KR20160031897A

KR20160031897A - 전자접촉기

Info

Publication number: KR20160031897A
Application number: KR1020140122242A
Authority: KR
Inventors: 안정식
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-03-23
Also published as: JP2016062888A; CN106206167A; KR101869719B1; EP2996136B1; ES2643518T3; JP6046767B2; US20160079022A1; EP2996136A1; US9384927B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기는 한쌍의 고정전극; 상기 고정전극에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동전극; 상기 가동전극에 상단이 결합되어 수직운동을 하도록 하는 구동축; 상기 구동축의 중앙에 간격을 두고 끼워지는 고정코어; 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 고정코어의 자기력에 의해 흡인될 수 있는 가동코어; 및 상기 고정코어와 가동코어가 삽입되어 지지되는 실린더;를 포함하며, 상기 가동코어의 외주면에 걸림돌기가 형성되고, 상기 실린더 내주면에 상기 걸림돌기가 삽입될 수 있는 경사홈이 형성되어, 상기 가동코어가 상하운동함에 따라 상기 가동전극이 회전하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자접촉기{Elctromagnet Contactor}

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 소호 성능이 향상된 전자접촉기에 관한 것이다.

일반적으로 직류 릴레이(Direct Current Relay) 또는 전자접촉기(Electro-magnetic Contactor)는 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동과 전류신호를 전달해주는 전기적인 회로 개폐 장치의 일종으로, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 설치된다.

도 1은 종래기술에 따른 직류 릴레이의 종단면도, 도 2는 종래기술에 따른 전자접촉기 접점부의 자계를 나타내는 횡단면도, 도 3은 접점부의 부분사시도이다.

전기자동차용 직류 릴레이의 구성은 외부 케이스(1), 상기 외부 케이스(1)의 내부에 설치되는 하우징(2), 상기 하우징(2)에 고정 설치되는 한 쌍의 고정접점(3), 상기 고정접점(3)에 접촉 분리될 수 있는 가동접점(4)을 구비하며, 통상적으로 외부 전원에 의해 접점의 개폐 제어가 가능하도록 가동접점(4)을 구동시키는 전기 액추에이터를 포함한다. 이러한 액추에이터는 가동접점(4)에 결합되는 구동축(5), 고정코어(6), 가동코어(7) 및 코일(8) 등으로 구성된다. 또한, 전류차단시 고정접점(3)과 가동접점(4) 사이에서 발생하는 아크(Arc)를 효과적으로 제어하기 위하여 상기 하우징(2) 내부에 영구자석(9)이 마련된다.

한 쌍의 고정접점(3)은 주 접점 단자로 2개로 구성되어 (+), (-) 극성을 가진다. 영구자석(9)에서 발생하는 자기장은 전류와 상호 작용하여 플레밍의 왼손법칙에 따른 힘을 발생시켜 개폐 시 발생하는 아크를 외부로 밀어내 접점부의 손상을 감소시키는 역할을 한다.

도 2에 접점의 극성과 영구자석(9)에 의한 힘의 작용에 대하여 도시되어 있다. 영구자석(9)에서는 N극에서 S극으로 향하는 자기력(B)이 작용한다. 그리고, 고정접점(3)에 있어서, 오른쪽 고정접점에서는 도면상 돌출하는 방향으로 전기력(+I)이 발생하며, 왼쪽 고정접점에서는 도면상 들어가는 방향으로 전기력(-I)이 발생하는 경우이다. 따라서, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 아크는 좌,우측의 외부방향으로 향하는 힘(F,F')을 받게 되어 접점부에 발생하는 손상을 방지하게 된다.

이와 같이 종래기술에 따른 전자접촉기에 있어서는 영구자석(9)에 의해 발생하는 자계가 고정접점(3)과 가동접점(4) 사이에서 발생하는 아크를 신장시켜 소멸시키는 방식으로 설계되어 있다.

그런데, 종래기술에 따른 전자접촉기에 있어서는 영구자석을 구비하여야 하므로 생산비용이 증대되는 단점이 있다.

또한, 영구자석(9)에서 발생하는 자계는 고정접점(3)과 가동접점(4)이 접촉하여 전류를 통전시킬 때 가동접점(4)에 흐르는 전류의 방향과 함께 플레밍의 왼손법칙에 따른 전자반발력을 증가시키는 문제점이 있다.

