KR20180073179A - 진공 인터럽터 - Google Patents

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Abstract

진공 차단기 내에 설치되어 회로를 차단하는 진공 인터럽터에 관한 것이다. 진공 차단기는 절연용기와, 실컵과, 고정전극과, 다이어프램, 및 가동전극을 포함한다. 절연용기는 중공을 갖는 원기둥 형태으로 이루어져 상부 및 하부가 개구된다. 실컵은 절연용기의 상단에 설치된다. 고정전극은 일단이 실컵에 고정되고 타단이 절연용기 내에 배치되는 고정 축과, 고정 축의 타단에 설치된 고정 접점부재를 구비한다. 다이어프램은 절연용기의 하단에 설치되어 절연용기의 내부를 밀봉하며, 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어져 상하방향으로 신축 가능하게 형성된다. 가동전극은 일단이 다이어프램에 고정되고 타단이 절연용기 내에 배치되어 선형 이동 가능하게 형성된 가동 축과, 가동 축의 타단에 설치되어 고정 접점부재에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한다.

Description

진공 인터럽터{VACUUM INTERRUPTER}
본 발명은 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, 종래의 진공 인터럽터(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 상태의 절연용기(10)와, 절연용기(10)의 상단 및 하단에 배치되어 절연용기(10)의 내부를 밀봉하는 고정실컵(20) 및 가동실컵(30)과, 절연용기(10)의 내측 상부에 배치된 고정전극(40), 및 고정전극(40)의 하부에 배치된 가동전극(50)으로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 가동전극(50)이 상하방향으로 선형 이동하며 고정전극(40)과 접촉하면, 통전 가능한 상태가 되어 전원측으로부터 부하측으로 전류를 공급할 수 있게 된다. 반대로, 이상전류가 발생하게 되면 가동전극(50)은 고정전극(40)으로부터 접촉 해제되어 전원측으로부터 부하측으로 공급되는 전류를 차단할 수 있게 된다.
한편, 가동전극(50)을 상하방향으로 선형 이동시키기 위해 가동 전극(50)의 둘레에는 스프링 형상의 벨로우즈(60)가 상하방향으로 설치될 수 있다. 이에 따라, 벨로우즈(60)의 길이만큼 절연용기(10)의 길이가 길어지게 되므로, 절연용기(10)의 제조시 재료비가 상승하는 문제가 있었다.
또한, 절연용기(10)가 길어짐에 따라 진공 인터럽터(1)의 전체 길이가 증가하게 되어, 진공 차단기 내의 설치면적이 증가되는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는 절연용기에 상하방향으로 설치되는 벨로우즈를 제거하고, 상하방향으로 신축 가능하게 형성된 원판 형태의 다이어프램을 절연용기의 하단에 설치함에 따라 절연용기의 길이가 감소된 진공 인터럽터를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공 차단기는 절연용기와, 실컵과, 고정전극과, 다이어프램, 및 가동전극을 포함한다. 절연용기는 중공을 갖는 원기둥 형태으로 이루어져 상부 및 하부가 개구된다. 실컵은 절연용기의 상단에 설치된다. 고정전극은 일단이 실컵에 고정되고 타단이 절연용기 내에 배치되는 고정 축과, 고정 축의 타단에 설치된 고정 접점부재를 구비한다. 다이어프램은 절연용기의 하단에 설치되어 절연용기의 내부를 밀봉하며, 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어져 상하방향으로 신축 가능하게 형성된다. 가동전극은 일단이 다이어프램에 고정되고 타단이 절연용기 내에 배치되어 선형 이동 가능하게 형성된 가동 축과, 가동 축의 타단에 설치되어 고정 접점부재에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한다.
본 발명에 따르면, 절연용기의 하단에 상하방향으로 신축 가능하게 형성된 다이어프램을 설치함에 따라, 절연용기의 길이를 줄일 수 있게 된다. 즉, 종래에는 가동전극의 이동을 위해 절연용기에 스프링 형상의 벨로우즈를 상하방향으로 장착하므로 벨로우즈의 기본 길이만큼 절연용기의 길이가 길어지는 단점이 있었는데, 본 발명과 같이 신축성을 갖는 원판 형태의 다이어프램을 절연용기의 하단에 설치하게 되면 절연용기의 길이를 줄일 수 있게 된다.
