KR20090085976A - 배선용 차단기의 한류기구장치 - Google Patents

Abstract

배선용 차단기의 한류기구장치가 개시된다. 본 발명에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치에 의하면, 가동접점과 고정접점이 캠곡면에 의해 일정한 접촉력을 유지하여, 종래 접촉구조보다 가동접점과 고정접점의 접촉신뢰성을 향상시킨다. 또한, 단락사고전류 발생시 전자반발력에 의한 한류힘 보다 가동자의 접촉력이 작은 범위내로 일정하게 유지함으로써 순간적인 전자반발력 발생 후에 계속해서 가동자가 고정자로부터 떨어져 있는 구조를 유지한다. 이로 인해, 단락사고전류의 차단시간을 단축시키고, 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 해결하며, 배선용 차단기의 차단용량을 상승시키는 효과를 가진다.

배선용 차단기, 한류기구장치, 캠, 샤프트, 접촉스프링

Description

배선용 차단기의 한류기구장치 {CURRENT LIMITER OF CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전자반발력에 의해 사고전류를 제한하는 배선용 차단기의 한류기구장치에 관한 것이다.

일반적으로, 배선용 차단기는 전기적으로 과부하 상태시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 장치로서, 일정한 전류가 흐르기 위한 회로를 구성하기 위해 접촉 또는 분리되는 가동자와 고정자를 구비한다.

도 1은 종래의 배선용 차단기를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 개폐기구부를 발췌한 도면이고, 도 3은 도 2의 가동자가 고정자로부터 분리된 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 배선용 차단기는, 부품을 수납하는 커버(1)와, 케이스(2)와 전로를 기구적으로 온오프 시켜주는 개폐기구부(3)와, 이상전류 및 사고전류의 발생시 이를 검출하는 트립부(4)와, 회로 차단시 접점간에 발생하는 아크를 소멸시켜주는 소호부(5)와, 전자반발력에 의해 사고전류를 제한하는 한류기구장치로 구성된다.

도 2를 참조하면, 상기 한류기구장치는, 주 회로에서 고정되어있는 고정자(21a, 21b)와, 개폐기구부(3)의 온오프에 따라 움직이는 가동자(22)와, 가동 자(22)를 감싸면서 개폐기구부(3)의 온오프에따라 회전운동하는 샤프트(23)와, 가동자(22)와 고정자(21a, 21b)가 접촉할 때 접촉력을 유지하는 접압스프링(24)와, 접압스프링(24)과 가동자(22)와 샤프트(23)를 연결하는 가동자핀(25)과, 접압스프링(24)의 한쪽을 지탱하는 접압스프링핀(26)등으로 구성된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 고정자(21a)는 전원측 단자부에 연결되며, 고정자(21b)는 부하측 단자부에 연결된다. 이때 배선용 차단기의 주회로부(고정자-가동자-단자부)에 단락전류가 흐르게 되면, 고정자(21a,21b)와 가동자(22) 사이에 전자 반발력(Fe)과 아크가 발생하여 가동자(22)를 밀어 올리게 된다.

한편, 이때 발생하는 아크의 전압에 의해 전류는 감소하고 전류가 감소함에 따라 반발력(Fe)도 낮아진다.

그리고, 어느 시점에 가서는 전자반발력(Fe)이 접압스프링(24)에 의한 접압력(Fs)보다 적게되면 가동자(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 고정자(21a, 21b)와 서로 붙게 된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술의 가동자(22)와 고정자(21a)의 접촉에 의한 한류 구조에서, 가동자(22)의 O.T(샤프트의 회전각을 거리로 환산한 것)에 따른 운동 궤적의 증가와 가동자(22)의 개리시 개리거리의 증가에 따라 접압스프링(24)의 인장력이 일정하게 유지되지 못하게 된다. 이로 인해, 가동자(22)와 고정자(21a)사이의 접촉력이 변동한다. 예를 들어, 가동자(22)와 고정자(21a)사이의 접촉력이 한류힘 보다 크게 된다.

결과적으로, 가동자(22) 반발 후 트립장치의 트립신호에 의해 차단기의 개폐 기구부(3)가 동작하기 이전에 전류를 차단하는데 차단시간이 길게 나타나며, 이는 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 전자반발력이 발생했을 경우 가동자를 고정자로부터 빠르게 개리 시켜주는 배선용 차단기를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 가동자 및 고정자의 접촉의 신뢰성을 향상시킨 배선용 차단기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 순간적인 전자반발력 발생 후에 계속해서 가동자가 고정자로부터 떨어져 있는 구조를 유지하는 배선용 차단기를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치는, 본체; 상기 본체에 회전가능하게 설치된 가동자; 상기 가동자와 접촉하는 고정자; 상기 가동자와 고정자가 일정한 접촉력을 유지하도록 하는 캠 및 샤프트; 및 상기 샤프트와 본체를 연결하여 그 샤프트와 캠이 일정한 압력으로 접촉되도록 하는 접촉스프링;를 포함한다.

