KR20220009514A

KR20220009514A - 퓨즈 엘리먼트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20220009514A
Application number: KR1020200087194A
Authority: KR
Inventors: 유효승
Original assignee: 한국단자공업 주식회사
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-25

Abstract

본 발명은 엘리먼트와 버스바의 접합 강도를 향상시키고 발열량을 저감시킬 수 있는 퓨즈 엘리먼트 접합 구조 및 접합 방법에 관한 것이다.
상기 퓨즈 엘리먼트는 고전압 퓨즈에 구비되는 퓨즈 엘리먼트로서, 과전류 인가 시 녹아 끊어지는 엘리먼트와, 상기 엘리먼트의 양 단부에 접합되는 버스바를 포함한다. 이때, 상기 엘리먼트와 상기 버스바는 레이저 용접을 통해 접합되되, 레이저 용접의 패턴이 일 방향으로 연장된 웨이브 형태를 갖는다.
또한, 상기 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법은, 엘리먼트와 버스바가 중첩되도록 배치하는 단계와, 상기 엘리먼트와 상기 버스바가 밀착되도록 가압하는 단계와, 상기 엘리먼트와 상기 버스바를 레이저 용접하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 레이저 용접 단계는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향으로 연장되는 용접 패턴의 직선 구간을 형성하는 제1단계와, 상기 직선 구간의 단부에 원호 형상의 곡선 구간을 형성하는 제2단계로 이루어지며, 상기 제1단계와 상기 제2단계가 교번하여 진행된다.

Description

퓨즈 엘리먼트 및 그 제조 방법{FUSE ELEMENT AND WELDING METHOD}

본 발명은 퓨즈 엘리먼트 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 퓨즈 엘리먼트를 구성하는 엘리먼트와 버스바의 접합 강도를 향상시키고 발열량을 저감시킬 수 있는 접합 구조 및 접합 방법에 관한 것이다.

퓨즈는 전기공급원과 전장부품 사이에 설치되어 전장부품 측으로 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 안전장치이다. 즉, 과전류가 인가될 경우 퓨즈의 내부에 마련된 엘리먼트가 순간적으로 용단되어 과전류를 차단함으로써 회로를 보호한다.

과전류에 의해 엘리먼트가 용단될 때 용단부에서는 아크 방전이 발생한다. 아크 방전은 퓨즈 하우징을 용융시켜 화재를 일으키기도 하고, 전장부품 측으로 전달될 경우 전장부품을 소손시킬 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여, 퓨즈 하우징의 내부에는 모래와 같은 소호사가 충전된다.

통상의 고전압 퓨즈는, 소호사가 채워지는 하우징과, 상기 하우징의 양단에 결합되는 캡과, 상기 하우징의 내부에 설치되는 퓨즈 엘리먼트를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트(10)는, 한 쌍의 버스바(12)와, 한 쌍의 버스바(12) 사이를 연결하는 엘리먼트(14)로 구성된다. 이때, 버스바(12)와 엘리먼트(14)는 레이저 용접을 통해 접합된다.

종래에는 버스바(12)와 엘리먼트(14)의 레이저 용접 시 용접 패턴(16)을 일직선으로 형성하였으나, 이럴 경우 용접 패턴(16)의 길이 방향에 대한 접합강도는 우수한 반면, 그와 직각인 방향에 대한 접합강도가 저하되는 문제가 있었다.

또한, 용접 패턴(16)을 일 방향으로만 형성할 경우 접합 면적이 불충분하여 전원 인가 시 발열량이 증가하는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엘리먼트와 버스바의 접합 강도를 향상시키고 발열량을 저감시킬 수 있는 퓨즈 엘리먼트 접합 구조 및 접합 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 퓨즈 엘리먼트는 고전압 퓨즈에 구비되는 퓨즈 엘리먼트로서, 과전류 인가 시 녹아 끊어지는 엘리먼트와, 상기 엘리먼트의 양 단부에 접합되는 버스바를 포함한다. 이때, 상기 엘리먼트와 상기 버스바는 레이저 용접을 통해 접합되되, 레이저 용접의 패턴이 일 방향으로 연장된 웨이브 형태를 갖는다.