이에 따라, 절연용기를 제조하기 위해 사용되는 재료의 낭비를 막을 수 있게 된다. 또한, 줄어든 절연용기의 길이만큼 진공 인터럽터의 전체 길이를 줄일 수 있게 되므로, 진공 차단기 내에 배치되는 진공 인터럽터의 설치면적을 줄일 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 진공 인터럽터의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도.
도 3 내지 도 4는 도 2에 있어서, 다른 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 진공 인터럽터에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 진공 인터럽터(100)는 절연용기(110)와, 실컵(120)과, 고정전극(130)과, 다이어프램(140), 및 가동전극(150)을 포함한다.
절연용기(110)는 상부 및 하부가 개구된 형태로 이루어진다. 구체적으로, 절연용기(110)는 내부에 중공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어질 수 있으며, 후술되는 실컵(120) 및 다이어프램(140)에 의해 내부는 진공상태를 유지할 수 있게 된다. 그리고, 절연용기(110)는 절연성을 확보하기 위해 세라믹 소재로 형성될 수 있다.
실컵(120)은 절연용기(110)의 상단에 설치된다. 구체적으로, 실컵(120)은 강도가 우수한 스테인리스 스틸로 형성될 수 있으며, 절연용기(110)의 상단에 고정되어 후술되는 다이어프램(140)과 함께 절연용기(110) 내부의 기밀성을 유지시키는 역할을 한다.
고정전극(130)은 고정 축(131)과 고정 접점부재(132)를 구비한다.
고정 축(131)은 일단이 실컵(120)에 고정되고 타단이 절연용기(110) 내에 배치된다. 구체적으로, 고정 축(131)은 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 봉 형태로 이루어져 전원측 또는 부하측에 연결될 수 있다.
고정 접점부재(132)는 고정 축(131)의 타단에 설치된다. 구체적으로, 고정 접점부재(132)는 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 원판 형태로 이루어져 절연용기(110) 내에 배치될 수 있다.
다이어프램(140)은 적어도 하나 구비되어 상하방향으로 신축 가능하게 형성될 수 있다. 그리고, 절연용기(110)의 하단에 설치되어 실컵(120)과 함께 절연용기(110)의 내부를 밀봉한다.
구체적으로, 다이어프램(140)은 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어질 수 있다. 이처럼 다이어프램(140)이 요철 형상으로 이루어짐에 따라, 다이어프램(140)이 금속소재로 형성되더라도 상하방향으로 신축 가능하게 된다.
그리고, 다이어프램(140)은 후술되는 가동전극(150)의 가동 축(151)에 내주면이 고정되고, 절연용기(110)에 외주면이 고정될 수 있다. 이때, 다이어프램(140)은 금속소재로 형성되므로, 열접합, 보다 바람직하게는 용접을 통해 가동전극(150) 및 절연용기(110)에 고정될 수 있다.
한편, 다이어프램(140)은 절연용기(110)의 하단에 직접 설치 가능하나, 안정적인 결합을 위해 별도의 연결부재(111)를 통해 절연용기(110)에 설치될 수 있다.
가동전극(150)은 가동 축(151)과, 가동 접점부재(152)를 구비한다.
가동 축(151)은 일단이 다이어프램(140)에 고정되고 타단이 절연용기(110) 내에 배치되어 선형 이동 가능하게 형성된다. 즉, 다이어프램(140)이 상하방향으로 신축 가능하게 형성됨에 따라, 다이어프램(140)에 연결된 가동 축(151)이 상하방향으로 이동 가능하게 되는 것이다.
구체적으로, 가동 축(151)의 일단은 다이어프램(140)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있으며, 노출된 부분에는 가동 축(151)을 상하방향으로 선형 이동시키는 구동부(미도시)가 장착될 수 있다. 그리고, 가동 축(151)은 고정 축(131)과 마찬가지로 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 봉 형태로 이루어져 전원측 또는 부하측에 연결될 수 있다.
