CN115699240A - 保护元件 - Google Patents
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Abstract
保护元件(100)具备:熔丝元件(2),其在第一端部与第二端部之间具有切断部(23),在从第一端部朝向第二端部的第一方向上被通电;可动部件(3)及凹状部件(4),上述可动部件(3)及上述凹状部件(4)以夹入切断部(23)的方式对置配置;以及按压机构(5),其以缩短由可动部件(3)和凹状部件(4)夹入切断部(23)的方向上的相对距离的方式施力,在熔丝元件(2)的软化温度以上的温度下,切断部(23)由按压机构(5)的上述力来切断。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护元件。
本申请主张基于2020年5月29日在日本申请的日本特愿2020-094275号的优先权,并在此引用其内容。
背景技术
现今,存在一种熔丝元件,该熔丝元件在流过超过额定值的电流时发热而熔断,断开电流路径。具备熔丝元件的保护元件(熔丝元件)例如被用于使用了锂离子二次电池的电池组。
近年来,锂离子二次电池不仅在移动设备中使用,还在电动汽车、蓄电池等广泛的领域中使用。因此,推进着锂离子二次电池的大容量化。相伴随地,需求设置于具有大容量的锂离子电池并具有高电压且具有大电流的电流路径的电池组的保护元件。
现今,存在使用弹簧的力的保护元件。
例如,在专利文献1中公开了一种短路切断开关,在该短路断开开关中,为了将切断区域切断而设置的切断柱塞能够在休止位置预先被弹簧部件按压。
在专利文献2中公开了一种保护元件,该保护元件具备配置在一对电极之间且对发热片施加分离力的弹性体。并且,在专利文献2中记载了:若接合材料熔化,则压缩螺旋弹簧使发热片从正极及负极离开。
在专利文献3中记载了一种保护元件,该保护元件具有被用导电性的弹性体施力的可动导体、一对引线端子、以及将可动导体和引线端子接合来固定可动导体的可熔体,在可熔体的熔融温度下使接合熔融,从而利用弹性体的作用力使可动导体动作来断开电路。
在专利文献4中公开了一种保护元件,该保护元件设有压缩弹簧,该压缩弹簧对可动电极作用使之从引线固定电极离开的方向的力,利用低熔点合金的熔融,可动电极被压缩弹簧施力而从引线固定电极离开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6210647号公报
专利文献2:日本专利第5779477号公报
专利文献3:日本专利第5545721号公报
专利文献4:日本专利第4630403号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在高电压用的保护元件中,若熔丝元件熔断,则会产生电弧放电。若产生电弧放电,则有时熔丝元件遍及大范围地熔融,蒸气化后的金属飞散。在该情况下,有由飞散出的金属形成新的电流路径、或者飞散出的金属附着于端子等周围的电子器件的担忧。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种保护元件,该保护元件能够减少在熔丝元件断开时产生的电弧放电,并且能够抑制已发生的电弧放电的继续。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明提出了以下方案。
[1]一种保护部件,具备:
熔丝元件,其在第一端部与第二端部之间具有切断部,在从上述第一端部朝向上述第二端部的第一方向上被通电;
可动部件及凹状部件,上述可动部件及上述凹状部件以夹入上述切断部的方式对置配置;以及
按压机构,其以缩短由上述可动部件和上述凹状部件夹入上述切断部的方向上的相对距离的方式施力,
在上述熔丝元件的软化温度以上的温度下,上述切断部由上述按压机构的上述力来切断。
[2]根据[1]所述的保护元件,其中,上述切断部的宽度比上述切断部以外的宽度窄,上述宽度是上述熔丝元件的与上述第一方向交叉的第二方向上的宽度。
[3]根据[1]或[2]所述的保护元件,其中,上述切断部配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内,而且配置于在俯视时接近上述凹部的内表面的位置,
上述凹部的与上述第一方向交叉的第二方向上的长度比上述切断部的上述第二方向上的长度长。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的保护元件,其中,在上述熔丝元件的上述按压机构侧或上述凹状部件侧,具备与上述切断部接触地配置或接近地配置的发热部件。
[5]根据[4]所述的保护元件,其中,上述发热部件配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内。
[6]根据[5]所述的保护元件,其中,上述发热部件的上述第一方向上的长度比上述凹部的第三方向上的长度短,上述第三方向是与上述第一方向以及交叉于上述第一方向的第二方向交叉的方向。
[7]根据[1]~[6]中任一项所述的保护元件,其中,上述熔丝元件是内层为低熔点金属而外层为高熔点金属的层叠体。
[8]根据[7]所述的保护元件,其中,上述低熔点金属由Sn或以Sn为主成分的金属构成,上述高熔点金属由Ag或Cu、或者以Ag或Cu为主成分的金属构成。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的保护元件,其中,上述按压机构是弹簧。
[10]根据[9]所述的保护元件,其中,上述弹簧呈圆锥状,使外径较小的一侧朝向上述切断部侧配置。
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的保护元件,其中,上述可动部件具有凸部,该凸部配置于在俯视时外周与上述凹状部件的凹部的内侧的区域的至少一部分重叠的位置,
通过切断上述切断部,上述凸部插入上述凹部内。
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的保护元件,其中,在上述第一端部电连接有第一端子,在上述第二端部电连接有第二端子。
[13]根据[4]~[6]中任一项所述的保护元件,其中,上述发热部件具有电阻体。
[14]根据[13]所述的保护元件,其中,上述发热部件由供电部件而与第三端子电连接、或者与第三端子及第四端子电连接,并且上述电阻体因经由上述供电部件的通电而发热。
[15]根据[1]~[14]中任一项所述的保护元件,其中,具有壳体,该壳体由至少收纳上述熔丝元件、上述可动部件、上述凹状部件的凹部以及上述按压机构的多个部件构成,
上述按压机构在以缩短由上述可动部件和上述凹状部件夹入上述切断部的方向上的相对距离的方式施力的状态下收纳在上述壳体内。
[16]根据[15]所述的保护元件,其中,上述壳体的一个部件具有收纳部,该收纳部由同一部件一体形成有在上述按压机构的伸缩方向上对置的第一内壁面和第二内壁面以及将上述第一内壁面与上述第二内壁面临界的侧壁面,
在上述熔丝元件未被切断的状态下,由上述第一内壁面和上述侧壁面以及上述第二内壁面呈锔子状地支撑保持由上述按压机构产生的壳体内部的应力。
[17]根据[15]或[16]所述的保护元件,其中,上述凹状部件以及上述壳体由尼龙或陶瓷构成。
[18]根据[1]~[17]中任一项所述的保护元件,其中,上述切断部配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内,而且配置于在俯视时接近上述凹部的内表面的位置,
上述可动部件具有凸部,该凸部配置于在俯视时外周与上述凹部的内侧的区域的至少一部分重叠且与上述切断部的一部分重叠的位置,
通过切断上述切断部,上述凸部插入上述凹部内,而且上述熔丝元件的一部分以折弯的方式收纳在上述凹部内。
发明的效果如下。
在本发明的保护元件中,可动部件以及凹状部件以夹入熔丝元件的切断部的方式对置配置,具备以缩短可动部件与凹状部件的夹入切断部的方向上的相对距离的方式施力的按压机构。因此,在本发明的保护元件中,在熔丝元件的软化温度以上的温度下,切断部由按压机构的上述力来切断。其结果,在本发明的保护元件中,在熔丝元件的切断时产生的热量较少即可,能够减少在切断时产生的电弧放电。并且,在本发明的保护元件中,利用按压机构的按压力,被切断后的熔丝元件与可动部件一起收纳于凹状部件。由此,被切断后的熔丝元件的切断面彼此的距离迅速地扩大。其结果,即使在熔丝元件的切断时产生电弧放电,电弧放电也快速地降低。
附图说明
图1是示出第一实施方式的保护元件100的整体构造的立体图。
图2是示出第一实施方式的保护元件100的外观的图,图2的(a)是俯视图,图2的(b)及图2的(c)是侧视图,图2的(d)是立体图。
图3是沿图2所示的A-A'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。
图4是第一实施方式的保护元件100的分解立体图。
图5是用于说明第一实施方式的保护元件100的一部分的放大图,且是示出熔丝元件2的俯视图。
图6是用于说明第一实施方式的保护元件100中的熔丝元件2与发热部件31的配置关系的图,图6的(a)是从按压机构5侧观察到的俯视图,图6的(b)是从凹状部件4侧观察到的立体图。
图7是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的发热部件31的构造的图,图7的(a)是从Y方向观察到的剖视图,图7的(b)是从X方向观察X方向中央部的剖视图,图7的(c)是俯视图。
图8是用于说明发热部件的其它例的图,图8的(a)是从Y方向观察发热部件32的剖视图,图8的(b)是从X方向观察图8的(a)所示的发热部件32的X方向中央部的剖视图。图8的(c)是从Y方向观察发热部件310的剖视图,图8的(d)是从X方向观察图8的(c)所示的发热部件310的X方向中央部的剖视图。
图9是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的凸状部件33的构造的图,图9的(a)是从第一表面观察到的图,图9的(b)是从X方向观察到的侧视图,图9的(c)是从Y方向观察到的侧视图,图9的(d)是从第二表面观察到的图,图9的(e)及图9的(f)是立体图。
