DE10211919A1

DE10211919A1 - Mehrfachklemmen-/Verzweigungs-Schaltkreisschmelzsicherung

Info

Publication number: DE10211919A1
Application number: DE10211919A
Authority: DE
Inventors: Tery J Evans; Ruel Emmet Davis; Matthew Alan Joiner
Original assignee: Cooper Technologies Co
Current assignee: Cooper Technologies Co
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2002-10-10
Also published as: HUP0201080A2; GB2375443A; FR2823004A1; HU0201080D0; GB0206725D0

Abstract

Eine Schmelzsicherung zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Mehrfachquellenleistungsversorgung mit einer Mehrzahl von Zellen und einer Leistungsempfängervorrichtung umfasst eine Mehrzahl von separaten Klemmenleitungen, einen gemeinsamen Verbinderbereich und eine Mehrzahl von Schmelzsicherungsverbindungen, die aus einem ersten leitenden Material hergestellt sind und jeweils eine der Klemmenleitungen mit dem gemeinsamen Verbinderbereich verbinden. Wenigstens ein Bereich in wenigstens einer der Schmelzsicherungsverbindungen umfasst eine Deckschicht eines zweiten leitenden Materials, die verschieden von dem ersten leitenden Material ist, aus dem die Schmelzsicherungsverbindung hergestellt ist. Das zweite leitende Material der Deckschicht hat eine geringere Schmelztemperatur als das erste leitende Material der Schmelzsicherungsverbindung, um die Betriebstemperatur der Schmelzsicherungsverbindung zu verringern.

Description

Diese Anmeldung ist eine Teilfortführungsanmeldung der US-Anmeldung Nr. 09/184,647, die am 28. 03. 2000 eingereicht wurde, welche eine Fortführungsweiter verfolgungsanmeldung der US-Anmeldung Nr. 09/184,647 ist, die am 03. 11. 1998 eingereicht wurde, welche die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/073,753 beansprucht, die am 05. 02. 1998 eingereicht wurde.

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Schmelzsicherungen. Im speziellen bezieht sie sich auf eine Schmelzsicherungsanordnung, die eine Schmelzsiche rungsverbindung für Mehrfachstromquellen zu einem einzelnen gemeinsamen elek trischen Verbinderanschlussbereich zur Verfügung stellt.

Das Abziehen von Leistung von einer Mehrfachquellenleistungsversorgung, wie ei ner Batteriepackung mit einer Mehrzahl von Zellen, bereitet oft Probleme. Während es wünschenswert ist, schlecht funktionierende Einzelzellen oder -quellen durch eine Schmelzsicherungsverbindung "abzuschneiden", bevor das Gerät, das die Lei stung aufnimmt, geschädigt wird, ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Stromversorgung zu dem Gerät fortsetzen. Die Verwendung einer Vielzahl von Ein zelschmelzsicherungen für diesen Zweck würde wertvollen Platz verbrauchen und das Herstellen einer Anordnung schwieriger und zeitintensiver machen.

Das US-Patent 3,877,770 von Sanders u. a. offenbart einen elektrischen Verbinder, der die Enden von zwei separaten Segmenten eines Mehrfachverbinderstreifen typkabels verbindet. Der Verbinder umfasst eine Mehrzahl von leitenden Streifen, von denen jeder eine Schmelzsicherungsverbindung umfasst. Jeder einzelne leiten de Streifen des Verbinders wird verwendet, um einen einzelnen Leiter des Streifen typkabels mit einem einzelnen Leiter eines anderen Streifentypkabels zu kontaktie ren.

Das US-Patent 4,670,725 von Ahs offenbart eine Relaiszungeneinheit mit einem Hauptbereich, 20 Schmelzsicherungsbereichen, Übergangsbereichen und Zungen bereichen. Die Relaiszungeneinheit ist so offenbart, dass sie an ein Relais durch eine Klemme angebracht ist, welche in das Relais eingeschraubt ist. Ahs offenbart, dass, wenn eine einzelne Schmelzsicherung durchbrennt, die gesamte Einheit zu ersetzen ist.

