WO2011110505A1 - Elektrische schmelzsicherung - Google Patents

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WO2011110505A1
WO2011110505A1 PCT/EP2011/053324 EP2011053324W WO2011110505A1 WO 2011110505 A1 WO2011110505 A1 WO 2011110505A1 EP 2011053324 W EP2011053324 W EP 2011053324W WO 2011110505 A1 WO2011110505 A1 WO 2011110505A1
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conductor
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Rainer Mäckel
Thomas Schulz
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Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
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    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/143—Electrical contacts; Fastening fusible members to such contacts

Definitions

  • the invention relates to an electrical
  • an overcurrent protection device that interrupts a circuit at high current due to thermal effect of the current. It usually includes one
  • melt conductor which conducts the electric current through the fuse during normal operation. If the current value exceeds a certain threshold, due to the thermal effect of the current, the fusible conductor is severed. This can melt the fusible link. Alternatively, the material of the fusible conductor may react with the surrounding material such that an electrically non-conductive substance
  • the fusible conductor is usually arranged in a housing of the fuse and thus protected from external influences.
  • a fuse is
  • the housing of the fuse is formed of anodized aluminum.
  • Aluminum has a low density, high stability and good mechanical properties
  • Ceramic is comparable. In a preferred embodiment, it is provided that the housing around the fusible link with a
  • the housing is cylindrical. It thus has two
  • the housing may in this case have a circular, oval, rectangular or square cross-section.
  • the fusible conductor can become
  • the fusible conductor can be arranged exclusively in the housing and guided by means of further lines to the outside.
  • a housing interior of the housing at the end faces in each case with a one-piece or two-piece
  • Closing element is closed.
  • the closing element is preferably formed from plastic. In the manufacture of the fuse is preferably one of the first
  • At least one of the end elements by means of a in the fusible conductor engaging knob forms a strain relief for the fusible conductor.
  • This is preferably the two-part closure element.
  • the nub of the final element engages the fusible link and fixes its position relative to the housing. As a result, a force acting outside the housing on the fusible conductor is conducted to the housing and a section of the housing located in the housing
  • one or both end elements each rest on a projecting into the housing interior of the housing projection.
  • the projection inside the housing can be produced by pressing in the outer wall of the housing accordingly.
  • the projection along the housing cross-section may be formed circumferentially, for example, a ring shape
  • Pressing from the outside to be generated on the housing this can be done by pressing an outer circumferential groove.
  • one of the end faces or both end faces are crimped along an outer edge.
  • the outer edge is beaded circumferentially.
  • the flange is preferably so pronounced that it against
  • Fig. 1 is a fuse according to a
  • FIG. 2 shows a fuse according to a further embodiment
  • Fig. 1 shows a fuse 1 with a housing 2 and arranged in the housing 2
  • the housing 2 is cylindrically shaped and has two mutually opposite end faces 21, 22.
  • Housing 2 is further closed at the end faces 21, 22 by means of associated end elements 51, 52.
  • Fuse 1 has in this embodiment, a circumferential taper or groove 73. As in the
  • this groove 73 generates inside the housing 2 projections on which the
  • End elements 51, 52 can rest. While in the Fig. 2 invisible projections can also be formed in a different way, the use of an outer circumferential groove 73 is a very simple and
  • FIGS. 3a to 3f Different stages in the production of a fuse 1 are shown in FIGS. 3a to 3f.
  • an aluminum tube is prepared, which forms the housing 2. This can be done by sawing from a longer pipe, which can be produced for example by means of an extrusion process. That so
  • housing has two circular end faces 21, 22.
  • the housing 2 is then, as shown in Fig. 3b, pressed along its circumference to a
  • circumferential groove 73 to form. Due to the circumferential groove 73 or tapering of the housing 2 from the outside, near the end faces 21, 22 circumferential projections 71, 72 in
  • housing interior 23 formed. After preparing the housing 2 shown in FIG. 3b, an anodization is performed to anodize the aluminum of the housing 2. Although it is possible to perform the anodization before completing the housing 2,
  • the housing 2 should be completed before the anodization step is performed, so that thereafter no further shaping step is required, whereby the oxide layer formed by anodizing could be damaged.
  • a Fusible conductor 3 is arranged in the housing 2.
  • a closing element 51st is already arranged at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 at the fuse element 3 is already a closing element 51st
  • the filler 4 is preferably formed from a granular material
  • the further closing element 52 is in this case formed in two parts and comprises a first
  • End element section 52a has a nub 6, which engages in the fusible conductor 3 in order to provide a strain relief for the fusible conductor 3 within the housing interior space 23.
  • a nub 6 which engages in the fusible conductor 3 in order to provide a strain relief for the fusible conductor 3 within the housing interior space 23.
  • the front side 22 can be raised. Subsequently, the second end element section 52b is inserted. In a subsequent step, the end faces 21, 22 along their outer edges 211, 221 encircling
  • sealing rings 81, 82 can be used on the end faces 21, 22. In the Fig. 3f examples are shown. While an inner end ring 81 is used on an end face 21 in order to secure the closing element 51 inserted there, an outer end ring 82 is used for this purpose on the further end face 22. In general, however, at both
  • End rings 81, 82 are identical to End rings 81, 82.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schmelzsicherung (1), mit einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Schmelzleiter (3), wobei das Gehäuse (2) aus eloxiertem Aluminium gebildet ist, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür.

