JP2006155974A - Thermoprotector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は可溶材の融点または軟化点を動作温度とするサーモプロテクタに関するものである。 The present invention relates to a thermo protector whose operating temperature is the melting point or softening point of a soluble material.
電子・電気機器における異常発熱を感知し、この感知に基づくカットオフ動作で機器を電源から遮断して機器の過熱を防止し、火災の発生を未然に防止するサーモプロテクタとして、弾性歪みエネルギーを蓄積しておき、可溶材の溶融乃至は軟化により弾性歪みエネルギーを解放させる方式が知られている。
例えば図9の(イ)に示すように弾性金属片2'を強制的に曲げ、この曲げ弾性金属片1'の両端を曲げ反力に抗して一対の固定端子41',42'に所定融点の可溶合金(はんだ)3'で接合し、周囲温度が可溶合金2'の融点まで昇温して可溶合金が溶融されると、図9の(ロ)に示すように弾性金属片2'の曲げ応力を解除させて弾性金属片2'の一端と一方の固定端子42'との接合を脱離して通電を遮断するものが知られている(特許文献1参照)。
また、図10の(イ)に示すように一端にリード端子13'を取付けた金属ケース14'内に一端側から所定融点のペレット2'、座板15'、圧縮スプリング1'、座板16'を順次に収容し、更に外周が金属ケース内面に摺動接触されたコンタクト42'を収容し、リードピン貫通ブッシング17'を金属ケース14'の他端側に固定し、このブッシング17'とコンタクト42'との間に引外しスプリング18'を組み込んでリード端子13'→金属ケース14'→コンタクト42'→リードピン41'を経る導通路を構成し、周囲温度がペレット2'の融点まで昇温されてペレット2'が溶融されると、図10の(ロ)に示すように圧縮スプリング1'の圧縮応力を解放させて引外しスプリング18'の圧縮応力でリードピン41'の先端からコンタクト42'を離隔させて前記導通路を遮断するものも知られており、いわゆる、ペレットタイプ温度ヒューズと称されている(非特許文献1参照)。
Accumulated elastic strain energy as a thermo protector that detects abnormal heat generation in electronic and electrical devices, cuts off the device from the power supply by cut-off operation based on this detection, prevents overheating of the device, and prevents the occurrence of fire. A method of releasing elastic strain energy by melting or softening a soluble material is known.
For example, as shown in FIG. 9 (a), the
Further, as shown in FIG. 10 (a), a
しかしながら、図9に示す方式では、弾性金属片の曲げ反力M’及び押し拡げ力F’が可溶合金(はんだ)に作用するから、可溶合金における応力分布が複雑であり、応力集中に基づくクリープが生じ易く、動作不良が発生し易い。更に、可溶合金が通電路の一部となっているので、可溶合金のクリープによる抵抗増大により発熱し、自己発熱による動作誤差も懸念される。更に、また溶融した合金の糸引きによる動作不良も生じ得る。
また、図10に示す方式では、座板による均圧化のためにペレットを一様に圧縮できても構造が複雑であり、小型化やコスト面での不利を免れ得ない。
However, in the method shown in FIG. 9, since the bending reaction force M ′ and the spreading force F ′ of the elastic metal piece act on the soluble alloy (solder), the stress distribution in the soluble alloy is complicated, and stress concentration occurs. Based on this, creep is likely to occur, and malfunction is likely to occur. Furthermore, since the fusible alloy is a part of the current path, heat is generated due to an increase in resistance due to creep of the fusible alloy, and there is a concern about an operation error due to self-heating. Furthermore, malfunctions due to stringing of the molten alloy can also occur.
Further, in the method shown in FIG. 10, even if the pellets can be uniformly compressed for pressure equalization by the seat plate, the structure is complicated, and disadvantages in terms of downsizing and cost cannot be avoided.
本発明の目的は、弾性歪エネルギーをはんだ等の可溶材による接合固定で支持している弾性体の弾性歪エネルギーが可溶体の溶融で解放されて良好に動作するサーモプロテクタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a thermo protector that operates satisfactorily by the elastic strain energy of the elastic body supporting the elastic strain energy by joining and fixing with a soluble material such as solder being released by melting of the soluble body. .
請求項1に係るサーモプロテクタは、ハウジング内に互いに上下に収容された両リード導体部分の一方のリード導体部分に弾性を有する接触片が弾性歪エネルギーを保持した曲げ状態で両端部において固定されており、一方の固定が可溶材を介しての面接合により行われており、前記曲げ状態の接触片に他方のリード導体部分が接触されており、この接触箇所の周りが保護コートで包囲されており、前記可溶材の溶融乃至は軟化により前記弾性歪エネルギーが解放されて両リード導体間の電気的導通が遮断されることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項2に係るサーモプロテクタは、請求項1のサーモプロテクタにおいて、保護コートが油、油脂、有機溶剤、前記可溶材よりも低融点のワックスまたは熱可塑性樹脂の何れかであることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項3に係るサーモプロテクタは、請求項1または2のサーモプロテクタにおいて、弾性を有する接触片が他方のリード導体部分側に凸の曲線状に弾性変形されており、接触片の一端部が折り返されその折り返し部が一方のリード導体部分に可溶材を介して面接合されていることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項4に係るサーモプロテクタは、請求項1〜3何れかのサーモプロテクタにおいて、可溶材が低融点金属であることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項5に係るサーモプロテクタは、請求項1〜3何れかのサーモプロテクタにおいて、接触片の一端側と一方のリード導体部分との面接合箇所における可溶材が熱可塑性樹脂であり、接触片の他端側と一方のリード導体部分との固定が電気的導通のもとで行われていることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項6に係るサーモプロテクタは、請求項1〜5何れかのサーモプロテクタにおいて、弾性を有する接触片が金属または金属と樹脂との重合物あるいは複合物であることを特徴とする。
The thermo protector according to
請求項7に係るサーモプロテクタは、請求項1〜6何れかのサーモプロテクタにおいて、ハウジングが上下に二分割の分割式とされ、弾性を有する接触片が固定された一方のリード導体部分が一方の分割ハウジング片内に収容され、他方のリード導体部分が他方の分割ハウジング片内に収容され、両分割ハウジング片が組合わされていることを特徴とする。
The thermo protector according to claim 7 is the thermo protector according to any one of
請求項8に係るサーモプロテクタは、請求項7のサーモプロテクタにおいて、上下の分割ハウジング片が同一品であることを特徴とする。 The thermo protector according to claim 8 is the thermo protector according to claim 7, wherein the upper and lower divided housing pieces are the same product.
