KR20220109105A - Switch mechanism using permanent magnet - Google Patents

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KR20220109105A
KR20220109105A KR1020210012382A KR20210012382A KR20220109105A KR 20220109105 A KR20220109105 A KR 20220109105A KR 1020210012382 A KR1020210012382 A KR 1020210012382A KR 20210012382 A KR20210012382 A KR 20210012382A KR 20220109105 A KR20220109105 A KR 20220109105A
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한만수
김평중
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목포대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a switch mechanism, and more particularly, to a switch mechanism which has a simpler structure than conventional spring-type mechanical actuators, has excellent operation reliability and repetitive operation characteristics, and is operable with low power consumption. The switch mechanism comprises: a case; an input-side fixed contact which is provided on one inner side of the case; an output-side fixed contact which is provided on the other inner side of the case; a movable contact; a rod which is connected to the lower side of the movable contact; a permanent magnet which is provided at the lower end of the rod; an iron core which is positioned at the lower end of the permanent magnet inside the case, and is separated from the permanent magnet; a close coil; and an open coil.

Description

영구자석을 기초로 하는 개폐기용 조작기{Switch mechanism using permanent magnet}Switch mechanism using permanent magnet

본 발명은 개폐기용 조작기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 스프링 방식의 기계적 조작기에 비해 구조가 단순하고, 동작신뢰성 및 반복동작 특성이 뛰어나며, 적은 소비전력으로 동작이 가능한 개폐기용 조작기에 관한 것이다.The present invention relates to a switchgear manipulator, and more particularly, to a switchgear manipulator that has a simple structure, has excellent operational reliability and repetitive operation characteristics, and can operate with low power consumption compared to conventional spring-type mechanical manipulators. .

배전급 전력기자재용 조작기는 과거 수년간 부하전류의 개폐 및 고장전류의 차단 목적으로 주로 스프링의 압축력과 탄성력을 기반으로 하는 기계 요소의 조합을 주로 이용하였다.Manipulators for distribution-grade power equipment have mainly used a combination of mechanical elements based on the compressive force and elastic force of springs for the purpose of switching load currents and blocking fault currents for the past several years.

또한, 상대적으로 부하전류 및 고장전류가 큰 송전급 전력기자재의 경우에는 스프링의 탄성력으로 구동이 어렵기 때문에 주로 유압이나 공압을 이용하여 투입 및 개방 동작을 구현한다.In addition, in the case of transmission-grade power equipment with relatively large load currents and fault currents, it is difficult to drive due to the elastic force of the spring, so the closing and opening operations are mainly implemented using hydraulic pressure or pneumatic pressure.