图10是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的凹状部件4的构造的图,图10的(a)是从第一表面观察到的图,图10的(b)是从X方向观察到的侧视图,图10的(c)是从Y方向观察到的侧视图,图10的(d)是从第二表面观察到的图,图10的(e)是立体图。
图11是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的第一壳体6a以及第二壳体6b的构造的图,图11的(a)是从按压机构5侧观察到的图,图11的(b)是从X方向观察到的侧视图,图11的(c)是从Y方向观察到的侧视图,图11的(d)是从凹状部件4侧观察到的图,图11的(e)是立体图。
图12是用于说明第一实施方式的保护元件100的制造方法的一例的工序图。
图13是用于说明第一实施方式的保护元件100的制造方法的一例的工序图。
图14是用于说明第一实施方式的保护元件100的制造方法的一例的工序图。
图15是在第一实施方式的保护元件100中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图,且是沿图2所示的A-A'线剖切的位置的剖视图。图15的(a)是切断前的状态。图15的(b)是切断后的状态。
图16是放大地示出图15的(a)的一部分的放大剖视图。
图17是在第一实施方式的保护元件100中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图,且是沿图2所示的B-B'线剖切的位置的剖视图。图17的(a)是切断前的状态。图17的(b)是切断后的状态。
图18是放大地示出图17的(a)的一部分的放大剖视图。
图19是示出第二实施方式的保护元件200的外观的图,图19的(a)是俯视图,图19的(b)及图19的(c)是侧视图,图19的(d)是立体图。
图20是用于说明第二实施方式的保护元件200的一部分的放大图,且是示出熔丝元件2a的俯视图。
图21是用于说明第二实施方式的保护元件200中的熔丝元件2a与发热部件31的配置关系的图,图21的(a)是从按压机构5侧观察到的俯视图,图21的(b)是从凹状部件4侧观察到的立体图。
图22是在第三实施方式的保护元件300中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图,且是沿与第一实施方式的保护元件100中的图2所示的A-A'线对应的位置剖切的剖视图。图22的(a)是切断前的状态。图22的(b)是切断后的状态。
具体实施方式
以下,适当参照附图,对本实施方式详细地进行说明。在以下的说明中使用的附图有时为了方便地容易理解特征而放大地示出成为特征的部分,并且有时各构成要素的尺寸比率等与实际不同。在以下的说明中举例示出的材料、尺寸等仅是一例,本发明并不限定于此,能够在起到本发明的效果的范围内适当地变更来实施。
[第一实施方式]
(保护元件)
图1~图3是示出第一实施方式的保护元件的示意图。第一实施方式的保护元件100在俯视时为大致呈长方形。在以下的说明中使用的附图中,X所示的方向是保护元件100的长边方向。并且,在以下的说明中使用的附图中,Y所示的方向是与X方向(第二方向)正交的方向(第一方向)。Z所示的方向是与X方向及Y方向正交的方向(第三方向)。
图1是示出第一实施方式的保护元件100的整体构造的立体图。图2是示出第一实施方式的保护元件100的外观的图。图2的(a)是俯视图。图2的(b)及图2的(c)是侧视图。图2的(d)是立体图。图3是沿图2所示的A-A'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。图4是第一实施方式的保护元件100的分解立体图。
图15~图18是在第一实施方式的保护元件100中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图。图15是沿图2所示的A-A'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。图16是放大地示出图15的(a)的一部分的放大剖视图。图17是沿图2所示的B-B'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。图18是放大地示出图17的(a)的一部分的放大剖视图。图15的(a)及图17的(a)是切断前的状态。图15的(b)及图17的(b)是切断后的状态。
如图3及图4所示,本实施方式的保护元件100具备具有切断部23的熔丝元件2、可动部件3、凹状部件4、按压机构5以及壳体6。本实施方式的保护元件100在熔丝元件2的软化温度以上的温度下,熔丝元件2的切断部23被切断。
(熔丝元件)
图5是用于说明第一实施方式的保护元件100的一部分的放大图,且是示出熔丝元件2的俯视图。如图4及图5所示,熔丝元件2具有第一端部21、第二端部22、以及设置在第一端部21与第二端部22之间的切断部23。熔丝元件2在从第一端部21朝向第二端部22的方向亦即Y方向(第一方向)上被通电。
如图4所示,第一端部21与第一端子61电连接。第二端部22与第二端子62电连接。
如图4所示,第一端子61和第二端子62可以是大致相同的形状,也可以是分别不同的形状。第一端子61以及第二端子62的厚度没有限定,但就标准而言,可以设为0.3~1.0mm。第一端子61和第二端子62的厚度可以相同,也可以不同。
如图4所示,第一端子61具备外部端子孔61a。并且,第二端子62具备外部端子孔62a。外部端子孔61a、外部端子孔62a中的一方用于与电源侧连接,另一方用于与负载侧连接。如图4所示,外部端子孔61a以及外部端子孔62a能够为俯视时大致呈圆形的贯通孔。
作为第一端子61以及第二端子62,例如能够使用由铜、黄铜、镍等构成的端子。作为第一端子61以及第二端子62的材料,从刚性强化的观点出发,优选使用黄铜,从电阻降低的观点出发,优选使用铜。第一端子61和第二端子62可以由相同的材料构成,也可以由不同的材料构成。
第一端子61以及第二端子62的形状只要是能够与未图示的电源侧的端子或负载侧的端子卡合的形状即可,例如可以是在一部分具有敞开部分的爪形状,也可以如图4所示地在与熔丝元件2连接的一侧的端部具有朝向熔丝元件2而向两侧扩宽的凸边部(图4中用符号61c、62c示出),没有特别限定。在第一端子61以及第二端子62具有凸边部61c、62c的情况下,第一端子61以及第二端子62难以从壳体6的开口部61d、62d脱离,成为可靠性以及耐久性良好的保护元件100。
如图3及图4所示,熔丝元件2的厚度可以均匀,也可以局部不同。作为厚度局部不同的熔丝元件,例如可举出厚度从切断部23朝向第一端部21以及第二端部22逐渐变厚的熔丝元件等。这样的熔丝元件2在流过了过电流时切断部23成为热点,切断部23优先升温而软化,更可靠地被切断。
如图5所示,熔丝元件2的切断部23、第一端部21以及第二端部22具有在俯视时大致呈长方形的形状。如图5所示,第一端部21的X方向的宽度21D与第二端部22的X方向的宽度22D大致相同。切断部23的X方向的宽度23D比第一端部21的X方向的宽度21D以及第二端部22的X方向的宽度22D细。由此,切断部23的宽度23D比切断部23以外的宽度窄。
如图4及图5所示,第一端部21的Y方向的长度L21设为对应于在俯视时与第一端子61重叠的区域的尺寸。第二端部22的Y方向的长度L22从俯视时与第二端子62重叠的区域向切断部23侧延伸。因此,第二端部22的Y方向L22的长度比第一端部21的Y方向的长度L21长。
如图5所示,在切断部23与第一端部21之间配置有俯视时大致呈梯形的第一连结部25。俯视时大致呈梯形的第一连结部25中的平行边的较长的一方与第一端部21结合。并且,在切断部23与第二端部22之间配置有俯视时大致呈梯形的第二连结部26。俯视时大致呈梯形的第二连结部26中的平行边的较长的一方与第二端部22结合。第一连结部25和第二连结部26相对于切断部23对称。由此,熔丝元件2的X方向的宽度从切断部23朝向第一端部21以及第二端部22逐渐变宽。其结果,当在熔丝元件2流过了过电流时,切断部23成为热点,切断部23优先升温而软化,容易被切断。
即,在本实施方式中,在熔丝元件2流过了过电流时,在熔丝元件2仅设置一处的切断部23被切断。因此,在本实施方式中,例如,与熔丝元件2的X方向的宽度均匀的情况、在熔丝元件2形成有多个切断部的情况相比,熔丝元件2容易被切断。故而,在本实施方式中,能够使用强度较低的按压机构5,能够实现按压机构5以及壳体6的小型化。
如图4及图5所示,熔丝元件2的切断部23与第一端部21以及第二端部22相比,X方向的宽度较窄。由此,切断部23比切断部23与第一端部21之间的区域以及切断部23与第二端部22之间的区域更容易被切断。熔丝元件2的切断部23只要是被可动部件3和凹状部件4切断的部分即可,并不限定于宽度比第一端部21以及第二端部22的宽度窄。
如图5所示,熔丝元件2整体的俯视形状大致为矩形,与一般的熔丝元件相比,X方向的宽度相对较宽,Y方向的长度相对较短。在本实施方式的保护元件100中,物理性地切断熔丝元件2,在短时间内拉开被切断后的熔丝元件的切断面彼此的距离,由此能够减少在切断时产生的电弧放电,并且能够抑制已产生的电弧放电的继续。因此,不需要为了抑制电弧放电而使熔丝元件2的X方向的宽度变窄,能够使熔丝元件2的X方向的宽度变宽,使Y方向的长度变短。具有这样的熔丝元件2的保护元件100能够抑制设置保护元件100的电流路径中的电阻值上升,因此也能够优选地设置于大电流的电流路径。
作为熔丝元件2的材料,能够使用包含合金的金属材料等在公知的熔丝元件中使用的材料。具体而言,作为熔丝元件2的材料,能够举例示出Pb85%/Sn、Sn/Ag3%/Cu0.5%等合金。
熔丝元件2实质上不会因通常工作中的通电而变形。熔丝元件2在构成熔丝元件2的材料的软化温度以上的温度下被切断。由于是软化温度以上的温度,所以也可以在“软化温度”下被切断。
在本说明书中,“软化温度”是指固相和液相混在一起或共存的温度、或者温度范围。软化温度是熔丝元件2因外力而变形的程度的变柔软的温度或温度带(温度范围)。
