KR20140003081A - 전자 개폐기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 개폐기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 전자 개폐기의 실시예의 일 양태는, 고정 접점; 상기 고정 접점과 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되는 가동 접점; 및 상기 고정 접점에 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되도록 상기 가동 접점을 이동시키는 가동부; 를 포함하고, 상기 고정 접점에는, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 접촉되는 과정에서 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간에 주입된 가스가 내부로 유입되고, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 분리되는 과정에서 내부로 유입된 가스가 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간으로 배출되는 적어도 1개의 가스 유입 공간이 구비된다.

Description

전자 개폐기{ELECTRONICS SWITCH}
본 발명은 전자 개폐기에 관한 것이다.
전자 개폐기란, 전류를 공급하거나 중지하는 전기적인 접점 개폐 장치의 일 종으로서, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 설치된다. 이와 같은 전자 개폐기는, 서로 선택적으로 접촉 또는 분리되는 고정 접점 및 가동 접점, 및 상기 고정 접점과 접촉 또는 분리되도록 전기적인 신호에 의하여 상기 가동 접점을 구동시키는 전기 액츄에이터(electric actuator)가 구비된다.
상기 전기 액츄에이터는, 일반적으로 주지된 바와 같이, 자기력을 발생시키는 코일, 상기 코일의 내부에 고정되는 고정 코어, 상기 고정 코어에 인접 또는 상기 고정 코어로부터 이격되는 방향으로 이동가능하게 설치되는 가동 코어, 상기 가동 코어에 이동에 연동하여 이동하고 상기 가동 접점이 고정되는 가동 로드, 및 상기 가동 코어가 상기 고정 코어로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 하는 탄성력을 상기 가동 코어에 부여하는 복귀 스프링을 포함한다.
그리고 상기 코일에 전원이 인가되면, 상기 코일에서 자기장이 발생되되고, 상기 가동 코어가 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 상기 가동 코어가 상기 복귀 스프링의 탄성력을 극복하면서 상기 고정 코어를 향하여 이동한다. 따라서 상기 가동 로드가 상기 가동 코어와 동일한 방향으로 이동하여 상기 가동 접점이 상기 고정 접점에 접촉하게 된다.
반대로, 상기 코일에 인가되는 전원이 차단되면, 상기 가동 코어가 상기 복귀 스프링의 탄성력에 의하여 상기 고정 코어에서 이격되는 방향으로 이동한다. 따라서 상기 가동 로드가 상기 가동 코어와 동일한 방향으로 이동하여 상기 가동 접점이 상기 고정 접점으로부터 분리된다.
이와 같이 종래에는, 상기 복귀 스프링의 탄성력에 의해서만, 상기 가동 접점이 상기 고정 접점으로부터 분리된다. 따라서 상기 고정 접점과 가동 접점의 신속한 분리가 이루어지지 못함으로써, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 분리되는 과정에서 발생하는 고온의 아크에 의하여 상기 고정 접점 또는/및 가동 접점이 손상될 우려가 발생된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 신속한 고정 접점 및 가동 접점의 분리가 이루어질 수 있도록 구성되는 전자 접촉기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자 개폐기의 실시예의 일 양태는, 고정 접점; 상기 고정 접점과 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되는 가동 접점; 및 상기 고정 접점에 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되도록 상기 가동 접점을 이동시키는 가동부; 를 포함하고, 상기 고정 접점에는, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 접촉되는 과정에서 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간에 주입된 가스가 내부로 유입되고, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 분리되는 과정에서 내부로 유입된 가스가 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간으로 배출되는 적어도 1개의 가스 유입 공간이 구비된다.