Description

Elektrische Schmelzsicherung
[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische
Schmelzsicherung und ein Herstellungsverfahren hierfür.
[0002] Bei einer elektrischen Schmelzsicherung handelt es sich um eine Überstromschutzeinrichtung, die einen Stromkreis bei zu hoher Stromstärke aufgrund thermischer Wirkung des Stroms unterbricht. Sie umfasst in der Regel einen
Schmelzleiter, welcher bei Normalbetrieb den elektrischen Strom durch die Schmelzsicherung leitet. Wenn der Stromwert eine bestimmte Schwelle überschreitet, wird aufgrund der thermischen Wirkung des Stroms der Schmelzleiter durchtrennt. Hierbei kann der Schmelzleiter schmelzen. Alternativ kann das Material des Schmelzleiters mit dem Umgebungsmaterial derart reagieren, dass ein elektrisch nicht leitender Stoff
entsteht.
[0003] Der Schmelzleiter ist üblicherweise in einem Gehäuse der Schmelzsicherung angeordnet und so von äußeren Einflüssen geschützt. Eine derartige Schmelzsicherung wird
beispielsweise in DE 02121303 AI offenbart. Diese weist einen Schmelzleiter auf, welcher aus Aluminium gebildet und in Quarzsand eingebettet in einem Gehäuse angeordnet ist.
[0004] Herkömmlicherweise weisen Schmelzsicherungen Gehäuse aus Keramik oder Glas auf. Keramik und Glas sind jedoch schwer, teuer in der Herstellung und nachträglich mechanisch nur äußerst schwer zu bearbeiten. Es gibt Versuche, Schmelzsicherungen mit Gehäusen aus Kunststoff herzustellen. Dabei werden jedoch hohe Materialdicken benötigt, um dem hohen Druck beim Auslösen der Schmelzsicherung standzuhalten, was zu vergleichsweise großen Schmelzsicherungen führt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil von Kunststoffgehäusen besteht darin, dass Kunststoff bei hohen Temperaturen, wie sie bei einem gegebenenfalls entstehenden Lichtbogen auftreten,
Kohlenstoffbrücken ausbilden kann, die den Strom leiten. Eine vollständige galvanische Trennung wird hierdurch gefährdet und es besteht Brandgefahr.
[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine
Schmelzsicherung und ein Herstellungsverfahren für eine
Schmelzsicherung bereitzustellen, welche kostengünstig in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb ist.
[0006] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine
Schmelzsicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
[0007] Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Schmelzsicherung aus eloxiertem Aluminium gebildet. Aluminium weist eine geringe Dichte, eine hohe Stabilität und mechanisch gute
Verarbeitbarkeit auf. Zudem weist das gebildete Eloxal eine elektrisch isolierende Wirkung auf, welche mit der von
Keramik vergleichbar ist. [0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse um den Schmelzleiter herum mit einem
körnigen Füllstoff gefüllt ist. Hierbei kann es sich insbesondere um Quarzsand handeln.
[0009] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zylindrisch ist. Es weist somit zwei
gegenüberliegende Stirnseiten auf. Das Gehäuse kann hierbei einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Der Schmelzleiter kann sich
vollständig zwischen den Stirnseiten erstrecken und
gegebenenfalls über diese hinausragen, so dass sich außerhalb des Gehäuses befindende Schmelzleiterabschnitte für eine
Verschaltung der Schmelzsicherung dienen können. Alternativ kann der Schmelzleiter jedoch ausschließlich in dem Gehäuse angeordnet und mittels weiterer Leitungen nach Außen geführt sein .
