KR20140006088A

KR20140006088A - 전자 계전기

Info

Publication number: KR20140006088A
Application number: KR20137031811A
Authority: KR
Inventors: 켄스케 카와구치; 카즈치카 히로키; 이쿠히로 요시하라; 토모히로 야마키타; 하루키 아야도; 토모미 요시야마; 히로유키 이와사카
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-01-15
Also published as: US20150123753A1; US9324524B2; EP2717287A4; JPWO2012165433A1; JP5692375B2; EP2717287B1; CN103748652A; CN103748652B; EP2717287A1; WO2012165433A1; KR101533002B1

Abstract

내충격성이 우수한 절전형의 전자 계전기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 코일(60)을 감아서 형성한 전자석부(2)의 중심 홀(65) 내에 가동 철심(34)을 상하로 움직일 수 있도록 배치하고, 상기 전자석부(2)의 여자, 소자 등에 따라 상기 중심 홀(65) 내에 배치한 고정 철심(40)의 하단면에 상기 가동 철심(34)의 상단면이 접리되면서, 동시에 상기 가동 철심(34)과 일체로 왕복 이동하는 가동 축(45)을 통해 가동 접점(57)이 고정 접점(14)에 접리되어 접점 개폐를 실행하는 전자 계전기가 제공된다. 특히, 상기 가동 철심(34)의 외주면에 형성한 고리 형상의 홈부(38)의 하방측에 슬라이딩부(39)를 배치하고, 요크(70)에 마련한 실린더 형상의 보조 요크(74) 내에서 상기 슬라이딩부(39)가 항상 상기 보조 요크(74)에 대향하면서, 동시에 상기 슬라이딩부(39)의 높이 치수가 적어도 상기 요크(70)의 판 두께 치수 이상으로 되도록 되어 있다.

Description

전자 계전기{ELECTROMAGNETIC RELAY}

본 발명은 전자 계전기에 관한 것으로서, 특히 내충격성이 우수한 전자 계전기에 관한 것이다.

종래에는, 전자 계전기로서는 고정 접점을 마련한 고정 단자, 고정 접점에 접리(接離)되는 가동 접점을 마련한 가동 접촉자, 가동 접촉자가 일단측에 고정되는 봉 형상의 가동축, 가동축의 타단측에 고정된 가동 철심, 가동축에 외삽(外揷)되어 가동 접촉자 및 가동 철심과 대향하는 고정 철심, 고정 철심과 가동 철심 사이에 자기 흡인력을 발생시켜 가동 철심을 고정철심에 맞닿는 방향으로 이동시키는 전자석 장치, 그리고 가동 철심과 고정 철심 사이에 삽입되어 가동 철심을 고정 철심에서 멀어지는 방향으로 탄성 가세하는 복귀 스프링을 구비하며, 전자석 장치가 실린더 형상의 축부 내에 가동축, 고정 철심 및 가동 철심이 삽입 관통되는 코일 보빈, 코일 보빈의 축부 둘레에 감긴 코일, 그리고 코일 및 코일 보빈을 내측에 수납하여 코일 보빈의 축부의 홀에 연통되는 관통 홀이 바닥면 중앙에 마련된 계철(繼鐵)을 가지며, 관통 홀 둘레에서 축부 내로 세워지는 이렉션 피스가 계철에 마련되어 형성되는 접점 장치에 있어서, 가동 철심은 이동 방향을 따라 고정 철심에 대향하는 큰 지름부, 그리고 이동 방향에 직교하는 방향에 있어서 이렉션 피스와 대향하면서 동시에 큰 지름부보다도 바깥지름이 작은 작은 지름부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접점 장치가 있다.

선행 기술 문헌

[특허 문헌]

특허 문헌 1：일본 특허 공개 공보 제2006-310249호

그러나 전술한 접점 장치에서는, 예를 들면, 무여자(無勵磁) 시에 봉 형상의 가동축 축심 방향으로 외부에서 충격력이 부하되면, 가동 부품 전체의 관성력으로 가동 접점이 고정 접점에 접촉하여 오동작될 우려가 있다. 여기서 내충격성을 높이기 위해, 복귀 스프링의 스프링 상수를 크게 하여 가세력을 증대시키는 것을 생각할 수 있지만, 원활한 동작 특성을 확보하기 위해서는 복귀 스프링의 가세력보다도 전자석 장치의 흡인력을 크게 할 필요가 있다. 이로 인하여, 가동 부품을 구동하기 위해서 높은 인가전압이 필요하게 되어 소비 전력이 증대하는 문제점이 있다.