가동 접점부재(152)는 가동 축(151)의 타단에 설치되어 고정 접점부재(132)에 선택적으로 접촉된다. 구체적으로, 가동 접점부재(152)는 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 원판 형태로 이루어져 절연용기(110) 내에 배치될 수 있다.
이처럼 가동 접점부재(152)가 가동 축(151)의 타단에 설치됨에 따라, 가동 접점부재(152)는 가동 축(151)과 함께 상하로 선형 이동하면서 고정 접점부재(132)에 접촉되거나 접촉 해제될 수 있게 된다.
이에 따라, 가동 접점부재(152)가 고정 접점부재(132)에 접촉되면 통전 가능한 상태가 되어 전원측으로부터 부하측으로 전류를 공급할 수 있게 된다. 그리고, 과전류 등과 같은 이상전류의 발생시에는 가동 접점부재(152)가 고정 접점부재(132)로부터 접촉 해제되어, 전원측으로부터 부하측으로 공급되는 전류를 차단할 수 있게 된다.
한편, 가동 접점부재(152)와 다이어프램(140) 사이에는 아크실드(160)가 배치될 수 있다. 이는, 고정전극(130)과 가동전극(150)이 접촉 및 접촉 해제됨에 따라 발생하는 아크(arc)로부터 다이어프램(140)을 보호하기 위함이다.
아크실드(160)는 가동 축(151)의 외주면에 고정될 수 있다. 구체적으로, 아크실드(160)는 중앙에 삽입 홀이 형성된 원판 형태로 이루어질 수 있으며, 아크실드(160)를 가동 축(151)의 외주면에 설치하기 위해 가동 축(151)의 외주면에는 단턱이 형성될 수 있다. 이에 따라, 아크실드(160)의 삽입 홀이 고정 축(131)에 삽입되면, 아크실드(160)의 일면이 단턱에 안착되어 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 절연용기(110)의 하단에 상하방향으로 신축 가능하게 형성된 다이어프램(140)을 설치함에 따라, 절연용기(110)의 길이를 줄일 수 있게 된다. 즉, 종래에는 가동전극(150)의 이동을 위해 절연용기(110)에 스프링 형상의 벨로우즈를 상하방향으로 장착하므로 벨로우즈의 기본 길이만큼 절연용기(110)의 길이가 길어지는 단점이 있었는데, 본 발명과 같이 신축성을 갖는 원판 형태의 다이어프램(140)을 절연용기(110)의 하단에 설치하게 되면 절연용기(110)의 길이를 줄일 수 있게 된다.
이에 따라, 절연용기(110)를 제조하기 위해 사용되는 재료의 낭비를 막을 수 있게 된다. 또한, 줄어든 절연용기(110)의 길이만큼 진공 인터럽터(100)의 전체 길이를 줄일 수 있게 되므로, 진공 차단기 내에 배치되는 진공 인터럽터(100)의 설치면적을 줄일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 차이가 있는 내용을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 진공 인터럽터(200)의 다이어프램(140)은 제1 다이어프램(141)과, 제2 다이어프램(142)과, 제3 다이어프램(143)을 포함한다.
제1 다이어프램(141)은 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 가동 축(151)의 외주면에 내주면이 고정된다. 이때, 제1 다이어프램(141)은 절연용기(110) 내에 설치될 수 있으며, 외주면이 절연용기(110)와 이격되도록 배치될 수 있다.
제2 다이어프램(142)은 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 제1 다이어프램(141)의 외측 하면에 외측 상면이 고정된다. 이때, 제2 다이어프램(142)은 절연용기(110) 내에 설치될 수 있으며, 외주면이 절연용기(110)와 이격되고 내주면이 가동 축(151)과 이격되도록 배치될 수 있다.
제3 다이어프램(143)은 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 제2 다이어프램(142)의 내측 하면에 내측 상면이 고정되고 절연용기(110)에 외측면이 고정된다. 이때, 제3 다이어프램(143)은 내주면이 가동 축(151)과 이격되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제3 다이어프램(143)은 외주면이 절연용기(110)에 직접 고정될 수도 있으나, 안정적이 결합을 위해 별도의 연결부재(111)를 통해 절연용기(110)에 고정될 수 있다.