[0010] Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Gehäuseinnenraum des Gehäuses an den Stirnseiten jeweils mit einem einteiligen oder zweiteiligen
Abschlusselement verschlossen ist. Das Abschlusselement ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet. Bei der Herstellung der Schmelzsicherung wird vorzugsweise zunächst eines der
Abschlusselemente einteilig geformt und am Schmelzleiter befestigt. Anschließend wird der Schmelzleiter im Gehäuse angeordnet, wobei das hieran befestigte Abschlusselement an einem der Stirnseiten positioniert wird. Gegebenenfalls nach einem Befüllen des Gehäuses mittels Füllstoff, wird
anschließend ein zweites Abschlusselement an der anderen Stirnseite des Gehäuses in zwei Arbeitsgängen angeordnet und verrastet .
[0011] Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass zumindest eines der Abschlusselemente mittels einer in den Schmelzleiter eingreifenden Noppe eine Zugentlastung für den Schmelzleiter bildet. Bevorzugt handelt es sich hierbei um das zweiteilig gebildete Abschlusselement. Die Noppe des Abschlusselementes greift in den Schmelzleiter ein und fixiert seine Position relativ zum Gehäuse. Dadurch wird eine außerhalb des Gehäuses am Schmelzleiter angreifende Kraft auf das Gehäuse geleitet und ein sich in dem Gehäuse befindender Abschnitt des
Schmelzleiters geschont. [0012] Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eines der oder beide Abschlusselemente jeweils auf einem in den Gehäuseinnenraum des Gehäuses ragenden Vorsprung aufliegen. Der Vorsprung im Gehäuseinneren kann dadurch erzeugt werden, dass die Außenwand des Gehäuses entsprechend eingedrückt wird. Um eine gleichförmige Kraftverteilung zu erzielen, kann der Vorsprung entlang des Gehäusequerschnitts umlaufend gebildet sein, beispielsweise eine Ringform
aufweisen. Wenn in diesem Fall der Vorsprung mittels
Eindrücken von Außen auf das Gehäuse erzeugt werden soll, so kann dies mittels Eindrücken einer äußeren umlaufenden Nut geschehen .
[0013] Vorzugsweise ist eine der Stirnseiten oder sind beide Stirnseiten entlang einer Aussenkante gebördelt. Vorzugsweise ist die Aussenkante umlaufend gebördelt. Die Bördelung ist vorzugsweise derart ausgeprägt, dass sie gegen
Abschlusselemente drückt, welche einen Gehäuseinnenraum verschließen, und diese an ihren Positionen sichert. [0014] Bei einer besonderen Ausführungsform des
Herstellungsverfahrens wird das Gehäuse mittels eines
Strangpressverfahrens hergestellt, ehe mit ihm die Schmelzsicherung gefertigt wird.
[0015] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigen:
[0016] Fig. 1 eine Schmelzsicherung gemäß einer
Ausführungsform; [0017] Fig. 2 eine Schmelzsicherung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
[0018] Fig. 3 Zwischenstadien bei der Herstellung einer
Schmelzsicherung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
[0019] Die Fig. 1 zeigt eine Schmelzsicherung 1 mit einem Gehäuse 2 und einem in dem Gehäuse 2 angeordneten
Schmelzleiter 3, welcher beidseitig aus dem Gehäuse 2
hinausragt, um eine Verschaltung der Schmelzsicherung 1 zu ermöglichen, beispielsweise mittels Verschrauben oder
Stecken. Das Gehäuse 2 ist zylindrisch geformt und weist zwei einander gegenüber liegende Stirnseiten 21, 22 auf. Das
Gehäuse 2 ist ferner an den Stirnseiten 21, 22 mittels zugehörigen Abschlusselementen 51, 52 verschlossen.
