KR20160059023A - 전자접촉기 - Google Patents

Abstract

NC(Normal Close)타입 전자접촉기가 개시된다.
개시되는 전자접촉기는 코일부; 상기 코일부에 전원이 인가되면 자력을 띄는 고정코어; 상기 고정코어의 상방에 구비되며, 상기 고정코어의 자력에 의해 가동되는 가동코어; 상기 가동코어의 상방에 고정된 고정접점; 상가 가동코어의 동작에 연동하여 가동되며, 상기 고정접점에 접촉 및 분리되는 가동접점; 탄성복원력을 통해 상기 가동코어를 복귀시키는 리턴스프링; 상기 가동접점에 구비되어, 상기 가동접점과 상기 고정접점에 접촉하중을 인가하는 컨택스프링; 및 상기 컨택스프링을 지지하도록 상기 가동접점과 상기 가동코어 사이에 고정적으로 구비되는 스프링 서포터;를 포함한다.
이러한 전자접촉기에 의하면, 장치가 소형화될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

전자접촉기{MAGNETIC CONTACTOR}

본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NC(Normal Close)타입 전자접촉기에 관한 것이다.

일반적으로 전자접촉기는 회로의 개폐를 작동체에 의해 작동되도록 하는 장치로서, 아크챔버(10)와 프레임(20)이 결합되어 외관을 구성하고, 아크챔버(10) 내부에 고정접점(40)과 가동접점(50)이 구비되며, 프레임(20) 내부에 코일부(30), 고정코어(60) 및 가동코어(70)가 구비된다.

이러한 전자접촉기에는 NC(Normal Close)타입과 NO(Normal Open)타입이 있다.

NC타입 전자접촉기는 코일부(30)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 접점이 접촉되어 회로가 폐로되고, 코일부(30)에 전압이 인가되면 접점이 분리되어 회로가 개로되도록 동작한다.

반대로, NO타입 전자접촉기는 코일부(30)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 접점이 분리되어 회로가 개로되고, 코일부(30)에 전압이 인가되면 접점이 접촉되어 회로가 폐로되도록 동작한다.

또한, 전자접촉기 중에는 하나의 코어 구동부를 통해 2개의 NC타입 접점과 2개의 NO타입 접점을 가동시키는 4극 타입 전자접촉기가 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 전자접촉기의 폐로상태를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 2는 종래의 기술에 의한 전자접촉기의 개로상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 3은 종래의 기술에 의한 전자접촉기의 가동코어(70)의 변위에 따른 스프링 압축하중과 코어 흡인력을 비교하는 그래프이다.

도 1 및 도 2를 보면, 종래의 기술에 의한 전자접촉기는 가동코어(70)를 탄성지지하는 리턴스프링(80)과, 가동코어(70)에 가동접점(50)을 지지시키는 컨택스프링(90)을 포함한다.

이러한 종래의 기술에 의한 전자접촉기는 코일부(30)에 전압이 인가되지 않는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 리턴스프링(80)에 의해 가동코어(70)가 상승 배치되고 가동접점(50)이 고정접점(40)에 접촉된다.

이때, 가동접점(50)과 고정접점(40) 사이에는 리턴스프링(80)의 탄성복원력과 컨택스프링(90)의 탄성복원력이 합해진 합성하중이 접점간 접촉하중으로 작용한다.

따라서, 리턴스프링(80)은 컨택스프링(90)을 압축시키는 정도의 하중을 가할 수 있기 위해 높은 탄성력을 가지도록 이루어져야 한다.

그러나, 전자접촉기의 규모에는 한계가 있으므로, 리턴스프링(80)은 스프링의 자유장 및 최대 외경에 제한이 있으므로 높은 탄성력을 갖기 위해서는 스프링 상수값이 크게 설계된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 회로를 개로시키는 경우에, 높은 스프링 상수값으로 인해 코어의 높은 흡인력이 요구된다.

