KR20130079494A

KR20130079494A - 접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기

Info

Publication number: KR20130079494A
Application number: KR1020137005951A
Authority: KR
Inventors: 고에츠 다카야; 겐지 스즈키; 야스히로 나카
Original assignee: 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤; 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-07-10
Also published as: KR101451536B1; CN102804315A; EP2605262A4; JP2012038683A; US20130063232A1; EP2605262A1; US8410878B1; WO2012020528A1; JP5437949B2; CN102804315B

Abstract

고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이의 갭을 작게 할 수 있고, 부품 개수를 적게 하여 제조비용을 저감할 수 있는 접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기를 제공한다. 절연 밀폐 용기(4)의 일면에 소정 간격을 유지하여 고정되고 적어도 선단의 접촉면이 상기 절연 밀폐 용기 내로 돌출한 주상의 한 쌍의 고정 접촉자(6a, 6b)와, 이들 한 쌍의 고정 접촉자(6a, 6b)에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자(11)와, 상기 한 쌍의 고정 접촉자(6a, 6b)의 외주면에 각각 장착되고 아크를 외측으로 구동하는 한 쌍의 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)을 구비한다.

Description

접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기{CONTACT DEVICE, AND ELECTROMAGNETIC SWITCH USING SAME}

본 발명은, 전류로에 개재된 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 구비한 접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기에 관한 것으로, 고정 접촉자 및 가동 접촉자의 개극 시, 즉 전류 차단 시에 발생하는 아크를 용이하게 소호하도록 한 것이다.

전류로의 개폐를 행하는 접점 장치로서, 종래, 전자 계전기나 전자 접촉기 등에서는, 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 접촉하고 있는 접점 기구의 폐쇄 상태로부터 전류를 차단하여 개방 상태로 하기 위해서 가동 접촉자를 고정 접촉자로부터 이격시키는 개극 시에 발생하는 아크를 소호하는 접점 기구가 여러 가지 제안되어 있다.

예컨대, 소정 거리 이격되어 배치된 한 쌍의 고정 접촉자와, 이들 한 쌍의 고정 접촉자에 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와, 가동 접촉자를 구동하는 전자석 블록을 구비하고, 고정 접촉자와 가동 접촉자의 대향 위치의 양측면 측에 대향하는 밀봉 용기의 외측에 U자형의 자성 유지 부재가 배치되고, 이 자성 유지 부재의 내측에, 아크를 자력에 의해 늘어나게 하여 아크를 소호하기 쉽게 하기 위한 한 쌍의 영구 자석이 2세트 배치된 구성을 갖는 전자 계전기가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2010-10057호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래예에 있어서는, 한 쌍의 고정 접촉자와 가동 접촉자의 대향 위치에 각각 한 쌍의 영구 자석을 대향시켜 배치함으로써, 한 쌍의 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 이격시키는 개극 시에 발생하는 아크를, 영구 자석의 자력에 의해서 당겨서 아크를 소호하기 쉽게 하고 있다.

그러나 상기 종래예에서는, 영구 자석의 자력에 의해서 아크를 늘어나게 하여 소호하기 쉽게 하고 있지만, 아크를 확실하게 제거하기 위해서는 한 쌍의 고정 접촉자와 가동 접촉자 사이의 갭을 크게 하지 않을 수 없다고 하는 미해결의 과제가 있다.

또한, 상기 종래예에서는, 밀봉 용기의 외측에 U자형의 자성 지지 부재와 이에 지지된 한 쌍의 영구 자석이 두 쌍 필요하게 되어, 부품 개수가 증가하고, 조립 공수가 많아질 뿐 아니라, 제조비용도 증가한다고 하는 미해결의 과제가 있다.

