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Title:
COIL MELT CONDUCTOR COMPRISING AN INSULATING INTERMEDIATE COIL FOR A FUSE ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/081278
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a melt conductor for a fuse element, comprising a melt wire (2) which is wound around an electrically insulating core (1). At least one electrically insulating fibre (3) is wound parallel to the melt wire (2) on to the core (1), in such a manner that the melt wire is fixed in such a way that a short circuit of adjacent windings is prevented. Preferably, the melt wire (2) and an insulating fibre (3) are closely wound in relation to each other.

Inventors:
SCHMIDT FRANK (DE)
RUPALLA MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/009537
Publication Date:
September 01, 2005
Filing Date:
August 26, 2004
Export Citation:
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Assignee:
WICKMANN WERKE GMBH (DE)
SCHMIDT FRANK (DE)
RUPALLA MANFRED (DE)
International Classes:
H01H85/055; H01H85/18; (IPC1-7): H01H85/18
Foreign References:
US5736919A1998-04-07
US4736180A1988-04-05
EP0307018A11989-03-15
Attorney, Agent or Firm:
Schmidt, Frank-michael (Helber Hosbach & Partner Gb, Huyssenallee 58-64 Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schmelzleiter für ein Sicherungsbauelement, wobei der Schmelzleiter einen um einen elektrisch isolierenden Kern (1) gewickelten Schmelzdraht (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Schmelzdraht (2) wenigstens eine elek trisch isolierende Faser (3) auf den Kern (1) derart gewickelt ist, daß der Schmelzdraht derart fixiert ist, daß ein Kurz schluß benachbarter Windungen verhindert wird.
2. Schmelzleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzdraht (2) und eine isolierende Faser (3) dicht aneinanderliegend gewickelt sind.
3. Schmelzleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Schmelzdraht (2) als auch die isolierende Faser (3) einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt aufweisen und das Verhältnis des Durchmessers des Schmelzdrahts zu dem der isolierenden Faser zwischen 1/3 und 3 liegt.
4. Schmelzleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Schmelzdrahts zu dem der isolierenden Faser zwischen 1 und 3 liegt.
5. Schmelzleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzdraht (2) einen näherungsweise kreisförmigen Querschnitt aufweist und die isolierende Faser derart zwischen benachbarten Windungen des Schmelzdrahts liegt, daß der Ab stand zwischen den Windungen das 0,2fache bis 2fache des Durchmessers des Schmelzdrahts beträgt.
6. Schmelzleiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Windungen kleiner als der Durchmesser des Schmelzdrahts ist.
7. Schmelzleiter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Außenfläche des gewickelten Schmelzdrahts die Außenfläche der isolierenden Faser überragt.
8. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) einen kreisförmigen Quer schnitt aufweist und die Querschnittsabmessungen der isolie renden Faser (3) geringer als der Durchmesser des Kerns (1) sind.
9. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Faser (3) aus einer oder mehreren Glasfasern besteht.
10. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die isolierende Faser aus einer oder mehreren Keramikfasern besteht.
11. Schmelzleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einer oder mehreren Glasfasern besteht.
Description:
Wickelschmelzleiter mit isolierendem Zwischenwickel für ein Sicherungsbauelement Die Erfindung betrifft einen Schmelzleiter für ein Siche- rungsbauelement, der einen um einen elektrisch isolierenden Kern gewickelten Schmelzdraht aufweist.

Schmelzleiter für Schmelzsicherungen mit Trägercharakteri- stik werden gegenwärtig häufig als Wickelschmelzleiter ausge- führt. Dabei wird ein Schmelzleiter, beispielsweise aus Silber oder einer Legierung davon, auf einen nichtleitenden Träger- kern (z. B. eine Glasfaser) gewickelt. Je dichter der Draht ge- wickelt wird, d. h. je mehr Windungen je Längeneinheit ge- wickelt werden, desto höher ist der elektrische Widerstand des Schmelzleiters pro Längeneinheit, desto höher ist aber auch die Wärmebelastung pro Längeneinheit.

