特開2024-112288改善された熱及びＯＳＲヒューズ性能のための勾配ブリッジ断面
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112288
(43)【公開日】2024-08-20
(54)【発明の名称】改善された熱及びＯＳＲヒューズ性能のための勾配ブリッジ断面
(51)【国際特許分類】
H01H 85/06 20060101AFI20240813BHJP
【ＦＩ】
H01H85/06
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024004522
(22)【出願日】2024-01-16
(31)【優先権主張番号】63/483,633
(32)【優先日】2023-02-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519226506
【氏名又は名称】リテルフューズ、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ファウスト、スコット
(72)【発明者】
【氏名】ジョーンズ、クリストファー エイチ．
【テーマコード（参考）】
5G502
【Ｆターム（参考）】
5G502AA01
5G502AA09
5G502BB07
5G502BB17
5G502BC03
5G502FF10
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ヒューズのアーク放電に関し、より具体的には、オープン状態抵抗を改善するためのヒューズ設計に関する。
【解決手段】ヒューズエレメントは、中心部分の一方の側に隣接して位置するブリッジアセンブリを備える。ブリッジアセンブリは、ヒューズ端子に接続された複数のブリッジを有する。各ブリッジは、互いのブリッジとは異なる断面積を有する。第１のブリッジは、中心部分に隣接し、第１の断面積を有する。最後のブリッジは、ヒューズ端子に隣接し、第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】ヒューズエレメントは、中心部分の一方の側に隣接して位置するブリッジアセンブリを備える。ブリッジアセンブリは、ヒューズ端子に接続された複数のブリッジを有する。各ブリッジは、互いのブリッジとは異なる断面積を有する。第１のブリッジは、中心部分に隣接し、第１の断面積を有する。最後のブリッジは、ヒューズ端子に隣接し、第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の端子及び第２の端子の間に配置されたヒューズエレメントを備えるヒューズエレメントアセンブリであって、前記ヒューズエレメント、前記第１の端子、及び前記第２の端子は、導電性材料を含み、前記ヒューズエレメントは：
中心部分；及び
前記中心部分及び前記第１の端子の間に配置されたブリッジアセンブリ
を有し、前記ブリッジアセンブリは：
第１の分量の導電性材料を含む第１のブリッジ；及び
第２の分量の導電性材料を含む第２のブリッジ
を更に含み、前記第１のブリッジは、前記第２のブリッジ及び前記中心部分の間に挟まれ、前記第２の分量は、前記第１の分量よりも大きい、ヒューズエレメントアセンブリ。
中心部分；及び
前記中心部分及び前記第１の端子の間に配置されたブリッジアセンブリ
を有し、前記ブリッジアセンブリは：
第１の分量の導電性材料を含む第１のブリッジ；及び
第２の分量の導電性材料を含む第２のブリッジ
を更に含み、前記第１のブリッジは、前記第２のブリッジ及び前記中心部分の間に挟まれ、前記第２の分量は、前記第１の分量よりも大きい、ヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項2】
前記ブリッジアセンブリは、第３の分量の導電性材料を含む第３のブリッジを更に含み、前記第２のブリッジは、前記第１のブリッジ及び前記第３のブリッジの間に挟まれ、前記第３の分量は、前記第２の分量よりも大きい、請求項１に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項3】
前記第１のブリッジは、第１の断面積を含む第１のブリッジ頂部を含み；
前記第２のブリッジは、第２の断面積を含む第２のブリッジ頂部を含み、前記第２の断面積は、前記第１の断面積よりも大きい、請求項２に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
前記第２のブリッジは、第２の断面積を含む第２のブリッジ頂部を含み、前記第２の断面積は、前記第１の断面積よりも大きい、請求項２に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項4】
前記第３のブリッジは、第３の断面積を含む第３のブリッジ頂部を含み、前記第３の断面積は、前記第１の断面積よりも大きい、請求項３に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項5】
前記第１のブリッジは、前記第１のブリッジ頂部の下に配置された第１の開口部を含み；
前記第２のブリッジは、前記第２のブリッジ頂部の下に配置された第２の開口部を含み；
前記第３のブリッジは、前記第３のブリッジ頂部の下に配置された第３の開口部を含む、
請求項４に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
前記第２のブリッジは、前記第２のブリッジ頂部の下に配置された第２の開口部を含み；
前記第３のブリッジは、前記第３のブリッジ頂部の下に配置された第３の開口部を含む、
請求項４に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項6】
前記第１の開口部、前記第２の開口部及び前記第３の開口部は、同じサイズである、請求項５に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項7】
前記第１の開口部は、第１の面積を有し、前記第２の開口部は、第２の面積を有し、前記第３の開口部は、第３の面積を有し、前記第１の面積は、前記第２の面積よりも大きく、前記第２の面積は、前記第３の面積よりも大きい、請求項５に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項8】
前記第１のブリッジは、前記第１の開口部の下に配置された第１のブリッジ底部を含み；
前記第２のブリッジは、前記第２の開口部の下に配置された第２のブリッジ底部を含み；
前記第３のブリッジは、前記第３の開口部の下に配置された第３のブリッジ底部を含む、
請求項５に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
前記第２のブリッジは、前記第２の開口部の下に配置された第２のブリッジ底部を含み；
前記第３のブリッジは、前記第３の開口部の下に配置された第３のブリッジ底部を含む、
請求項５に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項9】
前記第１の開口部は、前記第２の開口部からの第１の距離であり、前記第２の開口部は、前記第３の開口部からの第２の距離である、請求項５から８の何れか一項に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項10】
