KR20110007315U - 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조 - Google Patents

과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 과전류 발생과 동시에 트립바를 구동하여 과전류를 차단하기 위하여 과전류 차단기의 순시 코일을 병렬로 설치하기 위한 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조를 개시한다.
본 고안은 병렬로 설치된 순시 코일간의 간격을 확장시켜 내전압 특성 및 절연 저항 특성이 열화되지 않도록 함과 아울러 PCB의 폭을 축소시킬 수 있도록 하여 슬림화할 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 고안은 순시코일의 형상을 원형코일의 단면이 아닌 사각단면의 코일로 한정하여 제작한 것이다. 이에 따라, 본 고안은 2개 순시코일의 각 직경과 2개 순시코일간의 간격을 동시에 감축시킴으로써, 이를 설치한 인쇄회로기판의 폭을 크게 감축하여 종래의 과전류 차단기 대비 50% 정도 감축된 폭으로 제작할 수 있게 되어 슬림화에 크게 기여할 수 있게 되됨과 아울러, 내전압특성, 절연저항 특성을 개선할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조{Instantaneous Coil Parallel Installation Structure of Overload Circuit Breaker}
본 고안은 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조에 관한 것으로, 특히 과전류 발생과 동시에 트립바를 구동하여 과전류를 차단하기 위하여 과전류 차단기의 순시 코일을 병렬로 설치하기 위한 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조에 관한 것이다.
일반적인 구조의 과부하 및 누전 겸용 차단기의 구조를 도 1로 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 단락전류 통전시에 외주의 코일(102)을 추가로 권선하여 단락전류 통전시에 마그네트 코일(101) 외주의 코일(102)에 의하여 자계가 형성되고, 이에 따라 코어(103)가 흡인됨에 따라 트립바(104)를 당겨주어 크로스바(105)가 상승하면서 가동접점(106)이 오프된다.
이와 같은 차단기는 마그네트 코일(101) 둘레에 감긴 코일(102)이 발열하여 마그네트 코일(101)을 손상시키는 경우가 종종 발생하며, 마그네트 코일(101) 둘레에 감기는 코일(102)은 코일(102)의 그 턴수가 제한되어 자력이 충분히 강하지 못하므로 신속한 작동이 어려운 문제점이 있다.
또한, 마그네트 코일(101) 중심에 직경이 작은 코어(103)가 설치되므로 자로 저항이 커지게 되어 자력에 의한 코어(103)의 습동 동작이 더디게 이루어짐에 따라 신속한 차단이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다. 아울러, 단락이 2선간에서 발생하지 않고 한 상에서만 발생시 종래의 소형차단기는 한상에서만 순시부가 있으므로 순시 기능부가 없는 상에 단락전류가 흐르는 경우 차단기는 순시기능을 하지 못해 손상 및 화재 발생의 원인이 되는 문제점을 가지고 있다.