ハウジング内に互いに上下に収容された両リード導体部分の一方のリード導体部分に弾性を有する接触片が弾性歪エネルギーを保持した曲げ状態で両端部において固定されており、一方の固定が可溶材を介しての面接合により行われており、他方の固定が可溶材を介さずに行われており、前記曲げ状態の接触片に他方のリード導体部分が接触されいるサーモプロテクタにおいては、可溶材が溶融されたときに前記接触箇所での滑りが悪いと、接触箇所と前記他方の可溶材を介していない固定箇所との間の曲げ接触片部分に貯蔵されている弾性歪エネルギーを速やかに解放させ難い。
本発明では、前記接触箇所を保護コートで包囲しており、酸化か腐食による滑り低下をよく排除できる。また、接触片を一端ヒンジ支持の柱を軸方向に圧縮したときの力学的状態とほぼ同じ力学的状態に安定に保持できる結果、ヒンジ支持点側に相当する弾性接触片一端の一方のリード導体部分への固定部に曲げモーメント反力が作用するのをよく抑制できてその弾性接触片一端部と一方のリード導体部分との可溶材を介しての面接合界面に作用する応力を主に剪断応力にして当該界面に曲げモーメント反力に基づく劈開力が作用するのをよく軽減できる。
従って、可溶材による面接合界面を安定に保持でき、接合界面の可溶材がクリープするのを防止できると共に電気的接触箇所の滑り性を初期のままに保持でき、良好な迅速動作を達成できる。
An elastic contact piece is fixed at both ends in a bent state holding elastic strain energy to one lead conductor portion of both lead conductor portions accommodated in the housing above and below each other. In the thermo-protector in which the other lead conductor portion is in contact with the bent contact piece, the other material is fixed without using a soluble material, and the other lead conductor portion is in contact with the bent contact piece. If the sliding at the contact location is poor when melted, the elastic strain energy stored in the bending contact piece portion between the contact location and the fixed location not through the other soluble material is quickly released. hard.
In this invention, the said contact location is surrounded by the protective coat, and the slip fall by oxidation or corrosion can be excluded well. In addition, as a result that the contact piece can be stably held in a mechanical state substantially the same as the mechanical state when the column of the hinge support at one end is compressed in the axial direction, one lead conductor at one end of the elastic contact piece corresponding to the hinge support point side The bending moment reaction force can be well suppressed from acting on the fixed part to the part, and the stress acting on the interface between the elastic contact piece and one lead conductor part through the fusible material is mainly sheared. It is possible to reduce well the cleavage force based on the bending moment reaction force acting on the interface as a stress.
Therefore, it is possible to stably hold the surface bonding interface by the fusible material, to prevent the fusible material at the bonding interface from creeping, and to keep the slipping property of the electrical contact portion as the initial state, thereby achieving a good quick operation.
図1の(イ)〜(ハ)は本発明に係るサーモプロテクタの基本的構造の一例を示し、図1の(イ)は動作前を、図1の(ロ)は動作後をそれぞれ示し、図1の(ハ)は図1の(イ)におけるハ−ハ断面図を示している。
図1において、6はハウジング、1,10はハウジング内に互いに上下に配置されたリード導体部分である。2は弾性を有する接触片であり、先端部21が折り返されて一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合で固定され、水平方向圧縮力pにより曲げ状態とされて先端側の撓み角αL’が後述の角度αLにほぼ等しくされ、後端側22が同上リード導体部分1に撓み角0で溶接、リベッティング等により固定されている。
このようにして曲げられた接触片2には弾性曲げ歪エネルギーが保持されている。
この曲げ接触片2に他方のリード導体部分10が電気的に接触され、この接触箇所が保護コートで包囲されている。この保護コート剤には、油、油脂、有機溶剤、前記可溶材よりも低融点のワックスまたは熱可塑性樹脂等を用いることができる。特に常温で液体のものを毛細管現象により接触箇所周りの間隙に保持させるようにすることが好ましい。
図1の(イ)において、接触片2の先端側21の撓み角がαL’、後端側22の撓み角が0、固定点での水平方向圧縮力がp、高さがhである弾性接触片の撓み状態は、一端固定・他端ヒンジ支持の支柱の水平方向圧縮力pによる撓み状態にほぼ等しい。
1 (a) to 1 (c) show an example of the basic structure of the thermoprotector according to the present invention, FIG. 1 (a) shows before operation, and FIG. 1 (b) shows after operation. (C) in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line ha in FIG.
In FIG. 1, 6 is a housing, and 1 and 10 are lead conductor portions disposed one above the other in the housing.
Elastic bending strain energy is held in the
The other
In FIG. 1A, the elasticity of the
図2は一端固定・他端ヒンジ支持の柱(Long column)の水平方向圧縮力pによる撓み状態を示している。
図2において、点(x,y)での曲げモーメントをMxとすると、
FIG. 2 shows a state of bending by a horizontal compression force p of a column (Long column) fixed at one end and supported at the other end hinge.
