熔断丝和熔断器

技术领域

本发明涉及一种熔断丝，预设用于熔断器，优选用于G型熔断器，所述熔断丝具有能导电的熔断金属线。

本发明另外涉及一种熔断器，特别是G型熔断器，所述熔断器具有外部的熔断器壳体。在熔断器壳体中布置有至少一个围绕着特别是电绝缘的绕线模所缠绕的上述类型的熔断丝。

背景技术

用于保险熔断器的熔断丝在现有技术中是已知的。如上所述，熔断丝围绕着绕线模缠绕，其中，绕线模是不能导电的或者说不导电的。绕组的最终作用是增加熔断丝的有效长度而不扩大整个熔断器的长度。通过延长熔断丝，可以实现慢熔特性和更高的额定电压。金属线缠绕得越密，即，每单位长度所缠绕的线匝数越多，特别地每单位长度的熔断丝的电阻就越高。同样地每单位长度的热负荷也增高。

于是，如果要通过熔断器确保慢熔特性下的低额定电流，无论如何都需要熔断丝的更密集的或者说更紧密的绕组。

然而，在实践中出现的问题是线匝间距不能随意减小。毕竟为了避免电气短路，线匝间距需要限制为熔断丝直径的至少0.5到1.5倍。否则不可能可靠地防止相邻线匝之间的电气短路，因为在线匝之间会引起火花跳跃。所谓的“几乎短路”和/或“线匝间短路”也是有可能的，其中，这一点最终导致了电压或者说电流的不规范的或者说非标准化的熔断器特征，因为这一点改变了熔断器的特性。

此外，线匝要缠绕得越密，围绕着绕线模所缠绕的熔断丝的制造就越复杂。卷线密度或者说线匝间距的局部波动是不可避免的，这对熔断器特征和负载特征以及熔断器的关断特征的特性具有不利影响。

由于熔断器用于技术上非常敏感的区域，并且特别地用于(过载)保护，因此必须尽可能避免任何波动和/或假定的短路(“几乎短路”)。因此，不得低于预给定的卷线密度或者说预给定的线匝间距。

对于规范的或者说指定的值，熔断器需具有相应的(熔断器)特性。如果线匝的接触位置上产生了电气连接，这一点无论如何都不会实现，这就是为何最小线匝间距是至关重要的。

但是，即使取较大的间距，由于制造工艺的原因也无法避免，至少局部地存在过小的线匝间距，使得熔断丝可能在较小区域发生短路。此外，这也可能由熔断丝本身的属性引起和/或熔断丝的线匝之间的轻微的，特别是导电的污垢也可能导致短路。

另一个问题是在焊料中所使用的使熔断丝端部接合所需的助焊剂。如果将带有镀锡层的金属线用作熔断丝或者说使用含锡的熔断丝，则助焊剂会侵蚀锡层或者说锡材料，并在必要的回流过程中由于熔化而形成焊桥。这对熔断器特征产生不利影响，其中无法再遵循为熔断器指定的值，特别是特性、熔化时间和/或其他边界值。

发明内容

那么本发明的目的是提供一种减少或者说至少基本上降低现有技术中的上述问题或者说挑战的熔断丝或者说熔断器。

根据本发明，通过预设至少局部地、优选完全地包围熔断金属线的外周面的电绝缘的和/或不导电的护套，前述目的在开头所述类型的熔断丝中至少基本上实现。

优选地，电绝缘护套直接布置在熔断金属线的外周面上并且特别地包封熔断金属线的整个外周面。最终，护套因此包覆熔断金属线，使得熔断金属线用作熔断丝的芯。

电绝缘的和/或不导电的护套理解为，不能导电的和/或不影响熔断金属线的导电特征的护套。特别地，护套上没有电流通过。

与从现有技术已知的熔断器(保险熔断器)相比，通过包围熔断金属线的护套线匝间距特别地可以显著减少，特别是下降到几乎是0mm。毕竟一个线匝的护套可以碰触相邻线匝的护套。这使得能够使用与从现有技术已知的熔断器相比具有全新尺寸的熔断器。根据本发明，可以在没有电气短路或任何其他损害的风险的情况下提供一种用于熔断器的熔断丝。

根据本发明，以有利的方式克服了现有技术在线匝间距方面的限制。

即使熔断金属线线匝彼此直接或者说非常紧密地贴靠，也可以可靠地避免线匝之间的短路，因为导电的熔断金属线毕竟被电绝缘体(护套)包围。由此防止了熔断丝的相邻线匝之间的电气短路。