Das US-Patent 2,934,627 von Bristol u. a. offenbart ein plattenähnliches Element mit einem gedruckten Schaltkreis. Der gedruckte Schaltkreis umfasst eine gemeinsame Leitung oder einen Leiter, Schmelzsicherungsbereiche und eine Mehrzahl von Ein zelleitungen. Bristol u. a. offenbart ein Einbringen der Vorrichtung in einen Schlitz eines Behälters, um alle Schmelzsicherungselemente an einer einzigen Stelle zu zentralisieren.

Die US-Patente 3,810,063 und 3,721,935 von Blewitt bzw. Kozacka offenbaren je weils eine Mehrzahl von Schmelzsicherungsverbindungen, die zwei einzelne Mes sertypverbindungen an beiden Enden der Schmelzsicherung verbinden.

In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Schmelzsicherung zum Be reitstellen einer Verbindung zwischen einer Mehrfachquellenstromversorgung mit einer Mehrzahl von Zellen und einer Leistungsempfängervorrichtung eine Mehrzahl von separaten Klemmenleitungen, einen gemeinsamen Verbinderbereich und eine Mehrzahl von Schmelzsicherungsverbindungen, die aus einem ersten leitenden Material hergestellt sind und jeweils eine der Klemmenleitungen mit dem gemeinsa men Verbinderbereich verbinden. Wenigstens ein Bereich von wenigstens einem Schmelzsicherungsverbinder umfasst eine Deckschicht aus einem zweiten leitenden Material, das von dem ersten leitenden Material verschieden ist, aus dem der Schmelzsicherungsverbinder hergestellt ist. Das zweite leitende Material der Deck schicht hat eine geringere Schmelztemperatur als das erste leitende Material des Schmelzsicherungsverbinders. In einer Ausführungsform sind die Schmelzsiche rungsverbinder aus Kupfer und die Deckschicht ist aus Zinn hergestellt.

Wenn wenigstens eine Klemme mit der Stromquelle verbunden ist und der gemein same Verbinderbereich mit der Leistungsempfängervorrichtung verbunden ist, fließt ein Strom von der verbundenen Klemmenleitung durch die zugehörige Schmelzsi cherungsverbindung zu dem gemeinsamen Verbinderbereich und zu der Leistungs empfängervorrichtung. Wenn ein Überlaststrom auftritt, schmilzt die Deckschicht und bildet eine Legierung mit dem Material der Schmelzsicherungsverbindung, die eine geringere Schmelztemperatur als das Schmelzsicherungsverbindungsmaterial hat. Somit wird eine Betriebstemperatur der Schmelzsicherungsverbindung gesteuert, und die Schmelzsicherungsverbindung erreicht keine höheren Betriebstemperaturen als das Schmelzsicherungsverbindungsmaterial andererseits erlauben würde. Damit wird die Sicherheit durch geringere Betriebstemperaturen der Schmelzsicherungs verbindungen verbessert, und wie gewünscht können die Betriebspunkte von be nachbarten Schmelzsicherungsverbindungen durch Vorsehen, Nicht-Vorsehen oder Variieren der Deckschicht variiert werden, um eine vielseitigere Schmelzsicherung zur Verfügung zu stellen. Damit können schlecht funktionierende Stromquellen von der Leistungsempfängervorrichtung isoliert werden, während die verbleibenden Stromquellen weiter die Leistungsempfängervorrichtungen durch die verbleibenden Klemmenleitungen und Schmelzsicherungsverbindungen mit Strom versorgen kön nen.

Zusätzlich ist ein Schutzkörper an der Schmelzsicherung in wenigstens dem Bereich der Schmelzsicherungsverbindungen angebracht und umfasst einen zweiteiligen Aufbau, der an wenigstens den gemeinsamen Verbinderbereich angepasst ist. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Schmelzsicherungsverbindungen gespaltete Schmelzsicherungsverbindungen, drahtähnliche Elemente und verengte Bereiche, die in den Klemmenleitungen ausgebildet sind.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Schmelzsicherung gemäß der vorliegenden Er findung von oben;

Fig. 2 ist eine Endansicht der Schmelzsicherung von Fig. 1;

Fig. 3A ist eine Seitenansicht der Schmelzsicherung von Fig. 1;

