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KR20150083990A - 전자 개폐기 - Google Patents

전자 개폐기 Download PDF

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KR20150083990A
KR20150083990A KR1020157008214A KR20157008214A KR20150083990A KR 20150083990 A KR20150083990 A KR 20150083990A KR 1020157008214 A KR1020157008214 A KR 1020157008214A KR 20157008214 A KR20157008214 A KR 20157008214A KR 20150083990 A KR20150083990 A KR 20150083990A
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contact
movable
magnetic yoke
movable plunger
electromagnet unit
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KR1020157008214A
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야스히로 나카
고우에츠 다카야
겐지 스즈키
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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
후지 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

가동 플런저와 자기 요크 사이의 자속 밀도를 높여서 전자석 유닛의 흡인력을 높여 안정 동작을 확보할 수 있는 전자 개폐기를 제공한다. 접점 수납 케이스(102) 내에 소정 간격을 유지하여 고정 배치된 한 쌍의 고정 접촉자(111, 112)와, 상기 접점 수납 케이스 내에 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자(130)와, 상기 가동 접촉자를 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리시키는 전자석 유닛(200)을 구비하고, 상기 전자석 유닛은, 여자 코일(208)을 둘러싸는 자기 요크(201, 210)와, 이 자기 요크에 형성된 관통 구멍을 통해 가동 가능하게 배치되고, 상기 자기 요크의 접극면과 대향하는 접극면을 갖는 가동 플런저(215)와, 이 가동 플런저와 상기 가동 접촉자를 연결하는 연결축(131)을 가지며, 상기 가동 플런저의 접극면을, 상기 자기 요크와의 대향면보다 좁은 폭이며 자속 밀도를 증가시키는 환형 돌출부로 구성하였다.

Description

전자 개폐기{ELECTROMAGNETIC SWITCH}
본 발명은 소정 간격을 유지하여 배치된 한 쌍의 고정 접촉자와, 이들 고정 접촉자에 접촉 및 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자를 갖는 전자 개폐기에 관한 것이다.
전류로의 개폐를 행하는 전자 개폐기로서는, 예컨대, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 소정 거리만큼 이격되어 배치된 각각 고정 접점을 갖는 한 쌍의 고정 접촉자와, 이들 한 쌍의 고정 접촉자에 접촉 및 분리 가능하게 배치된 좌우 끝에 가동 접점을 갖는 가동 접촉자와, 가동 접촉자를 구동하는 전자석 장치로 구성되는 전자 개폐기가 제안되어 있다. 이 전자 개폐기는, 전자석 장치가 상단면을 개방한 단면 U자형의 자기 요크와, 이 자기 요크의 개방단면을 덮는 상부 자기 요크와, 여자 코일에 의해 상하 이동되는 가동 철심과, 가동 철심과 상기 가동 접촉자를 상부 자기 요크에 형성한 관통 구멍을 통해 연결하는 연결축을 구비하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-38684호 공보
그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래예에서는, 상면 자기 요크와 가동 철심이 가동 철심의 전면(全面)이 상면 자기 요크의 접극면에 대향하는 접극면으로 되어 있다. 이 때문에, 유지 상태에 있어서 접극면의 접극 면적 S가 커짐으로써, 자속 밀도 B는 감소하게 된다.
또한, 전자석 유닛의 흡인력 F는
F∝B2·S …………(1)
로 표시된다.
따라서, 상기 종래예에서는, 상면 자기 요크와 가동 철심의 접촉 면적이 커짐으로써, 자속 밀도 B가 감소하게 되어, 전자석 유닛의 흡인력 F가 저하된다.
이 흡인력 F의 저하는 유지력이 작아지는 것을 의미하며, 접점부 부하력을 억제하기 위해서는, 유지 전류를 올릴 필요가 있다. 그러나, 유지 전류가 크다고 하는 것은 소비전력이나 발열의 면에서 불리해진다고 하는 미해결의 과제가 있다.
그래서, 본 발명은 상기 종래예의 미해결의 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 유지 전류를 올리지 않고 접점부 부하력을 억제할 수 있는 전자 개폐기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전자 개폐기의 제1 양태는, 접점 수납 케이스 내에 소정 간격을 유지하여 고정 배치된 한 쌍의 고정 접촉자와, 상기 접점 수납 케이스 내에 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리시키는 전자석 유닛을 구비하고 있다. 그리고, 상기 전자석 유닛은, 여자 코일을 둘러싸는 자기 요크와, 이 자기 요크에 형성된 관통 구멍을 통해 가동 가능하게 배치되고, 상기 자기 요크의 접극면과 대향하는 접극면을 갖는 가동 플런저와, 이 가동 플런저와 상기 가동 접촉자를 연결하는 연결축을 갖는다. 또한, 상기 가동 플런저의 접극면을, 상기 자기 요크와의 대향면보다 좁은 폭이며 자속 밀도를 증가시키는 환형 돌출부로 구성하였다.
