KR20090097719A

KR20090097719A - 전자 개폐장치

Info

Publication number: KR20090097719A
Application number: KR1020080023037A
Authority: KR
Inventors: 김영봉; 연영명; 박홍태; 손진우
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-16
Also published as: KR101024755B1

Abstract

전자 개폐장치가 개시된다. 본 발명에 따른 전자 개폐장치는, 고정전극과 절연부재, 가스 파이프와 절연부재의 접합부를 기밀용 수지로 밀봉하여 가스누설을 방지한다. 따라서, 용접 및 브레이징 접합으로 밀봉할 접합부의 수가 적어져 밀봉시간이 줄어든다. 또한 접합부의 기밀 불량으로 인해, 소호가스가 외부로 새어 나올 가능성이 없어져 제품의 신뢰성이 향상된다. 또한, 기밀용 수지가 주입되는 밀봉캔에 기밀돌기가 형성되어 있으므로, 온도 변화에 따른 기밀용 수지의 열팽창 특히 열수축에 따라 밀봉캔의 외곽 테두리의 내주면과 기밀용 수지와의 계면상의 접착성이 약해져도 기밀돌기에 의해 기밀성이 확보될 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상된다.

전자 개폐장치, 기밀용 수지, 기밀캔, 기밀돌기

Description

전자 개폐장치{ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE}

본 발명은 소형화 및 차단성능 향상을 위해 아크 소호성 가스를 주입하여 기밀시키고, 영구자석에 의해 아크를 제어하는 직류 전력을 개폐하는 전자 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 개폐장치는 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 골프차, 지게차와 같은 전기 자동차의 축전지와 직류 전력 변환장치 사이에 위치하고, 축전지의 전력을 전력변환 장치에 공급하는 기능과 발전기의 발전 전력을 축전기에 공급하는 기능을 갖는다. 이외에 태양광 발전 시스템과 풍력 발전 시스템에서 발전 전력을 상용 주파수와 전압으로 변환하는 인버터 사이에서 직류 전력을 공급 및 차단한다.

특히,이러한 전자 개폐장치가 자동차 등 이동체에서 사용되기 위해서는 저전력화, 저소음화, 소형화가 요구되어 짧은 개리 거리에서 온오프 동작을 시키고, 밀폐시킨 소형의 공간에서 발생된 아크를 짧은 시간에 차단해야 한다.

한편, 전자 개폐장치의 소형화를 달성할 수 있는 방법으로는 소호성 가스를 밀폐공간에 주입하여 기밀시켜서 아크 차단 성능을 향상시켜 보다 작은 공간에서 아크를 차단할 수 있다. 이에 소호성 가스를 장시간 밀폐시킬 수 있는 조립 방법 및 구조등의 설계가 요구된다.

도 1의 종래의 전자 개폐장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 전자개폐장치는 구동부와, 상기 구동부를 움직이는 자기구동부와, 아크소호를 위한 가스충진공간(S1)의 밀폐를 위한 밀폐부를 포함하여 구성된다.

상기 구동부는 샤프트(6)와, 그에 결합된 가동코어(5)와, 고정전극(8,9)과 접촉 또는 비접촉하기 위해 상하로 움직이는 가동접점대(7)와, 가동접점대(7)와 스프링받침대(17)사이에 설치되며 통전시 고정전극(8,9)과 가동접점대(7)의 접압력을 유지하는 접압스프링(16)와, 가동코어(5)의 원위치 이동을 위한 복귀 스프링(15)으로 구성된다.

상기 자기구동부는, 여자권선(1), 상부요크(2), 하부요크(3), 고정코어(4)로 구성된다.

도 2는 도 1의 밀폐부를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1의 밀폐부를 하부에서 바라본 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하여, 아크 소호 가스의 누설을 방지하는 밀폐부의 구성 및 조립을 설명한다.

상기 밀폐부는 절연부재(12)와, 그에 기밀 결합된 고정전극(8,9)과, 절연부재(12)와, 상부요크(2)를 기밀시키는 기밀부재(13)와, 구동부를 둘러싸는 비자성체의 밀봉캔(14)으로 구성된다.

상기 상부요크(2)의 하단부에는 가스 파이프(30)가 조립, 접합되며, 이러한 가스 파이프(30)를 통해 밀폐부 내부로 소호 가스(불화황가스)를 충진한다.

가스 충진 후 가스 파이프(30)를 물리적인 힘을 가하거나 용접 및 브레이징 또는 프로젝션(저항 용접)등의 방법을 사용하여 가스 주입구(30a)를 막아 소호 가스의 누설을 방지한다.

