IT201900018947A1

IT201900018947A1 - Fusibile elettrico

Info

Publication number: IT201900018947A1
Application number: IT102019000018947A
Authority: IT
Inventors: Bruno Betti
Original assignee: Audio Ohm Di Tonani Caterina & C S R L
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-16
Also published as: EP3809442A1; US20210118639A1; US11158478B2

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: “Fusibile elettrico”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un fusibile elettrico di sicurezza per l’uso in un veicolo a motore.

Tali fusibili di sicurezza sono attualmente noti e vengono utilizzati per proteggere un circuito elettrico da una sovracorrente.

Un tipo di fusibile attualmente noto ed utilizzato nei veicoli a motore è il cosiddetto fusibile MIDI, un cui esempio è illustrato in condizione assemblata in figura 1.

Questo fusibile ha una prima porzione metallica di contatto, una seconda porzione metallica di contatto e una sezione di fusione che collega la prima porzione di contatto con la seconda porzione di contatto a formare un’unica parte metallica. La prima porzione di contatto, la seconda porzione di contatto e la sezione di fusione giacciono su un piano comune.

La sezione di fusione è racchiusa da un involucro costituito da un materiale non conduttivo, preferibilmente materiale polimerico. Almeno parte della prima porzione di contatto e almeno parte della seconda porzione di contatto sporgono liberamente dall’involucro lungo la medesima direzione in rispettivi versi opposti.

L’involucro sporge rispetto al piano comune su entrambi i lati del piano, per circa la stessa distanza dal piano su entrambi i lati. L’involucro è costituito da due semigusci cavi provvisti di mezzi di accoppiamento reciproco amovibile. Ciascun semiguscio presenta quindi una superficie interna rivolta verso la sezione di fusione e una superficie esterna rivolta verso l’esterno del fusibile.

I bordi di contatto reciproco dei due semigusci hanno forme complementari per un accoppiamento di forma in condizione di chiusura, ed i mezzi di accoppiamento reciproco amovibile tipicamente comprendono una o più spine atte a penetrare in corrispondenti fori o in alternativa fori con rivetti.

Il fusibile prevede inoltre generalmente un foro nella parte di prima porzione di contatto che sporge dall'involucro, il quale foro consente il fissaggio del fusibile, mediante una vite o simile, ad un apposito supporto esterno al fusibile. È possibile prevedere due fori, ciascuno su una porzione di contatto, oppure non prevedere alcun foro.

Quando sopraggiunge una sovracorrente che supera la portata amperometrica del fusibile, la sezione di fusione fonde provocando l'apertura del circuito, mettendo in sicurezza i dispositivi elettrici collegati al circuito e l’intero veicolo.

È tuttavia possibile che tra le due porzioni di contatto, una volta separate dalla fusione della sezione intermedia, si sviluppi un arco elettrico. Tale fenomeno richiude di fatto il circuito e può generare una situazione di grande pericolo. Prove sperimentali suggeriscono che durante la fusione della sezione intermedia parte del materiale metallico sublimi creando una dispersione di polvere all’interno dell’involucro. Tale dispersione di polveri a base metallica all’interno dell’involucro sarebbe sufficiente a favorire l’insorgere del fenomeno dell’arco elettrico tra i due capi del fusibile.

Esiste pertanto attualmente un’esigenza non soddisfatta dai fusibili noti allo stato dell’arte di eliminare o quantomeno ridurre sensibilmente la possibilità di insorgere di archi elettrici tra i capi dei fusibili a fusione avvenuta.

La presente invenzione mira a superare questi inconvenienti dei fusibili attualmente noti con una soluzione semplice ed economica.

La presente invenzione raggiunge tali scopi con un fusibile di sicurezza per l’uso in un veicolo a motore, il quale fusibile comprende una prima porzione metallica di contatto, una seconda porzione metallica di contatto e una sezione metallica di fusione che collega la prima porzione di contatto con la seconda porzione di contatto. La sezione di fusione è racchiusa da un involucro costituito da un materiale non conduttivo, il quale involucro è costituito da due semigusci cavi provvisti di mezzi di accoppiamento reciproco, presentando ciascun semiguscio una superficie interna rivolta verso la sezione di fusione e una superficie esterna rivolta verso l’esterno del fusibile. Almeno un detto semiguscio è provvisto su almeno parte della superficie interna di una struttura alveolare a celle aperte in direzione della sezione di fusione.

