CN102403173A

CN102403173A - 一种半导体设备保护用快速熔断体

Info

Publication number: CN102403173A
Application number: CN2010102776964A
Authority: CN
Inventors: 林海鸥; 戎峰; 陈妍; 吴辉; 徐鹤
Original assignee: SHANGHAI ELECTRIC CERAMIC WORKS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI ELECTRIC CERAMIC WORKS CO Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种半导体设备保护用快速熔断体，包括熔管、若干片熔体、灭弧介质及一对接触板。熔管的端面中央端面中央轴向设有一空腔；每片熔体的一表面上设有一锡桥；每片熔体的表面上间隔一致地开设多列大孔以及分别在每列大孔的一旁开设一列小孔，每列大孔中含有多个尺寸相同的大直径孔，每列小孔中含有多个尺寸相同的小直径孔。每片熔体在靠近其长度中心的一列大孔均为横向腰形孔，在该列腰形孔和近旁的一列小孔之间还设有一列小孔。每片熔体均以一列大孔和一列小孔的中心线为折痕弯折方波形状后，再以围成一截面为断开的正多边形的方式穿插在熔管的空腔中；灭弧介质填充在每个熔体空腔与熔体之间；一对接触板紧固在熔管的两端。

Description

一种半导体设备保护用快速熔断体

技术领域

本发明涉及一种半导体设备保护用快速熔断体，其适用于额定直流电压为1800V DC，额定电流为250A至500A。

背景技术

半导体设备保护用熔断体(以下简称熔断体)作为整流设备及其相关设备(包括变频器、软启动等)、半导体元件及其组成的成套设备的短路保护之用，且适用于直流回路中。熔断体包括熔管、设于熔管内的熔体和设于熔管两端的接触板，每片熔体2上焊有锡桥，并开有数列等直径的小孔22(见图1)。当较大的短路电流通过熔体时，小孔之间的狭颈δ由于电流热效应被迅速加热，局部温度迅速升高直至熔体熔断以分断电路；而当较小的过载电流通过熔体时，熔点较低的锡桥首先熔化，高熔点的熔体本身由于冶金效应溶解于液态的锡桥中，从而断开熔体并将电流分断。

目前的同类产品中大多数是为保护交流电路和元器件而设计的，它们的额定电压一般也都不超过1000V，在电压1000V以上的高压场合和需要保护直流元器件的场合中难以满足保护要求。因此在需要保护直流元器件时，采用将交流熔断体通过电压降容来使用在直流回路上。此外，通常的熔断体采用普通的陶瓷管作为熔管，其耐高温性能和力学性能较差。

鉴于上述原因，本申请人研制了一种半导体设备保护用直流熔断体并申请了专利(申请号为200920212155.6)。该直流熔断体适用于1800V DC，250A至500A场合，熔体采用纯银材料，冲制成变截面的形状，并有数列直径不一的小孔，尤其是中间部分的腰形孔，使其成为真正意义上的直流熔断体。不但熔断特性稳定可靠、使用寿命长，其电性能和耐高温、力学性能也都非常优秀。但是，该直流熔断体的熔管1(见图2)上不仅设有若干熔体空腔12，还开设一位于若干熔体空腔12中央的散热空腔11。由于散热空腔11和熔体空腔12是隔离的，因此该熔管的制造工艺较复杂并且也不利于很好的散热。另外它的单体容量最高能做到1800V DC，250A，但若要在1800V DC，500A的场合使用，则需要将两个单体的容量为1800V DC，250A直流熔断体并联后使用，若需要在其它容量级别的场合使用，则采用多个电压较低电流较大的单体串联或并联后使用，因此不但占用空间大，而且形成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有产品电压等级不高，额定电流不大，多为交流电路设计的现状，提供一种半导体设备保护用快速熔断体，它的电压等级更高，能够直接应用于高电压电路和环境中，而且额定电流更大，能够提供更大的容量，更适合保护大容量电路。

