CN112331540A - 熔断器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种熔断器，包括至少一个熔断器插片(4)，在该熔断器插片(4)中形成了缩小区段(46A)，该缩小区段限定了横向于该熔断器插片的平面(P4)。熔断器还包括由弹性材料制成并且成对关联的电弧防护器(6)，同一对电弧防护器分别在同一熔断器插片的对应的主表面上彼此相对放置。每个电弧防护器包括朝向熔断器插片的内表面(66)，朝向缩小区段取向的前表面(62)和背离缩小区段取向的后表面(64)。在熔断器插片的缩小区段附近形成至少一个穿孔(80)，每个穿孔至少部分地被同一对的两个电弧防护器的内表面(66)封闭，每个穿孔在同一对的两个电弧防护器之间形成一个腔室。根据本发明的熔断器插片具有明显更短的电弧熄灭时间。

Description

熔断器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种熔断器以及相关联的制造方法。

背景技术

熔断器为包括两个端子的电学组件，并且在过流超出所谓的熔断器额定值的情况下能够中断两个端子之间的电流流动。这两个端子固定到绝缘主体并且通过至少一个熔断器插片彼此电连接，该至少一个熔断器插片布置在绝缘主体中形成的腔室内。取决于熔断器的尺寸，可平行于两个端子连接一个或多个熔断器插片。当存在若干熔断器插片时，对于熔断器插片所描述的内容对于其他熔断器插片也适用。

熔断器插片由具有给定电阻和给定熔化温度的导电材料制成。在正常操作中，电流经过熔断器插片并且熔断器插片的温度保持低于熔化温度。在过流的情况下，熔断器插片的温度升高并且熔断器插片的一个或多个点处的温度超过熔化温度，该熔断器插片将至少部分地熔化，并且不可逆地切断电流。在两极的连接之间，熔断器插片包括具有减少表面区段的至少一个中间部分。这样的中间部分称为“缩小区段”。每个缩小区段提供相比于插片的其它部分更大的电阻。随着电流经过插片的强度增加，每个缩小区段增加的温度大于插片的其它部分增加的温度。在过流的情况下，插片优选地在缩小区段处熔化。

当缩小区段熔化时，生成电弧，并且电流继续流动直到电弧熄灭。限定为物质的等离子态的电弧导致剧烈的局部加热，这有利于熔断器插片的熔化。在热和电的条件下，熔断器的材料的状态的这种改变反过来促进了电弧的维持和延长。

为了限制电弧的传播，已知的做法是将硅酮电弧防护装置放置在熔断器插片上。

例如，专利文献US5,596,306教导了在缩小区段的任一侧上设置电弧防护装置。电弧防护装置限制电弧，但对电弧的熄灭时间没有正面影响。

本发明旨在通过提出一种提供更好性能的熔断器来更特定地解决这些问题。

发明内容

为了实现本发明的目的，本发明涉及一种熔断器，包括：

-形成为片状的至少一个熔断器插片，其具有沿熔断器插片的纵向轴线延伸的两个相对的主表面，每个熔断器插片包括在其中形成缩小区段的部分，该缩小区段限定了横向于熔断器插片的平面，

-两个连接端子，每个端子连接到每个熔断器插片，

-由弹性材料制成并且成对地关联的电弧防护器，同一对电弧防护器中的每个在同一熔断器插片的相应的主表面上彼此相对放置，每个电弧防护器包括面向该熔断器插片的内表面，面向所述缩小区段的前表面和背离所述缩小区段的后表面，

根据本发明，在该熔断器插片的缩小区段附近形成至少一个穿孔，每个所述穿孔至少部分地被同一对的两个电弧防护器的内表面封闭，同时每个穿孔在同一对的两个电弧防护器之间形成一个腔室。

本发明的包括至少部分地被电弧防护器覆盖的穿孔的熔断器插片与没有穿孔的熔断器插片相比，具有明显更短的电弧熄灭时间。穿孔促进了电弧的行进(progression)，电弧的熄灭比没有电弧保护器的电弧熄灭更快。因此，对于给定额定值(即适合于给定电压和/或功率)的熔断器，可以设计更紧凑并且因此更经济的熔断器。

根据本发明的有利但非强制性的方面，这样的熔断器可结合一个或多个以独立或任何技术上可行的组合的方式使用的如下特征：

-在熔断器插片的缩小区段的每一侧上制造穿孔，同时，熔断器除包括第一对电弧防护器外还包括第二对电弧防护器，第一对和第二对电弧防护器分别至少部分地封闭在缩小区段的每一侧上形成的穿孔；

-穿孔具有伸长的形状，并沿其平行于熔断器插片纵向方向的长度布置；

-穿孔平行于熔断器插片的纵向方向延伸超过电弧防护器的后表面以形成后通风口；

-后通风口的长度在0.1mm至10mm之间，优选地在0.5mm至8mm之间，更优选地在1mm至5mm之间；

-穿孔平行于所述熔断器插片的纵向方向延伸超过电弧防护器的前表面以形成前通风口；

-前通风口的长度在0.1mm至5mm之间，优选地在1mm至3mm之间；

-每个电弧防护器的前表面和后表面之间的长度在5mm至30mm之间；

-电弧防护器的前表面与相对放置的缩小区段的边界线之间的距离在0.5mm至20mm之间，优选在1mm至15mm之间，更优选在2mm至12mm之间；

-电弧防护器由具有以肖氏A硬度测量的硬度在20至90之间，优选地在40至70之间的材料制成；

-电弧防护器由弹性体材料制成，优选地由硅树脂制成；

-对于至少第一对电弧防护器，电弧防护器由预成型的材料制成，并且在熔断器插片和该对电弧防护器中的每个的内表面之间插入粘合层，该内表面朝向熔断器插片的主表面之一，以便将每个电弧防护器固定在熔断器插片上，以及

