열기계적 보상 소자로서 용융 퓨즈{Melting fuse with a thermo-mechanical compensation element}
본 발명은 용융 퓨즈에 관한 것으로, 특히 청구항 1의 일반 부분에 따른 고전압 회로를 구비하는 모터 차량용 열기계적 보상 소자로서 용융 퓨즈에 관한 것이다.
용융 퓨즈는 오랫동안 알려져 왔다. 이들은 가융(可融) 도체를 용융시켜 전기 회로를 차단하는 과전류 보호 장치를 구성한다. 가융(可融) 도체는 그것을 통과하는 전류에 의해 가열되고, 그것을 통해 흐르는 전류가 특정 시간 범위 동안 현저하게 초과되는 경우에는 용융된다. 용융 퓨즈는 강한 전기 부하에 가열되고, 결과적인 열 기계적 팽창은 궁극적인 가융(可融) 도체의 피로 파괴로 이어질 수 있다. 그것은 전기 또는 하이브리드 드라이브를 갖는 차량에서 고전압 전기 회로를 보호하게 되고, 매우 높은 요구조건으로 고전압 전기 회로에 설치되는 용융 퓨즈가 만들어진다. 통제되지 않은 단락은 전체 전기 시스템을 파괴할 수 있고, 게다가 고압 전기 회로의 바로 근처에 있는 사람에게 상해의 위험이 있다. 용융 퓨즈의 안정적인 작동을 보장할 목적으로 용융 퓨즈의 물리적 및 화학적 특성이 반복되는 스트레스 후에도 변하지 않도록 하는 것이 필요하다. 결과적으로, 가융(可融) 도체의 열 - 기계적 팽창 그렇지 않으면 재료 피로 때문에 발생할 수 있는 가융(可融) 도체의 잘못된 트리거링 또는 조기(早期) 실패 때문에 퓨즈의 속성을 상실하는 것을 방지해야 한다. 많은 개발 수단이 용융 퓨즈에서 가융(可融) 도체의 피로 파괴를 방지할 목적으로 추진되고, 이 목적을 위해 가융(可融) 도체는 예를 들면 석화된 규사(珪砂)나 시멘트에 부착되며, 열 - 기계적 팽창의 경우에 그들의 이동을 제한하도록 측정이 의도되며, 이러한 맥락에서, 가융(可融) 도체는 고정 재료에 응력이 최적으로 전달될 수 있는 방식으로 클램핑 된다. 한가지 예를 들면, 가융(可融) 도체는 각이 지도록 설계되어 궁극적으로 조기(早期) 피로 파괴로 이어질 수 있는 가융(可融) 도체의 개별 각에서 기계적 피크 응력의 결점을 수반하게 된다. 다른 가융(可融) 도체는 물결 모양 또는 나선형 모양으로 시멘트에 부착되어 있다. 결과적으로, 가융(可融) 도체로서 기능하는 나선형 와이어는 잠재적 꼬임이 자유롭지만, 그 전체 길이에 걸쳐 동일한 직경을 갖고, 결과적으로 소위 의사 퓨즈가 존재하지 않기 때문에 빠르고 안정적인 트리거링을 더 어렵게 한다. 시멘트 고화 또는 규사(珪砂)에 부착된 가융 도체의 또 다른 단점은 결국 용융 퓨즈의 제조 공정으로 만들어질 때 높은 요구 조건과 높은 생산 비용이다.
