專利名稱：保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用低熔點(diǎn)合金的熔融進(jìn)行動(dòng)作的保護(hù)元件，用于溫 度熔斷器、帶電阻的溫度熔斷器。
背景技術(shù)：
作為由于被保護(hù)設(shè)備的過熱而低熔點(diǎn)合金熔融從而切斷向被保 護(hù)設(shè)備的供電的合金型溫度熔斷器，公知如下的彈簧式合金型溫度熔
斷器將可動(dòng)電極利用低熔點(diǎn)合金橫跨接合于一對(duì)導(dǎo)線固定電極之 間，設(shè)置對(duì)上述可動(dòng)電極作用使其從上述導(dǎo)線固定電極隔離開的方向 的力的壓縮彈簧，并由于上述低熔點(diǎn)合金的熔融而用壓縮彈簧對(duì)可動(dòng) 電極施力從而使其從上述導(dǎo)線固定電極隔離開(例如專利文獻(xiàn)1~3 等)。
專利文獻(xiàn)l:日本實(shí)開昭47- 10830號(hào)公才艮
專利文獻(xiàn)2:日本實(shí)/>昭57 - 37382號(hào)公才艮
專利文獻(xiàn)3:日本實(shí)公昭59-23340號(hào)公才艮
圖7示出以往的彈簧式合金型溫度熔斷器的一個(gè)例子。
在圖7中，2a，、 2b，是一對(duì)導(dǎo)線固定電極，2c，是可動(dòng)電極，5， 是將可動(dòng)電極2c，的各端部接合到各導(dǎo)線固定電極2a，、 2b，的前端的 低熔點(diǎn)合金，4'是壓縮彈簧。l，表示絕緣基臺(tái)，7，表示殼體(case)。
在該彈簧式合金型溫度熔斷器中，使用充分低的熱接觸電阻安裝 到被保護(hù)設(shè)備，當(dāng)由于被保護(hù)設(shè)備的過熱而低熔點(diǎn)合金5，熔融時(shí)，可 動(dòng)電極2c，由于壓縮彈簧4，的壓縮釋放彈性力而從導(dǎo)線固定電極2a，、 2b，隔離開從而切斷向被保護(hù)設(shè)備的供電，預(yù)防被保護(hù)設(shè)備的異常發(fā)熱 甚至火災(zāi)的發(fā)生。
在上述彈簧式合金型溫度熔斷器中，壓縮彈簧4，的壓縮反作用力
4總是作用于接合著導(dǎo)線固定電極2a， (2b，)與可動(dòng)電極2c，的低熔點(diǎn) 合金5，，低熔點(diǎn)合金5，最終蠕變破裂，從而有可能難以保障本來的正 常動(dòng)作。另外，如果使用只能帶來蠕變應(yīng)力達(dá)不到低熔點(diǎn)合金5，的破 裂這一程度的彈簧應(yīng)力的彈簧，則雖然可以防止蠕變破裂，但有可能 由于直到實(shí)際動(dòng)作為止的加熱氛圍等而劣化，無法保證得到能夠使可 動(dòng)電極隔離開的釋放彈性力。
特別是，近年來，在環(huán)保上要求焊錫等低熔點(diǎn)合金的無鉛化，作 為這種無鉛低熔點(diǎn)合金，開發(fā)出了包含Sn或In中的至少任一種、并 將Bi、 Sb作為成分的低熔點(diǎn)合金(以下稱為Bi類低熔點(diǎn)合金、Sb 類低熔點(diǎn)合金)，但本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)如果對(duì)這些低熔點(diǎn)合金接通直流 電，則在陰極側(cè)電極與低熔點(diǎn)合金的界面上析出Bi、 Sb，且該析出部 分變脆弱的現(xiàn)象。
如果將上述Bi類低熔點(diǎn)合金或Sb類低熔點(diǎn)合金用作上述彈簧式 合金型溫度熔斷器的低熔點(diǎn)合金，并在直流系統(tǒng)中使用，則在低熔點(diǎn) 合金中發(fā)生Bi或Sb析出部位，該部位由于壓縮彈簧的壓縮反作用力 而破裂，導(dǎo)致彈簧式合金型溫度熔斷器的早期故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在使用低熔點(diǎn)合金接合導(dǎo)線固定電極與可動(dòng) 電極之間，附設(shè)對(duì)該可動(dòng)電極施加沿著使其從導(dǎo)線固定電極隔離開的 方向的壓力的壓縮彈簧，由于低熔點(diǎn)合金的熔融而使壓縮彈簧從壓縮 狀態(tài)釋放從而將可動(dòng)電極從導(dǎo)線固定電極隔離開的彈簧式的可熔合 金型保護(hù)元件中，有效地防止由于壓縮彈簧的壓縮反作用力而引起的 低熔點(diǎn)合金的蠕變，從而保障該保護(hù)元件的正常動(dòng)作。
本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種彈簧式的可熔合金型保護(hù)元件， 作為合金成分含有Bi或Sb，在直流通電下，即使將與陰極側(cè)電極相 接而在低熔點(diǎn)合金中析出Bi、 Sb的Bi類低熔點(diǎn)合金或Sb類低熔點(diǎn) 合金用作低熔點(diǎn)合金，也能夠良好地排除由于上述壓縮彈簧的反作用 力而在脆弱的上述Bi析出部位或Sb析出部位發(fā)生的破裂。技術(shù)方案1所涉及的保護(hù)元件，其特征在于，具有一對(duì)導(dǎo)線固定 電極，與這些導(dǎo)線固定電極并排設(shè)置有引導(dǎo)軸，可動(dòng)電極以被引導(dǎo)軸 插通的狀態(tài)橫跨設(shè)置在上述導(dǎo)線固定電極之間，利用低熔點(diǎn)合金接合 各導(dǎo)線固定電極的前端與可動(dòng)電極之間以及上述引導(dǎo)軸與可動(dòng)電極 之間，設(shè)置對(duì)上述可動(dòng)電極作用使其從上述導(dǎo)線固定電極隔離開的方 向的力的壓縮彈簧，由于上述低熔點(diǎn)合金的熔融，可動(dòng)電極被壓縮彈 簧施力從而從上述導(dǎo)線固定電極隔離開。