La struttura alveolare suddivide lo spazio interno dell’involucro che circonda la sezione di fusione in sottospazi separati tra loro, in modo tale per cui a fusione avvenuta le polveri a base metallica non possono disperdersi liberamente in tutto lo spazio interno dell’involucro, ma rimangono confinate in celle separate tra loro. Questo effetto tecnico riduce sensibilmente la possibilità di innescare un arco elettrico tra i capi del fusibile.

In un esempio esecutivo, la struttura alveolare è costituita da una pluralità di pareti sporgenti dalla detta superficie interna ed intersecate tra loro.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo, la prima porzione di contatto, la seconda porzione di contatto e la sezione di fusione giacciono su un piano comune e le dette pareti sono perpendicolari al detto piano comune.

In una forma esecutiva le pareti sono disposte perpendicolari tra loro e formano celle a base rettangolare.

Secondo un perfezionamento le pareti formano celle a base quadrata.

In una forma esecutiva preferita, le pareti sono di materiale non conduttivo.

Secondo un esempio esecutivo preferito, le pareti che formano la struttura alveolare sono formate di pezzo con il relativo semiguscio, preferibilmente mediante stampaggio, ad esempio stampaggio a iniezione.

In un esempio esecutivo, la sezione di fusione è conformata secondo un’ansa e l’involucro in condizione assemblata dei due semigusci presenta una parete intermedia, la quale parete intermedia è posizionata all’interno della detta ansa ed è collegata ad entrambi i semigusci.

La parete intermedia contribuisce ad aumentare l’isolamento tra i capi del fusibile a fusione avvenuta, concorrendo ad evitare l’insorgere dell’arco elettrico.

Secondo un esempio esecutivo, la detta parete intermedia è formata di pezzo con uno dei due semigusci.

In un’ulteriore forma esecutiva, almeno parte della prima porzione di contatto e almeno parte della seconda porzione di contatto sporgono liberamente dall’involucro in rispettivi versi opposti lungo una direzione retta comune, essendo la detta parete intermedia prevista disposta perpendicolare a tale direzione retta in condizione assemblata dell’involucro.

In questo modo la parete intermedia è posta trasversale alla direzione che unisce i due capi del fusibile ed agisce da barriera non conduttiva.

Prove sperimentali hanno dimostrato che l’isolamento esibito dai fusibili a fusione effettuata acquisisce un significativo aumento per i fusibili oggetto della presente invenzione.

In particolare, a fronte di un isolamento maggiore di 1 MOhm richiesto dagli standard attuali delle case automobilistiche, i fusibili testati provvisti di struttura alveolare e di parete intermedia hanno rivelato un isolamento ampiamente al di sopra dei requisiti.

I risultati dei test ripetuti su una pluralità significativa di fusibili con e senza struttura alveolare hanno confermato che tutti i fusibili con struttura alveolare hanno sempre esibito un isolamento maggiore di 1 MOhm.

Tali test confermano che la presenza della struttura alveolare conferisce un significativo aumento dell’isolamento garantito dal fusibile.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui: la fig. 1 illustra il fusibile in condizione assemblata;

la fig. 2 illustra una vista esplosa;

la fig. 3 illustra l’assieme della parte metallica e del primo semiguscio;

le figg 4 e 5 illustrano differenti viste del primo semiguscio;

la fig. 6 illustra l’assieme della parte metallica e del secondo semiguscio;

le figg 7 e 8 illustrano differenti viste del secondo semiguscio.

Nelle figure è illustrato un esempio esecutivo del fusibile di sicurezza per l’uso in un veicolo a motore secondo la presente invenzione.

Il fusibile comprende una parte metallica 1 conduttiva costituita dall’unione di una prima porzione metallica di contatto 10, una seconda porzione metallica di contatto 12 e una sezione metallica di fusione 11 che collega la prima porzione di contatto 10 con la seconda porzione di contatto 12. Le porzioni di contatto 10 e 12 sono conformate a guisa di piastrine. La prima porzione di contatto 10, la sezione di fusione 11 e la seconda porzione di contatto 12 giacciono su un piano comune, e la parte metallica 1 è pertanto costituita da una piastrina metallica piana e opportunamente sagomata. La sagomatura è tale per cui la sezione di fusione 11 è conformata secondo un’ansa. La parte metallica 1 può essere di qualsiasi materiale metallico atto ad essere utilizzato in un fusibile di sicurezza, preferibilmente è costituita da rame stagnato.

