CN107210171B - 保护元件 - Google Patents
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Abstract
使保护元件小型化。保护元件具备导电体(54)和盒体(12)。当焦耳热积分值大于等于规定的值时，导电体(54)熔断。盒体(12)收纳导电体(54)。盒体(12)具有外壳部(30)和增强部(32)。在外壳部(30)收纳导电体。在力施加于外壳部(30)时，增强部(32)抑制外壳部(30)的变形。当盒体(12)具有外壳部(30)和增强部(32)时，即使相比于收纳于盒体(12)的物体的体积不增大盒体(12)的容积，盒体(12)破损的可能性也变低。由此，针对相比于收纳于盒体(12)的物体的体积增大盒体(12)的容积的保护元件，能够小型化。
Description
技术领域
本发明例如涉及电流熔丝这样的保护元件。
背景技术
专利文献1公开了电流熔丝。在该电流熔丝中，在圆筒状的盒体的中央部配置电流熔丝部件。以两侧的引线支承电流熔丝部件。电流熔丝部件的周围由焊剂覆盖。
根据专利文献1所公开的电流熔丝，能够防止电流熔丝部件的表面的氧化。
专利文献1：日本特开平11－213852号公报
发明内容
但是，在专利文献1所公开的电流熔丝中，存在难以不丧失其功能而变小型化这样的问题点。本发明是解决这样的问题的发明。本发明的目的在于使保护元件小型化。
参照附图，说明本发明的保护元件。此外，在该栏中使用了图中的符号是为了用于帮助发明的内容的理解，并未意图将内容限定于图示的范围。
为了解决上述课题，依照本发明的某个方面，保护元件具备导电体54和盒体12。当焦耳热积分值达到规定的值以上时，导电体54熔断。盒体12收纳导电体54。盒体12具有外壳部30和增强部32。在外壳部30收纳导电体。当力施加于外壳部30时，增强部32抑制外壳部30的变形。
当由于导电体54的熔断而产生电弧时还产生冲击。通过增大盒体12的容积，能够减小由于该冲击而施加到外壳部30的应力。另一方面，当盒体12具有外壳部30和增强部32时，即使不增大盒体12的容积，在导电体54熔断时盒体12破损的可能性也变低。其原因为增强部32承受由于该冲击而施加到外壳部30的应力。由此，与相比于收容于盒体12的物体的体积增大盒体12的容积的保护元件相比较，能够变小型化。其结果，能够使保护元件小型化。
另外，上述增强部32最好具有增强板40和突出部42的对。增强板40以使任意的面与导电体54对置的方式固定于外壳部30的内周面。突出部42以夹持增强板40的方式从外壳部30的内周面突出。
当在导电体54熔断时产生电弧后，增强板40中的与导电体54对置的面会受到与该电弧的产生相伴的冲击。其原因为以使增强板40的任意的面与导电体54对置的方式使其固定于外壳部30的内周面，且由突出部42的对夹持增强板40。由此，例如相比于增强板40中的棱与导电体54对置的情况，能够由外壳部30中的增强板40缓和冲击的范围变宽。由于该范围变宽，所以例如相比于增强板40中的棱与导电体54对置的情况，盒体12破损的可能性变低。由于盒体12破损的可能性变低，所以能够使保护元件小型化。
或者，上述增强板40最好为长方体状。在该情况下，最好为以使突出部42沿着增强板40的方式配置的板状。
突出部42沿着长方体状的增强板40。突出部42为板状。由此，相比于突出部42例如为细的柱状的情况，易于在力施加于增强板40时抑制增强板40的位置偏离。
另外，上述保护元件最好还具备接触构件14。接触构件14与导电体54以及盒体12接触。接触构件14与导电体54一起收纳于盒体12。
接触构件14能够将导电体54产生的热传递给盒体12。由于能够将导电体54产生的热传递给盒体12，所以相比于不是这样的情况，由于通电而在导电体54产生的热易于向导电体54的外部流出。由于热易于向外部流出，所以相比于不是这样的情况，在导电体54熔断之后电弧快速地被冷却。由于电弧快速地被冷却，所以能够减小盒体12的容积。其结果，能够使保护元件小型化。
或者，上述增强部32最好具有增强板40。增强板40固定于外壳部30的内周面。增强板40的热传导率比外壳部30高。在该情况下，接触构件14与盒体12中的增强板40接触。
