CN109983557B - 通气熔丝壳体 - Google Patents

Abstract

一种熔丝，包括：第一壳体部分和第二壳体部分，它们接合在一起以限定腔体；熔丝元件，部署在腔体内；第一端子，从熔丝元件的第一端延伸出壳体；以及第二端子，从熔丝元件的第二端延伸出壳体，该壳体具有从壳体的外表面延伸到腔体的通气通道，以允许蒸汽从腔体中逸出。

Description

通气熔丝壳体

技术领域

本公开的实施例一般而言涉及熔丝领域，并且更具体地涉及通气熔丝壳体。

背景技术

熔丝通常用作电路保护设备。熔丝可以提供电源和待保护的电路部件之间的电连接。一种类型的熔丝，通常称为“螺栓固定”或“带状”熔丝，包括部署在中空熔丝主体内的可熔元件。平面导电端子可以从可熔元件的相对端延伸并且可以从熔丝主体突出，以提供连接电源和待保护的电路部件之间的熔丝的手段。

螺栓固定熔丝通常用在需要更高额定电压的汽车应用中。在电路中发生指定的故障状况(诸如过电流状况)时，螺栓固定熔丝的可熔元件可以熔化或以其它方式分离，以中断电路路径中的电流。由此电路的部分被电隔离，并且可以防止或至少减轻对这些部分的损坏。

当熔丝元件熔化时，熔丝元件材料在熔丝开口的电弧部分期间快速蒸发，并且快速释放大量能量，从而在熔丝主体内部形成高压。随着电路电压的增加，这种能量释放量和产生的压力增加。如果压力没有充分释放，那么熔丝主体会破裂，这在针对熔丝性能的大多数工业标准中是不可接受的状况。熔丝壳体设计必须足够坚固以承受元件电弧放电期间的高压，但仍允许压力被安全地耗散而不会破裂。将壳体件超声熔焊在一起的制造技术是高效的、低成本的，并且使得能够实现能够承受相对高的内部压力的非常坚固的成品壳体。但是，这种技术可以有效地密封熔丝主体的内部并防止气体从其中逸出，从而增加了在故障状况下破裂的可能性。

关于这些和其它考虑因素，本改进可以是有用的。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在帮助确定要求保护的主题的范围。

本发明的示例性实施例是一种熔丝，其包括壳体，壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，第一壳体部分和第二壳体部分接合在一起以限定腔体。熔丝元件部署在腔体内。第一端子从熔丝元件的第一端延伸出壳体，并且第二端子从熔丝元件的第二端延伸出壳体。壳体具有从壳体的外表面延伸到腔体的通气通道(vent channel)，以允许蒸汽从腔体中逸出。

本发明的示例性实施例是一种熔丝壳体，其包括第一壳体部分和第二壳体部分，第一壳体部分和第二壳体部分接合在一起以限定腔体。通气通道从壳体的外表面延伸到腔体，以允许蒸汽从腔体中逸出。

根据本发明的用于形成熔丝的示例性方法包括将第一壳体部分接合到第二壳体部分以形成限定腔体的壳体，并且为壳体提供从壳体的外表面延伸到腔体的通气通道，以允许蒸汽从腔体中逸出。

附图说明

作为示例，现在将参考附图描述所公开的设备的具体实施例，其中：

图1是图示根据本公开的熔丝的示例性实施例的透视图；

图2是图1中所示的熔丝的分解透视图；

图2A是图示根据本公开的熔丝的另一个示例性实施例的分解透视图；

图2B-D是图示根据本公开实施例的熔丝的示例性通气通道的透视图；

图3A-3B是图示根据本公开替代实施例的示例性熔丝元件的透视图；

图4A-4B是图示根据本公开实施例的、在熔丝元件熔化之前和之后熔丝的示例的剖视图；以及

图5是图示根据本发明的制造熔丝的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述根据本公开的熔丝，附图中示出了熔丝的某些示例性实施例。熔丝可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员充分传达熔丝的范围。在附图中，除非另有说明，否则相同的标号始终表示相同的元件。