또한, 본 발명의 전자 개폐기의 제2 양태는, 상기 환형 돌출부가 원환형으로 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 전자 개폐 장치의 제3 양태는, 상기 환형 돌출부가, 상기 가동 플런저에 형성한 둘레 플랜지부의 외주측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 가동 플런저의 자기 요크의 접극면에 대향하는 접극면에 폭이 좁은 환형 돌출부를 형성하였기 때문에, 가동 플런저와 자기 요크와의 접극면의 접촉 면적을 작게 할 수 있고, 환형 돌출부와 자기 요크 사이의 자속 밀도를 크게 하여 흡인력을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 개폐기의 제1 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 2는 전자석 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 가동 플런저를 도시한 사시도이다.
도 4는 가동 플런저의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 상부 자기 요크의 접극면을 도시한 설명도이다.
도 6은 스트로크와 흡인력의 관계를 도시한 특성선도이다.
도 7은 비교예의 상부 자기 요크의 접극면을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 접점 장치의 변형예를 도시한 도면으로서, 도 8의 (a)는 단면도, 도 8의 (b)는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 접점 장치의 다른 변형예를 도시한 도면으로서, 도 9의 (a)는 단면도, 도 9의 (b)는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 개폐기를 전자 접촉기에 적용한 경우의 제1 실시형태를 도시한 단면도, 도 2는 전자석 유닛의 분해 사시도이다.
이들 도 1 및 도 2에 있어서, 도면 부호 10은 전자 접촉기이고, 이 전자 접촉기(10)는 접점 기구를 배치한 접점 장치(100)와, 이 접점 장치(100)를 구동하는 전자석 유닛(200)으로 구성되어 있다.
접점 장치(100)는, 도 1 및 도 2로부터 명백한 바와 같이, 접점 기구(101)를 수납하는 소호실로서의 접점 수납 케이스(102)를 갖는다. 이 접점 수납 케이스(102)는, 금속제의 하단부에 외측으로 돌출하는 플랜지부(103)를 갖는 금속 각통체(角筒體)(104)와, 이 금속 각통체(104)의 상단을 폐색하는 평판형의 세라믹 절연 기판으로 구성되는 상부판이 되는 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.
또한, 고정 접점 지지 절연 기판(105)에는, 중앙부에 후술하는 한 쌍의 고정 접촉자(111 및 112)를 삽입 관통시키는 관통 구멍(106 및 107)이 소정 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 금속화 처리가 실시되어 있다.
접점 기구(101)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 접점 수납 케이스(102)의 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되어 고정된 한 쌍의 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 외측으로 돌출하는 플랜지부(113)를 갖는 지지 도체부(114)와, 이 지지 도체부(114)에 연결되어 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면측에 배치되고 내방측을 개방한 C자형의 접점 도체부(115)를 구비하고 있다.
접점 도체부(115)는, 제2 연결판부로서의 상판부(116)와, 연결판부로서의 중간판부(117)와, 접점판부로서의 하판부(118)를 구비하고 있다. 상판부(116)는, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면을 따라 외측으로 연장되어 있다. 중간판부(117)는, 상판부(116)의 외측 단부로부터 하방으로 연장되어 있다. 하판부(118)는, 중간판부(117)의 하단측으로부터 상판부(116)와 평행하게 내방측 즉 고정 접촉자(111 및 112)의 대면 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 접점 도체부(115)는, 중간판부(117) 및 하판부(118)로 형성되는 L자형부에 상판부(116)를 더한 C자형으로 형성되어 있다.
여기서, 지지 도체부(114)와 접점 도체부(115)는, 지지 도체부(114)의 하단면에 돌출 형성된 핀(114a)을 접점 도체부(115)의 상판부(116)에 형성된 관통 구멍(120) 내에 삽입 관통시킨 상태로 예컨대 납땜에 의해 고정되어 있다. 한편, 지지 도체부(114) 및 접점 도체부(115)의 고정은, 납땜에 한하지 않고, 핀(114a)을 관통 구멍(120)에 감합(嵌合)시키거나, 핀(114a)에 수나사를 형성하고, 관통 구멍(120)에 암나사를 형성하여 양자를 나사 결합(螺合)시키거나 해도 좋다.
