KR20200008944A - 온도 퓨즈 - Google Patents

Abstract

두 개의 전기 전도체가 전기 전도적으로 서로 연결되어 있는 접촉 암(4)을 포함하는 전기 회로용 온도 퓨즈 - 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나에서의 상기 접촉 암(4)의 연결부는 상기 퓨즈의 활성화 온도에 도달할 때 그의 강도를 상실하는 납땜 접합부임 - 가 개시된다. 본 발명에 따르면, 상기 납땜 접합부가 그의 강도를 상실하자마자, 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나로부터 상기 접촉 암(4)을 들어올리는 자기력을 발생시키는 영구 자석(6)이 제공된다.

Description

온도 퓨즈{THERMAL FUSE}

본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 개시된 특징들을 갖는, 예를 들어 DE 10 2014 111 772 B4로부터 공지된 바와 같은, 온도 퓨즈에 관한 것이다.

DE 10 2014 111 772 B4에 개시된 퓨즈에서, 두 개의 전도체는 기계적으로 프리로드된(preloaded) 접촉 암에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 상기 접촉 암은 상기 두 개의 전기 전도체 중 하나에는 용접되고 다른 하나에는 납땜된다. 퓨즈 활성화 온도(fuse activation temperature)에 도달할 때, 상기 납땜 접합부는 그의 강도를 상실하여, 프리로드된 접촉 암이 문제로 되어 있는 전도체로부터 들어올려져서 회로가 차단된다. 접촉 암은, 또한, 용접 접합부 대신에, 더 높은 온도에서 그의 강도를 상실하는 또 하나의 납땜 접합부에 의해, 상기 두 개의 전도체 중 하나에 연결될 수 있으며, 따라서, 퓨즈의 활성화 온도에 도달할 때 접촉 암의 동일한 말단이 상기 두 개의 전도체 중 하나로부터 들어올려진다.

이러한 공지된 기술의 퓨즈는, 승용차에 사용되는 것과 같은 최대 12 볼트의 낮은 전압의 회로에는 매우 적합하다. 하지만, 달성될 수 있는 열림 간격(opening gap)이 상당히 작아서 예를 들어 48 볼트인 높은 전압의 애플리케이션에는 적합하지 않다. 따라서, 높은 전압에서는, 상기 퓨즈가 열렸을 때, 전도체와 들어올려진 접촉 암 사이에 전기 아크가 형성될 위험이 있다. 이러한 아크는 화재를 유발할 수 있는 위험 요소이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 유형의 온도 퓨즈에서 열림 간격을 증가시키는 방법을 설명하는 것이다.

이러한 목적은, 청구항 제1항에 언급된 특징들을 갖는 퓨즈에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 개선점들은 종속항들의 주제이다.

본 발명에 따른 퓨즈는 영구 자석을 포함하는데, 이 영구 자석은, 접촉 암과 두 개의 전도체 중 적어도 하나 사이의 납땜 접합부가 그의 강도를 상실하자마자 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나로부터 접촉 암을 들어올리는 자기력을 발생시킨다. 접촉 암은 양쪽의 전도체들에 납땜될 수 있어서, 활성화 온도에 도달할 때, 접촉 암이 자기력의 영향으로 양쪽의 전도체들로부터 분리되어 그들로부터 들어올려진다. 그리고 나서, 접촉 암은 영구 자석에 의해 유지되어(held by), 접촉 암은 의도하지 않은 접촉 또는 회로 단락을 일으키지 않게 된다. 활성화 온도에 도달할 때, 접촉 암은, 두 개의 전도체 중 하나로부터만 분리되고 다른 하나의 전도체에는 연결된 채로 예를 들어 상기 다른 하나의 전도체에 용접된 채로 남아 있는 것도 또한 가능하다. 그리고 나서, 활성화 온도에 도달할 때, 자기력은 접촉 암이 두 개의 전도체 중 하나로부터만 들어올려지게 한다.

영구 자석들은 퓨즈의 하우징 내에 또는 하우징 상에 소형으로 배치될 수 있어서, 퓨즈의 활성화 온도에 도달할 때 접촉 암이 두 개의 전도체 중 적어도 하나로부터 들어올려질 때, 영구 자석들의 자기력이 적절히 큰 열림 간격을 만든다.

퓨즈가 활성화될 때에 접촉 암이 이동하는 방향은 영구 자석에 의해 결정될 수 있다. 추가로, 특히, 접촉 암은 그의 활성화 위치(position)에서 영구 자석과 맞닿는다는 점에 의해, 접촉 암은 영구 자석에 의해 접촉 암의 활성화 위치에 고정될 수 있다.

