JP4155825B2 - ヒューズエレメントの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部空間を包囲する管状壁により構成されかつ2つの対向する末端面を持つ中空体と、内部空間内で中空体の2つの末端面間を延びている可溶伝導エレメントと、それぞれの底部および隣接する側壁を備える2つの接触キャップとを含むヒューズエレメントに関し、2つの接触キャップの底部は、末端面において内部空間を少なくとも部分的に閉鎖しており、さらに側壁は、中空体の壁部の外表面のそれぞれの部分を覆っており、それにより、可溶伝導エレメントの導体の2つの末端部分は、内部空間から末端面を通って中空体の壁部周囲に延びており、その結果、これらの末端部分は、接触キャップの1つのそれぞれの側壁と中空体の外表面の一部分との間に配置される。本発明はさらに、ヒューズエレメントの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記で言及したタイプのヒューズエレメントは、長らく先行技術から周知である。周知のエレメントにおいては、中空体は、例えば、円形断面の内部空間を有する小形ガラス管である。可溶性ワイヤが内部空間を延びており、このワイヤの両端は、末端面を越えて小管の末端周囲で曲げられている。管末端には金属製接触キャップが、これらが管末端で定位置にフォースロッキング的に保持され、従って、管外壁とキャップ内壁との間に可溶ワイヤを固定するように、押し嵌めてある。可溶ワイヤの両末端は、キャップ内にはんだ付けすることもできる。長らく周知のこれらのヒューズは、例えば、長さが約20mmであり、それにより、両面に配置された金属キャップは、外径が約5mmで、長さが約6mmとすることができる。そのようなヒューズは、一般に、対応形状にしたケーシング内に挿入または螺入される。
【0003】
エレクトロニクス機器、例えば、ラジオおよびテレビ受像器において広く使われているこの非常に古い先行技術から、一連のさらなるヒューズエレメントが、より最近およびより特別な用途向けに開発された。なかでも、寸法をかなり減少させたヒューズエレメントが、小さい設置空間のみを利用可能な用途向けに開発された。例えば、長さが10mm未満の小型セラミック管の円筒形内部空間内を可溶導体が延びているヒューズがある。
【0004】
可溶導体に、所定の最小期間、十分に大きい電流がかかれば、導体は溶断する。従って、電流は遮断されるはずである。しかしながら、可溶導体が溶ける場合、印可電圧およびヒューズが挿入される回路の電流駆動能力に応じて、末端接点間、すなわちヒューズエレメントの接触キャップ間でアークが生じることがあり、これによりパワーの連続的な流れが可能になる。ヒューズエレメント製造業者は、そのようなアークの形成を抑制すること、またはそのアークにより可能になる電流の流れる時間を制限することを切望している。特に、交流電圧がヒューズエレメントに印可される場合、可溶導体が溶断した場合および電圧が1回以上0を通過した後は、新しいアークの形成は回避または低減される必要がある。
【0005】
(発明の開示)
従って、本発明の目的は、可溶導体の溶断後にアークを、たとえそれが比較的小さいサイズであっても、保持する傾向が最小となる上記タイプのヒューズエレメントを提供することである。
【0006】
この目的は、ヒューズエレメントの製造方法であって、
内部空間を包囲する管状壁と、2つの対向する開口末端面とで構成される中空体を提供するステップと、
中空体の内部空間内へ可溶伝導エレメントを、この可溶伝導エレメントが実質的に一方の末端面から他方の末端面へ延びるように、導入するステップと、
可溶伝導エレメントの導体の両末端部分を、内部空間内から末端面を通って中空体の壁部周囲に、導体の末端部分が中空体の外表面上のそれぞれの接着点において外側に配設されるように、通すステップと、
少なくとも中空体の外表面上の2つの接着点に接着剤を、可溶伝導エレメントの導体の末端部分のそれぞれの部分も濡れるように、塗布するステップと、
それぞれの底部と隣接する側壁とを有する2つの接触キャップを中空体上に、2つの接触キャップの底部が末端面において内部空間を少なくとも部分的に閉鎖しかつ側壁が中空体の壁部の外表面のそれぞれの部分を覆い、この部分が2つの接触点を封入するように、配置するステップと、