그러나 이러한 스프링 기반의 기계적 조작기는 요구되는 다양한 성능지표를 충족하기 위해 구조가 복잡하고 부품의 수가 많으며 유지 보수 비용 또한 고가인 문제점이 있다.However, such a spring-based mechanical manipulator has problems in that the structure is complicated, the number of parts is large, and the maintenance cost is also high in order to meet the various performance indicators required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 스프링의 탄성력을 이용하지 않고 영구자석의 보자력을 이용함으로써 구조가 단순하고 동작 시간의 가변성과 지속성, 제어의 용이성, 항구적인 안정적 성능을 발휘할 수 있는 개폐기용 조작기를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to use the coercive force of a permanent magnet instead of the elastic force of a spring, so that the structure is simple, variability and continuity of operation time, ease of control, and permanent stability. An object of the present invention is to provide an actuator for switchgear that can exhibit performance.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전력기자재의 개폐기용 조작기로써, 케이스; 상기 케이스의 내부 일측에 구비되는 입력측 고정접점; 상기 케이스의 내부 타측에 구비되는 출력측 고정접점; 상기 케이스 내부에 구비되고 상하로 이동하며, 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점에 동시에 접촉하거나 접촉해제되어 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점을 서로 연결하거나 분리시키는 가동접촉자; 상기 가동접촉자의 하방으로 연결된 로드; 상기 로드 하단에 구비되는 영구자석; 상기 케이스 내부에서 상기 영구자석 하단에, 상기 영구자석과 이격되어 위치하는 철심; 상기 철심외부에 감기고 외부전원이 투입되면 상기 철심을 상기 영구자석과 반대극성으로 자화시키는 클로즈 코일(Close coil); 및 상기 철심외부에 상기 클로즈 코일과 이격되어 감기고 위부전원이 투입되면 상기 철심을 상기 영구자석과 동일극성으로 자화시키는 오픈 코일(Open coil);을 포함하고, 상기 클로즈 코일에 외부전원을 투입하면 상기 영구자석이 상기 철심을 향해 이동하여 접촉하고 상기 가동접촉자가 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점을 서로 연결하며, 상기 클로즈 코일에 외부전원의 투입을 종료하면, 상기 영구자석이 보자력에 의해 상기 철심과 접촉을 유지하고, 상기 오픈 코일에 외부전원을 투입하면, 상기 영구자석이 상기 철심에 반발하여 상부로 이동하고 상기 가동접촉자는 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점의 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 조작기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a manipulator for a switchgear of electric power equipment, comprising: a case; an input-side fixed contact provided on an inner side of the case; an output-side fixed contact provided on the other side of the inner side of the case; a movable contact provided inside the case and moving up and down, and contacting or releasing the input-side fixed contact point and the output-side fixed contact point at the same time to connect or separate the input-side fixed contact point and the output-side fixed contact point from each other; a rod connected downwardly of the movable contactor; a permanent magnet provided at the lower end of the rod; an iron core positioned at a lower end of the permanent magnet inside the case and spaced apart from the permanent magnet; a close coil wound around the iron core and magnetizing the iron core to a polarity opposite to that of the permanent magnet when external power is applied; and an open coil that is wound to the outside of the iron core while being spaced apart from the closed coil and magnetizes the iron core to have the same polarity as the permanent magnet when the upper power is applied. When the permanent magnet moves toward the iron core and makes contact, the movable contact connects the input-side stationary contact point and the output-side stationary contact point to each other, and ends input of external power to the closed coil, the permanent magnet moves toward the iron core by coercive force. When maintaining contact with and applying external power to the open coil, the permanent magnet moves upward in repulsion against the iron core, and the movable contact disconnects the input-side fixed contact and the output-side fixed contact. It provides an actuator for switchgear.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

본 발명의 개폐기용 조작기에 의하면, 가동접촉자에 영구자석을 구비하고, 철심을 영구자석의 극성과 동일 또는 반대의 극성으로 자화함으로써 개폐할 수 있어 종래에 스프링을 이용하여 개폐하는 조작기와 비교하여 구조가 단순하고 , 동작시간의 가변셩과 지속성, 제어의 용이성 및 항구적인 안정성을 담보할 수 있는 장점이 있다.According to the actuator for switchgear of the present invention, a permanent magnet is provided on the movable contactor and can be opened and closed by magnetizing the iron core to the same or opposite polarity as the polarity of the permanent magnet. It has the advantage of being simple, and can guarantee variable speed and continuity of operation time, ease of control and permanent stability.

또한, 본 발명의 개폐기용 조작기에 의하면, 클로즈 코일에 짧은 시간 전류를 공급한 후, 전류의 공급이 중단되더라도 영구자석의 보자력에 영구자석과 철심의 접촉이 유지되어 입력 및 출력측 고정접점이 연결될 수 있으므로 전력소비량이 매우 적은 장점이 있다.In addition, according to the manipulator for a switchgear of the present invention, after supplying current to the closed coil for a short time, even if the supply of current is stopped, the contact between the permanent magnet and the iron core is maintained by the coercive force of the permanent magnet, so that the fixed contacts on the input and output sides can be connected. Therefore, it has the advantage of very low power consumption.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기용 조작기의 내부를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the inside of a manipulator for a switch according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.As for the terms used in the present invention, general terms that are currently widely used as possible are selected, but in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant. So the meaning should be understood.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기용 조작기의 내부를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the inside of a manipulator for a switch according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기용 조작기(100)는 전력기자재의 개폐기용 조작기로써, 부하전류의 개폐 및 고장전류의 차단을 목적으로 이용되며, 입력측과 부하에 연결되는 출력측을 서로 연결하거나 차단하는 기능을 수행한다.1, the switchgear manipulator 100 according to an embodiment of the present invention is a switchgear manipulator for electric power equipment, which is used for the purpose of opening/closing a load current and blocking a fault current, and is connected to the input side and the load. It performs the function of connecting or blocking the output side to each other.