따라서 본 발명은, 상기 종래예의 미해결의 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이의 갭을 작게 할 수 있을 뿐 아니라, 부품 개수를 적게 하여 제조비용을 저감할 수 있는 접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 접점 장치의 제1 양태는, 절연 용기의 일면에 정해진 간격을 유지하여 고정되고 적어도 선단의 접촉면이 상기 절연 용기 내로 돌출한 주상(柱狀)의 한 쌍의 고정 접촉자와, 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와, 상기 한 쌍의 고정 접촉자의 외주면에 각각 장착되고 아크를 외측으로 구동하는 한 쌍의 아크 소호용 환형 영구 자석을 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 주상의 고정 접촉자의 외주면에, 축방향으로 착자된 아크 소호용 환형 영구 자석이 장착되어 있기 때문에, 이 아크 소호용 환형 영구 자석의 자력에 의해서, 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 이격시킬 때에 발생하는 아크를 아크 소호용 환형 영구 자석의 외측으로 구동할 수 있다. 이에 더하여, 고정 접촉자를 통하는 전류에 의한 자계에 의해서 아크를 원주 방향으로 회전시켜 냉각을 촉진할 수 있어, 짧은 갭으로 전류 차단이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따른 접점 장치의 제2 양태는, 상기 아크 소호용 환형 영구 자석이, 상기 가동 접촉자측이 N극으로 착자되어 있다.

이 구성에 의하면, 아크 소호용 환형 영구 자석의 가동 접촉자측이 N극으로 착자되어 있기 때문에, 이 N극으로부터 영구 자석의 외측을 통하여 S극에 이르는 자력이 형성되어, 아크를 아크 소호용 환형 영구 자석의 외측으로 구동할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 접점 장치의 제3 양태는, 상기 절연 용기가 밀폐 용기이며, 내부에 가스가 봉입되어 있다.

이 구성에 의하면, 고정 접점 및 가동 접점이 가스를 봉입한 밀폐 용기 내에 배치되기 때문에, 아크의 소거를 보다 확실하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자 개폐기의 제1 양태는, 상기 제1 내지 제3 양태 중 어느 하나의 양태의 접점 장치를 구비하고, 상기 가동 접촉자가 조작용 전자석의 가동 철심에 연결되고, 상기 고정 접촉자가 외부 접속 단자에 접속되어 있다.

이 구성에 의하면, 부품 개수를 적게 하여, 조립 공수를 저감할 수 있을 뿐 아니라, 제조비용을 저감할 수 있는 전자 개폐기를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 주상의 고정 접촉자의 외주면에 아크 소호용 환형 영구 자석을 배치했기 때문에, 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 이격시키는 개극 시에 발생하는 아크를 아크 소호용 환형 영구 자석의 자력에 의해서, 아크 소호용 환형 영구 자석의 외측으로 구동하고, 또한 고정 접촉자를 통하는 전류에 의한 자계에 의해서, 아크를 원주 방향으로 회전시켜 냉각을 촉진할 수 있다. 이 때문에, 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이의 갭을 짧게 할 수 있다. 아울러, 고정 접촉자의 외주면에 아크 소호용 환형 영구 자석을 장착하는 것만으로 좋기 때문에, 부품 개수를 적게 하고, 조립 공수를 저감할 수 있을 뿐 아니라, 제조비용을 저감할 수 있다.

또한, 상기 효과를 갖는 접점 장치를 전자 개폐기에 적용함으로써, 부품 개수를 적게 하여, 조립공수를 저감할 수 있을 뿐 아니라, 제조비용을 저감할 수 있는 전자 접촉기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명을 전자 접촉기에 적용한 경우의 제1 실시형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 접점 장치를 확대하여 도시한 도면으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 (a)의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 접점 장치를 전자 개폐기로서의 전자 접촉기에 적용한 경우의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 1에 있어서, 1은 예컨대 합성수지제의 외장 케이스이다. 이 외장 케이스(1)는, 하단면이 개방된 바닥이 있는 통체(1a)와, 이 바닥이 있는 통체(1a)의 하단면을 폐색하는 바닥판(1b)으로 구성되어 있다.

외장 케이스(1) 내에는, 접점 기구를 배치한 접점 장치(2)와, 이 접점 장치(2)를 구동하는 전자석 유닛(3)이, 전자석 유닛(3)을 바닥판(1b) 상에 배치한 관계로 수납되어 있다.