Fig. 3B ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Schmelz sicherung von Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Ansicht der Schmelzsicherung von Fig. 1 von oben in einem zwischenzeitlichen Zustand der Herstellung;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Schmelzsicherungsverbindungsaufbaus, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 7 ist eine Ansicht eines anderen Schmelzsicherungsverbindungsaufbaus, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Schmelzsicherungsverbindung von Fig. 7;

Fig. 9 ist eine Ansicht eines alternativen Schmelzsicherungsverbindungsauf baus von oben, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 10 ist eine Ansicht noch eines anderen alternativen Schmelzsicherungs verbindungsaufbaus von oben, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 11 ist eine Seitenansicht der Schmelzsicherungsverbindung von Fig. 10; und

Fig. 12 ist eine teilweise Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Schmelzsicherung.

Im Hinblick auf Fig. 1 ist hier eine Schmelzsicherungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Schmelzsicherung 10 umfasst eine Mehrzahl von separaten einzelnen Klemmenleitungen 20, die verwen det werden können, um eine elektrische Verbindung von einer Mehrzahl von Strom quellen, wie z. B. Einzelzellen einer Mehrfachzellenbatterie (nicht gezeigt), zu einer einzelnen Last, wie z. B. einem Radio oder einem Telefon, zur Verfügung zu stellen. Die Schmelzsicherung der vorliegenden Erfindung ist auch für Hochstromanwen dungen wie z. B. elektrische Fahrzeuge und Energiespeichervorrichtungen für Zeiten außerhalb der Spitzenbelastungszeiten für elektrische Anwendungen geeignet. Die Klemmenleitungen 20 sind vorzugsweise aus einem leitenden Metall wie z. B. Kupfer aufgebaut. Jedoch kann jedes andere geeignete leitende Material verwendet wer den.

Die Anzahl von Klemmenleitungen kann gemäß den speziellen Erfordernissen einer gewünschten Anwendung variieren. In der Ausführungsform, die in den Figuren ge zeigt ist, gibt es acht einzelne Klemmenleitungen 20. An der gegenüberliegenden Seite der Schmelzsicherung 10 ist ein gemeinsamer Kontaktbereich 30, welcher ei nen einzelnen Bereich für eine elektrische Verbindung zu einer Leistungsempfän gervorrichtung zur Verfügung stellt. Der gemeinsame Kontaktbereich 30 kann Öff nungen 35 zum Erleichtern einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung umfassen.

Die Schmelzsicherung 10 umfasst auch einen Schutzkörper 40. Das Material des Schutzkörpers ist nichtleitend und kann aus irgendeinem geeigneten nichtleitenden Material ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Schutzkörper 40 aus einem nichtlei tenden plastischen Material ausgebildet. Wenigstens eine Schutzabdeckung 50 ist an dem Schutzkörper 40 angebracht und ist an einer Kante 42 in einer Öffnung in dem Schutzkörper 40 (siehe Fig. 1 und 5) montiert. Der Schutzkörper kann auch wenigstens zwei Vorsprünge 60 zum Erleichtern des Montierens der Schmelzsiche rung 10 umfassen. Der Schutzkörper 40 und wenigstens eine Abdeckung 50 um schließen die Schmelzsicherungsverbindungen und schützen sie vor der Umgebung, indem sie ein unbeabsichtigtes Berühren der Schmelzsicherungsverbindungen ver hindern, und nehmen die Schmelzsicherungsverbindungen auf, wenn das Schmelz sicherungselement während eines Überlaststroms "durchgebrannt" ist. Das schüt zende plastische Gehäuse kann aus zwei separaten zusammenpassenden Teilen 100 und 110 aufgebaut sein.

Während das Design der Schmelzsicherung 10 der vorliegenden Erfindung jede ge eignete Größe haben kann, wie sie durch eine gewünschte Anwendung vorbestimmt ist, sind die folgenden Dimensionen zu Illustrationszwecken offenbart.

