KR20210095091A - 스위치기어 개폐용 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치기어 개폐용 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치는, 외부요크; 상기 외부요크의 내부에 배치되고, 제1부, 제2부 및 상기 제1부와 제2부 사이에 배치된 제3부를 포함하는 내부요크; 상기 내부요크의 제1부를 감싸는 제1코일; 상기 내부요크의 제2부를 감싸는 제2코일; 상기 내부요크 내부에서 왕복 이동이 가능하도록 배치된 가동로드; 상기 가동로드의 일측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제1가동자; 및 상기 가동로드의 타측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제2가동자;를 포함한다.

Description

스위치기어 개폐용 구동장치{DRIVING DEVICE FOR SWITCHGEAR}

본 발명은 스위치기어 개폐용 구동장치에 관한 것이다.

차단기는 전력기기, 특히 고전압 전력기기에서 빠른 시간에 전류를 차단하여 절연을 확보하는 장치로써, 선로의 사고나 고장으로부터 인명피해 및 재산피해를 막는 역할을 수행한다.

종래에는 차단기의 성능을 향상하기 위해 차단기의 투입 및 개방 동작을 수행하기 위한 다양한 구조의 구동장치가 개발되었다.

선행기술문헌인 한국등록특허 제10-0625524호는 차단기를 구동하는 구동자를포함하고, 상기 구동자의 구동을 위하여 구동자 양측에 영구자석을 배치하고, 영구자석 상하부에 위치한 코일에 전류가 흐르게 되면, 발생한 자력선에 의하여 상기 구동자가 투입 및 개방을 위한 구동을 수행하는 스위치기어 개폐용 조작기를 개시한다.

한국등록특허 제10-0625524호

본 발명의 목적은 투입 및 개방 위치에서의 안정적인 유지력을 가질 수 있는 스위치기어 개폐용 구동장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 가동로드의 이동 시에도 영구자석에 대한 충격을 최소화할 수 있고, 가동자 및 요크 사이의 충격을 최소화할 수 있다. 이를 통해 기계적 내구성 향상이 가능하다.

또한. 여자시간이 짧고, 동작성능 향상 및 응답시간 축소가 가능하다.

본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치는, 외부요크; 상기 외부요크의 내부에 배치되고, 제1부, 제2부 및 상기 제1부와 제2부 사이에 배치된 제3부를 포함하는 내부요크; 상기 내부요크의 제1부를 감싸는 제1코일; 상기 내부요크의 제2부를 감싸는 제2코일; 상기 내부요크 내부에서 왕복 이동이 가능하도록 배치된 가동로드; 상기 가동로드의 일측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제1가동자; 및 상기 가동로드의 타측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제2가동자;를 포함한다.

상기 가동로드는 상기 일측이 상기 내부요크의 제1부의 일단으로 돌출하도록 배치되고, 상기 타측이 상기 내부요크의 제2부의 일단으로 돌출하도록 배치될 수 있다.

상기 제1코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자가 상기 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제1가동자의 접촉면을 투과하고, 상기 제2코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자가 상기 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제2가동자의 접촉면을 투과할 수 있다.

상기 제2가동자가 제2부와 접한 경우, 상기 제1가동자 및 제1부 사이의 직선 거리를 L1이라하고, 상기 제1부의 외주면 및 상기 외부요크의 내주면 사이의 직선 거리를 L2라고 할 때, L1 < L2를 만족할 수 있다.

상기 제1가동자 중 상기 제1부 및 외부요크에 접하는 면은 가동자의 다른 면에 비하여 돌출될 수 있다.

상기 제1가동자 중 상기 제1부에 접하는 면은 상기 가동자의 다른 면에 비하여 돌출된 형상 또는 함몰된 형상을 포함하고, 상기 제1부는 상기 제1가동자의 돌출된 형상 또는 함몰된 형상에 대응하는 형상을 포함할 수 있다.

상기 제2가동자 중 상기 제2부에 접하는 면은 상기 가동자의 다른 면에 비하여 돌출된 형상 또는 함몰된 형상을 포함하고, 상기 제2부는 상기 제2가동자의 돌출된 형상 또는 함몰된 형상에 대응하는 형상을 포함할 수 있다.

상기 외부요크 및 내부요크 사이에 배치된 영구자석을 더 포함할 수 있다.

상기 제1코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자가 상기 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 영구자석과 외부요크의 접촉면, 및 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면을 투과하고, 상기 제2코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자가 상기 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 영구자석과 외부요크의 접촉면, 및 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면을 투과할 수 있다.