도 3의 그래프를 보면, 가동코어(70)의 스트로크에 따른 리턴스프링(80)과 컨택스프링(90)의 전체 합성하중 값이 나타나 있다. 참고로, 가동코어(70)가 투입된 상태의 위치가 0이고 석방된 상태의 위치가 8로 나타나 있다.

여기서, A구간과 B구간의 경계는 가동접점(50)과 고정접점(40)이 분리되어 컨택스프링(90)의 미는힘이 제거되어 전체 합성하중 값이 증가하는 순간이다.

따라서, A구간가 B구간의 경계에서 원활하게 가동코어(70)가 투입되기 위해서는 코어의 높은 흡인력이 요구된다.

한편, A구간의 초기부분에서는 리턴스프링(80)의 미는힘과 컨택스프링(90)의 미는힘이 서로 반대방향으로 작용하므로, 합성하중 값이 낮다.

그리고, 일반적인 스프링의 특성상 압축이 진행된 후에는 C구간과 같이 하중이 낮아지게 된다.

한편, 일반적으로 코어의 흡인력은 도 3에 도시된 바와 같이 비선형적으로 증대한다.

따라서, A구간과 B구간의 경계(스트로크 6mm 지점)에서의 높은 하중에 대응하여 고정코어(60)의 흡인력이 높아져야 한다.

이를 위해, 코일부(30)에 매우 높은 전류가 인가되어야 하고, 코어의 크기를 증대시켜야 한다.

따라서, 종래의 기술에 의한 전자접촉기는 작동시 전력소모값이 크고, 장치의 규모가 커진다는 단점이 있다.

또한, 도 3을 보면, 높은 흡인력을 가지도록 코어를 설계하는 경우에는 C구간에서 스프링의 합성하중에 비해 코어의 흡인력이 상대적으로 매우 크게 되므로, 전체적으로 코어의 효율이 떨어진다는 단점이 있다.

여기서, C구간은 NO(Normal Open)타입 접점이 접촉된 구간에 해당한다.

참고로, 도 3에 도시된 그래프는 2NO+2NC 타입을 구비하는 4극 전자접촉기에 대한 것이다.

그리고, 이러한 종래의 기술에 의한 전자접촉기는 가동접점(50)과 고정접점(40)의 접촉동작이 리턴스프링(80)에 의해 이루어지므로, 접점 채터링(Chattering)현상이 심하다는 단점이 있다.

이와 같이, 접점 채터링이 심하면, 접점 소모가 가속화된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 코어의 효율이 향상될 수 있는 전자접촉기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 코일부; 상기 코일부에 전원이 인가되면 자력을 띄는 고정코어; 상기 고정코어의 상방에 구비되며, 상기 고정코어의 자력에 의해 가동되는 가동코어; 상기 가동코어의 상방에 고정된 고정접점; 상가 가동코어의 동작에 연동하여 가동되며, 상기 고정접점에 접촉 및 분리되는 가동접점; 탄성복원력을 통해 상기 가동코어를 복귀시키는 리턴스프링; 상기 가동접점에 구비되어, 상기 가동접점과 상기 고정접점에 접촉하중을 인가하는 컨택스프링; 및 상기 컨택스프링을 지지하도록 상기 가동접점과 상기 가동코어 사이에 고정적으로 구비되는 스프링 서포터;를 포함하는 전자접촉기를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 가동접점은 상기 고정접점과 상기 스프링 서포터 사이에 배치되어 승강 동작하도록 구성되고, 상기 컨택스프링은 일단이 상기 스프링 서포터에 지지되고 타단이 상기 가동접점에 지지되는 압축스프링으로 이루어질 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 가동코어와 거동이 일치하도록 구비되며, 상기 가동코어가 하강되는 힘을 상기 가동접점에 전달하는 구동력 전달부가 더 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 구동력 전달부는 상기 가동코어에서 상기 가동접점 방향으로 연장된 전달축; 및 상기 전달축의 끝단에 구비되며, 하강 동작시에 상기 가동접점의 상단을 가압할 수 있도록 형성된 가압편;을 포함할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 구동력 전달부는 상기 가동접점이 상기 고정접점에 접촉된 경우에 상기 가압편과 상기 가동접점 사이에 스프링 압축간격이 형성되도록 구성될 수 있다.

