CN104246959A - 熔断器 - Google Patents

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Abstract

一种熔断器(1)，该熔断器(1)包括：两个电触头(10)，这两个电触头(10)具有触头宽度Wc；熔丝元件(20)，该熔丝元件(20)布置在两个相对的熔丝端部(21、22)之间，并且该熔丝元件(20)包括具有最小截面部分的第一熔丝(30)，该最小截面部分具有第一宽度Wf1和第一截面积Sf1。熔丝元件(20)还包括至少一个第二熔丝(40)，该至少一个第二熔丝(40)布置在第一熔丝(30)与所述两个熔丝端部(21、22)中的一个熔丝端部之间。第二熔丝(40)包括具有第二宽度Wf2并且具有第二截面积Sf2的缩窄部(41)，该第二宽度Wf2小于第一宽度Wf1并且小于触头宽度Wc，并且该第二截面积Sf2的范围为第一截面积Sf1的20％至50％。

Description

熔断器
本发明涉及熔断器。
特别地，本发明的熔断器应用于耗电单元的自动保护领域。
典型的熔断器包括：两个电触头，在这两个电触头之间布置有熔丝元件；和由绝缘材料制成的外壳，该外壳适于容置熔丝元件和电触头的相对于该熔丝元件的连接端部。
当电触头中之一接收到超过预设熔断电流阈值的电流值时，熔丝元件熔化并停止向连接至另一个电触头的耗电单元供电，从而保护该耗电单元免受电流峰。
然而，现有技术熔断器在高过电流值即熔断器的额定电流的8倍至10倍的量级下具有不令人满意的操作。
例如在WO 03/075298、DE 10 2008 036672和US 4 751 490中公开了现有技术熔断器。
特别地，在低过电流值即熔断器的额定电流的1.35倍至6倍的量级下，这样的熔断器具有保持在通过ISO标准设定的最大限度与最小限度内的熔化时间。然而，在高过电流值即熔断器的额定电流的8倍至10倍的量级下，这样的熔断器具有不能确保低操作时间的渐近行为。换言之，在熔断器的额定电流的8倍至10倍的量级的值下，操作时间即熔化时间保持基本上恒定。
因此，将期望具有能够确保在低过电流值和高过电流值下均具有低熔化时间并且特别确保熔化时间随着过电流值增大而连续缩短的熔断器。
本发明的目的为提供一种能够实现此需要的熔断器。
通过如权利要求1所限定的熔断器来实现此目的。
本发明的熔断器的另外的特征和优点将由以下一个优选实施方式的描述产生，参照附图通过说明而非限制的方式给出该优选实施方式，在附图中：
图1为本发明的熔断器的图解平面图；
图2为图1的熔断器的箔状元件的图解平面图；
图3为图2的熔断器的箔状元件的示意性侧视图；以及
图4示出了对本发明的熔断器进行的比较测试的结果。
参照附图，附图标记1总体上表示本发明的熔断器。
熔断器1包括在本文中均用10表示的两个电触头和熔丝元件20。
在图的示例中，熔断器为平坦型，并且两个电触头10与熔丝元件20位于相同面上。然而，本发明还适用于其它类型的熔断器，例如，两个电触头20设置在分离的平行面上并且相应的内边缘或相应的平坦接触表面呈相互面对关系的熔断器。
电触头10可以由铜合金或锌合金制成。
熔断器1还包括通常由塑料制成的外壳2，该外壳2限定针对熔丝元件20并针对每个电触头10的至少一部分的壳体。
外壳2通常由塑料制成并且可以包括通过紧固件装置3紧固在一起的两个壳。
每个电触头10在主纵向方向X-X上延伸，并且每个电触头10包括触头端部12和被设计成与配合触头建立电接触的接触部分11。
至少在触头端部12处，每个电触头10具有在与纵向触头方向X-X垂直的Y-Y方向上的触头宽度Wc。
在一个实施方式中，每个电触头10遍及其纵向长度具有基本上相同的触头宽度Wc。在图的示例中，电触头10包括具有触头宽度Wc的区域和具有比Wc大的触头宽度Wc′的区域。具有触头宽度Wc的区域用作导体区域，而具有宽度Wc′的区域用作针对配合触头的接触部分。
触头宽度Wc可以为10mm至16mm，具有适当的容差。在此示例中，触头宽度Wc为13.7mm，并且宽度Wc′为16mm。
熔丝元件20在主纵向方向X′-X′上沿两个相对的熔丝端部21、22之间的熔丝长度Lf延伸，在此示例中该主纵向方向X′-X′与电触头10的方向X-X一致。每个熔丝端部21、22直接地连接至相应的触头端部12并且定位成直接地与相应的触头端部12相邻。应当注意，方向X′-X′可以不与方向X-X一致，并且这样的方向X′-X′可以如在图的示例中一样为直线的或者可以为曲线的。
熔丝元件20还可以由铜合金或锌合金制成。
熔丝元件20包括第一熔丝30，该第一熔丝30在方向X′-X′上沿该第一熔丝30的相应的熔丝端部22与连接端部23之间的第一长度Lf1延伸。在最小截面部分处，第一熔丝30具有在与纵向X′-X′垂直的方向Y-Y上的第一宽度Wf1并且具有第一截面积Sf1。例如，宽度Wf1的范围可以为1.5mm至2.5mm，具有适当的容差。假定1mm的恒定厚度，则截面积Sf1的范围将为1.5mm2至2.5mm2。
