KR20160085412A

KR20160085412A - 전자 접촉기

Info

Publication number: KR20160085412A
Application number: KR1020150002214A
Authority: KR
Inventors: 이호준
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-07-18
Also published as: KR102333970B1

Abstract

본 발명은 전자 접촉기에 관한 것이다. 본 발명의 전자 접촉기는 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치 및 상기 코일에 인가되는 전원을 조정하고, 상기 전원의 입력단과 제1 코일이 연결되는 제1 루프 및 상기 전원의 입력단과 제2 코일이 연결되는 제2 루프를 형성하는 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부의 제2 루프는 상기 전원의 입력단과 상기 제2 코일 사이에 연결되어 상기 전원의 입력단의 교류 전압을 전파 정류하는 정류 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 소비 전력을 절감시키고 다이오드 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

전자 접촉기{ELECTROMAGNETIC CONTACTOR}

본 발명은 전자 접촉기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 접촉기의 초기 구동시 과도 전류로 인하여 브릿지 다이오드의 소손이 발생하는 것을 방지하고, 소비 전력을 저감시킬 수 있는 제어 회로를 포함하는 전자 접촉기에 관한 것이다.

최근 자동 제어 분야에서는 접점부의 개폐가 전자기적으로 이루어지는 전자 접촉기가 이용되고 있다. 예를 들어, 전자 접촉기는 주전원과 부하 사이에 연결될 수 있으며 코일에 의하여 접점부의 개폐를 제어함으로써 주전원과 부하(예를 들어, 모터)의 연결을 원격으로 제어하는데 이용될 수 있다.

일반적으로, 전자 접촉기는 주전원 또는 부하에 각각 연결되는 고정 접점과, 고정 접점으로부터 이격되어 배치되는 가동 접점을 포함하는 접점부를 구비할 수 있다. 전자 접촉기의 구동부는 가동 접점과 고정 접점을 접촉시키거나 이격시키며, 자기력을 발생시키는 코일, 코일 내부에 이동 가능하게 배치되는 자성 코어, 자성 코어를 초기 위치로 복귀시키는 리턴 스프링을 포함할 수 있다. 또한, 전자 접촉기는 코일에 전압을 인가하거나 전압을 제거함으로써 접점부의 개폐를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.

전자 접촉기의 제어 회로는 교류 신호 또는 직류 신호를 코일에 인가하여 접점의 개폐를 제어할 수 있는데, 특히 교류 신호를 인가하는 경우 신호의 세기가 주기적으로 0에 도달함에 따라 순간적으로 전자 접촉기의 접촉이 떨어질 수 있다. 이러한 현상은 전자 접촉기의 구동시 간헐적인 소음을 발생시킬 수 있으며, 내구성이 감소되어 제품의 수명이 단축되는 결과를 초래할 수 있다.

도 1은 전술한 문제점을 해결하기 위한 종래의 전자 접촉기의 제어 회로를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 교류 전원 입력단(100)과 전자 접촉기 코일(104) 사이에 브릿지 다이오드(102)를 연결함으로써, 안정적인 직류 전압이 출력되고 전자 접촉기의 접촉이 순간적으로 떨어지는 현상을 최소화할 수 있다.

한편, 도 1과 같은 제어 회로에서 브릿지 다이오드(102)의 전류 용량을 결정할 때 전자 접촉기 코일(104)에 인가되는 전류의 크기를 고려하여야 한다. 일반적으로, 전자 접촉기 코일(104)을 초기 구동시키기 위한 전류는 매우 큰 값을 가지기 때문에 브릿지 다이오드(102)의 전류 용량이 커져야 한다. 그러나 브릿지 다이오드(102)의 전류 용량이 커지는 경우에는 큰 용적을 차지하기 때문에 전자 접촉기 내부에 구조적으로 결합되기 어렵고, 소비 전력이 증가하는 문제점이 존재한다.