In FIG. 2, when the bending moment at the point (x, y) is M x ,
d2y/dx2=−Mx/EI
が成立し(ただし、EIは柱の曲げ剛性)、曲げモーメントMxが
d 2 y / dx 2 = −M x / EI
(Where EI is the bending rigidity of the column) and the bending moment Mx is
Mx=py−Mox/L
で与えられるから、凸曲線の形状yは、p/EI=k2とおいて、
M x = py-Mox / L
Since the convex curve shape y is p / EI = k 2 ,
y=A〔coskx−(sinkx)/kL+(x/L)−1〕
tankL=kL
で与えられ、係数Aはx=L'において凸曲線yの高さが既知のhであることから、
y = A [coskx- (sinkx) / kL + (x / L) -1]
tankL = kL
Since the height of the convex curve y is known h at x = L ′, the coefficient A is given by
yx=L'=h、(dy/dx)x=L'=0
より求めることができる。
従って、ヒンジ支持端での撓み角αLは、
y x = L ′ = h, (dy / dx) x = L ′ = 0
It can be obtained more.
Therefore, the deflection angle αL at the hinge support end is
αL=(dy/dx)x=L=A〔−(coskL)/L−k(sinkL)+(1/L)〕
で与えられる。
αL = (dy / dx) x = L = A [− (coskL) / L−k (sinkL) + (1 / L)]
Given in.
図2において、ヒンジ支持端を力学的に凍結しても(ヒンジ支持端の撓み角をそのままにしてヒンジ支持を固定支持に変えても)力学的状態は変わらない。従って、図1の(イ)の撓み角αL’を図2における撓み角αLに等しくすれば、図1の(イ)において一方のリード導体部分1の先端側と弾性接触片2との接合箇所に曲げモーメントが作用するのを排除し得て可溶材3による接合界面に剪断応力のみを作用させることができる。従って、曲げモーメント反力に基づく接合界面を劈開しようとする応力が作用するのを良好に防止できる。
In FIG. 2, even if the hinge support end is dynamically frozen (even if the hinge support end is bent and the hinge support is changed to a fixed support), the mechanical state does not change. Accordingly, if the deflection angle αL ′ in FIG. 1 (a) is made equal to the deflection angle αL in FIG. 2, the joint portion between the tip side of one
前記接合界面の剪断応力τは接触片2に作用する水平方向圧縮力をp、接合界面の面積をSとすると、τ=p/Sで与えられ、接合界面の剪断強度をf/Sを越える強度とする必要がある。この剪断強度は充分な安全率を有するものでなくてはならず、このため面接合される部分の接触片2または一方のリード導体1の双方あるいは一方に、孔、窪み、切欠きを設けて可溶材3を食い込ませたり、面接合される接触片端部または一方のリード導体部分の一方または双方を粗面として接合界面の剪断強度を増強することが望ましい。また、前記可溶材3で面接合された界面を機械的に補強するために可溶材を盛り付けることもできる。
The shear stress τ of the joint interface is given by τ = p / S, where p is the horizontal compressive force acting on the
前記接触片2には、金属、金属と合成樹脂との複合体を用いることができる。複合体には、金属粉を混合した樹脂も含まれる。このように弾性体に金属粉混合樹脂のような電気抵抗値の高いものを使用する場合、抵抗体の過電流による通電発熱で可溶材を溶融させてプロテクタを動作させることもできる。
The
前記可溶材3には、はんだ等の低融点可溶合金、低融点可溶単体金属または熱可塑性樹脂、或いは導電性粉末を添加した導電性熱可塑性樹脂を用いることができる。可溶材3を介しての面接合は、通電加熱や電磁誘導加熱等を用いた溶接により行うことができる。溶接界面にフラックスを塗布することが好ましい。
接触片全長の片面または両面に可溶材をコーティングして弾性体全長の曲げ剛性を均等化することは、曲げ応力の集中化防止に有効である。
The
Coating the fusible material on one or both sides of the entire length of the contact piece to equalize the bending rigidity of the entire length of the elastic body is effective for preventing concentration of bending stress.
図1の(イ)において、一方のリード導体部分1→接触片2→接触片2と他方のリード導体部分10との接触面→他方のリード導体部分10の経路で常時電気的に導通されている。
この状態において、(1)一方のリード導体部分1と接触片2との可溶材3を介しての面接合界面に作用する応力は主に一様分布の剪断応力であり、応力集中による可溶材3のクリープを排除できること、(2)接触片2の曲げに基づく反力(図2における水平方向圧縮力p、曲げモーメント反力M0を参照)が一方のリード導体部分1に作用するが、そのリード導体部分1の固定や同リード導体部分1の充分な曲げ剛性のために全体を力学的に安定に保持できること等のために、他方のリード導体部分と接触片との安定な電気的接触状態を保証できる。従って、安定な電気的導通を確保できる。
In FIG. 1A, one
In this state, (1) the stress acting on the interface between the one
前記接触片2と他方のリード導体部分10との接触面を前記可溶材3よりも低融点の可溶金属で接合して電気接触抵抗を低くすることができる。
The contact surface between the
周囲温度の上昇により可溶材3が溶融乃至は軟化されると、図1の(ロ)に示すように、曲げ接触片2の可溶材3による拘束が解除され、その曲げ接触片2の弾性曲げ歪エネルギーが解放され、曲げ接触片2が元の直線状に復元されて他方のリード導体部分10と接触片2との接触が脱離され電気的導通が遮断される。
When the
図1の(イ)において、接触片2の撓みyが前記した通り、
y=A〔coskx−(sinkx)/kL+(x/L)−1〕
で与えられ、位置xでの曲げモーメントM(x)が
M(x)=EI・d2y/dx2
で与えられ、接触片2と他のリード導体部分10との接触箇所eと接触片後端22との間の接触片部分に蓄えられる弾性歪エネルギーWが
而るに、前記接触箇所eの周囲を保護コートで包囲しており、接触箇所が酸化や腐食(特に異種金属腐食)等で固まるのを防止できて接触箇所の当初の滑り性をよく保持できるから、前記の貯蔵弾性歪エネルギーWが小さくても、そのエネルギーを迅速に解放させることができる。従って、接触片を薄くしても、迅速な遮断作動をサーモプロテクタの小型化のもとで達成できる。
In (a) of FIG. 1, the deflection y of the
y = A [coskx- (sinkx) / kL + (x / L) -1]
And the bending moment M (x) at position x is M (x) = EI · d 2 y / dx 2
The elastic strain energy W stored in the contact piece portion between the contact point e between the
Therefore, the periphery of the contact point e is surrounded by a protective coat, and the contact point can be prevented from solidifying due to oxidation or corrosion (particularly, dissimilar metal corrosion), and the initial slipperiness of the contact point can be maintained well. Therefore, even if the storage elastic strain energy W is small, the energy can be released quickly. Therefore, even if the contact piece is made thin, a quick shut-off operation can be achieved with the miniaturization of the thermo protector.