본 발명에 의한 전자 개폐기의 실시예에서는, 고정 접점에 구비되는 가스 유입 공간이 구비되고, 가동 접점이 상기 고정 접점으로부터 분리되는 과정에서, 상기 가스 유입 공간의 외부로 배출되는 가스에 의하여 상기 고정 접점 및 가동 접점의 분리가 이루어진다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 고정 접점 및 가동 접점의 분리 과정에서 발생되는 아크에 의한 상기 고정 접점 또는/및 가동 접점의 손상이 최소화됨으로써, 제품의 내구성 및 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예를 보인 종단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예를 구성하는 고정 접점을 보인 사시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예의 오프 동작 과정을 보인 동작 상태도.
도 6은 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제2실시예를 구성하는 고정 접점을 보인 사시도.
이하에서는 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예를 보인 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예를 구성하는 고정 접점을 보인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자 개폐기(100)의 외관 일부를 하우징(110)이 정의한다. 상기 하우징(110)은, 저면이 개방되는 중공의 다면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)의 하단에는, 후술할 차폐 플레이트(137)와의 연결을 위한 씰컵(seal cup)(139)이 구비된다.
한편 상기 하우징(110)의 내부에는, 후술할 바와 같이 발생하는 아크의 소호를 위한 가스가 주입된다. 예를 들면, 상기 하우징(110)의 내부에는 수소(H2) 및 질소(N2)가 약 9:1의 비율로 주입될 수 있다.
그리고 상기 하우징(110)의 내부에는, 고정 접점(120)이 설치된다. 상기 고정 접점(120)은, 적어도 그 일부가 상기 하우징(110)의 내부에 위치되도록, 상기 하우징(110)의 상면을 관통하여 설치된다.
본 실시예에서는, 상기 고정 접점(120)에 가스 유입 공간(121)이 형성된다. 실질적으로 상기 가스 유입 공간(121)은, 상기 고정 접점(120)의 일부가 그 내부로 함몰되어 형성된다. 이때 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)는, 실질적으로 후술할 가동 접점(140)과 접촉되는 상기 고정 접점(120)의 저면에 위치된다. 상기 가스 유입 공간(121)의 내부에는, 상기 고정 접점(120)에 가동 접점(140)이 접촉되는 과정에서 가스가 유입된다.
또한 상기 하우징(110)의 내부에는 코일 조립체(130)가 설치된다. 상기 코일 조립체(130)는, 코일(131), 보빈(133) 및 요크(135)를 포함한다. 상기 코일(131)은, 대략 중공의 원통 형상으로 형성되는 상기 보빈(133)의 외주면에 권선된다. 상기 코일(131)은, 전류가 인가되면, 자기장을 발생시킨다. 그리고 상기 요크(135)는, 상기 보빈(133) 및 코일(131)을 둘러싸는 다면체 형상으로 형성된다.
한편 상기 요크(135)의 상면에는 차폐 플레이트(137)가 설치된다. 상기 차폐 플레이트(137)는, 실질적으로 상기 요크(135)의 개방된 상면을 차폐한다고 할 수 있다.
그리고 상기 요크(135)의 내부를 관통하여 실린더(139)가 설치된다. 상기 실린더(139)는, 상하로 길게 배치되는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이때 상기 실린더(139)의 상면은 개방되고, 상기 실린더(139)의 상단은 상기 차폐 플레이트(137)의 저면에 접촉될 수 있다.
또한 상기 하우징(110)의 내부에 가동 접점(140)이 이동가능하게 설치된다. 상기 가동 접점(140)은, 상기 고정 접점(120)에 접촉하거나 상기 고정 접점(120)으로부터 분리된다. 상기 가동 접점(140)이 상기 고정 접점(120)에 접촉되면, 상기 전자 개폐기(100)가 온 동작하여 부하측으로 전원이 공급되고, 상기 가동 접점(140)이 상기 고정 접점(120)으로부터 분리되면, 상기 전자 개폐기가 오프 동작되어 부하측으로의 전원의 공급이 차단된다.
