IT201900006332A1

IT201900006332A1 - PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL APPLIANCES.

Info

Publication number: IT201900006332A1
Application number: IT102019000006332A
Authority: IT
Inventors: Fabrizio Rotulo
Original assignee: Electrica S R L
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-24

Description

DISPOSITIVO DI PROTEZIONE PER APPARECCHI ELETTRICI PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL APPLIANCES

La presente invenzione si riferisce ad dispositivo di protezione per apparecchi elettrici, in particolare per batterie di terminali mobili come per esempio smartphone o laptop. The present invention relates to a protection device for electrical appliances, in particular for batteries of mobile terminals such as for example smartphones or laptops.

Com’è noto per garantire un buon funzionamento e una lunga durata degli apparecchi elettrici, è necessario proteggere gli stessi dai sovraccarichi causati da possibili sovracorrenti e dalle conseguenti sovratemperature che possono verificarsi in seguito a malfunzionamenti non prevedibili. As is known, to ensure proper operation and long life of electrical appliances, it is necessary to protect them from overloads caused by possible overcurrents and the resulting overtemperatures that may occur as a result of unpredictable malfunctions.

Per proteggere tali apparecchi elettrici è noto impiegare dispositivi di protezione in grado di interrompere almeno parzialmente il flusso di corrente elettrica tra negli apparecchi elettrici in caso di sovracorrenti e/o sovratemperature. To protect such electrical appliances, it is known to use protection devices capable of at least partially interrupting the flow of electrical current between electrical appliances in the event of overcurrents and / or overheating.

Per semplicità di trattazione nel prosieguo della presente descrizione si farà riferimento in maniera esemplificativa e non limitativa all’applicazione dei suddetti dispositivi di protezione nel settore delle batterie per terminali mobili come smartphone, tablet, laptop ecc. For simplicity of discussion, in the rest of this description, reference will be made in an exemplary and non-limiting manner to the application of the aforementioned protection devices in the battery sector for mobile terminals such as smartphones, tablets, laptops etc.

In vista della crescente diffusione dei terminali mobili sopra citati è, infatti, sempre più fondamentale preservare l’integrità delle batterie ivi utilizzate che, come è noto sono altamente sensibili non solo alle sovracorrenti ma anche alle sovratemperature che possono causare danni irreversibili ai componenti delle batterie stesse comportandone la sostituzione. In view of the growing diffusion of the aforementioned mobile terminals, it is, in fact, increasingly essential to preserve the integrity of the batteries used there which, as is known, are highly sensitive not only to overcurrents but also to overtemperatures which can cause irreversible damage to battery components. was causing its replacement.

