JP4733570B2 - プラスチックシールを有するヒューズエレメントのための可溶性螺旋状導体 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１本の可溶性伝導ワイヤが巻回された電気絶縁性または高抵抗のコアを有するヒューズエレメントのための可溶性螺旋状導体に関する。本発明は、このような可溶性螺旋状導体を製造する方法にも関する。

前述したタイプの可溶性螺旋状導体は、ヒューズエレメントにおいて比較的長期間使用されてきた。例えば、可溶性伝導ワイヤは複数のガラス繊維から成るコアに巻回され、それによって所望の特性を達成するために所定の巻回密度を維持しなければならないものである。次に、このような前もって作られた可溶性螺旋状導体が、所定の長さに切断され、例えば、セラミック管内に導入され、このセラミック管に取り付けられた導電性エンドキャップに電気的に接続され、かつ同時に機械的に固定される。可溶性螺旋状導体は、例えば、電気的および機械的接続の目的で、エンドキャップにはんだ付けされる。

可溶性螺旋状導体が用いられるヒューズエレメントは、従来の可溶性伝導ワイヤが用いられるヒューズエレメントよりも切り換え能力が乏しいことが明らかになっている。これは、特に、回路を遮断する際に生成されるアークの消弧が不十分であることに起因している。

従って、本発明の目的は、改善された回路遮断性能を示す可溶性螺旋状導体を有するヒューズエレメントを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する可溶性螺旋状導体および請求項８または１１の特徴を有するこのような可溶性螺旋状導体の製造方法により解決される。

少なくとも１本の可溶性伝導ワイヤが巻回された電気絶縁性または高抵抗のコアを有するヒューズエレメントのための可溶性螺旋状導体は、可溶性伝導ワイヤ間に露出された少なくともコアの表面領域がプラスチック材料によって覆われるように耐熱性プラスチック材料がコアに塗布され、巻回された可溶性伝導ワイヤとコア表面との間に形成された間隙（すなわち、ギャップ）がプラスチック材料で実質的に（すなわち、少なくとも毛管作用がまったく引き起こされない程度に）満たされることを特徴とする。

本発明は、可溶性伝導ワイヤをはんだ付けする際に用いられるフラックスの残留物により回路遮断能力が損なわれ、これらの残留物が、フラックスがはんだ付け処理中に、毛管作用の結果として、コア中また巻回された可溶性伝導ワイヤとコア表面との間のギャップおよび間隙に浸透するという事実に由来するという認識に基づく。

本発明による耐熱性プラスチック材料の導入は、ギャップおよび間隙の「シーリング」を構成し、これがフラックスの浸透を防止する。

本発明によれば、可溶性螺旋状導体は最初にコアに未固化の液体プラスチック材料を含浸させ、それによってコア表面もプラスチック材料の層によって被覆され、次に含浸されたコアをプラスチック材料の固化前に可溶性伝導ワイヤで巻回し、最後に耐熱性プラスチック材料が形成されるようにプラスチック材料を固化させることにより製造される。この製造方法において、コア周囲の巻回処理が実行される場合に、可溶性伝導ワイヤとコアとの間およびコア内部のすべての間隙およびギャップは塞がれるが、可溶性伝導ワイヤの外方に向いた表面はフリーのままになるように、コア内のまだ未固化の液体プラスチック材料の量を調整することができる。これには、プラスチック材料を最初に除去する必要なく、可溶性螺旋状導体がはんだ付け可能なままであるという利点がある。

別の製造方法において、可溶性伝導ワイヤは、最初にコアに巻回される。次に、可溶性螺旋状導体は、可溶性伝導ワイヤとコアとの間の間隙および存在し得るコア内部のどのような細孔またはギャップにもプラスチック材料が浸透することができるように、まだ未固化の液体プラスチック材料で被覆される。次に、耐熱性プラスチック材料が形成されるようにプラスチック材料が固化させられる。この代替の方法により、従来の可溶性螺旋状導体が開始材料として用い得るという利点が提供される。

