KR20140019826A - 전자 접촉기 - Google Patents

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KR20140019826A
KR20140019826A KR1020137029174A KR20137029174A KR20140019826A KR 20140019826 A KR20140019826 A KR 20140019826A KR 1020137029174 A KR1020137029174 A KR 1020137029174A KR 20137029174 A KR20137029174 A KR 20137029174A KR 20140019826 A KR20140019826 A KR 20140019826A
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오사무 가시무라
마사루 이소자키
히로유키 다치카와
고우에츠 다카야
야스히로 나카
유지 시바
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후지 덴키 가부시키가이샤
후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
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Abstract

아크를 소호하는 영구 자석의 위치 결정 기능, 아크로부터의 보호 기능 및 필요한 절연 기능을 갖추고, 충분한 아크 소호 기능을 확보하면서 소형화가 가능한 전자 접촉기를 제공한다. 한쌍의 고정 접촉자(111, 112) 및 이 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자(130)를 접점 수납 케이스(102) 내에 수납한 접점 장치를 구비하고, 상기 접점 수납 케이스(102)의 내주면에 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 둘러싸는 바닥이 있는 통형상의 절연통체(140)를 가지며, 이 절연통체(140)는, 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크를 소호하는 아크 소호용 영구 자석(143, 144)을 위치 결정하고, 이 아크 소호용 영구 자석을 아크로부터 보호하는 자석 수납부(141, 142)를 상기 가동 접촉자의 측면과 대향시켜 내주면에 형성하고, 이 자석 수납부의 상기 가동 접촉자의 연장 방향 외측에 아크 소호 공간(145, 146)을 형성했다.

Description

전자 접촉기{ELECTROMAGNETIC CONTACTOR}
본 발명은 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 접점 수납 케이스 내에 배치한 전자 접촉기에 관한 것이다.
전류로를 개폐하는 전자 접촉기에서는, 가동 접촉자를 전자석 유닛의 여자 코일 및 가동 플런저로 구동하도록 하고 있다. 즉, 여자 코일이 비여자 상태일 때, 가동 플런저가 복귀 스프링에 의해 압박됨으로써, 가동 접촉자가 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자로부터 이격되어 있는 석방 상태가 된다. 이 석방 상태에서, 여자 코일을 여자시킴으로써, 가동 플런저가 복귀 스프링에 대항하여 가동되고, 가동 접촉자가 한쌍의 고정 접촉자에 접촉하여 투입 상태가 된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이 특허문헌 1에 기재된 종래예에서는, 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 세라믹과 같은 내열성 재료로 한면을 개구하여 상자형으로 형성된 밀봉 용기 내에 배치되어 있다. 또, 투입 상태로부터 석방 상태로 할 때에, 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이에서 발생하는 아크를 소호(消弧)하기 위해서, 영구 자석과 이것을 사이에 두는 자성 부재를 포함하는 자기 수단을 자성 부재가 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 사이에 두도록 하여 밀봉 용기의 외면에 설치한다. 이 자기 수단에 의해 고정 접촉자 및 가동 접촉자가 존재하는 공간에 가동 접점의 동작 방향과 직교하는 자장을 부여하도록 하고 있다.
일본 특허 제3107288호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래예에 있어서는, 아크를 소호하기 위한 자장을 형성하는 자기 수단을 밀봉 용기의 외측에 배치하기 때문에, 자기 수단에서 발생시키는 자장의 자속 밀도를 크게 할 수 없고, 자력이 강한 영구 자석을 사용할 필요가 있어, 제조 비용이 커진다고 하는 미해결 과제가 있다. 또, 자력이 약한 저렴한 영구 자석을 사용하기 위해서 자기 수단을 밀봉 용기 내에 영구 자석을 배치하는 것을 고려할 수 있지만, 이 경우에는, 영구 자석이 아크에 노출되기 때문에 자기 특성이 열화할 것으로 고려되어, 보호 수단이 필요해지므로, 전체 구성이 복잡 대형화된다고 하는 미해결 과제가 있다.
또한, 밀봉 용기의 외측에 자기 수단을 배치하기 때문에, 자기 수단의 위치 결정 수단이 별도로 필요하게 되어, 조립성이 저하된다고 하는 미해결 과제도 있다.
