DE1463621B2

DE1463621B2 - Träger in einem Isolierkörper befindlicher Schmelzeinsatz

Info

Publication number: DE1463621B2
Application number: DE1463621A
Authority: DE
Inventors: Fumitake Yokohama Akiyama; Hiroo Tokio Arikawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1963-08-12
Filing date: 1964-08-06
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE1277907B; DE1463621C3; GB1053280A; FR1454239A; US3267298A; DE1463621A1; DE1277907C2; GB1009075A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen trägen in einem Isolierkörper befindlichen Schmelzeinsatz.

Der träge Schmelzeinsatz einer Schmelzsicherung mit Verzögerungszeit schmilzt nicht sofort, d. h. er unterbricht nicht bei kurzzeitigen starken Stromstößen. Er reagiert dagegen sofort bei erheblicher Überlast. Eine derartige Sicherung wird z. B. für Motoren, Rundfunk- und Fernsehempfänger verwendet, bei denen ein erheblicher Einschaltstrom auftreten kann. Bei Fernsehempfängern fließt beispielsweise während 0,01 bis 0,5 s ein Einschaltstrom, der etwa das 20fache des Nennstroms ausmacht.

Aus der DE-PS 12 33 477 ist ein träger, in einem Isolierkörper befindlicher Schmelzeinsatz mit drahtförmigen Schmelzleitern, von denen einer ein mit einer Wirkstoffseele durch Ziehen hergestellter Schmelzleiter und einer ein nicht wirkstoffhaltiger Schmelzleiter mit Silberüberzug ist, bekannt, wie er dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegt. Aus der DE-PS 687 672 ist weiterhin bekannt, daß sich der Schmelzleiter aus parallel geschalteten Teilen eines schwer schmelzenden Metalls und einem Überzug aus einem niedrig schmelzenden Metall zusammensetzt, die einen Durchmesser von nicht über 0,5 mm bei Ausführung aus Runddrähten und eine Stärke von nicht über etwa 0,2 mm bei Ausführung aus Flachleitern besitzen.

Der gemäß der DE-PS 12 33 477 vorgesehene Schmelzeinsatz verfügt über kein Bauelement, das die notwendige Sicherheit gegen ein Durchhängen der Schmelzleiter bieten könnte, so daß die Gefahr einer Berührung der erhitzten Schmelzleiter mit dem Isolierkörper und damit eine unerwünschte Veränderung der Abschaltcharakteristik des Schmelzeinsatzes besteht. Der Schmelzeinsatz nach der DE-PS 6 87 672 so weist ebenfalls kein Bauelement auf, das die notwendige Sicherheit gegen ein Durchhängen der Schmelzeinsätze bietet. Ferner findet sich in dieser Patentschrift kein Hinweis darauf, daß die Sicherungselemente bezüglich ihrer Zugfestigkeit, Härte oder Feinziehbarkeit ausgewählt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen trägen, in einem Isolierkörper befindlichen Schmelzeinsatz mit drahtförmigen Schmelzleitern so auszubilden, daß er noch für sehr geringe Stromstärken Verwendung finden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein nicht wirkstoffhaltiger Schmelzleiter mit einem Silberüberzug aus Wolframdraht besteht und ein gezogener wirkstoffhaltiger Schmelzleiter aus einer Mangan-Nickel-Legierung in einem Kupferrohr besteht, wobei der wirkstoffhaltige Schmelzleiter wenigstens 80 Gew.-% Kupfer enthält, und der wirkstoffhaltige Schmelzleiter schraubenförmig um den nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter gewickelt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der wirkstoffhaltige Schmelzleiter noch einen Zinnüberzug auf, wodurch seine Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Oxydation erhöht wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen trägen Schmelzeinsatzes gegenüber dem aus der DE-PS 12 33 477 bekannten Schmelzeinsatz besteht darin, daß die Verzögerungscharakteristik des erfindungsgemäßen Schmelzeinsatzes nicht in erster Linie auf eine Legierungsbildung beim Schmelzen zurückzuführen ist, sondern vor allem auf die Form, in der die beideji· drahtförmigen Schmelzleiter vorliegen. Dadurch, daß der wirkstoffhaltige Schmelzleiter schraubenförmig um den nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter gewickelt ist, werden verschieden gerichtete Magnetfelder ausgebildet, die eine Verzögerungswirkung haben. Diese Magnetfelder unterscheiden sich von jenen" Magnetfeldern, wie sie bei der Anordnung gemäß der DE-PS 12 33 477 entstehen, dadurch, daß die Richtungen der Magnetfelder der beiden miteinander verdrillten drahtförmigen Schmelzleiter im wesentlichen zusammenfallen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen trägen Schmelzeinsatzes gegenüber dem aus der DE-PS 6 87 672 bekannten Schmelzeinsatzes besteht darin, daß mit den angegebenen Materialien auch noch Drähte mit Durchmessern unter 0,01 mm gezogen werden können, die noch für sehr geringe Stromstärken einsetzbar sind. Zusätzlich weist der erfindungsgemäße Schmelzeinsatz den Vorteil auf, daß der Schmelzleiter leicht mit den Endkappen des Isolierkörpers verlötet werden kann, sowie daß der Schmelzleiter auf einen geeigneten Durchmesser ausgezogen werden kann, und daß der Schmelzleiter sich in seinen chemischen Eigenschaften nicht verändert. Der Schmelzeinsatz kann außerdem in kleinen Abmessungen und mit kleinem Kapazitätswert hergestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der wirkstoffhaltige Schmelzleiter einen Zinnüberzug auf.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