접촉 암은 철재 또는 강자성 강재로 만들어질 수 있다. 하지만, 비자성 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄을 이용하고 영구 자석 또는 자성 재료를 접촉 암에 부착하여 접촉 암이 접촉 암으로부터 소정 거리에 배치된 영구 자석과 상호작용하게끔 하는 것도 가능하다. 페라이트 자석, AINiCo 자석 또는 희토류 자석, 특히, 네오디뮴-철-붕소 자석이, 본 발명에 따른 퓨즈에서 영구 자석으로서 이용될 수 있다. 본 명세서에서, 주목해야 할 유일한 사항은, 영구 자석(들)의 퀴리 온도가, 퓨즈의 활성화 온도에 도달할 때에도 영구 자석들이 충분히 강한 자기력을 여전히 발생시킬 수 있을 정도로, 충분히 높아야 한다.

퓨즈의 활성화 온도는 납땜 재료의 선택에 의해 조정될 수 있다. 상대적으로 낮은 융점을 갖는 땜납 재료는 예를 들면, T_liq=140℃인 Sn42Bi58이고; 높은 융점을 갖는 납땜 재료는 예를 들면 T_liq=221℃인 Sn96.5Ag3Cu0.5이다.

퓨즈는 플러그의 전류 입력 스테이션에 배치되는 것이 유리할 수 있다. 이렇게 하는 것의 장점은, 장치의 기능 차단(functional interruption)이 초기 스테이지에서 이루어질 수 있다는 것이다. 이로써, 더 심각한 손상을 막을 수 있게 된다.

작동시에 자기력이 중력 방향으로 작용하도록 안전장치가 배치되는 것이 특히 바람직하다. 이로써, 낙하하는 접촉 암이 영구 자석을 향해 신뢰성있게 이동하고 그 다음에 영구 자석에 의해 유지될 수 있다.

본 발명의 또 하나의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 납땜 접합부가 스프링력에 의해 기계적으로 로드(load)되도록, 접촉 암이 기계적으로 프리로드될 수 있다. 접촉 암은, 예를 들어 판 스프링, 특히 스프링 판의 절곡된 스트립일 수 있다. 이러한 방식으로, 활성화 온도에 도달했을 때에 접촉 암을 하나 또는 양쪽의 전도체로부터 들어올리는 힘을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 또 하나 유리한 개선에서, 전도체들 또는 전도체들 중 하나는 프리로드된 판 스프링일 수 있는 접촉 암에 납땜될 수 있는데, 판 스프링의 스프링력은 납땜 접합부에 가해진다. 따라서, 퓨즈가 활성화될 때, 전도체는 접촉 암으로부터 더욱 멀어질 수 있게 되어 열림 간격을 더 증가시킨다.

본 발명의 또 하나의 유리한 개선에서, 접촉 암에 납땜된 전도체 또는 전도체들 중 하나는, 그의 기계적 스프링 특성이 온도가 증가함에 따라 증가하는 "열적 재료(thermal material)"일 수 있다. 이러한 열적 재료는, 예를 들면, 서모바이메탈 또는 형상 기억 합금이다. 열적 재료로 만들어진 프리로드된 판 스프링을 이용하는 것은, 납땜 접합부 상의 힘이 정상 동작시보다 낮아진다는 장점이 있다.

본 발명의 추가적인 세부 사항과 장점이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 예에서 설명된다.
도 1은 온도 퓨즈의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 도 1과 관련하여 다른 방향에서 도시한다.

도 1 및 도 2는 열린 상태의 온도 퓨즈를 개략적으로 도시한다. 퓨즈는, 퓨즈가 닫힌 때에 두 개의 전기 전도체 예를 들어 전도체(2)와 판 스프링(5)을 전기적으로 연결시키는, 접촉 암(4)을 포함한다. 퓨즈가 닫힌 때, 접촉 암(4)은, 납땜 접합부(8)에 의해서, 이들 두 개의 전도체 중 하나에 납땜된다.

퓨즈의 영구 자석(6)의 자기력이 접촉 암(4)에 작용한다. 퓨즈가 그의 활성화 온도에 도달할 때, 납땜 접합부는 그의 강도를 상실한다. 그리고 나서, 자기력의 작용하에서, 접촉 암(4)은, 예를 들어 판 스프링(5)인 접촉 암에 납땜된 전도체로부터 들어올려져서, 퓨즈가 열린다. 이러한 목적을 위해, 접촉 암(4)은, 예를 들어, 철재 또는 강자성 강재로 만들어질 수 있다. 하지만, 비-강자성 재료로 접촉 암을 만들고, 리벳과 같은 제2 영구 자석 또는 강자성 부품을 접촉 암에 부착하는 것도 가능하다.

