KR20180120987A

KR20180120987A - 접점 개폐기

Info

Publication number: KR20180120987A
Application number: KR1020170055067A
Authority: KR
Inventors: 김영일; 방영봉; 구태형; 윤조앤
Original assignee: 인텍전기전자 주식회사; 재단법인차세대융합기술연구원
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-07
Also published as: KR101925046B1

Abstract

접점 개폐기를 제공한다. 접점 개폐기는 고정접점과 가동접점을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부; 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부; 및 가동부와 연결되고 구동부의 구동력에 의한 타격에 의해 가동부를 개방상태로 이동시키는 접점 예압부를 포함하고, 구동부는 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 접점 예압부를 타격하여 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함한다.

Description

접점 개폐기{CONTACT SWITCH}

본 발명은 접점 개폐기에 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.

이때 자동 재폐로 차단기가 차단과 투입 및 재차단을 일정한 시간간격을 두고 하는 동작을 동작책무라고 하며, 이 차단기의 동작책무에 대해서는 KSC, ESB, JEC 등에 표준 동작책무로 규정되어 있고, 자동 재폐로 차단기와 같은 고속도 재폐로용 차단기는 [O - 0.3초 - CO - 3분 - CO]로 규정하고 있다(여기서, O는 차단동작, CO는 투입동작에 이어서 즉시 차단동작을 하는 것을 의미).

한편, 배전선 등에 사용되는 재폐로 차단기는 배전선에 문제가 발생하였을 경우 전력의 공급을 차단하고 문제가 해결되었음을 확인한 후 다시 전력을 투입하는 역할을 한다.

이때 문제가 해결되었음을 확인하는 것은 짧은 시간 동안만 전기접점을 연결하여 각 상에 전류가 흐르는 상태를 보아서 판단되어야 하며 전기접점을 연결하는 시간(통전 시간)이 길어지면 고장전류 등에 의한 전극의 손상이 커지는 문제가 발생한다.

본 발명의 일 실시예는 고장상태를 판단하기 위해 각 상에 전류가 흐르는 상태를 보아서 판단하므로 전기접점의 통전 시간을 짧게 하여 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있는 접점 개폐기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 고정접점과 가동접점을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부; 상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부; 및 상기 가동부와 연결되고 상기 구동부의 구동력에 의한 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 접점 예압부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및 상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 상기 접점 예압부를 타격하여 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하는 접점 개폐기를 제공한다.

이때, 상기 제1 조작부는 철 재질의 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 제1 영구자석; 상기 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향으로 이격 배치되는 투입코일 및 상기 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향과 반대방향으로 이격 배치되는 개방코일을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제2 조작부는 철 재질의 제2 하우징 및 상기 제2 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 코일을 포함할 수 있다.

이때, 상기 코일은 솔레노이드 코일, 보이스 코일 및 고정자 코일 중 어느 하나일 수 있다.

이때, 상기 제2 조작부는 원통형의 모터 영구자석 및 상기 모터 영구자석의 양 단부에 결합되는 제2 하우징을 포함할 수 있다.

이때, 상기 가동부는 상기 제1 하우징 내부에 이동 가능하게 형성되는 제1 가동자 및 상기 제2 하우징 내부에 이동 가능하게 형성되어 상기 접점 예압부와 충돌하여 상기 접점 예압부를 타격하는 제2 가동자를 포함할 수 있다.