접점 장치(2)는, 도 2 및 도 3을 함께 참조하면 분명한 바와 같이, 대략 직방체형의 하단을 개방한 상부 케이스(4a)와 하부 케이스(4b)의 2분할 구조를 갖는 절연 밀폐 용기(4)를 갖는다. 이 절연 밀폐 용기(4)의 상면에는, 길이 방향으로 소정 간격을 유지하여 단면 원형의 관통 구멍(5a, 5b)이 설치되고, 이들 관통 구멍(5a, 5b) 내에 예컨대 구리제의 한 쌍의 고정 접촉자(6a, 6b)가 삽입 관통되고 접착제 등에 의해서 고정되어 있다.

이 고정 접촉자(6a, 6b)의 각각은, 상부측의 대경 헤드부(7)와 이 대경 헤드부(7)와 동축으로 연접된 하부측의 소경 원주부(8)로 구성되어 있다. 그리고 소경 원주부(8)의 외주면에 원통형의 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)이 장착되고, 접착제 등으로 고정되어 있다. 이들 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 각각은, 후술하는 가동 접촉자(11)측의 하면측이 N극으로 되고, 대경 헤드부(7)측이 S극이 되도록 축방향으로 착자되어 있다.

여기서, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 하단면은, 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 하단면보다 상방측에 위치하도록 배치되어 있지만, 소경 원주부(8)의 하면과 동일면으로 있더라도 좋으며, 요는 후술하는 바와 같이 아크를 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 외측으로 구동할 수 있는 것이면 되고, 하단면의 높이 위치가 한정되는 것은 아니다.

이 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)을 장착한 고정 접촉자(6a, 6b)는, 그 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b) 및 소경 원주부(8)를 상부 케이스(4a)의 관통 구멍(5a, 5b) 내에 삽입 관통한 상태로 상부 케이스(4a)에 접착재 등에 의해서 고정되어 관통 구멍(5a, 5b)을 밀봉하도록 되어 있다.

또한, 접점 장치(2)에 있어서는, 평판형의 가동 접촉자(11)가 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 하단면에 짧은 소정의 갭을 두고 접촉 분리 가능하게 대향 배치되어 있다. 이 가동 접촉자(11)는 접촉 스프링(13)에 의해서 상측으로 압박되어 접촉자 홀더(12)에 장착되어 있다.

접촉자 홀더(12)는, 하부 케이스(4b)에 형성된 삽통 구멍(14)에 삽입 관통되어 상하 방향으로 안내되고, 후술하는 전자석 유닛(3)의 가동 철심에 연결되어 상하 방향으로 구동된다.

그리고 상부 케이스(4a) 및 하부 케이스(4b)에 의해 구성되는 절연 밀폐 용기(4) 내에 가스가 봉입되어 있다.

또한, 고정 접촉자(6a, 6b)의 대경 헤드부(7)에는 외부 접속 단자판(15a, 15b)이 나사 고정되어 있다.

전자석 유닛(3)은, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 측면에서 보아 U자 형상의 자기 요크(21)를 갖고, 이 자기 요크(21)의 바닥판부(21a)의 중앙부에 하단을 개방한 원통부(21b)가 형성되어 있다. 이 자기 요크(21)의 상면측이 상면 자기 요크(22)에 의해서 연접되어 있다.

자기 요크(21)의 원통부(21b)의 외주면에는 여자 코일(23)을 권취한 코일 홀더(24)가 장착되고, 원통부(21b)의 내주면에는 가동 철심(25)을 미끄럼 이동 가능하게 내장한 바닥이 있는 원통형의 캡(26)이 배치되어 있다. 이 캡(26)의 저면에는, 가동 철심(25)의 저면과 접촉하여 가동 철심(25)의 하강 시의 충격을 흡수하는 고무 시트(27)가 배치되어 있다.

가동 철심(25)의 중심부에는 연결축(28)이 감합되고, 이 연결축(28)의 헤드부가 상면 자기 요크(22)에 형성된 관통 구멍(29)을 통하여 상측으로 연장되고, 접촉자 홀더(12)에 연결되어 있다.

또한, 가동 철심(25)의 연결축(28)의 주위에 스프링 삽통 구멍(30)이 형성되고, 이 스프링 삽통 구멍(30)과 상면 자기 요크(22)의 사이에 가동 철심(25)을 하측으로 압박하는 복귀 스프링(31)이 장착되어 있다.