上記において、一方のリード導体部分1と接触片2との電気的導通は、可溶材3として可溶金属や導電性熱可塑性樹脂を使用する場合、可溶材により確保できる。
一方のリード導体部分1と接触片後端部22との結着には、スポット抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接、高周波溶接または電磁誘導加熱溶接等の溶接やリベッティングを使用できる。
リード導体部分と弾性接触片との溶接性を向上させるために、局部的に溶接性に優れた材料で置き換えることもできる。
可溶材3として絶縁性の熱可塑性樹脂を使用する場合、リード導体部分1と接触片後端部22との結着箇所において電気的導通性が確保される。
In the above description, the electrical continuity between the one
For the binding between the one
In order to improve the weldability between the lead conductor portion and the elastic contact piece, it can be replaced with a material that is locally excellent in weldability.
When an insulating thermoplastic resin is used as the
図1に示す例では、接触片2の先端側21を角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部を一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合し、接触片2の後端側22を水平方向圧縮力pを加えた状態で角度0にて一方のリード導体部分1の後端側に溶接やリベッティングにより結着しているが、図3の(イ)に示すように接触片2の先端側21を接触片厚みの立ち上げ211を経て角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部を一方のリード導体部分1の先端部裏面に可溶材3を介して面接合し、接触片2の後端側22を水平方向圧縮力pを加えた状態で角度0にて一方のリード導体部分1の後端側に溶接やリベッティングにより結着することもできる。また、図3の(ロ)に示すように、接触片の先端側21を角度ほぼ(π−αL')で折り曲げ、その折り曲げ部21を一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材を介して面接合し、接触片2の後端側22を水平方向圧縮力pを加えた状態で角度0にて一方のリード導体部分1に溶接やリベッティングにより結着することもできる。
In the example shown in FIG. 1, the
また、図4の(イ)に示すように、接触片2の後端側22を角度ほぼαL'で折り返し、その折り返し部22を一方のリード導体部分1の上面に可溶材3を介して面接合し、接触片2の先端側21を水平方向圧縮力pを加えた状態で角度0にて一方のリード導体部分1の先端側に溶接やリベッティングにより結着すること、図4の(ロ)に示すように、接触片2の後端側22を角度ほぼ(π−αL')で折り曲げ、その折り曲げ部22を一方のリード導体部分1の上面に可溶材3を介して面接合し、接触片2の先端側21を水平方向圧縮力pを加えた状態で角度0にて一方のリード導体部分1の先端側に溶接やリベッティングにより結着することも可能である。
Further, as shown in FIG. 4A, the
図5の(イ)〜(ハ)は本発明に係るサーモプロテクタの基本的構造の別例を示し、図5の(イ)は動作前を、図5の(ロ)は動作後をそれぞれ示し、図5の(ハ)は図5の(イ)におけるハ−ハ断面図を示している。
図5において、5はハウジング、1,10はハウジング内に互いに上下に配置されたリード導体部分である。2は弾性を有する接触片であり、先端部がほぼ角度βL’で折り返されて一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合で固定され、水平方向圧縮力pにより曲げ状態とされて先端側21の撓み角βL’が後述の角度βLにほぼ等しくされている。後端側22は角度略(π−βL’)で折り曲げられ同上リード導体部分1に先端側21の撓み角βL’にほぼ等しい角度で溶接やリベッティングにより固定されている。曲げられた接触片2には弾性曲げ歪エネルギーが保持されている。
曲げ接触片2に前記の他方のリード導体部分10が接触されて、接触箇所の周りが前記と同様に保護コートで包囲されている。
図5の(イ)における、先端側21の撓み角がβL’、後端側22の撓み角がほぼβL’、固定点での水平方向圧縮力がp、高さがhである弾性接触片2の撓み状態は、両端ヒンジ支持の支柱の水平方向圧縮力pによる撓み状態にほぼ等しい。
5 (a) to 5 (c) show another example of the basic structure of the thermoprotector according to the present invention, FIG. 5 (a) shows before operation, and FIG. 5 (b) shows after operation. (C) in FIG. 5 shows a cross-sectional view of the ha-ha in FIG.
In FIG. 5, 5 is a housing, and 1 and 10 are lead conductor portions arranged one above the other in the housing.
The other
In FIG. 5A, an elastic contact piece having a bending angle of βL ′ at the
図6は両端ヒンジ支持の柱(Long column)の水平方向圧縮力pによる撓み状態を示している。
図6において、点(x,y)での曲げモーメントをMxとすると、
FIG. 6 shows a bent state due to a horizontal compression force p of a column supported by hinges at both ends.
In FIG. 6, when the bending moment at the point (x, y) is M x ,
d2y/dx2=−Mx/EI
が成立し(ただし、EIは柱の曲げ剛性)、曲げモーメントMxが
d 2 y / dx 2 = −M x / EI
(Where EI is the bending stiffness of the column) and the bending moment M x is
Mx=py
で与えられるから、凸曲線の形状yは、p/EI=k2とおいて、
M x = py
Since the convex curve shape y is p / EI = k 2 ,
y=B・sinkx
sinkL=0
で与えられ、
従って、
y = B ・ sinkx
sinkL = 0
Given in
Therefore,
y=B・sin(πx/L)
で与えられる。
係数Bはx=L/2において凸曲線yの高さが既知のhであることから、
y = B · sin (πx / L)
Given in.
