多元件熔断器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月25日提交的美国专利申请号15/713,892的权益，所述专利申请通过引用以其整体并入本文。

本公开总体上涉及保护装置部件领域，并且更具体地涉及多元件熔断器。

背景技术：

熔断器是电气电路的过电流保护装置，并且广泛用于保护电气电力系统，并且在指定电路状况发生时防止电路和相关联部件损坏。可熔元件或组件耦合在熔断器的端子元件之间，并且当指定电流状况发生时，可熔元件或组件破裂、熔化或以其他方式在结构上失效，并且断开熔断器端子之间的电流路径。因此，线路侧电路可以通过熔断器与负载侧电路电隔离，防止过电流状况对负载侧电路的可能损坏。

熔断器可以是单个或多个元件，后者具有性能优势，但是制造起来更复杂和昂贵。这部分是由于具有多个零件，这需要复杂的固定，并且增加了出错的可能性。鉴于这些挑战，需要改进多元件电气熔断器。

技术实现要素：

在根据本公开的实施方案的一种方法中，一种多元件熔断器包括：第一熔断器元件，该第一熔断器元件包括由第一可熔丝接合的第一对端子；和第二熔断器元件，该第二熔断器元件包括由第二可熔丝接合的第二对端子，其中第一对端子与第二对端子直接物理耦合。

在根据本公开的实施方案的另一种方法中，一种形成多元件熔断器的方法包括：提供包括由第一可熔丝接合的第一对端子的第一熔断器元件；提供包括由第二可熔丝接合的第二对端子的第二熔断器元件；以及将第一对端子直接耦合到第二对端子，使得第一对端子和第二对端子沿着不同的平面彼此平行取向。

在根据本公开的实施方案的又一方法中，一种多元件熔断器包括：第一熔断器元件，该第一熔断器元件包括由第一可熔丝接合的第一对端子；和第二熔断器元件，该第二熔断器元件包括由第二可熔丝接合的第二对端子，其中第一对端子和第二对端子各自包括内表面和外表面，并且其中第一对端子的内表面和第二对端子的内表面彼此平行并且直接物理接触。

附图说明

图1是根据本公开的实施方案的多元件熔断器的透视图。

图2是根据本公开的实施方案的图1的多元件熔断器的侧视图。

图3是根据本公开的实施方案的处于初始处理阶段的多元件熔断器的透视图。

图4是根据本公开的实施方案的在进一步处理步骤之后的图3的多元件熔断器的透视图。

图5是根据本公开的实施方案的在进一步处理步骤之后的图3的多元件熔断器的透视图。

图6是根据本公开的实施方案的5熔断器元件阵列的透视图。

图7是根据本公开的实施方案的图6的多元件熔断器的分解侧视图。

图8是根据本公开的实施方案的多元件熔断器的俯视图。

图9是根据本公开的实施方案的在形成之后图8的多元件熔断器的侧视图。

图10是根据本公开的实施方案的在形成之后图8的多元件熔断器的侧视图。

图11是根据本公开的实施方案的多元件熔断器的俯视图。

图12是根据本公开的实施方案的在形成之后图11的多元件熔断器的侧视图。

附图未必按比例绘制。附图仅仅是表示，并非旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描绘本公开的示例性实施方案，因此不被视为限制范围。在附图中，类似的标号表示类似的元件。

具体实施方式

现在将在下文参考附图更充分地描述根据本公开的各种方法，在附图中示出了装置和方法的实施方案。(多个)装置和(多个)方法可以许多不同的形式体现，并且不应该被解译为限于本文所提出的实施方案。取而代之，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员充分传达系统和方法的范围。

为了方便和清楚起见，本文将使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“竖直”、“水平”、“侧向”和“纵向”的术语来描述这些部件及其组成零件的相对放置和取向，有关半导体制造装置的部件的几何形状和取向如同在图示中所呈现。术语将包括具体提及的词语、其衍生词和类似含义的词语。

如本文所用，以单数形式叙述并且以单词“一个(a/an)”开头的元件或操作应被理解为还可能包括多个元件或操作。此外，对本公开的“一个实施方案”的参考并不旨在被解释为排除也并入所述特征的附加实施方案的存在。

在以下具体实施方式和/或权利要求书中，术语“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“在……上方”可用于以下描述和权利要求中。“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“在……上方”可用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。然而，术语“在……上”、“上覆”、“设置在……上”和“在……上方”还可表示两个或更多个元件彼此不直接接触。例如，“在……上方”可以是指一个元件在另一个元件之上而不彼此接触，并且可在这两个元件之间具有另一个元件或多个元件。此外，术语“和/或”可以是指“和”，它可以是指“或”，它可以是指“排他性的或”，它可以是指“一个”，它可以是指“一些，但不尽然”，它可以是指“都不是”，和/或它可以是指“二者”，尽管受权利要求书保护的主题的范围在这方面不受限制。

