[其他]具有高密度硬陶瓷外壳的熔断器和该熔断器的制造方法

说明书

本发明涉及到一种高能限流熔断器，该熔断器含有一个导电的可熔断元件，该可熔断元件由高密度硬材料制成的外壳紧密地围绕着，特别是陶瓷。本发明还涉及到这样熔断器的制造方法。

一般来讲，熔断器是一种电器装置，设计用来导通电流和在电流达到一预定值时遮断该电流，为了防止电路上的过高电流。在故障电流达到它的最大幅值以前，非常高的故障电流就被遮断。一般，熔断器是为了防止危险，限制故障电路中电能的传送。

惯用的高能限流熔断器通常含有一由玻璃纤维或者陶瓷制成的电绝缘的，并由金属封装其二端的管体。这样的封装构成熔断器在被保护电路中的联接端。这种惯用的熔断器至少也含有一个线状或带状形式的导电的可熔断元件，该元件两端分别和两个金属封装端相接。可熔断元件由银，铜，铝等类似金属制成，并被电弧阻塞剂环绕，一般由充满绝缘管的石英砂组成。

当故障电流流过可熔断元件时，元件的金属受热并达到由其几何形状决定的位置上的熔点。然后产生电流遮断电弧，它的阻抗增加足以使电弧电压高于电源电压的数值。当电弧电压有一与电源电压相反的极性时，它促使故障电流变到零值。故障电流下降的这种特点与电弧阻塞剂的特性紧密相关。

当石英砂具有低的热传导率并仅充满绝缘管内部分空间（大约70%）时，导致由电弧产生的热消散量小，因此熔断器遮断电流的时间和熔断器能量的传递增加。由于电弧，可熔断元件的金属被蒸发并产生一内部压力。所产生的内部压力移动石英砂颗粒形成一个大于可熔断元件最初尺寸的空洞。导致电弧电压慢速上升，遮断电流所需的时间增加。

为了增加石英砂的热传导率和机械硬度，美国专利3，838，375（FRIND    et    AL），1974、9、24颁布，和4、003、129（KOCH    et    AL）1977、1、18颁布，揭示了借助于无机粘合剂将石英砂粘住。粘合剂是这样选择的，不影响电弧阻塞剂的疏松度。同惯用的利用典型塞充砂料的熔断器相比，利用粘合石英砂为电弧阻塞剂的熔断器，获得了性能上的改进。

本发明的目的仍是改进高能限流熔断器的性能，通过由高密度硬质材料特别是陶瓷来替代有或没有无机粘合剂的石英砂。该高密度硬质材料紧密围绕可熔断元件并在电弧的高温状态下表现强的绝缘电阻率，对电弧产生的压力和高温的冲击有强的耐力。

更确切地说，按照本发明，所提供的熔断器含有（a）-设计用来导通电流及当电流达到一预定值时熔断并遮断电流的可熔断元件，（b）紧密围绕可熔断元件由高密度硬质材料制成的外壳，（c）在外壳上安装的一对端子，与可熔断元件相互连接，为在电路中防止过电流给可熔断元件提供联接。如前面已述的，外壳的高密度硬质材料，在可熔断元件熔化，外壳内产生电弧的高温时，具有较高的绝缘电阻率，以及在电弧所产生的压力和高温的冲击下有强的耐力。

更可取的是，外壳的高密度硬质材料为象Al₂O₃和BeO这样的陶瓷。这样的陶瓷表现出更高的热传导率和比热，并能迅速吸收外壳内由电弧产生的热量。

如将要详细描述的，同现有技术中熔断器相比，具有对于电弧的高温强的耐力以及强的机械耐力的陶瓷使电弧电压较快地上升。因此能很快遮断故障电流。

按照本发明，在此还提供了限流熔断器的制造方法，它包括几步：（a）产生一可熔断元件，它被设计用来导通电流和在电流达到一给定值时熔化并遮断电流，（b）制造一由高密度硬质材料造的外壳并确定一和可熔断元件有相同形状和尺寸的空腔，（c）把可熔断元件插到外壳内确定的空腔中使得高密度硬质材料紧密围绕该可熔断元件，（d）安置一对与可熔断材料相连的端子在外壳上，该对端子对于在电路中防止过电流，为可熔断元件提供联接端。再者，外壳的高密度硬质材料在可熔断元件熔化，外壳内产生的电弧的高温时具有高绝缘电阻率，以及对于电弧引起的压力和高温的冲击有较强的耐力。

可取的是，在外壳上安置一对端子的步骤包含对外壳两端进行金属化的步骤。

按照本发明的最佳实施例，可熔断元件是细长的，生产外壳的步骤包括：产生两个由高密度硬质材料制成的互补的部件，每个部件具有相互接触的表面，两个互补部件之一的接触面含有一个有与可熔断元件相同形状和尺寸的凹槽。可熔断元件插入步骤包括把可熔断元件插入凹槽并将两个互补部件通过它们接触面的结合而被装配。