前記第１の距離は、前記第２の距離に等しい、請求項９に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項11】
前記第１の距離は、前記第２の距離よりも小さい、請求項９に記載のヒューズエレメントアセンブリ。
【請求項12】
中心部分の第１の側に隣接して配置されたブリッジアセンブリを備えるヒューズエレメントであって、前記ブリッジアセンブリは、ヒューズの端子に結合された複数のブリッジを有し、
前記複数のブリッジの各ブリッジは、前記複数のブリッジの互いのブリッジとは異なる断面積を含み；
前記複数のブリッジの第１のブリッジは、前記中心部分に隣接し、第１の断面積を有し；
前記複数のブリッジの最後のブリッジは、前記端子に隣接し、第２の断面積を有し、前記第２の断面積は、前記第１の断面積よりも大きい、ヒューズエレメント。
前記複数のブリッジの各ブリッジは、前記複数のブリッジの互いのブリッジとは異なる断面積を含み；
前記複数のブリッジの第１のブリッジは、前記中心部分に隣接し、第１の断面積を有し；
前記複数のブリッジの最後のブリッジは、前記端子に隣接し、第２の断面積を有し、前記第２の断面積は、前記第１の断面積よりも大きい、ヒューズエレメント。
【請求項13】
前記第１のブリッジ及び前記最後のブリッジの間の前記複数のブリッジの追加のブリッジは、隣接したブリッジよりも大きい断面積を有し、前記隣接したブリッジは、前記追加のブリッジよりも中心部分に近い、請求項１２に記載のヒューズエレメント。
【請求項14】
前記中心部分の第２の側に隣接して配置された第２のブリッジアセンブリを更に備え、前記第２の側は、前記第１の側と反対であり、前記第２のブリッジアセンブリは、前記ヒューズの第２の端子に結合された第２の複数のブリッジを有し、
前記第２の複数のブリッジの各ブリッジは、前記複数のブリッジの互いのブリッジとは異なる断面積を含み；
前記第２の複数のブリッジの第１のブリッジは、前記中心部分に最も近く、最小断面積を有し；
前記第２の複数のブリッジの最後のブリッジは、前記第２の端子に最も近く、最大断面積を有する、請求項１２又は１３に記載のヒューズエレメント。
前記第２の複数のブリッジの各ブリッジは、前記複数のブリッジの互いのブリッジとは異なる断面積を含み；
前記第２の複数のブリッジの第１のブリッジは、前記中心部分に最も近く、最小断面積を有し；
前記第２の複数のブリッジの最後のブリッジは、前記第２の端子に最も近く、最大断面積を有する、請求項１２又は１３に記載のヒューズエレメント。
【請求項15】
前記第１のブリッジ及び前記最後のブリッジの間の前記第２の複数のブリッジの追加のブリッジは、隣接したブリッジよりも大きい断面積を有し、前記隣接したブリッジは、前記追加のブリッジよりも中心部分に近い、請求項１４に記載のヒューズエレメント。
【請求項16】
端子及び中心部分の間に配置されたブリッジアセンブリを備えるヒューズエレメントであって、前記ブリッジアセンブリは、複数のブリッジを有し、オープン事象の際に：
前記ブリッジアセンブリの第１のブリッジが、第１の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第１の面積を有する第１の溶融銅堆積になり；
前記ブリッジアセンブリの第２のブリッジが、第２の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第２の面積を有する第２の溶融銅堆積になり、前記第１のブリッジは、前記第２のブリッジよりも前記中心部分に近く、前記第１の期間は、前記第２の期間よりも前である、ヒューズエレメント。
前記ブリッジアセンブリの第１のブリッジが、第１の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第１の面積を有する第１の溶融銅堆積になり；
前記ブリッジアセンブリの第２のブリッジが、第２の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第２の面積を有する第２の溶融銅堆積になり、前記第１のブリッジは、前記第２のブリッジよりも前記中心部分に近く、前記第１の期間は、前記第２の期間よりも前である、ヒューズエレメント。
【請求項17】
前記第１の面積は、前記第２の面積よりも大きい、請求項１６に記載のヒューズエレメント。
【請求項18】
第２の端子及び前記中心部分の間に配置された第２のブリッジアセンブリを更に備え、前記第２のブリッジアセンブリは、第２の複数のブリッジを有し、オープン事象の際に：
前記第２のブリッジアセンブリの第３のブリッジが、第３の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第３の面積を有する第３の溶融銅堆積になり；
前記第２のブリッジアセンブリの第４のブリッジが、第４の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第４の面積を有する第４の溶融銅堆積になり、前記第３のブリッジは、前記第４のブリッジよりも前記中心部分に近く、前記第３の期間は、前記第４の期間よりも前である、請求項１６又は１７に記載のヒューズエレメント。
前記第２のブリッジアセンブリの第３のブリッジが、第３の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第３の面積を有する第３の溶融銅堆積になり；
前記第２のブリッジアセンブリの第４のブリッジが、第４の期間において、アーク放電し、その後溶融して、第４の面積を有する第４の溶融銅堆積になり、前記第３のブリッジは、前記第４のブリッジよりも前記中心部分に近く、前記第３の期間は、前記第４の期間よりも前である、請求項１６又は１７に記載のヒューズエレメント。
【請求項19】
前記第３の面積は、前記第４の面積よりも大きい、請求項１８に記載のヒューズエレメント。
【請求項20】
前記第１の期間は、前記第３の期間に等しく；
前記第２の期間は、前記第４の期間に等しい、
請求項１９に記載のヒューズエレメント。
前記第２の期間は、前記第４の期間に等しい、
請求項１９に記載のヒューズエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、ヒューズのアーク放電に関し、より具体的には、オープン状態抵抗を改善するためのヒューズ設計に関する。
【背景技術】
【0002】
ヒューズは、電気システム内で過電流からの保護のために使用され、過電流状態が生じた場合に破断する犠牲デバイスである。ヒューズは、２つの金属接点端子をともにつなぐ、金属線又は金属ストリップ等の、ヒューズエレメントを含み、これは、過剰な電流が流れる場合に溶融／破断する。この破断により、開回路がもたらされ、それゆえ、ヒューズが接続されるデバイスが保護される。ヒューズは、多様な形状及びサイズで提供され、小型の回路電子部品から大規模産業用途まで、多くの用途を有する。コンポーネント保護デバイスであることに加えて、ヒューズは、車両において使用される場合等では、車両事故に応じた火災からの保護を行うので、安全デバイスでもある。
【0003】