따라서, 본 발명은, 상기 종래예의 미해결 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 아크를 소호하기 위한 영구 자석의 위치 결정 기능, 아크로부터의 보호 기능 및 필요한 절연 기능을 갖추고, 충분한 아크 소호 기능을 확보하면서 소형화하는 것이 가능한 전자 접촉기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 전자 접촉기는, 한쌍의 고정 접촉자 및 이 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자를 접점 수납 케이스 내에 수납한 접점 장치를 구비한다. 상기 접점 수납 케이스의 내주면에 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 둘러싸는 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 갖고 있다. 이 절연통체는, 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크를 소호하는 아크 소호용 영구 자석을 위치 결정하고, 이 아크 소호용 영구 자석을 아크로부터 보호하는 자석 수납부를 상기 가동 접촉자의 측면과 대향시켜 내주면에 형성하고, 이 자석 수납부의 상기 가동 접촉자의 연장 방향 외측에 아크 소호 공간을 형성했다.
이 구성에 의하면, 자석 수납부에서, 아크를 소호하는 아크 소호용 영구 자석의 위치 결정과, 아크 소호용 영구 자석에 직접 아크가 닿는 것을 방지할 수 있고, 아크를 둘러싸서 외부의 금속 부재에 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 아크 소호 공간을 넓게 확보할 수 있어, 아크의 소호를 확실하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 형태에 따른 전자 접촉기에 있어서, 상기 절연통체는 바닥이 있는 통형상으로 일체 성형되어 있다.
이 구성에 의하면, 일체 성형에 의해 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 구성하기 때문에, 자석 수납부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 용이하게 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 형태에 따른 전자 접촉기에 있어서, 상기 절연통체가, 바닥부의 상기 자석 수납부를 형성한 절연 베이스 부재와, 이 절연 베이스 부재의 상면에 장착한 절연통체로 구성되어 있다.
이 구성에 의하면, 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 절연 베이스 부재와 절연통체로 2분할하여 형성하기 때문에, 한쌍의 고정 접촉자와 가동 접촉자의 결합을 용이하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 형태에 따른 전자 접촉기에 있어서, 상기 절연통체는, 바닥부의 상기 자석 수납부를 형성한 절연 베이스 부재와, 이 절연 베이스 부재의 상면에 장착한 절연통체로 구성되어 있다.
이 구성에 의하면, 절연통체가 절연 베이스 부재와 절연통체로 분할되어 있기 때문에, 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자의 조립 스페이스가 작은 경우에 그 조립을 용이하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 형태에 따른 전자 접촉기에 있어서, 상기 절연통체가, 상기 가동 접촉자의 측가장자리에 대향하여 긴 변을 따라서 자석 수납부를 배치하고, 짧은 변을 따라서 위쪽으로 연장되는 한쌍의 측판부를 배치한, 평면에서 볼 때 직사각형인 절연 베이스 부재와, 이 절연 베이스 부재의 한쌍의 측판부의 측가장자리 사이를 상기 자석 수납부의 외측을 통과하여 연결하는 한쌍의 연결 부재를 구비한다.
이 구성에 의하면, 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자의 조립 스페이스가 작은 경우에, 한쌍의 연결 부재를 제거한 상태로, 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 조립할 수 있어, 조립을 용이하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 한쌍의 고정 접촉자 및 이들에 접촉 분리 가능하게 된 가동 접촉자를 둘러싸는 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 설치했기 때문에, 이 절연통체로, 아크 소호용 영구 자석의 위치 결정 기능, 아크로부터 영구 자석을 보호하는 보호 기능, 및 외부의 금속 부재에 대한 아크의 영향을 차단하는 절연 기능을 가질 수 있어, 영구 자석에 위치 어긋남이 생기지 않고, 아크의 소호를 안전하고 확실하게 행할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 하나의 절연통체로 3개의 기능을 할 수 있기 때문에, 부품수를 최소한으로 할 수 있어, 비용 절감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 제1 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 접점 수납 케이스를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 접점 기구의 절연 커버를 나타내는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 장착전의 평면도, (c)는 장착후의 평면도이다.
도 4는 절연 커버의 장착 방법을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A선상의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 아크 소호용 영구 자석에 의한 아크 소호를 설명하는 설명도이다.
도 7은 아크 소호용 영구 자석을 절연 케이스의 외측에 배치한 경우의 아크 소호를 설명하는 설명도이다.
도 8은 접점 수납 케이스를 구성하는 절연통체의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 접점 기구의 다른 예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 사시도이다.
도 10은 접점 기구의 가동 접촉자의 다른 예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 개폐기의 일례를 나타내는 단면도, 도 2는 접점 수납 케이스의 분해 사시도이다. 이 도 1 및 도 2에 있어서, 10은 전자 접촉기이며, 이 전자 접촉기(10)는 접점 기구를 배치한 접점 장치(100)와, 이 접점 장치(100)를 구동시키는 전자석 유닛(200)으로 구성되어 있다.
