KR20180037902A

KR20180037902A - 전자 계전기

Info

Publication number: KR20180037902A
Application number: KR1020170126405A
Authority: KR
Inventors: 다꾸지 무라꼬시; 가즈오 구보노; 다이에이 이와모또
Original assignee: 후지쯔 콤포넌트 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2018-04-13
Also published as: JP2018060682A; EP3306634B1; US20180096810A1; US10658141B2; CN113363114A; EP3306634A1; JP6808434B2; CN107919253A; KR101993051B1

Abstract

아크의 열에 의한 고장을 회피하여, 소호 능력을 향상시킬 수 있는 전자 계전기를 제공한다.
전자 계전기(200)는 전자석부(30)와, 가동 접점(69a 및 69b)을 갖는 가동 스프링(64)과, 가동 스프링(64)의 일단이 고정된 버스 바 단자(60)와, 가동 접점과 대향하는 고정 접점(73a 및 73b)을 갖는 버스 바 단자(70)와, 전자석부(30)의 여자에 의해 회동하여, 가동 스프링을 회동시켜, 가동 접점을 고정 접점에 접촉 분리시키는 액추에이터(80)와, 액추에이터(80)에 장착되어, 가동 접점과 고정 접점 사이에 발생하는 아크를 소호하는 비자성체의 카드(100)와, 가동 접점 및 고정 접점을 끼워 넣고, 가동 접점 및 고정 접점에 자속을 인가하여, 아크를 잡아 늘리는 제1 요크(203) 및 제2 요크(204)와, 제1 요크 및 제2 요크 사이에 장착된 영구 자석(205)을 구비한다.

Description

전자 계전기{ELECTROMAGNETIC RELAY}

본 발명은 전자 계전기에 관한 것이다.

종래부터 영구 자석에 의해 접점 사이에 자계를 발생시켜, 접점 사이에 발생하는 아크를 로렌츠 힘에 의해 잡아 늘림으로써(extend) 소호하는 전자 계전기가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또한, 영구 자석에 의해 아크가 잡아 늘려지는 방향으로 비자성체를 배치하는 전자 계전기가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2013-98126호 명세서 일본 특허 공개 제2014-63675호 명세서

상기 특허문헌 1의 전자 계전기에서는, 가동 스프링의 이측에 카드가 접촉하고, 가동 스프링 상의 가동 접점이 고정 접점에 접촉한다. 이 구조에서는, 가동 접점과 고정 접점 사이에 발생하는 아크에 의해, 가동 스프링이 가열되어, 가동 스프링에 접촉하는 카드가 대미지를 받을 우려가 있는, 즉 카드가 용해될 우려가 있다. 카드가 대미지를 받으면, 가동 스프링의 가압력이 변화하여, 가동 접점 및 고정 접점의 접촉 상태를 악화시킬 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 아크의 열에 의한 고장을 회피하여, 소호 능력을 향상시킬 수 있는 전자 계전기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 명세서에 개시된 전자 계전기는, 전자석과, 가동 접점을 갖는 가동 스프링과, 상기 가동 스프링의 일단이 고정된 제1 단자와, 상기 가동 접점과 대향하는 고정 접점을 갖는 제2 단자와, 상기 전자석의 여자에 의해 회동하여, 상기 가동 스프링을 회동시켜, 상기 가동 접점을 상기 고정 접점에 접촉 분리시키는 구동부와, 상기 구동부에 장착되는 비자성체의 카드와, 상기 가동 접점 및 상기 고정 접점을 끼워 넣고, 상기 가동 접점 및 상기 고정 접점에 자속을 인가하여, 아크를 잡아 늘리는 복수의 자성 부재와, 상기 복수의 자성 부재 사이에 장착된 영구 자석을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자 계전기에 의하면, 아크의 열에 의한 고장을 회피하여, 소호 능력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 전자 계전기의 본체부의 분해 사시도.
도 2는 전자 계전기의 본체부의 평면도.
도 3은 베이스의 평면도.
도 4의 (A), (B)는 아마추어와 철심 및 요크의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 5는 본 실시 형태에 관한 전자 계전기의 분해 사시도.
도 6은 전자 계전기의 사시도.
도 7의 (A)는 제1 커버의 사시도. (B)는 제2 커버의 사시도.
도 8은 버스 바 단자, 평편선, 가동 스프링 및 액추에이터의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 9의 (A)는 버스 바 단자, 평편선 및 가동 스프링의 위치 관계를 도시하는 도면. (B)는 버스 바 단자 및 가동 스프링의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 10은 가동 스프링의 변형예를 도시하는 도면.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 전자 계전기의 본체부의 분해 사시도이다. 도 2는 전자 계전기의 본체부의 평면도이다. 도 3은 베이스의 평면도이다. 이하의 설명에서는, 편의상, 도 1에 도시한 바와 같이 상하 전후 좌우 방향을 정의한다.

본 실시 형태의 전자 계전기 본체부(1)는 영구 자석(95)이 내장된 유극 전자 계전기이며, 버스 바 단자(60 및 70) 사이를 도통시키거나 또는 차단한다. 특히, 버스 바 단자(60 및 70) 사이에는 차량 탑재용 배터리의 공급 전류가 흐르고, 본체부(1)는 긴급 시에 전류의 공급을 차단한다. 버스 바 단자(60)는 가동 단자로서 기능하고, 버스 바 단자(70)는 고정 단자로서 기능한다.

