BR112013001814B1

BR112013001814B1 - Dispositivo térmico de segurança

Info

Publication number: BR112013001814B1
Application number: BR112013001814-3A
Authority: BR
Inventors: Joachim Aurich; Bernd Krueger; Laurent Mex; Ulf Zum Felde; Wolfgang Werner
Original assignee: Vishay Bccomponents Beyschlag Gmbh
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2020-10-06
Also published as: US9899171B2; WO2012016882A1; ES2579004T3; US20130234822A1; DE102010038401A1; JP2013535781A; KR101539641B1; BR112013001814A2; DE102010038401B4; HUE029705T2; CN103038849B; CN103038849A; JP5723451B2; KR20130037726A; EP2471083A1; EP2471083B1

Abstract

um dispositivo de térmico segurança. a presente invenção se relaciona com o propósito de fornecer um método para isolar um circuito e um dispositivo térmico, onde o dispositivo térmico de segurança tenha uma resistência muito baixa e seja adequado para altas correntes, em particular para correntes de curto circuito muito altas, e que também tenha um alto grau de confiabilidade, em particular, em condições difíceis, tais como, por exemplo, cargas térmicas e mecânicas que sejam relativamente de longa duração, por exemplo, a invenção propõe que, durante a transição de fase do material do elemento fundível (10) do estado sólido para o estado líquido, o volume do elemento fundível (10) aumente e a pressão aumente, e, devido ao aumento de volume e ao aumento da pressão, o elemento fundível (10) seja deslocado para suprimir a conexão eléctrica.

Description

DESCRIÇÃO

A invenção diz respeito a um método com o propósito de desconexão de um circuito elétrico. A invenção ainda refere-se de um dispositivo térmico de segurança para fins de desconexão de um circuito elétrico por fusão de um elemento fundível.

ESTADO DA TÉCNICA

Dispositivos térmicos de segurança do tipo indicado estão ganhando cada vez mais em importância, por exemplo, em veículos na indústria automotiva, em virtude do uso crescente de componentes semicondutores (MOSFETs, IGBTs) para fins de comutação de alta corrente em cargas elétricas. Em caso de falha nos elementos semicondutores, por exemplo, como conseqüência de um curto-circuito, ou devido a uma avaria parcial ou um outro mau funcionamento, o resultado pode ser um inadmissível e possivelmente fatal aumento de temperatura em virtude de um erro de fluxo de corrente.

Este é particularmente o caso nos veículos onde determinadas cargas, tais como, por exemplo, ventoinha de arrefecimento, controladores de ABS, ventoinhas de aquecimento, direção assistida, ou mesmo um sistema elétrico de direção ou similar, não são eletricamente conectados através do bloqueio de ignição, mas sim diretamente com a bateria.

Estes tipos de cargas geralmente não estão ligados à bateria através do bloqueio de ignição desde que após o veículo ter sido utilizado, ou seja, ter sido desligado, deve ser assegurada a possibilidade de operação continuada ou operação subseqüente da carga. Por exemplo, a uma determinada temperatura é necessário permitir que a ventoinha de arrefecimento continue a funcionar por um determinado período de tempo após a operação do veículo para evitar picos de temperatura, e para alcançar uma redução da temperatura do motor.

Tal dispositivo de segurança funciona como uma proteção de temperatura excessiva, onde, na ocorrência de uma mudança de temperatura, ocasionada por um mau funcionamento, em particular um curto-circuito de um componente elétrico, interrompe a alimentação de energia e evita qualquer novo aumento de temperatura que pode ser fatal em algumas circunstâncias.

Nos casos onde não há nenhum curto-circuito e em outros circuitos que não estão diretamente ligados com a bateria, tal dispositivo de segurança também serve como proteção de temperatura excessiva. Se, por exemplo, no caso de um colapso parcial de um elemento de comutação, somente uma corrente ligeiramente mais alta flui para a carga; esta falha não pode ser detectada por um dispositivo de segurança de sobrecarga convencional. Então, a temperatura continua a subir na carga, normalmente encapsulada, e em algumas circunstâncias pode mesmo levar a um incêndio.

