DE4123738C2

DE4123738C2 - Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung

Info

Publication number: DE4123738C2
Application number: DE4123738A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Shiozaki
Original assignee: SOC Corp
Current assignee: SOC Corp
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: NL193644C; ES2037595A1; GB2248734B; MX9100337A; ES2037595B1; KR940008191B1; BR9103171A; GB2248734A; KR920008800A; US5162773A; MY107178A; JPH0629878Y2; NL193644B; JPH0463539U; DE4123738A1; GB9114997D0; NL9101273A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In neuerer Zeit wird in zunehmendem Maße eine Miniaturi sierung von elektronischen Geräten gefordert und ange strebt. Um diesen Anforderungen zu genügen, wird die Länge der Verdrahtung eines Schaltkreises auf einer (gedruckten) Schaltungsplatine verkleinert, wobei auch spannungsführende Teile (charging sections) entgegenge setzter Polaritäten immer näher aneinander angeordnet werden. Infolgedessen kann im Vergleich zu einer bisheri gen Schaltungsplatine ein abnormaler Strom oder Überstrom einer höheren Größe fließen, wenn ein ungewollter Kurz schuß auftritt.

Um diesem Problem zu begegnen, werden kleinere Schal tungsschutzbauteile angestrebt, wobei sich auch der Abstand zwischen Klemmen oder Anschlüssen derart verklei nerter Schaltungsschutzbauteile verkleinert. Beim Ab schalten eines im folgenden einfach als Überstrom be zeichneten abnormalen Stroms besteht eine enge Beziehung zwischen dem Auftreten einer Lichtbogenentladung und der Größe des Überstroms und/oder dem Abstand zwischen den Anschlüssen. Je höher die Größe des Überstroms wird oder je kleiner der Abstand zwischen den Anschlüssen ist, um so eher tritt eine längere Lichtbogenentladung auf, die mit einer Wärmeerzeugung einer hohen Temperatur eines Mehrfachen von 1000°C einhergeht; infolgedessen besteht dabei die Gefahr, daß die Schaltungsschutzbauteile selbst durchbrennen. Das Abschalten des (Über-)Stroms wird daher mit der Erfüllung der Forderung nach Miniaturisierung der Schaltungsschutzbauteile immer schwieriger.

Es ist eine Schmelzsicherung dieser Art bekannt, bei der ein Lichtbogenlöschmaterial um ein durchschmelzbares Element oder Schmelzelement herum gepackt ist, um einen Hochtemperatur-Lichtbogen zu löschen, der nach dem Durchschmelzen des Schmelzelements unter einem Überstrom entsteht.

Da bei dieser bekannten Schmelzsicherung das Lichtbogen löschmaterial in unmittelbarer Berührung mit dem Schmelz element steht, scheuert es an der Oberfläche des Schmelz elements oder schneidet in diese Oberfläche ein, wodurch das Schmelzelement beschädigt wird. Diese Schmelzsicherung ist daher mit dem Mangel behaftet, daß sie aufgrund einer solchen Beschädigung mechanisch versagen kann. Wenn zudem das Schmelzelement durch einen großen Strom durchgeschmolzen wird, wird eine vollständige Verteilung (dispersion) der vom durchgeschmolzenen Schmelzelement freigesetzten Metalldämpfe durch das das Schmelzelement umschließende Lichtbogenlöschmaterial verhindert, wodurch auch die Entstehung weiterer Abstände oder Zwischenräume zwischen Metallteilchen verhindert wird, woraus eine mangelhafte Isolierung resultiert. Deshalb besteht die Gefahr für das Wiederauftreten einer Lichtbogenentladung. Außerdem ist das Packen oder Ein bringen eines teilchenförmigen Lichtbogenlöschmaterials in den Hauptkörper einer kleinen Schmelzsicherung sehr schwierig und umständlich und einer hohen Produktionslei stung derartiger Schmelzsicherungen zuwiderlaufend.

Eine gattungsgemäße Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung ist aus der DE 33 09 842 A1 bekannt. Bei dieser Feinsicherung ist jedoch kein Isolierelement vorgesehen, das das Schmelzelement umgibt.

Aus der US 32 75 772 ist eine weitere Sicherung bekannt, bei der sich innerhalb eines äußeren zylindrischen Gehäuses ein inneres rohrförmiges Isolierelement befindet, durch dessen Längshohlraum sich ein Schmelzelement erstreckt. Aufgrund des kleineren Außendurchmessers des inneren Isolierelements im Vergleich zum Innendurchmesser des äußeren Gehäuses besteht zwischen den beiden Elementen ein zylindrischer Zwischenraum. Bei dieser Sicherung, die verhältnismäßig groß ist, ist das innere rohrförmige Isolierelement einteilig und durchgehend zwischen den Anschlußkontakten der Sicherung ausgeführt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung gemäß der DE 33 09 842 A1 so weiter zu entwickeln, daß sie sicher einen großen (Über-)Strom zu unter brechen vermag, während dabei ein in ihr enthaltenes Schmelzelement im Normalbetrieb beschädigungsfrei bleiben soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das im Hohlraum des Körpers angeordnete Isolierelement bewirkt, daß Metalldampf, der beim Schmelzen des die Öffnung des Isolierelements durchsetzenden Schmelzelements unter einem das Schmelzelement durchfließenden (abnorma len) Überstrom entsteht, über die Öffnung zur Außenfläche des Isolierelements und dann zur Verteilung zur Innenflä che der Wand des Körpers (oder Gehäuses) entlassen oder abgeleitet wird, wodurch die Ablagerungsdichte der Metalldämpfe an den jeweiligen Flächen von Körper und Isolierelement verringert wird und demzufolge der Iso lierwiderstand erhöht werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstel lung einer erfindungsgemäßen Mikrosicherung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstel lung der Mikroschmelzsicherung nach Fig. 1 mit einge setzten Bauteilen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der vollständig zusammengesetzten Mikroschmelzsicherung,

Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt durch die Mikroschmelzsicherung und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-A′ in Fig. 4.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 ist ein Hauptkörper (oder Gehäuse) 1 einer Mikroschmelzsicherung (Schmelzsicherung) aus einem wärmebeständigen Isoliermaterial, wie Keramik, durch Prägen oder Pressen und Brennen des Materials zu einem parallelelepipedför migen "Kasten" einer Breite von 2-3 mm, einer Länge von 7-8 mm und einer Höhe von 2-3 mm geformt, wobei die Material(wand)dicke im Bereich von 0,5-1 mm liegt.

Insbesondere sind in Längsenden des (kastenförmigen) Hauptkörpers 1 Schlitze ausgebildet, über welche leitfähige An schlüsse 3, 4 aus dem Hauptkörper 1 herausragen. Zwischen diesen Anschlüssen 3, 4 ist innerhalb des Hauptkörpers 1 ein schmelzbares Element oder Schmelzelement 6 befestigt, wobei die Anschlüsse 3, 4 jeweils mit elektrischen Strom- oder Schaltkreisen außerhalb des Hauptkörpers 1 verbunden sind.

Einwärts der Längsenden (oder Stirnseiten) des Hauptkör pers 1 sind Trennwände 10, 11 vorgesehen, die eine Einwärtsverschiebung der Anschlüsse 3, 4 und eine Ver schiebung eines im Hauptkörper angeordneten zylindrischen Rohrs 2 verhindern.

Für die Anschlüsse 3, 4 wird mit Lot metallisiertes Kupfer(blech) verwendet, das durch Preßformen zu jeweils einer T-förmigen Zuleitung geformt ist, um deren Heraus ziehen in Längsrichtung aus dem Hauptkörper 1 zu verhin dern, wenn das T-förmige Ende der betreffenden Zuleitung in den Hauptkörper 1 eingesetzt worden ist. Das zylindri sche Rohr 2 besteht aus einem wärmebeständigen Isolierma terial, wie Keramik, das durch Prägen oder Pressen und Brennen in die Form eines zylindrischen Rohrs eines Außendurchmessers von 1 mm und eines Innendurchmessers von 0,5 mm gebracht worden ist. Gemäß Fig. 2 besitzt dieses (zylindrische) Rohr 2 eine solche Länge, daß es eben in das Innere 5 des Hauptkörpers 1 eingepaßt werden kann, nachdem das Schmelzelement 6 durch das Rohr 2 hindurchgezogen worden ist.

Das zylindrische Rohr 2 besteht dabei aus mehreren zylindrischen Rohren, die im Hohlraum 5 des Hauptkörpers 1 in Reihe angeordnet sind.

Das Schmelzelement 6 wird an den Enden der Anschlüsse 3, 4 mittels Lötpunkten 8, 9 befestigt. Anschließend wird ein aus dem gleichen Werkstoff wie der Hauptkörper 1 bestehender Deckel 7 auf den Hauptkörper 1 aufgesetzt, um dessen obere Öffnung zu verschließen und abzudichten; daraufhin ist die Mikroschmelzsicherung des äußeren Aussehens gemäß Fig. 3 fertiggestellt.

Gemäß Fig. 5 weist ein durch den (kastenförmigen) Haupt körper 1 und den auf diesen aufgesetzten Deckel 7 gebil deter Hohlraum einen rechteckigen (quadratischen) Querschnitt auf. Dabei sind Zwischenräume 12, 13, 14 und 15 zwischen der Innenwandfläche des Hauptkörpers 1 mit dem Deckel 7 und der Außenfläche des (zylindrischen) Rohrs 2 festgelegt.

