KR20180035737A - 기계적 퓨즈 장치 - Google Patents

Abstract

여기에는 고전류 레벨에서 기능할 수 있는 효율적인 기계적 퓨즈 장치가 개시된다. 이러한 장치는 퓨즈 장치가 전류를 장치를 통해 흐르게 하는 비-트리거된 상태와 전류를 장치를 통해 흐르지 못하게 하는 트리거 상태를 갖도록 구성된 기계적 특징을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 장치들은 상기 장치를 통해 흐르는 미리 결정된 특정 전류 레벨이 상기 기계적 엘리먼트들이 상기 퓨즈 장치를 트리거된 상태로 천이시킴으로써 연결되는 전기 회로, 장치 또는 시스템을 차단하기 위한 충분한 전자기장을 생성하도록 구성된다. 또는 시스템. 일부 실시 예에서, 이러한 장치는 또한 밀폐된 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

Description

기계적 퓨즈 장치{MECHANICAL FUSE DEVICE}

여기에는 전기 장치 및 시스템에 사용하기 위한 퓨즈 및 특히 기계적 및/또는 밀폐된 특징을 포함하는 퓨즈에 일반적으로 관련된 장치가 개시된다.

본원은 2015년 5월 18일자로 출원된 미국 임시 특허출원 제62/163,257호 MURRAY S. McTIGUE, 등의 기계적 퓨즈 장치의 이익을 주장한다. 본원은 또한 2016년 5월 4일자로 출원된 미국 특허출원 제15/146,300호 MURRAY S. McTIGUE, 등의 기계적 퓨즈 장치의 이익을 주장한다. 이들 출원 모두는 그 전체가 여기에서 참조로서 인용된다.

전자 및 전기 공학 분야에서, 다양한 장치들이 과전류 보호를 제공하기 위해 적용될 수 있으므로, 이것은 전기 시스템이나 연결된 전기 장치에 대한 단락 회로, 과부하 및 영구적인 손상을 방지 할 수 있다. 이러한 장치들 중 2 개는 퓨즈와 회로 차단기를 포함한다. 종래의 퓨즈는 소진 장치(sacrificial device)로서 동작하는 저 저항성 저항의 유형이다. 일반적인 퓨즈는 너무 많은 전류가 그것을 통해 흐를 때 녹는 금속 와이어 또는 스트립을 포함하여, 그것이 연결되는 회로를 차단한다. 그러므로 종래의 퓨즈는 열 활성화 고체 소자이다.

사회가 발전함에 따라, 전기 시스템 및 전자 장치에 대한 다양한 혁신이 점차 보편화되고 있다. 이러한 혁신의 예로는 전기 자동차에서의 최근의 발전이 있고, 이것은 이는 언젠가 에너지 효율 기준이 되어 전통적인 석유 동력 차량을 대체할 것이다. 이러한 값 비싸고 일상적으로 사용되는 전기 장치에서, 과전류 보호는 특히 장치 오작동 및 장치의 영구 손상을 방지하기 위해 적용할 수 있다. 또한, 과전류 보호는 전기 화재와 같은 안전 위험을 방지 할 수 있다.

전기 자동차와 같은 많은 현대 응용 분야에서 종래의 퓨즈의 이용에 따른 몇몇 문제들은, 많은 종래의 고체 상태 퓨즈가 고전류에서 효율적으로 작동하는 것이 어렵다는 점이다. 전기 자동차의 예를 활용하면, 더 낮은 전류로 트리거하는 퓨즈는 실제로 위험한 것보다 훨씬 낮은 전류에서 장치 기능을 방해하여, 자동차가 불필요하게 전원이 꺼지는 결과를 초래할 수 있다. 또한, 종래의 퓨즈가 트리거되면, 그것은 소진되고 완전히 교체해야 한다.

여기에는 고전류에서 작동할 수 있는 효율적인 기계적 퓨즈 장치가 개시된다. 이러한 퓨즈 장치는 장치가 그것을 통해 전류를 흐르게 하고 회로 연결을 유지하도록 하는 제1 비-트리거된 또는 "설정" 위치를 갖고, 장치가 그것을 통해 전류를 흐르지 못하게 하는 제2의 트리거 위치를 갖도록 구성된다. 이러한 기계적 퓨즈 장치는 종래의 고체 상태 퓨즈 장치보다 높은 전류에서 작동할 수 있고, 일부 실시 예에서는 장치가 재사용될 수 있도록 퓨즈 장치가 "리셋"될 수 있다.

일부 실시예들에서, 퓨즈 장치는 전자기 컴포넌트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 퓨즈 장치들은 하나 이상의 기계적 컴포넌트들에 의해 설정된 배향으로 구성되고, 원하는 전류 레벨이 전자기장이 기계적 컴포넌트들의 힘을 극복하기에 충분한 힘을 발생시킬 때 트리거된다. 일부 실시예들에서, 퓨즈 장치들의 하나 이상의 컴포넌트들은 밀폐된 하우징 내에 하우징될 수 있다.

일 실시예에서, 퓨즈 장치는 적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디 및 장치의 상태를 상기 장치를 통한 전류 흐름을 허용하는 설정 상태와 상기 장치를 통한 전류의 흐름을 방해하는 트리거된 상태 사이에서 변경하도록 구성되는 상기 퓨즈 장치 내의 내부 컴포넌트들(internal components)를 포함한다. 상기 내부 컴포넌트들 중 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 바디 부분에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 퓨즈 장치는 또한 외부 회로와의 접속을 위해 상기 내부 컴포넌트들에 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들(contact structures)를 포함한다. 상기 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트들을 통과 할 때, 상기 장치가 상기 트리거된 상태로 천이하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 바디가 구성을 변경하도록 구성된다.

또 다른 실시예에서, 퓨즈 장치는 적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디 및 내부 컴포넌트들을 포함하고, 여기서 상기 내부 컴포넌트들은: 상기 적어도 하나의 바디 부분에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 고정된 콘택트들을 갖는 서로 전기적으로 절연된 고정된 콘택트들, 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉할 때, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들은 상기 고정된 콘택트들 사이에 전류가 흐르도록 허용하는 하나 이상의 가동 콘택트들, 핀이 상기 하나 이상의 가동 콘택트들을 상기 고정된 콘택트들과 접촉하지 않도록 이동시키는 위치로 편향되는 상기 하나 이상의 가동 콘택트들에 접속되는 내부 핀 컴포넌트, 및 상기 내부 핀 컴포넌트를 상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉하는 위치에 유지하도록 구성되는 핀 유지 구조를 포함한다. 퓨즈 장치는 또한 외부 회로와의 접속을 위해 상기 내부 컴포넌트들에 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들을 포함한다. 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트들을 통과 할 때, 상기 내부 핀 컴포넌트가 바이어스를 따라 이동하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 핀 유지 구조가 구성을 변경하도록 구성된다.

또 다른 실시예에서, 퓨즈 장치는 적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디, 상기 장치를 통한 전류 흐름을 허용하는 설정 상태와 상기 장치를 통한 전류 흐름을 방해하는 트리거된 상태 사이에서 상기 퓨즈 장치의 상태를 변경하도록 구성되는 가동 및 고정된 콘택트들, 상기 고정된 콘택트들에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들, 및 외부 회로와의 접속을 위해 상기 고정된 콘택트들과 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들을 포함한다. 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 콘택트 구조들 및 상기 가동 및 고정된 콘택트들을 통과 할 때, 상기 장치가 상기 트리거된 상태로 천이하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 바디가 구성을 변경하도록 구성되고, 상기 가동 콘택트가 상기 고정된 콘택트들에 접촉하지 않고 전류가 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들을 통해 흐를 때, 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 열화되고, 상기 고정된 콘택트들에 더 이상 접촉하지 않도록 구성된다.

