KR20180001748U - 진공 인터럽터 - Google Patents

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KR20180001748U KR2020160007034U KR20160007034U KR20180001748U KR 20180001748 U KR20180001748 U KR 20180001748U KR 2020160007034 U KR2020160007034 U KR 2020160007034U KR 20160007034 U KR20160007034 U KR 20160007034U KR 20180001748 U KR20180001748 U KR 20180001748U
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김성일
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Abstract

진공 차단기 내에 설치되어 회로를 차단하는 진공 인터럽터에 관한 것이다. 진공 인터럽터는 절연용기와, 가동실컵 및 고정실컵과, 고정전극과, 가동전극을 포함한다. 절연용기는 내부에 중공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 가동실컵 및 고정실컵은 절연용기의 상단 및 하단에 각각 배치되어 절연용기의 내부를 밀봉시킨다. 고정전극은 고정실컵에 고정되고 선단에 돌출부가 형성된 고정 축과, 고정 축과 마주보는 면에 돌출부가 삽입되는 삽입 홈부가 형성된 고정 접점부재를 구비한다. 가동전극은 가동실컵에 선형 이동 가능하도록 결합된 가동 축과, 가동 축의 선단에 장착되어 고정전극에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한다. 그리고, 고정 접점부재의 삽입 홈부는 유입구에서 삽입방향으로 직경이 커지도록 형성되고, 고정 축의 돌출부는 둘레에 이탈방지 홈부가 형성되며, 고정 축의 돌출부가 고정 접점부재의 삽입 홈부에 억지끼움된 상태에서 브레이징 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 인터럽터{VACUUM INTERRUPTER}
본 고안은 진공 차단기 내에 설치되어 회로를 차단하는 진공 인터럽터에 관한 것이다.
일반적으로, 진공차단기는 고압 전력계통에 설치되어 단락이나 과전류 등의 위험상황이 발생할 경우, 회로를 차단하여 전력계통을 보호하도록 구성된 회로차단기의 일종으로서 진공 상태에서의 절연성능과 아크 소호력이 우수한 점을 활용하여 설계된 것이다.
이러한 진공차단기는 이상전류 발생시 차단기 내부의 진공 인터럽터(Vacuum Interrupter : VI)에서 진공 소호방식으로 회로를 차단하여 인명 및 부하기기를 보호하게 된다.
구체적으로, 진공 인터럽터는 진공상태인 용기 내에 고정접점과 가동접점이 배치되도록 하여 고전압 또는 초고전압의 전력회로를 개폐할 때 발생하는 아크를 신속히 소호하도록 하는 기구로서, 가동접점을 구동하는 개폐기구와 액추에이터(actuator) 및 트립 제어부 등과 함께 진공차단기의 핵심적인 부품이다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 진공 인터럽터의 형상 및 결합 과정을 설명하면 다음과 같다.
진공 인터럽터(1)는 진공 상태의 절연용기(10)와, 절연용기(10)의 내측 상부에 배치된 가동전극(20)과, 가동전극(20)의 하부에 배치된 가동전극(30)으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 절연용기(10)의 상부에 배치된 가동전극(20)은 선단에 제1 돌출부(21a)가 형성된 가동 축(21)과, 가동 축(21)과 마주보는 면에 제1 돌출부(21a)가 삽입되는 제1 삽입 홈부(22a)가 형성된 가동 접점부재(22)로 이루어질 수 있다.
그리고, 절연용기(10)의 하부에 배치된 고정전극(30)은 선단에 제2 돌출부(31a)가 형성된 고정 축(31)과, 고정 축(31)과 마주보는 면에 제2 돌출부(31a)가 삽입되는 제2 삽입 홈부(32a)가 형성된 고정 접점부재(32)로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 제1 돌출부(21a)를 제1 삽입 홈부(22a)에 삽입시킨 상태에서 이들을 브레이징하면 가동 축(21)과 가동 접점부재(22)는 접속상태를 유지할 수 있게 된다.
이와 마찬가지로, 제2 돌출부(31a)를 제2 삽입 홈부(32a)에 삽입시킨 상태에서, 이들을 브레이징하면 고정 축(31)과 고정 접점부재(32)는 접속상태를 유지할 수 있게 된다. 그리고, 이렇게 조립된 고정전극(20)과 가동전극(30)은 절연용기(10) 내에 설치될 수 있다.
그러나, 이러한 결합 방법의 경우 단순히 브레이징 공정에 의해 가동 축(21)과 가동 접점부재(22), 및 고정 축(31)과 고정 접점부재(32)가 결합되므로 결합력이 저하되는 단점이 있었다.