这也解决了由于制造工艺和/或由于绕线机的公差而导致线匝间距局部波动的问题。根据本发明，线匝间距也可以变化。

此外，现有技术的另一个问题可以通过护套解决。熔断器中使用的焊料已然不会再影响熔断金属线的导电特征，因为熔断金属线毕竟不必直接暴露于焊料和/或助焊剂。这一点特别地也适用于不应焊接的那部分熔断丝。此外，所使用的助焊剂或者说焊料也可以调配得更具化学腐蚀性、但特别地在工艺上更加优化。根据本发明，熔断金属线的金属合金或者说金属通过护套保护免受助焊剂的影响。相应地，护套也确保了熔断金属线的化学保护层。

将熔断丝用于G型熔断器，即，用于设备保护熔断器是特别有利的。设备保护熔断器在DIN系列标准60127，特别是DIN EN IEC 60127(截至2019年5月)中有统一规范，其中有许多项DIN规范与上述系列保持对应。通过根据本发明的熔断丝，可以提供适于非常慢熔的特征(特别是适于低额定电流)的G型保险装置。

G型熔断器是一种保险熔断器和过流保护装置，如果电流强度在足够的或者说可预先确定的时间内超过某个特定值，其会通过熔断丝的熔化来使电路中断。术语“保险熔断器”也定义在上述DIN系列标准中。替选地，设备保护熔断器也可以称为GS熔断器。G型熔断器针对约0.03至40A的额定电流而制造，具有约为5A至300kA，尤其是约10A至300kA的断流容量。G型熔断器的长度和/或宽度根据各国特殊规定进行调节。

在一个特别优选的实施方案中预设，护套设计为涂层。优选预设漆作为涂层。将护套作为涂层来涂覆特别地能够实现护套的简单涂装或者说适用于根据本发明的熔断丝的简单制造工艺，其中特别地，“常规的”熔断金属线可以通过涂层利用护套设计为根据本发明的熔断丝。

由聚合物在溶剂混合物，特别是甲酚溶剂混合物中的溶液形成的这种类型的涂层可优选用作涂层。替代地或附加地，可以预设，涂层具有树脂(优选溶解在溶剂混合物中)作为材料。溶解在溶剂混合物中的树脂可以特别地具有添加剂和/或固化催化剂。此外，涂层可以具有塑料、优选聚氨酯作为材料，和/或设计为聚酰亚胺漆。

护套的上述的根据本发明的设计能够实现护套的电绝缘功能和/或不导电功能。例如，可以涂上漆或者说涂层，并且随后在300至600℃之间的温度下烘烤。优选地获得光滑、同心和无孔的膜，其中也可以预设多次涂漆和随后的烘烤。漆可以上漆和烘烤5至30次，优选6至20次之间。

聚酰亚胺漆因其高耐热性而特别有利。最终，这使得护套能够承受高的热应力，特别是由熔断金属线所引导的电流引起的高的热应力，而不会损害熔断金属线的电绝缘。

优选地，护套设计为不含金属，也就是说，护套的材料至少基本上不具有金属或金属合金。在另一个实施方案中，护套可以设计为硅树脂护套和/或具有塑料和/或硅树脂作为材料，和/或由其组成。硅树脂可以称为聚(有机)硅氧烷，特别地指一组合成聚合物，其中硅原子通过氧原子结合。硅树脂护套能够实现熔断金属线的低成本的电绝缘，其特别地与熔断金属线的外周面耐久地或者说持久地连接。

护套可以，特别是直接或间接地，牢固地与熔断金属线的(优选是整个的)外周面连接，优选材料锁合地连接。特别地，熔断金属线的外周面与护套之间的连接可以在熔断金属线护套本身的制造期间或者说在涂覆护套时促成。如果护套设计为涂层和/或硅树脂护套并且通过涂覆在熔断金属线的外周面上来生产，则优选“自动地”产生上述的连接。

在另一个非常特别优选的实施方案中预设，护套的材料具有在0.1wt％至25wt％之间，优选在1wt％至20wt％之间，更优选在5wt％至15wt％之间，并且特别地至少基本上在8wt％至12wt％之间的占熔断丝的全部材料的比例或者说重量分数，特别是质量分数。护套材料在熔断丝的全部材料中的上述质量分数表明护套最终确切说来具有占熔断丝的材料的较小比例。非常特别优选地，熔断丝主要由熔断金属线组成，其中，熔断金属线具有占熔断丝的全部材料30wt％至99.9wt％之间，优选在60wt％至95wt％之间的质量分数。非常特别优选地，护套设计为围绕熔断金属线的外周面所涂覆的漆膜。