본 발명은, 전술한 과제에 비추어, 내충격성이 우수한 절전형 전자 계전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전자 계전기는, 전술한 과제를 해결하기 위하여, 코일을 감아서 형성한 솔레노이드의 축심 홀 내에 가동 철심을 상하로 움직일 수 있도록 배치하고, 상기 솔레노이드의 여자(勵磁), 소자(消磁) 등에 따라 상기 축심 홀 내에 배치한 고정 철심의 하단면에 상기 가동 철심의 상단면이 접리되면서, 동시에 상기 가동 철심과 일체로 왕복 이동하는 가동축을 통해 가동 접점이 고정 접점에 접리되어 접점 개폐를 실행하는 전자 계전기로서, 상기 가동 철심의 외주면에 형성된 고리형상의 홈부의 하방측에 슬라이딩부를 배치하고, 요크에 마련한 실린더 형상의 보조 요크 내에서 상기 슬라이딩부가 항상 상기 보조 요크에 대향하면서, 동시에 상기 슬라이딩부의 높이 치수가 적어도 상기 요크의 판 두께 치수 이상의 구성이 되도록 되어 있다.

본 발명에 의하면, 가동 철심이 경량화되어 관성력이 작아져 있으므로, 가동축의 축심 방향으로 충격력이 부하되더라도 가동 부품 전체가 변위되기 어려워져서 오동작되기 어려운 전자 계전기를 얻을 수 있다. 또한, 오동작을 방지하기 위해서 인가전압을 높게 할 필요도 없으므로 소비 전력이 적은 절전형 전자 계전기를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서는 상기 가동 철심이 상하로 움직이는 것에 상관없이 상기 보조 요크에 대향하는 상기 슬라이딩부의 면적을 일정하게 해도 좋다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 가동 철심의 위치에 상관없이 보조 요크에서 가동 철심으로 자속이 흐르기 위한 면적이 일정해지므로, 안정된 흡인력을 얻을 수 있으면서 동시에 자기 회로의 설계도 용이해진다.

또한, 다른 실시 형태로서는, 상기 가동 철심이 상하로 움직일 때에 상기 보조 요크의 선단이 항상 상기 고리 형상의 홈부에 대향하도록 해도 좋다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 가동 철심이 상하로 움직임에 따라, 고리형상의 홈부가 상하로 이동한 경우라도, 보조 요크에 대향하고 있는 슬라이딩부의 면적을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 요크에서 상기 가동 철심으로 자속이 흐르기 위한 면적이 항상 일정해져서 안정된 흡인력을 얻을 수 있으면서 동시에 자기 회로의 설계도 용이해진다.

나아가, 다른 실시 형태로서는, 상기 가동 철심이 상기 고정 철심에서 가장 멀어진 상태에 있어서의 상기 가동 철심의 하단면이 상기 보조 요크의 하면과 일치 또는 상기 보조 요크의 하면보다 상기 고정 철심 측에 위치하도록 해도 좋다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 가동 철심이 최하점에 위치할 경우에 있어서도, 상기 가동 철심에 흐르는 자속의 감소가 없어서 안정된 흡인력을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 다른 전자 계전기로서는, 코일을 감아서 형성한 솔레노이드의 축심 홀 내에 가동 철심을 상하로 움직일 수 있도록 배치하고, 상기 솔레노이드의 여자, 소자 등에 따라 상기 축심 홀 내에 배치한 고정 철심의 하단면에 상기 가동철심의 상단면이 접리되면서, 동시에 상기 가동 철심과 일체로 왕복 이동하는 가동 축을 통해 가동 접점이 고정 접점이 접리되어 접점 개폐를 수행하는 전자 계전기로서, 상기 가동 철심의 하단면의 개구 둘레부에 보어부 마련하고, 그 외주면에 위치하는 슬라이딩부가 요크에 마련된 실린더 형상의 보조 요크 내에서 항상 상기 보조 요크에 대향하면서, 동시에 상기 슬라이딩부의 높이 치수가 적어도 상기 요크의 판 두께 치수 이상의 구성이 되도록 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 상기 가동 철심이 경량화되어 관성력이 작아져 있으므로, 가동축 축심 방향으로 충격력이 부하되어도 가동 부품 전체가 변위되기 어려워서 쉽게 오동작되지 않는 전자 계전기를 얻을 수 있다. 또한, 오동작을 방지하기 위해서 인가전압을 높일 필요도 없으므로, 소비 전력이 적은 절전형 전자 계전기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제1 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제1 실시 형태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시한 전자 계전기를 나타내는 좌측면도이다.
도 3a는 동작 전을 나타내는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 3b는 동작 후를 나타내는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4a는 도 3a 및 도 3b에 도시한 가동 철심의 사시도이다.
도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시한 가동 철심의 종단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제2 실시 형태의 동작 전을 나타내는 단면도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제2 실시 형태의 동작 후를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제3 실시 형태의 가동 철심을 나타내는 사시도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 전자 계전기의 제3 실시 형태의 가동 철심을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 실험 방법을 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 8은 실험 조건 및 결과를 나타내는 도표이다.

