KR20000048484A - 전자기계식 스위칭 디바이스 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

전자기계식 릴레이 특히 릴레이용 이동식 콘택트 아암이 개시되었다. 이 콘택트 아암은 두 측부로부터 금속날로 한 쌍의 콘택트 피스를 경납땜하므로써 제조된다. 여분의 경납땜 물질이 콘택트 표면을 오염시키는 것을 방지하기 위해, 그 상부에 콘택트 피스가 양측부로 부터 중심을 이루는 관통 구멍이 제공된다. 이 관통 구멍은 경납땜 물질 저장소로의 역할을 한다. 따라서, 여분의 경납땜 물질이 상기 관통 구멍으로 흐르고 이것은 교대로 경납땜 물질이 최종적으로 콘택트 표면을 오염시키는 콘택트 에지로 흐르는 것을 제한한다.

Description

전자기계식 스위칭 디바이스 및 그 제조방법 {AN ELECTROMECHANICAL RELAY AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

고전류를 스위칭하는 릴레이 및 기타 전자기계식 스위칭 디바이스에서, 흔히 리벳 유형의 콘택트가 전기적 콘택트 아암을 만드는데 사용된다. 예로서, 양측부에서 콘택트를 필요로 하는 중앙 콘택트 아암을 갖는 콘택트 구성에서(예로서, SPDT, Break-Make, Form C), 이 아암을 위한 리벳 유형의 콘택팅이 수행되며, 아암의 홀을 통해 적층되고 콘택트 아암의 양측부상에서 콘택트 표면 매칭을 달성하기 위해 또다시 변형된다. 콘택트 아암을 만드는 이러한 공지된 방법은 콘택트 리벳의 제조에 과도한 비용을 필요로 한다. 또한, 최종 콘택트 아암 구조는 특정한 스위칭 응용을 위한 약간의 거친 응용 수명 필요조건을 견디지 못한다.

영국 특허 제 GB-A-1,158,119호는 스프링 날 조립체와, 복수 개의 스프링 날의 한 측부에 위치된 연결 콘택트 피스를 통해 함께 클램핑된 복수 개의 중첩된 스프링 날을 갖는 스프링 날 조립체 제조 방법을 설명한다. 상세히는, 스프링 날은 관통하여 형성된 구멍, 복수 개의 스프링 날의 한 측부상에서 상기 구멍 위에 놓이는 헤드 콘택트 및 다른 측부상에서 상기 구멍 위에 놓이는 보강부재를 갖는다. 헤드 콘택트와 보강부재는 솔더링 또는 용접에 의해 서로 결합된다. 복수 개의 중첩된 스프링 날에 기인하여, 콘택트 피스는 정렬된 구멍내에서 양호한 전도성을 갖도록 연결되어야 한다. 이것은 각각의 콘택트 피스가 헤드 콘택트 및/또는 보강부재로부터 다른 콘택트 피스로의 결합을 위해 각각의 구멍내로 뻗는 연결 부재를 가질 것을 필요로 한다. 결과적으로, 콘택트 피스는 리벳 형태를 가지며 상기한 리벳 콘택트와 마찬가지로 과도한 제조 비용을 필요로 한다.

콘택트 테이프로부터 콘택트 피스를 절단하는 것과 콘택트 피스를 설명한 바와 같이 전기적 콘택트 아암의 표면에 저항 경납땜과 같이 야금학적으로 결합시키는 것이 공지되어 있다. 어떠한 홀도 콘택트 아암의 표면에 형성되어질 필요가 없다. 이러한 콘택트 피스는 전형적으로 콘택트 피스를 콘택트 아암의 한 평면에 또는 날 스프링에 경납땜시키는 데 사용되는 브레이즈(braze) 합금 보강 층을 갖는다. 경납땜된 콘택트 테이프 피스로 된 콘택트 아암은 통상적으로 거친 응용 수명 필요조건에 견딘다.