例如,在熔丝元件2由2成分系合金构成的情况下,在固相线(开始熔融的温度)与液相线(完全熔融的温度)之间的温度范围内,成为固相和液相混合在一起的所谓冰霜状的状态。该固相和液相混在一起或共存的温度范围是熔丝元件2因外力而变形的程度的变柔软的温度范围。该温度范围为“软化温度”。
在熔丝元件2由3成分系合金或多成分系合金构成的情况下,将上述固相线以及液相线换成固相面以及液相面,同样,固相和液相混在一起或共存的温度范围为“软化温度”。
在熔丝元件2由合金构成的情况下,由于在固相线与液相线之间存在温度差,所以“软化温度”具有温度范围。
在熔丝元件2由单一金属构成的情况下,不存在固相线/液相线,存在一点的熔点/凝固点。在熔丝元件2由单一金属构成的情况下,在熔点或凝固点,成为固相和液相混在一起或共存的状态,因此熔点或凝固点为本说明书中的“软化温度”。
固相线和液相线的测定能够作为在温度上升过程中由伴随相状态变化产生的潜热引起的不连续点(时间变化中的平稳的温度)来进行。具有固相和液相混合或共存的温度或者温度范围的合金材料以及单一金属均能够作为本实施方式的熔丝元件2的材料来使用。
如图4及图5所示,熔丝元件2可以由一个部件(零件)构成,也可以由材料不同的多个部件(零件)构成。
在熔丝元件2由材料不同的多个部件形成的情况下,各部件的形状能够根据熔丝元件2的用途、材料等来决定,没有特别限定。
作为由材料不同的多个部件形成的熔丝元件2,例如可举出由软化温度不同的材料构成的多个部件形成的情况。熔丝元件2在由软化温度不同的材料构成的多个部件形成的情况下,从软化温度较低的材料起依次成为固相和液相的混合状态,在软化温度最低的材料的软化温度以上时被切断。
作为由材料不同的多个部件形成的熔丝元件2,能够采用各种构造。
例如,也可以是具有内层的外表面用外层被覆的截面形状的构造,并且内层和外层由软化温度不同的材料构成。该情况下的截面形状可以为矩形,也可以为圆形,没有特别限定。并且,在该情况下,优选为,内层由低熔点金属构成,外层由高熔点金属构成。
并且,熔丝元件2也可以是在厚度方向上层叠有多个由软化温度不同的材料构成的层状部件的层叠体。在该情况下,由软化温度不同的材料构成的层状部件的层叠数可以为两层,也可以为三层,还可以为四层以上。
由于层叠体包含由软化温度较高的材料构成的层,所以这样的熔丝元件2确保了刚性。并且,层叠体包含由软化温度较低的材料构成的层,因此在低温下变得柔软,能够在低温下被切断。即,在熔丝元件2为上述层叠体的情况下,从软化温度较低的材料的层起依次成为固相和液相的混合状态。其结果,即使层叠体整体未达到软化温度,熔丝元件2也能够被切断。
具体而言,熔丝元件2也可以是在厚度方向上层叠有内层和夹持该内层的外层的三层构造的层叠体,并且内层和外层由软化温度不同的材料构成。在这样的熔丝元件2中,在层叠体的内层和外层中,在软化温度较低的材料的层中首先开始固相和液相的混合状态。而且,能够在软化温度较高的材料的层达到软化温度之前被切断。三层构造的层叠体优选为,内层由低熔点金属构成,外层由高熔点金属构成。
作为用作熔丝元件2的材料的低熔点金属,优选为使用Sn或以Sn为主成分的金属。由于Sn的熔点为232℃,所以以Sn为主成分的金属为低熔点,在低温下变得柔软。例如,Sn/Ag3%/Cu0.5%合金的固相线为217℃。
作为用作熔丝元件2的材料的高熔点金属,优选为使用Ag或Cu、或者以Ag或Cu为主成分的金属。例如,由于Ag的熔点为962℃,所以由以Ag为主成分的金属构成的层在由低熔点金属构成的层变柔软的温度下维持刚性。
熔丝元件2能够通过公知的方法来制造。
例如,在熔丝元件2为内层由低熔点金属构成而外层由高熔点金属构成的三层构造的层叠体的情况下,能够通过以下示出的方法来制造。首先,准备由低熔点金属构成的金属箔。接着,使用镀覆法在金属箔的整个表面形成高熔点金属层,成为层叠板。之后,将层叠板切断使之成为预定的形状。根据以上的工序,得到由三层构造的层叠体构成的熔丝元件2。
(可动部件)
在本实施方式的保护元件100中,如图3及图4所示,可动部件3和凹状部件4以夹入熔丝元件2的切断部23的方式对置配置。
在本实施方式中,可动部件3以及凹状部件4夹入熔丝元件2的切断部23是指可动部件3以及凹状部件4从上下夹入熔丝元件2,而且当从Z方向俯视时,可动部件3以及凹状部件4与切断部23重叠。可动部件3以及凹状部件4的任一个是否与切断部23接触都没有关系。
可动部件3利用来自按压机构5的按压力来切断熔丝元件2。可动部件3可以由单体部件构成,也可以由多个部件构成(参照图3)。
如图3及图4所示,作为可动部件3,本实施方式的保护元件100具有凸状部件33和作为非凸状部件的发热部件31。可动部件3可以仅是凸状部件33,也可以仅是非凸状部件。可动部件3优选为具有凸状部件33和非凸状部件双方。在本实施方式中,凸状部件33配备在按压机构5与切断部23之间。非凸状部件(发热部件31)与切断部23接触地配置,从而配备在凸状部件33与切断部23之间。
<非凸状部件>
作为可动部件3使用的非凸状部件是在熔丝元件2侧不具有凸状部分的部件,例如是板状部件。非凸状部件也可以是发热部件。在本实施方式中,以具备发热部件31作为非凸状部件的情况为例进行说明。
在本实施方式的保护元件100中,发热部件31在熔丝元件2的按压机构5侧与切断部23接触地配置。发热部件31也可以不与切断部23接触地配置,而与切断部23接近地配置。所谓与切断部23接近地配置,例如可举出发热部件31与切断部23之间的距离为1mm以下的情况。
图6是用于说明第一实施方式的保护元件100中的熔丝元件2与发热部件31的配置关系的图。图6的(a)是从按压机构5侧观察到的俯视图。图6的(b)是从凹状部件4侧观察到的立体图。图7是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的发热部件31的构造的图。图7的(a)是从Y方向观察到的剖视图。图7的(b)是从X方向观察到的剖视图。图7的(c)是俯视图。
如图7的(a)~图7的(c)所示,发热部件31是板状部件。发热部件31具有绝缘基板31a、发热部31b、绝缘层31c、元件接电极31d以及供电线电极31e、31f。发热部件31具有加热熔丝元件2的切断部23使之软化的功能和对切断部23施加按压机构5的按压力的功能。发热部件31是可动部件3。
如图7的(a)~图7的(c)所示,绝缘基板31a具有将X方向作为长边的延伸方向的俯视大致长方形。
作为绝缘基板31a,能够使用公知的具有绝缘性的基板,例如可举出由氧化铝、玻璃陶瓷、莫来石、氧化锆等构成的基板。
如图7的(a)~图7的(c)所示,发热部31b形成在绝缘基板31a的第二表面(图7的(a)~图7的(c)中的下表面)上。如图7的(c)所示,发热部31b沿在俯视时大致呈长方形的绝缘基板31a的一侧长边缘部在X方向上延伸而设置成带状。
发热部31b优选为经由供电线63b、64b(参照图4)得以通电从而发热的由导电性材料构成的电阻体。作为发热部31b的材料,例如可举出含有镍铬合金、W、Mo、Ru等金属的材料。
如图7的(a)~图7的(c)所示,供电线电极31e、31f设于绝缘基板31a的X方向端部,一部分设于在俯视时与发热部31b的两端部31g、31g分别重叠的位置。供电线电极31e、31f能够由公知的电极材料形成。供电线电极31e、31f与发热部31b电连接。
供电线电极31e、31f用于在熔丝元件2流过了超过额定电流的电流的情况等在成为保护元件100的通电路径的外部电路发生异常而有需要切断通电路径的情况下,利用设于外部电路的电流控制元件对发热部31b通电。
如图7的(a)~图7的(c)所示,绝缘层31c设置在形成有发热部31b一侧的绝缘基板31a的表面上。绝缘层31c以覆盖发热部31b以及在绝缘层31c上露出的发热部31b与供电线电极31e、31f的连接部的方式设于绝缘基板31a的X方向中央部。绝缘层31c未设于绝缘基板31a的X方向端部。由此,供电线电极31e、31f的一部分未被绝缘层31c被覆而露出。
绝缘层31c保护发热部31b,将发热部31b发出的热高效地传递至熔丝元件2,并且实现发热部31b与元件连接电极31d的绝缘。绝缘层31c能够由玻璃等公知的绝缘材料形成。
如图7的(a)~图7的(c)所示,元件连接电极31d设于在俯视时与绝缘层31c上的发热部31b重叠的位置。元件连接电极31d能够由公知的电极材料形成。元件连接电极31d与熔丝元件2连接。
在图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31中,沿在俯视时大致呈长方形的绝缘基板31a的一侧长边缘部设有发热部31b、绝缘层31c、元件连接电极31d以及供电线电极31e、31f,但这些部件也可以沿绝缘基板31a的两侧的长边缘部设置。在该情况下,例如,在将发热部件31与供电线63b、64b(参照图4)电连接时,能够防止因将未设置供电线电极31e、31f的端部与供电线电极31e、31f弄错而引起的成品率的降低。
图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31使元件连接电极31d侧的面与熔丝元件2对置地配置。因此,在发热部31b与熔丝元件2之间不配置绝缘基板31a。因此,相比在发热部31b与熔丝元件2之间配置有绝缘基板31a的情况,由发热部31b产生的热被高效地传递至熔丝元件2。
图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31例如能够通过以下所示的方法制造。首先,准备绝缘基板31a。并且,制作包含成为发热部31b的材料和树脂粘合剂的糊状的组成物。之后,在绝缘基板31a的第二表面(图7的(a)~图7的(c)中的下表面)上将上述组成物进行网板印刷而形成预定的图案,并进行烧成。由此,形成发热部31b。
接着,通过公知的方法形成供电线电极31e、31f,并分别与发热部31b的两端部31g、31g电连接。接着,通过公知的方法形成绝缘层31c,由绝缘层31c覆盖发热部31b,并且覆盖发热部31b与供电线电极31e、31f的连接部。
之后,通过公知的方法在绝缘层31c上形成元件连接电极31d。