-熔断器包括框架，所述框架被容纳在熔断器的主体的腔室中，并且借助于间隔件和/或垫片限制熔断器插片相对于主体的运动，以及

本发明还涉及如上所述的熔断器的制造方法，所述熔断器包括具有缩小区段的至少一个熔断器插片，该缩小区段限定了横向于所述熔断器插片的横向平面。该方法包括以下步骤：

-在熔断器插片的横向平面的一侧提供至少一个穿孔，

-在缩小区段附近将第一对的两个电弧防护器组装在熔断器插片的对应的主表面上，以使每个穿孔至少部分地被电弧防护器封闭，每个电弧防护器的前表面与相对放置的所述缩小区段的边界线之间的距离在1mm至15mm之间。

有利地，该方法包括以下步骤：在组装步骤之前，包括制造第一对的两个电弧防护器，所述电弧防护器由交联的弹性体材料制成，并具有平坦的内表面。在组装步骤中，在每个电弧防护器的内表面和熔断器插片的各个主表面之间插入粘合层，以便将所述第一对的两个电弧防护器粘合在所述熔断器插片上。

附图说明

参考附图，根据仅以示例方式给出的依照其原理的熔断器的若干实施例的以下描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他优点将更为清楚，在附图中：

-图1为根据本发明的第一实施例的熔断器的立体图，该熔断器包括若干熔断器插片和电弧防护器，示意性地示出了一些部件以易于阅读；

-图2为图1中的熔断器沿图1中箭头II方向的视图，省略了一些部件以易于阅读；

-图3为图1中的熔断器插片和电弧防护器沿图1中箭头III方向的更大比例的示意性立体图；

图4中的插图a)和图b)示意性地示出了图1的同一熔断器插片和电弧防护器的两个视图；

-图5为类似于图4的附图，示出了根据本发明的另一实施例的同一熔断器插片和电弧防护器；

-图6为类似于图4的附图，示出了根据本发明的另一实施例的同一熔断器插片和电弧防护器；

-图7为示出了流经根据现有技术或根据本发明的实施例的熔断器插片的电流的变化的曲线图；

-图8为示出了根据本发明的实施例的制造熔断器插片和电弧防护器的方法的步骤的框图；

-图9为类似于图3的附图，示出了根据本发明的另一实施例的熔断器插片和电弧防护器；以及

-图10中的插图a)和图b)示意性地表示图9的同一熔断器插片和电弧防护器的两个视图。

具体实施方式

图1中示出了熔断器2。熔断器2包括主体20(用虚线表示)和两个连接端子22。

主体20由绝缘材料制成，例如陶瓷。主体20大体上具有限定熔断器2的纵向轴线A2的细长圆柱体形状。在示出的示例中，主体20具有平行六面体形状，即主体20为矩形截面的柱体。在一个非限制性的变型中，主体20具有椭圆、或圆形截面。横向方向定义为正交于轴线A2的方向。熔断器2的横向平面因此是正交于轴线A2的平面。

在示出的示例中，端子22布置在主体20的两个相对的对应表面上，这两个表面正交于轴线A2。每个端子22具有椭圆截面的柱体形状和平行于轴线A2的发电机的形状。椭圆孔24穿过每个端子22。每个端子22包括板26，板26旨在于将熔断器2组装到熔断器座上(未示出)。

熔断器2的主体20包括腔室V20，在腔室V20中容纳有熔断器插片4。每个熔断器插片4包括两个相对的附接端40，每个附接端40连接到端子22之一。熔断器插片4因此与端子22并联电连接。换言之，每个端子22连接至每个熔断器插片4的对应的附接端40之一。

熔断器插片4的数量在此为4个，该数量根据熔断器2的尺寸而变化，特别地取决于熔断2设计用于的电压和电流安倍数。当熔断器2包括若干熔断器插片4时，熔断器插片4有利地具有相同的结构并且以相同的方式操作。熔断器2的熔断器插片4优选地是完全相同的。对于一个熔断器插片4的说明可以应用到其他熔断器插片4。

熔断器插片4是由导电材料制成的元件，其具有电阻和熔化温度。熔断器插片4的材料优选为金属的(例如银、掺杂的Ag)。每个熔断插片4具有细长矩形的形状，矩形的长边布置成平行于轴线A2。每个熔断器插片4具有恒定的宽度，该宽度是横向于轴线A2测量的。

每个熔断器插片4在此具有相对于横向平面P4对称的形状并且形成为片状，其具有两个相对的主表面，这两个主表面沿纵向轴线A2延伸并且包括被横向折叠部42分隔的平坦部分。在示出的示例中，同一熔断器插片4的平坦部分位于相同的中平面中，每个熔断器插片4的中平面相互平行并且限定主轴线A4。轴线A4是横向于轴线A2的轴线。作为变型，同一熔断器插片4的平坦部分并不完全位于相同的中平面中。

在每个熔断器插片4的一些平坦部分中形成多排孔44，每排孔44的方向为横向于轴线A2并且限定缩小区段46。换言之，每个熔断器插片4包括两个固定端40之间的中间部分，缩小区段40设置在该中间部分中。

每个熔断器插片4在每个缩小区段46位置处的电阻大于每个缩小区段46之外位置处的电阻。因此，当电流在端子22之间流动时，熔断器插片4在缩小区段46处会被局部加热。在过流的情况下，熔断器插片4的材料的熔化优选地发生在缩小区段46处。

在示出的示例中，每个熔断器插片4具有若干种类型的缩小区段46，取决于考虑的缩小区段46，孔44例如具有不同的直径。因此，当过流发生时，一些缩小区段46可能比其他缩小区段熔化更快。当熔断器插片4包括单种类型的缩小区段46时，其响应曲线“切断时间/截止电流”具有给定的形状。通过组合不同类型的缩小区段46获得响应曲线，该响应曲线是与每个区段相对应的每个响应曲线的叠加。在本说明书中将不进一步详细说明该方面。

