EP1517348B1 - Fuse element with profiled contact pins and manufacturing process - Google Patents
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- EP1517348B1 EP1517348B1 EP20030021386 EP03021386A EP1517348B1 EP 1517348 B1 EP1517348 B1 EP 1517348B1 EP 20030021386 EP20030021386 EP 20030021386 EP 03021386 A EP03021386 A EP 03021386A EP 1517348 B1 EP1517348 B1 EP 1517348B1
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherungselement mit einem an zwei Kontaktpfosten befestigten Schmelzleiter, wobei der Schmelzleiter an den Kontaktpfosten an einer Schweißstelle mittels Laser-Schweißen befestigt ist, wobei der Laserstrahl beim Laser-Schweißen auf den Kontaktpfosten auf eine der Schweißstelle des Schmelzleiters gegenüberliegende Auftreffstelle gerichtet wird, und wobei die Kontaktpfosten jeweils einen die Schweißstelle und die Auftreffstelle einschließenden Abflachbereich verringerter Materialdicke aufweisen.The present invention relates to a fuse element having a fusible conductor attached to two contact posts, wherein the fusible conductor is attached to the contact post at a welding location by laser welding, wherein the laser beam is directed at the contact post to a contact point of the fusible conductor in laser welding and wherein the contact posts each comprise a flattening region of reduced material thickness including the weld and the impact location.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherungselements, bei dem mindestens zwei Kontaktpfosten in einer Halterung befestigt werden und ein Schmelzleiter durch Erhitzen mit Hilfe eines Laserstrahls an den Kontaktpfosten angeschweißt wird, wobei der Laser auf eine von dem Schmelzleiter abgewandte Seite der Kontaktpfosten gerichtet wird.The invention also relates to a method for producing a fuse element in which at least two contact posts are fixed in a holder and a fusible conductor is welded to the contact post by heating with the aid of a laser beam, the laser being directed onto a side of the contact posts facing away from the fusible link ,
In der
Wenn der Abflachbereich des Kontaktpfostens eine geringe Materialdicke aufweist, wird nur eine geringe Laserenergie und kurze Laser-Pulsdauer benötigt, um eine Schweißverbindung herzustellen. Durch die dünn abgeflachte Form der Kontaktpfosten ist jedoch die mechanische Stabilität der Siche-rungselemente, insbesondere im Verbindungsbereich zu dem Schmelzleiter, verringert. Wird hingegen die Materialdicke der abgeflachten Kontaktbereiche erhöht, so ist zwar eine gute mechanische Stabilität gegeben, es ist jedoch eine deutlich höhere Laserenergie und/oder Laser-Pulsdauer erforderlich, um eine sichere Schweißverbindung herzustellen. Außerdem ist durch die dickere Ausführung des Kontaktpfostens die Wärmekapazität im Bereich der Verbindungsstelle erhöht und der zeitliche Temperaturverlauf ist träger und belastet dadurch das Schmelzleitermaterial. Es kommt beim Schweißen zu einer Versprödung des Schmelzleiters im Verbindungsbereich.If the flattening area of the contact post has a small material thickness, only a small amount of laser energy and short laser pulse duration is needed to make a welded joint. Due to the thin flattened shape of the contact posts, however, the mechanical stability of the hedging elements, especially in the connection region to the fusible conductor, reduced. If, on the other hand, the material thickness of the flattened contact regions is increased, then good mechanical stability is provided, but a significantly higher laser energy and / or laser pulse duration is required in order to produce a secure welded connection. In addition, the heat capacity in the region of the connection point is increased by the thicker design of the contact post and the temporal temperature profile is slower and thereby load the Schmelzleitermaterial. Welding leads to embrittlement of the fusible conductor in the connection area.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Sicherungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine schnelle und sichere Verbindung zwischen dem Schmelzleiter und dem Kontaktpfosten durch Laser-Schweißen erlaubt und gleichzeitig eine hohe mechanische Stabilität besitzt.It is therefore an object of the invention to provide a fuse element of the type mentioned, which allows a fast and secure connection between the fusible conductor and the contact post by laser welding and at the same time has a high mechanical stability.
