专利名称：大容量保险丝及其耐电弧端盖的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及保险丝，尤其涉及用于微型保险丝管的弧形电阻端盖。
背景技术：
保险丝广泛应用于过电流保护装置中，其用于断开电路并防止相关元件有破坏电流流过电路。某些类型的电阻丝包括一个具有导电端盖的绝缘体，导电端盖在绝缘体的两端与其连接。一个保险丝元件延伸穿过该绝缘体并与端盖电连接，这样在端盖与通电电路连接时，该电路完全经过该保险丝元件。一旦有一个预定电流流经该电路，该保险丝元件就熔化、分解或者其它的断开方式，进而中断经过该保险丝的电流通路，并断开电路以使负载侧电元件和设备不会流过破坏电流。
例如在英国，电设备插头中经常采用保险丝。这些类型的保险丝有时称作微型保险丝管。英国专利No.1474695公开了一种具有大体相同壁厚的圆柱形端盖的保险丝。通过一个冷挤压工艺，在每个端盖的各自端壁内部形成一个截头圆锥凸起部分。每个端盖端壁内侧上的凸起部分的结构也在每个端盖端壁的外部形成了一个凹座或腔。对于高容量保险丝来说，在端盖外部的凹座或腔要充满焊料或金属填充物，因此增强或加固了保险丝外部的凸起部分。这个附加的填充物块有效的防止了保险丝链环打开时电弧穿透端盖的凸起部分到达保险丝的外部。然而通过冷挤压形成该凸起部分，以及给端盖外部的腔或凹座填充焊料或填充物会增加组装时间，并使制造保险丝的成本增大。对于大量的保险丝而言，形成端盖和施加填充物所增加的成本是很巨大的。
发明内容
在示意性实施例中，一种保险丝端盖包括一个具有底面的端壁和一个从该端壁开始延伸并在该底面上限定出一个外腔的凸起。该凸起的至少一部分具有比该端壁其余部分大的厚度。
根据另一个示意性实施例，提供了一种保险丝端盖。该保险丝端盖包括一个具有不相同厚度的端壁，并包括一个与其整体形成并形成了一个所述端壁间断底面的深冲压凸起。所述凸起具有与所述端壁其余部分不同的壁厚。
根据另一个示意性实施例，提供了一种保险丝端盖。该保险丝包括一个绝缘体，和一个在所述绝缘体内延伸的保险丝元件。与所述绝缘体结合并与所述保险丝元件电连接的第一和第二端盖，且所述第一和第二端盖包括一个端壁和一个为容纳所述保险丝绝缘体而限定出一个内部容腔的圆柱侧壁。所述端壁包括一个与所述端壁整体形成并突入到所述内部容腔中的深冲压凸起，所述凸起在所述端壁的底部限定出一个腔。所述凸起具有大于所述端壁其余部分的壁厚以抵抗所述保险丝元件断开时的电弧。
仍是另一个示意性实施例，提供了一种大容量保险丝管。该保险丝包括一个由非导电材料构成的圆柱体，一个在所述圆柱体内延伸的保险丝元件，与所述圆柱体结合并与所述保险丝元件电连接的第一和第二端盖，和将该保险丝元件与所述第一和第二端盖电连接的导电衬垫。所述第一和第二端盖的每一个由深冲压金属构成，且具有一个端壁和一个为容纳所述保险丝圆柱体而限定出一个内部容腔的圆柱侧壁，所述端壁包括一个与所述端壁整体形成并突入到所述内部容腔中的凸起，所述端壁在所述凸起相反的所述端壁上限定了一个开口的外腔，所述端壁具有不相同的壁厚以抵抗所述保险丝元件断开时的电弧而在所述腔中无需加固填充材料的帮助。
图1是公知保险丝的截面图；图2是用于图1中保险丝的公知端盖结构的截面图；图3是另一种公知端盖结构的截面图；图4仍是另一种公知端盖结构的截面图；图5是根据本发明的一种示意性保险丝的截面图；图6是图5中示出的端盖的顶部平面视图；图7是具有图5和6中示出端盖的保险丝的截面图；图8是根据本发明的保险丝端盖另一实施例的截面图；图9仍是根据本发明的保险丝端盖另一实施例的截面图；
具体实施例方式
图1是公知保险丝10的截面图，图2是用于保险丝10的端盖12的截面图。保险丝10(图1)包括一个绝缘(即非导电的)管或体14以及保险丝元件16，其在绝缘体14的孔18里延伸。端盖12与绝缘体14的两端中的每一端连接，保险丝元件16与端盖12电连接，其中内盖20在端盖12和绝缘体14的端部之间延伸。保险丝元件16延伸穿过内盖20的小孔，并在将内盖20和端盖12挤紧彼此接触时，保险丝元件16的端部固定在内盖20和端盖12的配合表面之间。保险丝10可以认为是一种高容量的微型保险丝管，这在英国专利No.1474695中有更详细的描述。这里所用的“大容量”指的是大切断容量，按照国际电工委员会(IEC)标准定义的，例如，IEC 127保险丝具有最大切断容量等于1500amps。