한편, 종래의 전자 개폐장치는 고정전극(8,9)와 절연부재(12), 절연부재(12)와 기밀부재(13), 기밀부재(13)와 상부요크(2), 상부요크(2)와 밀봉캔(14), 상부요크(2)와 가스 파이프(30)가 각각 만나서 접촉하는 접합부를 가지며, 이들 접합부는 소호 가스가 누설되지 않도록 밀봉되어야 한다. 또한, 이러한 접합부는 금속끼리 또는 세라믹과 금속 재질간의 접합이므로 용접 및 브레이징 접합이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 소호가스의 누설이 방지된 전자 개폐장치를 제공하는 데 목적이 있다. 또한, 밀봉시간이 단축된 전자 개폐장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다. 또한, 제품의 신뢰성이 향상된 전자 개폐장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 개폐장치는, 구동부; 상기 구동부를 움직이는 자기구동부; 및 상기 구동부와 자기구동부를 수납하고, 가스충진공간을 형성하는 밀폐부;를 포함하며, 상기 밀폐부는 상기 가스충진공간을 기밀시키는 기밀용 수지를 구비한다.

상기 밀폐부는, 상기 구동부와 자기구동부를 감싸는 기밀캔; 상기 기밀캔의 상부에 접합된 절연부재; 및 상기 절연부재의 표면을 관통하는 고정전극 및 가스 파이프;를 포함하며, 상기 기밀용 수지는, 상기 고정전극과 절연부재, 상기 가스 파이프와 절연부재가 만나서 접촉하는 접합부를 밀봉하며, 상기 기밀캔의 상부에는 외곽 테두리가 형성되며, 상기 외곽 테두리와 절연부재로 인해 상기 기밀용 수지가 충진되는 기밀공간이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외곽 테두리의 내주면과 소정간격 떨어져 그 외곽 테두리와 평행한 기밀돌기가 형성되며, 상기 기밀돌기는 상기 기밀캔의 바닥면을 이단으로 절곡되어 형성된 것이 바람직하다. 또는, 상기 기밀돌기는 금형, 사출로 상기 기밀캔의 바닥면에 형성되거나 또는 별개로 제작되어 용접 등으로 상기 기밀캔의 바닥면에 접합되어 형성된 것이 바람직하다.

또는, 상기 기밀돌기는 상기 외곽 테두리의 내주면과 소정간격 떨어져 상기 외곽 테두리의 끝단을 절곡하여 형성되거나, 금형, 사출로 상기 외곽 테두리의 끝단에 형성되거나 또는 별개로 제작하여 용접 등으로 상기 외곽 테두리의 끝단에 접합되어 형성된 것이 바람직하다.

상기 기밀용 수지는 열경화성 수지 또는 상온 경화용 수지인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 전자 개폐장치에 따르면, 고정전극과 절연부재, 가스 파이프와 절연부재의 접합부를 기밀용 수지로 밀봉하여 가스누설을 방지한다. 따라서, 용접 및 브레이징 접합으로 밀봉할 접합부의 수가 적어져 밀봉시간이 줄어든다. 또한 접합부의 기밀 불량으로 인해, 소호가스가 외부로 새어 나올 가능성이 없어져 제품의 신뢰성이 향상된다.

또한, 기밀용 수지가 주입되는 밀봉캔에 기밀돌기가 형성되어 있으므로, 온도 변화에 따른 기밀용 수지의 열팽창 특히 열수축에 따라 밀봉캔의 외곽 테두리의 내주면과 기밀용 수지와의 계면상의 접착성이 약해져도 기밀돌기에 의해 기밀성이 확보될 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상된다.

다시 말해, 열팽창 또는 열수축에 의해 밀봉캔의 외곽 테두리의 내주면과 기밀용 수지사이에 소호가스가 빠져나갈 틈이 생기더라도, 기밀돌기가 틈으로 향하는 소호가스의 경로를 차단하여 소호가스의 외부 누설을 방지한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치를 상세하게 설명한다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치의 단면도이고, 도 5는 도 4의 기밀용 수지가 기밀공간에서 제거된 상태에서의 전자 개폐장치의 사시도이고, 도 6은 도 4의 기밀용 수지가 기밀공간에 충진된 상태에서의 전자 개폐장치의 요부 단면도이다.

참고로 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치는 구동부와, 상기 구동부를 움직이는 자기구동부와, 상기 구동부와 자기구동부를 수납하고, 가스충진공간을 형성하는 밀폐부;를 포함하며, 상기 밀폐부는 아크소호를 위 한 가스충진공간(S1)의 밀폐를 위한 기밀용 수지(19)를 구비한다.

