WO2019194368A1 - 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법 및 이를 이용한 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법 - Google Patents

고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법 및 이를 이용한 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법 Download PDF

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high voltage
manufacturing
terminal
fuse
voltage fuse
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장국환
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강민정
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    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
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    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
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    • H01H85/20—Bases for supporting the fuse; Separate parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a high voltage fuse for an electric vehicle, and more particularly, a manufacturing method for integrally forming a bus bar (terminal) for a high voltage fuse connected to a line and a load side circuit, and a high voltage for an electric vehicle using the same. Relates to a method of manufacturing a fuse
  • electric vehicles such as battery electric vehicles (BEVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) have high voltage power distribution systems that operate at higher voltages than conventional automotive power distribution systems.
  • High voltage fuses are needed to reliably protect the circuit in high voltage systems.
  • FIG. 1 is a view illustrating a high voltage fuse for an electric vehicle according to the related art.
  • a conventional high voltage fuse 10 for an electric vehicle includes a housing 11, a pair of bus bars 12 and 13 connected to a line and a load side circuit, and a pair of buses. At least one fuse element (not shown) connected between the bars 12 and 13.
  • the fuse elements melt or otherwise structurally break when the specified limit current flows, thereby disconnecting the pair of bus bars 12 and 13 that are electrically connected.
  • the load side circuit is insulated from the line side circuit, preventing overcurrent from flowing from the line side to the load side due to an electrical abnormality, thereby preventing damage to components and circuits on the load side. .
  • the pair of bus bars 12 and 13 are respectively connected to a terminal connected to a line or load side circuit, a fixed plate formed at an end of the terminal and fixed to the housing 11, and coupled to the other side of the fixed plate. And a fuse element connecting block to which the fuse elements are welded.
  • the housing 11 has a tubular shape, and both sides thereof are inserted and fixed to the fastening holes formed at the side portions of the fixing plates of the bus bars 12 and 13 by the fixing pins 14. Accordingly, both sides of the opened housing 11 are sealed by the fixing plate.
  • a filler (not shown) is filled in the housing 11 to extinguish an arc generated when the fuse elements are broken.
  • the fuse element connecting blocks of the bus bars 12 and 13 are manufactured separately from the fixing plates, and then assembled to the fixing plates by soldering or welding. According to the following problems.
  • the high voltage fuse 10 for an electric vehicle is manufactured and assembled by separately manufacturing fuse element connection blocks and fixing plates of the bus bars 12 and 13 and then assembling them by soldering or welding. The process was cumbersome and complicated.
  • the high-voltage fuse 10 for an electric vehicle has a contact resistance increases as the fuse element connecting blocks of the bus bars 12 and 13 are fastened to one side of the fixing plate by soldering and welding, thereby increasing the contact resistance at the line side.
  • the resistance between the load side circuits can be increased. This can interfere with stable current flow and cause unnecessary power loss.
  • the high voltage fuse 10 for an electric vehicle has a low thermal contact characteristic as the fuse element connection blocks of the bus bars 12 and 13 are fastened to one side of the fixing plate by soldering and welding. This is not smooth, and this may cause a problem in safety, such as fail to quickly discharge the temperature inside the fuse 10 to the outside.
  • the present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and has the following objects.
  • the present invention provides a terminal comprising a pair of bus bars for a high voltage fuse connected to line and load side circuits to simplify the assembly process of the fuse and to improve electrical and thermal characteristics, fuse element connection blocks, and fixing. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an integrated bus bar for a high voltage fuse capable of manufacturing the plate integrally.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high voltage fuse for an electric vehicle using the method of manufacturing the integrated bus bar for the high voltage fuse.
  • the present invention for achieving the above object comprises the steps of (a) preparing a base metal material consisting of a round bar or a square bar; (b) forming a terminal by pressing one side of the base material through a forging process using a press die; (c) pressing the other side of the base material through a forging process using a press die to simultaneously form the fuse element connection block and the fixing plate; And (d) forming a fastening hole and a filler injection hole in the fixing plate.
  • step (b) is (b-1) the first step of pressing the side of the base material; (b-2) second pressing one side of the first pressed base material to a desired thickness; And (b-3) trimming one side of the base material pressed secondarily to form the terminal.
  • the method may further include forming a terminal connection hole in the terminal between the step (c) and the step (d).
  • the terminal may be further trimmed to adjust the terminal to a desired size.
  • the screw groove is further formed in the center of the fuse element connection block, and after the step (d), screwing the needle absorbing the shock current generated when an arc or spark is generated in the screw groove. It may further comprise a step.