Outras aplicações do dispositivo de segurança térmica em geral podem fornecer proteção contra temperatura excessiva e proteção contra o fogo para cargas de alta potência, por exemplo, para fim de proteger células solares, ou células de bateria de alta resistência também sistemas de aquecimento auxiliar.

Dispositivos de segurança térmica, com base na tecnologia de molas ou na tecnologia de fusão de cera já estão no estado da técnica em equipamentos domésticos, por exemplo, máquinas de café. Esses dispositivos de segurança, em virtude de sua baixa capacidade atual não podem ser usados para aplicações de força com altas correntes.

No estado da técnica dispositivos térmicos de segurança que são ativados sem quaisquer forças mecânicas (por exemplo, molas) são conhecidos na US 7,068,141 B2.

O modo de funcionamento destes dispositivos de segurança reporta as propriedades de permeabilidade do elemento fundível quando este atinge a temperatura de ativação. A ativação ocorre como um resultado da fusão do elemento fundível, que, como resultado das forças de permeabilidade, é atraído sobre as superfícies correspondentemente grandes. Aqui o elemento fundível é rodeado pelas superfícies de acomodação de um invólucro deixando livre um volume tampão para o material fundido do elemento fluir.

O que é desvantajoso em tais dispositivos de segurança, que normalmente são utilizados em aplicações de consumo, por exemplo, telefones celulares, é o fato de que eles não são adequados para altas correntes, desde que, em virtude do princípio de ativação, apenas uma pequena massa do elemento fundível está disponível.

Para o setor automobilístico, há propostas para contornar as limitações citadas acima.

DE 244 375 A1 descreve um dispositivo térmico de segurança sob a forma de uma resistência de fusível para implantação em fontes de alimentação e circuitos de potência.

DE 10 2007 014 338 A1 descreve um dispositivo térmico de segurança sob a forma de uma estrutura de circuito, em particular na forma de uma grade de carimbo ou uma placa de circuito impresso, que possui um elemento fundível e efetua a desconexão da conexão elétrica por força da tensão superficial.

DE 10 2008 003 659 A1 diz respeito a um dispositivo de segurança fundível com uma barra de condução, que em operação normal serve como uma conexão eletricamente condutora, e que funde em caso de falha térmica quando alcança uma determinada temperatura.

Em DE 10 2007 014 339 A1, por exemplo, é descrito um dispositivo térmico de segurança que tem um elemento de conexão, e também um atuador projetado separadamente. O atuador desconecta a conexão elétrica de forma mecânica quando uma determinada temperatura de ativação é alcançada

Além disso, dispositivos térmicos de segurança são conhecidos no estado da técnica e normalmente têm uma mola soldada que desconecta a conexão elétrica quando uma determinada temperatura é alcançada.

O que é desvantajoso nos ditos dispositivos de segurança, entre outras características, é o fato de que a solda e os pontos de conexão serem permanentemente submetidos a tensões do material, e como resultado a vida útil e a confiabilidade do dispositivo térmico de segurança é limitado, em particular, sob condições ambientais adversas com cargas de temperatura cíclicas.

APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO: PROBLEMA, SOLUÇÃO, VANTAGENS

O problema subjacente à invenção é o de fornecer um dispositivo térmico de segurança para fins de desconexão de um circuito elétrico, onde o dispositivo de segurança tenha uma resistência muito baixa e seja adequado para altas correntes, em particular para correntes de curto circuito muito altas, e também tenha uma alta confiabilidade, em particular em condições difíceis, como por exemplo, cargas térmicas e mecânicas que sejam de longa duração.

O dito problema é resolvido por um dispositivo térmico de segurança de acordo com as características da reivindicação 1.