The coefficient B is h where the height of the convex curve y is known at x = L / 2.
yx=L/2=h、(dy/dx)x=L/2=0
より求めることができ
y x = L / 2 = h, (dy / dx) x = L / 2 = 0
Can ask more
B=h
で与えられる。
従って、ヒンジ支持端での撓み角βLは、
B = h
Given in.
Therefore, the deflection angle βL at the hinge support end is
βL=(dy/dx)x=Lまたは0=hπ/L
で与えられる。
βL = (dy / dx) x = L or 0 = hπ / L
Given in.
図6において、ヒンジ支持端を力学的に凍結しても(両ヒンジ支持端を撓み角を同一角度のままで両固定支持に変えても)力学的状態は変わらない。従って、図5の(イ)の撓み角βL’を図6における撓み角βLにほぼ等しくすれば、図6の(イ)において一方のリード導体部分1の先端部21と弾性接触片2との接合箇所に曲げモーメントが作用するのを排除して可溶材3による接合界面に剪断応力のみを作用させることができる。従って、曲げモーメント反力に基づく接合界面を劈開しようとする応力が作用するのを良好に防止できる。
In FIG. 6, the mechanical state does not change even if the hinge support ends are dynamically frozen (even if both hinge support ends are bent at the same angle and changed to both fixed supports). Therefore, if the deflection angle βL ′ in FIG. 5A is substantially equal to the deflection angle βL in FIG. 6, the
前記した通り、接合界面の剪断応力τは弾性接触片に作用する水平方向圧縮力をp、接合界面の面積をSとすると、τ=p/Sで与えられ、接合界面の剪断強度をf/Sを越える強度とする必要がある。この剪断強度は充分な安全率を有するものでなくてはならず、可溶材を介して面接合される接触片先端部または一方のリード導体部分の双方あるいは一方に、孔、窪み、切欠きを設けて可溶材を食い込ませたり、可溶材を介して面接合される接触片先端部または一方のリード導体部分の一方または双方を粗面として接合界面の剪断強度を増強することが望ましい。また、前記可溶材で面接合された界面を機械的に補強するために可溶材を盛り付けることもできる。 As described above, the shear stress τ at the joining interface is given by τ = p / S, where p is the horizontal compressive force acting on the elastic contact piece, and S is the area of the joining interface, and the shear strength at the joining interface is f / The strength needs to exceed S. This shear strength must have a sufficient safety factor, and a hole, a dent, or a notch is formed in both or one of the leading end of the contact piece and one lead conductor portion to be surface-bonded via a soluble material. It is desirable to increase the shear strength of the bonding interface by providing a bite of a soluble material and roughening one or both of the front end of the contact piece and one lead conductor portion to be surface-bonded via the soluble material. Moreover, in order to reinforce mechanically the interface surface-bonded with the said soluble material, a soluble material can also be arranged.
前記接触片2には、金属、金属と合成樹脂との複合体を用いることができる。
複合体には、金属粉を混合した樹脂も含まれる。このように弾性接触片に金属粉混合樹脂のような電気抵抗値の高いものを使用する場合、抵抗体の過電流による通電発熱で可溶材を溶融させてプロテクタを動作させることもできる。
前記可溶材3には、はんだ等の可溶合金、単体金属または熱可塑性樹脂、或いは導電性粉末を添加した導電性熱可塑性樹脂を用いることができる。
弾性接触片全長の片面または両面に可溶材をコーティングして弾性接触片全長の曲げ剛性を均等化することは、曲げ応力の集中化防止に有効である。
The
The composite includes a resin mixed with metal powder. Thus, when using a thing with high electrical resistance value like a metal powder mixed resin for an elastic contact piece, a soluble material can be fuse | melted by the energization heat_generation | fever by the overcurrent of a resistor, and a protector can also be operated.
As the
Coating the fusible material on one or both sides of the entire length of the elastic contact piece to equalize the bending rigidity of the entire length of the elastic contact piece is effective in preventing concentration of bending stress.
図5の(イ)において、一方のリード導体部分1→接触片2→接触片2と他方のリード導体部分10との接触面→他方のリード導体部分10の経路で常時電気的に導通されている。
この状態において、(1)一方のリード導体部分1と接触片2の各端部との可溶材3を介しての面接合界面に作用する応力が主に一様分布の剪断応力であり、応力集中による可溶材のクリープを排除できること、(2)接触片2の曲げに基づく反力(図6における水平方向圧縮力pを参照)が一方のリード導体部分1に作用するが、そのリード導体部分1の固定や同リード導体部分1の充分な曲げ剛性により全体を力学的に安定に保持できることのために、他方のリード導体部分10と接触片2との安定な電気的接触状態を保証できる。従って、安定な電気的導通を確保できる。
In FIG. 5A, one
In this state, (1) the stress acting on the interfacial bonding interface between the one
図5の(ロ)に示すように、周囲温度の上昇により可溶材3が溶融乃至は軟化されると、曲げ接触片2の可溶材3による拘束が解除され、その曲げ接触片2の弾性曲げ歪エネルギーが解放され、曲げ接触片2が元の直線状に復元され他方のリード導体部分10と接触片2との接触が脱離されて電気的導通が遮断される。
As shown in FIG. 5B, when the
図5の(イ)において、接触片2の撓みyが前記した通り、
y=B・sin(πx/L)
で与えられ、位置xでの曲げモーメントM(x)が
M(x)=EI・d2y/dx2
で与えられ、接触片2と他のリード導体部分10との接触箇所eと接触片後端22との間の接触片部分に蓄えられる弾性歪エネルギーWが
而るに、前記接触箇所eの周囲を保護コートで包囲しており、接触箇所が酸化等で固まるのを防止できて接触箇所の当初の滑り性をよく保持できるから、前記の貯蔵弾性歪エネルギーWが小さくても、そのエネルギーを迅速に解放させることができる。従って、接触片を薄くしても、迅速な遮断作動をサーモプロテクタの小型化のもとで達成できる。
In (a) of FIG. 5, the deflection y of the
y = B · sin (πx / L)
And the bending moment M (x) at position x is M (x) = EI · d 2 y / dx 2
The elastic strain energy W stored in the contact piece portion between the contact point e between the
Therefore, since the contact portion e is surrounded by a protective coat, the contact portion can be prevented from solidifying due to oxidation or the like, and the initial sliding property of the contact portion can be well maintained. Even if W is small, the energy can be released quickly. Therefore, even if the contact piece is made thin, a quick shut-off operation can be achieved with the miniaturization of the thermo protector.
