WO2019004515A1 - 차단기 - Google Patents

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WO2019004515A1
WO2019004515A1 PCT/KR2017/009127 KR2017009127W WO2019004515A1 WO 2019004515 A1 WO2019004515 A1 WO 2019004515A1 KR 2017009127 W KR2017009127 W KR 2017009127W WO 2019004515 A1 WO2019004515 A1 WO 2019004515A1
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WO
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housing
coil
present
circuit breaker
movable
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/009127
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English (en)
French (fr)
Inventor
고인석
김영일
최명섭
김정훈
고흥열
박희태
김영배
Original Assignee
인텍전기전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/222—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electrodynamic repulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker.
  • the switchgear is a facility that receives high-voltage power and distributes it to low voltage to supply the power required by the load facility installed in each power consumer by receiving power.
  • the switchgear lightning arrester, transformer, Various measuring instruments and the like are provided.
  • the circuit breaker is mainly installed at the transmission and reception ends of the transmission line, so that it can open and close the normal current when there is no fault in the power system, and protects the system and various electric power devices by blocking the fault current when a short- do.
  • the circuit breakers are classified into a vacuum circuit breaker (VCB), an oil circuit breaker (OCB), an air circuit breaker (ACB), and a gas circuit breaker (GCB) according to an insulation medium.
  • VB vacuum circuit breaker
  • OCB oil circuit breaker
  • ACB air circuit breaker
  • GCB gas circuit breaker
  • a rectifier is a device that converts an alternating current into a direct current.
  • the rectifier converts the alternating current into direct current using a combination of a semiconductor device, such as a silicon diode (SD) or a silicon controlled rectifier (SCR) switching device.
  • SD silicon diode
  • SCR silicon controlled rectifier
  • a breaker is a device that cuts off the current flow when an abnormal current flows through an electric circuit, or cuts off the current flow during maintenance, and includes a trip unit.
  • the circuit breaker does not need to be operated quickly. However, when the flow of current is to be interrupted by the abnormal current, the circuit breaker must be operated as quickly as possible to prevent the load and the device of the switchboard from being damaged by the abnormal current.
  • the trip unit of the breaker operates by receiving power from a battery installed in the switchboard.
  • the battery supplies not only the trip unit of the breaker but also other devices including the rectifier. Therefore, the trip unit of the circuit breaker is difficult to receive a large current from the battery. If the circuit breaker is supplied with a large current from the battery, the other device can not receive the current, which may cause malfunction or damage.
  • the trip unit of the conventional circuit breaker is difficult to receive a large current from the battery, so that it is difficult for the circuit breaker to quickly interrupt the current flow.
  • An embodiment of the present invention provides a circuit breaker which can operate with a large force since an electromagnetic force is determined according to an amount of a current to be supplied since an opening and closing operation is performed when a current is applied to a coil.
  • An embodiment of the present invention is to provide a circuit breaker which can maintain opening, closing, and tripping operations by electromagnetic force generated by permanent magnets, and is simple in structure and easy maintenance and maintenance.
  • a permanent magnet installed inside the housing;
  • a coil part installed in the housing and including at least one Thompson coil to provide a driving force, and a movable part installed inside the permanent magnet and reciprocating inside the housing by the coil part.
  • the coil portion may include an input Thomson coil installed at one side of the housing to move the movable portion to one side of the housing and an open Thomson coil installed at the other side of the housing to move the movable portion to the other side of the housing. have.
  • the coil portion may include an input Thomson coil installed at one side of the housing to move the movable portion to one side of the housing and an open PMA coil installed at the other side of the housing to move the movable portion to the other side of the housing. have.
  • the coil portion is provided at one side of the housing, and the trip Thompson coil moves the movable portion to one side of the housing.
  • An input PMA coil installed at one side of the permanent magnet to move the movable part to one side of the housing and an open PMA coil installed at the other side of the permanent magnet to move the movable part to the other side of the housing.
  • a shock absorbing member may be disposed between the housing and the coil portion to absorb a shock when the movable portion is moved.
  • the movable part may include a movable member extending in the longitudinal direction of the housing, and a plunger having the movable member disposed therein and coupled with the movable member to move together with the movable member and having a damping member installed at one side thereof have.