Inoltre, per l’uso delle batterie negli smartphone o nei computer è importante garantire la continuità dell’alimentazione elettrica evitandone possibili interruzioni che causano lo spegnimento del terminale. Sono noti dispositivi di protezione 10 del tipo illustrato nelle figure 1A e 1B comprendenti un involucro isolante 11 definente un volume interno, un primo terminale elettrico 12 e un secondo terminale elettrico 13 opposti tra loro che penetrano all’interno dell’involucro 11 per un tratto della loro lunghezza. Ciascuno dei terminali 12, 13 presenta, dunque, una prima estremità interna all’involucro 11 e una seconda estremità esterna all’involucro 11. Un elemento a braccio 14 elastico metallico è connesso all’estremità interna del secondo terminale elettrico 13 e si protende a sbalzo nel volume interno dell’involucro 11 verso il primo terminale elettrico 12; l’elemento a braccio 14 è provvisto di un contatto elettrico 15 in corrispondenza dell’estremità libera opposta a quella connessa al secondo terminale 12. Il contatto elettrico 15 è affacciato verso il primo terminale 12. L’elemento a braccio 14 è conformato in modo tale da realizzare un interruttore normalmente chiuso ponendo il contatto elettrico 15 in diretto contatto con il primo terminale elettrico 12. Inferiormente all’elemento a braccio 14 è posizionata una lamina bimetallica 16 in diretto contatto con l’elemento a braccio 14 e inferiormente alla lamina bimetallica 16 è posizionato un termistore di tipo PTC 17 (Positive Temperature Coefficient) nel seguito denominato per semplicità termistore PTC. Il termistore PTC 17 è in diretto contatto con la lamina bimetallica 16 ed è pertanto connesso elettricamente con il secondo terminale elettrico 13; il termistore PTC è connesso elettricamente mediante elementi conduttivi al primo terminale elettrico 12. La lamina bimetallica 16 è costituita da due metalli aventi coefficiente di dilatazione termica differente in modo tale da poter passare scattando da una prima posizione a una seconda posizione quando la temperatura alla quale è sottoposta aumenta e raggiunge un valore di soglia superiore detto temperatura di intervento, la lamina bimetallica 16 potendo tornare nella prima posizione quando la temperatura alla quale è sottoposta diminuisce e raggiunge un valore di soglia inferiore detto temperatura di ripristino. Quando la lamina bimetallica 16 è nella prima posizione il contatto elettrico 15 portato dall’elemento a braccio 14 è a diretto contatto con il primo terminale elettrico 12 e quindi l’interruttore è chiuso; in tal caso la corrente elettrica fluisce dal primo terminale elettrico 12 al secondo terminale elettrico 13 principalmente attraverso l’elemento a braccio 14. La lamina bimetallica 16 è conformata e posizionata in modo tale che quando scatta nella seconda posizione spinge l’elemento a braccio 14 in modo tale da disconnettere il contatto elettrico 15 dal primo terminale elettrico 12 aprendo quindi l’interruttore. In tal caso, la corrente elettrica può fluire dal primo terminale elettrico 12 al secondo terminale elettrico 13 attraverso il termistore PTC 17. Quindi, in caso di sovracorrenti che provocano un aumento della temperatura attorno alla lamina bimetallica 16 al di sopra del valore di soglia superiore, la lamina bimetallica 16 scatta in seconda posizione aprendo l’interruttore. Il termistore PTC 17 consente di mantenere la temperatura attorno alla lamina bimetallica 16 al di sopra della temperatura di intervento cosicché l’interruttore rimanga aperto finché il sovraccarico non termina. In addition, for the use of batteries in smartphones or computers it is important to ensure the continuity of the power supply, avoiding possible interruptions that cause the terminal to shut down. Protection devices 10 of the type illustrated in Figures 1A and 1B are known, comprising an insulating casing 11 defining an internal volume, a first electrical terminal 12 and a second electrical terminal 13 opposite each other which penetrate inside the casing 11 for a portion of their length. Each of the terminals 12, 13 therefore has a first end internal to the casing 11 and a second end external to the casing 11. A metal elastic arm element 14 is connected to the internal end of the second electrical terminal 13 and extends to cantilever in the internal volume of the casing 11 towards the first electrical terminal 12; the arm element 14 is provided with an electrical contact 15 at the free end opposite to that connected to the second terminal 12. The electrical contact 15 faces towards the first terminal 12. The arm element 14 is shaped so such as to create a normally closed switch by placing the electrical contact 15 in direct contact with the first electrical terminal 12. A bimetallic sheet 16 is positioned below the arm element 14 in direct contact with the arm element 14 and below the bimetallic sheet 16 a PTC 17 (Positive Temperature Coefficient) thermistor is positioned, hereinafter referred to as the PTC thermistor for simplicity. The PTC thermistor 17 is in direct contact with the bimetallic foil 16 and is therefore electrically connected with the second electrical terminal 13; the PTC thermistor is electrically connected by means of conductive elements to the first electrical terminal 12. The bimetallic sheet 16 is made up of two metals having different thermal expansion coefficient in such a way as to be able to jump from a first position to a second position when the temperature at which is subjected to increases and reaches an upper threshold value called intervention temperature, the bimetallic sheet 16 being able to return to the first position when the temperature to which it is subjected decreases and reaches a lower threshold value called reset temperature. When the bimetallic sheet 16 is in the first position, the electrical contact 15 carried by the arm element 14 is in direct contact with the first electrical terminal 12 and therefore the switch is closed; in this case the electric current flows from the first electric terminal 12 to the second electric terminal 13 mainly through the arm element 14. The bimetallic sheet 16 is shaped and positioned in such a way that when it clicks into the second position it pushes the arm element 14 in such a way as to disconnect the electrical contact 15 from the first electrical terminal 12 thus opening the switch. In such a case, the electric current can flow from the first electrical terminal 12 to the second electrical terminal 13 through the PTC thermistor 17. Hence, in the event of overcurrents which cause the temperature around the bimetallic foil 16 to rise above the upper threshold value , the bimetallic sheet 16 snaps into the second position by opening the switch. The PTC thermistor 17 allows to keep the temperature around the bimetallic sheet 16 above the intervention temperature so that the switch remains open until the overload ends.

