JP2023086057A

JP2023086057A - ヒューズ

Info

Publication number: JP2023086057A
Application number: JP2021211585A
Authority: JP
Inventors: 靖忠遊▲坐▼; Yasutada Yuza
Original assignee: SOC Corp
Current assignee: SOC Corp
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-21

Abstract

【課題】ヒューズエレメントの設計を容易にし、電気的性能と品質の安定および生産性の向上により、コストダウンが可能なヒューズを提供する。【解決手段】本発明に係るヒューズは、一対の接合部１５と、その接合部１５の間に複数の狭隘部１２と幅広部１３および両端の幅広部１３と接合部１５の間に連結部１４を有する複数の並列した基本エレメント１１が、一本の角柱状となるよう連結したヒューズエレメント１０を有し、前記ヒューズエレメントを、ヒューズ容器１６の両端に固定した内端子１７の中央孔１８から投入した後、中央孔１８の縁で接合部１５を外周方向に折り曲げ接合した際、内端子端面１９までの電路長さが等しくなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路を保護するために用いられるヒューズで、その容器の中に収納される複数の基本エレメントが並列に配置され一本の角柱状を成すとともに、各基本エレメントのヒューズ容器両端の内端子端面までの電路の長さが全て等しくなることを特徴とする。

電気回路の事故による異常電流から保護するためにヒューズが採用されているが、近年の次世代自動車における回路の高電圧化は、異常電流の遮断を難しくしている。また次世代自動車自体の価格競争により、そこに搭載されるヒューズも低価格化が求められ、その対策のために各種のヒューズ構造が採用されている。

その例として、例えば図６に示す特許文献１のヒューズエレメント４０を組み込んだヒューズや、図７に示す特許文献２に記載されているヒューズエレメント１００Ａを組み込んだヒューズがある。

この特許文献１のヒューズエレメント４０は並列に配置された複数のエレメントを所定の形状に打ち抜いて所定の立体的形状に折り曲げ成形したもので、この複数のエレメントは特許文献１の図面に示す端子部１１に梯子状に連結されているものである。

しかし、この従来のヒューズエレメント４０は特許文献１の図面の端子部１１に直結するエレメント１２とそのエレメントに梯子状に連結するエレメントでは端子部からの電路の長さに違いがあり、そのため各エレメントの負荷バランスに違いが生じ、電気的性能および品質に課題を残す。そのため端子と直結するエレメントと離れて連結するエレメントの幅を調整しなければならず、ヒューズエレメント設計を煩わしいものにしていた。

特許文献２のヒューズは内キャップ２３０Ａの十字孔２４０Ａからヒューズエレメント端子部１１０Ａを突出させた後に折り曲げ、内キャップとヒューズエレメント端子部との接触箇所を溶接等によって接合するものであり、電路長さは均一となるものの組付け作業において、複数のヒューズエレメント１００Ａを一本ずつ組付ける必要があり手間がかかるため、生産性低下とコストアップを招いていた。

特開２０１６－６６６２３号公報特開２０２０－１０７５３８号公報

本発明は、このような従来のヒューズの問題点に鑑み、ヒューズエレメント設計を容易にし、電気的性能と品質の安定および生産性の向上によりコストダウン可能なヒューズを提供する。

上記の課題を解決するための請求項１記載のヒューズは、ヒューズ容器と、前記ヒューズ容器の両端に固定された内端子と、前記ヒューズ容器内の空間に収納されたヒューズエレメントと、前記内端子の中央孔を塞ぐ外端子と、を備えたヒューズであって、前記ヒューズエレメントは、複数の一対の接合部と、前記複数の一対の接合部の間には、複数の狭隘部と、複数の幅広部と、を備え、両端の幅広部と前記接合部との間には、一対の連結部を更に備えた、複数の並列した基本エレメントが、一本の角柱状となるよう連結し、前記ヒューズ容器の両端に固定された前記内端子の中央孔の縁で、前記接合部が外周方向に折り曲げられ、電気的に接合され、前記内端子端面までの電路の長さが全て等しくなることを特徴とする。

ここで、請求項１の「角柱状」はその断面方向から見た場合、正三角形、正方形、正五角形等の正多角形を含む略正多角形の柱状を含む広い概念のものである。

また、「内端子の中央孔」の孔形状は円形又は前記基本エレメントが構成する略正多角形と相似形の種々の形状が含まれる。

また、ヒューズエレメントをヒューズ容器に固定した内端子の中央孔から投入し、中央孔の縁で接合部を外周方向に折り曲げ、接合した後、孔を塞ぐ外端子を圧入する。もう一方の内端子の中央孔から消弧剤を充填し、内端子の中央孔を塞ぐための外端子を圧入する。外端子には電気回路と接続するための平形端子が設けられているものも含まれる。

また、ヒューズ容器両端への内端子の「固定」は、圧入又は接着等の固定手段が含まれる。

本発明のヒューズによれば、内端子部までの電路長さが全て等しい複数の並列した基本エレメントが角柱状に連結した一本のヒューズエレメントをヒューズ容器両端の内端子部の中央孔から落とし込むだけで一度にヒューズ容器内へ収納、組み付けが可能で、従来のヒューズエレメントのように複数のエレメント部材に対して一本ずつ組付け作業を行う必要がなく、自動組付けが可能となり、生産性が格段に向上することでコスト低減が図れる。

また、本発明のヒューズによれば、内端子部までの電路の長さが全て等しい複数の基本エレメントにより、従来のヒューズのように負荷バランス調整（エレメント幅調整）の必要がなく、高品質、高信頼性のヒューズの設計が容易に行える。