  • the permanent magnets may include a non-magnetic body formed on one side and the other side of the permanent magnet to form a magnetic path along one side and the other side of the housing.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can generate a fast operation speed by using at least one Thomson coil and can perform an opening / closing operation by applying a current to the Thomson coil, so that the electromagnetic force can be determined according to the amount of current.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can maintain the opening, closing, and tripping operations by the electromagnetic force generated by the permanent magnet, and can be easily repaired and maintained and noise can be reduced because of the simple structure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) are sectional views showing the damping member of the movable member of the circuit breaker according to the embodiment of the present invention.
  • 3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views illustrating first to fourth modifications of the repeller of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a first modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a second modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a third modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the terms “comprises” or “having” and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
  • a section such as a layer, a film, an area, a plate, or the like is referred to as being “on” another section, it includes not only the case where it is “directly on” another part but also the case where there is another part in between.
  • a section such as a layer, a film, an area, a plate, etc. is referred to as being "under” another section, this includes not only the case where the section is "directly underneath"
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • a circuit breaker 1 may include a housing 10, a movable portion 30, a coil portion 50, and a permanent magnet 70.
  • the circuit breaker 1 according to an embodiment of the present invention can generate a fast operation speed by using at least one Thomson coil and perform an opening and closing operation by applying a current to the Thomson coil, Can be determined.
  • the circuit breaker 1 can maintain the opening, closing, and tripping operations by the electromagnetic force generated by the permanent magnets, and can be easily repaired and maintained and noise can be reduced because of the simple structure.
  • a hollow portion (not shown) may be formed in the housing 10 so that the movable portion 30, the permanent magnet 70, and the coil portion 50 are installed.
  • the housing (yoke) may be formed of a magnetic material capable of being magnetized in a rectangular shape.
  • the housing 10 is formed so as to surround the moving part 30 and the permanent magnet 70, so that the magnetic flux can smoothly flow.
  • a coil part 50 and a repulsive member 33 may be provided on the front side and the rear side of the housing 10.
  • the movable unit 30 is installed inside the housing 10 and can move in the forward and backward directions by an electromagnetic force.
  • the movable portion 30 may include a movable member 31, a resilient member 33, and a coupling member 35.
  • the movable member 31 may be formed of a magnetizable ferromagnetic material. Further, the movable member 31 may be formed in a cylindrical shape, but is not limited thereto as long as it can move in the front-rear direction within the housing 10. At this time, the movable member 31 is formed to pass through the front side and the rear side of the housing 10 and can move in the front and rear direction inside the housing.
  • the movable member 31 may include a first mover rod 31a, a second mover rod 31b, and a plunger 31c.
  • the first mover rod 31a and the second mover rod 31b may be formed in a columnar shape.
  • a damping member 32 is provided between the first mover rod 31a and the second mover rod 31b, so that the impact that the movable member 31 receives while moving can be absorbed.
  • a plunger 31c may be provided between the first mover rod 31a and the second mover rod 31b. At this time, the plunger 31c may be formed so as to surround the center portion where the first mover rod 31a and the second mover rod 31b are connected.
  • the plunger 31c is connected to the first mover rod 31a and the second mover rod 31b in the housing 10 and is movable in the longitudinal direction of the housing. Further, a space s may be formed inside the housing 10 so that the plunger 31c can move in the front-rear direction. At this time, the distance (stroke) at which the plunger 31c moves in the anteroposterior direction may be equal to or larger than the distance at which the movable member 31 moves.
  • a damping member 32 may be installed at one end of the plunger 31c, for example, at the center of the front end of the plunger.
  • damping members 32 may be installed on both sides of the plunger 31c on both sides of the front end of the plunger.
  • the movable member 31 can absorb the shock it receives while moving.
  • the first mover rod 31a and the second mover rod 31b and the plunger 31c may be coupled through a coupling member 35.
  • the engaging member 35 may be formed in a pin shape, but is not limited thereto, as long as it can move together with the first mover rod 31a and the second mover rod 31b.
  • the permanent magnet 70 may be installed at the inner center of the housing 10.
  • the permanent magnet 70 may be a ring-shaped permanent magnet, and the inner side may be provided so as to form an N pole outside the S pole.
  • the circuit breaker 1 can maintain the interruption and closing operation by the electromagnetic force generated by the permanent magnet 70 and can be easily repaired and maintained and noise can be reduced because of the simple structure.
  • the permanent magnet 70 may be provided with a movable member 31 to generate a holding force (holding force) for allowing the movable member to move forward and backward and then to be held.