  • the present invention for achieving the above object is to manufacture a pair of integrated bus bar for a high voltage fuse using the manufacturing method of the integrated bus bar for a high voltage fuse, respectively, in any one of the pair of integrated bus bar Forming the filler injection hole; (b) soldering or welding the fuse element to each of the fuse element connecting blocks of the pair of integrated bus bars; (c) fixing the housing to the fixing plates of the pair of integrated bus bars using fixing pins; (d) injecting filler into the housing through the filler injection hole; And (e) provides a method for manufacturing a high-voltage fuse for an electric vehicle comprising the step of sealing the filler injection hole.
  • the fixing pin has a convex shape in which both sides are convex outwardly in the longitudinal direction so as to be easily nailed to the fastening hole formed in the fixing plate and the housing, and stably secures the housing to the fixing plate while being stuck in the fastening hole.
  • Concavities and convexities may be formed at regular intervals along the outer surface in the longitudinal direction to be crimped and fixed.
  • the terminal constituting the bus bar for high voltage fuses connected to the line and load side circuits, the fuse element connecting block, and the fixing plate are integrally manufactured by a press crimping process using a forging process.
  • the assembly process of high voltage fuses can be simplified and the electrical and thermal properties can be improved.
  • FIG. 1 is a view for explaining a high voltage fuse for an electric vehicle according to the prior art.
  • FIG. 2 is an assembled perspective view illustrating a high voltage fuse according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the high voltage fuse shown in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the high voltage fuse shown in FIG. 3 viewed from another side;
  • FIG. 5 is a front view of the high voltage fuse shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a bus bar according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 8 to 14 are diagrams for explaining the manufacturing process for each process.
  • Figure 15 is an enlarged view showing a fixing pin according to the present invention.
  • 16 and 17 are diagrams for explaining a bus bar according to another example of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a high voltage fuse according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the high voltage fuse shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is another side view of the high voltage fuse shown in FIG. 3.
  • 5 is a front view of the high voltage fuse shown in FIG. 2
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5.
  • a high voltage fuse 20 includes a housing 21, a pair of bus bars 22 and 23 connected to a line and a load side circuit, respectively. It includes at least one fuse element 24 connected between the pair of bus bars 22, 23.
  • bus bar 22 may be connected to a line side circuit
  • bus bar 23 may be connected to a load side circuit.
  • the bus bars 22 and 23 are fixed plates 222 and 232 on which the housing 21 is fixed, and terminals 221 and 340 formed on one side of the fixed plates 222 and 232 and connected to a line or load side circuit. 231 and fuse element connection blocks 223 and 233 formed on the other side of the fixing plates 222 and 232 and to which at least one fuse element 24 is connected.
  • the bus bars 22 and 23 are each of the terminals 221 and 231, the fixing plates 222 and 232, and the fuse element connecting blocks 223 and 233 integrally manufactured of the same metal, so that the high voltage fuses ( 20) can simplify the assembly process and improve the electrical and thermal properties.
  • the housing 21 has a tubular shape, for example, a circular tube shape.
  • both sides of the housing 21 are fixed to the sides of the fixing plates 222 and 232 through the fixing pin 25.
  • fastening holes 21a, 222a, and 223a through which the fixing pin 25 is fastened are formed at both sides of the housing 21 and sides of the fixing plates 222 and 232, respectively.
  • the interior of the high voltage fuse 20 sealed by the housing 21 and the fixing plates 222 and 232 may cause the fuse elements 24 to be formed due to overcurrent.
  • Filler 26 is filled in order to extinguish the arc generated in.
  • the filler 26 is formed through the filler injection hole 222b formed in one of the pair of bus bars 22 and 23, for example, the fixing plate 222 of the bus bar 22. Is injected into.
  • the filler injection hole 222b is sealed by a separate member, for example, a bolt member, a rod-shaped pin member, a synthetic resin member, or a rubber member.
  • the filler 26 according to the invention may consist of quartz sand or quartz silica sand.
  • a liquid sodium silicate solution may be added to quartz sand or quartz silica sand and then dried.
  • At least one of the fuse elements 24 is connected to the fuse element connecting blocks 223 and 233 of the pair of bus bars 22 and 23 through a soldering or welding process.
  • the welding process may be a laser welding or an ultrasonic welding (fusion) process.
  • the bus bars 22 and 23 having the terminals 221 and 231, the fixing plates 222 and 232, and the fuse element connection blocks 223 and 233 integrally are NC machining (cutting processing).