１つの重要なヒューズ性能メトリックは、オープン状態抵抗（ＯＳＲ）であり、これは、破断に起因して開放された際のヒューズの端子にわたる測定される電気抵抗である。ＯＳＲメトリックは、漏れ電流をベンチマーク評価するために使用され、当該漏れ電流は、通常動作電圧においてオープン事象に続いてヒューズを通過する電流の量である。電気車両（ＥＶ）ヒューズの場合、製品仕様は、典型的には、最大漏れ電流が０．５ミリアンペアであることを要求し、これはひいては、一般的にはメガオーム範囲における最小ＯＳＲ値を要求する。実用時には、高電力オープン事象の確率的性質は、少なくとも６桁の大きさにまたがる予想ＯＳＲ分布をもたらす。この理由で、ＯＳＲを最大化する設計は価値がある。
【0004】
ブリッジのアセンブリ又はアレイであるヒューズエレメントを有するヒューズは、高電流障害状態（オープン事象）に起因したヒューズ破断中に一度に全て燃焼する傾向がある。各ブリッジは、同時に燃焼し、溶融銅（ヒューズエレメントのブリッジ）及び周囲の閃電岩（フィラーとして使用される溶融砂）の堆積物が残る。溶融銅がヒューズ端子間で幾分か一様である場合、ヒューズが切れているにもかかわらず、電流が流れる経路がもたらされ得る。これは、電流が保護される回路に流れることを防止するというヒューズの目的とは対照的である。
【0005】
これら及び他の考慮事項に対して、本改善が有用になり得る。
【発明の概要】
【0006】
この発明の概要は、発明を実施するための形態において以下で更に説明される概念の選択を簡略化した形態で導入するために提供されている。この発明の概要は、特許請求される主題の重要又は不可欠な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する助けとなることを意図するものでもない。
【0007】
本開示に係るヒューズエレメントアセンブリの例示的な実施形態は、導電性材料から作製された２つの端子の間に位置するヒューズエレメントを備えてよい。ヒューズエレメントは、中心部分及びブリッジアセンブリを有する。ブリッジアセンブリは、中心部分及び端子のうちの１つの間に位置する。ブリッジアセンブリは、２つのブリッジ、すなわち、第１の分量の導電性材料を有する第１のブリッジ及び第２の分量の導電性材料を有する第２のブリッジを含む。第１のブリッジは、第２のブリッジ及び中心部分の間に挟まれる。導電性材料の第２の分量は、第１の分量よりも大きい。
【0008】
本開示に係るヒューズエレメントの例示的な実施形態は、中心部分の一方の側に隣接して位置するブリッジアセンブリを含んでよい。ブリッジアセンブリは、ヒューズ端子に接続された複数のブリッジを有する。各ブリッジは、互いのブリッジとは異なる断面積を有する。第１のブリッジは、中心部分に隣接し、第１の断面積を有する。最後のブリッジは、ヒューズ端子に隣接し、第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する。
【0009】
本開示に係るヒューズエレメントの例示的な実施形態は、端子及び中心部分の間に位置するブリッジアセンブリを含んでよい。ブリッジアセンブリは、複数のブリッジを有する。高電流障害状態（オープン事象）の発生の際に、第１の期間において、ブリッジアセンブリの第１のブリッジがアーク放電し、その後、溶融して第１の面積を有する第１の溶融銅堆積になる。第２の期間において、ブリッジアセンブリの第２のブリッジがアーク放電し、その後、溶融して第２の面積を有する第２の溶融銅堆積になる。第１のブリッジは、第２のブリッジよりも中心部分に近く、第１の期間は、第２の期間よりも前である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
オープン事象中のヒューズ挙動を改善するためのヒューズエレメントアセンブリが本明細書において開示される。ヒューズエレメントアセンブリは、中心部分の両側にブリッジアセンブリを含み、一方のブリッジアセンブリは中心部分及び一方の端子の間に配置され、他方のブリッジアセンブリは、中心部分及び他方の端子の間に配置される。各ブリッジアセンブリは、複数のブリッジを有する。ブリッジは、各ブリッジを構成する導電性材料の分量（量）が中心部分からのブリッジの距離に基づいて変化するように構成されている。中心部分に（両側で）最も近いブリッジは、最小分量の導電性材料を有し、中心部分から離れた各後続のブリッジは、導電性材料の増加する分量を有し、中心部分から（両側で）最も離れ、かつ端子に最も近いブリッジは、導電性材料の最大分量を有する。ヒューズ端子が溶融を経験し、アーク放電が後続し、その後、続いて更なる溶融が後続する破断事象中、中心部分に最も近いブリッジがまずアーク放電し、その後溶融し、隣接したブリッジが後続し、全てのブリッジがアーク放電し、続いて溶融するまで以降も同様である。この効果は、レガシーヒューズを特徴付ける端子間の溶融銅材料の一様分布を回避しながら、ヒューズの中心部における引き延ばされたアーク放電を通して溶融銅材料をより良好に分散させることである。
【0018】
便宜性及び明確性のために、「頂部」、「底部」、「上側」、「下側」、「鉛直」、「水平」、「横」、「横断」、「径方向」、「内部」、「外部」、「左」及び「右」等の用語は、各々本明細書において提供される斜視図、分解斜視図、及び断面図に現れる他の特徴及びコンポーネントのジオメトリ及び配向に対する、特徴及びコンポーネントの相対的な配置及び配向を説明するために本明細書において使用され得る。当該用語は、限定を意図するものではなく、具体的に言及される語、それに関する派生語、及び同様の意味の語を含む。
【0019】
図１Ａ～図１Ｂは、従来技術に係るヒューズエレメントアセンブリ１００の代表図である。図１Ａは、ヒューズエレメントアセンブリ１００の上面視図であり、図１Ｂは、ヒューズエレメントアセンブリのブリッジアセンブリ部分の詳細図である。ヒューズエレメントアセンブリ１００は、２つの端子１０２ａ及び１０２ｂ（集合的に、「端子１０２」）の間に配置されたヒューズエレメント１１８を特徴とする。ヒューズエレメントアセンブリ１００は、過電流事象に応答して破断するように設計されたヒューズの部分である。ヒューズエレメント１１８は、典型的にはハウジング（図示せず）内に収容され、端子１０２がハウジングの両側から延在する。ハウジングには、砂等のフィラー材料が充填されてよい。
【0020】
ヒューズエレメント１１８は、４つのブリッジアセンブリ１０６ａ～ｄ及び中心部１０４からなり、ブリッジアセンブリ１０６ａ及び１０６ｃは、中心部１０４の第１の側にあり、ブリッジアセンブリ１０６ｂ及び１０６ｄ（集合的に、「ブリッジアセンブリ１０６」）は、中心部１０４の第２の側にあり、第２の側は第１の側の反対である。さらに、ブリッジアセンブリ１０６ａ及びブリッジアセンブリ１０６ｃは、端子１０２ａ及び中心部１０４の間に配置され、中心部１０４の第１の側でダイヤモンド形状を形成する。同様に、ブリッジアセンブリ１０６ｂ及びブリッジアセンブリ１０６ｄは、中心部１０４及び端子１０２ｂの間に配置され、中心部１０４の第２の側でダイヤモンド形状を形成する。
【0021】
ヒューズエレメントアセンブリ１００は、銅等の導電性材料から作製される。概して、ヒューズエレメントアセンブリ１００は、端子１０２及びヒューズエレメント１１８が単一の一体的構造となるように、銅板からスタンピング加工される。ヒューズの意図的な弱いリンクとして、ブリッジアセンブリ１０６を含むヒューズエレメント１１８が、本明細書においてオープン事象としても知られている高電流障害状態に続いて材料の分散を促進するように設計される。オープン事象中、ブリッジアセンブリは溶融し、この溶融は、金属の分離を引き起こし、その後、２つの金属の間にアークが形成し、このアークは、残りのヒューズ材料を溶融させ、周囲のフィラーに分散させ、これは全て非常に短い時間フレーム内で行われる。