본체부(1)는 상방을 향하여 개구된 박스상의 베이스(10)를 갖고 있다. 베이스(10)는 수지 몰드제이며, 중앙의 직사각형 부분과, 후방측의 외벽(13)을 따른 좌측의 연장부(11) 및 우측의 연장부(12)를 구비하는 평면 형상을 갖고 있다. 중앙의 직사각형 부분과 좌측의 연장부(11)와 인접하도록, 확장부(110)가 형성되어 있고(도 3 참조), 확장부(110)에는 칼라(111)가 매립되어 있다.

베이스(10)의 상방의 개구부는, 수지 몰드제의 판상의 커버(120)에 의해 덮인다. 커버(120)는 베이스(10)의 중앙의 직사각형 부분과 좌측의 연장부(11)를 덮는 대략 L자상의 형상을 갖고 있다. 커버(120)의 우측의 연장부(12)측에는, 버스 바 단자(60 및 70)의 판부(61 및 71)의 상부 테두리를 각각 누르도록 하방으로 돌출된 돌기(121 및 122)가 형성되어 있다.

버스 바 단자(60)는 베이스(10)의 후방측의 외벽(13)의 내면을 따라 연장되는 판부(61)를 갖고 있다. 베이스(10)의 우측의 연장부(12)에는 버스 바 단자(60)의 판부(61)보다도 조금 좁은 폭의 홈(12a)이 형성되어 있고, 버스 바 단자(60)는 홈(12a) 내에 압입된다. 즉, 버스 바 단자(60)는 홈(12a)에 압입되어, 베이스(10)에 고정된다. 버스 바 단자(60)의 판부(61)의 좌측의 단부는, 베이스(10)의 좌측의 연장부(11)의 단부까지 연장되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스(10)의 좌측의 연장부(11)에서는, 후술하는 액추에이터(80)를 설치하기 위한 구멍(18a)을 갖는 내벽부(18)와 외벽(13) 사이에 간극이 형성되어 있다. 이 간극에, 버스 바 단자(60)의 판부(61)가 끼워져 보유 지지된다.

또한, 베이스(10)의 우측의 연장부(12)의 저면에 볼록부(12c)가 형성되어 있다. 버스 바 단자(60)의 판부(61)에는, 볼록부(12c)에 대응하는 위치에 절결(61a)이 형성되어 있다. 절결(61a)의 연직 방향으로 연장되는 양쪽 테두리부가, 홈(12a)의, 볼록부(12c)를 따른 연직면과, 외벽(14)의 내면에 맞닿음으로써, 버스 바 단자(60)는 좌우 방향으로 위치 결정되어 있다.

버스 바 단자(70)의 판부(71)는 베이스(10)의 연장부(12)의 홈(12b) 내에 압입되어 있다. 버스 바 단자(70)의 판부(71)에도 절결(71a)이 형성되어 있고, 절결(71a)이, 홈(12b)의 볼록부(12c)를 따른 연직면과, 외벽(14)의 내면에 맞닿아, 버스 바 단자(70)를 좌우 방향으로 위치 결정하고 있다.

버스 바 단자(60 및 70)의 우측의 단부에는, 판부(61 및 71)로부터 굴곡되어 수평하게 연장되는 접속부(62 및 72)가 각각 형성되어 있다. 접속부(62 및 72)는 차량 탑재용 배터리로부터의 급전선과 접속하는 데 적합한 구조를 갖는다. 도면에 도시하는 예에서는, 접속부(62 및 72)에는 원형의 개구부(62a 및 72a)가 형성되고, 버스 바 단자(60 및 70)를 볼트에 의해 급전선(도시하지 않음)에 연결할 수 있다.

베이스(10) 내에는, 외벽(14)으로부터 베이스(10)의 내부로 연장되는 내벽(19)이 형성되어 있다. 내벽(19)의 단부에는, 연직 방향으로 연장되는 홈(19a)이 형성되어 있다. 버스 바 단자(70)의 좌측 단부는, 베이스(10)의 중앙 부근까지 연장되어 있다. 버스 바 단자(70)는 내벽(19)을 따라 배치되고, 버스 바 단자(70)의 좌측 단부는 홈(19a)에 압입된다.

버스 바 단자(60)의 판부(61)의 좌측 단부에는, 상하로 나란히 배치된 2개의 원형의 개구부(61c 및 61d)가 형성되어 있다. 평편선(63)의 좌측 단부에도, 상하로 나란히 배치된 2개의 원형의 개구부(63a 및 63b)가 형성되어 있다. 또한, 가동 스프링(64)의 좌측 단부에도, 상하로 나란히 배치된 2개의 원형의 개구부(64a 및 64b)가 형성되어 있다. 평편선(63) 및 가동 스프링(64)은 개구부(61c, 63a 및 64a)를 통과하는 리벳(67a)과, 개구부(61d, 63b 및 64b)를 통과하는 리벳(67b)에 의해 버스 바 단자(60)에 설치되어 있다.