I dispositivi di protezione di tipo noto presentano alcuni inconvenienti. Known protection devices have some drawbacks.

Un primo inconveniente risiede nel fatto che durante il normale funzionamento a interruttore chiuso possono verificarsi interruzioni nel circuito elettrico, ossia aperture dell’interruttore, a causa di vibrazioni. Ciò è di particolare rilevanza nel caso in cui il dispositivo di protezione sia associato alla batteria di uno smartphone, in quanto queste potenziali interruzioni possono causare lo spegnimento improvviso del terminale comportando un inevitabile disagio per l’utente nonché una potenziale perdita di dati di interesse. A first drawback resides in the fact that during normal operation with the switch closed, interruptions in the electrical circuit may occur, i.e. the switch opens, due to vibrations. This is of particular relevance in the event that the protection device is associated with the battery of a smartphone, as these potential interruptions can cause the terminal to suddenly shut down, resulting in unavoidable inconvenience for the user as well as a potential loss of data of interest.

Un secondo inconveniente dei dispositivi di protezione noti sopra descritti consiste nel fatto che la resistenza di contatto tra l’elemento a braccio 14 e il primo terminale elettrico 12 può risultare elevata dipendendo essenzialmente dalla pressione esercitata dall’elemento a braccio 14 che solitamente è molto piccolo e sottile. Tale resistenza elevata causa una dissipazione di potenza eccessiva nel dispositivo di protezione riducendo quella disponibile per esempio per i circuiti elettrici/elettronici di uno smartphone. A second drawback of the known protection devices described above consists in the fact that the contact resistance between the arm element 14 and the first electrical terminal 12 can be high, essentially depending on the pressure exerted by the arm element 14 which is usually very small. it's thin. This high resistance causes excessive power dissipation in the protection device, reducing that available for example for the electrical / electronic circuits of a smartphone.

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di ideare un dispositivo di protezione in grado di garantire la continuità di funzionamento anche quando sottoposto a colpi e/o vibrazioni. The object of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks and in particular to devise a protection device capable of guaranteeing continuity of operation even when subjected to shocks and / or vibrations.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di protezione che presenti durante il normale funzionamento una minore dissipazione di potenza rispetto all’arte nota. Another purpose of the present invention is to provide a protection device which has a lower power dissipation during normal operation than in the known art.

Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un dispositivo di protezione come esposto nella rivendicazione 1. These and other purposes according to the present invention are achieved by realizing a protection device as set forth in claim 1.

Ulteriori caratteristiche del dispositivo di protezione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Further characteristics of the protective device are the subject of the dependent claims.

Le caratteristiche e i vantaggi di un dispositivo di protezione secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: The characteristics and advantages of a protection device according to the present invention will become more evident from the following, exemplary and non-limiting description, referring to the attached schematic drawings in which:

- le figure 1A e 1B sono due viste laterali in sezione di un dispositivo di protezione secondo la tecnica nota rispettivamente in una posizione di chiusura ed in una posizione di apertura; Figures 1A and 1B are two lateral cross-sectional views of a protection device according to the known art respectively in a closed position and in an open position;

- le figura 2A e 2B sono due viste laterali in sezione di una forma di realizzazione di un dispositivo di protezione secondo la presente invenzione, rispettivamente in una posizione di chiusura ed in una posizione di apertura; - figures 2A and 2B are two lateral sectional views of an embodiment of a protection device according to the present invention, respectively in a closed position and in an open position;

- le figure 3A e 3B sono due viste in esploso, rispettivamente dall’alto e dal basso, del dispositivo di protezione delle figure 2A e 2B. - Figures 3A and 3B are two exploded views, respectively from above and from below, of the protection device of figures 2A and 2B.

Con riferimento alle figure citate, un dispositivo di protezione secondo la presente invenzione è indicato globalmente con il numero di riferimento 100. With reference to the aforementioned figures, a protection device according to the present invention is globally indicated with the reference number 100.

