DE102013009893A1

DE102013009893A1 - Electric fuse with a fuse and a fuse for an electrical fuse

Info

Publication number: DE102013009893A1
Application number: DE102013009893.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Grun; Sascha Schulte
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schmelzsicherung mit einem länglichen, flächigen, metallischen Sicherungskörper 1, der unterteilt ist in einen ersten Abschnitt 2 und zwei sich an gegenüberliegenden Enden des ersten Abschnitts 2 einstückig anschließenden Endabschnitte 3, 3, wobei der erste Abschnitt 2 wenigstens einen Bereich 5 mit einer Querschnittsfläche aufweist die kleiner ist als die Querschnittsfläche einer jeden der beiden Endabschnitte 3, 3' und wobei die beiden Endabschnitte 3, 3' mit ihren jeweiligen distalen Enden 4, 4' jeweils elektrisch mit einer ersten und zweiten Wand eines Gehäuses verbunden sind, in dem der Sicherungskörper angeordnet ist, wobei die Oberfläche des wenigstens einen Bereichs 5 mit einer kleineren Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 2 in einem Winkel im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° zu der Oberfläche der Endabschnitte 3, 3' ausgerichtet ist. Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen entsprechend ausgebildeten Sicherungskörper 1.The present invention relates to an electrical fuse with an elongated, flat, metallic fuse body 1, which is divided into a first section 2 and two end sections 3, 3 adjoining one another in one piece at opposite ends of the first section 2, the first section 2 at least one area 5 with a cross-sectional area which is smaller than the cross-sectional area of each of the two end sections 3, 3 'and wherein the two end sections 3, 3' are each electrically connected with their respective distal ends 4, 4 'to a first and second wall of a housing , in which the fuse body is arranged, wherein the surface of the at least one area 5 with a smaller cross-sectional area of the first section 2 at an angle in the range from 80 ° to 100 °, preferably from about 90 ° to the surface of the end sections 3, 3 ' is aligned. The present invention also comprises a correspondingly designed fuse body 1.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung mit einem Schmelzelement sowie ein Schmelzelement für eine elektrische Sicherung.The invention relates to an electrical fuse with a fuse element and a fuse element for an electrical fuse.

Schmelzsicherungen, die durch das Abschmelzen eines bevorzugt metallischen Schmelzleiters den Stromkreis unterbrechen, sofern die Stromstärke einen bestimmten Wert (sog. Bemessungs- oder Nennstrom) während einer ausreichenden Zeit überschreitet, sind in einer großen Vielfalt bekannt.Fuses that interrupt the circuit by the melting of a preferred metallic fuse conductor, if the current exceeds a certain value (so-called rated or rated current) for a sufficient time, are known in a wide variety.

Als nur ein Beispiel von vielen sei hier die DE 199 47 137 A1 erwähnt, die eine elektrische Schmelzsicherung für stärkere Ströme in einem Kraftfahrzeug beschreibt. Die Schmelzsicherung weist einem Sicherungskörper auf mit einem Paar flacher Plattenteile, die aus einer Metallplatte durch einen Pressvorgang gebildet werden, einen Armteil, der die flachen Plattenteile überbrückt, und einem Sicherungselement, das an dem Armteil angebracht ist, wobei ein erster Gehäuseteil und ein zweiter Gehäuseteil an einem Mittelteil des Sicherungskörpers um diesen herum angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Gehäuseteil lösbar miteinander montiert sind, und wobei das Sicherungselement von dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil vollständig abdeckbar ist. Zumindest eines der beiden Gehäuseteile ist aus transparentem Kunststoff, wobei das Sicherungselement durch das eine der beiden Gehäuseteile hindurch visuell überwachbar ist. Flossenförmige Rippen sind an zumindest einem der beiden Gehäuseteile vorgesehen.As just one example of many here DE 199 47 137 A1 mentioned that describes an electrical fuse for stronger currents in a motor vehicle. The fuse comprises a fuse body having a pair of flat plate members formed of a metal plate by a pressing operation, an arm member bridging the flat plate members, and a fuse member attached to the arm member, a first housing member and a second housing member are disposed on a central part of the fuse body around it, wherein the first and the second housing part are releasably mounted together, and wherein the securing element of the first and the second housing part is completely covered. At least one of the two housing parts is made of transparent plastic, wherein the securing element can be visually monitored through the one of the two housing parts. Fin-shaped ribs are provided on at least one of the two housing parts.

Bei Schmelzsicherungen, bei denen die beiden Ende eines metallischen Schmelzleiters an Anschlüssen oder Kappen eines ansonsten elektrisch isolierenden Körpers angeschlossen sind, besteht das Problem, dass diese Schmelzsicherungen nach wiederholtem Erwärmen und Abkühlen des Schmelzleiters den Stromkreis unterbrechen können, obwohl keine den Sicherungsfall auslösende Stromstärke vorliegt oder vorgelegen hat.In fuses in which the two ends of a metallic fusible conductor are connected to terminals or caps of an otherwise electrically insulating body, there is the problem that these fuses can interrupt the circuit after repeated heating and cooling of the fusible conductor, although there is no fuse triggering current, or was present.

Ursache hierfür ist, dass es während des Einsatzes einer Schmelzsicherung durch die an der Schmelzsicherung anliegenden Last zu einer Erwärmung des Schmelzleiters kommt.The reason for this is that heating of the fusible conductor occurs during use of a fuse by the load applied to the fuse.

