CN114223046A - 具有集成螺线管的熔断器装置 - Google Patents

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CN114223046A CN201980099298.7A CN201980099298A CN114223046A CN 114223046 A CN114223046 A CN 114223046A CN 201980099298 A CN201980099298 A CN 201980099298A CN 114223046 A CN114223046 A CN 114223046A
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Abstract

提供了用于将螺线管和熔断器集成在紧凑型壳体内的方法。在一种方法中，熔断器装置(100)可以包括壳体(102)，该壳体(102)包括主体(104)、耦接到主体(104)的第一侧(110)的盖子(106)、以及耦接到主体(104)的第二侧(116)的底座(112)，其中盖子(106)和主体(104)限定熔断器腔(120)，并且其中底座(112)和主体(104)限定主腔(122)。熔断器装置(100)还可以包括被布置在熔断器腔(120)内的多个熔断器(124)，以及电气连接到印刷电路板(PCB)(132)的多个螺线管(130)，其中，多个熔断器(124)被布置在PCB(132)上方，并且其中PCB(132)被定位在主腔(122)内。

Description

具有集成螺线管的熔断器装置
技术领域
本公开总体上涉及电路保护设备，更具体地，涉及具有集成螺线管的熔断器装置。
背景技术
电气继电器是一种能够在两个电极之间建立连接以传输电流的设备。一些继电器包括线圈和磁性开关。当电流流过线圈时，会产生与电流成比例的磁场。在预定点，磁场足够强以将开关的可移动触点从其静止或断电位置拉到其压靠开关固定触点上的致动或通电位置。当施加到线圈的电力下降时，磁场强度下降，释放可移动触点并允许其返回到它的原始断电位置。当继电器的触点打开或关闭时，会产生一种称为电弧放电的放电，这可能会导致触点发热和燃烧，并且通常会导致随着时间的推移触点的退化和最终损坏。
螺线管是一种特定类型的大电流电磁继电器。螺线管操作的开关被广泛用于响应于提供给螺线管的相对低电平的控制电流来向负载设备供电。螺线管可被用于多种应用。例如，螺线管可被用于电启动器中，以容易且方便地启动各种车辆，包括传统汽车、卡车、草坪拖拉机、大型割草机等。
当前的螺线管和熔断器通常被分成单独的系统，因此需要不同的模块和相关联的接线。此外，内部熔断器和螺线管在恶劣操作环境没有被充分保护，导致螺线管和/或熔断器损坏。
发明内容
鉴于上述情况，提供具有集成螺线管的密封熔断器装置将是有利的。在一些实施例中，装置可以包括壳体，该壳体包括主体、耦接到主体的第一侧的盖子、以及耦接到主体的第二侧的底座，其中盖子和主体限定熔断器腔，并且其中底座和主体限定主腔。装置还可包括被布置在熔断器腔内的多个电路保护设备，以及电气连接到印刷电路板(PCB)的多个螺线管，其中多个电路保护设备被布置在PCB上方，并且其中PCB被定位在主腔内。
在一些实施例中，组件可以包括壳体，该壳体包括主体、耦接到主体的第一侧的盖子、以及耦接到主体的第二侧的底座，其中盖子和主体限定熔断器腔，并且其中底座和主体限定主腔。组件还可包括被布置在熔断器腔内的多个熔断器，其中多个熔断器中的第一熔断器直接耦接到盖子的下侧，以及电气连接到印刷电路板(PCB)的螺线管，其中螺线管被配置为在向螺线管分别供电时电气接合和脱离耦接到多个熔断器中的第二熔断器的导电板。
在一些实施例中，具有集成螺线管的熔断器装置可以包括壳体，该壳体包括主体、耦接到主体的第一侧的盖子、以及耦接到主体的第二侧的底座，其中盖子和主体限定熔断器腔，并且其中底座和主体限定主腔。熔断器装置还可以包括被布置在熔断器腔内的多个熔断器，以及被布置在主腔内的螺线管。螺线管可以电气连接到印刷电路板(PCB)，其中螺线管可操作以在向螺线管分别供电时电气接合和脱离耦接到多个熔断器中的熔断器的导电板。
附图说明
图1是示出了根据示例性实施例的装置的等轴侧视图。
图2是根据示例性实施例的图1中所示装置的分解等轴侧视图。
图3是根据示例性实施例的图1中所示组件的剖面图。
图4是根据示例性实施例的图1的装置的壳体的盖子和主体的特写侧面剖视图。
图5是根据示例性实施例的沿图1的剖切线5-5的等距剖视图。
图6是根据示例性实施例的图1的装置的底视图。
图7是根据示例性实施例的图1中所示组件的壳体的底座的等轴侧视图。