Diese Aufgabe wird durch ein Sicherungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schmelzsicherungselements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.This object is achieved by a securing element having the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Sicherungselement, welches von der eingangs genannten Art ist, nimmt bei wenigstens einem Kontaktpfosten der Abflachbereich verringerter Materialdicke nur einen Teil der Breite des Kontaktpfostens ein, so dass neben dem Abflachbereich wenigstens ein Stützbereich größerer Materialdicke verbleibt.In the case of the securing element according to the invention, which is of the aforementioned type, the flattening region of reduced material thickness occupies only part of the width of the contact post in at least one contact post, so that at least one supporting region of greater material thickness remains in addition to the flattening region.
Ein derartig geformter Kontaktpfosten bietet eine gute mechanische Stabilität und ermöglicht eine rasche und sichere verschweißung des Schmelzleiters mit dem Kontaktpfosten. Der Stützbereich größerer Materialdicke verleiht dem Kontaktpfosten eine mechanische Stabilität, die ein Umknicken oder Verbiegen des Kontaktpfostens verhindert. Bei herkömmlichen Sicherungen, bei denen ganze Längsabschnitte von Kontaktpfosten über ihren Querschnitt abgeflacht sind, besteht die Gefahr, dass der Kontaktpfosten insbesondere in Abflachrichtung instabil wird. Bereits geringes Verbiegen führt jedoch zu einer veränderten Lage oder sogar einer Dehnung oder Stauchung des an den Kontaktpfosten befestigten Schmelzleiters. Dadurch ergibt sich ein verändertes Abschaltverhalten der Sicherung oder bei starker Verformung sogar eine Beschädigung oder Zerstörung des Schmelzleiters.Such a shaped contact post provides good mechanical stability and allows rapid and secure welding of the fusible conductor to the contact post. The support region of greater material thickness gives the contact post a mechanical stability that prevents buckling or bending of the contact post. In conventional fuses, where whole longitudinal sections are flattened from contact post over its cross-section, there is a risk that the contact post is unstable, especially in flattening. However, even slight bending leads to a changed position or even an elongation or compression of the fuse conductor fastened to the contact post. This results in a changed turn-off of the fuse or even severe damage even damage or destruction of the fuse conductor.
Die Kontaktpfosten des erfindungsgemäßen Sicherungselementes verändern ihre Form und Lage bei üblichen mechanischen Belastungen, denen die Sicherungselemente ausgesetzt werden, nicht und gewährleisten eine sichere Halterung des Schmelzleiters. Die Lage des Schmelzleiters ist stabil und das Abschalten des Sicherungselementes reproduzierbarer.The contact posts of the fuse element according to the invention do not change their shape and position under normal mechanical stresses to which the fuse elements are exposed, and ensure secure retention of the fuse conductor. The position of the fusible conductor is stable and the shutdown of the fuse element reproducible.
Neben der mechanischen Stabilität des Kontaktpfostens wird die Befestigung des Schmelzleiters am Kontaktpfosten mittels Laser-Schweißen wesentlich verbessert. Der Laserstrahl wird auf den jeweiligen Bereich des Kontaktpfostens gerichtet, in dem die Schweißstelle zwischen Schmelzleiter und Kontaktpfosten entstehen soll. Dabei wird der Laserstrahl auf die Seite des Kontaktpfosten gerichtet, die dem Schmelzleiter gegenüberliegt bzw. abgewandt ist. Dieser Auftreffpunkt des Laserstrahls und auch die Schweißstelle liegen im Abflachbereich mit verringerter Materialdicke. Die vorgesehene Schweißstelle wird im Abflachbereich wesentlich schneller erhitzt, da der Wärmestrom eine geringere Materialdicke durchtreten muss (Wärmestrom indirekt proportional zur Materialdicke). Das Temperaturprofil auf der dem Schmelzleiter zugewandten Seite weist von der dem Auftreffpunkt des Lasers gegenüberliegenden Stelle aus, in radialer Richtung über die Fläche des Kontaktpfosten einen wesentlich steileren Verlauf auf, als bei einem Kontaktpfosten mit nicht verringerter Materialdicke.In addition to the mechanical stability of the contact post, the attachment of the fusible conductor to the contact post by laser welding is significantly improved. The laser beam is directed to the respective area of the contact post in which the weld between the fusible conductor and contact post is to be formed. In this case, the laser beam is directed to the side of the contact post, which faces or faces away from the fusible conductor. This point of incidence of the laser beam and also the weld lie in the flattening area with reduced material thickness. The intended weld is heated much faster in the flattening area, since the heat flow must pass through a smaller material thickness (heat flow indirectly proportional to the material thickness). The temperature profile on the side facing the fusible conductor, from the location opposite the point of impact of the laser, has a substantially steeper course in the radial direction over the surface of the contact post than in the case of a contact post with an unreduced material thickness.