특히 절연용기(10)의 하부에 배치된 고정전극(30)의 경우, 비교적 무게가 가벼운 고정 접점부재(32)가 고정 축(31)이 상부에 배치된 상태에서 브레이징된다. 이에 따라, 브레이징 공정시 고정 접점부재(32)가 고정 축(31)을 충분히 가압하지 못하게 되어 고정 축(31)과 고정 접점부재(32) 사이에 유격이 발생하고, 이는 고정 축(31)과 고정 접점부재(32) 간의 단락을 야기시키는 문제가 있었다.
공개특허공보 10-2016-0030762 (2016.03.21 공개)
본 고안의 과제는 고정 축과 고정 접점부재의 구조를 변경하여 고정 축과 고정 접점부재 간의 결합력을 향상시킴으로써, 고정 축과 고정 접점부재 간의 단락을 방지할 수 있도록 형성된 진공 인터럽터를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 고안에 따른 진공 인터럽터는 절연용기와, 가동실컵 및 고정실컵과, 고정전극과, 가동전극을 포함한다. 절연용기는 내부에 중공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 가동실컵 및 고정실컵은 절연용기의 상단 및 하단에 각각 배치되어 절연용기의 내부를 밀봉시킨다. 고정전극은 고정실컵에 고정되고 선단에 돌출부가 형성된 고정 축과, 고정 축과 마주보는 면에 돌출부가 삽입되는 삽입 홈부가 형성된 고정 접점부재를 구비한다. 가동전극은 가동실컵에 선형 이동 가능하도록 결합된 가동 축과, 가동 축의 선단에 장착되어 고정전극에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한다. 그리고, 고정 접점부재의 삽입 홈부는 유입구에서 삽입방향으로 직경이 커지도록 형성되고, 고정 축의 돌출부는 둘레에 이탈방지 홈부가 형성되며, 고정 축의 돌출부가 고정 접점부재의 삽입 홈부에 억지끼움된 상태에서 브레이징 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 절연용기의 하측에 배치된 고정 축과 고정 접점부재를 억지끼움 방식에 의해 결합하여 고정전극을 형성함에 따라, 고정 축과 고정 접점부재의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 고정 접점부재의 삽입 홈부를 유입구에서 내측으로 테이퍼지게 형성하고, 고정 축의 돌출부 둘레에 이탈방지 홈부를 형성함에 따라, 억지끼움시 이탈방지 홈부의 둘레에 고정 접점부재의 유입구가 배치된다. 이에 따라, 브레이징 공정시 이탈방지 홈부와 고정 접점부재의 유입구 사이의 이격된 공간으로 용융된 브레이징 부재가 유입되어 고정 축과 고정 접점부재 간의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공 인터럽터의 단면도.
도 2는 도 1에 있어서, 고정전극 및 가동전극의 분해도.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 고정전극의 분해도.
도 5는 도 3에 있어서, 고정전극의 결합 과정을 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 진공 인터럽터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 고안의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 고정전극의 분해도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진공 인터럽터(100)는 절연용기(110)와, 가동실컵(120)과, 고정실컵(130)과, 고정전극(140), 및 가동전극(150)을 포함한다.
절연용기(110)는 내부에 중공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어져 측벽면의 외형을 이루는 것으로, 절연성을 확보하기 위해 세라믹 소재로 형성될 수 있다. 구체적으로, 절연용기(110)는 필요에 따라 하나의 용기로 이루어지거나, 상부용기(111)와 하부용기(112)로 이루어질 수 있다.
절연용기(110)는 후술되는 가동실컵(120) 및 고정실컵(130)에 의해 내부는 진공상태를 유지할 수 있게 된다. 그리고, 절연용기(110) 내부에 아크실드(113)를 장착하여 후술되는 고정 전극과 가동전극(150)의 분리 시, 접점간에 발생하는 아크로부터 절연용기(110)를 보호할 수 있다.
가동실컵(120) 및 고정실컵(130)은 절연용기(110)의 상단 및 하단에 각각 배치되어 절연용기(110)의 내부를 밀봉시킨다. 구체적으로, 가동실컵(120) 및 고정실컵(130)은 강도가 우수한 스테인리스 스틸로 형성될 수 있으며, 절연용기(110)의 상단 및 하단에 각각 배치되어 절연용기(110) 내부의 기밀성을 유지시키는 역할을 한다.
고정전극(140)은 고정 축(141)과, 고정 접점부재(142)를 구비한다.