实现上述目的的技术方案是：一种半导体设备保护用快速熔断体，包括熔管、若干片熔体、灭弧介质及一对接触板。其中：

所述熔管的端面中央轴向设有一空腔；

所述每片熔体的表面上沿长度方向间隔距离为L地纵向开设多列大孔，每列大孔的同一旁L1距离处还纵向开设一列小孔；

所述每列大孔中含有多个尺寸相同并且纵向间隔距离为δ1、直径为D1的大直径孔；所述每列小孔中含有多个尺寸相同并且纵向间隔距离为δ2、直径为D2的小直径孔；所述每片熔体在靠近其长度中心的一列大孔中所含的多个大直径孔均为半径为D1/2的横向腰形孔，并且在该列腰形孔和近旁的一列小孔之间还设有一列直径为D2的小孔；

所述每片熔体均以所述一列大孔的中心线和所述一列小孔的中心线为折痕弯折成波峰高度为LI的方波形状后，再以围成一截面为断开的正多边形的方式穿插在所述熔管的空腔中；

所述灭弧介质充实在所述熔管的空腔中并位于所述每片熔体之间及所述熔体与所述熔管的空腔壁之间；

所述一对接触板封盖在所述熔管的两端，并且所述一对接触板的内表面分别与所述每片熔体的两端连接。

上述的半导体设备保护用快速熔断体，其中，所述每片熔体在靠近其长度中心并且面向所述熔管的空腔中心的一表面上还纵向设有一锡桥。

上述的半导体设备保护用快速熔断体，其中，所述每片熔体在与所述锡桥向背的表面上连接一垫片。

上述的半导体设备保护用快速熔断体，其中，所述δ2＝2δ1，所述D1＝3.5D2。

上述的半导体设备保护用快速熔断体，其中，所述熔管的空腔截面形状为与所述熔体的数量相应的正多边形，并且每条边均为圆弧边，每条边的两端还分别以圆弧与相邻边连接。

上述的半导体设备保护用快速熔断体，其中，所述熔管采用95号氧化铝陶瓷绝缘材料制作。

本发明的半导体设备保护用快速熔断体的技术方案，是专为保护直流电路设计，更能胜任直流电路场合的保护任务；熔断特性稳定，对电路的保护更为可靠。本发明的快速熔断体与现有技术相比具有如下优点：

1)电压等级更高，额定电流更大，单体就能达到1800V DC，500A，使安装空间大大降低，能耗小且安装方便，有效减小了资源浪费；能够直接应用于中低电压电路和环境中，并能够提供更大的容量，更适合保护大容量电路；

2)熔体的大小孔组合结构不仅改善了电性能和热性能，也使其散热性能得到改善，配合熔管中央较大的空腔，有效改善了工作时的温升状况，使温升和散热能力都得到了改善；

3)熔管的材料采用95号氧化铝陶瓷，使熔断体的外形更加美观，另外熔管中央的一个大空腔结构使其制造工艺得到了简化，并且也便于熔体的安装；

4)支持双拼列合，实际运用的灵活性更高。

附图说明

图1a和图1b分别为现有技术的半导体设备保护用直流熔断体中熔体的结构示意图和熔管的透视图；

图2为本发明的半导体设备保护用快速熔断体的结构示意图；

图3为本发明的半导体设备保护用快速熔断体中熔管的透视图；

图4为本发明的半导体设备保护用快速熔断体中熔体的展开图；

图5a和图5b分别为图4中A部和B部的放大图；

图6为本发明的半导体设备保护用快速熔断体中熔体的透视图；

图7为本发明的半导体设备保护用快速熔断体中熔体的安装结构图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图2至图7，本发明的半导体设备保护用快速熔断体，包括熔管1、四片熔体2、灭弧介质4、一对接触板5及指示件6，其中：

熔管1的外表面为正四棱柱，它采用95号氧化铝陶瓷绝缘材料制作，具有良好的耐高温和力学性能，外观上也较为美观；熔管1的端面中央开设一截面呈正四边形的空腔10，该空腔10既作为熔体2的安装空腔，也作为散热空腔；熔管1的管壁上开设一连通空腔10的径向穿孔；

每片熔体2采用99.9％含量的纯银加工成具有有效宽度的薄片带；

每片熔体2的表面上在其长度方向以间隔距离为L的方式开设多列大孔21，以及分别在每列大孔21的左旁L1距离处开设一列小孔22；

每列大孔21中含有多个尺寸相同并且纵向间隔距离为δ1直径为D1的大直径孔，每列小孔22中含有多个尺寸相同并且纵向间隔距离为δ2直径为D2的小直径孔；其中的δ2＝2δ1，D1＝3.5D2；

