KR20180080577A - 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가동자를 구성하는 접촉부를 열경화성수지로 제조하여 사고전류의 유입시 접점부근에서 발생된 열로 인해 접촉부가 쉽게 용융되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법 {A MOVABLE CONTACTOR OF AIR CIRCUIT BREAKER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과전류 인가시 열이 발생되는 부위를 열경화성수지로 제조하여, 발열부위가 열로 인해 쉽게 용융되는 것을 방지하고, 가동자의 성형이 용이해지게 하는 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차단기는 송변전 계통이나 전기회로에 있어서, 부하를 개폐하거나 접지, 단락 등의 사고가 발생할 경우에 전류를 차단시키는 기기를 말한다. 또한, 차단부가 절연물로 절연되어 조립된 차단기는 통상 사용 상태의 선로를 수동으로 개폐하거나, 금속용기 외부의 전기조작장치 등에 의하여 원거리에서 개폐할 수 있고, 과부하 및 단락시 자동적으로 선로를 차단하여 전력계통과 부하기기를 보호한다.

상기와 같이 전로를 차단하기 위하여 차단기의 차단부에 고정 접촉자와 가동 접촉자를 설치하여 평상시에는 고정 접촉자와 가동 접촉자가 접촉되게 하여 전류를 흐르게 하고, 선로의 어딘가에서 발생한 고장으로 대전류가 흐르는 경우에는 신속히 가동 접촉자를 고정 접촉자로부터 분리시켜 전류를 차단시키게 된다.

차단기는 차단부를 조작하는 방식에 따라 공기조작방식, 유압조작방식 및 스프링조작방식으로 구분되며, 이중 스프링조작방식은 차단 및 투입 에너지원으로 스프링력을 사용하는 것으로서, 공기 및 유압조작방식에 비해 조작력의 유지 및 조작장치의 관리가 용이하고, 기계적인 구성에 의해 빠른 응답속도와 응답시간의 편차를 최소화시킬 수 있는 장점이 있어, 차단부를 조작하는 방식으로서 많이 사용되고 있다.

한편, 고정 접촉자로부터 가동 접촉자를 떼어냄으로써 통전되는 전류를 차단시킬 때 아크가 발생하게 되는데, 발생된 아크를 신속히 소호해 주어야 가동 접촉자의 접점의 손상을 방지할 수 있다.

이러한 아크 소호방식에 따라, 공기를 불어서 아크를 소호하는 기중 차단기(ACB, Air Circuit Breaker) 및 가스를 불어서 아크를 소호하는 가스 차단기(GCB, Gas Circuit Breaker) 등이 있다.

한편, 도 1에는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 종래의 기중 차단기의 차단부에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태를 나타내는 개략 단면도가 도시되어 있다.

또한 도 4에는 종래의 기중 차단기의 접촉부 사이에 가동 접촉자가 끼워진 상태를 나타내는 정면도가 도시되어 있고, 도 5에는 종래의 기중 차단기의 가동 접촉자와 접촉부 사이에서의 발열위치를 나타내는 정면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 기중 차단기에는 전류가 유입 또는 차단되도록 하는 차단부가 구비되는데, 상기 차단부는 절연체로 이루어진 차단부의 일측에 고정 설치된 고정자(30)와, 개폐 기구(미도시)의 작동에 따라 상기 고정자(30)에 접촉 또는 분리되는 가동자(10) 등으로 이루어진다.

상기 고정자(30)는 통전전류가 들어오는 입력측 터미널(31)과 연결되며, 일단에는 고정 접점(30a)이 형성된다.

상기 가동자(10)는 개폐기구와 연결된 연결링크(16)를 매개로 연결핀(19)을 통해 회전 가능하도록 일측 하부가 구속됨과 동시에 타측이 회전 가능하게 고정되고, 상부가 개방되며 다수개의 접촉부(20)가 형성된 절연 케이지(15)와, 상기 절연 케이지(15)의 일측에 설치된 부하측 터미널(13)과, 상기 절연 케이지(15)의 내부에 설치되어 상기 부하측 터미널(13)과 연결되고, 상기 절연 케이지(15)의 타측을 향해 복수가 나란히 배열된 편조선(18) 등으로 구성된다.