Breite 210 des Schutzkörpers 40	42,75 mm
Tiefe 212 des Schutzkörpers 40	16,00 mm
Dicke 214 des Schutzkörpers 40	4,5 mm
Breite 190 der Leitungen 20	4,0 mm
Raum 200 zwischen den Leitungen 20	1,25 mm
Breite 216 des gemeinsamen Kontaktbereiches 30	40,0 mm
Dicke 220 der Klemmenleitungen 20	0,64 mm

Im Hinblick auf Fig. 2 und Fig. 3A erstreckt sich der gemeinsame Kontaktbereich 30 von einer Seite des Schutzkörpers 40. Die Klemmenleitungen 20 können von je der beliebigen erforderlichen Form sein und sich von einer gegenüberliegenden Seite des Schutzkörpers 40 entlang eines Bereiches 80 erstrecken, bis eine Krüm mung 70 erreicht ist. Die Klemmenleitungen erstrecken sich dann von der Krüm mung 70 entlang eines distalen Bereiches 90 und enden an Enden 95. Die Klem menleitungen 20 sind in einem Winkel von etwa 90° gekrümmt. Die Dicke 220 der leitenden Metallplatte, die den gemeinsamen Kontaktbereich 30 und die Klemmen leitungen 20 ausbildet, ist mit 220 gekennzeichnet.

Als Alternative können, wie in Fig. 3B gezeigt, die Klemmenleitungen 20 sich von dem Schutzkörper 40 gerade erstrecken, ohne gekrümmt zu sein.

Im Hinblick auf Fig. 4 ist die Schmelzsicherung 10 in einem zwischenzeitlichen Stadium der Herstellung gezeigt. Während die Schmelzsicherung 10 durch irgendei nen geeigneten Herstellungsprozess hergestellt werden kann, wird ein solcher Pro zess im folgenden beschrieben. Eine Platte, die aus einem leitenden Material wie z. B. Kupfer hergestellt ist, wird so gestanzt, dass ein leitender Klemmenleitungsträ ger 120 erzeugt wird, der Schlitze 130 umfasst. Die Schlitze 130 sind am breitesten in einem Bereich 132. Der nichtleitende schützende plastische Körper 40 wird dann an den Leitungsträger 120 durch irgendeine geeignete Methode, z. B. ein Spritzgie ßen oder ein Schnappanpassen der zwei separaten Gehäuseteile 100, 110 um den Leitungsträger 120 angebracht. Der Leitungsträger 120 wird dann in den Schmelzsi cherungsverbindungsbereichen 160 gestanzt, um die Klemmenleitungen 20 von dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 zu trennen. Der plastische Körper umfasst Öffnungen 150. Die Schmelzsicherungsverbindungsbereiche 160 sind durch die Öff nungen 150 zugänglich.