参考图2，端盖12具有端壁30，在保险丝10组装好的时候，端壁30与保险丝绝缘体14的纵轴32(图1)垂直延伸。侧壁34按基本垂直的方式从端壁20处开始延伸，并从端壁32开始圆柱式延伸以在端壁30上面限定出一个内部容腔36。容腔36沿轴37延伸，在容腔36像图1示出的那样与保险丝绝缘体14的端部配合时，轴37与保险丝绝缘体14的纵轴32成一直线。通过冷挤压，在端壁30的内表面40中形成了一个截头圆锥凸起部分38，该凸起部分38向内突起伸入到端盖12的内容腔36中，并离开端壁30。端壁30中突起部分38的结构也在每个端盖12的端壁的外表面44上形成了一个凹进处或腔40。端壁30、侧壁34和凸起部分38具有基本相等的壁厚T。
对于大容量保险丝而言，如图1所示的，端盖中的外腔40里填充有焊料或金属填充物50，因此加强或加固了端盖12外部的凸起部分38。当保险丝元件16断开时，附加的填充物块50有效地防止了电弧穿透端盖12的凸起部分38。在保险丝10可靠地构造好时，向端盖12施加焊料或填充物50会使制造保险丝10的过程变复杂并且增加相应的成本。
图3示出了保险丝端盖60的另一种公知结构，盖端盖包括端壁62和侧壁64，它们限定出一个内部容腔62，其可以保险丝绝缘体配合，比如图1中示出的绝缘体14。一个凸起的凸起部分66在底壁62中形成并向上延伸，伸入到端盖60的内容腔64中。与端盖12不同，端盖60的壁厚是不相同的，而是在侧壁64处具有厚度为T1的相对薄的壁结构，在中心凸起部分66的另一侧上的端壁62处具有较大的壁厚T2。与端盖12还不同的是，端壁62在端壁中不包括外凹座或腔，而是在端壁62处具有一个基本连续的外表面68。
端盖60是通过冷挤压工艺形成的，并采用一种大容量微型保险丝管，例如正如英国专利No.1167583中所描述的。较厚的端壁结构和凸起的凸起部分66可以为承受大容量保险丝元件的断开而提供足够的结构强度，但是这样的缺陷是使用了过多的材料用量并从制造方面看是不经济的。
图4示出了保险丝端盖80的公知结构，保险丝端盖80与端盖60(图3中示出的)类似，除了在端壁62中形成一个外腔或凹座82之外，这个外腔或凹座82从端壁62的底面84显露出来，进而在底面84上形成了中断。腔或凹座82也是通过冷挤压工艺形成的，以减少端壁62的材料用量。然而冷挤压工艺在制造端盖80的过程中必需花费很多的时间。
图5和6分别是根据本发明形成的示意性保险丝端盖100的截面图和顶视图，其提供了比端盖12、60或80(图1-4示出的)更经济的制造工艺。然而对于在下文描述的大容量微型保险丝管，可以预见到本发明的益处可以应用到其它类型的保险丝，本发明并不限制于应用到任何特殊类型的保险丝上。
与前面的端盖12(图1和2中示出的)、端盖60(图3中示出)和端盖80(图4中示出的)不同的是，端盖100可以通过深冲压金属工艺来形成，这种工艺是比冷挤压工艺更有效的制造工艺，并不需要给端盖施加填充物材料50(图1中示出)以抵抗与保险丝元件断开相关的电弧。因此，端盖100可以使用减少的材料用量并更快地形成，并且通过省去填充物材料更多的保险丝可以以低成本制造，其中这些填充物是为加固用于大容量保险丝的端盖100的。
在示意性实施例中，端盖100是采用深冲压金属工艺形成的，其中具有端壁102和从端壁102开始基本垂直方式延伸的侧壁104。侧壁104从端壁102开始圆柱式延伸以限定出一个内容腔106。在端壁102的内表面110上形成了截头圆锥凸起部分108，凸起部分108向内突入内容腔106中。端壁102中凸起部分108的构造也在端盖100的端壁102的外表面114中形成了凹进的凹座或腔112。
端盖100不具有相同的壁厚，而是在端盖100的适当区域最优地分配壁厚。例如，端壁102具有不相同的厚度，其中端壁围绕凸起部分108的部分具有第一厚度T3，突起部分108的中心部分116具有第二厚度T4，T4大于T3。因此，形成了更薄而加固的凸起108，其向端盖106内部延伸并离开端壁102。侧壁104具有厚度T5，其与同一实施例中的端壁厚T3大致相等。