본 발명의 이들 및 다른 추가 특징들 및 이점은 첨부된 도면과 함께 아래 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이며, 동일한 참조 번호는 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 특징을 포함하는 퓨즈 장치의 실시예의 정면도이다.
도 2는 도 1의 퓨즈 장치의 실시예의 후면도이다.
도 3은 도 1의 퓨즈 장치의 실시예의 평면도이다.
도 4는 도 1의 퓨즈 장치의 실시예의 저면도이다.
도 5는 격실 엔드캡 부분이 제거된 상태로 도시된 도 1의 퓨즈 장치의 실시예의 정면도이다.
도 6은 하우징 구조 내에 추가로 하우징되어 도시된 도 1의 퓨즈 장치의 실시예의 상부 단면도이다.
도 7은 도 6의 퓨즈 장치의 실시예의 정 단면도이다.
도 8은 도 6의 퓨즈 장치의 실시예의 좌측 단면도이다.
도 9는 도 6의 퓨즈 장치의 실시예의 전면 사시도이다.
도 10은 비-트리거된 위치에서 도시되고 하우징 구조 내에 추가로 하우징되어 도시된 본 발명의 특징을 포함하는 퓨즈 장치의 또 다른 실시예의 상부 단면도이다.
도 11은 트리거된 위치에서 도시된 도 10의 퓨즈 장치의 실시예의 상부 단면도이다.
도 12는 비-트리거된 위치에서 도시된 도 10의 퓨즈 장치의 실시예의 우측 단면도이다.
도 13은 트리거된 위치에서 도시된 도 10의 퓨즈 장치의 실시예의 우측 단면도이다.
도 14는 도 10의 퓨즈 장치의 실시예의 분해도이다.
도 15는 도 10의 퓨즈 장치의 실시예의 부분 분해도이다.

본 개시는 이제 다양한 실시예들의 상세한 설명을 설명할 것이다. 이러한 실시예들은 퓨즈 장치가 트리거된 상태(회로 또는 다른 전기 흐름이 차단되고 퓨즈가 "트립됨(tripped)") 및 비-트리거 상태(회로 또는 다른 전기 흐름이 차단되지 않고, 퓨즈가 "설정됨(set)")를 갖도록 구성되는 기계적 컴포넌트들을 포함하는 퓨즈 장치들을 설명한다. 일부 실시예에서, 이러한 기계적 컴포넌트들을 회로를 유지 또는 차단하기 위해 하나 이상의 콘택트들로 구성된 핀 구조를 포함한다. 일부 실시예에서, 이러한 핀 구조는 퓨즈 장치에 연결된 회로를 브레이크(break)하는 트리거된 위치로 편향되고, 기계적 핀 유지 구조에 의해 그것의 바이어스에 대해 유지된다. 일부 실시예에서, 이러한 장치들의 하나 이상의 컴포넌트들은 밀폐된 부분 내에 하우징된다. 일부 실시예에서, 장치는 적어도 부분적으로 도체를 둘러싸는 금속 바디를 포함한다.

일부 실시예들에서, 장치는 충분한 레벨의 전류가 장치를 통해 흐를 때, 바디 및/또는 기계적 핀 유지 구조가 구성을 변화시키고 바디 내의 내부 컴포넌트들이 장치를 통한 전류의 흐름을 차단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 이러한 구성 변경은 가동 콘택트들이 하나 이상의 고정된 콘택트들과의 접촉에서 벗어나 이동하여, 전류의 흐름을 차단하게 한다. 일부 실시예에서, 이러한 구성 변화는 핀이 그것의 바이어스에 따라 이동하고 연결된 회로를 브레이크하거나 그렇지 않으면 전기적 흐름을 차단하도록 상기 언급된 핀 구조의 해제를 야기한다.

일부 실시 예에서, 이러한 원하는 브레이크 전류 레벨(breakage current level)은 전자기장에 의해 힘으로 변환되어, 그것의 바이어스에 대해 핀을 유지하는 설정된 기계적 힘은 요구되는 전류 레벨에 의해 생성된 대응하는 전자기장의 힘에 의해 극복 될 수 있다. 예를 들어, 3,000 암페어의 전류에서 전기 흐름을 차단할 퓨즈와 같은 특정 전류 레벨에 대한 퓨즈의 요구되는 값은, 상술된 바디의 구성 변화가 원하는 전류 레벨에 의해 생성된 전자기장에 의해 야기되도록 계산될 수 있으므로, 퓨즈 장치를 통한 전기 흐름을 차단할 것이다.

이러한 설명 전반에 걸쳐, 바람직한 실시예 및 예시들은 본 발명의 제한으로서가 아니라 예시로서 고려되어야 한다. 본 명세서에 사용 된 바와 같이, "발명(invention)", "장치(device)", "본 발명(present device)" 또는 "본 장치(present device)"라는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예들 중 임의의 하나 및 임의의 등가물을 지칭한다. 또한, 본 문서의 전반에 걸쳐 "발명", "장치", "본 발명" 또는 "본 장치"의 다양한 특징(들)에 대한 언급은 모든 청구된 실시예들 또는 방법들이 참조된 특징(들)을 포함해야 한다는 것을 의미하지 않는다.

또한, 하나의 엘리먼트 또는 특징이 다른 엘리먼트 또는 특징의 "위(on)" 또는 "인접(adjacent)"으로 언급될 때, 다른 엘리먼트 또는 특징의 바로 위에 또는 인접하여 있을 수 있거나, 개재 엘리먼트 또는 특징이 또한 존재할 수 있음이 이해된다. 또한, 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "부착된(attached)", "연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)"것으로 언급될 때, 엘리먼트는 다른 엘리먼트에 직접 부착, 연결 또는 결합될 수 있거나 또는 개재 엘리먼트가 존재할 수 있는 것으로 이해된다. 대조적으로, 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "직접 부착된(directly attached)", "직접 연결된(directly connected)" 또는 "직접 결합된(directly coupled)"되는 것으로 언급 될 때, 개재 엘리먼트가 존재하지 않는다.

"외측(outer)", "위(above)", "아래(lower)", "하부(below)", "수평(horizontal)", "수직(vertical)" 및 유사한 용어들과 같은 상대적인 용어는 여기에서 하나의 특징과 다른 특징의 관계를 설명하는데 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에 도시된 방위뿐만 아니라 다른 방위를 포함하도록 의도된 것으로 이해된다.

제1, 제2 등의 용어가 여기에서 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들은 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 엘리먼트 또는 컴포넌트를 다른 엘리먼트 또는 컴포넌트와 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 엘리먼트 또는 컴포넌트는 본 발명의 교시를 벗어남이 없이 제2 엘리먼트 또는 컴포넌트로 지칭될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련된 목록 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.

