KR102527287B1 - Manufacturing method of ultra-precise repeatable temperature fuse with shape memory alloy applied - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 퓨즈 기능을 구현하는 형상기억합금 탄성체를 정밀하게 제작하여 안정적이고 우수한 기능을 갖는 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an ultra-precision repetitive thermal fuse using a shape memory alloy, and more particularly, by precisely manufacturing a shape memory alloy elastomer that implements a fuse function, and applying a shape memory alloy having a stable and excellent function. It relates to a method of manufacturing a repeatable thermal fuse.
전기를 이용하는 모든 전기전자 제품은 항상 과전류에 의한 과열에 따른 사고가 내재되어 있다. 종래에는 이를 예방하기 위해 정해진 온도가 되면 열에 의해 용융되는 물질로 형성된 일회용 퓨즈를 사용하였다. 하지만, 일회용 퓨즈는 값은 저렴하나 재사용이 불가능하여 사용된 이후 교체에 따른 비용이 큰 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 열팽창계수가 다른 이종의 금속판을 접합한 바이메탈 퓨즈를 일회용 퓨즈대신 사용하였으나, 바이메탈 퓨즈는 단지 접점의 기능을 수행하며 온도에 따른 작동 편차가 클 뿐만 아니라 리미트 스위치등과 같은 별도의 장치가 요구되는 문제점이 있다.All electrical and electronic products that use electricity always have accidents due to overheating due to overcurrent. Conventionally, in order to prevent this, a disposable fuse formed of a material melted by heat when a predetermined temperature is reached has been used. However, disposable fuses are inexpensive, but cannot be reused, and thus have a high cost of replacement after use. In order to solve this problem, a bimetallic fuse in which different types of metal plates with different thermal expansion coefficients are bonded was used instead of a disposable fuse, but the bimetallic fuse only performs the function of a contact point and has a large operating variation according to temperature, as well as a separate device such as a limit switch. There is a problem that requires
최근에는 냉장고나 PDP TV와 같은 발열이 심한 전자장치에는 내부온도에 따라 회로를 단선하는 온도퓨즈가 설치되어, 이상 발열이 발생되었을 경우 온도 퓨즈 내에 충입되어 접점단부를 지지하는 가용물이 녹아 회로가 단선되도록 함으로써, 장치의 이상 과열에 따른 장치의 손상을 예방하고 있다. 또한, 가전기기의 전기회로에 전원을 켤 때 발생하는 돌입전류, 내부 온도 상승, 및 지속적인 과전류로 인해 발생하는 기기 고장을 방지하기 위해 전기회로의 전원 입력단에 전류 퓨즈를 설치하여 전원회로를 보호하고 있다.Recently, a thermal fuse that disconnects the circuit according to the internal temperature is installed in an electronic device that generates excessive heat, such as a refrigerator or a PDP TV. By doing so, damage to the device due to abnormal overheating of the device is prevented. In addition, in order to prevent device failures caused by inrush current, internal temperature rise, and continuous overcurrent that occur when power is turned on in the electrical circuit of home appliances, a current fuse is installed at the power input terminal of the electrical circuit to protect the power circuit there is.
한편, 냉장고나 드라이기 등 발열이 심한 전자장치에는 장치의 이상 과열로 내부 온도가 급격하게 상승하면 회로를 임시적으로 차단하는 바이메탈이 설치되어, 장치의 이상 과열시 회로를 차단하여 화재나 화상 등의 안전사고를 예방하고 있다.On the other hand, in electronic devices that generate excessive heat, such as refrigerators and dryers, a bimetal is installed that temporarily cuts off the circuit when the internal temperature rises rapidly due to abnormal overheating of the device. preventing accidents.
그리고, 최근에는 상기 바이메탈이 설치된 회로에 온도퓨즈를 설치하여, 장치가 이상 과열상태에서 바이메탈이 제대로 동작되지 아니하여 이상 과열이 연속될 경우, 접점단부를 지지하는 가용물이 상기 이상 과열에 의해 녹아 회로가 단선되도록 함으로써, 보다 신뢰도가 높은 안전성을 갖도록 하고 있다.Recently, a thermal fuse is installed in the circuit in which the bimetal is installed, so that when the bimetal does not operate properly in an abnormal overheating state and the abnormal overheating continues, the fusible material supporting the contact end is melted by the abnormal overheating of the circuit. is disconnected, so that more reliable safety is achieved.
그런데, 상기와 같이 바이메탈과 온도퓨즈를 장치의 회로에 각각 설치하게 되면, 바이메탈과 온도퓨즈의 설치를 위한 공간을 각각 확보하여야 하고, 또 바이메탈과 온도퓨즈를 각각 회로에 연결하여야 하므로, 설치가 번거로운 단점을 가지게 된다. 특히, 기존 바이메탈은 부피가 비대하여 많은 설치공간의 확보가 요구된다.However, when the bimetal and the thermal fuse are respectively installed in the circuit of the device as described above, the space for installation of the bimetal and the thermal fuse must be secured, and the bimetal and the thermal fuse must be connected to the circuit, respectively, so installation is cumbersome. have a downside In particular, existing bimetals are bulky and require a lot of installation space.
