KR20220127928A

KR20220127928A - 전류 제한 퓨즈

Info

Publication number: KR20220127928A
Application number: KR1020227029083A
Authority: KR
Inventors: 벤자민 쉬블리; 귀도 시그너
Original assignee: 슈르터 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2022-09-20
Also published as: EP4097750A1; WO2021151498A1; JP7500735B2; JP2023512162A; US20230343540A1; EP4097750B1; TW202133207A; CN114868221A

Abstract

본 발명은
- 내부 공간(6)을 둘러싸는 벽과, 제1 개구(7) 및 제1 개구에 대향하는 제2 개구(8)를 구비한 전기 절연 하우징(2), 및
- 하우징 외부의 제1 단자 영역(3)으로부터, 제1 개구를 가로질러, 내부 공간을 가로질러, 제2 개구를 가로질러, 하우징 외부의 제2 단자 영역(4)으로 연장되는 일체로 형성된 전기 도체 소자를 포함하는 전류 제한 퓨즈(20)로서,
도체 소자는 감소된 단면의 용융 섹션(5)을 포함하고, 용융 섹션은 내부 공간에 위치되고 도체 소자의 미리 결정된 최대 허용 전류가 초과될 때 용융되도록 구성되고,
도체 소자의 제1 밀봉 섹션(9)은 제1 개구(7)를 밀봉하고, 도체 소자의 제2 밀봉 섹션(10)은 제2 개구(9)를 밀봉하는, 전류 제한 퓨즈(20)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전류 제한 퓨즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

전류 제한 퓨즈

본 발명은 전류 제한 퓨즈 및 전류 제한 퓨즈의 제조 방법에 관한 것이다.

전류 제한 퓨즈는 전기 공학의 광범위한 분야에서 사용되는 보호 장치이다. 퓨즈는 예를 들어, 가용 물질의 일부를 통해 전류가 흐르고 전류가 과도하게 되면 가용 물질의 변위에 의해 전류가 차단되도록 구성된다. 전류 제한 퓨즈는 미리 결정된 최대 허용 전류 이상으로 전류가 확실히 차단된다는 점에서 신뢰할 수 있는 것이 바람직하다. 또한 퓨즈는 정상 작동 조건에 해당하는 낮은 전류 값에서 전기 회로를 차단해서는 안된다.

공지된 유형의 퓨즈는 관형 하우징의 양단에 전기 전도성 단부 캡이 있는 관형 절연 하우징을 포함한다. 하우징 내부를 통해 연장되는 가용성 와이어는 두 개의 단부 캡을 연결한다. 가용성 와이어는 미리 결정된 최대 허용 전류가 와이어를 통해 흐를 때 녹을 수 있도록 수치가 정해진다. 와이어와 단부 캡 사이의 연결은 실패하기 쉬울 수 있는데, 즉, 와이어와 단부 캡 사이의 연결은 정격 전류보다 낮은 전류에서 끊어질 수 있다. 정격 전류가 높을수록 신뢰성이 높은 퓨즈의 조기 작동을 피하기가 더 어려워진다.

본 발명의 목적은 적어도 종래 기술의 문제를 피하는 대체 전류 제한 퓨즈를 제공하는 것이다. 본 발명의 보다 구체적인 목적은 구조가 간단하고 신뢰성, 특히 고전류 차단에 신뢰성이 있는 전류 제한 퓨즈를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1항에 따른 전류 제한 퓨즈에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈는

- 내부 공간을 둘러싸는 벽, 제1 개구 및 제1 개구에 대향하는 제2 개구를 구비한 전기 절연 하우징, 및

- 하우징 외부의 제1 단자 영역으로부터, 제1 개구를 가로질러, 내부 공간을 가로질러, 제2 개구를 가로질러 하우징 외부의 제2 단자 영역으로 연장하는 일체로 형성된 전기 도체 소자를 포함한다.

도체 소자는 단면이 감소된 용융 섹션을 포함한다. 용융 섹션은 내부 공간에 위치하며 도체 소자에서 미리 결정된 최대 허용 전류가 초과될 때 용융되도록 구성된다. 도체 소자의 제1 밀봉 섹션은 제1 개구를 밀봉하고 도체 소자의 제2 밀봉 섹션은 제2 개구를 밀봉한다. 도체 소자는 전기적으로 전도성이 있고 일체로 형성되어 있으므로, 도체 소자는 퓨즈 단자의 기능을 동시에 제공하고 퓨즈 하우징의 개구부를 닫는 단일-피스(single-piece) 가용성 소자를 형성한다. 본 발명자들은 이것이 제조가 간단하고 높은 신뢰성을 갖는 퓨즈로 이어진다는 것을 인식하였다.

