모터 시동기 document_id A220623068924

모터 제어 분야에서, 통상의 모터 시동기는 컨택터 및 모터 과부하 릴레이로 구성될 수 있다. 컨택터는 일반적으로 연속적으로 여자된 솔레노이드 코일에 의해 동작되는 3극 스위치이다. 컨택터는 모터의 동작, 즉 시동 및 정지를 제어하기 때문에, 디바이스는 일반적으로 수천의 동작에 대해 정격화된다(rated). 과부하 릴레이는 일반적으로 과부하 조건으로부터 모터에 대한 과부하 보호를 제공한다. 과부하 조건은 예를 들면 도전체가 적용 가능한 전류 용량(ampacity) 정격을 초과하여 운반할 때와 같이, 장비가 정상 전부하 정격을 초과하여 동작할 때 발생할 수 있다. 충분한 시간 동안 지속하는 과부하 조건은 장비를 손상시키거나 과열시킬 수 있다. 용어 "과부하", "과부하 조건" 및 "과부하 릴레이"는 당 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들면 본 명세서에 참조에 의해 인용되어 있는 미국 전기 공업 협회(NEMA) 표준 ICS2를 참조하라. 순시 보호(단락 고장, 접지 고장 등과 같은)를 요구하는 고장으로부터 모터를 보호하기 위해, 예를 들면 순시 트립 회로 차단기와 같은 회로 차단기가 일반적으로 사용된다. 부가적으로, 이들 회로 차단기는 유지 보수 작업 중에 모터를 격리시키는 기능을 하는 수동 단로기(disconnect switch)(단로)로서 기능할 수 있다. 단일 외피(enclosure) 내에 회로 차단기의 순시 보호 뿐만 아니라 모터 시동기 기능을 조합하는 디바이스가 조합 시동기로서 당 기술 분야에 공지되어 있다. 그러나, 순시 트립 회로 차단기의 전류 운반 부품은 무거운 구리 바아 및 대형 텅스텐 접점(contact)으로 구성된다. 예를 들면, 구리 바아/접점은 단락 고장에도 잔존하도록 과설계(over-designed)될 수 있지만, 단락 고장 중에, 부하는 단락에 병렬일 수 있고, 이러한 과설계는 단락 전류의 레벨에 거의 영향을 주지 않는다. 부품의 대형 크기는 이러한 차단기가 특정의 표준의 아시아 및 유럽 회로 차단기 외피 내에 끼워지지 않을 정도로 회로 차단기의 크기를 증가시킨다. 더욱이, 순시 트립 차단기는 전기 기계적 해제 메커니즘(release mechanism)을 사용하는 복잡한 및/또는 고비용의 기계적 스위치를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 이들 통상의 회로 차단기는 크기가 대형이고, 이에 의해 스위칭 메커니즘을 작동시키기 위해 큰 힘의 사용을 필요로 한다. 부가적으로, 이들 회로 차단기의 스위치는 일반적으로 비교적 저속에서 동작한다. 더욱이, 이들 회로 차단기는 제조가 부담스럽게 복잡하고 따라서 제조에 고비용이 든다. 게다가, 통상의 회로 차단기의 스위칭 메커니즘의 접점이 물리적으로 분리될 때, 아크가 자연적으로 소멸될 때까지 전류를 계속 운반하는 아크가 일반적으로 그 사이에 형성된다. 더욱이, 아크와 연관된 에너지는 접점의 열화를 초래하고 그리고/또는 가연성 가스 또는 재료 부근과 같은 특정 유형의 환경에서 다른 바람직하지 않은 상태를 유발할 수 있다. 저속 전기 기계적 스위치의 대안으로서, 비교적 고속의 고체 상태(solid-state) 스위치가 고속 스위칭 적용에 이용되어 왔다. 이해될 수 있는 바와 같이, 이들 고체 상태 스위치는 전압 또는 바이어스(bias)의 제어된 인가를 통해 도전 상태와 비도전 상태 사이에서 스위칭한다. 예를 들면, 고체 상태 스위치의 역바이어싱(reverse biasing)에 의해, 스위치는 비도전 상태로 전이될 수 있다. 그러나, 고체 상태 스위치는 이들이 비도전 상태로 스위칭될 때 접점 사이에 물리적 갭을 생성하지 않기 때문에, 이들은 누설 전류를 경험한다. 더욱이, 내부 저항에 기인하여, 고체 상태 스위치가 도전 상태에서 동작할 때, 이들은 전압 강하를 경험한다. 전압 강하 및 누설 전류 양자 모두는 정상 동작 상황 하에서 과잉의 열의 발생의 원인이 되고, 이는 스위치 성능 및 수명에 불리할 수 있다. 본 명세서에 그대로 참조로서 인용되어 있는 2005년 12월 20일 출원된 미국 특허 출원 제 11/314,336호(대리인 문서 번호 162711-1)는 마이크로-전기 기계적 시스템 스위치의 접점 사이의 아크 형성을 억제하도록 적용된 회로 및 기술을 포함하는 고속 마이크로-전기 기계적 시스템(MEMS) 기반 스위칭 디바이스를 설명하고 있다. 이 스위칭 회로의 응답 시간은 마이크로 내지 나노 초(second)(예를 들면, 통상의 퓨즈 또는 차단기보다 고속임) 정도이다.