通过以上的工序,得到图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31。
图8是用于说明发热部件的其它例的图。图8的(a)是从Y方向观察发热部件32的剖视图。图8的(b)是从X方向观察图8的(a)所示的发热部件32的X方向中央部的剖视图。图8的(c)是从Y方向观察发热部件310的剖视图。图8的(d)是从X方向观察图8的(c)所示的发热部件310的X方向中央部的剖视图。
在本实施方式的保护元件100中,也可以具备图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32来代替图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31。
在图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32中,对与图7的(a)~
图7的(c)所示的发热部件31相同的部件标注相同的符号,并省略说明。图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32中的各部件的平面配置与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31的各部件的平面配置相同。
图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32是板状部件。与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31相同,发热部件32具有绝缘基板31a、发热部31b、绝缘层31c、元件连接电极31d以及供电线电极31e、31f。
如图8的(a)及图8的(b)所示,发热部31b形成在绝缘基板31a的第一表面(图8的(a)及图8的(b)中的上表面)上。
如图8的(a)及图8的(b)所示,供电线电极31e、31f的一部分设置于在俯视时与发热部31b的两端部分别重叠的位置。绝缘层31c设置在形成有发热部31b一侧的绝缘基板31a的表面上。绝缘层31c以覆盖发热部31b以及在绝缘层31c上露出的发热部31b与供电线电极31e、31f的连接部的方式设于绝缘基板31a的X方向中央部。绝缘层31c未设于绝缘基板31a的X方向端部。由此,供电线电极31e、31f的一部分未由绝缘层31c被覆而露出。绝缘层31c保护发热部31b,将发热部31b发出的热高效地传递至熔丝元件2。
如图8的(a)及图8的(b)所示,发热部件32中的元件连接电极31d与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31不同,形成在绝缘基板31a的与设有发热部31b一侧相反一侧的表面亦即第二表面(图8的(a)及图8的(b)中的下表面)上。元件连接电极31d经由绝缘基板31a而与绝缘层31c对置地配置。与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31相同,元件连接电极31d与熔丝元件2连接。
在本实施方式的保护元件100中,也可以具备图8的(c)及图8的(d)所示的发热部件310来代替图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31。
在图8的(c)及图8的(d)所示的发热部件310中,对与图7的(a)~
图7的(c)所示的发热部件31相同的部件标注相同的符号,并省略说明。图8的(c)及图8的(d)所示的从X方向观察发热部件310的X方向中央部的截面中的各部件的配置与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31的各部件的配置相同。
图8的(c)及图8的(d)所示的发热部件310是板状部件。发热部件310与图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31相同地具有绝缘基板31a、发热部31b、绝缘层31c、元件连接电极31d以及供电线电极31e、31f。
如图8的(c)所示,发热部31b形成在绝缘基板31a的第二表面(图8的(c)中的下表面)上。如图8的(c)所示,发热部31b从俯视时大致呈长方形的绝缘基板31a的一端到另一端为止,沿一侧长边缘部在X方向上延伸而设置成带状。
如图8的(c)所示,在发热部31b上设有绝缘层31c。绝缘层31c以覆盖发热部31b的除了两端部31g、31g以外的区域上的方式设于绝缘基板31a的X方向中央部。因此,发热部31b的两端部31g、31g未由绝缘层31c被覆而露出。
如图8的(c)所示,供电线电极31e、31f设于绝缘基板31a的X方向端部。供电线电极31e、31f在俯视时与发热部31b的两端部31g、31g分别重叠。由此,供电线电极31e、31f与发热部31b电连接。
如图8的(c)所示,元件连接电极31d设于绝缘层31c上的除了设有供电线电极31e、31f的区域以外的区域。如图8的(c)所示,元件连接电极31d与供电线电极31e、31f分离地配置。元件连接电极31d设于在俯视时与绝缘层31c上的发热部31b重叠的位置。
如图3所示,发热部件31与熔丝元件2的切断部23上(图3中的上表面)接触地配置。如图6的(a)及图6的(b)所示,发热部件31在俯视时与熔丝元件2的切断部23、第二连结部26、以及第二端部22的第二连结部26侧的一部分重叠地配置。而且,在本实施方式中,如图7的(a)所示,发热部件31的发热部31b沿在俯视时大致呈长方形的绝缘基板31a的一侧长边缘部设置。因此,发热部件31的发热部31b在俯视时与熔丝元件2的切断部23重叠地配置。因此,在本实施方式的保护元件100中,由发热部件31高效地加热切断部23。
如图4、图6的(a)及图6的(b)所示,发热部件31的供电线电极31e、31f(参照图7的(a)~图7的(c))分别由供电线63b、64b而与第三端子63、第四端子64电连接。在本实施方式中,举例利用由供电线63b、64b构成的供电部件将发热部件31与第三端子63及第四端子64电连接的情况进行说明。供电部件只要能够将发热部件31与第三端子63及第四端子64电连接即可,供电部件的形状并不限定于供电线63b、64b这样的线形状。
如图4所示,第三端子63具备外部端子孔63a。并且,第四端子64具备外部端子孔64a。如图4所示,外部端子孔63a以及外部端子孔64a能够设为在俯视时大致呈圆形的贯通孔。
第三端子63以及第四端子64的形状只要是能够与未图示的外部端子卡合的形状即可,例如可以是一部分具有敞开部分的爪形状,也可以如图4所示地在与供电线63b、64b连接一侧的端部具有朝向供电线63b、64b向两侧扩宽的凸边部(图4中用符号63c、64c示出),没有特别限定。在第三端子63以及第四端子64具有凸边部63c、64c的情况下,第三端子63以及第四端子64难以从壳体6的狭缝63d、64d脱落,成为可靠性以及耐久性良好的保护元件100。
如图4所示,第三端子63和第四端子64可以是大致相同形状,也可以是分别不同的形状。作为第三端子63以及第四端子64所使用的材料,可举出与第一端子61以及第二端子62相同的材料。
在本实施方式中,如图4所示,作为第三端子63、第四端子64、第一端子61、第二端子62,能够使用由相同材料构成的大致相同形状的端子。
<凸状部件>
图9是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的凸状部件33的构造的图。图9的(a)是从第一表面观察到的图。图9的(b)是从X方向观察到的侧视图。图9的(c)是从Y方向观察到的侧视图。图9的(d)是从第二表面观察到的图。图9的(e)及图9的(f)是立体图。
如图3所示,凸状部件33是在熔丝元件2侧具有凸状部分的部件。凸状部件33是具有将按压机构5的按压力施加于熔丝元件2的切断部23的功能的可动部件。
如图9的(a)及图9的(d)所示,凸状部件33具有在俯视时大致呈矩形的形状。在凸状部件33的俯视时对置的两边分别设有朝向外方(X方向)延伸的凸状区域33d、33d。
如图9的(a)~图9的(c)、图9的(e)所示,在凸状部件33的第一表面(上表面)侧立设有第一导向部件33a以及第二导向部件33b。第一导向部件33a以及第二导向部件33b的高度(从上表面起的Z方向的长度)可以如图9的(c)所示地全部相同,例如,也可以为在第一导向部件33a与第二导向部件33b高度不同。第一导向部件33a以及第二导向部件33b的高度能够根据按压机构5的形状来适当决定。
如图9的(a)所示,第一导向部件33a分别设于凸状部件33的凸状区域33d、33d的缘部。各第一导向部件33a具有将沿着凸状部件33的缘部的方向作为长边方向的俯视时大致呈长方形的柱状形状。各第一导向部件33a的外表面作为用于将凸状部件33设置于凹状部件4的预定位置的导向件发挥功能。
如图9的(a)所示,第二导向部件33b分别设于凸状部件33的四角。各第二导向部件33b大致呈三棱柱形状。第一导向部件33a的内表面以及第二导向部件33b的内表面作为用于在被第一导向部件33a和第二导向部件33b包围的按压机构收纳区域33h内设置按压机构5的导向件发挥功能。
如图9的(b)~图9的(d)、图9的(f)所示,在凸状部件33的第二表面(下表面)侧设有从第二表面突出的凸部33c。凸部33c以在俯视时将凸状部件33的两个凸状区域33d、33d之间连接的方式设置成带状。因此,如图9的(d)所示,凸部33c的长度L33与凸状部件33的X方向的宽度相同。
如图9的(d)所示,凸部33c具有宽幅部33f、33f、中央部33e以及高度较低的区域33g、33g。
宽幅部33f、33f配置于凸状区域33d、33d。中央部33e配置于宽幅部33f、33f之间的中央部分。高度较低的区域33g、33g分别设置在宽幅部33f、33f与中央部33e之间。如图9的(c)所示,高度较低的区域33g、33g是从第二表面凸出的高度比中央部33e低的区域。
