KR19980034678A - 누전차단기의 트립코일 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 누전차단기의 트립코일은 전압인가시 고정코어에 발생되는 힘이 여러 프레스물들을 통해 기구부에 전달되기까지의 힘의 비효율성을 해소하기 위한 방법으로서 고정코어를 무빙코어로 즉, 고정용 코어에서 가동용 코어를 대체하고, 이 가동코어에 발생되는 힘이 다른 부품들을 거치지 않고 기구부에 직접 전달됨으로써, 힘전달의 효율을 높혀 부품의 소형화 및 부품의 소형화 및 부품수의 감소를 가능하게 하였다. 이것은 재료비, 가공비 부분의 약 40% 절감효과를 가져올 수 있으며, 코일의 권회수가 종래에 의해 1/3 정도인 1100회로 줄어들므로 전체 외형크기가 줄어들도록 하였다.

Description

누전차단기의 트립코일

본 발명은 누전차단기의 트립코일에 관한 것으로, 특히 고정코어를 가동코어로 대체하고, 이 가동코어에서 발생되는 힘이 다른 부품들을 거치지 않고 기구부에 직접 전달되도록 함으로써, 힘전달의 효율을 높여 부품의 소형화 및 부품수의 감소를 가능하도록 한 누전차단기의 트립코일에 관한 것이다.

소형 누전차단기로 주로 15 내지 30A의 가정용인 교류 110/220V의 저압회로에 있어서 인체의 감전사고 및 누전에 의한 화재를 방지하기 위한 목적으로 사용되는 차단기이다.

상기와 같은 제품의 목적, 즉 차단기 부하측에서 발생되는 누설전류를 감지하여 선로를 차단시키기 위해서는 누설전류를 감지하는 누전 검출부와, 그 신호를 비교 판단하고 증폭시키는 회로부와, 그 회로부에서 출력된 신호를 받아 기구를 해체, 즉 선로를 차단시키는 전자(電磁)장치부와, 정상상태에서 제품의 동작을 확인하는 테스트 장치부와, 그리고 핸들을 온/오프함에 따라 선로를 개폐하는 기구부 등으로 구성되어 있다.

전자(電磁)장치부는 순간적으로 인가된 전압을 힘으로 전환시켜 기구부를 해체시킬 수 있는 코일을 사용하는 것이 보편화된 기술이다.

본 발명은 상기 기술된 전자(電磁)장치부인 트립코일(Trip Coil)에 관한 것으로서 부품의 수, 크기가 종래 트립코일의 2/3로 축소되어 소형 누전차단기 내부에 효율적으로 내장이 가능하며, 경제성을 향상시킨 것이 특징이다.

종래의 기술에 의한 트립코일은 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 보빈(1), 그 보빈의 외주부에 감겨있는 코일(2)과, 상기 보빈의 내부에 삽입되어 고정된 고정코어(3)와, 상기 보빈의 하부에 설치한 요크(Yoke)(5)와, 상기 고정코어의 측면에 위치한 아마추어(Armature)(4)와, 그 아마추어의 하부에 설치되어 아마추어에 복원력을 일으키도록 하는 핀(6) 및 스프링(7)과, 상기 코일의 시작선과 끝선에 납땜된 리드와이어(8)와, 외함에 고정하기 위한 스크류(9)등 9 내지 10개의 부품으로 구성되어 있다.

상기와 같은 트립코일을 제작하기 위해서는 코일 와인딩, 리베팅, 납땜, 조립등 4 내지 5개의 공정을 거쳐야 한다.

보빈(1)에 코일(2)을 와인딩하고 그 시작선과 끝선을 리드와이어(8)와 납땜한 후 와인딩된 코일 외부를 절연테입으로 감아 절연을 유지시켜 준다. 와인딩이 끝난 보빈 내부에 고정코어(3)를 삽입하고, 요크(5)를 조립한 후 리베팅을 한다. 리베팅이 끝난 요크에 아마추어(4)와 핀(6) 및 스프링(7)을 조립한다.

이러한 공정을 거쳐 만들어진 트립코일은 리드와이어(8) 양단에 회로부측의 출력신호와 연결되고, 외함에 스크류(9)로 고정함으로써 누전차단기에서 요구되는 전자(電磁)소자부의 기능을 실행하게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 기술에 의한 누전차단기의 트립코일의 동작을 설명하면 다음과 같다.

누전차단기의 부하측에 누설전류가 발생했을 경우 회로부에서는 설정되어 있는 기준 누설전류치와 비교하여 트립코일로의 신호 출력 여부를 판단한다. 기준치 이상의 누설전류로 판단되면 트립코일에 교류 110∼220V의 전압을 인가한다.