技術(shù)方泉2所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1所述的保護(hù)元 件，其特征在于，在電阻器主體的兩端安裝導(dǎo)線導(dǎo)體而成的電阻器的 一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體被用作引導(dǎo)軸，對(duì)于壓縮彈簧使用螺旋彈簧，該螺旋 彈簧在電阻器主體與可動(dòng)電極之間被上述一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體插通，在電 阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體與兩個(gè)導(dǎo)線固定電極的任意一個(gè)之間連接有 電阻器通電發(fā)熱電路。
技術(shù)方案3所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1所述的保護(hù)元 件，其特征在于，在電阻器主體的兩端安裝導(dǎo)線導(dǎo)體而成的電阻器的 一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體被用作引導(dǎo)軸，對(duì)于壓縮彈簧使用螺旋彈簧，該螺旋 彈簧在被上述可動(dòng)電極按壓的狀態(tài)下被上述一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體插通，在 電阻器的另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體與兩個(gè)導(dǎo)線固定電極的任意一個(gè)之間連 接有電阻器通電發(fā)熱電路。
技術(shù)方案4所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案3所述的保護(hù)元 件，其特征在于，在可動(dòng)電極與壓縮螺旋的一端之間或壓縮螺旋的另 一端與電阻器主體端之間的至少一方介有絕緣體，在壓縮螺旋彈簧的 內(nèi)側(cè)與引導(dǎo)軸之間介有與上述絕緣體不同的絕緣體。
技術(shù)方案5所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1所述的保護(hù)元 件，其特征在于，在可動(dòng)電極上設(shè)置有收容各導(dǎo)線固定電極前端部的 陶缽狀孔，利用低熔點(diǎn)合金接合各導(dǎo)線固定電極的前端部與可動(dòng)電極 是通過將低熔點(diǎn)合金熔融填充到陶缽狀孔中并固化來進(jìn)行。
技術(shù)方案6所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1 - 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，各導(dǎo)線固定電極前端部與可動(dòng)電極之間面接觸。
技術(shù)方案7所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1-4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，低熔點(diǎn)合金是包含Sn或In中的至少 任意一種的無鉛合金。
技術(shù)方案8所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1 _ 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，低熔點(diǎn)合金是含有Bi的無鉛合金。
技術(shù)方案9所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1 - 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，低熔點(diǎn)合金是含有Sb的無鉛合金。
技術(shù)方案10所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案2 - 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，可動(dòng)電極以及電阻器主體被收容于殼 體內(nèi)，各導(dǎo)線固定電極以及電阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體從殼體引出。
技術(shù)方案11所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1 - 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，是直流用。
技術(shù)方案12所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案1 - 4中任意一項(xiàng) 所述的保護(hù)元件，其特征在于，導(dǎo)線固定電極的材質(zhì)為銅，在該導(dǎo)線 固定電極表面的至少與低熔點(diǎn)合金接合的部分，設(shè)置有阻止上述銅向 低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn)移的銅轉(zhuǎn)移阻止膜。
技術(shù)方案13所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案12所述的保護(hù)元 件，其特征在于，可動(dòng)電極的材質(zhì)為銅或銅合金，在該可動(dòng)電極表面 的至少與低熔點(diǎn)合金接合的部分，設(shè)置有阻止上述銅向低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn) 移的銅轉(zhuǎn)移阻止膜。
