KR20100028888A

KR20100028888A - 계전기

Info

Publication number: KR20100028888A
Application number: KR1020080087833A
Authority: KR
Inventors: 조현길; 김영봉
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-15
Also published as: US8188818B2; KR101004465B1; JP4866447B2; JP2010062140A; CN101667511A; US20100060392A1; CN101667511B

Abstract

본 발명은 가동접점을 구비하는 결합구조를 개선하여 크기를 소형화하는 한편, 가동접점과 고정접점이 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있도록 한 계전기에 관한 것으로, 솔레노이드와, 상기 솔레노이드의 중심부에 삽입되는 실린더를 하단에 구비하고 고정접점이 각각 마련된 한 쌍의 고정단자를 상단에 구비하며, 내부에 절연가스로 채워져 밀폐된 챔버와, 상기 챔버의 상단에 구비되어, 상기 챔버와 상기 고정단자를 절연시키는 절연부재와, 상기 실린더에 삽입되어 상기 솔레노이드가 작동될 때 상기 챔버의 내부 상단면을 향하여 이동하는 샤프트의 상부에 체결되는 도체로 구성된 가동단자와, 상기 가동단자의 상단에 마련되어 상기 각 고정접점과 선택적으로 접촉되어 통전되는 한 쌍의 가동접점과, 일단이 상기 샤프트의 하단에 결합되고 타단이 상기 실린더의 하단면에 지지고정되어 상기 샤프트를 상기 실린더의 하단면으로 당기는 복원스프링과, 상기 가동부를 안내하도록 상기 챔버 내부에 마련되는 절연체로 구성된 슬라이딩가이드를 포함하여 구성된다.

계전기, 솔레노이드, 챔버, 가동접점, 고정접점, 복원스프링

Description

계전기 { RELAY }

본 발명은 계전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크가 발생한 이후에도 가동접점과 고정접점이 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전되도록 하는 계전기에 대한 발명이다.

계전기(relay)는 전기적인 중계작용을 하는 전동식 스위치 장치로서, 일반적으로 작은 입력전류의 변화에 의하여 주회로를 통전하거나 차단하는 접속변환장치를 말한다. 이러한 계전기의 종류에는 접점식 계전기, 무접점 계전기, 압력 계전기, 광 계전기 등이 있는데, 이 중에서 접점식 계전기는 그 구조가 비교적 간단하여 자동차 지시등 또는 와이퍼 모터 등에서 많이 사용된다.

도 1은 이러한 접점식 계전기에 대한 일 실시예를 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 계전기는 전자석(1)과, 상기 전자석(1)의 작동에 의하여 흡착 이동되는 가동막대(2)와, 상기 가동막대(2)의 일단에 구비된 가동접점(3)과, 상기 가동접점(3)과 접촉되어 회로를 개폐하는 상·하부고정접점(4,5) 및 상기 가동막대(2)의 타단에 결합되어 상기 가동막대(2)가 흡착 이동하는 방향에 반대되는 방향으로 탄발하는 복원지렛대(6)로 구성된다.

전술한 바와 같이 구성된 종래의 계전기는 이하와 같이 작동한다.

상기 전자석(1)에 전류가 유입되면, 상기 전자석(1)은 상기 가동막대(2)를 흡착시켜 상기 가동막대(2)의 일단에 구비된 상기 가동접점(3)이 상기 하부고정접점(5)에 접촉되도록 한다. 이와 같이 상기 가동접점(3)과 상기 하부고정접점(5)이 접촉됨으로써, 상기 가동막대(2)에 연결된 가동터미널(미도시)에서 상기 하부고정접점(5)과 연결된 고정터미널(미도시)로 전류가 흐르게 되고, 계전기에 연결된 주회로는 통전된다.