  • the circuit breaker 1 may include a permanent magnet 70 to generate a holding force capable of maintaining the state after the movable portion 30 moves.
  • a holding current is applied to the input Thomson coil 51, the open Thomson coil 53 is shut off, the movable part 30 is moved forward to maintain the closed state in which the current is blocked, or the open Thomson coil 53 ) Is applied to the input Thomson coil so that the movable part can maintain the open state.
  • the magnetic field generated in the permanent magnet 70 is generated by the plunger 31c, the first mover rod 31a and the second mover rod 31b, and a magnetic path formed forwardly along the housing 10, Can be achieved.
  • a non-magnetic body 71 may be provided on the front side and the rear side of the permanent magnet 70, respectively.
  • the repelling member 33 is installed on the front side and the rear side of the movable member 31 from the outside of the housing 10, so that when the movable member is forwardly or rearwardly inserted into the housing, that is, And may be formed so as to mitigate the collision when colliding with the rear surface.
  • the rebound member 33 may include a plate-shaped injection rebound plate 33a and an open rebound plate 33b.
  • the insertion rebound plate 33a may be provided on the rear side of the movable outer member 31 of the housing 10
  • the open rebound plate 33b may be provided on the front side of the movable member on the outer side of the housing.
  • the insertion rebound plate 33a and the opening rebound plate 33b can be moved by the coil portion 50 and can be formed of an aluminum material with a non-magnetic material having a high conductivity.
  • 3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views illustrating first to fourth modifications of the repeller of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the reaction member 34 may include a first conductor 34a and a second conductor 34b therein.
  • the first conductor 34a is a conductor having high conductivity and may be copper, for example.
  • the second conductor 34b may be a conductor having a high magnetic permeability, for example, iron.
  • the second conductor 34b may be installed at the front end or the rear end of the reaction member 34, and the first conductor 34a may be connected to the inner side of the second conductor.
  • the first conductors 34a may be formed in a plurality and the plurality of first conductors may be spaced apart along the length direction of the second conductors.
  • the rebound member 35 may include a first conductor 35a at an inner center portion thereof.
  • the first conductor 35a may be a conductor having good electrical conductivity, for example, copper.
  • the first conductor 35a may extend in the longitudinal direction of the reaction member 35, and one end of the first conductor may be connected to the outer end of the reaction member.
  • the repulsion member 36 may include a first conductor 36a and a second conductor 36b therein.
  • the first conductor 36a is a conductor having high conductivity, and may be copper, for example.
  • the second conductor 36b may be a conductor having a high magnetic permeability, for example, iron.
  • the second conductor 36b may be installed at the front end or the rear end of the reaction member 36, and the first conductor 36a may be connected to the inner side of the second conductor.
  • the first conductor 36a and the second conductor 36b may be formed in a plurality, and the plurality of first conductors and the second conductors may be formed to correspond to each other.
  • the repulsion member 37 may include a first conductor 37a at an inner center portion thereof.
  • the first conductor 37a is a conductor having high conductivity, and may be copper, for example.
  • the first conductor 37a may extend in the longitudinal direction of the reaction member 37, and one end of the first conductor may be connected to the outer end of the reaction member. At this time, the first conductors 37a are formed in a plurality, and the plurality of first conductors 37a may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the repulsive member 37
  • a coil portion 50 may be provided between the housing 10 and the repulsion member 33.
  • the coil portion 50 may include an input Thomson coil 51 and an open Thomson coil 53.
  • the input Thompson coil 51 may be installed on the rear side of the housing 10
  • the open Thompson coil 53 may be installed on the front side of the housing.
  • the circuit breaker 1 can generate a fast operation speed by using the Thomson coils 51 and 53 and performs an opening and closing operation by applying a current to the Thomson coil, Can be determined.
  • the circuit breaker 1 is constructed such that the movable member 31 is disposed between the input Thomson coil 51 and the open Thomson coil 53 and the current is applied to the input Thomson coil and the open Thomson coil
  • the repulsive member 33 is moved by using the electromagnetic repulsive force, that is, the Thomson coil is used, so that a fast operation speed can be generated.
  • the movable member 31 is engaged with the repulsive member 33, and can move back and forth between the input Thomson coil 51 and the open Thomson coil 53 at a predetermined interval due to the movement of the repulsion member.