【0022】
オープン事象中、ヒューズエレメントアセンブリ１００の固体銅は、溶融し、電気アークプラズマの圧力によって溶融したフィラー材料を介して液体粒子内に分散される。オープンに続いて、ヒューズ内容物が冷却し、銅の固体粒子が散在した閃電岩（主に溶融砂）に固化する。銅は、相当の導電性を有する唯一のヒューズ成分であり、それゆえ、より低いオープン状態抵抗（ＯＳＲ）値を可能にする主な電荷キャリアである。
【0023】
ヒューズエレメントアセンブリ１００の各ブリッジアセンブリ１０６は、複数の相互接続されたブリッジを含む。ブリッジアセンブリ１０６ａは、ブリッジ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、及び１０８ｄを特徴とし、ブリッジ１０８ａは、ブリッジ１０８ｂに隣接し、ブリッジ１０８ｂは、ブリッジ１０８ｃに隣接し、ブリッジ１０８ｃは、ブリッジ１０８ｄに隣接する。ブリッジ１０８ａ及び１０８ｂは、第１の配置において配向され、一方、ブリッジ１０８ｃ及び１０８ｄは、第２の配置において配向され、第１の配置及び第２の配置は、中心部１０４の第１の側に配置されたダイヤモンド形状の１つの部分として鋭角をなす。ブリッジアセンブリ１０６ｂは、ブリッジ１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｇ、及び１０８ｈを特徴とし、ブリッジ１０８ｅは、ブリッジ１０８ｆに隣接し、ブリッジ１０８ｆは、ブリッジ１０８ｇに隣接し、ブリッジ１０８ｈは、ブリッジ１０８ｇに隣接する。ブリッジ１０８ｅ及び１０８ｆは、第１の配置において配向され、一方、ブリッジ１０８ｇ及び１０８ｈは、第２の配置において配向され、第１の配置及び第２の配置は、中心部の第２の側に配置されたダイヤモンド形状の１つの部分として鋭角をなす。ブリッジアセンブリ１０６ｃ（ブリッジ１０８ｉ、１０８ｊ、１０８ｋ、及び１０８ｌを有する）及び１０６ｄ（ブリッジ１０８ｍ、１０８ｎ、１０８ｏ、及び１０８ｐを有する）（集合的に、「ブリッジ１０８」）は、本質的には、ブリッジアセンブリ１０６ａ及び１０６ｂの鏡像である。ブリッジアセンブリ１０６ａとともに、ブリッジアセンブリ１０６ｃは、中心部１０４の第１の側に配置されたダイヤモンド形状を形成する。ブリッジアセンブリ１０６ｂとともに、ブリッジアセンブリ１０６ｄは、中心部１０４の第２の側に配置されたダイヤモンド形状を形成する。
【0024】
ブリッジアセンブリ１０６ａの詳細図が、図１Ｂにおいて示されており、ここで、ブリッジアセンブリ１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄは同様に構成されていることを理解されたい。ブリッジアセンブリ１０６ａは、ブリッジ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、及び１０８ｄを特徴とし、ブリッジ１０８ａ及び１０８ｂは、第１の配置であり、ブリッジ１０８ｃ及び１０８ｄは、第２の配置であり、第１の配置及び第２の配置は、鋭角をなす。各ブリッジ１０８（点線の矩形で示されている）は、開口部、ブリッジ頂部、及びブリッジ底部を特徴とする。ブリッジ１０８ａは、開口部１１０ａ、ブリッジ頂部１１２ａ、及びブリッジ底部１１４ａを含み；ブリッジ１０８ｂは、開口部１１０ｂ、ブリッジ頂部１１２ｂ、及びブリッジ底部１１４ｂを含み；ブリッジ１０８ｃは、開口部１１０ｃ、ブリッジ頂部１１２ｃ、及びブリッジ底部１１４ｃを含み；ブリッジ１０８ｄは、開口部１１０ｄ、ブリッジ頂部１１２ｄ、及びブリッジ底部１１４ｄを含む（集合的に、「開口部１１０」、「ブリッジ頂部１１２」、及び「ブリッジ底部１１４」）。
【0025】
ブリッジアセンブリ１０６ａは、接続部１１６ａ～ｅも特徴とし、開口部１１０ａは、接続部１１６ａ及び１１６ｂの間に挟まれ、開口部１１０ｂは、接続部１１６ｂ及び１１６ｃの間に挟まれ、開口部１１０ｃは、接続部１１６ｃ及び１１６ｄの間に挟まれ、開口部１１０ｄは、接続部１１６ｄ及び１１６ｅの間に挟まれる（集合的に、「接続部１１６」）。ブリッジアセンブリ１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄは、開口部１１０が接続部１１６の間に配置された状態で同様に構成されている。接続部１１６ｅは、中心部１０４とリンクし、一方、接続部１１６ａは、端子１０２ａとリンクする。
【0026】
接続部１１６ｂ及び１１６ｄの寸法は類似である一方、接続部１１６ｃは、ブリッジ対１０８ａ／１０８ｂ及び１０８ｃ／１０８ｄの間の鋭角を考慮するために異なる。しかしながら、ブリッジアセンブリ１０６のブリッジ頂部１１２及びブリッジ底部１１４は、同じ寸法を有する。各ブリッジ頂部１１２は、他のブリッジ頂部と同じ面積を有し；各ブリッジ底部１１４は、他のブリッジ底部と同じ面積を有する。言い換えると、各ブリッジ頂部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、及び１１２ｄを形成する銅の分量（量）は、実質的に同じであり、各ブリッジ底部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、及び１１４ｄを形成する銅の分量は、実質的に同じである。これが意味することは、オープン事象が発生すると、ブリッジアセンブリ１０６の各ブリッジ１０８は、同時にアーク放電を経験し、したがって、同時に溶融することになるということである。さらに、ヒューズエレメントアセンブリ１００のブリッジ１０８の全てが、同時にアーク放電を経験し、したがって、同時に溶融することになる。各「弱点」（ブリッジ）において同じ断面積を有することによって、ジオメトリは、短絡中にヒューズエレメントアセンブリ１００の点の各々を通してほぼ等しいアーク放電を強制する。不都合なことに、ヒューズエレメントアセンブリ１００のこの特性は、ヒューズエレメント１１８の長さに沿って溶融銅の一様な分散をもたらし、これは、電流経路ともなってしまう。２つの端子１０２間の経路に沿った銅の一様な分散は、オープン事象の発生にもかかわらず、電流がヒューズエレメントアセンブリ１００の２つの端子１０２間で流れることを可能にし得る。
【0027】
図２Ａ～図２Ｂは、例示的な実施形態に係るヒューズエレメントアセンブリ２００の代表図である。図２Ａは、ヒューズエレメントアセンブリ２００の上面視図であり、図２Ｂは、ヒューズエレメントアセンブリのブリッジアセンブリ部分の詳細図である。ヒューズエレメントアセンブリ２００は、２つの端子２０２ａ及び２０２ｂ（集合的に、「端子２０２」）の間に配置されたヒューズエレメント２１８を特徴とする。ヒューズエレメントアセンブリ１００と同様に、ヒューズエレメントアセンブリ２００は、過電流事象に応答して破断するように設計されたヒューズの部分である。ヒューズエレメント２１８は、ハウジング（図示せず）内に収容され、端子２０２がハウジングの両側から延在する。ハウジングには、砂等のフィラー材料が充填されてよい。
【0028】