상기 제1부 및 제1가동자 사이에 배치된 제1영구자석, 및 상기 제2부 및 제2가동자 사이에 배치된 제2영구자석을 더 포함할 수 있다.

상기 제1코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자가 상기 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면, 상기 영구자석과 상기 제1가동자의 접촉면, 및 상기 외부요크와 상기 제1가동자의 접촉면을 투과하고, 상기 제2코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자가 상기 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면, 상기 영구자석과 상기 제2가동자의 접촉면, 및 상기 외부요크와 상기 제2가동자의 접촉면을 투과할 수 있다.

본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치는 투입 및 개방 위치에서의 안정적인 유지력을 가질 수 있다.

또한, 가동로드의 이동 시에도 영구자석에 대한 충격을 최소화할 수 있고, 가동자 및 요크 사이의 충격을 최소화할 수 있다. 이를 통해 기계적 내구성 향상이 가능하다.

또한. 여자시간이 짧고, 동작성능 향상 및 응답시간 축소가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분 절단도이다.
도 3은 도 1의 단면도이다.
도 4는 투입 동작시 형성되는 자계의 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 개방 동작시 형성되는 자계의 흐름을 도시한 것이다.
도 6은 투입 동작을 순차적으로 도시한 것이다.
도 7은 개방 동작을 순차적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 부분 절단도이고, 도 3은 도 1의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)는, 외부요크(110); 상기 외부요크(110)의 내부에 배치되고, 제1부(121), 제2부(122) 및 상기 제1부(121)와 제2부(122) 사이에 배치된 제3부(123)를 포함하는 내부요크(120); 상기 내부요크(120)의 제1부(121)를 감싸는 제1코일(130); 상기 내부요크(120)의 제2부(122)를 감싸는 제2코일(140); 상기 내부요크(120) 내부에서 왕복 이동이 가능하도록 배치된 가동로드(150); 상기 가동로드(150)의 일측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드(150)가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크(120)의 제1부(121) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제1가동자(160); 및 상기 가동로드(150)의 타측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드(150)가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크(120)의 제2부(122) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제2가동자(170);를 포함한다.

외부요크(110) 및 내부요크(120)는 자기회로를 형성하는 기능을 수행하며, 코일(130, 140) 및 영구자석(180)을 지지하여 고정되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 가동로드(150)가 이동하는 통로를 포함하고 있어, 상기 가동로드(150)가 이동할 수 있도록 가이드 기능을 수행할 수 있다. 상기 외부요크(110) 및 내부요크(120)는 자성체로 이루어질 수 있으며, 외부요크(110)의 내부에 내부요크(120)가 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 내부요크(120)의 서로 대향하는 제1면 및 제2면에 외부요크(110)가 배치될 수 있고, 상기 내부요크(120)의 서로 대향하는 제3면 및 제4면에는 외부 비자성체판(191)에 배치될 수 있다. 또한, 내부요크(120) 및 외부요크(110)의 내부에는 상기 외부 비자성체판(191)과 평행하게 배치된 내부 비자성체판(192)이 배치될 수 있다. 상기 내부 비자성체판(192)은 내부요크(120) 및 외부요크(110)를 2부분으로 나누도록 배치될 수 있다. 이 경우, 외부요크(110), 내부요크(120), 외부 비자성체판(191) 및 내부 비자성체판(192)으로 이루어진 본체는, 제1외부 비자성체판(191) - 제1외부요크(110) 및 제1내부요크(120) - 내부 비자성체판(192) - 제2외부요크(110) 및 제2내부요크(120) - 제2외부 비자성체판(191) 순서로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 상기 외부 비자성체판(191) 및 내부 비자성체판(192)은 외부요크(110), 내부요크(120) 및 코일(130, 140)을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 외부 비자성체판(191) 및 내부 비자성체판(192)은 코일(130, 140)이 관통하는 홀을 포함하여, 상기 홀을 통해 코일(130, 140)이 지나가도록 배치될 수 있다.

