专利名称：延时熔断器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及熔断器，特别是涉及延时熔断器。
背景技术：
熔断器广泛地用作过量电流保护装置，以便避免对电路造成较大成本的损失。作为典型方式，熔丝端子使电源和电气部件或与设置于电路中的组合件之间实现导通。一个或多个易熔细丝、元件或熔丝组件连接于熔丝端子之间，从而当通过熔断器的电流超过预定极限值时，上述易熔元件熔化，将通过上述熔断器的一个或多个电路断开，以避免电气部件损坏。
一种延时熔断器为下述类型的熔断器，其包括内嵌的延迟器，该延迟器允许临时和无害的启动电流通过上述熔断器而不将上述一个易熔细丝或多个易熔细丝断开，但是该熔断器会在持续过载或短路的状态下断开。比如，作为典型方式，普通的延时熔断器允许5倍额定电流达到10秒的情况而不断开，于是，其特别是适合于下述应用场合，该应用场合包括承受启动电流瞬时过程的电路，比如，当给电动机通电时输入有较短持续时间的，较大的电动机启动电流。但是，在某些场合，最好提供下述延时器，其延长时间长于可通过普通的延时熔断器获得的时间。
发明内容
按照本发明的实施例，延时熔断器用的熔丝组件包括导电熔丝部件；形成于上述导电熔丝部件内部的易熔细丝；与上述导电熔丝部件连接的吸热件。上述吸热件吸收来自上述熔丝组件的热量，避免在较高电流过载状态期间上述易熔细丝过早断开，同时在较低电流过载状态下基本上不对延时性能造成影响。
更具体地说，按照本发明的一个实施例，上述吸热件为镍热负荷件。上述熔丝部件基本上是平直的，其包括相对的面，上述吸热件与上述相对面连接，并且与该相对面接触，以便确保将来自熔丝部件的热量转移。按照另一实施例，上述吸热件为U型，缠绕于上述熔丝部件周围。
上述吸热件可用于与其它已知的延时器特征组合以便改善效果。比如，按照一个实施例，上述导电熔丝部件包括外表面，该熔丝部件由第1导电材料形成，上述熔丝组件包括低熔点合金，该低熔点合金由敷设于上述外表面上的第2材料制成。这样会导致已知的M效应，在这里，上述熔丝组件在下述温度下工作，该温度低于在缺少低熔点合金的情况下工作的相应温度。M效应合金和吸热件的组合效果大大增加在较高过载电流下，上述熔丝组件的延时性能，由此，避免在较高瞬变过载电流期间，上述熔丝组件过早断开。
图1为延时熔断器的剖视图；图2为类似于图1的剖视图，但是其中的延时熔断器旋转90°。
具体实施例方式
图1和图2为本发明可采用的作为实施例的延时熔断器10的剖视图。该熔断器10仅仅是可实现本发明的一种熔断器。应知道，具有多种可得益于本发明的延时熔断器。因此，下面的熔断器10的描述仅仅是说明性的，而非限制性的。要想到，在不离开本发明的范围的情况下，可实现许多种延时熔断器。
上述熔断器10包括设置于具有相对端部16，18的绝缘熔断器主体14内部的熔丝组件12，以及分别与熔断器主体端部16，18连接的导电端盖，或套圈20，22。上述熔丝组件12在套圈20，22之间延伸，并且与该套圈20，22实现电接触，以便在套圈20，22与通电电路连接(图中未示出)时，通过上述熔断器10实现导通。按照1个实施例，在装配熔断器10时，上述套圈20，22通过焊锡涂层25，敷置在内部的平直端面24上，对其加热，进行卷曲加工而设置在主体端部16，18上。
当将套圈20，22与通电电路(图中未示出)连接时，通过上述熔断器10，特别是通过上述熔丝组件12，形成电路。当处于短路状态时，或在发生持续的过载状态时，象后面所描述的那样，上述熔丝组件12断开或以其它方式中断通过上述熔断器10的导通。因此，可将负载侧电路和装置与破坏性的线路侧的故障电流隔离开。
