KR20150004805A

KR20150004805A - 개폐기

Info

Publication number: KR20150004805A
Application number: KR1020147028319A
Authority: KR
Inventors: 고우에츠 다카야; 겐지 스즈키; 야스히로 나가
Original assignee: 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤; 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2015-01-13
Also published as: CN104205283B; JP2013222560A; WO2013153816A1; US9508508B2; US20150022296A1; CN104205283A; EP2838100A4; JP5965197B2; EP2838100A1

Abstract

밀봉 용기를 용이하게 형성할 수 있는 개폐기를 제공한다. 소호 용기(102)에, 미리 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자(104A),(104B) 및 그 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 설치된 가동 접촉자(106)를 내장한 개폐기로서, 상기 소호 용기(102)는, 상면을 개방한 통형 금속체(103)와, 그 통형 금속체의 내면측에 배치된 상기 한쌍의 고정 접촉자를 상기 가동 접촉자와 대향시켜 유지하는 절연 유지 부재(105)와, 상기 통형 금속체의 개방단면측으로부터 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 덮는 하단을 개방한 통형의 수지 커버(107)로 구성되고, 상기 수지 커버(107)의 개방단의 주위를 상기 통형 금속체(103)의 바닥면에 접착제로 밀봉하고 있다.

Description

개폐기{SWITCH}

본 발명은, 소호(消弧) 용기에 고정 접촉자 및 이것에 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자를 내장한 개폐기에 관한 것이다.

이 종류의 개폐기로는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 전자 접촉, 스위치, 타이머 등의 개폐 장치에 사용되는 단자의 시일(sealing) 구조가 알려져 있다. 이 시일 구조는, 접점 기구를 수납 가능한 밀봉 케이스과 이 밀봉 케이스의 상부를 폐색하는 밀봉 커버로 금속제의 밀봉 케이스 블록을 구성하고 있다. 그리고, 밀봉 커버에 접점 기구 블록의 접속 단자를 관통하는 한쌍의 관통 구멍을 형성하고, 이들 한쌍의 관통 구멍 내에 접속 단자를 관통한 상태로 시일재를 주입, 고화하여 시일하는 단자의 시일 구조로 하고 있다. 또한, 상기 시일재의 열팽창계수를 액상 열경화성 폴리머에 무기질 충전재를 첨가하여 상기 밀봉 케이스 블록의 선팽창계수와 동등 이상으로 하고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-15773호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래예에서는, 통형상의 밀봉 케이스 블록 내에 절연 케이스를 배치하고, 밀봉 케이스 블록의 상단에 밀봉 커버를 배치하고, 이 밀봉 커버 내에 단자 구멍을 형성하고, 이 단자 구멍 내에 단자를 배치한 상태로, 단자 구멍과 단자 사이에 시일재를 주입하고 고화하여 소호 용기를 형성하도록 하고 있다.

이와 같이, 밀봉 커버에 단자 구멍을 형성하고, 이 단자 구멍에 단자를 배치하고 나서 시일재를 단자 구멍 및 단자 사이에 시일재를 주입하여 고화하는 경우에는, 시일재를 주입 개소에 완전히 퍼지게 하기 위해 비교적 큰 주입 압력을 필요로 한다. 이 때문에, 시일재를 주입하는 부위를 시일재가 누설되지 않도록 정밀하게 형성할 필요가 있어, 성형 비용이 커진다고 하는 미해결 과제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래예의 미해결 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 접점 기구를 둘러싼 상태로 밀봉하는 소호 용기를 용이하게 형성할 수 있는 개폐기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 개폐기의 제1 양태는, 소호 용기에, 미리 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자 및 그 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 설치된 가동 접촉자를 내장한 개폐기이다. 그리고, 상기 소호 용기는, 상면을 개방한 통형 금속체와, 그 통형 금속체의 내면측에 배치된 상기 한쌍의 고정 접촉자를 상기 가동 접촉자와 대향시켜 유지하는 절연 유지 부재와, 상기 통형 금속체의 개방단면측으로부터 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 덮는 하단을 개방한 통형의 수지 커버로 구성되어 있다. 또한, 상기 수지 커버의 개방단의 주위를 상기 통형 금속체의 바닥면에 접착제로 밀봉하고 있다.

이 구성에 의하면, 기밀성이 높은 소호 용기를 형성할 때에, 프로젝션 용접이나 레이저 용접 등의 용접을 행하지 않고, 통형 금속체의 내면측에 한쌍의 고정 접촉자를 유지하는 절연 유지 부재를 배치하고, 이 절연 유지 부재로 유지된 한쌍의 고정 단자를 둘러싸도록 통형의 수지 커버를 배치하고, 이 수지 커버의 개방단의 주위를 접착제로 고정함으로써 시일할 수 있다. 이 때문에, 용접이나 납땜 등의 열을 가하는 접합을 행하지 않고, 용이하고 확실하게 기밀성이 높은 소호 용기를 형성할 수 있다.