또한, 상기 절연 케이지(15)의 내부에 설치되어 일단이 상기 편조선(18)과 각각 연결되고, 타단이 상기 절연 케이지(15)의 타측에 각각 돌출되며, 상부에 가동 접점(14a)을 구비하는 가동 접촉자(14)와, 상기 절연 케이지(15)의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 가동 접촉자(14)의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링(17) 등이 구비된다.

상기와 같이 구성된 종래의 기중 차단기는 기중 차단기가 트립(OFF) 상태에서 통전(ON) 상태가 되면 개폐 기구의 동작에 따라 가동자(10)가 이동하고, 가동자(10)의 이동에 따라 가동 접촉자(14)가 고정자(30)측으로 이동하면서 가동 접점(14a)이 고정 접점(11a)에 접촉하게 되는데, 이때 가동 접촉자(14)가 절연 케이지(15) 측으로 이동하면서 절연 케이지(15)의 내부에 구비된 다수개의 접촉부(20)사이에 끼워지면서 접촉되게 된다.

하지만, 상기와 같은 종래의 기중 차단기에 구비되는 가동자(10)는 열가소성수지로 구성되어 있어, 과전류가 인가되면 가동 접촉자(14)와 접촉부(20)의 발열부위(A)에서 열이 발생하여 가동 접촉자(14)와 접촉부(20)의 접촉부위가 용융되게 되고, 이로 인해 가동 접촉자(14)가 접촉부(20)에 융착되어 회전동작이 실행되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 과전류 인가시 열이 발생되는 부위를 열경화성수지로 제조하여, 발열부위가 열로 인해 쉽게 용융되는 것을 방지하고, 가동자의 성형이 용이해지게 하는 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 접촉부가 구비되는 절연 케이지; 상기 절연 케이지의 내부에서 이동하여 상기 접촉부에 끼워지는 가동 접촉자를 포함하는 기중 차단기의 가동자에 있어서, 상기 접촉부와 상기 절연 케이지는 서로 다른 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자를 제공함으로써 달성된다.

또한 상기 접촉부는 상기 절연 케이지에 대해 상대적으로 내열성이 강한 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 접촉자는 열경화성수지 또는 열경화성수지 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 절연 케이지는 열가소성수지 또는 열가소성수지 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 다른 목적은, 접촉부가 구비되는 절연 케이지; 및 상기 절연 케이지의 내부에서 이동하여 상기 접촉부에 끼워지는 가동 접촉자를 포함하는 기중 차단기의 가동자 제조방법에 있어서, (a) 상기 접촉부를 열경화성수지로 성형하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 성형된 상기 접촉부가 끼워진 상태로 위치하도록 상기 절연 케이지를 열가소성수지로 성형하는 단계;를 포함하는 기중 차단기의 가동자 제조방법을 제공함으로써 달성된다.

또한 상기 접촉부는 다수개의 접촉판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 접촉부는 다수개의 접촉판과, 상기 접촉판에 일체로 형성되어 상기 접촉판이 상기 절연 케이지에 연결되도록 하는 접촉판 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명인 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법은 가동자를 구성하는 접촉부를 열경화성수지로 제조하여 사고전류의 유입시 접점부근에서 발생된 열로 인해 접촉부가 쉽게 용융되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 접촉부가 용융되는 것을 방지하기 때문에 접촉부의 용융으로 인해 가동 접촉자가 접촉부에 융착되어 회전동작이 실행되지 못하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 가동자의 제조시 열경화성수지로 이루어진 접촉부를 먼저 성형한 다음 최종적으로 열가소성수지로 이루어진 절연 케이지를 성형함으로써 접촉부를 통한 인서트 작업과 가동자의 성형이 용이해지게 하는 효과가 있다.

