼저 석방되도록 할 수 있다.

또한, 결합 블록(460) 내에서 석방기류 검출용 가동 단자의 상하간 유격(h62)은 주 접점의 개방 상태에서 고정 접점(110)과 가동 접점(120)의 간격(h61)에 비해 좁게 설계되는 것이 바람직하다. 이를 위해 결합 블록(460)의 측벽이 장공부(461)의 하단면에 비해 높은 단턱으로 형성되어 석방 동작 보조용 지지부(464)를 구성하고 있다. 이에 따라 석방기류 검출용 가동 단자(454)의 석방 동작 시에 오버 트래블링 거리를 줄여줄 수 있다. 또한, 속응 동작 보조용 스프링(468)의 탄성에 의해 신속한 석방 동작은 물론 석방기류 검출용 가동 단자(454)와 석방기류 검출 단자(452) 사이에서의 채터링 현상을 방지할 수 있다.

도 6을 참조하여 석방기류 센싱부(410)의 회로 구성에 대하여 설명한다. 석방기류 검출용 가동 단자(454, CON1)에는 소정의 직류 전압이 인가되는 전압단(VDD), 제1 커패시터(C1), 및 접지단(GND)이 순차로 접속된다. 석방기류 검출 단자(452, CON1)에는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 및 접지단(GND)이 순차로 접속된다. 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 접속점에서 검출 신호 출력라인이 분기되며, 검출 신호 출력라인의 중간에서 제2 커패시터(C2)를 매개로 접지단(GND)이 접속된다.

전자 접촉기의 주 접점이 투입된 상태에서 석방기류 검출용 가동 단자(454, CON1)는 석방기류 검출 단자(452, CON2)에 접촉된 상태를 유지하며, VDD 전압이 접지단으로 흐르면서 검출 신호(SENS_CONTACT)는 High 레벨로 출력된다.

전자 접촉기는 주 접점의 투입 이후에 유지 전류를 낮게 가져가며, 진동이나 충격 등에 의해 주 접점의 접촉 상태가 해제되는 석방기류가 발생할 수 있다. 이때 상술한 바와 같이 주 접점에 비해 석방기류 검출용 가동 단자(454, CON1)가 석방기류 검출 단자(452, CON2)로부터 먼저 떨어진다. 석방기류 검출 단자(452, CON2)는 접지단(GND)과 동전위가 되며, 검출 신호(SENS_CONTACT)는 High 레벨에서 Low 레벨로 떨어진다. 이러한 신호 레벨의 변화에 의해 주 접점의 석방 이전에 석방기류를 검출할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에서 주 접점의 석방기류를 인지하는 예를 보인 단면도이고, 도 8은 본 발명에서 자력 강화 지령에 의한 석방 방지 동작 예를 보인 파형도이고, 도 9는 본 발명에서 재기동 지령에 의한 석방 방지 동작 예를 보인 파형도이다. 도 3의 블록도와 도 7 내지 9를 참조하여 본 발명에서 석방기류를 검출한 이후에 주 접점의 석방 동작을 방지하는 구성 및 동작관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

다시 도 3을 참조하면, 석방기류 판단부(412)는 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방기류 검출 단자(452)에 대하여 접촉된 상태에서 떨어질 때, 즉, 도 6을 참조하여 설명한 검출 신호(SENS_CONTACT)가 High 레벨에서 Low 레벨로 떨어질 때(또는 그 반대로 올라갈 때) 석방기류가 발생되었다고 판단한다. 예를 들어, 석방기류 판단부(412) 비교기 등의 회로로 구성될 수 있다. 또는 석방기류 판단부(412)는 마이크로프로세서 내에서 동작하는 루틴으로서, 마이크로프로세서의 입력단에 검출 신호(SENS_CONTACT)가 직접 인가될 수도 있다.

다만, 석방기류 판단부(412)는 주 접점이 투입 상태에서 정상적으로 개방 상태로 전환될 때에는 석방기류를 검출하지 않아야 한다. 즉, 석방기류 판단부(412)는 주 접점이 투입된 이후 유지되는 상태에서만 석방기류를 검출하여야 한다.