평편선(63)의 우측 단부에는, 상하로 나란히 배치된 원형의 2개의 개구부(63d 및 63e)가 형성되어 있다. 가동 스프링(64)의 우측 단부에는, 상하로 나란히 배치된 원형의 2개의 개구부(64d 및 64e)가 형성되어 있다. 개구부(63d 및 64d)를 통과하는 리벳상의 가동 접점(69a)과, 개구부(63e 및 64e)를 통과하는 리벳상의 가동 접점(69b)에 의해, 평편선(63) 및 가동 스프링(64)은 우단측에서도 연결되어 있다.

버스 바 단자(70)의 판부(71)의 좌측 단부에는, 상하로 나란히 배치된 원형의 2개의 개구부(71b 및 71c)가 형성되어 있다. 개구부(71b 및 71c)에는, 리벳상의 고정 접점(73a 및 73b)이 각각 설치되어 있다. 평편선(63) 및 가동 스프링(64)이 설치된 버스 바 단자(60)와, 버스 바 단자(70)가 베이스(10)에 압입되면, 고정 접점(73a 및 73b)은 가동 접점(69a 및 69b)과 각각 대향한다. 가동 스프링(64)의 가동 접점(69a 및 69b)과, 버스 바 단자(70)의 고정 접점(73a 및 73b)은, 버스 바 단자(60 및 70) 사이를 도통 상태와 비도통 상태로 전환하기 위한 접점으로서 기능한다.

버스 바 단자(60 및 70)는 순구리로 구성되며, 가동 스프링(64)은 스프링성을 갖는 구리 합금으로 구성되어 있다. 버스 바 단자(60 및 70)는 가동 스프링(64)보다도 두툼하고, 열 용량도 크다.

베이스(10)의 전방측에는, 연직으로 베이스(10)의 중간 높이까지 연장되는 벽(16)이 형성되어 있다. 또한, 벽(16)을 경계로 하여, 베이스(10)에는 천저부(17)가 형성되어 있다(도 3 참조). 벽(16)과 내벽(19) 사이에 수지 몰드제의 보빈(20), 철심(40) 및 요크(50)가 조합된 전자석부(30)가 압입된다.

보빈(20)은 플랜지(22 및 23)와, 플랜지(22 및 23)를 연결하는 통부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 통부 상에는 코일(31)이 감겨 있다. 플랜지(22 및 23)는 전방면에서 보아 직사각형이며, 이들의 하변이 베이스(10)의 저면에 맞닿아, 보빈(20)은 소정의 자세로 베이스(10)에 설치된다.

보빈(20)에는, 통부 및 플랜지(22 및 23)를 통과하는 관통 구멍(24)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(24) 내에 철심(40)의 막대부(41)가 통과되어 있다. 관통 구멍(24)과 막대부(41)는 서로 대응하는 직사각형의 단면 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 철심(40)은 보빈(20)에 대하여 소정의 자세가 되도록 보유 지지되어 있다.

철심(40)의 막대부(41)의 일단에는, 플랜지(23)와 평행하게 배치되는 판부(42)가 결합되어 있다. 판부(42)는 플랜지(23)보다도 도 1의 좌방향으로 연장되어 있다. 판부(42)의 좌하단에는, 베이스(10)의 저면에 형성된 오목부(10a)(도 3)에 끼워맞추어지는 돌기(43)가 형성되어 있다.

요크(50)는 보빈(20)의 플랜지(22)와 평행하게 배치되는 기단 판부(51)를 갖고 있다. 기단 판부(51)에는 관통 구멍(54)이 형성되어 있다. 철심(40)의 막대부(41)의 일단에 형성된 돌기(44)가, 보빈(20)의 관통 구멍(24)을 통하여 관통 구멍(54)에 끼워 맞추어진다. 관통 구멍(54) 및 돌기(44)는 서로 대응하는 직사각형의 단면 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 요크(50)는 철심(40)에 대하여 소정의 자세가 되도록 보유 지지된다.

요크(50)의 기단 판부(51)의 좌단은 후방측으로 절곡되어, 철심(40)의 막대부(41)와 평행하게 연장되는 중간판부(52)에 이어져 있다. 중간판부(52)는 다시 좌측으로 절곡되어, 플랜지(22, 23)와 평행하게 연장되는 선단 판부(53)에 이어져 있다. 요크(50)의 선단 판부(53)는 철심(40)의 판부(42)의 좌단 부분과 대향하고 있다. 코일(31)에 전류가 흐르면, 철심(40)의 판부(42)와 요크(50)의 선단 판부(53) 사이에 자계가 발생한다.

요크(50)의 기단 판부(51)의 하부 테두리에는, 베이스(10)의 저면에 형성된 오목부(10b 및 10c)(도 3 참조)에 각각 끼워맞추어지는 돌기(55 및 56)가 형성되어 있다. 중간판부(52)의 상부 테두리에는, 커버(120)의 하면에 형성된 오목부(도시하지 않음)에 끼워맞추어지는 돌기(57)가 형성되어 있다. 또한, 중간판부(52)에는 관통 구멍(58)이 형성되어 있다. 베이스(10)의 저면으로부터 연직으로 연장되는 끼워맞춤편(도시하지 않음)이, 중간판부(52)의 관통 구멍(58) 내에 끼워맞추어진다.

