KR102591560B1 - 친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구 - Google Patents

친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구 Download PDF

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곽중헌
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Abstract

본 발명은, 투입 시에 인장되고 개방 시에 원위치로 복귀되는 복수개의 인장스프링을, 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구에, 개재시킨, '친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'에 관한 것이다.

Description

친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구{An link mechanism that transmits the power of the actuator installed in the eco-friendly electrical circuit breaker to the opening and closing rod of the vacuum interrupter}
본 발명은 친환경 에너지를 사용하는 전력기기의 차단기를 동작시키는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구에 관한 것이다.
일반적으로, 전력기기에 사용되는 액추에이터는 스프링 메커니즘과 유압, 공압액추에이터가 사용되고 있으나, 이러한 액추에이터는 부품의 수가 많고 조작력을 얻기 위해서 기계적 에너지를 제어해야 하므로 매우 복잡하고 유지 보수가 필요 하다.
이러한 문제를 해결하기 위한 액추에이터가 영구자석과 전기에너지를 이용한 영구자석 액추에이터이다.
상기 영구자석 액추에이터는, 일예로서, 한국등록특허 제10-1888788호에 개시되어 있으며, 영구자석의 자기장을 이용해 일정 행정거리에서 액추에이터에 가동자가 유지되고 코일에 전기에너지를 공급해서 액추에이터에 가동자를 일정 행정거리까지 움직이게 한다.
상기 일예의 영구자석 액추에이터에서는, 차단기를 개방(OFF) 상태에서 투입(ON) 상태로 이동시키기 위해서, 코일에 정방향의 전류를 공급하여 코일이 자화되게 하여 정방향의 자기장을 형성하게 되면, 상기 가동자에 영구자석의 자기장과 코일의 자기장이 더해져 가해지게 되고, 상기 자기장으로 인해 상기 가동자는 스프링을 압축시키며 일측으로 이동하게 된다.
상기 가동자가 일측으로 이동하여 투입 완료 위치까지 도달하면, 코일으로 공급되는 전류가 차단되고, 이에 의해 코일에 의한 자기장은 사라지고, 상기 가동자는 영구자석에 의한 자력에 의해 투입 위치에 그대로 구속된다. 즉, 상기 가동자가 영구자석과 맞닿는 투입 위치까지 이동한 다음에는 코일에 전류를 공급하지 않더라도, 가동자는 영구자석의 자력에 의해 투입 위치를 유지할 수 있게 된다.
한편, 차단기를 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태로 이동시키기 위해서는 코일에 역방향의 전류를 공급하게 되며, 이에 의해 코일이 자화되어 역방향의 자기장을 형성하여, 가동자에는 코일의 자기장과 스프링의 복원력이 가해지게 되어, 가동자가 타측으로 이동되게 되어 있다.
상기 일예의 영구자석 액추에이터에서는, 투입 시에 상기 가동자에 장착된 로드가 상기 가동자와 함께 일측으로 이동하여 상기 로드에 결합된 가동 접점부재가 고정 접점부재에 접촉하여 이들을 통전시켜서 전원측으로부터 부하측으로 전류가 공급되게 하고, 반대로 개방 시에 상기 가동자에 장착된 로드가 상기 가동자와 함께 타측으로 이동하여 상기 로드에 결합된 가동 접점부재가 고정 접점부재에서 이탈되게 하여 이들을 비통전시켜서 전원측으로부터 부하측으로 전류가 차단되게 한다.
하지만, 상기 일예의 영구자석 액추에이터에서는, 차단기의 용량이 커지는 경우에, 로드를 전후진시키는 전자력과 고정위치에 구속시키기 위한 자력을 증대시키기 위해, 영구자석 엑추에이터를 구성하는 구성요소들이 커지게 되어, 제조단가와 엑추에이터의 부피가 증대된다고 하는 문제점을 가진다.
또한, 영구자석 엑추에이터의 자력을 증대시키는 경우에는 개방 이동에 부하가 걸려 신속하게 그리고 안정적으로 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태로 상태변경될 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기된 문제를 해결하는 것에 과제를 가진다.