凸部33c的高度较低的区域33g优选为设于在俯视时与发热部件的供电线电极31e、31f重叠的位置。就高度较低的区域33g而言,将凸状部件33和发热部件层叠从而在凸部33c与发热部件之间形成间隙。在高度较低的区域33g设于在俯视时与发热部件的供电线电极31e、31f重叠的位置,发热部件如图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32那样,在凸状部件33侧的面配置有供电线电极31e、31f的情况下,由高度较低的区域33g形成的凸部33c与发热部件之间的间隙能够作为用于将发热部件32的供电线电极31e与供电线63b连接的区域以及用于将供电线电极31f与供电线64b连接的区域来利用。
凸部33c的宽幅部33f、33f的宽度D1(参照图9的(d))与凸状区域33d、33d的宽度相同。高度较低的区域33g、33g的宽度以及中央部33e的宽度D2与宽幅部33f、33f的宽度D1相比单侧的宽度变窄。如图16所示,中央部33e的宽度D2比发热部件31的Y方向的宽度D3(参照图6的(a))窄。由此,按压机构5的按压经由凸状部件33的凸部33c和发热部件31而高效地施加于熔丝元件2的切断部23。
凸部33c中的中央部33e的宽度D2与发热部件31的Y方向的宽度D3之比(D2:D3)优选为1:1.2~1:5,更优选为1:1.5~1:4。在D2与D3之比在上述范围内的情况下,D2与D3相比足够窄,因此能够将按压机构5的按压力高效地传递至切断部23。并且,在D2与D3之比在上述范围内的情况下,不会产生D2过窄而凸部33c的熔丝元件2侧的面与熔丝元件2的凸部33c侧的面难以平行地配置的情况,是优选的。在凸部33c的熔丝元件2侧的面与熔丝元件2的凸部33c侧的面平行地配置的情况下,能够将按压机构5的按压力高效地传递至切断部23。
如图9的(b)所示,就凸部33c的高度33H而言,如图9的(c)所示,宽幅部33f、33f与中央部33e大致相同。如图16所示,凸部33c的高度33H比凹状部件4中的凹部46的深度H46短。
凸部33c的高度33H相对于凹部46的深度H46的比例(33H/H46)优选为0.1~0.8,更优选为0.2~0.6。若上述比例在上述范围内,则利用进入凹部46内的凸部33c,更可靠地遮蔽熔丝元件2的切断后的两端部间。其结果,熔丝元件2的切断后的两端部间的距离变长,能够在更短时间内抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
图9的(d)所示的凸部33c的中央部33e的长度L2(参照图18)比发热部件31的长度(X方向的宽度)L3(参照图6的(a)、图18)窄。由此,按压机构5的按压经由凸状部件33的凸部33c和发热部件31而高效地施加于熔丝元件2的切断部23。为了能够将按压机构5的按压均匀地施加于切断部23,中央部33e的长度L2优选为切断部23的X方向的宽度23D(参照图5、图17的(b))以上的尺寸。
凸状部件33由即使在构成熔丝元件2的材料的软化温度下也能够维持较硬的状态的绝缘材料或者实质上不会变形的绝缘材料构成。具体而言,作为凸状部件33的材料,能够使用陶瓷材料、玻璃化转变温度较高的树脂材料等。
树脂材料的玻璃化转变温度(Tg)是指从软质的橡胶状态变为硬质的玻璃状态的温度。若将树脂加热至玻璃化转变温度以上,则分子变得容易运动,成为软质的橡胶状态。另一方面,若树脂冷却,则分子的运动受到限制,成为硬质的玻璃状态。
作为陶瓷材料,能够举例示出氧化铝、莫来石、氧化锆等,优选为使用氧化铝等热导率较高的材料。在凸状部件33由陶瓷材料等热导率较高的材料形成的情况下,能够将在熔丝元件2的切断时产生的热高效地释放到外部。其结果,更有效地抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
作为玻璃化转变温度较高的树脂材料,能够举例示出聚苯硫醚(PPS)树脂等工程塑料、尼龙系树脂、氟系树脂、硅酮系树脂等。树脂材料一般热导率比陶瓷材料低,但成本较低。
在树脂材料之中,尼龙系树脂的耐漏电起痕性(针对漏电起痕(碳化导电路径)破坏的耐性)较高,从而优选。在尼龙系树脂中,特别优选使用尼龙46、尼龙6T、尼龙9T。耐漏电起痕性能够通过基于IEC60112的试验来求出。作为尼龙系树脂,优选使用耐漏电起痕性为250V以上的尼龙系树脂,更优选使用600V以上的尼龙系树脂。
凸状部件33例如也可以由陶瓷材料等树脂以外的材料制作,用尼龙系树脂被覆凸部33c的一部分。
凸状部件33能够通过公知的方法来制造。
(凹状部件)
图10是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的凹状部件4的构造的图。图10的(a)是从第一表面观察到的图。图10的(b)是从X方向观察到的侧视图。图10的(c)是从Y方向观察到的侧视图。图10的(d)是从第二表面观察到的图。图10的(e)是立体图。
如图10的(a)及图10的(d)所示,凹状部件4具有以X方向为长边方向的俯视时大致呈长方形的形状。
如图10的(a)~图10的(c)、图10的(e)所示,在凹状部件4的第一表面(上表面)侧设有端子设置区域41、42、43、44、凹部46、第一导向部件4a以及第二导向部件4b。
端子设置区域41、42、43、44大致同型,由沿在俯视时大致呈长方形的凹状部件4的各边设置成带状的高度比周围的高度低的平面构成。
如图1及图4所示,在端子设置区域41载置熔丝元件2的第一端部21与第一端子61的结合部。端子设置区域41与周围的高度之差成为与第一端子61的厚度对应的尺寸。在端子设置区域42载置熔丝元件2的第二端部22与第二端子62的结合部。端子设置区域42与周围的高度之差成为与第二端子62的厚度对应的尺寸。在端子设置区域43载置第三端子63的与供电线63b的结合部。端子设置区域43与周围的高度之差成为与第三端子63的厚度对应的尺寸。在端子设置区域44载置第四端子64的与供电线64b的结合部。端子设置区域44与周围的高度之差成为与第四端子64的厚度对应的尺寸。
如图10的(a)及图10的(e)所示,第一导向部件4a、4a以及第二导向部件4b、4b在俯视时被端子设置区域41、42、43、44包围的区域的内侧与端子设置区域43或者端子设置区域44接触地配置。第一导向部件4a、4a是在俯视时大致呈L字型的柱状。第二导向部件4b、4b是在俯视时大致呈矩形的柱状。两个第二导向部件4b、4b配置于在俯视时大致呈长方形的凹状部件4中的对置的长边中的一侧长边侧。第一导向部件4a、4a以及第二导向部件4b、4b作为用于将凸状部件33设置于凹状部件4的预定位置的导向件发挥功能。
如图10的(c)所示,第一导向部件4a、4a以及第二导向部件4b、4b的高度(从上表面起的Z方向的长度)大致相同。如图3所示,第一导向部件4a、4a以及第二导向部件4b、4b的高度能够根据壳体6的收纳部65内的形状来适当地决定。
如图10的(a)及图10的(e)所示,凹部46设置于在俯视时凹状部件4的中央部。凹部46具有:宽幅部46a,其宽度较宽;以及窄幅部46b、46c,其以夹持宽幅部46a的方式配置,仅第一导向部件4a、4a侧的宽度比与宽幅部46a窄。如图10的(a)所示,窄幅部46b与端子设置区域43、第一导向部件4a以及第二导向部件4b接触。窄幅部46c与端子设置区域44、第一导向部件4a以及第二导向部件4b接触。
凹部46的宽幅部46a的Y方向的宽度D4(参照图10的(a)、图16)比凸状部件33的凸部33c的宽幅部33f、33f的宽度D1(图16中未图示,参照图9的(d))以及中央部33e的宽度D2(参照图16)宽,而且比发热部件31的Y方向的宽度D3(参照图16)宽。并且,凹部46的宽幅部46a的X方向的长度L4(参照图10的(a)、图18)比凸状部件33的凸部33c的长度L33(参照图18)长,而且比发热部件31的长度(X方向的宽度)L3(参照图18)长。并且,如图16所示,在俯视时在凹部46的宽幅部46a内的位置配置有切断部23、发热部件31以及凸状部件33的凸部33c。即,凸部33c配置于在俯视时外周与凹部46的内侧的区域的至少一部分重叠的位置且与切断部23的一部分重叠的位置。在本实施方式的保护元件100中,凸部33c的Y方向的外表面中的与宽幅部33f和中央部33e连续地形成的面在俯视时沿凹部46的在Y方向上对置的内壁面46d中的一侧内表面配置。
因此,在本实施方式的保护元件100中,由于切断部23被切断,如图15的(b)及图17的(b)所示,在凹部46的宽幅部46a内插入凸状部件33的凸部33c,并且收纳发热部件31。
如图3所示,在图10的(a)所示的在俯视时接近凹部46的内壁面46d的位置,配置有熔丝元件2的切断部23的第一端部21侧的缘部,凹部46的宽幅部46a中的X方向的长度L4比切断部23中的X方向的宽度23D(参照图5、图17的(b))长。因此,当切断部23被切断时,如图15的(b)及图17的(b)所示,在切断部230截断后的熔丝元件2的一部分以折弯的方式收纳在凹部46内。
在俯视时,凹部46的内壁面46d与切断部23的第一端部21侧的缘部在配置于接近的位置的情况下的二者间的距离的大致标准例如为0.1~0.5mm,优选为0.2~0.4mm。在二者配置于接近的位置的情况下,在凹部46的宽幅部46a内插入凸状部件33的凸部33c时,切断部23的第一端部21侧的缘部与凹部46的内壁面46d接触地插入。其结果,切断部23的第一端部21侧的缘部容易被切断,是优选的。若在俯视时凹部46的内壁面46d与切断部23的第一端部21侧的缘部之间的距离为0.2mm以上,则能够防止切断部23的热传递至凹部46而妨碍熔丝元件2的软化的情况,更加优选。
并且,凹部46的窄幅部46b、46c的Y方向的宽度D5(参照图10的(a)、图16)比供电线63b、64b(参照图6的(a))的Y方向的宽度宽。而且,凹部46整体的X方向的长度L5(参照图10的(a)、图18)比发热部件31的长度(X方向的宽度)L3(参照图18)长。因此,由于切断部23被切断,如图17的(b)所示,伴随切断部23的切断而被切断的供电线63b、64b中的与切断部23分离的部分以沿凹部46的缘部折弯的方式收纳在凹部46内。
并且,如图16所示,发热部件31的Y方向的宽度(Y方向的长度)D3比凹部46的深度(Z方向的长度)H46的尺寸短。因此,即使切断部23被切断,发热部件31也不会折弯,如图15的(b)及图17的(b)所示地在维持整体形状不变的状态下收纳在凹部46内。