  • a single base material is manufactured by the forging method using a mold press.
  • a single base material is preheated to a constant temperature and then formed into a mold press.
  • FIGS. 8 to 14 are diagrams illustrating a manufacturing process of each process. 8 to 14, (a) is a front view, (b) is a side view, (c) is a top view, and (d) is a rear view.
  • the base material 1 is prepared.
  • the base material 1 may be any one of an electrically conductive metal material such as copper, brass, zinc, nickel, or the like as a round bar or a square bar.
  • a part of the base material 1 is primarily pressed through a forging process to form a terminal (ST1).
  • a forging process After preheating the base material 1 at a predetermined temperature in a state where the base material 1 is placed in the press mold, that is, the upper mold and the lower mold, one side of the base material 1, that is, the terminal is The site
  • the first compressed portion 1a is second compressed to form a desired thickness.
  • the second crimping step is carried out in a forging step similarly to the first crimping step.
  • the thickness t2 of the secondary compressed portion 1a ' is smaller than the thickness t1 of the primary compressed portion 1a.
  • the second pressing process shown in Figure 9 can be omitted depending on the thickness of the terminal to be formed.
  • a terminal having a desired thickness may be formed at one time only by the first crimping process.
  • the terminal may be formed by first trimming the second crimped portion 1a 'to remove unnecessary portions a (ST2).
  • the first trimming process may be formed through a forging or cutting process.
  • 'a' represents a portion removed by trimming
  • 1a represents a terminal in which unnecessary portions are removed after trimming.
  • a forging process using a press die is performed to form the fuse element connection block 2 and the fixing plate 3 at the same time by pressing the other side of the base material 1 on which the primary trimming is completed. (ST3).
  • the forging process by pressing the base material 1 opposite to the primary crimped portion 1a "using a mold press to form a fuse element connection block 2 having a cuboid or a cube shape and a fixed plate ( 3) form.
  • a terminal connection hole 4a connected to the line and load side circuits is formed in the terminal 4 through a piercing process (ST4).
  • the unnecessary portion (b) may be further removed to complete the terminal through the secondary trimming process.
  • the second trimming process may be omitted when the terminal is formed to a desired size (final size) through the first trimming process performed in FIGS. 7 and 10.
  • the bus bar is completed by forming the fastening hole 3a to which the housing is fastened and the filler injection hole 3b into which the filler is injected (ST5).
  • the filler injection hole 3b into which the filler is injected (ST5).
  • at least one fattening groove (3c) or the like may be formed to reduce the weight of the bus bar.
  • the filler injection hole 3b is formed only in one of the pair of bus bars.
  • the manufacturing method of the high voltage fuse 20 according to the embodiment of the present invention is as follows.
  • bus bars 22 and 23 are manufactured through the manufacturing method as shown in FIGS. 7 to 14.
  • the fuse elements 24 are connected to the fuse element connection blocks 223 and 233 of the pair of bus bars 22 and 23 by soldering, laser welding, or ultrasonic welding.
  • the housing 21 is fastened to the fixing plates 222 and 232 by using the fixing pin 25.
  • the filler 26 is injected and insulated through the filler injection hole 22b formed in the fixed plate 222 of any one of the pair of bus bars 22 and 23.
  • 15 is an enlarged view of the fixing pin according to the present invention.
  • the fixing pin 25 is hammered into the fastening holes 21a, 222a, and 232a formed in the fixing plates 222 and 232 of the housing 21 and the pair of bus bars 22 and 23. Fix it.
  • the fixing pin 25 is formed in a convex shape in which both sides are convex outward in the longitudinal direction so as to be easily driven from the fastening holes 21a, 222a, and 232a, and the housing 21 in a state of being stuck in the fastening holes 21a, 222a, and 232a. ) Is unevenly formed (25a) at regular intervals along the outer surface in the longitudinal direction in order to stably fasten to the fixing plates (222, 232).
  • FIG. 16 and 17 are views illustrating a bus bar according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of the bus bar
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of the bus bar.
  • the bus bar 32 according to another example of the present invention includes a terminal 321, a fixing plate 322, a fuse element connecting block 323, and a needle 324.
  • the terminal 321, the fixing plate 322 and the fuse element connecting block 323 have the same structure as the bus bar 22 shown in FIGS. 3 and 4. However, a screw groove 323a for coupling the needle 324 to the center of the fuse element connection block 323 is formed.
  • the screw groove 323a may be formed together when the fastening hole 3a, the fat loss groove 3c, and the filler injection hole 3b are formed.