한편, 근래에는 연속 사용이 가능하도록 형상기억합금을 이용한 형상기억합금 퓨즈와 특수 고분자를 이용한 고분자 퓨즈가 개발되었으나, 고분자 퓨즈 역시 화학 제품에 따른 물질의 안정성이 떨어지며 급격한 전압 및 전류의 변화시 폭발 등에 의한 화재 위험 문제가 있다. 더욱이, 고분자 퓨즈는 물질의 안정성 및 내구성이 떨어지며 반응시간이 늦어 위급한 상황을 초래할 수도 있다.Meanwhile, in recent years, shape memory alloy fuses using shape memory alloys and polymer fuses using special polymers have been developed to enable continuous use. There is a fire hazard problem. Moreover, the polymer fuse has poor material stability and durability, and a slow reaction time may cause an emergency situation.
한편, 최근 전자기기는 주로 인쇄 회로 기판의 표면실장화에 따라 퓨즈 역시 표면실장이 가능한 퓨즈가 요구되고 있다. 하지만, 종래 기술에 따른 일회용 퓨즈는 표면실장과정에서 솔더링을 위해 약 섭씨 270도 이상의 온도가 필요하므로 퓨즈 본래의 특성으로 인해 용융되어 표면실장이 불가능하다. 물론, 바이메탈 퓨즈나 고분자 퓨즈의 경우는 이러한 문제를 해결할 수 있으나, 과도한 부품크기와 솔더링 온도에 의한 열화가능성으로 인해 표면실장이 어렵다.On the other hand, in recent electronic devices, fuses capable of being surface mounted are also required according to surface mounting of printed circuit boards. However, since the disposable fuse according to the prior art requires a temperature of about 270 degrees Celsius or more for soldering in the surface mounting process, it is melted due to the nature of the fuse, making surface mounting impossible. Of course, in the case of a bimetallic fuse or a polymeric fuse, this problem can be solved, but surface mounting is difficult due to the possibility of deterioration due to excessive component size and soldering temperature.
전자 제품은 과전류 또는 단락전류의 공급에 따른 회로의 손상을 방지하기 위하여 기준 온도값 이상으로 과열되면 전류 공급을 차단하는 온도퓨즈를 설치한다. 이러한 온도퓨즈는 일반적으로 용융성 도체를 통해 전기를 통전시키다가 과전류나 단락전류에 의해 과열되면 용융성 도체가 용융되어 단선되도록 구성된다. In order to prevent circuit damage due to supply of overcurrent or short-circuit current, electronic products install a thermal fuse that cuts off current supply when overheated above a standard temperature value. Such a thermal fuse is generally configured to conduct electricity through a fusible conductor and to be disconnected by melting the fusible conductor when overheated by overcurrent or short-circuit current.
최근에는, 인쇄회로기판에 실장할 수 있는 온도퓨즈도 개발되고 있으며, 이와 같이 실장되는 온도퓨즈는 용융성 도체가 용융되면 다시 사용할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여 반복적으로 재사용할 수 있도록 구성된다.Recently, a thermal fuse that can be mounted on a printed circuit board has also been developed, and the thermal fuse mounted in this way is configured to be repeatedly reused in order to solve the problem that it cannot be used again when a meltable conductor is melted.
일예로, 한국 공개특허공보 제2010-0022395호의 "재현기능을 갖는 온도퓨즈"는 절연재질의 관상몸체의 양편에, 통전재질로 이루어진 제 1 단자와 제 2 스위칭 단부가 설치된 중공의 퓨즈몸체의 중공부에 접점판과 가동단자가 설치되어, 상기 가동단자의 스위칭 단부가 진출입하도록 구성되고, 상기 접점판과 제 1 단자 사이에는 제 1 스프링이, 가동단자와 진출구의 내벽 사이에는 제 2 스프링이 각각 설치되어, 상기 접점판과 가동단자의 두부는 제 1 스프링과 제 2 스프링에 의해 탄지되어 항시 접점을 형성하도록 구성되고, 주위 온도값의 변화에 따른 제2 스프링의 신축에 의해 가동단자가 좌우 변위되어, 가동단자의 스위칭 단부와 제 2 단자 사이의 도통상태가 온도값에 따라 전환되도록 작동된다.For example, in Korean Patent Publication No. 2010-0022395, “Thermal fuse with reproducing function” has a hollow fuse body in which a first terminal made of a conducting material and a second switching end are installed on both sides of a tubular body made of an insulating material. A contact plate and a movable terminal are installed in the movable terminal so that the switching end of the movable terminal enters and exits, a first spring is provided between the contact plate and the first terminal, and a second spring is provided between the movable terminal and the inner wall of the exit port. The contact plate and the head of the movable terminal are supported by the first spring and the second spring to form a constant contact, and the movable terminal is displaced left and right by the expansion and contraction of the second spring according to the change in the ambient temperature. Then, the conduction state between the switching end of the movable terminal and the second terminal is switched according to the temperature value.
이는 절연부쉬의 삭제에 의한 구조의 간소화와 부피의 축소가 가능하여 휴대폰 배터리 등 소형의 전자기기에 수용될 수 있다고 밝히고 있으나, 형상기억합금이 스프링의 형태로서 소요량이 많을 뿐더러 리드선의 용접이 필요하므로 제조원가 절감과 품질 불량 감소에 한계성을 보인다.This makes it possible to simplify the structure and reduce the volume by deleting the insulation bush, so that it can be accommodated in small electronic devices such as mobile phone batteries. It shows limitations in reducing manufacturing costs and reducing quality defects.
