KR20160003360A

KR20160003360A - 전자접촉기

Info

Publication number: KR20160003360A
Application number: KR1020140081075A
Authority: KR
Inventors: 조동진; 신동규; 연영명
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-01-11
Also published as: ES2648115T3; EP2963669B1; US20150380142A1; CN105321778B; EP2963669A1; CN105321778A; KR101592271B1; US9466412B2

Abstract

본 발명은 구동력을 향상시켜 동작 시간을 줄일 수 있는 전자접촉기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기는, 길이 방향으로 이동 가능하게 배치되는 코어와, 상기 코어의 양단에 각각 배치되는 제1, 제2 코어 플레이트를 포함하는 가동 철심, 상기 코어의 둘레에 배치되는 코일, 상기 코일의 둘레에 배치되어 자로를 형성하는 고정 철심, 및 상기 코일과 상기 고정 철심 사이에 배치되는 영구자석을 포함하며, 상기 제1 코어 플레이트는 상기 고정 철심의 외부에 배치되고, 상기 제2 코어 플레이트는 상기 고정 철심의 내부에 배치되며, 상기 고정 철심에는 상기 제1 코어 플레이트 또는 제2 코어 플레이트와의 공극을 줄이는 돌출부가 적어도 하나 형성될 수 있다.

Description

전자접촉기{MAGNETIC CONTACTOR}

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투입동작 시 구동력을 향상시킬 수 있는 전자접촉기에 관한 것이다.

일반적으로 전자접촉기는 내부에 수용공간을 형성하는 케이스와, 케이스의 내부에 구비되어 주전원과 부하를 개폐하는 접점부, 그리고 접점부를 구동시키는 구동부를 구비한다.

접점부는 주전원 또는 부하와 연결되는 고정접점과, 고정접점에 대해 접촉 및 분리 가능하게 배치되는 가동접점을 구비하며, 구동부는 케이스 내부에 고정되어 있는 고정철심과, 가동접점과 연결되어 가동접점을 이동시키는 가동철심을 구비한다.

그런데, 종래의 전자접촉기는 가동 철심과 고정 철심 사이의 공극이 크기 때문에 자기 저항이 크며, 이로 인해 공극을 통하여 자속이 흐르기 어렵다. 이러한 이유로 투입동작 초기에는 전자기력이 작고 동작시간도 길어진다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 투입 동작시 구동력을 향상시켜 동작 시간을 최소화할 수 있는 전자접촉기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기는, 길이 방향으로 이동 가능하게 배치되는 코어와, 상기 코어의 양단에 각각 배치되는 제1, 제2 코어 플레이트, 상기 코어의 둘레에 배치되는 코일, 상기 코일의 둘레에 배치되어 자로를 형성하는 고정 철심, 및 상기 코일과 상기 고정 철심 사이에 배치되는 영구자석을 포함하며, 상기 제1 코어 플레이트는 상기 고정 철심의 외부에 배치되고, 상기 제 2코어 플레이트는 상기 고정 철심 내부에 배치되며, 상기 고정 철심에는 상기 제1 코어 플레이트 또는 상기 제 2 코어 플레이트와의 공극을 줄이는 돌출부가 적어도 하나 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 돌출부는, 상기 제1 코어 플레이트가 상기 고정 철심에 인접하게 이동될 때, 상기 제1 코어 플레이트의 외측에 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 돌출부는, 상기 제2 코어 플레이트가 상기 고정 철심의 내부에서 상기 고정 철심의 바닥면에 인접하게 이동될 때, 상기 제2 코어 플레이트의 외측에 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 고정 철심은, 상기 제1, 제2 코어 플레이트의 하부면에 각각 대면하도록 배치되는 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트는, 상부면이 경사면으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 경사면은, 상기 코어 측으로 갈수록 낮아지는 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 제1, 제2 코어 플레이트는, 하부면이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 경사면과 평행한 경사면으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 전자접촉기는 자로가 가동 철심에서 돌출부를 경유하여 고정 철심으로 형성되므로, 가동 철심의 가동 범위는 유지하면서 가동 철심과 고정 철심 간의 공극의 거리를 최소화할 수 있다. 따라서 초기 동작 시 가동 철심의 구동에 필요한 전자기력을 높일 수 있으며, 이에 동작 속도를 높일 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자접촉기를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기를 개략적으로 나타내는 단면도로, 도 1은 코일에 전원이 인가되지 않은 상태로 도시하였고 도 2는 코일에 전원이 인가되는 시점을 도시하였으며, 도 3은 코일에 전원이 인가되어 가동 철심이 이동된 상태를 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 케이스(10) 내에 배치되는 고정 철심(40), 영구자석(50), 코일(35), 및 가동 철심(80)을 포함할 수 있다.