如将在本文详细描述，本公开的实施方案包括多元件熔断器，该多元件熔断器具有包括由第一可熔丝接合的第一对端子的第一熔断器元件，以及包括由第二可熔丝接合的第二对端子的第二熔断器元件。第一对端子可以与第二对端子直接物理耦合。在一些实施方案中，第一对端子和第二对端子相对于彼此堆叠，并且通过一个或多个连结元件接合，从而使得第一可熔丝和第二可熔丝彼此平行延伸。在一些实施方案中，第一多个端子对沿着同一平面彼此邻近地一体连结，并且然后随后耦合到第二多个端子对。

如上所述，多元件熔断器比单元件熔断器具有性能优势。为了克服现有技术的缺陷，本公开的实施方案将双元件熔断器的设计和制造简化为更易于组装并且最小化库存的一个零件。在一些实施方案中，用于制造多元件熔断器的原材料首先被加工成适当的厚度，或者从适当的原材料厚度开始，并且然后被形成为预期的形状。然后，在形成最终形状/结构之前，可以通过添加焊料上覆层来制备多元件熔断器。该设计工艺的至少一个技术优点是，简化了在将多元件熔断器形成为其最终形状之前发生的熔断器焊接操作，并且同时形成多个熔断器元件，因此消除了每个单独熔断器元件之间的长度变化。将端子和元件部分作为一个零件还有利地使易碎的已形成元件部分的处理最小化。虽然不限于任何特定的实施方式，但是许多更高安培数的混合电气车辆(hev)可以受益于本公开的多元件熔断器。

现在转到图1至图2，将更详细地描述一种根据本公开的一些实施方案的多元件熔断器100(下文中称为“熔断器”)。如所示，熔断器100包括由第一可熔丝108接合的第一对端子104a-b的第一熔断器元件102，以及包括由第二可熔丝116接合的第二对端子112a-b的第二熔断器元件110。如所示，第一对端子104a-b与第二对端子112a-b直接物理耦合，并且通过一个或多个连结元件118接合在一起，连结元件118与第一对端子104a-b和第二对端子112a-b一体形成。在一些实施方案中，第一熔断器元件102和第二熔断器元件110可以是展现出良好导电性和延展性的铜或铜合金。

第一对端子104a-b和第二对端子112a-b可以包括端子主体120a-b，每个端子主体具有形成在其中的开口122。端子主体120a-b通常是扁平的，并且包括相应的内表面124a-d和外表面128a-d，其中第一对端子104a-b的内表面124a-b和第二对端子112a-b的内表面124c-d彼此平行邻接和/或直接物理接触。如所示，端子主体120a-d进一步包括连接内表面124a-d和外表面128a-d的邻近边缘，其中连结元件118与边缘一体形成。应当明白，端子主体120a-d不限于任何特定类型或形状。例如，各种类型的端子部分可以包括被构造成覆盖连接端子的叶片形端子部分和盒形端子部分(端子部分的插入类型)。

在一些实施方案中，第一可熔丝108和第二可熔丝116彼此平行或基本上平行延伸。可熔丝108、116中的每个可以包括通过导电桥132接合在一起的多个实心部分130，导电桥132可以是穿过第一可熔丝108和第二可熔丝116形成多个开口134的结果。在各种实施方案中，与相应的端子104a-b和112a-b相比，第一可熔丝108和第二可熔丝116可以具有相同或减少的厚度。如所示，每个可熔丝108、116进一步包括连接到端子104a-b和112a-b的相应肩部区138和140。在各种实施方案中，肩部区138可以具有弯曲或弯的形状，从而使得第一对端子104a-b和第一可熔丝108沿着不同的x-y平面彼此平行延伸。类似地，肩部区140使得第二对端子112a-b和第二可熔丝116沿着不同的x-y平面彼此平行延伸。应当明白，本实施方案的可熔丝108和116不限于任何具体的形状或类型。例如，每个可熔丝108、116可以具有具有较小横截面的部分，和/或具有较低熔点的区域，诸如锡、银、铅、镍或其合金。

现在参考图3至图5，将更详细地描述一种根据本公开的实施方案用于形成熔断器100的方法。如图3所示，该方法可以包括提供包括由第一可熔丝108接合的第一对端子104a-b的第一熔断器元件102，以及提供包括由第二可熔丝116接合的第二对端子112a-b的第二熔断器元件110。在一些实施方案中，在由单片材料加工/制造之后，第一熔断器元件102和第二熔断器元件110最初沿着同一平面彼此邻近布置。第一熔断器元件102和第二熔断器元件110可以仅通过连结元件118耦合在一起，连结元件118可以在第一对端子104a-b和第二对端子112a-b中的每个的内部边缘之间延伸。