O dispositivo térmico de segurança inventivo é construído como um dispositivo fundível de segurança, que executa a desconexão de um circuito elétrico quando ativado através da fusão de um elemento fundível. A fim de garantir uma desconexão segura de um circuito elétrico o dispositivo térmico de segurança tem pelo menos dois terminais eletricamente condutores e também um elemento fundível, que derrete quando uma determinada temperatura é atingida. Além disso, o dispositivo térmico de segurança possui um encapsulamento ou invólucro. Aqui o elemento fundível está rodeado por um invólucro sem provisão de qualquer volume tampão livre entre o elemento fundível e o invólucro, ou seja, entre os componentes do dispositivo térmico de segurança. Um material de moldagem com base em uma resina epóxi, por exemplo, poderia ser implantado como material para o encapsulamento ou invólucro. Em princípio, no entanto, também é possível usar outros materiais e métodos de envernizamento. O dispositivo térmico de segurança ainda possui uma construção em camadas, onde pelo menos um revestimento adicional, ou seja, pelo menos uma camada de material seja fornecida entre os terminais e o encapsulamento ou invólucro.

Com o uso do dispositivo térmico de segurança inventivo, um circuito elétrico é desconectado quando uma determinada temperatura é atingida. Antes de atingir a temperatura de ativação, o dispositivo térmico de segurança representa um condutor elétrico com uma condutividade muito elevada. Dois terminais eletricamente condutores do dispositivo térmico de segurança, deste modo, ficam eletricamente conectados um ao outro através de um elemento fundível. O material do elemento fundível é projetado de tal modo que a temperatura de fusão do material do elemento fundível situa-se na faixa de temperatura de ativação desejada para o dispositivo de segurança. Quando a temperatura de fusão é atingida o elemento fundível começa a derreter. Durante a fase de mudança do material do elemento fundível do estado sólido para o estado líquido o volume do elemento fundível aumenta. Em virtude do encapsulamento do elemento fundível no dispositivo térmico de segurança ocorre um aumento de pressão. Desse modo, o dispositivo térmico de segurança é projetado de tal modo que em virtude do encapsulamento do elemento fundível nenhum volume tampão é fornecido entre o elemento fundível e o invólucro com a finalidade de acomodar o material fluido do elemento fundível. Dentro do dispositivo fundível de segurança o elemento fundível é completamente rodeado por componentes diretamente adjacentes, por exemplo, o invólucro, os terminais ou um revestimento aplicado sobre os terminais, ou outros componentes do dispositivo térmico de segurança. O elemento fundível, portanto, em nenhum é momento rodeado por qualquer volume tampão livre. Além disso, o elemento fundível não está é em contato com nenhum volume tampão livre, onde o volume tampão possui ar ou qualquer outra substância gasosa. Assim, como resultado do aumento de pressão o elemento fundível é deslocado de tal modo que a conexão elétrica entre os terminais seja desconectada.

O aumento do volume durante a mudança de fase do material do elemento fundível do estado sólido para o estado líquido ocorre muito rapidamente e na forma de uma mudança no volume. Assim, em virtude de um súbito aumento no volume é desencadeado um rápido aumento da pressão e devido a isto, ocorre uma ativação confiável do dispositivo térmico de segurança.

O material fluido do elemento fundível flui em virtude do aumento de volume e do aumento de pressão associado a este, e também em virtude da ação de capilaridade. A capilaridade, por este meio, é projetada na forma de um revestimento nos terminais, que se liquefaz em uma temperatura na faixa da temperatura de fusão do material do elemento fundível. Durante a operação de comutação o elemento fundível e o revestimento se misturam e fluem através do volume capilar em virtude do aumento de pressão e da capilaridade. O material que sai do elemento fundível e do revestimento, desse modo, coleta pelo menos parcialmente na região externa do dispositivo térmico de segurança nos terminais. A região externa é a região do dispositivo térmico de segurança que não está delimitada por um invólucro.

O elemento fundível preferivelmente está localizado no dispositivo térmico de segurança de modo que esteja em contato direto com os terminais, ou em contato direto com um revestimento aplicado nos terminais. O encapsulamento ou invólucro preferivelmente pode ter uma camada adicional de verniz na face interna na direção do elemento fundível.