技術(shù)方案14所涉及的保護(hù)元件是根據(jù)技術(shù)方案12或13所述的 保護(hù)元件，其特征在于，銅轉(zhuǎn)移阻止膜是Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd-P中的至少一層膜以上的膜。
(1)壓縮彈簧的壓縮反作用力對(duì)低熔點(diǎn)合金作用的部位是接合 可動(dòng)電極的各端部與各導(dǎo)線固定電極前端部的低熔點(diǎn)合金部位a、 a 以及接合可動(dòng)電極的中間部與引導(dǎo)軸的低熔點(diǎn)合金部位b，與僅對(duì)部 位a、 a這兩處作用壓縮彈簧的壓縮反作用力的以往的保護(hù)元件相比， 對(duì)低熔點(diǎn)合金部位a、 a這兩處和部位b這一處共合計(jì)三處作用壓縮反作用力的本發(fā)明的保護(hù)元件可以減小低熔點(diǎn)合金的壓縮反作用力 作用部位的應(yīng)力。因此，能夠減少低熔點(diǎn)合金的蠕變，能夠保障保護(hù) 元件的正常動(dòng)作。
(2)在本發(fā)明的保護(hù)元件中，對(duì)于低熔點(diǎn)合金使用以Bi或Sb 為合金成分的Bi類低熔點(diǎn)合金或Sb類低熔點(diǎn)合金，在直流系統(tǒng)下使 用的情況下，雖然在低熔點(diǎn)合金的與陰極側(cè)電極相接的界面上析出 Bi或Sb，該析出部位變脆弱，但可以通過上述應(yīng)力減輕效應(yīng)良好地 防止該脆弱部位處的破裂。因此，即使對(duì)于本發(fā)明的保護(hù)元件的低熔 點(diǎn)合金使用Bi類或Sb類的無鉛合金，并在直流系統(tǒng)中使用該保護(hù)元 件，也能夠保障具有可靠性的動(dòng)作。


圖l是示出本發(fā)明的保護(hù)元件的一實(shí)施例的圖。
圖2是示出圖1所示的保護(hù)元件中的應(yīng)力狀態(tài)的圖。
圖3是本發(fā)明的保護(hù)元件中的利用低熔點(diǎn)合金接合導(dǎo)線固定電
極與可動(dòng)電極的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。
圖4-1是示出本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的一實(shí)施例的圖。 圖4-2是示出本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的另一實(shí)施例的主
要部分的圖。
圖5是示出本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的又一實(shí)施例的圖。 圖6是示出使用了本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的二次電池保 護(hù)電路的圖。
圖7是示出以往例子的圖。
符號(hào)說明 1基臺(tái)
2a導(dǎo)線固定電極 2b導(dǎo)線固定電極 2c可動(dòng)電極
83引導(dǎo)軸 4壓縮彈簧 5a低熔點(diǎn)合金 5c低熔點(diǎn)合金 200陶缽狀孔 300電阻器
3，電阻器的另一方的導(dǎo)線導(dǎo)體 7殼體
8絕緣耐熱涂料
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖1的(X)是示出本發(fā)明的保護(hù)元件的一個(gè)實(shí)施例的縱剖面圖， 圖1的(Y)是圖1的(X)中的Y-Y剖面圖。
在圖1中，l是耐熱性的絕緣基臺(tái)、例如是陶瓷板。2a、 2b是一 對(duì)平行的導(dǎo)線固定電極，插通于絕緣基臺(tái)1,例如通過耐熱性粘接劑 被固定在基臺(tái)l上。該導(dǎo)線固定電極例如可以由銅制成。導(dǎo)線固定電 極的斷面形狀可以成為方形、圓形等，沒有特別限制。3是引導(dǎo)軸， 可以使用金屬、絕緣體中的任意一種，與上述導(dǎo)線固定電極2a、 2b 平行配置，其一端通過粘接劑例如玻璃(力'，》)被固定在基臺(tái)1上。 2c是可動(dòng)電極，4是螺旋彈簧，可動(dòng)電極2c被引導(dǎo)軸3插通(20是 可動(dòng)電極2c的孔)，可動(dòng)電極2c的兩端部與各導(dǎo)線固定電極2a、 2c 的前端面接觸并且壓縮螺旋彈簧4，在該狀態(tài)下各導(dǎo)線固定電極2a、 2b的前端面與可動(dòng)電極2c的各端部之間以及可動(dòng)電極2c與引導(dǎo)軸3 之間通過低熔點(diǎn)合金5a、 5c而接合。對(duì)于低熔點(diǎn)合金5c，既可以使 用與低熔點(diǎn)合金5a相同的合金，也可以使用熔點(diǎn)比低熔點(diǎn)合金5a低 的合金。
如圖l的(Z)所示，在各導(dǎo)線固定電極前端面設(shè)置斷面，使可 動(dòng)電極的前端側(cè)面與斷面的垂直面接觸，并使各可動(dòng)電極端部的背面與斷面的水平面接觸，從而盡可能擴(kuò)大接觸面積，充分降低電接觸電
阻。30是設(shè)置于引導(dǎo)軸3的前端的擋塊(stopper)，成為鉤子狀。 另外，也可以安裝絕緣殼體。
如果將上述的力學(xué)狀態(tài)簡化，則可以成為如下狀態(tài)如圖2的(X) (剖面圖)以及圖2的(Y)(針對(duì)圖2的(X)的俯視圖)所示， 由于壓縮彈簧4的壓縮反作用力，在接合著各導(dǎo)線固定電極與可動(dòng)電 極的低熔點(diǎn)合金部分5a (5a)的斷面S-S中受剪切應(yīng)力F的作用， 在接合著可動(dòng)電極與引導(dǎo)軸的低熔點(diǎn)合金部分5c的界面s-s中受剪 切應(yīng)力f的作用。