Bei Erwärmung des metallischen Schmelzleiters dehnt sich dieser naturgemäß aus, d. h. er nimmt hierdurch auch eine größere Länge an. Dies hat zur Folge, dass sich der metallische Schmelzleiter, dessen Enden an den Anschlüssen oder Kappen eines ansonsten elektrisch isolierenden Körpers fixiert sind, innerhalb des isolierenden Körpers zumindest um ein gewisses Maß auswölbt. In ähnlicher Weise kann ein Auswölben des metallischen Schmelzleiters aufgrund von externen Druck-Beanspruchungen auftreten.Upon heating of the metallic fusible conductor of this naturally expands, d. H. he assumes thereby also a greater length. As a result, the metallic fusible conductor, the ends of which are fixed to the terminals or caps of an otherwise electrically insulating body, bulges at least to some extent within the insulating body. Similarly, buckling of the metallic fusible conductor may occur due to external compressive stresses.

Metallische Schmelzleiter von Schmelzsicherungen weisen üblicherweise wenigstens einen mittigen Abschnitt auf, bei dem die metallische Querschnittsfläche in wenigstens einem Bereich kleiner ist als die metallische Querschnittsfläche der Endabschnitte des Schmelzleiters. Der Bemessungsstrom einer Schmelzsicherung wird im Wesentlichen durch die ausgeprägte(n) Engstelle(n) definiert, die durch die vergleichsweise kleine(n) Querschnittsfläche(n) im mittigen Abschnitt ausgebildet ist/sind und die aufgrund seines/ihrer geringen Leiterquerschnitte(s) als Soll-Schmelzstelle wirken.Metallic fusible links of fuses usually have at least one central portion in which the metallic cross-sectional area is smaller in at least a portion than the metallic cross-sectional area of the end portions of the fusible conductor. The rated current of a fuse is essentially defined by the pronounced constriction (s) formed by the comparatively small cross-sectional area (s) in the central portion and, due to its small conductor cross-section (s), as Target melting point act.

Bei einer Erwärmung des Schmelzleiters einer Schmelzsicherung aufgrund einer anliegenden elektrischen Last erwärmt sich der mittige Abschnitt aufgrund seines durch die kleinere metallische Querschnittsfläche gegebenen höheren elektrischen Widerstands stärker als die anderen Teile des Schmelzleiters.Upon heating of the fuse of a fuse due to an applied electrical load, the central portion heats up more than the other parts of the fuse due to its higher electrical resistance given by the smaller metallic cross-sectional area.

Diese höhere Erwärmung des mittigen Abschnitts des Schmelzleiters kann zu einer Materialveränderung innerhalb des mittigen Abschnitts führen, derart, dass sich beispielsweise die Biegsamkeit des Metalls des mittigen Abschnitts verringert, dieser mittige Abschnitt während des Einsatzes der Schmelzsicherung somit insgesamt eine gewisse Sprödigkeit entwickelt.This increased heating of the central portion of the fusible conductor can result in a material change within the central portion such that, for example, the flexibility of the metal of the central portion decreases, this central portion thus develops a certain brittleness during use of the fuse.

Die Auswölbung des metallischen Schmelzleiters kann – gewollt oder ungewollt – bei zyklischer Wiederholung somit zu einer mechanischen Ermüdungsbelastung führen, die sich insbesondere bei dem wenigstens einen mittigen Abschnitt nachteilig bemerkbar machen kann. Der wenigstens eine mittlere Abschnitt mit seiner wenigstens einen Engstelle ist die mechanisch instabilste Stelle des Schmelzleiters, weshalb die oben genannte Auswölbung bzw. mechanische Kraft oft in der Engstelle konzentriert wird und dort zu starken Knickbewegungen führt, hier also die mechanische Ermüdung noch begünstigt wird.The bulge of the metallic fusible conductor can - intentionally or unintentionally - thus result in cyclic repetition to a mechanical fatigue load, which can be detrimentally noticeable especially in the at least one central portion. The at least one central section with its at least one constriction is the mechanically most unstable point of the fusible conductor, which is why the aforementioned bulge or mechanical force is often concentrated in the constriction and there leads to strong bending movements, so here the mechanical fatigue is still favored.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, eine rotationssymmetrische Ausprägung des Schmelzleiters oder eine Fixierung des Schmelzleiters durch Klebstoffe/Zement vorzusehen. Weiter ist es bekannt, die Ausdehnung des Schmelzleiters dadurch zu verhindern oder doch zu verringern, dass der Zwischenraum zwischen dem Schmelzleiter und einer möglichst starren (z. B. aus Keramik ausgebildeten) isolierenden Umhüllung mit Sand ausgefüllt wird.To avoid these disadvantages, it is known to provide a rotationally symmetrical expression of the fusible conductor or a fixation of the fusible conductor by adhesives / cement. Furthermore, it is known to prevent or at least to reduce the expansion of the fusible conductor by filling the intermediate space between the fusible conductor and an insulating sheath which is as rigid as possible (for example made of ceramic) with sand.