코일(31)에는 4개의 코일 단자(35)가 접속되어 있다. 코일(31)은 2개의 코일 단자(35)에 전류를 흘리면 일방향으로 자계를 발생하고, 다른 2개의 코일 단자(35)에 전류를 흘리면 반대 방향으로 자계를 발생한다.

보빈(20)에는, 코일 단자(35)가 설치되는 단자 보유 지지부(25)가 일체로 형성되어 있다. 단자 보유 지지부(25)는 플랜지(22)의 상부 테두리로부터 전방측으로 돌출되어 있고, 플랜지(22)보다도 좌측으로 연장되어 있다. 단자 보유 지지부(25)의 좌단측에는, 각 코일 단자(35)의 일단이 각각 삽입되는 4개의 구멍(25a)이 일렬로 형성되어 있다.

각 코일 단자(35)는 구멍(25a) 내에 삽입되어 있는 기단 판부(35a)와, 기단 판부(35a)의 전단으로부터 하방을 향하여 절곡되어 있는 선단 판부(35b)를 구비하고 있다. 선단 판부(35b)는, 베이스(10)의 천저부(17)의 저면에 형성된 각 관통 구멍(17a)(도 3 참조)을 통과하여 베이스(10)의 외부로 돌출되어 있다.

코일 단자(35)의 기단 판부(35a)에는, 상방향으로 연장되는 막대부(35c)가 형성되어 있다. 막대부(35c)는 코일 단자(35)를 구멍(25a) 내에 삽입할 때의 스토퍼로서 기능한다. 또한, 도시하고 있지 않으나, 막대부(35c)에는 코일(31)의 일단이 접속되어 있다.

베이스(10)의 천저부(17)에는, 선단 판부(35b)가 삽입되는 4개의 관통 구멍(17a)이 형성되어 있고, 2개의 관통 구멍(17b 및 17c)이 더 형성되어 있다(도 3 참조). 관통 구멍(17b 및 17c)에는, 버스 바 단자(60 및 70)에 각각 접속된 신호 단자(65 및 75)가 삽입된다. 신호 단자(65 및 75)는 도시하지 않은 릴레이 제어 회로가 접점 상태를 확인할 때에 이용된다.

신호 단자(65)는 수평하게 연장되는 기단 판부(65a)와, 기단 판부(65a)로부터 절곡되어 하방으로 연장되어, 베이스(10)의 관통 구멍(17b)에 삽입되는 선단 판부(65b)를 갖고 있다. 기단 판부(65a)의 일단에는 돌기(65c)가 형성되어 있다. 버스 바 단자(60)의 판부(61)의 상부 테두리에는, 오목부를 갖는 신호 단자 끼워맞춤부(61e)가 형성되어 있다. 기단 판부(65a)의 돌기(65c)는 신호 단자 끼워맞춤부(61e)에 끼워맞추어진다. 신호 단자(75)는 수평하게 연장되는 기단 판부(75a)와, 기단 판부(75a)로부터 절곡되어 하방으로 연장되어, 베이스(10)의 관통 구멍(17c)에 삽입되는 선단 판부(75b)를 갖고 있다. 기단 판부(75a)의 일단에는 돌기(75c)가 형성되어 있다. 버스 바 단자(70)의 판부(71)의 상부 테두리에는 오목부를 갖는 신호 단자 끼워맞춤부(71e)가 형성되어 있다. 기단 판부(75a)의 돌기(75c)는, 신호 단자 끼워맞춤부(71e)에 끼워맞추어진다.

본체부(1)는 전자석부(30)에 의해 발생하는 자력에 의해, 버스 바 단자(60 및 70)의 도통 상태와 비도통 상태를 전환하는 액추에이터(80)를 더 갖고 있다. 액추에이터(80)는 수지 몰드제이며, L자상의 평면 형상을 갖고, 구동부로서 기능한다. 액추에이터(80)의 좌단에는 하방으로 연장되는 샤프트(81)가 형성되어 있다. 샤프트(81)가 베이스(10)의 구멍(18a)에 삽입되고, 액추에이터(80)는 샤프트(81)를 중심으로 하여 회동 가능하게 되어 있다.

액추에이터(80)의 단부(82)에는 아마추어(90)가 설치되어 있다. 아마추어(90)는 2개의 철판 부재(91 및 92)를 갖는다. 2개의 철판 부재(91 및 92)가 액추에이터(80)의 단부(82)에 형성된 구멍(83 및 84)에 끼워맞추어짐으로써, 서로 평행하면서, 또한 연직으로 연장되도록 배치되어 있다. 철판 부재(91 및 92)는 단부(82)의 좌측으로부터 삽입된다. 철판 부재(91 및 92)는 단부(82)의 우측으로부터 돌출되는 평탄부(91a 및 92a)와, 평탄부(91a 및 92a)로부터 상방으로 연장 돌출되는 확대부(91b 및 92b)를 구비하고 있다. 확대부(91b 및 92b)가, 액추에이터(80)의 구멍(83, 84)에 끼워맞추어짐으로써, 철판 부재(91 및 92)가 액추에이터(80)에 고정된다.

