KR20090109476A - 회로 차단기의 접점 조립체 - Google Patents

회로 차단기의 접점 조립체

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KR20090109476A
KR20090109476A KR1020090031345A KR20090031345A KR20090109476A KR 20090109476 A KR20090109476 A KR 20090109476A KR 1020090031345 A KR1020090031345 A KR 1020090031345A KR 20090031345 A KR20090031345 A KR 20090031345A KR 20090109476 A KR20090109476 A KR 20090109476A
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야틴 빌라스 느와세
자나키라만 나라야난
판카즈 아그라왈
사운다라라잔 나라야나사미
마헤쉬 제이완트 레인
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

본 발명에 따른 접점 아암 조립체는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 및 복수 개의 지형부 조립체를 포함하며, 상기 복수 개의 플레이트는 각각 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트들 사이에 공간이 있고, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되며 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트들 각각의 사이에 있는 공간에 위치하고, 복수 개의 지형부 조립체는 각각 본체 및 아크 런너를 구비하며, 이 아크 런너는 적어도 2개의 위치에서 본체에 대해 고정된다.

Description

회로 차단기의 접점 조립체{CONTACT ASSEMBLY OF CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 회로 차단기의 접점 조립체에 관한 것이다.
개시되는 실시예는 전류를 전도하는 접점에 관한 것이며, 구체적으로는 접점에 의해 소정량의 전류가 전도되는 결과로써 정합할 때 반발력을 받는 접점에 관한 것이다.
회로 차단기는, 예컨대 장비에서 또는 장비 부근에서의 합선 또는 지락(ground fault)에 의해 야기되는 과전류 상황으로부터 장비를 보호하기 위해 사용된다. 과전류 조건이 발생하는 경우에 있어서, 회로 차단기 내의 전기 접점은 개방되며, 이에 따라 회로 차단기를 통해 장비까지 전류가 흐르지 못하도록 한다. 회로 차단기는 높은 대기 전류 및 높은 내전류를 위해 구성될 수 있다. 높은 내전류 등급을 유지하기 위해, 접점은 이러한 내전류 등급에서 접속된 상태로 고정되어야만 하고 전류 흐름에 의해 발생되는 큰 전기역학적 반동력을 견딜 수 있어야만 한다.
다양한 구조의 다중극 회로 차단기는 블로우 오픈 및 비-블로우 오픈 접점 아암, 과중심 및 비-과중심 접점 아암, 접점 아암의 일단부에 접점 쌍을 구비하며 접점 아암의 타단부에 피봇을 구비하는 단일 접점 쌍 장치, 접점 아암의 각 단부에 접점 쌍을 구비하고 양단 사이에(보통 양단 사이의 중앙에 위치하는) 접점 아암 피봇을 구비하는 이중 접점 쌍 장치(종종 회전식 차단기라고 함), 단일 케이스 및 커버 내부에 회로 차단기 구성요소가 수용되어 있는 단일 하우징 구조, 및 각각의 위상의 전류 전달 요소가 위상 카세트 내에 수용되고 각각의 위상 카세트는 또한 작동 메커니즘을 수용하는 케이스 및 커버 내에 수용되는 카세트 타입의 구조(카세트 차단기라고 함)를 포함한다. 다중극 회로 차단기는, 각각 2상 회로 및 3상 회로에서 사용되는 2극 장치 및 3극 장치와 함께, 일반적으로 2극 장치, 3극 장치 및 4극 장치에서 이용 가능하다. 4극 장치는 스위칭 중립부(switching neutrals)를 구비하는 3상 회로 상에 보통 사용되며, 이때 4번째 전극은 1차 회로 위상의 개방 및 접속과 함께 공조 장치(coordinated arrangement)에서의 중립 회로를 개방하고 접속하도록 작동한다.
통상적인 회로 차단기는 그 의도된 목적에 적절한 것으로 간주되지만, 작동 수명 및 내구성을 개선하는 반면 예컨대 합선 중에 각각의 접점에 대한 이동 런너(runner)의 이동을 방지하거나 또는 이탈(falling-off)을 방지하는 모듈형 차단기 구조를 제공함으로써 회로 차단기의 기술을 개선할 수 있다.
본 발명은 작동 수명 및 내구성을 개선하는 한편 합선 중에 각각의 접점에 대한 이동 런너의 이동을 방지하거나 또는 이탈을 방지하는 모듈형 차단기 구조를 제공함으로써 회로 차단기의 기술을 개선하는 것을 목적으로 한다.
다음은 비한정적이며 예시적인 실시예이다.
일 양태에 있어서는, 접점 아암 조립체가 마련된다. 접점 아암 조립체는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 및 복수 개의 지형부 조립체를 포함하며, 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트는 각각의 플레이트 사이에 공간이 존재하고, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되며 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 각각의 사이에 존재하는 공간에 위치하고, 복수 개의 지형부 조립체는 각각 본체 및 아크 런너를 구비하며, 아크 런너는 적어도 2개의 위치에서 본체에 대해 고정된다.
