專利名稱：一種新型熔斷器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電路保護領域，尤其涉及電流熔斷的熔斷器領域。
背景技術：
保險裝置常用于各種需要短路保護、過流保護、過熱保護的電路或系統(tǒng)中，有很多 種，常見溫度保險絲或者各種熔斷器等，其原理大部分是在某些部位局部過熱燒斷保險絲， 比如將高熔點的熔體局部導電面積做小，在短路峰值電流到來前將熔體局部熔斷來斷開電路?，F(xiàn)有各種系統(tǒng)對保護功能的要求越來越高，比如電動車領域，當今電動汽車主要 是依靠動力電池預存儲電能，作為整車的動力源。電動汽車的特殊性，要求蓄能夠存儲巨大 的電能。動力電池存儲巨大的電能，長期工作于較高的溫度和較強振動環(huán)境下，還因為汽車 工作路況的不確定型和交通意外的潛在威脅時刻存在，動力電池的安全防護就成為亟待解 決的問題，尤其是對動力電池的短路保護。目前，模組間一般沒有保護，即使有也是采用標準快速熔斷器，其原理是將高熔點 的熔體導電面積局部頸縮，正常工作條下，在某個溫度點頸縮點發(fā)熱功率與熱傳導、散熱功 率平衡，不會斷開；在短路情況下，由于瞬間電流很大，瞬間頸縮點發(fā)熱量很大而熱量來不 及散失，頸縮點瞬間熔斷，達到在短路峰值電流到來前將斷開電路的目的。然而還存在一些 問題和不足1、內阻普遍偏高；2、短路響應時間過快，有可能會在造成誤斷；3、難以承受高 峰值脈沖電流，比如現(xiàn)有電動車用到脈沖電流加熱系統(tǒng)，由于其峰值電流較大，雖然占空比 很低，大部分快速熔斷器還是無法承。

實用新型內容本實用新型為解決現(xiàn)有技術中熔斷器短路響應過快易造成誤斷、難以承受高峰值 脈沖電流的技術問題，提供一種新型熔斷器。一種新型熔斷器，包括上殼體、下殼體、電阻條、兩彈簧頂針、及兩導電體；所述兩 導電體位于上殼體、下殼體之間，導電體包括內端和外端，內端位于上殼體、下殼體內，外端 從上殼體、下殼體內伸出作為電極端子；兩導電體的內端之間具有間隙，電阻條焊接于該間隙內使兩導電體電連接；彈簧頂針包括固定端和動作端，兩彈簧頂針的固定端固定于下殼體或上殼體上， 兩彈簧頂針的動作端分別與電阻條的一端連接。采用本實用新型熔斷器，當大電流經(jīng)過本實用新型熔斷器時，導電體與電阻條連 接處的焊點溫度迅速升高，焊點達到或超過其自身熔點，成為液態(tài)，使得電阻條與導電片之 間的連接成為弱連接狀態(tài)，此時彈簧頂針將電阻條彈出兩導電體內端之間的間隙，起到切 斷電流的作用。具有較小的電阻、較強的過流能力和較強的脈沖電流承受能力，同時具過載 和過熱保護功能，在短路情況下能較快斷開，滿足耐壓和分斷能力的要求。制作工藝簡單， 裝配方便，成本較低。


[0010]圖1是本實用新型具體實施方式
中熔斷器結構立體示意圖；[0011]圖2是本實用新型具體實施方式
中熔斷器正常狀態(tài)時I_炸示意圖[0012]圖3是本實用新型具體實施方式
中熔斷器斷開狀態(tài)時I_炸示意圖[0013]圖4是圖2中I處放大示意圖；[0014]圖5是本實用新型具體實施方式
中熔斷器主視示意圖；[0015]圖6是圖5中C-C剖面示意圖；[0016]圖7是圖5中D-D剖面示意圖；[0017]圖8是本實用新型熔斷器用于動力電池中示意圖；[0018]圖9是本實用新型熔斷器中彈簧頂針示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下 結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。一種新型熔斷器，包括上殼體1、下殼體5、電阻條3、兩彈簧頂針4、及兩導電體2 ； 所述兩導電體2位于上殼體1、下殼體5之間，導電體2包括內端和外端，內端位于上殼體 1、下殼體5內，外端從上殼體1、下殼體5內伸出作為電極端子；兩導電體2的內端之間具有間隙，電阻條3焊接于該間隙內使兩導電體5電連接；彈簧頂針4包括固定端40和動作端41，兩彈簧頂針4的固定端40固定于下殼體 1或上殼體5上，兩彈簧頂針4的動作端41分別與電阻條3的一端連接。