Além disso, é preferível que o dispositivo térmico de segurança seja capaz de ter um fundente similar àquele que é usado, por exemplo, para soldagem. Durante a ativação do dispositivo de segurança a implantação de um fundente adequado promove a ativação da superfície e, quando for atingida a temperatura de fusão, a mistura do elemento fundível e do revestimento, e também o fluxo de saída por capilaridade do material. Quando selecionar o fundente é importante utilizar um fundente que seja estável em longo prazo, o que garante a ativação mesmo após ser submetido a uma temperatura mais alta durante um longo período de tempo sob condições operacionais tipicamente de 100 a 200°C. Mesmo quando se utiliza um fundente não são providos volumes tampões adjacentes ao elemento fundível e/ou ao fundente.

O elemento fundível está localizado preferivelmente entre os dois terminais eletricamente condutores. Assim, o elemento fundível está arranjado em uma lacuna entre os terminais. Aqui o elemento fundível pode estar em contato direto com os terminais, ou em contato direto com um revestimento fornecido nos terminais. Isto tem a vantagem de que, durante a operação de ativação, quando uma determinada temperatura for atingida, é executada a desconexão do circuito elétrico em virtude da interrupção da conexão elétrica entre os dois terminais.

Além disso, é preferível que o revestimento formando o capilar seja formado pela galvanização dos dois terminais. Zinco, índio, bismuto, prata ou uma liga consistida de zinco, índio, bismuto ou prata, é preferivelmente selecionada como o material para o dito revestimento. Tal revestimento promove a acomodação do elemento fundível ao atingir a temperatura de fusão. Aqui a camada de material entre os terminais e o encapsulamento ou invólucro, deve preferencialmente ter uma espessura entre 1 pm e 50 pm, particularmente de preferência entre 5 pm e 20 pm.

Para garantir a boa estabilidade do dispositivo térmico de segurança, com o tempo, o revestimento dos terminais é preferencialmente formado de modo que entre os terminais e o encapsulamento ou invólucro, o revestimento, por exemplo, a camada de estanho, tenha uma primeira mão de níquel, em que a primeira mão de níquel pode consistir de uma camada de níquel puro, ou de uma liga contendo níquel. Assim, a dita primeira mão de níquel é uma camada adicional entre os terminais e o revestimento, por exemplo, a camada de estanho. Assim, a primeira mão de níquel está em contato direto com o terminal e o revestimento, por exemplo, a camada de estanho. O revestimento de níquel presente serve como uma camada de barreira, e forma uma barreira de difusão entre os terminais constituídos, por exemplo, de cobre, e o revestimento. Tal barreira de difusão previne a formação de fases intermetálicas. Assim, também se assegura que mesmo depois de um tempo uma camada suficientemente espessa ainda está presente entre os terminais e o encapsulamento ou invólucro, por exemplo, uma camada suficientemente espessa de estanho para acomodar o elemento fundível e ativar o dispositivo de segurança. A camada de níquel, ou de liga contendo níquel, pode aqui preferivelmente ter uma espessura entre 1 pm e 50 pm, particularmente de preferência entre 5 pm e 15 pm.

O elemento fundível preferivelmente consiste em um metal condutor com baixo ponto de fusão, ou uma liga contendo um metal com baixo ponto de fusão, cuja composição é determinada pela temperatura de ativação desejada. Ligas de solda convencional, tais como, por exemplo, soldas de estanho-prata, soldas de SnAgCu, soldas de chumbo ou outra ligas de soldas podem ser preferivelmente 10 usadas. A tabela a seguir mostra exemplos de possíveis composições para a liga de solda em função da temperatura de ativação desejada para o dispositivo térmico de segurança. Tabela 1

Aqui as composições de liga listadas na tabela são apenas exemplos de ligas de soldas. Outras composições de liga também poderiam ser usadas.

Além disso, uma configuração vantajosa da invenção prevê que os terminais tenham a forma de tampas. Aqui é preferível que as tampas tenham uma secção circular, ou uma secção semelhante a um círculo, e também tenham internamente uma cavidade, pelo menos em determinadas regiões.