如图10的(b)~图10的(d)所示,在凹状部件4的第二表面(下表面)47b侧的中央部,在凹状部件4的长度方向上呈带状地配置有凸部47。凸部47的顶部47a从壳体6露出。
作为凹状部件4的材料,能够使用与凸状部件33相同的材料。作为凹状部件4的材料,从低成本以及耐漏电起痕性的观点出发,优选使用尼龙系树脂或氟系树脂。凹状部件4的材料与凸状部件33的材料可以相同,也可以不同。
在凹状部件4由陶瓷材料等热导率较高的材料形成的情况下,能够将在熔丝元件2的切断时产生的热高效地释放到外部,更有效地抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
凹状部件4也可以由陶瓷材料等树脂以外的材料制作,用尼龙系树脂被覆凹部46的一部分。
凹状部件4能够通过公知的方法来制造。
(按压机构)
按压机构5以在可动部件3和凹状部件4夹入切断部23的方向(Z方向)上缩短相对距离的方式施力。本实施方式的保护元件100中的按压机构5以缩短可动部件3的凸状部件33与凹状部件4的在夹入切断部23的方向(Z方向)上的相对距离的方式施力。
作为按压机构5,例如能够使用弹簧、橡胶等能够赋予弹力的公知机构。
在本实施方式的保护元件100中,使用弹簧作为按压机构5。弹簧(按压机构5)载置在图9的(e)所示的凸状部件33的按压机构收纳区域33h上,以收缩的状态被保持。
作为用作按压机构5的弹簧的材料,能够使用公知的材料。
作为用作按压机构5的弹簧,可以使用圆筒状的弹簧,也可以使用圆锥状的弹簧。在使用圆锥状的弹簧作为按压机构5的情况下,可以将外径较小的一侧朝向切断部23侧配置,也可以将外径较大的一侧朝向切断部23侧配置。
作为用作按压机构5的弹簧,如图3所示,为了能够缩短收缩长度,优选使用圆锥状的弹簧。并且,在使用圆锥状的弹簧作为按压机构5的情况下,更优选为将外径较小的一侧朝向切断部23侧配置。由此,例如在弹簧由金属等导电性材料形成的情况下,能够更有效地抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。这是因为容易确保电弧放电的产生位置与形成弹簧的导电性材料之间的距离。并且,在使用圆锥状的弹簧作为按压机构5、将外径较大的一侧朝向切断部23侧配置的情况下,能够从按压机构5向可动部件3更均等地赋予弹力,是优选的。
在本实施方式的保护元件100中,在切断部23的可动部件3侧仅设置一个按压机构5,但也可以在切断部23的可动部件3侧设置多个按压机构5。
在保护元件100具备多个按压机构5的情况下,也可以使各按压机构5的收缩程度不同,来调整保护元件100整体的弹力。
(壳体)
如图1、图3、图4所示,本实施方式的保护元件100中的壳体6收纳按压机构5、可动部件3、熔丝元件2以及凹状部件4的凹部46。如图1~图4所示,壳体6由第一壳体6a和与第一壳体6a对置配置且接合的第二壳体6b这两个部件构成。如图1~图4所示,作为壳体6的一个部件的第一壳体6a与第二壳体6b相同。
图11是用于说明第一实施方式的保护元件100所具备的第一壳体6a以及第二壳体6b的构造的图。图11的(a)是从按压机构5侧(上侧)观察到的图。图11的(b)是从X方向观察到的侧视图。图11的(c)是从Y方向观察到的侧视图。图11的(d)是从凹状部件4侧(下侧)观察到的图。图11的(e)是立体图。
如图11的(a)~图11的(d)所示,第一壳体6a以及第二壳体6b分别具有Y方向的面的长度比X方向的面的长度短的大致长方体形状。
如图3所示,在第一壳体6a内以及第二壳体6b内形成有通过分别将第一壳体6a与第二壳体6b接合而一体化的收纳部65。收纳部65作为将按压机构5保持为收缩的状态的保持框发挥功能。即,按压机构5在以缩短由可动部件3和凹状部件4夹入熔丝元件2的切断部23的方向上的相对距离的方式施力的状态下收纳在壳体6内。如图11的(a)~图11的(d)所示,在第一壳体6a以及第二壳体6b中,沿X方向延伸的两个面中的一方的面是对置配置的面,成为收纳部65的开口部。
如图11的(c)所示,第一壳体6a以及第二壳体6b所具有的收纳部65分别具有第一内壁面6c、第二内壁面6d以及侧壁面66。各收纳部65中的第一内壁面6c、第二内壁面6d以及侧壁面66由同一部件一体形成。第一内壁面6c、第二内壁面6d以及侧壁面66被一体化。在熔丝元件2未被切断的状态下,第一壳体6a以及第二壳体6b分别利用第一内壁面6c、侧壁面66以及第二内壁面6d经由凸状部件33和熔丝元件2呈锔子状(U字状)地支撑保持由按压机构5产生的壳体6内部的应力。第一实施方式的保护元件100具备发热部件31。因此,在熔丝元件2未被切断的状态下,第一壳体6a以及第二壳体6b分别利用第一内壁面6c、侧壁面66以及第二内壁面6d经由凸状部件33、发热部件31以及熔丝元件2呈锔子状地支撑保持由按压机构5产生的壳体6内部的应力。
如图11的(c)~图11的(e)所示,第一内壁面6c和第二内壁面6d在按压机构5的伸缩方向(Z方向)上对置配置。第一内壁面6c形成收纳部65的顶面。如图15的(a)及图17的(a)所示,第一内壁面6c与按压机构5接触地配置。第二内壁面6d形成收纳部65的底面。如图15的(a)所示,第二内壁面6d与凹状部件4的第二表面(下表面)47b接触地配置。
第一内壁面6c以及第二内壁面6d与一体化的侧壁面66一起形成框状构造,将按压机构5保持为收缩的状态。而且,第一壳体6a和第二壳体6b通过在图11的(c)及图11的(e)所示的台阶67、68涂敷粘接剂并对置配置而接合。因此,在本实施方式的保护元件100中,例如,不会像使用具有在按压机构5的伸缩方向(Z方向)上开口的开口部且使用粘接剂将盖接合于开口部的壳体的情况那样对接合面施加来自收缩的状态下的按压机构5的应力。其结果,在本实施方式的保护元件100中,能够以收缩的状态稳定地保持按压机构5,并且能够长时间地保持按压机构5的按压力。
如图11的(c)~图11的(e)所示,侧壁面66在按压机构5的伸缩方向(Z方向)上连接第一内壁面6c与第二内壁面6d。侧壁面66形成收纳部65的侧面。如图11的(c)及图11的(e)所示,侧壁面66具有沿X方向延伸的第一侧壁面6h、沿Y方向延伸且对置配置的第二侧壁面6f以及第三侧壁面6g。
如图11的(c)及图11的(e)所示,在第一侧壁面6h的X方向中央的高度方向(Z方向)中心部设有由在X方向上细长的大致长圆形状的贯通孔构成的开口部61d(或62d)。如图1、图2的(a)~图2的(d)所示,第一端子61(或第二端子62)贯通开口部61d(或62d)。因此,开口部61d(或62d)的宽度及长度根据第一端子61(或第二端子62)的从壳体6露出的部分的形状来决定。
如图11的(c)所示,在第二侧壁面6f的缘部的高度方向(Z方向)中心部设有在Y方向上细长的狭缝63d。关于第二侧壁面6f的Y方向的宽度,相比狭缝63d靠上的部分比相比狭缝63d靠下的部分宽。
在第三侧壁面6g的缘部的高度方向(Z方向)中心部设有在Y方向上细长的狭缝64d。关于第三侧壁面6g的Y方向的宽度,相比狭缝64d靠上的部分比相比狭缝64d靠下的部分窄。
第一壳体6a的第二侧壁面6f的缘部与第二壳体6b的第三侧壁面6g的缘部接合从而被一体话,形成壳体6的沿Y方向延伸的一个侧面。并且,第一壳体6a的第三侧壁面6g的缘部与第二壳体6b的第二侧壁面6f的缘部接合从而一体化,形成壳体6的沿Y方向延伸的另一个侧面。
将第一壳体6a与第二壳体6b接合,从而将狭缝64d与狭缝63d连结。由此,在壳体6的沿Y方向延伸的两个侧面分别形成有由沿Y方向细长的大致长圆形状的贯通孔构成的开口部。在形成的开口部贯通第三端子63(或第四端子64)。因此,狭缝64d以及狭缝63d的宽度以及长度根据第三端子63(或者第四端子64)的从壳体6露出的部分的形状来决定。
如图11的(a)、图11的(c)、图11的(e)所示,从第一内壁面6c的缘部的X方向中心位置起至第三侧壁面6g的比狭缝64d靠第一内壁面6c侧的缘部的厚度变薄,从而在与外表面的延伸面之间形成有台阶68。从第一内壁面6c的缘部的X方向中心位置起至第二侧壁面6f的比狭缝63d靠第一内壁面6c侧的缘部的厚度变薄,从而在内表面的延伸面形成有台阶67。与第一内壁面6c及侧壁面66的缘部连续地形成的台阶67、68是第一壳体6a与第二壳体6b的接合面。台阶67、68防止将第一壳体6a与第二壳体6b接合时的位置偏移,而且使接合面增加来提高接合强度。
如图1及图3所示,第一内壁面6c、第二内壁面6d以及侧壁面66的形状成为与收缩的状态下的按压机构5、可动部件3、熔丝元件2以及凹状部件4层叠的形状对应的形状。
如图2的(a)~图2的(d)及图3所示,本实施方式中的壳体6将第一壳体6a与第二壳体6b对置配置并接合来使用。在壳体6内以收缩的状态收纳按压机构5。
作为壳体6的材料,能够使用与凸状部件33相同的材料。壳体6的材料与凸状部件33的材料可以相同,也可以不同。
在壳体6由陶瓷材料等热导率较高的材料形成的情况下,能够将在熔丝元件2的切断时产生的热高效地释放到外部。因此,更有效地抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
壳体6能够通过公知的方法来制造。
(保护元件的制造方法)
接下来,举例对本实施方式的保护元件100的制造方法进行说明。
图12~图14是用于说明第一实施方式的保护元件100的制造方法的一例的工序图。
为了制造本实施方式的保护元件100,如图12的(a)所示,准备第一端子61、第二端子62、第三端子63以及第四端子64。
接着,准备图5所示的熔丝元件2。然后,如图12的(b)所示,通过软钎焊在第一端子61上连接熔丝元件2的第一端部21。并且,通过软钎焊在第二端子62上连接第二端部22。作为在本实施方式中用于软钎焊的焊锡材料,能够使用公知的材料,从电阻率和熔点的观点出发,优选为使用以Sn为主成分的材料。
第一端部21、第二端部22、第一端子61以及第二端子62可以通过基于焊接的接合来连接,也可以通过铆钉接合、螺纹接合等机械接合来连接,能够使用公知的接合方法。