또 다른 양태에 있어서는, 접점 아암 조립체가 마련된다. 접점 아암 조립체는 실질적으로 평평한 표면을 갖는 케이지 브라켓 및 이로부터 연장되는 연장 플레이트를 형성하는 2개의 연장부를 포함하며, 연장 플레이트는 서로에 대해 실질적으로 평행하고, 케이지 브라켓 및 연장 플레이트는 실질적으로 U자 형태를 형성하며, 복수 개의 플레이트는 연장 플레이트들 사이에 그리고 연장 플레이트에 실질적으로 평행하게 위치하고 복수 개의 플레이트들 사이에 그리고 복수 개의 지형부 조립체들 사이에 공간이 존재하며, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되고 각각의 플레이트들 사이의 공간에 위치한다.
또한, 또 다른 양태에 있어서는, 접점 아암 조립체가 마련된다. 접점 아암 조립체는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 및 복수 개의 지형부 조립체를 포함하며 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 각각의 사이에는 공간이 존재하고, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되며 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 각각의 사이에 존재하는 공간에 위치하고, 복수 개의 지형부 조립체 각각은 본체 및 아크 런너를 구비하며, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나의 아크 런너는 복수 개의 지형부 조립체 중 다른 상이한 지형부 조립체의 아크 런너에 대해 선행한다.
본 명세서에 개시되는 실시예의 전술한 양태 및 다른 특징은 첨부 도면과 함께 후술하는 상세한 설명에 설명되어 있다.
본 발명에 따르면, 작동 수명 및 내구성을 개선하는 한편 합선 중에 각각의 접점에 대한 이동 런너의 이동을 방지하거나 또는 이탈을 방지하는 모듈형 차단기 구조를 제공함으로써 회로 차단기의 기술을 개선할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 예시적인 실시예에 따른 회로 차단기의 예시적인 지형부의 다양한 사시도 및 측면도.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 회로 차단기 지형부 조립체를 나타내는 도면.
도 2c 및 도 2d는 도 2a 및 도 2b의 예시적인 실시예의 양태에 따른 예시적인 회로 차단기 케이지 조립체를 나타내는 도면.
도 2e 및 도 2f는 도 2a 및 도 2b의 예시적인 실시예의 양태에 따른 회로 차단기 케이지 조립체의 예시적인 구성요소를 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 또 다른 예시적인 회로 차단기 지형부 조립체를 나타내는 도면.
도 3c 및 도 3d는 도 3a 및 도 3b에 도시된 예시적인 실시예의 양태에 따른 예시적인 회로 차단기 케이지 조립체를 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4d는 예시적인 실시예에 따른 회로 차단기 지형부 조립체를 조립하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예의 양태를 포함하는 회로 차단기의 부분 조립체를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 본체
102A 내지 102B : 리세스
110 : 아크 런너
201 내지 204 : 지형부 조립체
220 : 브라켓
220A 내지 220C : 슬롯
220G, 220H : 연장 플레이트
230 : 플레이트
230E : 연장부
330A 내지 330B : 단부 플레이트
도 1a 내지 도 1f는 본 명세서에 개시되는 실시예를 실시하기에 적절한 회로 차단기를 위한 예시적인 지형부 조립체(100)를 나타내고 있다. 적절한 회로 차단기의 예는 기중 회로 차단기(air circuit breaker)를 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는다. 도면을 참고로 하여 본 명세서에 개시되는 실시예를 설명하지만, 이들 실시예는 다수의 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 더불어 임의의 적절한 크기, 형상 또는 유형의 소자 혹은 재료를 사용할 수 있음을 이해해야 한다.
예시적인 실시예는, 예컨대 정상 작동 중에 회로 차단기의 작동 수명을 연장시켜주는 반면, 합선 중에 이동 런너의 이탈을 방지한다.
일 양태에 있어서, 예시적인 실시예는 움직이는 아크 런너와 지형부 본체 사이의 연결을 개선시킨다. 또 다른 양태에 있어서, 예시적인 실시예는, 예컨대 회로 차단기에서 흐르는 전류에 의해 생성되는 큰 전기역학적인 반발력을 견딜 수 있고 감당할 수 있는 강건한 강성의 접점 이동 장치를 제공한다.
