KR101943363B1

KR101943363B1 - 전자개폐기

Info

Publication number: KR101943363B1
Application number: KR1020150051883A
Authority: KR
Inventors: 박진희
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2019-04-17
Also published as: EP3082145B1; JP6240231B2; CN106057579A; JP2016201351A; ES2727146T3; US9570258B2; US20160300677A1; KR20160121965A; CN106057579B; EP3082145A1

Abstract

본 발명은 전자개폐기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 프레임의 외부에 배치되는 영구자석과, 외부에서 끼움결합되는 영구자석 홀더가 구비되어 부품수가 감소하고 유지보수가 용이하도록 하는 전자개폐기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기는 전,후면의 외측에 각각 제1,제2안착부가 형성되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임 내부에 고정적으로 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리되어 회로를 통전시키거나 차단시키게 되는 가동접점; 상기 제1,제2안착부에 배치되는 한 쌍의 영구자석; 'ㄷ'자 형태로 형성되어 상기 한 쌍의 영구자석을 상기 상부 프레임의 상면에 고정시키도록 상기 상부 프레임의 상부에 끼움 결합되는 영구자석 홀더;를 포함하여 구성된다.

Description

전자개폐기{Magnetic Switch}

본 발명은 전자개폐기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 프레임의 외부에 배치되는 영구자석과, 외부에서 끼움결합되는 영구자석 홀더가 구비되어 부품수가 감소하고 유지보수가 용이하도록 하는 전자개폐기에 관한 것이다.

일반적으로 전자개폐기(Magnetic Switch) 또는 직류 릴레이(Direct Current Relay)는 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동과 전류신호를 전달해주는 전기적인 회로 개폐 장치의 일종으로, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 설치된다.

특히, 전기자동차용 릴레이의 경우 하이브리드(HYBRID) 자동차, 연료전지 자동차, 골프 카트(GOLF CART) 및 전동 지게차와 같은 전기 자동차의 배터리 시스템에 위치하여 주전류의 통전을 개폐하는 역할을 하기도 한다.

전기자동차용 직류 릴레이는 고전압(High voltage)과 저전압(Low voltage)으로 구성되어 있다. 고전압은(HV)은 전선이나 버스바와 연결되어 주 전류의 통전 및차단을 담당하고, 저전압(LV)은 구동부를 동작시켜 직류 릴레이를 오/오프(On/Off) 시키게 된다. 일반적으로 전기자동차용 직류 릴레이는 배터리 시스템 내부에 위치한다.

도 1에 종래기술에 따른 전자개폐기의 측면부 종단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에서 상부 프레임 어셈블리의 내부사시도가 도시되어 있다.

전기자동차용 직류 릴레이의 구성은 하부 프레임(1), 상부 프레임(2), 상기 상부 프레임(2) 내에 설치되는 한 쌍의 고정접점(3)과 가동접점(4), 상기 하부 프레임(1) 내에 설치되어 전기적인 신호에 의해 접점의 개폐 제어가 가능하도록 가동접점(4)을 구동시키는 전기 액추에이터(5)를 포함한다. 또한, 접점의 차단시 발생하는 아크(Arc)를 효과적으로 제어하기 위하여 영구자석(6a,6b)이 영구자석 홀더(7)에 고정되어 상부 프레임(2)의 내부에 구비된다.

도 3을 참조하여 차단시의 작용을 살펴보기로 한다. 한 쌍의 고정접점(3( 3a,3b))은 주접점 단자 2개로 구성되어 각각 (+), (-) 극성을 가진다. 상부 프레임(2)의 내부에 설치되는 영구자석(6a,6b)은 자기장(B)을 형성하며 영구자석 홀더(미도시)가 구비되어 자기장의 경로를 제공한다. 영구자석(6a,6b)에서 발생하는 자기장(B)은 전류(+I, -I)와 상호 작용하여 개폐 시 발생하는 아크를 외부로 밀어내는 힘(+F,-F)를 발생시켜 접점부의 손상을 감소시키는 역할을 한다.

