CN116195021A - 非通电式断路器 - Google Patents

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CN116195021A
CN116195021A CN202180005105.4A CN202180005105A CN116195021A CN 116195021 A CN116195021 A CN 116195021A CN 202180005105 A CN202180005105 A CN 202180005105A CN 116195021 A CN116195021 A CN 116195021A
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高桥知之
西本宜记
池田丈明
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Abstract

能够增大最大电流,并且能够在设定温度下切换为断开状态。非通电式断路器具备:壳体1;固定触点金属板4,其固定于壳体1,并且具有固定触点5;可动触点金属板6,其具有以接通断开状态与固定触点5接触的可动触点7;以及双金属件8,其配设于可动触点金属板6与固定触点金属板4之间,并且在超过设定温度的状态下从非反转形状向反转形状变形,在双金属件8呈非反转形状时,可动触点金属板6的弹性使可动触点7与固定触点5接触而处于接通状态,在双金属件8呈反转形状时,双金属件8对可动触点金属板6进行按压而将可动触点7切换为断开状态。可动触点金属板6在表面具有凹部31,并在凹部31处具有薄薄地形成的凹部弹性变形部30。

Description

非通电式断路器
技术领域
本发明主要涉及一种内置于电池组等电气设备并且在高于预先设定的温度时将电流切断的断路器,特别是涉及一种不对双金属件通电的非通电式断路器。
背景技术
电池组、马达等设备能够在温度异常变高的状态下切断电流而提高安全性。以此为目的而使用对周围温度进行检测并将触点切换为断开的非通电式断路器。例如,内置有锂离子电池的电池组若在异常的使用状态下进行充放电则温度会变高,所以,内置有非通电式断路器,由此能够在异常的高温下切断电流而安全地使用。另外,马达等在过负载状态、异常的电流流过的状态下温度有时会异常变高,所以,在该状态下,利用非通电式断路器切断电流而保护马达以便能够安全地使用。
作为用于这种用途的断路器,开发了对异常状态下的温度上升进行检测而切断电流的断路器。(参照专利文献1)
如图12所示,该断路器是使可动触点金属板101为双金属件的通电式断路器。关于该断路器,在周围温度上升到设定温度时,双金属的可动触点金属板101进行反转而切换为断开状态。该构造的断路器使可动触点金属板101为双金属件,所以,存在如下缺点:可动触点金属板101的电阻变大,断路器的电压下降所引起的电力损失变大。另外,还存在如下缺点:即便在周围温度未上升到设定温度的状态下,若流动的电流增加,则也会切换为断开状态。这是因为:电阻较大的可动触点金属板因电流的焦耳热而发热,由此进行反转。
作为消除以上断路器的缺点的断路器,开发了如下非通电式断路器:利用对周围温度进行检测而进行反转的双金属件使得可动触点金属板变形而切断电流。(参照专利文献2)
在图13和图14的剖视图中示出了该断路器。图13示出了:双金属件108未反转而使可动触点107与固定触点105接触的接通状态,图14示出了:双金属件108进行反转而使可动触点107与固定触点105分离的断开状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-100054号公报
专利文献2:日本特开2002-56755号公报
发明内容
关于图13和图14所示的断路器,在高于设定温度时双金属件108进行反转,反转的双金属件108以从下顶起可动触点金属板106的方式进行变形,使可动触点107与固定触点105分离而变为断开状态进而切断电流。在温度降低而使得双金属件108恢复到原来的形状时,可动触点金属板106的弹性使得可动触点107与固定触点105接触而恢复为接通状态。可动触点金属板106在未被双金属件108顶起的状态下、即在双金属件108未因温度而反转的状态下,将可动触点107弹性地按压于固定触点105。即,在该状态下,可动触点107通过可动触点金属板106的弹性而与固定触点105接触,由此保持为接通状态。
关于以上的非通电式断路器,在周围温度超过阈值时,双金属件进行反转而使得可动触点金属板的触点与固定触点金属板分离,从而切换为断开状态。该构造的非通电式断路器不使可动触点金属板为双金属件,所以,能够减小可动触点金属板的电阻。然而,即便在该构造的非通电式断路器中,在周围温度未上升到设定温度的状态下,若断路器的电流增加,则双金属件有时也会进行反转而切换为断开状态。这是因为:可动触点金属板因电流的焦耳热而发热,加热后的可动触点金属板对双金属件进行加热而使之反转。特别是,在周围温度较高的状态下,由于可动触点金属板的发热而使得双金属件容易进行反转,即便在周围温度未上升到设定温度的状态下,有时也会因电流而切换为断开状态。该特性的非通电式断路器有时在未达到设定温度的状态下也会切换为断开状态,所以,有如下缺点:无法用于较大电流流过的用途,用途受到限制。
通过使可动触点金属板形成为较厚的金属板而减小电阻,能够防止以上的缺点。这是因为:可动触点金属板的焦耳热所引起的发热与电流的平方和电阻的乘积成正比地增大。然而,若可动触点金属板使用较厚的金属板,则无法利用反转的双金属件来使可动触点金属板发生变形而切换为断开状态。特别是,非通电式断路器大多用作电池组的保护元件,所以,整体的厚度极小,为1mm左右,而双金属件设计为使厚度为0.1mm左右的极薄的可动触点金属板进行反转变形,所以,无法使较厚的可动触点金属板发生变形而将可动触点切换为断开状态。
本发明是以进一步解决以上缺点为目的而开发的。本发明的重要目的在于提供一种能够增大最大电流且在周围温度达到设定温度时能够切换为断开状态的非通电式断路器。
本发明的一方式所涉及的非通电式断路器具备:壳体;固定触点金属板,其固定于壳体,并且具有固定触点;可动触点金属板,其具有以接通断开状态与固定触点接触的可动触点;以及双金属件,其配设于可动触点金属板和固定触点金属板之间,并且在超过设定温度的状态下从非反转形状向反转形状变形,在双金属件呈非反转形状时,可动触点金属板的弹性使可动触点与固定触点接触而处于接通状态,在双金属件呈反转形状时,双金属件对可动触点金属板进行按压而将可动触点切换为断开状态,可动触点金属板在表面具有凹部,并在凹部处具有薄薄地形成的凹部弹性变形部。