それによって、接着剤は、小形管の外表面に塗布され、次に接触キャップは、接着剤が接触キャップと小形管との間に分配され、いかなる接着剤も中空体の末端面上および内部空間内に達しないように、配置され、
接着剤を硬化させるステップと、を含み、
それによって、可溶伝導エレメントの導体の末端部分が、内部空間の外部で、外表面と側壁との間に郭成された間隙形状空間中に、内部空間に隣接する表面が有機物質を実質的に含まないように保たれるように、固定されるヒューズエレメントの製造方法により解決される。
【0007】
本発明によれば、上記タイプのヒューズエレメントの可溶伝導エレメントの導体の末端部分は、中空体の外表面と接触キャップの1つの側壁との間に郭成されたそれぞれの間隙形状空間中の内部空間の外部で接着接続により固定されており、従って、内部空間に隣接している表面は実質的に有機物質を含まない。本発明は、ヒューズエレメント内に有機物質(すなわち、炭素含有物質)が存在するとアークを維持する傾向が増大するという認識に基づく。有機物質は、例えば、可溶導体と接触キャップとの間のはんだ付け接続の製造において使用されるフラックスからのものである。さらに、有機物質は、接着剤に起因することがあり、もし接触キャップ全体が接着剤で満たされかつ管末端に配置されれば、接着剤は接触キャップの底部上の内部空間に常に存在するであろう。本発明によれば、接着接続は、接触キャップと中空体の外表面との間の(クリアランスの結果として存在する)間隙形状空間中にのみ作られる。これにより、接触キャップの底部は、すべての有機接着剤成分を含むことがないようにしておくことが可能になる。接着接続は、好ましくは、キャップ底部に向けられた中空体(例えば、管)のエッジから十分な距離を有している。内部空間は、有機接着剤成分を「実質的に」含まないままであり、このことは、管エッジと接触キャップの内壁との間の間隙において内部空間へ流出する場合によっては少量の接着剤の残部は無視されるはずである。
【0008】
本開示の文脈における用語、小形管は、円筒形断面、あるいはその長さ方向にわたって一定の断面、または直線状に延びる内部空間を有する小管(これらの実施形態は好ましいが)のみを意味するのではないものと理解されるべきである。可溶伝導エレメントは、例えば、単一の可溶ワイヤ、コア周囲に巻装された可溶ワイヤまたは可溶伝導層で被覆したキャリアエレメントとすることができ、それにより、コアもしくはキャリアまたは単一の可溶ワイヤは、好ましくは中空体中の内部空間内を直線状に延びる。この説明の文脈における接触キャップは、平らな底部および隣接する円筒形側壁を有する金属製接触キャップのみではないものと理解されるべきである。接触キャップは、中空体の開口末端面を部分的にのみ閉鎖する底部も備えることができるであろう。側壁も、中空体の外表面周囲に全周辺にわたって均一に係止する必要はなく、単に、接触キャップの少なくとも一方の側壁が、中空体壁の外表面の一部と重なればよく、可溶導体の末端部分はこの重なり部分に配置され、接着接続は少なくともその点に作られる。接着接続は、可溶導体の末端部分を固定するのに役立つ。しかしながら、接着剤はすべてのケースにおいて可溶導体の電気接触として働く必要があるわけではない。可溶導体への電気接触は、接触キャップを機械的に押し付けることによっても作り出すことができる。
【0009】
本発明による製造方法において、中空体が最初に提供され、これは空所を包囲する管状壁により構成され、対向した2つの開口末端面を有している(本開示の文脈における「対向した」は、両末端面が平行面内にあることを必ずしも意味するものではなく、両末端面は、例えば、可変断面の湾曲管を終端することもできるであろう)。可溶伝導エレメントがこの中空体内に、可溶伝導エレメントが一方の末端面から他方の末端面へ実質的に延びるように、導入される。可溶伝導エレメントの導体の両末端部分は、空所中から末端面を通って中空体壁の周囲に延びており、末端部分は中空体の外表面上のそれぞれの接着点で外部に配置されるようになっている。