Aufgrund der verringerten Materialdicke des Kontaktpfostens im Abflachbereich wird eine deutlich geringere Laserleistung und/oder Bestrahlungsdauer benötigt, um eine sichere Schweißverbindung herzustellen. Die Materialbelastung und wärmebedingte Versprödung oder Ermüdung wird drastisch verringert.Due to the reduced material thickness of the contact post in Abflachbereich a significantly lower laser power and / or irradiation time required to establish a secure weld. The material load and heat embrittlement or fatigue is drastically reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Schmelzleiter über den Flachbereich hinaus auf den Stützbereich größerer Materialdicke. Bei dieser Ausführungsform steht der Schmelzleiter mit dem Kontaktpfosten sowohl in dem Abflachbereich, als auch in dem Stützbereich in Kontakt. Bei dem Laser-Schweißvorgang werden diese Bereiche wegen der unterliegenden unterschiedlichen Materialdicke auch unterschiedlich stark erhitzt. Die Kontaktbereiche zwischen dem Schmelzleiter und dem abgeflachten Bereich des Kontaktpfostens werden stärker erhitzt als die Kontaktbereiche zwischen dem Schmelzleiter und dem nicht abgeflachten Stützbereich des Kontaktpfostens. So kann z.B. der Schmelzleiter in einem Bereich eine intensivere Schweißverbindung mit dem Kontaktpfosten eingehen als in einem anderen Bereich.In an advantageous embodiment of the invention, the fusible conductor extends beyond the flat region to the support region of greater material thickness. In this embodiment, the fusible conductor is in contact with the contact post in both the flattening area and the supporting area. In the laser welding process, these areas are heated to different degrees because of the underlying different material thickness. The contact areas between the fusible conductor and the flattened area of the contact post are heated more strongly than the contact areas between the fusible conductor and the non-flattened support area of the contact post. Thus, e.g. the fusible conductor in one area a more intense weld with the contact post enter than in another area.
In einer weiteren Ausführungsform bildet der Abflachbereich und der wenigstens eine Stützbereich zumindest im Auflagebereich des Schmelzleiters eine Auflageebene. In diesem Fall ist die Befestigung des Schmelzleiters während der Fertigung des Sicherungselementes besonders einfach. Der Schmelzleiter kann auf die Auflagenebene des Kontaktpfostens aufgelegt werden, wobei er gleichmäßig über die gesamte Breite der Auflageebene aufliegt.In a further embodiment, the flattening region and the at least one support region form a support plane at least in the contact region of the fusible conductor. In this case, the attachment of the fusible conductor during the manufacture of the fuse element is particularly simple. The fusible conductor can be placed on the support plane of the contact post, wherein it rests evenly over the entire width of the support plane.
In einer weiteren Ausführungsform liegt der Schmelzleiter quer zur Längsrichtung des Kontaktpfostens auf dem Kontaktpfosten auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein weiterer, gleich ausgebildeter Kontaktpfosten neben den ersten Kontaktpfosten angeordnet wird, so dass die Kontaktpfosten mit ihrer Längsachse in die gleiche Richtung weisen. Ein quer zu der Längsrichtung des ersten Kontaktpfostens auf dem Kontaktpfosten aufliegender Schmelzleiter kann in gleicher Weise auf dem zweiten Kontaktpfosten aufliegen.In a further embodiment, the fusible conductor rests on the contact post transversely to the longitudinal direction of the contact post. This is particularly advantageous if a further, identically formed contact post is arranged next to the first contact post, so that the contact posts point with their longitudinal axis in the same direction. A transverse to the longitudinal direction of the first contact post The fusible conductor resting on the contact post can rest in the same way on the second contact post.