그러므로, 본 출원인은 대한민국 등록특허 0823528호(발명의 명칭: 과부하 및 단락보호 겸용 소형 누전 차단기; 이하 '인용고안'이라 함)을 제안한 바 있으며, 이를 도 2, 3로 보였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 인용고안은 차단기 본체(210)의 양측에 연결단자(211) 및 전력선(237)이 설치되고, 과부하 및 단락보호에 의하여 고정접점(213)과 리드(215)의 가동접점(216)을 차단시키는 바이메탈(214)이 설치되며, 리드(215)의 승강으로 고정접점(213)과 가동접점(216)이 온 또는 오프 되도록 핸들(220) 하부에 레버(221)와 크로스바(222)가 설치되고, 핸들(220) 전방에 설치되어 코어(218)의 작동으로 동작하는 트립바(217)가 설치되며, 코어(218)의 걸림편(229)이 트립바(217)의 걸림홈(219)에 고정되고, 차단기 본체(210) 외측에 결합되는 케이스(240)를 구비한 공지의 과부하 및 단락보호 겸용 소형누전 차단기에 있어서,
상기 트립바(217)의 전방에 PCB(224)을 고정시키고, 2개의 전력선(237)에 대응하는 제 1, 2안내관(226)을 PCB기판(224)에 고정시키며, 제 1, 2안내관(226)의 외측에 2개의 코일(225)을 권선시키고, 제 1, 2안내관(226) 내부에 스프링(227)을 고정시킴과 함께 습동 가능하도록 코어(218)가 설치된 것이다. 이러한 인용 발명은 2개의 코어에 가장 근접한 위치에 설치되는 코일에 의하여 자로 저항이 최소화된 상태로 강한 자계가 가하여 지므로 트립바를 신속하게 작동시킴으로써 소형이면서 대용량의 단락전류를 차단할 수 있는 차단기를 제공할 수 있으며, 전력선의 과부하 및 단락보호에 의한 신속한 접점의 차단으로 기기를 안전하게 보호함은 물론 누전에 의한 감전 사고를 방지할 수 있으며, 2개의 코일에 의한 자계로 코어를 작동시키므로 전력선의 연결을 자유로이 할 수 있고, 차단기 내부에 소호장치 및 절연판이 설치됨으로써 아크 발생에 따른 차단기의 소손 및 화재 발생을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.
이러한 순시코일의 구조를 도 4의 분리 사시도로 도시하였으며, 이의 확대도를 도 5로 보였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이 인용고안에서의 순시코일은 안내관의 외주에 원형 단면 코일을 수회 권취하여서 된 것이며, 그 내부에 코어 및 스프링이 설치된 것인 바, 과전류 차단기의 안정적인 작동을 위하여 전력선 양측 모두에 순시코일을 직렬로 설치함과 동시에 케이스(240)를 슬림화하기 위하여 순시코일을 병렬로 근접 설치하게 되는 것이어서 도 5로 보인 바와 같이 순시코일이 상호 근접되는 간격이 협소하게 됨에 따라 내전압 특성 및 절연저항 특성이 열화 될 수 있다.
그러므로, 병렬로 설치되는 순시 코일은 반드시 상당한 거리를 두고 설치되어야 하며, 그 결과 더욱 슬림화에 어려움이 발생하였다.
본 고안의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 병렬로 설치된 순시 코일간의 간격을 확장시켜 내전압 특성 및 절연 저항 특성이 열화되지 않도록 함과 아울러 PCB의 폭을 축소시킬 수 있도록 하여 슬림화할 수 있도록 한 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조를 제공함에 있다.
본 고안은 이러한 목적을 달성하기 위하여 순시코일의 형상을 원형코일의 단면이 아닌 사각단면의 코일로 한정하여 제작함으로써 순시코일의 내전압 특성 및 절연 저항 특성을 개선할 수 있도록 함과 아울러, 순시코일의 전체적인 직경을 감소시켜 소형화함으로써, 신속한 차단 기능을 위하여 2개의 순시코일을 설치하면서도 설치 공간의 폭을 크게 감소시켜 인쇄회로기판의 폭을 크게 감축시켜 초 슬림화가 가능하도록 하여서 된 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조를 제안한다.
이와 같이 하여 본 고안은 본 고안은 2개 순시코일의 각 직경을 줄이고, 2개 순시코일간의 간격은 충분히 확보하여 줌으로써 이를 설치한 인쇄회로기판의 폭을 크게 감축하여 종래의 과전류 차단기 대비 50% 정도 감축된 폭으로 제작할 수 있게 되어 슬림화에 크게 기여할 수 있게 되어 제작비용 및 운송, 보관비용 절감을 도모할 수 있게 되고 취급 및 설치 작업이 용이하게 됨과 아울러, 내전압특성, 절연저항 특성을 개선할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 차단기를 보인 단면도.
도 2는 인용고안에 의한 차단기의 차단 전 상태를 보인 단면도.
도 3은 인용고안에 의한 차단기의 차단 후 상태를 보인 단면도.
도 4는 순시 코일을 포함한 인용고안의 구성을 보인 분리 사시도.
