KR20180064776A

KR20180064776A - 가스절연 차단기

Info

Publication number: KR20180064776A
Application number: KR1020160165058A
Authority: KR
Inventors: 박주언
Original assignee: 현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2018-06-15

Abstract

본 발명은 듀얼모션을 구현하는 기구부를 극간에서 생성되는 고온 절연가스로부터 보호하고 기구부에서 생성되는 금속 이물질이 차단기 내부로 부유하는 것이 방지되는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기는, 주전류 통전경로를 구성하는 고정부; 상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부; 상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점; 상기 고정부의 내측에 상기 가동측 아크접점에 대향하도록 배치되며 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 이동 가능한 고정측 아크접점; 상기 고정부의 내측에 고정된 피니언기어; 상기 피니언기어의 일측에 맞물리고 상기 가동부에 결합된 동력전달 랙기어; 상기 피니언기어의 타측에 맞물리고 상기 고정측 아크접점에 구비된 피동랙기어; 및 상기 고정부의 내측에 배치되며 상기 피니언기어를 둘러싸는 보호하우징;을 포함한다.

Description

가스절연 차단기{GAS INSULATED CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 가스절연 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가동부의 동작에 연동하여 고정부 측 접점도 동작할 수 있는 듀얼모션(Dual Motion) 타입의 가스절연 차단기에 관한 것이다.

듀얼모션 타입 가스절연 차단기는 가동부의 동작에 연동하여 고정부의 고정측 아크접점이 가동부의 이동방향과 반대방향으로 이동하도록 구성되어 아크접점 간 개리 간격을 증대시킴으로써 아크 소호 성능 및 차단성능이 향상된 가스절연 차단기이다.

이러한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는 공개특허공보 제10-2014-0055553호, 공개특허공보 제10-2010-0065681호 및 공개특허공보 제10-2014-0044822호에 개시되어 있다.

그러나, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 듀얼모션을 구현하기 위해 고정측 아크접점과 가동부 간에 연결되는 복잡한 구조의 링크와 레버를 사용한다.

이와 같이 듀얼모션을 구현하기 위한 복잡한 구조의 링크와 레버 구조는 설계가 복잡하고 접점의 이동속도가 기준에 미달될 시 설계변경이 용이하지 않다는 단점이 있다.

또한, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 링크와 레버 구조를 수용하기 위해 고정부 내부에 넓은 공간이 필요하고, 링크 및 레버와 도체 간 간섭이 발생하여 안정적인 동작을 수행하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며 부품 파손의 위험도 있다.

한편, 가스절연 차단기는, 차단 및 투입 동작시 접점이 분리되거나 접촉하는 순간에 빠른 속도로 접점이 이동하는 것이 아크 소호 성능에 있어서 유리하고, 접점이 완전히 분리된 이후나 접점이 완전히 접촉된 이후에는 접점의 이동속도를 감속하여 부품간 충격을 완화시키는 것이 제품 수명에 있어서 유리하다.

그러나, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 차단 및 투입 동작시 고정측 아크접점의 이동속도가 가동부의 이동속도에 의존하여 전체 이동구간에서 거의 동일하므로, 아크 소호 성능 및 제품 수명을 향상시키는데 한계가 있다.

또한, 종래의 기술에 의한 듀얼모션 타입 가스절연 차단기는, 듀얼모션을 구현하는 기구부가 극간에서 생성되는 고온 절연가스에 노출되어 있으므로, 고온의 열과 고속 동작으로 인하여 기구부의 부품들에서 금속 이물질이 생성되는 문제가 있다. 차단기 내부의 금속 이물질은 차단기의 지락 사고 원인이 될 수 있다.