본 발명에 따른 전자 계전기의 실시 형태를 도 1a 및 도 1b 내지 도 6a 및 도 6b의 첨부 도면들을 참조하여 설명한다.

또한, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정한 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들면, '상', '하', '측', '가장자리'를 포함하는 용어)를 사용하지만, 이들 용어들은 도면을 통하여 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것으로, 이들 용어들의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자 계전기는, 도 1a 및 도 1b 내지 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 대략적으로 접점 기구부(1)와 전자석부(2)로 구성되어 있다.

접점 기구부(1)는, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 세라믹 케이스(10), 접속링(12), 고정 접점 단자(13), 플랜지 부재(20), 제1 요크(22), 그리고 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)으로 형성되는 밀봉 공간 내에 가동 철심(34), 고정 철심(40), 가동축(45) 및 가동 접촉편(55)을 수용한 구성을 가진다.

세라믹 케이스(10)는, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 바닥면이 개구된 거의 직방체 형상이며, 상면부에는 2군데에 단자 홀들(11, 11)이 각기 형성되며, 각 단자 홀(11)의 상방 개구 둘레부에 증착 등에 의해 고리 형상의 금속층(도시되지 않음)이 각기 형성되어 있다. 또한, 상기 금속층에 납땜된 원통 형상의 접속링(12)을 통해 고정 접점 단자(13)가 세라믹 케이스(10)에 각기 배치된다. 상기 고정 접점 단자(13)는 그 하단면에 원반 형상의 고정 접점(14)이 납땜되어 있다. 또한, 도 1a 및 도 1b와 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 세라믹 케이스(10)의 대향하는 정면 및 배면에는 거의 'ㄷ'자 형상의 홀더(15)를 통해 한 쌍의 영구 자석들(16, 16)이 설치되어 있다. 상기 영구 자석들(16)은 접점 개폐 시에 발생한 아크를 자력으로 소정의 방향으로 늘려서 소실시키기 위한 것이다.

플랜지 부재(20)는 평면에서 보았을 때 거의 직사각 형상의 금속제 판재를 프레스 가공하여, 그 중앙부에 평면에서 보았을 때 거의 직사각형 실린더 형상부(21)를 형성한 것이다. 또한, 상기 직사각형 실린더 형상부(21)는 그 상단 둘레부를 상기 세라믹 케이스(10)의 하방 개구 단면에 맞닿게 한 상태에서 납땜한다.

제1 요크(22)는 도전성을 갖는 평면에서 보았을 때 직사각 형상의 금속성 판재를 프레스 가공한 것으로서, 중앙부에는 원형의 개구부(23)가 형성되어 있다. 상기 개구부(23)에는 후술하는 고정철심(40)의 상단부가 코오킹 고정되어 있다. 또한, 도 1a 및 도 1b와 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 요크(22)의 네 모서리에는 노치부(24)가 각기 형성되어 있다. 상기 노치부(24)에는 후술하는 제2 요크(70)의 래치 돌출부(75)가 래치된다(도 1a).

바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)은 그 상방측 개구의 주위에 플랜지부(31)를 구비하며, 그 내부에 충격 흡수재(32), 스테인리스제 슬림판(33) 외에 가동 철심(34), 복귀 스프링(35) 및 고정 철심(40)이 수용된다. 또한, 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)은 그 플랜지부(31)를 상기 제1 요크(22)의 개구부(23)의 하면 둘레부에 기밀 상태로 접합하여 일체화된다.