그런데, 종래기술에 따른 전자개폐기에서는 상부 프레임(2)의 내부에 영구자석 홀더(7) 2개를 대칭되는 형태로 압입하여 설치한 후, 2개의 영구자석 홀더(7)의 양단부에 각각 영구자석(6a,6b)을 결합시키는 방식으로 조립된다. 영구자석 홀더(7)가 2개로 구비되는 이유는 1개의 일체로 된 형태로는 상부 프레임(2) 내부에 압입 설치하는 작업이 어렵기 때문이다. 즉, 부품의 갯수가 늘어나고 작업공정이 까다롭다는 문제점이 있다.

또한, 영구자석 홀더(7) 2개를 플라스틱 사출물인 상부 프레임(2) 내부에 압입하여 설치하였으므로 상기 영구자석 홀더(7)가 이탈하는 경우 영구자석(6a,6b)이 제 기능을 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있다.

더불어, 유지 보수 등을 위해 영구자석(6a,6b)을 탈거하여야 하는 경우 영구자석(6a,6b)이 영구자석 홀더(7)에 고정 설치되고 영구자석 홀더(7)가 상부 프레임(2)의 내부에 압입 설치되는 방식으로 조립되어 있으므로 분해가 어렵고 공구를 사용하여 해체 작업을 하는 과정에서 주변 부품에 손상을 입힐 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 상부 프레임의 외부에 배치되는 영구자석과, 외부에서 끼움결합되는 영구자석 홀더가 구비되어 부품수가 감소하고 유지보수가 용이하도록 하는 전자개폐기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기는 전,후면의 외측에 각각 제1,제2안착부가 형성되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임 내부에 고정적으로 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리되어 회로를 통전시키거나 차단시키게 되는 가동접점; 상기 제1,제2안착부에 배치되는 한 쌍의 영구자석; 'ㄷ'자 형태로 형성되어 상기 한 쌍의 영구자석을 상기 상부 프레임의 상면에 고정시키도록 상기 상부 프레임의 상부에 끼움 결합되는 영구자석 홀더;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1,제2안착부는 상기 영구자석을 수용할 수 있는 폭과 넓이로 형성되는 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 프레임의 상면에는 상기 영구자석 홀더가 고정될 수 있는 홀더 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀더 삽입부는 '11'자형으로 돌출 형성되는 한 쌍의 돌출부 사이에 형성되는 홈부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀더 삽입부는 상기 상부 프레임의 전면으로 일부가 돌출되어 지지부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석 홀더는 상기 상부 프레임의 상면을 가로지르도록 형성되는 몸체부와 상기 몸체부의 양단부에 각각 수직 하방으로 연장 형성되는 다리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석 홀더의 양단부에는 각각 상기 제1,제2안착부의 하단부에 걸리는 걸림부가 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영구자석 홀더의 양단부에는 각각 상기 영구자석에 접촉압력을 가할 수 있는 밀착부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 영구자석 홀더의 일부에는 핸들부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기에 의하면 영구자석이 영구자석 홀더에 의해 상부 프레임의 외부에 결합되므로 조립 및 탈거 작업이 용이해지는 효과가 있다. 또한, 탈거시 주변 부품을 손상시킬 가능성이 감소하게 된다.

한편, 영구자석 홀더는 단일부품에 의해 구성되므로 부품의 단순화를 이룰 수 있고, 생산비용이 절감된다.

도 1은 종래기술에 따른 전자개폐기의 측면부 종단면도이다.
도 2는 도 1에서 상부 프레임 어셈블리의 내부사시도이다.
도 3은 종래기술에 따른 전자개폐기에 있어서 차단시 접점부와 영구자석의 상호작용 관계를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기의 사시도이다. 여기서, 케이스는 제거된 상태이다.
도 5는 도 4에서 상부 프레임 어셈블리의 분해사시도이다.
도 6은 도 4에서 상부 프레임의 후면사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석 홀더의 사시도이다.
도 8,9,10은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영구자석 홀더의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 상부 프레임 어셈블리의 분해사시도, 도 6에는 상부 프레임의 후면사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 전자개폐기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기는 전,후면의 외측에 각각 제1,제2안착부(11,12)가 형성되는 상부 프레임(10); 상기 상부 프레임(10) 내부에 고정적으로 설치되는 한 쌍의 고정접점(20); 상기 한 쌍의 고정접점(20)에 접촉 또는 분리되어 회로를 통전시키거나 차단시키게 되는 가동접점(25); 상기 제1,제2안착부(11,12)에 배치되는 한 쌍의 영구자석(30); 'ㄷ'자 형태로 형성되어 상기 한 쌍의 영구자석(30)을 상기 상부 프레임(10)의 상면에 고정시키도록 상기 상부 프레임(10)의 상부에 끼움 결합되는 영구자석 홀더(40);를 포함하여 구성된다.