그러나, 접합/경납땜 프로세스 동안, 용해된 여분의 경납땜 물질은 콘택트 피스를 향해 상향으로 흐르며 몇몇 경우엔 콘택트 피스의 표면으로 흐른다. 이것은 부분적으로, 콘택트 피스가 제위치에 있도록 하기 위해 그리고 콘택트 아암과 전기적 콘택트가 이루어 지는 것을 보장하기 위해 힘을 가하는 경납땜 프로세스에 사용되는 전극에 기인하는 것이다. 이 상태는 콘택트 아암의 동작 동안 콘택트가 용접되고 저항 경납땜 프로세스 전극 수명이 단축되는 결과로 될 수 있다. 유익하지 못하게, 브레이즈 함금 코팅의 두께 또는 양은 콘택트 테이프의 제조 프로세스의 한계로 인해 감소될 수 없다. 즉, 상기 브레이즈 함금 코팅은 테이프상에서 단지 특정 두께로만 달성될 수 있다.

본 발명은 릴레이와 같은 전자기계식 스위칭 디바이스에 관한 것이다. 더욱 상세히는, 본 발명은 그 양측부에 콘택트 피스를 가지며 예로서, 이동식 콘택트 아암으로 사용되는 전기적 콘택트 아암을 갖춘 전자기계식 스위칭 디바이스에 관한 것이다.

도 1은 콘택트 피스가 테이프로부터 절단되어지고 금속 날의 양측에 대해 중심을 이루게 되는 본 발명의 방법을 상이한 축척을 이용하여 나타낸 개략도.

도 2는 경납땜 프로세스의 시작에서 콘택트 피스를 갖는 본 발명의 전기적 콘택트 아암의 확대 단면도.

도 3은 경납땜 후 콘택트 피스를 갖는 도 2의 콘택트 아암의 단면도.

도 4는 본 발명의 릴레이의 분해도.

도 5는 도 4의 릴레이의 이동식 콘택트 아암.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 단순한 형태 및 편평 바닥면을 갖춘 저렴한 콘택트 피스를 이용하는 전기적 콘택트 아암을 갖는 전자기계적 스위치를 제공하는 것이며, 이 콘택트 피스는 콘택트 표면에 영향을 미치는 여분의 경납땜 물질없이 금속 날의 양측부상에서 경납땜될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 한 쌍의 콘택트 피스가 철동 합금 보강부재를 갖는 콘택트 테이프로 부터 절단될 수 있는 전기적 콘택트 아암을 갖는 전자기계적 스위치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 여분의 경납땜 물질을 제거할 필요없이 콘택트 표면사이에 소정의 전체 두께를 달성하기 위해 콘택트가 금속 날에 대해 가압되며 한 쌍의 콘택트 피스가 금속 날의 각각의 측부에 경납땜되는 전기적 콘택트 아암을 갖는 전자기계적 스위치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 문제점들은,

자기 코어, 자기 코어 둘레에 감긴 코일, 및 상기 코어 및 코일을 유지하는 프레임을 갖는 코일 조립체;

(a) 서로에 대해 대면하는 각각의 콘택트를 가지며 서로에 대해 대향하여 배열된 한 쌍의 고정 콘택트 아암과, (b) 각각이 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스와 관통하여 형성된 관통 구멍을 갖춘 금속 날을 가지며 상기 한 쌍의 고정 콘택트 아암사이에 배열된 이동식 콘택트 아암을 갖는 콘택트 조립체를 포함하는 데, 상기 콘택트 피스는 상기 양측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날에 상기 바닥면과 경납땜되며 상기 관통 구멍은 적어도 부분적으로 여분의 경납땜 물질로 채워지며; 및

코일의 에너자이제이션 및 디에너자이제이션에 따라 이동 콘택트 아암을 작동시키는 수단을 포함하는 전자기계적 스위치를 제공하는 본 발명에 의해 제거된다.

본 발명은 또한 관통하여 형성된 관통 구멍을 갖는 금속 날과, 각각이 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스를 포함하는 전기적 콘택트 아암을 제공하며, 상기 콘택트 피스는 양측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날에 상기 바닥면과 접합되며 상기 관통 구멍은 적어도 부분적으로 여분의 접합 물질로 채워진다.