  • circuit breaker can generate a fast operation speed using a Thomson coil and perform an opening / closing operation by applying a current to the Thompson coil, so that the electromotive force is determined according to the input amount of current.
  • the input Thomson coil 51 and the open Thomson coil 53 may be installed inside a support member 55 formed of an epoxy material, respectively.
  • the support member 55 allows the Thomson coil 51 and the Thomson coil 53 to be fixed to the front side and the rear side of the housing 10, respectively.
  • the input Thomson coil 51 and the open Thomson coil 53 may be wound in a ring shape.
  • a current flows through the coil wound in a ring shape to generate an electromagnetic force, and the electromagnetic force generated thereby can move the insertion rebound plate 33a.
  • a current flows in a coil wound in a ring shape to generate an electromagnetic force, and the electromagnetic repulsion force of the open rebound plate 33b can move.
  • the coil part 50 generates a magnetic field by applying a current to the input Thomson coil 51 and the open Thomson coil 53, and the eddy current Lt; / RTI > Thereby, an electromagnetic repulsive force is generated, and the resultant force is the Lorentz force.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can generate a fast operation speed using a Thomson coil and perform an opening / closing operation by applying a current to the Thomson coil, so that the electromagnetic force is determined according to the amount of current input. .
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can maintain the opening and closing operations by the electromagnetic force generated by the permanent magnets, and can be easily repaired and maintained and noise can be reduced because of the simple structure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a first modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view illustrating a second modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a third modification of the circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit breaker according to the embodiment of the present invention includes a shock absorbing member 11 between the housing 10 and the open Thomson coil 53 for absorbing impacts due to the movement of the repelling member 33, Can be installed.
  • the circuit breaker 1 may include an input PMA coil 151 and an open Thomson coil 153.
  • the circuit breaker 1 according to an embodiment of the present invention can generate a fast operation speed by applying current to the open Thomson coil using one open Thomson coil 153 and one closing PMA coil 151, A smaller amount of input energy can be used by applying a current to the input PMA coil.
  • the inserted PMA coil 151 may be installed inside the nonmagnetic body 71 located behind the permanent magnet 70 as shown in FIG. Further, although the input PMA coil 151 is formed in a rectangular shape, it is not limited thereto.
  • the open Thomson coil in FIGS. 1, 4, and 5 is used not only for blocking current flow for normal maintenance, but also for blocking current flow quickly when an abnormal current flows through an electric circuit May also be a trip Thompson coil.
  • the circuit breaker 1 may include a trip Thomson coil 251, an input PMA coil 252, and an open PMA coil 253.
  • the circuit breaker 1 according to the embodiment of the present invention can be manufactured by applying current to the trip Thomson coil using one trip Thomson coil 251, one open PMA coil 253 and one closing PMA coil 252 It is possible to generate a fast operation speed and to apply a current to the open PMA coil and the input PMA coil to use less open and input energy.
  • opening and closing can be performed by applying a current to the open PMA coil 253 and the closing PMA coil 252.
  • a current to the coil 251 By applying a current to the coil 251, the flow of current can be cut off quickly.
  • the open PMA coil 253 may be installed inside the non-magnetic body 71 located in front of the permanent magnet 70, and the open PMA coil 252 May be provided inside the nonmagnetic body 71 located behind the permanent magnet.
  • the open PMA coil 253 and the inserted PMA coil 252 may be formed in a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can generate a fast operation speed by using at least one Thomson coil and can perform an opening / closing operation by applying a current to the Thomson coil, so that the electromagnetic force can be determined according to the amount of current.
  • the circuit breaker according to an embodiment of the present invention can maintain the opening, closing, and tripping operations by the electromagnetic force generated by the permanent magnet, and can be easily repaired and maintained and noise can be reduced because of the simple structure.

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Abstract

차단기가 제공된다. 차단기는 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되는 영구자석; 상기 하우징에 설치되고 적어도 하나의 톰슨 코일을 포함하여 구동력을 제공하는 코일부 및 상기 영구자석의 내부에 설치되고 상기 코일부에 의해 상기 하우징 내부에서 왕복 이동하는 가동부를 포함한다.

Description

차단기
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.
정류기는 교류를 직류로 변환해 주는 기기로써, 반도체 소자인 SD(Silicon Diode) 조합 또는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 스위칭 소자를 이용하여 교류를 직류로 변환한다. SCR 스위칭 소자는 특히 과전류에 의하여 쉽게 손상되고, 손상 시 교체하기가 어려우며, 고가인 특성이 있다.