더구나, 통형 금속체와 수지 커버를 접착제로 접착하기 때문에, 시일제의 주입과 같이 압력을 가하여 주입할 필요가 없어, 수지 커버와 통형 금속체를 용이하게 접착할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 개폐기의 제2 양태는, 상기 한쌍의 고정 접촉자가, 상기 가동 접촉자와 대향하는 접점부와, 외부 접속 단자부와의 사이에 U자형 절곡부가 형성되고, 상기 절연 유지 부재가, 상기 한쌍의 고정자의 U자형 절곡부를 관통 유지하는 접점 유지부가 형성되고, 상기 수지 커버가, 그 측면을 상기 한쌍의 고정 접촉자의 U자형 절곡부 내에 관통하여 접착제로 고정되어 있다.

이 제2 양태에 의하면, 한쌍의 고정 접촉자를 가동 접촉자와 대향하는 접점부와 외부 접속 단자부와의 사이에 U자형 절곡부가 형성되고, 이 U자형 절곡부를 접점 유지부로 유지하고, U자형 절곡부 내에 수지 커버의 측면을 관통하여 접착제로 고정하기 때문에, 한쌍의 고정 접촉자의 고정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 개폐기의 제3 양태는, 상기 절연 유지 부재가, 상기 한쌍의 고정 접촉자의 접점부 및 상기 가동 접촉자의 접점부에 대향하여 아크 소호용 영구 자석을 유지하는 자석 유지부가 형성되어 있다.

이 제3 형태에 의하면, 절연 유지 부재에 아크 소호용 영구 자석을 배치하기 때문에, 아크를 미리 정해진 방향으로 길게 늘일 수 있어, 아크의 소호를 용이하고 확실하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 개폐기의 제4 양태는, 상기 통형 금속체의 하면측에 상기 가동 접촉자를 상기 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 가동시키는 전자석 장치가 배치되어 있다.

이 제4 양태에 의하면, 통형 금속체의 하면측에 전자석 장치를 배치하고, 이 전자석 장치로 가동 접촉자를 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 가동시킬 수 있어, 전자 개폐기로서의 전자 접촉기를 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 통형 금속체 내에 한쌍의 고정 접촉자를 가동 접촉자에 대향시켜 유지하는 절연 유지 부재를 배치하고, 통형 금속체의 개방단측으로부터 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 통형의 수지 커버로 덮고, 이 수지 커버의 개방단의 주위를 통형 금속체의 바닥면에 접착제로 밀봉하고 있다. 이 때문에, 프로젝션 용접이나 레이저 용접, 납땜 등의 가열을 필요로 하는 접합 처리를 행하지 않고, 단순히 접착제로 통형 금속체와 수지 커버를 접착하는 것만으로, 기밀성이 높은 소호 용기를 용이하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일실시형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 고정 접촉자의 장착 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 아크 소호용 영구 자석에 의한 아크 소호의 설명에 이용하는 설명도이다.
도 5는 아크 소호용 영구 자석을 절연 케이스의 외측에 배치한 경우의 아크 소호의 설명에 이용하는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 개폐기로서의 전자 접촉기의 전체 구성의 일례를 나타내는 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일례를 나타내는 분해 사시도, 도 3은 고정 접촉자의 장착 상태를 나타내는 사시도이다.

이들 도 1∼도 3에서, 10은 개폐기로서의 전자 접촉기이고, 이 전자 접촉기(10)는 접점 기구를 배치한 접점 장치(100)와, 이 접점 장치(100)를 구동시키는 전자석 장치(200)로 구성되어 있다.

접점 장치(100)는, 도 1∼도 3에서 분명한 바와 같이, 접점 기구(101)를 수납하는 소호 용기(102)를 갖는다. 이 소호 용기(102)는, 도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스강 등의 금속판재를 프레스 성형에 의해 통형으로 성형한 상단을 개방한 통형 금속체(103)를 갖고 있다.

또한, 소호 용기(102)는, 통형 금속체(103) 내에 배치된 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)를 유지하는 예컨대 합성수지제의 절연 유지 부재(105)를 갖고 있다. 또한, 소호 용기(102)는 통형 금속체(103)의 개방단면측으로부터 삽입되어 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)와 이들에 대하여 접촉 분리 가능하게 설치된 가동 접촉자(106)를 덮는 하단면을 개방한 통형의 수지 커버(107)를 갖고 있다.

통형 금속체(103)는, 대략 직사각형의 바닥판부(103a)와, 이 바닥판부(103a)의 외주 가장자리로부터 상측으로 연장되는 각통부(103b)를 구비하고 있다. 바닥판부(103a)에는, 중앙부에 후술하는 전자석 장치(200)의 고정 철심의 일부를 관통하는 관통 구멍(103c)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(103c)의 상부측에는, 고정 철심의 중심부를 통과하여 상측으로 연장되고, 상단에 가동 접촉자(106)를 접촉 스프링으로 지지한 가동축에 형성한 플랜지부의 하단과 접촉하여 가동축의 하단 위치를 규제하는 위치 결정편(111)이 고정되어 있다.