以上的断路器能够抑制因可动触点金属板的电流而引起的焦耳热的发热量,从而增大最大电流,并且能够利用现有的双金属件可靠地切换为断开状态。该断路器能够将可动触点金属板的大致整体形成为较厚的金属板而减小实质性电阻,并且能够利用现有的较薄的双金属件将可动触点切换为断开状态,所以,能够使用现有的双金属件来增大最大电流容量。对于内置于电池组等的小型断路器而言这是特别重要的特性。
其中,在本说明书中,“最大电流容量”是指:接通状态下的断路器不被切换为断开状态的非工作电流(UT)的最大值,且是能够在60℃氛围下保持为接通状态的最大电流。
为了防止因负载电流所导致的焦耳热的发热而引起的弊端来增大断路器的电流容量,需要将可动触点金属板增厚来减小电阻。这是因为:焦耳热所引起的可动触点金属板的发热与负载电流的平方和电阻的乘积成正比地增加。可动触点金属板增厚能够减小电阻,所以,使用较厚的金属板能够减小焦耳热所引起的发热量。不过,较厚的金属板的可动触点金属板由于将可动触点按压于固定触点的接触压力变强,所以,需要增强进行反转而切换为断开状态的双金属件的按压力。例如,该构造的小型断路器能够将可动触点金属板增厚而减小焦耳热所引起的发热,从而增大最大电流容量,但是,由于较厚的可动触点金属板使触点的接触压力增强,所以,无法利用现有的较薄的双金属件而切换为断开状态。理论上,能够利用较厚的双金属件来切换接触压力较强的可动触点,但是,较厚的双金属件的断路器由于除了制造成本变高以外还会使断路器整体变厚,所以并不实用。这种微型断路器大多用作电池组的保护元件,但是,在该用途中,断路器小型化是必须的要求。因此,这种断路器要求有在小型化的同时增加电流容量这样的极其困难的特性。即便能够增大电流容量也无法实现小型化的断路器无法用于当前已经广泛使用的用途中,这种断路器要求有:小型化和大电流特性这样的彼此相反的特性、且是极难同时满足两个特性的特性。
以上的断路器利用极其简单的构造来实现彼此相反的特性、即大电流化和小型化这两个特性。利用在可动触点金属板的表面上设置凹部并在该凹部处设置薄壁的凹部弹性变形部的独特构造,来实现断路器要达成的以上的特点。在表面的凹部处设置有薄壁的凹部弹性变形部的可动触点金属板能够将除了凹部弹性变形部以外的大致整体形成为较厚的金属板而减小电阻,并且能够利用薄壁的凹部弹性变形部而降低可动触点的接触压力。将大致整体形成为较厚的金属板的可动触点金属板能够减小电阻而使得焦耳热所引起的发热量减小。这对增大断路器的最大电流容量是有效的。另外,在表面处设置凹部而减薄的凹部弹性变形部容易发生弹性变形,所以,能够减弱可动触点与固定触点之间的接触压力。接触压力较低的可动触点金属板由现有的较薄的双金属件进行按压,能够将可动触点切换为断开状态。另外,以上的可动触点金属板将大致整体形成为较厚的金属板而能够使得触点的接触压力降低,所以,能够减小电阻,并且能够利用较薄的双金属件切换为断开状态。因此,以上的断路器实现了能够增大电流容量、且使整体减薄而小型化这样的在微型断路器中极其重要的特性。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,薄壁的凹部弹性变形部的厚度(D)为可动触点金属板的平均厚度(d)的85%以下。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,薄壁的凹部弹性变形部的厚度(D)小于0.25mm。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,可动触点金属板的除了凹部弹性变形部以外的板厚为0.1mm以上且0.5mm以下。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,薄壁的凹部弹性变形部的长度(L)为1mm以下。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,在可动触点金属板的可动触点侧的表面上设置有凹部。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,可动触点金属板在利用冲压加工而得到的凹部处形成有薄壁的凹部弹性变形部。
以上的断路器在冲压加工的凹部处构成薄壁的凹部弹性变形部,所以,具有如下特点:能够将凹部弹性变形部减薄,并且能够实现高强度。该凹部弹性变形部具有如下特点:形成得较薄而容易发生弹性变形,能够使触点的接触压力降低,并且能够形成为足够的强度而稳定地进行动作。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,可动触点金属板具备:主体金属板,其具有导电性;以及弹性薄壁金属板,其与主体金属板接合而构成薄壁的凹部弹性变形部,并具有导电性。
以上的断路器利用由主体金属板和弹性薄壁金属板形成的独立金属板来构成臂部,所以,能够为各个金属板选择最佳的电阻和弹性特性来制作可动触点金属板。例如,主体金属板使用电阻较小的金属板,弹性薄壁金属板使用具有优异的弹性和导电性的金属板,实现以理想状态使可动触点金属板弹性变形且电阻较小的金属板,从而实现如下特点:能够增大最大电流,并且能够利用现有的双金属件将电阻式的可动触点金属板的可动触点切换为接通断开。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,将弹性薄壁金属板的两端部焊接或压接于主体金属板的可动触点侧的表面。另外,在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,将弹性薄壁金属板的两端部焊接或压接于主体金属板的可动触点侧的表面的相反侧的表面。
以上的断路器具有如下特点:能够廉价地大量生产具有薄壁的凹部弹性变形部的可动触点金属板,使得部件成本降低,并且能够在增大最大电流的同时实现小型化。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,可动触点金属板在长边方向上分离地局部配置有1个或多个凹部弹性变形部。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,将凹部弹性变形部的一部分以埋设状态固定于壳体。
以上的断路器将薄壁的凹部弹性变形部的一部分埋设并固定于壳体,所以,能够将可动触点无位置偏移地配置于规定位置,从而能够防止可动触点与固定触点之间的相对位置偏移。这具有如下特点:在接通状态下,能够抑制可动触点与固定触点之间的接触电阻的变动,能够以低电阻的状态进行电连接。特别是具有如下特点:能够使进行了活化处理的触点的接触电阻稳定为低电阻的状态。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,在双金属件与固定触点金属板之间配置有对双金属件进行加热的加热器。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,可动触点与固定触点在通电状态下被实施超声波振动而被进行活化处理。