按照1个实施例，上述熔丝组件12包括由导电材料形成的基本上平直的熔丝部件48。按照1个实施例，熔丝部件48由导电材料的平直条带形成，其包括削弱部位或区域，该区域的截面面积小于熔丝部件48的剩余部分，由此，形成位于套圈20和22之间的易熔细丝50。在上述图示的实施例中，上述易熔细丝50包括较窄的区域或颈部，其截面面积小于熔丝部件48的剩余部分。因此，当电流流过熔丝部件48时，将易熔细丝50加热到高于熔丝部件48的剩余部分的温度。于是，在易熔细丝50附近，熔丝部件48逐渐断开、熔化、解体或以其它方式断裂，由此，在包括持续的过载状态、短路状态或其它故障状态时，切断通过熔丝组件12的导通。熔丝部件48具有承受瞬变电流的尺寸，在不断开的情况下，该瞬变电流比如，为熔断器10的额定电流的5～8倍，但是其将在处于短路状态下的较高电流的瞬间实现断开。
虽然图示的熔丝部件48包括单个的易熔细丝50或削弱部位，但是按照另一实施例，可采用具有较小截面面积的多个削弱部位或较窄的区域，它们相互以等间距或非等间距设置。本领域的普通技术人员知道，作为替换方式，可按照本领域公知的其它方法和技术，比如，在熔丝26中形成孔，而不是形成上述图示的较窄的或颈部的方式，形成削弱部位或易熔细丝。另外，在熔断器10中可采用多个熔丝部件48，将它们相互并联，以便增加容许电流量，因此增加熔断器10的额定值。按照又一实施例，在熔断器主体14内部，将熔丝部件48按照锯齿形的方式弯曲，或以非线性的方式延伸，这包括，但是不限于此的螺旋或曲线的部分，以代替上述的并且图示的基本上平直的熔丝部件48，这样会增加熔丝组件12的工作长度，进而改变熔断器10的工作性能参数。
按照一个实施例，熔丝部件48由熔点较低的合金或金属，比如，锌制成，或者，作为替换方式，由比如，具有M效应的合金的覆盖层52(低熔点合金部位)，或在熔丝部件48工作时产生M效应的M部位的银，铜部件形成，该M效应有时称为“梅特卡夫(Metcalf)效应”。
特别是，按照一个实施例，在熔丝部件48上，至少局部地敷设导电金属的覆盖层52，该导电金属不同于熔丝部件48的成份。按照一个示意性实施例，比如，熔丝部件48由铜或银形成，覆盖层52由锡形成。由于锡的熔化温度低于铜或银，故在铜或银的熔丝26之前，将覆盖层52加热到过量电流状态的熔化温度。然后，上述熔化的覆盖层52与铜，或银的熔丝部件48发生反应，并且形成其熔化温度低于上述两种金属本身的熔化温度的锡铜合金。这样，在过量电流状态下，使熔丝部件48的工作温度降低，避免该熔丝部件48达到银或铜的较高的熔点。于是，在采用铜或银的导电特性和优点的同时，避免或至少延迟不想要的工作温度。按照另一实施例，可采用其它的导电材料，分别制造熔丝部件和覆盖层52，这包括，但是不限于此的铜和银的合金、锡合金，以便获得类似的良好效果。按照又一实施例，采用锑或铟制作覆盖层52。
由于合金52的电阻率大大高于熔丝部件48的基体金属的相应值，故覆盖层52的使用不会明显改变熔丝部件48的易熔细丝50，即削弱部位的电阻率。于是，实际上，通过降低熔丝部件48的工作温度，M效应合金52使熔丝部件48临时所承受的电流高于熔丝部件48的基体材料所允许的相应电流。由于M效应使合金52工作需花费一些时间，故在熔丝部件48在合金52的区域，或易熔细丝50处断开之前产生延时。