여기에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 여기에서 사용된 단수 형태 "하나(a)", "하나(an)" 및 "상기(the)"는 문맥 상 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)"이라는 용어가 여기에서 사용되는 경우, 명시된 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 엘리먼트, 컴포넌트, 및/또는 그것의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 더 이해 될 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략도인 서로 다른 도면 및 예시를 참조하여 설명된다. 이와 같이, 예를 들어 제조 기술 및/또는 허용오차(tolerances)의 결과로서의 예시의 변형이 예상된다. 본 발명의 실시예는 여기에 도시된 영역의 특정 형상으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되지만, 예를 들어 제조로부터 초래되는 형상의 편차를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

제1 엘리먼트가 2개 이상의 다른 엘리먼트들 "사이에(between)," "샌드위치된(sandwiched)", 또는 "사이에 샌드위치된(sandwiched between)"이라고 지칭될 때, 제1 엘리먼트는 2개 이상의 다른 엘리먼트들 사이에 직접적으로 있을 수 있거나, 또는 개재 엘리먼트들이 또한 2개 이상의 다른 엘리먼트들 사이에 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 엘리먼트가 제2 엘리먼트와 제3 엘리먼트 "사이에(between)" 또는 "사이에 샌드위치된(sandwiched between)"인 경우, 제1 엘리먼트는 개재 엘리먼트들 없이 제2 엘리먼트와 제3 엘리먼트 사이에 직접적으로 존재할 수 있거나, 또는 제1 엘리먼트는, 제1 엘리먼트와 제2 및 제3 엘리먼트들 사이의 모든 이러한 추가 엘리먼트들을 갖는 하나 이상의 추가 엘리먼트에 인접할 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 5는 퓨즈 장치(100)의 예시적인 실시예의 외부도를 도시하고, 따라서 퓨즈 장치(100)의 외부 컴포넌트들을 거의 도시한다. 내부 컴포넌트들은 도 6 내지 도 8에 가장 잘 도시된다. 도 1은 적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디(102), 및 퓨즈 장치를 외부 회로, 예를 들어 전기 시스템 또는 장치에 전기적으로 연결하도록 구성되는 콘택트 구조들(104, 106)(두 개가 도시됨)을 포함하는 퓨즈 장치(100)를 도시한다. 바디(102)는 여기에 개시된 바와 같이 퓨즈 장치의 구조 및 기능을 지원할 수 있는 임의의 적합한 물질을 포함 할 수 있고, 바람직한 물질은 장치를 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 전자기장과 상호 작용할 수 있는 물질, 예를 들어 금속 또는 금속 물질이 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 바디(102)는 철을 포함한다. 일부 실시 예에서, 바디는 다양한 내부 컴포넌트들을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다.

콘택트 구조들(104, 106)은 바디(102) 또는 퓨즈 장치(100)의 다른 부분 내에 하우징된 퓨즈 장치(100)의 다양한 내부 컴포넌트들(아래에서 더욱 상세히 설명되는 컴포넌트와 같은)이 퓨즈 장치(100)가 전기 퓨즈로서 기능할 수 있도록 외부 전기 시스템 또는 장치와 전기적으로 통신할 수 있다. 콘택트 구조들(104, 106)는 퓨즈 장치의 내부 컴포넌트들, 예를 들어 다양한 금속 및 금속 물질 또는 당 업계에 공지된 임의의 전기 콘택트 물질 및/또는 구조에 전기 접촉을 제공하기 위한 임의의 적합한 도전성 물질을 포함 할 수 있다.

퓨즈 장치(100)의 내부 컴포넌트들 중 일부는 퓨즈 장치의 격실(compartment)(108)에 하우징될 수 있다. 격실(108)은 퓨즈 장치(100)에 대한 구조적지지 및 내부 컴포넌트들에 대한 보호를 제공하기 위한 임의의 적절한 물질뿐만 아니라 바디(102)와 관련하여 여기에서 열거된 것들과 유사한 물질들을 포함 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 격실(108)은 금속 또는 금속 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 격실(108)은 내구성있는 플라스틱 또는 폴리머(polymer)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 격실(108)은 플라스틱 물질을 포함하고 바디(102)는 금속이다.

격실(108)은 제거 가능하고 교체 가능할 수 있는 엔드캡(endcap)(110)을 포함 할 수 있다. 도시된 실시예에서, 엔드캡(110)은 프론트 엔드캡(front endcap)이다. 일부 실시예에서, 엔드캡(110)은 장치의 내부 컴포넌트들의 스프링 력(spring force)에 기계적 저항을 제공하도록 구성되고, 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 격실(108)은, 장치의 다양한 내부 컴포넌트들 중 일부를 하우징할 수 있는 격실의 내부 공간이 밀폐되도록 구성될 수 있다. 이러한 밀폐된 구조는 인접한 전도성 엘리먼트들 사이의 전기 아크 현상을 완화하거나 또는 방지하는데 도움을 줄 수 있고, 일부 실시 예에서는 공간에 의해 분리된 콘택트들 간의 전기적 절연을 제공하는 것을 돕는다. 일부 실시예에서, 격실(108)은 진공 상태 하에 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 격실(108)은 음전극 가스, 예를 들어 황 헥사 플루오라이드(sulfur hexafluoride) 또는 질소와 황 헥사 플루오 라이드의 혼합물(mixture of nitrogen and sulfur hexafluoride)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 일부 실시 예에서, 격실(108)은 하우징 내로 주입된 가스에 대해 낮은 또는 거의 투과성을 갖지 않는 물질을 포함한다. 일부 실시 예에서, 바디(200)는 그 내부에 내부 컴포넌트들을 갖는 밀폐된 격실(108)을 포함한다. 일부 실시예에서, 격실은 장치의 성능을 향상시키도록 구성된 다양한 가스, 액체 또는 고체를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 특징을 포함하는 퓨즈 장치는 퓨즈 장치를 설정하고 트리거링하기 위한 기계적 특징을 포함 할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 퓨즈 장치(100)는 그것의 비-트리거링 또는 "설정(set)"된 기계적 방향으로 도시된다. 다양한 비-트리거된 및 트리거된 방향은 다양한 도면이 보다 상세하게 설명됨으로써 더욱 명백해질 것이다.

퓨즈 장치(100)는 다양한 구조, 예를 들어 기계적 저항 구조(112)와 같은 기계적 구조에 의해 설정된 방향으로 유지될 수 있다. 도시된 실시예에서, 기계적 저항 구조(112)는 장치가 트리거될 때까지 장치를 설정 위치에 유지하도록 구성되는 기계적 아암이다. 도시된 실시예에서, 기계적 암(mechanical arm)(112)은 위치 볼트(114)에 연결되고, 위치 볼트는 바디(102)의 일부분에 연결된다. 퓨즈 장치(100)가 하우징, 예를 들어 밀폐된 하우징에 추가로 하우징되는 일부 실시예에서, 하우징은 기계적 저항 구조로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 기계적 저항(112) 구조는 활용되지 않으며 바디는 다른 수단에 의해 설정 위치에 유지되도록 구성된다.

퓨즈 장치(100)는 미리 정해진 임계 전류 레벨에 도달함으로써 퓨즈 장치(100)를 트리거링함으로써 기계적 저항 구조(112)(또는 바디 또는 장치를 비-트리거된 위치에 유지하는 다른 기계적 구조의 구성)에 의해 제공되는 힘을 극복하기에 충분한 전자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다. 퓨즈 장치(100)의 바디(102), 기계적 저항 구조(112) 및/또는 다양한 다른 컴포넌트들은, 장치를 통과하는 전류가 미리 정해진 전류 레벨, 예를 들어 2,000 암페어에 도달할 때, 퓨즈 장치(100)가 기계적 저항 구조(112)의 힘을 극복하고 장치를 트리거하게 하는 충분한 자기장을 생성하도록 구성될 수 있다.