[0020] In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Schmelzsicherung 1 dargestellt. Das Gehäuse 2 der
Schmelzsicherung 1 weist in dieser Ausführungsform eine umlaufende Verjüngung oder Nut 73 auf. Wie in den
nachfolgenden Figuren dargestellt, erzeugt diese Nut 73 im Inneren des Gehäuses 2 Vorsprünge, auf denen die
Abschlusselemente 51, 52 aufliegen können. Während die in der Fig. 2 nicht sichtbaren Vorsprünge auch auf einer anderen Weise gebildet sein können, stellt die Verwendung einer äußeren umlaufenden Nut 73 eine sehr einfache und
kostengünstige Alternative dar.
[0021] In den Fig. 3a bis 3f sind unterschiedliche Stadien in der Herstellung einer Schmelzsicherung 1 dargestellt.
Zunächst wird gemäß Fig. 3a ein Aluminiumrohr vorbereitet, welches das Gehäuse 2 bildet. Dies kann mittels Absägen von einem längeren Rohr geschehen, welches beispielsweise mittels eines Strangpressverfahrens erzeugt sein kann. Das so
gebildete Gehäuse weist zwei kreisförmige Stirnseiten 21, 22 auf. Das Gehäuse 2 wird anschließend, wie in der Fig. 3b dargestellt, entlang seines Umfangs gepresst, um eine
umlaufende Nut 73 zu bilden. Aufgrund der umlaufenden Nut 73 oder Verjüngung des Gehäuses 2 von außen, werden nahe der Stirnseiten 21, 22 umlaufende Vorsprünge 71, 72 im
Gehäuseinnenraum 23 gebildet. [0022] Nach dem Vorbereiten des Gehäuses 2 gemäß Fig. 3b, wird ein Eloxiervorgang durchgeführt, um das Aluminium des Gehäuses 2 zu eloxieren. Zwar ist es möglich, das Eloxieren vor dem Fertigstellen des Gehäuses 2 durchzuführen,
beispielsweise bereits nach dem Absägen des Aluminiumrohrs und vor dem Einpressen der umlaufenden Nut 73.
Vorteilhafterweise sollte jedoch das Gehäuse 2 vollendet sein, ehe der Eloxierschritt durchgeführt wird, so dass danach kein weiterer Formgebungsschritt erforderlich ist, wodurch die durch Eloxierung gebildete Oxidschicht beschädigt werden könnte.
[0023] Wie in der Fig. 3c veranschaulicht, wird daraufhin ein Schmelzleiter 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet. An dem Schmelzleiter 3 ist bereits ein Abschlusselement 51
befestigt, welcher beim Anordnen des Schmelzleiters 3 im Gehäuse 2 an einem der Vorsprünge 71 zur Anlage kommt und dadurch den Gehäuseinnenraum 23 an der entsprechenden
Stirnseite 21 verschließt. Weiterhin wird über das Element 51 der Schmelzleiter von Kräften und Momenten entkoppelt, da er diese in das Gehäuse einleitet. Der Gehäuseinnenraum 23 wird daraufhin mit einem Füllstoff 4 gefüllt, welcher den
Schmelzleiters 3 im Gehäuse 2 umgibt. Der Füllstoff 4 ist vorzugsweise aus einem körnigen Material gebildet,
beispielsweise aus Quarzsand.
[0024] Der mit dem Füllstoff 4 gefüllte Gehäuseinnenraum 23 wird anschließend wie in der Fig. 3d dargestellt mittels eines weiteren Abschlusselementes 52 an der weiteren
Stirnseite 22 verschlossen, so dass der Füllstoff 4 nicht austreten kann. Das weitere Abschlusselement 52 ist hierbei zweiteilig ausgebildet und umfasst einen ersten
Abschlusselementabschnitt 52a und einen zweiten
Abschlusselementabschnitt 52b. Der erste
Abschlusselementabschnitt 52a weist eine Noppe 6 auf, welche in den Schmelzleiter 3 eingreift, um eine Zugentlastung für den Schmelzleiter 3 innerhalb des Gehäuseinnenraumes 23 zu bieten. Um den ersten Abschlusselementabschnitt 52a
einzusetzen, muss der Schmelzleiter 3 an der weiteren