고정 철심(40)은 케이스(10)의 내부에 고정 배치되며, 고정 철심(40)의 내부에는 가동 철심(80)이 배치된다. 고정 철심(40)과 가동 철심(80)은 자성체로 형성될 수 있다. 이에 따라 후술되는 코일(35)에 전원이 인가되면, 코일(35)에 의해 발생된 자속의 자로(磁路)로 이용될 수 있다.

고정?철심은 내부에 가동 철심(80)과 영구자석(50) 등이 배치되는 공간을 구비한다.

고정 철심(40)은 상부에 배치되는 상부 플레이트(41)와, 하부에 배치되는 하부 플레이트(42), 그리고 상부 플레이트(41)와 하부 플레이트(42)를 연결하는 연결부(43)를 포함할 수 있다.

상부 플레이트(41)와 하부 플레이트(42)는 수평 방향을 따라 나란하게 배치되며, 연결부(43)는 상부 플레이트(41)와 하부 플레이트(42)의 외측 끝단을 상호 연결하는 형태로 형성될 수 있다.

또한 고정 철심(40)은 전체적으로 사각 고리(ring 또는 loop) 형상으로 형성될 수 있으며, 상호 대면 접촉되게 복수의 부분으로 구성될 수 있다.

또한 고정 철심(40)의 연결부(43)는 가동 철심(80)의 하단이 내부에 수용될 수 있는 정도의 상하 길이(수직 길이)를 갖도록 형성될 수 있다.

영구자석(50)은 코일(35)에 전원이 인가될 때 코일(35)에 의해 발생된 자기력과 상호 작용하여 가동 철심(80)을 이동시킨다.

영구자석(50) 대략 직사각 판상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 영구자석(50)은 복수 개로 구성될 수 있으며 본 실시예에서 2개로 구성된 경우를 예로 들고 있다.

영구자석(50)은 고정 철심(40) 내부면에서 서로 마주보는 형태로 배치될 수 있다. 이때 영구자석(50)이 배치되는 위치는 코일(35)의 위치나 가동 철심(80)의 이동방향에 대응하여 배치될 수 있다.

또한 영구자석(50)은 두께방향으로 착자되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 영구자석(50)은 두 판면 중 고정 철심(40) 내부면과 대면하는 면이 N극이고 반대 면이 S극으로 착자될 수 있다.

한편, 영구자석(50)의 일 측에는 영구자석 플레이트(70)가 구비될 수 있다. 따라서 영구자석(50)은 외면이 고정 철심(40)에 접촉되고 내면이 영구자석 플레이트(70)에 접촉되도록 배치될 수 있다.

영구자석 플레이트(70)는 자성체로 구성될 수 있으며, 예를 들어 직사각판상으로 형성될 수 있다. 영구자석 플레이트(70)는 영구자석(50)보다 큰 길이(또는 면적)로 형성될 수 있다.

또한, 영구자석 플레이트(70)의 다른 한 면에는 코일(35) 및 보빈(34)이 결합될 수 있다.

코일(35)은 보빈(34)에 권선되어 영구자석 플레이트(70)의 내부면에 결합될 수 있다. 보빈(34)은 내부에 중공이 형성되며, 보빈(34)에 형성된 중공에는 가동 철심(80)이 이동 가능하게 삽입 배치될 수 있다.

가동 철심(80)은 길이 방향으로 이동 가능하게 배치되는 막대 형태의 코어(83)와, 코어(83)의 양단에서 코어(83)의 외경 방향으로 확장되는 형태로 형성되는 코어 플레이트(81, 82)를 포함할 수 있다.

가동 철심(80)은 자로를 형성할 수 있게 자성체로 구성될 수 있으며, 코어(83)의 길이방향으로 이동 가능하도록 고정 철심(40) 내에 배치된다.