상기 내부요크(120)는 상기 외부요크(110)의 내부에 배치되고, 제1코일(130)이 감싸는 제1부(121), 상기 제1부(121) 상에 배치되는 제3부(123), 및 상기 제3부(123) 상에 배치되고 제2코일(140)이 감싸는 제2부(122)를 포함한다. 도 4 및 도 6에서 보는 바와 같이, 제1가동자(160)가 제1부(121)에 접촉하여 투입 동작을 수행한 경우에는 제1가동자(160) - 외부요크(110) - 제3부(123) - 제1부(121) - 제1가동자(160)의 순환 회로가 형성되어, 제1가동자(160)가 외부요크(110) 및 내부요크(120)에 고정될 수 있다. 또한, 도 5 및 도 7에서 보는 바와 같이, 제2가동자(170)가 제2부(122)에 접촉하여 개방 동작을 수행한 경우에는 제2가동자(170) - 외부요크(110) - 제3부(123) - 제2부(122) - 제2가동자(170)의 순환 회로가 형성되어, 제2가동자(170)가 외부요크(110) 및 내부요크(120)에 고정될 수 있다.

가동로드(150)는 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)를 지지하고, 내부요크(120) 내부를 따라 이동하는 역할을 수행하고, 진공차단기(10)의 가동로드(150)에 힘을 가하여 진공차단기(10)가 작동할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가동로드(150)는 비자성체로 이루어짐으로써, 영구자석(180)에 의한 간섭이나, 코일에 의해 형성되는 자기력에 의해 간섭을 받지 않을 수 있다.

상기 가동로드(150)는 상기 일측이 상기 내부요크(120)의 제1부(121)의 일단 외부로 돌출하도록 배치되고, 상기 타측이 상기 내부요크(120)의 제2부(122)의 일단 외부로 돌출하도록 배치될 수 있다.

제1가동자(160) 및 제2가동자(170)는 코일(130, 140)에 전류가 흐르는 경우 외부요크(110) 및 내부요크(120)와 함께 자기회로를 형성하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)는 자성체로 이루어질 수 있다.

제1가동자(160) 및 제2가동자(170)는 각각 가동로드(150)의 일측 및 타측에 고정되어 배치됨으로써, 상기 가동로드(150)가 일방향으로 이동함에 따라, 상기 제1가동자(160)는 상기 내부요크(120)의 제1부(121) 및 외부요크(110)와 접촉하고 상기 제2가동자(170)는 상기 내부요크(120)의 제2부(122) 및 외부요크(110)와 이격하게 되며, 상기 가동로드(150)가 타방향으로 이동함에 따라, 상기 제1가동자(160)는 상기 내부요크(120)의 제1부(121) 및 외부요크(110)와 이격하고 상기 제2가동자(170)는 상기 내부요크(120)의 제2부(122) 및 외부요크(110)와 접촉하게 된다.

이와 같이, 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)를 외부요크(110) 및 내부요크(120)의 외부에 배치하여, 개방 자기회로 및 투입 자기회로가 외부요크(110) 및 내부요크(120)의 내부 및 외부에 걸쳐 형성됨으로써, 자기회로에 의한 유지력을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)가 외부요크(110) 및 내부요크(120)의 외부에서 이동하고 비자성체인 가동로드(150)만이 내부요크(120) 내부에서 이동하기 때문에, 자기회로 생성효율 및 유지력을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 가동자의 이동에 의해 발생할 수 있는 물리적 간섭을 배제할 수 있기 때문에 마찰손실이 적고 유지력이 증대될 수 있다. 또한, 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)가 외부요크(110) 및 내부요크(120)의 외부에서 외부요크(110) 및 내부요크(120)와 넓은 면적을 통해 접촉할 수 있도록 설계할 수 있기 때문에, 개방 및 투입 동작시 충격을 최소화하여 내구성을 증가시킬 수 있고, 유지력을 높일 수 있다. 또한, 가동자(160, 170) 이동 시 영구자석(180)과 물리적인 마찰이 발생하지 않을 수 있어 영구자석(180)의 파손을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)는 각각 내부요크(120) 및 외부요크(110)와 접촉하는 부분이 다른 부분에 비하여 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다. 이를 통해 코일(130, 140)과의 직접적인 간섭을 방지할 수 있고, 코일(130, 140)이 충격을 받아 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자기회로가 보다 효율적으로 형성되므로, 구동 중에는 흡인력이 상승할 수 있고, 구동 완료 후에는 유지력이 상승할 수 있다. 또한, 제1가동자(160) 및 제2가동자(170)가 돌출부를 포함함으로써 가동자(160, 170)와 내부요크(120) 사이의 간격을 줄이게 되고, 해당 코일(130, 140)에 전류를 인가하여 자기회로를 형성하는 경우 가동자(160, 170)를 내부요크(120)쪽으로 보다 빠르게 이동할 수 있다.