퓨즈 장치(100)를 그것의 설정된 위치에 유지할 수 있는 몇몇 다양한 구조가 도 2에 보다 잘 도시된다. 도 2는 퓨즈 장치(100), 바디(102), 콘택트 구조들(104, 106), 기계적 저항 구조(112) 및 위치 볼트(114)를 도시한다. 도 2는 그것의 설정 방향에서, 퓨즈 장치(100)는 제1 바디 부분(152)을 제2 바디 부분(154)으로부터 적어도 부분적으로 분리시키는 기계적 위치 갭(150)을 또한 포함하는 것을 도시한다. 기계적 위치 갭(150)은 기계적 저항 구조(112)에 의해 가해지는 힘에 의해 단독으로 또는 하나 이상의 구조와 함께 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀 유지 구조(156)는 장치가 그것의 설정된 위치에 있는 동안 내부 핀 컴포넌트(158)를 적소에 유지하도록 활용될 수 있다. 아래에서보다 상세히 설명되는 바와 같이, 핀(158)은 핀(158)이 다른 내부 컴포넌트들과 상호 작용할 수 있고 회로를 브레이크할 수 있는 위치를 향하여 핀(158)을 편향시키는 스프링 력 하에 있도록 내부 스프링 구조로 구성될 수 있다. 핀 유지 구조(156)는, 스프링 력에 저항하여 핀(158)을 적소에 유지하여 퓨즈 장치(100)가 그것의 설정된 위치에 있도록 구성된 기계적 저항 구조(112)와 협력하는 또는 단독의 임의의 컴포넌트일 수 있다.

본 개시는 미리 설정된 기계적 힘을 극복하도록 구성된 전자기 실시예를 구체적으로 기술하고 있지만, 미리 정해진 기계적 힘을 극복할 수 있도록 미리 결정된 전류에 대응하는 힘을 발생시키는 다른 구성이 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 이해된다.

일단 미리 정해진 전류 값에 도달하여 충분한 전자기력이 발생되면, 퓨즈 장치는 퓨즈 장치를 통한 전기의 흐름을 허용하는 설정 위치로부터 트리거된 위치로 천이하고, 여기서 전기 장치는 접속된 회로를 브레이크한다. 도시된 실시예에서, 이러한 천이는, 생성된 전자기장이 제1 바디 부분(152)을 제2 바디 부분(154)쪽으로 끌어 당길 때, 예를 들어, 기계적 저항 구조(112) 및/또는 핀 유지 구조 (156)에 의해 가해지는 힘을 극복하도록 위치들 사이에 발생한다. 이것은 기계적 위치 갭(150)을 적어도 부분적으로 감소시키고(그리고 완전히 제거 할 수 있음), 따라서 핀 유지 구조(156)의 구성을 기계적으로 고치거나 변경한다. 이것은 핀(158)이 더 이상 구속되지 않게 하여, 핀(158)이 퓨즈 장치(100) 내의 방위를 변화시키고 회로를 브레이크하도록 야기한다.

퓨즈 장치(100)의 외부 컴포넌트들을 추가로 개념화하는 것을 돕기 위해, 도 3 내지 도 4는 각각 퓨즈 장치(100)의 평면도 및 저면도를 도시한다. 도 3은 퓨즈 장치(100), 바디(102), 콘택트 구조들(104,106), 격실(108), 기계적 저항 구조(112), 위치 볼트(114), 핀 유지 구조(156) 및 핀(158)을 도시한다. 도 3은 제1 바디 부분(152)이 제2 바디 부분에 의해 분리되어 기계적 위치 갭이 생성되도록, 기계적 저항 구조가 위치 볼트(114)에 연결될 수 있는, 예를 들어 그것의 둘레에 감겨진, 방법의 예시적인 방향을 도시한다.

도 4는 바디(102), 콘택트 구조들(104, 106) 및 격실(108)을 포함하는 퓨즈 장치(100)의 저면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 격실(108)의 바닥 부분은 격실(108) 내부에 컴포넌트들을 추가로 보호하기 위해 고체일 수 있다.

이제 내부 컴포넌트들의 더욱 상세한 설명으로 넘어 가서, 도 5는 퓨즈 장치(100)의 정면도를 도시하지만, 내부 컴포넌트들의 일부가 노출되도록 엔드캡을 제거한 상태이다. 도 1에서와 같이, 도 5는 퓨즈 장치(100), 바디(102), 콘택트 구조들(104, 106), 격실(108), 기계적 저항 구조(112) 및 위치 볼트(114)를 도시한다. 도 5는 또한 핀(158), 하나 이상의 가동 콘택트들(200)(하나는 도시 됨) 및 하나 이상의 고정된 콘택트들(202, 204)(두 개가 도시됨)의 내부 부분을 도시한다.

고정된 콘택트(202, 204)는 콘택트 구조들(104, 106)와 유사한 물질들을 포함할 수 있고, 그것들의 각각의 콘택트 구조들(104, 106)과 접촉하도록 구성될 수 있어, 제1 콘택트 구조(104)를 통해 흐르는 전기 신호가 제1 고정된 콘택트(202)을 통해 전도되고, 제2 콘택트 구조(106)를 통해 흐르는 전기 신호가 제2 고정된 콘택트(204)을 통해 전도될 것이다. 제1 및 제2 고정된 콘택트들(202, 204)은 이들 사이에 전기 절연이 이루어 지도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 콘택트들(202, 204)은 전기 절연 재료에 의해 또는 단순히 전기적으로 절연된 공간 갭에 의해 분리될 수 있다. 하우징(108)이 진공 상태 하에서 또는/추가로 음전극 가스로 채워진 일부 실시예에서, 고정된 콘택트들(202, 204) 사이의 잠재적인 전기적 아크는 더 감소되거나 방지될 수 있어, 추가적인 전기 절연을 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 고된 콘택트들(202, 204)는 각각의 콘택트 구조들(104, 106)와 전기적으로 접촉하는 별도의 구조이다.　 다른 실시예에서, 고정된 콘택트들(202, 204)은 콘택트 구조들(104, 106)과 통합되거나 또는 그의 일부이다.

퓨즈 장치(100)가 설정 위치에 있을 때, 가동 콘택트(200)는 전기 신호가 장치를 통해, 예를 들어 제1 콘택트 구조(104)로부터 제1 고정된 콘택트(202)로, 가동 콘택트(200)로, 제2 고정된 콘택트(204)로, 제2 콘택트 구조(106)로 그리고 그 반대로, 흐를 수 있게 허용하는 브리지로서의 역할을 하도록, 가동 콘택트(200)는 전기적으로 절연된 고정된 접점들(202, 204) 모두에 연결될 수 있다. 따라서, 퓨즈 장치(100)는 전기 회로, 시스템 또는 장치에 접속될 수 있고, 그것의 설정된 위치에 있는 동안 및 가동 콘택트가 고정된 콘택트들과 전기 접촉할 때 회로를 완성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 핀(158)의 방향 변화는 가동 콘택트(200)가 더 이상 고정된 콘택트들(202, 204)과 접촉하지 않게 할 수 있도록, 핀(158)은 가동 콘택트(200)로 구성될 수 있다. 그러므로, 이것은 절연 갭을 연결하기 위해 가동 콘택트(202) 없이 고정된 콘택트들(202, 204) 사이의 전기적 절연으로 인해 연결된 회로를 브레이크할 것이다.