Il dispositivo di protezione 100 comprende un involucro isolante 111 definente un volume interno, un primo terminale elettrico 112 e un secondo terminale elettrico 113 opposti tra loro che penetrano all’interno dell’involucro 111 per un tratto della loro lunghezza. L’involucro 111 è preferibilmente realizzato in due parti 111’ e 111’’ giustapposte tra loro per facilitare l’assemblaggio dei componenti. The protection device 100 comprises an insulating casing 111 defining an internal volume, a first electrical terminal 112 and a second electrical terminal 113 opposite each other that penetrate inside the casing 111 for a portion of their length. The casing 111 is preferably made in two parts 111 'and 111' juxtaposed to each other to facilitate the assembly of the components.

Ciascuno dei terminali 112, 113 presenta, dunque, una prima estremità interna all’involucro 111 e una seconda estremità esterna all’involucro 111. Un elemento a braccio 114 elastico metallico è connesso, per esempio mediante saldatura, all’estremità interna del secondo terminale elettrico 113 e si protende a sbalzo nel volume interno dell’involucro 111 verso il primo terminale elettrico 112. L’elemento a braccio 114 presenta una prima faccia 114’ rivolta verso il primo terminale 112 e una seconda faccia 114’’ opposta alla prima faccia 114’. Each of the terminals 112, 113 therefore has a first end internal to the casing 111 and a second end external to the casing 111. A metal elastic arm element 114 is connected, for example by welding, to the internal end of the second terminal 113 and protrudes in the internal volume of the casing 111 towards the first electrical terminal 112. The arm element 114 has a first face 114 'facing the first terminal 112 and a second face 114' 'opposite the first face 114 '.

Preferibilmente, l’elemento a braccio 114 è in forma di lamina come nella forma di realizzazione illustrata in figura 3. Preferably, the arm element 114 is in the form of a sheet as in the embodiment illustrated in Figure 3.

L’elemento a braccio 114 è provvisto di un contatto elettrico 115 sulla prima faccia 114’ in corrispondenza dell’estremità libera opposta a quella connessa al secondo terminale 112. Il contatto elettrico 115 si affaccia, dunque, verso il primo terminale 112. L’elemento a braccio 114 è conformato per assumere una posizione di riposo in cui tiene il contatto elettrico 115 staccato dal primo terminale elettrico 112. Il dispositivo di protezione 100 comprende, inoltre, una lamina bimetallica 116 in diretto contatto con la seconda faccia 114’’ dell’elemento a braccio 114. The arm element 114 is provided with an electrical contact 115 on the first face 114 'at the free end opposite to that connected to the second terminal 112. The electrical contact 115 therefore faces the first terminal 112. The arm element 114 is shaped to assume a rest position in which it holds the electrical contact 115 disconnected from the first electrical terminal 112. The protection device 100 also comprises a bimetallic sheet 116 in direct contact with the second face 114 '' of the arm element 114.

La lamina bimetallica 116 è costituita da due metalli aventi coefficiente di dilatazione termica differente in modo tale da poter passare scattando da una prima posizione a una seconda posizione quando la temperatura alla quale è sottoposta aumenta fino a diventare maggiore o uguale di un valore di soglia superiore, denominato temperatura di intervento, la lamina bimetallica 116 potendo tornare nella prima posizione quando la temperatura alla quale è sottoposta diminuisce fino a diventare minore o uguale di un valore di soglia inferiore denominato temperatura di ripristino, ove la temperatura di ripristino è inferiore a quella di intervento. The bimetallic sheet 116 is made up of two metals having different thermal expansion coefficient in such a way as to be able to jump from a first position to a second position when the temperature to which it is subjected increases until it becomes greater than or equal to an upper threshold value , called the intervention temperature, the bimetallic sheet 116 being able to return to the first position when the temperature to which it is subjected decreases until it becomes less than or equal to a lower threshold value called the reset temperature, where the reset temperature is lower than that of intervention.

Il dispositivo di protezione 100 comprende, inoltre, un termistore di tipo PTC 117 (Positive Temperature Coefficient), nel seguito denominato per semplicità termistore PTC, in contatto elettrico con i terminali elettrici 112, 113. The protection device 100 also comprises a PTC 117 (Positive Temperature Coefficient) thermistor, hereinafter referred to for simplicity as the PTC thermistor, in electrical contact with the electrical terminals 112, 113.

