CN218160258U - 一种混合熔体及熔断器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合熔体及熔断器，混合熔体包括利用导电塑料一体成型的熔体本体和接线端子，所述接线端子位于所述熔体本体的两端，在所述熔体本体上设置有至少一个狭颈；在所述混合熔体非狭颈区域设置有拉大非狭颈区域和狭颈区域电阻差值的金属导体。利用所述熔体制作的熔断器，零件少，节省熔体本体和接线端子焊接工序，简化了熔断器组装工艺，同时采用导电塑料与金属导体结合，提高了熔断速度，提高了熔断器灭弧能力。

Description

一种混合熔体及熔断器

技术领域

本发明涉及电力控制和电动汽车领域，具体属于电力、电动汽车等用的熔断器的结构,尤其是指与传统材质不同的熔体结构及其制作的熔断器。

背景技术

目前电动车电池包普遍使用热熔熔断器作为电路的保护器件，热熔熔断器结构包括触刀、压盖、熔体、灭弧介质和瓷管等。工作原理为：当线路中电流超过规定值时，即故障电流出现时，线路电流经由触刀通过熔体，利用电流热积累效应，使熔体设置的电流感知点(狭颈)在一定时间里熔化断开并熄灭电弧，从而安全分断故障电流。目前热熔熔断器大多采用铜、银或铜银复合材料等金属材料制作熔体，因熔体结构关系，该类熔断器结构一般包括壳体、位于壳体内的熔体，封闭壳体两端的压盖，及与熔体两端导电连接的接线端子，接线端子穿过压盖位于壳体外部，可与外部电路连接。传统熔断器中，熔体、接线端子、压盖均为单独的零件，需通过焊接等方式连接。

传统的熔体及熔断器，在加工特性方面还存在一些问题点：

熔断器的金属熔体前期采用冲制裁剪，后期采用折弯成型，工艺比较复杂，尺寸精度不易控制；熔断器的金属熔体多为折弯形状，在装配时不易定位，容易自身折叠过度；金属熔体狭颈处比较薄弱，容易损伤，耐振动能力弱；金属熔体一般为片状或丝状，只能设计成简单的形状。

发明内容

导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料，主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域，本发明将其应用于电路保护领域。导电塑料通常分为两大类：结构型导电塑料和复合型导电塑料。结构型导电塑料为掺杂型聚合物结构，是指塑料本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子，这类塑料经过掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。复合型导电塑料是指在塑料中混合导电物质填料(如炭黑、金属粉末等)并粘合在一起。

本发明针对传统热熔熔断器的不足，将导电塑料材质引入熔体设计中，设计了一种混合熔体及其熔断器，包括混合熔体、浸没熔体的灭弧物质和壳体等。本发明的混合熔体及其熔断器，熔体采用模具注塑或机加工成型，可注塑为复杂形状，熔体韧性强，不易损伤，耐振动能力强；工艺简单，可提高生产效率，降低成本，提高可靠性。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是一种混合熔体，混合熔体包括利用导电塑料一体成型的熔体本体和接线端子，所述接线端子位于所述熔体本体的两端，在所述熔体本体上设置有至少一个狭颈；在所述混合熔体非狭颈区域设置有拉大非狭颈区域和狭颈区域电阻差值的金属导体。