中空体の外表面上の少なくとも2つの接着点に接着剤が、可溶伝導エレメントの導体の末端部分の各々の一部分も濡らされるように、塗布される。次に、それぞれの底部および隣接側壁を持つ2つの接触キャップが中空体に、2つの接触キャップの底部が末端面において空所を少なくとも部分的に閉鎖しかつ側壁が中空体壁の外表面のそれぞれの部分を覆い、これらの部分が2つの接着点を密封するように、配置される。その後、接着剤は硬化させられる。このようにして可溶伝導エレメントの末端部分は、空所に隣接する表面が有機物質を実質的に含まない状態に保たれるように、外表面と側壁との間に郭成された間隙形状空間中における接着接続により空所の外部に固定される。
【0010】
本発明によるエレメントおよび本発明による方法によって製造されたエレメントには一連の利点がある。可溶伝導エレメントの末端部分を固定するために接着接続を使用することにより、エレメントにおいてはんだ付けを不要とすることが可能になる。他方また、これによって、ヒューズエレメントがSMDアセンブリのようなはんだ付けにより使用されるべき回路へのヒューズエレメントの組み付けが容易になる。なぜならば、ヒューズエレメントを回路に組み付ける間のヒューズエレメントの熱ストレスにより、エレメント中に存在する接続の軟化、弛緩または解除という結果になる可能性がないからである。(有機)フラックスを回避するという上記の利点に加え、ヒューズエレメント中にはんだ接続が存在しないことには、鉛フリーヒューズエレメントの製造可能性というさらなる利点がある。ヒューズエレメントにおけるフラックス残渣を回避するため、先行技術により、例えばWO98/34263号には、これらのはんだ接続に必要な、複雑なフラックスフリーはんだ接続、特別な小形セラミック管、小形セラミック管の末端部分の特殊前処理およびはんだ接続を作り出すための複雑な層構成方法が提案されており、その結果エレメント価格が上昇する。これらの複雑なはんだ接続法は省くことができる。本発明によるヒューズエレメントは経済的に製造できる。
【0011】
ヒューズエレメントの1つの好ましい実施形態においては、少なくとも導体の末端部分と接触キャップの側壁との間に伝導性接着剤が導入される。この実施形態においては、接着接続は、可溶導体を機械的に固定するだけでなく、同時に電気接続を形成する働きもする。中空体への接触キャップの機械的固定は、好ましくは、伝導性接着剤を用いてもなされる。これにより、キャップおよび中空体(例えば、小形セラミック管)の双方に関連する高度の機械的応力を伴う摩擦固定に実質的に基づく接触キャップの接続が回避される。この固定法により、キャップの内表面と中空体の外表面との間の比較的大きいクリアランスも可能になる。他方また、これによって、より高い伝導率を有するより太い可溶伝導ワイヤの導入が可能になる。可溶伝導エレメントを製造する場合、十分な導体長さ(すなわち、十分なオーム抵抗)を達成するために、より太い可溶伝導ワイヤが、(場合によっては、より太い)コア周囲により密に巻装され、これによっても、より遅く溶断するエレメントを(有利に)得ることができる。
【0012】
好ましくは、接着接続は、200℃まで、好ましくは280℃まで固化状態で抵抗性を有する接着剤を有する。これにより、ヒューズエレメントの組付け可能性が改善される。なぜならば、はんだ付けプロセス(例えば、SMD)において生じ得るようなこれらの温度範囲までの熱負荷が可能になるからである。
【0013】
ヒューズエレメントの1つの実施形態は、各接触キャップの側壁が、中空体の全周にわたって延びる部分において中空体壁部の外表面を覆っていることを特徴としている。その場合に、接着接続は、好ましくは、中空体の全周にわたって延びる。これにより、中空体内の空所の気密シールが可能になり、従って、もしプロセスが適切に実施されれば、不活性または消弧ないしアーク抑制ガスによる空所の排気および充填が可能になる。
【0014】