도 3을 참조하여 상세히 살펴보면, 가동접점(4)에서는 왼쪽 가동접점(4a)으로부터 오른쪽 가동접점(4b)으로 전류(I)가 흐르게 되므로 플레밍의 법칙에 따라 가동접점(4)에는 하방으로, 다시 말하면 고정접점(3)으로부터 분리되도록 하는 방향으로 힘(F1)이 작용하게 된다. 이러한 전자반발력에 의해 접촉 불량의 가능성이 상존하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 가동전극과 고정전극 사이에서 발생하는 아크를 기계적으로 신장시켜 소호하도록 하는 전자접촉기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기는 한쌍의 고정전극; 상기 고정전극에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동전극; 상기 가동전극에 상단이 결합되어 수직운동을 하도록 하는 구동축; 상기 구동축의 중앙에 간격을 두고 끼워지는 고정코어; 상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 고정코어의 자기력에 의해 흡인될 수 있는 가동코어; 및 상기 고정코어와 가동코어가 삽입되어 지지되는 실린더;를 포함하며, 상기 가동코어의 외주면에 걸림돌기가 형성되고, 상기 실린더 내주면에 상기 걸림돌기가 삽입될 수 있는 경사홈이 형성되어, 상기 가동코어가 상하운동할 때 상기 걸림돌기가 상기 경사홈을 따라 움직임에 따라 상기 가동전극이 회전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 걸림돌기는 좌우 대칭되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 경사홈도 이에 대응하는 한 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사홈의 높이는 상기 가동코어의 운동거리와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가동전극의 회전각도는 90도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기에 의하면 접점부에서 발생하는 아크를 가동접점의 회전에 의해 기계적으로 신장시키므로 아크 소호 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 아크 소호를 위한 영구자석을 제거함으로써 영구자석에 의해 가동전극에 발생하는 전자반발력의 증가를 방지하는 효과가 있다. 더불어, 영구자석을 사용하지 않음으로써 생산비용이 절감되는 효과도 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전자접촉기의 종단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전자접촉기 접점부의 자계를 나타내는 횡단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 전자접촉기의 접점부의 부분사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 내부 부분 사시도이다.
도 6a 및 6b는 도 5에 있어서 실린더의 우측면도 및 좌측면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 작용도로서 가동전극과 고정전극이 접촉한 상태의 정면도와 평면도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 작용도로서 가동전극과 고정전극이 분리된 상태의 정면도와 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 종단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 내부 부분 사시도이고, 도 6a 및 6b는 도 5에 있어서 실린더의 우측면도 및 좌측면도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기는 한쌍의 고정전극(10); 상기 고정전극(10)에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동전극(20); 상기 가동전극(20)에 상단이 결합되어 수직운동을 하도록 하는 구동축(30); 상기 구동축(30)의 중앙에 간격을 갖고 끼워지는 고정코어(50); 상기 구동축(30)의 하단에 결합되어 상기 고정코어(50)의 자기력에 의해 흡인될 수 있는 가동코어(40); 및 상기 고정코어(50)와 가동코어(40)가 삽입되어 지지되는 실린더(70);를 포함하며, 상기 가동코어(40)의 외주면에 걸림돌기(41,42)가 형성되고, 상기 실린더(70) 내주면에 상기 걸림돌기(41,42)가 삽입될 수 있는 경사홈(71,72)이 형성되어, 상기 가동코어(41)가 상하운동할 때 상기 걸림돌기(41,42)가 상기 경사홈(71,72)을 따라 움직임에 따라 상기 가동전극(20)이 회전하는 것을 특징으로 한다.

고정전극(10)은 한 쌍으로 구비되어 하우징(15)의 상부에 결합되며, 각각 전원 및 부하측에 연결된다. 고정전극(10)의 상부에 형성된 홈에는 연결단자가 결합될 수 있으며, 고정전극(10)의 하부에는 고정접점(11)이 형성되어 후술하는 가동전극(20)과 접촉될 수 있다.

가동전극(20)은 하우징(15)의 내부에 삽입되며, 고정전극(10)과 접촉 또는 분리될 수 있는 판상체의 전극이다. 가동전극(20)의 상부면에는 고정접점(11)과 직접적으로 접촉되는 부분에 가동접점(21)이 형성된다. 가동전극(20)이 상방으로 움직여서 고정전극(10)에 접촉하게 되면 전원으로부터 부하측에 전류가 공급되고, 가동전극(20)이 하방으로 움직여서 고정전극(10)으로부터 분리되면 전원으로부터 부하측에 흐르던 전류가 차단된다.