De maneira semelhante, além disso, é preferível que os terminais tenham a forma de um cubóide, ou uma forma semelhante a um cubóide. Aqui os terminais formam o corpo base do dispositivo térmico de segurança. Isto tem a vantagem de que o dispositivo térmico de segurança pode ser projetado como um dispositivo de montagem superficial (SMD, do nome em inglês) na forma de um dispositivo de segurança plano.

Outras ou mais configurações geométricas do dispositivo térmico inventivo de segurança também são possíveis.

Também é preferível que os terminais condutores acomodem pelo menos um corpo não condutor. Em princípio, cada um dos dois terminais poderia acomodar, em cada caso, um ou uma pluralidade de corpos não condutores. Pela presente, o ou os corpos não condutores possuem, por exemplo, a forma das tampas, de modo que após a montagem, eles preenchem o espaço interior livre das tampas. O ou os corpos não condutores prendem os terminais condutores, por exemplo, as tampas, em posição. Além disso, tem a vantagem de que o elemento fundível pode ser posicionado e preso pelos corpos isolantes em uma posição adequada entre os terminais eletricamente condutores. Ainda, o ou os corpos não condutores poderiam ter a forma de um cubóide, ou uma forma semelhante de um cubóide, onde o ou os corpos não condutores servem para apoiar ou prender os terminais eletricamente condutores.

De um modo semelhante é ainda preferível que o ou os corpos não condutores, independentemente da configuração geométrica, consistam de uma cerâmica, por exemplo, AI2O3. Em princípio os corpos não condutores também poderiam consistir de outro material isolante, por exemplo, vidro, plástico ou outro material orgânico.

Também é preferível que o elemento fundível tenha a forma de um anel. O diâmetro de tal anel poderia ser selecionado de modo a corresponder com o diâmetro das tampas, mas isso não é necessariamente o caso. A implantação de um elemento fundível em forma de anel tem a vantagem que pode ser preso de forma simples entre as duas tampas eletricamente condutoras pelos corpos não condutores, por exemplo, os corpos cerâmicos. De maneira semelhante o anel poderia correr externamente ao redor dos corpos não condutores. Além disso, o elemento fundível poderia ser incorporado na forma de uma ou uma pluralidade de tiras longitudinais com uma certa saliência entre dois terminais de forma cubóide. O elemento fundível é assim arranjado entre os terminais elétricos de forma cuboide ou de tampa, pelo menos em determinadas regiões. Ainda, o elemento fundível pode em adição ser arranjado nos terminais elétricos de forma cubóide ou de tampa, pelo menos em certas regiões.

Além disso, uma configuração vantajosa da invenção prevê o equipamento do dispositivo térmico de segurança com conexões de terminais elétricos apropriados, onde um fio, ou um condutor elétrico na forma similar de um fio, está conectado a cada um dos dois terminais, de preferência centralizadamente. Assim, é possível implantar o dispositivo térmico de segurança em dispositivos ou fortificações convencionais sem ter de proceder com alterações estruturais na carga elétrica ou no dispositivo. Além disso, as conexões de terminais elétricos podem ser configuradas na forma de um dispositivo de montagem superficial (SMD). Tal componente SMD encontra implantação na eletrônica como um componente que pode ser montado na superfície, ou como um componente para montagem superficial. Além disso, formas de ligação para outros tipos de montagens, por exemplo, usando tecnologia por meio de furo, também podem ser concebidas.

Para assegurar um elevado nível de proteção mecânica, um elevado nível de estabilidade mecânica, e também a proteção do dispositivo térmico de segurança contra a oxidação, é preferível proteger o dispositivo térmico de segurança por meio de encapsulamento ou invólucro. Para fins de melhorar essas propriedades o encapsulamento ou invólucro também pode ser combinado ainda com um revestimento protetor de verniz.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A invenção é agora elucidada de forma exemplar tendo como referência os desenhos que acompanham com o auxílio de formas preferenciais de incorporação. Em uma representação puramente esquemática:

A Fig. 1 mostra uma representação esquemática do dispositivo térmico de segurança inventivo (100),