본 발명은 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치를 이용하여 전자 접촉기의 초기 구동시 제어 회로의 제1 루프를 통해 높은 전류로 제1 코일을 구동시키고, 유지 구동시 제어 회로의 제2 루프를 통해 낮은 전류로 제2 코일을 구동시킴으로써, 소비 전력을 절감시키고 다이오드 용량을 줄일 수 있는 전자 접촉기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자 접촉기는 코일에 인가되는 전원이 조정됨에 따라 상기 코일과 상호 작용하는 코어가 이동하여 접점이 개폐되는 전자 접촉기에 있어서, 상기 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치 및 상기 코일에 인가되는 전원을 조정하고, 상기 전원의 입력단과 제1 코일이 연결되는 제1 루프 및 상기 전원의 입력단과 제2 코일이 연결되는 제2 루프를 형성하는 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부의 제2 루프는 상기 전원의 입력단과 상기 제2 코일 사이에 연결되어 상기 전원의 입력단의 교류 전압을 전파 정류하는 정류 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치를 이용하여 전자 접촉기의 초기 구동시 제어 회로의 제1 루프를 통해 높은 전류로 제1 코일을 구동시키고, 유지 구동시 제어 회로의 제2 루프를 통해 낮은 전류로 제2 코일을 구동시킴으로써, 소비 전력을 절감시키고 다이오드 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전자 접촉기의 제어 회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 오프 상태에서의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 온 상태에서의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접점 스위치의 온 상태에서의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접점 스위치의 오프 상태에서의 단면도.
도 6은 본 발명의 전자 접촉기의 제어 회로의 일 실시예.
도 7은 본 발명의 전자 접촉기의 제어 회로의 다른 실시예.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 오프 상태에서의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 온 상태에서의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기는 접점부(10), 접점을 개폐하는 구동부, 구동부의 코일(211)에 인가되는 전압 또는 전류를 조정하여 접점의 개폐를 제어하는 제어 회로부를 포함한다.

구동부는 상부 프레임(201)과 하부 프레임(202)을 포함하는 하우징(200), 하부 프레임(202)에 안착하는 코일 조립체(210), 코일 조립체(210)와 상부 프레임(201) 사이에 배치되는 가동 철심부(240) 및 코일 조립체(210)에 지지되어 탄성력에 의해 가동 철심부(240)를 초기 위치로 복귀시키는 리턴 스프링(220)을 포함할 수 있다.

코일 조립체(210)는 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생시키는 코일(211), 코일(211)을 둘레에 구비되어 자로를 형성하는 요크(212)를 포함할 수 있다. 코일 조립체(210)는 하부 프레임(202) 내에 안착할 수 있다. 여기서, 전원은 코일(211)에 자기력을 발생시키기 위하여 인가되는 전압 또는 전류를 포함할 수 있다.

가동 철심부(240)는 코일의 자기력과 상호 작용하는 코어(241), 코어(241)와 연결되는 가동 철심 플레이트(401) 및 가동 철심 플레이트(242) 상부에 가동 철심 지지대(243)를 포함할 수 있다.

가동 철심부(240)의 코어(241)는 일 영역이 코일 조립체(210) 내부에 배치되고, 코일(211)의 자기력과 상호 작용하여 왕복 운동할 수 있다.

접점부(10)는 고정 접점(30)과 가동 접점(20)을 포함할 수 있다. 고정 접점(30)은 상부 프레임(201)에 형성될 수 있으며, 가동 접점(20)은 가동 철심부(240)에 형성될 수 있다. 가동 접점(20)은 고정 접점(30)으로부터 이격되어 배치될 수 있으며, 가동 철심부(240)의 왕복 운동에 따라 고정 접점(30)과 접촉하거나 이격될 수 있다.

고정 접점(30)의 일 측은 주전원(미도시)에 연결될 수 있으며, 다른 일 측은 부하(미도시)에 연결될 수 있다. 고정 접점(30)에 가동 접점(20)이 접촉하면 주전원과 부하가 서로 연결될 수 있다.

제어 회로부(미도시)는 코일(211)에 인가되는 전압 또는 전류를 조정하여 접점부(10)의 개폐를 제어하는 기능을 수행한다. 제어 회로부에 의하여 코일(211)에 전압 또는 전류가 인가되면 자기력이 발생함에 따라 코어(241)가 코일(211) 내부로 인입된다. 그로 인하여, 가동 철심부(240)의 코어(241)의 일 영역이 코일 조립체(210) 내부로 이동하고 가동 접점(20)이 고정 접점(30)과 접촉되어 전자 접촉기가 온 상태가 될 수 있다.

제어 회로부에 의하여 코일(211)에 인가된 전원이 제거되면 자기력이 소멸되거나 발생하지 않는다. 가동 철심부(240)와 코일 조립체(210) 사이의 리턴 스프링(220)은 가동 철심부(240)가 코일 조립체(210) 내부로 인입될 때 탄성력을 저장하였다가 전원이 제거되면 탄성력을 가동 철심부(240)에 제공하여 가동 철심부(240)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다. 그로 인하여, 코어(241)의 일 영역이 초기 위치로 복귀될 수 있으며, 가동 철심부(240)가 초기 위치로 복귀함에 따라 가동 접점(20)이 고정 접점(30)에서 떨어져 전자 접촉기가 오프 상태가 될 수 있다.

본 발명의 전자 접촉기는 구동부에 의한 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치(400)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접점 스위치의 온 상태에서의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 오프 상태에서의 단면도이다.