본 발명은, 투입 시에 인장되고 개방 시에 원위치로 복귀되는 복수개의 인장스프링을, 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구에, 개재시킴으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태가 되기 위해 가동자가 후진할 시에 부하가 걸려도, 상기 복수개의 인장스프링에 의해 그 부하를 경감시켜, 신속하게 그리고 안정적으로 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태로 상태변경되게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'를 도시한 사시도,
도 2은 도 1에서 앞쪽에 배치된 하우징의 벽부을 제거한 상태에서 도시한 사시도,
도 3은 도 2을 좌측에서 본 사시도, 및
도 4는 도 1의 링크기구를 도시한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'가 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1에는 본 실시예의 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'가 부호 100으로서 지시되어 있다.
'액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 친환경 전기용 차단기에 구비된 영구자석 액추에이터(200)와 진공 인터럽터(300) 사이에 개재되어, 상기 영구자석 액추에이터(200)의 동력을 상기 진공 인터럽터(300)의 개폐로드(310)에 전달하는 작용을 한다.
상기 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'(100)는, 상기 영구자석 액추에이터(200)의 가동자(210)가 전후진하는 방향에 수직한 방향으로 뻗어 하우징 프레임(110)의 벽부에 양단이 회전가능하게 장착된 입력측축(120); 상기 입력측축(120)에 평행한 방향으로 뻗어 하우징 프레임(110)의 벽부에 양단이 회전가능하게 장착된 출력측축(130); 상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접된 구동링크(140); 일단이 상기 가동자(210)의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합되고 타단이 상기 구동링크(140)에 링크핀을 개재하여 링크결합된 구동레버(150); 상기 입력측축(120)의 길이방향으로 간격을 두고서 상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접된 복수개의 입력링크(160); 상기 출력측축(130)의 길이방향으로 간격을 두고서 상기 출력측축(130)에 기단이 고정적으로 외접된 앵글형상의 복수개의 출력링크(170); 일단이 상기 복수개의 입력링크(160)의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합되고 타단이 상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 기단에서 서로에 직교하게 뻗은 2개의 선단 중 상기 입력측축(120)에 인접한 하나의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합된 복수개의 커플러링크(180); 및 상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 2개의 선단 중 다른 하나의 선단에 장착된 조인트링크핀(171)에 중간부위가 결합되고 선단이 상기 진공 인터럽터(300) 쪽으로 뻗어 상기 진공 인터럽터(300)에 접속된 상기 개폐로드(310)를 포함하고 있다.
상기 개폐로드(310)가 상기 출력측축(130)의 축선방향에 수직한 방향으로 이동시키기 위해, 상기 조인트링크핀(171)이 상기 출력측축(130)의 축선방향에 수직한 방향으로 이동가능하게 상기 출력측축(130)의 축선방향에 수직한 방향으로 기다란 제1장공(172)이 형성된 상태에서, 상기 조인트링크핀(171)의 양단을 상기 제1장공(172)에 관통시켜 지지하는 이축(耳軸)받이(173)가 상기 하우징 프레임(110)에 기립되어 마련되어 있고, 그리고, 상기 출력측축(130)의 축선방향에 수직한 방향 및 상기 제1장공(172)에 수직한 방향으로 기다란 제2장공(174)이 상기 조인트링크핀(171)이 관통하는 상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 2개의 타단 중 다른 하나의 선단 부위에 형성되어 있다.
상기 복수개의 커플러링크(180) 각각에는 투입용 탄성배력부(A)가 개재되어 있다.
상기 투입용 탄성배력부(A)는 상기 입력링크(160)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 장착된 제1로드(181); 상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 2개의 타단 중 상기 하나의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 장착되고 선단이 상기 제1로드(181) 쪽으로 뻗어서, 상기 제1로드(181) 내로 삽입되어 상기 제1로드(181)의 길이방향으로 상기 제1로드에 대하여 이동가능하게 장착된 제2로드(182); 상기 제1로드(181)의 기단측 부위에 고정적으로 외접된 제1스프링시트(183); 상기 제1로드(181) 내로 삽입되지 않는 상기 제2로드(182)의 부위에 고정적으로 외접된 제2스프링시트(184); 및 상기 제1스프링시트(183)과 상기 제2스프링시트(184) 사이에 개재된 압축스프링(185)을 포함하고 있다.