当接触构件14与增强板40接触时，相比于接触构件14与外壳部30接触的情况，能够将导电体54产生的热快速地传递给增强板40。其原因为增强板40的热传导率比外壳部30的热传导率高。由于能够快速地传递热，所以相比于不是这样的情况，由于通电而在导电体54产生的热易于向导电体54的外部流出。由于热易于向外部流出，所以相比于不是这样的情况，在导电体54熔断之后电弧快速地被冷却。由于电弧快速地被冷却，所以能够减小盒体12的容积。其结果，能够使保护元件小型化。
根据本发明，能够使保护元件小型化。
附图说明
图1是本发明的某个实施方式的保护元件的俯视图。
图2是本发明的某个实施方式的保护元件的剖视图。
图3是本发明的某个实施方式的导电部的俯视图。
图4是本发明的某个实施方式的盒体的立体图。
符号说明
10：导电部；12：盒体；14：接触构件；16：包覆树脂；30：外壳部；32：增强部；36：底面部；38：侧面部；40：散热体兼增强板；42：突出部；50：基板；52：正侧电极；54：导电体；56：正侧焊料；58：合金基部；60：低熔点合金；62：背侧电极；64：引线；66：背侧焊料；70：通孔；80：硅橡胶；82：粒子状的氧化铝。
具体实施方式
以下，根据附图，详细地说明本发明。在以下的说明中，对相同的构件附加有相同的符号。它们的名称以及功能也相同。因此，不重复关于它们的详细的说明。
[结构的说明]
图1是本实施方式的保护元件的俯视图。在图1中，接触构件14的一部分、包覆树脂16的一部分以及背侧焊料66的一部分被去掉。图2是本实施方式的保护元件的剖视图。在图2中，本实施方式的保护元件在中央部分沿着引线64被切断。根据图1和图2，说明本实施方式的保护元件的结构。
本实施方式的保护元件具备导电部10、盒体12、接触构件14以及包覆树脂16。导电部10为流过电流的部分。盒体12收纳导电部10。接触构件14与导电部10一起收纳于盒体12。包覆树脂16包覆收纳于盒体12的导电部10。
图3是本实施方式的导电部10的俯视图。在图3中，正侧焊料56的一部分被切下。根据图1至图3说明本实施方式的导电部10的结构。本实施方式的导电部10具有基板50、一对正侧电极52、导电体54、一对正侧焊料56、合金基部58、低熔点合金60、一对背侧电极62、一对引线64以及一对背侧焊料66。正侧电极52配置于基板50的任意面。在本实施方式中，将配置有正侧电极52的面视为基板50的正面。在本实施方式的情况下，作为正侧电极52而将铜箔固定于基板50的正面。导电体54配置于基板50的正面。在盒体12之中，导电体54配置成与盒体12的内周面对置。导电体54当流过电流时使该电流的能量的一部分成为热。当焦耳热积分值达到规定的值以上时导电体54自己熔断。“焦耳热积分值”是指熔丝的部件(在本实施方式的情况下，导电体54相当于“熔丝的部件”)熔断所需的能量。焦耳热积分值的计算公式由于是公知的，所以此处不重复其说明。在本实施方式的情况下，导电体54为线材。在本实施方式的情况下，导电体54的一端连接于正侧电极52的一方。导电体54的另一端连接于正侧电极52的另一方。在本实施方式的情况下，导电体54为被镀锡的纯铜制。正侧焊料56连接正侧电极52和导电体54。由此，正侧电极52与导电体54之间导通。合金基部58固定于基板50的正面。与导电体54同样地低熔点合金60配置于基板50的正面。低熔点合金60隔着合金基部58固定于基板50。低熔点合金60也与盒体12的内周面对置。在本实施方式的情况下，低熔点合金60跨过导电体54的中央部分覆盖导电体54。在本实施方式的情况下，“低熔点合金”是指为上述导电体54熔断的温度以下的熔点，且只要是融解的状态，上述导电体54就溶解的合金。这样的低熔点合金是公知的。因此，此处不重复其详细的说明。背侧电极62配置于基板50的面中的、在从上述正面观察时位于背侧的面。在本实施方式中，将该面视为基板50的背面。在本实施方式的情况下，背侧电极62与正侧电极52同样地为铜箔。一对背侧电极62中的一方配置于一对正侧电极52中的位于一方的背侧的位置。一对背侧电极62中的另一方配置于一对正侧电极52中的位于另一方的背侧的位置。一对引线64的一方连接于一对背侧电极62的一方。一对引线64的另一方连接于一对背侧电极62的另一方。引线64穿过盒体12的侧壁。背侧焊料66将背侧电极62与引线64进行连接。由此，背侧电极62与引线64之间导通。