최근 각종 전자 및 전기제품을 위한 충전기용 어답터의 사용으로 발생하는 화재의 원인 중 하나로 과전류로 인한 과열이 있다. 과전류로 인한 과열로 화재가 발생되는 것을 방지하기 위해 일정 온도 이상의 고열이 발생하면 전기를 차단하는 한 방법으로서 온도 퓨즈가 개발되어 사용되고 있다. 그러나, 종래 퓨즈의 기술 및 구조상의 문제로 조립 과정에서의 불량률이 높아 제품의 생산단가가 높고, 오작동으로 인한 제품의 신뢰성 문제로 100%온도 퓨즈로서의 기능을 충족시키지 못하고 있는 실정이다.Recently, one of the causes of fires caused by the use of charger adapters for various electronic and electrical products is overheating due to overcurrent. In order to prevent a fire from overheating due to overcurrent, a thermal fuse has been developed and used as a method of cutting off electricity when high heat above a certain temperature occurs. However, due to technological and structural problems of conventional fuses, a high defect rate in the assembly process leads to a high production cost and product reliability problems due to malfunctions, so that the function as a 100% thermal fuse is not satisfied.
이러한 문제들을 해결하기 위한 시도의 일환으로 여러 기술을 이용한 종류의 온도퓨즈가 최근들어 개발되고 있으나, 여전히 일정 온도 이상의 고열이 발생하면 전기를 완벽히 차단하여 제품의 신뢰성을 만족시키는 온도 퓨즈는 개발되지 못하고 있다. As part of an attempt to solve these problems, a type of thermal fuse using various technologies has been recently developed, but a thermal fuse that completely cuts off electricity when a high temperature exceeds a certain temperature and satisfies the reliability of the product has not been developed. there is.
예를 들어, 종래의 온도 퓨즈 중 고온의 열이 발생함에 따라 용융되는 온도감응물질을 이용하는 온도 퓨즈는 용융되어 소모되는 온도감응물질의 도금층의 두께 또는 간격이 불균일하여 사용자가 원하는 온도에서 정확하게 전원을 차단시키지 못하는 문제가 있다. 그리고, 전원이 차단되었더라도 잔류 전류가 흘러 재작동하는 반단락의 문제가 있다.For example, among conventional thermal fuses, a thermal fuse using a temperature-sensitive material that melts when high-temperature heat is generated has an uneven thickness or spacing of a plating layer of a temperature-sensitive material that is melted and consumed, so that power is accurately supplied at a user-desired temperature. I have a problem that I can't block. In addition, there is a problem of a half-short in which residual current flows even if the power supply is cut off and the device is re-operated.
따라서, 다양한 산업 현장에서 요구되는 정밀한 온도 퓨즈가 개발이 요구되고 있으며, 전기제품 사용의 안정성 및 안전사고 발생을 해소할 수 있는 신뢰성 높은 온도 퓨즈 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, the development of precise thermal fuses required in various industrial fields is required, and the development of highly reliable thermal fuses capable of resolving the safety of use of electrical products and the occurrence of safety accidents is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 온도 퓨즈의 정밀 제조방법을 적용함으로써 다양한 산업기기나 가정용 기기 등 각종 전자제품에 적용시 보다 안전하게 작동할 수 있는 온도 퓨즈 제조방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.The object of the present invention to solve the above problems is to provide a method for manufacturing a thermal fuse that can operate more safely when applied to various electronic products such as various industrial or household devices by applying a precision manufacturing method of a thermal fuse. there is.
특히, 본 발명은 퓨즈 작동 메커니즘의 핵심 부품인 탄성체의 가공 제어를 통해 보다 정밀한 성능과 동작 안정성을 확보할 수 있는 온도 퓨즈 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.Particularly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thermal fuse capable of securing more precise performance and operational stability through processing control of an elastic body, which is a core component of a fuse operating mechanism.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절연체로 형성되는 중공형 구조의 커버체와, 상기 커버체 양단으로 구성되어 전기적 단속 여부에 따라 통전되는 제 1단자부와 제 2단자부와, 상기 제 1단자부측로 공급되는 전류의 외부 누설을 방지하는 인슐레이터와, 상기 제 1단자부로 공급되는 전류에 의해 과열 또는 과전류 여부에 따라 상기 제 2단자부로 공급시키도록 전기적 단속 여부를 결정하는 제 1탄성체부와 SMA 탄성체부와, 상기 SMA 탄성체부의 형상 변형 여부에 따라 선택적으로 상기 제 1단자부에서 공급되는 전류를 상기 제 2단자부측으로 접속시키는 슬라이딩 접촉부를 포함하여 구성되는 과열 또는 과전류에 반응하여 양측 단자부를 전기적으로 단속하는 온도 퓨즈의 제조방법에 있어서, 전기적 단속 레벨에 따라 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 직경을 결정하는 제 1단계; 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 총 길이를 결정하는 제 2단계; 상기 제 1단계와 제 2단계에서 결정된 와이어를 소정의 탄성체 형상(스프링)으로 성형하는 제 3단계; 상기 제 3단계 후 탄성체로 성형된 상기 SMA 탄성체부를 형상 기억 동작에 따른 동작범위를 결정하기 위해 일정 온도에서 열처리하는 제 4단계; 상기 제 4단계에서 열처리된 상기 SMA 탄성체부를 냉각(상온)시켜 형상 기억 동작(복원) 범위를 벗어난 조건의 상태로 압축시킨 후 상기 커버체 내에 조립하는 제 5단계; 및 상기 제 5단계에서 상기 SMA 탄성체부가 조립된 상기 온도 퓨즈에 전기적 단속 레벨에 따라 전류를 인가하여 과열 또는 과전류 상태일 때 전기적 단속 동작 여부와 단속 동작 완료 후 소정 시간 경과에 따른 복원 여부를 확인하는 제 6단계;를 포함하여 구성된다.The present invention for achieving the above object is a cover body of a hollow structure formed of an insulator, a first terminal portion and a second terminal portion composed of both ends of the cover body and energized according to whether or not electrically intermittent, and the first An insulator that prevents external leakage of current supplied to the terminal unit, and a first elastic body unit that determines whether or not to electrically intermittently supply current to the second terminal unit according to whether overheating or overcurrent is caused by the current supplied to the first terminal unit; and In response to overheating or overcurrent consisting of an SMA elastic body portion and a sliding contact portion that selectively connects the current supplied from the first terminal portion to the second terminal portion depending on whether or