본 발명은 또한,

그 안에 형성된 관통 구멍을 갖는 금속 날을 제공하는 단계;

각각이 상기 금속 날의 관통 구멍 보다 큰 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스를 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 편평 바닥면의 각각은 접합물질의 층으로 코팅되며;

한 측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날의 한 측부에 상기 콘택트 피스중의 하나를 위치시키는 단계;

상기 금속 날에 대해 한 측부로부터 상기 콘택트 피스를 가압하는 동안 상기 접합 물질의 층을 용해시키기 위해 열을 가하므로써 상기 금속 날에 상기 콘택트 피스를 접합시키는 단계를 포함하는 데, 상기 관통구멍은 여분의 상기 용해된 접합 물질이 유입되는 저장소로서의 역할을 하며; 및

상기 접합 물질을 응고시키는 단계를 포함하는 전기적 콘택트 아암을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱 양호한 이해를 위해, 부재번호가 첨부도면과 바람직한 실시예의 상세한 설명에 기재되었다.

이제 도 1을 참조하면, 일반적으로 스풀(2)에 포함된 콘택트 테이프(1)가 도시되어 있다. 콘택트 테이프(1)는 특정한 두께 및 폭을 갖는다. 전기적 콘택트 아암의 제조를 위해, 테이프(1)는 단일 콘택트 피스로 절단된다. 절단 매커니즘(4)이 단지 개략적으로 도시되어 있고 이는 임의 유형의 공지된 또는 종래의 절단 매커니즘일 수 있다. 콘택트 테이프(1)는 콘택트 물질로 이루어지고 한 측부에서 브레이즈 합금 보강재로 코팅된다. 예로서, 도면에 도시된 바와 같이, 콘택트 테이프(1) 및 콘택트 피스(3)는 3개의 본딩된 층들인, 귀금속과 짝을 이루는 표면층(31), 은으로 된 중간층(32) 및 브레이즈 합금 보강층(33)으로 이루어 지고, 이들 층은 확대된 단면으로 도시되어 있다.

예로서, 릴레이를 위한 이동식 콘택트 아암으로서 사용될 수 있는, 그 양 측부상에서 콘택트를 갖는 전기적 콘택트 아암을 제조하기 위해, 금속 날(5)에는 소망하는 콘택트 위치에 관통 구멍(6)이 구비된다. 금속 날(5)은 예를들어 구리합금과 같은, 소망하는 응용에 적합한 임의의 물질로 만들어 질 수 있다. 따라서, 한 쌍의 절단 콘택트 피스(3A, 3B)가 금속 날(5)에 대해 배치된 브레이즈 보강층(33)을 갖춘 관통 구멍(6)의 양측부 위에서 중심을 이룬다. 각각의 콘택트 피스(3A, 3B)는 관통 구멍(6)이 금속 날(5)의 양측부상에서 커버링되고 콘택트 피스(3A, 3B)가 금속 날(5)의 각각의 둘레표면을 콘택팅하도록 단면 영역이 관통 구멍(6) 보다 크다.

도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전극(7,8)이 콘택트 피스(3A, 3B)의 짝을 이룬 표면층(31)에 이르게 된다. 전극(7,8)은 상기 피스를 제위치에 유지시키도록 그리고 금속 날(5)과 전기적 콘택트가 수용되는 것을 보장하기 위해 콘택트 피스(3A, 3B)에 힘을 가한다. 전류는 따라서 콘택트 피스(3A, 3B)상의 브레이즈 합금 보강층(33)을 용융시키기 위한 충분한 시간 동안, 제 1 전극(7)을 통하고, 금속 날과 콘택트 어셈블리(3A, 5 및 3B)를 통하여, 다른 전극(8)으로 통한다. 인가된 전류량은 다양한 엘리먼트의 구성 및 기타 물리적 특성에 좌우된다.