KR

10-2014-0055553

A

KR

10-2010-0065681

A

KR

10-2014-0044822

A

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 듀얼모션을 구현하는 기구부를 극간에서 생성되는 고온 절연가스로부터 보호하고 기구부에서 생성되는 금속 이물질이 차단기 내부로 부유하는 것이 방지되는 가스절연 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 주전류 통전경로를 구성하는 고정부; 상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부; 상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점; 상기 고정부의 내측에 상기 가동측 아크접점에 대향하도록 배치되며 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 이동 가능한 고정측 아크접점; 상기 고정부의 내측에 고정된 피니언기어; 상기 피니언기어의 일측에 맞물리고 상기 가동부에 결합된 동력전달 랙기어; 상기 피니언기어의 타측에 맞물리고 상기 고정측 아크접점에 구비된 피동랙기어; 및 상기 고정부의 내측에 배치되며 상기 피니언기어를 둘러싸는 보호하우징;을 포함하는 가스절연 차단기를 제공한다.

일 실시예에서, 상기 보호하우징은 상기 고정부의 내측에 위치가 고정되며, 상기 피니언기어, 상기 동력전달 랙기어 및 상기 피동랙기어의 맞물림 부위를 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기어부품으로 이루어진 듀얼모션 기구부가 고온 절연가스에 노출되는 것을 방지하여, 부품 파손이 방지되고, 부품의 사용수명이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 듀얼모션을 구현하는 기구부에서 생성되는 금속 이물질에 의한 지락사고가 방지된다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 고정부가 제외된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 보호하우징이 분해된 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 고정부가 제외된 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 가스절연 차단기의 고정부가 제외된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기의 차단상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 가스절연 차단기의 아크발생시 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 가스절연 차단기의 투입상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기에 포함되는 듀얼모션 기구부와 보호하우징을 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 듀얼모션 기구부와 보호하우징의 A-A'선에 따른 단면도이다.

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.

먼저, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)에 대해서 설명한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정부(110), 고정측 아크접점(114), 가동부(120), 가동측 아크접점(124), 노즐(130), 이중동작부(140) 및 보호하우징(150)을 포함할 수 있다.

상기 고정부(110)는 가동부(120)와 연결되어 주전류 통전경로를 구성할 수 있다.

일 실시예에서, 고정부(110)는 선단부가 개방되고 내부에 공간이 형성된 실린더 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 고정부(110)의 선단부에는 가동부(120)에 구비되는 가동측 메인접점(122)에 연결되어 주전류가 통전되는 고정측 메인접점(112)이 구비될 수 있다.

상기 고정측 아크접점(114)은 고정부(110)의 내부 공간에 구비되며, 가동부(120)에 구비되는 가동측 아크접점(124)과 연결되어 아크 소호 경로를 구성할 수 있다.

이러한 고정측 아크접점(114)은 차단기의 투입 동작시 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122) 간의 연결보다 먼저 가동측 아크접점(124)에 연결되고, 차단기의 차단 동작시 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122) 간의 분리보다 늦게 가동측 아크접점(124)과 분리되어, 극간에서 발생하는 아크의 통전경로를 구성함으로써 아크가 고정측 메인접점(112)과 가동측 메인접점(122)으로 전도되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 고정측 아크접점(114)은 가동부(120)의 전진 및 후퇴 동작에 연동하여 가동부(120)의 이동방향의 반대방향으로 동작하여 가동측 아크접점(124)에 연결 및 분리될 수 있다. 즉, 고정측 아크접점(114)은 가동부(120)의 동작에 연동하는 듀얼모션으로 동작할 수 있다.

상기 가동부(120)는 고정부(110)에 대향하도록 배치되며 구동유닛(미도시)의 구동력에 의해 전진 및 후퇴하여 고정부(110)에 연결 및 분리될 수 있다. 이러한 가동부(120)는 고정부(110)에 연결되는 경우 고정부(110)와 함께 주전류의 통전경로를 구성한다.

