DE4123738C2 - Mikroschmelzsicherung hoher Abschaltleistung - Google Patents
Mikroschmelzsicherung hoher AbschaltleistungInfo
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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 (4)
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.
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.
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.
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