接着,准备供电线63b、64b。然后,如图12的(b)所示,通过软钎焊在第三端子63上连接供电线63b。并且,通过软钎焊在第四端子64上连接供电线64b。供电线63b、64b与第三端子63以及第四端子64也可以通过基于焊接的接合来连接,能够使用公知的接合方法。
接着,准备图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31。然后,如图12的(c)所示,例如通过软钎焊的方法来连接配置于发热部件31的第二表面(图12的(c)中的下表面)的供电线电极31e、31f(在图12的(c)中未图示)与供电线63b、64b。再有,例如通过软钎焊的方法来连接配置于发热部件31的第二表面(图12中的下表面)的元件连接电极31d(在图12的(c)中未图示)与熔丝元件2。
接着,准备图10的(a)~图10的(e)所示的凹状部件4。然后,如图13的(a)所示,在凹状部件4的凹部46上载置发热部件31。与之一起地,在端子设置区域41设置第一端子61,在端子设置区域42设置第二端子62,在端子设置区域43设置第三端子63,在端子设置区域44设置第四端子64。
接着,准备图9的(a)~图9的(f)所示的凸状部件33。然后,如图13的(b)所示,使凸部33c朝向发热部件31侧,并在发热部件31上设置凸状部件33。此时,在凹状部件4的第一导向部件4a与第二导向部件4b之间设置凸部33c的第一导向部件33a。
接着,如图13的(c)所示,在凸状部件33的按压机构收纳区域33h内设置按压机构5。在本实施方式中,如图13的(c)所示,使用作为按压机构5的圆锥状的弹簧。圆锥状的弹簧以外径较小的一侧朝向切断部23侧地设置在按压机构收纳区域33h内。
接着,如图14的(a)所示,准备第一壳体6a和第二壳体6b(参照图11的(a)~图11的(e))。然后,使第一端子61贯通第一壳体6a的开口部61d。并且,使第一壳体6a与第二壳体6b对置配置,使第二端子62贯通第二壳体6b的开口部62d。
之后,将第一壳体6a与第二壳体6b接合。在将第一壳体6a与第二壳体6b接合时,将与第一壳体6a的第一内壁面6c及侧壁面66的缘部连续地形成的台阶67和与第二壳体6b的第一内壁面6c及侧壁面66的缘部连续地形成的台阶68接合。与之同时地,将形成于第二壳体6b的台阶67与形成于第一壳体6a的台阶68接合。
第一壳体6a与第二壳体6b的接合能够根据需要而使用粘接剂。作为粘接剂,例如能够使用含有热固性树脂的粘接剂。
并且,在将第一壳体6a与第二壳体6b接合时,也可以根据需要,使用粘接剂将第一壳体6a与凹状部件4、和/或第二壳体6b与凹状部件4接合。
在将第一壳体6a与第二壳体6b接合时,如图3所示,以与第一壳体6a以及第二壳体6b的第二内壁面6d接触的方式配置凹状部件4的第二表面(下表面)47b。并且,如图3所示,以与第一壳体6a以及第二壳体6b的第一内壁面6c接触的方式以收缩的状态配置按压机构5。由此,在壳体6的收纳部65内收纳收缩的状态下的按压机构5。
并且,在将第一壳体6a与第二壳体6b接合时,将第三端子63(或第四端子64)插入对置配置的第一壳体6a的狭缝63d和第二壳体6b的狭缝64d。其结果,将第一壳体6a与第二壳体6b接合,从而成为第三端子63(或第四端子64)的一部分从狭缝64d与狭缝63d连结而形成的开口部向壳体6的外部露出的状态(参照图14的(b))。
通过以上的工序,得到本实施方式的保护元件100。
(保护元件的动作)
接下来,使用附图对在本实施方式的保护元件100的熔丝元件2流过超过额定电流的电流的情况下的保护元件100的动作进行说明。
图15~图18是在第一实施方式的保护元件100中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图。图15是沿图2所示的A-A'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。图16是放大地示出图15的(a)的一部分的放大剖视图。图17是沿图2所示的B-B'线剖切第一实施方式的保护元件100的剖视图。图18是放大地示出图17的(a)的一部分的放大剖视图。图15的(a)及图17的(a)是切断前的状态。图15的(b)及图17的(b)是切断后的状态。
若在本实施方式的保护元件100的熔丝元件2流动超过额定电流的电流,则熔丝元件2因过电流的加热以及发热部件31的加热而升温。然后,升温而软化了的熔丝元件2的切断部23因经由凸状部件33的凸部33c和发热部件31施加的来自按压机构5的按压力而被切断,从而通电断开。
在保护元件100中,熔丝元件2的切断部23在软化温度下被切断。即,在熔丝元件2达到完全熔融状态之前的变柔软的温度或者固相和液相混在一起的温度下,切断部23被切断。因此,在保护元件100中,在熔丝元件2的切断时产生的热量较少即可,能够减少在切断部23的切断时产生的电弧放电本身。
在本实施方式的保护元件100中,经由凸状部件33的凸部33c和发热部件31对熔丝元件2施加按压机构5的按压。因此,以熔丝元件2的温度不成为构成熔丝元件2的材料的软化温度以上的温度就不会被切断的方式适当地设定熔丝元件2的结构、按压机构5的弹力等。
本实施方式的保护元件100所具备的发热部件31具有发热部31b,在成为保护元件100的通电路径的外部电路发生异常而有需要断开通电路径的情况下,该发热部31b由设于外部电路的电流控制元件被进行通电。因此,若在熔丝元件2流动超过额定电流的电流,则发热部件31发热。因此,在熔丝元件2流过超过额定电流的电流的情况下的熔丝元件2的升温速度较快,熔丝元件2的切断部23迅速地被切断。
电弧放电依赖于与电位间距离成反比的电场强度。在本实施方式的保护元件100中,电位间距离是指被切断后的切断部23的两个切断面彼此的最短距离。
在本实施方式的保护元件100中,利用按压机构5的按压力将凸状部件33的凸部33c插入凹状部件4的凹部46内。而且,被切断后的熔丝元件2与凸状部件33的凸部33c以及发热部件31一起收纳于凹状部件4。由此,如图15的(b)及图17的(b)所示,被切断后的熔丝元件2的切断面彼此的距离迅速地扩大。其结果,即使在熔丝元件2的切断时产生电弧放电,电弧放电也快速地减少。因此,本实施方式的保护元件100例如即使在设置于高电压且大电流的电流路径的情况下,也能够抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
在本实施方式的保护元件100中,若熔丝元件2的切断部23被切断,则如图15的(b)及图17的(b)所示,不与发热部件31接触的熔丝元件2沿凹部46的缘部折弯。而且,与发热部件31接触的熔丝元件2与发热部件31一起收纳在凹部46内。因此,经由熔丝元件2的通电路径在物理上可靠地被断开。
在本实施方式的保护元件100中,利用来自按压机构5的按压力将凸状部件33的凸部33c插入凹状部件4的凹部46内。由此,供电线63b、64b与供电线电极31e、31f分开,熔丝元件2的第二端部22收纳在凹部46内(参照图15的(a)及图15的(b))。因此,若熔丝元件2被切断,则向发热部件31的供电断开,发热部件31的发热停止。其结果,本实施方式的保护元件100具有优异的安全性。
如上所述,在本实施方式的保护元件100中,可动部件3以及凹状部件4以夹入熔丝元件2的切断部23的方式对置配置,并且具备以缩短可动部件3与凹状部件4的夹入切断部23的方向上的相对距离的方式施力的按压机构5。因此,在熔丝元件2的软化温度以上的温度下切断部23被切断。其结果,在本实施方式的保护元件100中,在熔丝元件2的切断时产生的热量较少即可,能够减少在切断时产生的电弧放电。并且,在本实施方式的保护元件100中,利用按压机构5的按压力将被切断后的熔丝元件2与可动部件3一起收纳于凹状部件4。由此,被切断后的熔丝元件2的切断面彼此的距离迅速地扩大。其结果,即使在熔丝元件2的切断时产生电弧放电,电弧放电也快速地减少。
[第二实施方式]
图19是示出第二实施方式的保护元件200的外观的图。图19的(a)是俯视图。图19的(b)及图19的(c)是侧视图。图19的(d)是立体图。图20是用于说明第二实施方式的保护元件200的一部分的放大图,且是示出熔丝元件2a的俯视图。图21是用于说明第二实施方式的保护元件200中的熔丝元件2a与发热部件31的配置关系的图。图21的(a)是从按压机构5侧观察到的俯视图。图21的(b)是从凹状部件4侧观察到的立体图。
在第二实施方式的保护元件200中,对与上述的第一实施方式的保护元件100相同的部件标注相同的符号,并省略说明。
第二实施方式的保护元件200与第一实施方式的保护元件100的不同之处仅在于不具有保护元件100中的第四端子64及供电线64b和熔丝元件的形状。
第二实施方式的保护元件200所具有的熔丝元件2a与第一实施方式的保护元件100中的熔丝元件2相同,具有设于第一端部21与第二端部22之间的切断部23a(参照图20、图21的(a)及图21的(b))。如图20所示,熔丝元件2a的切断部23a的X方向的宽度23aD比第一端部21的X方向的宽度21D以及第二端部22的X方向的宽度22D窄。
在本实施方式中的熔丝元件2a中,与第一实施方式中的熔丝元件2不同,图20中的上侧的缘部大致呈直线。另一方面,在图20中的熔丝元件2a的下侧的缘部的与切断部23a对应的部分,与熔丝元件2相同地设有切口。由此,如图20、图21的(a)及图21的(b)所示,切断部23的宽度23aD比切断部23a以外的宽度窄。
在第二实施方式的保护元件200中,与第一实施方式的保护元件100相同,发热部件31的供电线电极31e(参照图7的(a)~图7的(c))由供电线63b而与第三端子63电连接(参照图21的(a)及图21的(b))。另一方面,在第二实施方式的保护元件200中,与第一实施方式的保护元件100不同,发热部件31的供电线电极31f(参照图7的(a)~图7的(c))与熔丝元件2a电连接。
在第二实施方式的保护元件200中,与第一实施方式的保护元件100相同,可动部件3以及凹状部件4以夹入熔丝元件2a的切断部23a的方式对置配置,并且具备以缩短可动部件3与凹状部件4的夹入切断部23的方向上的相对距离的方式施力的按压机构5。因此,在第二实施方式的保护元件200中,也与第一实施方式的保护元件100相同,能够减少在熔丝元件2a的切断时产生的电弧放电,而且即使产生电弧放电也快速地减少。