전류가 중단된 후, 전극(7,8)은 충분한 시간 동안 제위치에 유지되어 브레이즈 합금이 응고될 수 있다. 이 방법은 브레이즈가 콘택트 피스(3A, 3B)의 각각이 금속 날(5)에 직접 브레이즈 본딩되고 여분의 경납땜 물질(34)이 "브레이즈 저장소"로서의 역할을 하는 관통구멍(6) 내부로 흐르게 된다. 일단 상기 경납땜 물질이 응고되면, 도 3에 도시된 바와 같이 전극(7,8)은 제거된다.

소망된다면, 본 방법은 콘택트 피스(3A, 3B)를 서로에 대해 본딩시킬 수 있게 된다. 이것은 여분의 경납땜 물질(34)이 관통구멍(6)을 완전히 채우므로써(도 3에 도시된 바와 같이) 또는 각각의 콘택트 피스로부터의 여분의 경납땜 물질(34)이 관통구멍(6)을 서로에 대해 충분히 접합하게 하므로써 달성될 수 있다.

예로서, 릴레이를 위한 이동식 콘택트 아암은 다음 크기를 갖는 본 발명의 방법을 이용하여 제조되었다.

콘택트 피스(3A, 3B) : 길이 및 폭 3.5 mm;

짝을 이룬 귀금속 표면 층(31)의 두께 : 0.46 mm(최소);

은 중간 층(32)의 두께 : 0.12 mm(최대);

브레이즈 합금 보강층(33)의 두께 : 0.02 mm 내지 0.04 mm;

콘택트 아암 날(5)의 두께 : 0.127 mm;

관통구멍(6)의 직경 : 2.39 mm

브레이즈 합금 보강층(33)은 15% Ag, 80% Cu 및 5% P로 된 공통 브레이즈 합금 조성물로 이루어 진다.

도 4는 본 발명의 릴레이(40)를 나타낸다. 릴레이(40)는 베이스(41), 베이스(41)에 연결하는 코일 어셈블리(42), 아마추어(43), 고정 콘택트 부재(44,45) 및 고정 콘택트 부재(44,45)를 연결하기 위해 아마추어(43)에 의해 작동되는 이동식 콘택트 아암(46)을 포함한다. 이동식 콘택트 아암(46)은 도 5에 더욱 상세히 도시되어 있다. 이동 콘택트 아암(46)은 관통하여 형성된 관통구멍(46b)을 갖는 금속 날(46a)과 금속 날(46a)에 결합된 한 쌍의 콘택트 피스(46c, 46d)로 이루어 진다. 관통구멍(46b)은 콘택트 피스(46c, 46d)를 금속 날(46a)에 결합시키는 데 사용되는 임의의 여분의 결합물질을 포함하기 위한 저장소로서의 역할을 한다. 릴레이(40) 및 이동 콘택트 아암(46)은 본 발명의 방법에 의해 구성될 수 있다.

본 명세서에 설명된 실시예는 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 수정이 이루어 질 수 있다.

예로서, 콘택트 테이프(1)는 스풀(2)상에 있기 보단 단일 스트립 형태일 수 있다. 또한, 콘택트 피스(3A,3B)는 장방형 또는 원형과 같은 상이한 형태로 테이프(1)로부터 절단될 수 있다. 또한, 브레이즈 합금 보강층(33)은 임의의 공지된 또는 종래의 경납땜 물질일 수 있다.

또한, 브레이즈 합금 보강층(33)은 전극(7,8)과 이들 사이에 전류를 인가하는 것 이외의 다른 매커니즘 예로서 열 챔버의 사용으로 용해될 수 있다. 또한, 전극(7,8)은 금속날(5)에 대해 콘택트 피스(3A,3B)를 가압하여 유지하기 위해 또다른 매커니즘에 의해 대체 또는 보완될 수 있다.

또한, 콘택트 피스는 경납땜이 아닌 적절한 솔더 또는 접합 물질을 이용하여 솔더링 또는 웰딩과 같은 임의의 공지된 또는 종래의 야금학적 접합 프로세스로 금속 날에 접합될 수 있다.