접점 장치(100)는 도 1 및 도 2에서 분명한 바와 같이, 접점 기구(101)를 수납하는 접점 수납 케이스(102)를 갖는다. 이 접점 수납 케이스(102)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 금속제의 하단부에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부(103)를 갖는 금속 각통체(104)와, 이 금속 각통체(104)의 상단을 폐색하는 평판형의 세라믹 절연 기판으로 구성되는 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 구비하고 있다.
금속 각통체(104)는, 그 플랜지부(103)가 후술하는 전자석 유닛(200)의 상부 자기 요크(210)에 시일 접합되어 고정되어 있다.
또, 고정 접점 지지 절연 기판(105)에는, 중앙부에 후술하는 한쌍의 고정 접촉자(111 및 112)가 삽입 관통하는 관통 구멍(106 및 107)이 정해진 간격을 유지하여 형성되어 있다. 이 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 상면측에서의 관통 구멍(106 및 107)의 주위 및 하면측에서의 금속 각통체(104)에 접촉하는 위치에 메탈라이즈 처리가 실시된다. 그리고, 고정 접점 지지 절연 기판(105)이 금속 각통체(104)의 상면에 납땜되어 있다.
접점 기구(101)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 접점 수납 케이스(102)의 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되어 고정된 한쌍의 고정 접촉자(111 및 112)를 구비하고 있다. 이들 고정 접촉자(111 및 112)의 각각은, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되는 상단에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부를 갖는 지지 도체부(114)와, 이 지지 도체부(114)에 연결되어 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면측에 배치되고 안쪽을 개방한 C자형부(115)를 구비하고 있다.
C자형부(115)는, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면을 따라서 외측으로 연장되는 상판부(116)와 이 상판부(116)의 외측 단부로부터 아래쪽으로 연장되는 중간판부(117)와, 이 중간판부(117)의 하단측으로부터 상판부(116)와 평행하게 안쪽, 즉 고정 접촉자(111 및 112)의 대면 방향으로 연장되는 하판부(118)에 의해 중간판부(117) 및 하판부(118)로 형성되는 L자형에 상판부(116)를 더한 C자형으로 형성되어 있다.
여기서, 지지 도체부(114)와 C자형부(115)는, 지지 도체부(114)의 하단부면에 돌출 형성된 핀(114a)을 C자형부(115)의 상판부(116)에 형성된 관통 구멍(120) 내에 삽입 관통한 상태로 예컨대 납땜에 의해 고정되어 있다. 또한, 지지 도체부(114) 및 C자형부(115)의 고정은, 납땜에 한정되지 않고, 핀(114a)을 관통 구멍(120)에 감합시키거나, 핀(114a)에 수나사를 형성하고, 관통 구멍(120)에 암나사를 형성하여 양자를 나사 결합시키기나 해도 좋다.
그리고, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)에 각각, 아크의 발생을 규제하는 합성 수지제의 절연 커버(121)가 장착되어 있다. 이 절연 커버(121)는, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간판부(117)의 내주면을 피복하는 것이다.
절연 커버(121)는, 상판부(116) 및 중간판부(117)의 내주면을 따르는 L자형 판부(122)와, 이 L자형 판부(122)의 전후단부로부터 각각 위쪽 및 바깥쪽으로 연장되어 C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간판부(117)의 측면을 덮는 측판부(123 및 124)와, 이들 측판부(123 및 124)의 상단으로부터 안쪽에 형성된 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)에 형성된 소직경부(114b)에 감합하는 감합부(125)를 구비하고 있다.
따라서, 절연 커버(121)가, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 감합부(125)를 대향시킨 상태로 하고, 이어서, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 절연 커버(121)를 밀어 넣음으로써, 감합부(125)를 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 감합시킨다.
실제로는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)를 부착한 후의 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 하측으로 한 상태로, 위쪽의 개구부로부터 절연 커버(121)를 도 3의 (a)∼(c)와는 상하 반대로 한 상태로, 고정 접촉자(111 및 112) 사이에 삽입한다.
이어서, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 감합부(125)를 고정 접점 지지 절연 기판(105)에 접촉시킨 상태로, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 절연 커버(121)를 외측에 밀어 넣음으로써, 감합부(125)를 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 감합하여 고정한다.
이와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)에 절연 커버(121)를 장착함으로써, 이 C자형부(115)의 내주면에서는 하판부(118)의 상면측만이 노출되어 접점부(118a)가 된다.
그리고, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115) 내에 양단부를 배치하도록 가동 접촉자(130)가 배치되어 있다. 이 가동 접촉자(130)는 후술하는 전자석 유닛(200)의 가동 플런저(215)에 고정된 연결축(131)에 지지되어 있다. 이 가동 접촉자(130)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 중앙부의 연결축(131)의 근방이 아래쪽으로 돌출된 오목부(132)가 형성되고, 이 오목부(132)에 연결축(131)을 삽입 관통하는 관통 구멍(133)이 형성되어 있다.