가동전극(20)의 중심부에는 구동축(30)이 결합된다. 가동전극(20)은 구동축(30)에 고정되어 구동축(30)의 움직임을 따라 움직이게 된다. 구동축(30)이 축방향으로 선형구동함에 따라 가동전극(20)이 고정전극(10)에 접촉 또는 분리된다.

구동축(30)은 봉 형상의 긴 샤프트로 케이스(16)의 내부 중심부에 수직으로 설치된다. 구동축(30)의 상단에는 가동전극(20)이 고정적으로 결합되고, 구동축(30)의 하단에는 가동코어(40)가 고정적으로 결합된다. 즉, 구동축(30)은 가동전극(20) 및 가동코어(40)와 함께 움직이는 것으로, 보다 정확히 말하면 가동코어(40)의 움직임은 구동축(30)을 통해 가동전극(20)에 전달된다.

구동축(30)의 상부에는 플랜지부(31)가 형성되며, 플랜지부(31)와 가동전극(20)의 사이에 압축스프링(25)이 개재되어 가동전극(20)에 탄성력을 제공하게 된다. 플랜지부(31)는 지지체(17) 상단에 걸려 구동축(30)이 더 이상 하방으로 움직이지 않도록 하는 걸림턱의 역할도 한다.

구동축(30)의 중앙부에는 고정코어(50)가 설치된다. 여기서, 고정코어(50)의 중심축을 따라 형성되는 홀은 구동축(30)의 외경보다 넓게 형성되어 고정코어(50)와 구동축(30)은 서로 접촉하지 않는다.

코일(60)은 보빈(65) 둘레에 권선되어 전원이 인가되면 자기력을 발생시킨다. 이 자기력에 의해 고정코어(50)는 자화되어 가동코어(40)를 흡인하게 되는 것이다.

고정코어(50)의 하부 및 가동코어(40)의 상부에는 홈이 형성되어 구동축(30) 외면과의 사이에 복귀스프링(55)이 삽입 설치된다.

가동코어(40)는 고정코어(50)와 동일한 직경을 갖는 원통형상으로 형성되며, 코일(60)과 고정코어(50)에서 발생하는 자기력에 의해 상승운동을 하게 된다. 코일(60)에 들어오는 외부전원이 끊기면 고정코어(50)에 자기력이 발생하지 않으므로 가동코어(40)는 복귀스프링(55)에 의해 고정코어(50)와 분리되어 초기위치로 하강하게 된다.

가동코어(40)에는 양측면에 걸림돌기(41,42)가 각각 돌출 형성된다. 걸림돌기(41,42)는 걸림돌기(41,42)가 형성되는 단면의 지름상에 180도 대칭되는 한쌍으로 형성될 수 있다.

실린더(70)는 고정코어(50)와 가동코어(40)가 삽입될 수 있는 공간이 되는 동시에, 고정코어(50)와 가동코어(40)에 지지력을 제공한다.

실린더(70)의 내측면에는 상기 걸림돌기(41,42)가 끼워질 수 있는 경사홈(71,72)이 형성된다. 경사홈(71,72)은 상기 걸림돌기(41,42)에 대응하는 한 쌍으로 형성될 수 있다.

여기서, 경사홈(71,72)의 높이는 상기 가동코어(40)의 운동거리와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고, 가동전극(20)의 운동거리는 가동코어(40)의 운동거리와 같거나 조금 작게 형성될 수 있다. 이는 가동전극(20)이 압축스프링(25)에 의한 지지를 받으며 고정전극(10)에 안정적으로 접촉하기 위함이다.

한편, 상기 경사홈(71,72)을 수평면 상에 투영한 호의 중심각은 90도가 되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 가동전극의 회전각도는 90도로 형성될 수 있다.

보빈(65)은 양 단에 플랜지가 형성된 원통형상으로, 상술한 코일(60)이 보빈(65)의 플랜지 사이에 권선된다. 또한 보빈(65)의 중심부에는 상기 실린더(70)가 삽입될 수 있는 관통공이 형성된다.