在示出的示例中，熔断器2还包括框架48，框架48容纳在主体20的腔室V20中。框架48对于本说明书中描述的本发明的实施不是必不可少的，但是有助于其实施。框架48尤其用于将主体20组装到熔断器2的其余部分并保持熔断器插片4，例如以在熔断器2的制造期间保护它们。熔断器插片4实际上非常薄且为弹性的，熔断器插片4的厚度可为0.1mm级或更小。

框架48由绝缘材料制成，例如合成材料，该绝缘材料优选地是刚性的，可选地由诸如玻璃纤维的无机纤维加强。作为非限制性示例，增强件48可以由聚酰亚胺(也表示为PI)、聚醚醚酮(也表示为PEEK)、聚四氟乙烯(也表示为PTFE)、聚酰胺(也表示为PA)、硅酮或聚苯砜(也表示为PPSU)制成。

在示出的示例中，框架48包括两个侧面板50，这两个面板彼此相对并且通过间隔件52彼此连接。框架48的结构是非限制性的。

每个面板50在朝向另一个面板50的表面上包括用于保持熔断器插片4的凹口54。

在图2所示的示例中，以截面方式示出间隔件52，侧面板50并未示出。间隔件52在此一起分组为两个堆叠件56，每个堆叠件56具有五个间隔件52，每个堆叠件56在此布置在熔断器插片4的附接端40附近。熔断器插片4因此通过挤压保持在两个临近的间隔件52之间，同时位于每个堆叠件56的末端处的两个间隔件52支撑在主体20上(在腔室V20内)。当主体20组装到熔断器2的剩余部分时，间隔件52限制熔断器插片4相对于熔断器2的剩余部分的移动的幅度。

除了熔断器插片4和容纳在主体20的腔室V20中的框架48之外，腔室20大体上填充有粉末，粉末的作用是吸收过流情况下发生的电弧的能量的一部分、有助于更快熄灭电弧并且更快地中断电流。这种的粉末(未在附图中示出)优选地采用微米级颗粒的形式并且例如为硅砂。

在示出的示例中，每个熔断器插片4的缩小区段46之一(标记为46A)布置与横向平面P4重合的的横向平面上。在下文中，主要考虑缩小区段46A，这是由于已知对于缩小区段46A有效的内容通常可应用到其他缩小区段46。

电弧防护器6(在图2中以截面方式可见并且在图3中为更大比例的立体方式示出)布置在每个缩小区段46A附近。特别地，对于每个缩小区段46A，布置了四个电弧防护器6，这四个电弧防护器6一方面相对于横向平面P4对称并且另一方面相对于熔断器插片4对称。位于横向平面P4的同一侧上的两个电弧防护器6因此形成电弧防护器6的一对60，同一对60的电弧防护器6在同一熔断器插片4的相应主表面上彼此相对地定位。

在示出的示例中，两对60电弧防护器6被单个缩小区段46A彼此分隔。在未示出的变型中，两对60电弧防护器6被若干缩小区段46或46A彼此分隔。

电弧防护器6具有类似的形状并且以相同方式操作。特别地，同一对60的电弧防护器6优选地完全相同。在说明书的剩余部分中，考虑到的是位于缩小区段46A附近的四个电弧防护器6是完全相同的。

电弧防护器6(也称为“电弧抑制器”)由弹性材料制成，即能够在机械应力的作用下变形并且当该机械应力中断时能够恢复其初始形状的材料。

在所示的示例中，电弧防护器6由弹性体材料制成。电弧防护器6的弹性体材料例如是聚硅氧烷，也称为硅树脂。

有利地，电弧防护器6由预制材料制成，即已经交联的材料制成。已经交联的硅树脂材料为具有限定形状并且可以被容易地处理的固体材料，特别是可以被容易地切割和/或机械加工到严格的尺寸公差，而非交联的硅树脂材料通常为面团的形式，其没有确定的形状。

熔断器2还包括垫片58，其连接到熔断器插片4或电弧防护器6，以便相对于熔断器插片4固定，特别是在熔断器2的组装或操作期间。因此，在熔断器2的组装期间，由于操作而产生的力分布在所有熔断器插片4之间，这降低了损坏熔断器插片4的风险。

垫片58还能够在熔断器2被完全组装好时将熔断器插片4相对于框架48(当存在时)和/或相对于主体20固定。可选地，当存在框架48时，一些垫片58与凹口54配合，或者与形成在框架48中的未示出的具有其他形状或机加工的结构配合，以限制熔断器插片4相对于框架48的移动。更通常地，框架48通过间隔件52和/或垫片58限制熔断器插片4的运动。因此，在熔断器2的组装期间，熔断器插片4被框架48保护。装配操作可以更快地进行，减少了故障的可能性，这在经济上是有利的。

在图2的示例中，每个垫片58均具有平行六面体的形状。有利地，垫片58由与电弧防护器6的材料相同的材料制成，例如由已经交联的弹性体材料、例如硅树脂制成。在图2中，示意性地示出了垫片58和电弧防护器6。特别地，电弧防护器6和垫片58的尺寸之间的比例没有限制。

在示出的示例中，熔断器插片4的缩小区段46A在横向平面P4上对齐，并且电弧防护器6布置在横向平面P4的任一侧上。位于缩小区段46A附近的一些垫片58插入到位于横向平面P4的同一侧上并且分别属于两个相邻的熔断器插片4的两个电弧防护器6之间。