图1和2分别示出了根据本公开示例性实施例的熔丝100的组装透视图和分解透视图。熔丝100包括端子110、115、熔丝元件160，以及壳体140。可以将其它材料添加到熔丝元件或内部熔丝腔体，以影响熔丝的行为。这可以包括(但不限于)附接到熔丝元件的焊料、模制到熔丝元件上的硅树脂(或类似材料)，或放置在熔丝腔体内的插入物(由固体或多孔材料制成，诸如硅树脂或硅树脂泡沫)。端子110、115可以由各种导电材料制成，包括但不限于铜、锡、银、锌、铝、包括此类材料的合金，或它们的组合。端子可以位于熔丝100的端部，例如，第一端子110部署在第一端120并且第二端子115部署在第二端130。端子110、115经由间隙145a、145b延伸通过壳体140，并电连接到熔丝元件160。例如，第一端子110延伸通过壳体140的间隙145a，并且第二端子115延伸通过壳体140的间隙145b。

在一些实施例中，端子110、115可以具有相应的连接孔125、135。例如，连接孔125部署在第一端120处，并且连接孔135部署在第二端130处。连接孔125、135可以被构造为将熔丝100物理地和电气地连接到电源和电路部件。例如，孔125、135可以被构造为接纳螺栓或柱。孔125、135可以是圆形的，例如，以接纳标准螺栓或柱。但是，孔125、135可以被构造为任何形状，以接纳任何形状的螺栓、柱或其它保持/连接结构。

端子110、115被构造为将熔丝电连接到电源(未示出)和待保护的电路部件(未示出)。下面详细描述的熔丝元件160桥接并电连接端子110、115。在一些实施例中，熔丝元件160可以由与如上所述的端子110、115相同的导电材料制成，包括例如铜、锡、银、锌、铝。在其它实施例中，端子110、115可以由与熔丝元件160不同的材料制成。熔丝元件160可以是用于提供电路中断的任何已知构造，包括但不限于导线、金属链路以及成形为多个弯曲和/或曲线的元件。已知各种技术用于将端子110、115和熔丝元件160一起形成，包括但不限于冲压、切割和印刷，并且可以包括单独地或作为一个整体形成熔丝元件160和端子110、115。如果熔丝元件160和端子110、115分开形成(即，在分开的件中)，那么可以使用各种技术将这些件接合在一起，包括例如钎焊、熔焊和其它已知的接合工艺。

壳体140可以由多种材料制成，包括塑料、复合材料、环氧树脂等。在一些示例中，壳体140可以围绕熔丝元件160形成。在一些实施例中，壳体140可以是多部分结构，并且可以通过将分开的上壳体部分140a和下壳体部分140b在熔丝元件160周围连接在一起来组装熔丝100，从而将熔丝元件160定位在组装好的壳体140的腔体180中。腔体180可以是壳体140中的中空空间，使得腔体部分180a、180b分别包括在上壳体部分140a和下壳体部分140b中。壳体140可以被构造为在腔体180内支撑熔丝元件160，如下面详细描述的。

在一些实施例中，壳体140可以包括多个段或部分，这些段或部分接合在一起以限定腔体180。例如，壳体140可以包括上壳体部分140a和下壳体部分140b，这些部分可以经由超声波焊缝接合在一起，以形成连续的、基本上密封的主体，如下面进一步描述的。可以设想，可以使用其它熔焊或接合技术将上壳体部分140a和下壳体部分140b接合在一起，以在它们之间产生密封的连结(juncture)。经由超声熔焊将上壳体部分140a和下壳体部分140b接合在一起促进壳体140的有利制造，并且相对于其它已知的组装技术(例如，热熔、铆接等)在上壳体部分140a和下壳体部分140b之间提供更强的连结，并且比这些技术更具成本效益。