ヒューズエレメント２１８は、４つのブリッジアセンブリ２０６ａ～ｄ及び中心部２０４からなり、ブリッジアセンブリ２０６ａ及び２０６ｃは、中心部２０４の第１の側にあり、ブリッジアセンブリ２０６ｂ及び２０６ｄ（集合的に、「ブリッジアセンブリ２０６」）は、中心部２０４の第２の側にあり、第２の側は第１の側の反対である。ブリッジアセンブリ２０６ａ及びブリッジアセンブリ２０６ｃは、端子２０２ａ及び中心部２０４の間に配置され、ブリッジアセンブリ２０６ａ及びブリッジアセンブリ２０６ｃは、中心部２０４の第１の側でダイヤモンド形状を形成する。同様に、ブリッジアセンブリ２０６ｂ及びブリッジアセンブリ２０６ｄは、中心部２０４及び端子２０２ｂの間に配置され、ブリッジアセンブリ２０６ｂ及びブリッジアセンブリ２０６ｄは、中心部２０４の第２の側でダイヤモンド形状を形成する。
【0029】
ヒューズエレメントアセンブリ２００は、銅等の導電性材料から作製される。ヒューズエレメントアセンブリ２００は、典型的には、端子２０２及びヒューズエレメント２１８が単一の一体的構造であるように、銅板からスタンピング加工される。ヒューズの意図的な弱いリンクとして、ブリッジアセンブリ２０６を含むヒューズエレメント２１８が、オープン（ヒューズ破断）事象に続いて材料の分散を促進するように設計される。
【0030】
各ブリッジアセンブリ２０６は、複数の相互接続されたブリッジを含む。ブリッジアセンブリ２０６ａは、ブリッジ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、及び２０８ｄを特徴とし、ブリッジ２０８ａは、ブリッジ２０８ｂに隣接し、ブリッジ２０８ｂは、ブリッジ２０８ｃに隣接し、ブリッジ２０８ｃは、ブリッジ２０８ｄに隣接する。言い換えると、ブリッジ２０８ａは、端子２０２ａ及びブリッジ２０２ｂの間に挟まれ、ブリッジ２０２ｂは、ブリッジ２０８ａ及びブリッジ２０８ｃの間に挟まれ、ブリッジ２０８ｃは、ブリッジ２０８ｂ及びブリッジ２０８ｄの間に挟まれ、ブリッジ２０８ｄは、ブリッジ２０８ｃ及び中心部２０４の間に挟まれる。
【0031】
ブリッジ２０８ａ及び２０８ｂは、第１の配置において配向され、一方、ブリッジ２０８ｃ及び２０８ｄは、第２の配置において配向され、第１の配置及び第２の配置は、中心部２０４の第１の側に配置されたダイヤモンド形状の１つの部分として鋭角をなす。ブリッジアセンブリ２０６ｂは、ブリッジ２０８ｅ、２０８ｆ、２０８ｇ、及び２０８ｈを特徴とし、ブリッジ２０８ｅは、ブリッジ２０８ｆに隣接し、ブリッジ２０８ｆは、ブリッジ２０８ｇに隣接し、ブリッジ２０８ｈは、ブリッジ２０８ｇに隣接する。ブリッジ２０８ｅ及び２０８ｆは、第１の配置において配向され、一方、ブリッジ２０８ｇ及び２０８ｈは、第２の配置において配向され、第１の配置及び第２の配置は、中心部の第２の側に配置されたダイヤモンド形状の１つの部分として鋭角をなす。
【0032】
ブリッジアセンブリ２０６ｃ（ブリッジ２０８ｉ、２０８ｊ、２０８ｋ、及び２０８ｌを有する）及び２０６ｄ（ブリッジ２０８ｍ、２０８ｎ、２０８ｏ、及び２０８ｐを有する）（集合的に、「ブリッジ２０８」）は、本質的には、ブリッジアセンブリ２０６ａ及び２０６ｂの鏡像であり、ブリッジアセンブリ２０６ｃは、中心部２０４の第１の側に配置されたダイヤモンド形状の第２の部分を形成し、ブリッジアセンブリ２０６ｄは、中心部の第２の側に配置されたダイヤモンド形状の第２の部分を形成する。
【0033】
ブリッジアセンブリ２０６ａの詳細図が、図２Ｂにおいて示されており、ここで、ブリッジアセンブリ２０６ｂ、２０６ｃ、及び２０６ｄは同様に構成されていることを理解されたい。ブリッジアセンブリ２０６ａは、ブリッジ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、及び２０８ｄを特徴とし、ブリッジ２０８ａ及び２０８ｂは、第１の配置であり、ブリッジ２０８ｃ及び２０８ｄは、第２の配置であり、第１の配置及び第２の配置は、鋭角をなす。各ブリッジ２０８（点線の矩形で示されている）は、開口部、ブリッジ頂部、及びブリッジ底部を特徴とする。ブリッジ２０８ａは、開口部２１０ａ、ブリッジ頂部２１２ａ、及びブリッジ底部２１４ａを含み；ブリッジ２０８ｂは、開口部２１０ｂ、ブリッジ頂部２１２ｂ、及びブリッジ底部２１４ｂを含み；ブリッジ２０８ｃは、開口部２１０ｃ、ブリッジ頂部２１２ｃ、及びブリッジ底部２１４ｃを含み；ブリッジ２０８ｄは、開口部２１０ｄ、ブリッジ頂部２１２ｄ、及びブリッジ底部２１４ｄを含む（集合的に、「開口部２１０」、「ブリッジ頂部２１２」、及び「ブリッジ底部２１４」）。
【0034】
ブリッジ２０６ａは、接続部２１６ａ～ｅも特徴とし、開口部２１０ａは、接続部２１６ａ及び２１６ｂの間に挟まれ、開口部２１０ｂは、接続部２１６ｂ及び２１６ｃの間に挟まれ、開口部２１０ｃは、接続部２１６ｃ及び２１６ｄの間に挟まれ、開口部２１０ｄは、接続部２１６ｄ及び２１６ｅの間に挟まれる（集合的に、「接続部２１６」）。ブリッジアセンブリ２０６ｂ、２０６ｃ、及び２０６ｄは、開口部２１０が接続部２１６間に配置された状態で同様に構成されている。接続部２１６ｅは、中心部２０４とリンクし、一方、接続部２１６ａは、端子２０２ａとリンクする。接続部２１６ｂ及び２１６ｄの寸法は類似である一方、接続部２１６ｃは、ブリッジ対２０８ａ／２０８ｂ及び２０８ｃ／２０８ｄの間の鋭角を考慮するために異なる。
【0035】
例示的な実施形態では、ヒューズエレメントアセンブリ１００とは対照的に、ブリッジ２０６のブリッジ頂部２１２及びブリッジ底部２１４の断面は、中心部２０４に対する各ブリッジのロケーションに基づいて、連続的に減少する寸法を有し、ここで、寸法は、概して、「銅の分量」を意味する。ブリッジ頂部２１２ａは、第１の断面寸法ｄ１を有し、ブリッジ頂部２１２ｂは、第２の断面寸法ｄ２を有し、ブリッジ頂部２１２ｃは、第３の断面寸法ｄ３を有し、ブリッジ頂部２１２ｄは、第４の断面寸法ｄ４を有し、ここで、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４である。言い換えると、各ブリッジ頂部２１２の断面寸法は、中心部２０４からのそのブリッジの距離が増加するにつれて増加し、これは、各ブリッジアセンブリ２０６について真である。
【0036】
それゆえ、各ブリッジ頂部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、及び２１２ｄを形成する銅の分量は、中心部２０４からの距離に基づいて連続的に減少する。ブリッジ２０８の数及びブリッジアセンブリ２０６の数は、単なる例示であり、限定するものとしては意図されず、これはなぜならば、本明細書における原理は、中心部の各側に単一のブリッジアセンブリが存在するのか、又は中心部から外側に延在する複数のブリッジアセンブリが存在するのかを問わず、かつ各ブリッジアセンブリ内に存在するブリッジの数に関係なく、多くの異なる構成を有するヒューズエレメントアセンブリに適用され得るためである。
【0037】