일 실시예에서, 가동부(120)는 선단부에 고정측 메인접점(112)에 연결 및 분리되는 가동측 메인접점(122)을 구비할 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 가동부(120)의 내부에는 차단기의 대전류 차단시 극간에서 발생하는 고압 절연가스가 수용되는 열팽창실(126)과, 차단기의 소전류 차단시 가동부(120)의 후퇴 동작에 연동하여 체적이 감소하고 내부에 절연가스를 저장하는 퍼퍼실(128)이 구비될 수 있다.

상기 가동측 아크접점(124)은 가동부(120)의 선단부에 가동부(120)와 거동이 일치되게 구비되며, 고정측 아크접점(114)과 연결 및 분리되어 아크 소호 경로를 구성할 수 있다.

상기 노즐(130)은 상기 가동부(120)의 선단부에 가동부(120)와 거동이 일치되게 구비되며, 극간과 열팽창실(126) 내부 간에 절연가스가 유동하는 경로를 구성할 수 있다.

상기 이중동작부(140)는 가동부(120)의 이동력을 고정측 아크접점(114)에 전달하여 고정측 아크접점(114)을 이동시키는 기구장치이다.

이러한 이중동작부(140)는 고정측 아크접점(114)이 이동하는 전체 구간 중에서 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도를 변경시킬 수 있다.

즉, 이중동작부(140)는 고정측 아크접점(114)이 가동부(120)의 동작에 연동하여 이동할 때 고정측 아크접점(114)의 이동 동작의 초기부분, 중간부분 및 끝부분에서 고정측 아크접점(114)의 이동 속도를 변경시킬 수 있다. 이때, 가동부(120)는 구동유닛(미도시)에 의해 이동 시작시부터 이동 종료시까지 동일한 속도로 이동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 고정측 아크접점(114)이 이동하는 전체 구간은, 차단구간(S1), 아크발생구간(S2) 및 투입구간(S3)으로 구분될 수 있다.

여기서, 상기 차단구간(S1)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 분리된 구간을 의미하며, 상기 아크발생구간(S2)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 접점 간 아크 발생 가능하도록 근접한 구간을 의미하고, 상기 투입구간(S3)은 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 연결된 구간을 의미한다.

여기서, 이중동작부(140)는 차단구간(S1)을 이동하는 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 기준으로 하여, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 증속시키고, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 감속시킬 수 있다.

이와 같이, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증속되는 경우, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 접촉하기 직전에 접점이 서로 빠르게 접촉하게 되어 접점 간 간극이 빠른 속도로 감소하게 되므로 아크 발생량이 감소하고 아크에 의한 접점 열화 수준이 감소할 수 있다.

또한, 반대로, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)이 서로 분리된 직후에 접점이 서로 빠르게 분리되어 접점 간 개리 간극이 빠른 속도로 증가하게 되므로, 아크 발생량이 감소하고 아크에 의한 접점 열화 수준이 감소할 수 있다.

한편, 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도를 변경시키는 구성을 구현하기 위해, 일 실시예에서, 이중동작부(140)는 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144), 제3 피니언기어(145), 동력전달 랙기어(142), 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)를 포함할 수 있다.

상기 제1 피니언기어(143)는 고정부(110)의 내부에 회전축(149)의 위치가 고정되는 형태로 결합될 수 있다.

상기 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)와 동축에 결합될 수 있다.

상기 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)와 동축에 결합될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)의 하단에 구비되고, 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)의 상단에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)는 동축에 결합되어 회전 거동이 일치되므로, 서로 동일한 회전수로 동작할 수 있다.

상기 동력전달 랙기어(142)는 가동부(120)에 결합된 링크부재(141)의 일측에 구비되며 제1 피니언기어(143)의 일측에 맞물릴 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크부재(141)는 주전류 및 아크에 의한 영향이 최소화되도록 노즐(130)의 끝단에 결합될 수 있으며, 고정부(110)의 내부공간으로 연장된 바 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 동력전달 랙기어(142)는 링크부재(141)의 내측면에 링크부재(141)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 제1 피동랙기어(146)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 차단구간(S1)에서 제1 피니언기어(143)의 타측에 맞물릴 수 있다.