上記において、一方のリード導体部分1と接触片2との電気的導通は、可溶材3として可溶金属や導電性熱可塑性樹脂を使用する場合、可溶材により確保できる。
一方のリード導体部分1と接触片後端部22との結着には、スポット抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接、高周波溶接または電磁誘導加熱溶接等の溶接やリベッティングを使用できる。
リード導体部分と弾性接触片との溶接性を向上させるために、局部的に溶接性に優れた材料で置き換えることもできる。
可溶材3として絶縁性の熱可塑性樹脂を使用する場合、リード導体部分1と接触片後端部22との結着箇所において電気的導通性が確保される。
In the above description, the electrical continuity between the one
For the binding between the one
In order to improve the weldability between the lead conductor portion and the elastic contact piece, it can be replaced with a material that is locally excellent in weldability.
When an insulating thermoplastic resin is used as the
図5の(イ)に示す例では、接触片2の先端側21を角度ほぼβL'で折り返し、接触片2の後端側22を角度ほぼ(π−βL')で折り曲げ、先端側折り返し部21を一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合し、後端側22を水平方向圧縮力pを加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定しているが、図7の(イ)に示すように接触片2の先端側21を接触片厚みの立ち上げ211を経て角度βL'で折り返し、接触片2の後端側22を角度ほぼ(π−βL')で折り曲げ、先端側折り返し部21を一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合し、後端側を水平方向圧縮力pを加え加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定することもできる。また、図7の(ロ)に示すように、接触片2の先端側21を角度ほぼ(π−βL')で折り曲げ、接触片2の後端側22を角度ほぼ(π−βL')で折り曲げ、先端側折り曲げ部21を一方のリード導体部分1の先端部上面に可溶材3を介して面接合し、後端側22を水平方向圧縮力pを加え溶接やリベッティングにより角度ほぼβL'で固定することもできる。
In the example shown in FIG. 5A, the
本発明に係るサーモプロテクタにおいては、ハウジングとして上下に分割したタイプを使用し、そのハウジング片を共通化することが好ましく、図8−1〜図8−5はその実施例を示している。
図8−1〔図8−1の(イ)は平面図、同じく(ロ)は図8−1の(イ)のロ−ロ断面図、同じく(ハ)は左側面図、同じく(ニ)は右側面図〕はハウジング片60の一例を示し、ベース部61の両脇に側壁部62,62を設け、その長手方向中央において段差63を付け、各側壁部62,62の長手方向一端側にリード導体押え用凸部65,65を設け、各側壁上面の内側半分の面に超音波溶着用エネルギーダイレクタとしての三角凸条64を設けてある。また、ベース部の一端側にハウジング片内巾よりも狭巾のリベッテング突部4を設けてある。
In the thermo protector according to the present invention, it is preferable to use a vertically divided type housing and to share the housing piece, and FIGS. 8-1 to 8-5 show the embodiments.
8-1 [(a) in FIG. 8-1 is a plan view, (b) is a cross-sectional view of (b) in FIG. 8-1, [c] is a left side view, [d] Is a right side view] shows an example of the
このハウジング片を用いて本発明に係るサーモプロテクタを製作するには、接触片付きリード導体(リード導体部分の一端側の巾は両押え用凸部65,65間の内巾に等しくするようにやや狭くしてある)に孔を穿設し、図8−2〔図8−2の(イ)は平面図、同じく(ロ)は図8−2の(イ)のロ−ロ断面図、同じく(ハ)は図8−2の(ロ)のハ−ハ断面図〕に示すように、孔を穿設した接触片2付きリード導体1を孔において一方のハウジング片60にリベッテング突部4の加熱圧潰により固定し、また、図8−3に示すように、接触片無しのリード導体10についても、孔を穿設しこの孔において他方のハウジング片60にリベッテング突部4の加熱圧潰により固定し、次いで、図8−4に示すように、接触片2の上面に油等の保護コート剤5を付着させ、両ハウジング片を上下にかつリード導体部分1,10のリード部の向きを逆とするように重畳して両ハウジング片60,60の側壁を段差63,63の噛み合いで勘合し、接触片付きリード導体のリード導体部分1の巾両側に他方のハウジング片のリード導体押え用凸部65,65を当接し、ついで超音波溶着機にセットし、両ハウジング片の前記エネルギーダイレクタを圧潰溶着させ、これにてサーモプロテクタの製作を終了する。
前記超音波溶着に代え、レザー溶着や接着剤を使用することも可能である。
上下のハウジング片間の結着には気密性を必要としない。ハウジング内外間の通気性のもとでも、前記した通り、接触片2と他方のリード導体部分10との接触状態の初期の滑り性を保護コート剤5の空気遮断作用のためによく保持でき、迅速な遮断動作を確保できる。
In order to manufacture the thermo protector according to the present invention using this housing piece, a lead conductor with a contact piece (the width on one end side of the lead conductor portion is slightly equal to the inner width between both pressing
It is also possible to use leather welding or an adhesive instead of the ultrasonic welding.