이제 도 1a 내지 도 1f를 참고하여, 개시되는 실시예의 양태를 포함하는 회로 차단기의 예시적인 지형부 조립체(100)를 설명한다. 지형부 조립체(100)는 본체(102), 굴곡 가능한 전도성 부재(103), 주접점(120) 및 아크 런너(110)를 포함한다. 변형례에 있어서, 지형부는 서로 임의의 적절한 관계를 갖는 임의의 적절한 구성요소를 포함할 수 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본체(102)는 이후에 보다 상세하게 설명되어 있는 바와 같이 케이지 조립체 내에 지형부 조립체(100)를 장착하기 위한 장착용 구멍(130)을 포함한다. 이러한 예에 있어서, 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는 임의의 적절한 방식으로 본체(102)의 제1 단부에 연결될 수 있다. 이때, 단지 예시의 목적을 위해, 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는 본체의 노치 영역 또는 리세스가 형성된 영역에 조립되며, 예컨대 나사(104)로 본체에 탈착 가능하게 고정된다. 변형례에 있어서, 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는, 용접, 브레이징, 또는 임의의 다른 적절한 기계적 패스너 및/또는 화학적 패스너를 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 방식으로 본체(102)에 고정될 수 있다. 또한, 다른 변형례에 있어서, 굴곡 가능한 전도성 부재(103) 및 본체(102)는 서로 일체일 수 있다(예컨대, 단일 구조 또는 단일편 구조임). 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는 또한 전기 회로의 전극에 지형부(100)를 접속시키기 위한 터미널 접속 위치(103T)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는 탄성이 있어서, 지형부(201 내지 204)가 로드 터미널(240)에 연결될 때 예컨대 이동 아암 핀(275)을 중심으로 접점 조립체(200)가 피봇 가능하도록 할 수 있다(도 2a 내지 도 2d 참고). 굴곡 가능한 전도성 부재(103)는 또한 스프링 힘을 제공하여 합선의 경우에 요구되는 속도로 회로 접점을 개방하도록 도울 수 있다.
아크 런너(110)는 본체(102)의 제2 단부에 적절하게 연결된다. 아크 런너(110)는 아크 런너(110)와 로드 터미널(591)의 대응하는 전기 접점(590) 사이에서의 아크를 최소화하기 위한 임의의 적절한 형상 및 구조일 수 있다(도 5 참고). 예를 들면, 아크 런너는 예컨대 본체로부터 축방향으로 멀리 연장되는 부분(110E)을 갖는 원형 또는 아치형의 접점면(110C)을 구비할 수 있다. 아크 런너의 형상은, 접점으로부터 멀리 예컨대 지형부 조립체에 이웃하도록 위치하는 스크린 또는 플레이트(도시 생략)를 향하게 임의의 아크를 지향시켜 아크에 의해 야기되는 임의의 열화가 스크린 또는 플레이트를 향해 안내되도록 구성되는 복잡한 형상일 수 있다. 아크 런너(110)는 본체(102)에 아크 런너를 연결하기 위한 기부(110D)를 구비할 수 있다. 이러한 예에 있어서, 기부는 L자 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 변형례에 있어서 기부는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 기부(110D)는 접점면(110C)으로부터 멀리 연장될 수 있으며, 적어도 제1 고정용 특징부(110A) 및 제2 고정용 특징부(110B)를 포함한다. 전술한 예에는 단지 2개의 고정용 특징부가 도시되어 있지만, 변형례에 있어서 아크 런너는 2개가 넘는 고정용 특징부와 같이 임의의 적절한 개수의 고정용 특징부를 구비할 수 있다. 이러한 예에 있어서, 고정용 특징부(110A, 110B)는 기부(110D)로부터 연장되는 돌출부이며 서로에 대해 실질적으로 수직인 공간상의 관계에 있으므로 고정용 특징부(110A, 110B)는 기부로부터 공통점을 향해 또는 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다. 변형례에 있어서, 고정용 특징부는 서로로부터 멀리, 예컨대 실질적으로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 다른 변형례에 있어서, 고정용 특징부는 서로 임의의 적절한 공간상의 관계를 가질 수 있다. 이러한 예에 있어서, 고정용 특징부는 직사각형 프로파일을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 변형례에 있어서 고정용 특징부는 도브테일(dovetail) 형상, 원형 또는 아치 형상, 삼각형 형상 또는 임의의 다른 적절한 형상 혹은 이들 형상의 조합을 포함하면서도 이들로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 형상일 수 있다. 고정용 특징부(110A, 110B)는 본체(102) 내에서 각각 대응하는 리세스(102A, 102B)에 수납되므로, 고정용 특징부(110A, 110B)와 리세스(102A, 102B)의 접촉은 실질적으로 본체(102)에 대한 아크 런너(110)의 이동을 방지하거나 최소화한다. 본체에 대한 아크 런너(110)의 이동을 최소화하면, 아크 런너와 대응하는 접점(590) 사이에서의 아크를 감소시키고/감소시키거나 아크가 아크 런너(110) 및 대응하는 접점(590)으로부터 멀리 향하도록 함으로써 아크 런너 상에서의 마모를 줄일 수 있다. 일례에 있어서, 회로 차단기가 기계적으로 견디는 동안 장착용 나사(101)는 느슨해지거나 후퇴하는 경향이 있을 수 있다. 다른 예에 있어서, 이렇게 견디는 동안 아크 런너(110)는 나사(101)의 축을 중심으로 회전하는 경향이 있을 수 있다. 고정용 특징부(102B, 102A 및 110A와 110B)는 아크 런너가 느슨해지는 것과 아크 런너의 이동을 최소화하기 위해 아크 런너에 대한 고정용/회전 방지용 예방수단을 제공하도록 구성된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 아크 런너(110)는 나사에 의해 본체(102)에 탈착 가능하게 고정될 수 있지만, 변형례에서 아크 런너(110)는 용접, 브레이징, 또는 임의의 다른 적절한 기계적 패스너 및/또는 화학적 패스너를 포함하면서도 이로써 한정되지 않는 임의의 적절한 방식으로 본체(102)에 고정될 수 있다. 또한, 다른 변형례에 있어서, 아크 런너(110) 및 본체(102)는 서로 일체로 되어 있을 수 있다(예컨대, 단일 구조 또는 단일편 구조임).