영구 자석(95)은 철판 부재(91 및 92)의 확대부(91b 및 92b) 사이에 끼워 넣어지고, 또한, 액추에이터(80)의 단부(82)의 좌면에 형성된 홈(도시하지 않음)에 보유 지지되어 있다. 철판 부재(91 및 92)는 영구 자석(95)의 각 극에 접속되어 있다. 따라서, 자속 경로를 형성하는 철판 부재(91)의 평탄부(91a) 및 철판 부재(92)의 평탄부(92a) 사이에는 일정한 자계가 항상 형성되어 있다.

도 4의 (A), (B)는 아마추어(90)와 철심(40) 및 요크(50)의 위치 관계를 설명하는 도면이다. 도 4의 (A), (B)에서는, 액추에이터(80)나 코일(31) 등의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 4의 (A), (B)에서는, 아마추어(90)가 평행 이동하고 있는 것처럼 도시하고 있지만, 액추에이터(80)는 회전하므로, 아마추어(90)도 엄밀하게는 화살표로 나타낸 바와 같이 조금 회전한다.

도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 철판 부재(91)의 평탄부(91a)가, 철심(40)의 판부(42)와 요크(50)의 선단 판부(53) 사이에 배치되어 있다. 따라서, 영구 자석(95)에 의해 평탄부(91a 및 92a) 사이에 발생하는 자계와, 코일(31)에 의해 철심(40)의 판부(42)와 요크(50)의 선단 판부(53) 사이에 발생하는 자계의 상호 작용에 의해, 아마추어(90)에 힘이 가해진다. 그것에 의하면, 아마추어(90)를 개재시켜 액추에이터(80)에 힘이 가해져, 액추에이터(80)가 회전한다. 아마추어(90)에 가해지는 힘의 방향은, 영구 자석(95)에 의해 아마추어(90)측에 발생하는 자계의 방향에 대하여, 코일(31)에 의해 발생하는 자계의 방향을 코일(31)에 대한 통전 전류의 방향을 변화시킴으로써 도 4의 (A)의 상하의 어느 것으로 할 수 있다.

도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 아마추어(90)에 하방으로 힘을 가함으로써, 평탄부(91a)가 요크(50)의 선단 판부(53)에 맞닿고, 평탄부(92a)가 철심(40)의 판부(42)에 맞닿는다. 즉, 아마추어(90)가 도 4의 (A)에 도시하는 위치가 되도록 액추에이터(80)가 회전된다. 아마추어(90)가 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이 배치되면, 평탄부(91a 및 92a)가 판부(42) 및 선단 판부(53)에 흡착되는 자력이 영구 자석(95)에 의해 작용한다. 따라서, 아마추어(90)가, 코일(31)의 통전에 의해 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이 배치되고, 그 후 코일(31)의 통전을 종료하면, 영구 자석(95)의 발생하는 자력에 의해 도 4의 (A)의 위치에 보유 지지된다.

도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 아마추어(90)에 상방으로 힘을 가함으로써, 평탄부(91a)가 철심(40)의 판부(42)에 접촉하도록 이동한다. 즉, 아마추어(90)가 도 4의 (B)에 도시하는 위치가 되도록 액추에이터(80)가 회전된다. 아마추어(90)가, 코일(31)의 통전에 의해 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이 배치되고, 그 후 코일(31)의 통전을 종료하면, 영구 자석(95)의 발생하는 자력에 의해 도 4의 (B)의 위치에 보유 지지된다.

도 1로 되돌아가, 액추에이터(80)는 단부(82)로부터 우측으로 돌출되는 돌출부(85)를 갖고 있다. 돌출부(85)는 카드(100)를 설치하기 위한 오목부(86 내지 88)를 구비하고 있다. 카드(100)는 액추에이터(80)의 회전 동작을 가동 접점(69a 및 69b)으로 전달한다. 또한, 카드(100)는 비자성체로 구성되어 있고, 가동 접점(69a 및 69b)과 고정 접점(73a 및 73b) 사이에 발생하는 아크의 열을 흡수한다. 비자성체는, 구리, 알루미늄, 스테인리스 및 은 등의 금속 또는 알루미나 등의 세라믹이다.

카드(100)는 상단을 수평하게 연장하는 상부 테두리부(105)와, 상부 테두리부(105)의 양단에 형성된 액추에이터(80)의 오목부(87 및 88)에 끼워맞추어지는 돌기(102, 103)를 구비하고 있다. 상부 테두리부(105)로부터 2개의 연직편(106 및 107)이 하방으로 연장되어 있고, 연직편(106)의 하단에, 액추에이터(80)의 오목부(86)에 끼워맞추어지는 돌기(101)가 형성되어 있다. 연직편(106, 107)의 서로 대면하는 면에는 볼록부(108)가 형성되어 있고, 연직편(106)의 볼록부(108)와 연직편(107)의 볼록부(108) 사이에 가동 스프링(64)이 끼워 넣어져 있다.