그러나, 과전류에 의한 주회로의 손상을 방지하거나 주회로를 제어하기 위하여 주회로를 차단할 필요성이 있는 경우에는, 전류는 상기 전자석(1)에 더 이상 유입되지 않는다. 상기 전자석(1)에 더 이상 전류가 유입되지 않으면, 상기 전자석(1)은 더 이상 상기 가동막대(2)를 흡착시키지 못하고, 상기 가동막대(2)의 일단에 구비된 상기 가동접점(3)은 상기 복원지렛대(6)에 의하여 상기 하부고정접점(5)으로부터 이탈되게 된다. 상기 가동접점(3)이 상기 하부고정접점(5)으로부터 이탈되어 상기 가동접점(3)과 상기 하부고정접점(5)이 접촉되지 않으면, 계전기는 개방상태가 되어 계전기에 연결된 상기 주회로는 차단되게 된다. 이때, 상기 가동접점(3)은 상기 상부고정접점(4)에 접촉되어 전류를 주회로 상의 다른 지점으로 흐르 도록 함으로써 주회로를 제어할 수도 있다.

한편, 상기 복원지렛대(6)는 스프링과 같은 탄성부재로 대체될 수 있으며, 상기 가동접점(3)이 상기 하부고정접점(5)으로부터 순간적으로 이탈되는 경우에는 아크(arc)가 발생될 수 있고, 상기 아크를 신속하게 소호하기 위하여 계전기 내부에는 SF₆와 같은 절연가스가 채워질 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 계전기는 상기 가동막대(2)를 매개로 하여 상기 가동접점(3)과 상기 상·하부고정접점(4,5)을 접촉 또는 이탈시키는바, 상기 가동막대(2)에 하자가 발생하는 경우 제대로 작동되지 않는다는 문제점이 있다. 즉, 아크 발생시 상기 복원지렛대(6)에 결합되는 상기 가동막대(2)의 힌지부가 뒤틀리게 되면, 차후 상기 전자석(1)에 다시 전기가 유입되더라도 상기 가동접점(3)과 상기 상·하부고정접점(4,5)은 더 이상 접촉하지 않게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 종래의 계전기는 상기 가동막대(2)가 상기 전자석(1)에 흡착되거나 이탈되어 이동하는 것을 안내하지 않으므로, 상기 가동막대(2)의 일단에 구비된 상기 가동접점(3)이 상기 상·하부고정접점(4,5)에 정확하게 접촉되지 않을 수 있다는 문제점도 있다. 이러한 문제점은 상기 가동접점(3)과 상기 상·하부고정접점(4,5)이 접촉되는 부분에 저항을 발생시키고, 상기 저항으로 인한 예상치 못한 열이 발생되어 상기 가동접점(3)과 상기 상·하부고정접점(4,5)을 손상시는 문제점도 발생시킨다.