在圖2中，如果將斷面S-S的面積設(shè)為S，將界面s-s的面積 設(shè)為s，將壓縮彈簧4的壓縮反作用力設(shè)為T，將低熔點(diǎn)合金部分5c 中的剪切應(yīng)力所作用的部位的厚度設(shè)為t、高度設(shè)為b,將低熔點(diǎn)合金 的剪切楊氏模量設(shè)為G，則成立如下式子。
2SF + sf-T
F/G - ft/G
如果將引導(dǎo)軸的半徑設(shè)為r，則上述界面s-s的面積s是 s —2Tirb,所以上述應(yīng)力F用下式(1)表示。
FN0.5T/[S+ (7rrb) / (t) I (1)
在式(1)中，引導(dǎo)軸的半徑r對(duì)應(yīng)力F的減少有貢獻(xiàn)是因?yàn)槭?用低熔點(diǎn)合金5c接合了可動(dòng)電極2c與引導(dǎo)軸3之間，所以，可以通 過增大上述半徑r來減少對(duì)接合導(dǎo)線固定電極2a或2b與可動(dòng)電極2c 的低熔點(diǎn)合金部位S-S作用的剪切應(yīng)力F,可以有效地防止該低熔 點(diǎn)合金部位S-S處的蠕變，所以能夠穩(wěn)定地維持導(dǎo)線固定電極2a、 2b與可動(dòng)電極2c的電接觸狀態(tài)。
在利用低熔點(diǎn)合金來接合可動(dòng)電極與導(dǎo)線固定電極時(shí)還可以采 用如下結(jié)構(gòu)，即，如圖3所示，在可動(dòng)電極上設(shè)置陶缽(t 9鉢)狀 孔200，并將導(dǎo)線固定電極2a (2b)的前端部收容于該孔200中，接 下來將低熔點(diǎn)合金5a熔融填充到陶缽狀孔200中并進(jìn)行固化的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以抑制接合面積的偏差，并且可以期待利用低熔
10點(diǎn)合金向陶缽狀孔的斜楔固定效應(yīng)而進(jìn)行的接合的穩(wěn)定化。 關(guān)于低熔點(diǎn)合金，從環(huán)保來看，優(yōu)選使用無鉛合金。
在該無鉛合金中，如果將Bi類低熔點(diǎn)合金、Sb類低熔點(diǎn)合金用 作上述保護(hù)元件的低熔點(diǎn)合金，則在直流下使用保護(hù)元件的情況下， 產(chǎn)生在與陰極側(cè)電極相接的界面上析出Bi、 Sb的現(xiàn)象。關(guān)于析出Bi、 Sb的理由，可以如下所述那樣推測(cè)。
低熔點(diǎn)合金有共晶型合金、固溶體型合金、金屬間化合物型合金， 如果對(duì)它們進(jìn)行微觀觀察則可以發(fā)現(xiàn)兩種以上的金屬元子混合而構(gòu) 造出新的原子排列的晶格，晶格點(diǎn)的離子化原子處于平衡狀態(tài)。但是， Bi原子、Sb原子容易從平衡位置飛出，并由于帶電而得到能量從而 從晶格點(diǎn)飛出，成為錯(cuò)位原子，從而在晶格內(nèi)漂移，在直流的情況下， 該錯(cuò)位原子向陰極側(cè)移動(dòng)，并在陰極界面上析出。在錯(cuò)位原子飛出的 軌跡的空穴中，就像在滿員的觀眾席中某個(gè)座位空出來時(shí)該空座位的 旁邊的客人一個(gè)人一個(gè)人地移動(dòng)而填補(bǔ)新的空座位一樣進(jìn)行移動(dòng)而 到達(dá)結(jié)晶的表面，在該表面上空穴彼此合并。
Bi金屬、Sb金屬析出的例子如下所述。 (例1)
在Bi的重量百分比為57%、剩余部分為Sn、直徑為())lmin、長 度為5mm的低熔點(diǎn)合金片的兩端焊接直徑為(j)lmm的銅導(dǎo)線導(dǎo)體， 并通15安培的直流電5000小時(shí)時(shí)，與陰極側(cè)的銅導(dǎo)線導(dǎo)體的端面相 接而析出了厚度為200nm的Bi金屬層。 (例2 )
在Sb的重量百分比為5%、剩余部分為Sn、直徑為(j)2mm、長 度為7mm的低熔點(diǎn)合金片的兩端焊接直徑為())2mm的銅導(dǎo)線導(dǎo)體， 并通30安培的直流電5000小時(shí)時(shí)，與陰極側(cè)的銅導(dǎo)線導(dǎo)體的端面相 接而析出了厚度為50fim的Sb金屬層。
在本發(fā)明的保護(hù)元件中，如果對(duì)于低熔點(diǎn)合金使用Bi類低熔點(diǎn) 合金或Sb類低熔點(diǎn)合金，并在直流下使用，則在與陰極側(cè)的電極相 接的低熔點(diǎn)合金界面上析出Bi金屬或Sb金屬并變脆弱，但在本發(fā)明的保護(hù)元件中，可以根據(jù)壓縮彈簧的反作用力來有效地減輕對(duì)該界面 作用的應(yīng)力，所以盡管出現(xiàn)了這種脆弱化，也可以排除保護(hù)元件的早 期誤動(dòng)作，從而保障保護(hù)元件的正常動(dòng)作。
在本發(fā)明的保護(hù)元件中，即使對(duì)于低熔點(diǎn)合金使用Bi類低熔點(diǎn) 合金或Sb類低熔點(diǎn)合金，并在直流下使用，如果通過上述的斷面接 觸來擴(kuò)大可動(dòng)電極與導(dǎo)線固定電極的電接觸面積，則可以相應(yīng)地減少 向低熔點(diǎn)合金側(cè)的分流電流，所以可以有效地抑制Bi金屬或Sb金屬 的析出。
圖4-1的(X)是示出本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的一個(gè)實(shí) 施例的剖面圖，圖4-l的(Y)是圖4-l的(X)中的Y-Y剖面圖。