図２Ａのヒューズエレメントアセンブリ２００について、中心部２０４に最も近いブリッジ頂部２１２（ブリッジ２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｌ、及び２０８ｍのブリッジ頂部）は、最小断面寸法ｄ１を有し、中心部２０４に２番目に近いブリッジ頂部（ブリッジ２０８ｃ、２０８ｆ、２０８ｋ、及び２０８ｎのブリッジ頂部）は、次に最小の断面寸法ｄ２を有し、中心部２０４に３番目に近いブリッジ頂部（ブリッジ２０８ｂ、２０８ｆ、２０８ｊ、及び２０８ｏのブリッジ頂部）は、３番目に最小の断面寸法ｄ３を有し、中心部２０４から最も離れたブリッジ頂部（ブリッジ２０８ａ、２０８ｈ、２０８ｉ、及び２０８ｐのブリッジ頂部）は、最大断面寸法ｄ４を有する。最も内側のブリッジ（２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｌ、及び２０８ｍ）における断面は最小であり、各後続のブリッジの断面は増加する。それゆえ、ヒューズエレメントアセンブリ２００は、勾配ヒューズエレメントと考えられてよく、ブリッジの異なる断面が端子間で形成される導電経路の発生率を減少させる。
【0038】
例示的な実施形態では、この原理は、ブリッジ底部２１４に同様に当てはまる。それゆえ、ブリッジ底部２１４ａは、第１の断面寸法ｄ５を有し、ブリッジ底部２１４ｂは、第２の断面寸法ｄ６を有し、ブリッジ底部２１４ｃは、第３の断面寸法ｄ７を有し、ブリッジ底部２１４ｄは、第４の断面寸法ｄ８を有し、ここで、ｄ５＞ｄ６＞ｄ７＞ｄ８である。ここでも、各ブリッジ底部２１４の断面寸法は、中心部２０４からのそのブリッジの距離が増加するにつれて増加し、これは、各ブリッジアセンブリ２０６について真である。
【0039】
図２Ａのヒューズエレメントアセンブリについて、中心部２０４に最も近いブリッジ底部２１４（ブリッジ２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｌ、及び２０８ｍのブリッジ底部）は、最小断面寸法ｄ５を有し、中心部２０４に２番目に近いブリッジ底部（ブリッジ２０８ｃ、２０８ｆ、２０８ｋ、及び２０８ｎのブリッジ底部）は、次に最小の断面寸法ｄ６を有し、中心部２０４に３番目に近いブリッジ底部（ブリッジ２０８ｂ、２０８ｆ、２０８ｊ、及び２０８ｏのブリッジ底部）は、３番目に最小の断面寸法ｄ７を有し、中心部２０４から最も離れたブリッジ底部（ブリッジ２０８ａ、２０８ｈ、２０８ｉ、及び２０８ｐのブリッジ底部）は、最大断面寸法ｄ８を有する。非限定的な実施形態では、それぞれのブリッジ頂部２１２及びブリッジ底部２１４の寸法は同じである：ｄ１＝ｄ５、ｄ２＝ｄ６、ｄ３＝ｄ７、及びｄ４＝ｄ８である。
【0040】
例示的なヒューズエレメントアセンブリ２００を説明する更に別の方式は、ブリッジ頂部２１２、ブリッジ底部２１４、及びブリッジの両側の接続部２１６の更なる部分を含むブリッジ２０８全体の観点からのものである。例示的な実施形態では、各ブリッジ２０８の総面積は、中心部２０４からのそのブリッジの距離に依存して変更され、各ブリッジを形成する銅の分量が中心部２０４からの距離に基づいて連続的に減少する。
【0041】
例示的な実施形態では、ヒューズエレメントアセンブリ２００についてのオープン事象の発生は、レガシーヒューズエレメントアセンブリ１００のものとは異なる。例示的な実施形態では、オープン事象（溶融、続いてアーク放電、続いて更なる溶融）は、同時ではなく、連続的にブリッジ２０８に生じる。中心部２０４に最も近いブリッジ（２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｌ、及び２０８ｍ）が、まずアーク放電を経験して溶融し、ブリッジ２０８ｃ、２０８ｆ、２０８ｋ、及び２０８ｎが後続し、ブリッジ２０８ｂ、２０８ｇ、２０８ｊ、及び２０８ｏが後続し、その後、最後にブリッジ２０８ａ、２０８ｈ、２０８ｉ、及び２０８ｐが後続する。
【0042】
それゆえ、例示的なヒューズエレメントアセンブリ２００の設計は、最も内側のエレメントブリッジから開始し、中心部から離れる各ロケーションにおいて増加する、断面における勾配によって作成される線形順序において、アーク放電事象のシーケンスが発生するように強制する。この設計の効果は、中心部から連続的に外側に移動するブリッジを溶融するのに必要とされるエネルギーの増加であり、これにより、直前のブリッジ（中心部により近い隣接したブリッジ）がより長い期間アーク放電することが可能になり、フィラーに更に銅粒子を分散させ、閃電岩が冷却すると高抵抗の領域を作成する。例示的な実施形態では、ヒューズ性能は、外側の各ブリッジが引き延ばされた溶融時間に起因してより少ない利用可能なアーク放電エネルギーを有する状態で、ヒューズの中心部においてアーク放電の大半が発生するように強制することによってこの勾配によっても向上され、これにより、ヒューズの端部を通るアーク放電の機会が最小化される。
【0043】
図３Ａ～図３Ｂ及び図４Ａ～図４Ｂは、ヒューズエレメントアセンブリのブリッジが隣接したブリッジの勾配断面を実現し、それゆえ、オープン事象中の所望の順序的な挙動を確実にするように操作され得る際に従う機構のうちの幾つかを示している。当業者の設計者であれば、ヒューズエレメントアセンブリの勾配断面を実現することができる多くの異なる方式を認識するので、これらの例は網羅的なものではない。
【0044】
図３Ａ～図３Ｂは、例示的な実施形態に係る、連続的にアーク放電及び溶融するブリッジを作成するための機構を示すのに使用されるブリッジアセンブリ３０６の代表図である。図３Ａは、開口部勾配を有するブリッジアセンブリ３０６ａであり、図３Ｂは、頂部／底部勾配を有するブリッジアセンブリ３０６ｂである。各ブリッジアセンブリ３０６が４つのブリッジを含むが、本明細書において説明される原理は、整数Ｎについて、２個～Ｎ個のブリッジを有するブリッジに適用され得る。
【0045】
ブリッジアセンブリ３０６ａ（図３Ａ）は、ブリッジ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、及び３０８ｄを特徴とし、各ブリッジは、それぞれの開口部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、及び３１０ｄを有し、ブリッジアセンブリ３０６ｂ（図３Ｂ）は、ブリッジ３０８ｅ、３０８ｆ、３０８ｇ、及び３０８ｈを特徴とし、各ブリッジは、それぞれの開口部３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、及び３１０ｈを有する（集合的に「ブリッジ３０８」及び「開口部３１０」）。説明を容易にするために、開口部３１０は、単純な矩形形状として示されているが、本明細書において説明される原理を実装するヒューズエレメントアセンブリは、無数の異なる形状のうちの任意のものを取り得る。各ブリッジは、ブリッジ頂部及びブリッジ底部を有する。ブリッジ３０８ａは、例えば、ブリッジ頂部３１２ａ及びブリッジ底部３１４ａを特徴とし、ブリッジ３０８ｂは、ブリッジ頂部３１２ｂ及びブリッジ底部３１４ｂを特徴とし、以降も同様である（集合的に、「ブリッジ頂部３１２」及び「ブリッジ底部３１４」）。非限定的な実施形態では、説明を容易にするために、ブリッジ頂部３１２及びそれぞれのブリッジ底部３１４は、同じ寸法を有する。
【0046】