更に、本発明のヒューズによれば、角柱状のヒューズエレメントにより、ヒューズ容器の軸方向に沿った配置ができ、消弧剤を充填する際、一般的に用いられているヒューズ容器の内部で対角にヒューズエレメントを配置したヒューズのようなヒューズエレメントで生じる陰の部分ができにくく、高電圧での大電流遮断において大きな影響を与える消弧剤の充填において高い充填密度が得られ、遮断性能の安定が図れる。

また、本発明のヒューズエレメントによれば、連結部の幅を広くすることで熱容量と放熱を大きくすることができ、高電圧低電流遮断においてヒューズエレメントの溶断間隔が狭いことで生じるアークの継続によるヒューズ端子部への熱的ダメージの低減が可能になり、遮断性能の向上が図れる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るヒューズエレメントの展開状態の斜視図、（ｂ）は、ヒューズエレメントを折り曲げ一本の角柱状に成形した状態の斜視図である。本発明の実施形態に係るヒューズエレメントをヒューズ容器に収納する前の全体斜視図である。図２の本発明の実施形態に係るヒューズエレメントをヒューズ容器に収納した後、上下を反転させた斜視図である。本発明の実施形態に係るヒューズエレメントをヒューズ容器に収納し、一方の内端子の孔を塞ぐ外端子を圧入する前の斜視図である。本発明の実施形態に係る図４のもう一方の内端子の孔を塞ぐ外端子を圧入する前の斜視図である。（ａ）は特許文献として引用した従来のヒューズエレメントで並列に配置された複数のエレメントを所定の形状に打ち抜いた平面図であり、（ｂ）は所定の立体的形状に折り曲げ成形した断面図である。（ａ）は特許文献として引用したもう一つの従来のヒューズで、一本のエレメント端子部を内キャップの十字孔から突出させた後、折り曲げた斜視図であり、（ｂ）は四本のエレメント端子部を内キャップの十字孔から突出させた後、折り曲げた斜視図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で説明する実施形態におけるヒューズの各部材の形状は、一例を示すものであって、これらに限定されるものではない。

（実施形態）
本発明のヒューズの図１（ｂ）のヒューズエレメント１０は、（ａ）に示すように一枚の金属薄板をプレス加工することで、一対の接合部１５と、その接合部１５の間に複数の狭隘部１２と幅広部１３および両端の幅広部１３と接合部１５の間に連結部１４を有する複数の並列した基本エレメント１１を形成する。複数の狭隘部１２と幅広部１３の幅、長さ、個数および基本エレメント１１の本数は保護する回路の電気的特性に合わせて調整される。

前記プレス加工により成形した基本エレメント１１は隣り合う基本エレメントと接続する連結部１４の中央で折り曲げ加工することで、（ｂ）に示すように角柱状を成す一本のヒューズエレメント１０となる。

基本エレメント１１の狭隘部１２は連結部１４により、隣接する他の基本エレメントの狭隘部との距離が離れることで、電気回路の通常状態において隣り合う基本エレメント１１の熱的影響を受けにくく、長期的信頼性の向上と、異常電流でヒューズが溶断し、アークが発生した際のアーク熱の影響を分散することができ、遮断性能の向上が図れる。

基本エレメント１１の各接合部１５の長さは、ヒューズ容器１６に固定した内端子１７の中央孔１８から突出させ外周方向に折り曲げた際、内端子端面１９で確実に接続できる長さで、かつ各基本エレメント１１の電路の長さが等しく、通常状態および異常状態において電流がバランスよく流れることで、特定のエレメントだけに負荷が集中することを防ぎ、耐久性能、溶断性能、遮断性能の安定化が図れる。

さらに複数の基本エレメント１１が１本の角柱状に形成されたヒューズエレメント１０をヒューズ容器１６に固定した内端子１７の中央孔１８から投入し、各接合部１５を内端子端面１９に接合した後、反対側の接合部１５も内端子端面１９に接合する。このように一本の角柱状に形成されたヒューズエレメント１０を内端子孔から投入することで、複数の基本エレメント１１を一度に組付けられ、自動組付けが可能となり、生産性の向上が図れる。

次に前記ヒューズエレメント１０を、内端子１７を固定したヒューズ容器１６に収納し、一方の内端子１７の中央孔１８を塞ぐ外端子２０を圧入後、もう一方の内端子１７の中央孔１８から消弧剤を充填し、その後、この中央孔１８を外端子２０に圧入し塞ぐことで容易にヒューズを完成させることができる。外端子２０の端面には電気回路と接続するための平形端子２１を予め接合する場合もある。

本発明に係るヒューズの用途は、次世代自動車保護のためのヒューズに限らず、再生可能エネルギー等の高電圧回路等の種々の用途に使用でき、これらの技術的範囲も含まれる。

１０ヒューズエレメント
１１基本エレメント
１２狭隘部
１３幅広部
１４連結部
１５接合部
１６ヒューズ容器
１７内端子
１８中央孔
１９内端子端面
２０外端子
２１平形端子

Claims

ヒューズ容器と、
前記ヒューズ容器の両端に固定された内端子と、
前記ヒューズ容器内の空間に収納されたヒューズエレメントと、
前記内端子の中央孔を塞ぐ外端子と、
を備えたヒューズであって、
前記ヒューズエレメントは、
複数の一対の接合部と、
前記複数の一対の接合部の間には、
複数の狭隘部と、複数の幅広部と、を備え、
両端の幅広部と前記接合部との間には、
一対の連結部を更に備えた、複数の並列した基本エレメントが、
一本の角柱状となるよう連結し、
前記ヒューズ容器の両端に固定された前記内端子の中央孔の縁で、
前記接合部が外周方向に折り曲げられ、電気的に接合されたヒューズ。