도 2는 트립코일에 전압이 인가되었을 때 동작하게 되는 원리를 간단하게 표현하였다. 리드와이어(8) 양단에 전압이 인가되면 코일(2)에 전류가 흐르게 되고, 이때 흐르는 전류에 의하여 보빈(1) 내부 및 주위에 자로(磁路)가 형성된다. 형성된 자로에 의하여 고정코어는 자화(磁化)되며, 이때 요크(5)는 자로형성을 보다 이상적으로 유지시켜 주는 역할을 한다.

자와된 고정코어는 스프링(7)의 힘에 의해 일정간격으로 떨어져 있던 아마추어(4)를 흡인하게 되고, 이때 접극자의 끝부분에 닿아있던 기구부 해체 부품인 트립바(Tripbar)(10)는 접극자의 운동량 만큼 같이 움직이게 된다. 그러므로 기구부가 해체되어 누전차단기의 선로를 차단하게 된다.

종래의 기술에 의한 누전차단기의 트립코일은 고정코어에서 발생된 힘이 여러 부품으로 조합된 중간매체에 의하여 기구부로 전달됨으로써, 힘이 효율성이 떨어진다. 때문에 동일한 트립 하중을 가지고 있는 기구부를 해체시키기 위해서는 힘의 효율성이 떨어지는 만큼의 큰 힘을 요구하며, 이것은 트립코어의 외형 크기가 커지는 원인이 된다. 구성되는 부품의 수가 많고, 크기가 크다는 것은 그 만큼의 제작공정을 거쳐야 하며, 재료비와 가공비의 부담이 증가하는 것을 의미하는 바, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 것으로, 고정코어를 가동코어로 대체하고, 이 가동코어에서 발생되는 힘이 다른 부품들을 거치지 않고 기구부에 직접 전달되도록 함으로써, 힘전달의 효율을 높여 부품의 소형화 및 부품수의 감소를 가능하도록 한 누전차단기의 트립코일을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 트립코일(Trip Coil)을 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 기술에 의한 트립코일의 동작원리를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 트립코일을 나타내는 조립 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 트립코일의 동작전의 상태를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 트립코일의 동작후의 상태를 나타내는 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

21:보빈21a:유동홀

22:코일23:무빙코어

23a:걸림홈24:스프링

25:핀

이러한, 본 발명의 목적은 외주부에 코일이 감기며, 내부에 유동홀을 구비한 보빈과; 상기 보빈의 유동홀에 내삽되며, 코일에 인가된 전류에 의해 유동홀내를 이동하면서 트립바를 직접 조작하도록 한 무빙코어를 포함하여 구성된 누전차단기의 트립코일에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 누전차단기의 트립코일을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 트립코일을 나타내는 조립 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 트립코일의 동작전의 상태를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 트립코일의 동작후의 상태를 나타내는 단면도를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 누전차단기의 트립코일은 외주부에 코일(22)이 감기며, 내부에 유동홀(21a)을 구비한 보빈(21)과; 상기 보빈의 유동홀(21a)에 내삽되며, 코일에 인가된 전류에 의해 유동홀내를 이동하면서 트립바(30)를 직접 조작하도록 한 무빙코어(23)를 포함하여 구성된다.

상기 무빙코어의 외주부에 걸림홀(23a)을 형성하여, 트립바(30)의 일단부와 연동되도록 한다.

상기 유동홀(21a)내에 전류의 단속에 의해 무빙코어에 복원력을 일으키는 탄성부재(24)를 개재한다.

상기 보빈(21)의 일측에 설치된 핀(25)에 코일의 시작선과 끝선을 연결하여, 조립선기판 즉 피시비(PCB)기판에 납땜으로 고정한다.

이와 같은 구성은 요크, 접극자, 핀, 및 스크류등 4개의 부품이 삭제된 구성임을 알 수 있으며, 보빈(21)에 코일(22)을 와인딩하고 그 시작선과 끝선을 핀(25)에 예비 납땜한 후 코일외부를 절연테입으로 감아 절연을 유지시켜 준다. 보빈 내부에 무빙코어(23)와 탄성부재인 스프링(24)을 넣은 다음 회로부의 기판(26)에 바로 납땜한다.

위와 같이 조립된 기판(26)은 외함에 삽입 고정되며, 무빙코어(23)의 걸림홈(23a)에 기구부의 트립바(30)와 연결되어진다. 상기의 조립공정에서도 알 수 있듯이 종래 트립코어 제작공정의 리베팅공정이 생략되었으며, 부품조립 또한 간편해졌다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 누전차단기의 트립코일의 작용을 설명하면 다음과 같다.