在本发明的其他方式所涉及的非通电式断路器中,在凹部中以电连接状态配置有导电体。
以上的断路器在可动触点金属板设置有薄壁的凹部弹性变形部,能够利用薄壁的凹部弹性变形部降低可动触点与固定触点之间的接触压力,并且,能够将接通状态的接触电阻稳定地保持为低电阻的状态而使得导通电阻保持得较小。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的断路器的立体图。
图2是表示图1所示的断路器的接通状态的局部放大垂直纵剖视图。
图3是表示图1所示的断路器的断开状态的局部放大垂直纵剖视图。
图4是图2所示的断路器的局部放大Ⅳ-Ⅳ线剖视图。
图5是图2所示的断路器的局部放大分解剖视图。
图6是将图1所示的断路器的盖壳体卸下后的俯视图。
图7是图6所示的断路器的分解立体图。
图8是表示本发明的另一实施方式所涉及的断路器的接通状态的局部放大垂直纵剖视图。
图9是图8所示的断路器的可动触点金属板的分解剖视图。
图10是表示图2所示的断路器的触点构造的放大剖视图。
图11是表示将图2所示的断路器安装于电路基板的一例的剖视图。
图12是表示现有的断路器的一例的剖视图。
图13是表示现有的断路器的又一例的剖视图,且是表示断路器的接通状态的图。
图14是表示图13所示的断路器的断开状态的图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明进行详细说明。此外,在以下说明中,根据需要而使用表示特定的方向或位置的用语(例如,“上”、“下”以及包括这些用语的其他用语),但是,使用这些用语是为了易于参照附图对发明进行理解,这些用语的含义并不对本发明的技术范围进行限制。另外,在多个附图中示出的相同附图标记的部分表示相同或等同的部分或部件。
另外,以下所示的实施方式示出了本发明的技术思想的具体例,并不如以下那样对本发明进行限定。另外,对于以下记载的构成部件的尺寸、材料、形状、其相对配置等,只要未特别记载,则其主旨并非是将本发明的范围限定于此,而是旨在进行例示。另外,一实施方式、实施例中说明的内容还可以适用于其他实施方式、实施例。另外,对于附图中所示的部件的大小、位置关系,为了清楚地进行说明,有时进行了夸张表示。
(实施方式1)
图1~图3主要示出了内置于电池组的断路器100。内置于电池组的断路器100利用双金属件检测电池等的温度上升而切断电流。电池组由于在异常状态下被使用或者因电池的内部短路等原因所产生的热失控而导致温度上升,所以,通过内置断路器作为保护元件,能够利用断路器检测出电池的温度上升而切断电流,由此得以安全使用。断路器大多用作电池组的保护元件,但是,本发明不对断路器的用途进行特殊限定,能够用于:例如像马达等那样检测到温度升高而切断电流的所有用途中所使用的断路器。
(断路器100)
图1~图7所示的断路器100具备:壳体1;固定触点金属板4,其固定于壳体1,并具有固定触点5;可动触点金属板6,其在与固定触点金属板4的固定触点5对置的位置处具有可动触点7,并且以能够使可动触点7移动的方式将一部分固定于壳体1;以及双金属件8,其配设于可动触点金属板6与固定触点金属板4之间,当高于设定温度时,从非反转形状向反转形状反转而使得可动触点金属板6从接通切换为断开。
关于断路器100,在周围温度低于设定温度的状态下,如图2所示,双金属件8处于未变形的状态、即双金属件8处于非反转形状而使得可动触点7与固定触点5接触,从而成为接通状态,若周围温度超过设定温度,则如图3所示,双金属件8使得可动触点7与固定触点5分离而切换为断开状态。断路器100根据周围温度而使双金属件8从非反转形状向反转形状变形,反转的双金属件8使得可动触点金属板6变形而将可动触点金属板6的可动触点7与固定触点5分离,从而切换为断开状态。若周围温度下降到规定的温度,则反转后的双金属件8变形为非反转形状而成为不对可动触点金属板6的臂部6A进行按压的状态,使得可动触点7与固定触点5接触而切换为接通状态。
另外,图中的断路器100内置有对双金属件8进行加热的加热器9。加热器9优选为板状的PTC加热器,配置于双金属件8与固定触点金属板4之间,从背面对双金属件8进行加热。内置有加热器9的断路器100利用加热器9对双金属件8进行加热,从而能够将断路器100保持为断开状态。该断路器100设置有在断开状态下对加热器9通电的电路,利用加热器9对双金属件8进行加热,从而能够保持为断开状态。该断路器100内置于电池组,能够进一步提高电池组的安全性。这是因为:在电池组达到异常的温度而利用断路器100切断电流之后,利用电池对加热器9通电,从而能够保持为断开状态,所以,只要电池能够放电,断路器100就保持为断开状态,从而能够将向外部流动的电流保持为切断状态。若电池完全放电,则即便加热器9无法被通电而无法利用加热器9对双金属件8进行加热进而恢复为接通状态,由于在该状态下电池也无法放电,所以安全性得以确保。另外,内置有加热器9的断路器100还能够对电池的异常进行检测而对加热器9通电,并利用加热器9对双金属件8进行加热而将电池的电流切断。内置有断路器的电池组将断路器与原电池串联连接,利用断路器将电池的电流切断。
(壳体1)
壳体1包括塑料制的主体壳体1A和盖壳体1B,通过超声波焊接而使得盖壳体1B与主体壳体1A连结或者通过粘接而将它们连结。壳体1将固定触点金属板4和可动触点金属板6固定于规定位置。关于图中的壳体1,对固定触点金属板4进行嵌入成型而使其固定于主体壳体1A的底部,并且以夹持状态将可动触点金属板6固定于主体壳体1A和盖壳体1B之间,并将盖壳体1B固定于上表面。主体壳体1A在两端部分以突出的方式设置有第1外壁11A和第2外壁11B,在第1外壁11A和第2外壁11B之间,设置有将双金属件8和加热器9配置于规定位置的收纳部20。图中的壳体1利用固定触点金属板4将设置于主体壳体1A的收纳部20的底面封闭,并利用连结的盖壳体1B将收纳部20的上表面封闭。
(主体壳体1A)
主体壳体1A在外周壁10的内侧设置有配置双金属件8的收纳部20。外周壁10包括:由第1外壁11A及第2外壁11B构成的一对外壁11;以及将一对外壁11的两端连结起来的一对对置壁12,在对置壁12和外壁11的内侧设置有收纳部20。主体壳体1A利用外周壁10将收纳部20的周围包围,并将外周壁10的底面和上表面封闭。收纳部20的底面由与主体壳体1A一体成型的底部13、固定触点金属板4封闭,收纳部20的上表面由与主体壳体1A连结的盖壳体1B封闭,由此使得收纳部20形成为封闭的中空状。