이때, 상기 접점 예압부는 상기 제2 조작부의 일측에 배치되는 스프링 하우징 및 상기 스프링 하우징 내부에 위치하는 예압 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 고정접점과 가동접점을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부; 상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부; 및 상기 가동부와 연결되고 상기 구동부의 구동력에 의한 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 충돌 플레이트를 포함하고, 상기 구동부는 상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및 상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 상기 충돌 플레이트를 타격하여 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하는 접점 개폐기를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기는 유지력이 없는 제2 조작부를 사용함으로써 소비에너지를 줄일 수 있고, 충돌이 일어나는 접점 예압부를 제2 구동로드 쪽으로 설치하는 것에 의해 통전 시간을 짧게 함으로써 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기는 전기 전극의 통전시간을 줄임으로써 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전극에 흐르는 과전류 등에 의한 접점의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 차단기의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기는 재투입 및 재개방동작에서 펄스개방을 채용하고 있으므로, 투입상태에서 개방상태로 전환하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 이로 인해 투입에서 개방으로 전환되는 과정에서 전극에 흐르는 과전류 등에 의한 전극의 손상을 대폭 감소시킬 수 있으며, 나아가서는 개폐기의 수명을 연장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기를 도시한 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제1 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제2 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제4 변형예를 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제어부를 통해 작동되는 순서를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 성능을 나타내는 그래프치다.

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 접점 개폐기를 도시한 단면도이다. 또한, 이하의 설명에서 도 2에서 볼 때 제1 조작부에서 제2 조작부 쪽을 전방으로 규정하고, 제2 조작부에서 제1 조작부 쪽을 후방으로 규정하여 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 개폐부(10), 구동부(30) 및 접점 예압부(60)를 포함한다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 전기전극의 통전 시간을 짧게 하여 각 상에 전류가 흐르는 상태를 보아서 판단하므로 전극의 손상을 최대한 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 개폐부(10)는 진공 하우징(10a), 가동접점(13) 및 고정접점(11)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 진공 하우징(10a)은 내부에 가동접점(13) 및 고정접점(11)이 배치될 수 있다.

또한 진공 하우징(10a) 내부에서 가동접점(13)은 전후 방향으로 직선 운동할 수 있도록 배치될 수 있다. 이때, 진공 하우징(10a)은 내부가 진공 상태로 유지되도록 형성될 수 있다.

한편, 고정접점(11) 및 가동접점(13) 중 어느 하나는 전원 측과 연결되고, 나머지 하나는 부하 측과 연결되어서, 전원 측과 부하 측 사이에서 전력을 공급 또는 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 가동접점은 제1 가동부(45) 및 제2 가동부(55)를 통해 구동부(30)와 연결되어 구동부로부터 제공되는 구동력을 전달받아 직선 운동을 함으로써 투입 또는 개방될 수 있다. 이때 제1 가동부(11) 및 제2 가동부(13)는 구동부(30)의 구동력을 가동접점(13)에 전달할 수 있다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 구동부(30)는 제1 조작부(40) 및 제2 조작부(50)를 포함할 수 있다. 구동부(30)는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기를 투입 또는 개방하는 구동력, 즉 구체적으로 개폐부(10)의 가동접점을 개폐하도록 가동자(45)를 직선 운동시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 조작부(40)는 제1 하우징(41), 투입코일(44), 제1 영구자석(43), 개방코일(42) 및 제1 가동부(45)를 포함할 수 있다. 이때 제1 조작부(40)는 가동접점이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(41)은 내부에 투입코일(44), 제1 영구자석(43), 개방코일(42) 및 제1 가동부(45)가 설치될 수 있도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 또한 제1 하우징(41)은 중심부에 제1 가동부(45)가 전후방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 제1 하우징(41)은 통 형상으로 철 재질로 형성될 수 있다. 또한 제1 하우징(41)은 내부에 중심축(미도시)을 기준으로 제1 가동부(45)가 전후방향으로 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 가동부(45)는 제1 가동자(45a), 제1 구동로드(45b) 및 가압 플레이트(63)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 구동로드(45b)는 봉 형상으로 전후 방향으로 연장 형성될 수 있다.

또한 제1 구동로드(45b)의 전단부에는 가압 플레이트(63)가 형성될 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에서 가압 플레이트(63)는 접점 예압부(60)의 예압 스프링(62)을 가압하도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 가동자(45a)는 제1 구동로드(45b)와 연결되고, 제1 하우징(41)의 전단부에서 후단부까지 직선 운동할 수 있다. 또한, 제1 가동자(45a)는 강자성체인 철 재질로 형성될 수 있고 제1 구동로드(45b)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(41)의 중심축을 기준으로 양측에 한 쌍의 제1 영구자석(43)이 서로 마주보는 측의 극성이 동일한 극성, 예를 들어 내측이 N극인 경우 외측은 S극 또는 내측이 S극인 경우 외측이 N극이 되도록 배치될 수 있다.