È possibile tuttavia prevedere anche altre geometrie, ad esempio le porzioni di contatto 10 e 12 possono anche non giacere su un piano comune.

La sezione di fusione 11 è racchiusa da un involucro 2 costituito da un materiale non conduttivo. Qualsiasi materiale non conduttivo atto ad essere utilizzato per racchiudere la sezione di fusione 11 del fusibile può essere utilizzato, ad esempio un polimero. Preferibilmente il materiale non conduttivo è una poliammide caricata con fibra di vetro, in particolare con un contenuto in fibra di vetro compreso tra 30 e 50%.

La prima porzione di contatto 10 e la seconda porzione di contatto 12 sporgono liberamente dall’involucro 2 in rispettivi versi opposti lungo una direzione retta comune. È possibile che le porzioni di contatto 10 e 12 sporgano completamente dall’involucro 2 o in alternativa che le porzioni di contatto 10 e 12 sporgano dall’involucro 2 solo in parte. È possibile prevedere inoltre una configurazione alternativa in cui le porzioni di contatto non sporgono in versi opposti della medesima direzione retta, ma ad esempio formano un angolo, una configurazione ad U, o simili.

L’involucro 20 è costituito da un primo semiguscio cavo 20 ed un secondo semiguscio cavo 21. Ciascun semiguscio 20 e 21 presenta una superficie interna rivolta verso la sezione di fusione 11 e una superficie esterna rivolta verso l’esterno del fusibile.

Nella forma esecutiva preferita illustrata nelle figure i due semigusci 20 e 21 presentano rispettivi bordi di contatto reciproco che hanno forme complementari per un accoppiamento di forma in condizione di chiusura dell’involucro 2.

I due semigusci 20 e 21 sono provvisti inoltre di mezzi di accoppiamento reciproco amovibile comprendenti due prime spine 200 e due seconde spine 210 previste sulle superfici interne rispettivamente del primo semiguscio 20 e del secondo semiguscio 21, le quali spine 200 e 210 si estendono ciascuna in direzione del semiguscio opposto.

Il primo semiguscio 20 è provvisto di due primi fori 201 di alloggiamento delle seconde spine 210, mentre il secondo semiguscio 21 è provvisto di due secondi fori 211 di alloggiamento della prima spina 200, in modo tale per cui in condizione accoppiata dei due semigusci 20 e 21 ciascuna spina compenetra il corrispondente foro previsto sull’opposto semiguscio. Ciò mantiene accoppiati i due semigusci 20 e 21 nella condizione di chiusura dell’involucro 2.

La parte metallica 1 è provvista di quattro fori 121 in cui le spine 200 e 210 vengono inserite nell’accoppiamento dei due semigusci 20 e 21. Il fusibile, quindi, in condizione assemblata presenta la parte metallica 1 e l’involucro 2 bloccati nella loro posizione operativa.

Sebbene la forma esecutiva presentata sia quella preferita, è possibile comunque prevedere mezzi di accoppiamento reciproco dei due semigusci 20 e 21 non amovibile, in cui il fusibile una volta assemblato non può più essere scomposto nei suoi componenti costitutivi.

I semigusci 20 e 21 sono provvisti sulla superficie interna di una struttura alveolare 3 a celle aperte, le quali celle 31 in condizione assemblata del fusibile espongono la propria apertura in direzione della sezione di fusione 11.

Nell’esempio esecutivo preferito illustrato nelle figure, entrambi i semigusci 20 e 21 sono provvisti nella superficie interna della struttura alveolare 3. È tuttavia possibile prevedere la struttura alveolare 3 solo su un semiguscio. La struttura alveolare 3, inoltre, può essere prevista su tutta la superficie interna o su almeno parte della stessa.

