专利名称：双缠绕易熔元件以及相关熔断器的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及电路保护装置的领域。更特别是，本发明涉及一种使用双缠绕易熔金属丝元件的熔断器，它设置成承受与电感和电容性负载相关联的高冲击电流。
背景技术：
熔断器通常用作电路保护装置，并与在电路中要保护的部件电连接。熔断器设计成通过故意作为电路中的薄弱环节而保护电路或电路部件。一种熔断器包括由塑料基部和塑料帽组成的壳体，具有一对导体或端子，该对导体或端子穿过基部伸出，并通过易熔元件而连接，该易熔元件在壳体内部形成在端子之间的桥接。为了将端子固定在壳体的基部部分内，使各端子的一部分和/或基部变形，以便环绕端子夹紧基部，从而环绕各端子夹持基部。易熔元件安装在凸出至基部上面的两个导体中的一个的端部上。易熔元件通常为钎焊在两个端子的端部上的导线。熔断器布置在要保护的电路中，以便当出现异常过载情况时使得易熔元件熔化。在某些电路保护用途(例如马达等)中，通常可能出现冲击电流或短时间电流过载情况，直到装置达到稳定状态。在这些类型的电路中使用的熔断器必须设计成允许该短时间冲击电流在并不使易熔元件熔化的情况下通过熔断器。这种高冲击电流情况根据电流和时间(I2t)来确定，其中，希望能够避免断开电路直到电流超过熔断器的额定电流的特定百分数。用于这些用途中的一种熔断器使用螺旋缠绕易熔元件。特别是，易熔元件包括具有熔丝的加捻纱纤维芯或者以螺旋形式缠绕该芯。包括芯的纱通常为陶瓷材料，它没有在熔断器熔断时可能导电的任何材料。缠绕的金属丝可以包括多股金属丝，这些金属丝设置成提供表现为例如缓慢熔断或时间延迟熔断器的增加吸热。当遇到电路过载时，通过易熔元件的过大电流使它产生热量，从而升高熔丝的温度。换句话说，芯作为散热器，以便将热量从熔丝吸走，从而降低熔丝的温度。这样，热量从熔丝向芯的传递延长了在达到熔丝熔化温度之前所需的时间。对于更高额定电流的熔断器，使用更大直径的熔丝来承受经过该熔丝的更高电流以及因此产生的更高温度。不过，缠绕熔丝的尺寸受到限制，从而限制了熔丝能够承受的过大电流量以及在缠绕熔丝和芯之间的热传递量。因此，需要一种利用缠绕易熔金属丝元件的熔断器以及一种使用相同易熔金属丝元件来在易熔元件上提供高i2t特征的熔断器，该易熔元件将承受与电感和电容性负载相关联的高冲击电流，以便保护特殊类型的电路部件和相关电路。
发明内容
本发明的示例实施例涉及一种用于电路保护装置中的改进易熔元件，它具有双缠绕易熔元件，该双缠绕易熔元件设置成承受与电感和电容性负载相关联的高冲击电流。在示例实施例中，易熔元件包括绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿芯的纵向轴线环绕该芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕，这样，易熔元件设置成在并不熔化的情况下承受多个过电流脉冲。在另一示例实施例中，一种熔断器，包括壳体，该壳体确定了其中的空腔；第一端帽，该第一端帽安装在壳体的第一端上；第二端帽，该第二端帽安装在壳体的第二端上； 以及易熔元件，该易熔元件布置在空腔中。易熔元件有与第一端帽电连接的第一端以及与第二端帽电连接的第二端。易熔元件包括绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿芯的纵向轴线环绕该芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕。在另一示例实施例中，一种熔断器，包括壳体，该壳体确定了其中的空腔；第一端帽，该第一端帽安装在壳体的第一端上；第二端帽，该第二端帽安装在壳体的第二端上； 以及易熔元件，该易熔元件布置在空腔中。易熔元件有与第一端帽电连接的第一端以及与第二端帽电连接的第二端。易熔元件包括绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿芯的纵向轴线环绕该芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕。
图1表示了根据本发明实施例的示例熔断器。图2是根据本发明实施例的易熔元件的透视图。图2A是根据本发明实施例的、图2的易熔元件沿纵向轴线切开的剖视图。图3A和;3B表示了根据本发明实施例用于形成双缠绕易熔元件的示例方法。图4表示了根据本发明实施例使用易熔元件的示例熔断器。