전류 제한 퓨즈의 하우징에는 언급된 제1 및 제2 개구부가 아닌 더 이상의 개구부가 없을 수 있다. 이러한 방식으로 하우징의 튜브형 토폴로지(topology)가 생성된다. 하우징은 퓨즈가 끊어지면 용융 용융 섹션의 액적들(drops)이 퓨즈의 인접 소자나 근처에 있는 사람을 손상시키는 것을 방지한다. 하우징은 퓨즈가 끊어질 때 발생하는 온도 상승을 겪을 수 있는 재료로 제조될 수 있다.

본 발명의 실시예는 표면 실장 기술(SMT)을 사용하는 응용을 목표로 한다. 적어도 이러한 경우 하우징의 재료는 최대 260℃의 온도에서 리플로우(reflow) 공정을 견디도록 선택될 수 있다. 하우징의 내부 공간은 내부 공간을 가로지르는 도체 소자의 부분을 제외하고 비어 있을 수 있다. 대안으로, 내부 공간은 아크 ??칭(quenching) 재료로 채워질 수 있다. 100 암페어(100A), 예를 들어, 최대 2000 암페어 또는 최대 10000 암페어(10kA) 범위 이상의 전류인 높은 최대 허용 전류용으로 설계된 전류 제한 퓨즈에 적합한 ??칭 재료는 모래, 특히 석영 모래일 수 있다. 따라서, 전류 제한 퓨즈는 고전류 또는 초고전류 영역에서 사용하도록 적응된다. 가까운 장래에 이 범위의 단락 전류를 갖는 배터리 및 축전지를 사용할 수 있기 때문에 후자의 전류 방식이 특히 유용할 수 있다. 50A 내지 500A 범위의 공칭 전류 및 10kA까지의 차단 용량이 이러한 맥락에서 필요하고 본 발명에 따른 퓨즈에 의해 제공될 수 있다.

단자 영역은 서로 이격되어 있으며 전류 제한 퓨즈를 전기 장치와 직렬로 연결할 수 있으며 과도한 전류로부터 보호되어야 한다. 전류 제한 퓨즈에는 전도 상태와 끊어진 상태의 두 가지 상태가 있다. 전도 상태에서, 즉 원래의 끊어지지 않은 상태에서 도체 소자는 제1 단자 영역에서 제2 단자 영역으로 전기 접촉을 제공한다. 퓨즈가 끊어지면, 즉 미리 결정된 최대 허용 전류를 초과하는 전류로 인해 도체 소자의 용융 부분이 녹으면, 제1 단자 영역과 제2 단자 영역 사이의 전기적 연결이 중단된다. 본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈는 재설정 불가능한 퓨즈, 즉 전도성 상태로 돌아가지 않을 것이다. 재설정 메커니즘은 존재하지 않는다.

제1 단자 영역 및 제2 단자 영역은 도체 소자에 의해 직접 형성될 수 있다. 대안으로, 단자들은 납땜에 의해 대응하는 도체 패드에 쉽게 연결될 수 있도록, 예를 들어, 주석 또는 은 층과 같은 층으로 덮일 수 있다. 대안으로, 용접, 나사 또는 리벳으로 단자들을 해당 도체에 연결하는 수단이 제공될 수 있다. 하우징의 제1 및 제2 개구부가 도체 소자의 각각의 밀봉 섹션에 의해 밀봉되거나 폐쇄될 수 있는 다양한 옵션들이 있다. 예를 들어, 개구는 각각의 밀봉 섹션에 의해 덮일 수 있다. 다른 예로서, 개구의 투명한 단면은 도체 소자의 각각의 밀봉 섹션에 의해 완전히 채워질 수 있다. 도체 소자의 용융 단면의 감소된 단면은 도체 소자의 감소된 두께에 의해, 도체 소자의 감소된 폭에 의해, 도체 소자를 용융 섹션 영역에서 두 개 이상의 평행 스트립으로 분리하거나 상술된 가능성들의 조합, 예를 들어, 퓨즈의 용융 섹션을 형성하는 분리 섹션 전후의 도체 소자의 두께에 비해 감소된 두께를 각각 갖는 2개, 3개 또는 그 이상의 평행 러닝 스트립(running strips)으로의 국부적 분리에 의해 실현될 수 있다. 스트립의 수와 스트립의 단면을 변화시킴으로써 퓨즈의 전류-시간-특성은 원하는 애플리케이션의 필요에 따라 변화될 수 있다.