此外，在本发明构思的进一步优选设计方案中，熔断金属线可具有至少局部地包围熔断金属线的附加护套。附加护套可以布置在熔断金属线和护套之间。特别地，附加护套直接预设在熔断金属线的外周面上并且优选完全包围熔断金属线的外周面。在这种情况下，附加护套可以至少局部地、优选完全地在其远离熔断金属线的外周面上被不导电的或者说电绝缘的护套包围。非常特别优选地，附加护套也设计为能导电。

附加护套可以具有金属，特别是金属合金，优选锡和/或锡合金作为材料。附加护套还可以优选地用于减弱过载情形下的物理化学过程，以便特别地能够实现关断——也称为M效应。

在电流过载的情况下，最大的放热最终发生在附加护套的涂覆区域中(特别是在锡涂覆的区域中)的熔断金属线或者说熔断丝的狭窄位置，该放热加热附加护套的材料，特别是锡或锡合金。当超过熔化温度时，锡变成液态并与熔断金属线的材料形成合金。与熔断金属线的原料或材料相比，这种合金具有较低的导电性和导热性，特别地具有较低的熔点。由于放热继续增加，熔断丝或者说熔断金属线在低于实际熔点的相应位置熔融并阻绝电流路径。这种现象是由梅特卡夫在1939年发现的，这就是为什么其作为M效应被公知并且被称为M效应。因此，熔断器，特别是G型熔断器，可以通过将特别地具有锡和/或由锡构成的附加护套涂覆到熔断金属线的外侧来利用先前描述的M效应切断熔断器。

非常特别优选地，当超过熔断金属线的和/或附加护套的熔点时，护套也熔融。

熔断金属线、护套和/或附加护套优选设计为使得其具有至少基本上为圆形的外横截面。非常特别优选地，熔断金属线具有圆形横截面并且特别地设计为柱形。护套和/或附加护套可以优选直接或间接地邻近熔化程度的外周面布置并且优选具有环形横截面和/或设计为中空圆柱形。熔断金属线和护套的上述设计能够实现熔断金属线连同护套的简单制造和简单涂层。

此外，这种熔断金属线可以特别好地、特别是沿不同方向绕着绕线模进行缠绕。

特别地，附加护套和/或护套的形状可以设计为与熔断金属线的外横截面对应。附加护套的形状优选地与熔断金属线的外横截面对应，其中，护套又能够与附加护套的外横截面和/或熔断金属线的外横截面对应。特别地，附加护套和/或护套在熔断金属线的外周面上的涂覆以如下方式进行，即，在熔断金属线与护套和/或附加护套之间没有活动空间、没有间隙和/或没有气孔和/或没有“滑动”。

此外，熔断丝可以具有在1μm到1000μm之间，优选地在10μm到600μm之间，更优选地在15μm到550μm之间的直径。熔断丝的上述厚度或者说直径特别设计为使得熔断器、优选G型熔断器的开关特征可以得到保证。替代地或附加地可以预设，熔断金属线具有在1μm至800μm之间、优选地在5μm至500μm之间、更优选地在10μm至400μm之间的直径。

护套和/或附加护套可特别地具有在0.01μm至300μm之间、更优选在0.1μm至200μm之间、更优选在1μm至100μm之间、再而更优选在1.5μm到50μm之间的层厚度。特别优选地，护套和/或附加护套具有至少基本上恒定的层厚度，从而特别地获得护套和/或附加护套的环形和/或中空圆柱形的形状。

熔断金属线可以具有金属，特别是金属合金作为材料。可以预设铜、银和/或铜合金和/或银合金作为材料或者说金属。也可以预设锡和/或锡合金作为熔断金属线的材料。替选地或附加地，可以预设不同于铜和/或银的金属合金和/或金属，特别是钢、镍、铁和/或钨，作为用于熔断金属线的材料。

特别优选地预设，特别是为了确保M效应，附加护套的材料、特别是附加护套的金属不同于熔断丝的材料，特别是熔断丝的金属。特别地，材料的金属合金彼此不同。非常特别优选地预设了，熔断金属线被锡涂层或锡合金涂层包围，涂层确保了熔断丝的上述的开关特征。

本发明还涉及一种熔断器，特别是G型熔断器，其具有外部的熔断器壳体，其中，在熔断器壳体中布置有至少一个绕着特别是电绝缘的绕线模所缠绕的、根据上述实施方案中的至少一个的熔断丝。

结合根据本发明的熔断器，为避免不必要的重复和/或阐述可以参考熔断丝的优点和/或特定的实施方案，其以根据本发明的类型和方式同时也适用于熔断器。关于这一点应相应地明确参考前面的阐述，这些阐述也呈现了熔断器、特别是G型熔断器的优选设计方案。