Stirnseite 22 gegebenenfalls angehoben werden. Anschließend wird der zweite Abschlusselementabschnitt 52b eingesetzt. [0025] In einem anschließenden Schritt werden die Stirnseiten 21, 22 entlang ihrer Aussenkanten 211, 221 umlaufend
gebördelt. Hierdurch wird an der jeweiligen Stirnseite 21, 22 das Material des Gehäuses 2 derart gegen das zugehörige Abschlusselement 51, 52 gedrückt, dass es nicht mehr aus dem Gehäuse 2 fallen kann. Das Ergebnis ist in der Fig. 3e dargestellt. Alternativ zum Bördeln der Aussenkanten 211, 221, können an den Stirnseiten 21, 22 Abschlussringe 81, 82 eingesetzt werden. In der Fig. 3f sind Beispiele hierfür dargestellt. Während an einer Stirnseite 21 ein innen liegender Abschlussring 81 eingesetzt ist, um das dort eingesetzte Abschlusselement 51 zu sichern, ist hierfür an der weiteren Stirnseite 22 ein außen liegender Abschlussring 82 eingesetzt. In der Regel werden jedoch an beiden
Stirnseiten 21, 22, gleiche Abschlussringe 81, 82 verwendet, also entweder innen liegende oder außen liegende
Abschlussringe 81, 82.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Elektrische Schmelzsicherung (1), insbesondere
Hochspannungs-Schmelzsicherung, mit einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Schmelzleiter (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus
eloxiertem Aluminium gebildet ist.
Schmelzsicherung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) um den Schmelzleiter (3) herum mit einem körnigen Füllstoff (4) gefüllt ist.
Schmelzsicherung (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zylindrisch ist.
Schmelzsicherung (1) nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Gehäuseinnenraum (23) des
Gehäuses (2) an gegenüberliegenden Stirnseiten (21, 22) des Gehäuses (2) jeweils mit einem einteiligen oder zweiteiligen Abschlusselement (51, 52) verschlossen ist.
Schmelzsicherung (1) nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eines der
Abschlusselemente (51, 52) mittels einer in den
Schmelzleiter (3) eingreifenden Noppe (6) eine
Zugentlastung für den Schmelzleiter (3) bildet. Schmelzsicherung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der oder beide
Abschlusselemente (51, 52) jeweils auf einem in den
Gehäuseinnenraum (23) des Gehäuses (2) ragenden Vorsprung (71, 72) aufliegen.
Schmelzsicherung (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der oder beide Stirnseiten (21, 22) entlang einer Aussenkante (211, 221) gebördelt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Schmelzsicherung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Gehäuse (2) gebildet und ein Schmelzleiter (3) in dem Gehäuse (2) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Aluminium gebildet und eloxiert wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mittels eines
Strangpressverfahrens hergestellt wird.
PCT/EP2011/053324 2010-03-06 2011-03-04 Elektrische schmelzsicherung WO2011110505A1 (de)

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DE102010010467.1 2010-03-06
DE201010010467 DE102010010467A1 (de) 2010-03-06 2010-03-06 Elektrische Schmelzsicherung und Herstellungsverfahren für elektrische Schmelzsicherung

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PCT/EP2011/053324 WO2011110505A1 (de) 2010-03-06 2011-03-04 Elektrische schmelzsicherung

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WO (1) WO2011110505A1 (de)

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