Aus der US 2,313,373 ist eine Sicherung mit einem Gehäuse und einem einteiligen Sicherungselement darin bekannt, wobei das Sicherungselement einen ersten schmelzbaren Abschnitt mit kleiner Querschnittsfläche und einem zweiten Abschnitt mit größerer Querschnittsfläche und größerer Strombelastbarkeit als der erste Abschnitt aufweist, wobei der zweite Abschnitt ausreichend flexibel ist, um die Expansion und Kontraktion des Sicherungselements aufzunehmen, die sich aus Erwärmung und Abkühlung davon ergibt. Ebenso wird in dieser Druckschrift eine Sicherung beschrieben, die ein Gehäuse, Endkappen hierfür, ein Sicherungselement in dem Gehäuse mit an den Endkappen befestigten Enden aufweist, wobei das Sicherungselement einen ersten Abschnitt mit reduziertem Querschnittsbereich aufweist, der bei übermäßiger Stromüberlastung schmilzt, wobei der erste Abschnitt zu seiner strukturellen Versteifung spiralförmig ausgebildet ist, und der zweite Abschnitt ausreichend flexibel ist, um die Expansion und Kontraktion des Sicherungselements aufzunehmen, die sich aus Erwärmung und Abkühlung davon ergibt. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise die Form eines Umkehrbogens aufweisen.From the US 2,313,373 a fuse with a housing and a one-piece fuse element is known therein, wherein the Fuse member having a first fusible portion with a small cross-sectional area and a second portion with a larger cross-sectional area and greater current carrying capacity than the first portion, wherein the second portion is sufficiently flexible to accommodate the expansion and contraction of the securing element, resulting from heating and cooling thereof. Also described in this document is a fuse having a housing, end caps therefor, a fuse element in the housing having ends secured to the end caps, the fuse element having a first portion of reduced cross-sectional area which melts upon excessive current overload, the first portion is spirally formed to its structural stiffening, and the second portion is sufficiently flexible to accommodate the expansion and contraction of the securing element resulting from heating and cooling thereof. The second section may, for example, have the shape of an inverted arc.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmelzsicherung und einen Sicherungskörper bereit zu stellen, mit denen ein Versagen der Schmelzsicherung bzw. des Sicherungskörpers aufgrund einer Unterbrechung der Soll-Schmelzstelle aufgrund von mechanischer Ermüdung auf sichere und einfache Weise verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schmelzsicherung gemäß Anspruch 1 sowie den metallischen Sicherungskörper gemäß Anspruch B. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.It is an object of the present invention to provide a fuse and a fuse body with which a failure of the fuse or the fuse body due to an interruption of the target melting point due to mechanical fatigue can be prevented in a safe and simple manner. This object is achieved by the fuse according to claim 1 and the metallic fuse body according to claim B. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Schmelzsicherung mit einem länglichen, flächigen, metallischen Sicherungskörper vorgeschlagen, wobei der Sicherungskörper unterteilt ist in einen ersten Abschnitt und zwei sich an gegenüberliegenden Enden des ersten Abschnitts einstückig anschließenden Endabschnitte, wobei der erste Abschnitt wenigstens einen Bereich mit einer Querschnittsfläche aufweist die kleiner ist als die Querschnittsfläche einer jeden der beiden Endabschnitte und wobei die beiden Endabschnitte mit ihren jeweiligen distalen Enden jeweils elektrisch mit einer ersten und zweiten Wand eines Gehäuses verbunden sind, in dem der Sicherungskörper angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Schmelzsicherung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des wenigstens einen Bereichs mit einer kleineren Querschnittsfläche des ersten Abschnitts in einem Winkel im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° zu der Oberfläche der Endabschnitte ausgerichtet ist.According to the invention, an electrical fuse with an elongate, flat, metallic fuse body is proposed, wherein the fuse body is subdivided into a first section and two end sections integrally connected at opposite ends of the first section, wherein the first section has at least one area with a cross-sectional area which is smaller is as the cross-sectional area of each of the two end portions and wherein the two end portions are respectively connected with their respective distal ends electrically connected to a first and second wall of a housing in which the fuse body is arranged. The fuse according to the invention is characterized in that the surface of the at least one region is aligned with a smaller cross-sectional area of the first portion at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably of about 90 ° to the surface of the end portions.

Die vorliegende Erfindung macht in vorteilhafter Weise Gebrauch von dem Umstand, dass die Biegefestigkeit flächiger Komponenten parallel zur Oberfläche wesentlich größer ist als senkrecht zur Oberfläche. Durch Verdrehung des Bereichs um die Soll-Schmelzstelle/Verengung im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° im Vergleich zu der Oberfläche der Endabschnitte wird dieser Effekt genutzt. Der besonders empfindliche Bereich einer elektrischen Schmelzsicherung wird im Wesentlichen senkrecht zur Wölbungsrichtung gedreht. Eine Verformung des Sicherungskörpers durch thermisch bedingte Expansion findet hierdurch nur noch im Bereich der Endabschnitte statt, die keine kritische(n) Engstelle(n) aufweisen.The present invention advantageously makes use of the fact that the bending strength of flat components parallel to the surface is substantially greater than perpendicular to the surface. By twisting the area around the target melting / narrowing in the range of 80 ° to 100 °, preferably of about 90 ° compared to the surface of the end portions of this effect is used. The particularly sensitive area of an electrical fuse is rotated substantially perpendicular to the curvature direction. As a result, deformation of the fuse body due to thermally induced expansion takes place only in the region of the end sections which have no critical constriction (s).

Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist bei der elektrischen Schmelzsicherung die Fläche von wenigstens einem der Endabschnitte eine gerade Biegung senkrecht zu ihrer Längs- und Querachse mit einem vorgebbaren Biegeradius auf. Und gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Flächen von beiden Endabschnitten eine gerade Biegung senkrecht zu ihren Längs- und Querachsen mit einem vorgebbaren Biegeradius auf.According to a first advantageous embodiment of the invention, in the electrical fuse, the surface of at least one of the end portions on a straight bend perpendicular to its longitudinal and transverse axis with a predetermined bending radius. And according to a second advantageous embodiment of the invention, the surfaces of both end portions on a straight bend perpendicular to their longitudinal and transverse axes with a predetermined bending radius.