优选地，沿所述混合熔体长度方向，沿所述混合熔体长度方向，在非狭颈区域内间隔埋设所述金属导体或在非狭颈区域外周设置一层所述金属导体。

优选地，所述金属导体为丝状、片状、带状、块状、棒状或管状结构。

优选地，所述熔体本体上设置至少一排变截面结构，当为两排以上时，每排间隔布置，在每排所述变截面结构上沿其长度方向设置有至少一个所述狭颈。

优选地，所述熔体本体的所述变截面结构为平板状或立体状结构。

优选地，当所述变截面结构为立体状结构时，所述变截面结构为多个首首相连、尾尾相连的圆锥状或多棱锥状变截面结构。

优选地，每排所述变截面结构相对于所述接线端子排布在同一平面或错位排布在不同平面。

优选地，当为三排以上时，位于所述熔体本体两边侧处的所述变截面结构的狭颈尺寸小于位于所述熔体本体两边侧之间的变截面结构的狭颈尺寸。

优选地，当为三排以上时，位于熔体本体两边侧处的变截面结构上的狭颈数多于两侧边之间的变截面结构上的狭颈数。

优选地，所述接线端子为板状结构。

优选地，在所述熔体本体一端或两端的所述接线端子上一体成型有封闭熔断器壳体端部的压盖。

本发明还提供了一种熔断器，包括壳体、以上所述的混合熔体穿设在所述壳体中，所述接线端子位于所述壳体外，所述熔体本体位于所述壳体内，压盖封闭壳体两端。

优选地，在所述壳体内填充有灭弧物质。

相对于目前传统熔断器通常用铜、银或铜银复合材料制作的结构比较简单的熔体和熔断器，本发明采用热塑性导电塑料制作熔体及熔断器，具有如下优点：

在非狭颈区域采用金属与导电塑胶材质相结合的方式，在狭颈区域仅采用导电塑料熔体，可以降低非狭颈区域电阻，拉大非狭颈区域和狭颈区域间的电阻差值，提高狭颈处熔断速度，同时降低非狭颈区域温升及功耗，发挥塑胶熔体的优势。

减少零件数量，省去了焊接工艺，简化生产工艺及流程，减轻产品重量。

混合熔体采用注塑工艺或机加工艺时，生产效率高，塑胶有足够的韧性与刚性，不易损坏，且在管壳内可保持不变形，减少多并联回路互相短路引起的分断风险。

工艺简单，可提高生产效率，降低成本，提高可靠性。

熔体可设计成复杂的形状。

熔体塑胶材质在电弧灼烧下会产生气体，气体可增加局部压力，帮助灭弧。例如，有些导电塑胶材质在电弧灼烧下分解产生氢气，可提高灭弧能力。

单独的导电塑料制作的混合熔体其电阻率较金属材质的大10倍以上，相同尺寸下，较金属熔体对小的故障电流更敏感，可以更快速更精确的熔断。

附图说明

图1是实施例1混合熔体结构示意图。

图2是图1的侧视结构示意图。

图3是利用图1的混合熔体制作的熔断器的剖视结构示意图。

图4是图3熔断器结构的侧视结构示意图。

图5是实施例2混合熔体结构示意图。

图6是图5的侧视结构示意图。

图7是利用图5的混合熔体制作的熔断器剖视结构示意图。

图8是图7熔断器结构的沿熔体侧视结构示意图。

图9是实施例2混合熔体另一结构示意图。

图10是图9的侧视结构示意图。

图11是利用图9的混合熔体制作的熔断器剖视结构示意图。

图12是图11熔断器结构的沿熔体侧视结构示意图。

图13是在图1的熔体一端一体成型压盖的结构示意图。

图14是图13侧视结构示意。

图15是用图13熔体制作的熔断器剖视结构示意图。

图16是图15的熔断器侧视结构示意图。

图17是在图1的熔体两端分别一体成型压盖的结构示意图。

图18是图17的侧视结构示意图。

图19是图17熔体制作的熔断器剖视结构示意图。

图20是图19的熔断器侧视结构示意图。

图21是在混合熔体非狭颈区外部设置金属导体结构示意图。

具体实施方式

针对上述技术方案，现举些较佳的实施例并结合图示进行具体说明。

实施例1：

混合熔体1，由热塑性导电塑料通过模具注塑加工制成板状结构。参看图1至图4，其包括熔体本体100和与熔体本体100一体成型的、位于熔体本体两端的接线端子150；熔体本体100和位于其两端的接线端子150为一个零件。在用混合熔体制作熔断器时，熔体本体100位于壳体3内，接线端子150穿过压盖4位于壳体外部。

混合熔体1位于壳体3内的熔体本体100设置为间隔的多排变截面结构，变截面结构的狭窄部分为狭颈，狭颈与四周壳体壁保持一定距离，在一排变截面结构上可间隔设置数个狭颈。每排的狭颈的尺寸可以相同、不完全相同或完全不同，狭颈两侧的变截面结构尺寸也可以相同或不同。

本实例，熔体本体100间隔设置有三排变截面结构(101、102、103)，在每排变截面结构上设置有数个狭颈(1010、1020、1030)，靠近壳壁的两排狭颈(1010、1030)截面尺寸较小，中间的狭颈1020截面尺寸较大，这样设置的好处是位于靠近壳壁的两排狭颈先熔断，而中间的狭颈后熔断，有更多的灭弧物质参与灭弧，断后绝缘性能较好。也可设置为三排狭颈尺寸相同。沿着混合熔体长度方向，不同部位设置成不同的厚度，位于两端接线端子150处需设置较厚，保证与电路连接的可靠性，位于壳体内的熔体本体100部分厚度可设置较薄些，更易使狭颈在电流热积累效应下熔断。