在靠近熔体2长度方向中心的一列大孔21中所含的多个大直径孔均为半径为D1/2的横向腰形孔21’，每个横向腰形孔21’的两头半圆的中心线的间隔距离为L2；在该列横向腰形孔21’和近旁的一列小孔22之间还设有一列直径为D2的小孔22’；该列小孔22’距间隔离该列小孔22的距离也为L2；

每片熔体2均以一列大孔21和一列小孔22为折痕弯折成波峰高度为L1的方波形状，再以围成一截面为断开的正四边形的方式穿插在熔管1的空腔10中；

灭弧介质4为石英砂，它填充在熔管1的空腔10中并位于每片熔体2之间及熔体2与熔管1的空腔壁之间，用以紧实熔体2；

一对接触板5封盖在熔管1的两端，它们的内表面分别与每片熔体2的两端连接；熔体2最好采用点焊的方式与接触板5连接，该连接方式能使熔体2牢固地与接触板5连接，并且接触电阻较低；

指示件6插置在熔管1的径向穿孔中，用于反映熔管1的空腔10中熔体2的开断情况。

在一个最佳的实施例中，每片熔体2在靠近其长度中心并且面向熔管1的空腔中心的表面上还纵向设有一锡桥20。

另外，由于熔体2的为纯银材料，且厚度较薄(为0.08～0.10mm)，在弯折后变得较软。在装配过程中，熔体2在穿过熔管1的空腔10时容易变形；因此在熔体2的面向熔管1的空腔壁的表面上附加连接一垫片3，使熔体2在穿过空腔10的过程中有了支撑，可以方便熔体2的穿插，使熔体2不易变形。

当电路发生短路故障时，较大的短路电流通过熔体2时，大孔21之间距离为δ1的狭颈由于电流热效应被迅速加热，局部温度迅速升高直至熔体2熔断以分断电路；而当较小的过载电流通过熔体2时，熔点较低的锡桥10首先熔化，高熔点的熔体2本身由于冶金效应溶解于液态的锡桥10中，从而断开熔体2并将电流分断。

本发明的半导体设备保护用直流熔断体，通过将现有技术的熔断体中的熔体上等直径的多列小孔改为大小孔组合的结构，不但改善了其电性能，提高了电压和电流等级，也使其散热性能得到改善，配合熔管中央的一个较大的空腔，有效改善了工作时的温升状况。由于熔管中央的空腔既作为熔体的安装空腔，也作为散热空腔，因此使散热性能更好。

综上所述，与现有技术的熔断体相比，本发明的直流熔断器的电压等级更高、容量更大，不但熔断特性稳定可靠、使用寿命长，其电性能和耐高温、力学性能也都非常优秀。适用于1800V DC，250A至500A场合，若选用合适厚度的熔体，单体就能做到1800V DC，500A，使安装空间大大降低，并且安装方便。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

1.一种半导体设备保护用快速熔断体，包括熔管、若干片熔体、灭弧介质及一对接触板，其特征在于，

所述熔管的端面中央轴向设有一空腔；

2.根据权利要求1所述的半导体设备保护用快速熔断体，其特征在于，所述每片熔体在靠近其长度中心并且面向所述熔管的空腔中心的一表面上还纵向设有一锡桥。

3.根据权利要求1或2所述的半导体设备保护用快速熔断体，其特征在于，所述每片熔体在与所述锡桥向背的表面上连接一垫片。

4.根据权利要求1或2所述的半导体设备保护用快速熔断体，其特征在于，所述δ2＝2δ1，所述D1＝3.5D2。

5.根据权利要求1所述的半导体设备保护用快速熔断体，其特征在于，所述熔管的空腔截面形状为与所述熔体的数量相应的正多边形，并且每条边均为圆弧边，每条边的两端还分别以圆弧与相邻边连接。

6.根据权利要求1所述的半导体设备保护用快速熔断体，其特征在于，所述熔管采用95号氧化铝陶瓷绝缘材料制作。