KR20130140388A - 전자개폐장치 - Google Patents

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KR20130140388A
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Abstract

본 발명은 전자개폐장치에 관한 것이다. 본 발명의 전자개폐장치는, 외관을 형성하는 케이스;
상기 케이스 내부에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정접점 어셈블리; 상기 고정접점 어셈블리의 일측과 분리 가능하게 결합되고, 코일을 포함하는 코일단자 어셈블리; 상기 코일단자 어셈블리에 분리 가능하게 삽입되고, 상기 코일단자 어셈블리에서 이동 가능한 샤프트를 구비한 샤프트 어셈블리를 포함한다.

Description

전자개폐장치{Electromagnetic switching device}
본 발명은 전자개폐장치에 관한 것이다.
전자개폐장치는 전류를 공급하거나 중지하는 전기적인 접점 개폐 장치의 일종으로써, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 이용할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 종래기술의 전자개폐장치에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 OFF 상태에서의 전자개폐장치의 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 전원 ON 상태에서의 전자개폐장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 전자개폐장치(1)는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)에 고정배치되는 고정접점(21)과, 상기 고정접점(21)에 대해 접촉 및 분리 가능한 가동접점(40)과, 상기 가동접점(40)을 구동시키는 전기 액츄에이터(30)를 포함한다.
상기 전기 액츄에이터(30)는, 자기력을 발생시키는 코일(31), 상기 코일(31)의 내부에 고정 배치되는 고정코어(32), 상기 고정코어(32)에 대해 접근 및 이격 가능하게 배치되는 가동코어(33), 일 단은 상기 가동코어(33)에 연결되고 타 단은 상기 가동접점(40)에 연결되는 샤프트(34), 상기 고정코어(32)로부터 상기 가동코어(33)가 이격되게 탄성력을 가하는 복귀스프링(35)을 포함할 수 있다.
상기 샤프트(34)의 일 단부에는 상기 가동접점(40)이 일정 이상의 압력으로 상기 고정접점(21)과 접촉되게 탄성력을 가하는 접압스프링(50)이 구비될 수 있다. 상기 샤프트(34)에는 상기 접압스프링(50)과 접촉되어 상기 접압스프링(50)을 지지하는 스프링지지부(341)가 구비될 수 있다. 상기 고정코어(32)에는 상기 스프링지지부(341)와 접촉되어 상기 샤프트(34)의 이동을 제한하는 스토퍼(321)가 구비될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 통전시에는 상기 코일(31)에 전원이 인가되고, 상기 코일(31)의 주변에는 자기력이 발생된다. 이에 의해, 상기 가동코어(33)는 상기 고정코어(32)에 접근하는 방향으로 이동되고, 상기 가동접점(40)이 상기 고정접점(21)에 접촉된다.
한편, 전류 공급을 차단하는 경우에는, 상기 코일(31)에 전원 공급이 차단되고, 상기 가동코어(33)는 상기 복귀스프링(35)의 탄성력에 의해 초기 위치로 복귀된다. 이에 의해 상기 가동접점(40)이 상기 고정접점(21)으로부터 분리되어 전류 공급이 차단될 수 있다.
상기 전자개폐장치의 제조공정은 크게 3단계로 구분할 수 있다.
제 1 단계는, 샤프트 어셈블리를 제조하는 공정이다. 이를 제작하기 위해 필요한 부품인 샤프트(34), 가동코어(33), 고정코어(32), 플레이트(60)를 적층하고, 샤프트(34) 하단부를 레이저 용접하여 가동코어(33)와 완전히 고정한다. 용접 공정 이후 가동코어(33)와 고정코어(32) 사이의 거리인 스트로크를 측정하며, 만일 불량이 발생하는 경우 샤프트 어셈블리 전체를 폐기한다.
제 2 단계는, 메커니즘(mechanism) 어셈블리를 제조하는 공정이다. 상기 첫 번째 단계 공정에서 제작된 샤프트 어셈블리의 상측 또는 하측에 관련 부품(코일, 요크(70), 프레임 등)들을 적층한 후 결합한다. 상기 결합은 비가역적인 공정이므로 결합 후 불량이 발견된다면 메커니즘(mechanism) 어셈블리 전체를 폐기한다.
제 3 단계는, 최종 조립단계로 전자개폐장치가 완성되는 단계이다. 상기 제 1 및 제 2 단계에서 조립된 메커니즘(mechanism) 어셈블리에 케이스(10)를 결합한다. 상기 결합이 이루어진 후 두 부품을 고정하는 구조가 없으므로 결합부에 에폭시를 도포하여 결합한다. 완제품이 완성되면 제품의 기본 특성 테스트를 실시하고, 이 때 불량이 발생하게 되면 완제품 전체를 폐기하게 된다.