퓨즈 장치(100)의 내부 컴포넌트들은 도 6 내지 도 6의 단면도에 더 도시된다. 도 6은 퓨즈 장치(100)의 상부 단면도를 도시한다. 도 6은 바디(102), 콘택트 구조들(104,106), 격실(108), 격실 엔드캡(110), 핀 유지 구조(156), 핀(158), 가동 콘택트(200) 및 고정된 콘택트들(202,204)을 도시한다. 도 6은 퓨즈 장치(100)에 대한 보호, 구조적 지지 및/또는 밀폐된 환경을 제공할 수 있는 하우징(256) 내에 하우징된 퓨즈 장치(100)를 도시한다. 도 6은 격실 엔드캡(110)을 향하여 핀(158)을 편향 시키도록 구성되는 하나 이상의 스프링들(250, 252)(2 개가 도시됨)을 더 도시한다. 핀(158)이 스프링들(250, 252)에 의해 제공된 바이어스에 따라 이동하게 되면, 가동 콘택트(200)는 핀(158)에 연결되기 때문에, 가동 콘택트(200)도 이동하여 고정된 콘택트들(202, 204)과의 접촉이 끊어지게 되어 전기적 접속이 끊어지게 된다.

도시된 실시 예에서, 그것의 바이어스에 대하여 적소에 핀(158)을 유지하는 주요 컴포넌트는 핀 유지 구조(156)이다. 충분한 전자기력이 생성될 때, 예를 들어, 바디의 제1 및 제2 부분들이 핀 유지 구조(156)는 파손되거나 또는 변위 되어, 핀(158)을 해제시키고 스프링들(250, 252)에 의해 제공된 바이어스에 따라 그것이 이동하게 한다. 이것은 일반적으로 핀(158)이 엔드캡(110)을 배출시키고, 잠재적으로 핀(158)이 격실을 완전히 떠나는 결과를 초래한다. 이것은 마찬가지로 가동 콘택트(200)가 더 이상 고정된 콘택트들(202, 204)과 전기적으로 통신하지 않게 하고, 그러므로 전기 접속을 끊어지게 한다.

퓨즈 장치(100)의 정 단면도가 도 7에 도시된다. 도 7은 바디(102), 콘택트 구조들(104, 106), 격실(108), 위치 볼트(114), 핀(158), 가동 콘택트(200), 고정된 콘택트들(202, 204) 및 하우징(256)을 도시한다. 이러한 정 단면도는 또한 가동 콘택트들(200)에 대한 핀(158)의 위치를 도시한다.

도 8의 단면도는 퓨즈 장치(100)를 설정 위치로부터 트리거된 위치로 천이시킬 때의 다양한 내부 및 외부 컴포넌트들의 상호 작용을 나타낸다. 도 8은 바디(102)(제 1 바디 부분(152) 및 제2 바디 부분(154)을 포함), 격실(108), 격실 엔드캡(110), 위치 볼트(114), 기계적 위치 갭(150), 핀 유지 구조(156), 가동 콘택트(200), 제1 고정된 콘택트(202), 스프링들(250, 252) 및 하우징(256)을 도시한다.

도 8은 핀 유지 구조(154)에 의해 적소에 유지되는 핀(158)을 도시한다. 핀(158)은 스프링들(250, 252)이 압축되고 스프링 력이 핀(158)을 격실 엔드캡(110)을 향해 편향 시키도록 위치된다. 가동 콘택트(200)는 핀(158)이 그것의 바이어스에 따라 이동하도록 핀 유지 구조(154)로 구성되고, 가동 콘택트는 핀과 함께 이동하고 고정된 콘택트들과 접촉을 끊을 것이다. 이러한 구성은 퓨즈 장치(100)의 설정 위치의 일 예시이다.

충분한 전류가 장치(100)를 통해 흐를 때, 제1 바디 부분(152)을 제2 바디 부분(154)으로부터 분리된 상태로 유지시키는 미리 설정된 기계적 힘을 극복하기에 충분한 전자기장이 생성된다. 이것은 차례로 핀 유지 구조(154)의 위치를 방해하고, 핀(158)이 그것의 바이어스에 따라 움직이도록 하여, 가동 콘택트(200)가 고정된 콘택트들과 접촉을 끊게 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 이것은 일반적으로 격실 엔드캡(110)이 격실(108)로부터 방출되는 결과를 초래한다. 주위 하우징(256)은 또한 엔드캡(110)이 배출하는 정도를 제어하는 목적을 제공할 수 있다. 이것은 방출된 엔드캡이 퓨즈 장치(100)에 연결된 장치 또는 전기 시스템을 잠재적으로 간섭하는 것을 방지한다.

일부 실시예에서, 퓨즈 장치(100)는 재구성 가능하고, 따라서 종래의 퓨즈와 달리 한번 이상 사용될 수 있다. 핀(158) 및/또는 엔드캡(110)이 배출된 후에, 이러한 구조는 교체되고 설정 위치로 재 위치될 수 있다. 선택적으로, 교체 핀(158) 및 엔드캡(110)은 퓨즈 장치(100)와 통합될 수 있다. 이것은 완전히 교체될 필요 없이 퓨즈 장치(100)가 여러 번 사용될 수 있게 한다.

하우징(256) 내에 밀폐된 퓨즈 장치의 외부 사시도가 도 9에 도시된다(퓨즈 장치는 하우징의 내부에 있으므로 도시되지 않음). 도 9는 또한 하우징(256)이 하나 이상의 하우징 콘택트 구조들(300)을 포함 할 수 있다는 것을 도시한다(하나가 도시되었지만, 도시된 실시예는 도 9의 시야각에 따라 보이지 않는 다른 측면상의 제2 하우징 콘택트 구조를 포함함). 콘택트 구조들(300)은 하우징(256) 상의 밀폐를 손상시키지 않으면서 퓨즈 장치의 대응하는 콘택트 구조들의 전기적 접촉을 허용하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 퓨즈 장치 자체의 콘택트 구조들은 하우징으로부터 돌출할 수 있고, 여전히 밀폐를 유지한다.

하우징 및/또는 격실(108)은 밀폐된 전기 장치를 생성하는 임의의 공지된 수단을 이용하여 밀폐될 수 있다. 밀폐 장치의 일부 예시로는 미국 특허 제7, 321, 281, 7, 944, 333, 8, 446, 240 및 9,013,254에 개시된 것을 포함하고, 이들 모두는 본원의 양수인인 Gigavac, Inc. 에게 양도되었으며, 이들 모두는 그 전체가 여기에서 참조로서 인용되었다.

일부 다른 실시예에서, 기계적 저항 구조의 이동은 내부 컴포넌트들에 대응하는 변화를 일으키고 회로를 브레이크할 수 있는 격실(또는 엔드캡)의 이동을 야기하도록, 기계적 저항 구조가 격실과 함께 구성될 수 있다. 예를 들어, 기계적 저항 구조는, 충분한 힘이 위치 볼트가 엔드캡을 제거하게 하는 방향으로 기계적 저항 구조를 당길 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 엔드캡은 이러한 기능을 수행하는 핀 유지 구조보다는 핀을 트리거된 상태로 편향시키는 스프링 력을 우선적으로 억제하도록 구성될 수 있다. 엔드캡이 제거되면, 핀은 그것의 바이어스 방향으로 이동하여 회로를 차단한다.

본 발명의 특징을 포함하는 퓨즈 장치와 함께 더 많은 설계 및 추가 특징이 이용 될 수 있다. 도 10은 도 1에 도시된 퓨즈 장치(100)와 유사한 특징을 포함 할 수 있고, 일부 기능은 다르게 구성될 수 있는 퓨즈 장치(500)를 설정 위치(전기 흐름을 허용하는)로 도시한다. 예를 들어, 도 10은 퓨즈 장치(500)가 고정된 콘택트들을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 하나 이상의 제1 바디 부분(501)(2 개가 도시됨), 하나 이상의 고정된 콘택트들(502, 504)(상기 고정된 콘택트들(204,206)과 유사 함), 하나 이상의 가동 콘택트들(506)(하나가 도시됨: 상기 가동 콘택트(200)와 유사함), 핀(508)(위 핀(158)과 유사함), 핀 유지 구조(510)(상기 핀 유지 구조(156)와 유사 함), 하나 이상의 스프링들(512, 514)(상기 스프링들(250, 252)과 유사함), 격실(516)(상기 격실(108)과 유사함), 하우징(518)(상기 하우징(256)과 유사함), 및 하나 이상의 하우징 콘택트 구조들(520, 522)(상기 하우징 콘택트 구조들(300)과 유사함)을 포함할 수 있다.