상기 제2 피동랙기어(147)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 아크발생구간(S2)에서 제2 피니언기어(144)의 타측에 맞물릴 수 있다.

상기 제3 피동랙기어(148)는 고정측 아크접점(114)에 구비되며 투입구간(S3)에서 제3 피니언기어(145)의 타측에 맞물릴 수 있다.

일 실시예에서, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 고정측 아크접점(114)의 선단부에서 후단부 방향으로 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)가 순서대로 구비될 수 있다.

이때, 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)가 고정측 아크접점(114)의 차단 및 투입 동작시 연속적으로 회전될 수 있도록, 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)는 각각의 경계가 고정측 아크접점(114)의 길이방향을 기준으로 서로 이어지도록 형성되는 것이 바람직하다.

다시 말해, 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)는 직경이 서로 다른 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145) 중에서 어느 하나에 맞물릴 수 있도록 고정측 아크접점(114)의 폭 방향으로 서로 단차지게 형성될 수 있으나, 고정측 아크접점(114)을 측면에서 바라본 관점에서는 서로 연속되도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 일 실시예에서, 제1 피니언기어(143)와 제1 피동랙기어(146)의 기어비, 제2 피니언기어(144)와 제2 피동랙기어(147)의 기어비 및 제3 피니언기어(145)와 제3 피동랙기어(148)의 기어비는 서로 다르게 구성될 수 있다.

이와 같은 구간별 기어비 차이를 통해 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 구간별로 변경될 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 이중동작부(140)는 차단구간(S1)을 이동하는 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 기준으로 하여, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 증속시키고, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도를 감속시킬 수 있으며, 이를 위해, 일 실시예에서, 제2 피니언기어(144)는 제1 피니언기어(143)보다 직경이 크고, 제3 피니언기어(145)는 제1 피니언기어(143)보다 직경이 작게 구성될 수 있다.

이러한 구성에서, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)는 동축에 구비되어 회전수가 동일하므로, 제2 피니언기어(144)와 제2 피동랙기어(147)가 맞물린 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증속되고, 제3 피니언기어(145)와 제3 피동랙기어(148)가 맞물린 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감속될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 제1 피동랙기어(146)는 차단구간(S1)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고, 제2 피동랙기어(147)는 아크발생구간(S2)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며, 제3 피동랙기어(148)는 투입구간(S3)을 제외한 구간에서 기어이가 배제될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 일 실시예에서, 제2 피니언이 제1 피니언의 하단에 결합되고, 제3 피니언이 제1 피니언의 상단에 결합되어, 피니언기어 조립체가 상측부터 하측방향으로 기어의 직경이 점점 증가하는 구조로 이루어지는 것이 부품 가공이나 설계에 있어서 더 용이할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 일 실시예에서, 이중동작부(140)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 고정측 아크접점(114)을 편향되지 않게 안정적으로 동작시킬 수 있도록 고정측 아크접점(114)의 양측에 대칭형태로 구비될 수도 있다.

상기 보호하우징(150)은 고정부(110)의 내부에 구비되며 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)를 둘러싸도록 구성되어, 극간에서 발생하는 고온의 절연가스로부터 기어 유닛들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 이러한 보호하우징(150)은 피니언기어들과 랙기어들 간의 맞물리는 부위를 둘러싸서 기어들 간의 마찰로 인해 생성되는 금속 입자를 가두는 기능을 수행할 수 있다. 참고로, 기어들 간의 마찰로 인해 생성되는 금속 입자가 차단기 내부에 부유하는 경우에는 금속 입자로 인해 지락 사고가 발생할 수 있다.

일 실시예에서, 보호하우징(150)은 고정부(110)의 내측에 위치가 고정되도록 구비되며, 피니언기어(143,144,145), 동력전달 랙기어(142) 및 피동랙기어(146,147,148) 간의 맞물림 부위를 둘러싸는 박스형태로 구성될 수 있다.