이러한 이유로, 배전반에 이상 전류가 흐를 때, 정류기를 포함한 다른 기기를 보호하기 위한 차단기가 설치된다. 차단기는 전기회로에 이상 전류가 흐를 때 전류의 흐름을 차단하거나, 유지보수 시 전류의 흐름을 차단하는 기기로서, 트립 유닛을 포함한다.
유지보수를 위하여 전류의 흐름을 차단하는 경우는 차단기가 신속하게 작동하지 않아도 무방하다. 그러나, 이상 전류에 의하여 전류의 흐름을 차단하여야 할 경우는 차단기가 최대한 신속하게 작동하여야 부하 및 배전반의 기기가 이상 전류에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로, 차단기의 트립 유닛은 배전반에 설치된 축전지(Battery)로부터 전원을 공급받아 동작한다. 그런데, 축전지는 차단기의 트립 유닛뿐만 아니라, 정류기를 포함한 다른 기기에도 전원을 공급한다. 따라서, 차단기의 트립 유닛은 축전지로부터 큰 전류를 공급받기 어렵다. 만약, 차단기가 축전지로부터 큰 전류를 공급받으면, 다른 기기는 전류를 공급받지 못하여 오작동하거나 손상될 우려가 있다.
그러므로, 종래의 차단기의 트립 유닛은 상기 축전지로부터 큰 전류를 공급받기 어려우므로, 차단기가 신속하게 전류의 흐름을 차단하는 것이 어려운 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 코일에 전류를 인가함에 따라 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정되기 때문에 큰 힘으로 작용할 수 있는 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 영구자석에 의해 발생하는 전자력에 의한 개방, 투입 및 트립 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이한 차단기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되는 영구자석; 상기 하우징에 설치되고 적어도 하나의 톰슨 코일을 포함하여 구동력을 제공하는 코일부 및 상기 영구자석의 내부에 설치되고 상기 코일부에 의해 상기 하우징 내부에서 왕복 이동하는 가동부를 포함하는 차단기를 제공한다.
이때, 상기 코일부는 상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 톰슨 코일 및 상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 톰슨 코일을 포함할 수 있다.
이때, 상기 코일부는 상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 톰슨 코일 및 상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 PMA 코일을 포함할 수 있다.
이때, 상기 코일부는 상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 트립 톰슨 코일; 상기 영구자석의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 PMA 코일 및 상기 영구자석의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 PMA 코일을 포함할 수 있다.
이때, 상기 하우징 및 상기 코일부 사이에 위치하여 상기 가동부의 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수용 부재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 가동부는 상기 하우징의 길이방향으로 연장 형성되는 가동부재 및 상기 가동부재가 내부에 위치하고 상기 가동부재와 결합되어 상기 가동부재와 함께 이동 가능하고 일측에는 댐핑부재가 설치되는 플런저를 포함할 수 있다.
이때, 상기 영구자석의 일측 및 타측에는 상기 하우징의 일측 및 타측을 따라 자로를 형성하기 위해서 형성되는 비자성체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 적어도 하나의 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 발생하는 전자력에 의한 개방, 투입 및 트립 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기를 도시한 단면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 가동부재의 댐핑부재가 설치된 것을 도시한 단면도이다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 반발부재의 제1 내지 제4 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제1 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제2 변형예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.
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.
이하의 설명에서 도 1에서 볼 때 투입 톰슨 코일에서 개방 톰슨 코일 쪽을 전방으로 규정하고, 개방 톰슨 코일에서 투입 톰슨 코일 쪽을 후방으로 규정하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 하우징(10), 가동부(30), 코일부(50) 및 영구자석(70)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 적어도 하나의 톰슨 코일을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함에 따라 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 영구자석에 의해 발생하는 전자력에 의한 개방, 투입 및 트립 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 내부에 가동부(30), 영구자석(70) 및 코일부(50)가 설치되도록 중공부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때 하우징(요크)은 사각형 형상으로 자화가 가능한 자성체로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 하우징(10)은 가동부(30) 및 영구자석(70)을 둘러싸도록 형성되어 자속을 원활히 흐를 수 있게 할 수 있다. 또한 하우징(10)의 전방측 및 후방측에는 코일부(50) 및 반발부재(33)가 설치될 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 가동부(30)는 하우징(10) 내부에 설치되어 전자력에 의해 전후 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 가동부(30)는 가동부재(31), 반발부재(33) 및 결합부재(35)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 가동부재(31)는 자화가 가능한 강자성체로 형성될 수 있다. 또한 가동부재(31)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나 하우징(10) 내부에서 전후 방향으로 이동할 수 있다면 이에 한정되지는 않는다. 이때 가동부재(31)는 하우징(10)의 전방측 및 후방측을 관통 형성되어 하우징 내부에서 전후 방향으로 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 가동부재(31)는 제1 가동자 로드(31a), 제2 가동자 로드(31b) 및 플런저(31c)를 포함할 수 있다. 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이때 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b) 사이에는 댐핑부재(32)가 설치되어 가동부재(31)가 이동하면서 받는 충격을 흡수할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b) 사이에는 플런저(31c)가 설치될 수 있다. 이때, 플런저(31c)는 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)가 연결된 중심부를 감싸도록 형성될 수 있다.