또한, 절연 밀폐 용기(4)와 상면 자기 요크(22)가 접합 부재(32)에 의해서 접합되어 있다.

다음으로, 상기 실시형태의 동작을 설명한다.

이제, 외부 접속 단자판(15a)이 예컨대 대전류를 공급하는 전력 공급원에 접속되고, 외부 접속 단자판(15b)이 부하에 접속되어 있는 것으로 한다.

이 상태로, 전자석 유닛(3)에 있어서의 여자 코일(23)은 비통전 상태로 있고, 전자석 유닛(3)에서 가동 철심(25)을 가동시키는 여자력을 발생하지 않는 것으로 한다. 이 상태에서는, 가동 철심(25)이 복귀 스프링(31)에 의해서, 상면 자기 요크(22)로부터 멀어지는 하방으로 압박되어, 고무 시트(27)에 접촉한 상태로 된다. 이 때문에, 가동 철심(25)에 연결축(28)을 통해 연결된 접촉자 홀더(12)에 지지된 가동 접촉자(11)는, 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 하단면으로부터 소정의 짧은 갭을 사이에 두고 대향하고, 접점 장치(2)가 개방 상태로 되어 있다.

이 접점 장치(2)의 개방 상태로부터, 전자석 유닛(3)의 여자 코일(23)에 전압을 인가하면, 이 전자석 유닛(3)으로 여자력을 발생시켜, 가동 철심(25)을 복귀 스프링(31)에 대항하여 상측으로 밀어 올린다. 이에 따라서, 가동 철심(25)에 연결축(28)을 통해 연결되어 있는 접촉자 홀더(12)가 상측으로 이동하여, 가동 접촉자(11)가 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 저면에 접촉 스프링(13)의 접촉압에 의해 접촉한다.

이 때문에, 외부 전력 공급원의 대전류(i)가 외부 접속 단자판(15a), 고정 접촉자(6a), 가동 접촉자(11), 고정 접촉자(6b) 및 외부 접속 단자판(15b)을 통하여 부하에 공급되는 폐쇄 상태로 된다.

이 접점 장치(2)의 폐쇄 상태로부터, 부하에의 전류 공급을 차단하는 경우에는, 전자석 유닛(3)의 여자 코일(23)에의 전압 인가를 정지한다.

이에 의해서, 전자석 유닛(3)으로 가동 철심(25)을 상측으로 이동시키는 여자력이 없어짐으로써, 가동 철심(25)이 복귀 스프링(31)의 압박력에 의해서 하강한다. 이 가동 철심(25)이 하강함으로써, 연결축(28)을 통해 연결된 접촉자 홀더(12)가 하강하고, 이에 따라서 접촉 스프링(13)으로 접촉압을 부여하고 있는 동안에는 가동 접촉자(11)가 고정 접촉자(6a, 6b)에 접촉하고 있다. 그 후, 접촉 스프링(13)의 접촉압이 없어진 시점에서 가동 접촉자(11)가 고정 접촉자(6a, 6b)로부터 하측으로 이격되는 개극 상태로 된다.

이 개극 상태로 하면, 고정 접촉자(6a, 6b)와 가동 접촉자(11)의 사이에 아크가 발생한다. 이 때, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)은, 가동 접촉자(11)측으로 되는 하단측이 N극으로, 상단측이 S극으로 착자되어 있다. 이 때문에, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 하단의 N극으로부터 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 외측을 통하여 상단의 S극에 이르는 자속(φ1)이 형성되어 있다. 따라서 아크는, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 자속(φ1)과 고정 접촉자(6a, 6b)를 흐르는 전류에 따라서, 프레밍의 왼손의 법칙에 따라서 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 외측으로 구동되게 된다.

또한, 고정 접촉자(6a)에는, 하향으로 대전류가 흐르고 있기 때문에, 자기(自記) 전류 경로의 자계에 의해서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 반시계 방향의 자속(φ2)이 발생하고, 이 자속(φ2)에 의해서 아크가 원주 방향으로 회전되어 냉각(에너지의 흡수)이 촉진된다.