전압 검출부(420)는 전자 접촉기에 입력되는 입력 전압을 검출하는 수단이다. 전압 검출부(420)는 입력 전압의 실효치 및 평균값을 검출하며, 검출값을 석방 금지 지령 발생부(430)로 전달한다. 석방 금지 지령 발생부(430)는 검출값에 기초하여 여러 지령들을 발생시킬 수 있다. 또한, 전압 검출부(420)에서 검출된 값들로부터 전자 접촉기가 유지 상태인지 개방 상태인지를 확인하여 석방기류 판단부(412)가 전자 접촉기의 유지 상태인 경우에만 석방기류를 판단할 수도 있다.

석방 금지 지령 발생부(430)는 석방기류로 판단되면 전자석의 자력을 강화하기 위한 석방 금지 지령을 발생시켜 코일 제어기(200)로 전송한다. 바람직하게는 석방 금지 지령 발생부(430)는 자력 강화 지령을 코일 제어기(200)로 전송하는 자력 강화 지령 발생부(432)와 재기동 지령을 코일 제어기(200)로 전송하는 재기동 지령 발생부(434)로 구성된다.

도 3을 참조하면, 코일 제어기(200)는 여자 코일(150)에 인가되는 전류를 제어하는 수단으로서 통상적인 전자 접촉기에서와 같이 AC-DC 컨버터를 포함하여 구성된다. 구체적으로, 코일 제어기(200)는 코일 구동전원 생성부(210)와, 코일 전류 검출부(212)와, 구동 제어 스위치(214)와, 코일 전류 제어부(216)와, 입력 전압 검출부(220)와, 코일 전류 지령 발생부(230)와, 동작모드 알림부(232)를 포함한다.

코일 구동전원 생성부(210)는 여자 코일(150)의 일측에 연결되어 입력 전원을 여자 코일(150)에 인가하는 수단이다. 코일 구동전원 생성부(210)는 정류기, 환류회로, 기타 전원회로 등을 포함할 수 있다.

코일 전류 검출부(212)는 여자 코일(150)에 흐르는 전류를 검출하는 수단이다.전류 검출값은 코일 전류 제어부(216)에 전달된다.

구동 제어 스위치(214)는 코일 구동전원 생성부(210)의 전원을 여자 코일(150)에 스위칭하여 공급하는 수단이다. 구동 제어 스위치(214)는 코일 전류 제어부(216)의 제어에 의해 스위칭되는 전력반도체(FET 또는 IGBT 등의)로 구성될 수 있다.

코일 전류 제어부(216)는 코일 전류 지령 발생부(230)의 출력인 코일 전류 지령과 코일 전류 검출부(212)의 출력인 전류 검출값을 수신하며, 전류 검출값이 코일 전류 지령과 일치하도록 구동 제어 스위치(214)를 제어한다. 예를 들어, 코일 전류 제어부(216)는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하여 구동 제어 스위치(214)를 제어한다.

입력 전압 검출부(220)는 코일 제어기(200)에 인가되는 입력 전압을 검출하는 수단으로, 입력 전압의 실효치 및 평균치를 연산한다. 입력 전압 검출값은 코일 전류 지령 발생부(230)로 전달되다.

코일 전류 지령 발생부(230)는 석방 금지 지령 발생부(430)로부터 석방 금지 지령을 수신하면 여자 코일(150)에 인가되는 전류를 상승시키는 코일 전류 지령을 발생시켜 코일 전류 제어부(216)로 전달한다.

일반적인 코일 전류 지령은 배경 기술에서 설명한 바와 같이 투입 초기(픽업 모드)에 큰 전류 지령을 발생시켜 고정 철심(140)이 강한 자력을 확보할 수 있도록 한다. 그리고 주 접점이 투입된 이후에는 고정 접점(110)과 가동 접점(120)이 접촉 상태를 유지할 수 있을 정도(유지 모드)의 낮은 전류 지령을 발생시킨다.

