KR20160119007A - 최적의 코일 접속을 갖는 단락 회로 릴리스 - Google Patents

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KR20160119007A
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Abstract

본 발명은 특히, 코일 형성기(4)의 내부에 위치되는 전기자(2) 및 극(3)과, 상기 코일 형성기(4) 주위에 배치되는 요크 플레이트(6) 및 단자 접속부(7)를 구비하는 전력 회로 차단기용의 단락 회로 릴리스(1)에 관한 것이다. 본 발명은 코일(5)이 코일 요소(4)에 권취되고, 코일의 양 단부(14, 15)는 대응하는 코일 단자에 같은 쪽으로부터 용접될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

최적의 코일 접속을 갖는 단락 회로 릴리스 {SHORT-CIRCUIT RELEASE HAVING AN OPTIMIZED COIL CONNECTION}
본 발명은 특히, 코일 형성기(coil former) 주위에 배치되는 요크 플레이트(yoke plate) 및 단자 접속부(terminal connection) 뿐만 아니라, 코일 형성기 내부에 위치되는 전기자 및 극을 갖는 전력 회로 차단기용의 단락 회로 릴리스(short-circuit release)에 관한 것이다.
이러한 유형의 단락 회로 릴리스는 모터 및 다른 부하를 개폐 및 보호하기 위한 전력 회로 차단기에 사용된다. 이들 단락 회로 릴리스는 본질적으로, 코일 권선부, 코일 형성기, 전기자, 극, 플런저(plunger), 억제 스프링(restraining spring) 및 요크(yoke)를 포함하는 전자기 릴리스(electromagnetic releases)로서 설계된다. 전기자는 전력 회로 차단기의 특정 정격 전류, 예를 들어 모터(motor) 보호의 경우에 있어 공칭 전류의 12배, 또는 변압기 보호의 경우에 있어 공칭 전류의 19배에서 끌어 당겨진다(attract). 이때의 전기자의 거동은 차단기 메커니즘 및 접점을 개방시키도록 가동 접점 부재(moveable contact member)에 작용한다. 여기서 관련 표준은, 동작 전류가 최대 +/- 20%만큼 변할 수 있음을 명시하고 있다.
코일(coil) 및 랩 와이어(wrap wire)에 대해 필요한 더 큰 지지 단면, 더 적은 권취 수, 더 넓은 허용 오차, 및 이와 관련된 더 큰 자기장 불균질성으로 인해, 조정 범위가 상대적으로 넓은 경우에, 동작 제한이 관련 표준에 부합할 수 있도록 전기자와 극 사이의 공극에 대해 권선을 충분히 정확하게 위치설정하는 것이 곤란하다. 또한, 정격 전류에서 또는 단락 전류가 높을 때, 또는 동작 제한이 더 이상 유지되지 않음으로써 코일이 변형되거나 수축되는 경우에, 코일 권선부가 철의 무게 중심 방향으로 이동되지 않도록, 코일 권선부를 공극에 대해 정해진 위치에 고정시키는 문제가 있다.
더 높은 차단 용량을 위해, 고 단락 전류의 경우에 코일이 수축 및 변형될 수 없을 정도의 권선 권취부(winding turn)가 권취되어 있는 코일이 생산된다. 각각의 구조적 크기에 대해 획일적인 코일 형성기의 사용과, 기하학적으로 가장 큰 코일 권선부에 맞춰 코일 형성기 설계된다는 사실로 인해, 코일 형성기 플랜지(coil former flange) 또는 요크와 코일 권선부의 최종 권취부 사이에 간극이 생기는 경우가 있다. 코일 권선부가 전기자와 극 사이의 공극에 대해 정확하게 위치설정될 때 코일 권선부를 고정시키기 위해, 코일 권선부의 단부들 중 하나의 단부는 코일 형성기 플랜지 또는 요크에 접합되고, 타 단부는 단자에 용접된다.