또한 접촉부가 다수개의 접촉판으로 구성되도록 함으로써 가동자의 성형시 접촉부의 생산성이 향상되게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 사시도.
도 2는 종래의 기중 차단기의 차단부를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 종래의 기중 차단기의 차단부에서 가동 접점과 고정 접점이 접촉된 상태를 나타내는 개략 단면도.
도 4는 종래의 기중 차단기의 접촉부 사이에 가동 접촉자가 끼워진 상태를 나타내는 정면도.
도 5는 종래의 기중 차단기의 가동 접촉자와 접촉부 사이에서의 발열위치를 나타내는 정면도.
도 6은 (a) 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합되기 전의 상태를 나타내는 사시도 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합된 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 (a) 본 발명의 다른 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합되기 전의 상태를 나타내는 사시도 (b) 본 발명의 다른 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합된 상태를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기의 가동자 제조과정을 나타내는 흐름도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 6은 (a) 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합되기 전의 상태를 나타내는 사시도 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 7은 (a) 본 발명의 다른 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합되기 전의 상태를 나타내는 사시도 (b) 본 발명의 다른 실시예에 따른 기중 차단기에 구비되는 가동자의 접촉부와 절연 케이지가 결합된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기의 가동자 제조과정을 나타내는 흐름도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기중 차단기의 가동자(100)는 절연 케이지(120), 상기 절연 케이지(120)의 내측에 위치하는 접촉부(110) 등으로 구성된다.

이때 상기 절연 케이지(120)와 상기 접촉부(110)는 서로 다른 재질로 구성되는데, 상기 접촉부(110)는 상기 절연 케이지(120)보다 상대적으로 내열성이 강한 재질로 이루어지도록 하여 외부의 열로 인해 쉽게 용융되는 것을 방지한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 절연 케이지(120)는 염화비닐수지, 아크릴수지 또는 폴리아세틸수지 등의 열가소성수지로 이루어지고, 상기 가동자(100)의 외형을 이루며, 개폐기구와 연결된 연결링크(미도시)를 매개로 연결핀(미도시)을 통해 회전 가능하도록 연결된다.

또한 상기 절연 케이지(120)에는 부하측 터미널(미도시)이 연결되고, 상기 절연 케이지(120)의 타측을 향해 복수개가 나란히 배열된 편조선(미도시)이 구비된다.

상기 절연 케이지(120)의 내부에는 상부에 가동 접점(미도시)을 구비하는 가동 접촉자(미도시)와, 상기 절연 케이지(120)의 타측 내부에 각각 설치되고, 상기 가동 접촉자의 하단을 탄성적으로 지지하는 접압 스프링(미도시) 등이 구비된다.

상기 접촉부(110)는 열가소성수지보다 내열성이 강한 페놀수지 또는 폴리에스테르수지 등의 열경화성수지로 이루어지고, 상기 절연 케이지(120)의 내측에 구비되며, 개폐 기구의 이동에 따라 상기 가동자(100)가 이동하면 상기 가동 접촉자가 함께 이동하면서 고정자(미도시)에 맞닿게 된다.

일반적으로, 기중 차단기가 트립(OFF) 상태에서 통전(ON) 상태가 되면 개폐 기구의 동작에 따라 가동자(100)가 이동하고, 가동자(100)의 이동에 따라 가동자(100)에 구비된 가동 접촉자가 고정자 측으로 이동하면서 가동 접점이 고정 접점에 접촉하게 된다.

이때 기중 차단기가 통전된 상태에서 사고전류가 흐르게 되면, 기중 차단기는 몇초정도가 통전상태가 유지되어야 하는데, 사고전류가 흐를 때 전류밀도가 높은 상기 가동 접점과 상기 고정 접점의 접점부위 부근에서 발열이 크게 발생한다.

따라서, 본 발명은 열이 주로 발생하는 접점부위에 위치한 상기 접촉부(110)가 열경화성수지로 이루어지도록 하여 발생된 열로 인해 상기 접촉부(110)가 용융되는 것을 방지한다.