요크(18)는 상술한 고정코어(50) 및 가동코어(40)와 함께 자로를 형성하며, 도시된 바와 같이 보빈(65)의 양 단 및 보빈(65)에 권선된 코일(60)의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 작용에 대해 설명하기로 한다. 도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 작용도로서 가동전극과 고정전극이 접촉한 상태의 정면도와 평면도이고, 도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 작용도로서 가동전극과 고정전극이 분리된 상태의 정면도와 평면도이다.

가동전극(20)이 상승하여 고정전극(10)에 접촉한 상태에서 우측 걸림돌기(41)는 우측 경사홈(71)의 상단부(71a)에 위치하게 된다. 이때, 외부 전원이 해제되어 코일(60) 및 고정코어(50)에 발생하던 자기력이 약화되면 가동코어(40)는 복귀스프링(55)의 탄성력에 의해 고정코어(50)로부터 분리되어 원래 위치로 하강하게 된다. 여기서, 가동코어(40)의 우측 걸림돌기(41)는 우측 경사홈(71)을 따라 움직이게 되므로 가동코어(40)는 회전하게 된다. 우측 걸림돌기(41)가 우측 경사홈(71)의 하단부(71b)에 이를 때까지 가동코어(40)는 하강하게 된다. 여기서, 우측 경사홈(71)의 높이는 가동코어(40) 및 가동전극(20)의 상하 이동거리에 해당하게 된다. 또한, 가동전극(20)은 가동코어(40)와 함께 하강하면서 회전한다. 바람직하게는 가동전극(20)은 90도 회전하게 된다.

좌측 걸림돌기(42)와 좌측 경사홈(72)도 같은 방식으로 작용하게 된다. 가동전극(20)이 고정전극(10)에 접촉한 상태에서 좌측 걸림돌기(42)는 좌측 경사홈(72)의 상단부(72a)에 위치한다. 가동코어(40)가 하강하는 경우 좌측 걸림돌기(42)는 좌측 경사홈(72)을 따라 움직이게 되므로 가동코어(40)는 회전하게 된다. 이에 따라 가동전극(20)도 회전하면서 고정전극(10)으로부터 분리된다.

가동전극(20)이 고정전극(10)으로부터 분리될 때 90도 회전하므로 가동접점(21)은 고정접점(11)으로부터 멀리 벗어나게 되어 아크가 신장되어 소멸한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기에 의하면, 가동접점(21)과 고정접점(11) 사이에서 발생하는 아크를 가동전극(20)의 회전에 의해 기계적으로 신장시키므로 아크 소호 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 아크 소호를 위해 종래 사용하던 영구자석을 제거함으로써 영구자석에 의해 가동전극에 발생하는 전자반발력의 증가를 방지하는 효과가 있다. 더불어, 영구자석을 사용하지 않음으로써 생산비용이 절감되는 효과도 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 고정전극 11 고정접점
15 하우징 16 케이스
17 지지체 18 요크
20 가동전극 21 가동접점
25 압축스프링 30 구동축
31 플랜지부 40 가동코어
41,42 걸림돌기 50 고정코어
55 복귀스프링 60 코일
65 보빈 70 실린더
71,72 경사홈

Claims

한쌍의 고정전극;
상기 고정전극에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동전극;
상기 가동전극에 상단이 결합되어 수직운동을 하도록 하는 구동축;
상기 구동축의 중앙에 간격을 두고 끼워지는 고정코어;
상기 구동축의 하단에 결합되어 상기 고정코어의 자기력에 의해 흡인될 수 있는 가동코어; 및
상기 고정코어와 가동코어가 삽입되어 지지되는 실린더;를 포함하며,
상기 가동코어의 외주면에 걸림돌기가 형성되고,
상기 실린더 내주면에 상기 걸림돌기가 삽입될 수 있는 경사홈이 형성되어, 상기 가동코어가 상하운동할 때 상기 걸림돌기가 상기 경사홈을 따라 움직임에 따라 상기 가동전극이 회전하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기.
제1항에 있어서, 상기 걸림돌기는 좌우 대칭되는 한 쌍으로 형성되고, 상기 경사홈도 이에 대응하는 한 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기.
제1항에 있어서, 상기 경사홈의 높이는 상기 가동코어의 운동거리와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기.
제1항에 있어서, 상기 가동전극의 회전각도는 90도로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기.