A Fig. 2 mostra uma representação esquemática do dispositivo térmico de segurança inventivo (200),

A Fig. 3 mostra uma representação esquemática do princípio de comutação do dispositivo térmico de segurança inventivo (100, 200, 300) antes de ser ativado,

A Fig. 4 mostra uma representação esquemática do princípio de comutação do dispositivo térmico de segurança inventivo (100, 200, 300) ao atingir a temperatura de fusão,

A Fig. 5 mostra uma representação esquemática do princípio de comutação do dispositivo térmico de segurança inventivo (100, 200, 300), após a operação de ativação,

A Fig. 6 mostra uma representação esquemática do dispositivo térmico de segurança inventivo (300), e

A Fig. 7 mostra ainda outra representação esquemática o dispositivo térmico de segurança inventivo (300).

FORMA PREFERIDA DE INCORPORAÇÃO DA INVENÇÃO

A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um dispositivo térmico de segurança 100 inventivo. O dispositivo térmico de segurança 100 inventivo consiste em duas tampas 11 e 12 com um fio conectado centralizadamente 14 e 15, um corpo cerâmico 13, e também um elemento fundível 10. Para assegurar uma condutividade elétrica muito boa as duas tampas 11, 12 são consistidas em cobre. Alternativamente as tampas 11, 12 também podem ser consistidas de um outro material com uma baixa resistência específica. As tampas 11, 12 e os fios 14, 15 são cobertos por um revestimento 23, preferencialmente por uma camada de estanho. O revestimento também pode conter um outro material, por exemplo, índio, bismuto, ou prata ou uma liga consistida de estanho, índio, bismuto ou prata. Um elemento fundível 10 é arranjado entre as duas tampas 11, 12; este é preso por meio de um corpo cerâmico 13. O elemento fundível 10 tem a forma de um anel, e consiste em uma liga de estanho-prata (por exemplo, Sn97 Ag3, com um ponto de fusão de 217°C). A liga também poderia ter uma outra composição com um ponto de fusão menor ou mais elevado, dependendo da temperatura de ativação necessária para o dispositivo de segurança. No elemento fundível 10 está localizado um fundente 16 com estabilidade em longo prazo, que, durante a ativação do dispositivo de segurança, serve para ativar a superfície e reduzir a tensão superficial. O encapsulamento ou invólucro do dispositivo de segurança, aqui constituído por um verniz 17 que pode ser endurecido por UV, e um material de moldagem 18 fabricado com base em uma resina epóxi, serve para aumentar a estabilidade mecânica do dispositivo de segurança. Além disso, o encapsulamento ou invólucro 17, 18 oferece tanto proteção mecânica quanto proteção à oxidação. O invólucro 18 só envolve o dispositivo térmico de segurança em determinadas regiões. Em particular o invólucro 18 envolve o dispositivo térmico de segurança na região na qual o elemento fundível 10 está arranjado. As extremidades das tampas 11, 12, em particular na região dos pontos de conexão terminais, por exemplo, dos fios 14, 15, não estão aqui envolvidos pelo invólucro 18.

A Figura 2 mostra uma representação esquemática de um dispositivo térmico de segurança inventivo 200. O dispositivo térmico de segurança 200 consiste essencialmente nos componentes do dispositivo térmico de segurança 100 descrito na Figura 1. Uma diferença significativa da estrutura descrita na Figura 1 é refletida no fato de que o dispositivo térmico de segurança 200 na Figura 2 não tem qualquer aplicação de fundente no elemento fundível 10.

As Figuras 3 a 5 mostram representações esquemáticas do princípio de comutação do dispositivo térmico de segurança inventivo 100, 200, 300 antes de atingir a temperatura de fusão, ao atingir a temperatura de fusão, e também após atingir a temperatura de fusão.

A Figura 3 mostra o estado antes da ativação do dispositivo térmico de segurança 100, 200, 300 inventivo, ou seja, antes de atingir a temperatura de fusão. Antes de atingir a temperatura de fusão o elemento fundível 10 está situado em estado sólido na lacuna 24 entre os terminais 11, 12 com o revestimento 23 e o encapsulamento ou invólucro 18. Para a ativação do dispositivo térmico de segurança 100, 200, 300 o gradiente de pressão como resultado de um aumento de volume por um lado, e também uma alteração drástica no volume durante a transição da fase sólida para a fluida, é de particular importância,assim como é a ação capilar.