한편, 일 실시예에서, 상기 스프링 서포터는 아크챔버에 고정될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치가 소형화될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 코어의 효율이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 접점의 채터링 현상이 감소된다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 전자접촉기의 폐로상태를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 전자접촉기의 개로상태를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 3은 종래의 기술에 의한 전자접촉기의 가동코어의 변위에 따른 스프링 압축하중과 코어 흡인력을 비교하는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 폐로상태를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 전자접촉기의 개로상태를 나타내는 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 가동코어의 변위에 따른 스프링 압축하중과 코어 흡인력을 비교하는 그래프.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기에 대해서 살펴본다.

여기서, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기의 폐로상태, 도 5는 개로상태를 나타내는 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 하우징(110), 코일부(120), 고정코어(130), 가동코어(140), 고정접점(150), 가동접점(160), 리턴스프링(170), 컨택스프링(180), 스프링 서포터(190) 및 구동력 전달부(200)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(110)은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)의 외관을 구성하며, 일 실시예에서, 내부에 공간을 구비하는 아크챔버(112)와, 상기 아크챔버(112)의 하단에 결합되는 프레임(114)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 코일부(120)는 상기 프레임(114)의 내부에 구비되며, 보빈(122)과, 상기 보빈(122)에 권취된 코일(124)로 구성될 수 있다. 이러한 코일부(120)는 외부 전원을 인가받아 자력을 발생시켜서 후술할 고정코어(130)를 자화시킬 수 있다.

상기 고정코어(130)는 프레임(114)의 내부에서 코일부(120)의 하단에 고정적으로 구비되며, 코일부(120)에 전원이 인가되면 코일부(120)로부터 자력을 전달받아서 자력을 띌 수 있다.

상기 가동코어(140)는 프레임(114)의 내부에서 고정코어(130)의 상방에 승강 가능하도록 구비되며, 고정코어(130)가 자화되어 발생시키는 흡인력에 의해 하강할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 이러한 가동코어(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)에 포함되는 컨택브릿지(미도시, Contact Bridge)의 하단에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 고정접점(150)은 가동코어(140)의 상방에 고정적으로 구비된다. 일 실시시예에서, 고정접점(150)은 아크챔버(112)에 구비될 수 있다. 이러한 고정접점(150)은 후술할 가동접점(160)과 연결되어 통전경로를 구성할 수 있다.

상기 가동접점(160)은 가동코어(140)의 동작에 연동하여 가동되며, 고정접점(150)에 접촉 및 분리될 수 있다.

일 실시예에서, 가동접점(160)은 가동코어(140)가 하강하는 동작에 연동하여 하강하도록 구성될 수 있고, 가동코어(140)가 가하는 힘이 제거되는 경우에는 후술할 컨택스프링(180)의 탄성복원력에 의해 상승되도록 구성된다.

이를 위해, 가동접점(160)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 아크챔버(112)의 내측에서 가동접점(160)과 후술할 스프링 서포터(190) 사이에 배치되어 승강 가능하도록 구성된다.

상기 리턴스프링(170)은 외력이 제거된 경우에 탄성복원력을 통해 가동코어(140)를 복귀시키도록 구비된다.

일 실시예에서, 리턴스프링(170)은 일단이 코일부(120)의 상단 또는 프레임(114)에 구비되는 구조물(미도시)에 지지되고, 타단이 가동코어(140)의 하단에 지지되는 압축코일(124)스프링으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 리턴스프링(170)은 코일부(120)에 전압이 인가되지 않는 경우 즉, 고정코어(130)의 흡인력이 제거된 경우에 가동코어(140)를 상승시킬 수 있다.