not the shape of the SMA elastic body portion is deformed, both terminal portions electrically A method of manufacturing a thermal fuse that intermittently regulates, comprising: a first step of determining a diameter of a wire material constituting the SMA elastic body part according to an electrical intermittence level; a second step of determining the total length of the wire material constituting the SMA elastic body part; A third step of forming the wire determined in the first and second steps into a predetermined elastic body shape (spring); a fourth step of heat-treating the SMA elastic body formed of an elastic body after the third step at a constant temperature to determine an operating range according to a shape memory operation; a fifth step of cooling (room temperature) the SMA elastic body heat-treated in the fourth step, compressing it to a state outside the shape memory operation (restoration) range, and then assembling it into the cover body; And in the fifth step, a current is applied to the thermal fuse assembled with the SMA elastic body unit according to an electrical intermittence level to determine whether an electrical intermittence operation is performed in an overheat or overcurrent state and whether the intermittence operation is restored after a predetermined time has elapsed after completion of the intermittence operation. Step 6; is configured to include.
또한, 상기 제 6단계는, 상기 온도 퓨즈의 전기적 단속 동작 여부를 확인하는 과정에서 동작이 되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하여 형상 기억 동작 범위를 조정하는 제 7단계와, 전기적 단속 동작 후 소정 시간 경과 후 복원되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하거나 상기 제 1탄성체부의 탄성값을 조정하여 상기 온도 퓨즈의 정상 복원을 조정하는 제 8단계;를 포함하여 구성된다.In addition, the sixth step includes the seventh step of adjusting the shape memory operation range by changing the heat treatment condition of the SMA elastic body unit when the thermal fuse does not operate in the process of checking whether the electrical intermittence operation is performed, and the electrical intermittence operation and an eighth step of adjusting the restoration of the thermal fuse to normal by changing heat treatment conditions of the SMA elastic body part or adjusting the elasticity value of the first elastic body part, if the temperature is not restored after a predetermined time has elapsed.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 퓨즈 작동 메커니즘의 핵심 부품인 탄성체의 가공 제어를 통해 보다 정밀한 성능과 동작 안정성을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다.The present invention configured and operated as described above has the advantage of securing more precise performance and operation stability through processing control of the elastic body, which is a key part of the fuse operating mechanism.
또한, 상기 탄성체의 가공 환경에 따라 다양한 레벨의 퓨즈 제조가 용이하게 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that productivity can be improved by easily manufacturing fuses of various levels according to the processing environment of the elastic body.
또한, 본 발명은 SMA(형상기억합금) 탄성체부의 열처리를 통한 동작범위를 결정할 수 있기 때문에 불량율을 최소화하고, 불량품 발생시에도 재열처리 공정을 통해 양품으로 정정 생산이 가능한 효과가 있다.In addition, since the present invention can determine the operating range through heat treatment of the SMA (shape memory alloy) elastic body part, there is an effect of minimizing the defect rate and correcting production as a good product through a reheat treatment process even when a defective product occurs.
도 1은 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법의 전체 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법의 세부 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 따라 제조된 온도 퓨즈의 단면 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 따라 제조된 다른 온도 퓨즈의 단면 구성도.1 is an overall flow chart of a method for manufacturing an ultra-precision repetitive thermal fuse using a shape memory alloy according to the present invention;
2 is a detailed flow chart of a method for manufacturing an ultra-precision repetitive thermal fuse using a shape memory alloy according to the present invention;
3 is a cross-sectional configuration diagram of a thermal fuse manufactured according to a manufacturing method of an ultra-precision repetitive thermal fuse to which a shape memory alloy according to the present invention is applied;
4 is a cross-sectional view of another thermal fuse manufactured according to the manufacturing method of an ultra-precision repetitive thermal fuse to which a shape memory alloy according to the present invention is applied.