주접점(120)은 또한 굴곡 가능한 전도성 부재(103) 및 아크 런너(110)와 관련하여 전술한 바와 같은 임의의 적절한 기계적 패스너 및/또는 화학적 패스너를 포함하면서도 이로써 한정되지 않는 임의의 적절한 방식으로 본체(102)에 고정될 수 있다. 주접점(120)은, 아크 런너(110)에 의해 그리고 아크 런너를 통해 전류가 흐르기 시작한 이후에 회로 차단기를 통한 주요한 전류 통로를 제공할 수 있다.
이제 도 2a 내지 도 2f를 참고하면, 예시적인 접점 아암 조립체(200)가 도시되어 있다. 접점 아암 조립체는 적어도 하나의 지형부를 포함하며, 단지 예시적인 목적으로 4개의 지형부 또는 지형부 조립체(201 내지 204)를 구비하는 것으로 도면에 도시되어 있다. 각각의 지형부 조립체는 함께 전기 회로의 개별 전극에 대응한다. 다른 실시예에 있어서, 접점 아암 조립체는 4개를 초과하는 지형부 또는 4개 미만의 지형부를 구비할 수 있다. 각각의 지형부(201 내지 204)는 전술한 지형부(100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 예에 있어서, 접점 아암 조립체(200)는 케이지 조립체(250) 및 하나 이상의 지형부(201 내지 204)를 포함한다. 변형례에 있어서, 접점 아암 조립체는 임의의 적절한 구성요소를 구비할 수 있다. 케이지 조립체(250)는 각각 서로 소정 거리만큼 떨어져 있는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트(230)를 포함하므로, 지형부(201 내지 204)는 각각의 플레이트(230) 사이에 위치할 수 있다. 플레이트들 사이에 공간을 두면 적절한 작동상의 여유공간을 제공할 수 있으므로 지형부(201 내지 204)는 플레이트들(230) 사이에서 자유롭게 회전 가능하거나 피봇 가능하다. 각각의 플레이트는 서로 실질적으로 유사하며 대체로 "L자형" 구조를 가질 수 있다. 변형례에 있어서, 플레이트는 직사각형 구조, T자형 구조 및 아치형 구조를 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 구조일 수 있다. 각각의 플레이트는 후술하는 바와 같이 지지용 핀을 수납하기 위한 개구 또는 구멍을 포함할 수 있다. 일례에 있어서, 평행한 플레이트(230) 및 브라켓(220)(후술함)은 비자성 재료를 구비할 수 있다. 변형례에 있어서, 임의의 하나 이상의 플레이트 및/또는 케이지 브라켓은 자성 재료 및/또는 강자성 재료로 구성될 수 있거나, 또는 CRGO(냉간 압연된 입자 배향 강철 적층부)를 함께 적층함으로써 형성될 수 있으며, 이에 따라 근접 효과(proximity effect)에 의해 모든 지형부에서 균일한 전류 흐름이 형성되도록 돕는다. 플레이트는 접점 아암 조립체에 포함될 지형부의 개수에 따라 조립체에 플레이트를 추가할 수 있거나 조립체로부터 플레이트를 제거할 수 있는 것인 모듈형 조립체를 제공할 수 있다.