연결축(131)은 상단에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부(131a)가 형성되어 있다. 이 연결축(131)이 하단측으로부터 접촉 스프링(134)에 삽입 관통하고, 이어서 가동 접촉자(130)의 관통 구멍(133)에 삽입 관통하여, 접촉 스프링(134)의 상단을 플랜지부(131a)에 접촉시켜 이 접촉 스프링(134)으로 정해진 압박력을 얻도록 가동 접촉자(130)를 예컨대 C링(135)에 의해 위치 결정한다.
이 가동 접촉자(130)는, 석방 상태로, 양단의 접점부와 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 하판부(118)의 접점부(118a)가 정해진 간격을 유지하여 이격된 상태가 된다. 또, 가동 접촉자(130)는, 투입 위치에서, 양단의 접점부가 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 하판부(118)의 접점부(118a)에, 접촉 스프링(134)에 의한 정해진 접촉압으로 접촉하도록 설정되어 있다.
또한, 접점 수납 케이스(102)의 금속 각통체(104)의 내주면에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각통부(140a)와 이 각통부(140a)의 하면에 형성된 저판부(140b)에 의해 바닥이 있는 각통형으로 형성된 절연통체(140)가 배치되어 있다. 이 절연통체(140)는 예컨대 합성 수지제이며 각통부(140a) 및 저판부(140b)가 일체 성형되어 있다. 이 절연통체(140)의 가동 접촉자(130)의 측면에 대향하는 위치에 자석 수납부로서의 자석 수납통체(141 및 142)가 일체 형성되어 있다. 이 자석 수납통체(141 및 142)에는, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)이 삽입 관통되어 고정되어 있다.
이 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은, 두께 방향으로 서로의 대향 자극면이 같은 극, 예컨대 N극이 되도록 착자되어 있다. 또, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은, 좌우 방향의 양단부가 각각, 도 5에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부의 대향 위치보다 약간 내측이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 자석 수납통체(141 및 142)의 좌우 방향, 즉 가동 접촉자의 길이 방향 외측에 각각 아크 소호 공간(145 및 146)이 형성되어 있다.
또, 자석 수납통체(141 및 142)의 가동 접촉자(130)의 양단 근처의 측가장자리와 슬라이딩 접촉하여 가동 접촉자(130)의 회동을 규제하는 가동 접촉자 가이드 부재(148 및 149)가 돌출 형성되어 있다.
따라서, 절연통체(140)는 자석 수납통체(141 및 142)에 의한 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 위치 결정 기능과, 아크로부터 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 보호하는 보호 기능과, 외부의 강성을 높이는 금속 각통체(104)에 대한 아크의 영향을 차단하는 절연 기능과, 가동 접촉자(130)의 회동 규제 기능을 갖추고 있다.
그리고, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 절연통체(140)의 내주면측에 배치함으로써, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 가동 접촉자(130)에 근접시킬 수 있다. 이 때문에, 양 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 N극측으로부터 나오는 자속 φ이, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향부를 좌우 방향으로 내측으로부터 외측으로 큰 자속 밀도로 가로지르게 된다.
따라서, 고정 접촉자(111)를 전류 공급원에 접속하고, 고정 접촉자(112)를 부하측에 접속하는 것으로 하면, 투입 상태의 전류의 방향은, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111)로부터 가동 접촉자(130)를 통하여 고정 접촉자(112)에 흐르게 된다. 그리고, 투입 상태로부터 가동 접촉자(130)를 고정 접촉자(111 및 112)로부터 위쪽으로 이격시켜 석방 상태로 하는 경우에, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 아크가 발생한다.
이 아크는, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)으로부터의 자속 φ에 의해, 아크 소호용 영구 자석(143)측의 아크 소호 공간(145)측으로 신장된다. 이 때, 아크 소호 공간(145 및 146)은 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 두께만큼 넓게 형성되어 있기 때문에, 긴 아크 길이를 취할 수 있어, 아크를 확실하게 소호할 수 있다.
참고로, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을, 도 7의 (a)∼(c)에 나타낸 바와 같이, 절연통체(140)의 외측에 배치하는 경우에는, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향 위치까지의 거리가 길어져, 본 실시형태와 동일한 영구 자석을 적용한 경우에, 아크를 가로지르는 자속 밀도가 적어진다.
이 때문에, 투입 상태로부터 석방 상태로 이행할 때에 발생하는 아크에 작용하는 로렌츠력이 작아져, 아크를 충분히 신장할 수 없게 된다. 아크의 소호 성능을 향상시키기 위해서, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 자력을 증가시킬 필요가 있다. 더구나, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접점부의 거리를 짧게 하기 위해서는 절연통체(140)의 전후방향의 길이를 좁게 할 필요가 있어, 아크를 소호하기 위한 충분한 아크 소호 공간을 확보할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
그러나, 상기 실시형태에 의하면, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 절연통체(140)의 내측에 배치하기 때문에, 전술한 절연통체(140)의 외측에 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 배치하는 경우의 문제점을 전부 해결할 수 있다.