在圖4-l中，l是耐熱性的絕緣基臺(tái)、例如是苯酚樹脂板。2a、 2b是一對(duì)平行的導(dǎo)線固定電極，插通于絕緣基臺(tái)1，例如通過一體成 型而固定于基臺(tái)l上。該導(dǎo)線固定電極可以由銅制成。導(dǎo)線固定電極 的斷面形狀可以成為方形、圓形等，沒有特別限制。300是繞線型電 阻器，帶導(dǎo)線導(dǎo)體的蓋(cap)301安裝在耐熱性絕緣芯302例如陶瓷 芯的兩端，電阻線303纏繞在芯302上，其纏繞各端通過焊接等接合 到各蓋301、 301，并在基臺(tái)1上并排設(shè)置在導(dǎo)線固定電極2a、 2b之 間， 一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3被用作引導(dǎo)軸。另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3，從基臺(tái)1 引出，通過粘接劑例如玻璃而被固定于基臺(tái)1。 6是根據(jù)需要而介入 的間隔物。2c是可動(dòng)電極，被一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3插通。4是螺旋彈簧， 例如可以使用不銹(stainless)彈簧，在可動(dòng)電極與電阻器主體之間 被一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體插通，可動(dòng)電極2c的兩端部與各導(dǎo)線固定電極2a、 2b的前端面(斷面)之間通過低熔點(diǎn)合金5a、 5b接合，并且一側(cè)的 導(dǎo)線導(dǎo)體3與可動(dòng)電極2c之間通過低熔點(diǎn)合金5c接合，從而螺旋彈 簧4成為壓縮狀態(tài)。
7是絕緣體殼體，一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3與該殼體內(nèi)表面相接而終結(jié)。 8是根據(jù)需要而設(shè)置的例如陶瓷等的絕緣套筒或耐熱絕緣涂料等的模 體，模體沒有掩埋螺旋彈簧4而占據(jù)了電阻器主體的周圍。在設(shè)置絕 緣套筒或模體的情況下，也可以省略殼體7。在該情況下，需要在電
12阻器300的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3的前端設(shè)置擋塊。
在該帶電阻器的保護(hù)元件中，也可以與上述保護(hù)元件同樣地，由 于被保護(hù)設(shè)備的過熱而使低熔點(diǎn)合金5a、 5c熔融從而切斷向被保護(hù) 設(shè)備的供電。
另外，在其他使用狀態(tài)中，在被保護(hù)設(shè)備的供電路上連接導(dǎo)線固 定電極2a、 2b，在電阻器的另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3，和一側(cè)的導(dǎo)線固定電 極2a或2b之間連接電阻器通電發(fā)熱電路，在該情況下，電阻器通電 發(fā)熱電路總是被斷開，如果在被保護(hù)設(shè)備中產(chǎn)生異常，則傳感器感知 該異常，電阻器通電發(fā)熱電路被導(dǎo)通而電阻器主體發(fā)熱，低熔點(diǎn)合金 5a、 5c被熔融，壓縮彈簧4被釋放，可動(dòng)電極2c從導(dǎo)線固定電極2a、 2b之間隔離開而切斷向被保護(hù)設(shè)備的供電。在該情況下，從電阻器主 體至各低熔點(diǎn)合金5c、 5a、 5a的熱傳遞距離短，而且能夠由絕緣套 筒8的散熱抑制效應(yīng)而加快電阻器主體的升溫速度，所以可以加快動(dòng) 作速度。
在圖4-1所示的保護(hù)元件中，包括導(dǎo)線固定電極2a或2b—可 動(dòng)電極2c—導(dǎo)線導(dǎo)體3—電阻器主體300—導(dǎo)線導(dǎo)體3，的電阻器通電 發(fā)熱電路在被保護(hù)設(shè)備的異常時(shí)通電而使電阻器主體300通電發(fā)熱， 由于該發(fā)生熱，低熔點(diǎn)可熔材料5a、 5b熔融而切斷導(dǎo)線固定電極2a、 2b之間。然而，與導(dǎo)線導(dǎo)體3的電阻率值相比，彈簧4例如不銹彈簧 4的電阻率值沒那么高，在電阻器通電發(fā)熱電路導(dǎo)通之后，在低熔點(diǎn) 可熔材料被熔融為止的期間內(nèi)，電流在導(dǎo)線固定電極2a或2b—可動(dòng) 電極2c—彈簧4—電阻器蓋電極301—電阻器主體300的路徑上流過， 從而彈簧4發(fā)熱，由于該彈簧特性的降低，有可能妨礙保護(hù)元件的動(dòng) 作。
因此，如圖4-2所示，優(yōu)選地，將絕緣間隔物901、 902介于彈 簧4與可動(dòng)電極2c之間、或彈簧4與電阻器蓋電極301之間。還可 以將這些絕緣間隔物901、 902分別介于彈簧4與可動(dòng)電極2c之間、 以及彈簧4與電阻器蓋電極301之間。另外，代替絕緣間隔物902, 還可以對(duì)電阻器蓋電極301涂敷絕緣膜。進(jìn)而，由于彈簧4的傾斜，彈簧4的上端內(nèi)周以及下端內(nèi)周有可能與導(dǎo)線導(dǎo)體3接觸而電流分流到彈簧4中，所以優(yōu)選地將絕緣筒903介于彈簧4的內(nèi)側(cè)與導(dǎo)線導(dǎo)體3之間。
在圖4-l、圖4-2所示的帶電阻器的保護(hù)元件中，除了在利用低熔點(diǎn)合金5a接合的可動(dòng)電極2c與導(dǎo)線固定電極2a ( 2b )之間的接合部位以外，在利用低熔點(diǎn)合金5c接合的可動(dòng)電極2c與電阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3之間的接合部位也支撐壓縮彈簧4的壓縮反作用力，所以能夠降低對(duì)這些各接合部位作用的應(yīng)力，從而能夠良好地防止低熔點(diǎn)合金的蠕變。
另外，對(duì)于低熔點(diǎn)合金使用Bi類低熔點(diǎn)合金或Sb類低熔點(diǎn)合金，并在直流下使用的情況下，即使在低熔點(diǎn)合金中發(fā)生由于Bi金屬或Sb金屬的析出而變脆弱的現(xiàn)象，也可以由于上述的應(yīng)力降低而良好地防止低熔點(diǎn)合金的破裂。