  • the needle 324 is screwed into the screw groove 323a formed at the center of the fuse element connection block 323 to absorb impact current generated when an arc or spark is generated, such as a lightning rod.
  • the present invention is applicable to the field of manufacturing high voltage fuses for electric vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuses (AREA)

Abstract

본 발명은 라인 및 부하 측 회로에 연결되는 고전압 퓨즈용 버스 바(단자)를 일체로 형성하기 위한 제조방법 및 이를 이용한 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법에 관한 것으로, 라인 및 부하 측 회로에 연결되는 고전압 퓨즈용 버스 바를 구성하는 터미널과, 퓨즈 엘리먼트 접속블록과, 고정 플레이트를 단조 공정을 이용한 프레스 압착 공정으로 일체로 제조함으로써 고전압 퓨즈의 조립 공정을 단순화하고, 전기적 특성과 열적 특성을 개선할 수 있다.

Description

고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법 및 이를 이용한 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법
본 발명은 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는, 라인 및 부하 측 회로에 연결되는 고전압 퓨즈용 버스 바(단자)를 일체로 형성하기 위한 제조방법 및 이를 이용한 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법에 관한 것이다
일반적으로, 배터리 전기 자동차(BEV), 하이브리드 전기 자동차(HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV) 등과 같은 전기 자동차에서는 기존의 자동차용 전력 분배 시스템보다 높은 전압에서 작동하는 고전압 전력 분배 시스템을 구비함에 따라 고전압 시스템에서 회로를 안정적으로 보호하기 위해 고전압 퓨즈를 필요로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈(10)는 하우징(11)과, 라인 및 부하 측 회로에 각각 연결되는 한 쌍의 버스 바(12, 13)와, 한 쌍의 버스 바(12, 13) 사이에 연결된 적어도 하나의 퓨즈 엘리먼트들(미도시)을 포함한다.
상기 퓨즈 엘리먼트들은 정해진 한계 전류가 흐르는 경우 용융되거나, 혹은 구조적으로 파손되어 전기적으로 접속된 한 쌍의 버스 바(12, 13)의 접속을 차단한다. 이처럼 퓨즈 엘리먼트들이 용융 또는 파손으로 인해 개방되면, 부하 측 회로가 라인 측 회로로부터 절연되어 전기적 이상으로 인해 과전류가 라인 측에서 부하 측으로 흐르는 것을 차단함으로써 부하 측의 부품들과 회로가 손상되는 것을 방지한다.
한 쌍의 버스 바(12, 13)는 각각 라인 또는 부하 측 회로에 접속되는 터미널과, 상기 터미널의 단부에 형성되고 하우징(11)이 고정되는 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 타측부에 결합되어 퓨즈 엘리먼트들이 용접 체결되는 퓨즈 엘리먼트 접속블록을 포함한다.
하우징(11)은 관 형상으로, 양측부가 고정핀(14)에 의해 버스 바(12, 13)의 고정 플레이트의 측부에 형성된 체결공에 삽입 고정된다. 이에 따라, 개방된 하우징(11)의 양측부는 고정 플레이트에 의해 밀봉된다. 그리고, 하우징(11)의 내부에는 퓨즈 엘리먼트들의 파손시 발생되는 아크를 소화하기 위해 충전제(미도시)가 충진된다.
이러한 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈(10)에서는 버스 바(12,13)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록을 고정 플레이트와 별도로 독립적으로 제작한 후 납땜이나 용접을 통해 고정 플레이트에 체결하는 방식으로 조립함에 따라 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈(10)는 버스 바(12, 13)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록과 고정 플레이트를 각각 별도로 제작한 후 이들을 납땜이나 용접을 통해 체결하여 조립함에 따라 제조 및 조립 공정이 번거롭고 복잡하였다.
둘째, 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈(10)는 버스 바(12, 13)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록이 고정 플레이트의 일측면에 납땜과 용접을 통해 체결됨에 따라 접촉 저항이 증가하여 라인 측에서 부하 측 회로 간의 저항을 증가시킬 수 있다. 이로 인해, 안정적인 전류 흐름을 방해하여 불필요한 전력 손실이 발생할 수 있다.
셋째, 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈(10)는 버스 바(12, 13)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록이 고정 플레이트의 일측면에 납땜과 용접을 통해 체결됨에 따라 이들 간에 접촉 특성이 낮아 열적 흐름이 원활하지않으며, 이로 인해 퓨즈(10) 내부의 온도를 외부로 빠르게 배출하지 못하는 등의 안전성에 문제가 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들이 있다.