전기 도체 소자와 관련하여 사용되는 용어 '일체로 형성됨' 및 일부 실시예에서 하우징과 관련하여 사용되는 용어(이 실시예는 하기에서 논의됨)는 '단일 피스로 형성됨'의 의미를 갖는다. 이것은 도체 소자 또는 하우징이 각각 예를 들어, 납땜, 용접 등에 의해 설정된 연결 지점, 연결 라인 또는 연결 면과 같은 연결 없이 또는 기계적으로 연동 연결 없이 연속 재료 형성을 수반함을 의미한다. 일체로 형성된 도체 소자는 예를 들어, 롤링, 절단, 펀칭, 엠보싱 또는 굽힘에 의해 최종 형태를 수용할 수 있다. 전기 도체 소자는 구리와 같은 금속, 또는 구리 합금, 예를 들어, 청동 또는 황동과 같은 금속 합금, 은 합금 또는 스테인리스 스틸과 같은 철 합금으로 구성될 수 있다. 전기 도체 소자에 적합하고 전기 전도성이 높거나 매우 높은 금속 합금은 구리-은 합금, 구리-지르코늄 합금, 구리-아연 합금, 구리-마그네슘 합금, 구리-철 합금, 구리-크롬 합금, 구리-크롬-지르코늄 합금, 구리-니켈-인 합금 및 구리-주석 합금 그룹에서 찾아진다. 전기 도체 소자에 적합하고 중간 전기 전도성을 갖는 대체 금속 합금은 구리-니켈-실리콘 합금, 구리-베릴륨 합금, 구리-니켈-주석 합금, 구리-코발트-베릴륨 합금 및 구리-니켈-베릴륨 합금 그룹에서 찾아진다. 하우징은 폴리머를 포함할 수 있다. 이는 하우징의 온도 안정성을 증가시키는 충전제를 함유한 폴리머로 구성될 수 있다. 하우징은 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 하우징의 재질은 최대 전류에 도달했을 때 열 충격에 의해 하우징에 크랙이 발생하지 않도록 선택될 수 있으며, 이러한 목적에 특히 적합한 것은 고성능 열가소성 수지, 특히 폴리머 PA4T-GF30 FR(40)과 같이 유리 섬유로 강화된 고성능 폴리아미드이다.

전류 제한 퓨즈의 실시예는 청구항 2항 내지 청구항 12항의 특징으로부터 기인한다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 도체 소자는 판금(sheet metal)이다. 도체 소자의 외부 윤곽은 더 큰 판금 조각으로부터 도체 소자를 펀칭 또는 절단, 예를 들어, 레이저 절단에 의해 형성할 수 있다. 도체 소자에도 구멍을 뚫을 수 있다. 감소된 폭의 용융 섹션 또는 별도의 평행 실행 섹션들을 포함하는 용융 섹션이 이 단계에서 생성될 수 있다. 판금의 일부 영역의 두께는 감소된 단면의 용융 섹션을 생성하기 위해 롤링 또는 프레스에 의해 감소될 수 있다. 시트 금속은 최종 형태로, 예를 들어, 하우징의 제1 및/또는 제2 개구를 덮는 형태로 쉽게 구부러질 수 있다. 단자 영역(terminal areas)의 최종 위치는 판금의 끝 부분을 원하는 위치로 구부려서 얻을 수 있다. 도체 소자에 적합한 재료의 맥락에서 상술한 바와 같이 판금은 구리, 청동, 황동, 구리 합금, 은 합금, 강철, 특히 스테인리스강 등으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 제1 단자 영역 및 제2 단자 영역은 동일 평면에 있다.

동일 평면상에 있는 단자 영역은 제1 단자 영역과 제2 단자 영역이 공통 가상 평면에서 서로 이격되어 배열된다는 것을 의미한다. 이 실시예는 SMD(Surface Mountable Device)로 설계된 퓨즈에 특히 적합한데, 즉, SMT(Surface Mountable Technology)라고도 하는 무연 애플리케이션에 적합하다. 단자 영역은 대략 직육면체 모양의 하우징의 바닥면에 배열될 수 있으며 하우징과 반대 방향을 향한다. 이러한 방식으로, 전류 제한 퓨즈는 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있고 제1 및 제2 단자 영역은 리플로 납땜(reflow soldering)에 의해 인쇄 회로 기판 상의 납땜 패드에 납땜될 수 있다. 자동차 응용 분야에 일반적으로 적용되는 알려진 소위 블레이드 퓨즈와 비교하여 본 실시예에 따른 전류 제한 퓨즈는 인쇄 회로 기판에 자동으로 배치될 수 있고, 블레이드 퓨즈는 일반적으로 생산 체인의 맨 끝에 손으로 장착해야 하므로 상대적으로 높은 비용이 드는 반면, 표준 리플로우 공정으로 납땜할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 용융 섹션은 내부 공간을 가로질러 기계적으로 자체 지지된다. 이 실시예에 의해, 공기 중 전선형 전류 제한 퓨즈가 생성될 수 있다. 특히, 용융 섹션은 하우징의 내부 공간을 가로질러 대각선으로 연장되도록 배열될 수 있다. 용융 섹션의 단면 치수, 용융 섹션의 단면 기하학적 구조 및 도체 소자의 재료의 조합은 용융 섹션이 기계적으로 자체 지지되도록 일치될 수 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 도체 소자의 제1 밀봉 섹션의 단면은 형태 및 치수가 제1 개구의 단면에 대응한다. 대안으로서 또는 상술된 실시예와 조합하여, 도체 소자의 제2 밀봉 섹션의 단면은 형태 및 치수가 제2 개구의 단면에 대응한다. 예로서, 각각의 밀봉 섹션 중 하나는 직사각형 단면, 예를 들어, 밀봉 섹션을 형성하는 판금 부분의 두께 및 폭에 의해 한정되는 직사각형을 가질 수 있다. 이 직사각형 단면은 하우징의 직사각형 개구에 꼭 맞도록 치수가 정해질 수 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 도체 소자의 제2 밀봉 섹션은 내부 공간을 향해 돌출하는 돌출부를 갖는다. 돌출부는 제2 개구부의 윤곽 섹션에서 지지된다.