本発明の好ましい実施形態においては、可溶伝導エレメントは、末端面近傍のみの壁部の内表面に接触するように、中空体の両末端面間の空所中を延びる。可溶伝導エレメントは、好ましくは、中空体の両末端面間の空所を対角線状に延びる。これにより、可溶伝導エレメントの最大長さでの可溶導体と中空体の内壁との間の最小接触面積が作り出され、従って、可溶導体の定義された環境条件が作り出される。可溶伝導エレメントは、好ましくは、細長いキャリア周囲に巻装された可溶導体(ワイヤ)を有しており、この細長いキャリアは、中空体の両末端面間を延びており、可溶導体はキャリア周囲にその全長にわたって巻装されている。キャリア(またはコア)周囲への可溶導体の巻装により作り出される熱条件は、ヒューズエレメントのより不活性な特性という結果になり、これは多くの用途において望ましい。例えば、巻装可溶導体の部分が、キャリアの末端部分から好ましくは部分的に引き出され、空所から出て中空体壁部周囲を通される。これにより、可溶伝導エレメントの接触および固定の製造が単純になる。
【0015】
ヒューズエレメントの好ましい実施形態においては、中空体は、ZrOを含むAL2 O3 セラミック材料(いわゆるZTAセラミック)を含む。セラミック材料は、好ましくは、80〜98%のAl2 O3 および2〜20%のZrO、特に90〜95%のAl2 O3 および5〜10%のZrOを含む。そのような中空体により、ヒューズエレメントの破裂のリスクが低減される。なぜならば、中空体内の空所中で発火したアークの結果生じる高い熱−機械的ストレスにおいてさえも、破裂を可能にするクラック形成をこの中空体は全く示さないからである。
【0016】
ヒューズエレメントの別の好ましい実施形態においては、接触キャップの底部はそれぞれ、厚さが0.25〜1mm、好ましくは0.35〜0.45mmであり、隣接する側壁の厚さは、1.5〜4倍、好ましくは2〜3倍だけ小さい。これにより、空所内で発火し接触キャップの底部を通って燃えるアークに対する十分な保護が可能になり、このキャップのキャップ側壁の機械的強度はなお十分であり材料の節減に役立つ。そのようなキャップは、深絞りプロセスにより有利に製造できる。
【0017】
本発明による製造方法の好ましい実施形態は、接着剤は、第1の量が接着剤溜めから取り出されて第1の接着点において導体の一方の末端部分に塗布され、さらに第2の量が接着剤溜めから取り出されて第2の接着点において導体の他方の末端部分に塗布されることを特徴としている。
【0018】
本発明の有利かつ好ましい実施形態は、従属請求項において特徴付けられている。
【0019】
本発明は、図面において例示される好ましい実施形態を参照して以下で説明される。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1に例示されるヒューズエレメント1の好ましい実施形態は、小形セラミック管2を含み、その両端にはそれぞれの接触キャップ3が配置されており、その内部(図1においては示されない)には可溶伝導エレメントが延びている。ヒューズエレメント1は、例えば、長さが約10mmで、直径が約2〜3mmである。小形セラミック管は、好ましくは、外部輪郭が丸コーナーの正方形を構成する横断面を有している。配置されたキャップ3は、それぞれの底部7および隣接側壁8を有しており、キャップ3の形状は、好ましくは、小形セラミック管2の正方形の外部輪郭に一致させてある。特に、キャップ3の側壁8の内側輪郭は、好ましくは、外表面9とキャップ壁8との間に間隙が作られるように、小形管2の外部領域の輪郭と一致させてある。
【0021】
図2は、図1に示されるヒューズエレメントの縦断面図である。図3は横断面図であり、断面は、接触キャップ3の底部と小形セラミック管2の末端面との間の間隙を通っている。本発明によるヒューズエレメントの好ましい実施形態のさらなる詳細は、図2および3を参照して以下で説明される。
【0022】
正方形の外形を持つ小形セラミック管2は、円形の細長い孔により構成された空所5を有している。空所5は、小形セラミック管2の内壁および2つの開口末端面により郭成される。空所5内では、可溶伝導エレメント4が両末端面間に延びている。好ましい実施形態においては、可溶伝導エレメント4は、コア14の周囲に巻装された可溶導体6を含む。可溶導体は、好ましくは細いワイヤであり、これは、例えば銀、銅、亜鉛、錫および/または鉛といった金属を含み得る。可溶伝導ワイヤ6は、実質的に純粋な金属または前記金属の合金で構成できる。さらに、異なる材料の層で構成することもできる。例えば、可溶伝導ワイヤ6は、表面を銀めっきした銅ワイヤとすることができ、これにより、金属拡散効果に伴う比抵抗変化の結果として、均質なワイヤと比較してヒューズエレメント1の挙動がより不活性になる。可溶伝導エレメント4のコア14は、例えば、グラスファイバ束から成る。