전자석 유닛(200)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 측면에서 볼 때 편평한 U자형의 자기 요크(201)를 가지며, 이 자기 요크(201)의 저판부(202)의 중앙부에 원통형 보조 요크(203)가 고정되어 있다. 이 원통형 보조 요크(203)의 외측에 스풀(204)이 배치되어 있다.
이 스풀(204)은, 원통형 보조 요크(203)가 삽입 관통하는 중앙 원통부(205)와, 이 중앙 원통부(205)의 하단부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 하플랜지부(206)와, 중앙 원통부(205)의 상단보다 약간 하측으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 상플랜지부(207)로 구성되어 있다. 그리고, 중앙 원통부(205), 하플랜지부(206) 및 상플랜지부(207)로 구성되는 수납 공간에 여자 코일(208)이 감겨 있다.
그리고, 자기 요크(201)의 개방단이 되는 상단 사이에 상부 자기 요크(210)가 고정되어 있다. 이 상부 자기 요크(210)는, 중앙부에 스풀(204)의 중앙 원통부(205)에 대향하는 관통 구멍(210a)이 형성되어 있다.
그리고, 스풀(204)의 중앙 원통부(205) 내에, 바닥부와 자기 요크(201)의 저판부(202) 사이에 복귀 스프링(214)을 배치한 가동 플런저(215)가 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 배치되어 있다. 이 가동 플런저(215)에는, 상부 자기 요크(210)로부터 위쪽으로 돌출된 상단부에 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 둘레 플랜지부(216)가 형성되어 있다.
또, 상부 자기 요크(210)의 상면에, 예컨대 외형이 사각형이며 원형의 중심 개구(221)를 갖고 환형으로 형성된 영구 자석(220)이 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 둘러싸도록 고정되어 있다. 이 영구 자석(220)은 상하 방향, 즉 두께 방향으로 상단측을 예컨대 N극으로 하고, 하단측을 S극으로 하도록 착자되어 있다. 또한, 영구 자석(220)의 중심 개구(221)의 형상은 둘레 플랜지부(216)의 형상에 맞춘 형상으로 하고, 외주면의 형상은 원형, 사각형 등의 임의의 형상으로 할 수 있다.
그리고, 영구 자석(220)의 상단부면에, 영구 자석(220)과 동일한 외형이며 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 외경보다 작은 내경의 관통 구멍(224)을 갖는 보조 요크(225)가 고정되어 있다. 이 보조 요크(225)의 하면에 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 접촉되어 있다.
또, 가동 플런저(215)의 상단부면에는 가동 접촉자(130)를 지지하는 연결축(131)이 나사 장착되어 있다.
그리고, 가동 플런저(215)가 비자성체이며 바닥이 있는 통형상으로 형성된 캡(230)으로 덮이고, 이 캡(230)의 개방단에 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 형성된 플랜지부(231)가 상부 자기 요크(210)의 하면에 시일 접합되어 있다. 이것에 의해서, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)이 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)을 통해 연통되는 밀봉 용기가 형성되어 있다. 그리고, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)으로 형성되는 밀봉 용기 내에 수소 가스, 질소 가스, 수소 및 질소의 혼합 가스, 공기, SF6 등의 가스가 봉입되어 있다.
다음으로, 상기 실시형태의 동작을 설명한다.
이제, 고정 접촉자(111)가 예컨대 대전류를 공급하는 전력 공급원에 접속되고, 고정 접촉자(112)가 부하에 접속되어 있는 것으로 한다.
이 상태에서, 전자석 유닛(200)에서의 여자 코일(208)이 비여자 상태에 있고, 전자석 유닛(200)에서 가동 플런저(215)를 하강시키는 여자력을 발생시키지 않는 석방 상태에 있는 것으로 한다. 이 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)에 의해서, 상부 자기 요크(210)로부터 멀어지는 상방향으로 압박된다. 이것과 동시에, 영구 자석(220)의 자력에 의한 흡인력이 보조 요크(225)에 작용되어, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 흡인된다. 이 때문에, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 상면이 보조 요크(225)의 하면에 접촉한다.
따라서, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 접점 기구(101)의 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)로부터 위쪽으로 정해진 거리만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112) 사이의 전류로가 차단 상태에 있고, 접점 기구(101)가 개극 상태로 되어 있다.