일 실시 예에서, 가동자(160, 170)와 내부요크(120)의 최대 이격 거리 및 코일(130, 140)이 배치되는 영역의 폭의 간격을 제어함으로써 가동자(160, 170)의 구동 효율을 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2가동자(170)가 제2부(122)와 접한 경우, 상기 제1가동자(160) 및 제1부(121) 사이의 직선 거리를 L1이라하고, 상기 제1부(121)의 외주면 및 상기 외부요크(110)의 내주면 사이의 직선 거리를 L2라고 할 때, L1 < L2를 만족할 수 있다. L2를 L1보다 크게 설계함으로써 가동자(160, 170)의 이동을 유도하는 자기회로를 효과적으로 형성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, L1은 가동자(160, 170)에 돌출부를 형성함으로써 제어할 수 있다. 이는 제2가동자(170) 및 제2부(122)의 경우도 마찬가지이다.

일 예에서, 외부요크(110) 및 내부요크(120) 사이에 배치된 영구자석(180)을 더 포함할 수 있다. 상기 영구자석(180)은 개방 및 닫힘 동작을 수행한 후 유지될 수 있도록 유지력을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 영구자석(180)은 자기회로의 일부를 구성할 수 있다.

도 4는 투입 동작시 형성되는 자계의 흐름을 도시한 것이고, 도 5는 개방 동작시 형성되는 자계의 흐름을 도시한 것이다. 도 4 및 도 5에는 자기력의 등치선을 표시한 것이다. 도 6은 투입 동작을 순차적으로 도시한 것이고, 도 7은 개방 동작을 순차적으로 도시한 것이다.

도 4 및 도 6을 참조하여 투입 동작시 자기회로 및 스위치기어 개폐용 구동장치(100)의 구동 순서를 살펴보면, 상기 제1코일(130)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자(160)가 상기 제1부(121) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일(130)에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크(120)와 상기 제1가동자(160)의 접촉면, 상기 외부요크(110)와 상기 제1가동자(160)의 접촉면을 투과한다. 즉, 투입 자기회로는 제1가동자(160) - 내부요크(120)의 제1부(121) - 내부요크(120)의 제3부(123) - 외부요크(110) - 제1가동자(160)를 순환하는 형태로 형성된다.

또한, 외부요크(110) 및 내부요크(120) 사이에 배치된 영구자석(180)을 포함하는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)의 제1코일(130)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자(160)가 상기 제1부(121) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일(130)에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크(120)와 상기 제1가동자(160)의 접촉면, 상기 외부요크(110)와 상기 제1가동자(160)의 접촉면, 상기 영구자석(180)과 외부요크(110)의 접촉면, 및 상기 영구자석(180)과 내부요크(120)의 접촉면을 투과한다. 즉, 투입 자기회로는 제1가동자(160) - 내부요크(120)의 제1부(121) - 내부요크(120)의 제3부(123) - 영구자석(180) - 외부요크(110) - 제1가동자(160)를 순환하는 형태로 형성된다.

도 6을 참조하면, 영구자석(180)의 유지력 및 개방스프링(14)의 복원력에 의해 개방 위치가 유지된다(도 6(a)). 이 때, 제1코일(130)에 전류가 공급되면 제1코일(130) 주변에 자기회로가 형성되고 내부요크(120), 외부요크(110) 및 영구자석(180)에 자기장이 발생하게 된다(도 6(b)). 이후, 제1가동자(160) 및 내부요크(120), 외부요크(110) 사이의 공간에 자기력에 의한 에너지가 집중되어 제1가동자(160)가 내부요크(120), 외부요크(110) 방향으로 이동하게 된다(도 6(c)). 제1가동자(160)가 내부요크(120) 및 외부요크(110)에 맞닿아 정지하게 되고 영구자석(180)에 의한 자기력에 의해 유지력이 발생한다(도 6(d)). 이후에는 전류를 제거해도 투입 위치가 유지된다. 투입 동작에 의해 가동로드(150)가 하부로 이동하게 되어 진공차단기(10) 가동로드(150)를 가압하게 되어 고정접점부(11) 및 가동접점부(12)가 서로 접촉하게 된다(도 6(d)).

도 5 및 도 7을 참조하여 개방 동작시 자기회로 및 스위치기어 개폐용 구동장치(100)의 구동 순서를 살펴보면, 상기 제2코일(140)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자(170)가 상기 제2부(122) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일(140)에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크(120)와 상기 제2가동자(170)의 접촉면, 상기 외부요크(110)와 상기 제2가동자(170)의 접촉면을 투과할 수 있다. 즉, 개방 자기회로는 제2가동자(170) - 내부요크(120)의 제2부(122) - 내부요크(120)의 제3부(123) - 외부요크(110) - 제2가동자(170)를 순환하는 형태로 형성된다.