이때, 한 쌍의 제1 영구자석(43)과 제1 가동부(45) 사이에는 제1 가동부가 전후방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(41) 내부에 한 쌍의 제1 영구자석(43)의 전방부에는 투입코일(44)이 배치될 수 있다. 이때 투입코일(44)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 한 쌍의 제1 영구자석(43)에 의해 형성되는 자기력과 상호작용에 의해서 제1 가동부(45)를 전방으로 직선 운동할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 영구자석(43)은 전류를 끊으면 전방부로 이동한 제1 가동부(45)가 움직이지 못하도록 즉, 제1 가동부가 투입된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제1 하우징(41) 내부에 한 쌍의 제1 영구자석(43)의 후방에는 개방코일(42)이 배치될 수 있다. 이때 개방코일(42)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 한 쌍의 제1 영구자석(43)에 의해 형성되는 자기력과 상호작용에 의해서 제1 가동부(45)를 후방으로 직선 운동을 할 수 있도록 한다.

이때, 개방코일(42)에는 충분한 양의 전류가 공급됨으로써 제1 영구자석(43)의 유지력을 해제하고, 제1 가동부(45)의 움직임을 저지하는 마찰력을 극복하고 제1 가동부(45)를 후방부로 이동시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 가동부(45)는 접점 예압부(60)와 연결될 수 있다. 이때 제1 가동부(45)는 접점 예압부(60)를 가압할 수 있도록 전방부에 가압 플레이트(63)가 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 접점 예압부(60)는 스프링 하우징(61) 및 예압 스프링(62)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 스프링 하우징(61)은 내부에 예압 스프링(62)이 배치될 수 있다. 이때 예압 스프링(62)은 가압 플레이트(63)에 의해서 스프링 하우징(61) 내부에서 압축되거나 이완될 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 접점 예압부(60)의 후단부는 제1 구동로드(45b)와 연결되고, 전단부는 제2 구동로드(56)와 연결될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에서 접점 예압부(60)는 제2 조작부(50)의 제2 가동부(54)의 타격에 의해서 가동접점(13)을 강제적으로 끊어서 접촉 시간을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 제2 하우징(51), 제2 가동부(54) 및 솔레노이드 코일(53)을 포함할 수 있다. 이때 제2 조작부(50)는 가동접점(13)이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)은 내부에 솔레노이드 코일(53), 제2 가동부(54) 및 접점 예압부(60)가 배치될 수 있도록 형성될 수 있다. 또한 제2 하우징(51) 내부에서 제2 가동부(54)가 직선 운동할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)은 통 형상으로서 철 재질로 형성된 솔레노이드 요크일 수 있다. 제2 하우징(51)은 중심축을 기준으로 솔레노이드 코일(53)이 배치될 수 있다. 이때 솔레노이드 코일(53)과 제2 가동부(54) 사이에는 제2 가동부가 전후 방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

이때 솔레노이드 코일(53)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 솔레노이드 코일(53)에 의해 형성되는 전자기력에 의해서 제2 가동자(55)를 후방부로 직선 운동을 할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동부(54)는 제2 가동자(55)를 포함할 수 있다. 또한 제2 구동로드(56)는 봉 형상으로 전후 방향으로 연장 형성될 수 있다.

한편, 제2 구동로드(56)의 전단부에는 가동접점(13)이 형성될 수 있다. 또한 제2 가동자(55)는 강자성체인 철 재질로 형성될 수 있고 제2 구동로드(56)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동자(55) 내부에는 접점 예압부(60)가 배치될 수 있다. 또한 접점 예압부(60)는 전방부에는 제2 구동로드(56)가 연결되고, 후방부에는 제1 구동로드(45b)가 연결될 수 있다.