이때, 본 발명에서의 코일 전류 지령 발생부(230)는 자력 강화 지령을 수신하는 경우 고정 철심(140)의 자력을 순간적으로 높이기 위해 유지 모드에 비해 높은 코일 전류 지령을 출력한다. 또한, 코일 전류 지령 발생부(230)는 재기동 지령을 수신하는 경우 코일 전류 지령을 픽업 모드와 동등한 수준의 큰 전류 지령으로 발생시켜 출력한다.

동작모드 알림부(232)는 코일 제어기(200)의 동작모드 정보가 포함된 동작모드 알림 신호를 생성하여 운전상태 검출 유닛(400)으로 전송한다. 여기서, 동작모드 정보라 함은 여자 코일(150)에 전류가 인가되지 않는 대기상태 정보, 여자 코일(150)에 전류가 투입되는 픽업상태 정보, 여자 코일(150)에 전류가 투입된 이후에 전자석의 여자가 유지되는 유지상태 정보, 및 코일 제어기(200)에 인가되는 입력 전압이 기준치 이하로 낮아져 전자석의 여자 상태가 해제되는 개방상태 정보 중 어느 하나의 정보를 의미한다.

동작모드 알림부(232)가 동작모드 정보를 운전상태 검출 유닛(400)으로 전송하면, 석방기류 판단부(412)는 동작모드 정보가 유지상태 정보를 지시하는 경우에만 주 접점의 석방기류를 판단하도록 동작할 수 있다.

도 7의 (a)는 주 접점이 투입된 이후 완전하게 접촉된 유지 상태를 나타낸다. 이때, 가동 철심(130)은 고정 철심(140)에 완전히 붙은 상태에 있고, 석방기류 검출용 가동 단자(454)는 석방기류 검출 단자(452)에 접촉된 상태이다. 도 8의 파형도에서 t81까지의 구간에 해당되며, 전술한 실시예에서 석방기류 판단부(412)는 석방기류가 발생되지 않은 상태를 High 레벨로 출력한다.

만약, 전자 접촉기에 진동이나 충격이 가해질 경우 도 7의 (b)에서와 같이 가동 철심(130)이 고정 철심(140)으로부터 약간 이격될 수 있다. 하지만, 주 접점은 폐로 상태를 유지하며 아직 자력 강화에 의해 석방을 방지할 수 있는 구간에 해당된다. 이때, 전술한 실시예에서와 같이 석방기류 검출용 가동 단자(454)가 석방기류 검출 단자(452)로부터 떨어지면서 석방기류가 검출된다. 도 8의 파형도에서 t81의 시점에서 석방기류 판단부(412)의 출력신호가 Low 레벨로 떨어지며, 자력 강화 지령 발생부(432)는 자력 강화 지령을 발생시킨다. 코일 전류 지령 발생부(230)는 자력 강화 지령을 수신하여 코일 전류를 상승시키는 코일 전류 지령을 발생시키며, 이 지령에 의해 실제 코일 전류가 상승된다.

도 8에서와 같이 고정 철심(140)과 가동 철심(130)간의 이격이 줄어들게 되며, t82 지점에서 석방기류는 더 이상 검출되지 않는다. 석방기류 판단부(412)의 출력신호는 High 레벨로 복귀된다. 이때, 전자 접촉기의 순간적인 재석방 현상을 방지하기 위해 자력 강화 지령은 t83 지점까지 이어진 이후에 해제된다. 코일 전류 지령 역시 해제되면서, 원래의 유지상태까지 실제 코일 전류가 복귀된다.

한편, 도 7의 (c)에서와 같이 고정 철심(140)과 가동 철심(130) 간의 이격이 클 경우에는 자력 강화 지령만으로 주 접점의 석방 현상을 막지 못할 수 있다. 이때에는 재기동에 의해 빠르게 재 픽업을 수행해야 하는 구간으로 도 9에서와 같이 재기동 지령이 발생된다.