Airtightness is not required for the connection between the upper and lower housing pieces. Even under the air permeability between the inside and outside of the housing, as described above, the initial sliding property of the contact state between the
両リード導体のリード部の高さレベルを合わせるように、図8−5に示すように一方のリード導体1のリード部をハウジング端面に沿い段差を介して折り曲げ加工することもできる。
Z
図8−1〜図8−2に示したサモプロテクタの動作後の状態は実質的に図1の(ロ)または図5の(ロ)に示した状態に同じであるが、可溶材の溶融乃至は軟化により解放された接触片2の先端部が、リード導体部分1収容ハウジング片60のリベッテング突部4の直下に潜入して他方のリード導体部分10との再接触が確実に防止される特徴がある。
As shown in FIG. 8-5, the lead portion of one
Z
The state after the operation of the samo protector shown in FIGS. 8-1 to 8-2 is substantially the same as the state shown in FIG. 1B or FIG. 5B, but the fusible material is melted. Or, the tip of the
上記弾性接触片2に用いる金属材には、例えばリン青銅を例示できる。接触片として樹脂製を使用する場合、樹脂(熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂)をガラス繊維、金属繊維、合成繊維等の繊維で補強したFRP、高剛性エンジニアリングプラスチック等を可溶材として使用する熱可塑性樹脂との融点との相対的な関係を考慮して選択できる。弾性材として、弾性金属材と合成樹脂との複合体、例えばリン青銅板とポリアミドフィルムとの積層体を使用することもできる。
Examples of the metal material used for the
接触片2の寸法は、金属弾性板の場合、例えば厚み0.008〜0.1mm、巾0.3〜4.6mm、長さ1.5〜11mmとされる。
In the case of a metal elastic plate, the dimensions of the
上記弾性接触片2としての樹脂や可溶材3としての熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンサルファイド、ポリサルホン等のエンジニアリングプラスチック、ポリアセタ−ル、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシベンゾイル、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリエ−テルイミド等のエンジニアリングプラスチックやポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンポリテトラフルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、AS樹脂、ABS樹脂、アイオノマ−、AAS樹脂、ACS樹脂等中から所定融点のものを選定できる。
ハウジングには、これらの樹脂の外、セラミックスも使用できる。ハウジングの寸法は、例えば厚み0.3〜1.5mm、巾1〜5mm、長さ2〜12mmとされる。
Examples of the resin as the
In addition to these resins, ceramics can also be used for the housing. The dimensions of the housing are, for example, a thickness of 0.3 to 1.5 mm, a width of 1 to 5 mm, and a length of 2 to 12 mm.
上記可溶材としての可溶合金としては、PbやCd等の生体系に有害な元素を含まないものを使用することが好ましく、次ぎの組成[A](1)43%<Sn≦70%,0.5%≦In≦10%,残Bi、(2)25%≦Sn≦40%,50%≦In≦55%,残Bi、(3)25%<Sn≦44%,55%<In≦74%,1%≦Bi<20%、(4)46%<Sn≦70%,18%≦In<48%,1%≦Bi≦12%、(5)5%≦Sn≦28%,15%≦In<37%,残Bi(但し、Bi57.5%,In25.2%,Sn17.3%とBi54%,In29.7%,Sn16.3%のそれぞれを基準にBi±2%,In及びSn±1%の範囲を除く)、(6)10%≦Sn≦18%,37%≦In≦43%,残Bi、(7)25%<Sn≦60%,20%≦In<50%,12%<Bi≦33%、(8)(1)〜(7)の何れか100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、(9)33%≦Sn≦43%,0.5%≦In≦10%,残Bi、(10)47%≦Sn≦49%,51%≦In≦53%の100重量部にBiを3〜5重量部を添加、(11)40%≦Sn≦46%,7%≦Bi≦12%,残In、(12)0.3%≦Sn≦1.5%,51%≦In≦54%,残Bi、(13)2.5%≦Sn≦10%,25%≦Bi≦35%,残In、(14)(9)〜(13)の何れか100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、(15)10%≦Sn≦25%,48%≦In≦60%,残Biを100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、等のIn−Sn−Bi系合金の組成[B](16)30%≦Sn≦70%,0.3%≦Sb≦20%,残Bi、(17)(16)の100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、等のBi−Sn−Sb系合金の組成[C](18)52%≦In≦85%,残Sn、(19)(18)の100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、等のIn−Sn系合金の組成[D](20)45%≦Bi≦55%,残In、(21)(20)の組成の100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Sb、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、等のIn−Bi系合金の組成、[E](22)50%Bi≦56%,残Sn、(23)(22)の100重量部にAg、Au、Cu、Ni、Pd、Pt、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、等のBi−Sn系合金の組成[F](24)Inの100重量部にAu、Bi、Cu、Ni、Pd、Pt、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、(25)90%≦In≦99.9%,0.1%≦Ag≦10%の100重量部にAu、Bi、Cu、Ni、Pd、Pt、、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加、(26)95%≦In≦99.9%,0.1%≦Sb≦5%の100重量部にAu、Bi、Cu、Ni、Pd、Pt、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加等のIn系合金の組成(27)2%≦Zn≦15%,70%≦Sn≦95%,残Bi及びその合金100重量部にAu、In、Cu、Ni、Pd、Pt、Ga、Ge、Pの1種または2種以上を合計0.01〜7重量部添加した合金の組成等からサーモプロテクタの動作温度に適合した融点の組成を選定することができる。
また、可溶合金にb.c.cやc.p.h等の結晶構造の金属を多く含ませることにより塑性変形を抑止しクリープ強度を向上させることができる。
As the soluble alloy as the soluble material, it is preferable to use an alloy that does not contain elements harmful to biological systems such as Pb and Cd. The following composition [A] (1) 43% <Sn ≦ 70%, 0.5% ≦ In ≦ 10%, remaining Bi, (2) 25% ≦ Sn ≦ 40%, 50% ≦ In ≦ 55%, remaining Bi, (3) 25% <Sn ≦ 44%, 55% <In ≦ 74%, 1% ≦ Bi <20%, (4) 46% <Sn ≦ 70%, 18% ≦ In <48%, 1% ≦ Bi ≦ 12%, (5) 5% ≦ Sn ≦ 28%, 15% ≦ In <37%, remaining Bi (however, Bi57.5%, In25.2%, Sn17.3% and Bi54%, In29.7%, Sn16.3% based on Bi ± 2%, (Except for the range of In and Sn ± 1%), (6) 10% ≦ Sn ≦ 18%, 37% ≦ In ≦ 43%, remaining Bi, (7) 25% < n ≦ 60%, 20% ≦ In <50%, 12% <Bi ≦ 33%, (8) Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, 100 parts by weight of any one of (1) to (7) Add one or more of Sb, Ga, Ge, and P in a total of 0.01 to 7 parts by weight, (9) 33% ≦ Sn ≦ 43%, 0.5% ≦ In ≦ 10%, remaining Bi, ( 10) Add 3-5 