돌출부는 예를 들어, 둥근 베이스를 갖는 험프(hump)의 형태를 가질 수 있거나, 험프가 판금으로 엠보싱되는 연장된 험프의 형태를 가질 수 있다. 돌출부가 개구부의 윤곽 부분에 지지되기 때문에, 개구부를 밀봉하는 밀봉 부분의 이동은 적어도 돌출부가 개구부의 윤곽 부분에 대해 가압되는 방향으로 방해된다. 이 실시예는 전도성 소자의 각각의 밀봉 섹션에 의해 덮인 하우징에 비교적 큰 개구를 갖는 실시예와 조합하여 특히 적합하다. 돌출부에 의해 방해받지 않는 다른 방향으로의 밀봉 섹션의 이동은, 예를 들어, 돌출부를 갖는 면에 직각으로 서 있는 면 상에 단자 영역을 형성하기 위해, 예를 들어, 하우징의 가장자리 주위로 연장되는 도체 소자의 각진 설계에 의해 차단될 수 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 하우징의 벽, 도체 소자의 제1 밀봉 섹션 및 도체 소자의 제2 밀봉 섹션은 함께 방진 인클로저를 형성한다. 이 실시예에서, 하우징과 전도성 소자 사이의 갭은 먼지가 갭을 가로질러 통과할 수 없을 정도로 충분히 작은 치수로 되어 있다. 이것은 한편으로 먼지 입자가 퓨즈 외부에서 하우징으로 들어가는 것을 방지하고 다른 한편으로 퓨즈를 끊은 결과 생성되는 입자로부터 퓨즈 주변을 보호한다. 먼지 입자는 일반적으로 5 마이크로미터에서 100마이크로미터 범위의 직경을 가지고 있다. 따라서, 갭 폭은 훨씬 더 높은 보호 수준을 달성하기 위해 5 마이크로미터 미만, 또는 2 마이크로미터 또는 1 마이크로미터만큼 작을 수도 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 제2 개구의 단면은 제1 개구의 단면보다 크다.

이 실시예는 하우징에 있는 개구의 크기에 대해 비대칭이다. 더 큰 개구 측으로부터 도체 소자의 삽입이 용이하다는 점에서 퓨즈의 조립을 단순화할 수 있다. 더 큰 제2 개구를 통해 삽입된 도체 소자의 단부를 더 조밀한 치수의 제1 개구로 안내하도록 설계된 내부 공간의 깔때기 유형 형태(funnel type geometry)가 이 실시예와 결합될 수 있다. 하우징의 한 측면에 있는 더 큰 개구부로 인해 도체 소자는 하우징 내부의 빈 공간에 대각선으로 배열될 수 있다. 이로써, 수평으로 배치된 용융 구간에 비해 용융 구간의 길이가 증가될 수 있으며, 특히 용융 구간은 직육면체 하우징의 가장 긴 모서리보다 길 수 있다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 내부 공간을 향하는 적어도 하나의 홈이 하우징에 형성된다. 특히, 홈은 제1 및 제2 단자 영역에 인접한 하우징의 바닥면에 형성될 수 있다. 본 발명자들은 이 실시예에서 퓨즈의 단자들 사이에 매우 높은 절연 저항이 발생한다는 것을 인식하였다. 따라서, 본 실시예에 따른 전류 제한 퓨즈는 특히 고전류 애플리케이션, 즉 2000 암페어 까지의 정격 전류에 대해 높은 차단 용량을 갖는다.

제1와 제2 단자 영역 모두에 인접한 면이 있는 경우, 사용 시, 이 면이 일반적으로 프린트에 납땜되며 종종 바닥면이라고 칭해진다. 용융 구간의 축소 단면이 2개 이상의 평행 스트립으로 형성되는 경우, 홈의 수는 스트립의 수에 대응할 수 있고, 별도의 홈은 스트립 각각에 인접하여 평행하게 연장될 수 있다. 사용시, 이러한 홈은 용융 섹션 아래, 즉 퓨즈의 전도 상태에서 용융 섹션의 위치에 대해 중력 방향으로 배열될 수 있다. 이는 퓨즈의 특히 높은 전류 차단 용량으로 이어진다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 내부 공간의 기하학적 형태는 가상 코어(imaginary core)의 네거티브(negative)로 한정되며 제2 개구부를 통해 일체로 제거된다. 이는 상술된 바와 같은 홈을 갖는 실시예의 경우 홈 또는 여러 홈을 포함하는 하우징의 내부 공간이 이러한 기하학적 형태를 갖는다는 것을 의미한다. 하우징은 사출 성형된 폴리머 부품 또는 소결 형태의 일부로 일체로 형성된 코어를 사용하여 각각 또는 소결 형태의 일부로 제조될 수 있다.