상부 프레임(10)은 하면이 개방된 상자형으로 형성될 수 있다. 상부 프레임(10)은 플라스틱 등 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 상부 프레임(10)은 사출성형물로 이루어질 수 있다.

상부 프레임(10)의 하부에는 전,후면 측으로 연장 형성되는 지지면(14)이 구비될 수 있다. 지지면(14)에는 상부 프레임(10)을 하부 프레임(17)과 연결시키는 플레이트(23)에 고정시킬 수 있는 고정돌기(14a)가 복수 개 돌출 형성될 수 있다.

상부 프레임(10)의 상면에는 고정접점(20)이 설치될 수 있는 접점홀(13)이 한 쌍 형성된다.

상부 프레임(10)의 전면에는 고정접점(20)에 연결되는 터미널(15) 또는 버스바(bus bar)가 삽입될 수 있는 삽입홈(16)이 한 쌍 형성된다. 삽입홈(16)의 위치는 고정접점(20)의 위치에 각각 대응될 수 있다. 여기서, 터미널(15)은 전도성이 좋은 은(Ag) 등의 재질로 형성될 수 있다. 또한, 터미널(15)의 일부에는 고정접점(20)이 삽입 설치될 수 있는 관통홀(15a)이 형성된다.

상부 프레임(10)의 전면에는 영구자석(30)이 배치될 수 있는 제1안착부(11)가 형성된다. 제1안착부(11)는 삽입홈(16)이 형성되는 자리를 고려하여 대략적으로 상부 프레임(10)의 하부에 'U'자 형태로 돌출 형성될 수 있다. 제1안착부(11)는 영구자석(30)을 수용할 수 있는 폭(depth)과 넓이(area)를 갖는다.

상부 프레임(10)의 후면에는 영구자석(30)이 배치될 수 있는 제2안착부(12)가 형성된다. 제2안착부(12)는 대략적으로 'ㅁ'자 형태로 돌출 형성될 수 있다. 제2안착부(12)의 내부는 영구자석(30)을 수용할 수 있는 폭과 넓이를 갖는다.

상부 프레임(10)의 상면에는 중앙부에 영구자석 홀더(40)가 삽입 고정될 수 있는 홀더 삽입부(18)가 형성될 수 있다. 홀더 삽입부(18)는 '11'자형으로 돌출 형성되는 한 쌍의 돌출부(18a) 사이에 형성되는 홈부(18b)로 구성될 수 있다. 영구자석 홀더(40)는 홈부(18b)에 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다. 홀더 삽입부(18)는 상부 프레임(10)의 전면으로 일부가 돌출되어 지지부(18c)를 형성할 수 있다. 지지부(18c)는 제1안착부(11)와 함께 영구자석(30)을 지지하게 된다.

하부 프레임(17)은 플레이트(23)의 하부에 결합되고, 내부에는 코일 어셈블리(19) 및 액추에이터(미도시)가 설치될 수 있다.

한 쌍의 고정접점(20)은 터미널(15)의 관통홀(15a) 및 상부 프레임(10)의 접점홀(13)에 삽입되어 상부 프레임(10)의 외부에 노출되며, 전원 또는 부하와 연결될 수 있는 단자이다. 한 쌍의 고정접점(20)은 구리(Au) 등 전도성이 좋은 재질로 형성될 수 있다. 한 쌍의 고정접점(20)의 상단부는 전원 또는 부하와 연결되고, 하단부는 가동접점(25)과 접촉될 수 있다. 한 쌍의 고정접점(20)은 상단부에 접속홈(21)이 형성되어 부하의 접촉단자가 끼워질 수 있다.