이와 같이 종래 전자개폐장치는 각 부품간의 상호의존성이 크다는 문제가 있다. 즉, 각 단계별로 진행되는 공정 과정에 있어서, 앞 공정에서 제작된 어셈블리에 추가적으로 부품이 결합되어 다음 공정이 진행된다. 따라서 각각의 부품이 완전하게 결합 되기 때문에 조립 후 일부 부품에서 불량이 발견되는 경우, 전체 어셈블리 혹은 완제품을 폐기시켜야 했다. 또한 직렬적인 제작 공정 때문에 전체 공정 중 하나의 공정에서 문제가 발생하면 완제품 생산에 있어서 전체 공정이 지연되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 전자개폐장치의 제작공정에서 불량으로 판단된 부품만을 교체할 수 있는 전자개폐장치를 제공하는 것에 있다.
상기에서 언급한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 전자개폐장치는, 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정접점 어셈블리; 상기 고정접점 어셈블리의 일측과 분리 가능하게 결합되고, 코일을 포함하는 코일단자 어셈블리; 상기 코일단자 어셈블리에 분리 가능하게 삽입되고, 상기 코일단자 어셈블리에서 이동 가능한 샤프트를 구비한 샤프트 어셈블리를 포함한다.
제안되는 본 발명에 의하면, 기존 전자개폐장치 보다 생산의 효율성이 높아지고, 부품의 불량이 발생할 때 피해 손실을 줄일 수 있다.
또한 각 단계별로 진행되는 제조과정에서, 사용되는 부품이 서로 독립적으로 조립이 가능하기 때문에 일 단계의 조립 공정시의 조립상의 문제가 다른 공정시의 부품 조립에 영향을 주지 않는다. 또한 완제품 조립시 각 부품이 분리 가능하게 조립되므로, 하나의 부품에서 문제가 생긴다면 해당 부품만 교체함으로써 나머지 부품을 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한 종래 전자개폐장치의 고정코어를 없애고, 샤프트 어셈블리의 구조를 단순화하여 고정코어와 가동코어 사이의 거리와 고정접접과 가동접점 사이의 거리를 대응시킬 때 발생할 수 있는 오차를 없애는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 OFF 상태에서의 전자개폐장치의 단면도
도 2는 종래 기술에 따른 전원 ON 상태에서의 전자개폐장치의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자개폐장치의 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자개폐장치의 분해도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리의 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 고정접점 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리의 분해도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리의 결합도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자개폐장치의 사시도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 전자개폐장치(100)는, 외관을 형성하는 케이스(200), 고정접점과 프레임을 포함하는 고정접점 어셈블리(300), 전류 공급시 자기력을 발생시키는 코일을 구비한 코일단자 어셈블리(500), 상기 코일단자 어셈블리(500)와 결합되는 샤프트 어셈블리(400)를 포함한다.
상기 케이스(200), 고정접점 어셈블리(300), 코일단자 어셈블리(500), 샤프트 어셈블리(400)는 각각 분리되거나 결합될 수 있다.
이하 전자개폐장치의 조립 과정에 대해 간략하게 설명한다.
코일단자 어셈블리(500)의 상면에는 샤프트 어셈블리(400)가 결합되기 위한 결합 홀이 형성되어 있고, 상기 샤프트 어셈블리(400)는 상기 결합 홀을 통해 상기 코일단자 어셈블리(500)와 결합된다. 상기 샤프트 어셈블리(400)의 상측에는 고정접점 어셈블리(300)가 안착된다. 상기 고정접점 어셈블리(300)는 상기 코일단자 어셈블리(500)의 일측과 결합될 수 있고, 상기 케이스(200)에 의해 상기 어셈블리(300, 400, 500)가 상기 케이스(200) 내부에 삽입되어 전자개폐장치(100)가 조립된다.
종래에는 하나의 어셈블리가 케이스에 결합되도록 구성되었으나, 본 발명에 따르면 3개의 어셈블리(300, 400, 500)가 케이스(200)에 결합되도록 구성된다. 또한 각 어셈블리는 가역적으로 결합되어 어느 하나의 어셈블리에 불량이 발생하더라도 전체 어셈블리를 폐기하지 않고 불량이 발생한 어셈블리만을 교환하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 고정접점 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 샤프트 어셈블리(400)는 개구부(411)가 형성되는 샤프트(410)와, 상기 샤프트(410)의 하부에 연결되는 가동코어(420)와, 상기 샤프트(410)의 내부에 위치하고 상기 샤프트(410)의 이동시 탄성력을 제공하는 탄성부재(430), 상기 샤프트(410)에 연결되는 가동접점 어셈블리(440)를 포함한다.