또한, 종래의 계전기에 상기 가동막대(2)를 안내하는 구조물이 구비된다고 하더라도, 상기 구조물은 상기 가동막대(2)와 통전되어서는 안되므로 플라스틱과 같은 절연체로 구성되어야 한다. 그런데, 상기 플라스틱과 같은 절연체는 보통 내마모성이 떨어지므로, 상기 가동막대(2)가 이동할 때 발생하는 상기 구조물과의 접촉마찰에 의하여 상기 구조물의 분진이 발생하게 되고, 상기 구조물의 분진은 상기 가동접점(3) 또는 상기 상·하부고정접점(4,5)에 붙어 통전을 방해할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 가동접점을 구비하는 결합구조를 개선하여, 계전기의 크기를 소형화하는 한편, 아크가 발생한 이후에도 가동접점과 고정접점이 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있도록 하는 계전기의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 계전기는, 스풀과, 상기 스풀의 외주면에 권취된 코일과, 상기 코일에 전기가 공급되도록 상기 스풀의 일측에 마련된 한쌍의 전원연결단자로 구성된 솔레노이드와; 상기 스풀의 중심부에 삽입되는 실린더를 하단에 구비하고, 고정접점이 각각 마련된 한 쌍의 고정단자를 상단에 구비하며, 내부에 절연가스로 채워져 상기 스풀의 상부에 결합되는 밀폐된 챔버와; 상기 챔버의 상단에 구비되어, 상기 챔버와 상기 고정단자를 절연시키는 절연부재와; 상기 실린더에 삽입되어 상기 솔레노이드가 작동될 때 상기 챔버의 내부 상단면을 향하여 이동하는 샤프트와, 상기 샤프트의 상부에 수직되게 체결되는 도체로 구성된 가동단자와, 상기 가동단자의 상단에 마련되어 상기 각 고정접점과 선택적으로 접촉되어 통전되는 한 쌍의 가동접점으로 구성된 가동부와; 일단이 상기 샤프트의 하단에 결합되고, 타단이 상기 실린더의 하단면에 지지고정되어, 상기 샤프트를 상기 실린더의 하단면으로 당기는 복원스프링; 및 상기 솔레노 이드 및 복원스프링에 의하여 이동하는 상기 가동부를 안내하도록 상기 챔버 내부에 마련되는 절연체로 구성된 슬라이딩가이드를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 계전기에서, 상기 가동부는 일단이 상기 챔버의 내부 하단면에 지지고정되고, 타단이 상기 가동단자에 지지고정되어, 상기 가동단자를 상기 챔버의 내부 상단으로 밀어내는 작용을 통해 상기 고정접점과 가동접점 사이의 접압력을 일정하게 유지시키는 접압스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 계전기에서, 상기 슬라이딩가이드는 상기 가동단자와 접촉하는 면에 마련되는 안내핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 안내핀은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 계전기에서, 상기 절연부재는 세라믹으로 이루어지거나, 상기 가동접점 및 고정접점은 몰리브덴 합금으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 계전기에 의하면, 상기 가동부의 샤프트가 상기 실린더의 내주면을 따라 상·하로 구동되므로, 상기 샤프트에 체결된 상기 가동단자도 구동시 기울어지거나 뒤틀려지지 않고 안정적으로 구동되어, 상기 가동단자에 마련된 상기 가동접점이 상기 고정단자의 고정접점에 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있다는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 계전기에 의하면, 상기 가동접점과 고정접점의 불완전한 접촉으로 발생하는 공극을 제거하여 상기 가동접점과 고정접점 사이의 접압력을 일정하게 유지시키는 접압스프링을 더 구비함으로써, 상기 가동접점과 상기 고정접점이 보다 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있다는 이점이 있다.

나아가, 본 발명에 따른 계전기에 의하면, 슬라이딩가이드를 통해 상기 가동접점이 구비된 상기 가동부의 구동을 안내함으로써, 상기 가동접점과 상기 고정접점이 보다 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 계전기에 의하면, 슬라이딩가이드와 가동단자가 접촉하는 면에 안내핀을 마련함으로써, 상기 슬라이딩가이드와 가동단자의 마찰에 의한 분진이 발생되지 않도록 하여 상기 가동접점과 고정접점이 안정적으로 정확하게 접촉되어 통전될 수 있다는 이점이 있다.

한편, 이와 같이 상기 가동접점과 고정접점이 안정적으로 정확하게 접촉되도록 함으로써, 상기 가동접점과 고정접점이 부정확하게 접촉되어 통전되는 경우에 발생하는 예상치 못한 발열에 의한 손상을 방지할 수 있다는 이점도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 계전기의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 계전기의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 계전기의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 계전기의 분해 사시도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 계전기는 크게 솔레노이드(10)와, 챔버(20)와, 가동부(30)와, 복원스프링(40)과, 슬라이딩가이드(50)와, 고정단자(60) 및 절연부재(70)로 구성된다.