코어(83)는 원형 단면을 갖도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

코어 플레이트(81, 82)는 직사각의 판 형상으로 형성될 수 있으며, 코어(83)의 상단에 배치되는 제1 코어 플레이트(81)와 코어(83)의 하단에 배치되는 제2 코어 플레이트(82)로 구분될 수 있다.

제1 코어 플레이트(81)는 고정 철심(40)의 외부에 배치된다. 따라서, 가동 철심(80)이 하부로 이동하게 되면, 제1 코어 플레이트(81)는 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41) 상부면에 접촉하며 하부로의 이동이 제한된다.

또한 제2 코어 플레이트(82)는 고정 철심(40)의 내부에 배치되되, 영구자석 플레이트(70)의 하부에 배치된다. 따라서 가동 철심(80)은 영구자석 플레이트(70)의 하단에 접촉하며 상부로의 이동이 제한된다.

가동 철심(80)의 상부에는 접점부(20)가 배치된다.

접점부(20)는 고정 접점(22)과 가동 접점(24)을 포함할 수 있다.

접점부(20)는 케이스(10)의 내부에 고정 배치되는 고정 접점(22)과, 고정 접점(22)에 대해 접속 및 분리가능하게 배치되는 가동 접점(24)을 포함할 수 있다.

고정 접점(22)은 일 측에 주전원이 연결되고 타 측에 부하가 연결되도록 구성될 수 있다.

또한 고정 접점(22)은 주전원의 3상(예컨대, R상, S상, T상)과 부하(예컨대 모터의 3상(U상, V상, W상)에 각각 연결될 수 있다. 여기서, 주전원의 3상과 부하의 3상은 서로 이격 배치될 수 있다.

주전원의 3상과 부하의 3상 사이에는 가동 접점(24)이 상 별로 각각 배치될 수 있다. 즉, 가동 접점(24)의 일단은 해당 상의 주전원측과 접촉하고 타단은 해당 상의 부하측과 접촉하도록 배치될 수 있다.

따라서, 가동 접점(24)의 양 단부가 상기 주전원의 3상 및 부하의 3상에 동시에 접촉되면 주전원과 부하가 전기적으로 연결되어 부하의 통전이 이루어지고, 가동 접점(24)의 양 단부가 주전원의 3상 및 부하의 3상으로부터 동시에 이격되면 상기 주전원과 부하가 분리되어 부하로의 전원 공급이 중지된다.

가동 접점(24)은 고정 접점(22)에 대해 상하방향을 따라 이동되게 구성될 수 있다. 이를 위해 가동 접점(24)은 고정 접점(22)의 상부에 배치되며, 가동 철심(80)의 상단에 체결되어 가동 철심(80)에 의해 상하 이동한다.

따라서, 가동 철심(80)이 하부로 이동하게 되면, 가동 철심(80)의 가동 접점(24)은 고정 접점(22)과 접촉하게 되며, 이에 가동 접점(24)과 고정 접점(22)의 전기적인 연결이 이루어진다.

한편, 가동 철심(80)과 고정 철심(40)은 후술되는 복귀스프링(75)에 의해 이격된 상태가 유지되며 이에 따라 그 사이에는 공극이 형성된다. 그런데 전자접촉기(100)의 동작 초기에는 가동 철심(80)과 고정 철심(40) 사이의 거리가 멀어 공극이 길고 자기저항이 크기 때문에 공극을 통하여 자속이 흐르기 어렵다. 이러한 이유로 투입동작 초기에는 전자기력이 작고 동작시간도 길어질 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 고정 철심(40)에 적어도 하나의 돌출부(45)가 형성된다.

돌출부(45)는 돌기 형태로 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41) 상부면에서 돌출되어 형성될 수 있다. 또한 돌출부(45)는 가동 철심(80)의 제1 코어 플레이트(81)가 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41)와 접촉할 때, 제1 코어 플레이트(81)의 외측에 배치되도록 돌출된다.

이에 따라, 제1 코어 플레이트(81)와 상부 플레이트(41) 사이에 형성된 공극의 수직 거리(도 1의 h)는 그대로 유지되면서, 돌출부(45)에 의해 제1 코어 플레이트(81)와 상부 플레이트(41) 사이의 최단 거리(도 1의 k)는 상기한 수직 거리(h)보다 감소된다.