이와 같이, 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)에 복귀 스프링(214)에 의한 압박력과 환형 영구 자석(220)에 의한 흡인력의 쌍방이 작용하기 때문에, 가동 플런저(215)가 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하강하지 않아, 오동작을 확실하게 방지할 수 있다.
이 석방 상태에서, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)을 여자시키면, 이 전자석 유닛(200)에서 여자력이 발생하여, 가동 플런저(215)를 복귀 스프링(214)의 압박력 및 환형 영구 자석(220)의 흡인력에 대항하여 아래쪽으로 밀어 내린다.
그리고, 가동 플런저(215)의 하강은, 둘레 플랜지부(216)의 하면이 상부 자기 요크(210)의 상면에 접촉함으로써 정지된다.
이와 같이, 가동 플런저(215)가 하강함으로써, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 가동 접촉자(130)도 하강하고, 그 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 접촉 스프링(134)의 접촉압으로 접촉한다.
이 때문에, 외부 전력 공급원의 대전류가 고정 접촉자(111), 가동 접촉자(130) 및 고정 접촉자(112)를 통하여 부하에 공급되는 폐극 상태가 된다.
이 때, 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130) 사이에 가동 접촉자(130)를 개극시키는 방향의 전자 반발력이 발생한다.
그러나, 고정 접촉자(111 및 112)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상판부(116), 중간판부(117) 및 하판부(118)에 의해 C자형부(115)가 형성되어 있기 때문에, 상판부(116) 및 하판부(118)와 이것에 대향하는 가동 접촉자(130)에서 역방향의 전류가 흐르게 된다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112)의 하판부(118)가 형성하는 자계와 가동 접촉자(130)에 흐르는 전류의 관계로부터 프레밍의 왼손 법칙에 의해 가동 접촉자(130)를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 압박하는 로렌츠력을 발생시킬 수 있다.
이 로렌츠력에 의해서, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 발생하는 개극 방향의 전자 반발력에 대항하는 것이 가능해져, 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 개극하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이 때문에, 가동 접촉자(130)를 지지하는 접촉 스프링(134)의 압박력을 작게 할 수 있고, 이것에 따라서 여자 코일(208)에서 발생하는 추진력도 작게 할 수 있어, 전자 접촉기의 전체 구성을 소형화할 수 있다.
이 접점 기구(101)의 폐극 상태에서, 부하에 대한 전류 공급을 차단하는 경우에는, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)의 여자를 정지한다.
이것에 의해서, 전자석 유닛(200)에서 가동 플런저(215)를 아래쪽으로 이동시키는 여자력이 없어지는 것에 의해, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)의 압박력에 의해 상승하고, 둘레 플랜지부(216)가 보조 요크(225)에 근접함에 따라서 환형 영구 자석(220)의 흡인력이 증가한다.
이 가동 플런저(215)가 상승함으로써, 연결축(131)을 통해 연결된 가동 접촉자(130)가 상승한다. 이것에 따라서 접촉 스프링(134)으로 접촉압을 부여하는 동안은 가동 접촉자(130)가 고정 접촉자(111 및 112)에 접촉하게 된다. 그 후, 접촉 스프링(134)의 접촉압이 없어진 시점에서 가동 접촉자(130)가 고정 접촉자(111 및 112)로부터 위쪽으로 이격되는 개극 개시 상태가 된다.
이 개극 개시 상태가 되면, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 아크가 발생하고, 이 아크에 의해 전류의 통전 상태가 계속된다. 이 때, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간판부(117)를 덮는 절연 커버(121)가 장착되어 있기 때문에, 아크가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에만 발생할 수 있다. 이 때문에, 아크의 발생 상태를 안정시킬 수 있어, 소호 성능을 향상시킬 수 있다.
이 때, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 대향 자극면이 N극이고, 그 외측이 S극이기 때문에, 이 N극이 나온 자속이, 평면에서 볼 때 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향부의 아크 발생부를 가동 접촉자(130)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다. 마찬가지로, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 아크 발생부를 가동 접촉자(130)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다.
따라서, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 자속이 모두 고정 접촉자(111)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이와, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이를 가동 접촉자(130)의 길이 방향을 따라 서로 역방향으로 가로지르게 된다.
이 때문에, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에서는, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 전류(I)가 고정 접촉자(111)측으로부터 가동 접촉자(130)측으로 흐르고, 자속(Φ)의 방향이 내측으로부터 외측으로 향하는 방향이 된다. 이 때문에, 프레밍의 왼손 법칙에 의해서, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 가동 접촉자(130)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(145)측으로 향하는 큰 로렌츠력(F)이 작용한다.
이 로렌츠력(F)에 의해서, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 발생한 아크가, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)의 측면으로부터 아크 소호 공간(145) 내를 통과하여 가동 접촉자(130)의 상면측에 도달하도록 크게 신장되어 소호된다.