Durch eine derartige Biegung der Fläche von wenigstens einem Endabschnitt wird die Richtung der Biegung bei einer thermisch bedingten Expansion des Sicherungskörpers „vorgegeben” und es kann die Ausbildung einer Druckspannung auf den Sicherungskörper sicher vermieden werden.By such a bending of the surface of at least one end portion of the direction of the bend in a thermally induced expansion of the fuse body is "predetermined" and it can be safely avoided the formation of a compressive stress on the fuse body.

Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei der Schmelzsicherung der Bereich mit einer kleineren Querschnittsfläche im ersten Abschnitt ausgebildet durch wenigstens ein Durchgangsloch und/oder wenigstens eine Aussparung. Hierdurch kann die Querschnittsfläche innerhalb des ersten Abschnitts mittels einfacher Produktionsschritte auf die erforderliche Größe reduziert werden.According to a third advantageous development of the invention, in the case of the fuse, the area with a smaller cross-sectional area in the first section is formed by at least one through-hole and / or at least one recess. As a result, the cross-sectional area within the first section can be reduced to the required size by means of simple production steps.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sicherungskörper der Schmelzsicherung aus Kupfer oder Silber ausgebildet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the fuse body of the fuse of copper or silver is formed.

Ebenso ist es von Vorteil, wenn bei der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung die Wandung(en) des Gehäuses mit Ausnahme der ersten und zweiten Wand im Wesentlichen aus einer Keramik besteht/bestehen und der Zwischenraum zwischen der/den Wandung(en) des Gehäuses und dem Sicherungskörper mit Sand ausgefüllt ist.Likewise, it is advantageous if in the fuse according to the invention, the wall (s) of the housing with the exception of the first and second wall consists essentially of a ceramic / exist and the gap between the / the wall (s) of the housing and the fuse body with Sand is filled.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn bei der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung der Sicherungskörper durch einen Klebstoff oder Zement in dem Gehäuse fixiert ist.Further advantages arise when the fuse body is fixed by an adhesive or cement in the housing in the fuse according to the invention.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen länglichen, flächigen, metallischen Sicherungskörper für eine elektrische Schmelzsicherung, der unterteilt ist in einen ersten Abschnitt und zwei sich an gegenüberliegenden Enden des ersten Abschnitts einstückig anschließenden Endabschnitte, wobei der erste Abschnitt wenigstens einen Bereich mit einer Querschnittsfläche aufweist die kleiner ist als die Querschnittsfläche einer jeden der beiden Endabschnitte und wobei die beiden Endabschnitte mit ihrem ersten und zweiten distalen Ende jeweils elektrisch mit einer ersten und zweiten Wand eines Gehäuses verbindbar sind, in dem der Sicherungskörper angeordnet werden kann. Der Sicherungskörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des wenigstens einen Bereichs mit einer kleineren Querschnittsfläche des ersten Abschnitts in einem Winkel im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° zu der Oberfläche der Endabschnitte ausgerichtet ist. The present invention also includes an elongated, planar, fused electrical fuse body, which is divided into a first portion and two end portions integrally connected at opposite ends of the first portion, the first portion having at least one area of smaller cross-sectional area is as the cross-sectional area of each of the two end portions and wherein the two end portions are each electrically connectable with their first and second distal ends to first and second walls of a housing in which the fuse body can be arranged. The fuse body is characterized in that the surface of the at least one region having a smaller cross-sectional area of the first portion is oriented at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably about 90 °, to the surface of the end portions.

Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des Sicherungskörpers weist die Fläche von wenigstens einem der Endabschnitte eine gerade Biegung senkrecht zu ihrer Längs- und Querachse mit einem vorgebbaren Biegeradius auf. Und gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des Sicherungskörpers ist der Bereich mit einer kleineren Querschnittsfläche im ersten Abschnitt ausgebildet durch wenigstens ein Durchgangsloch und/oder wenigstens eine Aussparung.In a first advantageous development of the securing body, the surface of at least one of the end sections has a straight bend perpendicular to its longitudinal and transverse axes with a predeterminable bending radius. And according to a second advantageous development of the securing body, the area with a smaller cross-sectional area in the first section is formed by at least one through-hole and / or at least one recess.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Sicherungskörpers ergeben sich aus der Offenbarung und Beschreibung der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung, ihrer vorteilhaften Weiterbildungen sowie der Ausführungsbeispiele.Further advantageous developments of the fuse body will become apparent from the disclosure and description of the fuse according to the invention, its advantageous developments and the embodiments.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1: ein Sicherungskörper für eine elektrische Schmelzsicherung nach dem Stand der Technik; 1 a fuse body for a prior art electrical fuse;

2: eine erste Ausführungsform eines Sicherungskörpers gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 a first embodiment of a fuse body according to the present invention;

3: eine zweite Ausführungsform eines Sicherungskörpers gemäß der vorliegenden Erfindung; 3 a second embodiment of a fuse body according to the present invention;

Die Darstellungen in den Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.The illustrations in the figures are purely schematic and not to scale. Within the figures, the same or similar elements are provided with the same reference numerals.

Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.The embodiments explained below represent preferred embodiments of the present invention. Of course, the present invention is not limited to these embodiments.