또한, 외부요크(110) 및 내부요크(120) 사이에 배치된 영구자석(180)을 포함하는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)의 제2코일(140)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자(170)가 상기 제2부(122) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일(140)에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크(120)와 상기 제2가동자(170)의 접촉면, 상기 외부요크(110)와 상기 제2가동자(170)의 접촉면, 상기 영구자석(180)과 외부요크(110)의 접촉면, 및 상기 영구자석(180)과 내부요크(120)의 접촉면을 투과할 수 있다. 즉, 개방 자기회로는 제2가동자(170) - 내부요크(120)의 제2부(122) - 내부요크(120)의 제3부(123) - 영구자석(180) - 외부요크(110) - 제2가동자(170)를 순환하는 형태로 형성된다.

도 7을 참조하면, 영구자석(180)의 유지력에 의해 투입 위치가 유지된다(도 7(a)). 이 때, 제2코일(140)에 전류가 공급되면 제2코일(140) 주변에 자기회로가 형성되고 내부요크(120), 외부요크(110) 및 영구자석(180)에 자기장이 발생하게 된다(도 7(b)). 이후, 제2가동자(170) 및 내부요크(120), 외부요크(110) 사이의 공간에 자기력에 의한 에너지가 집중되어 제2가동자(170)가 내부요크(120), 외부요크(110) 방향으로 이동하게 된다(도 7(c)). 제2가동자(170)가 내부요크(120) 및 외부요크(110)에 맞닿아 정지하게 되고 영구자석(180)에 의한 자기력에 의해 유지력이 발생한다(도 7(d)). 이후에는 전류를 제거해도 개방 위치가 유지된다. 개방 동작에 의해 가동로드(150)가 상부로 이동하게 되어 진공차단기(10) 가동로드(150)를 끌어당기게 되어 고정접점부(11) 및 가동접점부(12)가 서로 분리된다(도 7(d)).

도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)는, 상기 제1가동자(160) 중 상기 제1부(121)에 접하는 면은 상기 가동자의 다른 면에 비하여 돌출된 형상 또는 함몰된 형상을 포함하고, 상기 제1부(121)는 상기 제1가동자(160)의 돌출된 형상 또는 함몰된 형상에 대응하는 형상을 포함할 수 있다.

*또한, 상기 제2가동자(170) 중 상기 제2부(122)에 접하는 면은 상기 가동자의 다른 면에 비하여 돌출된 형상 또는 함몰된 형상을 포함하고, 상기 제2부(122)는 상기 제2가동자(170)의 돌출된 형상 또는 함몰된 형상에 대응하는 형상을 포함할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 가동자와 내부요크(120) 사이의 거리가 짧은 경우 코일의 전류에 의해 발생하는 자기력에 의한 구동이 용이해진다. 또한, 가동자와 내부요크(120)가 맞닿는 접촉면을 넓힘으로써 동작 특성을 향상할 수 있으며, 구동장치의 크기를 줄일 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 스위치기어 개폐용 구동장치(100)는, 외부요크(110); 상기 외부요크(110)의 내부에 배치되고, 제1부(121), 제2부(122) 및 상기 제1부(121)와 제2부(122) 사이에 배치된 제3부(123)를 포함하는 내부요크(120); 상기 내부요크(120)의 제1부(121)를 감싸는 제1코일(130); 상기 내부요크(120)의 제2부(122)를 감싸는 제2코일(140); 상기 내부요크(120) 내부에서 왕복 이동이 가능하도록 배치된 가동로드(150); 상기 가동로드(150)의 일측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드(150)가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크(120)의 제1부(121) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제1가동자(160); 및 상기 가동로드(150)의 타측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드(150)가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크(120)의 제2부(122) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제2가동자(170);를 포함하고, 상기 제1부(121) 및 제1가동자(160) 사이에 배치된 제1영구자석(180), 및 상기 제2부(122) 및 제2가동자(170) 사이에 배치된 제2영구자석(180)을 포함할 수 있다.

이와 같이 가동자 및 내부요크(120) 사이에 영구자석(180)을 배치시킴으로써, 개방 위치 및 투입 위치를 유지하는 유지력을 강화시킬 수 있을 뿐 아니라, 코일에 흐르는 전류에 의해 발생하는 전기력에 의해 가동자를 구동하는 효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 응답시간을 줄일 수 있다.