主体壳体1A通过嵌入成型而将固定触点金属板4固定。在图2和图3中,固定触点金属板4以中间部4B埋设于第1外壁11A的方式通过嵌入成型而固定于主体壳体1A。该固定触点金属板4以将第1外壁11A贯通的状态固定于主体壳体1A,在向壳体1的内部露出的部分设置有固定触点5,向外部引出的部分为连接端子4X。
(双金属件8)
双金属件8以加热变形的方式对热膨胀率不同的金属进行层叠而构成。双金属件8配设于加热器9与可动触点金属板6的臂部6A之间,在设定温度下反转,使得可动触点7与固定触点5分离而将断路器100切换为断开状态。双金属件8较薄而能够使得断路器整体较薄,所以,优选其厚度(t)为0.05mm以上且0.1mm以下。另外,双金属件8为以中央凸起的方式弯曲的形状,在未受热变形的状态下、即在非反转形状时,如图2所示那样保持为使得中央突出部向臂部6A侧突出的姿势。关于双金属件8,若达到设定温度则反转而变形为反转形状,在反转形状时,如图3所示那样形成为使中央突出部向加热器9侧突出的姿势,且形成为在两端部对臂部6A进行按压的形状。关于双金属件8,在图3所示的反转形状时,使中央突出部与加热器9接触,并且在两端部分对臂部6A进行按压,由此将臂部6A顶起而使可动触点7与固定触点5分离,从而切换为断开。
(可动触点金属板6)
可动触点金属板6是弹性变形的金属板,并具有:固定于壳体1的固定部6B;以及在前端设置有可动触点7的臂部6A。关于可动触点金属板6,如图2及图3所示,将固定部6B固定于壳体1,臂部6A配设于在壳体1上设置的收纳部20。可动触点金属板6的固定部6B固定于在壳体1上设置的第2外壁11B的上部。可动触点金属板6使得固定部6B的外侧端部从壳体1突出而成为连接端子6X。
可动触点金属板6在与固定触点5对置的对置面上设置有可动触点7。该可动触点金属板6在双金属件8呈非反转形状时使设置于前端部的可动触点7与固定触点5接触而使得断路器形成为接通状态,在双金属件8呈反转形状时,被双金属件8按压,使可动触点7与固定触点5分离而使得断路器形成为断开状态。
如图2和图3所示,将可动触点金属板6的臂部6A配置于在收纳部20中配置的双金属件8的上方。图示的可动触点金属板6由能够弹性变形的1张弹性金属板构成。考虑电流容量来确定可动触点金属板6的厚度(d),当是内置于电池组的微型断路器时,使可动触点金属板6的厚度(d)例如为0.08mm以上且0.5mm以下。另外,由于考虑断路器的最大电流容量而将可动触点金属板6的厚度(d)设定为最佳值,因此,当是最大电流容量为10A以上的断路器时,可动触点金属板6的厚度(d)优选设定为0.1mm以上且0.5mm以下。
考虑弹性和导电性来确定可动触点金属板6的材质,可动触点金属板6例如能够使用Cu-Zr系合金、Cu-Cr-Ag-Si系合金。Cu-Zr系合金优选在作为母体的Cu中含有0.05~0.15wt%的Zr。Cu-Cr-Ag-Si系合金在作为母体的Cu中含有:0.01~5wt%的Cr、优选为0.01~2.5wt%的Cr;0.01~5wt%的Ag、优选为0.01~2.5wt%的Ag;以及0.01~5wt%的Si、优选为0.01~2.5wt%的Si。另外,可动触点金属板6能够形成为:Cr、Ag及Si的合计含有率为0.5~3重量%且IACS为78%~84%的铜合金的弹性金属板(MATERION PERFORMANCEALLOYS AND COMPOSITES公司(USA)的QMET 300(注册商标))。另外,可动触点金属板6还能够使用如下铜合金等的弹性金属板等:含有Ni、P、Zn及Fe的铜合金;含有Fe、P及Zn的铜合金;含有Cr和Mg且IACS为75%以上的铜合金;含有Zr且IACS为80%以上的铜合金;以及含有Sn且IACS为80%以上的铜合金。
不过,在本说明书中,IACS[international annealed copper standerd:国际退火铜标准]表示:作为电阻或电导率的基准,将国际上采用的退火标准退火铜(体积电阻率为1.7241×10-2μΩm)的导电率规定为100%。
可动触点金属板6在臂部6A的前端部且是与固定触点5对置的对置面上设置有可动触点7。图8所示的臂部6A的可动触点7设置为由银或银合金构成的金属板固定于与固定触点5对置的区域,使得与固定触点5的接触电阻降低。可动触点7通过缝焊而对例如厚度为100μm~150μm的Ag-Ni合金进行接合。关于该臂部6A,在双金属件8未发生热变形的状态下,可动触点7与固定触点5接触而形成为接通状态,在双金属件8发生热变形的状态下,被双金属件8按压而弹性变形,使得可动触点7与固定触点5分离而形成为断开状态。关于图2和图3所示的非通电式断路器100,将臂部6A的后端部侧向下方按压的按压凸部25设置为从盖壳体1B的内表面突出,以便在双金属件8未发生热变形的状态下能够使可动触点7与固定触点5可靠地接触。该臂部6A因后端部侧被按压凸部25向下按压而对前端部向下方施力,使前端的可动触点7与固定触点5可靠地接触。
可动触点金属板6设置有容易弹性变形的薄壁的凹部弹性变形部30。凹部弹性变形部30是具有导电性且能够弹性变形的薄板部,是利用设置于可动触点金属板6表面的凹部31使板厚局部变薄而设置的。凹部31优选设置于:设置有可动触点7那一侧的表面、即可动触点金属板6的可动触点7侧的表面。不过,虽然未图示,但是,凹部能够设置于可动触点金属板的可动触点侧表面的相反侧,另外,还能够利用在可动触点金属板的两个面的对置位置处配置的一对凹部来形成凹部弹性变形部。
可动触点金属板6使薄壁的凹部弹性变形部30弹性变形而降低触点的接触压力。凹部弹性变形部30较薄且较长,从而能够容易弹性变形,但是,若较薄、较长则电阻会增加。凹部弹性变形部30的电阻的增加会导致负载电流所引起的焦耳热的发热量增加而使得温度上升变大。凹部弹性变形部30的温度上升成为:对双金属件进行加热而在周围温度低于额定温度的温度下切断电流,从而使最大电流容量减小的弊端,所以,考虑电阻来将凹部弹性变形部30的长度(L)和厚度(D)设定为最佳值。考虑电阻和弹性这双方来确定凹部弹性变形部30的长度(L)和厚度(D),长度(L)优选为1mm以下,进一步优选为0.5mm以下,最优选为0.1mm~0.4mm,厚度(D)优选为可动触点金属板6的平均厚度(d)的85%以下,进而优选为70%以下。