상기 가동접점 어셈블리(440)는 가동접점(442)과, 상기 가동접점(442)를 지지하며, 상기 개구부(411)를 관통하여 상기 샤프트(410)에 고정되는 접점 지지부(441)를 포함한다.
상기 가동접점(442)은 고정접점 어셈블리(300) 일측에 위치한 고정접점(320)에 접촉 또는 분리되고, 상기 가동접점(442)은 상기 고정접점(320)이 복수 개인 경우, 이에 상응하는 개수로 구비되며 상기 고정접점(320)에 각각 마주보도록 배치될 수 있다. 또한 상기 고정접점(320)은 고정접점 어셈블리(300)의 일 구성요소인 프레임(310)에 고정되어 위치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리의 분해도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리의 결합도이다. 또한 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트 어셈블리와 코일 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도이다.
먼저, 도 7 및 도 8를 참조하면, 상기 코일단자 어셈블리(500)는, 전류를 통전하는 코일(511)을 포함하는 코일 어셈블리(510)와, 상기 코일 어셈블리(510)의 외면을 감싸는 외부요크(520)와, 상기 외부요크(520)와 결합되는 하우징(530)을 포함한다.
상기 코일 어셈블리(510)는, 코일(511)과, 상기 코일을 수용하는 프레임(512)과, 상기 프레임(512)에 수용되는 내부요크(540)를 포함한다. 상기 내부요크(540)는 제 1 내부요크(541)와, 상기 제 1 내부요크(541)와 이격되어 배치되는 제 2 내부요크(542)를 포함한다. 일 예로 상기 제 2 내부요크(542)는 상기 제 1 내부요크(541)의 하방에 위치될 수 있다.
상기 제 1 내부요크(541)는 상기 프레임(512)의 상방에서 상기 프레임(512)에 삽입되고, 상기 제 2 내부요크(542)는 상기 프레임(512)의 하방에서 상기 프레임(512)에 삽입된다.
본 발명의 샤프트(410) 및 가동코어(420)는 상기 내부요크(540)에 삽입될 수 있다. 샤프트 어셈블리(400)는 전원의 ON/OFF 상태에 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 및 제 2 내부요크(541, 542)는 상기 샤프트 어셈블리(400)의 상하 방향 이동을 가이드하는 역할을 한다.
상기 제 1 및 제 2 내부요크(541, 542)는 샤프트 어셈블리의 외면을 감싸는 형태이고, 일 예로 상하면이 개구된 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 내부요크(541)는 상기 샤프트(410)의 외면 일부를 감싸고, 상기 제 2 내부요크(542)는 상기 가동코어(420)의 외면 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.상기 외부요크(520)는, 일 예로 상기 코일 어셈블리(510)의 4면을 감싸고 두 개의 면이 개방된 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 또한 상기 하우징(530)은, 일 예로 상기 외부요크(520)의 하면에 상기 하우징(530)의 일면이 접촉하고 상기 외부요크(520)의 열려있는 공간의 일면을 감싸는 “ㄴ” 형상일 수 있다.
상기 외부요크(520) 에는 상기 샤프트 어셈블리(400)가 관통할 수 있도록 제 1홀(521)이 형성된다. 또한, 상기 하우징(530)의 일면에도 상기 샤프트 어셈블리(400)가 관통하는 홀제 2홀(531)이 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 홀(521, 531)은 각각 대응되도록 위치된다.
상기 외부요크(520)는 두 개의 프레임이 결합되어 형성된다. 상기 프레임이 연결되는 방법은 일 예로 틈을 메우기 위해 사용되는 코킹(Caulking) 공정으로 결합될 수 있다.
또한 상기 하우징(530)의 일측은 고정접점 어셈블리(300)의 일측과 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 고정접점 어셈블리(300)와 하우징(530)의 결합 후, 외관을 형성하는 케이스(200) 내부로 수용되어 전자개폐장치(100)가 조립된다.
본 실시 예에서, 상기 코일 어셈블리(510), 외부요크(520) 및 상기 하우징(530)이 결합된 어셈블리를 코일단자 어셈블리(500)라고 한다. 그리고, 상기 코일 어셈블리(510)와 외부요크(520) 및 하우징(530)은 분리 가능하게 결합된다.