附图不一定按比例绘制。附图仅仅是表示，并不旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描述本公开的典型实施例，并且因此不应被认为是对范围的限制。在附图中，类似的编号表示类似的元件。
此外，为了说明清楚，一些图中的某些元件可以被省略，或未按比例示出。剖视图可以是“切片”或“近视”剖视图的形式，为了说明清楚，省略了某些背景线，否则这些背景线会在“真实”剖视图中可见。此外，为清楚起见，某些附图中可能会省略一些参考数字。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述根据本公开的熔断器装置和组件，其中示出了系统和方法的实施例。然而，熔断器装置和组件可以在许多不同的形式中体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达系统和方法的范围。
本文中的方法提供了将螺线管和熔断器组合到集成的、紧凑型壳体组件中的解决方案。在一些实施例中，可以在壳体内设置印刷电路板组件(PCBA)以允许共享电力和多路输出，其可以由PCBA控制器控制。壳体的密封盖子保护内部定位的熔断器和螺线管免受恶劣环境条件的影响。
如通过以下讨论将进一步清楚的，本公开的实施例实现了至少以下优点。首先，本公开将多个螺线管和熔断器集成到一个智能结构中，从而消除了对不同模块和相关联的接线的需要。相反，接线布局被简化，并且从而减少了装配时间。第二，熔断器和螺线管被封装在密封盒中，以便保护部件免受灰尘、水和其它污染物的影响。第三，防水还透气的通风口也确保了保护，从而允许在壳体内循环。第四，当采用双稳态螺线管时，在短时间内驱动线圈的脉冲控制可以消除热问题。
参考图1-图2，示出了根据本公开的熔断器装置/组件(下文称为“组件”)100的示例性实施例。示例性组件100可包括壳体102，壳体102包括主体104、耦接到主体104的第一侧110的盖子106、以及耦接到主体104的第二侧116的底座112。尽管是非限制性的，壳体102的各种部件可以由绝缘材料制成，诸如绝缘塑料，例如尼龙、玻璃填充尼龙、聚酯和聚碳酸酯。在各种实施例中，主体104、盖子106和底座112可以由相同或不同的材料制成。
如将在下文中更详细描述的那样，盖子106和主体104可以限定熔断器腔120。熔断器腔120可以包括被布置在其中的多个电路保护设备，例如熔断器124。此外，底座112和主体104限定了主腔122，其中容纳多个螺线管130和印刷电路板(PCB)132。更具体地，主腔122可以被第一壁125、一对侧壁127和129、一对端壁131和134以及底座112包围。在一些实施例中，螺线管130可以电气连接到PCB 132。
盖子106可以被移除，例如，以替换熔断器腔120内断开的熔断器124。在一些实施例中，盖子106可以卡扣配合到主体104和/或包括一个或多个锁紧固件136以将盖子106可释放地固定到主体104。虽然没有具体示出，盖子106还可以包括进一步便于抓取和移除的装置，诸如凸片、突出部、凹部等。在一些实施例中，盖子106可以通过柔性连接器133被栓系至主体104。如进一步所示，盖子106可以包括防止灰尘、湿气和其它污染物进入熔断器腔120和主腔122的密封构件140。
现在转到图3，将更详细地描述根据本公开实施例的壳体102的主体104。如图所示，主体104可以包括连接到一对侧壁127、129和一对端壁131、134的第一壁125。在一些实施例中，主体104可以包括从第一壁125延伸的熔断器周壁142，其中熔断器周壁142被配置为在熔断器124周围和上方延伸(图2)。如图所示，熔断器周壁142可以限定熔断器腔120的至少上部。熔断器腔120的下壁147可以包括被配置为在其中容纳一个或多个熔断器124的一个或多个凹部148。
尽管是非限制性的，熔断器周壁142通常可以垂直于由第一壁125的外表面限定的平面延伸。如图所示，熔断器周壁142可以包括外壁架143和一个或多个支撑壁144，当主体104和盖子106被连接在一起时，支撑壁144可操作以接合和支撑盖子106(图1-2)。如进一步所示，销145可在支撑壁144之间延伸，其中销145允许锁紧固件136(图1-2)绕其旋转。
现在转向图4，将更详细地描述根据本公开实施例的盖子106和主体104之间的物理连接的特写图。如图所示，盖子106可以沿着主体104的第一侧110与熔断器周壁142直接耦接。在一些实施例中，盖子106可以包括与熔断器周壁142和紧固件136接合的附接部件150。具体地，附接部件150可以包括从颈部152延伸的头部151，其中颈部152从盖子106的外表面153延伸。如进一步所示，头部151的内表面154可以接合熔断器周壁142的外表面155。在一些实施例中，头部151的底角可以沿着熔断器周壁142的外表面155与外壁架143接合。在内表面154的相对端，头部151的上角157和/或接合表面可以与紧固件136的对应锁紧表面158接合，以在紧固件136处于闭合位置时保持紧固件136和盖子106之间的稳固连接。