進(jìn)而，與通過利用熔線元件的熔融以及備用助熔劑而進(jìn)行的熔融合金的球狀化割斷來進(jìn)行動(dòng)作的合金型溫度熔斷器不同，不一定需要在低熔點(diǎn)合金上附著助熔劑，所以能夠避免由于切斷動(dòng)作時(shí)的電弧熱而引起的助熔劑碳化的問題，從而可以防止電弧損傷，并且可以保障切斷動(dòng)作后的充分的耐電壓性，作為大電流切斷用是優(yōu)選的。但是，從以耐濕等為目的的表面保護(hù)的方面來看，可以以上述的耐電壓性不會(huì)成為問題的程度存在助熔劑、臘等。
圖5的(X)是示出本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件的另一實(shí)施例的剖面圖。
在圖5的(X)中，1是耐熱性的絕緣基臺(tái)、例如是聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)板。2a、 2b是一對(duì)平行的導(dǎo)線固定電極，插通于絕緣基臺(tái)1，例如通過壓入方式被固定在基臺(tái)l上。對(duì)于該導(dǎo)線固定電極可以使用銅。導(dǎo)線固定電極的斷面形狀可以成為方形、圓形等，沒有特別限制。300是繞線型電阻器，帶導(dǎo)線導(dǎo)體的蓋安裝在耐熱性絕緣芯例如陶資芯的兩端，在芯上纏繞電阻線，其纏繞各端通過焊接等粘結(jié)到各蓋上，并設(shè)置在基臺(tái)l上， 一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3通過粘接劑例如玻璃與基臺(tái)1垂直地被固定于基臺(tái)1上從而被用作引導(dǎo)
軸。2c是可動(dòng)電極，被一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3插通，可動(dòng)電極2c的兩端部與各導(dǎo)線固定電極2a、 2b之間利用低熔點(diǎn)合金5a、 5a來接合，并且可動(dòng)電極2c與一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體2a或2b之間利用低熔點(diǎn)合金5c來接合。在利用低熔點(diǎn)合金5a接合可動(dòng)電極2c與導(dǎo)線固定電極2a( 2b )時(shí)，在可動(dòng)電極2c上設(shè)置陶缽狀孔200，導(dǎo)線固定電極2a (2b)的前端部被收容在該孔200中，接下來將低熔點(diǎn)合金5a熔融填充到陶缽狀孔并進(jìn)行固化。4是螺旋彈簧，被一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3插通，被上述可動(dòng)電極2c按壓而壓縮。7是殼體，引出有電阻器的另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3，。
在該帶電阻器的保護(hù)元件中，也可以與上述保護(hù)元件同樣地，由于被保護(hù)設(shè)備的過熱而使低熔點(diǎn)合金熔融從而切斷向被保護(hù)設(shè)備的供電。另外，在其他使用狀態(tài)中，在被保護(hù)設(shè)備的供電路上連接導(dǎo)線固定電極2a、 2b，在電阻器300的另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體3，與一側(cè)的導(dǎo)線固定電極2a或2b之間連接電阻器通電發(fā)熱電路，在該情況下，電阻器通電發(fā)熱電路總是被斷開，如果在被保護(hù)設(shè)備中產(chǎn)生異常，則傳感器感知該異常，電阻器通電發(fā)熱電路被導(dǎo)通而電阻器主體發(fā)熱，低熔點(diǎn)合金5a、 5a、 5c熔融，如圖5的(Y)所示，壓縮彈簧4被釋放，可動(dòng)電極2c從導(dǎo)線固定電極2a、 2b之間隔離開而切斷向被保護(hù)設(shè)備的供電。在該情況下，也可以設(shè)定低熔點(diǎn)合金5a、 5b的熔點(diǎn)，使得低熔點(diǎn)合金5a、 5a、 5c由于被保護(hù)設(shè)備的過熱而熔融從而切斷向被保護(hù)設(shè)備的供電。
在圖5所示的帶電阻器的保護(hù)元件中，除了在利用低熔點(diǎn)合金接合的可動(dòng)電極與導(dǎo)線固定電極之間的接合部位以外，還可以在利用低熔點(diǎn)合金接合的可動(dòng)電極與電阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體之間的接合部位處支撐壓縮彈簧的壓縮反作用力，所以能夠降低對(duì)這些各接合部位作用的應(yīng)力，能夠良好地防止低熔點(diǎn)合金蠕變。
另外，在可動(dòng)電極2c上設(shè)置陶缽狀孔200，使導(dǎo)線固定電極2a(2b)的前端部收容于該孔200中，接下來將低熔點(diǎn)合金5a熔融填充到陶缽狀孔中并進(jìn)行固化，由此利用低熔點(diǎn)合金5a來進(jìn)行可動(dòng)電極2c與導(dǎo)線固定電極2a、 2b的接合，所以可以抑制接合面積的偏差，并且可以期待利用低熔點(diǎn)合金5a向陶缽狀孔200的斜楔固定效應(yīng)而進(jìn)行的接合的穩(wěn)定化。
進(jìn)而，與通過利用熔線元件的熔融以及備用助熔劑而進(jìn)行的熔融合金的球狀化割斷來進(jìn)行動(dòng)作的合金型溫度熔斷器不同，不一定需要在低熔點(diǎn)合金上附著助熔劑，所以可以避免由于切斷動(dòng)作時(shí)的電弧熱而引起的助熔劑碳化的問題，可以防止電弧損傷，并且可以保障切斷動(dòng)作后的充分的耐電壓性，作為大電流切斷用是優(yōu)選的。但是，從以耐濕等為目的的表面保護(hù)的方面來看，可以以上述的耐電壓性不會(huì)成為問題的程度存在助熔劑、臘等。