고정접점(20)은 터미널(15)이 상부 프레임(10)의 삽입홈(16)에 끼워진 상태에서 터미널(15)의 관통홀(15a)과 상부 프레임(10)의 접점홀(13)에 하방에서 상방을 향하여 끼워지고 지그(jig)등에 의해 고정 지지된 상태에서 상부에서 압착되어 리벳팅되는 방식으로 결합될 수 있다.

가동접점(25)은 상부 프레임(10)의 내부에 삽입되며, 한 쌍의 고정접점(20)에 접촉 또는 분리되는 단자이다. 가동접점(25)은 상술한 한 쌍의 고정접점(20)의 하단부와 접촉한다. 가동접점(25)은 고정접점(20)과 대향하는 면이 평평하게 형성되며 소정의 두께를 갖는 판상체이다. 이러한 가동접점(25)은 코일 어셈블리(19) 내부에 설치되는 구동축(미도시)에 고정되어 구동축이 축방향을 따라 선형구동함에 따라 한 쌍의 고정접점(20)에 접촉되거나 분리될 수 있다. 가동접점(25)이 한 쌍의 고정접점(20)에 접촉되면 회로가 폐로되어 통전이 일어나고, 가동접점(25)이 한 쌍의 고정접점(20)으로부터 분리되면 회로가 개방되어 전류의 흐름이 차단된다.

한 쌍의 영구자석(30)이 제1안착부(11) 및 제2안착부(12)에 각각 설치된다. 여기서 영구자석(30)의 위치는 높이를 기준으로 할 때 고정접점(20)과 가동접점(25)이 접하는 위치에 해당한다. 이때, 한 쌍의 영구자석(30)은 같은 극성을 가진 면이 같은 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, S극이(N극이) 전방을 향하도록 설치될 수 있다. 이렇게 함으로써 상부 프레임(10)의 내부에 후방에서 전방으로 향하는(또는 전방에서 후방을 향하는) 자기장을 형성하도록 할 수 있다. 일반적으로 상기 자기장과 한 쌍의 고정접점(20)에 각각 상방 또는 하방으로 흐르는 전류와의 상호작용에 의해 차단시 발생하는 아크가 외측으로 밀려나는 힘을 받도록 설치된다.

영구자석 홀더(40)는 대략적으로 'ㄷ'자형 형태로 형성될 수 있다. 영구자석 홀더(40)는 철재(steel)로 이루어질 수 있다.

영구자석 홀더(40)는 세로 방향으로 상부 프레임(10)의 상면을 가로지르도록 형성되는 몸체부(41)와 몸체부(41)의 양단부에 각각 수직 하방으로 연장 형성되는 다리부(42)로 구성될 수 있다.

양 다리부(42) 사이의 거리는 상부 프레임(10)의 제1안착부(11),제2안착부(12)에 영구자석(30)이 각각 결합된 상태에서 한 쌍의 영구자석(30)을 고정시킬 수 있는 접압력을 제공할 수 있도록 끼움결합될 수 있는 거리로 설정될 수 있다.

몸체부(41)는 상부 프레임(10)의 홀더 삽입부(18)에 끼워져 고정될 수 있다. 한 쌍의 영구자석(30)이 각각 제1,제2안착부(11,12)에 배치되고 양 다리부(42)가 한 쌍의 영구자석(30)을 지지한 상태에서, 몸체부(41)가 홀더 삽입부(18)에 고정되므로 한 쌍의 영구자석(30)은 안정적으로 상부 프레임(10)에 결합된다.

한 쌍의 영구자석(30)이 상부 프레임(10)의 외부에 배치되고, 영구자석 홀더(40)를 지그 등의 도움 없이 단순 끼움작업에 의해 결합시킬 수 있으므로 상부 프레임의 내부에 설치되던 종래의 기술에 비해 작업공정이 단순화되고 생산시간이 감축되는 효과가 있다. 또한, 유지, 보수를 위해 해체하는 작업에 있어서도 영구자석 홀더(40)를 단순하게 분리시키는 작업에 의해 해체가 완료되어 종래기술에 있어서와 같이 공구에 의한 복잡한 해체작업이 필요하지 않으므로 작업공정이 단순화되고 작업시간이 감소되는 효과가 있다. 또한, 종래기술에서는 영구자석을 해체하기 어렵고 공구 등을 이용하는 과정에서 주변 부품에 파손을 줄 가능성이 있었으나 본 발명의 일 실시예에 따른 전자개폐기에서는 이와 같은 파손의 가능성이 현저히 줄어드는 효과가 있다.