【0023】
可溶伝導エレメント4は、好ましくは可溶伝導ワイヤ6を有し、これは可溶伝導エレメント4の全長にわたって延びており、さらに小形セラミック管2の空所5内から出て小形セラミック管2のエッジ周囲の末端面を通って延びており、その結果、両末端において小形セラミック管2の外表面9と係合する。可溶伝導エレメント4は、内部はんだ接続も可溶伝導ワイヤ末端に固定された供給ワイヤ部分も全く含まない。
【0024】
好ましくは、ヒューズエレメントの異なる定格電流用に、異なる太さの可溶伝導ワイヤ6が用いられる。例えば、可溶伝導ワイヤは、500mAの定格電流の場合には直径が約0.03〜0.075mm、1.25Aの定格電流の場合には直径が約0.09〜0.12mm、そして2Aの定格電流の場合には直径が約0.12〜0.16mmである。
【0025】
1つの実施形態においては、可溶伝導ワイヤ6は、少なくとも可溶伝導エレメント4の中央領域において、均一なワイヤ巻装間隔でコア14の周囲に巻装させられる。25〜75%の占有密度となる間隔が好ましい。占有密度は、ヒューズエレメント特性の慣性に影響する。
【0026】
本発明によるヒューズエレメント1の別の実施形態においては、巻装された可溶導体の代わりに、小形管2内の空所5を通って直線状に延びる可溶伝導ワイヤを用いることができるであろう。
【0027】
2つの接触キャップは、好ましくは銅または銅含有合金、例えば銅亜鉛合金(真鍮)から作られる。代わりに、キャップは、チタンのようなアーク冷却特性を有する材料から作ることもできるであろう。キャップ3は、多層構造を持つこともできるであろう。さらに、末端面を覆う小形プレートを、キャップ3の底部7と小形セラミック管2の末端面との間の空所に挿入することもでき、その際に小形プレートはアーク冷却特性を有する材料で構成することができるであろう。
【0028】
ヒューズエレメント1の好ましい実施形態においては、キャップ3は底部7を有し、これは壁8に比べて相対的に厚い。底部7は、空所5内で形成されたアークによる焼き切りに耐えられる厚さを有している。キャップ3の底部7は、好ましくは、厚さが0.25〜1mm、特に0.4mmである。側壁の厚さは実質的に小さくすることができる。なぜならば、側壁はアークに曝されることも、(好ましい接着接続の結果として)比較的大きい機械的負荷を受けることもないからである。側壁8の厚さは、好ましくは0.1〜0.3mm、特に約0.2mmである。薄い側壁により、材料節減だけでなく小形管の所定寸法を持つヒューズエレメントの最小外形寸法が結果として得られる。キャップは、好ましくは一体型であり、例えば、深絞りプロセスによって製造される。
【0029】
キャップ3の内部寸法は、小型セラミック管2にキャップ3を嵌合させた後、キャップ3の内壁と小型セラミック管2の外表面9との間に間隙が残るように選ばれる。残留間隙は、可溶導体6の(比較的太い)ワイヤ末端を収容するように十分広い。これにより、以下で説明するヒューズエレメントの本発明による製造プロセスが可能になる。
【0030】
本発明によるヒューズエレメント1の一実施形態においては、内部空間5は、充填媒体で完全にまたは部分的に満たすことができる。好ましくは、アーク抑制材料が充填媒体として用いられる。これは、望ましくないアーク形成のリスクをさらに低減する。内部空間5は、例えば砂で満たされる。好ましい実施形態におけるように、接触キャップ3と小形セラミック管2の外表面9との間に狭い間隙が残るように接触キャップ3が構成されれば、充填媒体の粒径は、媒質が内部空間5から出ないように選ばれる。
【0031】