Darüber hinaus kann es bei der Handhabung des Wickel- schmelzleiters und während der Montage in ein Sicherungsge- häuse dazu kommen, daß die parallel gewickelten Drahtwindungen auf dem isolierenden Kern verschoben werden, so daß die Wickeldichte örtlich schwankt. Dies führt wiederum zu örtlich unterschiedlichen Wärmebelastungen. Im Extremfall kann ein Verschieben der Drahtwindungen auch dazu führen, daß es zwi- schen benachbarten Windungen zu elektrischen Kurzschlüssen kommt. Zusätzlich sind auch"Fast-Kurzschlüsse"bedenklich, da je nach Art der Strombelastung des Schmelzleiters anschließend Windungsschlüsse im. Betrieb der Sicherung erzeugt werden kön- nen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei dem herkömmlich ge- wickelten Schmelzleiter eine maximale Wickeldichte von etwa 50 % nicht überschritten werden darf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Wickel- schmelzleiter zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schmelzlei- ter für ein Sicherungsbauelement mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Schmelzleiter weist einen um einen elektrisch isolierenden Kern gewickelten Schmelzdraht auf.

Parallel zu dem Schmelzdraht ist wenigstens eine elektrisch isolierende Faser auf den Kern derart gewickelt, daß der Schmelzdraht derart fixiert ist, daß ein Kurzschluß benachbar- ter Windungen verhindert wird. Je nach der Art des parallelen Wickelns des Schmelzdrahts und der wenigstens einen elektrisch isolierenden Faser ist der Schmelzdraht mit mehr oder weniger an einer Bewegung in Längsrichtung des Kerns gehindert. Ein Kurzschluß benachbarter Wicklungen des Schmelzdrahts wird durch die dazwischenliegende wenigstens eine isolierende Faser verhindert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der Schmelzdraht und eine isolierende Faser dicht aneinanderlie- gend gewickelt. Durch diese Weiterbildung wird nicht bloß der Kurzschluß benachbarter Windungen vermieden, es wird darüber hinaus für eine gleichmäßige Bewicklung und deren Fixierung gesorgt, so daß die Wärmebelastung pro Längeneinheit des Schmelzleiters konstant bleibt.

Vorzugsweise haben sowohl der Schmelzdraht als auch die isolierende Faser einen näherungsweise kreisförmigen Quer- schnitt und liegt das Verhältnis des Durchmessers des Schmelz- drahts zu dem der'isolierenden Faser zwischen 1/3 und 3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis des Durchmessers des Schmelzdrahts zu dem der isolierenden Faser zwischen 1 und 3, d. h. der Durchmesser des Schmelzdrahts ist mindestens genauso groß wie der der isolierenden Faser. Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil, daß die Außenflächen des Schmelzdrahts die der elektrisch isolierenden Faser überragen, so daß eine sichere Kontaktierung auch ohne Löten möglich ist.

Darüber hinaus erlaubt ein höheres Verhältnis des Durchmessers des Schmelzdrahts zu dem der isolierenden Faser eine größere Bewicklungsdichte. Der Wert 3 stellt dabei näherungsweise eine

obere Grenze dar, die noch eine sichere Isolation benachbarter Windungen gewährleistet.

Bei einer Ausführungsform deformiert sich die isolierende Faser (von zunächst etwa kreisförmigem Querschnitt) beim Auf- wickeln auf den Kern, wird beispielsweise abgeflacht. Dann ist die Faser so auszuwählen, daß ein Abstand zwischen den Schmelzdrahtwindungen eingehalten wird, der vorzugsweise zwi- schen dem 0,2-fachen bis 2-fachen des Durchmessers des Schmelzdrahts liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kern, auf dem der Schmelzdraht und die isolierende Faser parallel ge- wickelt sind, einen kreisförmigen Querschnitt auf und sind die Querschnittsabmessungen der isolierenden Faser (z. B. deren Durchmesser bei kreisförmigen Querschnitt) geringer als der Durchmesser des Kern. Das Verhältnis des Durchmessers des Kerns zu dem der isolierenden Faser liegt vorzugsweise zwi- schen 3 und 8, beispielsweise bei 5.