고 차단 용량, 예를 들어 80A의 공칭 전류에 대해 최대 100kA를 갖는 전력 회로 차단기의 경우에, 전류 릴리스 모듈(current release module)은, 열응력을 제어하고 그에 요구되는 릴리스 거동을 달성하기 위해, 완전히 재정렬되어야 한다. 여기서, 단락 회로 릴리스의 경우에 있어서의 전력 정격(power rating)은 접점 부하의 증가로 인해 증가된다. 또한, 온도의 증가를 방지하기 위해, 80-A 릴리스의 전력 손실이 50-A 릴리스의 전력 손실보다 커지는 것은 허용되지 않음에 주목해야 한다. 이는 단락 회로 릴리스의 전체 설계에 따라, 자기 회로가 더욱 효율적으로 설계되어야 한다는 것을 의미한다.
이미 공지된 80-A 장치의 경우, 쇼크 전기자 시스템(shock armature system)이 빠져 있었다. 단락 회로 릴리스를 구성하는데 상이한 힘 레벨(force level)이 사용되었다. 릴리스는 차단기 메커니즘(breaker mechanism)을 해제시켜야 하고, 접점 브리지(contact bridge)에 영향을 주지 않아야 한다. 이는 훨씬 더 바람직하지 못한 자기 시스템(magnetic system)을 감안한 것이다. 여기서, 접점 용접의 방지가 더 어렵다는 것이 결점이다.
따라서, 본 발명의 목적은 고 차단 용량을 갖는 개선된 자기 회로를 구비하고, 이런 방식으로 최적의 제조 공정이 가능한 특히, 전력 회로 차단기용의 단락 회로 릴리스를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 단락 회로 릴리스에 의해 달성된다. 개별적으로 사용되거나, 서로 조합하여 사용될 수 있는 유리한 실시예 및 개선예들이 종속항의 청구대상이다.
상기 목적은, 코일 형성기(coil former) 내부에 위치되는 전기자 및 극을 구비하고, 코일 형성기 주위에 배치되는 요크 플레이트(yoke plate) 및 단자 접속부를 더 구비하는 특히, 전력 회로 차단기용의 단락 회로 릴리스에 의해 독창적으로 달성된다. 본 발명은 코일 형성기에 코일이 권취되고, 상기 코일의 양 단부는 대응하는 코일 단자에 같은 쪽으로부터 용접될 수 있는 것을 특징으로 한다.
기능성에 부정적인 영향을 미치지 않고, 또한 최적의 제조 공정을 제공하는 코일의 배열이 본 발명의 필수 사항이다. 코일은 코일 형성기의 중심에서 수직 방향으로 놓이도록 위치설정된다. 그 후, 전기자 및 극이 코일의 최적 효율을 위해 위치설정된다. 전기자와 극 사이의 최대 공극은 이 공극이 코일의 수직 방향 중심에 놓이도록 규정된다. 바이메탈(bimetal)에 대한 코일 단자는 바이메탈에 대해 평행성을 보장하기 위해, 형성된 윤곽 곡선부 및/또는 복잡한 몰딩(complicated molding) 없이 곧게 연장될 수 있다. 권취 방향은 바이메탈에 대한 직선 접속의 실시예를 가능하게 한다.
본 발명의 코일은 코일 대 단자 접속부 또는 코일과 바이메탈 사이에 추가의 연결부재 없이 전체로서 제조된다. 이는 양 부품 및 용접점도 절감되고, 이에 따라 이들의 저항도 절감되는 이점이 있다. 코일의 용접 접속은 같은 쪽으로부터 이루어질 수 있다. 단자 접속부에 대한 코일 단자는 단자 접속부로 바로 그리고 곧게 연장될 수 있다. 단자에 대해 어떠한 굴절이나 다른 몰딩도 요구되지 않는다. 코일과 단자 접속부 사이에 연결부가 용접될 때, 코일 형성기가 녹을 위험이 없다.
본 발명의 코일의 수평 방향 조정 위치는 전기 접속부, 다시 말해 코일과 단자 접속부 사이 및/또는 코일과 바이메탈 사이의 길이를 단축시킨다. 절감된 저항이 코일 설계 목적으로 사용될 수 있다. 전류 경로의 증가로 인해 약간 손상된 자기 회로는 전체 릴리스로부터 증가되는 저항 없이, 증가된 전기적 여기에 의해 압축된다. 전류 릴리스의 전체 온도에 있어서의 열적 증가는 제공되지 않고, 및/또는 방지된다. 이는 단자 접속부 및/또는 전체 장치의 온도의 규모에 결정적이다. 결과적으로, 표준 장치가 제공된다.