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing an ultra-precision repeatable thermal fuse to which the shape memory alloy according to the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법는, 절연체로 형성되는 중공형 구조의 커버체와, 상기 커버체 양단으로 구성되어 전기적 단속 여부에 따라 통전되는 제 1단자부와 제 2단자부와, 상기 제 1단자부측로 공급되는 전류의 외부 누설을 방지하는 인슐레이터와, 상기 제 1단자부로 공급되는 전류에 의해 과열 또는 과전류 여부에 따라 상기 제 2단자부로 공급시키도록 전기적 단속 여부를 결정하는 제 1탄성체부와 SMA 탄성체부와, 상기 SMA 탄성체부의 형상 변형 여부에 따라 선택적으로 상기 제 1단자부에서 공급되는 전류를 상기 제 2단자부측으로 접속시키는 슬라이딩 접촉부를 포함하여 구성되는 과열 또는 과전류에 반응하여 양측 단자부를 전기적으로 단속하는 온도 퓨즈의 제조방법에 있어서, 전기적 단속 레벨에 따라 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 직경을 결정하는 제 1단계; 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 총 길이를 결정하는 제 2단계; 상기 제 1단계와 제 2단계에서 결정된 와이어를 소정의 탄성체 형상(스프링)으로 성형하는 제 3단계; 상기 제 3단계 후 탄성체로 성형된 상기 SMA 탄성체부를 형상 기억 동작에 따른 동작범위를 결정하기 위해 일정 온도에서 열처리하는 제 4단계; 상기 제 4단계에서 열처리된 상기 SMA 탄성체부를 냉각(상온)시켜 형상 기억 동작(복원) 범위를 벗어난 조건의 상태로 압축시킨 후 상기 커버체 내에 조립하는 제 5단계; 및 상기 제 5단계에서 상기 SMA 탄성체부가 조립된 상기 온도 퓨즈에 전기적 단속 레벨에 따라 전류를 인가하여 과열 또는 과전류 상태일 때 전기적 단속 동작 여부와 단속 동작 완료 후 소정 시간 경과에 따른 복원 여부를 확인하는 제 6단계;를 포함하여 구성된다.A method for manufacturing an ultra-precision repetitive thermal fuse using a shape memory alloy according to the present invention includes a cover body having a hollow structure formed of an insulator, and first and second terminal portions configured of both ends of the cover body and being energized depending on whether or not electrical intermittence is established. And, an insulator for preventing external leakage of the current supplied to the first terminal portion, and determining whether or not to electrically regulate the current supplied to the first terminal portion to be supplied to the second terminal portion according to whether overheating or overcurrent is present In response to overheating or overcurrent comprising a first elastic body portion, an SMA elastic body portion, and a sliding contact portion for selectively connecting the current supplied from the first terminal portion to the second terminal portion according to whether or not the shape of the SMA elastic body portion is deformed. A method of manufacturing a thermal fuse that electrically interrupts both terminals, comprising: a first step of determining a diameter of a wire material constituting the SMA elastic body part according to an electrical interruption level; a second step of determining the total length of the wire material constituting the SMA elastic body part; A third step of forming the wire determined in the first and second steps into a predetermined elastic body shape (spring); a fourth step of heat-treating the SMA elastic body formed of an elastic body after the third step at a constant temperature to determine an operating range according to a shape memory operation; a fifth step of cooling (room temperature) the SMA elastic body heat-treated in the fourth step, compressing it to a state outside the shape memory operation (restoration) range, and then assembling it into the cover body; And in the fifth step, a current is applied to the thermal fuse assembled with the SMA elastic body unit according to an electrical intermittence level to determine whether an electrical intermittence operation is performed in an overheat or overcurrent state and whether the intermittence operation is restored after a predetermined time has elapsed after completion of the intermittence operation. Step 6; is configured to include.
본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법은 온도 퓨즈(10)에 구성되는 여러 부품의 구성에서 전기적 단속을 제어하는 SMA(shape memory alloy ; 형상기억합금) 탄성체부의 동작범위를 정밀하게 제어하기 위하여 동작값(압축, 복원) 공정을 통해 과열, 과전류 환경에서 안정적인 온도 퓨즈의 기능을 구현할 수 반복형 온도 퓨즈를 제공하고자 하는 것을 주요 기술적 요지로 한다. The manufacturing method of an ultra-precision repetitive thermal fuse using a shape memory alloy according to the present invention is a shape memory alloy (SMA) elastic body part that controls electrical intermittence in the configuration of various components of the
이를 위하여 본 발명은 크게 6단계의 공정 설계를 통해 상기 SMA 탄성체부의 동작값을 결정하고 이를 온도 퓨즈에 조립하는 것으로 제조 공정이 완료된다.To this end, in the present invention, the manufacturing process is completed by determining the operation value of the SMA elastic body part through a six-step process design and assembling it to the thermal fuse.
도 1은 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법의 전체 순서도이다.1 is an overall flow chart of a manufacturing method of an ultra-precision repetitive thermal fuse to which a shape memory alloy according to the present invention is applied.
우선, 본 발명에 따른 온도 퓨즈의 주요 구성으로는 커버체 양단으로 제 1단자부와 제 2단자부가 각각 구성되며. 전기적 단속 여부에 따라 제 1단자부에서 제 2단자부로 통정 여부를 결정하기 위한 탄성체부와 슬라이딩 접촉부가 구성된다.First, as a main configuration of the thermal fuse according to the present invention, a first terminal unit and a second terminal unit are configured at both ends of the cover body. An elastic body part and a sliding contact part are configured to determine whether or not to pass from the first terminal part to the second terminal part according to whether electrical intermittent or not.
이때, 상기 탄성체부는 하나의 일반 탄성체부와 형상기억합금(SMA)를 적용한 SMA 탄성체부로 각각 구성되는데, 상기 SMA 탄성체부가 반복형 온도 퓨즈의 과열이나 과전류 발생시 단락된 후 일정시간이 경과하면 다시 회복되면서 통전되도록 설계된다.At this time, the elastic body part is composed of one general elastic body part and an SMA elastic body part to which a shape memory alloy (SMA) is applied, and the SMA elastic body part is shorted when overheating or overcurrent of the repetitive thermal fuse occurs. designed to be
이에 따른 본 발명의 반복형 온도 퓨즈 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 6단계로 구성되며, 상기 온도 퓨즈를 제조하는 과정에서 SMA 탄성체부의 제조과정으로 구체화된다.Accordingly, the method for manufacturing a repeatable thermal fuse according to the present invention is largely composed of six steps as shown in FIG. 1, and is embodied in the manufacturing process of the SMA elastic body part in the manufacturing process of the thermal fuse.