在熔丝100的正常操作期间，电流通过熔丝元件160从端子110流到端子115(或者反过来)。在异常状况(即，过电流状况)期间，熔丝元件160可以熔化并分离，并且电弧可以在熔丝元件160的分离的端部之间传播。电弧可以使熔丝元件160的部分蒸发，从而产生会显著增加壳体140内的压力的蒸汽。如上所述，在熔丝元件快速蒸发的高电压汽车熔丝中，这种压力的增加会特别显著。如果壳体140内的压力没有减轻，那么会造成熔丝100破裂，这会导致周围电路元件的损坏。因此，壳体140可以设有通气通道150a，其从腔体180延伸到壳体140的一个或多个外表面。蒸发的材料和气体可以通过通气通道150a-d从壳体140逸出，从而在故障状况期间减轻壳体内的压力增加，并减少破裂的可能性。具体而言，蒸发的材料和气体可以在图1中所示的箭头155a-d的方向从壳体140中排出。

虽然熔丝100被描绘为具有部署在壳体140的相邻侧上的四个通气通道150a-d，但是可以预期通气通道150a-d的数量、构造、朝向和尺寸可以改变而不脱离本公开。例如，熔丝100可以可替代地用仅部署在壳体140的相对侧上的两个通气通道(例如，仅具有通气通道150a、150c或仅具有通气通道150b、150d)来实现。通气通道150a-d的数量、构造、朝向和尺寸可以取决于各种因素，包括熔丝100的额定电压、腔体180的尺寸、熔丝100将在其中实现的环境，以及制造成本和处理时间。通气孔可以专门定向成最小化通气对相邻或附近部件的影响。例如，通气孔可以被设计为将元件蒸汽分散远离熔丝连接点，从而防止蒸汽污染任何可重复使用的电气端子或导线。

一个或多个通气通道150a-d可以由在上壳体部分140a和下壳体部分140b的相邻邻接部分中形成的腔体或小孔限定。例如，通气通道150a可以由在上壳体部分140a中形成的上通气通道部分150a'和在下壳体部分140b中形成的下通气通道部分150a”限定。当壳体140如图1所示组装时，上通气通道部分150a'和下通气通道部分150a”可以彼此对准以形成通气通道150a。一个或多个通气通道150b、150c、150d可以附加地或可替代地类似地由在壳体部分140a、140b中形成的上通气通道部分和下通气通道部分限定。虽然在图中不是熔丝100的所有侧面和表面都可见，但一般理解的是，未示出的视图是对称的和/或互补的，使得通过所显示的图形充分理解熔丝部件。如图1和2中所示，分别由上通气通道部分150a'、150c'和下通气通道部分150a”、150c”限定的在壳体140的相对的纵向端部处的通气通道150a、150c可以通过延伸上壳体部分140a和下壳体部分140b的端子110、115进行二等分。

上通气通道部分150a'-d'可以在上壳体部分140a的配合表面190a中形成，而下通气通道部分150a”-d”可以在下壳体部分140b的配合表面190b中形成。上和下通气通道部分150a'-d'、150a”-d”可以从相应的表面185a'-d'、185a”-d”延伸到腔体180，从而提供蒸汽逸出腔体180的通路。上通气通道部分150a'-d'与下通气通道部分150a”-d”的长度、宽度和深度可以相等，使得当组装壳体140时熔丝100大致对称，但这并不重要。

在一些实施例中，通气通道部分150a'-d'、150a”-d”可以包括成角度的、弯曲的或其它曲折的和/或非线性的部分，以允许气态蒸汽从壳体140逸出，同时防止碎屑和外部污染物进入壳体140。在其它实施例中，可以在通气通道150a-d中形成一个或多个屏障。例如，图2B-2C示出了包括屏障的通气通道部分150a'-d'、150a”-d”的实施例。在一些实施例中，通气通道部分150a”-d”可以包括壁部分205a-205d。壁部分205a-205d可以是在通气通道150a-d的朝着表面185a”-d”的端部形成的薄壁，并且与壳体140成一体。壁部分205a-d可以从上壳体部分140a(在通气通道部分150a'-d'处)和下壳体部分140b(在通气通道部分150a”-d”处)中的一个或两个延伸。壁部分205a-d提供屏障，以防止碎屑和污染物经由通气通道150a-d迁移到熔丝中。壁部分205a-205d的厚度可以被理解为足够厚以模制到壳体140中，但是足够薄以在过载或短路状况期间破裂，使得通气通道被允许排出蒸发的材料和气体，从而防止破裂。例如，壁部分205a-d可以比壳体140的周围部分薄。