먼저, t91 지점에서 석방기류가 센싱되며, 석방기류 판단부(412)의 출력신호가 High 레벨에서 Low 레벨로 떨어진다. 곧바로 자력 강화 지령이 발생되며, 코일 전류 지령이 코일 전류를 상승시킬 것을 명령한다. 하지만, t92 지점에서와 같이 철심간의 이격이 상한선을 초과하는 경우에는, 실제로 측정되는 코일 전류가 순간적으로 커졌다가 떨어지는 현상이 관측된다. 이는 주 접점의 석방 상태를 나타낸다. 자력 강화 지령이 발생되었음에도 불구하고 t93 지점에서 여전히 석방기류가 검출될 것이다.

이때, 재기동 지령 발생부(434)는 즉각 코일 제어기(200)의 재 픽업 동작을 명령하는 재기동 지령을 발생시킨다. 코일 전류 지령 t93 지점에서 픽업 동작시와 동등한 수준의 큰 전류 지령을 발생시킨다. 실제 코일 전류는 픽업 수준으로 상승된다. 고정 철심(140)이 픽업 동작과 동등한 자력을 발생시키면서, 철심 간의 이격이 줄어들면서 t94 지점에서 주 접점이 재투입된다. 투입 동작 시에 실제 코일 전류가 순간적으로 줄어들었다가 상승된다. 이때, 전자 접촉기의 순간적인 재석방 현상을 방지하기 위해 재기동 지령은 t95 지점까지 이어진 이후에 해제된다. 코일 전류 지령 역시 해제되면서, 원래의 유지상태까지 실제 코일 전류가 복귀된다.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시 예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 몸체부 12 : 상부 덮개
14 : 인입 단자 16 : 인출 단자
30 : 보조 블록 110 : 고정 접점
120 : 가동 접점 122 : 가동 블록
124 : 상부 스프링 126 : 하부 스프링
128 : 결합 요부 130 : 가동 철심
140 : 고정 철심 150 : 여자 코일
160 : 가동 블록 지지 스프링 200 : 코일 제어기
210 : 코일 구동전원 생성부 212 : 코일 전류 검출부
214 : 구동 제어 스위치 216 : 코일 전류 제어부
220 : 입력 전압 검출부 230 : 코일 전류 지령 발생부
232 : 동작모드 알림부 400 : 운전상태 검출 유닛
410 : 석방기류 센싱부 412 : 석방기류 판단부
420 : 전압 검출부 430 : 석방 금지 지령 발생부
432 : 자력 강화 지령 발생부 434 : 재기동 지령 발생부
450 : 석방기류 검출용 PCB 452 : 석방기류 검출 단자
454 : 석방기류 검출용 가동 단자 460 : 결합 블록
461 : 장공부 462 : 결합 돌부
464 : 석방 동작 보조용 지지부 466 : 가동 단자 상부 지지 스프링
468 : 속응 동작 보조용 스프링 470 : 결합 블록 지지 스프링
500 : 신호선

Claims (9)