특히, 상기 가동 철심(34)은, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 원주 형상을 갖는 자성 재료이고, 상하 단면을 관통하는 중심 홀(36)이 형성되며, 그 중심 홀(36)의 하방 개구부에는 단차를 갖는 홀(37)이 형성되어 있다. 또한, 상기 가동 철심(34)은 그 외주면에 고리형상의 홈부(38)를 형성하여 경량화되어 있지만, 상기 고리 형상 홈부(38)의 하방측에는 자기 효율을 유지하기 위해서 후술하는 제2 요크(70)에 설치한 보조 요크(74)에 대향하는 슬라이딩부(39)를 구비하고 있다. 그리고 자기 효율의 견지에서, 가동 철심(34)의 슬라이딩부(39)는 후술하는 제2 요크(70)에 마련한 보조 요크(74)에 항상 대향하고 있는 것이 바람직하다. 보다 엄밀하게는 가동 철심(34)의 상하 움직임에 상관없이, 보조 요크(74)에 대향하고 있는 면적이 일정한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 가동 철심(34)이 상하로 움직일 때, 보조 요크(74)의 선단이 항상 고리형상의 홈부(38)에 대향하도록 하면 면적을 일정하게 할 수 있다. 나아가, 슬라이딩부(39)의 높이 치수는 제2 요크(70)의 판 두께 치수 이상으로 해두는 것이 바람직하다.

고정 철심(40)은 원기둥 형상으로서, 상하 단면을 관통하는 중심 홀(41)이 형성되어 있다. 상기 중심 홀(41)에 대한 자세한 것은 도시하지 않았으나, 하단측의 큰 지름의 홀과 상단측의 작은 지름의 홀로 이루어지는 단차를 갖는 형상으로서, 그 경계 부분인 단차부는 복귀 스프링(35)의 맞닿음면으로 되어 있다. 또한, 상기 고정 철심(40)의 상단부는 바깥지름 치수가 약간 작아져 상기 제1 요크(22)의 개구부(23)에 감합(嵌合)되어 코오킹 고정된다.

가동축(45)은 상단부 외주면에 바깥지름 치수가 작아진 단차 설치부(46)가 형성되며, 이어란 단차 설치부(46)에서 하방측으로 소정 치수로 이격된 위치에 고리 형상 홈(47)이 형성되어 있다. 단차 설치부(46)에는, 빠짐 방지링(50)이 코오킹 고정되며, 고리 형상 홈(47)에는 E 링(51)을 설치할 수 있게 되어 있다. 단차 설치부(46)에 빠짐 방지링(50)이 코오킹 고정된 가동축(45)은 후술하는 가동 접촉편(55)의 관통 홀(56)에 삽입 관통되어, 접점 스프링(52)이 장착된 후, 고리 형상 홈(47)에 E 링(51)을 설치할 수 있다. 이에 따라, 가동 접촉편(55)은 접점 스프링(52)에 의해 빠짐 방지링(50) 측에 가세된 상태가 된다.

가동 접촉편(55)은 비자성 재료(예를 들면, 순동: C1020)로 이루어지는 스트립 형상의 판재로서, 중앙 부분에 관통 홀(56)이 형성되어 있다. 그리고 가동 접촉편(55)의 양단부는 약간 좁은 폭으로 되어 있으며, 거기에는 프레스 가공에 의해 상방측으로 돌출되는 원형 형상의 가동 접점들(57, 57)이 형성되어 있다.

전자석부(2)는 코일(60)을 감은 스풀(61)을 제2 요크(70)에 설치한 보조 요크(74)에 감합하여 일체화한 것이다.

스풀(61)은 상방측 플랜지부(62)와 하방측 플랜지부(63)를 실린더 형상의 몸체부(64)에 연결한 구성으로서, 중심 홀(65)에는 상기 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)이 삽입 관통된다. 상기 상방측 플랜지부(62)는 감기는 코일(60)의 외주면보다도 큰 바깥지름 치수를 갖는 원판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 상방측 플랜지부(62)에는 코일 단자들(66, 66)이 압입(壓入)되어 일체화되어 있다. 한편, 상기 하방측 플랜지부(63)는 제2 요크의 바닥면부와 거의 같은 형상이며, 감긴 코일(60)의 외주면을 따르는 원판 형상으로 형성되어 있다.