상기 밀폐부는 절연부재(12)와, 절연부재(12)의 표면을 관통하는 고정전극(8,9) 및 가스 파이프(30)와, 구동부를 둘러싸는 비자성체의 밀봉캔(14)과, 구동부와 자기구동부와 밀봉캔(14)을 감싸는 금속재질의 기밀캔(18)과, 고정전극(8,9)과 절연부재(12), 가스 파이프(30)와 절연부재(12)가 만나서 접촉하는 접합부를 밀봉하는 기밀용 수지(19)를 포함하여 구성된다.

상기 가스 파이프(30)를 통해 가스충진공간(S1)으로 소호 가스(불화황가스)를 충진한다. 가스 충진 후 가스 파이프(30)를 물리적인 힘을 가하거나 용접 및 브레이징 또는 프로젝션(저항 용접)등의 방법을 사용하여 가스 주입구(30a)를 막아 소호 가스의 누설을 방지한다.

상기 기밀캔(18)의 상부에는 외곽 테두리(18a)가 형성되며, 외곽 테두리(18a)와 절연부재(12)로 인해 기밀용 수지(19)가 충진되는 기밀공간(S2)이 형성된다.

상기 기밀공간(S2)에 기밀용 수지(19)가 충진됨으로써, 고정전극(8,9)과 절연부재(12)의 접합부와, 가스 파이프(30)와 절연부재(12)의 접합부가 밀봉되어 가스누설이 방지된다. 또한, 용접 및 브레이징 접합으로 밀봉할 접합부의 수가 적어져 밀봉시간이 줄어든다. 또한 접합부의 기밀 불량으로 인해, 소호가스가 외부로 새어 나올 가능성이 없어져 제품의 신뢰성이 향상된다.

한편, 상기 기밀캔(18)의 외곽 테두리(18a)의 내주면과 안쪽으로 소정간격 떨어져 외곽 테두리(18a)와 평행하게 기밀돌기(18b)가 형성된다. 상기 기밀돌기(18b)는 기밀캔(18)의 바닥면을 이단으로 절곡하여 형성한다. 물론, 기밀돌기(18a)를 금형, 사출로 기밀캔(18)의 바닥면에 형성되거나 또는 별개로 제작하여 용접 등으로 기밀캔(18)의 바닥면에 접합할 수도 있을 것이다.

도 6을 참조하면, 상기 기밀돌기(18b)는 온도 변화에 따른 기밀용 수지(19)의 열팽창 특히 열수축에 따라 외곽 테두리(18a)의 내주면과 기밀용 수지(19)와의 계면상의 접착성이 약해져도 기밀성을 확보한다. 다시 말해, 열팽창 또는 열수축에 의해 외곽 테두리(18a)의 내면과 기밀용 수지(19) 사이에 소호가스가 빠져나갈 틈이 생기더라도 기밀돌기(18b)가 틈으로 향하는 화살표 방향의 소호가스의 경로를 차단하여 소호가스의 외부 누설을 방지한다.

여기서, 기밀돌기(18b)의 높이(H)는 2.0mm이상이고, 외곽 테두리(18a)의 내주면과 기밀돌기(18b)와의 폭(W)은 1.5mm이상인 것이 바람직하다. 또한, 기밀용 수지(19)의 충진높이(Q)는 기밀돌기(18b)의 높이(H)보다 크고 외곽 테두리(18a)의 높이(P)보다 같거나 작은 것이 바람직하다.

상기 기밀용 수지(19)로는 페놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스텔수지, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 폴리이미드수지와 같은 열경화성 수지 또는 상온 경화용 수지를 사용한다.

도 7은 도 6의 기밀용 수지의 열팽창계수를 온도에 따라 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 기밀용 수지(19)의 열팽창계수는 제품이 사용되는 온도범위인 0℃~140℃에서 21.34(ppm/K)를 가진다. 이는 알루미늄 재질로 된 기밀캔(18)의 열팽창계수인 23(ppm/K)과 비슷한 수치다. 이렇게 기밀캔(18)과 기밀용 수지(19)의 열팽창계수가 비슷하므로, 열팽창 또는 열수축에 의해 외곽 테두리(18a)의 내면과 기밀용 수지(19) 사이에 소호가스가 빠져나갈 틈이 벌어지는 것이 1차적으로 방지되며, 2차적으로는 앞서 언급한 바와 같이 기밀돌기(18b)에 의해 방지된다.

도 8은 도 6의 기밀캔의 변형예를 나타낸 전자 개폐장치의 요부 단면도이다.도 8을 참조하면, 변형예에 따른 기밀돌기(18c)는 외곽 테두리(18a)의 내주면과 평행하게 소정간격 떨어진다. 이를 위해 기밀돌기(18c)는 외곽 테두리(18a)의 끝단(18aa)이 안쪽으로 절곡되어 형성된다. 물론, 기밀돌기(18c)를 금형, 사출로 외곽 테두리(18a)의 끝단(18aa)에 형성되거나 또는 별개로 제작하여 용접 등으로 외곽 테두리(18a)의 끝단(18aa)에 접합할 수도 있을 것이다.