또한, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115)에 있어서의 중간판부(117)의 내측면을 덮도록, 평면에서 보아 C자형의 자성체판(119)이 장착되어 있다. 이와 같이, 중간판부(117)의 내측면을 덮도록 자성체판(119)을 배치함으로써, 중간판부(117)를 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장을 실드할 수 있다.
이 자성체판(119)은, 중간판부(117)의 주위를 덮도록 형성해도 좋으며, 중간판부(117)에 흐르는 전류에 의한 자장을 실드할 수 있으면 된다.
또한, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115)에 각각, 아크의 전류(轉流)를 규제하는 합성수지재로 제조된 절연 커버(121)가 장착되어 있다.
이와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115)에 절연 커버(121)를 장착함으로써, 이 접점 도체부(115)의 내주면에서는 하판부(118)의 내측의 상면측만이 노출되어 접점부로 된다.
그리고, 가동 접촉자(130)가, 양단부를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115) 내에 위치시키도록 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 도시한 바와 같이, 중앙부의 연결축(131)의 근방이 하방으로 돌출하는 오목부(132)가 형성되고, 이 오목부(132)에 연결축(131)을 삽입 관통시키는 관통 구멍(133)이 형성되어 있다.
연결축(131)은, 상단에 외측으로 돌출하는 플랜지부(131a)가 형성되어 있다. 이 연결축(131)은, 가동 접촉자(130)가 위치 결정 유지되어 있다. 이 가동 접촉자(130)의 위치 결정 유지는, 먼저, 연결축(131)의 하단측으로부터 접촉 스프링(134)을 삽입 관통한 상태로, 이 연결축(131)을 가동 접촉자(130)의 관통 구멍(133) 내에 삽입 관통시킨다. 이어서, 가동 접촉자(130)를 상승시켜 접촉 스프링(134)의 상단을 플랜지부(131a)에 접촉시키고, 이 접촉 스프링(134)을 소정의 압박력을 얻도록 수축시킨 상태에서, 가동 접촉자(130)를 연결축(131)에 예컨대 C 링(135)에 의해 위치 결정 유지한다.
이 가동 접촉자(130)는, 석방 상태에서, 양단의 가동 접점부(130a)와 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115)의 하판부(118)의 고정 접점부(118a)가 소정 간격을 유지하여 이격된 상태가 된다. 또한, 가동 접촉자(130)는, 투입 위치에서, 양단의 가동 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점 도체부(115)의 하판부(118)의 고정 접점부(118a)에, 접촉 스프링(134)에 의한 소정의 접촉압으로 접촉하는 상태가 된다.
또한, 접점 수납 케이스(102)의 금속 각통체(104)의 내주면에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 바닥판부(140a)와 이 바닥판부(140a)의 상면에 형성된 각통체(140b)에 의해 바닥이 있는 각통형으로 형성된 절연 통체(140)가 배치되어 있다. 이 절연 통체(140)는 예컨대 합성수지제이며 바닥판부(140a) 및 각통체(140b)가 일체 성형되어 있다.
전자석 유닛(200)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 측면에서 봤을 때 편평한 U자 형상의 자기 요크(201)를 가지며, 이 자기 요크(201)의 바닥판부(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)를 삽입 관통시키는 중앙 원통부(205)와, 이 중앙 원통부(205)의 하단부로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 하부 플랜지부(206)와, 중앙 원통부(205)의 상단으로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 상부 플랜지부(207)로 구성되어 있다. 그리고, 중앙 원통부(205), 하부 플랜지부(206) 및 상부 플랜지부(207)로 구성되는 수납 공간에 여자 코일(208)이 감겨 있다.
또한, 자기 요크(201)의 개방단이 되는 상단 사이에 상부 자기 요크(210)가 고정되어 있다. 이 상부 자기 요크(210)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 중앙부에 스풀(204)의 중앙 원통부(205)에 대향하는 관통 구멍(210a)이 형성되고, 이들 관통 구멍(210a)의 주위의 상면측이 접극면(210b)으로 되어 있다.
그리고, 스풀(204)의 중앙 원통부(205) 내에는, 바닥부와 자기 요크(201)의 바닥판부(202) 사이에 복귀 스프링(214)을 배치한 가동 플런저(215)가 상하로 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있다.