本発明による可溶性螺旋状導体において、フラックスは、可溶性伝導ワイヤとコアとの間の間隙またはコアにもはや浸透することができず、それによって切り換え能力を改善する。さらに、可溶性伝導ワイヤは、コア上のプラスチック材料の固化後に所定の位置に固定されることにより、例えば、６０％以上のより高い巻回密度を達成することが可能になる。

典型的な実施形態において、コアは、複数のガラス繊維および／またはセラミック繊維から成り、それによって個々の繊維間の間隙もプラスチック材料により実質的に満たされる。第１の代替の製造方法において、複数の平行なガラス繊維またはセラミック繊維を含むコアは、プラスチック材料による繊維の以前の含浸後に、プラスチック材料の一部が巻回処理中にコアから絞り出され、かつワイヤのコイルの間に残留するように、巻回処理中に圧縮される。比較的多量の過剰な液体プラスチック材料が残留すれば、その後、過剰なプラスチック材料は、可溶性螺旋状導体を機械的に払拭することによって除去することができる。

有利な実施形態において、プラスチック材料としてシリコンが用いられ、このシリコンは、液体状態で塗布され、その後固化される。固化されたシリコンは、耐熱性である。有利な実施形態において、１種以上の消弧剤、好ましくはメラミン粉体がシリコンに混合される。これにより、シリコン被覆の消弧効果がさらに促進される。

本発明の有利な実施形態および／または好ましい実施形態は、従属の請求項において特徴付けられる。

本発明は、図に例示されている好ましい実施形態を参照して以下でより詳細に説明される。

図１は、本発明による可溶性螺旋状導体１の一部分の概略図である。可溶性伝導ワイヤ２が、絶縁性または高抵抗のコア３に巻回されている。可溶性伝導ワイヤ２は、例えば、断面が円形で０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲の直径を有するすず層が設けられた銀−銅合金コアから成るワイヤである。多くの他の合金および金属がもちろん可能である。断面も円形である必要はなく、例えば、金属帯を代わりに巻回することも可能である。所望の特性に応じて、より細いまたはより太いワイヤも可能である。コア３は、例えば、絶縁材料（例えば、ガラス、ガラスセラミック、プラスチックまたはセラミック）または高抵抗材料（例えば、半導体または高抵抗金属導体）のより小さい程度またはより大きい程度の柔軟性を有するロッドで構成することが可能である。しかし、好ましい実施形態において、コアはガラス繊維および／またはセラミック繊維の束から成っている。コアは、好ましくは、繊維ガラス、すなわち、撚られた或いは紡績されたガラス繊維の束から成っている。生の状態では、繊維ガラスのガラス繊維は、多くの間隙が形成されるように互いに比較的緩く絡まっている。可溶性螺旋状ワイヤ２が繊維ガラスコア３に巻回される場合、繊維ガラスは圧縮され、すなわち個々のガラス繊維は互いに押し付けられる。

繊維ガラスのコアが用いられる本発明による可溶性螺旋状導体１の製造において、ガラス繊維間の間隙がプラスチック材料で満たされるように、巻回処理前にコア３は（いまだに）液状のシリコンプラスチックで含浸される。当然すべての間隙が満たされる必要はなく、ことによると依然として存在し得る間隙中にそれ以上の液体が入ることができないように繊維ガラスがシールされるように繊維ガラスの外層がプラスチックで満たされれば、基本的に十分である。含浸されたコア３に可溶性伝導ワイヤ２が巻回される場合、プラスチック材料の一部が繊維ガラスから絞り出されてコア３上に残留し、可溶性伝導ワイヤ２とコア３との間の間隙（ギャップ）を満たしている。あまりに多量の余分なプラスチック材料が残留すれば、このプラスチック材料は、依然として液体状態にあるうちに可溶性螺旋状導体１から拭い取ることができる。しかし、巻回処理後にどのような拭き取りも必要とされないように、生のコア３中への液体プラスチック材料の吸収を調整することも可能であり、また好ましいことである。図１は、可溶性伝導ワイヤ２の個々の巻回間の残留プラスチック材料４を示す。プラスチック材料はその後硬化する。なお、硬化という用語は、切断の意味であると理解されるべきである。プラスチック材料は、硬くなる必要はない。反対に、シリコンを用いる場合、可溶性螺旋状導体１が弾性を有したままであるように、固化させた耐熱性プラスチック材料は、柔らかいまま或いは弾性を有したままであることが好ましい。