이 아크의 냉각을 촉진하기 위한 구성이, 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 외주면에 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)을 장착하는 것만으로 좋고, 전술한 종래예에서와 같이 자기 요크로 되는 자성 지지 부재를 설치할 필요가 없기 때문에, 부품 개수를 저감할 수 있다. 이 때문에, 조립 공수를 저감할 수 있을 뿐 아니라, 제조비용을 저감할 수 있다.

아울러, 아크의 소호가 적확하게 행해짐으로써, 고정 접촉자(6a, 6b)와 가동 접촉자(11) 사이의 갭을 좁게 하는 것이 가능해져, 전류를 차단하는 개극 시간을 단축할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 고정 접촉자(6a, 6b)를 대경 헤드부(7)와 소경 원주부(8)로 구성하는 경우에 관해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 고정 접촉자(6a, 6b)의 전체를 원주형으로 형성하더라도 좋다.

또한, 고정 접촉자(6a, 6b)의 소경 원주부(8)의 단면 형상은 원형으로 한정되지 않고, 타원형, 사각형 등의 임의의 단면 형상으로 할 수 있고, 이에 따라서 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 단면 형상을 변경으로 하면 좋다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 외주면의 일부가 노출되어 있는 경우에 관해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 아크 소호용 환형 영구 자석(9a, 9b)의 노출부를 비자성의 보호 통체로 덮도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 소호실로 되는 절연 밀폐 용기(4)에 가스를 봉입하는 경우에 관해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 가스의 봉입을 생략하더라도 좋다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 가동 접촉자(11)의 형상이 평판형으로 형성되어 있는 경우에 관해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 가동 접촉자(11)의 고정 접촉자(6a, 6b)에 대향하는 접점부 사이의 중앙부를 오목형 또는 볼록형으로 형성하더라도 좋다.

또한, 전자석 유닛(3)의 구성도 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 접촉자 홀더(12)를 전자력으로 가동시킬 수 있으면 임의의 구성을 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 본 발명의 접점 장치(2)를 전자 접촉기에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 전자 계전기나 다른 전자 개폐기를 포함하는 임의의 개폐기에 적용할 수 있다.

본 발명은, 주상의 고정 접촉자의 외주면에 아크 소호용 환형 영구 자석을 배치하고, 개극 시에 발생하는 아크를 아크 소호용 환형 영구 자석의 외측으로 구동하고, 원주 방향으로 회전시켜 냉각을 촉진할 수 있으며, 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이의 갭을 짧게 하는 것이 가능한 접점 장치 및 이것을 사용한 전자 개폐기를 제공할 수 있다.

1… 외장 케이스, 2… 접점 장치, 3… 전자석 유닛, 4… 절연 밀폐 용기, 4a… 상부 케이스, 4b… 하부 케이스, 6a, 6b…고정 접촉자, 7… 대경 헤드부, 8… 소경 원주부, 9a, 9b… 아크 소호용 환형 영구 자석, 11…가동 접촉자, 12… 접촉자 홀더, 13… 접촉 스프링, 15a, 15b… 외부 접속 단자판, 21… 자기 요크, 22… 상면 자기 요크, 23… 여자 코일, 24… 코일 홀더, 25… 가동 철심, 26…캡, 28… 연결축, 31… 복귀 스프링

Claims

절연 용기의 일면에 정해진 간격을 유지하여 고정되고 적어도 선단의 접촉면이 상기 절연 용기 내로 돌출된 주상(柱狀)의 한 쌍의 고정 접촉자와,
상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와,
상기 한 쌍의 고정 접촉자의 외주면에 각각 장착되고 아크를 외측으로 구동하는 한 쌍의 아크 소호용 환형 영구 자석
을 구비하는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항에 있어서, 상기 소호용 환형 영구 자석은, 상기 가동 접촉자측이 N극으로 착자되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연 용기는 밀폐 용기이며, 내부에 가스가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 접점 장치를 구비하고, 상기 가동 접촉자가 전자석 장치의 가동 철심에 연결되고, 상기 고정 접촉자가 외부 접속 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 개폐기.