또, 아크 소호 공간(145)에서는, 그 아래쪽 및 위쪽에서, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이의 자속 방향에 대하여 아래쪽 및 위쪽으로 자속이 기울어진다. 이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(145)으로 신장된 아크가 아크 소호 공간(145)의 구석 방향으로 더 신장되어 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.
한편, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130) 사이에서는, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 전류(I)가 가동 접촉자(130)측으로부터 고정 접촉자(112)측으로 흐르고, 자속(Φ)의 방향이 내측으로부터 외측으로 향하는 우측 방향이 된다. 이 때문에, 프레밍의 왼손 법칙에 의해서, 가동 접촉자(130)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(145)측으로 향하는 큰 로렌츠력(F)이 작용한다.
이 로렌츠력(F)에 의해서, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130) 사이에 발생한 아크가, 가동 접촉자(130)의 상면측으로부터 아크 소호 공간(145) 내를 통과하여 고정 접촉자(112)의 측면측에 도달하도록 크게 신장되어 소호된다.
또, 아크 소호 공간(145)에서는, 전술한 바와 같이, 그 아래쪽 및 위쪽에서, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이의 자속 방향에 대하여 아래쪽 및 위쪽으로 자속이 기울어진다. 이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(145)으로 신장된 아크가 아크 소호 공간(145)의 구석 방향으로 더 신장되어 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.
한편, 전자 접촉기(10)의 투입 상태이며, 부하측으로부터 직류 전원측으로 회생 전류가 흐르고 있는 상태에서, 석방 상태로 하는 경우에는, 전술한 도 6의 (b)에서의 전류의 방향이 반대로 되기 때문에, 로렌츠력(F)이 아크 소호 공간(146)측에 작용하여, 아크가 아크 소호 공간(146)측으로 신장되는 것을 제외하고는 동일한 소호 기능이 발휘된다.
이 때, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은 절연통체(140)에 형성된 자석 수납통체(141 및 142) 내에 배치되어 있기 때문에, 아크가 직접 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 자기 특성을 안정적으로 유지할 수 있어, 차단 성능을 안정화시킬 수 있다.
또, 절연통체(140)에 의해서, 금속 각통체(104)의 내주면을 덮어 절연할 수 있기 때문에, 전류 차단시의 아크의 단락이 없어, 확실하게 전류 차단을 행할 수 있다.
또한, 절연 기능, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 위치 결정 기능, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 아크로부터의 보호 기능 및 외부의 금속 각통체(104)에 아크가 닿는 것을 차단하는 절연 기능을 하나의 절연통체(140)로 행할 수 있기 때문에, 제조 비용을 저감할 수 있다.
또, 가동 접촉자(130)의 측가장자리와, 절연통체(140)의 내주면 사이의 거리를 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 두께만큼 길게 할 수 있기 때문에, 충분한 아크 소호 공간(145 및 146)을 마련할 수 있어, 아크의 소호를 확실하게 행할 수 있다.
또한, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 수납하는 자석 수납통체(141 및 142)의 가동 접촉자(130)와 대향하는 위치에 가동 접촉자의 측가장자리에 슬라이딩 접촉하는 가동 접촉자 가이드 부재(148 및 149)가 돌출 형성되어 있기 때문에, 가동 접촉자(130)의 회동을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 절연통체(140)가, 각통부(140a)와 저판부(140b)가 일체로 형성되어 구성되어 있는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 8에 나타낸 바와 같이, 베이스 부재(251)의 자석 수납부(252)를 형성한 저판부(253)에, 전후 및 좌우단부에 측벽을 구성하는 4장의 측판부(256∼259)를 조합하여 배치하고, 이들 측판부(256∼259)를 연결함으로써 절연통체(140)를 형성하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 측벽부를 4장의 측판부(256∼259)로 분할하기 때문에, 전체를 일체 형성하는 경우에 비교하여 제조가 용이해진다. 나아가, 4장의 측판부(256∼259)를 일체화한 각통체를 형성하도록 해도 좋다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 대향 자극면을 N극으로 한 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 대향 자극면을 S극으로 하도록 해도, 자속이 아크를 가로지르는 방향 및 로렌츠력의 방향이 역방향이 되는 것을 제외하고는 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 고정 접촉자(111 및 112)에 C자형부(115)를 형성하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 지지 도체부(114)에 C자형부(115)에서의 상판부(116)를 생략한 형상이 되는 L자형부(160)를 연결하도록 해도 좋다.