상기 솔레노이드(10)는 후술할 가동부(30)를 이동시키는 것으로, 스풀(11)과, 상기 스풀(11)의 외주면에 권취된 코일(12)과, 상기 코일에 전기가 공급되도록 마련된 전원연결단자(13)로 구성된다.

이때, 상기 스풀(11)은 원통 형상을 갖는 중심부와, 상기 중심부의 상단 및 하단에 각각 마주보도록 구비된 판재로 구성되는데, 상기 중심부에는 후술할 상기 챔버(20)의 하단에 구비되는 실린더(23)가 삽입되는 홀이 길이방향으로 구비되며, 상기 중심부의 외주면에는 코일(12)이 권취된다.

또한, 상기 코일(12)에는 상기 전원연결단자(13)를 통하여 전류가 유입되며, 상기 유입된 전류가 상기 코일(12)을 따라 흐르면 상기 코일(12) 주변에 자기장을 형성되어 솔레노이드 효과를 발생시킨다.

또한, 상기 전원연결단자(13)는 상기 스풀(11)의 일측에 마련되며, 후술할 상기 고정단자(60)와 함께 계전기를 둘러싸는 케이스(미도시) 밖으로 돌출되어 외부 회로와 연결된다. 이때, 상기 전원연결단자(13)는 전류가 흘러들어와서 나갈 수 있도록 한 쌍의 단자로 구성되며, 외부 회로의 터미널(terminal)과 직접적으로 연결될 수 있도록 상기 터미널의 형상에 대응하는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 챔버(20)는 후술할 가동부(30)가 이동함에 따라 후술할 가동접점(33)과 고정접점(61)이 떨어지면서 발생하는 아크를 소호하는 곳으로, 상기 스풀(11)의 상부에 결합되는 베이스플레이트(21)와 상기 베이스플레이트(21)를 덮는 커버(22)로 구성된다.

이때, 상기 베이스플레이트(21)는 하단에 실린더(23)를 구비하는데, 상기 실린더(23)는 후술할 가동부(30)에 구비된 샤프트(31)가 삽입되어 상기 솔레노이드(10) 및 후술할 복원스프링(40)에 의하여 구동되는 장소로서, 상기 스풀(11)의 중심부에 삽입된다.

여기서, 상기 실린더(23)는 후술할 가동부(30)가 보다 안정적으로 구동되도록 안내하여, 후술할 가동접점(33)과 고정접점(61)이 보다 정확하게 접촉되도록 한다. 즉, 상기 가동부(30)를 구성하는 상기 샤프트(31)는 상기 실린더(23)의 내주면에 거의 접촉되어 상·하로 구동되므로, 상기 샤프트(31)와 체결된 가동단자(32)도 구동시 기울어지거나 뒤틀려지지 않고 안정적으로 상·하로 구동되며, 상기 가동단자(32)에 마련된 상기 가동접점(33)도 상기 고정접점(61)에 보다 정확하게 접촉된다.

또한, 상기 베이스플레이트(21)의 측부에는 케이스와 연결되는 돌기가 형성되어, 상기 챔버(20) 및 상기 챔버(20)와 결합한 상기 솔레노이드(10)가 케이스에 단단히 결속되도록 한다.

또한, 상기 커버(22)는 상단에 고정접점(61)이 각각 마련된 한 쌍의 고정단자(60)를 구비한다. 여기서 상기 고정접점(61)은 후술할 가동접점(33)과 접촉되는 부분으로 아크에 의한 열로 손상되지 않도록 내열성이 좋은 몰리브덴 합금으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정단자(60)도 전류가 흘러들어와서 나갈 수 있도록 한 쌍의 단자로 구성되며, 주회로의 터미널(terminal)과 직접적으로 연결될 수 있도록 상기 터미널의 형상에 대응하는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 챔버(20) 내부에는 아크를 신속하게 소호할 수 있는 절연가스로 충진된다. 상기 절연가스로는 SF₆가 주로 사용되며, 상기 절연가스는 상기 챔버(20)를 구성하는 상기 베이스플레이트(21)와 상기 커버(22)가 결합된 이후에 상기 챔버(20)내의 공기를 제거하고 주입하여 밀봉된다.