在上述混合熔体的非狭颈区域，即熔体本体的非狭颈区域、接线端子上分别沿其长度方向间隔埋设有金属导体160，金属导体160为丝状、片状、块状、棒状或管状结构。在制作混合熔体时，以导电塑料为基体，通过注塑工艺，将金属导体埋设于导电塑料中，形成混合熔体。在混合熔体非狭颈区域埋设金属导体，作用在于降低混合熔体非狭颈区域的电阻值，拉大非狭颈区域与狭颈区域之间的电阻差值，通流时使电阻较大的狭颈处更易积累热能，在故障发生时，狭颈处能够更快速的熔断。

本实施例的混合熔体制作的熔断器包括混合熔体1、灭弧物质2、壳体3和压盖4。其中：混合熔体1穿设在壳体3中，熔体本体100位于壳体3中，其两端的接线端子150伸出壳体外可与外部电路导电连接。在壳体3的两端设置有压盖4，接线端子150穿过压盖4，通过压盖4封闭壳体3的两端及固定混合熔体1。在壳体3内填充有灭弧物质2。灭弧物质2可为石英砂、氧化铝颗粒、灭弧气体、灭弧凝胶等能够起到灭弧作用的物质。壳体3可采用瓷管或塑料管壳，用于保护熔体和灭弧物质不受外界环境的影响，保证产品完整一体和密封性。压盖4用于密封壳体内部空间，熔体穿过压盖处可采用点胶或密封圈等方式密封，压盖可通过螺栓紧固或铆接方式与壳体连接。压盖采用金属片或塑料制成。

熔断器组装方法：

先将混合熔体1一端穿过压盖4，再将一端穿设有压盖4的混合熔体1从另一端穿过壳体3，然后在另一端装配压盖4，混合熔体1的位置由两端压盖4和壳体3限位，保证混合熔体1的狭颈与四周壳体内壁保持一定距离，然后将两端压盖4与壳体3固定，再通过开在压盖4上或者壳体3上的填充孔向壳体3内填充灭弧物质2，并多次振动保证填充紧实度，最后将填充孔堵塞，可采用点胶或压入塞子封住填充孔。

利用导电塑料制作的熔体，可通过注塑成型。其熔体本体和接线端子为一体成型。因此，熔体可设计成复杂的形状。且塑料材质的熔体在电弧灼烧下会产生气体，气体可增加局部压力，帮助灭弧。例如，有些导电塑料材质在电弧灼烧下分解产生氢气，可提高灭弧能力。单独的混合熔体其电阻率较金属材质的大10倍以上，相同尺寸下，较金属熔体对小的故障电流更敏感，可以更快速更精确的熔断。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：混合熔体1由热塑性导电塑料通过模具注塑或机加工制成立体状结构。混合熔体1位于壳体内的熔体本体100部分设置为多排变截面结构，每排为多个首首相连、尾尾相连的圆锥状变截面结构，圆锥状变截面结构对接的狭窄部分为狭颈，狭颈与四周壳体壁保持一定距离，沿着混合熔体长度方向设置多个狭颈，多个狭颈的截面尺寸可以相同，也可以不相同。立体的变截面结构可以在长宽两个方向变动尺寸，相对平面结构只能在宽度方向上变动尺寸，提高电阻变化率，这是立体变截面结构的最大优势。

除了圆锥状变截面结构外，还可以是三棱锥形、四棱锥形等多棱锥形等立体几何的变截面结构。

本实例设置三排变截面结构(104、105、106)，每排变截面结构包括数个狭颈(1040、1050、1060)，靠近壳壁的两排变截面结构的狭颈尺寸较小，中间的变截面结构的狭颈尺寸较大，且中间的变截面结构的狭颈数少于靠近壳壁的两排变截面结构的狭颈数，参看图5至图8。如此设置的优点在于位于靠近壳壁的两排狭颈先熔断，而中间的狭颈后熔断，有更多的灭弧物质参与灭弧，断后绝缘性能较好。参看图9至图12，也可设置为三排狭颈尺寸相同，但是三排狭颈非同一个水平面设置，而是相对于接线端子的相对两侧设置，一侧间隔设置两排狭颈，另一侧设置一排狭颈，形成立体空间结构的熔体结构，使三排狭颈不至于距离太近，保证每排狭颈周围有足够多的灭弧介质参与灭弧，提高灭弧能力。混合熔体1两端接线端子150处设置成具有一定厚度的板状结构，保证与电路连接的可靠性，也可根据保护电路需求设置结构。