한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 각각은 좌우 대칭형으로 형성되어 있다. 이들 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)는, 소호 용기(102)의 중앙부에 배치되어 가동 접촉자(106)의 접점부와 대향하는 수평의 접점부(104a)와, 이 접점부(104a)의 외측단으로부터 하측으로 연장되는 U자형 절곡부(104b)와, 이 U자형 절곡부(104b)의 타단측으로부터 외측으로 수평으로 연장되는 접속 단자부(104c)를 구비하고 있다.

절연 유지 부재(105)는, 도 2 및 도 3에서 특히 분명한 바와 같이, 통형 금속체(103)의 짧은 변측의 측판부(103d 및 103e)의 내면에 접촉하여 배치되는 바닥판부(105a)와, 이 바닥판부(105a)의 상면에 측판부(103d 및 103e)에 대향하여 형성된 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)를 유지하는 접촉자 유지부(105b 및 105c)를 구비하고 있다.

여기서, 접촉자 유지부(105b 및 105c)의 각각은, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)의 수직판부를 관통 유지하는 상하 방향으로 연장되어 서로 대향하는 내측 홈통부(121) 및 외측 홈통부(122)를 구비하고 있다.

내측 홈통부(121)는, 통형 금속체(103)의 측판부(103d 및 103e)와 미리 정해진 거리를 유지하여 평행하고 상하 방향으로 상단이 통형 금속체(103)의 상단보다 돌출되어 연장되는 중앙판부(123)와, 이 중앙판부(123)의 전후 단부로부터 우측 방향으로 돌출된 한쌍의 측판부(124 및 125)로 구성되어 있다.

외측 홈통부(122)는 통형 금속체(103)의 측판부(103d 및 103e)의 한쪽을 따라서 상하 방향으로 연장되고, 상단이 통형 금속체(103)의 상단으로부터 돌출된 중앙판부(126)와, 이 중앙판부(126)의 전후 단부로부터 좌측으로 돌출된 한쌍의 측판부(127 및 128)로 구성되어 있다.

또, 접촉자 유지부(105b 및 105c)의 내측 홈통부(121)는, 그 측판부(124 및 125)가 전후 방향으로 팽창된 측벽부(129 및 130)에서 일체로 연결되어 통형부(131)가 형성되어 있다. 또한, 측벽부(129 및 130)의 하면측에 외측으로 돌출되어 통형 금속체(103)의 각통부(103b)의 내면에 결합하는 결합편(132)이 형성되어 있다.

또한, 접촉자 유지부(105b 및 105c)의 외측 홈통부(122)의 중앙판부(126)의 그 측면에 외측으로 돌출된 결합편(133)이 형성되어 있다. 이 결합편(133)이 통형 금속체(103)의 각통부(103b)의 짧은 변측의 상단에 형성된 결합 오목부(134)에 결합된다.

그리고, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)가, 도 3에 도시한 바와 같이, 접촉자 유지부(105b 및 105c)에 상측으로부터 관통하여 유지된다. 이 고정 접촉자(104A 및 104B)의 관통 유지는, 고정 접촉자(104B)에 관해 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이 유지된다. 즉, 고정 접촉자(104B)의 U자형 절곡부(104b)에서의 내측 수직판부(104b1)를 접촉자 유지부(105c)의 내측 홈통부(121)의 중앙판부(123), 측판부(124 및 125)의 내측에 결합시키고, 또한 U자형 절곡부(104b)에서의 외측 수직판부(104b2)를 외측 홈통부(122)의 중앙판부(126), 측판부(127 및 128)에 결합시키도록 상측으로부터 관통한다.

고정 접촉자(104A)에 관해서도 상기와 같이 하여 접촉자 유지부(105b)에 관통 유지시킨다.

수지 커버(107)는, 하단의 개방단면에, 다른 부의 두께보다 두꺼운 두께로 접착 면적을 확보하는 차양부(107a)가 형성되어 있다. 또한, 차양부(107a)에는, 접촉자 유지부(105b 및 105c)에 유지되어 있는 고정 접촉자(104A 및 104B)에 대향하는 위치에, 이들 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)의 바닥부를 관통하는 절결부(107b)가 형성되어 있다.

그리고, 가동 접촉자(106)는, 좌우 양단부를 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)의 하측에 대향하도록 설치되어 있다. 이 가동 접촉자(106)는 후술하는 전자석 장치(200)의 가동 철심(212)에 고정된 가동축(141)에 지지되어 있다.

가동축(141)은, 상단에 외측으로 돌출된 플랜지부(141a)가 형성되어 있다. 이 가동축(141)의 가동 접촉자(106)의 하단측에 미리 정해진 접촉압을 부여하는 접촉 스프링(142)이 관통되어 있다.

이 가동 접촉자(106)는, 석방 상태로, 양단의 접점부와 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)가 미리 정해진 간격을 유지하여 이격된 상태가 된다. 또한, 가동 접촉자(106)는, 투입 위치에서, 양단의 접점부가 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)에, 접촉 스프링(142)에 의한 미리 정해진 접촉압으로 접촉하도록 설정되어 있다.