제2 요크(70)는 바닥면부(71)와 그 양측 둘레부에서 직교하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면부들(72, 72)로 이루어지는 단면이 거의 'ㄷ'자 형상이다. 또한, 상기 제2 요크(70)의 바닥면부(71)는 그 중앙에 개구부(73)가 형성되어 있다. 더욱이, 상기 개구부(73)의 하방 개구 둘레부에서 실린더 형상의 보조 요크(74)가 상방으로 연장되어 있다. 또한, 상기 제2 요크(70)의 측면부(72)는 그 상단부에 상기 제1 요크(20)의 노치부(24)에 래치되는 래치 돌출부(75)가 각기 형성되어 있다.

이하, 상술한 구성으로 이루어지는 밀봉형 전자 계전기의 조립 방법에 대해서 설명한다.

세라믹 케이스(10)의 상면에 형성된 금속층에 접속링(12)을 배치한다. 또한, 상기 접속링(12) 내에 고정 접점 단자(13)의 축부를 삽입하고, 상기 접속링(12)의 상방 개구 둘레부에 맞닿게 한다. 그리고, 세라믹 케이스(10)의 하방측 개구 단면에 플랜지 부재(20)의 직사각형 실린더 형상부(21)를 배치한다. 이러한 상태에서, 이들 부품들을 납땜으로 일체화시킨다. 또한, 고정 접점 단자(13)의 하단면에 고정접점(14)을 미리 배치해 두는 것은 물론이다.

제1 요크(22)의 도시하지 않은 가스 제거 홀에 가스 제거 파이프(25, 도 1b)를 납땜한다. 그리고, 제1 요크(22)의 개구부(23)에 고정 철심(40)의 상단부를 삽입 관통시켜 코오킹 고정한다. 그 다음에, 가동축(45)의 단차 설치부(46)에 빠짐 방지링(50)을 코오킹 고정한다. 그리고, 가동축(45)의 일단부를 가동 접촉편(55)의 관통 홀(56)에 삽입 관통시키고, 하방측에서 접점 스프링(52)을 장착한 후, 가동축(45)의 고리 형상홈(47)에 E 링(51)을 압입한다. 이에 따라, 가동 접촉편(55)과 E 링(51) 사이에 접점 스프링(52)이 끼워져서 지지되며, 가동 접촉편(55)이 빠짐 방지링(50)에 가압 접촉된 상태가 된다.

제1 요크(22)의 상방에서 가동축(45)을 제1 요크(22)에 코오킹 고정된 고정철심(40)의 중심 홀(41)에 삽입 관통된다. 그리고, 제1 요크(22)의 상면에 상기 세라믹 케이스(10) 등을 일체화한 플랜지 부재(20)를 배치하고, 레이저 용접에 의해 제1 요크(22)와 플랜지 부재(20)를 기밀 접합한다. 이어서, 고정 철심(40)의 중심 홀(41)에 복귀 스프링(35)을 삽입한다. 나아가, 가동축(45)을 가동 철심(34)의 중심 홀(36)에 삽입 관통시킨 상태에서, 레이저 용접으로 양자를 접합하여 일체화시킨다. 한편, 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)에 충격 흡수재(32) 및 슬림판(33)을 삽입한다. 그리고, 제1 요크(22)의 바닥면 개구부(23) 둘레에 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)의 플랜지부(31)를 레이저 용접으로 기밀 접합한다. 그 다음에, 기밀 상태인 세라믹 케이스(10)의 내부 공간에 가스 제거 파이프(25)를 통해 절연 가스를 주입한 후, 가스 제거 파이프(25)를 냉간 압연하는 것으로서 밀봉 상태를 만든다.

상술한 바에 따라 형성된 접점 기구부(1)에서는, 고정 철심(40)의 하방측에 복귀 스프링(35)을 통해 가동 철심(34)이 배치되고, 가동 철심(34)의 하단면이 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)의 바닥면에 배치된 슬림판(33)에 가압 접촉되어 초기 상태로 위치 결정된다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 전자석부(2)를 여자해서 가동 철심(34)을 위로 이동시키면 가동 철심(34)에 작용하는 복귀 스프링(35)의 스프링력이 증대한다. 따라서, 전자석부(2)를 무여자로 하면 가동 철심(34)을 초기 상태로 자동적으로 복귀시킬 수 있다.