Wie in 1 dargestellt, sind längliche, flächige, metallische Sicherungskörper 1 für eine elektrische Schmelzsicherung nach dem Stand der Technik oftmals unterteilt in einen ersten Abschnitt 2 und zwei sich an gegenüberliegenden Enden des ersten Abschnitts 2 einstückig anschließenden Endabschnitte 3, 3', wobei der erste Abschnitt 2 wenigstens einen Bereich 5 mit einer Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die Querschnittsfläche einer jeden der beiden Endabschnitte 3, 3'. In einer fertig gestellten elektrischen Schmelzsicherung sind die beiden Endabschnitte 3, 3' mit ihren jeweiligen distalen Enden 4, 4' jeweils elektrisch mit einer ersten und zweiten Wand eines Gehäuses verbunden, in dem der Sicherungskörper angeordnet ist. Dieses Gehäuse mit seinen Wandungen ist in den vorliegenden Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.As in 1 shown are elongated, flat, metallic fuse body 1 for a prior art electrical fuse often divided into a first section 2 and two at opposite ends of the first section 2 integrally adjoining end sections 3 . 3 ' , where the first section 2 at least one area 5 having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of each of the two end portions 3 . 3 ' , In a completed electrical fuse, the two end sections 3 . 3 ' with their respective distal ends 4 . 4 ' each electrically connected to a first and second wall of a housing in which the fuse body is arranged. This housing with its walls is not shown in the present figures for clarity.

Wie in der 1 ebenfalls dargestellt ist, können die beiden Endabschnitte 3, 3' leicht gebogen sein. Erfolgt eine thermisch bedingte Expansion des Sicherungskörpers 1, so kommt es zu einer Auswölbung des Sicherungskörpers 1. Durch eine Biegung der beiden Endabschnitte 3, 3' kann die Richtung der Auswölbung, die in der 1 durch den stärkeren, nach unten weisenden Pfeil angedeutet ist, vorgegeben werden.Like in the 1 is also shown, the two end portions 3 . 3 ' be slightly bent. If a thermally induced expansion of the fuse body 1 , so it comes to a bulge of the fuse body 1 , By a bend of the two end sections 3 . 3 ' can the direction of the bulge, which in the 1 is indicated by the stronger, downwardly pointing arrow, are given.

Der in 1 dargestellte Sicherungskörper 1 weist zwei Bereiche 5 auf, bei denen die Querschnittsfläche jeweils mittels zwei Aussparungen sowie einem zwischen je zwei der Aussparungen angeordneten Langloch im Vergleich zu den Querschnittsflächen der beiden Endabschnitten 3, 3' verkleinert ist. Ein solcher Sicherungskörper kann beispielsweise durch ein einfaches Ausstanzen aus einem geeigneten Blech hergestellt werden.The in 1 illustrated fuse body 1 has two areas 5 in which the cross-sectional area in each case by means of two recesses and a slot arranged between each two of the recesses compared to the cross-sectional areas of the two end portions 3 . 3 ' is reduced. Such a fuse body can be made for example by a simple punching from a suitable sheet.

Der wenigstens ein Bereich 5 mit einer ausgeprägten „Engstelle” wirkt aufgrund des geringen Leiterquerschnitts als Soll-Schmelzstelle. Da dieser Bereich gleichzeitig aber auch die mechanisch instabilste Stelle des gesamten Sicherungskörpers 1 darstellt, wird die oben genannte Auswölbung bzw. mechanische Kraft oft in der Engstelle konzentriert und führt dort zu starken Knickbewegungen, wodurch die die mechanische Ermüdung noch begünstigt wird.The at least one area 5 with a pronounced "bottleneck" acts as a target melting point due to the small conductor cross-section. As this area at the same time but also the mechanically most unstable point of the entire fuse body 1 represents, the aforementioned bulge or mechanical force is often concentrated in the bottleneck where it leads to strong kinking, whereby the mechanical fatigue is still favored.

Dies kann durch die vorliegende Erfindung auf einfache und doch sichere Weise verhindert werden.This can be prevented by the present invention in a simple yet secure manner.

Wie in 2 und 3 dargestellt ist, weist eine erfindungsgemäße elektrische Schmelzsicherung und ein darin enthaltener erfindungsgemäßer Sicherungskörper 1 grundsätzlich die gleichen oben geschilderten Elemente wie eine elektrische Schmelzsicherung und ein darin enthaltener Sicherungskörper 1 nach dem Stand der Technik auf.As in 2 and 3 has an inventive electrical fuse and a fuse body according to the invention contained therein 1 basically the same elements described above as an electric Fuse and a fuse body contained therein 1 according to the prior art.

Der entscheidende Unterschied ergibt sich jedoch dadurch, dass die Oberfläche des wenigstens einen Bereichs 5 mit einer kleineren Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 2 in einem Winkel im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° zu der Oberfläche der Endabschnitte 3, 3' ausgerichtet ist.The decisive difference, however, results from the fact that the surface of at least one area 5 with a smaller cross-sectional area of the first section 2 at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably about 90 ° to the surface of the end portions 3 . 3 ' is aligned.