이 경우, 자로가 가동 철심(80)에서 돌출부(45)를 경유하여 고정 철심(40)으로 형성되므로, 가동 철심(80)의 가동 범위는 유지하면서 공극의 거리를 최소화할 수 있다. 따라서 초기 동작 시 가동 철심(80)의 구동에 필요한 전자기력을 높일 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 돌출부(45)는 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41)에만 형성되지 않으며, 하부 플레이트(42)에도 동일하게 형성될 수 있다. 이에 제2 코어 플레이트(82)와 하부 플레이트(42) 사이에 형성된 공극의 수직 거리는 그대로 유지되면서, 돌출부(45)에 의해 제2 코어 플레이트(82)와 하부 플레이트(42) 사이의 최단 거리는 상기한 수직 거리보다 감소된다.

이에 더하여, 가동 철심(80)의 일 측에는 가동 철심(80)에 탄성력을 가하는 복귀스프링(75)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 가동 철심(80)은 초기 위치로 복귀될 수 있다. 여기서, 초기 위치는 고정 접점(22)과 상기 가동 접점(24)이 상호 분리된 상태일 수 있다.

따라서 코일(35)에 전원 인가시, 가동 철심(80)은 가동 접점(24)이 고정 접점(22)과 접촉하도록 이동되고, 코일(35)의 전원 차단시 가동 철심(80)은 복귀스프링(75)의 탄성력에 의해 가동 접점(24)이 상기 고정 접점(22)으로부터 분리되어 초기 위치로 이동될 수 있다.

복귀스프링(75)은 가동 철심(80)의 이동방향으로 신축이 가능하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 압축코일스프링이 이용될 수 있다.

또한 복귀스프링(75)은 가동 철심(80)의 하단부에 배치될 수 있다. 따라서 복귀스프링(75)의 상단은 가동 철심(80)의 하단에 접촉되고 복귀스프링(75)의 하단은 고정 철심(40)을 관통하여 케이스(10)의 저면을 지지할 수 있다.

이어서 본 실시예에 따른 전자접촉기(100)의 동작을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 코일(35)에 전원이 인가되지 아니한 때는, 가동 철심(80)은 복귀스프링(75)의 탄성력에 의해 상측으로 이동된 차단 위치에 배치된다. 이에 가동 접점(24)은 고정 접점(22)으로부터 이격 또는 분리된 상태로 주전원 차단 위치에 배치된다.

영구자석(50)의 자기력선은 고정 철심(40) 및 상기 영구자석 플레이트(70)를 따라 형성(도 1에 도시된 화살표 참조)되며, 이에 제2 코어 플레이트(82)와 영구자석 플레이트(70) 사이에는 인력이 작용된다.

이어서 코일(35)에 전원이 인가되면, 도 2에 도시된 바와 같이 가동 철심(80)에는 하단에서 상단으로 이동하는 자기력선이 발생되고, 이에 제1 코어 플레이트(81)와 제2 코어 플레이트(82)는 자속이 흐르는 자로로 이용된다.

따라서 도 3에 도시된 바와 같이 제1 코어 플레이트(81) 및 제2 코어 플레이트(82)는 자기 저항이 작아지는 방향인 하측 방향으로 이동하게 된다.

이때, 고정 철심(40)에 형성된 돌출부(45)에 의해, 제1 코어 플레이트(81) 및 제2 코어 플레이트(82)와 고정 철심(40) 사이에는 좁은 간격으로 공극(도 1의 k)이 형성되어 있으므로, 용이하게 자속이 흐를 수 있으며 이에 큰 전자기력을 얻을 수 있다. 따라서 동작 시간을 최소화할 수 있다.

이에 따라, 제1 코어 플레이트(81) 및 제2 코어 플레이트(82)를 포함하는 가동 철심(80)은 축방향 하측으로 이동하게 되며, 가동 철심(80)에 체결되어 있는 가동 접점(24)도 함께 이동하여 고정 접점(22)와 접촉하게 된다. 따라서 부하에 주전원이 공급되어 부하를 구동시킬 수 있다.

한편, 코일(35)에 전원 공급을 중단하는 경우, 자기력은 영구자석(50)에 의해 다시 도 1에 도시된 화살표를 따라 형성된다. 따라서 가동 철심(80)은 복귀스프링(75)에 의해 원위치로 이동하게 되며, 이에 전자접촉기(100)는 도 1에 도시된 상태로 복귀된다.