A Figura 4 mostra o estado do dispositivo térmico de segurança inventivo 100, 200, 300 ao atingir a temperatura de fusão. Ao atingir a temperatura de fusão o elemento fundível 10 começa a fundir. Conforme o elemento fundível se funde o revestimento 23' na região do encapsulamento ou invólucro também funde, como resultado o elemento fundível 10 e o revestimento 23' se misturam pelo menos parcialmente. O deslocamento no e através do capilar é essencialmente causado pelo aumento de pressão durante a mudança de fase do elemento fundível 10 de um sólido para um fluido, e a mudança drástica no volume que acompanha. As Figuras 4 e 5 mostram a migração do elemento fundível 10 enquanto este derrete e após a ativação. Para visualizar o processo mais claramente, a direção do fluxo 22 do elemento fundível durante a migração é mostrada na Figura 4. Aqui nota-se que o elemento fundível 10 migra completamente para fora da lacuna 24.

A Figura 5 mostra o estado conectado do dispositivo térmico de segurança 100, 200, 300 após a operação de ativação e a migração completa do elemento fundível 10 para fora da lacuna 24. Após a operação de ativação se completar o revestimento 23" que está misturado junto com o elemento fundível se solidifica e deposita-se nos terminais, ou seja, no local original do revestimento 23 antes de atingir a temperatura de fusão. Após a conclusão da operação de ativação e a saída do elemento fundível 10 o fluxo corrente através do dispositivo térmico de segurança 100, 200, 300 é interrompido através da interrupção na lacuna entre os dois terminais 11, 12 ou os corpos base 19.

As Figuras 6 e 7 mostram representações esquemáticas de um dispositivo térmico de segurança inventivo 300. O dispositivo térmico de segurança inventivo 300 é projetado como um dispositivo de segurança plano para montagem de superfície. O dispositivo térmico de segurança inventivo 300 consiste em dois corpos base 19 (terminais) espaçados um do outro, que são aplicados em um corpo não condutor 13, por exemplo, um corpo de cerâmica. A fim de garantir uma condutibilidade elétrica muito boa os dois corpos base 19 (terminais) são consistidos em cobre, ou outro material com uma baixa resistência específica. Os dois corpos base 19 (terminais) são cobertos por um revestimento 23, preferivelmente com uma camada de estanho. O revestimento também pode conter um outro material, por exemplo, índio, bismuto, prata, ou uma liga de estanho, índio, bismuto ou prata. Além disso, o dispositivo térmico de segurança 300 tem um elemento fundível 10 entre os dois corpos de base 19 (terminais) e também na região em torno do espaço tampão (lacuna 24) entre os dois corpos de base 19 (terminais). Conforme mostrado na Figura 6, o dispositivo térmico de segurança 300 tem dois elementos fundíveis 10. O dispositivo de segurança, no entanto, também poderia ter um, ou mais de dois elementos fundíveis 10. No elemento fundível 10 está localizado um fundente 16 com estabilidade em longo prazo, que, durante a ativação do dispositivo de segurança, serve para ativar a superfície e reduzir a tensão superficial. Uma camada adicional de verniz 17 está situada entre o encapsulamento ou invólucro 18 do dispositivo de segurança e o fundente. O encapsulamento ou invólucro 18 só pode ser aplicado na face superior do dispositivo de térmico de segurança. O encapsulamento ou invólucro 18 e também a camada adicional de verniz 17 servem para aumentar a estabilidade do dispositivo de segurança e também sua proteção contra a oxidação. A camada de verniz 17 está em contato direto com o fundente 16 sem deixar livre qualquer espaço tampão. O dispositivo térmico de segurança 300 também poderia ser projetado de tal modo que não tenha nenhum fundente 16 no elemento fundível 10. Neste caso, a camada de verniz 17, ou, no caso de nenhuma camada de verniz 17 estar presente, o encapsulamento 18, estaria em contato direto 5 com o elemento fundível 10 sem deixar livre qualquer volume tampão.

