KR20180118851A

KR20180118851A - 차단기

Info

Publication number: KR20180118851A
Application number: KR1020170051766A
Authority: KR
Inventors: 김영일; 고흥열; 박준형; 최명섭; 박희태; 이석우; 김영배
Original assignee: 인텍전기전자 주식회사
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-11-01
Also published as: WO2018194392A1

Abstract

차단기가 제공된다. 차단기는 하우징; 하우징 내부에 설치된 가동부; 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함한다.

Description

차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반은 전력을 공급받아 각각의 전력 수용가에 설치된 부하설비에서 요구하는 전력을 공급하기 위해서, 고압의 전력을 저압으로 변환하여 분배하는 설비이며, 통상적으로 내부에는 개폐기, 피뢰기, 변압기, 차단기 및 각종 계측장비 등이 구비되어 있다.

이때 차단기는 주로 송전선로의 송전단이나 수전단에 설치되어 전력 계통에 고장이 없을 때 정상 전류를 개폐하는 것은 물론, 단락 등의 고장이 발생하였을 때 고장 전류를 차단하여 계통 및 각종 전력기기를 보호한다.

이러한 차단기는 절연 매질에 따라 진공 차단기(vacuum circuit breaker, VCB), 오일 차단기(oil circuit breaker, OCB), 기중 차단기(air circuit breaker, ACB) 가스 차단기(gas circuit breaker, GCB) 등으로 분류된다.

한편, 수배전반 회로의 내부에서 아크가 발생하게 되면, 아크의 고온 고압으로 인하여 각종 계측장비 등 내부 기기가 파손될 수 있고 경우에 따라서는 절연이 파괴되어 이와 접촉한 사용자에게도 피해가 발생할 수 있는 위험성이 있다.

또한 종래의 톰슨 코일을 이용한 차단기는 권선을 감은 코일에 순간적인 전류를 인가하고, 이에 따라 코일과 코일 위에 위치한 반발판 사이에 전자반발력을 발생시켜 반발판을 이동시킬 때 이동된 반발판을 유지하기 어렵다.

본 발명의 일 실시예는 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘을 작용할 수 있는 차단기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 영구자석에 의해 전자력에 의한 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이한 차단기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 하우징; 상기 하우징 내부에 설치된 가동부; 상기 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 상기 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함하는 차단기를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 영구자석에 의해 전자력에 의한 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 단면도를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기에 작용하는 자속의 흐름에 대한 것을 표시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 자속선을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 B vector를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 전류, 반발력, 유지력 및 이동거리를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 정방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 역방향일 때 반발력 및 유지력을 도시한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기에 작용하는 자속의 흐름에 대한 것을 표시한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 하우징(10), 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)을 포함할 수 있다.

도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 내부에 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)이 설치되도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때 하우징(요크)은 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다.

한편, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 가동부(30), 톰슨 코일부(50) 및 영구자석(70)을 둘러싸도록 형성되어 자속을 원활히 흐를 수 있게 할 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 가동부(30)는 하우징(10) 내부에 설치되어 전자력에 의해 상하 방향으로 움직일 수 있고, 가동부재(31), 반발부재(33) 및 결합부재(35)를 포함할 수 있다. 이때 가동부재(31)는 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 가동부재(31)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 결합부재(35)는 가동부재(31)의 중심부에 위치하여 반발부재(33)를 감싸도록 형성될 수 있다. 이때 결합부재(35)는 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다.

도 1을 참고하면, 반발부재(33)는 가동부재(31)의 상부측 및 하부측에 이격 배치될 수 있다. 이때 가동부재(31)는 톰슨 코일부(50)에 의해 이동될 수 있고, 도전율이 높은 비자성체로 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 가동부(30)는 톰슨 코일부(50) 즉, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전류가 공급됨으로써 발생하는 전류 밀도에 의한 전자 반발력에 의해 z축 방향으로 상하 운동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 톰슨 코일부(50)는 가동부(30)를 상부 방향으로 움직이게 하는 하부 코일(53) 및 가동부를 하부 방향으로 움직이게 하는 상부 코일(51)이 형성될 수 있다.

이때, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 소정의 간격으로 이격 배치되고 전류가 흐르게 되면 도 2에 도시된 바와 같이 전류 밀도에 의한 전자 반발력이 생성될 수 있다. 이때 반발부재(33)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53) 사이에 위치되어 소정의 간격 사이를 상하 운동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53) 사이에 반발부재(33)가 배치되고 상부 코일 및 하부 코일에 전류를 인가함으로써 발생하는 전자 반발력을 이용하여 이동하는 것으로 즉, 이는 톰슨 코일을 이용한 것으로서 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘을 작용할 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 각각 에폭시 소재로 형성된 지지부재(55) 내부에 설치될 수 있다. 이때 지지부재(55)는 하우징(10) 내부에 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)이 고정될 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 전류의 흐름에 따라 가동부(30)를 승 하강 시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)은 링 형상으로 감기어 이루어질 수 있다.

이때 본 발명의 일 실시예에서 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전원이 인가되면 링 형상으로 감긴 코일에 전류가 흐르게 되어 전자기력이 발생되고 이렇게 발생된 전자기력에 의해서 반발부재(33)가 이동할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 영구자석(70)은 가동부재(31)의 반경 방향 외측부에 형성되어 결합부재(35)의 측면과 마주보도록 배치될 수 있다. 이때 영구자석(70)은 가동부(30)가 상승 및 하강 상태를 유지할 수 있는 유지력(홀딩력)을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 영구자석(70)을 포함하여 가동부(30)가 이동한 후 그 상태를 유지할 수 있는 홀딩력을 발생시킬 수 있다. 이때 홀딩력은 반발부재(33)가 떨어져 전류가 차단된 개극 상태를 유지하거나 반발부재가 붙어서 전류를 잘 도통시키기 위해서는 강한 힘으로 밀착시켜야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 자속선을 도시한 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 B vector를 도시한 개략도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 톰슨 코일부(50)는 상부 코일(51) 및 하부 코일(53)에 전류를 인하여 자계를 생성하고, 생성된 자계에 의해 반발부재(33)에 와전류가 생성될 수 있다. 이에 의해 전자 반발력이 생성되는데 이것에 의한 힘이 로렌츠 힘이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 영구자석에 의한 전자력에 의해 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

1 : 차단기 10 : 하우징
30 : 가동부 31 : 가동부재
33 : 반발부재 35 : 결합부재
50 : 톰슨 코일부 51 : 상부 코일
53 : 하부 코일 55 : 지지부재
70 : 영구자석

Claims

하우징;
상기 하우징 내부에 설치된 가동부;
상기 가동부를 이동할 수 있도록 하는 톰슨 코일부 및 상기 가동부가 이동된 후 유지될 수 있도록 하는 영구자석을 포함하는 차단기.