La struttura alveolare 3 è costituita da una pluralità di pareti 30 sporgenti dalla superficie interna del rispettivo semiguscio 20 o 21, le quali pareti 30 sono intersecate tra loro a formare le dette celle 31 aperte in direzione della parte metallica 1 in condizione assemblata del fusibile. Nell’esempio esecutivo delle figure, le pareti 30 sono poste perpendicolari al piano comune su cui giace la parte metallica 1 e sono disposte perpendicolari tra loro a formare celle 31 a base rettangolare, in particolare celle 31 a base quadrata. È possibile tuttavia prevedere una struttura alveolare 3 con altre geometrie, ad esempio con celle a base romboidale o esagonale, senza uscire dagli scopi della presente invenzione.

Le pareti 30 che formano la struttura alveolare 3 sono formate di pezzo con il relativo semiguscio 20 o 21, preferibilmente mediante stampaggio, ad esempio stampaggio a iniezione. Le pareti 30 sono in questo modo costituite del medesimo materiale non conduttivo che costituisce l’involucro 2. È possibile opzionalmente prevedere una struttura alveolare 3 costituita da un elemento indipendente, di materiale non conduttivo, che può essere inserito all’interno dell’involucro 2.

La struttura alveolare 3 del primo semiguscio 20 è suddivisa in due parti separate tra loro, per formare al centro un vano di alloggiamento in cui si posiziona, in condizione assemblata del fusibile, una parete intermedia 4 formata di pezzo con il secondo semiguscio 21.

La parete intermedia 4, in condizione assemblata del fusibile, è posizionata all’interno dell’ansa formata dalla sezione di fusione 11 ed è prevista disposta perpendicolare alla direzione retta lungo la quale sporgono le due porzioni di contatto 10 e 12 dall’involucro 2.

In condizione assemblata dell’involucro 2, la parete intermedia 4 è almeno parzialmente a contatto con la superficie interna del primo semiguscio 20, in modo tale per cui è collegata ad entrambi i semigusci 20 e 21.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Fusibile di sicurezza per l’uso in un veicolo a motore, il quale fusibile comprende una prima porzione metallica di contatto (10), una seconda porzione metallica di contatto (12) e una sezione metallica di fusione (11) che collega la prima porzione di contatto (10) con la seconda porzione di contatto (12), essendo la sezione di fusione (11) racchiusa da un involucro (2) costituito da un materiale non conduttivo, il quale involucro (2) è costituito da due semigusci cavi (20, 21) provvisti di mezzi di accoppiamento reciproco, presentando ciascun semiguscio (20, 21) una superficie interna rivolta verso la sezione di fusione (11) e una superficie esterna rivolta verso l’esterno del fusibile, caratterizzato dal fatto che almeno un detto semiguscio (20, 21) è provvisto su almeno parte della superficie interna di una struttura alveolare (3) a celle aperte in direzione della sezione di fusione (11).
2. Fusibile secondo la rivendicazione 1, in cui la detta struttura alveolare (3) è costituita da una pluralità di pareti (30) sporgenti dalla detta superficie interna ed intersecate tra loro.
3. Fusibile secondo la rivendicazione 2, in cui la prima porzione di contatto (10), la seconda porzione di contatto (12) e la sezione di fusione (11) giacciono su un piano comune e le dette pareti (30) sono perpendicolari al detto piano comune.
4. Fusibile secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui le pareti (30) sono disposte perpendicolari tra loro e formano celle (31) a base rettangolare.
5. Fusibile secondo la rivendicazione 4, in cui le pareti (30) formano celle (31) a base quadrata.
6. Fusibile secondo la rivendicazione 2, in cui le pareti (30) sono di materiale non conduttivo.
7. Fusibile secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la sezione di fusione (11) è conformata secondo un’ansa e l’involucro (2) in condizione assemblata dei due semigusci (20, 21) presenta una parete intermedia (4), la quale parete intermedia (4) è posizionata all’interno della detta ansa ed è collegata ad entrambi i semigusci (20, 21).
8. Fusibile secondo la rivendicazione 7, in cui la detta parete intermedia (4) è formata di pezzo con uno dei due semigusci (21).
9. Fusibile secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui almeno parte della prima porzione di contatto (10) e almeno parte della seconda porzione di contatto (12) sporgono liberamente dall’involucro (2) in rispettivi versi opposti lungo una direzione retta comune, essendo la detta parete intermedia (4) prevista disposta perpendicolare a tale direzione retta in condizione assemblata dell’involucro (2).