1. 몸체부에 내장되는 여자 코일에 전류가 인가될 때 전자석이 자화되면서 고정 접점 측으로 가동 접점이 끌어 당겨져 접촉되면서 주 접점이 폐로 되며, 상기 전자석의 자화가 해제될 때 상기 주 접점이 개로 되는 전자 접촉기에 있어서,
   상기 몸체부의 일측에 착탈 가능하게 결합되며 상기 가동 접점과 연동되어 승강되며, 상기 몸체부 측으로 돌출되어 상기 가동 접점이 설치되는 가동 블록의 결합 요부에 삽입되는 결합 돌부를 포함하는 결합 블록을 구비하는 운전상태 검출 유닛;
   상기 운전상태 검출 유닛 내에 고정되는 석방기류 검출 단자와, 상기 결합 블록에 설치되며 상기 석방기류 검출 단자에 대향 배치되는 석방기류 검출용 가동 단자를 포함하는 석방기류 센싱부;
   상기 석방기류 검출 단자에 연결되며, 상기 석방기류 검출 단자에 상기 석방기류 검출용 가동 단자가 접촉된 상태에서 떨어질 때 상기 주 접점에 대해 석방기류가 발생되었다고 판단하는 석방기류 판단부; 및
   상기 여자 코일에 전류가 공급되는 상태에서 상기 석방기류 판단부가 상기 주 접점의 석방기류를 판단하면, 상기 전자석의 자력을 강화하기 위한 석방 금지 지령을 발생시키는 석방 금지 지령 발생부를 포함하는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 결합 블록 내에는 상기 석방기류 검출용 가동 단자가 상하로 승강되는 공간인 장공부가 형성되며, 상기 장공부의 내측 상단면과 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 상면 사이에는 가동 단자 상부 지지 스프링이 개재되는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 결합 블록의 일측 벽에는 상기 장공부의 하단면을 기준으로 상부로 돌출되어 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 하면을 지지하며, 상기 석방기류 검출용 가동 단자를 들어 올리는 방향으로 오버 트래블링(over traveling) 거리를 줄여주는 석방 동작 보조용 지지부가 형성되는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 장공부의 내측 하단면과 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 하면 사이에는 상기 석방기류 검출용 가동 단자의 석방 동작 속응성을 보조하는 속응 동작 보조용 스프링이 개재되는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 석방기류 검출용 가동 단자에는 소정의 직류 전압이 인가되는 전압단(VDD), 제1 커패시터(C1), 및 접지단(GND)이 순차로 접속되며, 상기 석방기류 검출 단자에는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 및 상기 접지단(GND)이 순차로 접속되며, 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제2 저항(R2)의 접속점에서 검출 신호 출력라인이 분기되며, 상기 검출 신호 출력라인은 제2 커패시터(C2)를 매개로 상기 접지단(GND)에 연결되는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하는 코일 제어기는 상기 운전상태 검출 유닛과 신호선을 통해 연결되며, 상기 여자 코일에 인가되는 전류를 제어하는 코일 전류 제어부와, 상기 석방 금지 지령 발생부로부터 상기 석방 금지 지령을 수신하면 상기 여자 코일에 인가되는 전류를 상승시키는 지령을 발생시켜 상기 코일 전류 제어부로 전달하는 코일 전류 지령 발생부를 포함하는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 석방 금지 지령 발생부는, 상기 석방기류 판단부가 상기 주 접점의 석방기류를 판단하는 경우 상기 전자석의 자력을 강화하기 위한 자력 강화 지령을 발생시키는 자력 강화 지령 발생부와, 상기 자력 강화 지령이 발생된 이후에도 상기 석방기류 판단부에서 상기 주 접점의 석방기류를 판단하는 경우 상기 코일 제어기의 재 픽업(pick up) 동작을 명령하는 재기동 지령을 발생시키는 재기동 지령 발생부를 포함하며,
   상기 코일 전류 지령 발생부는 상기 재기동 지령을 수신하는 경우 상기 자력 강화 지령을 수신하는 경우에 비해 상승된 전류 지령 또는 상기 여자 코일의 픽업 동작 전류와 동일한 크기의 전류 지령을 발생시켜 상기 코일 전류 제어부로 전달하는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.
   
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 코일 제어기는, 상기 여자 코일에 전류가 인가되지 않는 대기상태 정보, 상기 여자 코일에 전류가 투입되는 픽업상태 정보, 상기 여자 코일에 전류가 투입된 이후에 상기 전자석의 여자 상태가 유지되는 유지상태 정보, 및 상기 코일 제어기에 인가되는 입력 전압이 기준치 이하로 낮아져 상기 전자석의 여자 상태가 해제되는 개방상태 정보를 포함하는 동작모드 정보를 생성하여 상기 운전상태 검출 유닛으로 전송하는 동작모드 알림부를 더 포함하며,
   상기 석방기류 판단부는 상기 동작모드 알림부로부터 수신되는 정보가 상기 유지상태 정보를 지시하는 경우에 상기 주 접점의 석방기류를 판단하는 석방 방지 기능을 구비한 전자 접촉기.

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