이 가동 플런저(215)에는, 상부 자기 요크(210)로부터 상방으로 돌출하는 상단부에 반경 방향 외측으로 돌출하는 둘레 플랜지부(216)가 형성되어 있다. 이 둘레 플랜지부(216)의 상부 자기 요크(210)와 대향하는 하면에는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 외주측에 예컨대 0.수 ㎜ 정도의 높이 H로 하방으로 돌출하는 원환형 돌출부(216a)가 형성되어 있다. 이 원환형 돌출부(216a)의 하면이 접극면(216b)으로 되어 있다.
또한, 상부 자기 요크(210)에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 관통 구멍(210a)의 주위의 외측에 소정 폭으로 가동 플런저(215)의 접극면(216b)과 접촉하는 접극면(210b)이 형성되어 있다.
이와 같이, 가동 플런저(215)의 접극면(216b)과, 이 접극면(216b)이 접촉하는 상부 자기 요크(210)의 접극면(210b)의 표면적이 원환형 돌출부(216a)의 폭 내가 되는 작은 면적으로 되어 있다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이 여자 코일(208)을 여자했을 때에, 가동 플런저(215)의 접극면(216b)으로부터 상부 자기 요크(210)의 접극면(210b)을 향하는 자속의 자속 밀도를 높일 수 있다.
그리고, 여자 코일(208)을 여자했을 때의 상부 자기 요크(210)의 흡인력 F는, 전술한 (1)식과 같이, 접극면의 자속 밀도를 B로 하고, 접극 면적을 S라고 하면, F∝B2·S로 표시되기 때문에, 접극 면적 S의 감소분보다 자속 밀도 B의 증가분이 제곱으로 효과가 있으므로, 흡인력 F를 대폭적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상부 자기 요크(210)에 의한 가동 플런저(215)의 유지력을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 상부 자기 요크(210)의 상면에는, 예컨대 외형이 사각형이고 원형의 중심 개구(221)를 가지고서 환형으로 형성된 환형 영구자석(220)이 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 둘러싸도록 고정되어 있다. 이 환형 영구자석(220)은 상하 방향, 즉 두께 방향으로 상단측을 예컨대 N극으로 하고, 하단측을 S극으로 하도록 착자(着磁)되어 있다.
그리고, 환형 영구자석(220)의 상단면에는, 환형 영구자석(220)과 동일 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 하면에는 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 접촉되어 있다.
한편, 환형 영구자석(220)의 형상은 상기에 한정되는 것은 아니며, 원환형으로 형성할 수도 있고, 요컨대 내주면이 둘레 플랜지부(216)의 형상에 맞춘 형상이라면 외형은 원형, 다각형 등의 임의의 형상으로 할 수 있다.
또한, 가동 플런저(215)의 상단면에는 가동 접촉자(130)를 지지하는 연결축(131)이 나사로 부착(螺着)되어 있다.
그리고, 가동 플런저(215)가 비자성체제이며 바닥이 있는 통 형상으로 형성된 캡(230)으로 덮여지고, 이 캡(230)의 개방단에 반경 방향 외측으로 연장되어 형성된 플랜지부(231)가 상부 자기 요크(210)의 하면에 시일 접합되어 있다.
이에 의해, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)이 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)을 통해 연통(連通)되는 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)에 있어서의 여자 코일(208)이 비여자 상태에 있고, 전자석 유닛(200)에서 가동 플런저(215)를 하강시키는 여자력을 발생하지 않는 석방 상태에 있는 것으로 한다.
이 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)에 의해, 상부 자기 요크(210)로부터 멀어지는 상측 방향으로 압박된다. 이와 동시에, 환형 영구자석(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 접촉하고 있다.
따라서, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 접점 기구(101)의 가동 접촉자(130)의 가동 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 고정 접점부(118a)로부터 위쪽으로 소정 거리만큼 이격된다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112) 사이의 전류로가 차단 상태에 있고, 접점 기구(101)가 개극(開極) 상태로 되어 있다.
이와 같이, 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)에 복귀 스프링(214)에 의한 압박력과 환형 영구자석(220)에 의한 흡인력 쌍방이 작용하고 있기 때문에, 가동 플런저(215)가 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하강하는 일이 없어, 오동작을 확실하게 방지할 수 있다.