도 9를 참조하면, 상기 코일단자 어셈블리(500) 내부에 상기 샤프트 어셈블리(400)가 수용되고, 상기 샤프트 어셈블리(400) 상부에 고정접점을 포함하는 고정접점 어셈블리(300)가 분리 가능하게 결합된다.
전자개폐장치(100)의 동작 과정을 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
통전시에는 코일(511)에 전원이 인가되며 상기 코일(511)의 주변에는 자속이 발생된다. 이에 따라 가동코어(420)는 자기 저항이 작아지는 방향, 즉 상방향으로 이동하게 된다. 상기 가동코어(420)가 상방향으로 이동되면, 탄성부재(430)는 압축되면서 탄성력을 축적하게 된다. 상기 가동코어(420)의 이동과 동시에 샤프트(410)가 이동되고, 상기 샤프트(410)의 일측과 연결되어 있는 가동접점(442)은 고정접점 어셈블리(300)의 일측에 고정되어 있는 고정접점과 접촉되어 통전이 가능하게 된다.
한편, 전류 공급을 차단하고자 할 때는, 상기 코일(511)의 전원 공급이 중지된다. 이에 의해 상기 코일(511)의 자기력 발생이 중지되고, 상기 가동코어(420)는 상기 탄성부재(430)의 탄성력에 의해 초기 위치로 복귀된다. 상기 가동코어(420)가 이동됨과 동시에 상기 샤프트(410)가 이동되고, 상기 가동접점(442)은 상기 고정접점으로부터 분리되어 전류가 차단된다.
본 발명의 샤프트 어셈블리 구조에서는 고정코어가 존재하지 않고, 대신 내부 요크가 존재한다. 가동코어는 상기 내부요크를 관통하여 상하 방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 샤프트가 상하 방향으로 이동한다. 이 때 가동코어는 샤프트와 결합된 상태에서 상기 내부요크에 이동 가능하게 삽입된다. 즉, 상기 가동코어와 상기 샤프트가 상기 내부요크에 고정되지 않는다. 따라서 완제품을 구성하는 하위 부품의 상호 결합은 단순한 적층식 결합으로 가역적 특성을 갖는다. 이에 따라 하위 부품 중 하나의 부품이 불량인 경우 해당 부품만을 교체함으로써 나머지 부품을 다시 활용할 수 있는 장점이 있다.
즉, 종래에는 상기 샤프트 어셈블리(400)의 상하 방향 유동의 크기를 제어하기 위하여 고정코어가 형성되었다. 다만, 상기 고정코어를 구성함으로 인해 상기 부품들이 비가역적 공정에 의하여 결합되었다. 그런데, 본 발명의 경우 서로 결합된 샤프트와 가동코어만으로 전자개폐장치의 전원을 제어하므로, 전자개폐장치에서 샤프트 어셈블리를 용이하게 분리할 수 있다.
100: 전자개폐장치 200: 케이스
300: 고정접점 어셈블리 400: 샤프트 어셈블리
500: 코일단자 어셈블리 510: 코일 어셈블리
520: 외부요크 540: 내부요크

Claims (6)

  1. 외관을 형성하는 케이스;
    상기 케이스 내부에 수용되고, 고정접점을 포함하는 고정접점 어셈블리;
    상기 고정접점 어셈블리의 일측과 분리 가능하게 결합되고, 코일을 포함하는 코일단자 어셈블리;
    상기 코일단자 어셈블리에 분리 가능하게 삽입되고, 상기 코일단자 어셈블리에서 이동 가능한 샤프트를 구비한 샤프트 어셈블리를 포함하는 전자개폐장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트 어셈블리는,
    상기 샤프트의 하측에 연결되는 가동코어;
    상기 샤프트에 내에 수용되는 탄성부재; 및
    상기 샤프트에 연결되는 가동접점 어셈블리를 더 포함하는 전자개폐장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일단자 어셈블리는, 코일을 수용하는 프레임과, 상기 프레임에 수용되는 내부요크를 포함하고,
    상기 샤프트는 상기 내부요크에 삽입되는 전자개폐장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내부요크는, 상기 샤프트의 외면 일부를 감싸는 제 1 내부요크와, 상기 제 1 내부요크와 이격되며, 상기 가동코어의 외면 일부를 감싸는 제 2 내부요크를 포함하는 전자개폐장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 코일단자 어셈블리는, 상기 프레임의 외면 일부를 감싸는 외부요크;
    상기 외부요크와 결합되는 하우징을 더 포함하는 전자개폐장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외부요크 및 하우징 각각에는 상기 샤프트가 관통하기 위한 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐장치.
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