Preferibilmente, il termistore PTC 117 è posizionato stabilmente ad una estremità dell’involucro 111 impacchettato. Preferably, the PTC thermistor 117 is stably positioned at one end of the packaged casing 111.

Nella particolare forma di realizzazione illustrata il termistore PTC 117 è posizionato all’estremità dell’involucro 111 attraversata dal secondo terminale 113 ed è posizionato in diretto contatto da una parte con l’elemento a braccio 114 o con il secondo terminale elettrico 112 e dall’altra parte con il primo terminale elettrico 112 che si estende fino all’estremità dell’involucro 111 attraversata dal secondo terminale elettrico 113. In questo caso, il termistore PTC 117 risulta, quindi, impacchettato a sandwich tra i due terminali elettrici 112, 113 o comunque tra il primo terminale elettrico 112 e l’elemento a braccio 114. In the particular embodiment illustrated, the PTC thermistor 117 is positioned at the end of the casing 111 crossed by the second terminal 113 and is positioned in direct contact on one side with the arm element 114 or with the second electrical terminal 112 and from the the other part with the first electrical terminal 112 extending to the end of the casing 111 crossed by the second electrical terminal 113. In this case, the PTC thermistor 117 is therefore sandwiched between the two electrical terminals 112, 113 or in any case between the first electrical terminal 112 and the arm element 114.

Nel caso in cui il primo terminale elettrico 112 non si estenda fino all’estremità opposta sono previste lamine metalliche (non illustrate) connesse all’estremità interna del primo terminale elettrico 112 che si estendono fino all’estremità dell’involucro 111 attraversata dal secondo terminale elettrico 113. In the event that the first electrical terminal 112 does not extend to the opposite end, metal sheets (not shown) are provided connected to the internal end of the first electrical terminal 112 which extend to the end of the casing 111 crossed by the second terminal electric 113.

La resistenza elettrica del termistore PTC 117, al raggiungimento di una determinata temperatura, ossia la cosiddetta temperatura di Curie, aumenta di almeno due ordini di grandezza passando da una resistenza di qualche Ohm, per esempio 5 Ohm, a qualche centinaio di Ohm, per esempio 250 Ohm. The electrical resistance of the PTC 117 thermistor, when a certain temperature is reached, i.e. the so-called Curie temperature, increases by at least two orders of magnitude, passing from a resistance of a few Ohms, for example 5 Ohms, to a few hundred Ohms, for example 250 Ohm.

La lamina bimetallica 116 presenta nella prima posizione una concavità verso la parete dell’involucro 111 affrontata alla seconda faccia 114’’ dell’elemento a braccio 114 per spingere l’elemento a braccio 114 fino a portare il contatto elettrico 115 a diretto contatto con il primo terminale elettrico 112. Nella seconda posizione la lamina bimetallica 16 presenta invece una concavità verso la seconda faccia 114’’ dell’elemento a braccio 114 in modo tale da consentire all’elemento a braccio 114 di tornare nella posizione di riposo disconnettendo il contatto elettrico 115 dal primo terminale elettrico 112. The bimetallic sheet 116 in the first position has a concavity towards the wall of the casing 111 facing the second face 114 '' of the arm element 114 to push the arm element 114 until the electrical contact 115 is brought into direct contact with the first electrical terminal 112. In the second position, the bimetallic lamina 16 instead has a concavity towards the second face 114 '' of the arm element 114 in such a way as to allow the arm element 114 to return to the rest position by disconnecting the electrical contact 115 from the first electrical terminal 112.

La lamina bimetallica 116 è realizzata per esempio in forma di disco. The bimetallic foil 116 is made, for example, in the form of a disc.

Come è possibile osservare per esempio nelle figure 2A, 2B e 3 la parete dell’involucro 111 affrontata alla seconda faccia 114’’ dell’elemento a braccio 114 presenta preferibilmente sulla superficie interna una rientranza 118 di forma sostanzialmente corrispondente a quella della lamina bimetallica 116 in modo tale da realizzare una sede per l’alloggiamento della lamina stessa. As it is possible to observe for example in Figures 2A, 2B and 3 the wall of the casing 111 facing the second face 114 '' of the arm element 114 preferably has on the internal surface a recess 118 of a shape substantially corresponding to that of the bimetallic sheet 116 in such a way as to provide a seat for housing the foil itself.