对于熔断器，特别优选地预设，熔断器壳体设计为在两个端面上至少局部地敞开或开口。非常特别优选地进一步预设，熔断器壳体具有至少基本上空心圆柱形的形状，其中，特别地可以预设玻璃和/或陶瓷作为熔断器壳体的材料。在熔断器壳体端侧上，特别是为了电气接合，可以分别布置至少一个设计为用于电气接合的接触帽。接触帽特别地插上或者说布置在熔断器壳体的端面上，使得熔断器壳体的开口被覆盖，特别地熔断金属线和/或焊料布置在该开口中。也可以在熔断器壳体的端侧布置指示器。替代地或附加地可以预设，壳体具有陶瓷的材料和/或瓷器料作为材料和/或由其构成。

此外，优选圆柱形的绕线模可以设计为玻璃纤维芯和/或具有至少一条玻璃纤维作为材料和/或由其构成。玻璃纤维可以特别地设计为不导电或电绝缘。替代地或附加地，原则上可以预设玻璃、陶瓷和/或特别是耐高温的塑料作为绝缘纤维的材料。陶瓷纤维也可以特别地被预设为绕线模的材料。

特别是在圆柱形的设计中，绕线模可以具有在0.01mm至2mm之间，优选在0.1mm至1mm之间，更优选在0.2mm至0.7mm之间的厚度和/或直径。

对于给定的熔断丝长度，绕线模的外径特别地与熔断丝的绕组的数量对应。对于相同的熔断丝长度，绕线模越厚，熔断丝的包绕就越少。

有利地，熔断丝绕着绕线模缠绕使得线匝彼此紧密贴靠。

熔断丝的直接相邻的线匝之间的间距可以设计为小于0.5mm，优选小于0.05mm，更优选小于0.01mm，更优选小于0.001mm。目前，在现有技术中，0.018mm至0.561mm之间的间距预设为线匝之间的最小间距。根据本发明，该间距可以明显降低。

熔断器可以具有在5mm到50mm之间，优选地在6.1mm到30mm之间的长度。可以特别地根据使用目的和/或各国特殊规定来选择熔断器的长度。

熔断器还可以具有在1mm到10mm之间，优选在2.1mm到5.8mm之间的宽度。宽度也可以根据使用目的进行调整。

附图说明

本发明的进一步特征、优点和可能的用途从下文借助附图对实施方案的描述和附图本身中。在此，所有描述的和/或以图象呈现的特征单独地或以任意组合的形式形成本发明的主题，而与其在权利要求或权利要求的引用关系中的总结无关。其中：

图1示出了根据本发明的熔断器的示意性横截面图，

图2示出了根据本发明的熔断丝的示意性横截面图，

图3示出了根据本发明的熔断丝的另外的实施方案的示意性横截面图，以及

图4示出了根据本发明的熔断器的另外的实施方案的示意性横截面图。

具体实施方式

图2示出了熔断丝1，其被预设用于熔断器2，如图1和图4所示。

作为熔断器2，这里所示的实施方案中预设了G型熔断器2。

熔断丝1具有能导电的熔断金属线3。如图2和图3所示，熔断金属线3可以具有至少基本上圆形的横截面。

图2示出，熔断金属线3的外周面4至少局部地、特别地完全地被电绝缘的和/或不导电的护套5包围。在图2中所示的实施方案中预设，护套5直接邻接熔断金属线3的外周面4。在此，特别地，在外周面4和护套5之间不预设间隙和滑动或者说至少基本上不预设(内部净宽的)间距。

图3示出了护套5间接地包围熔断金属线3的外周面4，其中，在熔断金属线3的外周面4和护套5的面朝熔断金属线3的内侧之间，预设有另外的层或者说附加护套6。

护套5可以设计为涂层和/或漆。涂层可以通过聚合物在溶剂混合物，特别是甲酚溶剂混合物中的溶液形成。替选或附加地，涂层可以具有优选溶解在溶剂混合物中的树脂作为材料。可将添加剂和/或固化催化剂添加到溶解在溶剂混合物中的树脂。

此外，护套5或者说涂层可以具有塑料(优选聚氨酯)作为材料和/或设计为聚酰亚胺漆。

在图2中所示的熔断丝1的实施方案预设，护套5设计为漆，其中，在制造熔断丝1时，熔断金属线3多次(特别是6至20次)上漆以形成护套5，其中，随后将漆在300至600℃之间的温度下进行烘烤。