ヒューズエレメントを製造するために、小形セラミック管2と、周囲に可溶伝導ワイヤ6が巻装されたコア14が最初に利用可能にされる。周囲に可溶ワイヤ6が巻装されたコア14は、好ましくは、この目的のために、周囲にワイヤが巻装されたより長い既製のガラスファイバ束から切り出され、それによって、小形セラミック管2内の内部空間5内の対角線長さにほぼ対応する長さを有する部分が利用可能にされる。周囲にワイヤが巻装されたグラスファイバの部分が挿入されると、この部分の両端において、可溶伝導ワイヤ6のそれぞれの所定の末端部分10が引き出され、その際、ワイヤの一方の引き出し末端10が小形管2の一端の周囲に最初に巻装され、次に他方のワイヤ末端10が他端において小形管2の壁部周囲に巻装され、小形セラミック管2の周辺9上で定位置に固定される。ワイヤ末端10は、所定量の伝導性接着剤を塗布することによって定位置に固定される。2つのワイヤ末端10は、好ましくは、小形セラミック管2の4つの外表面9の1つのほぼ中心で定位置に固定され、その際、反対側のワイヤ末端10は、小形セラミック管2の対向する外表面上で定位置に固定される。さらに、所定量の接着剤を、その部分における小形セラミック管2の両末端のそれぞれに付加的に塗布することができ、この各末端は、後に各接触キャップ3により覆われることになる。接着剤は、好ましくは、小形セラミック管2の4つの外表面上の2つの対向点の各末端に塗布される。別の実施形態において、接着剤は、ワイヤ末端10が定位置に固定される点だけ、あるいは3つまたは4つの外表面全部に塗布することができ、その際、接着剤は、中心または小形セラミック管の全周に沿って塗布できる。一方では、用いる接着剤の量は従って変えることができ、他方では、キャップ3と小形セラミック管2との間の接続の気密シールあるいは小形セラミック管2の外壁9と接触キャップ3の内壁との間に空隙開口を選択的に残すことができる。小形セラミック管2の両末端における2つの対向点のみ、すなわち小形セラミック管2の外表面9上の合計4つの点への伝導性接着剤塗布により、製品が簡略化されそのコストが低減される。ヒューズエレメントの所望の特性を作り出す場合、特に十分なサージ抵抗性を作り出す場合に、ヒューズエレメント1の内部空間を気密的に密閉することは本質的に必要ではないということが試験において明らかになった。内部空間5と環境との間の間隙型通路を作ることには、他方で圧力解放通路がもたらされるという利点があり、これによって、可溶ワイヤ6の気化およびアーク形成に伴う圧力上昇下でのヒューズエレメント1の爆発のリスクが低減される。
【0032】
所定量の接着剤の塗布後かつ接着剤の固化または硬化前に、接触キャップ3は小形セラミック管2の末端に押止される。キャップ内壁と小形セラミック管との間に設けられた間隙の寸法および塗布される接着剤の量は、接触キャップ3と小形セラミック管2との間の確実な接着接続およびワイヤ末端10と接触キャップ3との間の良好な電気接触が作り出されるように選ばれる。間隙内に形成された接着剤充填は、図2および図3において参照番号11により示される。図2および図3には、例示される好ましい実施形態において、合計で4つの対向する間隙の領域が設けられており、これらは接着剤11で満たされているのがわかる。
【0033】
ヒューズエレメントを製造するために、一方では、最初に小形セラミック管2の両末端に接着剤を塗布し、次に、続いて2つの接触キャップ3を設置することが可能であり、他方では、最初に小形セラミック管2の一方の末端に接着剤を塗布して第1の接触キャップ3を設置し、続いて小形セラミック管の他方の末端において同じ手続を繰り返すことも可能である。
【0034】
もしヒューズエレメントの内部空間5が、充填媒体、例えばアーク抑制材料で満たされるべきであれば、接触キャップ3は、有利には、最初に一方の末端に設置され、続いて内部空間5は充填媒体で満たされ、次に第2の接触キャップが設置される。
【0035】
用いられる接着剤は、単一成分接着剤または多成分接着剤とし得る。後者のケースにおいては、成分は、小形セラミック管への塗布前に混合してもよいし、成分は、小形セラミック管2へ個別的、例えば層状に塗布してもよい。好ましくは、多成分樹脂が使われ、これは、電気伝導率を作り出すために十分な量の伝導性粒子、例えば銀および/またはニッケル粒子を混入させたエポキシド樹脂を含む。接着剤に関しては、好ましくは、商業的に入手可能な有機多成分接着剤が用いられる。しかしながら、代わりに、必要な電気伝導率を有する無機接着剤またはセメントを用い得るであろう。塗布後に所定時間内および任意に所定周囲大気中でそれ自身で硬化する接着剤(例えば、多成分樹脂)を用いることができる。代わりに、接着剤を硬化させるために、ヒューズエレメントが特定の処理、例えば事後硬化、を受けなければならない接着剤も用いることができる。