상기 개폐기용 조작기(100)는 케이스(110), 입력측 조정접점(120), 출력측 고정접점(130), 가동접촉자(140), 로드(150), 영구자석(160), 철심(170), 클로즈코일(180, close coil), 오프코일(190, open coil)을 포함하여 이루어진다.The actuator 100 for the switchgear includes a case 110, an input-side adjustment contact 120, an output-side fixed contact 130, a movable contact 140, a rod 150, a permanent magnet 160, an iron core 170, and a close. It is made including a coil (180, close coil), an off-coil (190, open coil).

상기 케이스(110)는 타 구성요소들을 수용하기 위한 함체로 전기가 흐르지 않는 플라스틱 소재로 제작되는 것이 바람직하며, 육면체 형태로 제작될 수 있으나 타 구성요소들을 수용할 수 있다면 형태에 특별한 제약은 없다.The case 110 is preferably made of a plastic material that does not conduct electricity as a housing for accommodating other components, and may be manufactured in a hexahedral shape, but there is no particular restriction on the shape as long as it can accommodate other components.

상기 입력측 고정접점(120)는 상기 케이스(110)의 내측 상부 일측에 구비되고 전력을 공급하기 위한 전선이 연결된다.The input-side fixed contact 120 is provided on one side of the inner upper side of the case 110 and a wire for supplying power is connected thereto.

상기 출력측 고정접점(130)은 상기 케이스(110) 내측 상부 타측에 구비되고 부하에 연결되는 전선이 연결된다.The output-side fixed contact 130 is provided on the other side of the upper inner side of the case 110 and a wire connected to a load is connected thereto.

또한, 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)은 수평선 상에서 소정거리 이격되어 위치한다.Also, the input-side fixed contact point 120 and the output-side fixed contact point 130 are spaced apart from each other by a predetermined distance on a horizontal line.

상기 가동접촉자(140)는 상기 케이스(110) 내측 상부 중앙에 구비되고 상하로 이동이 가능하며, 하부로 이동하여 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)에 동시에 접촉함으로써 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)을 서로 연결하거나, 상부로 이동하여 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)에 동시에 접촉해제됨으로써 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)을 서로 분리한다.The movable contact 140 is provided in the upper center of the inner side of the case 110, is movable up and down, and moves downward to contact the input-side fixed contact point 120 and the output-side fixed contact point 130 at the same time to contact the input-side fixed contact point 130 at the same time. The input-side fixed contact 120 and The output-side fixed contacts 130 are separated from each other.

즉, 상기 가동접촉자(140)는 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)을 서로 연결하거나 연결을 해제하는 기능을 수행한다.That is, the movable contact 140 performs a function of connecting or disconnecting the input-side fixed contact point 120 and the output-side fixed contact point 130 to each other.

상기 로드(150)는 상기 가동접촉자(140)의 하단에 연결되며 소정 길이를 갖는 막대 형태의 로드이다.The rod 150 is a rod-shaped rod connected to the lower end of the movable contact 140 and having a predetermined length.

또한, 상기 로드(150)는 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)의 이격된 사이를 지나간다.In addition, the rod 150 passes between the input-side fixed contact point 120 and the output-side fixed contact point 130 spaced apart from each other.

상기 영구자석(160)은 N극 또는 S극으로 자화된 자석이며, 상기 로드(150)의 하단에 고정되어 부착된다.The permanent magnet 160 is a magnet magnetized to an N pole or an S pole, and is fixedly attached to the lower end of the rod 150 .