熔丝元件20还包括第二熔丝40，该第二熔丝40在方向X′-X′上沿连接端部23与该第二熔丝40的相应的熔丝端部21之间的第二长度Lf2延伸，使得第二熔丝40串联地连接至第一熔丝30并布置在第一熔丝30与该第二熔丝40的相应的熔丝端部21之间。
在可替代实施方式中，第二熔丝40可以布置在第一熔丝30与熔丝端部22之间，或者可以提供两个第二熔丝40，每个第二熔丝40布置在第一熔丝30与对应的熔丝端部21、22之间。
第二熔丝40包括缩窄部41，该缩窄部41具有在与方向X′-X′垂直的方向Y-Y上的第二宽度Wf2并且具有第二截面积Sf2。
在本示例中，第二宽度Wf2小于第一宽度Wf1并且小于触头宽度Wc。
特别地，在此示例中，宽度Wf2的范围可以为0.8mm至1.2mm，具有适当的容差。假定1mm的恒定厚度，则截面积Sf2的范围将为0.8mm2至1.2mm2。
此外，第二截面积Sf2的范围为第一截面积Sf1的20％至50％。
在低过电流值即额定电流I_0的1.35倍至6倍的量级下，第二熔丝40的具有第二截面积Sf2的缩窄部41对熔丝元件20的行为不具有显著影响。这是因为该缩窄部41接触大热体即电触头10，因此，由于这些过电流，该缩窄部41使第二熔丝40具有与熔化第一熔丝30所需要的熔化时间相比相当长的熔化时间。因此，在这些过电流值下，第二熔丝40未熔化，而第一熔丝30熔化。
在高过电流即额定电流I_0的8倍至10倍的量级下，缩窄部41使第二熔丝40具有与熔化第一熔丝30所需要的时间相比相当短的时间。因此，在这些过电流值下，第一熔丝30未熔化，而第二熔丝40熔化，这确保了与仅使用第一熔丝30将获得的操作时间相比相当短的操作时间。
简言之，熔断器1能够保持在该熔断器1的额定电流I_0的1.35倍至6倍的范围中自动熔断所需要的熔断时间，并且该熔断器1还确保在该熔断器1的额定电流I_0的8倍至10倍的量级的过电流下具有短得多的操作时间。
根据一个实施方式，缩窄部41定位成远离连接端部23而接近该缩窄部41的相应的熔丝端部21。
特别地，缩窄部41置于其相应的触头端部12附近。因此，至少一个触头10直接地与缩窄部41相邻，该缩窄部41如上所述具有范围为第一熔丝30的最小截面积Sf1的20％至50％的截面积Sf2。
根据一个实施方式，假定熔丝元件20的恒定厚度，则宽度Wf2的范围为宽度Wf1的20％至50％。在此情况下实现了截面积Sf2相对于截面积Sf1的上述比率。如果熔丝元件20具有可变厚度，则总会实现截面积Sf2相对于截面积Sf1的比率，然而未必会实现宽度Wf2相对于宽度Wf1的比率。
在一个实施方式中，长度Lf2的范围为宽度Wf2至该宽度Wf2的3倍。
第二熔丝40可以设置成在等于第二宽度Wf2的基本上恒定的宽度下沿长度Lf2延伸。
可替代地，第二熔丝40包括至少一个渐缩部，该至少一个渐缩部将缩窄部41连接至连接端部23和熔丝端部中之一。在本文中，这样的渐缩部具有从宽度Wf2增大至宽度Wf1或增大至触头宽度Wc的宽度。
在图的示例中，第二熔丝40包括两个渐缩部42、43，这两个渐缩部42、43将缩窄部41一方面连接至连接端部23而另一方面连接至熔丝端部21。这样的渐缩部42、43分别具有从宽度Wf2增大至宽度Wf1的宽度和从宽度Wf2增大至触头宽度Wc的宽度。
应当注意，缩窄部41的形状和渐缩部42、43的形状以及它们的位置和纵向长度可以变化，只要截面积Sf2的范围为截面积Sf1的20％至50％即可，这意味着假定熔丝元件20具有恒定厚度，则宽度Wf2的范围应当为宽度Wf1的20％至50％。
本申请人进行了测试，并且在图4中示出了测试的结果。
本申请人用锌合金制成了如图所示的熔断器，其中，宽度Wf1为2.5mm，宽度Wf2为1.05mm，电触头具有13.7mm的触头宽度Wc和16mm的宽度Wc′，以及均匀厚度为1.8mm。因此，截面积Sf1为4.5mm2并且截面积Sf2为1.89mm2，因此截面积Sf2与截面积Sf1之间的比率为42％。
在图4中将此熔断器表示为“熔断器A”。将此熔断器的性能与表示为“熔断器B”的标准熔断器的性能进行了比较，该标准熔断器不具有第二熔丝40，并且具有宽度Wf1为2.5mm的熔丝元件和触头宽度Wc为13.7mm的电触头。
图4示出了针对熔断器A和熔断器B在温度23℃下的熔化时间相对于电流的曲线以及ISO最大曲线(ISO MAX)和ISO最小曲线(ISOMIN)。
应当理解，两个熔断器的行为均满足ISO规定限度(最高至额定电流I_0的6倍)，然而在更高值下，熔断器B具有不能确保短操作时间的渐近行为，而熔断器A具有操作时间连续缩短的曲线。
如以上所示出的，本发明实现了意在的目的。特别地，使用其一部分具有较小宽度的熔丝元件确保了在低过电流值和高过电流值二者下具有适当的操作时间。
本领域技术人员将明显理解的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以对如前文所述的本发明进行许多变化和修改以满足具体需要。