Diese Ausrichtung des ersten Abschnitts 2 gegenüber den Oberflächen der Endabschnitte 3, 3' kann beispielsweise durch eine 2-fache Biegung (erste Biegung um etwa 90° von zweitem Abschnitt 2 in Bezug auf den ersten Endabschnitt 3; zweite Biegung von zweitem Endabschnitt 3' in Bezug auf den zweiten Abschnitt 2 um etwa 90°) erreicht werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Produktion kann die 2-fache Drehung um jeweils etwa 90° auch durch eine einfache Drehung des Mittenteils um etwa 90° gegenüber den beiden Endabschnitten 3, 3' erreicht werden, wie dies in 3 dargestellt ist.This orientation of the first section 2 opposite the surfaces of the end sections 3 . 3 ' can for example by a 2-fold bend (first bend by about 90 ° from the second section 2 with respect to the first end portion 3 ; second bend of second end portion 3 ' in relation to the second section 2 by about 90 °) can be achieved, as in 2 is shown. To simplify the production, the 2-fold rotation by about 90 ° by a simple rotation of the central part by about 90 ° relative to the two end sections 3 . 3 ' be achieved, as in 3 is shown.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung davon gesprochen wird, dass die Oberfläche des wenigstens einen Bereichs 5 mit einer kleineren Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 2 in einem Winkel im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt von etwa 90° zu der Oberfläche der Endabschnitte 3, 3' ausgerichtet ist, so sind von der Definition der „Oberfläche” selbstverständlich die Übergangs-Bereiche des Sicherungskörpers ausgeschlossen, die durch die „Verdrehung” des Bereichs 5 und der Endabschnitte 3, 3' eine in sich verdrehte, Oberfläche aufweisen.When it is spoken in the present application that the surface of the at least one area 5 with a smaller cross-sectional area of the first section 2 at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably about 90 ° to the surface of the end portions 3 . 3 ' Of course, from the definition of the "surface", the transition areas of the fuse body are excluded by the "twisting" of the area 5 and the end sections 3 . 3 ' have a twisted in itself, surface.

Durch die vorliegende Erfindung wird in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt, dass die Biegefestigkeit flächiger Komponenten parallel zur Oberfläche wesentlich größer ist als senkrecht zur Oberfläche. Durch eine Verdrehung des Bereiches um die Soll-Schmelzstelle/Verengung um etwa 90° wird dieser Effekt genutzt. Der empfindliche Bereich 5 wird senkrecht zur Wölbungsrichtung gedreht. Die Verformung findet damit nur noch im Bereich der Endabschnitte 3, 3' ohne kritische Engstelle statt.Advantageously, the present invention utilizes the fact that the bending strength of planar components parallel to the surface is substantially greater than perpendicular to the surface. By twisting the area about the desired melting / narrowing by about 90 °, this effect is used. The sensitive area 5 is rotated perpendicular to the curvature direction. The deformation thus only takes place in the area of the end sections 3 . 3 ' without critical bottleneck instead.

Die Richtung der Auswölbung, die in den 2 und 3 ebenfalls mittels stärkerer Pfeile angedeutet ist, kann ebenfalls wie im Stand der Technik durch eine entsprechende Biegung von wenigstens einem der Endabschnitte 3, 3' vorgegeben werden. Mittels einer gegenläufigen Biegung der Endabschnitte 3, 3' kann auch eine Auswölbung der jeweiligen Endabschnitte 3, 3' in entgegen gesetzte Richtungen erreicht werden, wie dies schematisch in 3 dargestellt ist. Der Biegeradius für die Biegung kann in jeder geeigneten Größe gewählt werden und kann je nach Art der elektrischen Schmelzsicherung, deren Lastbereich, der Art des für den Sicherungskörper 1 verwendeten Materials und der Materialstärke, etc. verschieden sein.The direction of the bulge, which in the 2 and 3 is also indicated by means of stronger arrows, can also, as in the prior art by a corresponding bend of at least one of the end portions 3 . 3 ' be specified. By means of an opposite bending of the end sections 3 . 3 ' can also be a bulge of the respective end sections 3 . 3 ' be reached in opposite directions, as shown schematically in 3 is shown. The bend radius for the bend can be chosen in any suitable size and depending on the type of electrical fuse, its load range, the type of fuse body 1 used material and material thickness, etc. be different.

Eine optimale Ausformung des in der erfindungsgemäßen elektrischen Schmelzsicherung enthaltenen Sicherungskörpers 1, beispielsweise in Bezug auf die Proportionen des ersten Abschnitts 2 sowie der Endabschnitte 3, 3', in Bezug auf den Grad und die Richtung der optionalen Biegung von wenigstens einem der Endabschnitte 3, 3', sowie in Bezug darauf, wie die kleinere Querschnittsfläche in dem wenigstens einen Bereich 5 des ersten Abschnitts 2 ausgebildet werden soll, kann durch einen Fachmann durch einige wenige Versuche herausgefunden werden.An optimal shape of the fuse body contained in the electrical fuse according to the invention 1 for example, in terms of the proportions of the first section 2 as well as the end sections 3 . 3 ' with respect to the degree and direction of optional bending of at least one of the end sections 3 . 3 ' , as well as in terms of how the smaller cross-sectional area in the at least one area 5 of the first section 2 is to be trained, can be found out by a specialist by a few experiments.