【0036】
小形セラミック管2の外表面9に接着剤を塗布し、続いて接触キャップ3を設置する場合、接触キャップ3と小形管2との間の間隙形状空間中に、小形セラミック管の端縁に達しかつ内部空間内に入る接着剤11の量ができるだけ少量となるように接着剤が分布されるように注意するのが好ましい。従って、本発明による有機物質は、ヒューズエレメント1の内部空間5内では回避されるべきである。これにより、高電圧が接触キャップ3に印可された場合に、可溶導体溶断後にアークが維持および形成されるリスクが低減される。内部空間5内に有機物質が存在すると、可溶導体の溶断直後にアークが形成されるため、内部空間5内の表面上に炭素堆積物が形成されるという結果になるであろう。これらは、アークの形成または再形成を容易にする伝導領域を構成する。さらに、アークが有機接着剤残渣に作用すると、ガス状で高温の反応生成物が形成されることがあり、これがヒューズエレメントの爆発を促進する。これは、可溶導体末端10と接触キャップ3とを小形セラミック管2の両末端において本発明に従って固締することにより回避される。
【0037】
本発明による固締により、可溶導体の末端10と接触キャップ3との間の電気接触を作り出すためのはんだ接続の必要性も回避される。はんだ接続を設けるために以前はフラックスの使用が必要とされ、これにより、ヒューズエレメントの内部空間5内での有機堆積物という結果になった。本発明に従って可溶導体末端と接触キャップとを固締する結果、フラックスフリーはんだ付けプロセスの使用はもはや必要ではなく、従って相対的に経済的なヒューズエレメントが生産し得る。
【0038】
本発明に一致するタイプのヒューズエレメントは、特に、通信回線のヒューズを過剰電流から保護するのに適している。ヒューズエレメントは、例えば、通信ワイヤライン末端と通信機器の入力接続との間に接続される。通信機器の入力と接地(アース)との間に、過電圧保安器、すなわちその接続における所定の(高)トリガー電圧が超過された場合に最小値を想定する構成装置も接続される。この回路構成により、ヒューズエレメントに関して特有の要件が作られる。例えば、通信回線上に高電圧パルスが現れると、過電圧保護エレメントの抵抗が減少する結果として、比較的高い電流パルスが引き起こされ、これがヒューズエレメントを通して伝えられる。通信回線上の電圧スパイクに基づきその長さが一般に1秒未満のこれらの電流パルスによりヒューズエレメントは破裂(溶断)されるべきではない。他方では、これらのパルス負荷の電流強度よりも1桁小さいが定格電流の数である電流強度において、もしこれらの(より低い)電流が比較的長い時間流れたら、ヒューズエレメントは確実に溶断すべきである。このことは、ヒューズエレメントは非常に不活性な特性を持っていることを意味する。さらに、ヒューズエレメントについての付加的な要件があり、これらは、所定の極端な条件下でのエレメントのトリッピング(溶断)の速度および性質に関連する。例えば、ヒューズエレメントは、非常な高電流(例えば、>10A)の短い電流スパイクに耐えられるが、いずれにせよ通信回線が損害を被る前に、トリッピング(溶断)できるはずである。ヒューズエレメントに対する要件を試験するため、動作中に生じ得る所定の条件が標準化試験においてシミュレーションされる。これらの試験の1つは、例えば、パルス抵抗に関係があり、この試験においては、1000μsまでの継続時間および例えば100Aの電流パルスが、例えば1000ボルトの電圧で連続的に多数作りだされる。ヒューズエレメントはこれらの試験に耐えなければならない。他の試験において、通信回線は、例えば、いわゆる「ラインシミュレータ」によってシミュレーションされ、これはヒューズエレメントと直列接続されている。この直列回路は、例えば600V/60Aの電圧/電流パルスを、例えば5秒間の継続時間で受ける。いかなる場合でも、ラインシミュレータが損傷を受ける前に、ヒューズエレメントは溶断しなければならない。