상기 압축스프링(185)은, 상기 개폐로드(310)가 개방위치에서 투입위치 자세변경되기 위해, 상기 가동자(210)에 링크결합된 상기 구동레버(150)가 전진하게 되면, 상기 입력링크(160)의 선회운동에 의해 수축되게 하여, 상기 진공 인터럽터(300)의 용량이 증대되어도 상기 진공 인터럽터(300)에 접속된 상기 개폐로드(310)가 확실하게 전진되게 하여, 안정적으로 원하여질 때 전류를 통전시킬 수 있게 하는 작용을 한다. 특히, 상기 압축스프링(185)은, 압점력을 증대시켜 안정적인 통전상태를 유지하여 사고전류시에 제품의 파손(통전도체가 녹아 붙는 현상)을 방지하는 작용을 한다.
상기 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'(100)는, 투입 시에 인장되고 개방 시에 원위치로 복귀되는 개방용 탄성배력수단(B)을 포함하고 있다.
상기 개방용 탄성배력수단(B)은, 입력측 탄성배력수단(10)과 출력측 탄성배력수단(20)을 포함하고 있다.
상기 입력측 탄성배력수단(10)은, 상기 하우징 프레임(110)의 바닥에 장착된 고정측 브래킷(11); 상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접되고 상기 입력측축(120)의 반경 바깥방향으로 뻗은 가동측 브래킷(12); 상기 고정측 브래킷(11)에 기단이 고정 결합되고 선단이 상기 가동측 브래킷(12) 쪽으로 뻗은 지지대(13); 상기 지지대(13)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 링크결합된 고정측스프링지지대(14); 상기 가동측 브래킷(12)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 링크결합된 가동측스프링지지대(15); 및 상기 고정측스프링지지대(14)와 상기 가동측스프링지지대(15) 사이에 개재되어 양단이 상기 고정측스프링지지대(14)와 상기 가동측스프링지지대(15)에 고정 결합된 제1인장스프링(16)을 포함하고 있다.
상기 제1인장스프링(16)은, 상기 개폐로드(310)가 개방위치에서 투입위치 자세변경되기 위해, 상기 가동자(210)에 링크결합된 상기 구동레버(150)가 전진하게 될 때, 상기 입력링크(160)의 선회운동의 속도를 감소시키고, 그리고 상기 개폐로드(310)가 투입위치에서 개방입위치 자세변경되기 위해, 상기 가동자(210)에 링크결합된 상기 구동레버(150)가 후진하게 될 때, 상기 투입용 탄성배력부(A)의 탄성부하를 이겨낼 수 있는 복원력을 상기 입력링크(160)에 제공하여, 상기 입력링크(160)의 역선회운동력을 증대시키는 작용을 한다.
상기 출력측 탄성배력수단(20)은, 상기 개폐로드(310)의 기단에 일단이 장착되고, 타단이 상기 개폐로드(310)에 등을 진 방향으로 뻗어 마주하는 하우징 프레임(110)에 장착된 제2인장스프링이다.
상기 출력측 탄성배력수단(20)은, 상기 개폐로드(310)가 개방위치에서 투입위치 자세변경되기 위해, 상기 가동자(210)에 링크결합된 상기 구동레버(150)가 전진하게 될 때, 상기 출력링크(170)의 선회운동의 속도를 감소시키고, 그리고 상기 개폐로드(310)가 투입위치에서 개방입위치 자세변경되기 위해, 상기 가동자(210)에 링크결합된 상기 구동레버(150)가 후진하게 될 때, 상기 투입용 탄성배력부(A)의 탄성부하를 이겨낼 수 있는 복원력을 상기 출력링크(170)에 제공하여, 상기 출력링크(170)의 역선회운동력을 증대시키는 작용을 한다.
상기와 같이 구성된 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'(100)는 다음과 같이 작동될 수 있다.