A b b. 1 eine perspektivische Ansicht eines nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiters,

A b b. 2 eine vergrößerte Ansicht eines wirkstoffhaltigen Schmelzleiters,

A b b. 3 eine vergrößerte Ansicht eines nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiters, um den ein wirkstoffhaltiger Schmelzleiter schraubenförmig gewickelt ist,

A b b. 4 einen Teilschnitt durch eine Schmelzsicherung.

Der dargestellte Schmelzeinsatz besteht aus einem gezogenen, nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter SN aus Wolframdraht 1 mit. dem Silberüberzug 3 und dem gezogenen wirkstoffhaltigen Schmelzleiter SW aus einer Mangan-Nickel-Legierung 2 in einem Kupferrohr

4 mit Zinnüberzug 5, der schraubenförmig um den nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter SNgewickelt ist. Dieser Schmelzeinsatz brennt bei einer längeren Überlastung leicht durch und unterbricht sofort, bleibt jedoch bei einem kurzzeitigen Stromstoß unversehrt. So wurde z. B. gefunden, daß der Schmelzeinsatz einem stetigen ÜberlastungssiTom bis zu dem l,4fachen des Nennstroms standhält, jedoch innerhalb von 10 ms bei einem "stetigen Belastungsstrom durchbrennt, der zweimal so groß wie der Nennstrom ist. Gleichzeitig hält dieser Schmelzeinsatz jedoch einem Stromstoß stand, der 10-bis 20mal so groß wie der Nennstrom ist, und insbesondere hält er einem Stromstoß, der 14mal größer als der Nennstrom von 0,35 Amp. ist, über 10 ms stand. Man erhält also einen Schmelzeinsatz mit einer ausgezeichneten Ansprechcharakteristik.

Wolfram als Material für den nicht wirkstoffhaltigen drahtförmigen Schmelzleiter SN ist sehr hart und zäh genug, so daß es aus einer Form gezogen werden kann. Außerdem ist der lineare Ausdehnungskoeffizient eines Wolframdrahtes und-d.amit die Dehnung bei Erwärmung so klein, daß eine Berührung mit der Wandung des Isolierkörpers in Form des Glasröhrchens vermieden wird. Silber, Kupfer oder Zinn können nicht Verwendung finden, weil diese Metalle nicht fein genug gezogen werden können und ihre linearen Ausdehnungskoeffizienten zu groß sind.

Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Zink ist zwar kleiner als der von Wolfram, Zink kann aber trotzdem nicht verwendet werden, da ein Ziehen der Drähte aufgrund der nicht ausreichenden Härte und Zähigkeit des Zinks unmöglich ist.

Wolframdraht eignet sich aufgrund der höheren thermischen Leitfähigkeit und der elektrischen Widerstandsfähigkeit überraschend gut. Er wird Erwärmungsund Glühprozessen in einem Wasserstoffgas unterworfen, und die Oberfläche wird, wie bereits erwähnt, mit einem Silberüberzug 3 versehen. Dadurch kann der Draht leicht an Endkappen geschweißt werden.

Eine Wirkstoffseele aus einer Mangan-Nickel-Legierung 2 in einem Kupferrohr 4 ergibt einen Schmelzeinsatz mit niedriger Schmelztemperatur. Der Draht für die Wirkstoffseele aus einer Mangan-Nickel-Legierung von hoher Reinheit kann metallurgisch leicht hergestellt werden. Damit der spezifische elektrische Widerstand klein ist, soll der Gesamtkupfergehalt des Kupferrohrs mindestens 80 Gew.-% betragen. Für das Kupferrohr eignet sich am besten eine Mangan-Kupfer-Legierung, die auch für das Ziehen des Drahtes die besten Eigenschaften aufweist.