무빙코어(23)가 스프링(24)에 의하여 보빈(21)의 중앙으로부터 일정거리 만큼 어긋난 상태를 유지하고 있다가, 핀(25)에 회로부로부터 신호가 출력되면, 무빙코어(23)가 와인딩된 코일(22)의 중앙으로 힘을 받아 이동하게 되는 구조로 되어 있다. 이때, 무빙코어 걸림홈(23a)에 연결되어 있던 기구부의 트립바(30)를 움직여 기구부를 해체하게 된다. 즉 선로를 차단하게 된다.

본 발명을 종래의 트립코일과 비교하여 설명하면 종래의 트립바는 와인딩된 외부에 요크, 접극자 등의 프레스물들의 조합으로 구성되어져 있다. 프레스 타발시 발생되는 버어(Burr)와, 부품조합시 발생되는 간섭 및 아마추어와 고정코어간 간격유지용 스프링힘등, 고정코어에서 발생되는 힘이 기구부의 트립바에 전달되기까지의 원활한 힘의 전달을 방해하는 소지들을 내포하고 있다.

전압이 인가되었을 때 종래의 트립코일은 보빈에 리베팅되어 고정된 고정코어가 자화되면서 스프링에 의해 일정한 하중으로 유지되고 있는 접극자를 흡인하고 있는 구조이다. 때문에 전압이 인가되었을 때 코일의 흡인력은 스프링 하중값보다 커야 하고, 스프링의 하중값보다 큰 흡입력을 유도하기 위해서는 코일에 큰 전류가 흐를 수 있는 사양이어야 한다. 또한 고정코어가 접극자를 흡인하는 구조로 되어 있기 때문에 전압 인가시 고정코어와 접극자 사이에 잔류자속이 형성되지 않는 구조로 설계가 필요하다.

그러나, 본 발명의 특징은 보빈 내부를 움직이는 무빙코어(23)가 별도의 프레스물들을 거치지 않고 기구부의 트립바를 직접 구동시키도록 고안하였고, 무빙코어가 움직이는 면은 유리(Glass) 함유율이 적은 가소성 몰드 재질로 고안하였으며, 무빙코어 표면은 가동시에 마찰을 최소화하기 위해 1∼3 마이크로 미터의 니켈도금처리하여 무빙코어에 받는 힘을 기구부의 트립바(30)로의 전달효율을 최대화 할 수 있는 구조로 고안하였다. 때문에 트립 하중이 동일한 기구부에 적용할 경우 감소된 부품구성으로서도 본래의 기능을 실행하는데에 지장이 없고, 트립코일 전체의 크기가 작아짐에 따라 작은 공간에 내장이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 누전차단기의 트립코일은 전압인가시 고정코어에 발생되는 힘이 여러 프레스물들을 통해 기구부에 전달되기까지의 힘의 비효율성을 해소하기 위한 방법으로서 고정코어를 무빙코어로 즉, 고정용 코어에서 가동용 코어를 대체하고, 이 가동용 코어에 발생되는 힘이 다른 부품들을 거치지 않고 기구부에 직접 전달됨으로써, 힘전달의 효율을 높여 부품의 소형화 및 부품수의 감소를 가능하게 하였다. 이것은 재료비 및 가공비 부분의 약 40% 절감효과를 가져올 수 있으며, 코일의 권회수가 종래에 의해 1/3 정도인 1100회로 줄어들므로 전체 외형크기가 줄어드는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 외주부에 코일이 감기며, 내부에 유동홀을 구비한 보빈과; 상기 보빈의 유동홀에 내삽되며, 코일에 인가된 전류에 의해 유동홀내를 이동하면서 트립바를 직접 조작하도록 한 무빙코어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 누전차단기의 트립코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 무빙코어의 외주부에 걸림홈을 형성하여, 트립바의 일단부와 연동되도록 한 것을 특징으로 하는 누전차단기의 트립코일.
3. 제1항에 있어서, 상기 유동홀내에 전류의 단속으로 무빙코어에 복원력을 일으키도록 한 탄성부재를 개재한 것을 특징으로 하는 누전차단기의 트립코일.
4. 제1항에 있어서, 상기 보빈의 일측에 설치된 핀에 코일의 시작선과 끝선을 연결하여, 조립선기판에 납땜으로 고정한 것을 특징으로 하는 누전차단기의 트립코일.