상기 컨택스프링(180)은 가동접점(160)에 구비되어, 가동접점(160)과 고정접점(150) 간의 접점에 접촉하중을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 컨택스프링(180)은 일단이 후술할 스프링 서포터(190)에 지지되고 타단이 가동접점(160)의 하단에 지지되는 압축코일(124)스프링으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 스프링 서포터(190)는 컨택스프링(180)을 지지하도록 가동접점(160)과 가동코어(140) 사이에 고정적으로 구비될 수 있다.

이러한 스프링 서포터(190)는 컨택스프링(180)을 가동코어(140)와 분리된 상태로 지지하여, 리턴스프링(170)의 탄성복원력이 접점의 접촉하중으로 작용하지 않도록 할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 스프링 서포터(190)를 통해 컨택스프링(180)의 탄성복원력만 접촉하중으로 작용할 수 있도록 구성된다.

일 실시예에서, 스프링 서포터(190)는 아크챔버(112)에 결합되어 가동코어(140) 및 가동접점(160)의 동작에 무관하게 위치가 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 이러한 스프링 서포터(190)는 가동접점(160)이 결합된 상기 컨택브릿지(미도시)를 관통하여 배치되는 바 형태의 부재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 구동력 전달부(200)는 가동코어(140)와 거동이 일치하도록 구비되며, 가동코어(140)가 하강되는 힘을 가동접점(160)에 전달할 수 있다.

일 실시예에서, 구동력 전달부(200)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 전달축(202) 및 가압편(204)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전달축(202)은 가동코어(140)에서 가동접점(160) 방향으로 연장형성될 수 있다.

또한, 상기 가압편(204)은 전달축(202)의 상단에 구비되며, 도 5에 도시된 바와 같이 하강시에 가동접점(160)의 상단을 가압하여 가동코어(140)가 하강되는 힘을 가동접점(160)에 전달할 수 있다.

반대로, 가압편(204)은 상승시에는 가동접점(160)과 독립적으로 거동하며 가동접점(160)에 힘을 가하지 않도록 구성된다.

일 실시예에서, 가압편(204)은 전달축(202)의 상단에서 돌출된 형태로 구성될 수 있다.

이와 같은 구동력 전달부(200)를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 가동접점(160)의 가동구조가 오버래핑 타입으로 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 구동력 전달부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 가동접점(160)이 고정접점(150)에 접촉된 경우에 가압편(204)과 가동접점(160) 사이에 스프링 압축간격(g)이 형성되도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 스프링 압축간격(g)은 가압편(204)의 최대상승 높이와 가동접점(160) 및 고정접점(150) 간의 접촉면 높이 간의 차이를 의미한다. 즉, 스프링 압축간격(g)은 컨택스프링(180)이 접점에 접촉하중을 가하는 경우에 컨택스프링(180)이 압축되는 길이에 대응한다.

이와 같이 스프링 압축간격(g)을 형성하기 위해, 일 실시예에서, 구동력 전달부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 가동코어(140)의 최대상승 위치에서 가압편(204)이 가동접점(160)과 고정접점(150) 간의 접촉면 높이보다 높게 배치되도록 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 컨택스프링(180)을 지지하는 스프링 서포터(190)를 통해 접점의 접촉하중이 컨택스프링(180)에 의해서만 가해지고, 리턴스프링(170)의 탄성복원력은 접점에 영향을 끼치지 않게 된다.

따라서, 리턴스프링(170)은 가동코어(140)의 무게만 지지하면 되므로, 리턴스프링(170)의 규모가 축소될 수 있고 스프링 상수값이 작게 설계될 수 있다.

따라서, 상대적으로 작은 코어 흡인력을 통해 가동코어(140)를 가동시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)의 가동코어(140)의 변위에 따른 스프링 압축하중과 코어 흡인력을 비교하는 그래프이다.

여기서, 그래프의 A구간은 리턴스프링(170)만 압축되는 구간이다.

B구간은 구동력 전달부(200)가 가동접점(160)을 눌러서, 리턴스프링(170)과 컨택스프링(180)이 함께 압축되는 구간이다.