設計原理本實用新型利用焊點電阻率大于導電體的特點，在短路大電流條件下， 焊點溫升速度遠遠大于導電體，焊點在短時間內達到液相線以上，在彈簧頂針4的作用下， 電阻條彈出間隙，兩導電體之間的電連接，斷開電路。電阻條3位于間隙內，電阻條3的兩邊與兩導電體4的內端之間均存在一定的焊 縫6，焊接時通過釬料填充于該焊縫6內，實現(xiàn)電阻條3與兩導電體2的電連接。間隙寬度 為電阻條寬度加兩邊焊縫寬度，間隙寬度為2. 0-3. 5mm。釬料的熔點和電阻率、焊縫6的長度、厚度和電阻條的電阻率共同決定短路響應 速度，電阻條3的電阻率要小于釬料、大于等于導電體2的電阻率。在釬料熔點和電阻條材 質、尺寸確定的情況下，通過改變間隙的長度可以有效的改變響應速度。例如設計過流能力300A，尺寸滿足電動汽車用動力電池狹小空間要求的小尺 寸熔斷器，從導電能力和響應速度綜合考慮，焊點釬料采用熔點為220-250°C，電阻率為 800-1200% IACS，導電體為2mm厚的紫銅板，寬度為35_45mm，焊縫6的長度為10_15mm，焊 縫6的寬度0. 3-lmm，為了加工方便和焊縫6 —致性，焊縫6厚度與電阻條3厚度、導電體2 厚度相同，焊縫6的厚度與長度的乘積為焊縫導電面積，在釬料一定的條件下，焊縫6導電 面積越大，熔斷越慢，焊縫6寬度越大，焊點電阻越大，熔斷越快，但是同時焊點的強度會隨 著焊縫寬度的增大而減弱，所以焊縫寬度有一個范圍，厚度和長度跟導電體有關，根據(jù)設計 的過流能力和響應速度，及焊縫強度，綜合考慮焊縫的長寬厚。通過調整尺寸參數(shù)，短路電
4流1700A的熔斷時間在15-30s，4000A的熔斷時間在0. 5-ls,電阻條3能夠完全彈出，由于 斷開時候雙邊焊縫6未完全熔化，焊縫6斷開寬度稍大于電阻條3的寬度，小于雙邊焊縫6 加電阻條3寬度，而焊縫6厚度為0. 8-1. 2mm，可以保證1000V的電壓不被擊穿。其耐壓值、 分斷能力、響應速度、過流能力等完全能夠滿足目前電動汽車的使用要求。為描述方便，將兩導電體2分別稱作第一導電體2a和第二導電體2b，即第一導電 體2a的內端和第二導電體2b的內端位于上殼體1、下殼體5內，而第一導電體2a外端及 第二導電體2b外端從上殼體a、下殼體5內伸出作為兩電極端子；所謂電極端子本領域技 術人員公知，即為該熔斷器作為與外界電路的連接端。第一導電體2a的內端與第二導電體 2b的內端之間即為間隙，電阻條3焊接于該間隙內。由于第一導電體2a和第二導電體2b之間由于具有較小的間隙，可能會由于大電 流在間隙之間形成電弧，因此優(yōu)選在在上殼體1和下殼體5之間還填充有滅弧介質。可在 導電體因過熱斷開的瞬間起到滅弧作用。所述的滅弧介質優(yōu)選石英砂。優(yōu)選地，上殼體1、兩導電片2及下殼體5之間通過鉚釘7鉚接連接。優(yōu)選地，在上殼體1和/或下殼體5內表面上設置有密封槽a，該密封槽a內填充 密封物質。這樣起到完全的密封作用。實施例1下面將通過結合附圖的方式進一步詳細本實用新型。本例中熔斷器，如圖2、圖3、圖4所示，包括上殼體1、下殼體5、電阻條3、兩彈簧頂 針4、及兩導電體2 ；所述兩導電體2位于上殼體1、下殼體5之間，導電體2包括內端和外 端，內端位于上殼體1、下殼體5內，外端從上殼體1、下殼體5內伸出作為電極端子；為后續(xù) 方便描述起見，兩導電體2分別稱為第一導電體2a和第二導電體2b。兩導電體2的內端之間具有間隙，電阻條3焊接于該間隙內使兩導電體電連接。如圖9所示，彈簧頂針4包括固定端40和動作端41，兩彈簧頂針4的固定端40固 定于下殼體1或上殼體5上，兩彈簧頂針4的動作端41分別與電阻條3的一端連接。如圖1、圖5-圖7所示，上殼體1和下殼體5裝配形成外殼，兩導電體2位于上殼 體1和下殼體5之間，上殼體1和下殼體5之間形成腔體；腔體對兩導電體2連接處的焊點 起到保護作用，可以看到兩導電體2 (第一導電體2a和第二導電體2b)的一端位于上殼體 1和下殼體5內，另一端則伸出上殼體1、下殼體5之間。兩導電板2將上述腔體分割成兩 部分，第一導電體2a、電阻條3、第二導電體2b及上殼體1形成的腔體稱作上腔體8，第一導 電體2a、電阻條3、第二導電體2b及下殼體5形成的腔體稱作下腔體9。如圖1、圖5可知， 人們看到的外觀則只有第一導電片2a和第二導電片2b的外端表露在上殼體1和下殼體5 之外，其余構件均在上殼體1和下殼體5形成的腔體內。