Mit der beschriebenen Mikroschmelzsicherung hoher Ab schaltleistung, die einen einfachen Aufbau aufweist, bei dem das zylindrische Rohr 2 mit dem es durchsetzenden Schmelzelement 6 in den kastenförmigen Hauptkörper 1 eingesetzt ist, kann ein überragender Isolierwiderstand dadurch erreicht werden, daß sich Metalldämpfe in die Zwischenräume 12-15 verteilen und von den Innenwandflä chen des Hauptkörpers 1 und des Deckels 7 sowie von den Außen- und Innenflächen des zylindrischen Rohrs 2 absorbiert werden können. Außerdem kann dabei eine zufriedenstellen de Leistung zum sicheren Unterbrechen oder Abschalten eines großen Stroms mittels eines einfachen zusätzlichen Bauelements, wie des zylindrischen Rohrs 2, bei einfacher Montage der Schmelzsicherung erzielt werden. Darüber hin aus ist das Schmelzelement 6 im Rohr 2 nicht von irgend einem Material, z. B. einem Lichtbogenlöschmaterial, umschlossen, so daß es von den mit der Verwendung eines Lichtbogenlöschmaterials zusammenhängenden Einschränkun gen frei ist. Weiterhin wird auch ein Abscheuern oder sonstiges Beschädigen des Schmelzelements 6 vermieden, wodurch ein mechanischer Bruch verhindert und demzufolge eine höchst zuverlässige Schmelzsicherung erhalten wird.

Es wurde ein Vergleichsversuch zwischen der erfindungsge mäßen Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung und einer herkömmlichen, ein Lichtbogenlöschmaterial verwen denden Schmelzsicherung durchgeführt. Mit der erfindungs gemäßen Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung konnte ohne jede Schwierigkeit ein einwandfreier (Über-) Stromabschaltvorgang unter einer für Kurzschluß- Abschalttest angewandten Spannung von 125 V, einem Kurzschlußstrom von 50 A und bei einem Leistungsfaktor von 0,7, wie sie nach der (japanischen) Norm UL198G für Überstromschutz-Schmelzsicherungen festgelegt wird, erreicht werden; die erfindungsgemäße Schmelzsicherung zeigte dabei eine Kurzschluß(strom)-Abschaltleistung ähnlich derjenigen einer Schmelzsicherung unter Verwen dung eines Lichtbogenlöschmaterials. In einem Wiederho lungs-Überstromtest, bei dem ein Anregungsstrom gleich dem Nennstrom wiederholt für jeweils 1 s abwechselnd ein- und abgeschaltet wird, brannte zudem die herkömmliche Schmelzsicherung unter Verwendung eines Lichtbogenlösch materials nach 852 Ein/Abschaltzyklen durch, während die Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung das wieder holte Anspannunglegen über 10 000 Zyklen ohne Durchbren nen aushielt.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, weist die Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung eine überlegene Leistungsfähigkeit auf.

Es ist darauf hinzuweisen, daß zur Bildung eines Zwi schenraums oder mehrerer Zwischenräume zwischen der Innenwandfläche des Hauptkörpers 1 und des Deckels 7 sowie der Außenfläche des Rohrs 2 die Querschnittsform eines durch den Hauptkörper 1 und den auf diesen aufge setzten Deckel 7 festgelegten Hohlraums 5 und die Außenflä chen-Querschnittsform des Rohrs 2 verschiedenartig abgewandelt werden können.

Claims

1. Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung, mit

- einem isolierenden Körper (Gehäuse) (1) der durch Wände, die einen Hohlraum (5) festlegen, begrenzt ist
- zwei leitfähigen Anschlüssen, (3, 4), die aus dem Hohlraum (5) durch zwei entgegengesetzt angeordnete Wände des Körpers (1) herausgeführt sind, und
- einem schmelzbaren Element oder Schmelzelement (6) das zwei Enden aufweist, und das sich innerhalb des Hohlraums (5) zwischen den beiden Anschlüssen (3, 4) erstreckt und das mechanisch und elektrisch mit den beiden Anschlüssen (3, 4) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Isolierelement (2) vorgesehen ist, mit
- - einer dieses Isolierelement (2) in Längsrichtung durchsetzenden Öffnung, durch welche sich das Schmelzelement (6) hindurcherstreckt, und
- - einer Form, durch die bei in den Hohlraum (5) des Körpers (1) eingesetztem Isolierelement (2) zwischen den Innenflächen der Wände des Körpers (1) und dem Isolierelement (2) Zwischenräume (12, 13, 14, 15) gebildet sind, und
- das Isolierelement (2) aus einer Anzahl Rohre besteht, die in dem Hohlraum (5) des Körpers (1) in Reihe angeordnet sind.

2. Mikroschmelzsicherung nach Anspruch 1, wobei

- der Körper als ein kastenförmiger Hauptkörper (1) mit dem Hohlraum (5) und einem diesen abdeckenden Deckel (7) ausgebildet ist,
- die beiden leitfähigen Anschlüsse (3, 4) an den jeweiligen Längsenden oder Stirnseiten des kastenförmigen Hauptkörpers (1) angeordnet sind,
- die Ausnehmung (5) des kastenförmigen Hauptkörpers (1) in einem Querschnitt desselben eine rechteckige Form aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- die einzelnen Rohre jeweils eine zylindrische Form aufweisen.

3. Mikroschmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der kastenförmige Hauptkörper (1), der Deckel (7) und das Isolierelement (2) aus einem Keramikmaterial geformt sind.

4. Mikroschmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Ausnehmung (5) an den Längs-Endabschnitten des kastenförmigen Hauptkörpers (1) Trennwände (10, 11) vorgesehen sind, um eine Verschiebung des Isolierelements (2) in Längsrichtung des kastenförmigen Hauptkörpers (1) zu verhindern.