또한, 플런저(31c)는 하우징(10) 내부에서 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)와 연결되어 하우징의 전후 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 플런저(31c)가 전후 방향으로 이동할 수 있도록 하우징(10) 내부에 공간(s)이 형성될 수 있다. 이때, 플런저(31c)가 전후 방향으로 이동하는 거리(스트로크)는 가동부재(31)가 움직이게 되는 거리와 동일하거나 보다 클게 형성될 수 있다.
도 2(a)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 플런저(31c)의 일측 예를 들어 플런저의 전단부 중심에는 댐핑부재(32)가 설치될 수 있다. 또한 도 2(b)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 플런저(31c)의 양측 예를 들어 플런저의 전단부 양측에는 댐핑부재(32)가 설치될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에서 가동부재(31)가 이동하면서 받는 충격을 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)와 플런저(31c)는 결합부재(35)를 통해서 결합될 수 있다. 이때 결합부재(35)는 핀 형상으로 형성될 수 있으나 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)와 결합되어 함께 이동할 수 있다면 이에 한정되지는 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 영구자석(70)은 하우징(10)의 내부 중심부에 설치될 수 있다. 또한, 영구자석(70)은 링 형상의 영구자석으로서 내측이 S극 외측이 N극을 이루도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 영구자석(70)에 의해 발생하는 전자력에 의한 차단 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 영구자석(70)은 내부에 가동부재(31)가 설치되어 가동부재가 전방 및 후방으로 이동한 후 유지할 수 있도록 하는 유지력(홀딩력)을 발생시킬 수 있다.
즉, 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 후술할 투입 톰슨 코일(51)에 전류가 인가되고, 개방 톰슨 코일(53)을 차단하여 가동부(30)가 전방으로 이동되어 전류가 차단된 투입상태를 유지하거나, 개방 톰슨 코일(53)에 전류가 인가되고 투입 톰슨 코일에 차단하여 가동부가 개방상태를 유지할 수 있도록 한다.
이때, 영구자석(70)에 발생하는 자기장은 플런저(31c), 제1 가동자 로드(31a) 및 제2 가동자 로드(31b)와 하우징(10)을 따라 전방으로 형성되는 자로와 후방으로 형성되는 자로를 이룰 수 있다. 하우징(10)을 따라 전방 및 후방으로 자로를 형성하기 위해서, 영구자석(70)의 전방 및 후방에는 각각 비자성체(71)가 설치될 수 있다.
한편, 반발부재(33)는 하우징(10)의 외부에서 가동부재(31)의 전방측 및 후방측에 각각 설치됨으로써 가동부재가 하우징 내부에서 전방 또는 후방 즉, 투입 또는 개방될 때 하우징의 전면 또는 후면에 충돌할 때 충돌을 완화할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 반발부재(33)는 판 형상으로 투입 반발판(33a) 및 개방 반발판(33b)을 포함할 수 있다. 이때, 투입 반발판(33a)은 하우징(10) 외부 투입 가동부재(31)의 후방측에 설치될 수 있고, 개방 반발판(33b)은 하우징 외부 가동부재의 전방측에 설치될 수 있다. 또한 투입 반발판(33a) 및 개방 반발판(33b)은 코일부(50)에 의해 이동될 수 있고, 도전율이 높은 비자성체로 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 반발부재의 제1 내지 제4 변형예를 도시한 단면도이다.