상기 본체의 양단에는 상기 샤프트의 양 끝면이 접촉하여 그 샤프트의 운동을 가이드하고 이탈을 방지하는 샤프트벽이 형성된 것이 바람직하다.

상기 가동자의 끝단에는 가동자슬롯이 형성되며, 상기 가동자슬롯에는 상기 샤프트의 중앙부가 삽입된 것이 바람직하다.

상기 가동자와 본체의 중심부에는 회전공이 각각 형성되며, 상기 회전공에는 중심핀이 삽입된 것이 바람직하다.

상기 접촉스프링은 상기 가동자를 기준으로 좌,우측에 배치되며, 상기 가동자슬롯 및 상기 샤프트벽에 힘을 전달하여 상기 가동자를 구속하며, 전자반발력에 의한 상기 가동자의 회전을 허락하는 것이 바람직하다.

상기 캠은, 상기 샤프트의 외주면과 선 접촉하는 캠곡면과 상기 캠곡면에 형성되며 상기 가동자의 한류속도를 증가시키는 캠홀을 포함하며, 상기 캠곡면은 O.T구간에서 상기 가동자와 고정자의 접촉력을 일정하게 유지시키며, O.T이상의 회전 운동시 개리력을 일정하게 감소시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 배선용 차단기의 한류기구장치에 따르면, 가동접점과 고정접점이 캠곡면에 의해 일정한 접촉력을 유지하여, 종래 접촉구조보다 가동접점과 고정접점의 접촉신뢰성을 향상시킨다. 또한, 단락사고전류 발생시 전자반발력에 의한 한류힘 보다 가동자의 접촉력이 작은 범위내로 일정하게 유지함으로써 순간적인 전자반발력 발생 후에 계속해서 가동자가 고정자로부터 떨어져 있는 구조를 유지한다. 이로 인해, 단락사고전류의 차단시간을 단축시키고, 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 해결하며, 배선용 차단기의 차단용량을 상승시키는 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치를 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 한류가구장치의 조립도이고, 도 5는 도 4의 한류기구장치의 분해도이고, 도 6은 도 5의 단면 Ⅵ-Ⅵ을 나타낸 도면이다. 참고로, 종래의 배선용 차단기와 동일한 구성 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이의 설명을 생략한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치는, 본체(40)와, 본체(40)에 회전가능하게 설치된 가동자(41)와, 가동자(41)와 접촉하는 고정자(52, 도 7참조)와, 가동자(41)와 고정자(52)가 일정한 접촉력을 유지하도록 하는 캠(42) 및 샤프트(45)와, 샤프트(45)와 본체(40)를 연결하는 접촉스프링(44)을 포함한다.

상기 본체(40)의 양단에는 샤프트(45)의 양 끝면이 접촉하여 샤프트(45)의 운동을 가이드하고 좌,우측으로 이탈을 방지하는 샤프트벽(46)이 형성되어 있다.

상기 가동자(41)의 끝단에는 한류시 개리효과를 상승시키는 가동자슬롯(41c)이 형성되며, 가동자슬롯(41c)에는 샤프트(45)이 중앙부가 삽입된다.

상기 가동자(41)의 회전공(41a)와 본체(40)의 회전공(48a)에는 본체(40)에 대하여 가동자(41)를 회전가능하게 하는 중심핀(47)이 삽입된다.

상기 접촉스프링(44)은 가동자(41)를 기준으로 좌,우측에 배치되며, 샤프트(45)와 캠(42)이 일정한 압력으로 접촉되도록 하는 동시에, 전자반발력(Fe, 도 3참조)에 의한 가동자(41)의 회전을 허락한다.

도 6을 참조하면, 상기 캠(42)은 한 쌍이 본체(40)의 후단에 형성되며,상기 캠(42)은, 샤프트45)의 외주면과 선 접촉하는 캠곡면(42a)과 캠곡면(42a)에 형성되며 가동자(41)의 개리속도를 증가시키는 캠홀(42b)을 포함한다.

상기 캠곡면(42a)는 O.T(샤프트의 회전각을 거리로 환산한 것)구간에서 가동자(41)의 가동접점(41a)과 고정자(51)의 고정접점(51a)의 접촉력을 일정한 유지하게 하고, O.T이상 회전 운동시 개리력을 일정하게 감소시킨다.

상술한 구성으로, 가동자(41)의 회전에 의해 샤프트(45)은 캠곡면(42a)을 따라 상향 또는 하향 화살표방향으로 움직인다. 한편, 샤프트(45)이 하향으로 움직여 샤프트(45)이 캠홀(42b)로 빠질 경우 가동자(41)의 개리속도가 증가한다.