이와 같이 구성되는 전자접촉기는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자접촉기를 개략적으로 도시한 단면도로, 도 4는 전술한 도 2에 대응하는 도면으로 코일(35)에 전원이 인가되는 시점을 도시하였으며, 도 5는 코일(35)에 전원이 인가된 상태를 도시하였다.

본 실시예는 전술한 실시예와 전체적으로 유사하며, 가동 철심(80)과 고정 철심(40)의 형상에서만 차이를 갖는다. 따라서, 전술한 실시예와 유사한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이를 갖는 구성에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자접촉기(200)는 가동 철심(80)의 제1, 제2 코어 플레이트(81, 82)와 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41), 하부 플레이트(42)가 서로 대면하는 면이 경사면으로 형성된다.

즉, 고정 철심(40)의 상부 플레이트(41), 하부 플레이트(42)의 상부면은 각각 코어(83) 측으로 갈수록 낮아지는 경사면으로 형성되고, 가동 철심(80)의 제1, 제2 코어 플레이트(81, 82)는 하부면은 이에 대응하는 평행한 경사면으로 형성된다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 제1, 제2 코어 플레이트(81, 82)와 상부 플레이트(41), 하부 플레이트(42) 간의 이동 거리(h)는 전술한 실시예와 동일하게 유지되나, 자로가 형성될 수 있는 최단 거리는 경사면 간의 수직 거리(j)로 형성되므로, 상기한 이동 거리(h)보다 짧은 거리로 형성된다.

이에, 본 실시예에 따른 전자접촉기(200)는 기존과 동일한 이동 거리(h)를 유지하면서 공극에서 자로가 형성되는 거리를 줄일 수 있다. 따라서 돌출부(45)와 코어 플레이트(81, 82) 사이의 공극 뿐만 아니라, 경사면을 통해서도 자로가 형성될 수 있어 전자기력을 더욱 확보할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 전자 접촉기(200)는 코일(35)에 전원이 인가되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 가동 철심(80)이 이동되고 이에 가동 접점(24)이 고정 접점(22)과 접촉할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10 : 케이스
20 : 접점부
22 : 고정 접점 24 : 가동 접점
34 : 보빈
35 : 코일
40 : 고정 철심
41 : 상부 플레이트 42 : 하부 플레이트
43: 연결부
45: 돌출부
50 : 영구자석
70 : 영구자석플레이트 75 : 복귀스프링
80 : 가동 철심
81 : 제1 코어 플레이트 82 : 제2 코어 플레이트
83 : 코어

Claims

길이 방향으로 이동 가능하게 배치되는 코어와, 상기 코어의 양단에 각각 배치되는 제1, 제2 코어 플레이트를 포함하는 가동 철심;
상기 코어의 둘레에 배치되는 코일;
상기 코일의 둘레에 배치되어 자로를 형성하는 고정 철심; 및
상기 코일과 상기 고정 철심 사이에 배치되는 영구자석;
을 포함하며,
상기 제1 코어 플레이트는 상기 고정 철심의 외부에 배치되고,
상기 제2 코어 플레이트는 상기 고정 철심의 내부에 배치되며,
상기 고정 철심에는 상기 제1 코어 플레이트 또는 상기 제2 코어 플레이트와의 공극을 줄이는 돌출부가 적어도 하나 형성되는 전자접촉기.
제1항에 있어서, 상기 돌출부는,
상기 제1 코어 플레이트가 상기 고정 철심에 인접하게 이동될 때, 상기 제1 코어 플레이트의 외측에 배치되는 전자접촉기.
제2항에 있어서, 상기 돌출부는,
상기 제2 코어 플레이트가 상기 고정 철심의 내부에서 상기 고정 철심의 바닥면에 인접하게 이동될 때, 상기 제2 코어 플레이트의 외측에 배치되는 전자접촉기.
제1항에 있어서, 상기 고정 철심은,
상기 제1, 제2 코어 플레이트의 하부면에 각각 대면하도록 배치되는 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하는 전자접촉기.
제4항에 있어서, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트는,
상부면이 경사면으로 형성되는 전자접촉기.
제5항에 있어서, 상기 경사면은,
상기 코어 측으로 갈수록 낮아지는 형태로 형성되는 전자접촉기.
제6항에 있어서, 상기 제1, 제2 코어 플레이트는,
하부면이 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트의 경사면과 평행한 경사면으로 형성되는 전자접촉기.