图2~图5所示的断路器100由1张金属板构成可动触点金属板6。该可动触点金属板6在具有导电性和弹性的1张金属板的表面上局部地设置有凹部31,将凹部31的区域作为凹部弹性变形部30。在1张金属板上设置有薄壁的凹部弹性变形部30的可动触点金属板6具有:能够廉价地大量生产的特点。该可动触点金属板6能够通过冲压加工来设置凹部31而设置薄壁的凹部弹性变形部30。关于在冲压加工而得的凹部31处形成薄壁的凹部弹性变形部30的可动触点金属板6,通过局部地进行锻造来设置凹部31而形成凹部弹性变形部30,所以,具有能够使凹部弹性变形部30较薄且形成为高强度的特点。不过,对于由1张金属板构成的可动触点金属板6,还可以取代冲压加工而通过对表面进行切削加工来局部地设置凹部31而设置薄壁的凹部弹性变形部30。
如图2~图5所示,关于使可动触点金属板6为具有导电性的1张弹性金属板的断路器,例如可动触点金属板6使用IACS为93%且使用厚度(d)为0.15mm并能够弹性变形的铜合金,局部地进行冲压加工而设置的凹部弹性变形部30的长度(L)为0.2mm且厚度(D)为0.1mm,周围温度60℃下的最大电流容量显著地增大,为13A。
为了进行比较,在不设置薄壁的凹部弹性变形部而是利用材质相同且厚度为0.1mm的可动触点金属板来试制的比较例的断路器中,60℃下的最大电流容量为9A。根据以上可知,本发明的断路器是:利用设置于厚度为0.15mm的可动触点金属板的凹部来局部地设置凹部弹性变形部的极其简单的构造,能够使断路器的最大电流容量从9A增大4A而变为13A。该断路器在可动触点金属板6上设置有薄壁的凹部弹性变形部30,但是,由于将可动触点金属板6增厚,所以,导通电阻成为与比较例的断路器相比有过之而无不及的低电阻。
断路器还能够不用1张金属板制作可动触点金属板,而是如图9及图10所示那样将多张金属板连结起来而设置薄壁的凹部弹性变形部30。该图中的断路器200将具有导电性的主体金属板41、42与构成薄壁的凹部弹性变形部30且具有导电性的弹性薄壁金属板43连结起来而形成具有凹部弹性变形部30的可动触点金属板40。可动触点金属板40通过将弹性薄壁金属板43的两端部焊接或压接于主体金属板41、42而在弹性薄壁金属板43的表面上设置凹部31,从而设置薄壁的凹部弹性变形部30。该可动触点金属板40利用由主体金属板41和弹性薄壁金属板43形成的独立金属板来构成臂部6A,所以,能够为各个金属板选择最佳的电阻和弹性特性来制作可动触点金属板40。能够使主体金属板41、42使用不会弹性变形或者在优选状态下不会弹性变形的电阻较小的金属板、且使弹性薄壁金属板43使用具有优异的弹性和导电性的金属板来制作可动触点金属板40。图9的可动触点金属板40将弹性薄壁金属板43的两端部焊接于主体金属板41、42的与可动触点7侧的表面相反那一侧的表面。不过,可动触点金属板还可以将弹性薄壁金属板的两端部焊接于主体金属板的可动触点侧的表面。
如图9及图10所示,关于由主体金属板41、42和弹性薄壁金属板43构成可动触点金属板40的断路器200,主体金属板41、42和弹性薄壁金属板43这两方使用IACS为93%的能够弹性变形的铜合金,主体金属板41、42的厚度(d)为0.15mm,弹性薄壁金属板43的厚度(D)为0.10mm,将弹性薄壁金属板43的两端通过激光焊接而与主体金属板41、42的表面连结,形成凹部弹性变形部30的凹部31的长度(L)为0.2mm,凹部弹性变形部30的实质性长度(L)为0.2mm,若试制这样的断路器200,则该断路器200具有与图2~图4的断路器100相同的特性,即,周围温度60℃下的最大电流容量显著地增大,为13A,导通电阻为1.5mΩ,与不设置凹部弹性变形部30的断路器实质上大致相等。关于图9的断路器200,主体金属板41、42能够使用不具有弹性的金属板,所以,还能够使用进一步增大IACS的金属板而使得导通电阻进一步减小。
另外,设置凹部而形成凹部弹性变形部的可动触点金属板能够在凹部中配置导电体来减小电阻。导电体与凹部的内表面电连接,能够使薄壁的凹部弹性变形部的电阻减小。导电体使用导电膏、导电性金属块。配设于凹部的导电体使得可动触点金属板的电阻减小,而不会抑制被双金属件按压而发生弹性变形的凹部弹性变形部的变形。这是因为:在被双金属件按压而使得凹部弹性变形部发生弹性变形的状态下,凹部扩展而不会起到将导电体压扁的作用。因此,在凹部配置导电体来减小电阻的可动触点金属板中,薄壁的凹部弹性变形部能够迅速地弹性变形而将可动触点切换为断开状态。
另外,图2和图3的断路器100在盖壳体1B设置有变形限制凸部26。变形限制凸部26处于将臂部6A的前端部、即可动触点7侧向下方按压的位置,并向臂部6A侧突出,以便在双金属件8发生热变形而使得可动触点7与固定触点5分离的断开状态下限制臂部6A被双金属件8按压而变形的变形量。该断路器100利用变形限制凸部26将臂部6A的前端部向下、即向固定触点5侧按压,从而能够限制臂部6A反转后的被双金属件8顶起而变形的量。因而,该构造的断路器100具有如下特点:能够防止反转后的双金属件8将臂部6A以超过弹性极限的方式顶起而使得弹性降低,并在恢复后能够以规定的接触压力将可动触点7向固定触点5按压而将接触电阻保持为较小。
另外,图2~图5的臂部6A在下表面设置有突出部6C,使得双金属件8的两端部与该突出部6C接触并相互按压。关于图中所示的突出部6C,外形呈圆弧状,能够不使双金属件8的两端部在横向上滑动而可靠地接触并相互按压。图中所示的臂部6A在与双金属件8的两端部对置的下表面设置有多个突出部6C。关于该构造,即便是具有宽度的双金属件8也能够可靠地接触并相互按压。
关于可动触点金属板6,固定部6B固定于主体壳体1A的第2外壁11B,并且臂部6A配置于收纳部20。关于图2和图3的断路器30,可动触点金属板6的固定部6B固定于第2外壁11B的上端面。如图2、图3及图5所示,在第2外壁11B上端面设置有比外周壁10的上表面低一级的阶梯凹部21,可动触点金属板6的固定部6B与该阶梯凹部21嵌合而配置于规定位置。图7的主体壳体1A以从该阶梯凹部21的中央部突出的方式设置有将可动触点金属板6的固定部6B贯通的连结凸部15。在可动触点金属板6的固定部6B设置有供连结凸部15贯通的贯通孔6F。关于图中所示的连结凸部15,水平截面形状呈长圆形,能够将可动触点金属板6的固定部6B以准确的姿势配置于阶梯凹部21。另外,关于图6及图7所示的阶梯凹部21,用于对可动触点金属板6的两侧部进行定位的定位肋22形成于第2外壁11B的上端部。图7所示的第2外壁11B在其上端面以使定位肋22以外的部分低于外周壁10的上表面的方式设置阶梯凹部21,从而形成阶梯形状的定位肋22。可动触点金属板6在固定部6B的两侧设置有对定位肋22进行引导的定位凹部6G。关于可动触点金属板6,连结凸部15插入于在固定部6B开口的贯通孔6F,并且定位肋22被设置于固定部6B两侧的定位凹部6G引导,由此配置于第2外壁11B的阶梯凹部21的规定位置。固定部6B配置于阶梯凹部21的可动触点金属板6粘接固定于第2外壁11B、或被固定于主体壳体1A的盖壳体1B夹持,即,以由第2外壁11B的阶梯凹部21的底面和盖壳体1B的对置面从上下两面夹持的方式将可动触点金属板6固定于壳体1的规定位置。