본 실시예에서는, 상기 가동 접점(140)이 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)를 선택적으로 개폐한다. 다시 말하면, 상기 가동 접점(140)은, 상기 고정 접점(120)에 접촉된 상태에서, 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)를 차폐한다. 그리고 상기 가동 접점(140)은, 상기 고정 접점(120)으로부터 이격되면, 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)를 개방한다.
한편 상기 가동 접점(140)은, 가동부(150)에 의하여 이동하여 상기 고정 접점(120)에 접촉되거나 상기 고정 접점(120)으로부터 이격된다. 상기 가동부(140)는, 상기 실린더(139)의 내부에 고정되는 고정 코어(151), 상기 실린더(139)의 내부에 이동 가능하게 설치되는 가동 코어(153), 상기 가동 코어(153)에 탄성력을 제공하는 복귀 스프링(155), 및 상기 가동 코어(153)와 함께 이동하는 가동 샤프트(157)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 고정 코어(151)는, 상기 실린더(139)의 내부 상부에 고정된다. 이때 상기 고정 코어(151)의 하단은, 상기 실린더(139)의 하단으로부터 소정의 거리만큼 이격된다.
그리고 상기 가동 코어(153)는, 상기 고정 코어(151)의 하방에 해당하는 상기 실린더(139)의 내부에 위치된다. 상기 가동 코어(153)는, 상기 코일(131)에서 발생되는 자기장에 의하여 상기 고정 코어(151)에 인접되는 방향으로 이동한다.
상기 복귀 스프링(155)은, 상기 가동 코어(153)가 상기 고정 코어(151)로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 하는 탄성력을 상기 가동 코어(153)에 부여한다. 예를 들면, 상기 복귀 스프링(155)으로는, 상기 고정 코어(151) 및 가동 코어(153) 사이에 위치되어 그 양단이 상기 고정 코어(151) 및 가동 코어(153)에 각각 지지되는 코일 스프링이 사용될 수 있다.
또한 상기 가동 코어(153)에는 접압 스프링(160)의 탄성력이 제공된다. 상기 접압 스프링(160)은, 상기 가동 접점(140)이 상기 고정 접점(120)에 접촉한 상태를 유지하도록 하는 접압력을 상기 가동 코어(153)에 제공한다.
이하에서는 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제1실시예의 오프 동작 과정을 보인 동작 상태도이다.
먼저 전자 개폐기(100)가 온 동작되면, 코일(131)에 전원이 공급된다. 따라서 상기 코일(131)에서 자기장이 발생되고, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여, 가동 코어(153)가 복귀 스프링(155)의 탄성력을 극복하면서 고정 코어(151)를 향하여 이동한다. 이와 같은 상기 가동 코어(153)의 이동에 의하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 가동 접점(140)이 고정 접점(120)을 향하여 이동한다. 이와 같이 상기 가동 접점(140)이 이동하여 상기 고정 접점(120)에 접촉되는 과정에서, 상기 가동 접점(140)에 의하여 상기 하우징(110)의 내부에 위치하는 가스가 가스 유입 공간(121)의 내부로 유입된다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정 접점(120) 및 가동 접점(140)이 서로 접촉되면, 상기 가동 접점(140)에 의하여 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)가 차폐된다.
다음으로 상기 전자 개폐기(100)가 오프 동작되면, 상기 코일(131)로 공급되는 전원이 차단된다. 따라서 상기 가동 코어(153)가 상기 복귀 스프링(155)의 탄성력에 의하여 상기 고정 코어(151)로부터 이격되는 방향으로 이동한다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가동 코어(153)의 이동에 의하여, 상기 가동 접점(140)이 상기 고정 접점(120)으로부터 이격된다.
한편 상기 고정 접점(120) 및 가동 접점(140)이 서로 이격되는 과정에서 고온의 아크가 발생된다. 그리고 이와 같은 아크에 의하여 실질적으로 상기 가스 유입 공간(121)의 내부의 가스가 가열된다. 따라서 상기 가스 유입 공간(121)의 내부로 유입된 가스의 온도가 증가됨으로써, 상기 가스 유입 공간(121)의 내부 압력이 증가된다.