NÚMEROS DE REFERENCIA

100 Dispositivo térmico de segurança 200 Dispositivo térmico de segurança 300 Dispositivo térmico de segurança 5 10 Elemento Fundível 11, 12 Terminais / tampas 13 Corpo eletricamente não condutor 14 , 15 Fio 16 Fundente 10 17 Cobertura de verniz / invólucro de verniz 18 Invólucro / encapsulamento 19 Corpo Base 22 Direção de fluxo 23 Revestimento / camada de estanho 15 23' Revestimento (fundido) 23" Revestimento / (camada solidificada de estanho com material de solda fundido) 24 Lacuna

Claims

1 “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA” (100, 200, 300), que executa a desconexão de um circuito elétrico através da fusão de um elemento fundível (10), onde o dispositivo térmico de segurança tem pelo menos dois terminais eletricamente condutores (11, 12) e um elemento fundível (10), sendo que o dispositivo térmico de segurança tem um encapsulamento ou invólucro (18), onde o dispositivo térmico de segurança, ou seja, sua estrutura em camadas, tem pelo menos um revestimento (23) entre os terminais (11, 12) e o encapsulamento ou invólucro (18), onde o dispositivo térmico de segurança é envolvido por um encapsulamento ou invólucro (18), pelo menos em certas regiões, caracterizado pelo elemento fundível (10) ser encapsulado dentro do dispositivo térmico de segurança, e pelo revestimento (23) entre os terminais (11, 12) e o encapsulamento ou invólucro (18) conter estanho, índio, bismuto ou uma liga de estanho, índio ou bismuto.

2. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo elemento fundível (10) estar em contato direto com os terminais (11, 12) e o encapsulamento ou invólucro (18).

3. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo encapsulamento ou invólucro (18) ter uma camada de verniz na face interna na direção do elemento fundível (10).

4. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo dispositivo térmico de segurança ter um fundente (16).

5. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo elemento fundível (10) estar localizado entre os dois terminais (11 12).

6. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo revestimento (23) entre os terminais (11, 12) e o encapsulamento ou invólucro (18) terem uma espessura entre 1 pm e 50 pm, preferencialmente entre 5 pm e 20 pm.

7. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo revestimento (23) entre os terminais (11, 12) e o encapsulamento ou invólucro (18) possuir uma primeira mão de níquel, onde a primeira mão de níquel consiste de uma camada de níquel, ou uma liga contendo níquel.

8. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela primeira mão de níquel ter uma espessura entre 1 pm e 50 pm, preferencialmente entre 5 pm e 15 pm.

9. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo elemento fundível (10) ser consistido de um metal com baixo ponto de fusão, de uma liga que contém um metal com baixo ponto de fusão, ou uma solda de chumbo.

10. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo elemento fundível (10) consistir uma liga de estanho-prata.

11. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelos terminais (11, 12) terem a forma de tampas.

12. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelos terminais (11, 12) terem a forma de um cubóide, ou uma forma semelhante a um cubóide.

13. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo dispositivo térmico de segurança ter pelo menos um corpo eletricamente não condutor (13), onde o dito pelo menos um corpo eletricamente não condutor (13) serve para prender os terminais (11 12).

14. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por pelo menos um corpo eletricamente não condutor (13) ser consistido de cerâmica, vidro, plástico ou outro material orgânico.

15. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo elemento fundível (10) ter a forma de um anel.

16. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo condutor elétrico (14, 15) ser conectado a cada um dos terminais (11 12).

17. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com pelo menos a reivindicação 16, caracterizado pelo condutor elétrico (14, 15) ter a forma de um fio, ou uma forma que seja semelhante a um fio.

18. “DISPOSITIVO TÉRMICO DE SEGURANÇA”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo dispositivo térmico de segurança ter uma cobertura de verniz ou um invólucro de verniz.