첫째, 본 발명은 퓨즈의 조립 공정을 단순화하고, 전기적 특성과 열적 특성을 개선하기 위해 라인 및 부하 측 회로에 연결되는 한 쌍의 고전압 퓨즈용 버스 바를 구성하는 터미널과, 퓨즈 엘리먼트 접속블록과, 고정 플레이트를 일체로 제조할 수 있는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
둘째, 본 발명은 상기한 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법을 이용하여 전기 자동차용 고전압 퓨즈를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a) 환봉 또는 각봉으로 이루어진 금속 재질의 모재를 준비하는 단계; (b) 프레스 금형을 이용한 단조공정을 통해 상기 모재의 일측부를 압착하여 터미널을 형성하는 단계; (c) 프레스 금형을 이용한 단조공정을 통해 상기 모재의 타측부를 압착하여 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록과 상기 고정 플레이트를 동시에 형성하는 단계; 및 (d) 상기 고정 플레이트에 체결홀과 충전제 주입홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 모재의 일측부를 1차 압착하는 단계; (b-2) 1차 압착된 상기 모재의 일측부를 원하는 두께로 2차 압착하는 단계; 및 (b-3) 2차 압착된 상기 모재의 일측부를 트리밍하여 상기 터미널을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에 상기 터미널에 터미널 접속홀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터미널에 터미널 접속홀을 형성하는 단계에서는 상기 터미널에 대해 트리밍을 추가로 실시하여 상기 터미널을 원하는 크기로 조정할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서는 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록의 중앙에 나사홈을 더 형성하고, 상기 (d) 단계 후, 상기 나사홈에 아크나 스파크 발생시 발생되는 충격 전류를 흡수하는 니들을 나사 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기한 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법을 이용하여 한 쌍의 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바를 각각 제조하되, 상기 한 쌍의 일체형 버스 바 중 어느 하나에만 상기 충전제 주입홀을 형성하는 단계; (b) 상기 한 쌍의 일체형 버스 바의 각 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록에 상기 퓨즈 엘리먼트를 납땜 또는 용접으로 접속하는 단계; (c) 고정핀을 이용하여 상기 한 쌍의 일체형 버스 바의 고정 플레이트에 하우징을 고정하는 단계; (d) 상기 충전제 주입홀을 통해 상기 하우징의 내부에 충전제를 주입하는 단계; 및 (e) 상기 충전제 주입홀을 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 고정핀은 상기 고정 플레이트와 상기 하우징에 형성된 체결홀에 쉽게 박히도록 길이방향으로 양측부가 외측으로 볼록한 볼록 형상으로 이루어지고, 상기 체결홀에 박힌 상태에서 상기 하우징을 상기 고정 플레이트에 안정적으로 압착 고정되기 위해 길이방향으로 외측면을 따라 일정 간격으로 요철이 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 라인 및 부하 측 회로에 연결되는 고전압 퓨즈용 버스 바를 구성하는 터미널과, 퓨즈 엘리먼트 접속블록과, 고정 플레이트를 단조 공정을 이용한 프레스 압착 공정으로 일체로 제조함으로써 고전압 퓨즈의 조립 공정을 단순화하고, 전기적 특성과 열적 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기 자동차용 고전압 퓨즈를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 퓨즈를 설명하기 위해 도시한 조립 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 고전압 퓨즈의 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 고전압 퓨즈를 다른 측면에서 바라본 분해 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 고전압 퓨즈의 정면도.
도 6은 도 5에 도시된 A-A' 절취선을 따라 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 버스 바의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 흐름도.
도 8 내지 도 14는 각 공정별 제조 과정을 설명하기 위해 도시한 도면들.
도 15는 본 발명에 따른 고정핀을 확대하여 도시한 도면.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 예에 따른 버스 바를 설명하기 위해 도시한 도면들.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 모재
1a, 1a', 1a'' : 터미널이 형성될 부위
10, 20 : 고전압용 퓨즈
11, 21 : 하우징
12, 13, 22, 23, 32 : 버스 바
24 : 퓨즈 엘리먼트
14, 25 : 고정핀
26 : 충전제
4, 221, 231, 321 : 터미널
3, 222, 232, 322 : 고정 플레이트
2, 223, 233, 323 : 퓨즈 엘리먼트 접속블록
3a, 21a, 222a, 223a : 체결홀
4a : 터미널 접속홀
3b : 충전제 주입홀
3c : 살빼기 홈
25a : 요철
324 : 니들
232a : 나사홈
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 퓨즈를 설명하기 위해 도시한 조립사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 고전압 퓨즈의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 고전압 퓨즈를 다른 측면에서 바라본 분해 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 고전압 퓨즈의 정면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 A-A' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 퓨즈(20)는 하우징(21)과, 라인 및 부하 측 회로에 각각 연결되는 한 쌍의 버스 바(22, 23)와, 한 쌍의 버스 바(22, 23) 사이에 연결된 적어도 하나의 퓨즈 엘리먼트들(24)을 포함한다.