이 경우에도, 고정 접촉자(111 및 112)에 가동 접촉자(130)를 접촉시킨 폐극 상태로, L자형부(160)의 수직판부에 흐르는 전류에 의해 생기는 자속을 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접촉부에 작용시킬 수 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접촉부에서의 자속 밀도를 높여 전자 반발력에 대항하는 로렌츠력을 발생시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 가동 접촉자(130)가 중앙부에 오목부(132)를 갖는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 10의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 오목부(132)를 생략하여 평판형으로 형성하도록 해도 좋다.
또한, 접점 기구(101)로는 고정 접촉자(111 및 112)에 대하여 가동 접촉자(130)를 위쪽으로부터 접촉 분리 가능하게 배치하는 경우에 한정되지 않고, 고정 접촉자(111 및 112)에 대하여 아래쪽으로부터 가동 접촉자를 접촉 분리 가능하게 배치하도록 해도 좋다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 나사 결합시키는 경우에 관해 설명했지만, 가동 플런저(215)와 연결축(131)을 일체로 형성하도록 해도 좋다.
또, 연결축(131)과 가동 접촉자(130)의 연결이, 연결축(131)의 선단부에 플랜지부(131a)를 형성하고, 접촉 스프링(134) 및 가동 접촉자(130)를 삽입 관통하고 나서 가동 접촉자(130)의 하단을 C링으로 고정하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연결축(131)의 C링 위치에 반경 방향으로 돌출된 위치 결정 대직경부를 형성하고, 여기에 가동 접촉자(130)를 접촉시키고 나서 접촉 스프링(134)을 배치하여, 이 접촉 스프링(134)의 상단을 C링에 의해 고정하도록 해도 좋다.
또, 전자석 유닛(200)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니며, 임의의 구성의 전자석 유닛을 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)으로 밀봉 용기를 구성하고, 이 밀봉 용기 내에 가스를 봉입하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 차단하는 전류가 낮은 경우에는 가스 봉입을 생략하도록 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 아크를 소호하기 위한 영구 자석의 위치 결정 기능, 아크로부터의 보호 기능 및 필요한 절연 기능을 갖추고, 충분한 아크 소호 기능을 확보하면서 소형화하는 것이 가능한 전자 접촉기를 제공할 수 있다.
10 : 전자 접촉기, 100 : 접점 장치, 101 : 접점 기구, 102 : 접점 수납 케이스, 104 : 금속 각통체, 105 : 고정 접점 지지 절연 기판, 111, 112 : 고정 접촉자, 114 : 지지 도체부, 115 : C자형부, 116 : 상판부, 117 : 중간판부, 118 : 하판부, 118a : 접점부, 121 : 절연 커버, 122 : L자형 판부, 123, 124 : 측판부, 125 : 감합부, 130 : 가동 접촉자, 130a : 접점부, 131 : 연결축, 132 : 오목부, 134 : 접촉 스프링, 140 : 절연통체, 141, 142 : 자석 수납통체, 143, 144 : 아크 소호용 영구 자석, 145, 146 : 아크 소호 공간, 160 : L자형부, 200 : 전자석 유닛, 201 : 자기 요크, 203 : 원통형 보조 요크, 204 : 스풀, 208 : 여자 코일, 210 : 상부 자기 요크, 214 : 복귀 스프링, 215 : 가동 플런저, 216 : 둘레 플랜지부, 220 : 영구 자석, 225 : 보조 요크, 230 : 캡

Claims (4)

  1. 한쌍의 고정 접촉자 및 이 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자를 접점 수납 케이스 내에 수납한 접점 장치를 구비하고,
    상기 접점 수납 케이스의 내주면에 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자를 둘러싸는 바닥이 있는 통형상의 절연통체를 가지며, 이 절연통체는, 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 가동 접촉자 사이에 발생하는 아크를 소호(消弧)하는 아크 소호용 영구 자석을 위치 결정하고, 이 아크 소호용 영구 자석을 아크로부터 보호하는 자석 수납부를 상기 가동 접촉자의 측면과 대향시켜 내주면에 형성하고, 이 자석 수납부의 상기 가동 접촉자의 연장 방향 외측에 아크 소호 공간을 형성한 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연통체는, 바닥이 있는 통형상으로 일체 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연통체는, 바닥부의 상기 자석 수납부를 형성한 절연 베이스 부재와, 이 절연 베이스 부재의 상면에 장착한 절연통체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절연통체는, 상기 가동 접촉자의 측가장자리에 대향하여 긴 변을 따라서 자석 수납부를 배치하고, 짧은 변을 따라서 위쪽으로 연장되는 한쌍의 측판부를 배치한, 평면에서 볼 때 직사각형인 절연 베이스 부재와, 이 절연 베이스 부재의 한쌍의 측판부의 측가장자리 사이를 상기 자석 수납부의 외측을 통과하여 연결하는 한쌍의 연결 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
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