上述導(dǎo)線固定電極2a、 2b的材質(zhì)可以是銅，為了防止表面氧化，可以包覆Sn、或以Sn為基的合金。
在該銅導(dǎo)線固定電極中，在與上述低熔點(diǎn)合金5a接合的界面上，銅向低熔點(diǎn)合金5a擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，從而有可能使低熔點(diǎn)合金5a的機(jī)械強(qiáng)度降低，并且使熔融溫度變化，所以可以在導(dǎo)線固定電極2a、 2b中的至少與低熔點(diǎn)合金5a接合的部分、優(yōu)選在導(dǎo)線固定電極2a、 2b的整個(gè)表面，并在與Sn或以Sn為基的合金包覆層之間，設(shè)置銅轉(zhuǎn)移阻止膜、例如Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一層以上的膜。
上述可動(dòng)電極2c的材質(zhì)可以是銅或銅合金例如黃銅，為了防止表面氧化，可以包覆Sn或以Sn為基的合金。為了阻止銅從銅合金可動(dòng)電極2c向接合該可動(dòng)電極2c與導(dǎo)線固定電極2a、 2b的低熔點(diǎn)合金5a擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，可以在可動(dòng)電極2c的至少與低熔點(diǎn)合金5a接合的部分，并在與Sn或以Sn為基的合金包覆層之間，設(shè)置銅轉(zhuǎn)移阻止膜、例如Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一層以上的膜。進(jìn)而，還可以在可動(dòng)電極2c的與低熔點(diǎn)合金5c接合的部分設(shè)置銅轉(zhuǎn)移阻止膜。優(yōu)選在可動(dòng)電極2c的整個(gè)表面上設(shè)置銅轉(zhuǎn)移阻止膜。
在上述引導(dǎo)軸或電阻器的導(dǎo)線導(dǎo)體3中，從與電阻器的電阻值的平衡來看，可以使用在銅線或銅合金線、鎳線、鐵線或鋼線上包覆了
銅層的復(fù)合線(對(duì)于任一個(gè)，都可以為了防止表面氧化而包覆Sn或以Sn為基的合金)，還可以在至少與低熔點(diǎn)合金5c相接合的部分、優(yōu)選在導(dǎo)線導(dǎo)體的整個(gè)表面，并在與Sn或以Sn為基的合金包覆層之間，i殳置銅轉(zhuǎn)移阻止膜、例如Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一層以上的膜。
通過設(shè)置這些中間層，導(dǎo)線固定電極的強(qiáng)度提高，所以還具有耐疲勞特性提高的優(yōu)點(diǎn)。另夕卜，還具有能夠抑制從Sn或以Sn為基的合金生長Sn金屬須的優(yōu)點(diǎn)。
上迷帶電阻器的保護(hù)元件可以用于鋰離子電池等二次電池的針對(duì)過熱的保護(hù)以及針對(duì)過充電/過放電的保護(hù)，圖6示出該保護(hù)電路的一個(gè)例子。
在圖6中，E是二次電池，S是充電用電源(或負(fù)載)，A是過充電防止開關(guān)用FET， B是過放電防止開關(guān)用FET， C是本發(fā)明的帶電阻器的保護(hù)元件。D是IC控制部，在二次電池充電時(shí)，檢測(cè)過充電并產(chǎn)生過充電防止信號(hào)從而使過充電防止開關(guān)用FET斷開(在負(fù)栽時(shí)，檢測(cè)二次電池的過放電并產(chǎn)生過放電防止信號(hào)從而使過放電防止開關(guān)用FET斷開)。在無法通過這些FET來處理時(shí)，從IC控制部向晶體管Tr發(fā)送導(dǎo)通信號(hào)，通過晶體管Tr的導(dǎo)通，帶電阻器的保護(hù)元件C的電阻器主體將二次電池作為電源而通電發(fā)熱，可熔合金5a、 5c熔融，在充電時(shí)二次電池E與充電用電源S之間被切斷(在負(fù)載時(shí)，二次電池E與負(fù)載S之間被切斷)。
帶電阻器的保護(hù)元件以熱性地、低接觸電阻地安裝到二次電池，在二次電池的異常發(fā)熱下，也由于可熔合金5a、 5c的熔融，二次電池E與充電用電源S之間或二次電池E與負(fù)載之間被切斷。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)元件，其特征在于，具有一對(duì)導(dǎo)線固定電極，與這些導(dǎo)線固定電極并排設(shè)置有引導(dǎo)軸，可動(dòng)電極以被引導(dǎo)軸插通的狀態(tài)橫跨設(shè)置在上述導(dǎo)線固定電極之間，利用低熔點(diǎn)合金接合各導(dǎo)線固定電極的前端與可動(dòng)電極之間以及上述引導(dǎo)軸與可動(dòng)電極之間，設(shè)置對(duì)上述可動(dòng)電極作用使其從上述導(dǎo)線固定電極隔離開的方向的力的壓縮彈簧，由于上述低熔點(diǎn)合金的熔融，可動(dòng)電極被壓縮彈簧施力從而從上述導(dǎo)線固定電極隔離開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，在電阻器主 體的兩端安裝導(dǎo)線導(dǎo)體而成的電阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體被用作引導(dǎo) 軸，對(duì)于壓縮彈簧使用螺旋彈簧，該螺旋彈簧在電阻器主體與可動(dòng)電 極之間被上述一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體插通，在電阻器的 一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體與兩 