好ましくは、シリコンをプラスチック材料として用い、シリコン材料は好ましくは２種類の成分から成り、これらの成分を塗布前に混合する。消弧剤、特にメラミン粉末をシリコンに添加するのが好ましい。例えば、１０部のシリコン樹脂を４部のメラミン粉末と混合する。

図２は、本発明による可溶性螺旋状導体１が用いられるヒューズエレメント５の概略図である。可溶性螺旋状導体１はコア３を含み、このコアには可溶性伝導ワイヤ２が巻回され、可溶性伝導ワイヤ２の巻回間の間隙は、プラスチック材料４で満たされている。図２の概略図において、塗布されたプラスチック材料４は、はっきりさせるために、可溶性螺旋状導体１の左半分においてのみ示されている。ヒューズエレメント５は、ガラス、プラスチックまたはセラミックの絶縁管６を含み、その内部７には、可溶性螺旋状導体１が収容されている。絶縁管６は、円形または矩形の断面を有することができる。内部７は、空気で満たすことも、ガスで満たすことも、空にすることも、或いは別の材料で満たすこともできる。２つのエンドキャップ８が絶縁管６の両端部に配置（例えば、はんだ付けまたは接着剤により固定）されている。可溶性導体１は、エンドキャップ８の基部にはんだ付けされ、はんだは、図２においてはんだ領域９により概略的に示されている。しかし、はんだ接合は、図２における網掛けのはんだ領域９で示されているよりもかなり小さくし得る。網掛けのはんだ領域９は、この場合、エンドキャップ内に導入されるシール材を表すこともできる。

可溶性螺旋状導体１がエンドキャップ８の内側基部にはんだ付けされれば、はんだの他に、フラックスも当然用いられる。プラスチック材料４による可溶性螺旋状導体１の本発明によるシーリングにより、フラックスの溶融または液状部分が毛管作用によって可溶性螺旋状導体１に沿って移動することが防止される。除去することができないこのようなフラックス残留物は、炭素源となり、万一可溶性導体による回路の遮断（トリッピング）の場合には、その後の半波においてアークの再発火を促進する伝導ブリッジを形成する。

図３は、ヒューズエレメント１０の別の実施形態を示す。２つの接続ペグ１２が支持材１１を通されている。保護キャップ１３が支持材１１に取り付けられている。接続ペグ１２の末端は、支持材１１と保護キャップ１３との間の内部で、可溶性螺旋状導体１のそれぞれの末端が固定される接続ラグ１４として終端している。可溶性螺旋状導体１は、それぞれのはんだ接続１５によって接続ラグ１４に固定されている。

多くの代替の実施形態が本発明の概念の範囲内で可能である。例えば、１本以上の絶縁性繊維が、可溶性伝導ワイヤ２と平行にコア３に巻回され、よって可溶性伝導ワイヤ２の隣接する巻回が互いに所定の間隔を保つ可溶性螺旋状導体１を用いることもできる。本発明に従って、このようなさらなる特徴をシーリングと組み合わせることにより、可溶性螺旋状導体の回路遮断能力および再現性が改善される。

本発明による可溶性螺旋状導体の例示の実施形態の概略図である。 本発明による可溶性螺旋状導体を有するヒューズエレメントの概略断面図である。 本発明による可溶性螺旋状導体を有するヒューズエレメントの代替の実施形態の概略断面図である。