이때 제2 가동자(55)는 후방부로 직선 운동을 함으로써 접점 예압부(60)의 전방부를 타격함으로써 접점 예압부와 연결된 제1 구동로드(45b)를 후방부로 이동시키고 이를 통해 제1 가동부(45)를 후방부로 이동시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제1 변형예를 도시한 단면도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)의 제1 변형예로서 제2 조작부(50)는 제2 하우징(51), 제2 가동부(54) 및 보이스 코일(53a)을 포함할 수 있다. 이때 제2 조작부(50)는 가동접점(13)이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)은 통 형상으로서 철 재질로 형성된 보이스코일모터 요크(51a)일 수 있다. 제2 하우징(51)은 중심축을 기준으로 보이스 코일(53a)이 배치될 수 있다. 이때 보이스 코일(53a)과 제2 가동부(54) 사이에는 제2 가동부가 전후 방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

이때 보이스 코일(53a)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 보이스 코일(53a)에 의해 형성되는 전자기력에 의해서 제2 가동자(55)를 후방부로 직선 운동을 할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동부(54)는 제2 가동자(55) 및 제2 구동로드(56)를 포함할 수 있다. 이때 제2 구동로드(56)는 봉 형상으로 전후 방향으로 연장 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동자(55)는 제2 하우징(51) 및 접점 예압부(60) 사이에 배치될 수 있다. 또한 접점 예압부(60)는 전방부에는 제2 구동로드(56)가 연결되고, 후방부에는 제1 구동로드(45b)가 연결될 수 있다.

이때 제2 가동자(55)는 제2 하우징(51)의 후단부에 위치하여 후방부로 직선 운동함으로써 접점 예압부(60)의 전방부를 타격함으로써 가동 접점(13)을 급격히 이동시켜 접점을 끊고, 예압 스프링(62)을 압축하여 제1 구동로드(45b)에 힘을 인가하여 제1 가동부(45)가 후방부로 이동하는 것을 돕는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제2 변형예를 도시한 단면도이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)의 제2 변형예로서 제2 조작부(50)는 제2 하우징(51), 제2 가동부(54) 및 고정자 코일(53b)을 포함할 수 있다. 이때 제2 조작부(50)는 가동접점(13)이 직선 운동을 할 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 하우징(51)은 통 형상으로서 철 재질로 형성된 리니어 모터 요크(51b)일 수 있다. 제2 하우징(51)은 중심축을 기준으로 고정자 코일(53b)이 배치될 수 있다. 이때 고정자 코일(53b)과 제2 가동부(54) 사이에는 제2 가동부가 전후 방향으로 직선 운동을 할 수 있도록 간극이 형성될 수 있다.

이때 고정자 코일(53b)은 보빈(미도시)에 권선되어 전류가 공급되면 고정자 코일(53b) 및 제2 가동자(55)에 형성된 가동자 코일(55a)에 의해 형성되는 전자기력에 의해서 제2 가동자(55)를 후방부로 직선 운동을 할 수 있도록 한다.

한편, 제2 구동로드(56)의 전단부에는 가동접점(13)이 형성될 수 있다. 또한 제2 가동자(55)는 자성체인 철 재질로 형성될 수 있고 제2 구동로드(56)와 동일한 중심축을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제2 가동자(55)는 제2 하우징(51) 내부에 배치될 수 있다. 또한 접점 예압부(60)는 전방부에는 제2 구동로드(56)가 연결되고, 후방부에는 제1 구동로드(45b)가 연결될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)의 제2 변형예와 다른 구성은 동일하지만 고정자 코일(53b)이 모터 영구자석(53c)으로 변경될 수 있다.

이때 모터 영구자석(53c)은 제2 가동자(55)에 형성된 가동자 코일(55a)에 전류가 공급되면 모터 영구자석(53c)에 의해 형성되는 전자기력에 의해서 제2 가동자(55)를 후방부로 직선 운동을 할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 제4 변형예를 도시한 단면도이다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)의 제4 변형예로서 별도로 충돌 플레이트(60a)를 포함할 수 있다. 또한 충돌 플레이트(60a)는 제1 구동로드(45b) 상에 설치될 수 있다.