具体实施例方式下面将参考附图更充分地介绍本发明，附图中表示了本发明的优选实施例。不过， 本发明可以以多种不同形式来实施，且并不局限于这里所述的实施例。而且，提供这些实施例是为了使得本发明完全和完整，并将使得本领域技术人员充分了解本发明的范围。在全部附图中，相同参考标号表示相同元件。图1表示了熔断器5，该熔断器5包括由基部15和帽18确定的壳体10。壳体10 形成空腔，易熔元件30布置在该空腔内。壳体可以由能够承受在熔断器熔断时产生的热量的塑料或电绝缘材料来形成。基部和帽也可以由塑料或其它合适的材料制成。一对导体或端子20、25穿过基部15，并通过布置在壳体10内部的易熔元件30而电连接。端子20和 25的上端可以包括例如夹子，该夹子使得易熔元件30的端部保持与端子的相应端部接触。 钎焊部分35和40分别用于使得易熔元件30的端部与导体20和25连接。易熔元件30表示为设置成与基部15的纵向表面成平行关系，并与各导体20和25的纵向轴线垂直。当出现特定的过载电流或冲击电流的情况时，易熔元件30熔化或断开，以便中断电路以及使得受保护的电子器件或电路与危险隔离。此外，电弧熄灭材料45也可以包含于壳体10中，以便吸收例如在出现过载电流情况后当易熔元件30熔化时产生的电弧。图2是根据本发明实施例的易熔元件30的透视图。易熔元件30包括芯50，该芯 50由电绝缘材料例如玻璃纱形成。双缠绕金属丝环绕芯50布置。特别是，双缠绕金属丝由第一金属丝元件60和第二金属丝元件70来确定，该第一金属丝元件60纵向地环绕芯50从第一端至第二端缠绕，该第二金属丝元件70基本垂直地绕金属丝元件60的纵向轴线缠绕。 换句话说，金属丝元件60有纵向轴线，该纵向轴线与它相对于芯50的位置相对应，而第二金属丝元件70布置成与金属丝元件60的纵向轴线垂直。金属丝元件60和70的组合绕芯 50缠绕多圈或多个绕线。用于形成双缠绕易熔元件30的金属丝元件60和70包括导电材料，该导电材料设置成在预定温度(即额定电流)下熔化，以便在过载事件中中断电路。缠绕在金属丝元件60上的金属丝70降低了相关电阻，同时并不影响在满足电流切断阈值时熔化该易熔元件30所需的热能。图2A是易熔元件30的一部分沿纵向轴线切开的剖视图。金属丝元件70环绕金属丝元件60缠绕，该金属丝元件60环绕芯50缠绕，以便确定易熔元件。尽管该图表示了金属丝元件70与芯50接触，但是在一个实施例中，根据当金属丝元件60和70的组合环绕芯50缠绕时使用的拉伸力，金属丝元件60的、在金属丝元件70的绕线之间的部分可以压在芯50上。图3A和;3B表示了用于形成双缠绕易熔元件30的示例方法。特别是，图3A表示了金属丝元件70环绕金属丝元件60缠绕多个绕线。金属丝元件70环绕金属丝元件60缠绕将形成在各绕线之间的多个空隙65。金属丝元件70环绕丝元件60的绕线的频率以及 (因此)在它们之间的空隙65数目可以根据熔断器的合适额定值而变化。图:3B表示了金属丝元件60和70的组合环绕芯50的缠绕方式。组合的金属丝元件60和70环绕芯50的缠绕方式将在各绕线之间形成多个空隙阳。金属丝元件60和70环绕芯50的接触提供了从金属丝向芯的热传递。此外，通过使用这样的双缠绕结构，易熔元件30的质量增加，这明显增加了 i2t的值。如上面简要所述，I2t的值是熔断易熔元件30所需的能量的测量值，它对应于在受保护的装置或电路上的过电流情况下的损坏效果的测量值。特别是，I2t是计算熔断器能够承受的多少过电流脉冲的计算结果。这通过脉冲和熔断器的I2t的比较来进行(这称为“相关” I2t)。通过使用环绕芯50的双缠绕熔丝(60、70)，易熔元件30的质量增加。通过这样增加质量，易熔元件30由于过电流情况而产生的热量增加。根据测试，可以认为根据本发明使用双缠绕结构的I2t值与单缠绕结构(即只使用金属丝元件60)相比增加了约 250% -300%。图4是使用参考图2所示的双缠绕易熔元件30的可选熔断器100的透视图(并没有按比例画出)。特别是，熔断器100包括壳体110，该壳体110称为管或筒。壳体110 可以由陶瓷或类似材料制造。一对导电端帽120、125各自定位在壳体110的各端处，以便在其中容纳易熔元件30。此外，易熔元件130的相应端通常通过钎焊而与端帽120和125 电连接。如上所述，易熔元件30包括金属丝元件170，该金属丝元件170垂直地环绕金属丝元件160的纵向轴线缠绕，且金属丝元件160和170的组合环绕芯150缠绕多圈或多个绕线。用于形成双缠绕易熔元件130的金属丝元件160和170包括导电材料，该导电材料设置成在预定温度下熔化，以便在长时间过载情况的事件中中断电路。尽管已经参考特定实施例介绍了本发明，但是在不脱离如附加权利要求中所述的本发明范围的情况下可以对所述实施例进行多种变化、改进和改变。因此，本发明并不局限于所述实施例，而是具有由后面的权利要求和它的等效物确定的整个范围。