关于可动触点金属板6,从壳体1向外部引出的延伸部分形成为连接端子6X。关于图中所示的连接端子6X,后端部折曲成阶梯形状,以便与从壳体1的相反侧的端面引出的固定触点金属板4的连接端子4X位于大致相同的平面。。
(盖壳体1B)
如图2~图5所示,盖壳体1B以将臂部6A的上方覆盖的状态配置于主体壳体1A的开口部侧。图中所示的盖壳体1B在主体壳体1A的上端开口部侧具备:层叠于可动触点金属板6外侧的层叠金属板24、以及对该层叠金属板24进行固定的连结塑料件23。盖壳体1B使得层叠金属板24向内表面侧、即主体壳体1A侧露出,并以由该层叠金属板24将可动触点金属板6的上方覆盖的状态配置于主体壳体1A的开口部侧。图2~图5所示的盖壳体1B在上表面侧利用连结塑料件23将层叠金属板24的大致整个面覆盖而实现绝缘。层叠金属板24通过嵌入成型而固定于连结塑料件23。将待嵌入成型的层叠金属板24临时固定于对连结塑料件23进行成型的模具的成型室,并向成型室注入熔融状态的塑料而将层叠金属板24固定于连结塑料件23。嵌入成型于连结塑料件23的层叠金属板24设置为:将臂部6A的后端部向下方按压的按压凸部25和限制被双金属件8按压而变形的臂部6A的变形量的变形限制凸部26从内表面突出。
关于以上的盖壳体1B,通过将连结塑料件23的外周缘部固定于主体壳体1A的外周壁10的上表面而固定于主体壳体1A。如图5所示,盖壳体1B的连结塑料件23在与主体壳体1A的外周壁10对置的外周缘部具备向主体壳体1A侧突出的外周壁27,层叠金属板24在该外周壁27的内侧露出。如图5所示,关于盖壳体1B,外周壁27的内侧形成为下方开口的凹部形状,由此作为对被双金属件8按压而弹性变形的臂部6A进行收纳的空间。连结塑料件23的外周壁27固定于在主体壳体1A两端部上设置的第1外壁11A和第2外壁11B,进而固定于对置壁12。
图5~图7所示的壳体1为了准确地对盖壳体1B和主体壳体1A进行定位且将它们连结而具备相互嵌合的连结凸部15、17和连结凹部16、18。如前面叙述的那样,主体壳体1A在第2外壁11B的上表面突出地设置有将可动触点金属板6的固定部6B贯通而定位的连结凸部15。盖壳体1B在主体壳体1A的第2外壁11B侧的端部且是与该连结凸部15对置的位置设置有对连结凸部15进行引导的连结凹部16。另外,图5所示的盖壳体1B在主体壳体1A的第1外壁11A侧的端部的两侧设置有从外周壁27的下表面向主体壳体1A突出的连结凸部17。如图6和图7所示,主体壳体1A在与上述连结凸部17对置的外周壁10的上表面设置有对连结凸部17进行引导的连结凹部18。
关于以上的壳体1,在主体壳体1A的第1外壁11A侧的端部,盖壳体1B的两侧的连结凸部17被主体壳体1A的连结凹部18引导,并且,在主体壳体1A的第2外壁11B侧的端部,将可动触点金属板6的固定部6B贯通的连结凸部15被盖壳体1B的连结凹部16引导,从而将盖壳体1B连结于主体壳体1A的准确位置。
借助连结凸部15、17和连结凹部16、18而在规定位置连结的盖壳体1B和主体壳体1A通过超声波焊接而将连结塑料件23固定于主体壳体1A。图5所示的盖壳体1B在连结塑料件23的外周壁27的下表面且是与主体壳体1A的外周壁10对置的对置面的位置,设置有通过超声波振动而熔融的熔融凸条28。图中的盖壳体1B沿着外周壁27的下表面突出地设置有熔融凸条28。该盖壳体1B在除了与可动触点金属板6的固定部6B对置的部分以外的外周缘部设置有仰视观察呈近似コ字状的熔融凸条28。关于该盖壳体1B,在借助前面叙述的连结凸部15、17和连结凹部16、18而连结于主体壳体1A的规定位置的状态下,对外周部施加超声波振动而使得熔融凸条28因摩擦热而熔融,由此熔接于主体壳体1A的外周壁10。另外,关于施加了超声波振动的盖壳体1B和主体壳体3,相互连结的连结凸部15、17和连结凹部16、18的接触部分也因摩擦热而熔融,从而相互熔接。不过,壳体还能够将盖壳体的连结塑料件和主体壳体粘接或者通过嵌合构造或卡止构造而予以连结固定。
(固定触点金属板4)
固定触点金属板4通过嵌入成型而固定于主体壳体1A。固定触点金属板4以如下方式进行嵌入成型而固定于主体壳体1A:利用前端部4A将收纳部20的底部13的开口部封闭,将中间部4B和前端部4A的一部分从收纳部20的底部13埋设于主体壳体1A的第1外壁11A。图2和图3的固定触点金属板4以使埋设于第1外壁11A的部分高于对收纳凹部29的底部进行封闭的部分的方式设置阶梯部4D,将阶梯部4D埋设于主体壳体1A的底部13,并使阶梯部4D的后端侧在底部13的上表面露出而将该露出部作为固定触点5。
如图8所示,固定触点金属板4在与可动触点7对置的区域设置有镀银层而形成为固定触点5。固定触点5的镀银层例如为5μm。不过,固定触点的镀银层的膜厚可以设为3μm~20μm,优选设为4μm~10μm。通过减薄固定触点5的镀银层而能够降低制造成本。
关于固定触点金属板4,从壳体1向外部引出的延伸部分形成为连接端子4X。图中所示的固定触点金属板4将从壳体1向外部延长的部分从埋设于壳体1的中间部4B呈直线状地引出而形成为连接端子4X。
关于以上的断路器100,若周围温度达到设定温度,则双金属件8瞬间反转,另外,若周围温度下降到恢复温度则瞬间恢复,由此使得臂部变形,但是,这难以将臂部长期可靠地固定于端子板。除此以外,对于整体极小的微型断路器而言,即便触点的接触位置略微偏移,接触电阻也会增大。这是因为:可动触点和固定触点的接触压力较弱,在接通状态下可动触点和固定触点在极其狭小的局部位置接触。另外,断路器的可动触点及固定触点的表面并未始终保持为在整个面都均匀的状态,与始终接触的位置相比,未始终接触的非接触位置的表面因薄膜的氧化膜等而使得接触电阻增大。
微型断路器以减小触点的接触电阻为目的而采用活化处理。在触点的活化处理中,在接通状态下通电的同时施加超声波振动。以该方法进行了活化处理的触点只有在可动触点和固定触点在特定位置处接触的状态下,才会使接触电阻减小,所以,若触点的接触位置偏移则接触电阻会增大。
(触点的活化处理)