parts by weight of Bi to 100 parts by weight of 47% ≦ Sn ≦ 49%, 51% ≦ In ≦ 53%, (11) 40% ≦ Sn ≦ 46%, 7% ≦ Bi ≦ 12% , Remaining In, (12) 0.3% ≦ Sn ≦ 1.5%, 51% ≦ In ≦ 54%, remaining Bi, (13) 2.5% ≦ Sn ≦ 10%, 25% ≦ Bi ≦ 35% , Remaining In, (14) any one or more of Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Sb, Ga, Ge, P in 100 parts by weight of any one of (14), (9) to (13) 0.01 to 7 parts by weight in total, (15) 10% ≦ Sn ≦ 25%, 48% ≦ In ≦ 60%, 100 parts by weight of the remaining Bi is Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Sb, In-Sn-Bi based alloy composition [B] (16) 30% ≦ Sn ≦ 70%, such as addition of 0.01 to 7 parts by weight of one or more of Ga, Ge, and P in total. 3% .ltoreq.Sb.ltoreq.20%, the balance Bi, (17) (16), 100 parts by weight of Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, P or a total of 0.1 or more. Composition of Bi—Sn—Sb alloy such as addition of 01 to 7 parts by weight [C] (18) 52% ≦ In ≦ 85%, remaining Sn, (19) In 100 parts by weight of (18), Ag, Au, In-Sn based compounds such as addition of 0.01 to 7 parts by weight of one or more of Cu, Ni, Pd, Pt, Sb, Ga, Ge, and P [D] (20) 45% ≦ Bi ≦ 55%, remaining In, (21) Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Sb, Ga, Ge, 100 parts by weight of the composition of (20) Composition of In-Bi alloy such as addition of 0.01 to 7 parts by weight of one or more of P, [E] (22) 50% Bi ≦ 56%, remaining Sn, (23) (22 The composition of a Bi-Sn alloy such as Ag, Au, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, P is added in a total of 0.01 to 7 parts by weight to 100 parts by weight of [F] (24) Add one or more of Au, Bi, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, and P to 100 parts by weight of In, in total 0.01 to 7 parts by weight, (25) Au, Bi, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, G in 100 parts by weight of 90% ≦ In ≦ 99.9%, 0.1% ≦ Ag ≦ 10% e, one or more of P are added in a total of 0.01 to 7 parts by weight, (26) Au in 100 parts by weight of 95% ≦ In ≦ 99.9%, 0.1% ≦ Sb ≦ 5%, Composition of In-based alloy such as addition of 0.01 to 7 parts by weight of one or more of Bi, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, and P (27) 2% ≦ Zn ≦ 15%, 70% ≦ Sn ≦ 95%, the remaining Bi and its alloy 100 parts by weight, total of 0.01 to 7 parts by weight of one or more of Au, In, Cu, Ni, Pd, Pt, Ga, Ge, P A composition having a melting point suitable for the operating temperature of the thermoprotector can be selected from the composition of the added alloy.
Moreover, b. c. c and c. p. By containing a large amount of metal having a crystal structure such as h, plastic deformation can be suppressed and the creep strength can be improved.
これらの合金、特に、Biリッチ合金の場合は、金属接触片に予め層状に被覆しておくことが好ましい。 In the case of these alloys, particularly Bi-rich alloys, it is preferable to coat the metal contact pieces in layers.
上記のリード導体には、ニッケル、銅、銅合金等の導電性金属乃至は合金を使用でき、必要に応じ鍍金することができる。 For the lead conductor, a conductive metal or alloy such as nickel, copper, or copper alloy can be used, and can be plated as necessary.
リチウムイオン2次電池、リチウムポリマー2次電池等に対する電池パックにおいては、電池や電力トランジスター等の異常発熱を検知して不通電とするサーモプロテクタが必要であるが、本発明に係るサーモプロテクタにおいては小型化が容易であり電池パックに良好に組み込み得、その電池用サーモプロテクタとして好適に利用できる。 In battery packs for lithium ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, etc., a thermo protector for detecting abnormal heat generation such as a battery or a power transistor and de-energizing is necessary. In the thermo protector according to the present invention, however, Miniaturization is easy, it can be incorporated well into a battery pack, and it can be suitably used as a thermo-protector for the battery.
1 一方のリード導体部分
10 他方のリード導体部分
2 接触片
21 接触片の一端部
22 接触片の他端部
3 可溶材
4 リベッティグまたは溶接箇所
5 保護コート剤
6 ハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004341543A JP2006155974A (en) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Thermoprotector |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004341543A JP2006155974A (en) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Thermoprotector |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015007459A1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Assembly for the fuse protection of an electrochemical accumulator cell |
-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004341543A patent/JP2006155974A/en active Pending
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WO2015007459A1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Assembly for the fuse protection of an electrochemical accumulator cell |
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