플레이트(230)는 핀(265)에 의해 케이지 브라켓(220)에 고정될 수 있다. 케이지 브라켓(220)은 플레이트에 대한 지지를 제공하기 위해 그리고 플레이트들 사이에 공간을 제공하기 위해 임의의 적절한 구조를 가질 수 있다. 케이지 브라켓(220)은 또한 플레이트들 사이에 지형부를 수용하기 위한 플레이트들(230) 사이의 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 한 가지 예시적인 실시예에 있어서, 케이지 브라켓은 실질적으로 평평한 표면(220F)을 포함하며, 이 표면으로부터 연장 플레이트(220G, 220H)가 연장된다. 연장 플레이트(220G, 220H)는 플레이트(230)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 이러한 연장 플레이트는 평평한 표면(220F)을 갖는 단일 구조 또는 단일편 구조일 수 있다. 변형례에 있어서, 연장 플레이트(220G, 220H)는 임의의 적절한 방식으로 평평한 표면(220F)에 고정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 케이지 브라켓의 평평한 표면(220F)은 대응하는 보스 또는 연장부(230E)와 접촉하는 슬롯(220A 내지 220C)을 구비할 수 있으며, 상기 보스 또는 연장부는 플레이트(230)로부터 연장되어 플레이트에 대해 구조적 강성을 제공한다. 슬롯(220A 내지 220C)과 보스(230E) 사이의 접촉에 의해 플레이트는 실질적으로 평행한 상태로 유지될 수 있다. 케이지 브라켓(220) 및 평행한 플레이트(230)는 대응하는 구멍을 구비하여 핀(265 및 260)을 수납하므로, 이에 따라 평행한 플레이트(230)를 케이지 브라켓(220)에 고정할 수 있도록 해준다. 브라켓(220)의 실질적으로 평평한 표면(220F)은 플레이트(230)에 대해 맞닿을 수 있으므로 플레이트(230)는 브라켓(220)에 대해 회전하지 않는다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 브라켓(220)은 케이지 조립체(250) 및 그 구성요소에 대한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 예를 들면, 케이지 브라켓은 아암 조립체의 강성을 극대화하기 위해 강성 구조 부재로서 구성되고 [플레이트 및 핀에 의해 형성되는 이동 아암 및 중앙 플레이트(230C)를 따라] 합선인 경우에 나타나는 큰 전기역학적 반발력에 견디기 위해, 즉 ICW 내구성(고전류에 대한 내성 또는 순간적인 전류에 대한 내성 및 기계적인 내구성)을 위해 접점 아암 조립체에 대해 강성을 제공한다. 지지 브라켓(280)은 또한 지형부(201 내지 204)와 접촉하도록 구성될 수 있으므로, 지형부(201 내지 204)는 서로 일체로(예컨대, 유닛으로서) 이동하게 되며, 이에 따라 회로 차단기의 각각의 전극에 대응하는 접점은 실질적으로 동시에 개방되거나 접속된다.
또한, 하나 이상의 스프링(210)이 핀(260)에 의해 플레이트(230)에 부착된다. 스프링을 플레이트들(230) 사이의 공간에 삽입하고 스프링을 통해 핀(260)이 활주하도록 함으로써 케이지 조립체 내에 스프링을 설치할 수 있다. 변형례에 있어서, 스프링은 임의의 적절한 방식으로 케이지 조립체 내에 설치될 수 있다. 이러한 예에 있어서, 스프링은 토션 스프링이지만, 변형예에서는 용수철 및 압축 스프링을 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 스프링이 사용될 수 있다. 도 2a에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 각각의 지형부(201 내지 204)에 대한 스프링이 존재한다. 변형례에서는, 모든 지형부에 대해 하나의 스프링이 존재할 수 있거나, 또는 하나의 스프링이 임의의 적절한 개수의 지형부와 접촉할 수 있다. 이러한 예에 있어서, 스프링의 제1 단부는 각각의 하나의 지형부(201 내지 204)와 접촉하며, 스프링의 제2 단부는 예컨대 핀(265) 및/또는 케이지 브라켓(220)에 의해 케이지 조립체(250) 내에 고정된다. 스프링(210)은 정상 작동 조건에서 뿐만 아니라 합선인 경우 접점의 부식 이후에도 회로 차단기의 접점을 함께 유지하기에 충분한 스프링 힘을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 예컨대 회로 차단기의 스위치가 회로 차단기를 개방하거나 접속시키도록 작동될 때, 전극 연결 수단은 이동 아암 핀(275)을 중심으로 한 케이지 조립체의 회전을 행하기 위해 핀(260)에 의해 케이지 조립체에 연결될 수 있다. 전극 연결 수단은 레이 샤프트(예컨대 스위치 또는 스위치 조립체/메커니즘의 레이 샤프트)의 회전 운동 및 힘을 접점 아암 조립체(200)에 전달할 수 있다. 또한, 전극 연결 수단은 스위치와 접점 아암 조립체(200) 사이에 전기 절연을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 지형부(201 내지 204)는 케이지 조립체(250)의 플레이트들(230) 사이에 삽입되며, 핀(270)에 의해 적소에 피봇 가능하게 유지된다. 핀(270)은 또한 케이지 조립체(200)에 대한 피봇으로서 작동하는 기능을 할 수 있음에 주의해야 한다. 핀(265)은 지형부(201 내지 204)에 대한 정지수단으로서의 기능을 할 수 있으므로 지형부(201 내지 204)의 원치 않은 회전을 방지한다. 지지 브라켓(280)은 케이지 조립체(250)에 장착되며 케이지 조립체(250) 및 지형부 조립체(100)에 대한 지지를 제공하도록 구성된다. 또한, 지지 브라켓을 통해 케이지 조립체(250)와 지형부 조립체(100)를 연결함으로써 접점 아암 조립체의 강성을 개선할 수 있다. 지지 브라켓(280)은 또한 각각의 하나 이상의 지형부 조립체[예컨대 지형부 조립체의 소정 위치(103T)에 있음] 및/또는 접점 아암 조립체(200)에 대한 로드 터미널(240)의 장착을 행할 수 있다. 지지 브라켓은 또한 접점 아암 조립체(200)와 회로 차단기의 하우징 사이의 연결을 제공할 수 있다.