接触压力较弱的微型断路器能够在组装后的状态下对触点进行活化处理而使接触电阻减小。关于触点的活化处理,在对组装后的断路器100的触点通电的状态下施加超声波振动来进行处理。断路器100使可动触点7和固定触点5相互碰撞并在分离方向上进行超声波振动。即,断路器100施加超声波振动,以使固定触点5和可动触点7相互接近并碰撞、并使二者在相互分离的方向上相对移动。超声波振动状态下的触点的电流在电阻负载的状态下优选为0.1A~100A。增大超声波振动时的触点电流,能使触点更有效地被活化。将线圈与电阻串联连接的带电感的负载由于在将电流切断时蓄积于线圈的电流能量会变大,所以,能够将触点电流减小来使触点活化。这是因为:为了消耗蓄积于线圈的电流的能量,触点的放电电流会变大。因此,考虑电阻负载和电感负载来将触点电流设定为最佳值。另外,断路器100具有如下特性:若触点的电流增大,则因焦耳热而发热,由此使得其自身切换为断开状态。为了通过超声波振动将触点活化,需要将可动触点7保持为与固定触点5接触的接通状态。因此,对于使触点流过较大电流而进行超声波振动的方法,可以缩短超声波振动的时间,使触点在处于接通状态的状态下进行超声波振动。因此,使触点流过较大电流而进行超声波振动的方法可以缩短超声波振动的时间。
在通电状态下使触点进行超声波振动的时间为0.1毫秒~1秒。对于超声波振动的时间,虽然若变长,则能够更有效地使触点活化,但是,若过长,则触点的镀银层会受到损伤,所以,设定为能够不损伤镀银层地使触点活化的时间。另外,基于超声波振动进行的触点的活化还受到触点电流、负载的种类、超声波振动的振幅的影响,若触点电流和振幅较大,则能够在短时间内更有效地使触点活化。因此,考虑触点电流和超声波振动的振幅来将超声波振动的时间在前面叙述的范围内设定为最佳值。
另外,使触点进行超声波振动的频率为20KHz~6GHz,优选为20KHz~1GHz。可以提高超声波振动的频率而增加单位时间内可动触点7和固定触点5之间的碰撞次数和分离次数。不过,若超声波振动的频率过高,则可动触点7与固定触点5分离的间隔缩小,由此使得放电所引起的活化降低,相反,若频率过低,则碰撞次数变少,由此使得活化降低,所以,考虑臂部6A的厚度、长度并且考虑臂部6A的共振频率来将超声波振动的频率设定为最佳值。
另外,使断路器100进行超声波振动的振幅设为0.01μm~100μm。增大超声波振动的振幅可以增加可动触点7与固定触点5碰撞的动能,另外,可以增大可动触点7与固定触点5分离的间隔。使断路器100进行超声波振动的振幅对可动触点7与固定触点5分离的间隔造成影响。不过,可以通过使臂部6A共振而使可动触点7与固定触点5分离的间隔大于使断路器100进行超声波振动的振幅。因此,通过将使断路器100进行超声波振动的频率设定为臂部6A的共振频率或其附近的频率、或者其共振频率的整数倍、又或者共振频率的整数分之一,可以使可动触点7与固定触点5分离足够的间隔而有效地进行活化。
为了增大使断路器100进行超声波振动的振幅,需要增大与断路器100接触并使之进行超声波振动的超声波振动器或超声波喇叭的输出。若将大功率的超声波振动器或超声波喇叭按压至断路器100的壳体1并使之进行超声波振动,则存在与超声波振动器接触的位置由于超声波振动所引起的发热而变形等弊端,所以,使断路器100进行超声波振动的振幅在能够使触点活化的范围内被设定得较小。
(加热器9)
加热器9被通电而发热,由此对双金属件8进行加热。加热器9为对置面设为长圆形或长方形且具有一定厚度的加热器,在上表面和下表面设置有电极。加热器可以使用被通电而能够对双金属件8进行加热的所有加热器。在上下表面设置有电极的加热器9使下表面与固定触点金属板4接触,并使上表面借助双金属件8而能够与臂部6A接触。关于该加热器9,在臂部6A的可动触点7与固定触点5接触的接通状态下,臂部6A和双金属件8处于非接触状态而不被通电,在臂部6A的可动触点7与固定触点5分离而处于断开状态的状态下,借助与臂部6A接触的双金属件8和固定触点金属板4被通电而发热,由此对双金属件8进行加热。如图3所示,被加热的双金属件8使得可动触点7保持为与固定触点5分离的断开状态。该非通电式断路器100在切换为断开状态的状态下将可动触点7保持为断开状态,所以,能够安全地用于电池组。这是因为:在电池组异常的状态下使用会变得高于设定温度,使得非通电式断路器100切换为断开,之后,从电池组的电池对加热器9持续通电而对双金属件8进行加热,所以,断路器100不会恢复到接通状态而能够保持为将电流切断的状态,直至电池被放电为止。
不过,断路器并不局限于内置加热器的构造。关于未内置加热器的断路器,若双金属件8高于设定温度而变形,并使臂部6A变形而将触点切换为断开状态,则不对双金属件8进行加热而将断路器保持为断开状态,若双金属件8下降到规定的温度,则使双金属件8和臂部6A复位而将断路器切换为接通状态。
(断路器100向电池组的内置)
以上断路器100例如内置于电池组,在电池或周围温度变为高温或者电池组异常的状态下使用时将电流切断。内置于电池组的断路器100将从壳体1的两端引出的一对连接端子6X、4X直接或者借助连接引线而连接于电池端子或电路基板。连接端子6X、4X例如通过激光焊接而连接于连接引线或电池端子。另外,断路器100以壳体1接近电池表面或电路基板的状态,优选以热耦合状态进行配置,若电池或周围温度变为高温,则使内置的双金属件8反转而将电流切断。
(断路器100向电路基板的固定)
作为图11所示的构造,还可以将以上断路器100通过软钎焊而固定于电路基板60。图11所示的断路器100将从壳体1向外部引出的可动触点金属板6的连接端子6X和固定触点金属板4的连接端子4X折曲成:与壳体1的底面、即主体壳体1A的底面位于大致相同的平面。该断路器100将从壳体1的两端向外部引出的可动触点金属板6的连接端子6X和固定触点金属板4的连接端子4X通过软钎焊而固定于电路基板60。该断路器100以壳体1的底面、即主体壳体1A的底面与电路基板60的上表面对置的姿势配置并软钎焊于电路基板60。关于该断路器100,在将设置于壳体1两端的连接端子6X和连接端子4X配置于在电路基板60表面上设置的焊料面61的状态下实施加热处理并进行回流焊。断路器100借助连接端子6X和连接端子4X而连接于电路基板60的焊接面61,并且固定于电路基板60的规定位置。
[实施例1]
以如下方法试制断路器100,在该方法中,双金属件8为2.2mm×2.4mm的长方形,厚度(t)为0.05mm,反转温度为85℃,恢复温度为30℃;可动触点金属板6使用Cu-Zr系合金,可动触点金属板6的厚度(d)为0.15mm,臂部6A的长度为3.3mm且横宽为2.1mm,在可动触点金属板6的臂部6A与固定部6B的边界部分且是在设置有可动触点7那一侧的表面上,沿可动触点金属板6的横宽方向呈槽状地设置长度(L)为0.2mm且厚度(D)为0.1mm的凹部31而形成凹部弹性变形部30;另外,在臂部6A的前端部设置可动触点7,该可动触点7为厚度为120μm的接缝材料(Ag-Ni),固定触点5为4.5μm的镀银层,壳体1的外形为纵4.6mm、横2.8mm、高度1.15mm。