또한, 이러한 보호하우징(150)은 가동측 아크접점(124)을 향하는 선단부가 유선형으로 형성될 수 있다. 보호하우징(150)의 선단부에 형성된 유선형 구조는 극간에서 고정부(110)의 후방으로 유동하는 절연가스에 저항을 최소한으로 받을 수 있으므로 고정부(110)의 내부에서 절연가스가 원활하게 유동하여 배출되도록 할 수 있다.

일 예로, 보호하우징(150)은 극간을 향하는 선단부에 고정부(110)의 후단 방향으로 경사진 경사면(152)이 형성될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)에 일괄 결합되는 회전축(149)이 보호하우징(150)에 결합될 수 있다.

이를 위해, 일 실시예에서, 보호하우징(150)의 상단과 하단에는 회전축(149)이 결합되는 축결합홀(149a)이 형성될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)의 작동상태에 대해서 설명한다.

도 5에는 차단기의 차단상태가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 차단상태에서, 가동부(120)는 고정부(110)와 분리되도록 후퇴되고, 고정측 아크접점(114)은 차단구간(S1)에 배치된다. 이때, 제1 피니언기어(143)는 고정측 아크접점(114)의 제1 피동랙기어(146)에 맞물린다.

이러한 상태에서, 가동부(120)가 고정부(110) 방향으로 전진하게 되면, 가동부(120)에 결합된 동력전달 랙기어(142)가 제1 피니언기어(143)를 회전시키고 회전되는 제1 피니언기어(143)가 고정측 아크접점(114)을 가동부(120) 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 6에는 차단기의 아크발생시 상태가 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 아크발생시 상태에서, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)은 아크발생 가능한 정도로 근접 배치된다. 이때, 고정측 아크접점(114)은 아크발생구간(S2)에 배치된다.

여기서, 고정측 아크접점(114)의 이동에 의해 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 고정측 아크접점(114)의 차단구간(S1) 또는 투입구간(S3)을 벗어나서 아크발생구간(S2)으로 진입한 경우, 동력전달 랙기어(142)에는 제1 피니언기어(143)가 맞물린 상태가 계속 유지되고, 제2 피동랙기어(147)에는 제2 피니언기어(144)가 맞물리게 된다. 이를 통해, 아크발생구간(S2)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증가하게 된다.

도 7에는 차단기의 투입상태가 도시되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 투입상태에서, 고정측 아크접점(114)과 가동측 아크접점(124)은 서로 접촉된다. 이때, 고정측 아크접점(114)은 투입구간(S3)에 배치된다.

여기서, 고정측 아크접점(114)의 이동에 의해 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 고정측 아크접점(114)의 투입구간(S3)에 배치되는 경우, 동력전달 랙기어(142)에는 제1 피니언기어(143)가 맞물린 상태가 계속 유지되고, 제3 피동랙기어(148)에는 제3 피니언기어(145)가 맞물리게 된다. 이를 통해, 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감소하게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 이중동작부(140)를 통해 고정측 아크접점(114)이 차단구간(S1)에서 아크발생구간(S2)으로 진입하거나 투입구간(S3)에서 아크발생구간(S2)으로 진입하는 경우 빠른 속도로 가동측 아크접점(124)에 접촉하거나 분리되도록 이동속도가 증속될 수 있고, 고정측 아크접점(114)이 아크발생구간(S2)에서 투입구간(S3)으로 진입하여 가동측 아크접점(124)에 접촉된 이후 이동속도가 감속될 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도 변경 구조를 통해, 아크접점이 접촉하기 직전이나 분리된 직후 접점 개리 간격이 빠르게 증대하므로, 아크 발생량이 감소하여 아크 소호성능이 향상되는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 고정측 아크접점(114)의 구간별 이동속도 변경 구조를 통해, 아크접점의 접촉이 완료된 경우에 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감속되어 부품에 가해지는 충격량이 저감된다는 장점을 가진다.