上殼體1、下殼體5的材料為絕緣熱塑性材料，如PP(聚丙烯)、ΡΡ0(聚苯醚)等， 一般先通過注塑獲得上殼體、下殼體注塑件，彈簧頂針4注塑在下殼體內。如圖2、圖3、圖4所示，本例中彈簧頂針4的固定端40安裝在下殼體5上，下殼體 5上具有兩個彈簧頂針安裝孔51，兩彈簧頂針4的固定端40安裝于該彈簧頂針安裝孔51 內，其連接端上設有槽，電阻條3的兩端分別落入兩彈簧頂針連接端41的槽內，裝配簡單， 彈簧頂針4為機械領域常用的零件，為領域技術人員所公知，因此不多做描述。如圖2-圖4所示，上殼體1、兩導電體2及下殼體5之間通過鉚釘7鉚接連接。本例中采用四個鉚釘7的方式，上殼體1上具有4個上殼鉚釘孔10，下殼體5上具有4個下 殼鉚釘孔50，第一導電體2a和第二導電體2b上分別具有2個導電體鉚釘孔20，4個鉚釘7 一一對應穿過上殼鉚釘孔10、導電體上導電體鉚釘孔20和下殼鉚釘孔50，鉚接固定，將上 殼體1、兩導電體2及下殼體5依次鉚接連接。為起到良好的密封作用，還在上殼體1和下殼體5的內表面上可設有密封槽a，該 密封槽a內可填充密封物質，比如密封粘結劑(密封膠)，比如密封圈等，使腔體內防水、防潮。同時，優(yōu)選地，上殼體1、下殼體5側面設有小臺階形對接結構b?？蓪崿F(xiàn)更好的密 封效果。本例中的導電體2為導電良好的紫銅板，設計額定過流能力為300A，其整體尺寸 為50*40*2，，也可采用其它導電性良好的金屬材料，如銅合金、鎳、鋁等。電阻條3可以采用紫銅、符合RoHs標準的銅合金、鋁、鎳等，本例中采用的電阻條 為磷銅，尺寸為35*1. 5*2。如圖4所示，本例中兩導電體4內端互相靠近處收窄為窄部21，窄部21之間為間 隙。該間隙寬度為0. 3-lmm，長度10_15mm，焊點釬料一定的情況下，焊縫的長度與短路響應 時間相關性最大，厚度與響應速度和焊點強度有關，而對于電動車來說，熔斷時間要適中， 太快容易造成誤動作，太慢對電池有損傷，該設計熔斷時間越快，焊點面積越小，寬度大，焊 點強度越差，所以綜合考慮焊縫的尺寸為長10_15mm、寬0. 3_lmm，厚度與導電體厚度相同。上殼體1、下殼體5之間形成的腔體內填充有滅弧介質(圖中未示出)，用于消除 兩導電體之間產生的電弧，本例中的滅弧介質為石英砂。本實用新型熔斷器制作方法描述如下(1)按照設計尺寸制作導電體2和電阻條3。(2)將導電體2和電阻條3采用夾具裝配好，保證單側焊縫6厚度及公差。(3)采用釬料進行高頻焊接，如錫銀銅釬料、錫銻釬料等。(4)打磨修平，以保證焊縫6厚方向上的一致性。(5)在上殼體1、下殼體5需要密封處涂密封材料，將上下殼體1和導電體2裝配 在一起，下殼體1上注塑彈簧頂針，下殼體的彈簧頂針與電阻條配合裝配。裝配時彈簧頂針 內彈簧預壓使其與電阻條的兩端具有彈性，危險時，彈簧頂針才會有動作將電阻條彈開。(6)采用空心鉚釘7將上殼體1、下殼體5、導電體2鉚接在一起。(7)靜置一段時間，從殼體預留孔(圖中未示出)填充滅弧介質至整個腔體空間的 80%左右，然后密封預留孔，完成制作過程。本實用新型熔斷器f可用于各種常見的過流、過熱保護電路，可用于工業(yè)和電路 保護領域，也可用于電動汽車動力電池的保護，比如，如圖8所示，在電池模組間串聯(lián)本實 用新型熔斷器f，將熔斷器f固定在第一模組Bl的側面固定座上；再將熔斷器f與第一模 組Bl連接在一起，可以采用激光焊接、釬焊等焊接方式或機械連接方式。最后調整第二模 組B2的位置，將熔斷器f采用相同的焊接或機械連接與第二模組B2連接起來，實現(xiàn)第一模 組Bl和第二模組B2之間的電導通和熔斷器f的安裝固定。為了節(jié)省空間，此種實施例為 優(yōu)選的安裝方式，但不限于該種安裝方式。當?shù)谝荒＝MBl和第二模組B2之間出現(xiàn)短路，通過該熔斷器f的電流很大，釬料6溫度在數(shù)秒內迅速上升，達到并超過釬料6的液相線，彈簧頂針4將電阻條3頂出間隙，彈 簧頂針4呈圖3所示的狀態(tài)，熔斷器f的斷開，0. 8-1. 2mm的斷開縫隙滿足1000V的電壓不 被重新?lián)舸?，從而降低因模組間短路對電池造成的損傷、避免短路過程對人身和環(huán)境 的潛在危險。