이와 같이, 액추에이터(80)에 설치된 카드(100)에 의해 가동 스프링(64)이 끼워 넣어져 있으므로, 액추에이터(80)의 회전에 따라, 가동 스프링(64) 그리고 가동 스프링(64)에 설치된 가동 접점(69a 및 69b)이 이동된다. 그 결과, 아마추어(90)가, 도 4의 (A)에 도시하는 위치에 있을 때에는, 가동 접점(69a 및 69b)이 고정 접점(73a 및 73b)에 맞닿아, 버스 바 단자(60 및 70)가 도통 상태가 된다. 한편, 아마추어(90)가, 도 4의 (B)에 도시하는 위치에 있을 때에는, 가동 접점(69a 및 69b)이 고정 접점(73a 및 73b)으로부터 이격되어, 버스 바 단자(60 및 70)가 비도통 상태로 된다.

도 5는 본 실시 형태에 관한 전자 계전기의 분해 사시도이다. 도 6은 전자 계전기의 사시도이다. 도 7의 (A)는 제1 커버의 사시도이며, 도 7의 (B)는 제2 커버의 사시도이다. 또한, 도 5 및 도 6의 본체부(1)는 도 1의 본체부(1)의 상하 방향 및 좌우 방향을 반전시킨 상태를 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 편의상, 도 5 내지 7에 도시하는 바와 같이 상하 전후 좌우 방향을 정의한다.

본 실시 형태에 관한 전자 계전기(200)는 본체부(1)와, 제1 커버(201)와, 제2 커버(202)와, 제1 요크(203)와, 제2 요크(204)와, 영구 자석(205)을 구비하고 있다. 영구 자석(205)의 제1 요크측이 N극이며, 영구 자석(205)의 제2 요크측이 S극이다. 제1 요크(203)는 철제로 L자 형상이며, 영구 자석(205)의 상부에 접착되는 평탄부(203a)와, 평탄부(203a)로부터 전방으로 연장 돌출되는 연장 돌출부(203b)를 구비하고 있다. 제2 요크(204)도, 철제로 L자 형상이며, 영구 자석(205)의 하부에 접착되는 평탄부(204a)와, 평탄부(204a)로부터 전방으로 연장 돌출되는 연장 돌출부(204b)를 구비하고 있다. 제1 요크(203) 및 제2 요크(204)는 자성 부재로서 기능한다.

연장 돌출부(203b 및 204b)는, 고정 접점(73a 및 73b) 그리고 가동 접점(69a 및 69b)과 대향하여, 고정 접점(73a 및 73b) 그리고 가동 접점(69a 및 69b)을 끼워 넣고 있다. 제1 요크(203) 및 제2 요크(204)는 영구 자석(205)을 끼우므로, 연장 돌출부(203b)로부터 연장 돌출부(204b)를 향하여 자속이 발생하여, 고정 접점(73a 및 73b) 그리고 가동 접점(69a 및 69b)을 향하여 자속을 집중적으로 인가할 수 있다. 따라서, 제1 요크(203) 및 제2 요크(204)에 의해, 소호 능력을 향상시킬 수 있어, 영구 자석(205)의 소형화가 가능하다.

제1 커버(201)는 평탄부(221)와, 평탄부의 전단부로부터 하방으로 연장되는 수하부(222)와, 평탄부(221)와 수하부(222)의 경계에 형성된 관통 구멍(223)과, 평탄부(221)의 후방 좌우단부에 형성된 절입부(224)와, 절입부(224) 내에 형성된, 절입 개소를 연결하는 연결부(225)(도 7의 (A) 참조)를 구비하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 평탄부(221)의 후단과, 제2 커버(202)의 배면(235) 사이에는, 공극(226)이 형성되어 있다. 수하부(222)는 도 5의 본체부(1)의 상부 전단(210)과 접촉하여, 제1 커버(201)의 전후 방향을 위치 결정한다.

제2 커버(202)는 저면(231)과, 저면(231)의 전단부로부터 상방으로 돌출되는 돌출부(232)와, 저면(231)의 후단으로부터 상방으로 연장되는 배면(235)과, 저면(231) 및 배면(235)을 따라 L자상으로 형성된 좌우의 측면(234)을 구비하고 있다. 영구 자석(205)은, 좌우의 측면(234)의 배면(235)을 따른 부분 사이에 배치된다.

또한, 각 측면(234)의 상부에는 2개의 돌기(236)가 형성되어 있다. 2개의 돌기(236)는 제1 커버(201)의 절입부(224)에 들어가, 제1 커버(201)의 연결부(225)를 끼워 넣는다. 이에 의해, 제1 커버(201)가 제2 커버(202)에 고정된다. 또한, 후술하는 접착제의 넘침을 방지하기 위하여, 돌기(236)는 제1 커버(201)의 상면으로부터 밀려 나오지 않는 높이이다.

돌출부(232)의 후단은, 본체부(1)의 하부 전단(211)과 접촉하여, 본체부(1)의 전후 방향을 위치 결정한다. 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 돌출부(232)의 후단에는 오목부(233)가 형성되어 있다. 따라서, 오목부(233)는 상면에서 보아 제1 커버(201) 및 본체부(1)와 겹쳐지지 않도록 제1 커버(201) 및 본체부(1)의 전방에 형성되어 있다.