본 실시예는 일체로 형성된 코어가 일체로 제거될 수 있고 코어가 재사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 코어가 실제로 결과 하우징의 일부가 아니기 때문에 기하학적 형태는 가상 코어를 참조하여 설명된다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 하우징은 일체로 형성된다.

이 실시예는 하우징의 간단하고 저비용 생산의 이점을 갖는다. 또한 하우징이 일체로 형성되어 퓨즈가 끊어질 때 발생하는 열 충격으로 인해 파손될 위험이 줄어든다. 따라서, 본 실시예는 고전류 애플리케이션, 즉 최대 2000 암페어 이상의 정격 전류에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 일 실시예에서, 전류 제한 퓨즈는 하우징 및 도체 소자로 구성된다.

본 발명자들은 본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈가, 전기 비전도성 하우징 및 적어도 용융 섹션의 영역에서 하우징으로 둘러싸인 전기 전도성 소자인 단지 2개의 소자를 사용하는 매우 간단한 구성으로 실현될 수 있음을 인식하였다. 놀랍게도 이 간단한 구성에서도 하우징의 내부 공간을 적절하게 밀봉할 수 있고 두 부분을 서로 적절하게 부착할 수 있다.

상술한 실시예들의 특징들은 서로 모순되지 않는 한 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 범위에는 청구항 13항에 따른 방법이 있다. 이는 본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 제조 방법이다. 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:

a) 내부 공간을 둘러싸는 벽, 제1 개구 및 제1 개구에 대향하는 제2 개구를 갖는 일체로 형성된 전기 절연 하우징을 제공하는 단계,

b) 감소된 단면의 용융 섹션을 포함하는 전기적으로 전도성이고 일체로 형성된 도체 소자를 제공하는 단계,

c) 제1 개구 또는 제2 개구를 통해 도체 소자를 도입하여 용융 섹션이 내부 공간에 위치되도록 하는 단계, 및

d) 도체 소자를 구부려 하우징 외부에 제1 단자 영역 및 제2 단자 영역을 형성함으로써, 도체 소자의 제1 섹션에 의해 제1 개구를 밀봉하고 도체 소자의 제2 섹션에 의해 제2 개구를 밀봉하는 단계.

방법의 변형은 청구항 14항의 특징에서 구현된다.

이 방법의 변형에서, 단계 a)에서 제공된 도체 소자는 돌출부가 엠보싱된 판금이다. 판금에는 제1 단자 영역을 한정하는 제1 굽힘 에지가 있다. 판금은 제2 개구의 대향하는 내부 윤곽 사이의 돌출부와 굽힘 가장자리의 밀착 끼워맞춤을 허용하는 거리만큼 돌출부로부터 이격된 제2 굽힘 가장자리를 갖는다. 단계 a)에 제공된 바와 같은 판금은 상기 제2 굽힘 가장자리와 제1 단자 영역의 반대쪽 단부 사이의 영역에서 평평하다.

방법의 이러한 변형에서, 도체 소자를 도입하는 단계 c)는 내부 공간으로부터 제1 개구를 통해 도체 소자의 평평한 영역, 즉 판금을 공급하는 단계를 포함한다.

방법의 이러한 변형에서, 단계 d)는 제2 단자 영역을 한정하는 제3 굽힘 에지를 설정한 다음, 제1 개구에 근접하여 제4 굽힘 에지를 설정하는 단계를 포함한다. 단계 d)의 추가 굽힘 단계를 적용한 후, 판금의 이전에 평평한 영역이 굽혀지고 판금의 후방 이동이 방지된다. 이러한 방식으로 하우징과 도체 소자는 기계적으로 안정적인 장치를 구축한다.