Inoltre, nella particolare forma di realizzazione illustrata nelle figure 2A e 2B, l’elemento a braccio 114 presenta sulla seconda faccia 114’’ una bugna 119 sulla quale la lamina bimetallica 116 esercita una forza di spinta quando è nella prima posizione. Furthermore, in the particular embodiment illustrated in figures 2A and 2B, the arm element 114 has on the second face 114 'a boss 119 on which the bimetallic sheet 116 exerts a thrust force when it is in the first position.

Quando la lamina bimetallica 116 è nella prima posizione il contatto elettrico 115 portato dall’elemento a braccio 114 è a diretto contatto con il primo terminale elettrico 112 e quindi l’interruttore è chiuso. In tal caso il dispositivo di protezione è in una posizione di chiusura. When the bimetallic sheet 116 is in the first position, the electrical contact 115 carried by the arm element 114 is in direct contact with the first electrical terminal 112 and therefore the switch is closed. In this case the protective device is in a closed position.

Quando la lamina bimetallica 116 è nella seconda posizione presenta una concavità verso la seconda faccia 114’’ dell’elemento a braccio 114 e non esercita più pressione sull’elemento a braccio 114 che, quindi, torna nella sua posizione di riposo disconnettendo il contatto elettrico 115 dal primo terminale elettrico 112, il dispositivo di protezione è quindi in posizione di apertura. When the bimetallic sheet 116 is in the second position it has a concavity towards the second face 114 '' of the arm element 114 and no longer exerts pressure on the arm element 114 which, therefore, returns to its rest position by disconnecting the electrical contact 115 from the first electrical terminal 112, the protection device is therefore in the open position.

Il funzionamento del dispositivo di protezione è il seguente. The operation of the protective device is as follows.

Durante il normale funzionamento, il dispositivo di protezione 100 è in posizione di chiusura. In tale posizione di chiusura, la corrente elettrica fluisce dal primo terminale elettrico 112 al secondo terminale elettrico 113 principalmente attraverso l’elemento a braccio 114. During normal operation, the protection device 100 is in the closed position. In this closed position, the electric current flows from the first electrical terminal 112 to the second electrical terminal 113 mainly through the arm element 114.

Infatti, il termistore PTC 117, posto elettricamente in parallelo all’elemento a braccio 114, è in questa configurazione praticamente cortocircuitato in quanto la sua resistenza iniziale è tipicamente di alcuni Ohm e quella dell’elemento a braccio 114 e del contatto elettrico 115 è invece di pochi mOhm. In fact, the PTC thermistor 117, electrically placed in parallel to the arm element 114, is practically short-circuited in this configuration since its initial resistance is typically a few Ohms and that of the arm element 114 and of the electrical contact 115 is instead a few mOhm.

In caso di una anomalia di funzionamento del dispositivo da proteggere, per esempio una batteria, può verificarsi un aumento di temperatura intorno alla lamina bimetallica 116 dovuto al riscaldamento dell’ambiente circostante e/o al riscaldamento dell’elemento a braccio 114 dovuto al passaggio di una eccessiva corrente. In the event of a malfunction of the device to be protected, for example a battery, an increase in temperature may occur around the bimetallic sheet 116 due to the heating of the surrounding environment and / or the heating of the arm element 114 due to the passage of excessive current.

Quando la temperatura raggiunge la temperatura di intervento la lamina bimetallica 116 assume la seconda posizione cambiando repentinamente la curvatura scattando ed eliminando così la pressione sull’elemento a braccio 114 che allontana il contatto elettrico 115 dal primo terminale elettrico 112 e porta il dispositivo di protezione 100 in posizione di apertura. In tal caso, la corrente elettrica può fluire dal primo terminale elettrico 112 al secondo terminale elettrico 113 attraverso il termistore PTC 117 che si riscalda sino alla sua Temperatura di Curie aumentando così la sua resistenza di circa due ordini di grandezza limitando drasticamente la corrente elettrica trasmessa e interrompendo quasi completamente il circuito. When the temperature reaches the intervention temperature, the bimetallic sheet 116 assumes the second position, suddenly changing the curvature, clicking and thus eliminating the pressure on the arm element 114 which moves the electrical contact 115 away from the first electrical terminal 112 and carries the protection device 100 in the open position. In this case, the electric current can flow from the first electric terminal 112 to the second electric terminal 113 through the PTC thermistor 117 which heats up to its Curie temperature thus increasing its resistance by about two orders of magnitude, drastically limiting the electric current transmitted. and almost completely breaking the circuit.