관통 구멍(223), 절입부(224), 공극(226) 및 오목부(233)에는 열 경화계의 접착제가 충전되고, 본체부(1)는 제1 커버(201) 및 제2 커버(202) 사이에 고정된다. 관통 구멍(223), 절입부(224), 공극(226) 및 오목부(233)는 상면에서 보아 서로 겹쳐지지 않도록 배치되어 있으므로, 열 경화계의 접착제를 상방(즉 일방향)으로부터 충전할 수 있고, 한번에 본체부(1)를 제1 커버(201) 및 제2 커버(202)에 고정할 수 있다.

도 8은 버스 바 단자(60, 70), 평편선(63), 가동 스프링(64) 및 액추에이터(80)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에서는, 버스 바 단자(60)가 양극(+)에 접속되고, 버스 바 단자(70)가 음극(-)에 접속되고, 전류는 도 8의 화살표 A 방향으로 흐른다. 영구 자석(205)으로부터의 자속의 방향은, 도 8을 관통하는 연직 상방향이다. 가동 접점(69a 및 69b)과 고정 접점(73a 및 73b) 사이에 발생하는 아크는 플레밍의 왼손의 법칙에 의해 화살표 B 방향으로 잡아 늘려진다.

화살표 B 방향으로 잡아 늘려진 아크는 비자성체의 카드(100)에 접촉하여, 카드(100)가 아크의 열 에너지를 흡수하므로, 아크를 용이하게 소호할 수 있다. 또한, 카드(100)는 합성 수지제의 카드에 비하여 열에 강하기 때문에, 아크의 열에 의한 고장을 방지할 수 있다. 이와 같이, 카드(100)는 가동 스프링(64)을 가압하는 기능 외에도, 아크를 냉각하여 소호하는 기능 및 아크의 열로부터 액추에이터(80)를 보호하는 기능을 갖는다.

또한, 카드(100)의 재질이 철 등의 자성체인 경우에는, 영구 자석(205)으로부터의 자속을 카드(100)가 흡수해 버려, 아크를 잡아 늘리는 능력이 저하될 우려가 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는, 카드(100)는 비자성체로 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 고정 접점(73a 및 73b)이 설치되어 있는 버스 바 단자(70)가 가동 접점(69a 및 69b)이 설치되어 있는 가동 스프링(64)보다도 열 용량이 크고, 전류는 가동 접점(69a 및 69b)으로부터 고정 접점(73a 및 73b)으로 흐르고 있다. 즉, 가동 접점(69a 및 69b)이 양극측이며, 고정 접점(73a 및 73b)이 음극측이다.

자속에 의해 아크가 잡아 늘려지는 경우, 아크의 거동은 양극측과 음극측에서 상이하다. 양극측의 아크 단부는, 아크가 잡아 늘려지는 방향으로 이동하지만, 음극측의 아크 단부는 교착된다.

가동 접점(69a 및 69b)은, 버스 바 단자(70)보다도 열 용량이 작은 가동 스프링(64)에 고정되어 있고, 아크에 의해 발생한 열이 달아나기 어렵기 때문에, 고정 접점(73a 및 73b)에 비하여 소모가 심해지기 쉽다. 이로 인해, 가동 접점(69a 및 69b)을 아크 단부가 이동하기 쉬운 양극측으로 하고 있다. 아크가 잡아 늘려질 때에, 아크 단부가 가동 접점(69a 및 69b)으로부터 가동 스프링(64)으로 이동하므로, 가동 접점(69a 및 69b)의 소모를 저감시킬 수 있다.

도 9의 (A)는 버스 바 단자(60, 70), 평편선(63) 및 가동 스프링(64)의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 9의 (B)는 버스 바 단자(60, 70) 및 가동 스프링(64)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.

도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, 가동 스프링(64)은, 가동 접점(69a 및 69b)이 설치되는 평탄부(641)와, 리벳(67a 및 67b)이 설치되는 평탄부(643)와, 평탄부(641)와 평탄부(643)를 접속하는 경사부(642)를 구비하고 있다. 평편선(63)은, 가동 접점(69a 및 69b)이 설치되는 평탄부(631)와, 리벳(67a 및 67b)이 설치되는 평탄부(633)와, 평탄부(641)와 평탄부(643)를 접속하고, 크랭크상의 복수의 단차를 갖는 크랭크부(632)를 구비하고 있다. 크랭크부(632)는 평탄부(641) 및 경사부(642)로부터 공간을 개재시켜 이격되어 있다.

가동 스프링(64)과 평편선(63)은, 공간을 개재시켜 나란히 배치되어 있고, 전류는, 가동 스프링(64) 및 평편선(63)의 양쪽으로 흐른다.

아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P에 있어서, 영구 자석(205)으로부터의 자속의 방향은, 도 9의 (A), (B)를 관통하는 연직 상방향이며, 가동 스프링(64)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자속의 방향은, 도 9의 (A), (B)를 관통하는 연직 하방향이다. 따라서, 전류에 의해 발생하는 자속이 영구 자석(205)으로부터의 자속을 상쇄하는 현상이 발생한다.