有利地，垫片58通过粘合(即，类似于本说明书随后描述的方式)固定到熔断器插片4或电弧防护器6，其中电弧防护器6附接到熔断器插片4。

作为变型，当电弧防护器6与垫片58接触时，该垫片58与该电弧防护器6是一体的。这种电弧防护器6一方面有助于电弧的熄灭，另一方面，有助于保持熔断器插片4。

当熔断器2被完全组装好时，垫片58在轴线A4的方向上被略微压缩。特别地，电弧防护器6在轴线A4的方向上通过垫片58被稍微压缩。

当存在框架48时，一些垫片58与框架48配合，以使电弧防护器6在轴线A4的方向上被压缩。

现描述子组件，该子组件包括具有缩小区段46A的熔断器插片4和位于该缩小区段46A附近的两对60的电弧防护器6(特别是参考图3)。

每个电弧防护器6在这里具有细长的平行六面体形状，并且布置成其长度平行于缩小区段46A，每个电弧防护器6的长度在这里等于熔断器插片4的宽度。在未示出的变型中，每个电弧防护器6的长度大于熔断器插片4的宽度。每个电弧防护器6具有前表面62，该前表面62朝向缩小区段46A(电弧防护器6位于该缩小区段46A附近)，以及与前表面62相对的后表面64，换句话说，后表面64背离该缩小区段46A。长度L6定义为前表面62与后表面64之间的长度。

每个电弧防护器6具有朝向熔断器插片4的主表面的内表面66和与该内表面66相对定向的外表面68。电弧防护器6的厚度L7被定义为内表面66与外表面68之间的距离。

缩小区段46A的两条边界线70被定义为平行于横向平面、位于平面P4的任一侧并包含缩小区段46A的两条线，两条边界线70分别与缩小区段46A的至少一个孔44相切。因此，每条边界线70位于缩小区段46A和相邻的电弧防护器6的前表面62之间。在图3所示的示例中，缩小区段46A的孔44全部对齐并且具有相同的直径，因此边界线70与缩小区段46A的所有孔44相切。

对于每个电弧防护器6，在该电弧防护器6和相对的缩小区段46A之间限定距离L8，该距离L8是平行于轴线A2测量的该电弧防护器6的前表面62和最靠近相对的缩小区段46A的边界线70之间的距离。

有利地，每个电弧防护器6通过粘合组装到熔断器插片4上。为此，对于每个电弧防护器6，在内表面66和相对放置的熔断器插片4的表面之间插入粘合层72，以便将该电弧防护器6固定在熔断器插片4上。换言之，每个电弧防护器6被粘合到熔断器插片4。为了确保每个电弧防护器6被正确地固定到熔断器插片4，每个内表面66优选是平坦的。

当同一对60的两个电弧防护器6固定在熔断器插片4上时，同一对60的电弧防护器6的内表面66彼此重叠。

每个粘合层72优选是薄的层，即具有在10μm和0.5mm之间、优选小于0.1mm的厚度。每个粘合层72优选是均匀的，即，粘合层72在整个内表面66上具有恒定的厚度。

根据示例，将粘合层72直接施加到熔断器插片4上，然后将电弧防护器6定位在熔断器插片4上，然后设置成静止不动，以允许粘合剂时间硬化。

优选地，电弧防护器6的内表面66为预先粘合的，即，将粘合层72直接施加到电弧防护器6的内表面66。然后将预先粘合的电弧防护器6定位在熔断器插片4上，然后设置成静止不动(例如通过诸如固定夹之类的装置)，以使粘合剂有时间硬化。固定夹并未示出。取决于粘合层72的组成成分，电弧防护器6到熔断器插片4的表面的附接可以是瞬时的。“瞬时”是指粘合层72的硬化仅需要几秒钟，例如少于10秒，这与未交联的硅树脂材料的交联时间相比非常短。

粘合层72例如通过喷涂来施加。作为变型，粘合层72可以是所谓的“双面”粘合剂，即，该粘合层包括由纸或绝缘聚合物制成的诸如片材的衬底，衬底两侧均涂覆有相应的粘性膜。双面粘合剂的使用允许容易地组装熔断器2。

在使用期间，熔断器2由于流过其的电流而变热，并且该熔断器2的温度可能高于100℃，例如在150℃至200℃之间，并且持续数月甚至数年之久。选择用于将电弧防护器6固定到熔断器插片4的粘合剂需要承受这些工作条件。另一方面，当熔断器2熔断并且出现电弧时，粘合剂可能暴露在电弧中。粘合剂选择为在受到电弧时不会引起放热反应。

作为非限制性实例，粘合剂是无机粘合剂(例如硅树脂粘合剂)、或有机粘合剂(例如氰基丙烯酸酯粘合剂、环氧粘合剂、或乙烯基或丙烯酸、或脂族、或聚氨酯、或氯丁橡胶粘合剂等。取决于所使用的粘合剂的类型，例如在电弧防护器6的内表面66上可能需要表面活化。

在图4中，根据本发明的熔断器2包括穿孔80，其形成在熔断器插片4上的缩小区段46A的每一侧上，换句话说，其形成在横向平面P4的任一侧上。在第一实施例中，穿孔80被电弧防护器6覆盖，即，只要熔断器2没有熔化，穿孔80就被电弧防护器6的内表面66沿轴线A4的方向完全密封。然而，每对60电弧防护器6的内表面66并不彼此接触，从而不会在纵向轴线A2的方向上阻塞相应的穿孔80。每个穿孔80由此在同一对60的两个电弧防护器6之间形成了腔室。

在图4的插图a)和b)中示出了相同的熔断器插片4。其中插图b)示出了插图a)的熔断器插片4沿着插图a)上的截面4b的部分。

现在示意性地描述了熔断器插片4的工作原理，该熔断器插片4包括设置在缩小区段46A附近的电弧防护器6，电弧防护器6封闭了穿孔80。当连接到电路的该熔断器片4被过高的电流穿过时，缩小区段46A熔化并且电弧在缩小区段46A处出现。只要存在该电弧，电流就继续流过熔断器插片4，熔断器插片4的材料继续熔化，并且电弧继续从缩小区段46A传播开。随着电弧长度增加，电弧电压增加。最后，当电弧电压达到大于电路电压的值时，电弧熄灭，并且不再有电流流过熔断器插片4。电弧出现的那一刻与电弧熄灭的那一刻之间的时间限定了熔断器2切断时间(cut-off time)。