한 쌍의 버스 바(22, 23)는 도 3 및 도 4와 같이, 라인 및 부하 측 회로에 각각 접속되고, 퓨즈 엘리먼트들(24)에 의해 전기적으로 상호 접속된다. 일례로, 버스 바(22)는 라인 측 회로에 접속되고, 버스 바(23)는 부하 측 회로에 접속될 수 있다.
이러한 버스 바(22, 23)는 하우징(21)이 고정되는 고정 플레이트(222, 232)와, 고정 플레이트(222, 232)의 일측부에 형성되고 라인 또는 부하 측 회로에 접속되는 터미널(221, 231)과, 고정 플레이트(222, 232)의 타측부에 형성되고 적어도 하나의 퓨즈 엘리먼트(24)가 접속되는 퓨즈 엘리먼트 접속블록(223, 233)을 포함한다.
버스 바(22, 23)는 각각 터미널(221, 231), 고정 플레이트(222, 232) 및 퓨즈 엘리먼트 접속블록(223, 233)이 동일 금속으로 일체로 제조됨에 따라 조립형 구조에 비해 고전압 퓨즈(20)의 조립 공정을 단순화하고 전기적 특성과 열적 특성을 개선할 수 있다.
하우징(21)은 도 3 및 도 4와 같이, 관 형상, 예를 들면 원형관 형상으로 이루어진다. 그리고, 하우징(21)의 양측부는 고정핀(25)을 통해 고정 플레이트(222, 232)의 측부에 고정된다. 이를 위해 하우징(21)의 양측부와 고정 플레이트(222, 232)의 측부에는 고정핀(25)이 관통 체결되는 체결홀(21a, 222a, 223a)이 각각 형성되어 있다.
도 6과 같이, 하우징(21)과 고정 플레이트(222, 232)에 의해 밀봉되는 고전압 퓨즈(20)의 내부(퓨즈 엘리먼트들(24)이 수용되는 내부 공간)에는 과전류로 인해 퓨즈 엘리먼트들(24)에서 발생되는 아크를 소화하기 위해 충전제(26)가 충전된다.
충전제(26)는 도 3과 같이, 한 쌍의 버스 바(22, 23) 중 어느 하나, 예를 들면, 버스 바(22)의 고정 플레이트(222)에 형성된 충전제 주입홀(222b)을 통해 내부로 주입된다. 충전제(26)의 주입이 완료되면, 충전제 주입홀(222b)은 별도의 부재, 예를 들면, 볼트 부재이거나, 봉 형상의 핀 부재, 합성수지 부재, 고무 부재로 의해 밀봉된다.
본 발명에 따른 충전제(26)는 석영 모래나 석영 실리카 모래로 이루어질 수 있다. 혹은 높은 열전도와 기계적 강도를 향상시키기 위해 석영 모래나 석영 실리카 모래에 액체 상태의 규산나트륨 용액을 첨가한 후 건조시키는 방식으로 제조할 수 있다.
퓨즈 엘리먼트들(24)은 도 3 및 도 4와 같이, 적어도 하나가 한 쌍의 버스 바(22, 23)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록(223, 233)에 납땜 또는 용접 공정을 통해 접속된다. 이때, 상기 용접 공정은 레이저 용접 또는 초음파 용접(융착) 공정일 수 있다.
한편, 본 발명에서 터미널(221, 231), 고정 플레이트(222, 232) 및 퓨즈 엘리먼트 접속블록(223, 233)이 일체로 이루어진 버스 바(22, 23)는 가공이 어려운 NC 기계가공(절삭 가공) 대신에 단일 모재를 이용하여 금형 프레스를 이용한 단조 공법으로 제조한다. 예를 들어, 단일 모재를 일정 온도로 예열한 후 금형 프레스로 형성한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 버스 바의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 흐름도이고, 도 8 내지 도 14는 각 공정별 제조 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 8 내지 도 14에서 (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 평면도, (d)는 배면도이다.