【0039】
本発明によるヒューズエレメントは、とりわけ通信要件に適用される上記の操作または試験要件を良好に満たす。比較的太くかつ巻装された可溶ワイヤを持つ可溶伝導エレメントと、有機物質およびはんだ接続を実質的に含まない可溶伝導エレメントの内部空間との組合わせの結果、通信回線を破壊しかねない極端な条件下での十分なパルス抵抗性(十分な慣性)および確実なトリッピング双方が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるヒューズエレメントの1つの実施形態の側面図である。
【図2】 図1に示されるヒューズエレメントの縦断面図である。
【図3】 図2に示されるヒューズエレメントの横断面図である。
Claims (5)
- ヒューズエレメント(1)の製造方法であって、
内部空間(5)を包囲する管状壁と、2つの対向する開口末端面とで構成される中空体(2)を提供するステップと、
中空体(2)の内部空間(5)内へ可溶伝導エレメント(4)を、この可溶伝導エレメント(4)が実質的に一方の末端面から他方の末端面へ延びるように、導入するステップと、
可溶伝導エレメント(4)の導体の両末端部分を、内部空間(5)内から末端面を通って中空体(2)の壁部周囲に、導体の末端部分(10,10)が中空体(2)の外表面上のそれぞれの接着点において外側に配設されるように、通すステップと、
少なくとも中空体(2)の外表面上の少なくとも2つの接着点に接着剤(11)を、可溶伝導エレメント(4)の導体の末端部分(10,10)のそれぞれの部分が濡れるように、塗布するステップと、
2つの接触キャップ(3,3)をその底と底に繋がる壁面で、中空体(2)上に、2つの接触キャップ(3,3)の底部が末端面において中空体(2)の内部空間(5)を面で部分的に閉鎖し、かつ接触キャップ(3,3)の壁面が中空体(2)の壁部の外表面のそれぞれの部分を覆い、この覆われた部分が前記2つの接着点を含むように、前記中空体(2)に配置するステップと、
接着剤(11)が中空体(2)の外表面に塗布され、次に接触キャップ(3,3)は、接着剤(11)が接触キャップ(3,3)と中空体(2)の外表面との間に、いかなる接着剤(11)も中空体(2)の末端面上および内部空間(5)内に達しないように、塗布され、中空体(2)の内部空間(5)と中空体(2)を囲む周囲空間に空隙が残るように接着剤(11)を塗布するステップと、
可溶伝導エレメント(4)の導体の末端部分(10,10)が、中空体(2)の外壁の表面と接触キャップ(3,3)の側壁との間の空隙内で内部空間(5)の外側に接着剤(11)を接着し、その結果、内部空間(5)に続く表面に実質的に接着剤(11)が存在しない部分があるように接着剤(11)を硬化させるステップと、
を含むヒューズエレメントの製造方法。 - 前記接着剤(11)は、導電性接着剤であって、少なくとも導体の末端部分と接触キャップの側壁との間に導入されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記接着剤(11)は、第1の量が第1の接着点において導体の一方の末端部分に塗布され、さらに第2の量が第2の接着点において導体の他方の末端部分に塗布されることにより、塗布されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 可溶伝導エレメント(4)は、該エレメントの末端面近傍のみが中空体(2)の壁部内表面に接触するように、中空体(2)の内部空間(5)内へ導入されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 細長いキャリア(14)周囲に巻装された可溶導体を有する可溶伝導エレメント(4)が導入され、可溶伝導エレメント導入の際または導入後に巻装可溶導体の部分がキャリア(14)の末端部分から引き出され、引き出された可溶導体の部分(10)が内部空間(5)内から出て中空体(2)の壁部周囲を通されることを特徴とする請求項1記載の方法。
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