한편, 상기 절연부재(70)는 상기 챔버(20)와 상기 고정단자(60)를 절연시키기 위하여 상기 챔버(20)를 구성하는 상기 커버(22) 상단에 구비된다.

일반적으로 상기 챔버(20)를 구성하는 재질로는 아크에 의한 손상을 방지하기 위하여 내구성이 좋은 금속이 사용된다. 그러나 상기 챔버(20)가 금속으로 구성되는 경우, 상기 고정단자(60)와 통전되어 계전기가 제대로 작동되지 않을 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 상기 절연부재(70)를 상기 커버(22) 상단에 구비하여 상기 챔버(20)와 상기 고정단자(60)를 절연시킨다.

이때, 상기 절연부재(70)는 상기 챔버(20)와 상기 고정단자(60)가 접촉하는 면에만 구비될 수도 있으나, 충분한 절연을 위하여 상기 챔버를 구성하는 상기 커버(22) 상단 전면에 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절연부재(70)는 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 세라믹은 절연가능한 최고허용온도가 180℃ 정도로, 고온에서도 절연가능하기 때문에, 상기 챔버(20)의 온도가 아크에 의하여 올라가더라도 충분히 절연할 수 있으므로 바람직하다.

한편, 상기 가동부(30)는 계전기가 주회로로 흐르는 전류를 차단하거나 다시 유입되도록 하는데 있어서 주된 역할을 하는 것으로, 상기 실린더(23)에 삽입되는 샤프트(31)와, 상기 샤프트(31)의 상부에 수직되게 체결되는 가동단자(32)와, 상기 가동단자(32)의 상단에 마련되어 상기 각 고정접점(61)과 선택적으로 접촉되어 통전되는 한 쌍의 가동접점(33)으로 구성된다.

이때, 상기 샤프트(31)는 상기 솔레노이드(10)가 작동될 때 상기 챔버(20)의 내부 상단을 향하여 이동한다. 즉, 상기 코일(12)에 전류가 유입되면 상기 코일(12) 주변에 자기장이 형성되어 솔레노이드 효과가 발생하는바, 상기 스풀(11)의 중심부에 위치한 상기 샤프트(31)는 밀려 올려지게 된다. 이는 솔레노이드 밸브를 구성하는 플로져가 감겨져 있는 코일의 중심부로부터 밀려 올려지는 원리와 동일한 원리이다.

또한, 상기 가동단자(32)는 상기 샤프트(31)의 상부에 수직되게 체결되어 상기 샤프트(31)와 같이 이동하게 된다. 즉, 상기 가동단자(32)는 상기 샤프트(31)가 향하는 상기 챔버(20)의 내부 상단면과 수평되도록 마련되어, 상기 가동접점(33)이 상기 챔버(20)의 상단에 구비된 상기 고정접점(60)과 정확하게 접촉되도록 한다. 또한, 상기 가동단자(32)는, 한 쌍의 상기 고정접점(61) 중 어느 하나의 고정접점으로 유입되는 전류가 나머지 하나의 고정접점으로 흘러나갈 수 있도록 도체로 구성된다.

또한, 상기 가동접점(33)은 상기 각 고정접점(61)과 선택적으로 접촉되어 통전될 수 있도록 상기 가동단자(32)의 상단에 한 쌍이 마련되며, 상기 가동접점(33)도 상기 고정접점(61)과 동일하게 아크에 의한 열로 손상되지 않도록 내열성이 좋은 몰리브덴 합금으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가동부(30)에는 일단이 상기 챔버(20)의 내부 하단면에 지지고정되고, 타단이 상기 가동단자(32)에 지지고정되어, 상기 가동단자(32)를 상기 챔버(20)의 내부 상단으로 밀어내는 접압스프링(34)이 더 구비될 수 있다. 상기 접압스프링(34)은 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)의 불완전한 접촉으로 발생하는 공극을 제거함으로써, 상기 가동접점(33)과 고정접점(61) 사이의 접압력을 일정하게 유지하도록 하여, 상기 가동접점(33)와 상기 고정접점(61)이 보다 안정적으로 정확하게 접촉되도록 한다.