본 발명은 이하 도면에 의해 더 설명될 것이다. 도면은 다음을 도시한다:
도 1은 본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈의 단면도이다.
도 2a) 및 2b)는 전류 제한 퓨즈의 일 실시예의 사시도이다.
도 3a) 내지 3d)는 전류 제한 퓨즈의 일 실시예의 다른 도면으로, 도 3a)는 측면도, 도 3b)는 단면도, 도 3c)는 사시도, 도 3d)는 다른 단면도이다.
도 4a) 내지 4c)는 전류 제한 퓨즈의 3 가지 다른 실시예에 의한 단면도이다.
도 5a) 내지 5c)는 도 3에 표시된 전류 제한 퓨즈의 실시예를 제조하는 동안의 세 가지 다른 상태를 도시한 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 전류 제한 퓨즈(20)를 통한 개략적이고 단순화된 단면을 도시한 도면이다. 퓨즈는 대각선 해치로 표시된 도체 소자(1)와 십자형으로 표시된 하우징(2)으로 구성된다. 하우징은 내부 공간(6)을 둘러싸는 벽이 있는 전기 절연 하우징(2) 이다. 하우징은 제1 개구(7) 및 제1 개구에 대향하는 제2 개구(8)를 갖는다. 도체 소자(1)는 일체로 형성된 전기 도체 소자이다. 제1 단자 영역(3) 및 제2 단자 영역(4)은 하우징 외부에 있다. 감소된 두께로 도시된 감소된 단면의 용융 섹션(5)은 도체 소자의 중간 섹션을 형성한다. 용융 섹션은 도체 소자의 미리 결정된 최대 허용 전류가 초과될 때 용융되도록 구성된다. 단면의 감소는 두께의 감소뿐만 아니라 이 도면에 도시되지 않은 단면의 감소에 의해 달성될 수 있다. 도체 소자는 제1 단자 영역으로부터 하우징의 제1 개구(7)를 가로질러, 하우징의 내부 공간(6)을 가로질러, 하우징의 제2 개구(8)를 가로질러, 그리고 마지막으로 제2 단자 영역(4)까지 연장되는 일체형으로 형성된다. 하우징의 개구부는 도체 소자의 섹션으로 밀봉된다. 도체 소자의 제1 밀봉 섹션(9)은 제1 개구(7)를 밀봉한다. 도체 소자의 제2 밀봉 섹션(10)은 제2 개구(9)를 밀봉한다. 본원에 도시된 형태에서 제1 밀봉 섹션은 전체 개구부(7)를 단순히 채운다. 제2 개구(8)는 제1 개구(7)보다 크다. 제2 개구는 제2 밀봉 섹션(10)에 의해 덮인다. 본원에 도시된 형태에서 도체 소자의 밀봉 섹션은 도체 소자의 특정 형상으로 인해 이 위치에 유지되어 위/아래 방향으로의 이동을 방지하고, 이 경우 위아래는 현재 도면의 방향을 나타낸다.

도 2a)는 하우징(2) 및 도체 소자(1)의 특정 설계를 갖는 전류 제한 퓨즈의 실시예의 사시도를 도시한다. 하우징과 전체 퓨즈는 대략 직육면체 모양이다. 하우징에는 모따기된 에지들이 있다. 하우징에는 두 개의 더 큰 확장(너비와 길이)과 더 작은 확장(이 경우 높이)이 있다. 돌출부(11)는 이 실시예에서 판금으로 형성된 도체 소자(1) 내로 엠보싱된다. 이 돌출부의 기능은 다음 도면과 관련하여 더 자세히 설명된다. 단자 영역 3 및 4는 도 2a)에 도시되고, 도 2b)는 도 2a)와 동일한 퓨즈를 도시하지만 인쇄 회로 기판에 놓을 수 있는 위치에서 거꾸로 뒤집혀 있다. 본원에 도시된 실시예는 리플로 납땜에 적합한 SMD 퓨즈로 형성된다.

도 3a) 내지 3d)는 도 2a) 및 도 2b)에 도시된 것과 동일한 실시예의 도면을 도시하고, 도 3c)는 도 3a), 3b) 및 3d)에 따른 도면의 절단평면의 위치 및 방향을 도시한다. 도 3a)는 하우징(2) 단독, 즉 도체 소자가 없는 측면도를 도시한다.

관찰 방향은 퓨즈의 길이 방향을 나타내는 도 3c)에서 화살표 A로 표시된다. 여기에서 하우징의 제2 개구(8)가 도시된다. 리세스(14)는 개구(8)의 윤곽에 근접하게 형성된다.

리세스는 개구의 중앙 근처에 형성되고 형태 및 치수가 도체 소자(1)의 돌출부(11)에 해당한다(도 3b) 및 3c) 참조). 오목부(14)와 돌출부(11)의 조합은 매우 간단한 수단으로 도체 소자와 하우징 사이의 원치 않는 상대 이동을 방지하는 형태 맞춤 연결로 이어진다. 하우징의 내부 공간의 바닥면에는 두 개의 사다리꼴 단면의 홈(13)이 형성된다. 두 개의 홈은 길이 방향으로 연장된다.