Claims (19)

1. 자기 코어, 자기 코어 둘레에 감긴 코일, 및 상기 자기 코어 및 코일을 유지하는 프레임을 갖는 코일 어셈블리;

   (a) 서로에 대해 대면하는 각각의 콘택트를 가지며 서로에 대해 대향하여 배열된 한 쌍의 고정 콘택트 아암과,

   (b) 각각이 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스와 관통하여 형성된 관통 구멍을 갖춘 금속 날과 상기 한 쌍의 고정 콘택트 아암사이에 배열된 이동 콘택트 아암을 갖는 콘택트 조립체를 포함하는 데, 상기 한 쌍의 콘택트 피스는 상기 양측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날에 상기 바닥면과 경납땜되고 상기 관통 구멍은 적어도 부분적으로 여분의 경납땜 물질로 채워지며; 및

   코일의 에너자이제이션 및 디에너자이제이션에 따라 이동 콘택트 아암을 작동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속 날은 탄성 구리 합금으로 된 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘택트 피스의 각각은 적어도 두 개의 귀금속층을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘택트 피스의 각각은 평행육면체 형태인 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 관통구멍은 상기 콘택트 피스의 각각의 바닥면의 1/2 내지 1/3인 단면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.
6. (a) 관통하여 형성된 관통 구멍을 갖는 금속 날; 및

   (b) 양 측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날에 접합되고 각각이 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스를 포함하며, 상기 관통 구멍은 적어도 부분적으로 접합 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 금속 날은 탄성 구리 합금으로 된 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 콘택트 피스의 각각은 적어도 두 개의 귀금속층을 갖는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 콘택트 피스의 각각은 평행육면체 형태인 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 관통구멍은 상기 콘택트 피스의 각각의 바닥면의 1/2 내지 1/3인 단면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
11. 그 안에 형성된 관통 구멍을 갖는 금속 날을 제공하는 단계;

    각각이 상기 금속 날의 관통 구멍 보다 큰 편평 바닥면을 갖는 한 쌍의 콘택트 피스를 제공하는 단계를 포함하는 데, 상기 편평 바닥면의 각각은 접합물질의 층으로 코팅되며 ;

    한 측부로부터 상기 관통 구멍을 커버링하기 위해 상기 금속 날의 한 측부에 상기 콘택트 피스중의 하나를 위치시키는 단계;

    상기 금속 날에 대해 한 측부로부터 상기 콘택트 피스를 가압하는 동안 상기 접합 물질의 층을 용해시키기 위해 열을 가하므로써 상기 날에 상기 콘택트 피스를 접합시키는 단계를 포함하는 데, 상기 관통 구멍은 여분의 용해된 접합물질이 흘러 드는 저장소로의 역할을 하며; 및

    상기 접합물질을 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 접합 물질은 경납땜물질을 포함하며 상기 콘택트 피스를 접합시키는 단계는 상기 콘택트 피스를 경납땜시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 콘택트 피스를 한 측부상에서 상기 경납땜물질로 코팅되는 콘택트 물질로 이루어 지는 테이프로부터 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 경납땜시키는 단계는 한 쌍의 전극을 상기 한 쌍의 콘택트 피스에 인가하여 전류를 그 사이에 통하게 하므로써 저항 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 전극은 상기 경납땜물질이 응고될 때 까지 상기 금속 날에 대해 상기 콘택트 피스를 가압하여 유지하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 응고시키는 단계는 상기 콘택트 피스를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 경납땜시키는 단계는 상기 콘택트 피스를 서로에 대해 경납땜시키기 위해 여분의 용해된 경납땜물질이 상기 관통구멍에 충분할 때 까지 상기 경납땜물질의 층을 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암 제조 방법.
18. 청구항 11의 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 전기적 콘택트 아암.
19. 청구항 11의 방법에 따라 제조된 전기적 콘택트 아암을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기계식 스위치.