Vorzugsweise sind die Kontaktpfosten des Sicherungselementes in einer Halterung befestigt und der Abflachbereich mit verringerter Materialdicke erstreckt sich bis zu dem der Halterung abgewandten Ende des Kontaktpfostens. Die Halterung stellt sicher, dass die Kontaktpfosten in einer festen Lage zueinander gehalten werden. Außerdem kann die Halterung zum Greifen des Sicherungselementes verwendet werden, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung des Schmelzleiters oder der Kontaktpfosten besteht. Erstreckt sich der Abflachbereich mit verringerter Materialdicke bis zu dem der Halterung abgewandten Ende des Kontaktpfostens, so kann z.B. die Abflachung des Kontaktpfostens direkt beim Kürzen des Kontaktpfostenmaterials auf die Länge eines Kontaktpfostens erfolgen, z.B. mit dem gleichen Werkzeug. Der Schmelzleiter ist dann an dem der Halterung abgewandten Endbereich des Kontaktpfostens befestigt.The contact posts of the securing element are preferably fastened in a holder and the flattening area of reduced material thickness extends up to the end of the contact post facing away from the holder. The bracket ensures that the contact posts are held in a fixed position to each other. In addition, the holder can be used to grip the fuse element without the risk of damaging the fuse or contact posts. If the flattening area of reduced material thickness extends as far as the end of the contact post facing away from the holder, then e.g. the flattening of the contact post directly upon shortening the contact post material to the length of a contact post, e.g. with the same tool. The fusible conductor is then fastened to the end region of the contact post facing away from the holder.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Abflachbereich mit verringerter Materialdicke in der Mitte des Kontaktpfostens, so dass an zwei Längsseiten des Abflachbereichs jeweils ein Stützbereich größerer Materialdicke gebildet ist. Die Kontaktpfosten dieses Sicherungselements sind durch die verstärkten Seitenbereiche besonders stabil.In a particularly advantageous embodiment, the flattening region extends with a reduced material thickness in the middle of the contact post, so that in each case a support region of greater material thickness is formed on two longitudinal sides of the flattening region. The contact posts of this fuse element are particularly stable due to the reinforced side regions.
Vorzugsweise weist das Sicherungselement einen Schmelzdraht auf, der um einen nicht-leitenden Kern gewickelt ist. Bei diesem Sicherungselement wird mindestens eine Windung des Schmelzdrahtes durch Laser-Schweißen an dem Kontaktpfosten befestigt. Es können jedoch auch mehrere Windungen gleichzeitig in einem Laser-Schweißvorgang an dem Kontaktpfosten befestigt werden.Preferably, the fuse element comprises a fuse wire wound around a nonconductive core. In this fuse element, at least one turn of the fuse wire is fixed to the contact post by laser welding. However, it is also possible to fasten a plurality of windings at the same time in a laser welding operation to the contact post.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn bei einem Sicherungselement, bei dem sich der Schmelzleiter über den Abflachbereich hinaus auf Stützbereich erstreckt, der Schmelzdraht einen Drahtkern und eine Ummantelung aus einem Material aufweist, dessen Schmelztemperatur niedriger ist als die des Drahtkerns. In den abgeflachten Bereichen, in denen der Schmelzdraht an dem Kontaktpfosten befestigt wird, ist die Schweißtemperatur höher und sowohl das Material der Ummantelung, als auch das Material des Drahtkerns werden zur Herstellung einer Schweißverbindung aufgeschmolzen. In den nicht abgeflachten Bereichen, in denen der Schmelzdraht an dem Kontaktpfosten befestigt wird, wird aufgrund der geringeren Temperatur der Kontaktpfosten nur das Material der Ummantelung angeschmolzen, nicht jedoch der Drahtkern. In diesen Bereichen kann z.B. eine Lötverbindung zwischen dem Kontaktpfosten und dem Schmelzleiter hergestellt werden, sofern der Schmelzleiter mit einem Lot ummantelt ist.It is particularly advantageous if, in the case of a fuse element in which the fusible conductor extends beyond the flattening area, onto the support region, the fusible wire a wire core and a sheath of a material whose melting temperature is lower than that of the wire core. In the flattened areas where the fusible wire is attached to the contact post, the welding temperature is higher and both the material of the sheath and the material of the wire core are melted to make a welded joint. In the non-flattened areas where the fuse wire is attached to the contact post, due to the lower temperature of the contact posts, only the material of the jacket is fused, but not the wire core. In these areas, for example, a solder joint between the contact post and the fusible conductor can be made, as long as the fusible conductor is coated with a solder.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Sicherungselement werden mindestens zwei Kontaktpfosten in einer Halterung befestigt, und ein Schmelzleiter wird durch Erhitzen mit Hilfe eines Laserstrahls an den Kontaktpfosten angeschweißt. Dabei wird der Laser auf eine von dem Schmelzleiter abgewandte Seite der Kontaktpfosten gerichtet, nachdem die Materialdicke mindestens eines Kontaktpfostens in wenigstens einem Teil des Auflagebereichs des Schmelzleiters derart verringert worden ist, dass ein so gebildeter Auflagebereich nur eine Teilbreite des Kontaktpfostens einnimmt.In the method according to the invention for producing a securing element, at least two contact posts are fastened in a holder, and a fusible conductor is welded to the contact post by heating with the aid of a laser beam. In this case, the laser is directed to a side remote from the fusible conductor side of the contact post, after the material thickness of at least one contact post has been reduced in at least a portion of the support area of the fusible conductor such that a thus formed support area occupies only a partial width of the contact post.