符号の説明

１ 可溶性螺旋状導体
２ 可溶性伝導ワイヤ
３ コア
４ プラスチック材料
５ ヒューズエレメント

Claims (12)

1. ヒューズエレメント（５）用の可溶性螺旋状導体であって、
   複数の繊維から成る、電気絶縁性または高抵抗のコア（３）と、
   複数の巻回を画定する、コアに巻回される少なくとも１本の可溶性伝導ワイヤ（２）と、
   耐熱性のプラスチック材料（４）であって、耐熱性のプラスチック材料がコア（３）に塗布されて、可溶性伝導ワイヤ間に露出された少なくともコアの表面領域をプラスチック材料によって覆うように配置され、巻回された可溶性伝導ワイヤとコアの外表面との間に画定された各間隙がプラスチック材料で実質的に満たされ、耐熱性のプラスチック材料をコア周囲の各巻回の間に配置するように構成される耐熱性のプラスチック材料（４）と、を備え、
   ヒューズエレメントが、コア、少なくとも１本の可溶性伝導ワイヤ、耐熱性のプラスチック材料から隔置され、コア、少なくとも１本の可溶性伝導ワイヤ、耐熱性のプラスチック材料を含む絶縁性ハウジングをさらに備える可溶性螺旋状導体。
2. 請求項１記載の可溶性螺旋状導体において、
   コア（３）は、複数のガラス繊維および／またはセラミック繊維から成る可溶性螺旋状導体。
3. 請求項１記載の可溶性螺旋状導体において、
   コア周囲の各巻回の間に配置された耐熱性のプラスチック材料は、可溶性伝導ワイヤの隣接する巻回を互いに所定の間隔に保つように構成される可溶性螺旋状導体。
4. 請求項１記載の可溶性螺旋状導体において、
   プラスチック材料（４）は、シリコン材料である可溶性螺旋状導体。
5. 請求項４記載の可溶性螺旋状導体において、
   シリコン材料は、１種以上の消弧剤から成る可溶性螺旋状導体。
6. 請求項５記載の可溶性螺旋状導体において、
   消弧剤は、メラミン粉末である可溶性螺旋状導体。
7. １本の可溶性伝導ワイヤが絶縁性または高抵抗のコアに巻回される可溶性螺旋状導体を製造する方法であって、
   ａ）コアを未固化の液状プラスチック材料で含浸するとともに、コアの表面もプラスチック材料の層で被覆し、
   ｂ）プラスチック材料を固化する前に、含浸されたコアに可溶性伝導ワイヤを巻回し、巻回された可溶性伝導ワイヤとコアの外表面との間に画定された各間隙がプラスチック材料で実質的に満たされ、
   ｃ）耐熱性のプラスチック材料を形成するようにプラスチック材料が固化させられる方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   コアは、可溶性伝導ワイヤの巻回に伴うコアの圧縮により、過剰のプラスチック材料が絞り出されるという結果になる量の液状プラスチック材料で含浸される方法。
9. 請求項８記載の方法において、
   可溶性伝導ワイヤの巻回後、過剰のプラスチック材料は、拭き取りにより除去される方法。
10. １本の可溶性伝導ワイヤが絶縁性または高抵抗のコアに巻回される可溶性螺旋状導体を製造する方法であって、
    ａ）可溶性伝導ワイヤを複数の繊維から成るコアに巻回し、
    ｂ）可溶性螺旋状導体を、可溶性伝導ワイヤとコアとの間の間隙およびコアの繊維の間の細孔またはギャップにプラスチック材料が浸透することができるように、まだ未固化の液状プラスチック材料で被覆し、
    ｃ）耐熱性のプラスチック材料を形成するようにプラスチック材料が固化させられる方法。
11. 請求項１０記載の方法において、
    被覆後、過剰なプラスチック材料は、可溶性螺旋状導体から拭き取られる方法。
12. 請求項７または１０記載の方法において、
    固化可能なシリコン樹脂は、液状プラスチック材料として用いられる方法。

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