이때 본 발명의 일 실시예에서 접점 개폐기(1)는 충돌 플레이트(60a)에서 타격이 발생한다. 즉, 제2 가동자(55)는 제2 하우징(51)의 내부에 위치하여 후방부로 직선 운동함으로써 충돌 플레이트(60a)의 전방부를 타격함으로써 충돌 플레이트와 연결된 제1 구동로드(45b)를 후방부로 이동시키고 이를 통해 제1 가동부(45)를 후방부로 이동시킬 수 있다.

도 7 내지 도 11을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)의 투입, 개방 또는 펄스개방되는 작동에 대해서 이하 설명한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기의 투입, 개방 또는 펄스개방되는 작동을 제어기(미도시)에서 제어할 수 있다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)에서 제1 조작부(40)는 후방에 위치한 상태이고, 제2 조작부(50)는 전방에 위치한 상태이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 전방에 위치한 상태를 계속적으로 유지하며 제1 조작부(40)의 동작에 영향을 주지 않는다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 접점 개폐기(1)는 제2 조작부(50)가 전방에 위치한 상태에서 예를 들어 부하측 선로가 가로수 등과 접촉하는 등에 의해 지락사고가 발생한 경우에는 제1 조작부(40)의 개방코일(42)에 대해 제1 가동자(45a)를 개폐부가 개방하는 방향으로 이동시키는 힘(전자기력)을 발생시키는 방향의 전류를 공급하며, 이 전류에 의해 개방코일과 제1 영구자석(43) 사이에는 제1 가동자(45a)를 개폐부의 개방방향으로 이동시키는 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자의 후방으로의 이동에 의해 제1 가동자(45a)가 이동하여 개폐부의 가동접점은 후방에 위치한 상태가 된다.

이때 개방코일(2)과 제1 영구자석(43) 사이에 발생하는 전자기력에 의해서 제1 가동자(45a)는 개폐방향으로 이동된 후 움직임을 멈출 수 있도록 한다. 이와 같이 제2 조작부(50)의 도움 없이 제1 조작부(40)의 구동력에만 의존하여 개폐부의 가동접점을 개방하는 동작을 본 발명의 일 실시예에서 “통상 개방”이라 한다

도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 제1 조작부(40) 및 제2 조작부(50) 모두 전방에 위치한 상태이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 제2 조작부(50)는 전방에 위치한 상태를 계속적으로 유지하며 제1 조작부(40)의 동작에 영향을 주지 않는다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 제2 조작부(50)는 전방에 위치한 상태에서 미리 정해진 시간(예를 들어 표준 동작책무에서는 0.3초)이 지나면 제1 조작부(40)의 투입코일(44)에 전류를 인가하며 이 전류에 의해 투입코일(44)과 제1 영구자석(43) 사이에는 통상 개방과는 반대방향의 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자(45a)의 전방으로 이동에 의해 제1 가동자가 제1 위치(P)로 이동하여 개폐부의 가동접점은 전방에 위치한 상태로 한다.

이때 제1 위치(P)는 제1 가동자(45a)가 제1 하우징(41)의 전단부에서 소정의 간격으로 이격된 상태로서, 제1 위치일 때 제1 가동부와 연결된 가압 플레이트(63)는 아직 예압 스프링(62)을 가압하기 전 상태에 놓일 수 있다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 제1 조작부(40)는 전방에 위치한 상태이고 제2 조작부(50)는 후방에 위치한 상태이다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 접점 개폐기(1)는 제1 조작부(40)는 전방에 위치한 상태에서 예를 들어 사고가 복구되었는가를 판단하여 사고가 복구되지 않은 것으로 판단된 경우에는 제2 조작부(50)의 솔레노이드 코일(53)에 제2 가동자(55)를 후방으로 이동시키는 방향의 전류를 인가한다.