상기 영구자석 액추에이터(200)에서는, 상기 개폐로드(310)를 개방(OFF) 상태에서 투입(ON) 상태로 이동시키기 위해서, 코일에 정방향의 전류를 공급하여 코일이 자화되게 하여 정방향의 자기장을 형성하게 되면, 상기 가동자(210)에 코일의 자기장이 가해지게 되고, 상기 자기장으로 인해 상기 가동자(210)는 전진하게 되며, 이 때에, 전진하는 상기 가동자(210)에 의해 상기 입력링크(160)가 반시계방향으로 선회운동되게 되면서, 상기 제1인장스프링(16)이 인장되고, 반시계방향으로 선회운동하는 상기 입력링크(160)에 의해 상기 압축스프링(185)이 압축되면서 상기 출력링크(170)가 반시계방향으로 선회운동되게 되며, 상기 출력링크(170)가 반시계방향으로 선회동됨에 따라, 상기 출력측 탄성배력수단(20)이 인장되면서, 상기 개폐로드(310)가 투입위치로 이동되게 되어, 안정적으로 원하여질 때 전류를 통전시킬 수 있다.
한편, 상기 개폐로드(310)를 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태로 이동시키기 위해서는 코일에 역방향의 전류를 공급하게 되며, 이에 의해 코일이 자화되어 역방향의 자기장을 형성하여, 상기 가동자(210)에 코일의 자기장이 가해지게 되어, 상기 가동자(210)가 후진하게 되며, 이 때에 상기 제1인장스프링(16)이 복원되면서, 상기 입력링크(160)가 시계방향으로 선회운동되게 되고, 이에 의해 상기 압축스프링(185)이 복원되면서 상기 출력링크(170)가 시계방향으로 선회운동되게 되며, 상기 출력링크(170)가 시계방향으로 선회동됨에 따라, 상기 출력측 탄성배력수단(20)이 복원되면서, 상기 제1인장스프링(16)과 상기 출력측 탄성배력수단(20)의 복원력에 의해 상기 개폐로드(310)가 개방위치로 이동되게 된다.
즉, 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태가 되기 위해, 상기 가동자(210)가, 후진할 시에, 상기 가동자(210)의 후진 이동에 부하가 걸려도, 상기 제1인장스프링(16)의 복원력과 상기 출력측 탄성배력수단(20)의 복원력에 의해 그 부하가 경감되어, 신속하게 그리고 안정적으로 투입(ON) 상태에서 개방(OFF) 상태로 상태변경될 수 있다.
A: 투입용 탄성배력부, B: 개방용 탄성배력부, 10: 입력측 탄성배력수단, 11: 고정측 브래킷, 12: 가동측 브래킷, 13: 지지대, 14: 고정측스프링지지대, 15: 가동측스프링지지대, 16: 제1인장스프링, 20: 출력측 탄성배력수단, 100: '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구', 110: 하우징 프레임, 120: 입력측축, 130: 출력측축, 140: 구동링크, 150: 구동레버, 160: 입력링크, 170: 출력링크, 171: 조인트링크핀, 172: 제1장공, 173: 이축받이, 174: 제2장공, 180: 커플러링크, 181: 제1로드, 182: 제2로드, 183: 제1스프링시트, 184: 제2스프링시트, 185: 압축스프링, 200: 영구자석 액추에이터, 210: 가동자, 300: 진공 인터럽터, 310: 개폐로드,

Claims (3)

  1. 차단기에 구비된 영구자석 액추에이터(200)와 진공 인터럽터(300) 사이에 개재되어, 상기 영구자석 액추에이터(200)의 동력을 상기 진공 인터럽터(300)의 개폐로드(310)에 전달하는 '액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'에 있어서,
    상기 영구자석 액추에이터(200)의 가동자(210)가 전후진하는 방향에 수직한 방향으로 뻗어 하우징 프레임(110)의 벽부에 양단이 회전가능하게 장착된 입력측축(120);
    상기 입력측축(120)에 평행한 방향으로 뻗어 하우징 프레임(110)의 벽부에 양단이 회전가능하게 장착된 출력측축(130);
    상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접된 구동링크(140);
    일단이 상기 가동자(210)의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합되고 타단이 상기 구동링크(140)에 링크핀을 개재하여 링크결합된 구동레버(150);
    상기 입력측축(120)의 길이방향으로 간격을 두고서 상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접된 복수개의 입력링크(160);