고정 축(141)은 고정실컵(130)에 고정되고, 선단에 돌출부(141a)가 형성된다. 구체적으로, 고정 축(141)은 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 봉 형태로 이루어져 전원측 또는 부하측에 연결될 수 있다.
고정 접점부재(142)는 고정 축(141)과 마주보는 면에 돌출부(141a)가 삽입되는 삽입 홈부(142a)가 형성된다. 구체적으로, 고정 접점부재(142)는 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 원판 형태로 이루어져 고정 축(141)의 선단에 장착될 수 있다.
가동전극(150)은 가동 축(151)과, 가동 접점부재(152)를 구비한다.
가동 축(151)은 가동실컵(120)에 선형 이동 가능하도록 결합된다. 구체적으로, 가동 축(151)은 일측에 연결된 구동부(미도시)를 통해 상하로 선형 이동 가능하게 이루어질 수 있다.
그리고, 가동 축(151)은 고정 축(141)과 마찬가지로 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 선단에 제2 돌출부(151a)가 형성된 봉 형태로 이루어져 부하측 또는 전원측에 연결될 수 있다.
가동 접점부재(152)는 가동 축(151)의 선단에 장착되어 고정전극(140)에 선택적으로 접촉된다. 구체적으로, 가동 접점부재(152)는 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 가동 축(151)과 마주보는 면에 제2 삽입 홈부(152a)가 형성된 원판 형태로 이루어져 가동 축(151)의 선단에 장착될 수 있다.
이에 따라, 제2 삽입 홈부(152a)에 제2 돌출부(151a)를 삽입시키면 가동 축(151)의 무게에 의해 제2 돌출부(151a)가 가압되며 제2 삽입 홈부(152a)의 모양에 따라 변형된다. 이 상태에서 브레이징 공정을 수행하면 가동 축(151)과 가동 접점부재(152)의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 가동 접점부재(152)가 가동 축(151)의 선단에 장착됨에 따라, 가동 접점부재(152)는 가동 축(151)과 함께 상하로 선형 이동하면서 고정 접점부재(142)에 접촉되거나 접촉 해제될 수 있다.
이에 따라, 가동 접점부재(152)가 고정 접점부재(142)에 접촉되면 통전 가능한 상태가 되어 전원측으로부터 부하측으로 전류를 공급할 수 있게 된다. 그리고, 과전류 등과 같이 이상전류의 발생시에는 가동 접점부재(152)가 고정 접점부재(142)로부터 접촉 해제되어, 전원측으로부터 부하측으로 공급되는 전류를 차단할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)는 유입구에서 삽입방향으로 직경이 커지도록 형성되고, 고정 축(141)의 돌출부(141a)는 둘레에 이탈방지 홈부(141b)가 형성될 수 있다. 여기서, 삽입 홈부(142a)의 단면은 유입구에서 삽입방향으로 테이퍼지게 형성되고, 돌출부(141a)는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 고정 축(141)의 돌출부(141a)가 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)에 억지끼움된 상태에서 브레이징 결합될 수 있다. 이때, 고정 축(141)과 고정 접점부재(142)를 브레이징 하기 위해 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 사이에는 브레이징 부재(160)가 배치될 수 있다.
이처럼 고정 축(141)의 돌출부(141a)가 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)에 억지끼움됨에 따라 고정 축(141)과 고정 접점부재(142)의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다. 즉, 브레이징 공정시 비교적 무게가 가벼운 고정 접점부재(142)가 고정 축(141)을 충분히 가압하지 못하더라도, 억지끼움 공정에 의해 고정 접점부재(142)로부터 고정 축(141)이 분리되지 않아 고정전극(140)이 단락되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 고정 축(141)의 이탈방지 홈부(141b) 둘레를 따라 고정 접점부재(142)의 유입구가 배치될 수 있다. 이처럼 이탈방지 홈부(141b) 둘레에 고정 접점부재(142)의 유입구가 배치되면 이탈방지 홈부(141b)와 유입구 사이에 일정 공간이 형성된다. 이에 따라, 브레이징 공정시 이 공간으로 용융된 브레이징 부재(160)가 유입되어 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 간의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 고정 축(141)의 돌출부(141a)를 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)에 억지끼움하기 위해, 삽입 홈부(142a)의 유입구 직경(d1)은 돌출부(141a)의 최대 직경(d2)보다 작고, 돌출부(141a)의 최소 직경(d3)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 유입구 직경(d1)은 이탈방지 홈부(141b)가 배치된 돌출부(141a)의 직경보다 크고, 이탈방지 홈부(141b)가 배치된 이외의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
그리고, 돌출부(141a)의 높이(h1)는 삽입 홈부(142a)의 높이(h2) 보다 작게 형성될 수 있다. 이는 돌출부(141a)와 삽입 홈부(142a) 사이에 일정 공간을 형성함으로써, 브레이징 공정시 이 공간으로 용융된 브레이징 부재가 유입될 수 있도록 하여 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 간의 결합력을 더욱 증대시키기 위함이다.