또한, 전술한 절연 유지 부재(105)에는 자석 유지부(151 및 152)가 형성되어 있다. 이들 자석 유지부(151 및 152)는, 접촉자 유지부(105b 및 105c)의 좌우 방향 내측에서 고정 접촉자(104A 및 104B)를 유지한 상태로, 이들 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부에 대하여 전후 방향의 측면측으로부터 대향하고 있다. 이들 자석 유지부(151 및 152) 내에는 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)이 관통 유지되어 있다. 자석 유지부(151 및 152)는, 측벽부(129 및 130)의 내측에 배치되어 있다. 전술한 수지 커버(107)에 의해 덮인다.

아크 소호용 영구 자석(153 및 154)은, 두께 방향으로 서로의 대향면이 동극, 예컨대 N극이 되도록 착자되어 있다. 또한, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)은, 좌우 방향의 양단부가 각각, 도 4에 도시한 바와 같이, 가동 접촉자(106)에서의 좌우의 접점부의 단부보다 약간 내측이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 자석 유지부(151 및 152)의 좌우 방향의 외측에 각각 아크 소호 공간(155 및 156)이 형성되어 있다.

이와 같이, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 수지 커버(107)의 내주면측에 배치함으로써, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 가동 접촉자(106)에 근접시킬 수 있다. 이 때문에, 양 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 N극측으로부터 나오는 자속 φ이, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)와의 대향부를 좌우 방향으로 내측으로부터 외측으로 큰 자속 밀도로 가로지르게 된다.

따라서, 고정 접촉자(104A)의 접속 단자부(104c)를 전력 공급원에 접속하고, 고정 접촉자(104B)를 부하측에 접속하는 것으로 하면, 투입 상태의 전류의 방향은, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 고정 접촉자(104A)로부터 가동 접촉자(106)를 통하여 고정 접촉자(104B)에 흐르게 된다. 그리고, 투입 상태로부터 가동 접촉자(106)를 고정 접촉자(104A 및 104B)로부터 상측으로 이격시켜 석방 상태로 하는 경우에, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이에 아크가 발생한다.

이 아크는, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)으로부터의 자속 φ에 의해, 아크에 작용하는 로렌츠력 F가 커져, 아크 소호용 영구 자석(153)측의 아크 소호 공간(155)측으로 크게 늘어난다. 이 때, 아크 소호 공간(155 및 156)은 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 두께만큼 넓게 형성되어 있기 때문에, 긴 아크 길이를 취할 수 있어 아크를 확실하게 소호할 수 있다.

참고로, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을, 도 5의 (a)∼(c)에 도시한 바와 같이 수지 커버(107)의 외측에 배치하는 경우에는, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)와의 대향 위치까지의 거리가 길어져, 본 실시형태와 동일한 영구 자석을 적용한 경우에 아크를 가로지르는 자속 밀도가 적어진다.

이 때문에, 투입 상태로부터 석방 상태로 이행할 때에 발생하는 아크에 작용하는 로렌츠력이 작아져, 아크를 충분히 늘릴 수 없게 된다. 아크의 소호 성능을 향상시키기 위해, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 착자량을 증가시킬 필요가 있다.

더구나, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 고정 접촉자(104A 및 104B)와 가동 접촉자(106)의 접점부의 거리를 짧게 하기 위해서는, 수지 커버(107)의 전후 방향의 폭을 좁힐 필요가 있어, 아크를 소호하기 위한 충분한 아크 소호 공간을 확보할 수 없다고 하는 문제점이 있다.

그러나, 상기 실시형태에 의하면, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 수지 커버(107)의 내측에 배치하기 때문에, 전술한 수지 커버(107)의 외측에 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 배치하는 경우의 문제점을 해결할 수 있다.

전자석 장치(200)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 측면에서 볼 때 편평한 U자형의 자기 요크(201)를 가지며, 이 자기 요크(201)의 바닥판부(202)의 중앙부에 원통형 보조 요크(203)가 고정되어 있다. 이 원통형 보조 요크(203)의 외측에 플런저 구동부로서의 스풀(204)이 배치되어 있다.

이 스풀(204)은, 원통형 보조 요크(203)를 관통하는 중앙 원통부(205)와, 이 중앙 원통부(205)의 하단부로부터 반경 방향 외측으로 돌출된 하플랜지부(206)와, 중앙 원통부(205)의 상단보다 약간 하측으로부터 반경 방향 외측으로 돌출된 상플랜지부(207)로 구성되어 있다. 그리고, 중앙 원통부(205), 하플랜지부(206) 및 상플랜지부(207)로 구성되는 수납 공간에 여자 코일(208)이 감겨 있다.

그리고, 자기 요크(201)의 개방단이 되는 상단 사이에 상부 자기 요크(210)가 고정되어 있다. 이 상부 자기 요크(210)는, 중앙부에 스풀(204)의 중앙 원통부(205)에 대향하는 관통 구멍(210a)이 형성되어 있다.