Claims (9)

1.一种熔断器(1)，包括：
两个电触头(10)，每个电触头(10)在主纵向触头方向(X-X)上延伸，并且每个电触头(10)包括触头端部(12)和被设计成与配合触头建立电接触的接触部分(11)，所述电触头(10)至少在所述触头端部(12)处具有在与所述纵向触头方向(X-X)垂直的方向(Y-Y)上延伸的触头宽度Wc，以及
熔丝元件(20)，所述熔丝元件(20)在主纵向熔丝方向(X′-X′)上沿两个相对的熔丝端部(21、22)之间的熔丝长度Lf延伸，每个熔丝端部(21、22)直接地连接至相应的触头端部(12)并且直接地与相应的触头端部(12)相邻，
所述熔丝元件(20)包括：
第一熔丝(30)，所述第一熔丝(30)在所述纵向熔丝方向(X′-X′)上沿所述第一熔丝(30)的相应的熔丝端部(22)与连接端部(23)之间的第一熔丝长度Lf1延伸，所述第一熔丝(30)在其最小截面部分处具有在与所述纵向熔丝方向(X′-X′)垂直的方向(Y-Y)上的第一宽度Wf1并且具有第一截面积Sf1，以及
至少一个第二熔丝(40)，所述至少一个第二熔丝(40)在所述纵向熔丝方向(X′-X′)上沿所述连接端部(23)与所述至少一个第二熔丝(40)的相应的熔丝端部(21)之间的第二熔丝长度Lf2延伸，使得所述第二熔丝(40)串联地连接至所述第一熔丝(30)并布置在所述第一熔丝(30)与所述相应的熔丝端部(21)之间，
其中：
所述第二熔丝(40)包括缩窄部(41)，所述缩窄部(41)具有在与所述纵向熔丝方向(X′-X′)垂直的方向(Y-Y)上的第二宽度Wf2并且具有第二截面积Sf2，以及
所述第二截面积Sf2的范围为所述第一截面积Sf1的20％至50％。
2.根据权利要求1所述的熔断器(1)，其中，所述第二宽度Wf2小于所述第一宽度Wf1并且小于所述触头宽度Wc。
3.根据权利要求1或2所述的熔断器(1)，其中，所述缩窄部(41)定位成远离所述连接端部(23)并且接近所述缩窄部(41)的相应的熔丝端部(21)。
4.根据权利要求3所述的熔断器(1)，其中，所述缩窄部(41)置于其相应的触头端部(12)附近。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的熔断器(1)，其中，所述第二宽度Wf2的范围为所述第一宽度Wf1的20％至50％，所述熔丝元件(20)具有恒定的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的熔断器(1)，其中，所述第二长度Lf2的范围为所述第二宽度Wf2至所述第二宽度Wf2的3倍。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的熔断器(1)，其中，所述第二熔丝(40)以等于所述第二宽度Wf2的基本恒定的宽度沿所述第二长度Lf2延伸。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的熔断器(1)，其中，所述第二熔丝(40)包括至少一个渐缩部(42、43)，所述至少一个渐缩部(42、43)用于将所述缩窄部(41)与所述第一连接端部(23)和所述熔丝端部(21)中之一进行连接，所述至少一个渐缩部(42、43)具有从所述第二宽度Wf2增大至所述第一宽度Wf1或增大至所述触头宽度Wc的宽度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的熔断器(1)，其中，所述第二熔丝(40)包括两个渐缩部(42、43)，所述两个渐缩部(42、43)用于将所述缩窄部(41)分别与所述第一连接端部(23)和所述熔丝端部(21)进行连接，所述两个渐缩部(42、43)分别具有从所述第二宽度Wf2增大至所述第一宽度Wf1的宽度和从所述第二宽度Wf2增大至所述触头宽度Wc的宽度。
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