도 1의 실시예에서와 같이, 도 10의 하우징(518) 및/또는 격실(516)은 밀폐될 수 있고, 하우징의 밀폐를 용이하게 하는 특징들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징은 에폭시와 같은 밀폐 물질(526)를 통해 하우징(518)에 밀폐될 수 있는 리드 부분(lid portion)(524)을 포함하여, 공기 밀폐를 형성한다. 튜브(528)는, 진공 상태의 생성 및/또는 여기에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 음전극 가스의 도입을 허용하도록 퓨즈 장치에 포함될 수 있다. 퓨즈 장치(500)는 또한 밀폐된 전기 장치를 생성하는 임의의 공지된 수단을 이용하여 밀폐될 수 있다. 여기에서 앞서 언급된 바와 같이, 밀폐 장치의 일부 예시는 미국 특허 제 7, 321, 281, 7, 944, 333, 8, 446, 240 및 9,013,254에 개시된 것을 포함하고, 이들 모두는 본원의 양수인인 Gigavac, Inc. 에게 양도되었으며, 이들 모두는 그 전체가 여기에서 참조로서 인용되었다.

도 1의 실시예 및 도 10에 도시된 실시예 간의 일부 차이점은, 대부분의 장치 컴포넌트들을 둘러싸는 보다 큰 바디 부분 대신에, 제1 바디 부분(501)(2 개가 도시됨)이 고정된 콘택트들(502, 504)의 일부분만을 둘러싸고 있는 자기 회로를 포함한다는 것이다. 제1 바디 부분들(501)은 도 12 내지 도 15에 도시되고, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 하나 이상의 제2 바디 부분(이 실시예에서 2 개)와 상호 작용하도록 구성된다. 도 1의 실시예와 같이, 장치(500)를 통한 전류의 흐름이 원하는 레벨에 도달할 때, 자기장이 생성되어 제1 바디 부분(501)이 제2 바디 부분으로 끌어 당겨져서, 바디의 구성이 변화되고 결과적으로 핀 유지 구조(510)의 구성이 변경되어, 핀(508)의 이동을 야기하고, 따라서 가동 콘택트(506)가 고정된 콘택트들(502, 504)로부터 멀어진다.

퓨즈 장치(500)에 포함된 일부 추가 특징은 하나 이상의 아크 자석들(602), 하나 이상의 전기자 스프링들(armature springs)(604), 핀 스트라이킹 플레이트(pin striking plate)(606), 및 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(608)을 포함한다. 도 10에 설명된 추가 특징들은 도 1의 실시예를 포함하는 본 발명의 특징을 포함하는 임의의 실시예에 통합 될 수 있다. 아크 자석(602)은 전기 아킹을 방지 및/또는 완화하고 또는/추가로 하나 이상의 고정된 콘택트들(502, 504) 및 가동 콘택트(506)를 통해 흐르는 전기에 의해 야기되는 결과적인 자기장을 변경 또는 그렇지 않으면 제어하기 위해 장치를 통한 전기의 흐름을 추가로 제어하도록 구성된다. 이것은 자기장에 의해 생성된 힘의 미세-조정을 허용할 수 있고, 퓨즈 장치(500)의 보다 효율적인 트리거링 및 설정을 도울 수 있다.

전기자 스프링(604)은, 예를 들어 상기 도 1의 실시예에서 설명된 기계적 위치 갭을 유지하면서 하우징(518)의 상이한 부분들 사이에 공간을 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기자 스프링(604)은, 예를 들어 상술된 바와 같이 극복하기 위한 전자기장에 대한 기계적 저항 구조로서 기능하는, 생성된 자기장의 인력(pull)에 부분적으로 저항할 수 있는 바이어스를 제공할 수 있다. 핀 스트라이킹 플레이트(606)는 퓨즈 장치(500)가 트리거될 때 핀(508)이 퓨즈 장치(500)를 과도하게 주행하거나 이탈하는 것을 방지하도록 기능한다. 이것은 핀(508)이 장치가 트리거될 때 상당한 거리에 걸쳐 신속하게 배출되지 않기 때문에 퓨즈 장치(500)의 재설정을 용이하게 할 수 있다.

도 10의 실시예에 설명된 다른 중요한 추가 특징은, 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(608)이다. 2차 콘택트 컴포넌트의 다양한 위치 설정 구성이 가능하지만, 도 10에 도시된 실시예에서, 퓨즈 장치(500)의 상단 부분 둘레를 돌고 제1 및 제2 고정된 콘택트들(502, 504)과 접촉하게 하는 단일 2차 콘택트 엘리먼트(608)가 있다(이것은 도 14 내지 도 15에서 보다 명확하게 도시된다). 2차 콘택트 엘리먼트(208)는 적어도 일부 전기가 장치를 통해 흐르도록 제1 및 제2 고정된 콘택트들(502, 504) 사이의 전기 절연을 연결할 수 있는 다양한 구조들을 포함 할 수 있다. 여기에서 기술된 실시예가 고정된 콘택트들과 접촉하는 2차 콘택트 엘리먼트를 설명했지만, 본 발명의 특징을 포함하는 일부 실시예에서, 2차 콘택트 엘리먼트들은 가동 콘택트들과 접촉할 수 있는 것으로 이해된다.

일부 실시예들에서, 2차 콘택트 엘리먼트(608)는, 미리 결정된 전류 임계치에 응답하여 또는 가동 콘택트가 더 이상 고정된 콘택트들과 접촉하지 않을 때 고정된 콘택트들 사이에서 전류를 베어링의 결과로서 열화 또는 "연소(burn away)"하도록 구성된다. 2차 콘택트 엘리먼트(608)가 제1 고정된 콘택트(502)로부터 제2 고정된 콘택트(504)로의 전기적 흐름을 위한 회로를 완성함에 따라, 제2 콘택트 엘리먼트(608)가 열화되어 더 이상 고정된 콘택트들(502, 504)과 접촉하지 않을 때, 퓨즈 장치(500)를 통한 전기의 흐름이 차단된다. 2차 콘택트 엘리먼트(608)는 임의의 적합한 고-저항 전도체, 예를 들어 니켈, 크롬, 철, 구리 및/또는 다른 원소들의 합금의 구리, 니크롬(nichrome)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 콘택트 엘리먼트(608)는 와이어-구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 콘택트는 니크롬 와이어를 포함한다.