한편, 상기 복원스프링(40)은 과전류에 의한 주회로의 손상을 방지하거나 주회로를 제어하기 위하여, 접촉되어 있는 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)을 이격시키는 것으로, 일단이 상기 샤프트(31)의 하부에 결합되고, 타단이 상기 실린더(23)의 하단면에 지지고정된다.

즉, 상기 코일(11)에 전류가 유입되는 경우에는 상기 샤프트(31)가 밀려 올 려지므로 상기 샤프트(31)에 결합된 상기 복원스프링(40)은 인장되나, 더 이상 상기 코일(11)에 전류가 유입되지 않으면 상기 샤프트(31)는 밀려 올려지지 않으므로 상기 복원스프링(40)은 초기 상태로 수축하게 된다.

상기 복원스프링(40)이 수축하게 되면, 상기 샤프트(31)와 체결된 상기 가동단자(32)는 상기 챔버(20)의 내부 하단면을 향하여 내려오게 되고, 이때 상기 가동단자(32)에 마련된 상기 가동접점(33)도 같이 내려오게 되어, 상기 가동단자(32)는 상기 고정단자(61)와 이격되어 더 이상 통전되지 않게 된다.

그러나 상기 코일(11)에 다시 전류가 유입되면, 상기 샤프트(31)도 다시 밀어 올려지게 되고 상기 복원스프링(40)도 다시 인장된다. 이때, 상기 솔레노이드(10)에 의하여 상기 샤프트(31)를 밀어 올리는 힘이 상기 복원스프링(40)의 탄성력보다는 커야하므로, 상기 솔레노이드(10)의 세기를 고려하여 상기 복원스프링(40)의 탄성계수를 조정하여야 한다.

한편, 상기 슬라이딩가이드(50)는 상기 솔레노이드(10) 및 상기 복원스프링(40)에 의하여 이동하는 상기 가동부(30)를 안내하는 것으로, 상기 가동부(30)의 가동단자(32)가 이동하면서 앞·뒤로 흔들리거나 좌·우로 회전되지 않도록 한다. 즉, 상기 슬라이딩가이드(50)는 상기 가동단자(32)의 주변을 둘러싸는 형상으로 이루어지되, 상기 가동단자(32)의 이동방향과 동일한 방향으로 길게 형성된 레일형상의 가이드를 구비하여 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬라이딩가이드(50)는 상기 가동단자(32)에 흐르는 전류와 통전 되지 않도록 절연체로 구성되어야 한다. 이때, 상기 절연체는 아크에 의한 열로 손상되지 않도록, 내열성이 특히 좋은 알키드 수지, 에폭시 수지, 가교 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘알키드 수지와 같은 플라스틱이 사용될 수 있다.

그러나, 플라스틱으로 이루어진 상기 슬라이딩가이드(50)는 상기 가동단자(32)가 이동하면서 마찰에 의한 분진이 발생할 수 있고, 상기 분진은 상기 가동접점(33) 또는 상기 고정접점(61)에 붙어 통전을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 슬라이딩가이드(50)는 상기 가동단자(32)와 접촉하는 면에 안내핀(51)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 내마모성이 좋은 금속과 같은 안내핀(51)을 상기 가동단자(32)와 접촉하는 면에 부착함으로써 마찰에 의한 상기 슬라이딩가이드(50)의 분진이 발생하지 않게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 계전기의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 주회로의 터미널(미도시)에 한 쌍의 상기 고정단자(61)를 각각 연결하고, 외부 회로의 터미널(미도시)에 한 쌍의 상기 전원연결단자(13)를 각각 연결하여, 상기 계전기를 주회로 및 외부 회로에 연결한다. 이때, 상기 주회로는 과전류에 의한 예상 외의 손상을 방지하거나 작동을 위해 제어할 필요성이 있는 부분의 회로이며, 상기 외부 회로는 상기 계전기를 제어하기 위한 회로로서 가스절연차단기(GIS)와 같은 다른 전기차단기와 함께 연결될 수도 있다.