在本发明的上下文中，一对60中的两个电弧防护器6在它们之间形成限制区域，该限制区域在电弧行进时引导电弧产生的离子产物。因此，电弧的行进沿平行于轴线A2的优选的方向被引导并且同时远离缩小区段46A移动。如此引导的电弧的行进比不存在电弧防护器6的情况(如现有技术中的情况)更快。随着电弧增长得更快，电弧电压也将更快升高，并且更快实现电弧熄灭。由于电弧防护器6，缩短了熔断器插片4的切断时间。换句话说，包括电弧防护器6的熔断器2在缩小区段46A的任一侧上的切断具有更快的切断时间。

一旦电弧到达电弧防护器6的前表面62，穿孔80减少了在电弧的行进过程中要熔化的材料的量。因此，如图7所示，电弧的行进比没有穿孔80的情况要快。在平行于熔断器2的轴线A2的方向上，通孔80没有被电弧防护器6封闭，从而不会阻碍电弧的行进。

只要电弧尚未到达电弧防护器6，电弧防护器6就不会明显地影响电弧的行进速度，即电弧的行进速度类似于没有电弧防护器时的速度。如果电弧防护器6距离缩小区段46A太远，则电弧防护器6的作用被不必要地延迟。

相反，如果电弧防护器6太靠近缩小区段46A，当出现电弧时，缩小区段产生的热量太大，并且存在例如通过碳化破坏电弧防护器6的材料的风险。同样，在正常操作中，缩小区段46A会比熔断器插片4的其它部分发热更多。如果电弧防护器6太靠近缩小区段46A，电弧防护器6可能会老化得更快，特别是变硬，由于本说明书中稍后说明的原因，这是不希望的。因此，电弧防护器6与缩小区段的边界线70之间的距离L8在1mm至15mm之间，优选地在3mm至10mm之间，更优选地在4mm至8mm之间。距离L8等于6mm给出了良好的结果。

为了电弧防护器6的密闭效应显著并防止电弧能够绕过电弧防护器6，电弧防护器6尤其必须具有足够的厚度L7。因此，每个电弧防护器6的厚度L7大于0.2mm，优选地大于0.5mm，更优选地大于1mm。厚度L7等于2mm给出良好的结果。厚度L7没有限制，除了例如出于空间上的实际原因(特别是在熔断器2的组装期间)。因此，厚度L7小于20mm，优选地小于10mm，更优选地小于5mm。

为了电弧防护器6的密闭效应更显著，还必须在足够的长度上引导电弧，从而使电弧在电弧防护器6的后表面64的侧面上出现之前电弧电压就达到了电路电压。如果电弧防护器6的长度L6太短，则电弧将从电弧防护器6的后表面64的侧面出现，然后以类似于没有电弧防护器的情况中的速度继续行进。因此，每个电弧防护器6具有大于5mm、优选地大于7mm的长度L6。长度L6没有限制，除了例如出于空间上的实际原因。因此，长度L6小于30mm，优选小于25mm，更优选小于20mm。

电弧防护器6的弹性材料的硬度对缩短熔断器2的切断时间没有显著影响。电弧防护器6的弹性材料的硬度以Shore-A(肖氏A硬度)为等级进行评估，肖氏A硬度的范围从代表非常软的材料的0到代表非常硬的材料的100。具有小于20的肖氏A硬度的太软的材料的密闭效应是不足的。优选硬度大于40。

相反，由太硬的材料制成的电弧防护器6也不能提供良好的性能。因此，电弧防护器6的材料选择为具有小于90的肖氏A硬度。另一方面，在熔断器2的工作条件下，电弧防护器6承受的温度可能超过100℃或150℃，并且弹性体会随着老化而变硬。因此，电弧防护器6的材料选择为即使在老化后其肖氏A硬度也保持小于90。因此，优选地电弧防护器6的新材料的肖氏A硬度选择为小于70。

因此，电弧防护器6由具有以肖氏A标度测量的硬度在20至90之间、优选在40至70之间的材料制成。

出人意料的是，电弧防护器6的机械压缩状态对减少熔断器2的切断时间具有积极的影响。有利地，当组装熔断器2时，电弧防护器6在平行于轴线A4的方向(即，在这些电弧防护器6所处的位置处正交于熔断器插片4的主表面的方向)上被轻微压缩。当组装熔断器2时，每个电弧防护器6被压缩并且厚度L7小于在电弧防护器没有承受任何外部应力时同一电弧防护器6的厚度L7的99％，优选小于98％，更优选小于95％。

同一对电弧防护器6的压缩通过诸如压缩夹之类的特定装置来实现和/或当存在框架时通过框架48来实现(例如通过垫片58)。

压缩夹并未示出。组装期间使用固定夹固定电弧防护器6并给予粘合剂时间使其硬化时，这些固定夹也有利地用作压缩夹，并且一旦粘合层72已经硬化就留在电弧防护器6上。

有利地，每个穿孔80具有伸长的形状，并且布置成其长度平行于熔断器2的轴线A2，换言之，平行于熔断器插片4的纵向方向。示意性地，伸长的穿孔80提供了平行于纵轴A2且促进电弧的行进的通道。在本发明的第一实施例中，每个穿孔80具有平行于熔断器2的纵向轴线A2测量的长度，该长度基本上等于封闭该穿孔80的电弧防护器6的长度L6。

在横向平面P4的一侧上形成的穿孔80优选地与在横向平面P4的另一侧上形成的穿孔80对称。位于横向平面P4的同一侧上的穿孔80形成一组穿孔80。在第一实施例中，相同组的穿孔80因此被同一对60的两个电弧防护器6的内表面66完全封闭。