이하, 상술한 구성을 가진 배선용 차단기의 한류기구장치의 동작을 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치의 가동접점과 고정접점이 일반 통전상태에서 접촉한 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 가동접점과 고정접점이 사고전류 또는 기타 사고시 떨어진 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 O.T의 증가에 따라 가동자와 고정자의 접촉력을 나타낸 그래프이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 일반 통전상태에서 가동자(41)의 가동접점(41a)는 고정자(52)의 고정접점(52a)에 접촉한다.

한편, 사고전류 또는 기타 사고시, 가동접점(41a)와 고정접점(52a) 사이에서 반발력(Fe, 도 3참조)이 발생하며 접점 사이에서 아크가 발생한다.

이때, 가동자(41)가 시계방향으로 회전하면서 샤프트(45)가 샤프트벽(45)에 의해 가이드 되면서 캠곡면(42a)을 따라 하향으로 미끄럼 운동을 하다가 멈추게 된다. 이후, 접촉스프링(44)의 인장력에 의해, 가동자(41)가 반시계방향으로 회전하면서 샤프트(45)이 샤프트벽(45)에 의해 가이드 되면서 캠곡면(42a)을 따라 상향으로 가동접점(41a)가 고정접점(52a)에 접촉할 때까지 미끄럼 운동한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 샤프트(45)이 캠곡면(42a)을 따라 미끄럼 운동하는 관계로, 가동자(41)의 O.T(샤프트의 회전각을 거리로 환산한 것)에 따른 운동 궤적의 증가와 가동자(41)의 개리 거리의 증가에도 불구하고, 접압스프링(44)의 인장력이 일정하게 유지된다. 따라서, 가동접점(41a)과 고정접점(52a)가 일정한 접촉력을 유지하며 접촉한다.

이로 인해, 단락사고전류 발생시 전자반발력에 의한 한류힘 보다 가동자의 접촉력이 작은 범위내로 일정하게 유지함으로써 순간적인 전자반발력 발생 후에 계속해서 가동접점(41a)이 고정접점(52a)로부터 떨어지게 되어, 단락사고전류의 차단시간을 단축시키고, 차단실패 및 접점이 융착될 수 있는 구조적인 문제점을 해결하며, 배선용 차단기의 차단용량을 상승시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 배선용 차단기를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 개폐기구부를 발췌한 도면,

도 3은 도 2의 가동자가 고정자로부터 분리된 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선용 차단기의 한류가구장치의 조립도,

도 5는 도 4의 한류기구장치의 분해도,

도 6은 도 5의 단면 Ⅵ-Ⅵ을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 배선용 차단기의 한류기구장치의 가동접점과 고정접점이 일반 통전상태에서 접촉한 상태를 나타낸 도면,

도 8은 도 7의 가동접점과 고정접점이 사고전류 또는 기타 사고시 떨어진 상태를 나타낸 도면,

도 9는 O.T의 증가에 따라 가동자와 고정자의 접촉력을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40: 본체 41: 가동자

42: 캠 43a: 캠곡면

43a: 캠홀 45: 샤프트

44: 접촉스프링 46: 샤프트벽

47: 중심핀 52: 고정자

Claims (8)

1. 본체;

   상기 본체에 회전가능하게 설치된 가동자;

   상기 가동자와 접촉하는 고정자;

   상기 가동자와 고정자가 일정한 접촉력을 유지하도록 하는 캠 및 샤프트; 및

   상기 샤프트와 본체를 연결하는 접촉스프링;을 포함하는 배선용 차단기의 한류기구장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체의 양단에는 상기 샤프트의 양 끝면이 접촉하여 그 샤프트의 운동을 가이드하고 이탈을 방지하는 샤프트벽이 형성된 배선용 차단기의 한류기구장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가동자의 끝단에는 가동자슬롯이 형성되며, 상기 가동자슬롯에는 상기 샤프트의 중앙부가 삽입된 배선용 차단기의 한류기구장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가동자와 본체의 중심부에는 회전공이 각각 형성되며, 상기 회전공에는 중심핀이 삽입된 배선용 차단기의 한류기구장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 접촉스프링은 상기 가동자를 기준으로 좌,우측에 배치 된 배선용 차단기의 한류기구장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 접촉스프링은, 상기 샤프트와 캠이 일정한 압력으로 접촉되도록 하는 동시에, 전자반발력에 의한 상기 가동자의 회전을 허락하는 배선용 차단기의 한류기구장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 캠은, 상기 샤프트의 외주면과 선 접촉하는 캠곡면과 상기 캠곡면에 형성되며 상기 가동자의 한류속도를 증가시키는 캠홀을 포함하는 배선용 차단기의 한류기구장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 캠곡면은 O.T구간에서 상기 가동자와 고정자의 접촉력을 일정하게 유지시키며, O.T이상의 회전 운동시 개리력을 일정하게 감소시키는 배선용 차단기의 한류기구장치.

Images