이제 도 3a 내지 도 3d를 참고하면, 또 다른 예시적인 접점 아암 조립체(300)가 도시되어 있다. 이러한 예에 있어서, 접점 아암 조립체(300)는 달리 언급하지 않는 한 접점 아암 조립체(200)와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 동일한 특징부는 동일한 도면 부호로 나타낸다. 이러한 예에 있어서, 접점 아암 조립체(300)는 단지 예시를 목적으로 6개의 지형부(301 내지 306)를 포함하며, 다른 실시예에서 접점 아암 조립체는 6개를 초과하는 지형부 또는 6개 미만의 지형부를 구비할 수 있다. 지형부(301 내지 306)는 전술한 지형부(100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 도 3c 및 도 3d에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 핀(360 및 365)은 케이지 브라켓(220)을 통해 연장되므로, 지형부(301 내지 306) 및 지형부의 각각의 스프링(210)은 케이지 브라켓(220)에서 외팔보식으로 배치된다. 또한, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 스프링(210)의 일단부는 핀(265)과 맞닿아 스프링의 토션 작용이 가능하도록 해주며, 이에 따라 각각의 지형부(301 내지 306)에 힘이 작용한다. 핀(360, 365)의 단부는, 예컨대 정지용 와셔(375)와 함께 상호작용하기 위한 리세스(370)를 포함할 수 있다. 단부 플레이트(330A, 330B)는 핀(360, 365) 위에 배치될 수 있으며 정지용 와셔(375)에 맞닿으므로, 각각의 지형부(301, 306)의 자유로운 회전을 허용하기에 충분한 여유공간이 제공된다. 단부 플레이트(330A, 330B)는 플레이트(230)와는 상이한 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 변형례에서 단부 플레이트는 플레이트(230)의 형상을 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있음에 주의해야 한다. 단부 플레이트(330A, 330B)는 측부로부터 굴곡 가능한 전도성 부재(103)를 덮는 자성 재료 적층 시트로 이루어진다. 이러한 자성 재료는 하나의 전극 전도체의 세트에서 전류에 의해 발생되는 자기장에 대해 용이한 자기 경로(magnetic path)를 제공하며, 이웃한 전극에 의한 전류의 근접 효과뿐만 아니라 각각의 지형부 내부에서의 전류의 근접 효과를 감소시킨다. 근접성의 감소에 따라, 전류 분포는 동일한 전극의 지형부 내에서 더 균일해진다. 지지 브라켓(380)은 브라켓(280)과 실질적으로 유사할 수 있지만, 지지 브라켓(380)은 더 많은 개수의 지형부(본 예에서는 6개임)를 수용하도록 연장될 수 있다. 그러나, 변형례에 있어서, 지지 브라켓은 전술한 바와 같은 모듈형 플레이트 케이지 조립체에 의해 결정되는 바와 같이 지형부 및/또는 플레이트의 개수에 따라 그 길이가 증가하거나 또는 감소할 수 있다.