가동 콘택트(506)와 함께 사용될 때, 2차 콘택트 엘리먼트(608)는 소형 퓨즈 장치에서의 전기 아크를 방지 또는 완화시키는 역할을 한다. 예를 들어, 퓨즈 장치(500)는 제1 전류 임계치에 도달 할 때, 가동 콘택트(506)가 고정된 콘택트들(502, 504)로부터 멀어지도록 구성될 수 있다. 이러한 변화가 갑자기 발생하면, 콘택트들 사이에 전기 아크가 발생할 수 있다. 이러한 변화를 비틀거나 또는 이러한 변화를 더 점진적으로 하기 위해, 2차 콘택트 엘리먼트(608)가 사용될 수 있고, 고정된 콘택트들(502, 504)과 접촉하는 가동 콘택트(506)가 없는 경우, 고정된 콘택트들(502, 504) 사이에 일부 전기 흐름이 계속되도록 할 수 있다. 2차 콘택트가 높은 저항을 갖기 때문에, 퓨즈 장치를 통한 전류가 감소된다. 이후, 2차 콘택트 엘리먼트(608)는 2차 콘택트 엘리먼트가 더 이상 고정된 콘택트들(502, 504)과 접촉하지 않는 지점까지 열화된 후 발생하는 퓨즈 장치(500)를 통한 전기 흐름의 완전한 차단을 계속하기 위해 열화하기 시작할 수 있다. 전기가 2차 콘택트 엘리먼트(608)가 열화하기 전에 일정한 시간 동안 2차 콘택트 엘리먼트(608)를 통해 이동할 수 있으므로, 장치(500)를 통한 전기 흐름의 갑작스러운 차단에 의해 야기된 전기 아킹은 제2 콘택트 엘리먼트에 의해 제공된 추가 전기 경로로 인해 방지되거나 완화된다.

도 10의 실시예는 가동 콘택트(506)에 추가하여 2차 콘택트 엘리먼트(608)를 사용하는 것을 개시하지만, 일부 실시예에서는, 도달되는 특정 전류 임계치에 따라 열화하도록 구성된 와이어-구조와 같은 엘리먼트가 가동 콘택트 대신에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 2차 콘택트 엘리먼트(608)는 실제로 퓨즈 장치를 통한 전기의 흐름을 차단하기 위한 1차 구조로서 기능한다.

도 10은 핀 유지 구조(510) 및 제1 및 제2 고정된 콘택트들(502, 504)과 물리적으로 접촉하는 가동 콘택트(506)에 의해 적소에 유지된 핀(508)을 갖는, 설정 또는 비-트리거된 상태의 퓨즈 장치(500)를 도시한다. 이것은 전기가 퓨즈 장치(500)를 통해 흐르게 한다. 퓨즈 장치(500)는 그것의 트리거된 상태 또는 차단된 상태로 도 11에 도시되고, 그것은 하나 이상의 제1 바디 부분(501), 하나 이상의 고정된 콘택트들(502, 504), 하나 이상의 가동 콘택트들(506), 핀(508), 하나 이상의 스프링들(512, 514), 격실(516), 하우징(518), 하나 이상의 하우징 콘택트 구조들(520, 522), 리드 부분(524), 밀폐 물질(526), 튜브(528), 하나 이상의 아크 자석(602), 하나 이상의 전기자 스프링들(604), 핀 스트라이킹 플레이트(606), 및 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(608)을 포함한다. 도 11은 핀 유지 구조로부터 래치 해제되고(unlatched), 상술된 바와 같이 그것의 이동을 제한하는 핀 스트라이킹 플레이트(606)와 접촉하는 핀(508)을 도시한다.

도 10의 실시예의 바디 구성, 및 도 1의 실시예와 어떻게 다른지는 도 12에 명확하게 도시될 수 있고, 이것은 제1 바디 부분들(501) 중 하나, 제2 고정된 콘택트(504), 핀 유지 구조(510), 격실(516), 하우징(518), 리드 부분(524), 밀폐 물질(526), 튜브(528) 및 제2 바디 부분들(702) 중 하나 보여주는 비-트리거된 위치로 퓨즈 장치(500)를 도시한다. 도 12는 또한 제1 바디 부분(501)과 제2 바디 부분(702) 사이에 위치된 기계적 위치 갭(704)(상기 도 2의 기계적 위치 갭(150)과 유사함)을 도시한다.

도 12에 도시된 실시예에서, 제1 바디 부분(501) 및 제2 바디 부분(702)은 자기 회로, 예를 들어 전도성 엘리먼트 주위의 철과 같은 전도성 금속을 포함하지만, 일부 실시예에서, 이러한들 바디 부분들(501, 702)은 여기에서 설명된 바와 같이 다른 물질들을 포함할 수 있다. 상기 도 1의 실시예에서 설명된 바와 같이, 임계 전류가 장치를 통해 흐를 때, 기계적 힘, 예를 들어 바디 고유의 힘 또는 전기자 스프링들에 의해 생성된 힘을 극복하기에 충분히 강한 자기장이 발생되어, 제1 바디 부분(501) 및 제2 바디 부분(702)이 함께 당겨져, 기계적 위치 갭(704)을 제거 또는 단축시킨다. 이것은 차례로 핀 유지 구조(510)가 변위되도록 하여, 핀 및 가동 콘택트가 이동하고, 장치를 통한 전기의 흐름을 차단하게 한다. 퓨즈 장치(500)는 도 12에서 비-트리거된 위치로 도시된다.

퓨즈 장치(500)는 도 13에서 트리거된 위치로 도시되고, 이것은 제1 바디 부분(501), 제2 고정된 콘택트(504), 핀 유지 구조(510), 격실(516), 하우징(518), 리드 부분(524), 밀폐 물질(526), 튜브(528) 및 제2 바디 부분들(702) 중 하나를 도시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 장치(500)가 트리거될 때, 기계적 위치 갭은 제거되고, 이것은 핀 유지 구조(510)의 구성을 변경시킨다.

퓨즈 장치(500)의 기능 엘리먼트들(800)의 위치에 대한 개요가, 하부 하우징 부분(802) 및 상부 하우징 부분(804), 제1 및 제2 하우징 콘택트 구조들(520, 522), 및 튜브(528)를 포함하는 하우징(518)을 포함하는 퓨즈 장치(500)를 도시하는 분해도로 도 14에 도시된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 바디의 부분들 및 다양한 콘택트 엘리먼트들과 같은 특징들을 포함하는 기능 엘리먼트들은 상술된 바와 같이 밀폐될 수 있는 하우징 구조에 포함될 수 있다.

상술된 기능 엘리먼트들(800)는 도 15에 보다 상세히 도시되고, 이것은 하나 이상의 제1 바디 부분(501)(2 개가 도시됨), 하나 이상의 고정된 콘택트들(502, 504), 하나 이상의 가동 콘택트들(506), 핀(508), 핀 유지 구조(510), 하나 이상의 스프링들(512, 514), 격실(516)(내부 하우징(900), 2차 콘택트 엘리먼트 챔버 커버(902), 리드 부분(524), 하우징 마운트(904) 및 엔드캡(906)을 포함하는), 하나 이상의 아크 자석들(602), 하나 이상의 전기자 스프링들(604), 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(608) 및 하나 이상의 제2 바디 부분들(702)(2개가 도시됨)을 도시한다.

제1 바디 부분(501) 및 제2 바디 부분(702)은 도 1의 실시예에서와 같이 장치의 대부분을 둘러싸는 바디 부분보다는 장치의 선택 영역에 존재하기 때문에, 장치의 큰 부분은 다양한 플라스틱, 수지 및 비금속과 같은 경량이고 경제적인 물질로 제조될 수 있다. 또한 바디(102)가 실질적으로 격실(108)을 둘러싸고 있는 도 1의 실시예와 대조적으로, 도 10 내지 도 15의 실시예는 실질적으로 제1 바디 부분(501) 및 제2 바디 부분(702)을 둘러싸는 격실(516)을 포함한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 바디 부분들(501)은 고정된 콘택트들(502, 504)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되고, 제2 바디 부분들(702)은 격실(516)의 일부분에 장착될 수 있다.