基板50具有通孔70。在本实施方式的情况下，基板50具有4个通孔70。正侧电极52的一方与背侧电极62的一方在两个通孔70相互连接。由此，正侧电极52的一方与背侧电极62的一方之间导通。正侧电极52的另一方与背侧电极62的另一方在其它两个通孔70处相互连接。况且，在这些通孔70填充有背侧焊料66的一部分。正侧焊料56在这些通孔70的端部与背侧焊料66连接。在该端部，正侧焊料56与背侧焊料66成为一体。其结果，流经引线64的一方的电流经过背侧电极62的一方和正侧电极52的一方而流到导电体54。在导电体54中流过的电流经过背侧电极62的另一方和正侧电极52的另一方而流经引线64的另一方。
图4是本实施方式的盒体12的立体图。根据图1、图2以及图4，说明本实施方式的盒体12的结构。盒体12具有外壳部30和增强部32。在外壳部30收纳导电部10。在力施加于外壳部30时，增强部32抑制外壳部30的变形。
在本实施方式的情况下，外壳部30是合成树脂制。外壳部30的内周面具有底面部36和侧面部38。底面部36为作为外壳部30的底部的部分。侧面部38包围底面部36。导电部10配置于由外壳部30中的底面部36和侧面部38包围的空间。
增强部32具有1片散热体兼增强板40和4片突出部42。在本实施方式的情况下，散热体兼增强板40为氧化铝制。在本实施方式的情况下，散热体兼增强板40是烧结氧化铝而成的。因此，在本实施方式的情况下，散热体兼增强板40的热传导率比合成树脂制的外壳部30高。散热体兼增强板40对接触构件14的热进行吸收。散热体兼增强板40将吸收的热向盒体12的外部放出。在本实施方式的情况下，散热体兼增强板40为长方体状。在本实施方式的情况下，散热体兼增强板40在外壳部30的内周面中的底面部36由公知的硅树脂粘接。由此，散热体兼增强板40中的面积最大的面与导电体54对置。在本实施方式的情况下，4张突出部42与外壳部30成为一体。4张突出部42从外壳部30的底面部36突出。突出部42沿着长方体状的增强板40。突出部42为板状。4张突出部42中的一对配置成夹持散热体兼增强板40的一端。4张突出部42中的另一对配置成夹持散热体兼增强板40的另一端。
根据图1和图2说明本实施方式的接触构件14。接触构件14的一部分配置于盒体12的散热体兼增强板40与导电体54之间。由此，接触构件14与导电体54以及盒体12接触。接触构件14的另一部分经由突出部42之间向导电体54的两端方向延伸。在本实施方式的情况下，接触构件14包括硅橡胶80和粒子状的氧化铝82。此外，接触构件14具有不发生漏电的程度的电气电阻，这是不言而喻的。
根据图1和图2，说明本实施方式的包覆树脂16。包覆树脂16填充于盒体12内的空间中的从导电部10至侧面部38的边缘为止的部分。由此，如上所述，包覆树脂16包覆收纳于盒体12的导电部10。包覆树脂16的一部分顺着盒体12的侧面部38进入到导电部10与底面部36之间的空间。在本实施方式的情况下，包覆树脂16为环氧树脂与粒子状的氧化铝的混合物。
[制造方法的说明]
本实施方式的保护元件的制造方法具备导电部形成工序、接触构件涂敷工序、盒体收纳工序以及包覆工序。在导电部形成工序中形成导电部10。用于形成导电部10的具体的工序与形成于基板上的公知的保护元件相同，所以此处不重复其详细的说明。在接触构件涂敷工序中，对导电部10的导电体54涂敷硅橡胶与粒子状的氧化铝的混合物。在盒体收纳工序中，首先，散热体兼增强板40固定于盒体12的外壳部30。外壳部30通过注塑预先制造出。固定有散热体兼增强板40的外壳部30为盒体12。盒体12被导电部10遮覆。由此，在外壳部30的区划中的正中的区域，在接触构件涂敷工序中涂敷的混合物与导电体54和散热体兼增强板40接触。在该区划的相邻的区域，由突出部42抑制该混合物的进入，所以形成空间。之后，在接触构件涂敷工序中涂敷的混合物硬化。硬化后的该混合物成为接触构件14。在包覆工序中，粒子状的氧化铝与尚未硬化的环氧树脂的混合物填充于盒体12内。由此，盒体12内的导电部10被包覆。之后，该填充的环氧树脂硬化。环氧树脂硬化之后的混合物成为包覆树脂16。