투입 위치로 구동하기 위해 상기 제1코일(130)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자(160)가 상기 제1부(121) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일(130)에 의해 발생한 자기력선이 상기 영구자석(180)과 내부요크(120)의 접촉면, 상기 영구자석(180)과 상기 제1가동자(160)의 접촉면, 및 상기 외부요크(110)와 상기 제1가동자(160)의 접촉면을 투과한다. 즉, 투입 자기회로는 제1가동자(160) - 영구자석(180) - 내부요크(120)의 제1부(121) - 내부요크(120)의 제3부(123) -외부요크(110) - 제1가동자(160)를 순환하는 형태로 형성된다.

개방 위치로 구동하기 위해 상기 제2코일(140)에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자(170)가 상기 제2부(122) 및 외부요크(110)의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일(140)에 의해 발생한 자기력선이 상기 영구자석(180)과 내부요크(120)의 접촉면, 상기 영구자석(180)과 상기 제2가동자(170)의 접촉면, 및 상기 외부요크(110)와 상기 제2가동자(170)의 접촉면을 투과할 수 있다. 즉, 개방 자기회로는 제2가동자(170) - 영구자석(180) - 내부요크(120)의 제2부(122) - 내부요크(120)의 제3부(123) -외부요크(110) - 제2가동자(170)를 순환하는 형태로 형성된다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100: 스위치기어 개폐용 구동장치, 110: 외부요크, 120: 내부요크, 121: 제1부, 122: 제2부, 123: 제3부, 130: 제1코일, 140: 제2코일, 150: 가동로드, 160: 제1가동자, 170: 제2가동자, 180: 영구자석, 191: 외부 비자성체판, 192: 내부 비자성체판, 10: 진공차단기, 11: 고정접점부, 12: 가동접점부, 13: 차단기 가동로드, 14: 개방스프링, 15: 가압스프링

Claims (6)

1. 외부요크;
   상기 외부요크의 내부에 배치되고, 제1부, 제2부 및 상기 제1부와 제2부 사이에 배치된 제3부를 포함하는 내부요크;
   상기 내부요크의 제1부를 감싸는 제1코일;
   상기 내부요크의 제2부를 감싸는 제2코일;
   상기 내부요크 내부에서 상대적으로 왕복 이동이 가능하도록 배치된 가동로드;
   상기 가동로드의 일측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제1가동자; 및
   상기 가동로드의 타측에 고정되어 배치되고, 상기 가동로드가 왕복 이동함에 따라 상기 내부요크의 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하거나 이격하는 제2가동자;를 포함하는,
   스위치기어 개폐용 구동장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동로드는 상기 일측이 상기 내부요크의 제1부의 일단으로 돌출하도록 배치되고, 상기 타측이 상기 내부요크의 제2부의 일단으로 돌출하도록 배치된,
   스위치기어 개폐용 구동장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자가 상기 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제1가동자의 접촉면을 투과하고,
   상기 제2코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자가 상기 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제2가동자의 접촉면을 투과하는,
   스위치기어 개폐용 구동장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1가동자 중 상기 제1부 및 외부요크에 접하는 면은 가동자의 다른 면에 비하여 돌출된,
   스위치기어 개폐용 구동장치.
   
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2가동자 중 상기 제2부에 접하는 면은 상기 제2가동자의 다른 면에 비하여 돌출된 형상 또는 함몰된 형상을 포함하고,
   상기 제2부는 상기 제2가동자의 돌출된 형상 또는 함몰된 형상에 대응하는 형상을 포함하는,
   스위치기어 개폐용 구동장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 외부요크 및 내부요크 사이에 배치된 영구자석을 더 포함하고,
   상기 제1코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제1가동자가 상기 제1부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제1코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제1가동자의 접촉면, 상기 영구자석과 외부요크의 접촉면, 및 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면을 투과하고,
   상기 제2코일에 전류가 공급되는 경우, 상기 제2가동자가 상기 제2부 및 외부요크의 적어도 일부와 접촉하도록 이동하고, 상기 제2코일에 의해 발생한 자기력선이 상기 내부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 외부요크와 상기 제2가동자의 접촉면, 상기 영구자석과 외부요크의 접촉면, 및 상기 영구자석과 내부요크의 접촉면을 투과하는,
   스위치기어 개폐용 구동장치.

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