Die Schmelzsicherungsverbindungen 170 sind an den Klemmenleitungen 20 so montiert, dass sie diese mit dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 verbinden. Eine Schutzabdeckung 50 kann dann auf jede Seite des Schutzkörpers 40 aufgebracht werden, um die Schmelzsicherungsverbindungsbereiche zu umschließen. Die Ab deckungen 50 können durch irgendeine geeignete Methode, z. B. ein adhäsives Bonden oder Ultraschallschweißen, aufgebracht werden. Der Leitungsträger 120 wird dann entlang einer Linie 140 abgetrennt, um die einzelnen Klemmenleitungen 20 auszubilden. Die Klemmenleitungen 20 werden dann im Winkel 70, wenn das so erwünscht ist, gekrümmt.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 4. Fig. 5 zeigt den spezifischen Aufbau der Öffnungen 150, des Schmelzsicherungsverbindungsbe reiches 160, des Klemmenträgers 120, des plastischen Körpers 40, der Kante 42, des Vorsprungs 60 und des gemeinsamen Kontaktbereiches 30.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Form eines Schmelzsicherungsver bindungsaufbaus. In dieser Form sind Klemmenleitungen 20 von dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 durch beispielsweise ein Stanzen voneinander abgetrennt. Ein Ende eines Schmelzsicherungsverbindungselementes, z. B. eines Drahtes 170, ist an die Klemmenleitungen 20 bei 175 angebracht, und das andere Ende des Schmelzsicherungsverbindungselementes ist an dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 bei 176 angebracht. In einer Ausführungsform hat der Draht einen Durchmesser von etwa 0,28 mm. Die Draht-Bond-Technik ist flexibel. Unterschiedliche Draht durchmesser und/oder Drahtlängen können verwendet werden, um den gewünsch ten Effekt zu erzeugen. Mehrfachdrähte können an eine einzelne Klemmenleitung 20 mit gleichen oder verschiedenen Dimensionen oder Materialien angebracht werden. Diese Techniken können verwendet werden, um verschiedene Schmelzsicherungs kenndaten für einzelne Klemmen zu erzeugen und/oder um die Zeit-Strom- Charakteristiken zu ändern. Das Drahtmaterial der Schmelzsicherungsverbindung 170 kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie z. B. Silber, Kupfer oder Gold sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Drahtmaterial aus 0,9999 (99, 99%) purem Silber ausgebildet. Alternative Ausführungsformen können Schmelzsicherungsverbindungen mit anderen Größen und Materialien umfassen. Das Schmelzsicherungselement 10 ist an der Schmelzsicherungsklemme 20 und dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 durch irgendeine geeignete Methode, wie z. B. ein Ultraschallschweißbonden, angebracht.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen einen alternativen Schmelzsicherungsverbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung. Hier ist die Dicke der Klemmenleitung 20 in dem Schmelzsicherungsverbindungsbereich 160 eine Dicke mit reduziertem Querschnitt. Dieser Bereich der Dicke mit reduziertem Querschnitt bei 180 ist so angepasst, dass er bei einem Überlaststrom "durchbrennt", wodurch die elektrische Verbindung zu der speziellen Quelle oder Zelle unterbrochen wird. Das Reduzieren der Dicke kann durch irgendeine geeignete Methode, wie z. B. ein Ausbilden einer Kerbe 180 in we nigstens einer Oberfläche der Klemmenleitung erreicht werden.

Fig. 9 zeigt eine andere Form des Schmelzsicherungsverbindungsaufbaus der vor liegenden Erfindung. Hier ist die Breite der Klemmenleitung verengt oder "quer schnittsgemindert" bei 162 in dem Schmelzsicherungsverbindungsbereich 160. Die ser Bereich mit einer reduzierten Querschnittsdicke ist bei 162 so ausgebildet, dass er bei einem Überlaststrom "durchbrennt", um hierdurch die elektrische Verbindung zu der speziellen Quelle oder Zelle zu unterbrechen.

Fig. 10 zeigt noch einen anderen möglichen Schmelzsicherungsverbindungsauf bau. In dieser Ausführungsform definiert eine Zwischenlage 184 die Schmelzsiche rungsverbindung und erstreckt sich zwischen benachbarten ersten und zweiten Klemmenleitungsbereichen 182 und 184. Die Zwischenlage 184 und die benach barten Bereiche können aus irgendeinem geeigneten Material aufgebaut sein. Zum Beispiel können die benachbarten Bereiche 182, 186 aus Kupfer ausgebildet sein, während die Zwischenlage 184 aus Zink oder Silber ausgebildet ist. Es sollte be achtet werden, dass die Zwischenlage 184 mit irgendeiner der offenbarten Kerben, verengten Bereiche oder anderen Oberflächenmodifikationen, die hier offenbart worden sind, vorgesehen werden kann.

Die Schmelzsicherungsverbindungsbereiche können viele Formen annehmen, die nicht speziell gezeigt sind. Zum Beispiel könnte der Schmelzsicherungsverbin dungsbereich durch eine Kombination eines verengten oder querschnittsgeminder ten Bereiches und einer reduzierten Querschnittsdimension durch Ausbilden einer Kerbe in dem verengten oder querschnittsgeminderten Bereich definiert werden. Alternativ kann der Schmelzsicherungsverbindungsbereich durch ein Loch in dem Leitungsträger 120 ausgebildet werden. Das Loch könnte rund, oval, eiförmig, qua dratisch, rechteckig, diamantförmig, keilförmig oder von irgendeiner anderen erfor derlichen Form sein, um die offenbarten Eigenschaften zu erzeugen.