여기서, 스트로크 4mm 지점은 가동접점(160)이 고정접점(150)에서 분리되는 지점이다.

그리고, C구간은 NO타입 접점이 접촉되는 구간이다. 여기서, 스트로크 2mm 지점은 NO타입의 양 접점이 서로 접촉되는 지점이다.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 도 4 및 도 5에는 도시되어 있지 않지만 도 6의 그래프에 나타난 바와 같이 2NO+2NC 타입 접점을 구비하는 4극 전자접촉기(100)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 리턴스프링(170)의 스프링 상수값이 낮게 구현될 수 있으므로, 가동접점(160)을 가동시키는 초기단계(A구간)에서 상대적으로 낮은 합성하중을 갖는다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 낮은 코어 흡인력으로 가동코어(140)가 가동될 수 있으므로, 코어의 규모 및 코일부(120)에 인가되는 전류의 크기가 감소될 수 있고, 이를 통해 장치의 규모가 축소될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 리턴스프링(170)이 가동코어(140)의 하중만 지지하면 되므로, 리턴스프링(170)의 크기가 감소될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 가동코어(140)의 투입동작 시에 전체 스프링 합성하중의 크기가 비선형적으로 증가하는 코어 흡인력과 유사한 형태로 증가하므로, 스프링 합성하중과 코어 흡인력 간에 차이가 큰 구간이 없게 되어, 결과적으로 코어의 효율이 향상된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자접촉기(100)는 리턴스프링(170)의 탄성복원력이 접점의 접촉하중에 작용하지 않도록 구성되므로, 접점의 채터링 현상이 저감된다는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

100: 전자접촉기 110: 하우징
112: 아크챔버 114: 프레임
120: 코일부 122: 보빈
124: 코일 130: 고정코어
140: 가동코어 150: 고정접점
160: 가동접점 170: 리턴스프링
180: 컨택스프링 190: 스프링 서포터
200: 구동력 전달부 202: 전달축
204: 가압편 g: 스프링 압축간격

Claims (6)

1. 코일부;
   상기 코일부에 전원이 인가되면 자력을 띄는 고정코어;
   상기 고정코어의 상방에 구비되며, 상기 고정코어의 자력에 의해 가동되는 가동코어;
   상기 가동코어의 상방에 고정된 고정접점;
   상가 가동코어의 동작에 연동하여 가동되며, 상기 고정접점에 접촉 및 분리되는 가동접점;
   탄성복원력을 통해 상기 가동코어를 복귀시키는 리턴스프링;
   상기 가동접점에 구비되어, 상기 가동접점과 상기 고정접점에 접촉하중을 인가하는 컨택스프링; 및
   상기 컨택스프링을 지지하도록 상기 가동접점과 상기 가동코어 사이에 고정적으로 구비되는 스프링 서포터;
   를 포함하는 전자접촉기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동접점은 상기 고정접점과 상기 스프링 서포터 사이에 배치되어 승강 동작하도록 구성되고,
   상기 컨택스프링은 일단이 상기 스프링 서포터에 지지되고 타단이 상기 가동접점에 지지되는 압축스프링으로 이루어진 전자접촉기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가동코어와 거동이 일치하도록 구비되며, 상기 가동코어가 하강되는 힘을 상기 가동접점에 전달하는 구동력 전달부;를 더 포함하는 전자접촉기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동력 전달부는,
   상기 가동코어에서 상기 가동접점 방향으로 연장된 전달축; 및
   상기 전달축의 끝단에 구비되며, 하강 동작시에 상기 가동접점의 상단을 가압할 수 있도록 형성된 가압편;을 포함하는 전자접촉기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 구동력 전달부는 상기 가동접점이 상기 고정접점에 접촉된 경우에 상기 가압편과 상기 가동접점 사이에 스프링 압축간격이 형성되도록 구성된 전자접촉기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 스프링 서포터는 아크챔버에 고정되는 전자접촉기.

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