Il ripristino della curvatura iniziale della lamina bimetallica 116 avviene in seguito a un successivo raffreddamento e al raggiungimento della temperatura di ripristino tipicamente di circa 40-50 C. The restoration of the initial curvature of the bimetallic sheet 116 occurs following a subsequent cooling and upon reaching the restoration temperature typically of about 40-50 C.

Vantaggiosamente il termistore PTC 117 è dimensionato in modo che la sua Temperatura di Curie sia tale che mantenga quella della lamina bimetallica 116 superiore a quella di ripristino. In questo modo il dispositivo di protezione 100 si mantiene in posizione di apertura sino a che la tensione ai suoi capi viene rimossa o la batteria si esaurisce. Advantageously, the PTC thermistor 117 is sized so that its Curie temperature is such that it keeps that of the bimetallic sheet 116 higher than the reset one. In this way the protection device 100 remains in the open position until the voltage across it is removed or the battery runs out.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del dispositivo di protezione oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi. From the above description the characteristics of the protection device object of the present invention are clear, as are the relative advantages.

Infatti, il dispositivo di protezione, secondo la presente invenzione, è stabilmente mantenuto in posizione di chiusura dall’azione di spinta effettuata dalla lamina bimetallica contro l’elemento a braccio. Ciò riduce i rischi di accidentale apertura dell’interruttore realizzato dall’elemento a braccio e dal primo terminale elettrico in caso di vibrazioni o colpi. In fact, the protection device, according to the present invention, is stably maintained in the closed position by the thrust action carried out by the bimetallic sheet against the arm element. This reduces the risk of accidental opening of the switch made by the arm element and the first electrical terminal in the event of vibrations or blows.

Inoltre, la disposizione del termistore PTC 117 impacchettato tra due elementi fissi aumenta la stabilità del posizionamento reciproco dei componenti del dispositivo di protezione, in quanto si evita che tale termistore PTC 117 possa muoversi a seguito di colpi o vibrazioni. Furthermore, the arrangement of the thermistor PTC 117 packaged between two fixed elements increases the stability of the mutual positioning of the components of the protection device, as this PTC 117 thermistor is prevented from moving as a result of shocks or vibrations.

Inoltre, poiché nel dispositivo di protezione secondo la presente invenzione la pressione di contatto è largamente determinata dalla lamina bimetallica, risultando quindi superiore a quella del solo elemento a braccio dei dispositivi di protezione di tipo noto, la resistenza di contatto risulta inferiore rispetto all’arte nota e diminuisce la dissipazione di corrente involontaria. Furthermore, since in the protection device according to the present invention the contact pressure is largely determined by the bimetallic foil, thus being higher than that of the arm element alone of the known type of protection devices, the contact resistance is lower than in the prior art. notes and decreases the unintentional current dissipation.

Il dispositivo di protezione, secondo la presente invenzione, risulta essere di dimensioni e peso idonei a renderlo applicabile per la protezione di batterie nei recenti terminali mobili. The protection device, according to the present invention, is of suitable size and weight to make it applicable for the protection of batteries in recent mobile terminals.