Durch Anwenden der oben genannten Prinzipien ist es möglich, Schmelzsicherun gen mit einem Nennstrom von 10 Ampere bis wenigstens 500 Ampere aufzubauen.

Durch Vorsehen jeder Klemmenleitung 20 mit ihrem eigenen Schmelzsicherungs verbindungselement, das eine leitende Verbindung zu einem gemeinsamen Kon taktbereich 30 schafft, ist es möglich, einen Schmelzsicherungsaufbau zur Verfü gung zu stellen, und ein zugehöriges Verfahren, durch welches schlechtfunktionie rende einzelne Quellen, Schaltkreise oder Zellen isoliert werden können, während einwandfrei funktionierende Quellen, Schaltkreise oder Zellen weiter elektrisch kon taktiert zu dem gemeinsamen Kontaktbereich 30 über Klemmenleitungen 20 bleiben können.

Fig. 12 ist eine teilweise Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Schmelz sicherung 200, wobei ein Schutzkörper 201 (der in Phantomlinien in Fig. 12 gezeigt ist) entfernt ist. Der Schutzkörper 201 ist in einer Ausführungsform ähnlich dem Schutzkörper 40, der oben im Hinblick auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben und ge zeigt worden ist.

Die Schmelzsicherung 200 umfasst eine Mehrzahl von separaten leitenden Klem menleitungen 202, ein gemeinsames Kontaktgebiet oder einen Bereich 204, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, und eine Mehrzahl von leitenden Schmelzsi cherungsverbindungen 206, die einen gemeinsamen Kontaktbereich 204 mit jeweili gen Klemmenleitungen 202 verbinden. Eine elektrische Verbindung von einer Mehr zahl von Stromquellen, wie z. B. einzelnen Zellen einer Mehrfachzellenbatterie (nicht gezeigt), zu einer einzelnen Last, wie z. B. einem Radio oder einem Telefon, wird damit durch ein elektrisches Koppeln der Stromquellen mit jeweiligen Klemmenlei tungen 202 ermöglicht, und durch ein Koppeln der Last an den gemeinsamen Ver binderbereich 204. Somit fließt ein Strom von den Stromquellen zu den Klemmen leitungen 202, durch die Schmelzsicherungsverbindung 206, zu dem gemeinsamen Verbinderbereich 204 und schließlich zu der Lastempfängervorrichtung. Die Schmelzsicherungsverbindungen 206 schützen die Lastempfängervorrichtung vor einer schlechtfunktionierenden Stromquelle, wenn der Strom durch die zugehörige Schmelzsicherungsverbindung 206 eine vorbestimmte Größe übersteigt, wodurch die zugehörige Schmelzsicherungsverbindung schmilzt, sich auflöst oder anders öffnet und ein elektrischer Stromkreis zwischen der schlechtfunktionierenden Strom quelle und der Lastempfängervorrichtung durch die Schmelzsicherung 200 unterbro chen wird, während die Lastempfängervorrichtung durch die verbleibenden Klem menleitungen und Schmelzsicherungsverbindungen mit Strom versorgt wird. Wie oben erwähnt, ist die Größe des Stroms, der durch eine Schmelzsicherungsverbin dung 206 aufgenommen wird, von den Schmelzsicherungsverbindungseigenschaf ten, z. B. den Dimensionen der Schmelzsicherungsverbindung und dem Material ab hängig, aus dem sie hergestellt ist.