도 7과 같이, 모재(1)를 준비한다. 이때, 모재(1)는 환봉 또는 각봉으로, 구리, 황동, 아연, 또는 니켈 등과 같은 전기 도전성 금속 재료 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
이후, 도 7 및 도 8과 같이, 터미널을 형성하기 위해 단조공정을 통해 모재(1)의 일부를 1차 압착한다(ST1). 예를 들어, 상기 단조공정은 프레스 금형, 즉, 상부금형과 하부금형 내에 모재(1)를 위치시킨 상태에서 일정 온도로 모재(1)를 예열한 후 모재(1)의 일측부, 즉 터미널이 형성될 부위(1a)를 프레스 금형으로 평평하게 압착한다.
이후, 도 9와 같이, 1차 압착된 부위(1a)를 2차 압착하여 원하는 두께로 형성한다. 이때, 2차 압착공정은 1차 압착공정과 마찬가지로, 단조공정으로 실시한다. 그리고, 2차 압착된 부위(1a')의 두께(t2)는 1차 압착된 부위(1a)의 두께(t1) 보다 작다.
물론, 도 9에 도시된 2차 압착공정은 형성하고자 하는 터미널의 두께에 따라 생략가능하다. 즉, 1차 압착공정만으로도 원하는 두께의 터미널을 한 번에 형성할 수도 있다.
이후, 도 7 및 도 10과 같이, 2차 압착된 부위(1a')를 1차 트리밍하여 불필요한 부위(a)를 제거하여 터미널을 형성할 수 있다(ST2). 이때, 상기 1차 트리밍 공정은 단조 또는 절단 공정을 통해 형성할 수 있다. 여기서, 'a'는 트리밍에 의해 제거된 부위를 나타내고, 1a"는 트리밍 후 불필요한 부위가 제거된 상태의 터미널을 나타낸다.
이후, 도 7 및 도 11과 같이, 프레스 금형을 이용한 단조공정을 실시하여 1차 트리밍이 완료된 모재(1)의 타측부를 압착하여 퓨즈 엘리먼트 접속블록(2)과 고정 플레이트(3)를 동시에 형성한다(ST3). 이때, 상기 단조공정은 금형 프레스를 이용하여 1차 압착된 부위(1a")의 반대측 모재(1)를 압착하여 직육면체 또는 정육면체 형상을 갖는 퓨즈 엘리먼트 접속블록(2)을 형성함과 동시에 고정 플레이트(3)를 형성한다.
이후, 도 7, 도 12 및 도 13과 같이, 피어싱(펀칭) 공정을 통해 터미널(4)에 라인 및 부하 측 회로와 접속되는 터미널 접속홀(4a)을 형성한다(ST4). 이때, 2차 트리밍 공정을 통해 터미널을 완성기 위해 불필요한 부위(b)를 추가로 제거할 수도 있다. 물론, 상기 2차 트리밍 공정은 도 7 및 도 10에서 실시된 1차 트리밍 공정을 통해 터미널이 원하는 크기(최종 크기)로 형성된 경우에는 생략할 수 있다.
이후, 도 7 및 도 14와 같이, 하우징이 체결되는 체결홀(3a)과 충전제가 주입되는 충전제 주입홀(3b)을 형성하여 버스 바를 완성한다(ST5). 이때, 각 면을 면취하는 한편, 버스 바의 경량화를 위해 적어도 하나의 살빼기 홈(3c) 등을 형성할 수도 있다.
한편, 충전제 주입홀(3b)은 한 쌍의 버스 바 중 어느 하나에만 형성한다.
도 7 내지 도 14와 같이, 프레스 금형을 이용한 단조공정을 통해 터미널, 고정 플레이트 및 퓨즈 엘리먼트 접속블록이 일체로 이루어진 한 쌍의 버스 바를 완성한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 퓨즈(20)의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 도 7 내지 도 14와 같은 제조방법을 통해 한 쌍의 버스 바(22, 23)를 제조한다.
이후, 한 쌍의 버스 바(22, 23)의 퓨즈 엘리먼트 접속블록(223, 233)에 퓨즈 엘리먼트(24)를 납땜이나 레이저 용접 또는 초음파 용접을 통해 접속한다.
이후, 고정핀(25)을 이용하여 하우징(21)을 고정 플레이트(222, 232)에 체결한다.
이후, 한 쌍의 버스 바(22, 23) 중 어느 하나의 버스 바(22)의 고정 플레이트(222)에 형성된 충전제 주입홀(22b)을 통해 내부로 충전제(26)를 주입하여 절연한다.
이후, 충전제 주입홀(22b)을 밀봉하여 고전압 퓨즈(20)를 완성한다.