在图2D中所示的另一个实施例中，外屏障210a-d可以部署在壳体140a-d的表面185a-d上，用于覆盖通气通道。外屏障210a-d可以通过已知的接合机制(包括但不限于销、铰链、销钉、粘合剂等)在表面185a-d处附接到通气通道150a-d。外屏障210a-d可以覆盖相应的通气通道150a-d，以防止外部污染物进入腔体。在过载或短路状况期间，外屏障210a-d可以至少部分地从通气通道150a-d分离，以允许蒸发的材料和气体从熔丝100排出。

在实施例中，通气通道150a-d可以形成在壳体140的在使用期间不太可能暴露于碎屑和环境污染物的部分中。特别地，由于本文公开类型的熔丝用于汽车和其它工业环境，因此通常存在油，润滑剂和污垢。通气通道150a-d可以在壳体140的部分中形成，使得当熔丝100连接到电源和电路部件时，油和/或污垢不太可能通过通气通道150a-d迁入腔体180，从而使得熔丝元件160保持无污染。

如上所述，壳体140可以包括上壳体部分140a和下壳体部分140b，壳体部分140a、140b组装以形成熔丝100。如图所绘出的，上壳体部分140a和下壳体部分140b可以各自包括腔体180a、180b。腔体180a、180b可以限定用于接纳熔丝元件160的空间。腔体180a、180b可以是上壳体部分140a和下壳体部分140b中的中空空间。

在实施例中，如图2A中所示，上壳体部分140a和下壳体部分140b中的至少一个可以包括相应的壁，或延伸到腔体180中并支撑熔丝元件160的突起195。突起195可以被构造为位于腔体180的一侧，例如，在腔体180b中。在实施例中，突起195可以从上壳体部分140a和下壳体部分140b两者延伸，以支撑和保护熔丝元件160的不同部分。如下面详细描述的，熔丝元件160可以包括至少一个弯曲，使得突起195可以被构造为在该弯曲与熔丝元件160下方之间延伸，以在腔体180内支撑和对准熔丝元件160。突起195可以由与壳体140相同的材料制成，并且可以被构造为任何形状以接纳和支撑熔丝元件160。

间隙145a、145b可以被构造为在组装壳体140时允许端子110、115穿过壳体140。即，当上壳体部分140a和下壳体部分140b组装在一起时，间隙145a、145b可以允许端子110、115延伸到壳体140的外部，以促进熔丝100与电源和电路部件的电连接。

端子110、115可以附加地具有对准孔165a-d。对准孔165a-d可以被构造为在组装熔丝100时与壳体140b的对准部分170a”-d”对准。例如，下壳体部分140b上的对准部分170a”-d”被构造为与壳体140a上的相应接纳对准部分170a'-d'对准。互补的对准部分170a'-d'和170a”-d”可以被构造为咬合在一起，和/或为粘合剂(例如，环氧树脂等)提供空间，以在组装后固定壳体140。在实施例中，对准部分170a'-d'和170a”-d”可以分别是柱和孔，使得柱适配到孔中，以固定上壳体140a和下壳体140b。虽然图2将对准部分170a”-d”示为下壳体部分140b上的突起，但是对准部分170a'-d'和170a”-d”可以是每个壳体部分140a、140b上的突起和接纳孔的任意组合。对准部分170a'-d'和170a”-d”可以是圆形、矩形或多边形的突起以及对应的槽或接纳孔。然后，当组装熔丝100时，对准孔165a-d和对准部分170a'-d'可以将壳体140保持在熔丝元件160上。

壳体140还可以包括对准块175a”-d”和接纳部分175a'-d'。对准块175a”-d”在上壳体部分140a和下壳体部分140b之间提供精确对准，使得当壳体140例如通过超声熔焊组装时，壳体140紧密连接以提供密封的熔丝。通过对准部分170a'-d'和170a”-d”将端子110、115和熔丝元件160在壳体140内对准确保熔丝元件160适当地定位在腔体180内，从而可以响应于过电流事件而发生电弧放电。当围绕熔丝元件160组装时，熔丝部件的精确对准提供了壳体140的更好密封。正确组装的熔丝为用户提供了更高的可靠性，因为熔丝将在过电流状况下保护电路元件。在由对准块提供的相对大的区域上将壳体部件附接在一起也比仅依靠销的设计提供更大的机械强度。