In einer beispielhaften Ausführungsform ist jede Schmelzsicherungsverbindung 206 gespaltet und, um die Eigenschaften weiterzuverbessern, mit einer Deckschicht 208 eines leitenden Materials bedeckt, das eine andere Zusammensetzung als die Schmelzsicherungsverbindung 206 hat. In einer Ausführungsform sind z. B. die Schmelzsicherungsverbindungen 206 aus Kupfer hergestellt, und die Deckschicht 208 ist aus Zinn hergestellt. Da Zinn eine geringere Schmelztemperatur als Kupfer hat, wird die Deckschicht 208 bei einem Überlaststrom vor den Kupferschmelzsiche rungsverbindungen 206 bis zu einer Schmelztemperatur erhitzt. Die geschmolzene Deckschicht reagiert dann mit den Kupferschmelzsicherungsverbindungen 206 und bildet eine Zinn-Kupfer-Legierung, die eine geringere Schmelztemperatur als entwe der Zinn oder Kupfer selbst hat. Somit wird eine Betriebstemperatur der Schmelzsi cherungsverbindungen 206 bei einem Überlaststrom verringert, und die Schmelzsi cherungsverbindungen 206 werden daran gehindert, den höheren Schmelzpunkt von Kupfer zu erreichen. Damit werden die Leiteigenschaften und Vorteile von Kup fer verwendet, während unerwünschte Betriebstemperaturen vermieden werden. Un alternativen Ausführungsformen können andere leitenden Materialien verwendet werden, um Schmelzsicherungsverbindungen 206 und eine Deckschicht 208 herzu stellen, die Kupferlegierungen bzw. Zinnlegierungen umfassen aber nicht darauf be schränkt sind, um ähnliche Vorteile zu erreichen. In weiteren alternativen Ausfüh rungsformen ist die Deckschicht 208 aus Antimon oder Indium hergestellt.

Die Deckschicht 208 wird bei Schmelzsicherungsverbindungen 206 unter Verwen dung bekannter Techniken, einschließlich aber nicht beschränkt auf elektrolytische Beschichtungsbäder, Dünnschichtabscheidungstechniken und Dampfabscheidungs prozesse, angewendet. Unter Verwendung dieser Techniken wird die Deckschicht 208 an verschiedenen Ausführungsformen bei einigen oder allen Schmelzsiche rungsverbindungen 206 angewendet. Zum Beispiel umfasst in einer Ausführungs form nur ein zentraler Bereich einer Schmelzsicherungsverbindung 206 eine Deck schicht 208, während in einer anderen Ausführungsform ein gesamter Bereich einer Schmelzsicherungsverbindung 206 eine Deckschicht 208 umfasst. In einer weiteren Ausführungsform wird die Deckschicht 208 nur an einer Seite einer Schmelzsiche rungsverbindung 206 verwendet, während in einer unterschiedlichen Ausführungs form beide Seiten einer Schmelzsicherungsverbindung 206 eine Deckschicht 208 umfassen.

In weiteren alternativen Ausführungsformen der Schmelzsicherung 200 umfassen weniger als alle Schmelzsicherungsverbindungen 206 der Schmelzsicherung 200 die Deckschicht 208, um eine Schmelztemperatur oder einen Betriebspunkt, wie gewünscht, zwischen jeweiligen Schmelzsicherungsverbindungen 206 zu variieren. Während weiterhin in der gezeigten Ausführungsform vier Klemmenleitungen 202 und vier Schmelzsicherungsverbindungen 206 in Verbindung mit dem gemeinsamen Kontaktbereich 204 angewendet werden, kann eine größere oder geringere Anzahl von Klemmenleitungen 202 und Schmelzsicherungsverbindungen 206, wie in einer gegebenen Anwendung erwünscht, angewendet werden.

Es ist beabsichtigt, dass die Deckschicht 208 ähnlich angewendet wird, wie in den Ausführungsformen, die oben in Bezug auf die Fig. 1 bis 11 beschrieben sind, um eine Betriebstemperatur der jeweiligen Schmelzsicherungsverbindungen im Be trieb zu verringern.

Es ist weiterhin beabsichtigt, dass mehr als eine Schmelzsicherungsverbindung 206 verwendet werden kann, um den gemeinsamen Kontaktbereich 204 mit einer jewei ligen Klemmenleitung 202 zu verbinden, und die Schmelzsicherungsverbindungen haben gleiche oder verschiedene Eigenschaften. In verschiedenen Ausführungsfor men dieser Art können ausgewählte Kombinationen von Schmelzsicherungsverbin dungen mit und ohne Deckschicht 208 verwendet werden, um die gewünschten Lei stungsvorgaben zu erreichen. Außerdem können verschiedene Zusammensetzun gen der Deckschicht 208 und/oder der Schmelzsicherungsverbindungen 206 ver wendet werden, um die Betriebstemperaturen von benachbarten Schmelzsiche rungsverbindungen 206 in einer einzelnen Schmelzsicherung 200 zu variieren.