在第二实施方式的保护元件200中,以具备图7的(a)~图7的(c)所示的发热部件31的情况为例进行了说明,但在第二实施方式的保护元件200中,也与第一实施方式的保护元件100相同,可以具备图8的(a)及图8的(b)所示的发热部件32,也可以具备图8的(c)及图8的(d)所示的发热部件310。
在第二实施方式的保护元件200中,以具备图20所示的熔丝元件2a的情况为例进行了说明,但在第二实施方式的保护元件200中,也可以与第一实施方式的保护元件100相同地具备图5所示的熔丝元件2。在该情况下,也与第二实施方式的保护元件200相同,不具有第四端子64以及供电线64b,将发热部件31的供电线电极31f(参照图7的(a)~图7的(c))与熔丝元件2电连接。
[第三实施方式]
在上述的第一实施方式以及第二实施方式中,以发热部件31与切断部23接触地配置于熔丝元件2的按压机构5侧的情况为例进行了说明,但发热部件31也可以与切断部23接触地配置于熔丝元件2的凹状部件4侧。
图22是在第三实施方式的保护元件300中用于说明熔丝元件的切断部的切断前和切断后的状态的剖视图。图22是沿与第一实施方式的保护元件100中的图2所示的A-A'线对应的位置剖切的剖视图。图22的(a)是切断前的状态。图22的(b)是切断后的状态。
在第三实施方式的保护元件300中,对与上述的第一实施方式的保护元件100相同的部件标注相同的符号,并省略说明。
第三实施方式的保护元件300与第一实施方式的保护元件100的不同之处仅在于保护元件100中的发热部件31与切断部23接触地配置于熔丝元件2的凹状部件4侧。
因此,在第三实施方式的保护元件300中,也与第一实施方式的保护元件100相同,能够减少在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电,而且即使产生电弧放电也快速地减少。
[其它例子]
本发明的保护元件并不限定于上述的第一实施方式~第三实施方式的保护元件。
例如,在上述的第一实施方式~第三实施方式中,以具有发热部件31的保护元件100、200、300为例进行了说明,但发热部件31是根据需要而设置的,也可以不设置。
与上述的第一实施方式的保护元件100相同,在未设置发热部件31的保护元件中,切断部23也优选为配置于在俯视时凹状部件4的凹部46内,而且配置于在俯视时与凹部46的内表面接近的位置。并且,关于可动部件3,也与上述的第一实施方式的保护元件100相同,优选为具有配置于在俯视时外周与凹部46的内侧的区域的至少一部分重叠的位置的凸部33c。
即使是未设置发热部件31的保护元件,在熔丝元件2的软化温度以上的温度下切断部23也被切断。此时,优选为,凸部33c被插入凹部46内,并且熔丝元件2的一部分以折弯的方式收纳在凹部46内。这是因为:熔丝元件2的被切断后的两端部间的距离变长,能够在更短时间内抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
(保护元件的动作)
接下来,对在未设置发热部件31的保护元件的熔丝元件2流过超过额定电流的电流的情况下的动作进行说明。
在该情况下,若在保护元件的熔丝元件2流动超过额定电流的电流,则熔丝元件2因过电流的加热而升温。然后,升温而软化了的熔丝元件2的切断部23因经由凸状部件33的凸部33c施加的来自按压机构5的按压力而被切断,从而通电断开。
在该保护元件中,经由凸状部件33的凸部33c对熔丝元件2施加按压机构5的按压。因此,利用按压机构5的按压力将凸状部件33的凸部33c插入凹状部件4的凹部46内。而且,被切断后的熔丝元件2与凸状部件33的凸部33c一起收纳于凹状部件4。由此,被切断后的熔丝元件2的切断面彼此的距离迅速地扩大。其结果,即使在熔丝元件2的切断时产生电弧放电,电弧放电也快速地减少。因此,该保护元件例如即使在设置于高电压且大电流的电流路径的情况下,也能够抑制在熔丝元件2的切断时产生的电弧放电的继续。
符号说明
2、2a—熔丝元件,3—可动部件,4—凹状部件,4a—第一导向部件,4b—第二导向部件,5—按压机构,6—壳体,6a—第一壳体,6b—第二壳体,6c—第一内壁面,6d—第二内壁面,6h—第一侧壁面,6f—第二侧壁面,6g—第三侧壁面,21—第一端部,22—第二端部,23、23a—切断部,25—第一连结部,26—第二连结部,31、32、310—发热部件,31a—绝缘基板,31b—发热部,31c—绝缘层,31d—元件连接电极,31e、31f—供电线电极,33—凸状部件,33a—第一导向部件,33b—第二导向部件,33c—凸部,33d—凸状区域,33e—中央部,33f—宽幅部,33g—高度较低的区域,33h—按压机构收纳区域,41、42、43、44—端子设置区域,46—凹部,46a—宽幅部,46b、46c—窄幅部,46d—内壁面,47—凸部,47a—顶部,47b—第二表面,61—第一端子,61a、62a、63a、64a—外部端子孔,61c、62c、63c、64c—凸边部,61d、62d—开口部,62—第二端子,63—第三端子,63b、64b—供电线,63d、64d—狭缝,64—第四端子,65—收纳部,66—侧壁面,100、200、300—保护元件。
Claims (18)
1.一种保护元件,其特征在于,具备:
熔丝元件,其在第一端部与第二端部之间具有切断部,在从上述第一端部朝向上述第二端部的第一方向上被通电;
可动部件及凹状部件,上述可动部件及上述凹状部件以夹入上述切断部的方式对置配置;以及
按压机构,其以缩短由上述可动部件和上述凹状部件夹入上述切断部的方向上的相对距离的方式施力,
在上述熔丝元件的软化温度以上的温度下,上述切断部由上述按压机构的上述力来切断。
2.根据权利要求1所述的保护元件,其特征在于,
上述切断部的宽度比上述切断部以外的宽度窄,上述宽度是上述熔丝元件的与上述第一方向交叉的第二方向上的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的保护元件,其特征在于,
上述切断部配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内,而且配置于在俯视时接近上述凹部的内表面的位置,
上述凹部的与上述第一方向交叉的第二方向上的长度比上述切断部的上述第二方向上的长度长。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的保护元件,其特征在于,
在上述熔丝元件的上述按压机构侧或上述凹状部件侧,具备与上述切断部接触地配置或接近地配置的发热部件。
5.根据权利要求4所述的保护元件,其特征在于,
上述发热部件配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内。
6.根据权利要求5所述的保护元件,其特征在于,
上述发热部件的上述第一方向上的长度比上述凹部的第三方向上的长度短,上述第三方向是与上述第一方向以及交叉于上述第一方向的第二方向交叉的方向。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的保护元件,其特征在于,
上述熔丝元件是内层为低熔点金属而外层为高熔点金属的层叠体。
8.根据权利要求7所述的保护元件,其特征在于,
上述低熔点金属由Sn或以Sn为主成分的金属构成,上述高熔点金属由Ag或Cu、或者以Ag或Cu为主成分的金属构成。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的保护元件,其特征在于,
上述按压机构是弹簧。
10.根据权利要求9所述的保护元件,其特征在于,
上述弹簧呈圆锥状,使外径较小的一侧朝向上述切断部侧配置。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的保护元件,其特征在于,
上述可动部件具有凸部,该凸部配置于在俯视时外周与上述凹状部件的凹部的内侧的区域的至少一部分重叠的位置,
通过切断上述切断部,上述凸部插入上述凹部内。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的保护元件,其特征在于,
在上述第一端部电连接有第一端子,在上述第二端部电连接有第二端子。
13.根据权利要求4~6中任一项所述的保护元件,其特征在于,
上述发热部件具有电阻体。
14.根据权利要求13所述的保护元件,其特征在于,
上述发热部件由供电部件而与第三端子电连接或者与第三端子及第四端子电连接,并且上述电阻体因经由上述供电部件的通电而发热。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的保护元件,其特征在于,
具有壳体,该壳体由至少收纳上述熔丝元件、上述可动部件、上述凹状部件的凹部以及上述按压机构的多个部件构成,
上述按压机构在以缩短由上述可动部件和上述凹状部件夹入上述切断部的方向上的相对距离的方式施力的状态下收纳在上述壳体内。
16.根据权利要求15所述的保护元件,其特征在于,
上述壳体的一个部件具有收纳部,该收纳部是由同一部件一体形成有在上述按压机构的伸缩方向上对置的第一内壁面和第二内壁面以及将上述第一内壁面与上述第二内壁面连接的侧壁面,
在上述熔丝元件未被切断的状态下,由上述第一内壁面、上述侧壁面以及上述第二内壁面呈锔子状地支撑保持由上述按压机构产生的壳体内部的应力。
17.根据权利要求15或16所述的保护元件,其特征在于,
上述凹状部件以及上述壳体由尼龙或陶瓷构成。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的保护元件,其特征在于,
上述切断部配置于在俯视时上述凹状部件的凹部内,而且配置于在俯视时接近上述凹部的内表面的位置,
上述可动部件具有凸部,该凸部配置于在俯视时外周与上述凹部的内侧的区域的至少一部分重叠且与上述切断部的一部分重叠的位置,
通过切断上述切断部,上述凸部插入上述凹部内,而且上述熔丝元件的一部分以折弯的方式收纳在上述凹部内。
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