여기서, 기밀돌기(18c)의 높이(H)는 2.0mm이상이고, 외곽 테두리(18a)의 내주면과 기밀돌기(18c)와의 폭(W)은 1.5mm이상인 것이 바람직하다. 또한, 기밀용 수지(19)의 충진높이(Q)는 기밀돌기(18b)의 높이(H)보다 크고 외곽 테두리(18a)의 높 이(P)보다 같거나 작은 것이 바람직하다.

상기 기밀돌기(18c)는 온도 변화에 따른 기밀용 수지(19)의 열팽창 특히 열수축에 따라 외곽 테두리(18a)의 내주면과 기밀용 수지(19)와의 계면상의 접착성이 약해져도 기밀성을 확보한다. 다시 말해, 열팽창 또는 열수축에 의해 외곽 테두리(18a)의 내면과 기밀용 수지(19) 사이에 소호가스가 빠져나갈 틈이 생기더라도 기밀돌기(18b)가 틈으로 향하는 화살표 방향의 소호가스의 경로를 차단하여 소호가스의 외부 누설을 방지한다.

도 1의 종래의 전자 개폐장치의 단면도,

도 2는 도 1의 밀폐부를 상부에서 바라본 도면,

도 3은 도 1의 밀폐부를 하부에서 바라본 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 개폐장치의 단면도,

도 5는 도 4의 기밀용 수지가 기밀공간에서 제거된 상태에서의 전자 개폐장치의 사시도

도 6은 도 4의 기밀용 수지가 기밀공간에 충진된 상태에서의 전자 개폐장치의 요부 단면도이고,

도 7은 도 6의 기밀용 수지의 열팽창계수를 온도에 따라 나타낸 그래프,

도 8은 도 6의 기밀돌기의 변형예를 나타낸 전자 개폐장치의 요부 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

8,9: 고정전극 12: 절연부재

18: 기밀캔 19: 기밀용수지

18a: 외곽테두리 18b, 18c: 기밀돌기

S1: 가스충진공간 S2: 기밀공간

Claims

구동부;

상기 구동부를 움직이는 자기구동부; 및

상기 구동부와 자기구동부를 수납하고, 가스충진공간을 형성하는 밀폐부;를 포함하며,

상기 밀폐부는 상기 가스충진공간을 기밀시키는 기밀용 수지를 구비한 전자 개폐장치.
제1항에 있어서, 상기 밀폐부는,

상기 구동부와 자기구동부를 감싸는 기밀캔;

상기 기밀캔의 상부에 접합된 절연부재; 및

상기 절연부재의 표면을 관통하는 고정전극 및 가스 파이프;를 포함하며,

상기 기밀용 수지는, 상기 고정전극과 절연부재, 상기 가스 파이프와 절연부재가 만나서 접촉하는 접합부를 밀봉하는 전자 개폐장치.
제2항에 있어서, 상기 기밀캔의 상부에는 외곽 테두리가 형성되며, 상기 외곽 테두리와 절연부재에 의해서 상기 기밀용 수지가 충진되는 기밀공간이 형성되는 전자 개폐장치.
제3항에 있어서, 상기 외곽 테두리의 내주면과 소정간격 떨어져 그 외곽 테두리와 평행한 기밀돌기가 형성된 전자 개폐장치.
제4항에 있어서, 상기 기밀용 수지의 충진높이(Q)는 상기 기밀돌기의 높이(H)보다 크고 상기 외곽 테두리의 높이(P)보다 같거나 작은 전자 개폐장치.
제4항에 있어서, 상기 기밀돌기는 상기 기밀캔의 바닥면이 이단으로 절곡되어 형성된 전자 개폐장치.
제4항에 있어서, 상기 기밀돌기는 금형, 사출로 상기 기밀캔의 바닥면에 형성되거나 또는 별개로 제작되어 용접 등으로 상기 기밀캔의 바닥면에 접합되어 형성된 전자 개폐장치.
제4항에 있어서, 상기 기밀돌기는 상기 외곽 테두리의 끝단이 절곡되어 형성된 전자 개폐장치.
제4항에 있어서, 상기 기밀돌기는 금형, 사출로 상기 외곽 테두리의 끝단에 형성되거나 또는 별개로 제작하여 용접 등으로 상기 외곽 테두리의 끝단에 접합되어 형성된 전자 개폐장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기밀용 수지는 열경화성 수지 또는 상온 경화용 수지인 전자 개폐장치.
제10항에 있어서, 상기 기밀용 수지의 열팽창계수는 상기 기밀캔의 열팽창계수와 동일한 전자 개폐장치.