우선, 전기적 단속 레벨(전류값, 온도값 등)에 따라 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 직경을 결정하는 제 1단계(S100)이다. SMA 탄성체부의 물리적 특성에 따라 결과적으로 온도 퓨즈의 과열, 과전류에 따른 전기적 단속을 결정하는 레벨이 결정되기 때문에 상기 제 1단계(S100) 그리고 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 총 길이를 결정하는 제 2단계(S200)로 각각 구성된다. 따라서, SMA 탄성체부를 결정하는 와이어의 직경과 전체 길이에 따라 탄성체부의 탄성범위를 결정할 수 있으며, 이와 더불어 형상기억합금의 회복 탄성은 티타늄과 니켈의 함량에 따라 결정되기 때문에 최초 소재의 합금 비율도 형상기억합금의 동작범위에서 한 요소가 되는 것은 물론이다.First, it is the first step (S100) of determining the diameter of the wire material constituting the SMA elastic body part according to the electrical intermittence level (current value, temperature value, etc.). Since the level for determining electrical interruption due to overheating and overcurrent of the thermal fuse is determined according to the physical characteristics of the SMA elastic body part, the first step (S100) and the first determining the total length of the wire material constituting the SMA elastic body part Each consists of two steps (S200). Therefore, the elastic range of the elastic body part can be determined according to the diameter and total length of the wire that determines the SMA elastic body part. In addition, since the recovery elasticity of the shape memory alloy is determined according to the content of titanium and nickel, the alloy ratio of the initial material is also shaped. Of course, it is a factor in the operating range of the memory alloy.
다음은 상기 제 1단계와 제 2단계에서 결정된 와이어를 소정의 탄성체 형상(스프링)으로 성형하는 제 3단계(S300)로 구성된다. 본 발명에서는 소정 크기의 온도 퓨즈를 제조하는 과정에서 온도 퓨즈 커버체 내에 삽입 설치되는 SMA 탄성체부가 적용되기 때문에 바람직하게 스프링 형상의 탄성체부로 성형되어야 한다. 따라서, 더욱 바람직하게 상기 SMA 탄성체부는 원통형상의 탄성체로 성형 가공되는 것이다.Next, it consists of a third step (S300) of forming the wire determined in the first and second steps into a predetermined elastic body shape (spring). In the present invention, since the SMA elastic body part inserted into the thermal fuse cover body is applied in the process of manufacturing a thermal fuse having a predetermined size, it should preferably be molded into a spring-shaped elastic body part. Therefore, more preferably, the SMA elastic body part is molded into a cylindrical elastic body.
상기 제 3단계(S300) 후 탄성체로 성형된 상기 SMA 탄성체부를 형상 기억 동작에 따른 동작범위를 결정하기 위해 일정 온도에서 열처리하는 제 4단계(S400)이다. 본 발명에서는 상기 제 4단계가 가장 중요한 구성요소에 해당되는 것으로, 열처리 조건에 따라 SMA 탄성체부의 동작 범위를 결정할 수 있고 이것은 곧 온도 퓨즈의 동작을 결정하는 요소에 해당되기 때문이다.After the third step (S300), the SMA elastic body part molded into an elastic body is a fourth step (S400) of heat-treating at a constant temperature to determine the operating range according to the shape memory operation. In the present invention, the fourth step corresponds to the most important component, because the operation range of the SMA elastic body part can be determined according to the heat treatment conditions, and this corresponds to the factor determining the operation of the thermal fuse.
상기 제 4단계에서 열처리된 상기 SMA 탄성체부를 냉각(상온)시켜 형상 기억 동작(복원) 범위를 벗어난 조건의 상태로 압축시킨 후 상기 커버체 내에 조립하는 제 5단계(S500)이다. SMA 탄성체부를 냉각시키는 것은 원래 형상에서 일정범위로 변형된 조건을 제공하게 되며, 다시 일정 온도로 열이 가해지면 상기 SMA 탄성체부가 원래 상태로 회복하는 작동원리를 적용하게 된다. 다시 말해, 냉각된 상태를 전기적으로 통전되는 조건에 해당되며, 복원되는 상태는 과열, 과전류 환경에 따라 단전되는 구조를 갖게 된다.The fifth step (S500) is to cool (room temperature) the SMA elastic body heat treated in the fourth step, compress it to a state outside the shape memory operation (restoration) range, and then assemble it into the cover body. Cooling the SMA elastic body provides a condition where the original shape is deformed within a certain range, and when heat is applied again to a certain temperature, the SMA elastic body unit recovers to its original state. In other words, the cooled state corresponds to an electrically energized condition, and the restored state has a structure in which electricity is cut off depending on an overheating or overcurrent environment.