도 15는 본 발명에 따른 고정핀을 확대하여 도시한 도면이다.
도 15와 같이, 고정핀(25)은 하우징(21)과 한 쌍의 버스 바(22, 23)의 고정플레이트(222, 232)에 형성된 체결홀(21a, 222a, 232a)에 망치 부재로 박아 고정한다.
이러한 고정핀(25)은 체결홀(21a, 222a, 232a)에서 쉽게 박히도록 길이방향으로 양측부가 외측으로 볼록한 볼록 형상으로 이루어지고, 체결홀(21a, 222a, 232a)에 박힌 상태에서 하우징(21)을 고정 플레이트(222, 232)에 안정적으로 체결 고정하기 위해 길이방향으로 외측면을 따라 일정 간격으로 요철(25a)이 형성되어 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 예에 따른 버스 바를 설명하기 위해 도시한 도면들로서, 도 16은 버스 바의 조립 사시도이고, 도 17은 버스 바의 분해 사시도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 버스 바(32)는 터미널(321), 고정 플레이트(322), 퓨즈 엘리먼트 접속블록(323) 및 니들(324)을 포함한다.
터미널(321), 고정 플레이트(322) 및 퓨즈 엘리먼트 접속블록(323)은 도 3 및 도 4에 도시된 버스 바(22)와 동일한 구조로 이루어진다. 다만 퓨즈 엘리먼트 접속블록(323)의 중앙에는 니들(324)이 결합되기 위한 나사홈(323a)이 형성되어 있다.
나사홈(323a)은 도 7 및 도 14에서, 체결홀(3a), 살빼기 홈(3c), 충전제 주입홀(3b)을 형성할 때 함께 형성할 수 있다.
니들(324)은 퓨즈 엘리먼트 접속블록(323)의 중앙에 형성된 나사홈(323a)에 나사 체결되어 피뢰침과 같이, 아크나 스파크 발생시 발생되는 충격 전류 등을 흡수한다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조 분야에 적용 가능하다.

Claims (7)

  1. (a) 환봉 또는 각봉으로 이루어진 금속 재질의 모재를 준비하는 단계;
    (b) 프레스 금형을 이용한 단조공정을 통해 상기 모재의 일측부를 압착하여 터미널을 형성하는 단계;
    (c) 프레스 금형을 이용한 단조공정을 통해 상기 모재의 타측부를 압착하여 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록과 상기 고정 플레이트를 동시에 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 고정 플레이트에 체결홀과 충전제 주입홀을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 모재의 일측부를 1차 압착하는 단계;
    (b-2) 1차 압착된 상기 모재의 일측부를 원하는 두께로 2차 압착하는 단계; 및
    (b-3) 2차 압착된 상기 모재의 일측부를 트리밍하여 상기 터미널을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에 상기 터미널에 터미널 접속홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터미널에 터미널 접속홀을 형성하는 단계에서는 상기 터미널에 대해 트리밍을 추가로 실시하여 상기 터미널을 원하는 크기로 조정하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서는 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록의 중앙에 나사홈을 더 형성하고,
    상기 (d) 단계 후, 상기 나사홈에 아크나 스파크 발생시 발생되는 충격 전류를 흡수하는 니들을 나사 결합하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법.
  6. (a) 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바의 제조방법을 이용하여 한 쌍의 고전압 퓨즈용 일체형 버스 바를 각각 제조하되, 상기 한 쌍의 일체형 버스 바 중 어느 하나에만 상기 충전제 주입홀을 형성하는 단계;
    (b) 상기 한 쌍의 일체형 버스 바의 각 상기 퓨즈 엘리먼트 접속블록에 상기 퓨즈 엘리먼트를 납땜 또는 용접으로 접속하는 단계;
    (c) 고정핀을 이용하여 상기 한 쌍의 일체형 버스 바의 고정 플레이트에 하우징을 고정하는 단계;
    (d) 상기 충전제 주입홀을 통해 상기 하우징의 내부에 충전제를 주입하는 단계; 및
    (e) 상기 충전제 주입홀을 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정핀은 상기 고정 플레이트와 상기 하우징에 형성된 체결홀에 쉽게 박히도록 길이방향으로 양측부가 외측으로 볼록한 볼록 형상으로 이루어지고, 상기 체결홀에 박힌 상태에서 상기 하우징을 상기 고정 플레이트에 안정적으로 압착 고정되기 위해 길이방향으로 외측면을 따라 일정 간격으로 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 고전압 퓨즈의 제조방법.
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