如进一步所示，密封构件140可以围绕盖子106的外表面153延伸，并且可以沿着/邻近熔断器周壁142的内表面156延伸。更具体地，密封构件140可以被布置在盖子106的槽160内。如图所示，熔断器周壁142的一部分也可以延伸到槽160内。在一些实施例中，槽160可以围绕盖子106的整个周界延伸以提供对由盖子106和主体104封闭的部件的保护。密封构件140可以包括被配置为在熔断器周壁142的上表面161上方延伸并且与该上表面161接合的帽162。与帽162连接的可以是与熔断器周壁142的内表面156接合的一系列脊163。在使用期间，密封构件140充当位于槽160中的机械垫片，其中由盖子106和主体104之间的接合造成的压缩在其接口处形成密封。具体地，帽162可以通过附接部件150的头部151和颈部152被压在上表面161上，而脊163可以被夹在熔断器周壁142的内表面156和盖子106的外表面153之间。尽管是非限制性的，密封构件140可以是弹性体或聚合物，诸如聚乙烯、PVC、尼龙等。
如图4中进一步所示，多个熔断器124可以被布置在熔断器腔120内。在一些实施例中，一个或多个熔断器124被保持在下壁147中的相应凹部148内，而熔断器124A可以直接耦接到盖子106的内侧169。尽管是非限制性的，熔断器124A可以通过一对螺栓或螺钉170被固定到盖子106上。在一些实施例中，PCB 132可以通过被固定在对应开口内的多个紧固件172(例如，螺钉)与下壁147耦接，其中PCB 132被保持在主腔122内。尽管是非限制性的，下壁147通常可以将熔断器腔120与壳体102的主腔122分隔开。
现在转向图5，将更详细地描述沿图1的剖切线5-5得到的组件100的剖面图。如图所示，组件100可以包括被布置在主腔122内的螺线管壳体175，其中螺线管壳体175包括多个腔176，每个腔176在其中包含相应的螺线管130。在一些实施例中，螺线管壳体175可以被直接布置在底座112的内表面178的顶部和/或附近。
在使用期间，每个螺线管130可操作以在向螺线管130分别供电时，电气接合和脱离耦接到相应熔断器124(未示出)的一个或多个导电板180。如图所示，导电板180可以具有一个或多个触点181，该触点181可操作以接合螺线管130的对应触点182。
尽管是非限制性的，螺线管130中的一个或多个可以是具有响应于磁场的柱塞的双稳态电气螺线管开关。尽管未示出，螺线管130可以连接到电路。例如，控制器，诸如印刷电路板组件(PCBA)控制器，可以与螺线管130一起操作以提供螺线管130、一个或多个电源和其它电路之间的电气连接。在示例性实施例中，PCB 132可以是这些不同部件之间的机电连接。
现在转向图6-图7，将更详细地描述根据本公开实施例的壳体102的底座112。如图所示，底座112可以包括与一对侧壁184、185和一对端壁186、187连接在一起的主壁183。当被连接在一起时，底座112和主体104通常是平面的或沿着第二侧116彼此齐平，如图6所示。底座112和主体104可以使用几乎任何方式(诸如多个紧固件193)被连接在一起。然而，本文中的实施例不限于此上下文。
如图7所示，底座112可以包括延伸到主腔122内的多个支撑柱188。支撑柱188可以是可操作的，以支撑组件100的一个或多个部件，例如PCB 132(未示出)。在示例性实施例中，支撑柱188可以与主壁183整体地形成。然而，本文的实施例不限于任何数量或配置的支撑柱188。
如在图6-图7中进一步示出的，可以穿过底座112的主壁183形成通风口190。在其它实施例中，可以穿过侧壁184、185或端壁186、187中的任何一个形成通风口190。有利地，可以直接邻近安装表面(未示出)被设置的通风口190允许流体(诸如空气)流入和流出壳体102，从而确保不会发生较大的压差，例如由于壳体102内的部件(例如熔断器124)的自热。最小化壳体102的内部和壳体102的外部之间的压差也会减小密封件(例如密封构件140)和紧固件(例如，锁紧件)上的压力。在一些实施例中，通风口190可包括沿底座112的主壁183延伸的多个信道(未示出)以增加空气流动并降低污染物阻塞的可能性。此外，设置穿过底座112的主壁183的通风口190可以使壳体102能够被安装在各种不同的位置，从而增加多功能性和价值。