采用已有技术，将覆盖层52敷设在熔丝部件48上，该技术包括，比如，气体火焰和焊接技术。作为替换方式，可采用其它的方法，该其它的方法包括，但是不限于此的，电解镀槽、薄膜淀积工艺、蒸镀工艺。在各个实施例中，采用这些工艺，将覆盖层52敷设于整个熔丝部件48上，或其局部上。比如，在图示的实施例中，呈薄片状，将覆盖层52设置于熔丝部件48上。按照另一实施例，仅仅熔丝部件48的中心部分包括覆盖层52。按照又一实施例，熔丝部件48的整个表面区域具有覆盖层52。按照又一实施例，仅仅在熔丝部件48的一侧，敷设覆盖层52，而按照不同的实施例，熔丝部件48的两侧具有M效应覆盖层52。
为了进一步增加断开熔丝部件48的延时性，上述熔丝部件48包括与位于M效应合金52和易熔细丝50之间的熔丝部件48连接的吸热件54。按照一个实施例，该吸热件54为镍热负荷件，其以缠绕方式设置于熔丝部件48上，从而吸热件54与熔丝部件48的相对侧边56、57接触或相对面接触。比如，按照一个实施例，上述吸热件54为U型件，其中U型件的内部支腿与熔丝部件48的相应相对面56、57接触(正如从图1清楚地看到的那样)。按照还一实施例，吸热件54为镍热负荷件的圆盘，其中在该盘中局部地开设有槽以便接纳熔丝部件48。应知道，为了实现接触熔丝部件48的表面，比如，表面56、57，从而在工作时将来自熔丝部件48的热量吸收的基本目的，可采用许多其它形状的吸热件54。
可通过夹持作用，或其它的已知的方式将吸热件54与熔丝部件48牢固连接，从而将吸热件54连接于熔丝部件48上，这样确保它们之间实现导通。应想到，可采用具有足够的抵抗温度系数的已知吸热件材料，来代替用于形成吸热件54的镍热负荷件，或该吸热件材料与镍热负荷件同时采用。特别是，按照还一实施例，可采用相对熔丝部件48和M效应合金52的制作材料，具有适合的热扩散的铜、铝、银和其它的材料，以便使熔断器10获得特定的延时特性。
吸热件54的位置依熔断器的不同而改变，但是M效应合金52基本上被定位于如果没有热负荷件，在工作时熔丝部件48最热的位置处。于是，吸热件54的增加体积将增加热量的吸收，这些热量来自熔丝部件48用于易熔细丝50的加热，进而进一步延长将易熔细丝50加热到处于故障电流状态的熔化温度所需的时间。
按照一个实施例，使熔丝组件12中的削弱部位和M效应合金52相互定位，从而在熔丝组件12中，形成非对称的温度分布，使吸热件54还定位于非对称的温度分布的“热点”或最热工作点处。按照此方式，可使较高电流(比如，为熔断器的额定电流的约233％)下的断开熔断器10的延时增加，同时基本上不对较低电流(比如，为熔断器的额定电流的约110～135％)下的断开熔断器10的延时造成影响。于是，避免因较高的瞬变电流造成的熔断器10的过早断开。
由于采用吸热件54以及M效应合金52，故相对普通的延时熔断器，可大大改善延时性。比如，按照一个实施例，如果采用上述的熔丝组件结构，则发现额定电流为30A的熔断器在未断开的情况下，确实承受60A的电流达40秒钟，承受70A的电流超过20秒钟，同时在比如，40.5A的电流下的延时特性基本上可与普通的延时熔断器相匹敌。对于不同的熔断器额定值的熔断器，同样可获得类似的效果。于是以最小的成本，获得在普通的延时熔断器中无法获得的，较高电流下的延时性能，而该最小的成本是由于熔丝组件12的简易的装配和较低的材料成本造成的。
为了在熔断器10断开时最大程度地减小电弧，在与上述熔丝组件相邻的管14内部采用骤冷介质。按照一个实施例，将由砂，硅酸钠(水玻璃)制成的固体母体填料58和湿式磨加工(wet stoning)工艺中的蒸馏水填充到熔丝组件12周围。按照还一实施例，可采用其它已知的灭弧和电弧抑制介质，这包括，但是不限于此的石英砂，可采用本领域已知的其它的方法和工艺，设置该灭弧介质。