Für die Herstellung des wirkstoffhaltigen Schmelzleiters SW wird eine Legierung, die hauptsächlich aus Mangan und Nickel besteht, mit Kupfer ummantelt und vollkommen feingezogen. Die Legierung für das Kupferrohr 4 soll hart, zugfähig und schwer oxidierbar sein und einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand haben. Aluminium ist dafür ungeeignet, weil es zu AI2O3 oxidiert. Zinn und Blei sind zu weich und Chrom und Zink für das Feinziehen ungeeignet. Eisen und Magnesium sind wegen der leichten Oxydierbarkeit ebenfalls ungeeignet. Mangan und Silber können vom Standpunkt des Drahtziehens und der übrigen Verfahrensschritte nicht verwendet werden. Platin und Nickel weisen eine ungünstige Wärmeleitfähigkeit auf. In der Summe der Eigenschaften erweist sich eine Mangan-Kupfer-Legierung mit mindestens 80 Gew.-% Kupfer als günstigstes Material für das Kupferrohr und kann zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Oxydation mit einem Zinnüberzug 5 versehen sein.

Beispiel

Als nicht wirkstoffhaltiger Schmelzleiter SN wird ein silberummantelter Wolframdraht 1 mit einem Durchmesser von 0,025 mm vorgesehen; er wird einem Glühverfahren unterworfen. Für den Schmelzleiter SW mit einer Wirkstoffseele wird eine Mangan-Nickel-Legierung 2 mit einem Kupferrohr 4 bedeckt und zu einem Draht mit einem Durchmesser von 0,045 mm gezogen. Er wird dann mit einem Zinnüberzug 5 von etwa 2 μπι Dicke versehen. Durch diese Ausbildung wird insbesondere erreicht, daß ein gegen Feuchtigkeit und Oxydation sehr widerstandsfähiger Schmelzleiter geschaffen wird. Die Zusammensetzung des Schmelzleiters SW wird in der folgenden Tabelle in Gew.-% angegeben:

Gew.-%	Ni	Cu
Mn ·	2,5	91,5
6	5	83
12	1,5	92,5
6

Wie in Fig.3 gezeigt, wird der wirkstoffhaltige Schmelzleiter SW schraubenförmig auf den nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter SN mit 120 Windungen/cm gewickelt und auf Längen von 3 cm geschnitten. Diese Schmelzsicherung wird in ein Glasrohr 6 eingesetzt. Wolframdraht ist im allgemeinen nicht schweißbar, kann jedoch aufgrund des Silberüberzugs in einfacher Weise an die Endkappen 7 angeschweißt werden. Es ist also nicht notwendig, die verdrillten Schmelzleiter mechanisch zusammenzudrücken oder zu quetschen.

Die Kappe 7 besitzt einen Konkavteil 8, wie in A b b. 4 gezeigt, und jedes Teil der verdrillten Schmelzleiter wird umgebogen und dort verschweißt Die so hergestellte träge Schmelzsicherung hält das l,4fache eines Nennstroms von 0,35 A aus; sie brennt innerhalb von 10 s durch, wenn 0,7 A fließen und hält 10 ms lang den 14fachen Nennstrom aus. Bisher verwendete Schmelzsicherungen brennen innerhalb von 10 ms bei einem Überlaststrom durch, der das 9fache ' des Nennstroms ausmacht. Die Schmelzleiter können beliebige Form, z. B. Plattenform, besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Träger, in einem Isolierkörper befindlicher Schmelzeinsatz mit drahtförmigen Schmelzleitern, von denen einer ein mit einer Wirkstoffseele durch Ziehen hergestellter Schmelzleiter und einer ein nicht wirkstoffhaltiger Schmelzleiter mit Silberüberzug ist, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht wirkstoffhaltige Schmelzleiter (SN) mit dem 1» Silberüberzug (3) aus Wolframdraht (1) besteht und der gezogene wirkstoffhaltige Schmelzleiter (SW) aus einer Mangan-Nickel-Legierung (2) in einem Kupferrohr (4) besteht, wobei der wirkstoffhaltige Schmelzleiter (SW) wenigstens 80 Gew.-°/o Kupfer enthält und der wirkstoffhaltige Schmelzleiter (SW) schraubenförmig um den nicht wirkstoffhaltigen Schmelzleiter (SN)gewickelt ist.

2. Träger, in einem Isolierkörper befindlicher Schmelzeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2» zeichnet, daß der wirkstoffhaltige Schmelzleiter fS W) einen Zirinüberzug (5) aufweist.