在一些实施例中，通风口190可以包括盖子195，盖子195包括隔膜，诸如膨胀的聚四氟乙烯膜。盖子195可以既防水又透气/通气，以允许空气从中通过。尽管未示出，通风口190可以包括延伸穿过通风口开口以支撑盖子195的一个或多个支撑部件。此外，尽管通风口190和盖子195被描绘为圆柱形，但通风口190和盖子195的其它形状和配置在各种可替代实施例中是可能的。
如上所述，PCB 132可以提供熔断器和端子连接之间的电路路由。在一些实施例中，PCB 132包括从熔断器安装端子运行到连接器端子、螺柱连接器等的迹线。PCB 132可以由FR-4材料制成，但如果需要更刚性的材料，则可以可替选地是陶瓷。PCB 132可以是单层或多层的，并且可以根据客户的需要进行定制。PCB 132可以提供更宽的迹线，以用作熔断器安装端子和连接器端子的汇流条或公共连接。
PCB 132还可以保持其它类型的电路保护，诸如金属氧化物压敏电阻(“MOV’s”)、二极管和晶闸管形式的过压保护。过压保护设备可被用于例如保护被放置在汽车中的低工作电压或信号电平设备。过压保护设备可以与熔断器被安装在PCB 132的同一侧，或者位于PCB 132的相对侧或底侧。
上述讨论是为了说明和描述而提出的，并不旨在将本公开内容限制为本文所公开的一种或多种形式。例如，为了简化本公开，本公开的各种特征可以在一个或多个方面、实施例或配置中被组合在一起。然而，应当理解，本公开的某些方面、实施例或配置的各种特征可以被组合在替代方面、实施例或配置中。此外，以下权利要求在此通过引用并入本详细说明中，其中每个权利要求作为本公开的单独实施例独立存在。
如本文所用，以单数形式叙述并以词“一”或“一个”开头的元件或步骤应被理解为不排除复数元件或步骤，除非明确叙述了这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用并不旨在被解释为排除也包含所述特征的额外实施例的存在。
本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项及其等同物以及附加项。因此，术语“包括”、“包含”或“具有”及其变体是开放式表达并且可以在本文中互换使用。
如本文所用，短语“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是在操作中既是连接的又是分离的开放式表达。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中一个或多个”和“A、B和/或C”中的每个是指单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。
所有方向引用(例如，近端、远端、上面、下面、向上、向下、左、右、横向、纵向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、径向、轴向、顺时针和逆时针)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开内容，并且不会产生限制，特别是关于本公开的位置、方向或用途。除非另有说明，连接引用(例如，附接、耦接、连接和接合)应被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且彼此处于固定关系。
此外，标识引用(例如，主要、次要、第一、第二、第三、第四等)并非旨在暗示重要性或优先级，而是用于区分一个特征与另一个特征。附图仅用于说明，并且所附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可能会有所不同。
此外，术语“实质性的”或“大体上”以及术语“大约的”或“大约”在一些实施例中可以互换使用，并且可以使用本领域普通技术人员可接受的任何相对度量来描述。例如，这些术语可以用作与参考参数的比较，以指示能够提供预期功能的偏差。尽管是非限制性的，与参考参数的偏差可以是例如小于1％、小于3％、小于5％、小于10％、小于15％、小于20％等等的量。
本公开的范围不受本文描述的具体实施例的限制。实际上，除了本文描述的那些之外，根据前述描述和附图，本公开的其它各种实施例和对本公开的修改，对于本领域普通技术人员来说从前面的描述和附图中将是显而易见的。因此，此类其它实施例和修改旨在落入本公开的范围内。此外，本文已针对特定目的在特定环境中的特定实施的上下文中描述了本公开。本领域的普通技术人员将认识到有用性不限于此，并且本公开可以在任何数量的环境中为了任何数量被有益地实施。因此，下文阐述的权利要求应根据如本文所述的本公开的全部范围和精神来解释。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