Die Verringerung der Materialdicke des Kontaktpfostens kann bei diesem Verfahren bereits bei der Herstellung und Kürzung der Kontaktpfosten geschehen, oder nachdem die Kontaktpfosten in einer Halterung befestigt wurden. Um die Vorteile der Erfindung zu nutzen, muss lediglich sichergestellt sein, dass die Verringerung der Materialdicke stattfindet, bevor der Schmelzleiter an dem Kontaktpfosten durch Laser-Schweißen befestigt wird.The reduction of the material thickness of the contact post can be done in this process already in the manufacture and shortening of the contact posts, or after the contact posts have been mounted in a holder. To take advantage of the invention, all that is needed is to ensure that the reduction in material thickness occurs before the fusible conductor is attached to the contact post by laser welding.
Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous and preferred developments of the invention are characterized in the subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.In the following the invention will be described with reference to a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Sicherungselements; undFigur 2 eine schematische Rückansicht eines erfindungsgemäßen Sicherungselements; undFigur 3 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Sicherungselement.
- Figure 1 is a schematic front view of a fuse element according to the invention; and
- Figure 2 is a schematic rear view of a fuse element according to the invention; and
- Figure 3 is a schematic plan view of a fuse element according to the invention.
In Figur 1 ist in einer Vorderansicht ein erfindungsgemäßen Sicherungselement schematisch dargestellt, bei dem zwei Kontaktpfosten (1) in einer Halterung (2) befestigt sind. Die Kontaktpfosten (1) führen durch die Halterung (2) hindurch und ragen oben und unten aus dieser heraus. Im oberen Abschnitt der Kontaktpfosten (1) sind in deren Mittelbereichen Abflachbereiche (3) gebildet, in denen die Materialdicke der Kontaktpfosten (1) verringert ist. Beidseitig neben den Abflachbereichen (3) sind an den Längsseiten Stützbereiche (4) an den Kontaktpfosten (1) gebildet, in denen die Materialdicke der Kontaktpfosten nicht verringert ist. Die Kontaktpfosten (1) sind nur einseitig abgeflacht, und zwar bei der Darstellung in Figur 1 auf der dem Betrachter zugewandten Seite. Ein Schmelzleiter (5) erstreckt sich zwischen den beiden Kontaktpfosten (1) und ist an diesen durch Laser-Schweißen befestigt. Der Schmelzleiter (5) weist einen Schmelzdraht (6) auf, der um einen isolierenden Kern (7) gewickelt ist. Der Schmelzdraht (6) ist aus einem zentralen Drahtkern, z.B. aus einer Silber-Kupfer-Legierung oder Feinsilber, und einer Ummantelung aus einem zweiten Material, z.B. einem Zinn-Lot, gebildet. Wesentlich ist, daß der Schmelzpunkt der Ummantelung bei einer niedrigeren Temperatur liegt, als der Schmelzpunkt des Drahtkerns. Es ist möglich, zwischen dem Schmelzleiter und dem Kontaktpfosten eine Lötverbindung herzustellen, sofern die Temperatur der Verbindungsstelle höher als die Schmelztemperatur der Ummantelung, jedoch niedriger als die Schmelztemperatur der Drahtkerns ist. Übersteigt die Temperatur der Verbindungsstelle hingegen die Schmelztemperatur der Drahtkerns, wird eine Schweißverbindung hergestellt. Die Verbindungsstellen zwischen dem Schmelzleiter (5) und den Kontaktpfosten sind in dem Bereich angeordnet, in dem auch die Abflachbereiche (3) und die Stützbereiche (4) angeordnet sind, jedoch auf den den Abflachbereichen (3) abgewandten Seiten der Kontaktpfosten (1).1 shows a front view of a securing element according to the invention is shown schematically, in which two contact posts (1) in a holder (2) are attached. The contact posts (1) pass through the holder (2) and protrude above and below out of this. In the upper section of the contact posts (1), flattening areas (3) are formed in their middle areas, in which the material thickness of the contact posts (1) is reduced. On both sides next to the flat areas (3), support areas (4) on the contact posts (1) are formed on the longitudinal sides, in which the material thickness of the contact posts is not reduced. The contact posts (1) are flattened only on one side, namely in the representation in Figure 1 on the viewer side facing. A fusible conductor (5) extends