열경화성수지는 열을 가하여 성형한 다음 재차 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지이며, 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질, 전기 절연성 등이 좋은 특성이 있다.

따라서, 상기와 같은 특성을 같는 열경화성수지를 상기 접촉부(110)의 성형시 사용함으로써 열로 인해 상기 접촉부(110)가 용융되는 것을 방지한다.

또한 상기 접촉부(110)를 성형할 때 별도의 충전제를 넣어 강도나 다른 물성 등을 강화시킬 수 있다.

한편, 상기 가동자(100) 중 상기 절연 케이지(120)는 열가소성수지를 사용하여 성형한다.

열경화성수지는 성형후에 다시 열을 가해도 수지상태로 되돌아 가지 않기 때문에, 간단한 형상을 가진 상기 접촉부(110)는 열경화성수지로 성형하여 열로 인한 용융을 방지하지만, 상기 절연 케이지(120)는 성형이 용이한 열가소성수지를 사용하여 성형함으로써 상기 절연 케이지(120)의 복잡한 형상이 오류없이 잘 구현되도록 한다.

만일, 상기 절연 케이지(120)를 열경화성수지로 성형하게 되면, 성형이 잘못되더라도 다시 수지상태로 되돌릴 수 없어 불량품이 다량 생산될 수 있고, 이로 인해 제조비용이 크게 증가될 수 있다.

이에 더하여 상기 가동자(100)의 주 발열부위에 위치하는 상기 접촉부(110) 만을 열경화성수지를 사용하여 성형하고, 인서트 성형을 통해 상기 접촉부(110)를 제외한 나머지 부분인 상기 절연 케이지(120)는 열가소성수지를 사용하여 성형함으로써 재활용이 불가능한 열경화성수지의 사용을 최소화하여 열경화성수지로 인해 환경오염등의 환경문제가 발생되는 것을 미연에 방지한다.

또한 상기 절연 케이지(120)를 열가소성수지인 PA66 등을 사용하여 성형하게 되면, 기중 차단기의 차단 동작시 발생하는 아크 열에 상기 절연 케이지(120)가 반응하여 상기 절연 케이지(120)로부터 아크의 소호 성능을 향상시키는 가스가 배출됨으로써 기중 차단기의 소호성능이 향상되게 된다.

이와 같이 상기 접촉부(110)는 열경화성수지를 사용함으로써 발열로 인한 용융을 방지할 뿐만 아니라 환경문제의 발생을 예방하고, 상기 절연 케이지(120)는 이종의 재질인 열가소성수지 특히 PA66 등을 사용함으로써 소호성능이 향상되도록 하여, 상기 가동자(100)를 성형할 때 서로 다른 이종의 재질을 사용함으로써 각각의 재질이 가지고 있는 특유의 효능을 상기 가동자(100)가 모두 가지도록 한다.

이외에 상기 접촉부(110)와 상기 절연 케이지(120)는 각각 열경화성수지 복합재료와 열가소성수지 복합재료로 구성될 수 있다.

즉, 상기 접촉부(110)와 상기 절연 케이지(120)의 재질로 각각 유리섬유나 탄소섬유등을 함유시킨 열경화성수지 복합재료 또는 열가소성수지 복합재료를 사용함으로, 상기 접촉부(110)의 경우에는 발열로 인한 용융을 방지하고, 보다 가벼워지도록 할 뿐만 아니라 내구성도 향상되게 할 수 있다. 또한 상기 절연 케이지(120)의 경우에는 성형이 용이해지도록 할 뿐만 아니라 내구성도 향상되게 할 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기중 차단기의 가동자 제조방법을 상세히 설명한다.

먼저, 일정한 형상으로 이루어진 성형틀에 열경화성수지를 주입하여 접촉부(110)를 성형한다(S101).

이때 접촉부(110)는 다수개의 접촉판(111)으로 이루어질 수 있고, 또는 다수개의 접촉판(111)과, 접촉판(111)을 절연 케이지(120)에 연결시키는 접촉판 연결부재(113)로 이루어질 수 있다.