본 발명의 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 가동 철심부(240)가 코일 조립체(210) 내부에서 이동하는 구조를 이용하여 접점 스위치(400)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 가동 철심부(240)의 일 영역을 접점 스위치(400)의 제1 단자(401)로 구성하고, 코일 조립체의 일 영역을 접점 스위치(400)의 제2 단자(402)로 구성할 수 있다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 전자 접촉기가 오프 상태일 때 접점 스위치(400)의 제1 단자(401)와 제2 단자(402)는 구조적으로 접촉하여 온 상태로 스위칭될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 가동 철심부(240)가 코일 조립체(210) 내부로 인입되어 전자 접촉기가 온 상태가 되면, 제1 단자(401)와 제2 단자는 구조적으로 이격되어 접점 스위치(400)가 오프 상태로 스위칭 될 수 있다.

한편, 접점 스위치(400)를 등가 회로로 나타내면 제어 회로부의 접점 스위치(SW)와 같이 동작될 수 있다. 이처럼, 제어 회로부의 접점 스위치(SW)는 전자 접촉기의 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 전자 접촉기의 코일(211)은 제1 코일(213) 및 제2 코일(214)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는 전자 접촉기는 초기 구동시 제1 코일(213)을 통해 전류가 흐르도록 구동되고, 유지 구동시 제2 코일(214)을 통해 전류가 흐르도록 구동될 수 있다. 여기서, 제1 코일(213)은 전자 접촉기를 오프 상태에서 온 상태로 전환하는 초기 구동을 위한 코일이며, 제2 코일(214)은 전자 접촉기가 온 상태로 전환된 이후에 전자 접촉기의 소비 전력을 감소시키기 위하여 접점을 접촉된 상태로 유지시키기 위한 코일이다.

보다 상세하게는, 전자 접촉기의 초기 구동시 코일(211)에 코어(241)를 인입시키기 위해서는 큰 전류가 필요하며, 코일(211)에 코어(241)가 인입되어 고정 접점(30)과 가동 접점(20)이 접촉한 이후에는 전자 접촉기를 온 상태로 유지시키기만 하면 되므로, 초기 구동시의 전류를 유지 구동시까지 유지하지 않아도 된다. 즉, 전자 접촉기의 유지 구동시 제2 코일(214)에 흐르는 전류는 제1 코일(213)에 흐르는 전류보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 코일(213) 및 제2 코일(214)을 등가 회로로 나타내면 인덕터(L1, L2) 성분과 저항 성분(R1, R2)으로 나타낼 수 있는데, 제1 코일(213)의 저항(R1) 또는 임피던스(Z1)를 제2 코일(214)의 저항(R2) 또는 임피던스(Z2)보다 작게 설계함으로써, 제1 코일(213)에 흐르는 전류가 제2 코일(214)에 흐르는 전류보다 크도록 구성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 전자 접촉기의 제어 회로의 일 실시예이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자 접촉기의 제어 회로부는 교류 전원 입력단(600)과 제1 코일(213)이 연결되는 제1 루프(P1), 교류 전원 입력단(600)과 제2 코일(214)이 연결되는 제2 루프(P1)를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 루프(P2)에서, 교류 전원 입력단(600)과 제2 코일(214) 사이에 정류 회로부(610)를 포함할 수 있다.

정류 회로부(610)는 교류 전원 입력단(600)을 통해 인가되는 교류 전압을 전파 정류하는 기능을 수행한다. 바람직하게는, 정류 회로부(610)는 네 개의 다이오드들을 이용하여 브릿지 다이오드로 구성될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 다이오드는 제1 노드(n1) 및 제4 노드(n4) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1), 제2 노드(n2) 및 제4 노드(n4) 사이에 연결되는 제2 다이오드(D2), 제3 노드(n3) 및 제1 노드(n1) 사이에 연결되는 제3 다이오드(D3) 및 제3 노드(n3) 및 제2 노드(n2) 사이에 연결되는 제4 다이오드(D4)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 노드(n1) 및 제2 노드(n2)는 교류 전원 입력단(600)에 각각 연결되고, 제3 노드(n3) 및 제4 노드(n4)는 제2 코일(214)에 각각 연결될 수 있다. 이와 같이 브릿지 다이오드를 구성함으로써, 제2 코일(214) 양 단에는 안정적인 직류 전압이 인가될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 코일(213)의 저항(R1) 또는 임피던스(Z1)는 제2 코일(214)의 저항(R2) 또는 임피던스(Z2)보다 작게 설계되는 것이 바람직하다. 본 발명의 제어 회로부를 이와 같이 구성할 때, 제어 회로부는 접점 스위치(SW)의 스위칭에 따라 초기 구동시 제1 루프(P1)로 동작하고, 유지 구동시 제2 루프(P2)로 동작될 수 있다.