따라서, 상기 제 5단계(S500)에 해당되는 열처리 단계는 탄성체부의 동작범위를 결정하는 매우 중요한 요소에 해당되며, 온도 퓨즈의 전기적 단속 레벨에 따라 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하는 것으로, 동작범위를 결정할 수 있게 된다. Therefore, the heat treatment step corresponding to the fifth step (S500) corresponds to a very important factor in determining the operating range of the elastic body part, and changes the heat treatment condition of the SMA elastic body part according to the electrical interruption level of the thermal fuse, thereby increasing the operating range. be able to decide
상기 제 5단계에서 상기 SMA 탄성체부가 조립된 상기 온도 퓨즈에 전기적 단속 레벨에 따라 전류를 인가하여 과열 또는 과전류 상태일 때 전기적 단속 동작 여부와 단속 동작 완료 후 소정 시간 경과에 따른 복원 여부를 확인하는 제 6단계(S600)를 포함하여 구성된다. In the fifth step, a current is applied to the thermal fuse to which the SMA elastic body unit is assembled according to an electrical intermittence level to check whether an electrical intermittence operation is performed in an overheat or overcurrent state and whether the intermittence operation is restored after a predetermined time elapses after completion of the intermittence operation. It is configured including 6 steps (S600).
도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법의 세부 순서도이다. 2 is a detailed flow chart of a method for manufacturing an ultra-precision repetitive thermal fuse to which a shape memory alloy according to the present invention is applied.
상기 제 6단계(S600) 후 세부적인 온도 퓨즈 제어 구성으로, 상기 온도 퓨즈의 전기적 단속 동작 여부를 확인하는 과정에서 동작이 되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하여 형상 기억 동작 범위를 조정하는 제 7단계(S700)를 포함한다. 일정 상태의 과열 또는 과전류 상태에 동작하지 않을 경우 SMA 탄성체부가 복원되지 않는 것이기 때문에 열처리 조건을 변경하여 다시 설계되어야 한다. As a detailed thermal fuse control configuration after the sixth step (S600), if the operation is not performed in the process of checking whether the thermal fuse is electrically intermittent, the shape memory operation range is adjusted by changing the heat treatment conditions of the SMA elastic body unit A seventh step (S700) is included. If it does not operate in a certain overheating or overcurrent state, the SMA elastic body part is not restored, so it must be redesigned by changing the heat treatment conditions.
또한, 전기적 단속 동작 후 소정 시간 경과 후 복원되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하거나 상기 제 1탄성체부의 탄성값을 조정하여 상기 온도 퓨즈의 정상 복원을 조정하는 제 8단계(S800)를 포함한다. 아래 도 3에서 구체적으로 설명되겠지만, SMA탄성체부와 대응하는 제 1탄성체부의 탄성력에 의해 단속 동작을 결정하게 되는데, 온도 퓨즈가 단선 동작 후 일정 시간 경과(과열, 과전류 해제)에 따라 다시 복원하는과정에서는 제 1탄성체부의 탄성력에 의한 복원 동작이 구현되지 않을 경우 상기 제 1탄성체부의 불량으로 판단하여 교체할 수 있다.In addition, an eighth step (S800) of adjusting the normal restoration of the thermal fuse by changing heat treatment conditions of the SMA elastic body part or adjusting the elasticity value of the first elastic body part, when the electrical intermittent operation is not restored after a predetermined time has elapsed. do. As will be described in detail in FIG. 3 below, the intermittent operation is determined by the elastic force of the first elastic body portion corresponding to the SMA elastic body portion. The process of restoring the thermal fuse after a certain time elapses (overheating, overcurrent release) after disconnection In case the restoring operation by the elastic force of the first elastic body is not implemented, the first elastic body may be determined to be defective and replaced.
도 3은 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 따라 제조된 온도 퓨즈의 단면 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법에 따라 제조된 다른 온도 퓨즈의 단면 구성도이다. 3 is a cross-sectional configuration diagram of a thermal fuse manufactured according to a manufacturing method of an ultra-precision repetitive thermal fuse to which a shape memory alloy according to the present invention is applied, and FIG. It is a cross-sectional configuration diagram of another thermal fuse manufactured according to
도시된 바와 같이 본 발명의 온도 퓨즈(10)는 As shown, the
절연체로 형성되는 중공형 구조의 커버체(100)와, 상기 커버체 양단으로 구성되어 전기적 단속 여부에 따라 통전되는 제 1단자부(200)와 제 2단자부(210)와, 상기 제 1단자부로 공급되는 전류의 외부 누설을 방지하는 인슐레이터(220)와, 상기 제 1단자부로 공급되는 전류에 의해 과열 또는 과전류 여부에 따라 상기 제 2단자부로 공급시키도록 전기적 단속 여부를 결정하는 제 1탄성체부(240)와 SMA 탄성체부(250)로 구성된다.A
또한, 상기 SMA 탄성체부(250)의 형상 변형 여부에 따라 선택적으로 상기 제 1단자부에서 공급되는 전류를 상기 제 2단자부측으로 접속시키는 슬라이딩 접촉부(250)를 포함하여 구성되는 과열 또는 과전류에 반응하여 양측 단자부를 전기적으로 단속(차단)한다.In addition, in response to overheating or overcurrent configured to include a sliding
도 4는 리드 타입형 온도 퓨즈로써, 제 1단자부(200)와 제 2단자부(210) 측으로 외부와 전기적으로 접속하는 리드부(110)를 포함한다.FIG. 4 is a lead-type thermal fuse, and includes a
앞서 도 1에서 설명된 제조방법에서와 같이 온도 퓨즈를 구성하는 커버체(100), 제 1, 2단자부(200, 210), 인슐레이터(220), 제 1탄성체부(250), 슬라이딩 접촉부(250)를 준비 및 조립한 상태에서 상기 SMA 탄성체부(250)를 준비 및 조립할 때 단계적 제조방법을 통해 제조하여 최종적으로 온도퓨즈를 조립하여 완성하게 된다.As in the manufacturing method described in FIG. 1 above, the
이와 같이 구성되는 본 발명은 퓨즈 작동 메커니즘의 핵심 부품인 탄성체의 가공 제어를 통해 보다 정밀한 성능과 동작 안정성을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다.The present invention configured as described above has an advantage of securing more precise performance and operation stability through processing control of an elastic body, which is a key part of a fuse operating mechanism.