In den 2 und 3 ist der Bereich 5 mit der Soll-Schmelzstelle ausgebildet durch zwei einander gegenüberliegende Aussparungen innerhalb des flächigen Sicherungskörpers 1. Die Art und Weise, wie der Bereich 5 mit der Soll-Schmelzstelle ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß selbstverständlich nicht hierauf beschränkt. Es kann jede geeignete Ausgestaltung des Bereichs 5 verwendet werden, und es können mehr als ein Bereich 5 vorhanden sein. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße elektrische Schmelzsicherung und ein erfindungsgemäßer Sicherungskörper 1 auch einen Bereich 2 aufweisen, wie er in 1 dargestellt ist, oder es kann der Bereich 5 lediglich ein Durchgangsloch mit einem geeigneten Durchmesser aufweisen.In the 2 and 3 is the area 5 formed with the desired melting point by two opposing recesses within the planar fuse body 1 , The way the area 5 is formed with the desired melting point, the invention is of course not limited thereto. It can be any suitable embodiment of the range 5 can be used, and it can be more than one area 5 to be available. For example, an inventive electrical fuse and a fuse body according to the invention 1 also an area 2 exhibit as he is in 1 is shown, or it may be the area 5 only have a through hole with a suitable diameter.

Auch in Bezug auf das Material des Sicherungskörpers 1 bestehen keine besonderen Einschränkungen und es kann jedes geeignete Material verwendet werden. Häufig wird als Material für Sicherungskörper 1 von elektrischen Schmelzsicherungen Kupfer oder Silber gewählt. Erfindungsgemäß kann es je nach Einsatzzweck der elektrischen Schmelzsicherung bevorzugt sein, Kupfer als Material für den Sicherungskörper 1 zu verwenden.Also in terms of the material of the fuse body 1 There are no particular restrictions and any suitable material can be used. Frequently used as a material for fuse body 1 chosen from electrical fuses copper or silver. According to the invention, it may be preferred depending on the purpose of the electrical fuse, copper as a material for the fuse body 1 to use.

Zum einen können bei Verwendung von Kupfer im Vergleich zu Silber bei gleichem Bemessungs- oder Nennstrom größere Materialstärken für den Sicherungskörper 1 verwendet werden, was sich positiv auf dessen mechanischen Eigenschaften auswirkt. Des Weiteren kann bei Verwendung von Kupfer zum Erreichen einer trägen Auslösecharakteristik, d. h. einem Abschalten bei kleinem Überstrom nach einigen Minuten bis Stunden, auch ein Zinn-Lottropfen bzw. -Lotkörnchen bei oder in der Nähe einer Engstelle des Kupferleiters aufgebracht werden. Bei einem Überstrom schmilzt das Zinn an der Engstelle, diffundiert in das und reagiert mit dem Kupfer und verursacht hierdurch eine weitere Verringerung des Kupfer-Querschnitts, wodurch der elektrische Widerstand und somit auch die Temperatur an dieser Engstelle weiter ansteigen. Hierdurch schmilzt letztendlich auch das Kupfer an der Engstelle und der Stromkreis wird unterbrochen.Firstly, when using copper compared to silver at the same rated or rated current larger material thicknesses for the fuse body 1 be used, which has a positive effect on its mechanical properties. Further, when copper is used to achieve a slow tripping characteristic, ie, a low overcurrent shutdown after a few minutes to hours, a tin solder well may also be deposited at or near a throat of the copper conductor. In an overcurrent, the tin melts at the constriction, diffuses into and reacts with the copper, thereby causing a further reduction of the copper cross-section, whereby the electrical resistance and thus the temperature at this bottleneck continue to increase. This melts Finally, the copper at the bottleneck and the circuit is interrupted.

Von der vorliegenden Erfindung sind selbstverständlich auch elektrische Schmelzsicherungen und Sicherungskörper 1 mit einem derartigen Zinn-Lottropfen bzw. -Lotkörnchen umfasst.Of course, electrical fuses and fuse bodies are also provided by the present invention 1 comprising such a tin solder drop.

Auch in Bezug auf den weiteren Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Schmelzsicherung bestehen keine besonderen Beschränkungen. So kann/können beispielsweise die Wandung(en) des Gehäuses der elektrischen Schmelzsicherung mit Ausnahme der ersten und zweiten Wand im Wesentlichen aus einer Keramik bestehen und der Zwischenraum zwischen der/den Wandung(en) des Gehäuses und dem Sicherungskörper 1 mit Sand ausgefüllt sein. Auch kann bei einer der erfindungsgemäßen elektrischen Schmelzsicherung der Sicherungskörper 1 beispielsweise durch einen Klebstoff oder Zement in dem Gehäuse fixiert sein.Also with regard to the further construction of the electrical fuse according to the invention, there are no particular restrictions. For example, the wall (s) of the electrical fuse housing, with the exception of the first and second walls, may consist essentially of a ceramic and the space between the wall (s) of the housing and the fuse body 1 filled with sand. Also, in one of the electrical fuse according to the invention of the fuse body 1 for example, be fixed by an adhesive or cement in the housing.

Auch die Ausgestaltung der distalen Enden 4, 4' der Endabschnitte 3, 3' unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Wie in 2 und 3 schematisch dargestellt ist, können die distalen Enden der Endabschnitte 3, 3' beispielsweise gebogen oder gerade ausgebildet sein. Die Ausformung der distalen Enden 4, 4' der Endabschnitte 3, 3' wird ein Fachmann entsprechend den für die elektrische Schmelzsicherung gegebenen Anforderungen, ihres Gehäuses, der Art der elektrischen Kontaktierung der distalen Enden 4, 4' an den Wänden des Gehäuses in geeigneter Weise wählen.The design of the distal ends 4 . 4 ' the end sections 3 . 3 ' is not subject to any special restrictions. As in 2 and 3 is shown schematically, the distal ends of the end portions 3 . 3 ' for example, bent or straight. The shape of the distal ends 4 . 4 ' the end sections 3 . 3 ' a person skilled in the art will meet the requirements for the electrical fuse, their housing, the type of electrical contacting of the distal ends 4 . 4 ' on the walls of the housing as appropriate.