상기 철심(170)은 상기 케이스(110)의 내측 하부에 상기 영구자석(160)과 소정거리 이격되어 구비되며, 외측에 감기는 코일에 전류가 흐를 때, N극 또는 S극으로 자화된다.The iron core 170 is provided at the lower inner side of the case 110 and spaced apart from the permanent magnet 160 by a predetermined distance.

상기 클로즈 코일(180)은 상기 철심(170)의 외측에 감기고 외부전원이 투입되면, 상기 철심(170)을 상기 영구자석(160)의 극성과 반대의 극성으로 자화시킨다.The closed coil 180 is wound on the outside of the iron core 170 , and when external power is applied, the iron core 170 is magnetized to have a polarity opposite to that of the permanent magnet 160 .

즉, 상기 클로즈 코일(180)에 전류가 투입될 경우, 상기 철심(170)과 상기 영구자석(160) 사이에는 인력이 발생하여 상기 영구자석(160)이 하방으로 이동하여 상기 철심(170)에 접촉하게 되고, 상기 가동접촉자(140) 역시 하방으로 이동하여 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)을 서로 연결하여 입력측과 출력측이 서로 도통되게 한다.That is, when a current is applied to the closed coil 180 , an attractive force is generated between the iron core 170 and the permanent magnet 160 , and the permanent magnet 160 moves downward to the iron core 170 . contact, and the movable contact 140 also moves downward to connect the input-side fixed contact 120 and the output-side fixed contact 130 to each other so that the input side and the output side are electrically connected to each other.

이때, 상기 클로즈 코일(180)에 전류 공급을 중단하더라도, 상기 영구자석(160)의 보자력에 의해, 상기 영구자석(160)은 상기 철심(170)에 접촉된 상태를 유지한다.At this time, even if the supply of current to the closed coil 180 is stopped, the permanent magnet 160 maintains a state in contact with the iron core 170 due to the coercive force of the permanent magnet 160 .

따라서, 상기 클로즈 코일(180)에 지속적으로 전류를 공급하지 않고 짧은 시간(수십리리초) 동안 전류를 공급하더라도 접촉상태를 유지할 수 있으므로 전력소모가 매우 작은 장점이 있다.Therefore, even if the current is supplied for a short period of time (several tens of milliseconds) without continuously supplying current to the closed coil 180 , the contact state can be maintained, so that power consumption is very small.

상기 오픈 코일(190)은 상기 클로즈 코일(180)과 이격되어 상기 철심(170)의 외면에 감기고, 외부전원이 투입되면 상기 철심(170)을 상기 영구자석(160)의 극성과 반대방향의 극성을 갖도록 자화시킨다.The open coil 190 is spaced apart from the closed coil 180 and wound on the outer surface of the iron core 170 , and when external power is applied, the iron core 170 is connected to the polarity opposite to that of the permanent magnet 160 . magnetize to have

그러면 상기 영구자석(160)은 상기 철심(170)에 반발하여 상부로 이동하고, 상기 가동접촉자(140)도 상부로 이동하여 상기 입력측 고정접점(120)과 상기 출력측 고정접점(130)의 연결을 해제한다.Then, the permanent magnet 160 moves upward in repulsion against the iron core 170, and the movable contact 140 also moves upward to connect the input-side fixed contact 120 and the output-side fixed contact 130. release

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기용 조작기(100)에 의하면, 스프링이나 공압, 유압엑츄에이터를 이용하지 않고 영구자석(160)을 이용하여 간단한 구조로 개폐가 가능하므로 제작 비용을 절감할 수 있고, 동작신뢰성 및 반복동작 특성이 뛰어나며, 적은 소비전력으로 동작이 가능한 장점이 있다.That is, according to the manipulator 100 for a switchgear according to an embodiment of the present invention, it is possible to open and close with a simple structure using a permanent magnet 160 without using a spring, pneumatic, or hydraulic actuator, so manufacturing costs can be reduced. It has the advantages of having excellent operation reliability and repeated operation characteristics, and enabling operation with low power consumption.