在示意性实施例中，端盖100是根据与本领域其它技术类似的公知深冲压金属技术由导电材料制成的，而且并不限制于金属片。凸起部分108，包括其加厚的厚度T2，在同一示意性实施例中是整体加工成端盖结构的。具有单一材料的深冲压整体结构的端盖100，尤其是突起部分108，要构成比如具有相同壁厚结构和填充材料50(图1中示出)的端盖12(图1和2中示出)更坚固。端盖100的凸起部分108的最终厚度T4一般要小于端盖12(图2)的厚度T与另外采用的填充材料50(图1)的厚度和，进而在端盖100的构成中节省了材料。还有，端盖100所增加的强度使得不再必需填充材料50了，进而减少了与施加填充物50有关的制造时间与成本。
还有，同端盖60(图3)相比，端盖100使用了更少的材料用量，其中端盖60具有实心的凸起部分66，这与端盖100中空的凸起部分108是不同的。还有，通过深冲压金属工艺，端盖100可以比通过冷挤压而形成的端盖60(图3)更快地形成。类似地，深冲压端盖100可以比冷挤压端盖80(图4)更快地形成，其具有对端盖100不同部分的相关壁厚有更可靠的控制。
因此，端盖100的整体的或一体的单体结构具有不相同的壁结构，其可以抵抗电弧而不需要外部的填充材料50(图1中示出)，并使用减少的材料用量来构成端盖。因此与施加填充物50有关的制造成本和时间可以节省，并且深冲压金属技术减少了在制造保险丝过程中形成端盖100所需要的时间。因此保险丝可以用更短的时间制造并且以比具有任何一种前述公知类型端盖12、60和80的保险丝有更低的成本。
理想的是，相关的壁厚T3、T4和T5值可以根据本领域所给定的保险丝容量进行选择。例如，一种实施方式是一种大容量保险丝中T3为0.3mm，T4为0.45mm，盖保险丝符合保险丝管的英国标准1362。其它值可以根据要满足的特殊要求适当选择。
图7是保险丝150的截面图，其包括端盖100。内容腔106(附图5)与保险丝绝缘体152的端部配合，端盖与保险丝绝缘体152连接则端盖100的端壁102与保险丝绝缘体152的纵轴154大体垂直延伸。
保险丝元件156与端盖100按公知方式电连接，比如经由位于端盖100和绝缘体152端部之间的导电衬垫158。保险丝元件156延伸穿过衬垫158中的小孔，并在衬垫158和端盖100挤成彼此紧密接触的时候，保险丝元件156的端部固定在衬垫158安装表面和端盖100之间。端盖100的外腔112暴露于保险丝150的外部，并且由于凸起部分108更薄的壁部分T4，所以任何填充材料50(图1中示出)不再必需且从保险丝结构中省去。
图8是保险丝端盖200的另一实施例的截面图，端盖200与端盖100(图5-7中示出)类似，其中端盖100与端盖200相同的部分用相同的标记表示。与端盖100不同的是，凸起部分108不仅是在与端壁102平行延伸的凸起部分108的突起区域处具有厚度T4，而且还在从端壁102开始延伸到凸起部分108凸起区域的凸起部分108过渡区域202处具有厚度T4。端盖200的其余部分具有壁厚T3。因此端盖200通过突起部分108全部内表面的厚度T4而得到加固，是比具有端盖100的保险丝150有更大容量的保险丝。端盖200，类似于端盖100，省去了填充材料50(图1中所示)，其是当保险丝元件断开时另外需要抵抗产生的电弧的，并可以采用深冲压技术使用减少的材料用量以更高的时间效率方式形成。每个端盖200也可以用于替换保险丝中的端盖100，比如保险丝150(图4中示出)。
图9示出了根据本发明的深冲压端盖250的另一种实施例。类似于端盖100，端盖250包括端壁252和从端壁252开始以基本垂直方式延伸的侧壁254。侧壁254从端壁252开始圆柱式延伸以限定处一个内部容腔256。在端壁252内表面260上形成一个截头圆锥凸起部分258，盖凸起部分258向内部容腔256中突起。在端壁252中凸起部分258的形成也产生出在端壁252的外表面264中的凹槽或空腔262。
端盖250不具有相同的壁厚，而是在端盖250的适当区域最优地分配壁厚。例如，端壁250具有不相同的厚度，其中侧壁具有第一厚度T6，端壁252围绕凸起部分258的部分具有第二厚度T7，厚度T7大于T6，突起部分258的中心部分具有第三厚度T8，T8大于T7。因此，形成了更薄而加固的凸起258，其向端盖250内部延伸并离开端壁252。