도 3(a)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 반발부재(34)는 내부에 제1 도체(34a) 및 제2 도체(34b)를 포함할 수 있다. 이때 제1 도체(34a)는 도전율이 좋은 도체로서 일 예로서 구리일 수 있다. 또한 제2 도체(34b)는 투자율이 좋은 도체로서 일 예로서 철일 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 제2 도체(34b)는 반발부재(34)의 전단부 또는 후단부에 설치될 수 있고, 제2 도체의 내측면에 제1 도체(34a)가 연결될 수 있다. 이때 제1 도체(34a)는 복수개로 형성되어 복수개의 제1 도체가 제2 도체의 길이방향을 따라 이격배치될 수 있다.
도 3(b)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 반발부재(35)는 내부 중심부에 제1 도체(35a)를 포함할 수 있다. 이때 제1 도체(35a)는 도전율이 좋은 도체로서 일 예로서 구리일 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 제1 도체(35a)는 반발부재(35)의 길이방향으로 연장형성될 수 있고, 제1 도체의 일단부는 반발부재의 외측단부에 연결될 수 있다.
도 3(c)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 반발부재(36)는 내부에 제1 도체(36a) 및 제2 도체(36b)를 포함할 수 있다. 이때 제1 도체(36a)는 도전율이 좋은 도체로서 일 예로서 구리일 수 있다. 또한 제2 도체(36b)는 투자율이 좋은 도체로서 일 예로서 철일 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 제2 도체(36b)는 반발부재(36)의 전단부 또는 후단부에 설치될 수 있고, 제2 도체의 내측면에 제1 도체(36a)가 연결될 수 있다. 이때 제1 도체(36a) 및 제2 도체(36b)는 복수개로 형성되고, 복수개의 제1 도체 및 제2 도체는 각각 대응되도록 형성될 수 있다.
도 3(d)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 반발부재(37)는 내부 중심부에 제1 도체(37a)를 포함할 수 있다. 이때 제1 도체(37a)는 도전율이 좋은 도체로서 일 예로서 구리일 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 제1 도체(37a)는 반발부재(37)의 길이방향으로 연장형성될 수 있고, 제1 도체의 일단부는 반발부재의 외측단부에 연결될 수 있다. 이때 제1 도체(37a)는 복수개로 형성되고, 복수개의 제1 도체(37a)는 반발부재(37)의 길이방향을 따라 이격배치될 수 있다
한편, 하우징(10) 및 반발부재(33) 사이에는 코일부(50)가 설치될 수 있다. 코일부(50)는 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53)을 포함할 수 있다. 이때, 투입 톰슨 코일(51)은 하우징(10)의 후방측에 설치될 수 있고, 개방 톰슨 코일(53)은 하우징의 전방측에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 톰슨 코일(51, 53)을 이용하여 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 개폐 동작을 수행하므로 전류의 투입량에 따라 전자력이 결정될 수 있다.
이때, 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53)에 전류를 인가하면 전류 밀도에 의한 전자 반발력이 생성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53) 사이에 가동부재(31)가 배치되고 투입 톰슨 코일 및 개방 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 발생하는 전자 반발력을 이용하여 반발부재(33)가 이동하는 것으로 즉, 이는 톰슨 코일을 이용한 것으로서 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있다.
이때 가동부재(31)는 반발부재(33)와 결합되어 반발부재의 이동으로 인해서 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53) 사이에서 소정의 간격 사이를 전후 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 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 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53)은 각각 에폭시 소재로 형성된 지지부재(55) 내부에 설치될 수 있다. 이때 지지부재(55)는 하우징(10) 전방측 및 후방측에 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53)이 고정될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 코일(53)은 링 형상으로 감기어 이루어질 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에서 투입 톰슨 코일(51)에 전원이 인가되면 링 형상으로 감긴 코일에 전류가 흐르게 되어 전자기력이 발생되고 이렇게 발생된 전자기력에 의해서 투입 반발판(33a)이 이동할 수 있다. 또한, 개방 톰슨 코일(53)에 전원이 인가되면 링 형상으로 감긴 코일에 전류가 흐르게 되어 전자기력이 발생되고 이렇게 발생된 전자기력에 의해서 개방 반발판(33b)이 이동할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서 코일부(50)는 투입 톰슨 코일(51) 및 개방 톰슨 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 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 영구자석에 의해 발생하는 전자력에 의해 개방 및 투입 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제1 변형예를 도시한 단면도이다. 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제2 변형예를 도시한 단면도이다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 제3 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기의 변형예로서 전술한 차단기와 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 하우징(10) 및 개방 톰슨 코일(53) 사이에는 반발부재(33)의 이동으로 인한 충격을 흡수하기 위해서 충격흡수용 부재(11)가 설치될 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 투입 PMA 코일(151) 및 개방 톰슨 코일(153)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 하나의 개방 톰슨 코일(153) 및 하나의 투입 PMA 코일(151)을 이용하여 개방 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 투입 PMA 코일에 전류를 인가하여 보다 적은 투입 에너지를 이용할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서 투입 PMA 코일(151)은 도 5에 도시된 바와 같이 영구자석(70)의 후방에 위치하는 비자성체(71)의 내부에 설치될 수 있다. 또한 투입 PMA 코일(151)은 사각형상으로 형성될 있으나 이에 한정되지는 않는다.