关于该断路器100,周围温度60℃下的最大电流容量为13A,断路器的导通电阻为1.5mΩ。
该实施例1中使用的Cu-Zr系合金为以下组成。
Cu………99.9wt%
Zr………0.1wt%
[实施例2]
试制实施例2的断路器200,该断路器200是构造与实施例1的构造相同的断路器,除了使用具有如下凹部弹性变形部30的可动触点金属板40来作为可动触点金属板40以外,其余与实施例1相同,该凹部弹性变形部30是利用具有导电性的弹性薄壁金属板43将具有导电性的主体金属板41、42连结起来而得到的。
关于该可动触点金属板40,主体金属板41、42的厚度(d)为0.15mm,弹性薄壁金属板43的厚度(D)为0.1mm,通过激光焊接而将弹性薄壁金属板43的两端与主体金属板41、42的表面连结,形成凹部弹性变形部30的凹部31的长度(L)为0.2mm,凹部弹性变形部30的实质性长度(L)为0.2mm。
关于该断路器100,周围温度60℃下的最大电流容量为13A,断路器的导通电阻为1.5mΩ。
[比较例1]
除了不设置薄壁的凹部弹性变形部、使用厚度为0.1mm的可动触点金属板以外,其余与实施例1相同地制造比较例1的断路器。关于该断路器,60℃下的最大电流容量为9A,断路器的导通电阻为3mΩ。
根据以上可知,实施例1及实施例2的断路器通过在较厚的可动触点金属板上局部地设置凹部弹性变形部,能够使断路器的最大电流容量从比较例的断路器的9A增大4A而变为13A。即,实施例1、2的断路器使可动触点金属板增厚并局部地设置凹部,所以,能够使用与比较例相同的双金属件来实现能够在增大最大电流容量的同时减小导通电阻的特点。
工业上的利用可能性
本发明适合用作如下断路器:能够在增大最大电流的同时实现小型化并以设定温度可靠地切断电流。
附图标记说明
100、200…断路器
1…壳体
1A…主体壳体
1B…盖壳体
4…固定触点金属板
4A…前端部
4B…中间部
4D…阶梯部
4X…连接端子
5…固定触点
6…可动触点金属板
6A…臂部
6B…固定部
6C…突出部
6F…贯通孔
6G…定位凹部
6X…连接端子
7…可动触点
8…双金属件
9…加热器
10…外周壁
11…外壁
11A…第1外壁
11B…第2外壁
12…对置壁
13…底部
15…连结凸部
16…连结凹部
17…连结凸部
18…连结凹部
20…收纳部
21…阶梯凹部
22…定位肋
23…连结塑料件
24…层叠金属板
25…按压凸部
26…变形限制凸部
27…外周壁
28…熔融凸条
29…收纳凹部
30…凹部弹性变形部
31…凹部
40…可动触点金属板
41…主体金属板
42…主体金属板
43…弹性薄壁金属板
60…电路基板
61…焊料面
101…可动触点金属板
105…固定触点
106…可动触点金属板
107…可动触点
108…双金属件

Claims (15)

1.一种非通电式断路器,具备:
壳体;
固定触点金属板,其固定于所述壳体,并且具有固定触点;
可动触点金属板,其具有以接通断开状态与所述固定触点接触的可动触点;以及
双金属件,其配设于所述可动触点金属板和所述固定触点金属板之间,并且在超过设定温度的状态下从非反转形状向反转形状变形,
在所述双金属件呈非反转形状时,所述可动触点金属板的弹性使所述可动触点与所述固定触点接触而处于接通状态,在所述双金属件呈反转形状时,所述双金属件对所述可动触点金属板进行按压而将所述可动触点切换为断开状态,
其特征在于,
所述可动触点金属板在表面具有凹部,并在所述凹部处具有薄薄地形成的凹部弹性变形部。
2.根据权利要求1所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述凹部弹性变形部的厚度(D)为所述可动触点金属板的平均厚度(d)的85%以下。
3.根据权利要求1或2所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述凹部弹性变形部的厚度(D)小于0.25mm。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点金属板的除了所述凹部弹性变形部以外的板厚为0.1mm以上且0.5mm以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述凹部弹性变形部的长度(L)为1mm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点金属板在所述可动触点侧的表面设置有所述凹部。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点金属板在利用冲压加工而得到的凹部处形成薄壁的所述凹部弹性变形部。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点金属板具备:主体金属板,其具有导电性;以及弹性薄壁金属板,其与所述主体金属板接合而构成薄壁的所述凹部弹性变形部,并具有导电性。
9.根据权利要求8所述的非通电式断路器,其特征在于,
将所述弹性薄壁金属板的两端部焊接或压接于所述主体金属板的所述可动触点侧的表面。
10.根据权利要求8所述的非通电式断路器,其特征在于,
将所述弹性薄壁金属板的两端部焊接或压接于所述主体金属板的所述可动触点侧的表面的相反侧的表面。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点金属板在长边方向上分离地局部配置有1个或多个所述凹部弹性变形部。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述凹部弹性变形部的一部分以埋设状态固定于所述壳体。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
在所述双金属件与所述固定触点金属板之间配置有对所述双金属件进行加热的加热器。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
所述可动触点与所述固定触点在通电状态下被实施超声波振动而被进行活化处理。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的非通电式断路器,其特征在于,
在所述凹部以电连接状态配置有导电体。
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