그리고 스풀(61)의 몸체부(64)에 코일(60)을 감아서, 도시하지 않은 절연 씰을 점착한다. 또한, 코일(60)의 인출선을 스풀(61)의 상방측 플랜지부(62)에 압입한 각 코일 단자들(66, 66)에 각기 감아서 납땜한 후, 코일 단자들(66, 66)을 하방측으로 구부려 내린다. 그 다음에, 제2 요크(70)의 바닥면측에서 상방으로 돌출하는 보조 요크(74)를 스풀(61)의 중심 홀(65)에 압입하는 것으로서, 전자석부(2)가 완성된다.

접점 기구부(1)의 바닥이 있는 실린더 형상의 하우징(30)을 스풀(61)의 중심 홀(65)에 삽입하여, 제1 요크(22)의 노치부(24)에 제2 요크(70)의 래치 돌출부(75)가 래치되는 것에 의해 접점 기구부(1)와 전자석부(2)를 조립한다. 그리고, 상기 세라믹 케이스(10)의 정면 및 배면에 홀더(15)를 통해 한 쌍의 영구 자석들(16, 16)을 설치하는 것으로서, 밀봉형 전자 계전기가 완성된다.

제2 실시 형태는, 도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 상술한 제1 실시 형태와 거의 같으며, 다른 점은 보조 요크(74)를 제2 요크(70)와 별체 구조로 하여 제2 요크(70)의 바닥면측에서 연속적으로 상방으로 돌출하도록 조립하는 점이다.

또한, 상기 스풀(61)의 하방측 플랜지부(63)에 압입한 코일 단자와 제2 요크(70)와의 절연 거리를 확보하기 위하여, 상기 하방측 플랜지부(63)와 상기 제2 요크(70)의 바닥면부(71)에서 중앙에 관통 홀을 갖는 단면이 컵 형상인 두께가 얇은 절연재를 사이에 끼워서 지지한다.

그리고 상술한 제1 실시 형태와 같은 부분들에는 동일한 참조 부호들을 첨부하고 그 설명은 생략한다.

제3 실시 형태는, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 상기 가동 철심(34)의 중심 홀(36)의 하방 개구의 둘레부에 보어 가공하여 보어부(38a)를 형성하여 경량화한 경우이다.

본 실시예에 의하면, 외주면이 동일한 높이로 되어 있으며, 슬라이딩부(39)에 단차가 없으므로, 자기 저항이 작고 자기 효율이 저하되기 어렵다고 하는 이점이 있다.

그 이외는 상술한 제1 실시 형태와 거의 같으므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 상술한 구성으로 이루어지는 밀봉형 전자 계전기의 동작에 대해서 설명한다.

코일(60)에 전압을 인가하지 않은 전자석부(2)가 무여자 상태에서는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 가동 철심(34)은 복귀 스프링(35)의 스프링 력에 의해 하방측으로 가세되어 가동축(45)이 하방측으로 눌려 내려간다. 이에 따라, 가동 접촉편(55)이 하방측으로 이동하여 가동 접점(57)은 고정 접점(14)으로부터 이격되어 개방 상태를 유지한다.

코일(60)에 전압을 인가하여 전자석부(2)를 여자하면, 고정 철심(40), 가동 철심(34), 보조 요크(74), 제2 요크(70) 및 제1 요크(22)로 구성되는 자기 회로에 자속이 흐른다. 이 때, 가동 철심(34)과 고정 철심(40) 사이에 틈이 있으면서, 또한 가동 철심(34)은 상하로 이동이 가능하게 배치되어 있다. 이로 인해, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 가동 철심(34)의 상단부가 고정 철심(40)의 하단부에 흡인되어 복귀 스프링(35)의 가세력에 저항하며 위로 움직인다. 이에 따라, 가동축(45) 및 가동 접촉편(55)이 일체로 위로 움직이며 가동 접점(55)이 고정 접점(14)에 클로징된다.

또한, 전자석부(2)를 소자하면, 접점 스프링(52) 및 복귀 스프링(35)의 스프링력에 근거하여 가동 철심(34)이 고정 철심(40)에서 떨어진다. 이 때문에, 가동 축(45)이 하방측으로 슬라이드 이동하여, 가동 접점(57)이 고정 접점(14)으로부터 이격된 후, 가동 철심(34)이 스테인리스제 슬림판(33)을 통해 충격 흡수재(32)에 맞닿으며 원래의 상태로 복귀한다.