이제 도 4a 내지 도 4d를 참고하여, 본 명세서에 설명된 접점 조립체를 조립하기 위한 예시적인 조립 순서를 설명할 것이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 예컨대 플레이트(230), 스프링(210), 전극 연결 수단(215), 및 케이지 브라켓(220)을 핀(260, 265) 위로 활주시킴으로써 케이지 조립체(250)를 조립한다. 적절한 클립 또는 다른 유지 장치가 핀(260, 265)의 단부에 마련되어 플레이트(230), 스프링(210), 전극 연결 수단(215) 및 케이지 브라켓(220)을 함께 유지할 수 있다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 지형부 조립체(100)는 플레이트(230) 사이에 형성되는 각각의 공간(410A 내지 410C)에 삽입될 수 있다. 와셔(400)를 포함하면서도 이로써 한정되지 않는 적절한 베어링 장치가 각각의 지형부 조립체(100)의 측부에 마련될 수 있으므로, 이웃하는 플레이트(230)로부터 떨어지도록 지형부 조립체(100)에 소정 간격을 둔다. 와셔는, 자성 재료, 강자성 재료 및 절연 재료를 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 재료로 구성된 임의의 적절한 와셔일 수 있음에 주의해야 한다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 각각의 지형부 조립체가 케이지 조립체 내부에 삽입될 때, 핀(270)은 삽입된 지형부 조립체(100)의 구멍(130)을 통해 순차적으로 활주할 수 있다. 모든 지형부 조립체(100)를 삽입하면, 최종 플레이트(230L)는 핀(260, 265, 270) 위에 조립될 수 있으며, 핀(270)은 코터 핀(270C)과 같은 임의의 적절한 유지 장치에 의해 플레이트(230)의 측부에 유지될 수 있다. 변형례에 있어서, 유지 장치는 C-클립, 용접 또는 임의의 다른 적절한 기계적 패스너 또는 화학적 패스너를 포함하면서도 이로써 한정되지는 않는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 핀(270)은 지형부 조립체(100)의 접점[예컨대, 주접점(120) 또는 아크 런너(110)]이 실질적으로 동시에 각각의 로드 터미널에 접촉하도록 할 수 있음에 주의해야 한다. 도 4c에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 지지 브라켓(280)은 케이지 브라켓(220) 위에 그리고 둘레에 배치되며 핀(275)에 의해 적소에 유지된다. 로드 터미널(240)은 도 4d에서 알 수 있는 바와 같이 예컨대 나사(450)에 의해 지형부(100) 상의 소정 위치(103T)에 그리고 지지 브라켓(280)에 연결될 수 있다. 변형례에 있어서, 로드 터미널은 임의의 적절한 방식으로 지형부(100) 및/또는 지지 브라켓(280)에 연결될 수 있다. 도 4d에서 알 수 있는 바와 같이, 지지 브라켓(280)의 피봇식 연결은 전극 연결 수단(215)에 의해 접점 아암 조립체에 힘이 가해질 때 핀(275)을 중심으로 접점 아암 조립체(200)가 회전할 수 있도록 한다. 접점 아암 조립체(300)의 조립은 전술한 바와 실질적으로 유사한 방식으로 행해질 수 있음에 주의해야 한다.
접점 조립체(200, 300)의 플레이트 구조는, 예컨대 기중 회로 차단기와 같은 회로 차단기 내에 임의의 적절한 개수의 지형부 조립체를 허용하도록 하는 모듈형 접점 아암 조립체를 제공할 수 있다. 회로 차단기가 적용될 전극의 원하는 개수에 따라 조립체에 플레이트를 추가하거나 또는 조립체로부터 플레이트를 제거할 수 있다. 모듈형 접점 아암 조립체는 또한 예컨대 합선이 일어나는 동안 접점 아암 조립체 상에 가해지는 큰 전기역학적 힘에 견디도록 강성을 극대화한다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참고하면, 회로 차단기의 전기적 내구 성능을 추가로 개선하기 위해 하나 이상의 지형부 조립체를 변형할 수 있다. 예를 들면, 예시적인 일 실시예에 있어서, 지형부 조립체의 하나 이상의 아크 런너는 접점 아암 조립체의 다른 아크 런너에 비해 연장될 수 있다. 이러한 예에 있어서, 4개의 중앙 지형부 조립체(510C)의 아크 런너(525)의 길이(L2)는 2개의 단부 지형부 조립체(510E)에 대한 아크 런너의 길이(L1)보다 길다. 하나 이상의 지형부 조립체는 또한 이들 조립체가 다른 지형부 조립체에 비해 앞에 있거나 전방을 향하도록 하는 방식으로 선행하거나 또는 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같은 이러한 실시예에 있어서, 4개의 중앙 지형부 조립체(510C)는 2개의 단부 지형부 조립체(510E)에 비해 선행할 수 있으며, 이에 따라 예컨대 중앙 지형부는 회로 차단기가 개방되거나 또는 접속될 때 우선적으로 전기 접점을 형성하고 마지막에 차단된다. 변형례에 있어서, 2개의 중앙 지형부 조립체(또는 임의의 다른 적절한 개수의 지형부 조립체)는 다른 지형부 조립체에 대해 선행할 수 있다. 또한, 다른 변형례에 있어서, 단부의 지형부는 중앙 지형부에 대해 선행할 수 있다. 선행하는 지형부 조립체의 접점은 회로 차단기를 개방하고/개방하거나 접속시킬 때 형성되는 아크를 센터링할 수 있으므로 회로 차단기의 전기적인 내구력을 개선하거나 극대화한다.