Il dispositivo di protezione, secondo la presente invenzione, risulta anche molto sicuro in quanto in caso di rottura della lamina bimetallica l’elemento a braccio assume la sua posizione di riposo e mantiene l’interruttore aperto salvaguardando i circuiti ad esso connesso. La rottura della lamina bimetallica, infatti, può avvenire nel caso in cui si vengano a creare le condizioni per continui passaggi ciclici da una posizione all’altra. Basti pensare, ad esempio, al caso in cui il dispositivo di protezione sia associato ad una batteria e si verifichi un anomalia di funzionamento in seguito alla quale tale dispositivo assume la posizione di apertura. In tal caso, il termistore PTC mantiene la temperatura intorno alla lamina bimetallica superiore alla temperatura di intervento finché lo scaricamento della batteria non determina una diminuzione di corrente nel termistore PTC tale da abbassare la temperatura fino alla temperatura di intervento. A quel punto la lamina bimetallica comincerà ad assumere ciclicamente le due posizioni fino a rompersi se supera un certo numero di cambi di stato. The protection device, according to the present invention, is also very safe since in the event of breakage of the bimetallic sheet, the arm element assumes its rest position and keeps the switch open, safeguarding the circuits connected to it. The breaking of the bimetallic sheet, in fact, can occur in the event that the conditions are created for continuous cyclical passages from one position to another. Just think, for example, of the case in which the protection device is associated with a battery and an operating anomaly occurs following which this device assumes the open position. In this case, the PTC thermistor keeps the temperature around the bimetallic foil higher than the tripping temperature until the discharge of the battery causes a decrease in current in the PTC thermistor such as to lower the temperature to the tripping temperature. At that point the bimetallic foil will begin to cyclically assume the two positions until it breaks if it exceeds a certain number of state changes.

Inoltre, il fatto che quando l’elemento a braccio è in posizione di riposo il dispositivo di protezione è in posizione di apertura implica che in caso di errori di montaggio o calibratura non vi sia alcun pericolo. Furthermore, the fact that when the arm element is in the rest position the protection device is in the open position implies that in the event of assembly or calibration errors there is no danger.

È chiaro, infine, che il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. Finally, it is clear that the device thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the invention; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the technical requirements.

Claims

CLAIMS 1) Protection device (100) comprising: - an insulating envelope (111) defining an internal volume; - a first electrical terminal (112) and a second electrical terminal (113) opposite each other that penetrate inside the casing (111) for a portion of their length; - a metal elastic arm element (114) connected to said second electric terminal (113), said arm element (114) projecting in the internal volume of the casing (111) towards the first electric terminal (112), said element arm (114) having a first face (114 ') facing the first terminal (112) and a second face (114' ') opposite the first face (114') and being provided with an electrical contact (115) on the first face (114 ') at the free end opposite to that connected to the second terminal (112), said arm element (114) being shaped to assume a rest position in which it holds the electrical contact (115) detached from the first terminal electric (112); - a bimetallic foil (116) placed in direct contact with the second face (114 '') of the arm element (114), said bimetallic foil (116) being configured to be able to pass by snapping from a first position to a second position when the temperature to which it is subjected increases until it becomes greater than or equal to an upper threshold value, and to be able to return to the first position when the temperature to which it is subjected decreases until it becomes less than or equal to a lower temperature threshold value, said bimetallic sheet (116) presenting, in said first position, a concavity towards a wall of the casing (111) facing the second face (114 '') of the arm element (114) to push the arm element (114) ) until the electrical contact (115) is brought into direct contact with the first electrical terminal (112), and, in said second position, a concavity towards the second face (114 '') of the arm element (114) so as to such to allow the arm element (114) to return to the rest position by disconnecting the electrical contact (115) from the first electrical terminal (112); - a PTC type thermistor (117) in electrical contact with said electrical terminals (112, 113).

2) Protection device (100) according to claim 1 in which said PTC type thermistor (117) is stably positioned at one end of the casing (111).

3) Protection device (100) according to claim 1 or 2 in which the PTC type thermistor (117) is positioned at the end of the casing (111) crossed by the second electrical terminal (113) in direct contact by a part with the arm element (114) or with the second electrical terminal (113) and on the other side with the first electrical terminal (112) extending to the end of the casing (111) crossed by the second electrical terminal (113 ).

4) Protection device (100) according to one of the preceding claims, in which the arm element (114) has on the second face (114 '') a boss (119) on which the bimetallic sheet (116) exerts a thrust force when it is in the first position.

5) Protection device (100) according to one of the preceding claims, in which the wall of the casing (111) facing the second face (114 '') of the arm element (114) has on the internal surface a recess (118) of shape substantially corresponding to that of the bimetallic lamina (116) in such a way as to provide a seat for housing the lamina itself.

6) Protection device (100) according to one of the preceding claims in which said bimetallic sheet (116) is made in the form of a disc.

7) Protection device (100) according to one of the preceding claims, in which said casing (111) is preferably made in two parts juxtaposed to each other.