采用本實用新型技術方案，具有以下優(yōu)點(1)內阻小，響應時間適中導電面積為80mm2和20_30mm2長度1. 6-2. 4mm的焊點，理論值在0. 03毫歐，實際 測得的值在0. 05-0. 06毫歐；1700A斷開時間在15_30s，4500A熔斷時間在0. 5_ls之間，而 單體短路電流就能4500A以上維IOs以上，其短路能滿足單體電池短路的要求，也一定能夠 滿足模組、電池包級別的短路。(2)可承受脈沖電流長時間沖擊由于汽車應用地域的不同，在某些特殊地區(qū)，需要加入脈沖電流溫度調節(jié)系統(tǒng)，由 于脈沖電流的I*I*t值很大，大部分動力熔斷器都不能滿足要求。而該熔斷器由于內阻較 小，熔體體積較大，單脈沖條件小熔體瞬間溫升小，在脈沖間歇時間可以將溫度與導電體通 過熱傳導達到基本溫度平衡，因此可以承受脈沖電流循環(huán)沖擊。(3)有效避免電弧危害導電體和焊點被外殼封裝起來，具有一定的密封性，內部有滅弧材料，避免了電弧 產生的危害。(4)具有過熱護功能，制作工藝簡單，裝配方便，成本較低。當由于電流或者外部溫度過高，達到焊點熔點，熔斷器也能夠自動斷開，起到保護 電路的作用。其制作工藝簡單、裝配方便，材料成本較低，因此整體成本較低。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求1.一種新型熔斷器，其特征在于包括上殼體、下殼體、電阻條、兩彈簧頂針、及兩導電體；所述兩導電體位于上殼體、下殼體之間，導電體包括內端和外端，內端位于上殼體、下 殼體內，外端從上殼體、下殼體內伸出作為電極端子；兩導電體的內端之間具有間隙，電阻條焊接于該間隙內使兩導電體電連接； 所述彈簧頂針包括固定端和動作端，兩彈簧頂針的固定端固定于下殼體或上殼體上， 兩彈簧頂針的動作端分別與電阻條的一端連接。
2.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于所述兩導電體分別稱為第一導電體 和第二導電體。
3.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于在上殼體和下殼體之間還填充有滅 弧介質。
4.如權利要求3所述的新型熔斷器，其特征在于所述滅弧介質為石英砂。
5.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于上殼體、兩導電片及下殼體之間通過 鉚釘鉚接連接。
6.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于上殼體和/或下殼體內表面上設置 有密封槽，該密封槽內填充密封物質。
7.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于所述兩導電體內端互相靠近處收窄 為窄部，窄部之間為間隙。
8.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于所述導電體為紫銅板。
9.如權利要求1或7所述的新型熔斷器，其特征在于所述間隙寬度為2.0-3. 5mm。
10.如權利要求1所述的新型熔斷器，其特征在于電阻條位于間隙內，電阻條的兩邊 與兩導電體的內端之間均存在焊縫，焊接時釬料填充于該焊縫內。
專利摘要本實用新型為解決現(xiàn)有技術中熔斷器短路響應過快易造成誤斷、難以承受高峰值脈沖電流的技術問題，提供一種新型熔斷器。包括上殼體、下殼體、電阻條、兩彈簧頂針、及兩導電體；所述兩導電體位于上殼體、下殼體之間，導電體包括內端和外端，內端位于上殼體、下殼體內，外端從上殼體、下殼體內伸出作為電極端子；兩導電體的內端之間具有間隙，電阻條焊接于該間隙內使兩導電體電連接；彈簧頂針包括固定端和動作端，兩彈簧頂針的固定端固定于下殼體或上殼體上，兩彈簧頂針的動作端分別與電阻條的一端連接。本實用新型熔斷器具有較小的電阻、較強的過流能力和較強的脈沖電流承受能力，同時具過載和過熱保護功能。
文檔編號H01H85/05GK201780951SQ201020183749
公開日2011年3月30日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者仝志偉, 朱建華, 賴慶 申請人:比亞迪股份有限公司