이러한 상황에서도 제1 가동자(45a)는 전방으로 이동하는 관성력에 의해서 제1 위치(P)에서 제1 하우징(41)의 전단부에 접촉하게 된다. 또한 제1 가동자(45a)의 이동에 의해서 가압 플레이트(63)는 예압 스프링(62)을 압축할 수 있다.

이때, 예압 스프링(62)이 압축되면 예압 스프링(62)의 복원력에 의해서 제 구동로드(45b)를 전방부로 이동시킬 수 있고 이를 통해 가동접점(13)을 고정접점(11) 방향으로 압착시킴으로써 접점 압력을 증가시킬 수 있다.

도 9를 참고하면, 제2 가동자(55)는 제1 가동자(45a)와 별개로 동작할 수 있도록 구성되어 있으므로 제1 조작부(40)에 의한 전자기력과는 별개로 제2 조작부(50)의 솔레노이드 코일(53)에 흐르는 전류에 의해서 제2 조작부는 자성체인 제2 가동자(55) 와 제2 하우징(51) 간의 자기력에 의해 제2 가동자(55)를 후방으로 이동시켜서 제2 가동자가 스프링 하우징(61)을 타격하게 된다.

이와 같이 제2 조작부(50)의 제2 가동자(55)가 접점 예압부(60)를 타격하는 힘에 의해 가동접점(13)이 개방하는 동작을 본 발명의 일 실시예에서 “펄스 개방”이라 한다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)는 제1 조작부(40) 및 제2 조작부(50) 모두 후방에 위치한 상태이다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 접점 개폐기(1)는 제1 조작부(40)는 전방에 위치한 상태에서 예를 들어 사고가 복구되었는가를 판단하여 사고가 복구되지 않은 것으로 판단된 경우에는 제1 조작부(40)의 개방코일(42)에 전류를 인가하며 이 전류에 의해 개방코일(42)과 제1 영구자석(43) 사이에는 전자기력이 발생하게 되고, 제1 가동자(45a)는 후방으로 이동하여 개폐부(10)의 가동접점(13)은 후방에 위치한 상태로 된다.

도 11을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기(1)로 실험한 결과 통전 시간이 짧게 됨을 확인할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 개폐기를 이용한 실험결과를 나타낸 도면이다. 수평축은 시간축이며, 맨 위의 그래프는 솔레노이드 액추에이터 전류를 나타낸다 (4채널 측정기로 측정을 하여서 PMA 투입코일과 개방코일의 전류는 본 화면에는 나타나지 않음). 위에서 두 번째 그래프는 솔레노이드 액추에이터 가동부 변위를 나타내며, 그래프가 아래로 이동하는 것이 충돌방향으로 이동하는 것으로 총 30 mm를 움직이고 있다.

위에서 세 번째 그래프는 PMA 가동부 변위를 나타내며, 그래프가 위로 이동하는 것이 투입방향으로 이동하는 것으로 18.5 mm를 움직였다가 다시 원점으로 돌아오고 있다(솔레노이드 액추에이터 가동부 변위와는 측정 스케일이 다르게 되어 있다).

마지막 그래프는 점점 신호를 나타내며, 접점이 접촉할 경우 값이 상승하도록 되어 있다. PMA 가동부 변위가 15 mm일 때 접점이 접촉하여 접점신호가 Low에서 High로 바뀌고 (도 8),

솔레노이드 액추에이터 가동부 변위가 20 mm일 때 충돌이 일어나서 접점이 끊어지게 된다 (도 9). 실험조건은, 제1 가동자의 투입코일에 25 A의 전류를 20 ms, 개방코일에 45 A의 전류를 40 ms, 솔레노이드 코일에는 14.8 A 전류를 29.4 ms 흘렸으며, 이 때의 실험결과인 도 11을 보면 1.2 ms의 짧은 시간 동안만 접점이 접촉하고 있음을 알 수 있다.