侧壁254具有比较薄的厚度，其与保险丝绝缘体的外表面邻接，这同例如图5中示出的端盖100相比，可以节省材料，其中图5中示出的端盖100的端壁112和侧壁114具有大约相等的厚度。还有，在凸起部分266(258？)上提供成直角的(即垂直的)增加件266，这个凸起部分在制造过程中节省了大量的端盖250的材料用量。
本发明已经描述了几种特殊的实施方式，但是对本领域技术人员来说应该认识到本发明可以在权利要求的精神和范围内进行变形。
权利要求
1.一种保险丝端盖包括一个端壁，包括一个底面和一个从所述端壁开始延伸并在所述底面上限定出一个外腔的凸起，所述凸起的至少一部分具有大于所述端壁其余部分的厚度。
2.根据权利要求1的保险丝端盖，还包括一个从所述端壁延伸并限定出一个内容腔的侧壁，所述凸起突入到所述内容腔中。
3.根据权利要求2的保险丝端盖，其中所述侧壁为圆柱体。
4.根据权利要求1的保险丝端盖，其中所述凸起与所述端壁整体形成。
5.根据权利要求1的保险丝端盖，其中所述凸起包括一个顶段和一个从所述端壁开始延伸的过渡段，所述顶段具有大于所说过渡段的厚度。
6.根据权利要求1的保险丝端盖，其中所述凸起包括一个顶段和一个过渡段，所述顶段和所述过渡段具有基本相等的厚度。
7.根据权利要求1的保险丝端盖，其中所述端盖包括一个具有第一厚度的侧壁，所述端壁具有比所述第一厚度大的第二厚度。
8.根据权利要求1的保险丝端盖，其中所述端盖包括深冲压金属。
9.一种保险丝端盖包括一个具有不相同厚度的端壁，并包括一个与其整体形成并形成了一个所述端壁的间断底面的深冲压凸起，所述凸起具有与所述端壁其余部分不同的壁厚。
10.根据权利要求9的保险丝端盖，所述凸起比所述端壁其余部分具有更大的壁厚。
11.根据权利要求9的保险丝端盖，还包括一个从所述端壁开始整体延伸的深冲压侧壁，并限定出一个内部容腔。
12.根据权利要求11的保险丝端盖，其中所述凸起突入所述内部容腔中。
13.根据权利要求11的保险丝端盖，其中所述侧壁为圆柱体。
14.根据权利要求9的保险丝端盖，其中所述凸起部分包括一个顶段和一个过渡段，所述顶段具有大于所说过渡段的厚度。
15.根据权利要求9的保险丝端盖，其中所述凸起包括一个顶段和一个过渡段所述顶段和所述过渡段具有基本相等的厚度。
16.根据权利要求9的保险丝端盖，其中所述间断底面包括一个外表面和一个凹腔。
17.一种保险丝，包括一个绝缘体；一个在所述绝缘体内延伸的保险丝元件；和与所述绝缘体结合并与所述保险丝元件电连接的第一和第二端盖，所述第一和第二端盖包括一个端壁和一个为容纳所述保险丝绝缘体而限定出一个内部容腔的圆柱侧壁，所述端壁包括一个与所述端壁整体形成并突入到所述内部容腔中的深冲压凸起，所述凸起在所述端壁的底部限定出一个腔，所述凸起具有大于所述端壁其余部分的壁厚以抵抗所述保险丝元件断开时的电弧。
18.根据权利要求17的保险丝端盖，其中所述凸起是截头圆锥。
19.根据权利要求17的保险丝，其中所述凸起在所述端壁上中心定位。
20.一种大容量保险丝管，包括一个由非导电材料构成的圆柱体；一个在所述圆柱体内延伸的保险丝元件；与所述圆柱体结合并与所述保险丝元件电连接的第一和第二端盖；和将该保险丝元件与所述第一和第二端盖电连接的导电衬垫；其中所述第一和第二端盖的每一个由深冲压金属构成，且具有一个端壁和一个为容纳所述保险丝圆柱体而限定出一个内部容腔的圆柱侧壁，所述端壁包括一个与所述端壁整体形成并突入到所述内部容腔中的凸起，所述端壁在所述凸起相反的所述端壁上限定了一个开口的外腔，所述端壁具有不相同的壁厚以抵抗所述保险丝元件断开时的电弧而在所述腔中无需加固填充材料的帮助。
全文摘要
一种保险丝端盖包括一个具有底面的端壁和一个从该端壁开始延伸并在该底面上限定出一个外腔的凸起。该凸起的至少一部分具有比该端壁其余部分大的厚度。该端壁能抵抗大容量保险丝的电弧并且在该腔中无需任何加固填充材料的帮助。
文档编号H01H85/20GK1649066SQ200510051770
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月29日 优先权日2004年1月30日
发明者R·布朗, J·W·M·布特斯 申请人:库帕技术公司