상기 용접 패턴은 상기 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 연장된 웨이브 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 용접 패턴은, 상기 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향으로 연장되고 상기 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 평행하게 배열된 다수의 직선 구간과, 인접한 한 쌍의 상기 직선 구간을 연결하는 곡선 구간으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법은, 엘리먼트와 버스바가 중첩되도록 배치하는 단계와, 상기 엘리먼트와 상기 버스바가 밀착되도록 가압하는 단계와, 상기 엘리먼트와 상기 버스바를 레이저 용접하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 레이저 용접 단계는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향으로 연장되는 용접 패턴의 직선 구간을 형성하는 제1단계와, 상기 직선 구간의 단부에 원호 형상의 곡선 구간을 형성하는 제2단계로 이루어지며, 상기 제1단계와 상기 제2단계가 교번하여 진행된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 엘리먼트와 버스바의 접합 시 용접 패턴이 일 방향, 즉 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 연장된 웨이브 형태를 가지므로, 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향 및 폭 방향에 대한 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 용접 패턴을 웨이브 형태로 형성함으로써 접합 면적을 증대시킬 수 있으며, 이를 통하여 전원 인가 시 발생하는 발열량 문제를 해결할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트의 일부를 확대한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트의 접합부를 확대한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법을 도시한 순서도.
도 5는 종래 기술에 따른 퓨즈 엘리먼트를 도시한 도면.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트는 고전압 퓨즈에 구비되어 과전류 인가 시 순간적으로 용단되며 과전류를 차단함으로써 회로를 보호하는 역할을 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트에 대해 살펴보도록 한다.

퓨즈 엘리먼트(100)는, 과전류 인가 시 녹아 끊어지는 엘리먼트(110)와, 엘리먼트(110)의 양 단부에 접합되고 전원이 인가되는 버스바(120)로 구성된다.

엘리먼트(110)는 폭에 비해 길이가 길고 두께가 얇은 스트랩(strap) 형상이다. 엘리먼트(110)는 상하로 이격되며 평행하게 배치된 한 쌍으로 구성된다. 이러한 엘리먼트(110)는 버스바(120)와 전기적으로 연결될 수 있도록 도전성 재질로 제작된다.

도면에 도시된 바와 같이, 엘리먼트(110)는, 과전류 인가 시 녹아 끊어지는 용단부(112)와, 용단부(112)의 양 단부에 마련된 제1접합부(114)로 이루어진다.

엘리먼트(110)의 용단부(112)에는 다수의 용단홀이 형성될 수 있는데, 용단부(112)에 용단홀을 형성할 경우 과전류 인가 시 엘리먼트(110)가 쉽게 녹아 끊어질 수 있도록 할 수 있다.

제1접합부(114)는 버스바(120)의 제2접합부(124)에 연결되는 부분으로, 버스바(120)와의 접합을 위한 레이저 용접 시 용접 패턴(130)이 형성된다.

제1접합부(114)는 제2접합부(124)와의 접촉면적을 넓히기 위하여 퓨즈 엘리먼트(100)의 폭 방향으로 연장된 직사각형으로 제작된다. 그리고, 제1접합부(114)의 일 단부에는 레이저 용접 시 발생하는 흄과 스패터가 버스바 측으로 비산되는 것을 방지하는 가림막(116)이 형성된다.

버스바(120)는, 외부 단자와 연결되는 단자부(122)와, 단자부(122)의 일 단부에 마련된 제2접합부(124)로 이루어진다.

단자부(122)는 통전 가능하도록 외부 단자와 연결되는 부분으로, 그 중앙에는 외부 단자와의 체결을 위한 체결공(126)이 형성된다.

제2접합부(224)는 엘리먼트(110)의 제1접합부(114)가 연결되는 부분으로, 레이저 용접을 통해 엘리먼트(110)와 접합된다. 이때, 제2접합부(124)는 제1접합부(114)와 대응되는 직사각형으로 제작된다.

전술한 바와 같이, 엘리먼트(110)의 제1접합부(114)와 버스바(120)의 제2접합부(124)는 레이저 용접을 통해 접합된다. 이때, 레이저 용접 시 형성되는 용접 패턴(130)은 일 방향(퓨즈 엘리먼트(100)의 폭 방향)으로 연장된 웨이브 형태를 갖는다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 용접 패턴(130)은 다수의 직선 구간(132)과 곡선 구간(134)으로 이루어진 웨이브 형태이다. 용접 패턴(130)의 직선 구간(132)은 퓨즈 엘리먼트(도 1의 100)의 길이 방향(X)으로 연장되고 퓨즈 엘리먼트(100)의 폭 방향으로 평행하게 배열된다. 또한, 곡선 구간(134)은 직선 구간(132)의 일단에 형성되며 인접한 한 쌍의 직선 구간(132)을 연결하도록 원호(arc) 형상을 갖는다.

이와 같이, 레이저 용접 시 용접 패턴(130)을 웨이브 형태로 형성할 경우 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향(X축 방향)에 대한 접합 강도뿐만 아니라 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향(Y축 방향)에 대한 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

특히, 웨이브 형태의 용접 패턴(130)은 제1접합부(114)와 제2접합부(124)의 접합 면적을 증대시켜 전원 인가 시 발생하는 발열량을 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트(100)의 제조 방법에 대한 순서도이다.

본 실시예에 따른 퓨즈 엘리먼트(100)의 제조 방법은, 엘리먼트(110)와 버스바(120)가 중첩되도록 배치하는 단계(S10)와, 엘리먼트(110)와 버스바(120)가 밀착되도록 가압하는 단계(S20)와, 엘리먼트(110)와 버스바(120) 를 레이저 용접하는 단계(S30)로 이루어진다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 제1접합부(114)와 제2접합부(124)가 중첩되도록 엘리먼트(110)와 버스바(120)를 배치한다(S10). 이때, 제2접합부(124)는 상하로 배치된 한 쌍의 제1접합부(114) 사이에 개재된다.