다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)에 대해서 설명한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스절연 차단기(100)는 제1 피니언기어(143)의 회전축(143a), 제2 피니언기어(144)의 회전축(144a) 및 제3 피니언기어(145)의 회전축(145a)이 독립적으로 분리될 수 있으며, 제1 피니언기어(143)의 회전축(143a), 제2 피니언기어(144)의 회전축(144a) 및 제3 피니언기어(145)의 회전축(145a)이 보호하우징(150)의 서로 다른 위치에 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시에와 같이 제1 피니언기어(143)의 회전축(143a), 제2 피니언기어(144)의 회전축(144a) 및 제3 피니언기어(145)의 회전축(145a)이 서로 분리되어 보호하우징(150)의 다른 위치에 결합되는 구조는, 도 1 내지 도 7에 도시된 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)가 하나의 회전축(149)에 일괄적으로 결합된 구조보다 보호하우징(150)의 축 결합부위에 가해지는 하중이 분산되어 부품수명 및 내구성이 향상되는 장점이 있다.

한편, 제1 피니언기어(143)의 회전축(143a), 제2 피니언기어(144)의 회전축(144a) 및 제3 피니언기어(145)의 회전축(145a)이 서로 독립적으로 구비된 구조는, 동력전달 랙기어(142)의 병진운동시 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 회전속도가 모두 다르게 구성된다.

이때, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 기어피치가 모두 동일하면, 동력전달 랙기어(142)의 이동속도가 고정측 아크접점(114)에 일대일로 전달되므로 차단구간(S1), 아크발생구간(S2) 및 투입구간(S3)에서 고정측 아크접점(114)의 이동속도 변화가 없다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 피니언기어(143)의 기어피치, 제2 피니언기어(144)의 기어피치 및 제3 피니언기어(145)의 기어피치는 서로 다르게 구성될 수 있다.

일 예로, 제2 피니언기어(144)의 기어피치는 제1 피니언기어(143)의 기어피치보다 크게 구성될 수 있고, 제3 피니언기어(145)의 기어피치는 제1 피니언기어(143)의 기어피치보다 작게 구성될 수 있다.

이를 통해, 가동부(120)에 결합된 링크부재(141)가 등속도로 병진운동하는 경우, 링크부재(141)의 병진운동을 고정측 아크접점(114)에 전달하는 매개체로, 제2 피니언기어(144)가 사용될 때는 제1 피니언기어(143)가 사용될 때에 비해 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증가하고, 제3 피니언기어(145)가 사용될 때는 제1 피니언기어(143)가 사용될 때에 비해 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감소할 수 있다.

한편, 이와 같은 구성에서, 제1 피니언기어(143), 제2 피니언기어(144) 및 제3 피니언기어(145)의 회전력이 차단구간(S1), 아크발생구간(S2) 및 투입구간(S3) 전체 구간에서 고정측 아크접점(114)에 전달될 수 있도록 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)가 고정측 아크접점(114)의 길이방향을 따라 동일한 길이로 연장 형성될 수 있다. 여기서, 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)는 도 9에 도시된 바와 같이 서로 간의 간섭을 회피하기 위해 고정측 아크접점(146)의 측면에서 서로 다른 높이에 다단으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 기어 구조를 통해, 제1 피동랙기어(146), 제2 피동랙기어(147) 및 제3 피동랙기어(148)는 고정측 아크접점(146)이 어떠한 구간에 배치되어도 항상 고정측 아크접점(146)에 회전력 전달 가능하도록 연결된 상태가 될 수 있다.