between the two contact posts (1) and is fixed thereto by laser welding. The fusible conductor (5) has a fusible wire (6) which is wound around an insulating core (7). The fusible wire (6) is formed of a central wire core, for example of a silver-copper alloy or fine silver, and a sheath of a second material, such as a tin solder. It is essential that the melting point of the sheath is at a lower temperature than the melting point of the wire core. It is possible to make a solder joint between the fusible conductor and the contact post, provided the temperature of the joint higher than the melting temperature of the cladding but lower than the melting temperature of the wire core. On the other hand, when the temperature of the joint exceeds the melting temperature of the wire core, a welded joint is produced. The connection points between the fusible conductor (5) and the contact posts are arranged in the region in which the flattening regions (3) and the support regions (4) are arranged, but on the sides of the contact posts (1) facing away from the flattening regions (3).
Figur 2 zeigt das Sicherungselement aus Figur 1 in einer Rückansicht. Der Schmelzleiter (5) liegt auf den Kontaktpfosten (1) auf, wobei im Auflagebereich der Schmelzleiter eine Auflageebene gebildet ist.FIG. 2 shows the securing element from FIG. 1 in a rear view. The fusible conductor (5) rests on the contact post (1), wherein a support plane is formed in the support region of the fusible conductor.
Figur 3 zeigt das Sicherungselement aus Figur 1 in einer Ansicht von oben. Der Schmelzleiter (5) liegt mit mehreren Windungen auf dem Kontaktpfosten (1) auf, wobei sich der Schmelzleiter (5) über dem Abflachbereich (3) hinaus auf den Stützbereich (4) erstreckt. Somit liegen die Windungen des Schmelzdrahtes (6) in verschiedenen Abschnitten des Schmelzleiters (5) auf verschiedenen Bereichen der Kontaktpfosten (1) mit unterschiedlichen Materialdicken auf. Beim Schweißvorgang wird der Laser auf einen Abflachbereich (3) eines Kontaktpfostens (1) gerichtet. Der Wärmestrom tritt vom Auftreffpunkt durch das Material des Kontaktpfostens (1) und erwärmt den Auflagebereich, auf dem der Schmelzleiter (5) aufliegt. Der abgeflachte Bereich, der unmittelbar von dem Laser erwärmt wird, wird durch einen kurzen Laserpuls auf eine wesentlich höhere Temperatur erwärmt als der Stützbereich (4) des Kontaktpfostens (1). Die Windungen des Schmelzdrahtes (6), die im Abflachbereich auf dem Schmelzleiter aufliegen, werden einer höheren Temperatur ausgesetzt und verschweißt, während diejenigen Windungen, die im Stützbereich (4) aufliegen, einer geringeren Temperatur ausgesetzt und überwiegend angelötet werden. Insgesamt ist die thermische Belastung des Schmelzdrahtes (6) gegenüber dem Laser-Schweißen an einem Kontaktpfosten ohne Abflachbereich reduziert. Es kommt nicht zu einer Versprödung des Schmelzdrahtes (6), die immer dann auftritt, wenn der Schmelzdraht zu lange oder zu hoch erhitzt wird.FIG. 3 shows the securing element from FIG. 1 in a view from above. The fusible conductor (5) rests on the contact post (1) with several windings, with the fusible conductor (5) extending beyond the flattening region (3) onto the support region (4). Thus, the turns of the wetting wire (6) in different sections of the fusible conductor (5) on different areas of the contact posts (1) with different material thicknesses. During the welding process, the laser is directed to a flattening region (3) of a contact post (1). The heat flow occurs from the point of impact through the material of the contact post (1) and heats the support area on which the fusible conductor (5) rests. The flattened area, which is heated directly by the laser, is heated by a short laser pulse to a much higher temperature than the support area (4) of the contact post (1). The turns of the fusible wire (6), which lie in the Abflachbereich on the fusible conductor, are exposed to a higher temperature and welded, while those turns which rest in the support region (4) are exposed to a lower temperature and mainly soldered. Overall, the reduced thermal stress of the fuse wire (6) compared to the laser welding at a contact post without Abflachbereich. There is no embrittlement of the wetting wire (6), which always occurs when the fusible wire is heated too long or too high.