엘리먼트(110)의 제1접합부(114)와 버스바(120)의 제2접합부(124)가 밀착되도록 가압한다(S20). 이는, 레이저 용접 시 제1접합부(114)와 제2접합부(124)가 변형되는 것을 방지하고, 제1접합부(114)와 제2접합부(124)의 용접 품질을 향상시키기 위함이다.

제1접합부(114)와 제2접합부(124)가 밀착된 상태에서 엘리먼트(110)와 버스바(120)를 레이저 용접한다(S30).

레이저 용접 과정을 살펴보면, 용접 패턴(도 3의 130)의 직선 구간(도 3의 132)을 형성하는 제1단계와, 용접 패턴(도 3의 130)의 곡선 구간(도 3의 134)을 형성하는 제2단계로 이루어진다.

제1단계에서는 용접 패턴(130)의 직선 구간(132)이 퓨즈 엘리먼트(100)의 길이 방향(도 3의 X축 방향)으로 연장되는 용접하고, 제2단계에서는 직선 구간(132)의 단부에 곡선 구간(134)이 형성되도록 원호 형상으로 용접한다.

그리고, 용접 패턴(130)이 퓨즈 엘리먼트(100)의 폭 방향(도 3의 Y축 방향)으로 연장된 웨이브 형태를 갖도록 제1단계와 제2단계가 교번하여 진행한다.

한편, 직선 구간(132)을 형성하는 제1단계와 곡선 구간(134)을 형성하는 제2단계는 서로 다른 레이저 출력량과 용접 속도로 진행되는 것이 바람직하다.

예컨대, 직선 구간(132)을 형성하는 제1단계에서는 제2단계보다 레이저 출력량이 많고 용접 속도는 빠르게 진행된다. 반면, 곡선 구간(134)을 형성하는 제2단계에서는 제1단계보다 레이저 출력량이 적고, 용접 속도는 느리게 진행된다.

이와 같이, 직선 구간(132)과 곡선 구간(134)에서의 레이저 출력량과 용접 속도를 달리 진행할 경우 과잉 용접, 기공 발생, 균열 등의 문제를 해결할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 퓨즈 엘리먼트 110: 엘리먼트
114: 제1접합부 120: 버스바
124: 제2접합부 130: 용접 패턴

Claims

고전압 퓨즈에 구비되는 퓨즈 엘리먼트에 있어서,
과전류 인가 시 녹아 끊어지는 엘리먼트; 및
상기 엘리먼트의 양 단부에 접합되는 버스바를 포함하고,
상기 엘리먼트와 상기 버스바는 레이저 용접을 통해 접합되되, 레이저 용접의 패턴이 일 방향으로 연장된 웨이브 형태인 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트.
청구항 1에 있어서,
상기 엘리먼트의 양 단부와 상기 버스바에는 접합부가 마련되고, 상기 접합부는 상기 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 연장된 직사각형이며, 상기 접합부가 중첩된 상태에서 레이저 용접을 통해 접합되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트.
청구항 2에 있어서,
상기 용접 패턴은 상기 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 연장된 웨이브 형태인 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트.
청구항 3에 있어서,
상기 용접 패턴은, 상기 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향으로 연장되고 상기 퓨즈 엘리먼트의 폭 방향으로 평행하게 배열된 다수의 직선 구간과, 인접한 한 쌍의 상기 직선 구간을 연결하는 곡선 구간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트.
청구항 4에 있어서,
상기 엘리먼트의 접합부에는 레이저 용접 시 발생하는 흄과 스패터의 비산을 방지하기 위한 가림막이 형성된 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트.
과전류 인가 시 녹아 끊어지는 엘리먼트와, 상기 엘리먼트의 양 단부에 접합되는 버스바를 포함하는 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법에 있어서,
상기 엘리먼트와 상기 버스바가 중첩되도록 배치하는 단계;
상기 엘리먼트와 상기 버스바가 밀착되도록 가압하는 단계; 및
상기 엘리먼트와 상기 버스바를 레이저 용접하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 용접 단계는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 길이 방향으로 연장되는 용접 패턴의 직선 구간을 형성하는 제1단계와, 상기 직선 구간의 단부에 원호 형상의 곡선 구간을 형성하는 제2단계로 이루어지며,
상기 제1단계와 상기 제2단계가 교번하여 진행되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1단계와 상기 제2단계는 서로 다른 레이저 출력량과 용접 속도로 진행되는 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1단계의 레이저 출력량은 상기 제2단계의 레이저 출력량보다 많고, 상기 제1단계의 용접 속도는 상기 제2단계의 용접 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 퓨즈 엘리먼트의 제조 방법.