접촉부(110)를 접촉판(111)과 이에 일체로 형성된 접촉판 연결부재(113)로 구성할 경우에는 접촉판(111)과, 접촉판 연결부재(113)로 이루어진 접촉부(110)를 열경화성수지로 성형한 다음 성형된 접촉부(110)를 인서트로 하여 절연 케이지(120)를 열가소성수지로 성형한다.(S103)

접촉부(110)를 접촉판(111)과 접촉판 연결부재(113)로 구성하여 가동자(100)를 성형하게 되면, 최종 생산을 위한 절연 케이지(120)에 사용되는 부품의 개수가 2개로 되어 접촉부(110)를 통한 인서트 작업이 용이해지고, 전체 구조가 간소화되게 된다.

또한 접촉부(110)가 다수개의 접촉판(110')으로이루어질 수 있으며, 열경화성수지를 성형틀에 주입하여 각각의 접촉판(110')을 성형한 다음 성형된 접촉판(110')을 인서트로 하여 다수개의 접촉판(110')이 내측에 위치한 절연 케이지(120')를 열가소성수지로 성형한다.

접촉부(110)를 다수개의 접촉판(110')으로만 구성하여 가동자(100')를 성형하게 되면, 작업횟수는 증가하지만 접촉판(110')의 생산효율이 크게 향상되게 된다.

상기와 같은 구성되고 제조되는 본 발명인 기중 차단기의 가동자 및 이의 제조방법은 가동자(100)를 구성하는 접촉부(110)가 열경화성수지로 이루어지도록 하여 사고전류의 유입시 접점부근에서 발생된 열로 인해 접촉부(110)가 용융되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 접촉부(110)가 용융되는 것을 방지하기 때문에 접촉부(110)의 용융으로 인해 가동 접촉자가 접촉부(110)에 융착되어 가동 접촉자의 회전동작이 실행되지 못하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 가동자(100)의 제조시 열경화성수지로 이루어진 접촉부(110)를 먼저 성형한 다음 최종적으로 열가소성수지로 이루어진 절연 케이지(120)를 성형함으로써 접촉부(110)를 통한 인서트 작업이 용이해지게 하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10: 가동자 13: 부하측 터미널
14: 가동 접촉자 14a: 가동 접점
15: 절연 케이지 16: 연결링크
17: 접압 스프링 18: 편조선
19: 연결핀 20: 접촉부
30: 고정자 30a: 고정 접점
31: 입력측 터미널 100, 100': 가동자
110, 110': 접촉부 111: 접촉판
113: 접촉판 연결부재 120, 120': 절연 케이지

Claims (7)

1. 접촉부가 구비되는 절연 케이지; 상기 절연 케이지의 내부에서 이동하여 상기 접촉부에 끼워지는 가동 접촉자를 포함하는 기중 차단기의 가동자에 있어서,
   상기 접촉부와 상기 절연 케이지는 서로 다른 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 접촉부는 상기 절연 케이지에 대해 상대적으로 내열성이 강한 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 접촉자는 열경화성수지 또는 열경화성수지 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 절연 케이지는 열가소성수지 또는 열가소성수지 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자.
   
5. 접촉부가 구비되는 절연 케이지; 및 상기 절연 케이지의 내부에서 이동하여 상기 접촉부에 끼워지는 가동 접촉자를 포함하는 기중 차단기의 가동자 제조방법에 있어서,
   (a) 상기 접촉부를 열경화성수지로 성형하는 단계; 및
   (b) 상기 (a) 단계에서 성형된 상기 접촉부가 끼워진 상태로 위치하도록 상기 절연 케이지를 열가소성수지로 성형하는 단계;
   를 포함하는 기중 차단기의 가동자 제조방법.
   
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 접촉부는 다수개의 접촉판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자 제조방법.
   
7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 접촉부는 다수개의 접촉판과, 상기 접촉판에 일체로 형성되어 상기 접촉판이 상기 절연 케이지에 연결되도록 하는 접촉판 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기중 차단기의 가동자 제조방법.
   
   
   
   

Images