在所示的示例中，每组穿孔80包括三个穿孔80，该数量不是限制性的。作为变型，每组穿孔80包括单个穿孔80、或两个、或四个或更多个。

相同组的穿孔80优选布置成行，即，在横向于熔断器插片4的方向上、换言之在与轴线A2正交的方向上彼此对齐。

在图4的插图a)所示的示例中，穿孔80具有矩形截面。在非限制性的变型中，穿孔80具有卵形或椭圆形的形状、或者具有菱形的形状、或更通常地为长方形形状。穿孔80的形状特别地取决于穿孔80的制造方法，穿孔80不受限制地通过冲压、激光切割或通过电蚀制造。相同组的穿孔80中的每个优选地具有相同的形状。

对于每组穿孔80，穿孔80的数量越多，宽度越大(该宽度平行于熔断器插片4的横向方向测量)，并且电阻越大(平行于熔断器2的轴线A2测量)，这组穿孔80的通道变长。然而，与缩小区段46或46A不同，穿孔80的目的不是在过流的情况下促进电弧的开始，而是在电弧到达电弧防护器6的情况下提供有利于电弧行进的通道。

对于每个熔断器插片4，沿该熔断器插片4的纵向轴线测量的一组穿孔80的表面部分比设置在该熔断器插片4上的缩小表面部分46或46A中最小的表面区段的高出五倍多，优选高出十倍多。

同一组的穿孔80优选地在熔断器插片4的横向方向上均匀地间隔开，以避免局部弱化熔断器插片4的材料或避免当电流在熔断器插片4中流动时生成热点。

在图5和图6中分别示出了根据本发明的第二和第三实施例的熔断器插片4和电弧防护器6。而根据本发明的第四实施例的熔断器插片4和电弧防护器6在图9和图10中示出。类似于第一实施例的元件具有相同的附图标记并且以相同的方式操作。在下文中，主要描述每个实施例与先前的一个或更多个实施例之间的差异。

图5中示出的第二实施例与第一实施例的主要区别之一在于穿孔80从缩小区段46A的相对侧上的电弧防护器6伸出。在插图a)和b)上示出了相同的熔断器插片4，插图b)代表插图a)的熔断器插片4沿插图a)上的截面5b的部分。

每个穿孔80平行于熔断器2的纵向轴线A2延伸超出相邻的电弧防护器6的后表面64之外。每个穿孔80因此包括位于与缩小区段46A相对的一侧上的后部，该后部从后表面64伸出并且形成后通风口82，穿孔80通过后通风口82打开。

当电弧在同一对60的电弧防护器6之间行进时，后通风口82可以更快地排出电弧产生的产物，特别是熔融金属或其他离子化产物。快速消除这些产物会破坏电弧的稳定性，从而缩短达到电流的完全中断所需的时间。

对于每个穿孔80，长度L82被定义为：平行于熔断器2的纵向轴线A2测量，该穿孔80距缩小区段46A最远的一端与相邻的电弧防护器6的后表面64之间的长度。长度L82因此表示后通风口82的长度。长度L82在0.1mm和10mm之间，优选在0.5和8mm之间，更优选在1mm和5mm之间。

因此，在第二实施例中，相同组的穿孔80被同一对60的两个电弧防护器6的内表面66部分地封闭。

图6中示出的第三实施例与第二实施例的主要区别之一在于穿孔80从面向缩小区段46A的一侧上的电弧防护器6伸出。在图6的插图a)和b)上示出了相同的熔断器插片4，插图b)代表插图a)的熔断器插片4沿插图a)上的截面6b的部分。

每个穿孔80平行于熔断器2的纵向轴线A2延伸超出电弧防护器6的前表面62之外。每个穿孔80因此包括位于缩小区段46A的侧面上的前部，该前部从前表面伸出并且形成前通风口84，穿孔80通过前通风口84打开。因此，在第三实施例中，同一行的穿孔80被同一对60的两个电弧防护器6的内表面66部分地封闭。

当电弧朝向同一对60的电弧防护器6行进时，前通风口84允许电弧产生的熔融金属和/或其他离子化产物的一部分在缩小区段46A附近排出，腔室V20填充有沙子。这些离子化产物因此不再促进电弧的维持。

对于每个穿孔80，长度L84被定义为：平行于熔断器2的纵向轴线A2测量，在该穿孔80最靠近缩小区段46A的一端与相邻的电弧防护器6的前表面62之间的长度。长度L84因此表示前通风口84之一的长度。长度L84在0.1mm和5mm之间，优选地在1到3mm之间。

图7表示曲线图700，示出了流过熔断器插片4的电流的变化，该熔断器插片4包括用于具有不同特征的不同熔断器插片4的缩小区段46A。熔断器2的性能特别地通过切断时间来评估，该切断时间是从缩小区段46A开始熔化到电流消除所需的时间。

曲线99示出了在熔断器插片4在缩小区段46A附近并不包括电弧防护器的情况下电流的变化。电弧在时刻t₀出现。电流在时刻t₉₉为零。切断时间等于t₉₉-t₀。

曲线100示出了熔断器插片4包括电弧防护器6但没有如上所述的穿孔80的情况下电流的变化情况。在缩小区段46A的两侧设置两对电弧防护器60。在时间t₁₀₀处，电流为零。包括电弧防护器6的熔断器插片4的切断时间等于t₁₀₀-t₀，该时间比没有电弧防护器的熔断器插片4的切断时间少大约40％。

曲线200示出了在熔断器插片4包括根据如上描述的本发明的第一实施例的电弧防护器6(即，同一对60的电弧防护器6之间的熔断器插片4中形成穿孔80)的情况下电流的变化。在时刻t₂₀₀处电流为零。包括具有穿孔的电弧防护器6的熔断器插片4的切断时间等于t₂₀₀-t₀，该时间比没有电弧防护器的熔断器插片4的切断时间少大约45％。

曲线300示出了在熔断器插片4包括根据如上描述的本发明的第二实施例的电弧防护器6(即，穿孔80从与缩小区段46A相对的一侧上的电弧防护器6伸出)的情况下电流的变化。在时刻t₃₀₀处电流为零。包括具有穿孔和后通风口82的电弧防护器6的熔断器插片4的切断时间等于t₃₀₀-t₀，该时间比没有电弧防护器的熔断器插片4的切断时间少大约50％。