Als Materialien für den Schmelzdraht werden übliche Mate- rialien, wie beispielsweise Silber, Silber-Kupfer-Legierungen, Legierungen von Silber, Kupfer, Zinn und anderen Metallen, eingesetzt. Als Material der isolierenden Faser sind Glas, Ke- ramik und temperaturfeste Kunststoffe denkbar. Gleiche Mate- rialien können für den Kern eingesetzt werden. Das Material der isolierenden Faser ist flexibel, das des Kerns kann auch ein Festkörper sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform be- steht die isolierende Faser aus einer oder mehreren parallelen Glasfasern oder aus einer oder mehreren Keramikfasern. Der Kern besteht vorzugsweise ebenfalls aus einer oder mehreren Glasfasern.

Vorteilhafte und/oder bevorzugte Weiterbildungen der Er- findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich- nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher be- schrieben. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht des erfindungsge- mäßen Schmelzleiters ; und

Fig. 2 : eine schematische Darstellung, die einen Aus- schnitt zweier paralleler Schmelzdrahtwicklungen als Schnitt- ansicht darstellt.

Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Schmelz- leiter, bei dem um einen elektrisch isolierenden Kern 1 paral- lel sowohl ein Schmelzdraht 2 als auch eine isolierende Faser 3 gewickelt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind Schmelzdraht 2 und isolierende Faser 3 dicht aneinanderliegend gewickelt. Die isolierende Faser von zuvor etwa kreisförmigem Querschnitt hat sich beim Aufwickeln verformt zu einem abge- flachten Band, dessen Breite etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des Schmelzdrahts 2 ist.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsform einer mit Schmelzdraht und isolierender Faser bewickelten Oberfläche des isolierenden Kerns 1 in Schnittan- sicht. Es sind jeweils zwei benachbarte Wicklungen darge- stellt. Hierbei haben der Schmelzdraht und die isolierende Fa- ser auch nach dem Wickeln einen etwa kreisförmigen Quer- schnitt, wobei der Durchmesser des Schmelzdrahts etwa doppelt so groß wie der der isolierenden Faser ist. Die Windungen sind eng aneinanderliegend gewickelt. Die benachbarten Wicklungen des Schmelzdrahts sind mit 2A und 2B bezeichnet, und die be- nachbarten Windungen der isolierenden Faser mit 3A und 3B be- zeichnet. Bei der in Figur 2 dargestellten Wicklungsweise er- gibt sich rechnerisch ein Abstand zwischen den benachbarten Wicklungen des Schmelzdrahts von etwa dem 0,4-fachen des Durchmessers. Eine derart hohe Wicklungsdichte läßt sich mit dem herkömmlichen Verfahren nicht erreichen. Wenn beispiels- weise bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Durchmes- ser der isolierenden Faser 1/3 des Durchmessers des Schmelz- drahts betrüge, so ergäbe sich rechnerisch ein Abstand zwi- schen den Wicklungen des Schmelzdrahts von etwa dem 0,16-fa- chen des Durchmessers des Schmelzdrahts.

Bei der Wahl der Abmessungen und Querschnittsprofile (kreisförmig oder anderer Querschnitt) des Schmelzdrahts und der isolierenden Faser wird insbesondere darauf geachtet, daß eine gute Kontaktierung des Schmelzdrahts an dessen Außenflä-

che möglich ist, daß nur eine geringe Wärmemenge in das paral- lel gewickelte Isoliermaterial abgegeben wird und daß eine möglichst einfache Herstellung gewährleistet ist. Durch die erfindungsgemäß erzielbaren hohen Wickeldichten (Windungen pro Längeneinheit) sind Schmelzsicherungsbauelemente mit verbes- serten Eigenschaften, insbesondere kleinerem Nennstrom und hö- herer Impulsfestigkeit, beispielsweise ein Nennstrom von 1,6 A und eine Impulsfestigkeit bis über 1 kA, erreichbar. Darüber hinaus erleichtert der erfindungsgemäße Schmelzleiter die Her- stellung der Schmelzsicherung, da ein Verschieben der Wicklun- gen in der weiteren Verarbeitung vermieden wird.