此外，在图2所示的护套5设计为不含金属。

未示出的是，护套5设计为硅树脂护套。在此，护套5可以具有硅树脂和/或由硅树脂构成。

如上所述，护套5可以(与设计为漆层无关地)具有由塑料制成的材料和/或由该材料构成。非常特别优选地，该材料设计为使得护套5是电绝缘的和/或不导电的。

此外，在图2所示的实施方案中预设了，护套5的材料具有占熔断丝1的全部材料5wt％至15wt％之间的比例或者说质量分数。在未详细示出的其他实施方案中，护套5的材料占熔断丝1的全部材料或者说总质量分数的质量分数可以在0.1wt％至25wt％之间变化。

图3示出了熔断丝1具有特别是直接地、至少局部地包围熔断金属线3的附加护套6。附加护套6布置在熔断金属线3和护套5之间。此外，附加护套6具有金属作为材料，特别是在所示实施方案中的金属合金、锡或者说锡合金。熔断金属线3的材料，特别是金属，在此可以不同于附加护套6的金属。熔断金属线3和附加护套6的材料以如下方式相互配合，即，在跳闸的情况下可以确保先前描述的M效应。

图3进一步示出，熔断金属线3具有圆形的外横截面，其中，护套5和附加护套6都具有至少基本上是圆形的外横截面。在此，熔断金属线3可以具有圆柱形的形状。附加护套6和护套5可以具有环形横截面并且特别地形成中空圆柱形状。

此外，图3示出各层(熔断金属线3、附加护套6和护套5)之间没有预设活动空间。上述层或上述部件3、5、6彼此直接邻接。

图2中所示的熔断丝1具有15μm到550μm之间的直径7。熔断丝3又可以具有10μm到400μm之间的直径8。图2中所示的护套5特别地可以具有在1.5μm至50μm之间的直径。

熔断丝3可以具有金属，特别是金属合金作为材料。可以预设铜、银和/或锡和/或铜合金、银合金和/或锡合金作为熔断金属线3的金属或者说材料。

如上所述，在图3中所述的实施方案中，附加护套6的材料与熔断金属线3的材料设计为不同，其中，特别是材料的金属合金彼此不同。

图1示出了熔断器2，在所示实施方案中示出了G型熔断器2。熔断器2具有熔断器壳体11，其中，在熔断器壳体11中预设有至少一个根据前述实施方案之一的、绕着电绝缘的绕线模12所缠绕的熔断丝1。

熔断器壳体11可以设计为中空状，特别是中空圆柱状，并且(在其他的实施方案中)具有玻璃和/或陶瓷作为材料。

图4示出了熔断器2的另外的实施方案。图1和图4的不同之处在于熔断丝1的直接相邻的线匝16之间的间距17设计得不同。通过电绝缘护套5，线匝16可以彼此紧密缠绕，使得间距17可以减小到几乎为零。然而如图1中详细所示，也可以预设出线匝16的间隔。两个实施方案都可以用熔断丝1来实现。

未示出的是，熔断器壳体11设计为在两个端面13上至少部分地敞开。熔断丝1可以被引导穿过该开口。

图1和图4示出，在熔断器壳体11端侧上(在端面13上)分别布置至少一个设计为用于电气接合的、特别是金属的接触帽14。接触帽14可以封闭熔断器壳体11的开口，该开口可以预设在端侧上。

图1和图4中所示的绕线模12可以具有圆柱形的形状和/或被设计为玻璃纤维芯。在此，绕线模12可以具有至少一条玻璃纤维作为材料和/或由其构成。

图1所示的绕线模12具有在0.2mm至0.7mm之间的厚度或者说直径。

特别地与图1相比，图4示出，绕着绕线模12缠绕的熔断丝1的直接相邻的线匝16的间距17可以设计得非常小。在图示的实施方案中，间距17小于0.05mm，特别地小于0.01mm。

对于熔断丝1的在图1中所示的缠绕预设了，预设有由现有技术已知的0.018和0.561mm之间的间距17。

熔断器2可以具有在6.1mm到30mm之间和/或大于30mm(特别是在30mm到60mm之间)的长度。熔断器2的宽度也可以在2.1到5.8mm之间和/或在5.8到15mm之间和/或大于5.8mm。

图4中详细示出了直接相邻的线匝16的间距17可以减小到几乎为零或者说减小到非常小的间距17。因此，线匝16可以直接彼此邻接，使得熔断丝1的相邻的线匝16的护套5可以直接相互接触，特别是全面地相互贴靠。

附图标记列表

1 熔断丝

2 熔断器

3 熔断金属线

4 3的外周面

5 护套

6 附加护套

7 1的直径

8 3的直径

9 5的层厚度

10 6的层厚度

11 熔断器壳体

12 绕线模

13 端面

14 接触帽

15 12的厚度

16 线匝

17 间距。