그리고, 스풀(204)의 중앙 원통부(205) 내의 상방측에 고정 철심(211)이 고정 배치되고, 이 고정 철심(211)의 하측에 미리 정해진 거리 유지하여 가동 철심(212)이 배치되어 있다. 고정 철심(211) 및 가동 철심(212) 사이에는 복귀 스프링(213)이 개재되고, 이 복귀 스프링(213)에 의해 가동 철심(212)이 하측으로 압박되어 있다. 또한, 가동 철심(212)에는 가동축(141)이 고정되어 있다. 이 가동축(141)이 고정 철심(211)의 중심축 구멍을 통과하여 접점 장치(100) 내로 돌출되고, 그 상단에 가동 접촉자(106)가 접촉 스프링(142)에 의해 유지되어 있다.

그리고, 고정 철심(211) 및 가동 철심(212)이 상단을 개방한 바닥이 있는 원통형의 캡(215)으로 덮여 있다. 이 캡(215)의 개방단에 반경 방향으로 연장하여 형성한 플랜지부(216)가 통형 금속체(103)의 하면에 납땜, 용접 등에 의해 시일 접합되어 있다. 이것에 의해, 소호 용기(102) 및 캡(215)이 통형 금속체(103)의 관통 구멍(103c)을 통해 연통되는 밀봉 용기가 형성되어 있다.

그리고, 소호 용기(102) 및 캡(215)으로 형성되는 밀봉 용기 내에 수소 가스, 질소 가스, 수소 및 질소의 혼합 가스, 공기, SF₆ 등의 가스가 봉입되어 있다.

다음으로, 상기 실시형태의 동작을 설명한다.

우선, 전자 접촉기(10)를 구성하기 위해서는, 전자석 장치(200)의 자기 요크(201) 내에 스풀(204)을 배치한다. 그리고, 가동 철심(212) 및 고정 철심(211)을 캡(215) 내에 복귀 스프링(213)을 통해 삽입한 상태로, 캡(215)을 통형 금속체(103)에 납땜, 용접 등에 의해 고정한다. 이 때, 고정 철심(211)은 통형 금속체(103)의 관통 구멍(103c) 내에 고정되고, 가동축(141)의 하방측 위치가 통형 금속체(103)의 중앙부에 위치 결정편(111)을 고정함으로써 규정된다.

한편, 접점 장치(100)에 관해서는, 통형 금속체(103) 내에 절연 유지 부재(105)를 관통 유지한다. 이 절연 유지 부재(105)의 접촉자 유지부(105b 및 105c)에는 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)를 접점부(104a)가 내측이 되도록 삽입 유지시킨다. 이 상태로, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)가 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)에 상측으로부터 대향하게 된다.

그리고, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)에 도 1에 도시한 바와 같이 접착제를 주입하고, 수지 커버(107)의 차양부(107a)의 하면측에 접착제를 도포한다. 이 상태에서, 수지 커버(107)의 절결부(107b)에 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)의 바닥판부를 관통시키도록 상측으로부터 통형 금속체(103)의 바닥판부(103a)에 차양부(107a)를 접촉시킨다.

이에 따라, 접착제에 의해, 차양부(107a)와 통형 금속체(103)의 바닥판부(103a)가 접착되고, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)의 바닥판부와 수지 커버(107)의 절결부(107b)가 접착된다. 이 때문에, 통형 금속체(103), 수지 커버(107) 및 캡(215)으로, 밀봉된 소호실이 형성된다.

그 후, 접착제가 고화한 상태로, 수지 커버(107)에 형성한 도시하지 않은 가스 주입구멍으로부터 수소 가스, 질소 가스, 수소 및 질소의 혼합 가스, 공기, SF₆ 등의 가스를 주입하고, 가스 주입후에 가스 주입 구멍을 밀봉한다. 이에 따라, 전자 접촉기(10)를 구성할 수 있다.

이와 같이 하여 구성된 전자 접촉기(10)에 대하여, 고정 접촉자(104A)의 접속 단자부(104c)에 예컨대 대전류를 공급하는 전력 공급원을 접속하고, 고정 접촉자(104B)의 접속 단자부(104c)에 부하를 접속한다.

이 상태로, 전자석 장치(200)에서의 여자 코일(208)이 비여자 상태이고, 전자석 장치(200)에서 가동 철심(212)을 상승시키는 여자력을 발생시키지 않는 석방 상태에 있는 것으로 한다. 이 석방 상태에서는, 가동 철심(212)이 복귀 스프링(213)에 의해, 고정 철심(211)으로부터 하측으로 이격되는 방향으로 압박된다.

이 때문에, 가동 철심(212)에 가동축(141)을 통해 연결되어 있는 접점 기구(101)의 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)가 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)로부터 하측으로 미리 정해진 거리만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(104A 및 104B) 사이의 전류로가 차단 상태에 있고, 접점 기구(101)가 개극 상태로 되어 있다.