본 발명의 목적은 서비스 - 수명이 상당히 연장되고, 그 생산 비용을 낮게 억제 할 수 있는 특히 고전압 회로를 구비하는 모터 차량의 용융 퓨즈를 제시함에 있다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 용융 퓨즈에 의해 달성된다. 용융 퓨즈는 서로 인접하는 두 개의 길이 영역 사이, 서로 두개의 접점을 연결한 가융 도체가 내부에 존재하는 전기 절연 하우징을 구비하고, 이러한 가융 도체는 길이 영역이 열 - 기계적 확장의 경우에 회전할 수 있는 주위 회전 점을 갖추고 있다. 이러한 맥락에서 하나 이상의 스프링 요소와 같은 대응하는 가융 도체에 대한 특히 유리한 점은 열 - 기계적 응력이 회전 이동으로 변환됨으로써 가융 도체의 확장이 가능하도록 균일하면서 구부러져 꼬임이 자유롭고, 이러한 꼬임 이동을 방지하는 가융 도체의 조기 피로 파괴의 위험을 최소화하는 동안 기계적 부하 피크는 흡수된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시 예에서 가융 도체는 중심대칭형을 갖는다. 가융 도체의 이러한 구성은 용이하게 개별 운동 범위의 계정 또는 치수에 기초하여 가융 도체의 회전 범위 확장을 고려하는 것이 가능하게 된다. 또한, 중심대칭형은 가융 도체 내부 열 - 기계적 응력의 균일한 분포를 허용한다. 특히 가융 도체의 이점은 회전 지점 - 여기서는 중심대칭점 - 다시 말하면, 휴식처, 이 경우 최소한의 기계적인 부하가 의사 퓨즈의 감소 된 단면에서 발생하기 때문에 회전 점에서는 감소 된 단면을 갖는다. 가융 도체는 절연 하우징 내에서 아크 억제 수단에 의해 포위되는 것이 특히 실용적이다. 다른 것들 중에서 아크 강도 의존은 전기 회로가 스위치 오프시 발생할 수 있는 접속된 전류의 크기 때문에 매우 효과적으로 회로를 냉각할 수 있어야한다. 바람직한 실시 예에서, 아크 억제 수단은 규사(珪砂) 이다. 단락 회로의 경우, 가융 도체를 통해 흐르는 전류는 퓨즈의 정격 전류보다 수십배 높은 수준에 도달 할 수 있다. 이 과정에서 단락 중에 가융 도체는 세 가지 상태 즉, 고체, 액체 및 기체의 상태를 거친다. 가융 도체가 기체 상태에 있을 때 플라즈마는 어떤 전류 흐름을 통해 생성되어 아크가 강하게 규사를 가열하는 것이 이루어진다. 이 과정에서, 용융 규사(珪砂)는 너무 강하게 아크를 냉각 - 플라즈마의 재점화를 - 효과적으로 방지한다. 이 과정에서 아크가 소멸되고 보호하고자 하는 전류 또는 전압 공급의 소스로부터의 라인은 차단된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시 예에서 가융 도체는 - 규사(珪砂) - 규사(珪砂)로 둘러싸여 이루어진 아크 억제 수단으로 이동가능하다. 고화 시멘트 또는 규사(珪砂)에 부착되는 종래의 용융 퓨즈에 비해 본 발명의 실시 예에 따른 가융 도체는 그것이 내포된 하우징 내 규사(珪砂) 또는 아크 억제 수단 내에서 가동되도록 배열된다. 이러한 자유로운 이동은 열 - 기계적 팽창에 의한 확장이 탄성 회전 운동으로 변환되는 가융 도체를 허용한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 용융 퓨즈의 가융 도체의 수명은 상당히 장기간이고, 그 물리 화학적 성질을 장기간 이상 확보할 수 있다. 이러한 용융 퓨즈의 제조 방법으로 만들어질 때의 간단한 요구 사항은 추가적인 비용 절감으로 이어진다.
본 발명의 목적은 특히 모터 차량의 고전압 회로에 채용할 수 있는 열 - 기계적 하중에도 불구하고 서비스 수명과 내구성이 상당히 연장되고, 그 생산 비용을 낮게 억제할 수 있는 각별한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용융 퓨즈의 측면도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 의사 퓨즈를 갖는 가융 도체를 나타낸 도면이다.