权利要求
1.一种用于电路保护装置中的易熔元件，所述易熔元件包括 绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿所述绝缘芯的纵向轴线环绕所述芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕，这样，所述易熔元件设置成在并不熔化的情况下承受多个过电流脉冲。
2.根据权利要求1所述的易熔元件，其中绕所述绝缘芯缠绕的所述第一金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
3.根据权利要求1所述的易熔元件，其中环绕所述第一金属丝缠绕的所述第二金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
4.根据权利要求1所述的易熔元件，其中所述绝缘芯包括玻璃纱。
5.一种熔断器，所述熔断器包括 壳体，该壳体确定了其中的空腔；第一端子和第二端子，该第一端子和第二端子延伸穿过在所述壳体的下部中的相应开口并伸入所述空腔中；以及易熔元件，该易熔元件有在所述空腔中与所述第一端子电连接的第一端以及与所述第二端子电连接的第二端，所述易熔元件包括 绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿所述绝缘芯的纵向轴线环绕所述绝缘芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕。
6.根据权利要求5所述的熔断器，其中所述壳体由与基部连接的帽来确定，所述基部包括所述第一端子和第二端子延伸穿过的所述开口。
7.根据权利要求5所述的熔断器，还包括电弧熄灭材料，该电弧熄灭材料布置在所述壳体中。
8.根据权利要求5所述的熔断器，其中所述绝缘芯包括玻璃纱。
9.根据权利要求5所述的熔断器，其中绕所述绝缘芯缠绕的所述第一金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
10.根据权利要求5所述的熔断器，其中环绕所述第一金属丝缠绕的所述第二金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
11.一种熔断器，所述熔断器包括 壳体，该壳体确定了其中的空腔；第一端帽，该第一端帽安装在所述壳体的第一端上； 第二端帽，该第二端帽安装在所述壳体的第二端上；以及易熔元件，该易熔元件布置在所述空腔中，所述易熔元件有与所述第一端帽电连接的第一端以及与所述第二端帽电连接的第二端，所述易熔元件包括 绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿所述绝缘芯的纵向轴线环绕所述绝缘芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕。
12.根据权利要求11所述的熔断器，其中所述易熔元件的所述第一端通过钎焊而与所述第一端帽连接，所述易熔元件的所述第二端通过钎焊而与所述第二端帽连接。
13.根据权利要求11所述的熔断器，其中所述壳体为柱形形状的管。
14.根据权利要求11所述的熔断器，还包括电弧熄灭材料，该电弧熄灭材料布置在所述壳体中。
15.根据权利要求11所述的熔断器，其中绕所述绝缘芯缠绕的所述第一金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
16.根据权利要求11所述的熔断器，其中环绕所述第一金属丝缠绕的所述第二金属丝确定了多个绕线和确定于这些绕线之间的相应多个空隙。
全文摘要
本发明公开了一种用于电路保护装置中的易熔元件，该易熔元件包括双缠绕易熔元件，该双缠绕易熔元件设置成承受与电感和电容性负载相关联的较高冲击电流。易熔元件包括绝缘芯，该绝缘芯有纵向轴线；第一金属丝，该第一金属丝沿绝缘芯的纵向轴线环绕该绝缘芯缠绕；以及第二金属丝，该第二金属丝基本垂直地环绕第一金属丝的纵向轴线缠绕，这样，易熔元件设置成承受过电流冲击情况。
文档编号H01H85/08GK102254760SQ20111012789
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者A·萨尔瓦多, B·萨隆加, F·德吉亚 申请人:保险丝公司