Im Rahmen des Erfindungsansprüche sind alternative Ausführungsformen denkbar. Beispielweise kann mehr als ein Abflachbereich an den Kontaktpfosten gebildet sein. Über seine Breite kann der Kontaktpfosten z.B. mehrere Abflachbereiche mit unterschiedlicher Materialdicke oder wechselnde Abflachbereiche und Stützbereiche aufweisen. Ferner können die Abflachbereiche auch graduell in die Stützbereiche übergehen, ohne daß die Materialdicke an den Übergängen gestuft ist. Die Auswahlmöglichkeiten der Materialien für die Kontaktpfosten und den Schmelzleiter, bzw. dessen Drahtkern und Ummantelung, sind ebenfalls vielfältig und nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt.Within the scope of the claims of the invention, alternative embodiments are conceivable. For example, more than one flat area may be formed on the contact post. Over its width, the contact post may e.g. have multiple Abflachbereiche with different material thickness or changing Abflachbereiche and support areas. Furthermore, the flattening areas may also gradually transition into the support areas without the material thickness being stepped at the transitions. The choice of materials for the contact posts and the fusible conductor, or its wire core and sheath, are also diverse and not limited to the above materials.
Claims (13)
- A fuse element with a fusible conductor (5) connected to contact posts (1), wherein the fusible conductor is connected to the contact posts at a weld point by means of laser welding, whereby the laser beam is directed onto the contact posts onto an impingement point opposite to the weld point of the fusible conductor, wherein the contact posts each include a flat region (3) of reduced material thickness including the weld point and the impingement point, characterised in that the flat region (3) of reduced material thickness takes up only a proportion of the width of the contact post on at least one contact post (1) so that at least one support region (4) of greater material thickness remains next to the flat region (3).
- A fuse element as claimed in claim 1, characterised in that the fusible conductor (5) extends beyond the flat region (3) onto the support region (4) of greater material thickness.
- A fuse element as claimed in claim 2, characterised in that the flat region (3) and the at least one support region (4) define a contact plane, at least in the contact region of the fusible conductor (5).
- A fuse element as claimed in any one of claims 1 to 3, characterised in that the fusible conductor (5) contacts the contact post transversely to the longitude direction of the contact post (1).
- A fuse element as claimed in claim 4, characterised in that the contact post (1) is secured in a mounting (2) and the flat region (3) of reduced material thickness extends to the end of the contact post remote from the mounting.
- A fuse element as claimed in any one of claims 1 to 5, characterised in that the flat region (3) of reduced material thickness extends in the centre of the contact post (1) so that a respective support region (4) of greater material thickness is defined on two longitudinal sides of the flat region.
- A fuse element as claimed in any one of claims 1 to 5, characterised in that the flat region of reduced material thickness extends along one longitudinal side of the contact post so that a support region remains on the other longitudinal side.
- A fuse element as claimed in claim 7, characterised in that the two contact posts are arranged mirror symmetrically in the mounting.
- A fuse element as claimed in any one of claims 1 to 8, characterised in that the fusible conductor includes a fusible wire.
- A fuse element as claimed in claim 9, characterised in that the fusible wire is wound around a non-conductive core.
- A fuse element as claimed in one of claims 9 to 10, characterised in that the fusible wire includes a wire core and a sheath of a material whose melting temperature is lower than that of the wire core.
- A fuse element as claimed in claim 11, charaterised in that, after heating by the laser, the fusible wire is welded in the flat region to the contact post and is soldered in the support region to the contact post.
- A method of manufacturing a fuse element as claimed in claim 1, wherein at least two contact posts are secured in a mounting and a fusible conductor is welded onto the contact post by heating with the aid of a laser beam, whereby the laser is directed onto a side of the contact post remote from the fusible conductor, in which before welding on the fusible conductor, the material thickness of at least one contact post is reduced in at least a proportion of the contact region of the fusible conductor such that a contact region thus formed only takes up a proportion of the width of the contact post.
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