이와 같이, 석방 상태에서는, 가동 철심(212)에 복귀 스프링(213)에 의한 압박력이 작용하고 있기 때문에, 가동 철심(212)이 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하강하지 않아, 오동작을 확실하게 방지할 수 있다.

이 석방 상태로부터, 전자석 장치(200)의 여자 코일(208)을 여자하면, 이 전자석 장치(200)에서 여자력을 발생시켜, 가동 철심(212)을 복귀 스프링(213)의 압박력에 대항하여 상측으로 밀어 올린다.

이 때, 가동 철심(212) 및 자기 요크(201)의 바닥판부(202) 사이에는, 원통형 보조 요크(203)를 통하여 자로가 형성된다. 이 때문에, 가동 철심(212)의 상면과 고정 철심(211)의 하면 사이의 자속 밀도가 커져, 가동 철심(212)을 흡인하는 큰 흡인력이 작용한다.

따라서, 가동 철심(212)이 복귀 스프링(213)의 압박력에 대항하여 신속하게 상승한다. 그리고, 가동 철심(212)의 상승은, 가동 철심(212)의 상단이 고정 철심(211)의 하단에 접촉함으로써 정지된다.

이와 같이, 가동 철심(212)이 상승함으로써, 가동 철심(212)에 가동축(141)을 통해 연결되어 있는 가동 접촉자(106)도 상승하고, 그 접점부(106a)가 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)에 접촉 스프링(142)의 접촉압으로 접촉한다.

이 때문에, 외부 전력 공급원의 대전류가 고정 접촉자(104A), 가동 접촉자(106) 및 고정 접촉자(104B)를 통하여 부하에 공급되는 폐극 상태가 된다.

이 때, 고정 접촉자(104A 및 104B)와 가동 접촉자(106) 사이에 가동 접촉자(106)를 개극시키는 방향의 전자 반발력이 발생한다.

그러나, 고정 접촉자(104A 및 104B)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 접점부(104a)와 U자형 절곡부(104b)에 의해 L자형부가 형성되어 있기 때문에, 상판부(116) 및 하판부(118)와 이것에 대향하는 가동 접촉자(106)에서 역방향의 전류가 흐르게 된다.

이 때문에, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 L자형부의 수직판부를 흐르는 전류에 의해 생기는 자속을 고정 접촉자(104A 및 104B)와 가동 접촉자(106)의 접촉부에 작용시킬 수 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(104A 및 104B)와 가동 접촉자(106)의 접촉부에서의 자속 밀도를 높여 전자 반발력에 대항하는 로렌츠력을 발생시킬 수 있다.

이 로렌츠력에 의해, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이에 발생하는 개극 방향의 전자 반발력에 대항하는 것이 가능해져, 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)가 개극하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이 때문에, 가동 접촉자(106)를 지지하는 접촉 스프링(142)의 압박력을 작게 할 수 있고, 이것에 따라서 여자 코일(208)에서 발생하는 추진력도 작게 할 수 있어, 전자 접촉기 전체의 구성을 소형화할 수 있다.

이 접점 기구(101)의 폐극 상태로부터, 부하에 대한 전류 공급을 차단하는 경우에는, 전자석 장치(200)의 여자 코일(208)의 여자를 정지한다.

이것에 의해, 전자석 장치(200)에서 가동 철심(212)을 상측으로 이동시키는 여자력이 없어지는 것에 의해, 가동 철심(212)이 복귀 스프링(213)의 압박력에 의해 하강한다.

이 가동 철심(212)이 하강함으로써, 가동축(141)을 통해 연결된 가동 접촉자(106)가 하강한다. 이것에 따라서 접촉 스프링(142)으로 접촉압을 부여하고 있는 동안은 가동 접촉자(106)가 고정 접촉자(104A 및 104B)에 접촉하고 있다. 그 후, 접촉 스프링(142)의 접촉압이 없어진 시점에서 가동 접촉자(106)가 고정 접촉자(104A 및 104B)로부터 하측으로 이격되는 개극 개시 상태가 된다.

이 개극 개시 상태가 되면, 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이에 아크가 발생하고, 이 아크에 의해 전류의 통전 상태가 계속된다.

이 때, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 대향 자극면이 동극의 N극이고, 그 외측이 S극이기 때문에, 이 N극이 나온 자속이, 평면에서 볼 때 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 각 아크 소호용 영구 자석(153 및 154) 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)와의 대향부의 아크 발생부를 가동 접촉자(106)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다.

마찬가지로, 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a)의 아크 발생부를 가동 접촉자(106)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다.

따라서, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 자속이 모두 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a) 및 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이와, 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a) 및 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이를 가동 접촉자(106)의 길이 방향으로 서로 역방향으로 가로지르게 된다.