보다 상세하게는, 전자 접촉기의 초기 구동시 접점 스위치(SW)는 턴온되며, 제1 루프(P1)를 통해 제1 코일(213)에 전류가 흐르도록 구동된다. 전술한 바와 같이, 접점 스위치(SW)는 전자 접촉기의 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되므로, 전자 접촉기가 온 상태가 됨에 따라 접점 스위치(SW)는 턴 오프된다. 그에 따라, 유지 구동시에는 접점 스위치가 턴 오프되어 제2 루프(P2)를 통해 제2 코일(214)에 전류가 흐르도록 구동될 수 있다. 여기서, 제2 루프(P2)를 통해 제2 코일(214)에 흐르는 제2 전류는 제1 루프(P1)를 통해 제1 코일(213)에 흐르는 제1 전류보다 작다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어 회로부는 제2 루프로 동작하는 유지 구동시 교류 전원 입력단(600)과 정류 회로부(610) 사이에 연결되어 교류 전원 입력단(600)으로부터 입력되는 전압을 강하시키는 커패시터(620)를 더 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 커패시터(620)는 저항과 커패시터가 직렬 연결되는 RC 직렬 회로로 구성될 수 있다. 이와 같이 커패시터(620)를 추가함으로써, 제2 코일(214)에 흐르는 전류가 감소되어 소비 전력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 정류 회로부(610)의 다이오드 전류 용량을 줄일 수 있다. 그 결과, 브릿지 다이오드 모듈의 용적이 감소될 수 있다.

도 7은 본 발명의 전자 접촉기의 제어 회로의 다른 실시예이다. 도 7을 참조하면, 접점 스위치(SW)는 초기 구동시 제1 루프(P1)를 통해서만 동작하도록 연결되며, 유지 구동시 제2 루프(P2)를 통해서만 동작하도록 연결될 수 있다. 이 경우, 접점 스위치는 전자 접촉기가 오프 상태일 때 턴 온되어 제1 루프를 형성하도록 동작하지만 전자 접촉기가 온 상태가 되면 턴 오프되지 않고, 제2 루프를 형성하도록 동작할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 접점의 개폐와 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치를 이용하여 전자 접촉기의 초기 구동시 제어 회로의 제1 루프를 통해 높은 전류로 제1 코일을 구동시키고, 유지 구동시 제어 회로의 제2 루프를 통해 낮은 전류로 제2 코일을 구동시킴으로써, 전자 접촉기의 소비 전력을 절감시키고 다이오드 용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

코일에 인가되는 전원이 조정됨에 따라 상기 코일과 상호 작용하는 코어가 이동하여 접점이 개폐되는 전자 접촉기에 있어서,
상기 접점의 개폐에 따라 상보적으로 스위칭되는 접점 스위치; 및
상기 코일에 인가되는 전원을 조정하고, 상기 전원의 입력단과 제1 코일이 연결되는 제1 루프 및 상기 전원의 입력단과 제2 코일이 연결되는 제2 루프를 형성하고, 상기 접점 스위치의 스위칭에 따라 상기 제1 루프 또는 상기 제2 루프로 동작하는 제어 회로부를 포함하고,
상기 제어 회로부의 제2 루프는
상기 전원의 입력단과 상기 제2 코일 사이에 연결되어 상기 전원의 입력단의 교류 전압을 전파 정류하는 정류 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는
전자 접촉기.
제1항에 있어서,
상기 정류 회로부는
제1 노드 및 제4 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드, 제2 노드 및 상기 제4 노드 사이에 연결되는 제2 다이오드, 제3 노드 및 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제3 다이오드 및 상기 제3 노드 및 상기 제2 노드 사이에 연결되는 제4 다이오드를 구비하고, 상기 전원의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 상기 코일에 공급하는 브릿지 다이오드를 포함하고,
상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 전원에 각각 연결되고, 상기 제3 노드 및 상기 제4 노드는 상기 코일에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는
전자 접촉기.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로부의 제2 루프는
상기 전원의 입력단과 상기 정류 회로부 사이에 연결되어 상기 전원 입력단으로부터 입력되는 전압을 강하시키는 RC 직렬 회로를 더 포함하는
전자 접촉기.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로부는
상기 접점 스위치의 스위칭에 따라 초기 구동시 상기 제1 루프로 동작하고, 유지 구동시 제2 루프로 동작하는 것을 특징으로 하는
전자 접촉기.
제1항에 있어서,
상기 제1 코일의 임피던스는 상기 제2 코일의 임피던스보다 작은 것을 특징으로 하는
전자 접촉기.