[使用方法的说明]
本实施方式的保护元件的使用方法与公知的电流熔丝相同。即，本实施方式的保护元件连接于未图示的电路。当预先决定的范围的大电流在导电体54中流过时，导电体54的温度超过规定的温度。当焦耳热积分值成为规定的值以上时，导电体54熔断。在熔断后产生电弧的情况下在保护元件内部灭弧。由此，在连接保护元件的电路中电流被切断。
[实施例的说明]
(实施例)
制作出5个上述保护元件。在各保护元件设定有“1”至“5”这样的试验片编号。
(比较例)
制作出5个除了不具有散热体兼增强板40这点之外与实施例相同的构造的保护元件。在各保护元件设定有“1”至“5”这样的试验片编号。
(切断试验)
测量出实施例和比较例的保护元件的电阻。之后，在电压值400伏下使电流值5.7安培的直流电流流过这些保护元件，进行了切断试验。之后，观察了保护元件的外观。之后，进行了绝缘电阻测试和耐电压试验。在表1中，示出测量结果的一览。
[表1]
如表1所示，在实施例的保护元件的情况下，任意的保护元件的外观在使直流电流流过之前及之后都看不到变化。漏电流也小于0.01mA。在比较例的保护元件的情况下，当使直流电流流过时，盒体膨胀。即，如从表1的结果可明确那样，盒体12具有增强部32的保护元件相比于不是这样的保护元件，盒体12破损的可能性低。
[效果的说明]
接下来叙述的事项的成功与否对保护元件的小型化的成功与否造成影响。这是能否防止导电体54熔断时的收纳于盒体12的物体漏出这样的事项。当收纳于该盒体12的物体漏出时，有时对存在于保护元件的周围的物体造成不良影响。为了避免该不良影响，存在相比于收纳于盒体12的物体的体积增大盒体12的容积的趋势。其原因为通过增大盒体12的容积，从而缓和在导电体54熔断时盒体12受到的冲击。该冲击例如由在导电体54熔断时产生的电弧引起。由于该冲击缓和，从而相比于不是这样的情况，在导电体54熔断时盒体12破损的可能性变低。由于盒体12破损的可能性变低，从而相比于不是这样的情况，收纳于盒体12的物体漏出的可能性变低。当相比于收纳于盒体12的物体的体积增大盒体12的容积时，相比于不是这样的情况，保护元件变大型化。当盒体12具有外壳部30和增强部32时，即使相比于收纳于盒体12的物体的体积不增大盒体12的容积，盒体12破损的可能性也变低。其原因为在本实施方式的保护元件中，增强部32承受由于电弧引起的冲击而施加于外壳部30的应力。由此，与相比于收纳于盒体12的物体的体积增大盒体12的容积的保护元件相比较，本实施方式的保护元件有可能变小型化。
另外，在本实施方式的保护元件中，如果在导电体54熔断时产生电弧，则散热体兼增强板40中的与导电体54对置的面会受到伴随该电弧的产生的冲击。以使散热体兼增强板40中的面积最大的面与导电体54对置的方式，散热体兼增强板40固定于外壳部30的内周面。由此，例如相比于散热体兼增强板40中的棱与导电体54最临近地对置的情况，能够由外壳部30中的散热体兼增强板40缓和冲击的范围变宽。由于该范围变宽，所以例如相比于散热体兼增强板40中的棱与导电体54最临近地对置的情况，盒体12破损的可能性变低。由于盒体12破损的可能性变低，所以能够使保护元件小型化。
另外，在本实施方式的保护元件中，板状的突出部42沿着长方体状的散热体兼增强板40，所以相比于突出部42例如为细的柱状的情况，在力施加于散热体兼增强板40时，易于抑制散热体兼增强板40的位置偏离。
另外，当在导电体54中流过电流时，导电体54使该电流的能量的一部分变成热。在本实施方式的保护元件中，能够经由接触构件14将导电体54产生的热传递给盒体12。由此，能够不经由气体而将导电体54产生的热传递给盒体12，所以相比于不是这样的情况，由于通电而在导电体54产生的热易于向导电体54的外部流出。由于热易于向外部流出，所以相比于不是这样的情况，在导电体54熔断之后电弧快速地被冷却。因为电弧快速地被冷却，所以能够减小盒体12的容积。其结果，能够使保护元件小型化。