이 때문에, 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 전류 I가 고정 접촉자(104A) 측으로부터 가동 접촉자(106)측으로 흐르고, 자속 Φ의 방향이 내측으로부터 외측으로 향하는 방향이 된다. 따라서, 플레밍의 왼손의 법칙에 의해, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 가동 접촉자(106)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 개폐 방향과 직교하고 아크 소호 공간(155)측으로 향하는 큰 로렌츠력 F가 작용한다.

이 로렌츠력 F에 의해, 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이에 발생한 아크가, 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a)의 측면으로부터 아크 소호 공간(155) 내를 통과하여 가동 접촉자(106)의 상면측에 도달하도록 크게 늘어나 소호된다.

또한, 소호 공간(155)에서는, 그 하방측 및 상방측에서, 고정 접촉자(104A)의 접점부(104a) 및 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이의 자속의 방향에 대하여 하방측에 및 상방측으로 자속이 기울어지게 된다. 이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(155)으로 늘어난 아크가 아크 소호 공간(155)의 구석 방향으로 더 늘어나고, 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.

한편, 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106) 사이에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 전류 I가 가동 접촉자(106)측으로부터 고정 접촉자(104B) 측으로 흐르고, 자속 Φ의 방향이 내측으로부터 외측으로 향하는 우측 방향이 된다.

이 때문에, 플레밍의 왼손의 법칙에 의해, 가동 접촉자(106)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(155)측으로 향하는 큰 로렌츠력 F가 작용한다.

이 로렌츠력 F에 의해, 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a)와 가동 접촉자(106) 사이에 발생한 아크가, 가동 접촉자(106)의 상면측으로부터 아크 소호 공간(155) 내를 통과하여 고정 접촉자(104B)의 측면측에 도달하도록 크게 늘어나 소호된다.

또한, 아크 소호 공간(155)에서는, 전술한 바와 같이, 그 하방측 및 상방측에서, 고정 접촉자(104B)의 접점부(104a) 및 가동 접촉자(106)의 접점부(106a) 사이의 자속의 방향에 대하여 하방측 및 상방측으로 자속이 기울어지게 된다.

이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(155)으로 늘어난 아크가 아크 소호 공간(155)의 구석의 방향으로 더욱 늘어나고, 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.

한편, 전자 접촉기(10)의 투입 상태에서, 부하측으로부터 직류 전원측으로 회생 전류가 흐르고 있는 상태에서 석방 상태로 하는 경우에는, 전술한 도 4의 (b)에서의 전류의 방향이 반대가 되기 때문에, 로렌츠력 F가 아크 소호 공간(156)측에 작용하고, 아크가 아크 소호 공간(156)측으로 늘어나는 것을 제외하고는 동일한 소호 기능이 발휘된다.

이 때, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)은 절연 유지 부재(105)에 형성된 자석 유지부(151 및 152) 내에 배치되어 있기 때문에, 아크가 직접 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 자기 특성을 안정적으로 유지할 수 있어, 차단 성능을 안정화시킬 수 있다.

또한, 통형 금속체(103)와 수지 커버(107)가 접착제에 의해 고정되고, 마찬가지로 수지 커버(107)와 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 U자형 절곡부(104b)도 접착제에 의해 고정되어 있다. 이 때문에, 통형 금속체(103)와 수지 커버(107)를 납땜이나 용접 등을 행하지 않고 고정할 수 있다. 따라서, 통형 금속체(103)와 수지 커버(107)의 고정에 열을 가할 필요가 없기 때문에, 열변형이나 열응력이 생기지 않아, 양호한 밀봉을 행할 수 있다.

또한, 절연 유지 부재(105) 및 수지 커버(107)에 의해, 통형 금속체(103)의 내주면을 덮어 절연할 수 있기 때문에, 전류 차단시의 아크의 단락이 없어, 확실하게 전류 차단을 행할 수 있다.

또한, 절연 기능, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 위치 결정 기능 및 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 아크로부터의 보호 기능을 절연 유지 부재(105) 및 수지 커버(107)로 행할 수 있기 때문에, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 실시형태에 의하면, 접점 장치(100)에서는, 소호 용기(102)를, 통형 금속체(103)와, 이 통형 금속체(103)의 바닥판부(103a)의 상면측에 배치되는 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)를 유지하는 절연 유지 부재(105)와, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)와 가동 접촉자(106)와, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 덮는 수지 커버(107)로 구성하고 있다. 그리고, 통형 금속체(103)와 수지 커버(107)를 접착제로 고정하고, 수지 커버(107)와 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)도 접착제로 접착 유지하도록 하고 있다.

이 때문에, 통형 금속체(103)와 수지 커버(107)를 접착제로 기밀 상태로 접착할 수 있다. 따라서, 소호 용기로서 고가의 세라믹스를 적용할 필요가 없어, 소호 용기(102)의 제작 비용을 대폭 저감할 수 있다. 더구나, 기밀성을 유지하기 위해, 납땜이나 용접 등을 행할 필요가 없고, 접착제로 고정하기만 하면 되기 때문에, 열변형이나 열응력의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 한쌍의 고정 접촉자(104A 및 104B)의 접점부(104a), U자형 절곡부(104b) 및 접속 단자부(104c)가 일체로 형성되어 있기 때문에, 고정 접촉자(104A 및 104B)를 저비용으로 용이하게 제작할 수 있다.