이와 같은 상태에서, 상기 가동 접점(140)이 이동하여 상기 고정 접점(120)으로부터 이격되면, 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)가 개방된다. 그런데 상술한 바와 같이, 상기 가스 유입 공간(121)의 내부는 상대적으로 고압인 상태이므로, 상기 가동 접점(140)에 의하여 상기 가스 유입 공간(121)의 입구(123)가 개방되면, 상기 가스 유입 공간(121)의 내부의 가스가 외부로 배출된다. 그리고 이와 같이 상기 가스 유입 공간(121)의 내부에서 외부로 배출되는 가스에 의하여 상기 가동 접점(140)이 가압됨으로써, 실질적으로 상기 가동 접점(140)이 보다 신속하게 상기 고정 접점(120)으로부터 이격될 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 전자 개폐기의 제2실시예를 구성하는 고정 접점을 보인 사시도이다. 본 실시예의 구성 요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1 내지 도 4의 도면 부호를 원용하고, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서는, 고정 접점(220)에 다수개의 가스 유입 공간(221)이 구비된다. 상기 가스 유입 공간(221)의 입구(223)는 상기 고정 접점(220)의 일면, 실질적으로, 가동 접점(140)과 접촉되는 상기 고정 접점(220)의 일면에 위치된다. 상기 가스 유입 공간(221)은, 상기 고정 접점(220)의 횡단면의 중심에 대하여 대칭을 이루도록 배치된다. 실질적으로, 상기 가동 접점(140)과 접촉되는 상기 고정 접점(220)의 일면의 중심에 대하여 대칭을 이루도록 배치된다. 이는, 실질적으로 상기 가스 유입 공간(221)의 내부에서 외부로 배출되는 가스에 의하여 상기 가동 접점(140)에 전체적으로 균일한 크기로 외력이 작용하도록 하기 위함이다. 따라서 본 실시예에서는, 상기 고정 접점(220) 및 가동 접점(140)이 분리되는 과정에서, 양자의 접촉 부분이 전체적으로 균일하게 이격될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 고정 접점;
    상기 고정 접점과 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되는 가동 접점; 및
    상기 고정 접점에 접촉 또는 상기 고정 접점으로부터 분리되도록 상기 가동 접점을 이동시키는 가동부; 를 포함하고,
    상기 고정 접점에는, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 접촉되는 과정에서 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간에 주입된 가스가 내부로 유입되고, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 분리되는 과정에서 내부로 유입된 가스가 상기 고정 접점과 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간으로 배출되는 적어도 1개의 가스 유입 공간이 구비되는 전자 접촉기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입 공간은, 상기 가동 접점과 접촉되는 상기 고정 접점의 일부가 상기 고정 접점의 내부로 함몰되어 형성되는 전자 접촉기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입 공간은, 상기 가동 접점과 접촉되는 상기 고정 접점의 일면의 중심에 대하여 대칭되게 배치되는 다수개를 포함하는 전자 접촉기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 유입 공간의 내부로 가스가 유입되는 입구는, 상기 가동 접점과 접촉되는 상기 고정 접점의 일면에 위치되는 전자 접촉기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 접점에 접촉되기 위하여 이동하는 상기 가동 접점에 의하여 상기 가스 유입 공간의 내부로 가스가 유입되는 전자 접촉기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 유입 공간의 내부로 유입된 가스가 상기 고정 접점 및 가동 접점이 분리되는 과정에서 발생되는 아크에 의하여 가열됨으로써, 상기 가스 유입 공간의 내부 압력이 증가되어 상기 가스 유입 공간의 내부로 유입된 가스가 상기 고정 접점 및 가동 접점의 접촉 또는 분리가 이루어지는 공간으로 배출되는 전자 접촉기.

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