壳体，所述壳体包括主体、耦接到所述主体的第一侧的盖子以及耦接到所述主体的第二侧的底座，其中所述盖子和所述主体限定熔断器腔，并且其中所述底座和所述主体限定主腔；
被布置在所述熔断器腔内的多个电路保护设备；以及
电气连接到印刷电路板(PCB)的多个螺线管，其中所述多个电路保护设备被布置在所述PCB上方，并且其中所述PCB被定位在所述主腔内。
2.根据权利要求1所述的装置，所述主体包括：
第一壁；和
从所述第一壁延伸的熔断器周壁，其中所述熔断器周壁围绕所述多个电路保护设备中的一个或多个延伸。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括围绕所述熔断器周壁的表面延伸的密封构件。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述密封构件被布置在所述盖子的槽内。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述熔断器周壁延伸到所述盖子的所述槽中。
6.根据权利要求2所述的装置，还包括可旋转地耦接到所述主体的紧固件，所述紧固件可操作以将所述盖子和所述主体固定在一起。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括被布置在所述主腔内的螺线管壳体，其中所述螺线管壳体包括多个腔，每个腔包含所述多个螺线管的相应螺线管，并且其中所述螺线管壳体被直接布置为邻近所述底座的内表面。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个电路保护设备中的至少一个被直接耦接到所述盖子的内侧。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括穿过所述壳体被设置的通风口。
10.一种组件，包括：
壳体，所述壳体包括主体、耦接到所述主体的第一侧的盖子以及耦接到所述主体的第二侧的底座，其中所述盖子和所述主体限定熔断器腔，并且其中所述底座和所述主体限定主腔；
被布置在所述熔断器腔内的多个熔断器，其中所述多个熔断器中的第一熔断器被直接耦接到所述盖子的下侧；以及
电气连接到印刷电路板(PCB)的螺线管，其中所述螺线管被配置为在向所述螺线管分别供电时电气接合和脱离耦接到所述多个熔断器中的第二熔断器的导电板。
11.根据权利要求10所述的组件，所述主体包括：
第一壁；和
从所述第一壁延伸的熔断器周壁，其中所述熔断器周壁围绕所述多个熔断器中的一个或多个延伸；以及
围绕所述熔断器周壁的内表面延伸的密封构件，其中，所述密封构件被布置在所述盖子的槽内。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述熔断器周壁延伸到所述盖子的槽中。
13.根据权利要求10所述的组件，还包括可旋转地耦接到所述主体的紧固件，所述紧固件可操作以将所述盖子和所述主体固定在一起。
14.根据权利要求10所述的组件，还包括被布置在所述主腔内的螺线管壳体，其中所述螺线管壳体包括用于在其中容纳所述螺线管的腔，并且其中所述螺线管壳体被直接布置为邻近所述底座的内表面。
15.根据权利要求10所述的组件，还包括穿过所述壳体的所述底座被设置的通风口。
16.一种具有集成螺线管的熔断器装置，包括：
壳体，所述壳体包括主体、耦接到所述主体的第一侧的盖子以及耦接到所述主体的第二侧的底座，其中所述盖子和所述主体限定熔断器腔，并且其中所述底座和所述主体限定主腔；
被布置在所述熔断器腔内的多个熔断器；以及
被布置在所述主腔内的螺线管，其中所述螺线管被电气连接到印刷电路板(PCB)，并且其中所述螺线管可操作以在向所述螺线管分别供电时电气接合和脱离耦接到所述多个熔断器中的熔断器的导电板。
17.根据权利要求16所述的熔断器装置，所述主体包括：
第一壁；和
从所述第一壁延伸的熔断器周壁，其中所述熔断器周壁围绕所述多个熔断器中的一个或多个延伸；以及
围绕所述熔断器周壁的内表面延伸的密封构件，其中，所述密封构件被布置在所述盖子的槽内，并且其中，所述熔断器周壁延伸到所述盖子的槽中。
18.根据权利要求16所述的熔断器装置，还包括可旋转地耦接到所述主体的紧固件，所述紧固件可操作以将所述盖子和所述主体固定在一起。
19.根据权利要求16所述的熔断器装置，还包括被布置在所述主腔内的螺线管壳体，其中所述螺线管壳体包括用于在其中容纳所述螺线管的腔，并且其中所述螺线管壳体被直接布置为邻近所述底座的内表面。
20.根据权利要求16所述的熔断器装置，还包括穿过所述壳体的所述底座被设置的通风口，所述通风口包括防水且透气的盖子。
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