Während die Erfindung hinsichtlich verschiedener spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der Ansprüche praktiziert werden kann.

Claims

1. Schmelzsicherung (10) zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Mehr fachquellenleistungsquelle mit einer Mehrzahl von Zellen und einer Leistungs empfängervorrichtung, wobei die Schmelzsicherung (10) aufweist:
eine Mehrzahl von separaten Klemmenleitungen (20, 202);
einen gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204); und
eine Mehrzahl von Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206), wobei jede der Schmelzsicherungsverbindungen aus einem ersten leitenden Material hergestellt ist und jeweils eine der Klemmenleitungen (20, 202) mit dem gemeinsamen Ver binderbereich (30, 204) verbindet, wobei wenigstens ein Bereich von wenigstens einer der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) eine Deckschicht (208) aus einem zweiten leitenden Material aufweist, das verschieden von dem ersten leitenden Material ist, wobei das zweite leitende Material eine geringere Schmelztemperatur als das erste leitende Material hat.

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) aus Kup fer hergestellt ist.

3. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (208) aus Zinn hergestellt ist.

4. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) aus einer Kupferlegierung hergestellt ist.

5. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) aus einer Zinnlegierung hergestellt ist.

6. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherung (10) weiter einen Schutzkörper (40) aufweist, der an der Schmelzsicherung in wenigstens dem Bereich der Schmelzsicherungsver bindungen (170, 206) angebracht ist.

7. Schmelzsicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (40) wenigstens zwei separate Teile (100, 110) aufweist, die an wenigstens den gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204) angepasst sind.

8. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) gespaltet ist.

9. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schmelzsicherungsverbindung (170, 206) ein drahtähnli ches Element aufweist, das eine Lücke zwischen einer Klemmenleitung (20, 202) und einem gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204) überbrückt.

10. Schmelzsicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtähnliche Element einen Durchmesser von etwa 0,28 mm hat.

11. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) einen verengten Bereich aufweist, der in den Klemmenleitungen (20, 202) ausgebildet ist.

12. Schmelzsicherung (10) zum Verbinden einer Mehrfachquellenleistungsversor gung, die eine Mehrzahl von Zellen hat, mit einer Leistungsempfängervorrich tung, wobei die Schmelzsicherung (10) aufweist:
eine Mehrzahl von separaten Klemmenleitungen (20, 202);
einen gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204);
eine Mehrzahl von Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206), die aus einem ersten leitenden Material hergestellt sind, wobei jede der Schmelzsicherungsver bindungen jeweils eine der Klemmenleitungen (20, 202) mit dem gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204) verbindet, wodurch die Mehrfachquellenleistungsver sorgung mit der Leistungsempfängervorrichtung verbunden wird, wobei wenig stens ein Bereich von wenigstens einer der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) eine Deckschicht (208) aus einem zweiten leitenden Material aufweist, wobei eine Schmelztemperatur des zweiten leitenden Materials geringer als eine Schmelztemperatur des ersten leitenden Materials ist; und
einen Strom, der von wenigstens einer der Mehrzahl von Klemmenleitungen (20, 202) durch wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) und zu dem gemeinsamen Verbinderbereich (30, 204) fließt, wenn die wenigstens ei ne Klemme mit der Leistungsversorgung verbunden ist und der gemeinsame Verbinderbereich mit der Leistungsempfängervorrichtung verbunden ist.

13. Schmelzsicherung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schmelzsicherungsverbindung (170, 206) aus Kupfer her gestellt ist.

14. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (208) aus Zinn hergestellt ist.

15. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schmelzsicherungsverbindungen (170, 206) gespaltet ist.

16. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schmelzsicherungsverbindung (170, 206) einen Betriebspunkt hat, wobei der Betriebspunkt von wenigstens einer Schmelzsicherungsverbindung verschieden von dem einer anderen der Schmelzsicherungsverbindungen ist.

17. Schmelzsicherung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherung (10) weiter einen Schutzkörper (40) aufweist, der an der Schmelzsicherung in wenigstens dem Bereich der Schmelzsicherungsver bindungen (170, 206) angebracht ist.