한편, 본 발명에서 도 1, 도 4 및 도 5에서의 개방 톰슨 코일은 평상시 유지보수를 위하여 전류의 흐름을 차단하는 경우뿐만 아니라 전기회로에 이상 전류가 흐를 때 전류의 흐름을 신속하기 차단하는 경우도 포함하는 트립 톰슨 코일일 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 트립 톰슨 코일(251), 투입 PMA 코일(252) 및 개방 PMA 코일(253)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기(1)는 하나의 트립 톰슨 코일(251), 하나의 개방 PMA 코일(253) 및 하나의 투입 PMA 코일(252)을 이용하여 트립 톰슨 코일에 전류를 인가함으로써 빠른 조작 속도를 발생시킬 수 있고, 개방 PMA 코일 및 투입 PMA 코일에 전류를 인가하여 보다 적은 개방 및 투입 에너지를 이용할 수 있다.
즉, 평상시의 개방 및 투입은 개방 PMA 코일(253) 및 투입 PMA 코일(252)에 전류를 인가하여 이용할 수 있고, 전기회로에 이상 전류가 흐를 때 전류의 흐름을 신속하기 차단하는 경우는 트립 톰슨 코일(251)에 전류를 인가함으로써 빠르게 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서 개방 PMA 코일(253)은 도 6에 도시된 바와 같이 영구자석(70)의 전방에 위치하는 비자성체(71)의 내부에 설치될 수 있고, 투입 PMA 코일(252)은 영구자석의 후방에 위치하는 비자성체(71)의 내부에 설치될 수 있다. 또한 개방 PMA 코일(253) 및 투입 PMA 코일(252)은 사각형상으로 형성될 있으나 이에 한정되지는 않는다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 차단기는 적어도 하나의 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 발생하는 전자력에 의한 개방, 투입 및 트립 동작을 유지할 수 있고, 간단한 구조이기 때문에 보수 및 유지가 용이하고 소음이 적을 수 있다.

Claims (7)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치되는 영구자석;
    상기 하우징에 설치되고 적어도 하나의 톰슨 코일을 포함하여 구동력을 제공하는 코일부 및
    상기 영구자석의 내부에 설치되고 상기 코일부에 의해 상기 하우징 내부에서 왕복 이동하는 가동부를 포함하는 차단기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코일부는
    상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 톰슨 코일 및
    상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 톰슨 코일을 포함하는 차단기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 코일부는
    상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 톰슨 코일 및
    상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 PMA 코일을 포함하는 차단기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코일부는
    상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 트립 톰슨 코일;
    상기 영구자석의 일측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 일측으로 이동시키는 투입 PMA 코일 및
    상기 영구자석의 타측에 설치되어 상기 가동부를 상기 하우징의 타측으로 이동시키는 개방 PMA 코일을 포함하는 차단기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 및 상기 코일부 사이에 위치하여 상기 가동부의 이동시 충격을 흡수하는 충격흡수용 부재를 포함하는 차단기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가동부는
    상기 하우징의 길이방향으로 연장 형성되는 가동부재 및
    상기 가동부재가 내부에 위치하고 상기 가동부재와 결합되어 상기 가동부재와 함께 이동 가능하고 일측에는 댐핑부재가 설치되는 플런저를 포함하는 차단기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 영구자석의 일측 및 타측에는 상기 하우징의 일측 및 타측을 따라 자로를 형성하기 위해서 형성되는 비자성체를 포함하는 차단기.
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