接下来，如图4所示，第一熔断器元件102和第二熔断器元件110的形状可以通过使连接到相应端子104a-b和112a-b的肩部区138和140弯曲来修改。在一些实施方案中，第一熔断器元件102和第二熔断器元件110的形状取决于例如熔断器100的应用、熔断器元件类型和希望的额定电流。为了获得形成为熔断器100的展开形状的材料，可以使用具有符合该展开形状的切割刀片的冲压工具。在一些实施方案中，端子和可熔丝可以通过不同的工艺单独获得。

如所示，在使肩部区138和140弯曲之后，第一对端子104a-b和第二对端子112a-b沿着第一平面彼此邻近地延伸，而第一可熔丝108和第二可熔丝116沿着第二平面延伸。如图5所示，穿过可熔丝108和116中的每个的焊接孔142然后可以填充有焊接材料(未示出)，并且第一熔断器元件102和第二熔断器元件110可以通过折叠连结元件118来堆叠。在示例性实施方案中，第一端子104a的内表面124a朝向第二端子112a的内表面124c，并且第一端子104b的内表面124b朝向第二端子112b的内表面124d。一旦第一熔断器元件102和第二熔断器元件110就位，例如如图1至图2所示，第一对端子104a-b就直接物理耦合到第二对端子112a-b，和/或直接邻近和邻接第二对端子112a-b。在一些实施方案中，第一对端子104a-b和第二对端子112a-b例如通过激光焊接、点焊和/或超声波焊接固定在一起。如所示，第一对端子104a-b和第二对端子112a-b沿着不同的x-y平面堆叠并且彼此平行取向。应当明白，连结元件118的长度和厚度被选择成允许第一熔断器元件102和第二熔断器元件110的折叠和堆叠。

现在转到图6至图7，将更详细地描述一种根据本公开的一些实施方案的多元件熔断器200(下文中称为“熔断器”)。在该实施方案中，熔断器200可以是例如用于批量生产的5熔断器元件阵列。熔断器200允许通过在被安装到固定装置时移除每个端子之间的方形部分而在固定装置上一次组装5个熔断器。然而，应当明白，少至两个单个熔断器元件可以被堆叠在彼此的顶部以形成一个熔断器，或者可以大于图6所示的每阵列5个熔断器。各种其他实施方案可以在彼此顶部堆叠3、4、5等个熔断器元件和端子以制造多个元件熔断器，其中每个可以不同地形成，以保持熔断器元件在熔断器主体内分离。

如所示，熔断器200是其中多个熔断器堆叠在彼此顶部的双元件熔断器。例如，熔断器200包括附接到第二层255的第一层250，该二层可以是展现出良好的导电性以及弯曲和扩展性能的铜或铜合金。第一层250可以包括第一多对端子201a-b、203a-b、205a-b、207a-b和209a-b，该第一多对端子一体耦合在一起并沿着同一平面延伸。同时，第二层250可以包括第二多对端子211a-b、213a-b、215a-b、217a-b和219a-b，该第二多对端子一体耦合在一起并沿着同一平面延伸。

第一层250和第二层255包括在相应端子对之间延伸的多个可熔丝221-230。在一些实施方案中，第一层250的可熔丝221、223、225、227和229例如沿着熔断器200的长度(即，x方向)彼此平行。类似地，第二层250的可熔丝222、224、226和228沿着熔断器200的长度间隔开并且彼此平行。同时，可熔丝221和222、223和224等沿着z方向间隔开并且彼此平行。

在熔断器200的制造/组装期间，第一层250和第二层255中的每一层都可以作为单独的材料片提供。然后，第一层250和第二层255中的每个的端子和可熔丝可以被加工或形成。最初，第一层250的端子和可熔丝可沿同一平面布置，并且第二层255的端子和可熔丝可沿另一平面提供。然后，可以通过使多个可熔丝221-230的一个或多个肩部区238和240弯曲来修改多个可熔丝221-230的形状。穿过可熔丝221-230中的每个的焊接孔242然后可以填充有焊接材料(未示出)，并且第一层250和第二层255可以堆叠。在示例性实施方案中，第一层250的内表面260例如通过激光焊接、点焊和/或超声波焊接固定到第二层255的内表面264。