ブリッジアセンブリ３０６ａ（図３Ａ）では、ブリッジ３０８ａは、仮定上のヒューズエレメントアセンブリの中心部３０４に隣接し、一方、ブリッジ３０８ｄは、端子３０２に隣接する。ブリッジアセンブリ３０６ａの開口部３１０は、中心部に対するそのロケーションに基づいて、各ブリッジについてサイズが減少する。それゆえ、開口部３１０ａが最大であり、開口部３１０ｂが後続し、開口部３１０ｃが後続し、そして開口部３１０ｄが４つの開口部のうちの最小のものである。開口部サイズの変更により、ブリッジ頂部３１２及びブリッジ底部３１４の面積が変化する。それゆえ、ブリッジ３０８ａは、各々面積ｗ１の断面を有するブリッジ頂部３１２ａ及びブリッジ底部３１４ａを有し、ブリッジ３０８ｂは、各々面積ｗ２の断面を有するブリッジ頂部３１２ｂ及びブリッジ底部３１４ｂを有し、ブリッジ３０８ｃは、各々面積ｗ３の断面を有するブリッジ頂部３１２ｃ及びブリッジ底部３１４ｃを有し、ブリッジ３０８ｄは、各々面積ｗ４の断面を有するブリッジ頂部３１２ｄ及びブリッジ底部３１４ｄを有し、ここで、ｗ１＜ｗ２＜ｗ３＜ｗ４である。それゆえ、ブリッジアセンブリ３０６ａにおける各開口部３１０のサイズを変動させることによって、所望の結果、すなわち、ブリッジ頂部３１２及びブリッジ底部３１４の断面の面積が中心部３０４からのブリッジ３０８の距離に基づいて変動すること、が実現される。言い換えると、各ブリッジ３０８内に含有される銅の分量は、中心部３０４からのその距離に基づいて変動し、ブリッジ３０８ａは、最小分量の銅を有し（それゆえ、まずアーク放電及び溶融する）、一方、ブリッジ３０８ｄは、最大分量の銅を有する（それゆえ、最後にアーク放電及び溶融する）。
【0047】
ブリッジアセンブリ３０６ｂ（図３Ｂ）では、ブリッジ３０８ｅは、仮定上のヒューズエレメントアセンブリの中心部３０４に隣接し、一方、ブリッジ３０８ｈは、端子３０２に隣接する。ブリッジアセンブリ３０６ａとは対照的に、ブリッジアセンブリ３０６ｂの開口部３１０は、各ブリッジ３０８についてサイズが変化するのではなく、一定である（ヒューズエレメントアセンブリ２００と同様）。その代わりに、ブリッジ頂部及びブリッジ底部の断面は、サイズが変動する。それゆえ、各々面積ｗ５の断面を有するブリッジ頂部３１２ｅ及びブリッジ底部３１４ｅが最小であり、（各々面積ｗ６の断面を有する）ブリッジ頂部３１２ｆ及びブリッジ底部３１４ｆが後続し、（各々面積ｗ７の断面を有する）ブリッジ頂部３１２ｇ及びブリッジ底部３１４ｇが後続し、そして（各々面積ｗ８の断面を有する）ブリッジ頂部３１２ｈ及びブリッジ底部３１４ｈが４つのブリッジ頂部／ブリッジ底部対のうちの最大のものであり、ここで、ｗ５＜ｗ６＜ｗ７＜ｗ８である。ここでも、各ブリッジ３０８内に含有される銅の分量は、中心部３０４からのその距離に基づいて変動し、ブリッジ３０８ｅは、最小分量の銅を有し（それゆえ、まずアーク放電及び溶融する）、一方、ブリッジ３０８ｈは、最大分量の銅を有する（それゆえ、最後にアーク放電及び溶融する）。
【0048】
図４Ａ～図４Ｂは、それぞれ、例示的な実施形態に係る、開口部間の距離が変動する図３Ａ～図３Ｂのブリッジアセンブリ３０６の代表図である。図４Ａは、開口部勾配を有するブリッジアセンブリ３０６ａ'であり、図４Ｂは、頂部／底部勾配を有するブリッジアセンブリ３０６ｂ'である。ブリッジアセンブリ３０６ａ（図４Ａ）では、開口部３１０間の距離は、変更され、これは、開口部３１０のうちの幾つかの面積及び各ブリッジ３０８における銅の総量に影響を与える。例えば、開口部３１０ａ'は、開口部３１０ｂ'からの距離ｄ９であり、ここで、開口部３１０ｂ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｂ（図３Ａ）よりも大きい面積を有する。開口部３１０ｂ'は、開口部３１０ｃ'からの距離ｄ１０であり、ここで、開口部３１０ｃ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｃよりも大きい面積を有する。開口部３１０ｃ'は、開口部３１０ｄ'からの距離ｄ１１であり、ここで、開口部３１０ｄ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｄよりも大きい面積を有し、ここで、ｄ９＜ｄ１０＜ｄ１１である。
【0049】
開口部３１０がより大きい箇所では、ブリッジ３０８における銅の総量は減少する。それゆえ、例えば、ブリッジ３０８ｂ'は、ブリッジ３０８ｂよりも少ない銅を有し、これはなぜならば、開口部３１０ｂ'は、開口部３１０ｂよりも大きいためである。各ブリッジ３０８における銅の分量は、ブリッジ頂部３１２及びブリッジ底部３１４の一方又は両方の断面積を変化させること、開口部３１０のサイズを変化させること、及び／又は開口部間の距離を変化させることによって変更することができる。
【0050】
ブリッジアセンブリ３０６ｂ'（図４Ｂ）を参照すると、開口部３１０間の距離は、変更され、これは、開口部３１０のうちの幾つかの面積及び各ブリッジ３０８における銅の総量に影響を与える。例えば、開口部３１０ｅ'は、開口部３１０ｆ'からの距離ｄ１２であり、ここで、開口部３１０ｆ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｆ（図３Ｂ）よりも大きい面積を有する。開口部３１０ｆ'は、開口部３１０ｇ'からの距離ｄ１３であり、ここで、開口部３１０ｇ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｇよりも大きい面積を有する。開口部３１０ｇ'は、開口部３１０ｈ'からの距離ｄ１４であり、ここで、開口部３１０ｈ'は、水平方向において伸張され、それゆえ、開口部３１０ｈよりも大きい面積を有し、ここで、ｄ１２＜ｄ１３＜ｄ１４である。
【0051】
ブリッジ３０６ａ'及び３０６ｂ'の両方について、ブリッジ３０８ａ'における銅の総量が水平方向における変化に起因してブリッジ３０８ａよりも少なくなり得るという結果になり、３０８ｂ'／３０８ｂ、３０８ｃ'／３０８ｃ、及び３０８ｄ'／３０８ｄについても同様である。それゆえ、各ブリッジ３０８における銅の分量は、ブリッジ頂部３１２及びブリッジ底部の断面積の観点で変動し得、同様に開口部３１０間の距離を変動させることによって、それが、開口部のサイズを変化させることを意味するにせよ、又はそれらを互いに対して移動させることを意味するにせよ、水平方向においても変動し得る。ブリッジアセンブリの中心部から外側に移動する、各ブリッジからの勾配及び／又は変動する断面を有することによって、アーク／溶融パターンのより良好な制御を実現することができる。
【0052】
その効果は、最初にアーク放電を受けることになる、中心部に近いブリッジを溶融するのに必要とされるエネルギーを高めることであり、その後、中心部から離れたブリッジについてはエネルギーが小さくなる。これは、銅を、より大きい分散パターンに、更にフィラーに分散することに役立ち、高抵抗の領域を生成することに役立ち、当該高抵抗の領域は、オープン状態抵抗のために重要である。さらに、例示的な実施形態では、ヒューズエレメントアセンブリ２００は、高エネルギーのアーク放電のより多くをヒューズの中心部に向かうことを強制することによって全体ヒューズ熱性能を向上させ、その結果、アーク放電エネルギーが外側に移動するにつれてエネルギーが小さくなり、したがって、ヒューズの内側に総アーク放電／エネルギーを収容することに役立ち、かつアーク放電エネルギーがヒューズの外側に逃げることを可能にしない。
【0053】