曲线400示出了在熔断器插片4包括根据如上描述的本发明的第三实施例的电弧防护器6(即，穿孔80从缩小区段46A的一侧和与缩小区段46A相对的一侧上均从电弧防护器6伸出)的情况下电流的变化。在时刻t₄₀₀处电流为零。包括具有穿孔和前通风口84以及后通风口82的电弧防护器6的熔断器插片4的切断时间等于t₄₀₀-t₀，该时间比没有电弧防护器的熔断器插片4的切断时间少大约60％。

图7示出了与没有电弧防护器6的现有技术的熔断器相比，根据本发明的熔断器2的通过减少切断时间来衡量的性能改进的一个方面。根据本发明的第一，第二和第三实施例的熔断器2(其中位于缩小区段46A的同一侧上的穿孔80至少部分地被同一对60的电弧防护器6所封闭)与现有技术相比，可以进一步显著改善熔断器2的性能。在所示的示例中，穿孔80形成在缩小区段46A的每一侧上。在未示出的变型中，一个或多个穿孔80形成在缩小区段46A的一侧上并且在该缩小区段46A的附近，至少一个穿孔80也有助于电弧的熄灭。

在所示的示例中，为了说明本发明，穿孔80和电弧防护器6仅设置在位于熔断器插片4中间的缩小区段46A的任一侧上。当然，当熔断器插片4包括除缩小区段46A之外的缩小区段46时，如果需要，可以将穿孔80类型的其它穿孔以及电弧防护器6类型的其它电弧防护装置放置在这些缩小区段46的附近。

根据未示出的变型，穿孔80通过两个或更多个缩小区段46和/或46A类型的缩小区段彼此分开。如上所述，穿孔80和电弧防护器6具有精确尺寸的形状，这些尺寸尤其能够根据熔断器2的尺寸和额定值，缩小区段46A的孔44的尺寸而改变。

特别是通过图8描述的熔断器2的制造方法因此包括：步骤800包括在熔断器插片4中，在横向平面P4的一侧上的缩小区段46A附近设置至少一个穿孔80。

然后，该方法包括步骤802，该步骤包括在缩小区段46A附近在熔断器插片4的各个主表面上组装同一对60的两个电弧防护器6，使得穿孔80至少部分地由电弧防护器6封闭。当穿孔80的长度大于电弧防护器6的长度L6时，设置前通风孔84和/或后通风孔82。

当在组装步骤802期间通过粘接将电弧防护器6组装到熔断器插片4上时，制造过程包括在组装步骤802之前的步骤804，该步骤包括制造第一对60的两个电弧防护器6。电弧防护器6由预成型的弹性材料制成，特别是由诸如硅树脂之类的交联的弹性体制成，并且每个均具有平坦的内表面66。非限制性地，例如通过模制来制造电弧防护器6，内表面66可选地是通过机械加工来矫正。根据另一示例，例如通过压延来制造一种弹性材料的校准带，该校准带的宽度等于旨在将电弧防护器6粘合在其上的熔断器插片4的宽度，该校准带的厚度等于电弧防护器6的厚度L7。然后从该校准带上切下电弧防护器6。电弧防护器6的一个或多个表面可以通过加工以矫正其几何形状，特别是内表面66(其优选是平坦的以促进粘合层72的粘合)和朝向缩小区段46A的前表面62。

然后，在组装步骤802期间，在每个电弧防护器6的内表面66和熔断器插片4的各个主表面之间插入粘合层72，然后将电弧防护器6放置在熔断器插片上靠近缩小区段46A。电弧防护器6位于横向平面P4的同一侧，电弧防护器6的前表面62朝向缩小部分46A定向，使得每个电弧防护器6的前表面62与最接近的边界线70之间的距离L8介于1mm和15mm之间。

图9和图10示出了熔断器插片4和电弧防护器6的第四实施例，与第三实施例的相似之处在于，在缩小区段46A附近形成的穿孔80从电弧防护器6的前表面62和后表面64伸出，以分别形成前通风孔84和后通风孔82。每个穿孔80被同一对60的两个电弧防护器6的内表面66至少部分地封闭，每个穿孔80在同一对60的两个电弧防护器6之间留下腔室。在其他实施例中，第四实施例的电弧防护器6由弹性材料制成(在此为硅树脂)并且按对60关联在一起，并通过粘合层72固定在熔断器插片4上，该粘合层插入到熔断器插片和对应对60的每个电弧防护器6的内表面66之间。

第四实施例的熔断器插片4和电弧防护器6与先前的实施例相比的主要区别在于，穿孔80为伸长的椭圆形，其长度平行于熔断器2的纵向轴线A2延伸。另一方面，在此，熔断器插片4在电弧防护器6的前表面62和后表面64处具有折叠部86。在所示的示例中，折叠部86位于平行于横向平面P4的平面中。前通风口84和后通风口82在这些折叠部86上方延伸。因此，前通风口84的方向为朝向缩小区段46A。在所示的示例中，每对60的电弧防护器6的后通风口82的方向为朝向对应的缩小区段46。根据本说明书中使用的命名规范，相对于缩小区段46A的后通风口82因此相对于缩小区段46之一是前通风口。

与没有折叠部的熔断器插片4相比，包括折叠部86的熔断器插片4的这种结构使得结构更紧凑。

在所有示出的实施例中，电弧防护器6由预制的弹性材料制成，特别是由诸如硅树脂的弹性体材料制成。可选地，电弧防护器6可以包括矿物和/或有机颗粒，其以粉末和/或纤维的形式添加到弹性材料中。这些颗粒用于调节电弧防护器6的材料的性能，例如，用于调节材料的肖氏硬度、和/或用作机械增强。然后，电弧防护器6的材料是增强材料、也称为复合材料，包括由弹性材料制成的基体，特别是由诸如硅树脂的弹性体材料制成的基体。与增强材料相反，没有添加颗粒的材料被称为“原始材料”。