이와 같이, 다이어프램(140)이 복수로 구비됨에 따라, 변위가 증가되어 가동전극(150)의 이동거리를 증가시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 진공 인터럽터의 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 차이가 있는 내용을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 진공 인터럽터(300)는 가동 축(151)이 삽입되는 안내 홀을 구비한 몸체부(171)와, 몸체부(171)의 하측 단부의 외측으로 연장된 돌출부(172)를 구비한 가이드 부재(170)를 더 포함할 수 있다.
이처럼 진공 인터럽터(200)가 가이드 부재(170)를 더 구비함에 따라, 가동 축(151)은 몸체부(171)의 안내 홀을 따라 상하방향으로 이동할 수 있게 된다. 따라서, 가동 축(151)이 이동할 때 좌우로 흔들리는 것이 방지되므로, 가동 축(151)을 보다 안정적으로 선형 이동시킬 수 있게 된다.
이때, 가이드 부재(170)와 절연용기(110) 사이에는 다이어 프램(140)이 설치될 수 있다. 구체적으로, 다이어 프램(140)의 내측 하면은 돌출부(172)의 상면에 접합되고, 외측 하면은 절연용기(110), 보다 구체적으로는 연결부재(111)의 내측 상면에 고정될 수 있다.
한편, 가동 축(151)의 외주면에는 아크실드(360)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 아크실드(360)의 끝단은 다이어프램(140)과 절연용기(110) 사이에 배치되고, 하측 방향으로 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
이처럼 아크실드(360)의 끝단이 하측 방향으로 절곡된 형태로 이루어짐에 따라, 고정전극(130)과 가동전극(150)이 접촉 및 접촉 해제됨에 따라 발생하는 아크(arc)가 다이어프램(140)의 외측 둘레에 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 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 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110.. 절연용기 120.. 실컵
130.. 고정전극 131.. 고정 축
132.. 고정 접점부재 140.. 다이어프램
150.. 가동전극 151.. 가동 축
152.. 가동 접점부재 160.. 아크실드
170.. 가이드 부재 171.. 몸체부
172.. 돌출부

Claims (7)

  1. 상부 및 하부가 개구된 중공의 절연용기;
    상기 절연용기의 상단에 설치되는 실컵;
    일단이 상기 실컵에 고정되고 타단이 상기 절연용기 내에 배치되는 고정 축과, 상기 고정 축의 타단에 설치된 고정 접점부재를 구비한 고정전극;
    상기 절연용기의 하단에 설치되어 상기 절연용기의 내부를 밀봉하며, 상하방향으로 신축 가능하게 형성된 적어도 하나의 다이어프램; 및
    일단이 상기 다이어프램에 고정되고 타단이 상기 절연용기 내에 배치되어 선형 이동 가능하게 형성된 가동 축과, 상기 가동 축의 타단에 설치되어 상기 고정 접점부재에 선택적으로 접촉되는 가동 접점부재를 구비한 가동전극;을 포함하며,
    상기 다이어프램은 중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램은 상기 가동 축에 내주면이 고정되고, 상기 절연용기에 외주면이 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램은
    중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 상기 가동 축의 외주면에 내주면이 고정되는 제1 다이어프램과,
    중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 상기 제1 다이어프램의 외측 하면에 외측 상면이 고정되는 제2 다이어프램과,
    중앙이 개구된 요철 형상의 원판 형태로 이루어지며, 상기 제2 다이어프램의 내측 하면에 내측 상면이 고정되고 상기 절연용기에 외측면이 고정되는 제3 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가동 축이 삽입되는 안내 홀을 구비한 몸체부와, 상기 몸체부의 하측 단부의 외측으로 연장된 돌출부를 구비한 가이드 부재를 더 포함하고,
    상기 가이드 부재와 상기 절연용기 사이에는 상기 다이어 프램이 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가동 접점부재와 상기 다이어프램 사이에는 아크실드가 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아크실드는 상기 가동 축의 외주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 아크실드의 끝단은 상기 다이어프램과 상기 절연용기 사이에 배치되고, 하측 방향으로 절곡된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 진공 인터럽터.
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