이와 같이 주회로와 외부 회로에 연결된 상기 계전기에 있어서, 상기 전원연결단자(13) 및 상기 고정단자(61)에 전류가 유입되면, 다음과 같이 동작하게 된다.

한 쌍의 상기 전원연결단자(13) 중 어느 하나의 전원연결단자를 통하여 전류가 유입되면, 상기 전류는 상기 코일(11)을 따라 흘러 다른 하나의 전원연결단자로 빠져나간다. 이때, 상기 코일(11)주변에는 자기장이 발생하는 동시에, 솔레노이드 효과가 발생하게 되고, 상기 솔레노이드 효과에 의하여 상기 샤프트(31)는 상기 챔버(20)의 내부 상단으로 올라간다. 상기 샤프트(31)가 올라가면, 상기 샤프트(31)에 체결된 상기 가동단자(32)도 상기 챔버(20)의 내부 상단으로 올라가게 되어, 상기 가동단자(32)에 마련된 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)은 서로 접촉하게 된다.

동시에, 한 쌍의 상기 고정단자(61) 중 어느 하나의 고정단자에 전류가 유입되면, 상기 전류는 상기 고정접점(61)을 지나 상기 고정접점(61)에 접촉된 한 쌍의 상기 가동접점(33) 중 어느 하나의 가동접점으로 흐르게 되고, 상기 전류는 상기 가동접점(33)이 마련된 상기 가동단자(32)를 흘러 다른 하나의 가동접점을 거쳐 다른 하나의 고정단자로 흐르게 된다. 이와 같이 전류가 흐르면, 상기 주회로는 계속하여 통전하게 된다.

그러나, 상기 주회로에 예상치 못한 과전류가 흐르게 되거나 상기 주회로에 전류를 차단하도록 제어할 필요성이 있는 경우에는, 외부 회로에서 상기 전원연결단자(13)로 전류가 유입되지 않으며, 상기 계전기는 다음과 같이 동작하여 상기 주 회로가 더 이상 통전되지 않도록 한다.

상기 전원연결단자(13)로 전류가 유입되지 않으면, 상기 코일(12)주변에는 더 이상 자기장이 발생하지 않으며 동시에 솔레노이드 효과도 없어진다. 솔레노이드 효과가 없어지면, 상기 샤프트(31)는 더 이상 밀려 올라가지 않고 상기 실린더(23)의 하단면을 향하여 내려가게 된다. 이때, 상기 계전기가 설치된 방향에 따라 상기 실린더(23)의 하단면을 향하여 내려가지 않을 수도 있으므로, 상기 복원스프링(40)이 필요하다. 즉, 복원스프링(40)은 상기 샤프트(31)가 밀려 올라갈 때에는 인장되나, 상기 샤프트(31)가 더 이상 밀려 올라가지 않을 때에는 다시 수축되어 상기 샤프트(31)를 상기 실린더(23)의 하단면을 향하여 내려가도록 하는 역할을 한다.

이와 같이, 상기 샤프트(31)가 상기 실린더(23)의 하단면을 향하여 내려가면, 상기 샤프트(31)가 체결된 상기 가동단자(32)도 동시에 내려가고 상기 가동단자(32)에 마련된 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)은 떨어지게 된다. 이렇게 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)이 접촉하지 않게 되면, 상기 계전기는 개방 상태가 되어 상기 계전기와 연결된 상기 주회로는 더 이상 통전되지 않게 된다.