权利要求
1.一种延时熔断器用的熔丝组件，其包括导电熔丝部件；形成于上述导电熔丝部件内部的易熔细丝；与上述导电熔丝部件连接的吸热件。
2.根据权利要求1所述的熔丝组件，其特征在于上述吸热件为镍热负荷件。
3.根据权利要求1所述的熔丝组件，其特征在于上述熔丝部件包括相对的面，上述吸热件与该相对面连接，并且与该相对面接触。
4.根据权利要求3所述的熔丝组件，其特征在于上述吸热件为U型。
5.根据权利要求1所述的熔丝组件，其特征在于上述导电熔丝部件包括外表面，该熔丝部件由第1导电材料形成，上述熔丝组件包括低熔点合金，该低熔点合金由敷设于上述外表面上的第2材料制成。
6.根据权利要求5所述的熔丝组件，其特征在于上述吸热件位于上述低熔点合金和上述易熔细丝之间。
7.根据权利要求6所述的熔丝组件，其特征在于上述吸热件按照与上述熔丝部件的最热工作区域相对应的方式定位。
8.一种延时熔断器，该延时熔断器包括绝缘熔断器主体；第1和第2导电套圈，该第1和第2导电套圈与上述熔断器主体连接；熔丝组件，该熔丝组件在上述熔断器主体内部，在上述第1和第2套圈之间延伸，该熔丝组件包括易熔细丝和吸热件。
9.根据权利要求8所述的熔断器，其特征在于上述导电熔丝部件包括外表面和敷设于上述外表面上的低熔点合金。
10.根据权利要求9所述的熔断器，其特征在于上述吸热件位于上述低熔点合金和上述易熔细丝之间。
11.根据权利要求9所述的熔断器，其特征在于上述吸热件包括镍热负荷件。
12.根据权利要求8所述的熔断器，其特征在于上述熔丝组件包括相对的外表面，上述吸热件与上述外表面接触，并且与该外表面导通。
13.根据权利要求8所述的熔断器，其特征在于上述吸热件为U型。
14.一种单丝延时熔断器，该熔断器包括绝缘熔断器主体；第1和第2导电套圈，该第1和第2导电套圈与上述熔断器主体连接；熔丝组件，该熔丝组件在上述熔断器主体内部，在上述第1和第2套圈之间延伸，该熔丝组件包括易熔细丝和M效应合金，该M效应合金敷设于上述熔丝组件的表面上，上述熔丝组件和上述M效应合金在上述熔丝组件中，产生非对称的工作温度分布；吸热件，该吸热件与上述熔丝组件接触，上述吸热件在较高电流过载状态下增加延时性能，并且在低电流过载状态下基本上不对延时造成影响。
15.根据权利要求14所述的延时熔断器，其特征在于上述吸热件在上述熔丝组件的最热工作点处与上述熔丝组件接触。
16.根据权利要求15所述的延时熔断器，其特征在于上述吸热件设置于上述M效应合金和上述易熔细丝之间。
17.根据权利要求16所述的延时熔断器，其特征在于上述吸热件由镍形成。
18.根据权利要求16所述的延时熔断器，其特征在于上述吸热件基本上为U型。
19.根据权利要求16所述的延时熔断器，其特征在于上述熔丝部件包括相对的外表面，上述吸热件与上述外表面接触，并且与该外表面导通。
全文摘要
本发明涉及一种延时熔断器,按照本发明的实施例,延时熔断器用的熔丝组件包括导电熔丝部件,形成于该导电熔丝部件内部的易熔细丝,以及与上述导电熔丝部件连接的吸热件。该吸热件吸收来自上述熔丝部件的热量,避免在较高电流过载状态期间上述易熔细丝过早断开。
文档编号H01H85/055GK1387214SQ0211975
公开日2002年12月25日 申请日期2002年5月17日 优先权日2001年5月18日
发明者约翰·马文·阿克曼 申请人:库帕技术公司