본 발명 및 그 실시 예를 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 서로 다른 두 접점(3)을 연결하는 가융 도체(5)가 내부에 있는 전기 절연 하우징(1)을 포함하는 본 발명에 따른 용융 퓨즈(10)의 실시 예를 나타낸다. 상기 전기 절연 하우징(1)은 - 여기서 점으로 나타낸 - 별도로 아크 억제 수단(11)을 포함하고, 느슨하게 가융 도체(5)를 둘러싸며, 즉, 상기 가융 도체(5)가 아크 억제 수단(11) 내에 이동 가능하게 삽입되어 있다. 강한 전기 부하의 경우에, 용융 퓨즈(10)의 가융(可融) 도체(5)는 가열되고, 가융 도체(5)의 열 - 기계적 응력은 일반적으로 조기 피로 파괴의 원인이 될 수 있는 변형을 일으킨다. 도 1에 도시된 실시예에서 가융(可融) 도체(5)는 길이 영역이 열 - 기계적 팽창시에 회전될 수 있는 주위의 회전 점(7)을 갖는 방식으로 형성된다. 도 1에서 냉각 상태에 있는 가융(可融) 도체(5)는 실선으로 나타나 있고, 파선은 강한 전기 부하 동안의 가융 도체(5)의 상태 즉, 가열 상태를 나타내고 있다.가융 도체(5)의 형상의 적절한 선택에 의해 확장은 회전 운동으로 변환할 수 있는 열 - 기계적 응력에 의해 초래된다. 따라서, 가융 도체(5)는 발생하는 열 응력을 "완화" 한다. 본 실시예에서 가융 도체(5)는 중심대칭 형상을 갖고, 회전 점(7)은 가융 도체(5) 대칭축의 교점이다. 상기 가융 도체(5)는 본 발명에 따른 용융 퓨즈(10)의 하우징(1) 내 아크 억제 수단(11) 내에서 이동 가능하게 장착되어 있기 때문에 가융 도체(5)의 이동을 방해하는 주목할 만한 힘은 없다. 따라서, 상기 가융 도체(5)는 하우징(1) 내에서 방해받지 않고 변형될 수 있으며, 이 경우에 바람직한 아크 억제 수단(11)은 규사(珪砂)이고, 단락이 발생하면, 규사(珪砂)는 가융 도체(5) 용융물이 매우 빠르게 냉각될 때 형성되는 플라즈마를 확보한다. 특히 가융 도체(5)의 중심대칭 형상에 관한 도 1에 도시된 실시예는 "S" 형상에 한정되지 않고, 또한 몇몇 "정재파" 및 "정지 노드"를 포함할 수 있으며, 가융 도체(5)의 적합한 형상은 특히 가융 도체(5)에서 열 - 기계적 응력에 의해 가용 도체(5)의 탄성(회전) 운동으로 팽창을 변환하는 모든 형상이 가능하다. 도 2는 의사 퓨즈(8)를 갖는 가용 도체(5)의 예를 나타낸다. 의사 퓨즈 (8)는 바람직하게는 회전 점(7) 지역에 위치해 있고, 가융 도체(5)가 가융 도체(5)의 대칭 지점 - 여기서는 회전 점(7) - 에 배치 될때 가용 도체(5) 상의 기계적인 부하가 회전 점(7)의 영역에서 최소화되기 때문에 예로서 주어진 본 발명의 실시 예에 따른 특별한 이점이 있으며, 상기 가융 도체(5)의 나머지 부분이 근처 또는 의사 퓨즈(8)에 의해 생성된 열을 분산시키는 역할을 함으로써 상기 의사 퓨즈(8)는 가융 도체(5)에 의한 빠른 응답을 보장할 수 있다. 상기한 특징을 갖는 용융 퓨즈(10)는 열 - 기계적 하중에도 불구하고 서비스 수명과 내구성을 많이 증가시킬 수 있다.
1 : 전기(電氣) 절연 하우징 3 : 접점
5 : 가융 도체 7 : 회전 점
8 : 의사 퓨즈 10 : 용융 퓨즈
11 : 아크 억제 수단 |