個(gè)導(dǎo)線固定電極的任意一個(gè)之間連接有電阻器通電發(fā)熱電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，在電阻器主 體的兩端安裝導(dǎo)線導(dǎo)體而成的電阻器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體被用作引導(dǎo) 軸，對(duì)于壓縮彈簧使用螺旋彈簧，該螺旋彈簧在被上述可動(dòng)電極按壓 的狀態(tài)下被上述一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體插通，在電阻器的另一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體 與兩個(gè)導(dǎo)線固定電極的任意一個(gè)之間連接有電阻器通電發(fā)熱電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)元件，其特征在于，在可動(dòng)電極 與壓縮螺旋彈簧的一端之間或壓縮螺旋彈簧的另一端與電阻器主體 端之間的至少一方介有絕緣體，在壓縮螺旋彈簧的內(nèi)側(cè)與引導(dǎo)軸之間 介有與上述絕緣體不同的絕緣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)元件，其特征在于，在可動(dòng)電極 上設(shè)置有收容各導(dǎo)線固定電極前端部的陶缽狀孔，利用低熔點(diǎn)合金接 合各導(dǎo)線固定電極的前端部與可動(dòng)電極是通過將低熔點(diǎn)合金熔融填 充到陶缽狀孔中并固化來進(jìn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 各導(dǎo)線固定電極前端部與可動(dòng)電極之間面接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 低熔點(diǎn)合金是包含Sn或In中的至少任意一種的無鉛合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 低熔點(diǎn)合金是含有Bi的無鉛合金。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 低熔點(diǎn)合金是含有Sb的無鉛合金。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 可動(dòng)電極以及電阻器主體^皮收容于殼體內(nèi)，各導(dǎo)線固定電極以及電阻 器的一側(cè)的導(dǎo)線導(dǎo)體從殼體引出。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 是直流用。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的保護(hù)元件，其特征在于， 導(dǎo)線固定電極的材質(zhì)為銅，在該導(dǎo)線固定電極表面的至少與低熔點(diǎn)合 金接合的部分，設(shè)置有阻止上述銅向低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn)移的銅轉(zhuǎn)移阻止 膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的保護(hù)元件，其特征在于，可動(dòng)電極 的材質(zhì)為銅或銅合金，在該可動(dòng)電極表面的至少與低熔點(diǎn)合金接合的 部分，設(shè)置有阻止上述銅向低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn)移的銅轉(zhuǎn)移阻止膜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的保護(hù)元件，其特征在于，銅轉(zhuǎn)移阻 止膜是Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一層膜以上的 膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的保護(hù)元件，其特征在于，銅轉(zhuǎn)移阻 止膜是Ni、 Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一層膜以上的 膜。
全文摘要
本發(fā)明提供彈簧式的可熔合金型保護(hù)元件，能有效防止由于壓縮彈簧的壓縮反作用力引起的低熔點(diǎn)合金的蠕變，從而保障該保護(hù)元件的正常動(dòng)作。具有一對(duì)導(dǎo)線固定電極(2a、2b)，與這些導(dǎo)線固定電極并排設(shè)置有引導(dǎo)軸(3)，可動(dòng)電極(2c)在被引導(dǎo)軸插通的狀態(tài)下橫跨設(shè)置在上述導(dǎo)線固定電極(2a、2b)之間，利用低熔點(diǎn)合金(5a、5c)接合各導(dǎo)線固定電極(2a、2b)的前端與可動(dòng)電極(2c)之間及上述引導(dǎo)軸(3)與可動(dòng)電極(2c)之間，設(shè)置有對(duì)上述可動(dòng)電極作用使其從上述導(dǎo)線固定電極隔離開的方向的力的壓縮彈簧(4)，由于上述低熔點(diǎn)合金(5a、5c)的熔融，可動(dòng)電極(2c)被壓縮彈簧(4)施力而從上述導(dǎo)線固定電極隔離開。
文檔編號(hào)H01H37/76GK101494134SQ20091000590
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者岡本尚, 田中嘉明, 金田喜巳郎 申請(qǐng)人:內(nèi)橋艾斯泰克股份有限公司