예시적인 실시예는 개별적으로 사용될 수 있거나 또는 이들 실시예를 임의로 적절히 조합하여 사용할 수 있음에 주의해야 한다. 또한, 이렇게 기재한 설명은 예를 사용하여 최적의 모드를 비롯한 본 발명의 양태를 개시하고 있으며, 전술한 설명에 따라 역시 임의의 장치 또는 시스템을 제작하고 사용하고 임의의 통합된 방법을 행하는 것을 비롯하여 당업자로 하여금 본 발명의 양태를 실시할 수 있도록 한다는 점에 주의해야 한다. 본 발명의 양태의 특허 가능한 범위는 청구범위에 한정되어 있으며, 당업자에 의해 구현되는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (10)

  1. 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트들 각각의 사이에 공간이 있는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트(230) 및 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204)를 포함하며,
    복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되고 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 각각의 사이의 공간에 배치되며, 복수 개의 지형부 조립체는 각각 본체(102) 및 아크 런너(110)를 구비하고, 이 아크 런너는 적어도 2개의 위치에서 본체에 대해 고정되는 것인 접점 아암 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 사전에 결정된 간격으로 슬롯(220A 내지 220C)을 갖춘 평평한 표면(220F)을 구비하는 브라켓(220)을 더 포함하며, 실질적으로 평행한 각각의 플레이트(230)는 상기 슬롯 중 대응하는 슬롯과 접촉하여 평평한 표면이 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 실질적으로 수직하게 되도록 구성되는 적어도 하나의 연장부(230E)를 구비하고, 상기 브라켓은 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204) 중 적어도 하나를 수용하기 위한 실질적으로 평행한 플레이트들 사이의 공간을 부분적으로 둘러싸도록 구성되는 것인 접점 아암 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204) 중 적어도 하나의 아크 런너(110)는 복수 개의 지형부 조립체 중 나머지 지형부 조립체의 아크 런너와 길이가 상이한 것인 접점 아암 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204) 각각의 본체(102)는 각각의 아크 런너(110)의 대응하는 소정 간격의 돌출부와 맞물리는 적어도 2개의 소정 간격의 리세스(102A 및 102B)를 포함하는 것인 접점 아암 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 2개의 리세스(102A 및 102B) 및 대응하는 돌출부는 본체(102)에 대한 각각의 아크 런너(110)의 이동을 최소화하도록 구성되는 것인 접점 아암 조립체.
  6. 실질적으로 평평한 표면(220F) 및 이러한 평평한 표면으로부터 연장되어 연장 플레이트(220G 및 220H)를 형성하는 2개의 연장부(230E)를 구비하는 것인 케이지 브라켓(220)으로서, 상기 연장 플레이트는 서로 실질적으로 평행하며 케이지 브라켓과 연장 플레이트는 실질적으로 U자형을 형성하는 것인 케이지 브라켓,
    상기 연장 플레이트에 실질적으로 평행하고 연장 플레이트들 사이에 위치하는 복수 개의 플레이트(230)로서, 복수 개의 플레이트들 사이에 소정의 공간이 있는 것인 복수 개의 플레이트, 및
    복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204)를 포함하고,
    복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되며 각각의 플레이트들 사이의 공간에 위치하는 것인 접점 아암 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204)는 각각 본체(102) 및 아크 런너(110)를 포함하며, 본체의 아크 런너 계면은 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스(102A 및 102B)를 포함하고, 아크 런너의 본체 계면은 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스(102A 및 102B)에 대응하여 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 돌출부를 포함하며, 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 돌출부는 본체와 아크 런너 사이의 상대 운동을 최소화하기 위해 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스와 맞물리도록 구성되는 것인 접점 아암 조립체.
  8. 제6항에 있어서, 케이지 브라켓(220)의 양측부에 연결되는 단부 플레이트(330A 및 330B)를 더 포함하며, 이 단부 플레이트는 연장 플레이트(220G 및 220H)로부터 소정 간격만큼 떨어져 있고 이 연장 플레이트에 실질적으로 평행하며, 지형부 조립체(201 내지 204)는 각각의 단부 플레이트와 케이지 브라켓 사이의 공간에 위치하는 것인 접점 아암 조립체.
  9. 각각의 사이에 소정 공간이 있는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트(230) 및 복수 개의 지형부 조립체(201 내지 204)를 포함하며,
    복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나는 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트에 피봇 가능하게 부착되고 실질적으로 평행한 복수 개의 플레이트 각각의 사이의 공간에 위치하며, 복수 개의 지형부 조립체는 각각 본체(102) 및 아크 런너(110)를 구비하고, 복수 개의 지형부 조립체 중 적어도 하나의 아크 런너는 복수 개의 지형부 조립체 중 다른 상이한 지형부 조립체의 아크 런너에 비해 선행하는 것인 접점 아암 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 본체(102)의 아크 런너(110) 계면은 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스(102A 및 102B)를 포함하며, 아크 런너의 본체 계면은 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스에 대응하여 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 돌출부를 포함하고, 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 돌출부는 본체와 아크 런너 사이의 상대 운동을 최소화하기 위해 소정 간격만큼 떨어져 있는 적어도 2개의 수직한 리세스와 맞물리도록 구성되는 것인 접점 아암 조립체.
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KR1020090031345A KR20090109476A (ko) 2008-04-15 2009-04-10 회로 차단기의 접점 조립체

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