이 석방 상태로부터, 부하에 전력을 공급하기 위해서는, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)을 여자하여, 전자석 유닛(200)에서 여자력을 발생시키는 자로(磁路)가 형성된다. 이 자로는, 가동 플런저(215)로부터 둘레 플랜지부(216)를 지나고, 이 둘레 플랜지부(216)의 하면에 형성된 원환형 돌출부(216a)의 하면의 접극면(216b)으로부터 상부 자기 요크(210)의 접극면(210b)을 지나며, 또한 상부 자기 요크(210)의 좌우 단부로부터 자기 요크(201)를 지나고, 보조 요크(203)를 지나 가동 플런저(215)에 이르도록 형성된다.
이 자로에 의해 서로 대향하고 있는 가동 플런저(215)의 접극면(216b)과 상부 자기 요크(210)의 접극면(210b) 사이에 흡인력이 발생하여, 가동 플런저(215)가 상부 자기 요크(210)에 의해 흡인된다. 이 때문에, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)의 압박력 및 환형 영구자석(220)의 흡인력에 대항하여 하강된다. 이 가동 플런저(215)의 하강은, 둘레 플랜지부(216)의 하면이 상부 자기 요크(210)의 상면에 접촉함으로써 정지된다.
그리고, 가동 플런저(215)가 하강함으로써, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 가동 접촉자(130)도 하강하여, 그 가동 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 고정 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)로 구성되는 주회로를 통해 부하에 공급되는 폐극(閉極) 상태가 된다.
이때, 가동 플런저(215)의 접극면(216b)이 원환형 돌출부(216a)의 하면에 형성되어 있어, 접극 면적 S는 작아지지만 자속 밀도 B는 증가하게 되어, 전술한 (1)식에 의해, 흡인력 F를 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 상부 자기 요크(210)는, 가동 접촉자(130)가 고정 접촉자(111 및 112)에 접촉하고 있는 폐극시에 가동 플런저(215)를 충분한 유지력으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 유지 상태에 있어서의 접극 면적을 작게 설정함으로써, 이 접극면에서의 자속 밀도를 높일 수 있으며, 도 6에 도시한 바와 같이, 가동 플런저(215)의 스트로크가 "0" 근방인 폐극시에 있어서의 A점의 흡인력(유지력)을 실선으로 도시하는 바와 같이 크게 할 수 있다. 이때, 여자 코일(208)의 유지 전류는 이점쇄선으로 도시하는 접점부 부하력을 억제하기 위해서 증가시킬 필요가 없으며, 소비전력의 증가나 발열의 증가를 억제하여 확실한 유지력을 확보할 수 있다.
덧붙여 말하면, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면에 원환형 돌출부(216a)를 형성하지 않는 비교예의 경우에는, 둘레 플랜지부(216)의 하면의 넓은 면적이 접극면이 된다. 이 때문에, 상부 자기 요크(210)의 접극면(210b)이, 도 7에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(210a)의 가장자리까지 확대되게 되어, 접극 면적 S가 증가하지만, 그만큼 자속 밀도 B는 감소하게 된다.
따라서, 비교예의 경우에는, 상부 자기 요크(210)에 의한 흡인력 F는 감소하게 되어, 도 6에서 점선으로 도시하는 바와 같이 폐극시의 A점에 있어서의 흡인력이 본 실시형태와 비교하여 감소하게 된다.
이 때문에, 비교예에서 확실한 유지력을 확보하기 위해서는, 이점쇄선으로 도시하는 접점부 부하력을 억제하기 위해서, 여자 코일(208)의 유지 전류를 증가시킬 필요가 있으며, 소비전력이 증가함과 아울러 발열도 증가하게 된다고 하는 문제점이 발생한다.
그러나, 본 실시형태에 의하면, 전술한 바와 같이, 가동 플런저(215)의 하면에 형성한 폭이 좁은 원환형 돌출부(216a)의 하면을 접극면(216b)으로 함으로써, 접극 면적 S를 감소시켜 자속 밀도 B를 증가시키고 있다. 이 때문에, 상부 자기 요크(210)에 의한 가동 플런저(215)의 흡인력을 증가시킬 수 있기 때문에, 상기 문제점을 해결할 수 있다.
이와 같이, 상기 실시형태에 의하면, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면에 접극 면적을 둘레 플랜지부(216)의 전체 표면적보다 작게 하는 원환형 돌출부(216a)를 형성하였기 때문에, 원환형 돌출부(216a)와 상부 자기 요크(210)의 표면의 접극 면적을 작게 하고, 그만큼 자속 밀도를 증가시킬 수 있다.