도 5는 인용고안에 의한 순시 코일의 병렬 설치 상태를 보인 확대 정면도.
도 6은 본 고안에 의한 병렬 설치된 순시 코일을 보인 사시도로서, 도 6a는 2개의 순시코일과 마그네틱 코일이 함께 설치된 상태이고, 도 6b는 2개의 순시코일이 설치된 상태를 보인 것임.
도 7은 본 고안에 의한 순시 코일의 병렬 설치 상태를 보인 확대 정면도.
도 8a는 인용고안에 의한 순시 코일의 병렬 설치 상태도이고,
도 8b는 본 고안에 의한 순시 코일의 병렬 설치 상태도이다.
도 9는 본 고안에 의한 차단기의 차단 전 상태를 보인 단면도.
도 10은 본 고안에 의한 차단기의 차단 후 상태를 보인 단면도.
이러한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 고안은 차단기 본체(10)의 양측에 연결단자(11) 및 전력선(37)이 설치되고, 과부하 및 단락보호에 의하여 고정접점(13)과 리드(15)의 가동접점(16)을 차단시키는 바이메탈(14)이 설치되며, 리드(15)의 승강으로 고정접점(13)과 가동접점(16)이 온 또는 오프 되도록 핸들(20) 하부에 레버(21)와 크로스바(22)가 설치되고, 핸들(20) 전방에 설치되어 코어(18)의 작동으로 동작하는 트립바(17)가 설치되며, 코어(18)의 걸림편(29)이 트립바(17)의 걸림홈(19)에 고정되고, 차단기 본체(10) 외측에 결합되는 케이스(40)를 구비하며, 상기 트립바(17)의 전방에 PCB(24)을 고정시키고, 전술한 PCB기판(24)에 제 1, 2안내관(26)을 고정시키며, 제 1, 2안내관(26)의 외부 둘레에 순시 코일을 권선하여 된 순시 코일(25)을 병렬로 설치하고, 제 1, 2안내관(26) 내부에 결합되어 전술한 코어(18)가 습동 되도록 하며, 누전 발생시 트립바(17)를 구동시키기 위한 코어(18)를 습동 시키는 마그네틱 코일(31)을 구비하되,
전술한 제 1, 2안내관(26)에 권선되는 순시코일(25)의 코일 단면 형상을 사각형으로 하여서 된 것이다.
이러한 본 발명은 도 9로 보인 바와 같이 핸들(20) 조작에 의하여 하부에 설치된 레버(21)가 크로스바(22)를 하방으로 가압하여 리드(15)를 하강시키고, 이에 따라 연결단자(11)의 고정접점(13)과 리드(15)의 가동접점(16)이 접촉되어 통전 상태로 되는 것이며, 이와 같이 통전된 전력선(37)의 전류는 리드(15)에 연결된 바이메탈(14), 도선(23), 순시 코일(25) 및 출력측 연결단자(36)로 흐르게 되고, 이에 연결된 모우터, 가전제품 등의 부하측으로 흐르게 되는 것인 바, 이러한 통전 상태에서 부하측에 기기나 전력선이 단락되는 등의 사고로 인하여 과대 전류가 흐르게 되면 안내관(26)의 외측에 권선된 순시 코일(25)에 의하여 강한 자계가 발생하게 된다. 이에 따라 안내관(26) 내측에 습동 가능하게 설치된 코어(18)가 흡인되며, 스프링(27)의 탄성력을 초과하여 압축시키면서 후퇴하게 된다. 이와 같은 코어(18)의 후퇴는 트립바(17)의 걸림홈(19)에 형성된 걸림편(29)에 의하여 트립바(17)를 당기는 힘으로 작용하고, 트립바(17) 하부에 결합된 레버(21)를 젖혀주어 크로스바(22)가 상승하게 되면서 리드(15)의 가압 상태가 해제되고, 리드(15)는 상승하게 되어 가동접점(16)이 고정접점(13)으로부터 떨어지게 된다.