实施例2的熔断器组装方式与实施例1相同。

实施例3

在实施例1和实施例2混合熔体1的基础上，在混合熔体1的一端的接线端子上或两端的接线端子上分别一体成型压盖4。以实施例1的混合熔体结构为例进行说明。将混合熔体1与其中一个压盖4一体成型形成一个零件，参看图13至图16；还可以将将混合熔体1与两个压盖4一体成型形成一个零件，参看图17至图20。进一步减少了零件数量，省去了焊接步骤，简化了组装工艺。

图15的熔断器组装：先将一体成型有一个压盖4的混合熔体1穿入壳体3中，然后在另一端装配压盖4，混合熔体1的位置由壳体3和压盖4限位，保证混合熔体狭颈与四周壳体壁保持一定距离，然后将混合熔体、压盖与壳体固定，再通过填充孔向壳体填充灭弧物质并多次振动保证填充紧实度，最后将填充孔堵塞，可采用点胶或压入塞子。填充孔可开在一体成型于混合熔体端部的压盖上、独立的另一个压盖上或者壳体上。

图19的熔断器组装：先将一体成型有两个压盖4的混合熔体1穿入壳体中，然后将混合熔体与壳体固定，混合熔体的位置由壳体限位，保证混合熔体狭颈与四周壳体壁保持一定距离，再通过填充孔向壳体填充灭弧物质并多次振动保证填充紧实度，最后将填充孔堵塞，可采用点胶或压入塞子。填充孔可开在一体成型在混合熔体端部的压盖或者壳体上。

实施例4

除了上述实施例1至实施例3在混合熔体的非狭颈区内埋设金属导体外，还可以在非狭颈区域外周设置一层金属导体以拉大非狭颈区域和狭颈区域电阻差值。参看图21，在混合熔体1的狭颈变截面结构一侧的接线端子170外周包覆有金属导体层180，金属导体层可以是管状、丝状、片状、带状结构。当为管状结构时，套设在非狭颈区域外周形成金属导体层。当为丝状、带状时，则缠绕在非狭颈区域外周形成金属导体层。当为片状结构时，在通过包覆在非狭颈区域外周形成金属导体层。

Claims (13)

1.一种混合熔体，其特征在于，混合熔体包括利用导电塑料一体成型的熔体本体和接线端子，所述接线端子位于所述熔体本体的两端，在所述熔体本体上设置有至少一个狭颈；在所述混合熔体非狭颈区域设置有拉大非狭颈区域和狭颈区域电阻差值的金属导体。

2.根据权利要求1所述的混合熔体，其特征在于，沿所述混合熔体长度方向，沿所述混合熔体长度方向，在非狭颈区域内间隔埋设所述金属导体或在非狭颈区域外周设置一层所述金属导体。

3.根据权利要求2所述的混合熔体，其特征在于，所述金属导体为丝状、片状、带状、块状、棒状或管状结构。

4.根据权利要求1所述的混合熔体，其特征在于，所述熔体本体上设置至少一排变截面结构，当为两排以上时，每排间隔布置，在每排所述变截面结构上沿其长度方向设置有至少一个所述狭颈。

5.根据权利要求4所述的混合熔体，其特征在于，所述熔体本体的所述变截面结构为平板状或立体状结构。

6.根据权利要求5所述的混合熔体，其特征在于，当所述变截面结构为立体状结构时，所述变截面结构为多个首首相连、尾尾相连的圆锥状或多棱锥状变截面结构。

7.根据权利要求5所述的混合熔体，其特征在于，每排所述变截面结构相对于所述接线端子排布在同一平面或错位排布在不同平面。

8.根据权利要求4所述的混合熔体，其特征在于，当为三排以上时，位于所述熔体本体两边侧处的所述变截面结构的狭颈尺寸小于位于所述熔体本体两边侧之间的变截面结构的狭颈尺寸。

9.根据权利要求4所述的混合熔体，其特征在于，当为三排以上时，位于熔体本体两边侧处的变截面结构上的狭颈数多于两侧边之间的变截面结构上的狭颈数。

10.根据权利要求1所述的混合熔体，其特征在于，所述接线端子为板状结构。

11.根据权利要求1至10任一所述的混合熔体，其特征在于，在所述熔体本体一端或两端的所述接线端子上一体成型有封闭熔断器壳体端部的压盖。

12.一种熔断器，其特征在于，包括壳体、权利要求1至11任一所述的混合熔体穿设在所述壳体中，所述接线端子位于所述壳体外，所述熔体本体位于所述壳体内，压盖封闭壳体两端。

13.根据权利要求12所述的熔断器，其特征在于，在所述壳体内填充有灭弧物质。

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