특히 전력 회로 차단기용의 본 발명의 단락 회로 릴리스는 코일 형성기 내부에 위치되는 전기자 및 극을 구비한다. 코일은 코일 형성기에 권취된다. 코일 형성기는 요크 플레이트 및 단자 접속부에 의해 틀이 잡힌다. 요크 플레이트는 바람직하게는 U자 형상으로 실현된다. 단자 접속부는 바람직하게는 서로에 대해 직각으로 배열된 2개의 림(limb)으로, 코일을 포함하는 코일 형성기를 둘러싼다. 바람직하게는, U자 형상으로 실현되고, 과도 영역뿐만 아니라 2개의 림을 갖는 자기 플레이트 (magnetic plate) 가 단자 접속부의 2개의 림 상에 배열되는 것이 바람직하다. 자기 플레이트의 과도 영역은 단자 접속부의 림에 대항해 놓인다. 제1 자기 플레이트의 림은 단자 접속부의 제2 림에 대항해 놓인다. 자기 플레이트의 제2 림은 코일 형성기에 고정된다. 코일은 2개의 단부를 구비한다. 코일의 일단부는 바이메탈에 연결된다. 코일의 제2 단부는 단자 접속부에 바로 용접된다. 코일의 양 단부는 용접 접속부가 한쪽으로부터만 설정되어야 하도록, 같은 쪽으로부터 코일 단자에 용접될 수 있다. 따라서, 모듈(module)은 용접 접속 조립 동안 반전될 필요가 없다. 본 발명의 코일의 권취는, 규정되지 않은 어떠한 외형 굽힘 및/또는 복잡한 몰딩도 불필요하도록, 모듈 내에서 단자에 대한 코일 단부의 직선적이고 직접적인 접속을 허용한다. 코일 단부는 서로 근접하여 평행하게 연장되고, 직선성으로 인해 우수한 용접 옵션을 제공한다. 코일 단부는 평면으로 배열될 수 있다. 그러나, 코일 단부의 평면이 코일 형성기의 직경보다 확실히 작은 최소 오프셋을 갖는 경우도 상정할 수 있다.
자기 회로를 최적화하기 위해, 본 발명에 따라 자기 플레이트가 단자 접속부 상에서 요크 플레이트 맞은편에 배열되도록 할 수 있다. 여기서, 요크 플레이트 및 자기 플레이트를 포함하는 구성은 이들이 기계적으로 직접 단자 접속부에 접속되지 않는 2개의 개별 부품으로 제조되도록 형성된다. 여기서, 이와 유사하게, 단자 접속부는 전류 경로로서 사용되는 단일 부품으로서 실현된다. 추가적인 자기 플레이트는 자기 손실이 현저하게 감소한다. 자기 플레이트는 백금 도금되지 않고, 단지 자석에 관하여 필요한 영역에 위치된다. 자기 플레이트와 단자 접속부 사이에 형태-맞춤 접합(form-fit pairing)이 제공된다.
바람직하게는, 자기 플레이트에 요홈부 및/또는 엠보싱(embossing)이 형성된다. 이는 인접한 코일 권선부에 대한 필요한 공간 요구를 허용하여, 단락 회로 릴리스의 축선의 중심 축선에 평행하게 배열된다. 여기서, 요구되는 단면은 코일의 설계에 의해 요구되는 정도로 변경될 수 있다. 이는 또한, 전체 장치에 있어 조립 공간의 최적화를 가능하게 하고, 제조 허용 오차를 가능하게 한다. 단자 접속부의 대응하는 간격은 자기 플레이트 상의 엠보싱의 실행의 전제 조건이다.
자기 플레이트에는 리세스(recess)도 제공되며, 이로써 코일 단부는 단자 접속부에 직접 용접될 수 있다. 자기 플레이트 및 단자 접속부를 포함하는 부품들을 개별적으로 접합시킴으로써, 이러한 별개의 리세스가 생성될 수 있다. 이는 2개의 유사한 재료가 여기에 용접될 수 있기 때문에, 최적의 용접 접속 및 최소 전기 저항을 가능하게 한다. 자기 플레이트 또는 백금 도금된 스트립 재료 상에 직접 용접을 하는 것은 자기 전류 회로에 상당한 손상을 가하고, 결과적으로 잠재적인 추가 용접으로 인한 제조 비용의 증가를 초래한다.