이 결과, 상기 (1)식에 따라, 상부 자기 요크(210)에 의한 흡인력 F를 증가시킬 수 있다. 게다가, 이 흡인력을 증가시키기 위해서 여자 코일(208)의 유지 전류를 증가시킬 필요가 없기 때문에, 소비전력의 증가나 발열의 증가를 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 상기 실시형태에서는, 가동 플런저(215)가 원통형으로 형성되고, 둘레 플랜지부(216)가 원판형으로 형성되어 있는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 둘레 플랜지부(216)의 외형 형상은 사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형으로 형성할 수 있고, 이에 따라 원환형 돌출부(216a)도 임의의 각통 형상으로 할 수 있으며, 요컨대 환형의 볼록부이면 된다. 또한, 가동 플런저(215)의 형상도 원통형에 한하는 것은 아니며, 임의의 각통형으로 형성할 수 있다. 이에 따라 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)의 형상을 변경하면 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 접점 수납 케이스(102)를 금속 각통체(104)와, 이 금속 각통체(104)의 상단을 폐색하는 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 납땜하여 형성하는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 접점 수납 케이스(102)를 세라믹스, 합성수지재 등의 절연재로 통(桶) 형상으로 일체 형성하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 고정 접촉자(111 및 112)에 C자형의 접점 도체부(115)를 형성하는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지 도체부(114)에 접점 도체부(115)에 있어서의 상판부(116)를 생략한 형상이 되는 L자형부(160)를 연결하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 가동 접촉자(130)가 중앙부에 오목부(132)를 갖는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 오목부(132)를 생략하여 평판형으로 형성하도록 해도 좋다. 요컨대, 접점 기구(101)의 구성은 임의의 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 나사 결합시키는 경우에 대해 설명하였으나, 가동 플런저(215)와 연결축(131)을 일체로 형성하도록 해도 좋다.
또한, 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 C 링으로 고정하는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연결축(131)의 C 링 위치에 반경 방향으로 돌출하는 위치 결정 대직경부를 형성하고, 이것에 가동 접촉자(130)를 접촉시키고 나서 접촉 스프링(134)을 배치하여, 이 접촉 스프링(134)의 상단을 C 링에 의해 고정하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)으로 밀봉 용기를 구성하고, 이 밀봉 용기 내에 가스를 봉입하는 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 차단하는 전류가 낮은 경우에는 가스 봉입을 생략하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 전자 접촉기에 적용한 경우에 대해 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 전자 계전기나 다른 전자 개폐기를 포함하는 임의의 개폐기에 본 발명을 적용할 수 있다.
10: 전자 접촉기 100: 접점 장치
101: 접점 기구 102: 접점 수납 케이스(소호실)
104: 금속 각통체 105: 고정 접점 지지 절연 기판
111, 112: 고정 접촉자 114: 지지 도체부
115: 접점 도체부 116: 상판부
117: 중간판부 118: 하판부
121: 절연 커버 130: 가동 접촉자
131: 연결축 134: 접촉 스프링
140: 절연 통체 200: 전자석 유닛
201: 자기 요크 203: 원통형 보조 요크
204: 스풀 208: 여자 코일
210: 상부 자기 요크 210a: 관통 구멍
210b: 접극면 214: 복귀 스프링
215: 가동 플런저 216: 둘레 플랜지부
216a: 원환형 돌출부 216b: 접극면
220: 환형 영구자석 225: 보조 요크

Claims (3)

  1. 전자 개폐기에 있어서,
    접점 수납 케이스 내에 미리 정해진 간격을 유지하여 고정 배치된 한 쌍의 고정 접촉자;
    상기 접점 수납 케이스 내에 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자; 및
    상기 가동 접촉자를 상기 한 쌍의 고정 접촉자에 대해 접촉 및 분리시키는 전자석 유닛
    을 포함하고,
    상기 전자석 유닛은, 여자 코일을 둘러싸는 자기 요크와, 상기 자기 요크에 형성된 관통 구멍을 통해 가동 가능하게 배치되고, 상기 자기 요크의 접극면과 대향하는 접극면을 갖는 가동 플런저와, 상기 가동 플런저와 상기 가동 접촉자를 연결하는 연결축을 가지며,
    상기 가동 플런저의 접극면을, 상기 자기 요크와의 대향면보다 좁은 폭이며 자속 밀도를 증가시키는 환형 돌출부로 구성한 것인 전자 개폐기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환형 돌출부는 원환형으로 형성되어 있는 것인 전자 개폐기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 환형 돌출부는, 상기 가동 플런저에 형성한 둘레 플랜지부의 외주측에 형성되어 있는 것인 전자 개폐기.
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