또한, 이때, 링크부재(141)에 형성되는 동력전달 랙기어(142)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 차단구간(S1)에서 제1 피니언기어(143)에 맞물리는 제1 동력전달 랙기어(142a)와, 아크발생구간(S2)에서 제2 피니언기어(144)에 맞물리는 제2 동력전달 랙기어(142b)와, 투입구간(S3)에서 제3 피니언기어(145)에 맞물리는 제3 동력전달 랙기어(142c)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 동력전달 랙기어(142a), 제2 동력전달 랙기어(142b) 및 제3 동력전달 랙기어(142c)는 도 8에 도시된 바와 같이 서로 간의 간섭을 회피하도록 링크부재(141)의 측면에서 서로 다른 높이에 다단으로 형성될 수 있다.

또한, 제1 동력전달 랙기어(142a)는 차단구간(S1)에서만 고정측 아크접점(114)에 대한 동력전달에 관여하도록 차단구간(S1)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고, 제2 동력전달 랙기어(142b)는 아크발생구간(S2)에서만 고정측 아크접점(114)에 대한 동력전달에 관여하도록 아크발생구간(S2)을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며, 제3 동력전달 랙기어(142c)는 투입구간(S3)에서만 고정측 아크접점(114)에 대한 동력전달에 관여하도록 투입구간(S3)을 제외한 구간에서 기어이가 배제될 수 있다.

이와 같은 구조를 가지는 듀얼모션 기구부는, 차단구간(S1)에서 가동부(120)의 병진운동이 제1 동력전달 랙기어(142a), 제1 피니언기어(143) 및 제1 피동랙기어(146)를 통해 고정측 아크접점(114)에 전달되며, 아크발생구간(S2)에서 가동부(120)의 병진운동이 제2 동력전달 랙기어(142b), 제2 피니언기어(144) 및 제2 피동랙기어(147)를 통해 고정측 아크접점(114)에 전달된다.

이때, 제1 피니언기어(143)보다 제2 피니언기어(144)의 기어피치가 더 크기 때문에 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 증가하게 된다.

그리고, 투입구간(S3)에서 가동부(120)의 병진운동이 제3 동력전달 랙기어(142c), 제3 피니언기어(145) 및 제3 피동랙기어(148)를 통해 고정측 아크접점(114)에 전달되고, 이때, 제1 피니언기어(143)보다 제3 피니언기어(145)의 기어피치가 더 작기 때문에 고정측 아크접점(114)의 이동속도가 감소하게 된다.

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: 가스절연 차단기
110: 고정부 112: 고정측 메인접점
114: 고정측 아크접점 120: 가동부
122: 가동측 메인접점 124: 가동측 아크접점
126: 열팽창실 128: 퍼퍼실
130: 노즐 140: 이중동작부
141: 링크부재 142: 동력전달 랙기어
142a: 제1 동력전달 랙기어 142b: 제2 동력전달 랙기어
142c: 제3 동력전달 랙기어 143: 제1 피니언기어
144: 제2 피니언기어 145: 제3 피니언기어
146: 제1 피동랙기어 147: 제2 피동랙기어
148: 제3 피동랙기어 149: 회전축
150: 보호하우징 154: 축결합홀
S1: 차단구간
S2: 아크발생구간
S3: 투입구간