열리는 이동을 돕기 위해, 접촉 암(4)이 기계적으로 프리로드될 수 있어서, 스프링력이 자기력에 추가하여 납땜 접합부에 가해질 수 있다. 따라서, 활성화 온도에 도달할 때, 퓨즈가 더 빨리 열릴 수 있고 더 큰 열림 간격이 달성될 수 있다. 접촉 암(4)에 납땜된 전도체가 판 스프링(5)이기 때문에, 판 스프링(5)을 프리로드함으로써 열림 속도 및 열림 간격을 더 크게 할 수 있다.

도시된 퓨즈는, 두 개의 전도체(2, 3)가 돌출된 하우징(1)을 갖는다. 전도체(2, 3)는, 하우징(1)으로부터 돌출한 말단들에, 예를 들어 인쇄 회로 기판의 구멍들에 삽입되기 위한 플러그-인 접촉부들을 갖거나 또는 납땜 또는 용접을 목적으로 연선(stranded cable)에 부착될 수 있는, 전기 전도체이다. 전도체(2)는, 예를 들어 용접되어 접촉 암(4)에 연결된다. 연결 전도체(3)는, 접촉 암(4)에 직접 납땜될 수 있지만, 도시된 예에서는, 판 스프링(5)을 통해 접촉 암(4)에 전기적으로 연결된다. 판 스프링(5)은 연결 전도체(3)에, 예를 들어 용접될 수 있다.

도면들에 도시된 실시예에서, 접촉 암(4)은, 하나의 말단에서 예를 들어 판 스프링(5)인 전도체에 납땜 접합부(8)에 의해서 납땜되고, 그리고 그것의 다른 말단에서 예를 들어 연결 전도체(2)인 전도체에 용접된다. 하지만, 접촉 암(4)이 양쪽의 말단들에서, 즉, 판 스프링(5)과 연결 전도체(2) 둘 다에, 또는 연결 전도체들(2, 3) 둘 다에, 납땜될 수도 있다. 그리고 나서, 납땜 접합부가 그의 강도를 상실하면, 접촉 암(4) 전체가 그것에 납땜되어 있는 양쪽의 전도체들로부터 영구 자석(6)의 자기력에 의해 들어올려질 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 큰 열림 간격이 얻어질 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 프리로드된 접촉 암(4)의 도움으로 및/또는 접촉 암에 납땜된 예를 들어 판 스프링(5)인 전도체의 도움으로, 열리는 이동이 보조될 수도 있다.

도시된 실시예에서, 접촉 암(4)과 판 스프링(5)은 동일한 형상을 갖고 있지만, 서로 다른 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 철재 또는 강자성 강재와 같은 강자성 재료는 접촉 암(4)에 유리하고, 알루미늄 또는 황동과 같은 비자성 재료는 판 스프링(5)에 더 적합하다. 이러한 방식으로, 판 스프링(5)이 자기력에 의해 접촉 암(4)쪽으로 당겨지는 것을 막을 수 있다.

1: 하우징
2: 연결 전도체
3: 연결 전도체
4: 접촉 암
5: 판 스프링
6: 영구 자석
8: 납땜 접합부

Claims (8)

1. 두 개의 전기 전도체가 전기 전도적으로 서로 연결되어 있는 접촉 암(4)을 포함하는 전기 회로용 온도 퓨즈 - 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나에서의 상기 접촉 암(4)의 연결부는 상기 퓨즈의 활성화 온도에 도달할 때 그의 강도를 상실하는 납땜 접합부임 - 로서,
   상기 접촉 암과 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나 사이의 상기 납땜 접합부가 그의 강도를 상실하자마자, 상기 두 개의 전도체 중 적어도 하나로부터 상기 접촉 암(4)을 들어올리는 자기력을 발생시키는 영구 자석(6)을 포함하는, 온도 퓨즈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)의 양쪽의 전도체들에 대한 상기 연결부는, 납땜 접합부인 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)은, 철재 또는 강자성 강재로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)은, 스프링력이 적어도 하나의 상기 납땜 접합부에 가해지도록 기계적으로 프리로드된(preloaded) 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)은 판 스프링인 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)에 납땜된 상기 전도체 또는 상기 전도체 중 하나는, 스프링력이 상기 납땜 접합부에 가해지는 프리로드된 판 스프링(5)인 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
7. 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 개의 상기 판 스프링들은 동일한 형태인 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접촉 암(4)은 상기 영구 자석(6)이 부착된 하우징(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 온도 퓨즈.

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