특히, 도 9의 (B)에서는, 아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P와 전류 경로(즉, 가동 스프링(64))의 거리가 짧으므로, 아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P에 있어서, 가동 스프링(64)에 흐르는 전류에 의한 자속 밀도가 높아져, 영구 자석(205)으로부터의 자속을 상쇄하는 작용이 강해진다.

이에 반하여, 도 9의 (A)에서는, 전류 경로는 가동 스프링(64)을 통과하는 경로와, 평편선(63)을 통과하는 경로로 나뉜다. 그리고 평편선(63)을 통과하는 경로에서는 아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P와 전류 경로(평편선(63))의 거리를 길게 할 수 있으므로, 평편선(63)에 흐르는 전류에 의한 아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P에 있어서의 자속 밀도를 낮출 수 있다. 또한, 가동 스프링(64)을 통과하는 경로에서는 공간 P와 전류 경로(가동 스프링(64))의 거리는 도 9의 (B)와 동일하지만, 가동 스프링(64)에 흐르는 전류는 도 9의 (B)의 경우보다도 작기 때문에, 가동 스프링(64)에 흐르는 전류에 의한 아크를 잡아 늘리기 위한 공간 P에 있어서의 자속 밀도를 낮출 수 있다. 따라서, 전류에 의해 발생하는 자속이 영구 자석(205)으로부터의 자속을 상쇄하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 9의 (A)에서는, 전류는 가동 스프링(64) 및 평편선(63) 양쪽으로 흐르므로, 평편선(63)은 가동 스프링(64)보다도 높은 도전율을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 평편선(63)에 흐르는 전류가 가동 스프링(64)에 흐르는 전류보다도 증가하므로, 영구 자석(205)으로부터의 자속을 상쇄하는 작용을 더 효과적으로 저감시킬 수 있다.

도 10은 가동 스프링(64)의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 가동 스프링(64)은, 아크의 잡아 늘림 방향을 따른 가동 접점(69a 및 69b)의 근방에 잘라세움부(644a 및 644b)를 구비하고 있어도 된다. 이에 의해, 아크 단부가 가동 접점(69a 및 69b)으로부터 가동 스프링(64)으로 이동하기 쉬워져, 가동 접점(69a 및 69b)의 소모를 경감시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 가동 접점(69a 및 69b)과 고정 접점(73a 및 73b) 사이에 발생하는 아크가, 제1 요크(203) 및 제2 요크(204)를 개재한 영구 자석(205)으로부터의 자속에 의해 비자성체의 카드(100)를 향하여 잡아 늘려져, 비자성체의 카드(100)가 아크의 열을 흡수하여 소호하므로, 아크의 열에 의한 고장을 회피하여, 소호 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형되어 실시하는 것이 가능하다.

1: 본체부
10: 베이스
60, 70: 버스 바 단자
63: 평편선
64: 가동 스프링
69a, 69b: 가동 접점
73a, 73b: 고정 접점
80: 액추에이터
90: 아마추어
100: 카드
200: 전자 계전기
201: 제1 커버
202: 제2 커버
203: 제1 요크
204: 제2 요크
205: 영구 자석

Claims

전자석과,
가동 접점을 갖는 가동 스프링과,
상기 가동 스프링의 일단이 고정된 제1 단자와,
상기 가동 접점과 대향하는 고정 접점을 갖는 제2 단자와,
상기 전자석의 여자에 의해 회동하여, 상기 가동 스프링을 회동시켜, 상기 가동 접점을 상기 고정 접점에 접촉 분리시키는 구동부와,
상기 구동부에 장착되는 비자성체의 카드와,
상기 가동 접점 및 상기 고정 접점을 끼워 넣고, 상기 가동 접점 및 상기 고정 접점에 자속을 인가하여, 아크를 잡아 늘리는 복수의 자성 부재와,
상기 복수의 자성 부재 사이에 장착된 영구 자석
을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제1항에 있어서, 상기 제2 단자는 상기 가동 스프링보다도 큰 열 용량을 갖고, 전류는 상기 가동 접점으로부터 상기 고정 접점으로 흐르는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제1항에 있어서, 상기 가동 스프링과 공간을 개재시켜 나란히 배치되고, 상기 가동 스프링보다도 높은 도전율을 갖는 평편선을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자석, 상기 가동 스프링, 상기 제1 단자, 상기 제2 단자, 상기 구동부 및 상기 카드를 내장하는 케이스와,
상기 복수의 자성 부재 및 상기 영구 자석과, 상기 케이스를 덮는 제1 커버 및 제2 커버
를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.
제4항에 있어서, 상기 제1 커버는, 당해 제1 커버를 상기 케이스에 고정하는 접착제를 충전하기 위한 관통 구멍과, 상기 제2 커버를 고정하고, 접착제를 충전하기 위한 절입부를 갖고,
상기 제2 커버는, 당해 제2 커버를 상기 케이스에 고정하는 접착제를 충전하기 위한 오목부를 갖고,
상기 오목부는, 상면에서 보아 상기 제1 커버 및 상기 케이스와 겹쳐지지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 계전기.