如上所述，熔丝元件160可以包括至少一个弯曲。熔丝元件160可以被形成为可以容纳在壳体140的腔体180内的任何形状。图3A和3B图示了熔丝元件160的各种实施例。例如，图3A中所示的熔丝元件160'包括多个弯曲和曲线。熔丝元件160'部署在端子110、115之间，并且当组装到熔丝100中时，熔丝元件160'包含在壳体140内(图1和2)。参考图3B，熔丝元件160”包括Z形形式。将认识到的是，熔丝元件160、160'、160”中任何一个的形状可以改变，以适应期望的应用，使得在电弧放电期间，熔丝元件160、160'、160”迅速蒸发并隔离受保护的电路部件，以防止或减轻对这些部件的损害。

图4A、4B图示了熔丝元件熔化之前和之后的熔丝100的剖视图。特别地，图4A图示了熔丝元件160熔化之前的熔丝100，而图4B图示了包括熔化的熔丝元件160的熔丝100。端子110、115从壳体140伸出，并提供电流流过熔丝元件160的路径。熔丝元件定位在壳体的腔体180内。

当发生过电流和/或过电压状况时，熔丝元件160如上所述熔化并蒸发。蒸发的材料410经由通气通道150a-d在箭头155a-d的方向从壳体140排出，以释放腔体180的内部压力。

参考图5，示出了根据本公开的用于形成熔丝的示例性方法500。现在将结合图1和2中所示的熔丝100的表示详细描述该示例性方法。

在步骤505处，一个或多个通气通道在熔丝壳体中形成。通气通道的一部分可以在上壳体部分和下壳体部分中的每一个中形成，使得当组装壳体时，这些通气通道部分对准。通气通道从熔丝壳体的外表面到熔丝壳体的内部腔体形成，使得蒸发的材料和空气可以从腔体中逸出，以在过电流事件中的电弧放电期间降低内部压力。通气通道可以在熔丝壳体的所有侧上形成，使得蒸发的材料可以在每个方向上逸出。通气通道可以仅在壳体的相对侧上形成，使得蒸发的材料在指定的方向上排出。

在步骤510处，熔丝元件部署在端子之间并且定位在熔丝壳体的腔体中。在步骤515处，上壳体部分和下壳体部分对准，封住熔丝元件。如上所述，壳体部分可以包括诸如柱和块之类的对准突起，以及对应的接纳小孔。步骤515可以包括对准这些特征，使得壳体部分精确地对准在一起并且相对于端子中的对准孔对准。适当的对准确保熔丝元件适当地定位在壳体的腔体中以及通气通道部分中，使得来自熔丝元件的蒸发的材料可以经由通气通道从腔体中逸出。

在步骤520处，将壳体部分密封在一起以形成壳体。在实施例中，壳体绕所有边缘密封。在实施例中，壳体经由超声熔焊密封。这确保壳体部件牢固地接合在一起并提供紧密密封。如上面在步骤505中所描述的，一通气通道部分可以部署在上壳体部分上，并且一通气通道部分可以部署在下壳体部分上。当上壳体部分和下壳体部分接合在一起时，这些通气通道部分对准。在操作期间，熔丝元件的电弧放电在过电流状况下发生，使得释放出大量的能量和材料。熔丝壳体的超声熔焊提供了强密封，使得内部压力在壳体的腔体中形成。通气通道允许蒸发的材料从熔丝壳体中逸出，从而释放内部压力。

如本文所使用的，对“实施例”、“实现”、“示例”和/或等同物的引用不旨在被解释为排除也结合所述特征的其它实施例的存在。

本公开的范围不限于本文描述的具体实施例。实际上，除了本文描述的那些之外，根据前面的描述和附图，本公开的其它各种实施例和修改对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。因此，这些其它实施例和修改旨在落入本公开的范围内。此外，虽然本文已在用于特定目的的特定环境中的特定实现的上下文中描述了本公开，但是本领域普通技术人员将认识到其有用性不限于此，并且本公开可以有利地在任何数量的环境中用于任何目的。因此，将考虑到如本文所述的本公开的全部范围和精神来解释随附提出的权利要求。