根据未示出的变型，电弧防护器由泡沫弹性材料制成，即，包含气泡并且具有大于50％、优选地大于60％、更优选地大于70％的平均孔隙率的材料。对于给定部件的平均孔隙率定义为该部件中包含的气泡体积占该部件总体积的比例。

根据未示出的另一变型，电弧防护器6包括彼此堆叠的材料的若干个层。至少一层由如上所述的弹性材料制成，特别是由诸如硅树脂的弹性体材料制成。根据示例，这些层具有不同的特征、特别是不同的硬度特性，并且这些材料层有利地通过粘合彼此组装。

许多其他实施例是可能的。

特别地，根据本发明的熔断器插片4和电弧防护器6的特征、并且特别是电弧防护器的结构特征以及其制造方法可被独立于主体20之外实施，主体20包括如上描述的框架48并且可以以常规的熔断器主体的形式实施。特别地，穿孔80可独立于框架48之外使用。

在技术上可行的情况下，对于如上的实施例或变型描述的任何特征可以实施到如上描述的其他实施例或变型。

Claims (15)

1.熔断器(2)，包括：

-形成为片状的至少一个熔断器插片(4)，其具有沿着该熔断器插片的纵轴延伸的两个相对的主表面，每个熔断器插片包括在其中形成有缩小区段(46、46A)的部分，该缩小区段限定了横向于该熔断器插片的平面(P4)；

-两个连接端子(22)，每个端子连接到每个熔断器插片，

-由弹性材料制成并且关联在一起的成对(60)的电弧防护器(6)，同一对电弧防护器中的每个分别在同一熔断器插片的相应的主表面上彼此相对放置，每个电弧防护器包括面向该熔断器插片的内表面(66)，面向所述缩小部分的前表面(62)和背离所述缩小部分的后表面(64)，

其特征在于：

在该熔断器插片(4)的缩小区段(46A)附近形成至少一个穿孔(80)，每个所述穿孔至少部分地被同一对(60)的两个电弧防护器(6)的内表面(66)封闭，以及

每个穿孔在同一对的两个电弧防护器之间形成一个腔室。

2.如权利要求1所述的熔断器(2)，其中在所述熔断器插片(4)中的所述缩小区段(46A)的每一侧上形成有穿孔(80)，并且其中，除了第一对(60)电弧防护器(6)之外，所述熔断器包括第二对(60)电弧防护器，所述第一对电弧防护器和所述第二对电弧防护器中的每一对至少部分地封闭形成在所述缩小区段的每一侧上的穿孔。

3.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述穿孔(80)具有伸长的形状并且沿着其长度平行于所述熔断器插片的纵向轴线(A2)布置。

4.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述穿孔(80)平行于所述熔断器插片(4)的纵向轴线(A2)延伸超过所述电弧防护器(6)的后表面(64)以形成后通风口(82)。

5.如权利要求4所述的熔断器(2)，其中，所述后通风口(82)的长度(L82)在0.1mm至10mm之间，优选地在0.5mm至8mm之间，更优选地在1mm至5mm之间。

6.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述穿孔(80)平行于所述熔断器插片(4)的纵向轴线(A2)延伸超过所述电弧防护器(6)的前表面(62)以形成前通风口(84)。

7.如权利要求6所述的熔断器(2)，其中，所述前通风口(84)的长度(L84)在0.1mm至5mm之间，优选地在1mm至3mm之间。

8.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，每个电弧防护器(6)在前表面(62)和后表面(64)之间的长度(L6)介于5mm至30mm之间。

9.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，电弧防护器(6)的前表面(62)与相对的所述缩小区段(46A)的边界线(70)之间的距离(L8)在0.5mm至20mm之间，优选在1mm至15mm之间，更优选在2mm至12mm之间。

10.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述电弧防护器(6)由具有以肖氏A硬度测量的硬度在20至90之间，优选地在40至70之间的材料制成。

11.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述电弧防护器(6)由弹性体材料制成，优选地由硅树脂制成。

12.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中对于至少第一对(60)电弧防护器(6)，所述电弧防护器(6)由预制的材料制成，并且在所述熔断器插片(4)和该对电弧防护器(6)中的每个的内表面(66)之间插入粘合层(72)，该内表面朝向所述熔断器插片的主表面中的一个，以便将每个电弧防护器固定在所述熔断器插片上。

13.如权利要求1或2所述的熔断器(2)，其中，所述熔断器包括框架(48)，所述框架(48)被容纳在所述熔断器的主体(20)的腔室(V20)中，并且借助于间隔件(52)和/或垫片(58)限制所述熔断器插片(4)相对于所述主体的运动。

14.一种如权利要求1-13中任一项所述的熔断器(2)的制造方法，该熔断器包括至少一个熔断器插片(4)，该熔断器插片具有缩小区段(46、46A)，该缩小区段限定了横向于所述熔断器插片的横向平面(P4)；其中，该方法包括以下步骤：

-在所述横向平面(P4)的一侧的所述熔断器插片(4)中提供(800)至少一个穿孔(80)，

-在所述缩小区段(46、46A)附近将第一对(60)两个电弧防护器(6)组装(802)在所述熔断器插片(4)的相应的主表面上，以使每个穿孔(80)至少部分地被电弧防护器(6)封闭，每个电弧防护器(6)的前表面(62)与相对的所述缩小区段的边界线(70)之间的距离(L8)在1mm至15mm之间。

15.如权利要求14所述的制造方法，其中，所述方法包括以下步骤：在组装步骤(802)之前，包括制造(804)第一对(60)两个电弧防护器(6)，所述电弧防护器(6)由交联的弹性体材料制成，并具有平坦的内表面(66)，并且在组装步骤中，在每个电弧防护器的内表面(66)和熔断器插片的对应的主表面之间插入粘合层(72)，以便将所述第一对(60)两个电弧防护器(6)粘合在所述熔断器插片上。

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