실시예 1

본 발명에 따른 전자 계전기의 내충격성에 대하여, 계산에 의한 산정 이동 거리, 산정 내충격값을 구하면서, 동시에 실측 내충격값을 구하였다. 그 결과를 도 8에 나타낸다.

또한, 도 8에서 나타낸 실시예 1 및 실시예 2는 가동 철심의 외주면에 고리 형상의 홈 부를 마련하여 경량화하면서, 동시에 접점 스프링의 스프링 상수를 일정하게 한 경우이다. 또한, 비교예는 상기 고리 형상의 홈부를 마련하지 않으면서, 동시에 접점 스프링의 스프링 상수를 다르게 한 경우다.

산정 이동 거리, 산정 내충격값 등은 에너지 보존의 법칙에 의해 충돌 직전의 총 에너지와 충돌 후의 가동부품이 스프링의 하사점(下死點)으로 이동한 상태의 총 에너지가 동일하다는 것을 전제로 하여 이하의 계산식으로 구하였다.

1/2·(kx₁+F₀)x₁+1/2·mv₁ ²+mgx₁

＝1/2·(kx₂+F₀)x₂+1/2·mv₂ ²+mgx₂+R_f

여기서, 스프링 상수：k, 충돌 전의 스프링 변위：x₁, 충돌 후의 스프링 변위：x₂, 스프링 장착력：F₀, 가동 부품 총 질량： m, 충돌 전의 속도：v₁, 충돌 후의 속도：v₂, 슬라이딩 저항 에너지：R_f이다.

또한, 현재 소유한 충격 시험기로 충격 하중 60G를 발생시키는 충돌 속도는 h＝0.12(m)의 높이에서 자유 낙하시켜 정해지는 속도이며, 충돌 속도가 v₁=(2gh)^1/2이라는 점에서,

충돌 속도를 v₁＝1.534(m/sec)로 하였다.

또한, 비교예의 스프링 상수(k), 스프링 장착력(F₀)은 실시예 1 및 2와 동일하게 하고, 충돌 전 스프링 변위를 x₁＝0(㎜)으로 하였을 때, 충돌 후의 속도가 v₂＝0인 경우, 하사점에서의 스프링의 변위(x₂)를 구하였다. 이 때, 오동작을 방지하기 위해서, 충돌 후의 스프링의 변위(x₂)가 접점간 거리(x_Gap) 이하가 될 필요가 있다.

이상의 계산식 및 조건으로 60G의 충격 하중을 가동축 축심 방향으로 부하하였다고 가정했을 때, 가동 부품 전체가 축심 방향으로 이동하는 거리를 산정 이동 거리로서 구하였다. 산정 결과를 도 8에 나타낸다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 60G의 충격 하중을 부하했다고 가정했을 경우, 가동 철심의 중량을 비교예보다도 14% 혹은 36% 경량화한 실시예 1 및 2의 산정 이동 거리는 x_Gap이하이었다. 또한, 산정 이동 거리가 접점간 거리(x_Gap) 이하라면, 가동 접점이 고정접점에 접촉하는 일이 없으므로, 실시예 1 및 2가 오동작하지 않는다는 것을 알았다.

이에 대하여, 비교예의 산정 이동 거리는 접점간 거리(x_Gap)를 초과하고 있으므로, 가동 접점이 고정 접점에 접촉하여 비교예가 오동작한다는 것을 알았다.

또한, 가동축 축심 방향으로 충격 하중을 부하했을 경우에, 가동 부품이 접점간 거리(x_Gap)만큼 변위하여, 오동작이 생기는 충격값(산정 내충격값)을 산정하였다.

나아가, 상술한 산정 결과가 실제의 전자 계전기의 특성에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 실제의 전자 계전기를 거꾸로 해서, 가동 부품이 접점간 거리(x_Gap)만큼 변위하여 오동작이 생기는 충격값(실측 내충격값)을 측정하였다. 그리고, 도 7에 있어서는, 설명의 편의상 고정 철심은 도시하지 않았다.

산정 결과 및 측정 결과를 도 8에 나타낸다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 오동작이 생기는 산정 내충격값 및 실측 내충격값은 모두 60G를 넘어서 오동작이 생기기 어려워서 내충격성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 2의 산정 내충격값 및 실측 내충격값이 근사하다는 점에서 상술한 산정 결과를 신뢰할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 비교예의 오동작이 생기는 산정 내충격값 및 실측 내충격값은 60G이하이며, 오동작이 생기기 쉽다는 점에서 실시예 1 및 2보다도 내충격성이 뒤떨어진다는 것이 명확해졌다.