이에 따라 전력선(37)에 인입된 전류를 차단시킴으로써 기기나 전력선을 보호하고 과대한 전류가 지속적으로 흐름으로 인한 화재 발생 등의 심각한 사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이며, 이러한 차단 상태는 도 10으로 보였다.
이러한, 본 고안에 의한 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조의 실시예를 도 6a의 사시도로 보였다.
이러한 실시예에서는 두개의 순시코일(25) 사이에 마그네틱 코일(31)이 설치된 예를 보인 것이며, 이들의 PCB(24) 폭을 줄이기 위하여 필요에 따라 마그네틱 코일(31)의 위치를 변화시켜 도 6b로 보인 바와 같이 순시 코일(25)을 병렬로 설치할 수 있는 것이다.
본 고안에서는 이러한 두 가지의 실시예 중에서 편의상 도 6b로 보인 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.
이러한 실시예에 의한 본 고안은 PCB에 고정시킨 안내관의 둘레에 절연층으로 코팅된 코일을 권취하게 되는 바, 이러한 본 고안에 의한 코일은 일반적인 차단기의 순시 코일이나 인용고안의 순시 코일과는 달리 원형 단면이 아닌 사각형 단면으로 된 코일을 사용하여 권취하였다.
이에 따라 사각형 단면으로 된 코일에 전력선(37)에서 공급되는 전력이 흐르면서 자력선이 발생되면 안내관에 끼워진 코어가 흡인되고, 흡인된 코어는 그 선단의 걸림편이 트립바의 걸림홈에 끼워져 있으므로 트립바를 순시 코일측으로 당겨 주게 되어 트립바(17) 하부에 결합된 레버(21)를 젖혀주므로 크로스바(22)가 상승하게 되면서 리드(15)의 가압 상태가 해제되고, 리드(15)는 상승하게 되어 가동접점(16)이 고정접점(13)으로부터 떨어지게 된다. 이에 따라 전력선(37)에 인입된 전류를 차단시킴으로써 기기나 전력선을 보호하고 과대한 전류가 지속적으로 흐름으로 인한 화재 발생 등의 심각한 사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이며, 이러한 상태는 도 10과 같다.
이러한 본 고안에 의한 순시 코일의 병렬 설치 상태를 도 7로 보였으며, 이는 사각형 단면 코일을 사용하여 권취한 것이므로 동일한 폭의 원형 단면 코일에 비하여 그 규격을 작게 할 수 있는 것이어서 순시 코일의 전체 직경을 작게 할 수 있으며, 동일한 간격으로 설치된 순시 코일간의 간격도 40% 이상 증가시킬 수 있는 것이며, 이를 설명하기 위하여 도 8을 도시하였다.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 8에서는 편의상 구체적인 규격을 예시하여 순시 코일간의 간격 변화를 설명하고 있으며, 순시 코일 자체의 직경도 감소함을 설명하고 있다.
즉, 예를 들어 코일이 도 8a로 보인 바와 같이 원형 단면인 인용고안에서 코일의 직경이 2mm인 경우 원형 코일의 단면적은 3.14㎟로 된다.
아울러, 순시 코일의 중심축 간의 거리가 10mm라고 가정하고, 안내관의 직경이 4mm라고 가정하면 순시 코일의 코일간 거리는 2mm가 된다. 이어서, 본 고안에 의한 경우에는 도 8b로 보인 바와 같이 인용고안과 동일하게 순시 코일의 중심축 간의 거리가 10mm라고 가정하고, 안내관의 직경이 4mm라고 가정하며,
높이가 2mm이고, 사각형 코일의 단면적이 3.14㎟가 되도록 하자면 그 폭이 1.57mm가 된다.
그러므로 본 고안의 경우에는 순시 코일의 코일 간의 거리가 2.86mm가 되는 것이고, 이는 인용고안의 경우인 2mm와 대비할 때 그 간격이 43% 증가한 것이다. 이와 같이, 본 고안에서는 인용고안의 원형 단면 코일을 사용한 경우보다 코일 간의 간격이 43% 증가하게 되는 것이어서 내전압 특성 및 절연 저항 특성이 크게 개선되는 것이다.