추가적인 옵션은 단자 접속부 상의 굽혀진 용접 영역 사용으로 이루어지고, 이렇게 부품들을 연결하는데 사용될 수 있는 표면을 제공한다. 이 표면의 크기는 필요한 전류 전달 및 가장 적은 전기 저항에 따라 최적화된다. 여기서, 용접된 접속은 납땜 접속과 유사하게 실행될 수 있다.
자기 플레이트 및 단자 접속부를 포함하는 개별 부품들은 대량 자재(bulk material)로 취급될 수 있지만, 형태-맞춤식으로 서로 연결될 필요는 없다. 외부 몰딩 및 허용 오차 조정으로 부품들이 서로에 대해 위치되고 코일 형성기에 일체로 삽입될 수 있으므로, 자기 플레이트는 아래로부터 극 표면 상에 직접 가압된다. 부품들의 고정 접속에 비용이 집중된다. 코일 형성기의 캐비티(cavity) 내로의 정확한 맞춤 설치 및/또는 정확한 맞춤 가압으로 이를 방지한다.
고 개폐 용량을 위한 본 발명의 단락 회로 릴리스는 제조 공정에 있어서 개선된 코일 접속 및 최적의 자기 회로 양자 모두를 갖는다. 특히, 용접 접속에 의해 단락 회로 릴리스의 같은 쪽에 위치되는 코일 단자는 최적의 제조 공정에 기여한다. 추가적으로 사용되는 자기 플레이트로 인해, 전기 손실이 감소된 우수한 자기 설계가 가능하다. 따라서, 표준 개폐 장치는 전반적으로, 개선된 자기 회로 및 최적의 제조 공정 양자 모두를 갖는 고 개폐 용량에 부합한다.
본 발명의 추가적인 이점 및 실시예들이 예시적인 실시예 및 도면을 참조하여 이하 설명된다.
도 1은 코일 형성기, 전기자, 극 및 코일을 포함하는 구성을 구비하는 본 발명의 단락 회로 릴리스의 부분 절개 사시도.
도 2는 특정 코일 권선부 및/또는 특정 코일 단자를 구비하는 본 발명의 단락 회로 릴리스의 예시적인 일 실시예의 사시도.
도 3은 코일 단자에 대한 용접 접속부를 갖는 도 2에 따른 예시적인 실시예의 사시도.
도 4는 코일 단부와 바이메탈 사이에 중간 부재가 배열되어 있는 본 발명의 단락 회로 릴리스의 예시적인 제2 실시예의 사시도.
도 1은 특히, 코일 형성기(4) 내부에 배열되는 전기자(2) 및 극(3)을 포함하는 전력 회로 차단기용의 본 발명의 단락 회로 릴리스(1)를 도시한다. 코일(5)은 코일 형성기(4)에 권취된다. 코일 형성기(4)는 요크 플레이트(6) 및 단자 접속부(7)에 의해 둘러싸인다. 요크 플레이트(6)는 바람직하게는 U자 형상으로 실현된다. 단자 접속부(7)는, 바람직하게는, 서로 직각을 이루는 2개의 림(8, 9)으로 코일 요소(4) 및 코일(5)을 둘러싼다. 자기 플레이트(10)는 바람직하게는, 단자 접속부(7)의 2개의 림(8, 9) 상에 배열되고, 상기 자기 플레이트(10)는, 바람직하게는 U자 형상으로 실현되고, 2개의 림(11, 12)과 과도 영역(13)을 갖는다. 이렇게, 자기 플레이트(10)의 과도 영역(13)은 단자 접속부(7)의 림(8) 상에 놓인다. 자기 플레이트(10)의 림(12)은 단자 접속부(7)의 림(9) 상에 놓인다. 자기 플레이트(10)의 림(11)은 코일 형성기(4)에 고정된다. 코일(4)은 2개의 단부(14, 15)를 포함한다. 코일(5)의 단부(14)는 바이메탈(도시되지 않음)에 연결된다. 코일(5)의 단부(15)는 단자 접속부(7)에 용접된다. 플런저(16)는, 단자 접속부(7)의 림(9) 아래에 배열되고, 전력 회로 차단기(도시되지 않음)의 접촉 활주 장치로 안내된다.