또한, 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)이 수지 커버(107)의 내측에 설치되어 있기 때문에, 아크를 가로지르는 자속 밀도를 높게 할 수 있고, 아크 소호 공간(155 및 156)은 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)의 두께만큼 넓게 형성할 수 있어, 긴 아크 길이를 취할 수 있어 아크를 확실하게 소호할 수 있다.

또한, 상기 접점 장치(100)의 가동 접촉자(106)를 전자석 장치(200)로 가동시킬 수 있어, 전자 접촉기를 용이하게 구성할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 접점 기구(101)를 구성하는 고정 접촉자(104A, 104B)가 가동 접촉자(106)의 근방에서 L자형으로 형성되어 있는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태의 구성에 한정되지 않고, 가동 접촉자(106)를 상하로 사이에 끼우도록 C자형으로 형성할 수도 있고, 그 밖에 임의의 구성의 접점 기구를 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 소호 용기(102) 및 캡(215)으로 밀봉 용기를 구성하고, 이 밀봉 용기 내에 가스를 봉입하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 차단하는 전류가 낮은 경우에는 가스 봉입을 생략하도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 수지 커버(107)의 내주면에 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 배치한 경우에 관해 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기 구성에 한정되지 않고, 수지 커버(107)의 외주면에 소호용 영구 자석을 배치하도록 해도 좋고, 나아가 아크 소호용 영구 자석(153 및 154)을 생략하도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 전자석 장치(200)가 U자형의 자기 요크(201)를 갖는 경우에 관해 설명했지만, 바닥이 있는 원통형의 자기 요크를 적용하도록 해도 좋으며, 요컨대 가동 접촉자(106)를 고정 접촉자(104A 및 104B)에 대하여 접촉 분리 가능하게 가동시킬 수 있다면 임의의 구성을 적용할 수 있는 것이다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 전자 접촉기에 적용한 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 전자 계전기, 스위치 등의 소호 용기를 갖는 개폐기에 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 접점 기구를 둘러싼 상태로 밀봉하는 소호 용기를, 프로젝션 용접이나 레이저 용접, 납땜 등의 가열을 필요로 하는 접합 처리를 행하지 않고, 단순히 접착제로 통형 금속체와 수지 커버를 접착하는 것만으로 용이하게 형성할 수 있는 전자 접촉기 등의 개폐기를 제공할 수 있다.

10 : 전자 접촉기, 11 : 외장 절연 용기, 100 : 접점 장치, 101 : 접점 기구, 102 : 소호 용기, 103 : 통형 금속체, 104A, 104B : 고정 접촉자, 104a : 접점부, 104b : U자형 절곡부, 104c : 접속 단자부, 105 : 절연 유지 부재, 105b, 105c : 접촉자 유지부, 106 : 가동 접촉자, 106a : 접점부, 107 : 수지 커버, 107a : 차양부, 107b : 절결부, 141 : 가동축, 142 : 접촉 스프링, 151, 152 : 자석 유지부, 153, 154 : 아크 소호용 영구 자석, 155, 156 : 아크 소호 공간, 200 : 전자석 장치, 201 : 자기 요크, 203 : 원통형 보조 요크, 204 : 스풀, 208 : 여자 코일, 210 : 상부 자기 요크, 211 : 고정 철심, 212 : 가동 철심, 213 : 복귀 스프링, 215 : 캡

Claims

소호 용기에, 미리 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자 및 그 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 설치된 가동 접촉자를 내장한 개폐기로서,
상기 소호 용기는, 상면을 개방한 통형 금속체와, 그 통형 금속체의 내면측에 배치된 상기 한쌍의 고정 접촉자를 상기 가동 접촉자와 대향시켜 유지하는 절연 유지 부재와, 상기 통형 금속체의 개방단면측으로부터 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 덮는, 하단을 개방한 통형의 수지 커버로 구성되고,
상기 수지 커버의 개방단의 주위를 상기 통형 금속체의 바닥면에 접착제로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 개폐기.
제1항에 있어서, 상기 한쌍의 고정 접촉자는, 상기 가동 접촉자와 대향하는 접점부와, 외부 접속 단자부와의 사이에 U자형 절곡부가 형성되고, 상기 절연 유지 부재는, 상기 한쌍의 고정자의 U자형 절곡부를 관통 유지하는 접점 유지부가 형성되고, 상기 수지 커버는, 그 측면을 상기 한쌍의 고정 접촉자의 U자형 절곡부 내에 관통하여 접착제로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연 유지 부재는, 상기 한쌍의 고정 접촉자의 접점부 및 상기 가동 접촉자의 접점부에 대향하여 아크 소호용 영구 자석을 유지하는 자석 유지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형 금속체의 하면측에 상기 가동 접촉자를 상기 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 가동시키는 전자석 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 개폐기.