    상기 출력측축(130)의 길이방향으로 간격을 두고서 상기 출력측축(130)에 기단이 고정적으로 외접된 앵글형상의 복수개의 출력링크(170);
    일단이 상기 복수개의 입력링크(160)의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합되고 타단이 상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 기단에서 서로에 직교하게 뻗은 2개의 선단 중 상기 입력측축(120)에 인접한 하나의 선단에 링크핀을 개재하여 링크결합된 복수개의 커플러링크(180);
    상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 2개의 선단 중 다른 하나의 선단에 장착된 조인트링크핀(171)에 중간부위가 결합되고 선단이 상기 진공 인터럽터(300) 쪽으로 뻗어 상기 진공 인터럽터(300)에 접속된 상기 개폐로드(310); 및
    투입 시에 인장되고 개방 시에 원위치로 복귀되는 수단으로서, 입력측 탄성배력수단(10) 및 출력측 탄성배력수단(20) 중 적어도 하나를 포함하는 개방용 탄성배력수단(B)을 포함하며,
    상기 복수개의 커플러링크(180) 각각에는 투입용 탄성배력부(A)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 '친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입력측 탄성배력수단(10)은,
    상기 하우징 프레임(110)의 바닥에 장착된 고정측 브래킷(11);
    상기 입력측축(120)에 기단이 고정적으로 외접되고 상기 입력측축(120)의 반경 바깥방향으로 뻗은 가동측 브래킷(12);
    상기 고정측 브래킷(11)에 기단이 고정 결합되고 선단이 상기 가동측 브래킷(12) 쪽으로 뻗은 지지대(13);
    상기 지지대(13)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 링크결합된 고정측스프링지지대(14);
    상기 가동측 브래킷(12)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 링크결합된 가동측스프링지지대(15); 및
    상기 고정측스프링지지대(14)와 상기 가동측스프링지지대(15) 사이에 개재되어 양단이 상기 고정측스프링지지대(14)와 상기 가동측스프링지지대(15)에 고정 결합된 제1인장스프링(16)을 포함하며,
    상기 출력측 탄성배력수단(20)은, 상기 개폐로드(310)의 기단에 일단이 장착되고, 타단이 상기 개폐로드(310)에 등을 진 방향으로 뻗어 마주하는 하우징 프레임(110)에 장착된 제2인장스프링인 것을 특징으로 하는 '친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 투입용 탄성배력부(A)는
    상기 입력링크(160)의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 장착된 제1로드(181);
    상기 복수개의 출력링크(170) 각각의 2개의 타단 중 상기 하나의 선단에 링크핀을 개재하여 기단이 장착되고 선단이 상기 제1로드(181) 쪽으로 뻗어서, 상기 제1로드(181) 내로 삽입되어 상기 제1로드(181)의 길이방향으로 상기 제1로드에 대하여 이동가능하게 장착된 제2로드(182);
    상기 제1로드(181)의 기단측 부위에 고정적으로 외접된 제1스프링시트(183);
    상기 제1로드(181) 내로 삽입되지 않는 상기 제2로드(182)의 부위에 고정적으로 외접된 제2스프링시트(184); 및
    상기 제1스프링시트(183)과 상기 제2스프링시트(184) 사이에 개재된 압축스프링(185)를 포함하는 것을 특징으로 하는 '친환경 전기용 차단기에 구비된 액추에이터의 동력을 진공 인터럽터의 개폐로드에 전달하는 링크기구'.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101060872B1 (ko) * 2010-06-07 2011-08-31 엘에스산전 주식회사 고전압 부하개폐기의 동력전달장치
KR101103318B1 (ko) * 2010-09-13 2012-01-11 (주)테크프로 수동조작 기능을 갖는 개폐조작 장치
KR102305550B1 (ko) * 2021-04-05 2021-09-27 주식회사 이엔에스 차단기용 영구자석 액추에이터

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