도 2는 특정 코일 권선부 및/또는 특정 코일 단자를 구비하는 본 발명의 단락 회로 릴리스(1)를 도시한다. 이렇게, 코일(5)의 단부(14)는 바이메탈에 연결되는 한편, 코일(5)의 단부(15)는 단자 접속부(7)에 바로 용접된다. 공지된 용접 방법이 용접 공정에 사용된다. 제조 조건에 있어서, 활성측의 분리가 바이메탈의 용접 영역에 필요할 수 있다. 도 2로부터, 코일(5)의 단부(14, 15)가 서로에 대해 거의 평행하고, 평면 또는 대략 평면에 놓인다는 점이 명백하다. 이렇게, 코일(5)의 코일 단자는 단자 접속부(7)에 대해 직교하고, 단자 접속부(7)를 향해 곧게 연장된다. 단자 접속부(7)에 대해 어떠한 굽힘이나 다른 몰딩도 요구되지 않는다.
도 3은 단자 접속부(7) 및 바이메탈 상의 코일 단자용 용접 접속부(17, 18)를 구비한 도 2에 따른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 4는 중간 부재(18)가 바이메탈과 코일(5)의 단부(14) 사이에 배열되는, 본 발명의 단락 회로 릴리스(1)의 예시적인 제2 실시예를 도시한다.
고 개폐 용량을 위한 본 발명의 단락 회로 릴리스는 제조 공정에 있어서의 개선된 코일 접속 및 최적의 자기 회로 양자 모두를 갖는다. 특히, 용접 접속부에 의해 단락 회로 릴리스의 같은 쪽에 위치되는 코일 단자는 최적 제조 공정에 기여한다. 추가적으로 사용된 자기 플레이트는 전기 손실이 감소되는 우수한 자기 설계가 가능하다. 따라서, 전반적으로 개선된 자기 회로 및 최적의 제조 공정 양자 모두를 갖는 고 개폐 용량을 위한 표준 개폐 장치를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 특히, 코일 형성기(coil former)(4) 내부에 배치되는 전기자(2) 및 극(3)과, 상기 코일 형성기(4) 주위에 배치되는 요크 플레이트(6) 및 단자 접속부(7)를 구비하는 전력 회로 차단기용의 단락 릴리스(1)에 있어서,
    상기 코일 형성기(4)에 코일(5)이 권취되고, 상기 코일의 양 단부(14, 15)는 대응하는 코일 단자에 같은 쪽으로부터 용접될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  2. 제1항에 있어서,
    바이메탈에 대해, 상기 코일(5)의 단부(14)는, 상기 단부(14)가 곧게 연장되어 상기 바이메탈과 평행을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단자 접속부(7)에 대해, 상기 코일(5)의 단부(15)는, 상기 단부(15)가 곧게 상기 단자 접속부(7)에 바로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 접속부는 상기 코일(5)의 단부(15)와 상기 바이메탈 사이의 중간 부재(18)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요크 플레이트(6) 맞은편의 상기 단자 접속부(7) 상에 자기 플레이트(10)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  6. 제5항에 있어서,
    자기 플레이트(10) 및 단자 접속부(7)는 서로에 대해 형태-맞춤(form-fit)식으로 배치되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 자기 플레이트(10)에 요홈부가 배치되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  8. 제5항 내지 제7항에 있어서,
    상기 자기 플레이트(10)의 요홈부는 상기 단락 릴리스(1)의 축선의 중심에 축선 방향으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는,
    단락 릴리스.
  9. 제5항 내지 제8항에 있어서,
    상기 단자 접속부(7)는 상기 코일 단자 용접의 영역에 요홈부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    단락 릴리스.
  10. 제5항 내지 제9항에 있어서,
    상기 코일(5)과 상기 단자 접속부(7) 사이의 용접 접속을 위한 표면이 존재하도록, 굽혀진 용접 영역이 상기 단자 접속부에 형성되는 것을 특징으로 하는.
    단락 릴리스.
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