전술한 바와 같이, 진공 인터럽터(100)는 고정 축(141)과, 고정 접점부재(142)를 억지끼움 방식에 의해 결합하여 고정전극(140)을 형성함에 따라, 고정 축(141)과 고정 접점부재(142)의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)를 유입구에서 내측으로 테이퍼지게 형성하고, 고정 축(141)의 돌출부(141a) 둘레에 이탈방지 홈부(141b)를 형성함에 따라, 억지끼움시 이탈방지 홈부(141b) 둘레를 따라 고정 접점부재(142)의 유입구가 배치된다. 이에 따라, 브레이징 공정시 이탈방지 홈부(141b)와 고정 접점부재(142)의 유입구 사이의 이격된 공간으로 용융된 브레이징 부재(160)가 유입되어 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 간의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 고정전극의 결합 과정을 도시한 도면이다. 도 5를 참조하여 브레이징 공정을 통해 고정전극을 결합하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 5의 (a)를 참조하면, 선단에 돌출부(141a)가 형성된 도전성 소재의 고정 축(141)과, 고정 축(141)의 상부에 배치되되 고정 축(141)과 마주보는 면에 삽입 홈부(142a)가 형성된 고정 접점부재(142)를 마련한다.
그리고, 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 사이에 브레이징 부재(160)를 배치시켜 브레이징 공정 준비를 완료한다.
그러면, (b)와 같이 고정 축(141)의 돌출부(141a)를 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)에 억지끼움시킨 후 브레이징 공정을 수행한다. 이때, 고정 접점부재(142)의 삽입 홈부(142a)는 유입구에서 내측으로 테이퍼지게 형성되고, 고정 축(141)의 돌출부(141a)는 원기둥 형태로 이루어져 둘레에 이탈방지 홈부(141b)가 형성되므로, 억지끼움 공정 이후에는 이탈방지 홈부(141b) 둘레를 따라 고정 접점부재(142)의 유입구가 배치된다.
이에 따라, 이탈방지 홈부(141b)와 고정 접점부재(142)의 유입구 사이에 일정 공간이 형성되므로, 브레이징 공정이 완료되면 도 5의 (c)와 같이 이탈방지 홈부(141b)와 고정 접점부재(142)의 유입구 사이의 공간으로 용융된 브레이징 부재(160)가 유입되어 고정 축(141)과 고정 접점부재(142) 간의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다.
본 고안은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110.. 절연용기
120.. 가동실컵
130.. 고정실컵
140.. 고정전극
141.. 고정 축
141a.. 돌출부
142.. 고정 접점부재
142a.. 삽입 홈부
150.. 가동전극
151.. 가동 축
152.. 가동 접점부재
160.. 브레이징 부재

Claims (6)

  1. 절연용기;
    상기 절연용기의 상단 및 하단에 각각 배치되어 상기 절연용기의 내부를 밀봉시키는 가동실컵 및 고정실컵;
    상기 고정실컵에 고정되고 선단에 돌출부가 형성된 고정 축과, 상기 고정 축과 마주보는 면에 상기 돌출부가 삽입되는 삽입 홈부가 형성된 고정 접점부재를 구비한 고정전극; 및
    상기 가동실컵에 선형 이동 가능하도록 결합된 가동 축과, 상기 가동 축의 선단에 장착되어 상기 고정전극에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한 가동전극;을 포함하며,
    상기 고정 접점부재의 삽입 홈부는 유입구에서 삽입방향으로 직경이 커지도록 형성되고, 상기 고정 축의 돌출부는 둘레에 이탈방지 홈부가 형성되며, 상기 고정 축의 돌출부가 상기 고정 접점부재의 삽입 홈부에 억지끼움된 상태에서 브레이징 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 축의 이탈방지 홈부 둘레를 따라 상기 고정 접점부재의 유입구가 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 홈부의 유입구 직경은 상기 돌출부의 최대 직경보다 작고, 상기 돌출부의 최소 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부의 높이는 상기 삽입 홈부의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 원기둥 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정 축과 상기 고정 접점부재 사이에는 브레이징 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
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