또한, 상기 탄성체의 가공 환경에 따라 다양한 레벨의 퓨즈 제조가 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 SMA(형상기억합금) 탄성체부의 열처리를 통한 동작범위를 결정할 수 있기 때문에 불량율을 최소화하고, 불량품 발생시에도 재열처리 공정을 통해 양품으로 정정 생산이 가능한 효과가 있다.In addition, there is an advantage in that productivity can be improved because fuses of various levels can be manufactured according to the processing environment of the elastic body. In addition, since the present invention can determine the operating range through heat treatment of the SMA (shape memory alloy) elastic body part, there is an effect of minimizing the defect rate and correcting production as a good product through a reheat treatment process even when a defective product occurs.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the above has been described and illustrated in relation to preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described. Rather, it will be appreciated by those skilled in the art that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be regarded as falling within the scope of the present invention.
10 : 온도 퓨즈
100 : 커버체
110 : 리드부
200 : 제 1단자부
210 : 제 2단자부
220 : 인슐레이터
230 : 슬라이딩 접촉부
240 : 제 1탄성체부
250 : SMA 탄성체부10: Thermal fuse
100: cover body
110: lead part
200: first terminal part
210: second terminal part
220: insulator
230: sliding contact
240: first elastic body part
250: SMA elastic body part
Claims (2)
전기적 단속 레벨에 따라 상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 직경을 결정하는 제 1단계;
상기 SMA 탄성체부를 구성하는 와이어 소재의 총 길이를 결정하는 제 2단계;
상기 제 1단계와 제 2단계에서 결정된 와이어를 소정의 탄성체 형상(스프링)으로 성형하는 제 3단계;
상기 제 3단계 후 탄성체로 성형된 상기 SMA 탄성체부를 형상 기억 동작에 따른 동작범위를 결정하기 위해 일정 온도에서 열처리하는 제 4단계;
상기 제 4단계에서 열처리된 상기 SMA 탄성체부를 냉각(상온)시켜 형상 기억 동작(복원) 범위를 벗어난 조건의 상태로 압축시킨 후 상기 커버체 내에 조립하는 제 5단계; 및
상기 제 5단계에서 상기 SMA 탄성체부가 조립된 상기 온도 퓨즈에 전기적 단속 레벨에 따라 전류를 인가하여 과열 또는 과전류 상태일 때 전기적 단속 동작 여부와 단속 동작 완료 후 소정 시간 경과에 따른 복원 여부를 확인하는 제 6단계;를 포함하여 구성되고,
상기 제 6단계는,
상기 온도 퓨즈의 전기적 단속 동작 여부를 확인하는 과정에서 동작이 되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하여 형상 기억 동작 범위를 조정하는 제 7단계와,
전기적 단속 동작 후 소정 시간 경과 후 복원되지 않을 경우 상기 SMA 탄성체부의 열처리 조건을 변경하거나 상기 제 1탄성체부의 탄성값을 조정하여 상기 온도 퓨즈의 정상 복원을 조정하는 제 8단계;를 포함하여 구성되는 형상기억합금을 적용한 초정밀 반복형 온도 퓨즈의 제조방법.A hollow structure cover made of an insulator, first and second terminals configured at both ends of the cover and energized depending on whether or not electrically intermittent, and an insulator preventing external leakage of current supplied to the first terminal And, the first elastic body part and the SMA elastic body part for determining whether or not to electrically regulate to be supplied to the second terminal unit according to whether overheating or overcurrent by the current supplied to the first terminal unit, and whether the shape of the SMA elastic body unit is deformed In the manufacturing method of a thermal fuse for electrically intermittent (blocking) both terminals in response to overheating or overcurrent comprising a sliding contact portion for selectively connecting the current supplied from the first terminal portion to the second terminal portion according to the method,
A first step of determining a diameter of a wire material constituting the SMA elastic body part according to an electrical intermittence level;
a second step of determining the total length of the wire material constituting the SMA elastic body part;
A third step of forming the wire determined in the first and second steps into a predetermined elastic body shape (spring);
a fourth step of heat-treating the SMA elastic body formed of an elastic body after the third step at a constant temperature to determine an operating range according to a shape memory operation;
a fifth step of cooling (room temperature) the SMA elastic body heat-treated in the fourth step, compressing it to a state outside the shape memory operation (restoration) range, and then assembling it into the cover body; and
In the fifth step, a current is applied to the thermal fuse to which the SMA elastic body unit is assembled according to an electrical intermittence level to check whether an electrical intermittence operation is performed in an overheat or overcurrent state and whether the intermittence operation is restored after a predetermined time elapses after completion of the intermittence operation. Step 6; is composed of,
In the sixth step,
A seventh step of adjusting a shape memory operating range by changing heat treatment conditions of the SMA elastic body unit when the thermal fuse is not operated in a process of checking whether the electrical intermittent operation is performed;
an eighth step of adjusting the restoration of the thermal fuse to normal by changing heat treatment conditions of the SMA elastic body part or adjusting the elasticity value of the first elastic body part when the electrical intermittent operation is not restored after a predetermined time has elapsed; Manufacturing method of ultra-precision repetitive thermal fuse using memory alloy.
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