도 3b)는 퓨즈의 중간 평면을 따른 단면을 도시한다. 이 도면의 관찰 방향은 도 3c)에서 화살표 B로 표시되며 이는 퓨즈의 측면 방향에 해당한다. 도체 소자(1)는 하우징(2)을 가로질러 연결되고 하우징 외부에 단자 영역(3, 4)을 형성한다. 이 도면의 우측에 표시된 하우징의 개구부는 직사각형 개구부이며 도체 소자의 두께로 완전히 채워져 개구부가 밀봉된다. 도체 소자는 이 영역에서 제1 밀봉 섹션(9)을 형성한다. 이 도면의 좌측에 도시된 하우징의 더 큰 개구부는 제2 밀봉 섹션(10)에 의해 덮인다. 돌출부(11)는 제2 밀봉 섹션(10)의 상부 측면에서 각진 섹션과 함께 및 제1 단자 영역(3)에 인접한 각진 섹션과 함께 하우징의 측면 및 높이 위치에 대해 밀봉 섹션을 제자리에 유지한다. 도체 소자의 용융 섹션(5)은 용융 섹션(5) 전후의 도체 소자의 폭과 비교하여 현저히 감소된 폭을 갖는 두 개의 평행한 스트립으로 형성된다. 도시된 실시예에서, 용융 섹션의 전도성 재료의 단면은 전체 단면의 약 15%로 감소된다. 도 3d)는 도 3c)에서 화살표 D로 표시된 바와 같이 상단 방향에서 절단된 도면을 도시한다. 절단면은 하우징 내부 공간의 천장 바로 아래에 있는 수평면이다. 도체 소자(1)는 위에서 바라본 도면이다. 도면의 좌측에서 도체 소자(1)는 전체 너비와 전체 단면을 가지고 있다. 중앙의 컷아웃과 양측의 컷아웃은 도체 소자의 용융 섹션(5)을 형성하는 두 개의 평행 스트립으로 전도성 소자를 감소시킨다. 2개의 스트립 각각은 홈(13) 중 하나에 평행하게 이어진다. 도면의 우측에서 절단면은 하우징의 벽과 교차한다. 도 3b)에서 볼 수 있듯이 하우징의 내부 공간은 이 영역에서 깔때기 모양의 형태를 가지고 있다. 도 4a)는 도 1의 실시예에 해당하는 전류 제한 퓨즈의 실시예를 도시한다. 도체 소자(1) 및 이의 용융 섹션(5)은 하우징의 내부 공간을 가로질러 대각선으로 연장된다. 제1 단자 영역(3) 및 제2 단자 영역(4)은 동일 평면에 있다. 즉, 현재 단면에서 점선으로 표시된 공통 가상 평면(12)에 있다. 제1 단자 영역(3) 및 제2 단자 영역(4)은 동일 평면에 있는데, 즉, 현재 단면에서 점선으로 표시된 공통 가상 평면(12)에 있다. 이 실시예는 SMD-퓨즈로 적합하다.

도 4b)는 대략 동일한 크기의 2개의 개구를 갖는 실시예의 변형을 도시한다. 도체 소자는 내부 공간을 가로질러 수평으로 실행된다. 단자 부분은 동일한 측면으로 구부러져 있어서 이 변형에서도 두 단자 영역(3, 4)이 공통 가상 평면(12)에 놓인다.

도 4c)는 퓨즈의 다른 측면으로 구부러진 단자 부품이 있는 또 다른 변형을 도시한다. 이러한 방식으로 단자 영역(3, 4)은 퓨즈의 반대쪽에 한정되어 카트리지 퓨즈처럼 사용될 수 있다.

도 5a)는 예비 형태의 도체 소자(1)를 하우징(2)에 삽입한 후의 상태를 도시한다. 삽입 단계 전에 양각 돌출부 및 좌측의 구부러진 에지가 준비될 수 있다. 표시된 상태에서 하우징의 두 개구는 이미 밀봉되어 있다. 도체 소자를 형성하는 판금의 평평한 부분은 도의 우측에 있는 하우징 밖으로 거리 d1만큼 돌출되어 있다.

도 5b)는 추가 굽힘 단계 후의 상태를 도시한다. 추가 굽힘 에지의 위치와 각도는 거리 d2, d3, d4 및 각도 α로 특정될 수 있다(하기 표 1 참조).

도 5c)는 추가 굽힘 단계 후 및 제2 단자를 하우징 바닥면의 최종 위치로 가져오기 전의 선택적 중간 상태를 도시한다. 본 도면의 우측에 있는 하우징의 더 작은 개구부에 근접하여 추가 굽힘 에지가 생성된다. 형상은 거리 d5 및 d6과 각도 β로 지정된다(하기 표 1 참조).

예를 들어, 다음과 같은 거리와 각도가 적용될 수 있다:

d1(mm)	d2(mm)	d3(mm)	d4(mm)	d5(mm)	d6(mm)	α	β
3.91	2.01	2.07	2.2	1.53	2.19	90°	130°

각도 α는 의도적으로 직각보다 약간 작게 만들 수 있다. 예를 들어, 0.5°에서 3° 더 작게 만들어 단자 부품이 퓨즈 아래쪽의 최종 위치에 있으면 압입(press-fit)이 이루어진다.