Claims

주전류 통전경로를 구성하는 고정부;
상기 고정부에 대향하도록 배치되며 전진 및 후퇴하여 상기 고정부에 연결 및 분리되는 가동부;
상기 가동부에 거동이 일치되게 구비되는 가동측 아크접점;
상기 고정부의 내측에 상기 가동측 아크접점에 대향하도록 배치되며 상기 가동부의 이동방향의 반대방향으로 이동 가능한 고정측 아크접점;
상기 고정부의 내측에 고정된 피니언기어;
상기 피니언기어의 일측에 맞물리고 상기 가동부에 결합된 동력전달 랙기어;
상기 피니언기어의 타측에 맞물리고 상기 고정측 아크접점에 구비된 피동랙기어; 및
상기 고정부의 내측에 배치되며 상기 피니언기어를 둘러싸는 보호하우징;
을 포함하는 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 보호하우징은 상기 고정부의 내측에 위치가 고정되며, 상기 피니언기어, 상기 동력전달 랙기어 및 상기 피동랙기어의 맞물림 부위를 둘러싸는 형태로 구성된 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 보호하우징은 상기 가동측 아크접점을 향하는 선단부가 유선형으로 형성된 가스절연 차단기.
제1항에 있어서,
상기 고정측 아크접점이 이동하는 전체 구간은, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 서로 분리된 차단구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 접점 간 아크 발생 가능하도록 근접한 아크발생구간과, 상기 고정측 아크접점과 상기 가동측 아크접점이 연결된 투입구간으로 구분되고,
상기 피니언기어 및 상기 피동랙기어는, 상기 차단구간을 이동하는 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 기준으로, 상기 아크발생구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 증속시키고, 상기 투입구간에서 상기 고정측 아크접점의 이동속도를 감속시키는 가스절연 차단기.
제4항에 있어서,
상기 피니언기어는 상기 고정부에 결합된 제1 피니언기어와, 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제2 피니언기어와, 상기 제1 피니언기어와 동축에 결합되는 제3 피니언기어를 포함하고,
상기 피동랙기어는 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 차단구간에서 상기 제1 피니언기어에 맞물리는 제1 피동랙기어와, 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 아크발생구간에서 상기 제2 피니언기어에 맞물리는 제2 피동랙기어와, 상기 고정측 아크접점에 구비되며 상기 투입구간에서 상기 제3 피니언기어에 맞물리는 제3 피동랙기어를 포함하는 가스절연 차단기.
제5항에 있어서,
상기 제1 피니언기어, 상기 제2 피니언기어 및 상기 제3 피니언기어에 일괄 결합되는 회전축이 상기 보호하우징에 결합된 가스절연 차단기.
제5항에 있어서,
상기 제1 피니언기어와 상기 제1 피동랙기어의 기어비, 상기 제2 피니언기어와 상기 제2 피동랙기어의 기어비 및 상기 제3 피니언기어와 상기 제3 피동랙기어의 기어비가 서로 다르게 구성된 가스절연 차단기.
제7항에 있어서,
상기 제2 피니언기어는 상기 제1 피니언기어보다 직경이 크고,
상기 제3 피니언기어는 상기 제1 피니언기어보다 직경이 작은 가스절연 차단기.
제7항에 있어서,
상기 제1 피동랙기어는 상기 차단구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고,
상기 제2 피동랙기어는 상기 아크발생구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며,
상기 제3 피동랙기어는 상기 투입구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제된 가스절연 차단기.
제5항에 있어서,
상기 제1 피니언기어의 회전축, 상기 제2 피니언기어의 회전축 및 상기 제3 피니언기어의 회전축이 상기 보호하우징의 서로 다른 위치에 독립적으로 결합된 가스절연 차단기.
제10항에 있어서,
상기 제1 피니언기어의 기어피치, 상기 제2 피니언기어의 기어피치 및 상기 제3 피니언기어의 기어피치가 서로 다르게 구성된 가스절연 차단기.
제11항에 있어서,
상기 제1 피동랙기어, 상기 제2 피동랙기어 및 상기 제3 피동랙기어가 상기 고정측 아크접점의 길이방향을 따라 동일한 길이로 연장 형성되고,
상기 동력전달 랙기어는 상기 차단구간에서 상기 제1 피니언기어에 맞물리는 제1 동력전달 랙기어와, 상기 아크발생구간에서 상기 제2 피니언기어에 맞물리는 제2 동력전달 랙기어와, 상기 투입구간에서 상기 제3 피니언기어에 맞물리는 제3 동력전달 랙기어를 포함하며,
상기 제1 동력전달 랙기어는 상기 차단구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되고,
상기 제2 동력전달 랙기어는 상기 아크발생구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제되며,
상기 제3 동력전달 랙기어는 상기 투입구간을 제외한 구간에서 기어이가 배제된 가스절연 차단기.