Claims (14)

1.一种熔丝，包括：

壳体，包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分具有第一腔体部分，所述第二壳体部分具有第二腔体部分，其中第一壳体部分和第二壳体部分被接合，使得第一腔体部分和第二腔体部分形成所述壳体中的内部中空腔体；

熔丝元件，部署在腔体内；

第一端子，从熔丝元件的第一端延伸出壳体；以及

第二端子，从熔丝元件的第二端延伸出壳体；

第一通气通道部分，形成在第一壳体部分的配合表面中，第一通气通道部分从第一壳体部分的外表面延伸到第一腔体部分；以及

第二通气通道部分，形成在第二壳体部分的配合表面中，第二通气通道部分从第二壳体部分的外表面延伸到第二腔体部分；

其中第一壳体部分和第二壳体部分通过将第一配合表面密封到第二配合表面而接合，使得第一通气通道部分和第二通气通道部分形成从壳体的外表面延伸到腔体的通气通道。

2.如权利要求1所述的熔丝，其中壳体具有从壳体的相对外表面延伸到腔体的两个通气通道。

3.如权利要求1所述的熔丝，其中壳体具有从壳体的相邻外表面延伸到腔体的四个通气通道。

4.如权利要求1所述的熔丝，其中通气通道限定壳体的外表面与腔体之间的非线性路径，以减轻外部污染物进入腔体。

5.如权利要求1所述的熔丝，其中第一壳体部分和第二壳体部分具有互补的对准部分，所述互补的对准部分以配合啮合的方式适配在一起，以便以期望的方式对准第一壳体部分和第二壳体部分。

6.如权利要求1所述的熔丝，其中熔丝元件包括至少一个弯曲部分。

7.如权利要求6所述的熔丝，其中第一壳体部分和第二壳体部分中的至少一个具有突起，所述突起延伸到腔体中并支撑熔丝元件的所述至少一个弯曲部分。

8.如权利要求1所述的熔丝，还包括在第一壳体部分和第二壳体部分的连结处的超声焊缝。

9.如权利要求1所述的熔丝，其中通气通道包括部署于壳体的外表面的壁部分，用于防止外部污染物进入腔体。

10.如权利要求1所述的熔丝，还包括外屏障，所述外屏障可附接到壳体的外表面并且被构造为覆盖通气通道以防止外部污染物进入腔体。

11.一种形成熔丝的方法，包括：

将第一壳体部分接合到第二壳体部分以形成限定腔体的壳体；

将熔丝元件设置在腔体内，第一端子从熔丝元件的第一端延伸出壳体，第二端子从熔丝元件的第二端延伸出壳体，熔丝元件具有弯曲；

在第一壳体部分和第二壳体部分内提供一对突起，其中该一对突起在所述弯曲和熔丝元件下方之间延伸以在腔体内支撑和对准熔丝元件；以及

为壳体提供从壳体的外表面延伸到腔体的通气通道，以允许蒸汽从腔体逸出，该通气通道还包括：

设置在壳体的相对侧上的第一对通气通道；

设置在壳体的第二相对侧上的第二对通气通道，其中第一对通气通道与第二对通气通道正交；和

设置于壳体的外表面的壁部分，该壁部分足够厚以模制到壳体中，但又足够薄以在过载或短路状况期间破裂，该壁部分用于防止外部污染物进入腔体。

12.如权利要求11所述的方法，其中将第一壳体部分接合到第二壳体部分包括：将第一壳体部分的对准部分与第二壳体部分的对准部分配合，以便以期望的方式对准第一壳体部分和第二壳体部分。

13.如权利要求11所述的方法，其中第一壳体部分和第二壳体部分通过超声熔焊接合。

14.如权利要求11所述的方法，还包括外屏障，所述外屏障可附接到壳体的外表面并且被构造为覆盖通气通道以防止外部污染物进入腔体。

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