참조 부호 리스트
1 도체 소자
2 하우징
3 제1 단자 영역
4 제2 단자 영역
5 용융 섹션
6 내부 공간
7 (하우징의) 제1 개구부
8 (하우징의) 제2 개구부
9 (도체 소자의) 제1 밀봉 섹션
10 (도체 소자의) 제2 밀봉 섹션
11 (도체 소자의) 돌출부
12 가상 평면(두 단자 영역 모두 포함)
13 홈(groove)
14 리세스(recess)
20 전류 제한 퓨즈
d1, d2, d3, d4, d5, d6 실시예에 따른 굽힘 공정을 정의하는 데 사용되는 치수
α, β 실시예에 따른 굽힘 공정을 정의하기 위해 사용되는 각도

Claims

- 내부 공간(6)을 둘러싸는 벽과, 제1 개구(7) 및 제1 개구에 대향하는 제2 개구(8)를 구비한 전기 절연 하우징(2), 및
- 하우징 외부의 제1 단자 영역(3)으로부터, 제1 개구를 가로질러, 내부 공간을 가로질러, 제2 개구를 가로질러, 하우징 외부의 제2 단자 영역(4)으로 연장되는 일체로 형성된 전기 도체 소자를 포함하는 전류 제한 퓨즈(20)로서,
도체 소자는 감소된 단면의 용융 섹션(5)을 포함하고, 용융 섹션은 내부 공간에 위치되고 도체 소자의 미리 결정된 최대 허용 전류가 초과될 때 용융되도록 구성되고,
도체 소자의 제1 밀봉 섹션(9)은 제1 개구(7)를 밀봉하고, 도체 소자의 제2 밀봉 섹션(10)은 제2 개구(9)를 밀봉하는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항에 있어서, 도체 소자(1)는 판금인, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 단자 영역(3)과 제1 단자 영역(4)은 동일 평면상에 있는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 섹션(5)은 내부 공간(6)을 가로질러 기계적으로 자체 지지되는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도체 소자의 제1 밀봉 섹션(9)의 단면은 형태 및 치수가 상기 제1 개구(7)의 단면에 대응하고/대응하거나 도체 소자의 제2 밀봉 섹션(10)의 단면은 형태 및 치수가 상기 제2 개구(8)의 단면에 대응하는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 도체 소자의 상기 제2 밀봉 섹션(10)은 상기 내부 공간(6)을 향해 돌출하는 돌출부(11)를 가지며, 이 돌출부는 상기 제2 개구(8)의 윤곽 부분에 지지되는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(2)의 벽, 도체 소자의 제1 밀봉 섹션(9) 및 도체 소자의 제2 밀봉 섹션(10)은 함께 방진 인클로저(dust-tight enclosure)를 형성하는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 개구(8)의 단면은 제1 개구(7)의 단면보다 더 큰, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 공간을 향하는 적어도 하나의 홈이 상기 하우징에 형성되고, 특히 상기 홈은 하우징의 바닥면에 형성되고, 상기 바닥면은 상기 제1 및 제2 단자 영역에 인접한, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 공간(6)의 기하학적 형태는 가상 코어(imaginary core)의 네거티브(negative)로 한정되며, 이는 제2 개구(8)를 통해 일체형으로 제거 가능한, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(2)은 일체로 형성되는, 전류 제한 퓨즈(20).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 전류 제한 퓨즈는 하우징(2)과 도체 소자(1)로 구성되는, 전류 제한 퓨즈(20).
a) 내부 공간(6)을 둘러싸는 벽, 제1 개구(7) 및 상기 제1 개구에 대향하는 제2 개구(8)를 갖는 일체로 형성된 전기 절연 하우징(2)을 제공하는 단계(101),
b) 감소된 단면적의 용융 섹션(5)을 포함하는 전기 전도성이고, 일체로 형성된 도체 소자(1)를 제공하는 단계(102),
c) 제1 개구(7) 또는 제2 개구(8)를 통해 도체 소자(1)를 도입하여 용융 섹션(5)이 내부 공간(6)에 위치하도록 하는 단계(103),
d) 도체 소자를 구부려 하우징 외부에 제1 단자 영역(3) 및 제2 단자 영역(4)을 형성함으로써, 도체 소자의 제1 섹션(9)에 의해 제1 개구(7)를 밀봉하고, 도체 소자의 제2 섹션에 의해 제2 개구를 밀봉하는 단계(8)를 포함하는, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전류 제한 퓨즈의 제조방법.
제13항에 있어서, 단계 a)에서 제공된 상기 도체 소자(1)는 돌출부(11)가 엠보싱된 판금이고, 상기 판금은 제1 단자 영역을 한정하는 제1 굽힘 에지를 갖고, 판금은 제2 개구의 대향하는 내부 윤곽 사이의 돌출부와 굽힘 가장자리의 밀착 끼워맞춤을 허용하는 거리만큼 돌출부로부터 이격된 제2 굽힘 가장자리를 가지며, 판금은 제2 굽힘 가장자리와 제1 단자 영역의 반대쪽 단부 사이의 영역에서 평평하고,
도체 소자를 도입하는 단계 c)는 내부 공간으로부터 제1 개구를 통해 도체 소자의 상기 평평한 영역을 공급하는 단계를 포함하고, 단계 d)는 제2 단자 영역을 한정하는 제3 굽힘 에지를 설정한 다음, 제1 개구에 근접하여 제4 굽힘 에지를 설정하는 단계를 포함하는, 전류 제한 퓨즈의 제조방법.