도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석 홀더의 사시도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 영구자석 홀더(140)는 다리부(42) 하단에 걸림부(43)가 내측으로 절곡 형성되어 있다. 제1,제2안착부(11,12)의 하부에 걸리는 걸림부(43)에 의해 영구자석(30)은 더욱 안정되게 고정되어 사용중 이탈하는 일이 발생하지 않게 된다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영구자석 홀더의 사시도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 영구자석 홀더(240)의 다리부(42)에는 하단에 밀착부(44)가 형성되어 있다. 밀착부(44)는 다리부(42)보다 폭이 넓게 형성되어 영구자석(30)에 대한 접촉면적이 증대된다. 이에 따라, 영구자석(30)을 지지하는 힘이 증대되는 효과가 있다. 실시예에 따라서는 밀착부(44)의 내측에 돌출 형성되는 접압부(45)가 구비되어 영구자석(30)에 대한 접압력을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 9 및 도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영구자석 홀더의 사시도가 도시되어 있다. 이 실시예에서 영구자석 홀더(340,440)에는 몸체부(41)의 일부에 핸들부(46,47)가 형성되어 있다. 핸들부(46,47)에 의해 영구자석 홀더(340,440)를 탈거하는 작업을 할 때 보다 용이하게 탈거작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 상부 프레임 11 제1안착부
12 제2안착부 13 접점홀
14 지지면 14a 고정돌기
15 터미널 15a 관통홀
16 삽입홈 17 하부 프레임
18 홀더 삽입부 18a 돌출부
18b 홈부 18c 지지부
19 코일 어셈블리 20 고정접점
21 접속홈 23 플레이트
25 가동접점 30 영구자석
40,140,240,340,440 영구자석 홀더 41 몸체부
42 다리부 43 걸림부
44 밀착부 45 접압부
46,47 핸들부

Claims

하면이 개방된 상자형으로 형성되는 상부 프레임;
상기 상부 프레임 내부에 고정적으로 설치되는 한 쌍의 고정접점;
상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리되어 회로를 통전시키거나 차단시키게 되는 가동접점;
상기 상부 프레임의 전,후면에 노출되도록 배치되는 한 쌍의 영구자석; 및
상기 한 쌍의 영구자석을 상기 상부 프레임에 고정시키도록 상기 상부 프레임의 상면에 형성되는 홀더 삽입부에 결합되는 영구자석 홀더;를 포함하되,
상기 상부 프레임에는 전,후면의 외측에 각각 제1,제2안착부가 구비되어, 상기 한 쌍의 영구자석이 상기 제1,제2안착부에 배치되고,
상기 영구자석 홀더는 'ㄷ'자 형태로 형성되고,
상기 홀더 삽입부는 상기 상부 프레임의 상면에 ‘11’자형으로 돌출되는 한 쌍의 돌출부와 상기 돌출부 사이에 형성되는 홈부로 구성되고,
상기 홀더 삽입부에는 상기 상부 프레임의 전면으로 돌출되어 상기 제1안착부와 함께 영구자석을 지지하는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.
제1항에 있어서, 상기 제1,제2안착부는 상기 영구자석을 수용할 수 있는 폭과 넓이로 형성되는 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 영구자석 홀더는 상기 상부 프레임의 상면을 가로지르도록 형성되는 몸체부와 상기 몸체부의 양단부에 각각 수직 하방으로 연장 형성되는 다리부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.
제1항에 있어서, 상기 영구자석 홀더의 양단부에는 각각 상기 제1,제2안착부의 하단부에 걸리는 걸림부가 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.
제1항에 있어서, 상기 영구자석 홀더의 양단부에는 각각 상기 영구자석에 접촉압력을 가할 수 있는 밀착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.
제1항에 있어서, 상기 영구자석 홀더의 일부에는 핸들부가 마련되는 것을 특징으로 하는 전자개폐기.