现在转到图8至图10，将更详细地描述一种根据本公开的一些实施方案的多元件熔断器300(下文中称为“熔断器”)。如所示，熔断器300包括由第一可熔丝308接合的第一对端子304a-b的第一熔断器元件302，以及包括由第二可熔丝316接合的第二对端子312a-b的第二熔断器310。如所示，第一对端子304a-b例如通过一个或多个连结元件318与第二对端子312a-b直接物理耦合，连结元件318与第一对端子304a-b和第二对端子312a-b一体形成。在其他实施方案中，没有单独的连结元件将第一对端子304a-b与第二对端子312a-b接合。第一对端子304a-b和第二对端子312a-b可以包括各自具有形成于其中的开口322的相应端子主体320a-d。端子主体320a-d通常是扁平的，并且包括相应的内表面324a-d，其中一旦形成，第一对端子304a-b的内表面324a-b和第二对端子312a-b的内表面324c-d可以彼此平行。如所示，端子主体320a-d进一步包括经由连结元件318连接内表面324a-d的邻近边缘。

熔断器300可以进一步包括与第一对端子304a-b和第二对端子312a-b中的至少一者直接物理耦合的第三对端子370a-b。在所示的实施方案中，第三对端子370a-b通过一组连结元件335直接耦合到第二对端子312a-b。在其他实施方案中，没有(多个)单独的连结元件将第三对端子370a-b与第一对端子304a-b和/或第二对端子312a-b接合。在一些实施方案中，第三对端子370a-b可以不通过可熔丝接合在一起。取而代之，在组装期间，例如如图9所示，第三对端子370a-b可以绕连结元件335折叠，并且夹在第一对端子304a-b和第二对端子312a-b之间。在又其他实施方案中，如图10所示，第三对端子370a-b可以与第一对端子304a-b或第二对端子312a-b的外表面直接接触。应当明白，可以提供附加的端子层，以进一步增加熔断器300的该部分的厚度和强度。例如，在其他实施方案中，多达四个或更多的端子层可以堆叠在彼此顶部(例如，在z方向上)。此外，应当明白，第三对端子370a-b可以没有任何连结元件(例如，连结元件335)，而是可以与第一对端子304a-b和第二对端子312a-b中的至少一者直接耦合。

现在转到图11至图12，将更详细地描述一种根据本公开的一些实施方案的多元件熔断器400(下文中称为“熔断器”)。如图11所示，熔断器400包括第一熔断器元件402，该第一熔断器元件包括由第一可熔丝408接合的第一对端子404a-b，以及第二熔断器元件410，该第二熔断器元件包括由第二可熔丝416接合的第二对端子412a-b。如所示，第一对端子404a-b例如通过一个或多个连结元件418与第二对端子412a-b直接物理耦合，连结元件418与第一对端子404a-b和第二对端子412a-b一体形成。第一对端子404a-b和第二对端子412a-b可以包括相应的端子主体420a-d，每个端子主体具有形成于其中的开口422。端子主体420a-d通常是扁平的，并且包括相应的内表面424a-d，其中一旦形成熔断器400，第一对端子404a-b的内表面424a-b和第二对端子412a-b的内表面424c-d可以彼此平行。如所示，端子主体420a-d进一步包括经由连结元件418连接内表面424a-d的邻近边缘。

熔断器400可以进一步包括第三熔断器元件469，该第三熔断器元件469包括与第一对端子404a-b和第二对端子412a-b中的至少一者直接物理耦合的第三对端子470a-b。在所示的实施方案中，第三对端子470a-b通过一组连结元件435直接耦合到第二对端子412a-b。第三对端子470a-b可以通过第三可熔丝472进一步接合在一起，第三可熔丝472可以与可熔丝408和416相同或不同。在所示的实施方案中，如图12所示，第三对端子470a-b可以绕连结元件435折叠，并且夹在第一对端子404a-b和第二对端子412a-b之间。在熔断器400形成之后，第三可熔丝472可以是直的或基本上直的，与第三对端子470a-b沿着相同的x-y平面延伸。换句话说，第三可熔丝472的肩部区438可以不像第一可熔丝408和第二可熔丝416的肩部区那样弯曲。然而，当熔断器400形成时，第一可熔丝408、第二可熔丝416和第三可熔丝472中的每一个的中心区可以沿着z方向间隔开并且彼此平行。应当明白，可以增加附加的端子对/可熔丝，以进一步增加熔断器400的厚度和强度。

总之，本公开的熔断器允许简单的制造工艺，有利地提高了熔断器元件和包含熔断器元件的熔断器的生产率。此外，熔断器可以包括并联布置的多个可熔丝，这有利地将熔断电流分成多个流，从而减少电弧能量。

虽然本文已经描述了本公开的某些实施方案，但是并不意味着本公开被限制于此，因为期望本公开的范围如本领域所允许那样宽泛，并且期望同样如此阅读本说明书。因此，以上描述不应被解译为限制性的，而仅仅是特定实施方案的范例。本领域技术人员将在所附权利要求的范围和精神内设想有其他修改。