2차 콘택트 엘리먼트(608)는 고정된 콘택트들(502, 504)과의 접촉을 허용하는 임의의 적절한 구성으로 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 콘택트 엘리먼트는 대부분 격실(516)의 분리된 부분, 예를 들어, 가동 및 고정된 콘택트들과 같은 다른 내부 컴포넌트들로부터 부분적으로 분리된 내부 하우징(900)의 일부에 포함될 수 있다. 격식(516)의 이러한 분리된 부분은 2차 콘택트 엘리먼트 챔버 커버(902)에 의해 내부 하우징(900) 내에 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 2차 콘택트 엘리먼트(608)의 부분은 내부 하우징(900)의 다른 영역으로 통과하고, 여기에서 설명된 고정된 콘택트들과 접촉하도록 구성될 수 있다.

본 발명이 특정 바람직한 구성을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 다른 변형이 가능하다. 본 발명의 실시 예들은 다양한 도면들에 도시된 호환 가능한 특징들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 이들 실시예들은 명시적으로 도시되고 설명된 것들로 제한되지 않아야 한다. 그러므로, 본 발명의 사상 및 범위는 상술된 버전에 한정되지 않아야 한다.

상술된 내용은 첨부된 청구 범위에 표현된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형 및 대안적인 구성을 포함하도록 의도되고, 여기서 본 명세서의 어떠한 부분도 모든 소유권 주장에 명시되지 않은 경우 명시적 또는 묵시적으로 공개 도메인 전용으로 사용되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (20)

1. 퓨즈 장치에 있어서,
   적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디;
   상기 퓨즈 장치 내의 내부 컴포넌트들(internal components) ―상기 내부 컴포넌트들은 상기 퓨즈 장치의 상태를 상기 장치를 통한 전류 흐름을 허용하는 설정 상태와 상기 장치를 통한 전류의 흐름을 차단하는 트리거된 상태 사이에서 변경하도록 구성되고, 상기 내부 컴포넌트들 중 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 바디 부분에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸임-; 및
   외부 회로와의 접속을 위해 상기 내부 컴포넌트들에 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들(contact structures);
   을 포함하고,
   상기 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트들을 통과 할 때, 상기 장치가 상기 트리거된 상태로 천이하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 바디가 구성을 변경하도록 구성되는
   퓨즈 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부 컴포넌트들은 서로 전기적으로 절연된 고정된 콘택트들(fixed contacts)을 포함하는
   퓨즈 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 내부 컴포넌트들은 하나 이상의 가동 콘택트들(moveable contacts)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉 할 때, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들은 상기 고정된 콘택트들 사이에 전류가 흐르도록 허용하는
   퓨즈 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 내부 컴포넌트들은 상기 고정된 콘택트에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(secondary contact elements)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉하지 않고 전류가 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들을 통해 흐를 때, 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 열화되고(degrade) 상기 고정된 콘택트들에 더 이상 접촉하지 않도록 구성되는
   퓨즈 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 와이어 구조를 포함하는
   퓨즈 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 니크롬(nichrome)을 포함하는
   퓨즈 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 내부 컴포넌트들은 상기 고정된 콘택트들에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들을 더 포함하고, 상기 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트들을 통과한 후에, 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 열화되고(degrade) 상기 고정된 콘택트들과 더 이상 접촉하지 않도록 구성되는
   퓨즈 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 내부 컴포넌트들은 밀폐된 환경 내에 하우징되는
   퓨즈 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 바디는 제1 바디 부분을 제2 바디 부분으로부터 적어도 부분적으로 분리하도록 구성되는 기계적 위치 갭(mechanical position gap)을 더 포함하는
   퓨즈 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 임계 전류 레벨이 상기 내부 구성 컴포넌트들을 통과 할 때, 상기 제1 바디 부분은 전자기장에 의해 상기 제2 바디 부분을 향해 당겨지는
    퓨즈 장치.
11. 제11항에 있어서,
    기계적 저항 구조를 더 포함하고, 상기 기계적 저항 구조는, 상기 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트를 통과할 때까지 상기 기계적 위치 갭을 유지하도록 구성되는
    퓨즈 장치.
12. 퓨즈 장치에 있어서,
    적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디;
    내부 컴포넌트들
    -상기 내부 컴포넌트들은:
    서로 전기적으로 절연된 고정된 콘택트들 -상기 고정된 콘택트들은 상기 적어도 하나의 바디 부분에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸임-;
    하나 이상의 가동 콘택트들 -상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉할 때, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들은 상기 고정된 콘택트들 사이에 전류가 흐르도록 허용함-;
    상기 하나 이상의 가동 콘택트들에 접속되는 내부 핀 컴포넌트 -상기 내부 핀 컴포넌트는 상기 하나 이상의 가동 콘택트들을 상기 고정된 콘택트들과 접촉하지 않도록 이동시키는 위치로 편향됨-; 및
    상기 내부 핀 컴포넌트를 상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉하는 위치에 유지하도록 구성되는 핀 유지 구조를 포함함-; 및
    외부 회로와의 접속을 위해 상기 내부 컴포넌트들에 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들
    을 포함하고,
    상기 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 내부 컴포넌트들을 통과 할 때, 상기 내부 핀 컴포넌트가 바이어스를 따라 이동하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 핀 유지 구조가 구성을 변경하도록 구성되는
    퓨즈 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 내부 컴포넌트들은 상기 고정된 콘택트에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들(secondary contact elements)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 가동 콘택트들이 상기 고정된 콘택트들과 접촉하지 않고 전류가 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들을 통해 흐를 때, 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 열화되고(degrade) 상기 고정된 콘택트들에 더 이상 접촉하지 않도록 구성되는
    퓨즈 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 와이어 구조를 포함하는
    퓨즈 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 고-저항 전도체(high-resistance conductor)를 포함하는
    퓨즈 장치.
16. 제12항에 있어서,
    상기 내부 핀 컴포넌트는 스프링 메커니즘에 의해 편향되는
    퓨즈 장치.
17. 제12항에 있어서,
    상기 바디는 제1 바디 부분을 제2 바디 부분으로부터 적어도 부분적으로 분리하도록 구성되는 기계적 위치 갭(mechanical position gap)을 더 포함하는
    퓨즈 장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 내부 컴포넌트들은 밀폐된(hermetically sealed) 환경 내에 하우징되는
    퓨즈 장치.
19. 퓨즈 장치에 있어서,
    적어도 하나의 바디 부분을 포함하는 바디;
    가동 및 고정된 콤택트들 -상기 가동 및 고정된 콘택트들은 상기 장치를 통한 전류 흐름을 허용하는 설정 상태와 상기 장치를 통한 전류 흐름을 차단하는 트리거된 상태 사이에서 상기 퓨즈 장치의 상태를 변경하도록 구성됨-;
    상기 고정된 콘택트들에 전기적으로 접촉하는 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들;
    외부 회로와의 접속을 위해 상기 고정된 콘택트들과 전기적으로 접속되는 콘택트 구조들
    을 포함하고,
    상기 퓨즈 장치는 임계 전류 레벨이 상기 콘택트 구조들 및 상기 가동 및 고정된 콘택트들을 통과 할 때, 상기 장치가 상기 트리거된 상태로 천이하도록 야기하는, 생성된 전자기장에 응답하여 상기 바디가 구성을 변경하도록 구성되고, 상기 가동 콘택트가 상기 고정된 콘택트들에 접촉하지 않고 전류가 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들을 통해 흐를 때, 상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 열화되고, 상기 고정된 콘택트들에 더 이상 접촉하지 않도록 구성되는
    퓨즈 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 2차 콘택트 엘리먼트들은 니크롬 와이어(nichrome wire)를 포함하는
    퓨즈 장치.

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