한편, 도면에서는 상기 로드(150) 외주에 스프링이 구비된 것으로 도시하였는데, 이 스프링은 제외가 가능하며, 단순히 상기 영구 자석(160)이 상기 철심(170) 반발하여 상부로 이동할 때, 충격을 완화하기 위한 것으로 종래에 스프링을 이용하여 개폐하는 조작기의 스프링과는 전혀 다른 구성이다.On the other hand, in the drawings, it is shown that a spring is provided on the outer periphery of the rod 150, this spring can be excluded, and when the permanent magnet 160 repels the iron core 170 and moves upward, the impact is alleviated. In order to do this, it has a configuration completely different from the spring of a manipulator that opens and closes using a conventional spring.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As described above, the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, but it is not limited to the above-described embodiments and is not limited to those of ordinary skill in the art to which the invention pertains within the scope not departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

100:개폐기용 조작기 110:케이스
120:입력측 고정접점 130:출력측 고정접점
140:가동접촉자 150:로드
160:영구자석 170:철심
180:클로즈 코일 190:오픈 코일100: actuator for switchgear 110: case
120: input side fixed contact 130: output side fixed contact
140: movable contactor 150: rod
160: permanent magnet 170: iron core
180: closed coil 190: open coil

Claims (1)

전력기자재의 개폐기용 조작기로써,
케이스;
상기 케이스의 내부 일측에 구비되는 입력측 고정접점;
상기 케이스의 내부 타측에 구비되는 출력측 고정접점;
상기 케이스 내부에 구비되고 상하로 이동하며, 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점에 동시에 접촉하거나 접촉해제되어 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점을 서로 연결하거나 분리시키는 가동접촉자;
상기 가동접촉자의 하방으로 연결된 로드;
상기 로드 하단에 구비되는 영구자석;
상기 케이스 내부에서 상기 영구자석 하단에, 상기 영구자석과 이격되어 위치하는 철심;
상기 철심외부에 감기고 외부전원이 투입되면 상기 철심을 상기 영구자석과 반대극성으로 자화시키는 클로즈 코일(Close coil); 및
상기 철심외부에 상기 클로즈 코일과 이격되어 감기고 위부전원이 투입되면 상기 철심을 상기 영구자석과 동일극성으로 자화시키는 오픈 코일(Open coil);을 포함하고,
상기 클로즈 코일에 외부전원을 투입하면 상기 영구자석이 상기 철심을 향해 이동하여 접촉하고 상기 가동접촉자가 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점을 서로 연결하며, 상기 클로즈 코일에 외부전원의 투입을 종료하면, 상기 영구자석이 보자력에 의해 상기 철심과 접촉을 유지하고, 상기 오픈 코일에 외부전원을 투입하면, 상기 영구자석이 상기 철심에 반발하여 상부로 이동하고 상기 가동접촉자는 상기 입력측 고정접점과 상기 출력측 고정접점의 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는 개폐기용 조작기.As an actuator for switchgear of electrical equipment,
case;
an input-side fixed contact provided on an inner side of the case;
an output-side fixed contact provided on the other side of the inner side of the case;
a movable contact provided inside the case and moving up and down, and contacting or releasing the input-side fixed contact point and the output-side fixed contact point at the same time to connect or separate the input-side fixed contact point and the output-side fixed contact point from each other;
a rod connected downwardly of the movable contactor;
a permanent magnet provided at the lower end of the rod;
an iron core positioned at a lower end of the permanent magnet in the case and spaced apart from the permanent magnet;
a close coil wound around the iron core and magnetizing the iron core to a polarity opposite to that of the permanent magnet when external power is applied; and
and an open coil that is wound to the outside of the iron core while being spaced apart from the closed coil and magnetizes the iron core to the same polarity as the permanent magnet when gastric power is supplied;
When external power is applied to the closed coil, the permanent magnet moves toward the iron core and makes contact, the movable contact connects the input-side fixed contact point and the output-side fixed contact point to each other, and when the input of external power to the closed coil ends , the permanent magnet maintains contact with the iron core by coercive force, and when external power is applied to the open coil, the permanent magnet repulses the iron core and moves upwards, and the movable contactor is the input side fixed contact and the output side. An actuator for a switch, characterized in that the connection of the fixed contact is released.
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