기존의 재폐로 차단기가 배전선 문제해결의 확인을 위해서 시험적으로 전류를 흘리는 시간이 수십 millisecond이고, 도 1과 같은 방식의 최신 접점 개폐기도 2 ms 이상임을 고려하면, 본 발명에서 제안하는 방식은 더 짧은 시간의 접점 접촉을 가능하게 함을 알 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 : 접점 개폐기 10 : 개폐부
10a : 진공 하우징 11 ; 고정 접점
13 : 가동 접점 30 : 구동부
40 : 제1 조작부 41 : 제1 하우징
42 : 개방코일 43 : 제1 영구자석
44 : 투입코일 45 : 제1 가동부
45a : 제1 가동자 45b : 제1 구동로드
50 : 제2 조작부 51 : 제2 하우징
51a : 보이스코일모터 요크 51b : 리니어모터요크
53 : 솔레노이드 코일 53a : 보이스 코일
53b : 고정자 코일 53c : 모터 영구자석
53d : 보이스 코일 모터 영구자석 54 : 제2 가동부
55 : 제2 가동자 55a : 가동자 코일
56 : 제2 구동로드 60 : 접점 예압부
60a : 충돌 플레이트 61 : 스프링 하우징
62 : 예압 스프링 63 : 가압 플레이트

Claims

고정접점과 가동접점을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부;
상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부;
상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부; 및
상기 가동부와 연결되고 상기 구동부의 구동력에 의한 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 접점 예압부를 포함하고,
상기 구동부는
상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및
상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 상기 접점 예압부를 타격하여 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하는 접점 개폐기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 조작부는
철 재질의 제1 하우징;
상기 제1 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 제1 영구자석;
상기 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향으로 이격 배치되는 투입코일 및
상기 제1 영구자석과 상기 가동부의 연장방향과 반대방향으로 이격 배치되는 개방코일을 포함하는 접점 개폐기.
제1 항에 있어서,
상기 제2 조작부는
철 재질의 제2 하우징 및
상기 제2 하우징 내부에서 상기 가동부의 양 측에 각각 배치되는 코일을 포함하는 접점 개폐기.
제3 항에 있어서,
상기 코일은 솔레노이드 코일, 보이스 코일 및 고정자 코일 중 어느 하나인 접점 개폐기.
제1 항에 있어서,
상기 제2 조작부는
원통형의 모터 영구자석 및
상기 모터 영구자석의 양 단부에 결합되는 제2 하우징을 포함하는 접점 개폐기.
제1 항에 있어서,
상기 가동부는
상기 제1 하우징 내부에 이동 가능하게 형성되는 제1 가동자 및
상기 제2 하우징 내부에 이동 가능하게 형성되어 상기 접점 예압부와 충돌하여 상기 접점 예압부를 타격하는 제2 가동자를 포함하는 접점 개폐기.
제1 항에 있어서,
상기 접점 예압부는
상기 제2 조작부의 일측에 배치되는 스프링 하우징 및
상기 스프링 하우징 내부에 위치하는 예압 스프링을 포함하는 접점 개폐기.
고정접점과 가동접점을 포함하고, 전원 측에서 부하 측으로의 전력의 공급을 개방 또는 투입하는 개폐부;
상기 개폐부를 구동하기 위해 구동력을 제공하는 구동부;
상기 구동부의 구동력에 의해 개폐부를 개폐하는 가동부; 및
상기 가동부와 연결되고 상기 구동부의 구동력에 의한 타격에 의해 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 충돌 플레이트를 포함하고,
상기 구동부는
상기 개폐부를 개폐하는 구동력을 제공하고, 상기 가동부를 투입 또는 개방위치로 홀딩하는 제1 조작부 및
상기 개폐부가 투입상태에서 개방상태로 전환할 때 상기 가동부를 홀딩하는 힘을 해제하는 동시에 상기 충돌 플레이트를 타격하여 상기 가동부를 개방상태로 이동시키는 제2 조작부를 포함하는 접점 개폐기.