例示的な実施形態では、水平方向においてであれ、鉛直方向においてであれ、各ブリッジにおける銅の分量を変動させることによって、又は開口部サイズを変化させることによって、中心部３０４に最も近いブリッジが最小分量の銅を有し、それゆえそのブリッジのアーク放電及びその後の溶融が最初に生じ、次の隣接したブリッジがわずかにより多くの銅を有し、端子に最も近いブリッジが一連のブリッジの最大（最大分量の）銅を有するまで、以降も同様になるように、隣接したブリッジを構成することができる。ヒューズエレメントの中心部から端子まで線形方式でアーク放電／溶融事象を引き起こす概念は、ヒューズエレメントがブリッジを収容する実質的に任意のヒューズ設計に適用することができる。特に電気車両（ＥＶ）市場のための、自動車ヒューズは、それらの厳格なＯＳＲ要件に起因して特に魅力的である。
【0054】
例示的な実施形態では、ヒューズエレメントアセンブリ２００は、単一の銅片からスタンピング加工され、これは、通常、厚さが変動しない。しかしながら、ブリッジごとに銅の厚さを変動させることによって各ブリッジにおける銅の量を変動させることが可能である。それゆえ、ヒューズエレメントの中心に最も近いブリッジはより薄くなり得、一方、各後続のブリッジの厚さが増加する。技術的にはより困難であるが、各後続のブリッジのための銅の厚さを変動させることは、幾つかの応用のために実行可能な解決策を提供し得る。それゆえ、任意の寸法における銅の量の拡張又は減少が、中心部に最も近いブリッジがまずアーク放電し、その後溶融し、隣接したブリッジが後続し、以降も同様であり、端子に最も近いブリッジが最後にアーク放電及び溶融するという所望の効果を生み出すことができる。
【0055】
図５のＡ～Ｂは、例示的な実施形態に係る、図２Ａのヒューズエレメントアセンブリ２００の代表Ｘ線図である。図５のＡは、ヒューズエレメントアセンブリ２００のブリッジアセンブリ２０６ｃの側面視ｘ線であり、図５のＢは、オープン事象に続くヒューズエレメントアセンブリ２００のブリッジアセンブリ２０６ｄの上面Ｘ線図である。Ｘ線図は、ヒューズエレメントアセンブリ２００のブリッジ２０６ｃ（図５のＡ）及びブリッジ２０６ｄ（図５のＢ）から取得される。
【0056】
側面視（図５のＡ）では、ブリッジアセンブリ２０６ｃのブリッジ２０８ｌは、溶融銅堆積５０４ａを生成し、ブリッジ２０８ｋは、溶融銅堆積５０４ｂを生成し、ブリッジ２０８ｊは、溶融銅堆積５０４ｃを生成し、ブリッジ２０８ｉは、溶融銅堆積５０４ｄを生成する。さらに、例示的な実施形態では、溶融銅堆積５０４ａは、第１の期間ｔ１において形成し、溶融銅堆積５０４ｂは、第２の期間ｔ２において形成し、溶融銅堆積５０４ｃは、第３の期間ｔ３において形成し、溶融銅堆積５０４ｄは、第４の期間ｔ４において形成し、ここで、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４である。それゆえ、溶融銅堆積５０４ａが最初に生じ、溶融銅堆積５０４ｂ、その後、溶融銅堆積５０４ｃ、その後最終的に溶融銅堆積５０４ｄが後続する。各期間の持続時間は、期間同士が重複するようなものであってよい。例えば、溶融銅堆積５０４ｂは、第２の期間ｔ２において形成し、これは、溶融銅堆積５０４ａが第１の期間ｔ１においてまだ形成している間に生じ得る。
【0057】
上面視（図５のＢ）では、ブリッジアセンブリ２０６ｄのブリッジ２０８ｍは、溶融銅堆積５０４ｅを生成し、ブリッジ２０８ｎは、溶融銅堆積５０４ｆを生成し、ブリッジ２０８ｏは、溶融銅堆積５０４ｇを生成し、ブリッジ２０８ｐは、溶融銅堆積５０４ｈを生成する（集合的に、「溶融銅堆積５０４」）。さらに、例示的な実施形態では、溶融銅堆積５０４ｅは、第１の期間ｔ５において形成し、溶融銅堆積５０４ｆは、第２の期間ｔ６において形成し、溶融銅堆積５０４ｇは、第３の期間ｔ７において形成し、溶融銅堆積５０４ｈは、第４の期間ｔ８において形成し、ここで、ｔ５＜ｔ６＜ｔ７＜ｔ８である。それゆえ、溶融銅堆積５０４ｅが最初に生じ、溶融銅堆積５０４ｆ、その後、溶融銅堆積５０４ｇ、その後最終的に溶融銅堆積５０４ｈが後続する。ブリッジアセンブリ２０６ｃのブリッジ５０４がブリッジアセンブリ２０６ｄのブリッジと同時に溶融する、すなわち、ｔ１＝ｔ５、ｔ２＝ｔ６、ｔ３＝ｔ７、及びｔ４＝ｔ８であることが可能である一方、中心部２０４の両側のアーク放電及び溶融事象が一様ではないことが可能である。
【0058】
溶融銅堆積５０４の周囲には閃電岩プルーム５０２があり、これらは、ともに溶融されたヒューズ砂である。中心部２０４に最も近い溶融銅堆積５０４が最大である。溶融銅堆積５０４ａは、溶融銅堆積５０４ｄよりもはるかに大きい。同様に、溶融銅堆積５０４ｅは、溶融銅堆積５０４ｈよりもはるかに大きい。
【0059】
これは、溶融銅堆積が全て同じサイズであり、それゆえ、端子間の経路に沿った銅の一様堆積に起因して電流が端子間で移動することが可能になる幾分かのリスクがあるという状態である、ヒューズの中心部及び端子の間の溶融銅の一様分布が存在する、図１Ａのヒューズエレメントアセンブリ１００等のレガシーヒューズエレメントアセンブリとは著しく対照的である。
【0060】
例示的な実施形態では、ヒューズエレメントアセンブリ２００の新規の設計は、内側のブリッジ（例えば、それぞれ、図５のＡ及び図５のＢにおけるブリッジ２０８ｌ及び２０８ｍ）がヒューズの中心部における閃電岩５０２に膨張することが可能になる時間を引き延ばす。閃電岩プルーム５０２は、中心部２０４においてより大きく、端子に近くなるにつれてはるかに小さくなる。閃電岩の均等な分布は、閃電岩が直列の抵抗になることを意味するので、一様な閃電岩の増大は、より低いＯＳＲを意味する。中心部に向かってより多くの閃電岩の増大は、より高い絶縁及び溶融銅材料のより多くの分散を意味する。これは、電流経路が端子間で形成する可能性を軽減する。
【0061】
図６は、従来技術に係る、図１Ａのヒューズエレメントアセンブリ１００の模擬短絡の代表図である。図６は、各ブリッジについて、同じエネルギーが解放されることを示しており、これは、ヒューズエレメントアセンブリ１００の全てのブリッジがともにアーク放電し、その後溶融することを意味する。
【0062】
図７は、例示的な実施形態に係る、図２Ａのヒューズエレメントアセンブリ２００の模擬短絡の代表図である。図７は、中心部により近いブリッジがより高いエネルギーを経験し、その一方で端子に最も近いブリッジがはるかにより低いエネルギーを有することを示している。
【0063】
本明細書において使用される場合、単数形で記載され、「ａ」又は「ａｎ」という語で始まる要素又は段階は、複数の要素又は段階の除外が明示的に記載されていない限り、そのような除外はしないものとして理解されるべきである。さらに、本開示の「１つの実施形態」への言及は、記載された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。
【0064】
本開示は特定の実施形態に言及しているが、添付の特許請求の範囲で定義されるような本開示の領域及び範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に対して多くの改変、修正、及び変更を行うことが可能である。したがって、本開示は、説明された実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲及びその均等物の文言によって定義される全範囲を有することが意図されている。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【外国語明細書】