另外，导电体54产生的热传递给接触构件14的粒子状的氧化铝82、硅橡胶80以及低熔点合金60。热在粒子状的氧化铝82中传递扩散到接触构件14整体。由此，能够抑制由于热长期地聚集于导电体54的周围而导致的导电体54的温度上升。由此，由于比规定的焦耳热积分值小的焦耳热积分值而导电体54熔断的可能性比接触构件14不包含粒子状的氧化铝82的情况低。由于导电体54熔断的可能性变低，所以无需增大导电体54的剖面中的与流过电流的方向正交的面的剖面面积。当不必要时，相比于无法减小该剖面面积的情况，在焦耳热积分值为规定的值以上的情况下，导电体54易于熔断。由于易于熔断，所以热越无法充分流出到接触构件14，则即使在短时间焦耳热积分值成为规定的值以上导电体54也不熔断的可能性越低。即，动作的快速性提高。
接触构件14包含硅橡胶80，所以相比于其它耐热性差的合成树脂包含于接触构件14的情况，能够抑制热所致的接触构件14的劣化。另外，接触构件14包含粒子状的氧化铝82，所以能够进一步抑制热所致的接触构件14的劣化。
另外，当保护元件具备氧化铝制的散热体兼增强板40时，传递到接触构件14整体的热的一部分传递给散热体兼增强板40。由此，相比于没有散热体兼增强板40的情况，接触构件14的温度上升速度变低。由于温度上升速度变低，所以导电体54在比规定的焦耳热积分值小的焦耳热积分值下熔断的可能性比没有散热体兼增强板40的情况低。另外，当保护元件具备氧化铝制的散热体兼增强板40时，相比于不是这样的情况，散热体兼增强板40的拉伸强度、压缩强度以及弯曲强度变强。由于它们变强，所以由于在导电体54熔断时产生的电弧而盒体12破损的可能性变低。
<变形例的说明>
上述保护元件是为了使本发明的技术思想具体化而例示的。上述保护元件能够在本发明的技术思想的范围内实施各种变更。
例如，上述散热体兼增强板40的形状以及素材不被特别限定。即散热体兼增强板40也可以烧结除了氧化铝以外的金属氧化物而成。散热体兼增强板40也可以通过除了烧结以外的方法而制造出。保护元件也可以具备代替散热体兼增强板40和突出部42的对的增强部。
另外，上述接触构件14也可以包含纤维状的氧化铝。接触构件14也可以包含除了氧化铝以外的金属氧化物。在除了氧化铝以外的金属氧化物的例子中有硅砂和氧化钛。在该情况下，只要是氧化铝以上的热传导率的金属氧化物，就能够将热快速地传递给接触构件14整体。接触构件14也可以不包含金属氧化物。收纳于盒体12的导电部10也可以由接触构件14包覆。在该情况下，接触构件14填充于从盒体12的底面部36至侧面部38的边缘为止的空间。
另外，上述接触构件14包含的物质不限定于硅橡胶80。例如，也可以是除了硅橡胶80以外的硅树脂。也可以是除了硅树脂以外的聚合物。在接触构件14包含聚合物和金属氧化物的情况下，不限定它们的比例。在接触构件14包含聚合物和金属氧化物的情况下，优选为金属氧化物体的体积％比聚合物的体积％高。优选为不论接触构件14的组成如何，都含50质量％以上的金属氧化物。
另外，上述导电部10的结构以及方式不限定于上述结构以及方式。
Claims (1)
1.一种保护元件，具备：
导电体，当焦耳热积分值大于等于规定的值时所述导电体熔断；以及
盒体，收纳所述导电体，
所述保护元件的特征在于，
所述盒体具有：
外壳部，收纳所述导电体；以及
增强部，在力施加于所述外壳部时抑制所述外壳部的变形；以及
接触构件，该接触构件与所述导电体以及所述盒体接触，与所述导电体一起收纳于所述盒体，
所述增强部具有：
增强板，以使任意的面与所述导电体对置的方式固定于所述外壳部的内周面，热传导率比所述外壳部高，以及
突出部的对，从所述外壳部的内周面突出，以便夹持所述增强板，
所述接触构件与所述盒体中的所述增强板接触，
所述增强板的素材是被烧结的金属氧化物，
所述增强板为长方体状，
所述突出部为以与所述增强板的长边平行的方式配置的板状。
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