이때, 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)이 떨어지는 시간은 매우 짧으므로 순간적으로 아크가 발생할 수 있고, 전술한 바와 같이 SF₆와 같은 절연가스에 의하여 소호된다. 한편, 순간적으로 발생하는 상기 아크는 상기 가동부(30)의 움직임에 영향을 줄 수 있으나, 상기 슬라이딩가이드(50)에 의하여 상기 가동부(30)는 보다 안정적으로 움직이게 된다.

한편, 상기 주회로를 다시 통전시키기 위해서 상기 전원연결단자(13)에 전류를 다시 유입시키면, 전술한 바와 같이 상기 계전기는 다시 동작하여 상기 주회로를 통전시킨다. 이때, 상기 전압스프링(34)에 의하여, 이전에 발생한 아크에 의하여 발생한 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61) 사이의 간극이 제거되고, 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(33) 사이의 접압력이 일정하게 유지되어, 상기 가동접점(33)과 상기 고정접점(61)은 정확하게 접촉된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 계전기의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 계전기의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 계전기의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 계전기의 분해 사시도이다.

***** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

1 : 전자석 2 : 가동막대

3 : 가동접점 4,5 : 고정접점

6 : 복원지렛대

10 : 솔레노이드 20 : 챔버

30 : 가동부 32 : 가동단자

40 : 복원스프링 50 : 슬라이딩가이드

60 : 고정단자 70 : 절연부재

Claims

스풀과, 상기 스풀의 외주면에 권취된 코일과, 상기 코일에 전기가 공급되도록 상기 스풀의 일측에 마련된 한쌍의 전원연결단자로 구성된 솔레노이드;

상기 스풀의 중심부에 삽입되는 실린더를 하단에 구비하고, 고정접점이 각각 마련된 한 쌍의 고정단자를 상단에 구비하며, 내부에 절연가스로 채워져 상기 스풀의 상부에 결합되는 밀폐된 챔버;

상기 챔버의 상단에 구비되어, 상기 챔버와 상기 고정단자를 절연시키는 절연부재;

상기 실린더에 삽입되어 상기 솔레노이드가 작동될 때 상기 챔버의 내부 상단면을 향하여 이동하는 샤프트와, 상기 샤프트의 상부에 수직되게 체결되는 도체로 구성된 가동단자와, 상기 가동단자의 상단에 마련되어 상기 각 고정접점과 선택적으로 접촉되어 통전되는 한 쌍의 가동접점으로 구성된 가동부;

일단이 상기 샤프트의 하단에 결합되고, 타단이 상기 실린더의 하단면에 지지고정되어, 상기 샤프트를 상기 실린더의 하단면으로 당기는 복원스프링; 및

상기 솔레노이드 및 복원스프링에 의하여 이동하는 상기 가동부를 안내하도록 상기 챔버 내부에 마련되는 절연체로 구성된 슬라이딩가이드를 포함하는 계전기.
제 1 항에 있어서,

상기 가동부는 일단이 상기 챔버의 내부 하단면에 지지고정되고, 타단이 상기 가동단자에 지지고정되어, 상기 가동단자를 상기 챔버의 내부 상단으로 밀어내는 작용을 통해 상기 가동접점과 상기 고정접점 사이의 접압력을 일정하게 유지시키는 접압스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 슬라이딩가이드는 상기 가동단자와 접촉하는 면에 마련되는 안내핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 3 항에 있어서,

상기 안내핀은 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 계전기.
제 3 항에 있어서,

상기 절연부재는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 계전기.
제 3 항에 있어서,

상기 가동접점 및 고정접점은 몰리브덴 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 계전기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정단자는 주회로의 터미널과 직접적으로 연결될 수 있도록, 상기 챔버의 외부로 돌출된 부분이 상기 주회로의 터미널 형상에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 계전기.