또한, 이와 같이 순시 코일을 사각형 코일로 권취한 경우에는 순시 코일 당 0.43mm의 간격이 절감되므로, 2개의 순시 코일을 설치한 경우에는 0.43*4=1.72mm의 간격을 줄일 수 있게 되어 이에 해당하는 간격만큼 PCB의 폭을 줄여 줌으로써 본체(10) 및 케이스(40)를 초 슬림화할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 본 고안에서는 전술한 도 6a로 보인 바와 같이 병렬로 설치된 2개의 순시 코일 사이에 마그네틱 코일을 설치한 경우에도 마그네틱 코일과 2개의 순시 코일 사이의 간격을 충분히 확보하면서도 순시코일의 직경을 줄일 수 있으므로 그 간격만큼 PCB의 폭을 줄여 줌으로써 본체(10) 및 케이스(40)를 초 슬림화할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 본 고안은 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 공지된 여러 요소들을 부가, 결합하여 본 고안이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능함은 물론이다.
10: 차단기 본체 11: 연결단자 13: 고정접점
14: 바이메탈 15: 리드 16: 가동접점
17: 트립바 18: 코어 19: 걸림홈
20: 핸들 21: 레버 22: 크로스바
23: 도선 24: PCB 25: 순시 코일
26: 안내관 27: 스프링 29: 걸림편
31: 마그네틱 코일 36: 연결단자 37: 전력선
40: 케이스

Claims (2)

  1. 차단기 본체의 양측에 연결단자 및 전력선이 설치되고, 과부하 및 단락보호에 의하여 고정접점과 리드의 가동접점을 차단시키는 바이메탈이 설치되며, 리드의 승강으로 고정접점과 가동접점이 온 또는 오프 되도록 핸들 하부에 레버와 크로스바가 설치되고, 핸들 전방에 설치되어 코어의 작동으로 동작하는 트립바가 설치되며, 코어의 걸림편이 트립바의 걸림홈에 고정되고, 차단기 본체 외측에 결합되는 케이스를 구비하며, 상기 트립바의 전방에 PCB을 고정시키고, 전술한 PCB기판에 제 1, 2안내관을 고정시키며, 제 1, 2안내관의 외부 둘레에 순시 코일을 권선하여 된 순시 코일을 병렬로 설치하고, 제 1, 2안내관 내부에 결합되어 전술한 코어가 습동 되도록 하되,
    전술한 제 1, 2안내관에 권선되는 순시코일의 코일 단면 형상을 사각형으로 하여서 됨을 특징으로 하는 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조.
  2. 차단기 본체의 양측에 연결단자 및 전력선이 설치되고, 과부하 및 단락보호에 의하여 고정접점과 리드의 가동접점을 차단시키는 바이메탈이 설치되며, 리드의 승강으로 고정접점과 가동접점이 온 또는 오프 되도록 핸들 하부에 레버와 크로스바가 설치되고, 핸들 전방에 설치되어 코어의 작동으로 동작하는 트립바가 설치되며, 코어의 걸림편이 트립바의 걸림홈에 고정되고, 차단기 본체 외측에 결합되는 케이스를 구비하며, 상기 트립바의 전방에 PCB을 고정시키고, 전술한 PCB기판에 제 1, 2안내관을 고정시키며, 제 1, 2안내관의 외부 둘레에 순시 코일을 권선하여 된 순시 코일을 병렬로 설치하고, 제 1, 2안내관 내부에 결합되어 전술한 코어가 습동 되도록 하며, 누전 발생시 트립바를 구동시키기 위한 코어를 습동시키는 마그네틱 코일을 구비하되,
    전술한 제 1, 2안내관에 권선되는 순시코일의 코일 단면 형상을 사각형으로 하여서 됨을 특징으로 하는 과전류 차단기의 순시 코일 병렬 설치 구조.
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