Elektrische Schmelzsicherungen werden im Betrieb z. B. durch innere Erwärmung oder durch externe Zug-Druck-Beanspruchung gedehnt und gestaucht. Dies führt oft gewollt oder ungewollt zu einer Auswölbung des Schmelzleiters, was bei zyklischer Wiederholung zu einer mechanischen Ermüdungsbelastung führen kann.Electric fuses are in operation z. B. by internal heating or by external tension-compression stress and compressed. This often leads, intentionally or unintentionally, to a bulge of the fusible conductor, which can lead to a mechanical fatigue load when cyclically repeating.

Schmelzleiter von elektrischen Sicherungen haben üblicherweise stark ausgeprägte Engstellen, die aufgrund ihres geringen Leiterquerschnitts als Soll-Schmelzstelle wirken. Gleichzeitig sind sie aber auch die mechanisch instabilste(n) Stelle(n), weshalb die oben genannte Auswölbung bzw. mechanische Kraft oft in der/den Engstelle(n) konzentriert wird und dort zu starken Knickbewegungen führt, hier also die mechanische Ermüdung noch begünstigt wird.Melting conductors of electrical fuses usually have strong bottlenecks, which act as a target melting point due to their small conductor cross-section. At the same time, however, they are also the mechanically most unstable point (s), which is why the above-mentioned bulge or mechanical force is often concentrated in the constriction (s) and leads there to strong kinking movements, thus still favoring mechanical fatigue becomes.

Die Biegefestigkeit flächiger Komponenten parallel zur Oberfläche ist wesentlich größer als senkrecht zur Oberfläche. Durch Verdrehung des Bereiches um die Soll-Schmelzstelle/Verengung um etwa 90° wird dieser Effekt genutzt. Der empfindliche Bereich wird senkrecht zur Wölbungsrichtung gedreht. Die Verformung findet damit nur noch im Bereich/in Bereichen ohne kritische Engstelle statt.The bending strength of flat components parallel to the surface is much greater than perpendicular to the surface. By twisting the area around the desired melting / narrowing by about 90 ° this effect is used. The sensitive area is rotated perpendicular to the curvature direction. The deformation thus only takes place in the area / in areas without a critical bottleneck.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sicherungskörperfuse body
22: erster Abschnittfirst section
3, 3'3, 3 ': Endabschnittend
4, 4'4, 4 ': Distales Ende des EndabschnittsDistal end of the end section
55: Bereich mit kleinerer QuerschnittsflächeArea with smaller cross-sectional area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19947137 A1 [0003]
US 2313373 [0012]

Claims

Electric fuse with an elongated, flat, metallic fuse element ( 1 ), which is divided into a first section ( 2 ) and two at opposite ends of the first section ( 2 ) integrally adjoining end sections ( 3 . 3 ' ), the first section ( 2 ) at least one area ( 5 ) having a cross-sectional area which is smaller than the cross-sectional area of each of the two end portions ( 3 . 3 ' ) and the two end sections ( 3 . 3 ' ) with their respective distal ends ( 4 . 4 ' ) are each electrically connected to a first and second wall of a housing, in which the fuse body is arranged, characterized in that the surface of the at least one area ( 5 ) with a smaller cross-sectional area of the first section ( 2 ) at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably of approximately 90 ° to the surface of the end portions ( 3 . 3 ' ) is aligned.

Electric fuse according to claim 1, characterized in that the area of at least one of the end sections ( 3 . 3 ' ) has a straight bend perpendicular to its longitudinal and transverse axis with a predetermined bending radius.

Electric fuse according to claim 2, characterized in that the surface of both end sections ( 3 . 3 ' ) have a straight bend perpendicular to their longitudinal and transverse axes with a predetermined bending radius.

Electric fuse according to one of the preceding claims, characterized in that the region ( 5 ) with a smaller cross-sectional area in the first section ( 2 ) is formed by at least one through hole and / or at least one recess.

Electric fuse according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the fuse body ( 1 ) consists of copper or silver.

An electrical fuse according to any one of the preceding claims, characterized in that the wall (s) of the housing, with the exception of the first and second walls, consist essentially of a ceramic and the space between the wall (s) of the housing and the fuse body ( 1 ) filled with sand.

Electric fuse according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse body ( 1 ) is fixed by an adhesive or cement in the housing.

Elongated, flat, metallic securing body ( 1 ) for an electrical fuse which is subdivided into a first section ( 2 ) and two at opposite ends of the first section ( 2 ) integrally adjoining end sections ( 3 . 3 ' ), the first section ( 2 ) at least one area ( 5 ) having a cross-sectional area which is smaller than the cross-sectional area of each of the two end portions ( 3 . 3 ' ) and the two end sections ( 3 . 3 ' ) with their respective distal ends ( 4 . 4 ' ) are electrically connectable to a first and second wall of a housing, in which the fuse body ( 1 ), characterized in that the surface of the at least one region ( 5 ) with a smaller cross-sectional area of the first section ( 2 ) at an angle in the range of 80 ° to 100 °, preferably of approximately 90 ° to the surface of the end portions ( 3 . 3 ' ) is aligned.

Fuse body ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the area of at least one of the end sections ( 3 . 3 ' ) has a straight bend perpendicular to its longitudinal and transverse axis with a predetermined bending radius.

Fuse body ( 1 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the area ( 5 ) with a smaller cross-sectional area in the first section ( 2 ) is formed by at least one through hole and / or at least one recess.