따라서 가동 철심을 경량화하면 내충격성이 향상한다는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

상술한 가동 철심의 외주면에 고리 형상의 홈부를 마련한 실시예 1(중량 0.86m) 및 실시예 2(중량 0.64m) 및 상기 가동 철심의 외주면에 고리상의 홈부를 마련하지 않은 비교예(중량 m)에 대해서, 동작음 및 복귀음을 각기 측정하였다. 측정 결과를 이하에 나타낸다.

동작음(㏈) 복귀음(㏈)

실시예 1 58.5 51.0

실시예 2 55.1 50.6

비교예 63.6 58.5

이상의 측정 결과에서 명확하게 알 수 있듯이, 동작음에 대해서 비교예보다도 실시예 1에서 5.1㏈가 낮고, 실시예 2에서 8.5㏈가 낮으며, 복귀음에 대해서도 비교예보다도 실시예 1에서 7.5㏈가 낮고, 실시예 2에서 7.9㏈가 낮다.

따라서 가동 철심을 경량화하면 정음화할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태들에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니며 여러 변경들이 가능하다.

1：접점 기구부 2：전자석부
10：세라믹 케이스 13：고정 접점 단자
14：고정 접점 20：플랜지 부재
22：제1 요크 23：개구부
24：노치부 30：바닥이 있는 실린더 형상의 하우징
34：가동 철심 35：복귀 스프링
36：중심 홀 38：고리 형상의 홈부
38a：보어부 39：슬라이딩부
40：고정 철심 41：중심 홀
45：가동축 50：빠짐 방지링
51：E 링 52：접점 스프링
55：가동 접촉편 57：가동 접점
60：코일 61：스풀
65：중심 홀 66：코일 단자
70：제2 요크 74：보조 요크
75：래치 돌출부

Claims

코일을 감아 형성한 솔레노이드의 축심 홀 내에 가동 철심을 상하로 움직일 수 있도록 배치하고, 상기 솔레노이드의 여자 및 소자에 따라 상기 축심 홀 내에 배치한 고정 철심의 하단면에 상기 가동 철심의 상단면이 접리되면서, 동시에 상기 가동 철심과 일체로 왕복 이동하는 가동 축을 통해 가동 접점이 고정 접점에 접리되어 접점 개폐를 실행하는 전자 계전기로서,
상기 가동 철심의 외주면에 형성한 고리 형상의 홈부의 하방측에 슬라이딩부를 배치하고, 요크에 마련한 실린더 형상의 보조 요크 내에서 상기 슬라이딩부가 항상 상기 보조 요크에 대향하면서, 동시에 상기 슬라이딩부의 높이 치수가 적어도 상기 요크의 판 두께 치수 이상인 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제 1 항에 있어서, 상기 가동 철심이 상하로 움직이는 것에 상관없이, 상기 보조 요크에 대향하고 있는 상기 슬라이딩부의 면적이 일정한 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가동 철심이 상하로 움직일 때에 있어서, 상기 보조 요크의 선단이 항상 상기 고리 형상의 홈부에 대향하는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제 1 항에 있어서,
상기 가동 철심이 상기 고정 철심에서 가장 떨어진 상태에 있어서의 상기 가동 철심의 하단면이 상기 보조 요크의 하면과 일치 혹은 상기 보조 요크의 하면보다 상기 고정 철심측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
코일을 감아 형성한 솔레노이드의 축심 홀 내에 가동 철심을 상하로 움직일 수 있도록 배치하고, 상기 솔레노이드의 여자 및 소자에 따라 상기 축심 홀 내에 배치한 고정 철심의 하단면에 상기 가동 철심의 상단면이 접리되면서, 동시에 상기 가동 철심과 일체로 왕복 이동하는 가동 축을 통해 가동 접점이 고정 접점에 접리되어 접점 개폐를 실행하는 전자 계전기로서,
상기 가동 철심의 하단면의 개구 둘레부에 보어부를 마련하고, 그 외주면에 위치하는 슬라이딩부가 요크에 설치된 실린더 형상의 보조 요크 내에서 항상 상기 보조 요크에 대향하면서, 동시에 상기 슬라이딩부의 높이 치수가 적어도 상기 요크의 판 두께 치수 이상인 것을 특징으로 하는 전자 계전기.