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Technisches Gebiet
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Die Offenbarung bezieht sich auf einen thermischen Schmelzwiderstand. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf einen thermischen Schmelzwiderstand, der zum Schutz einer Energieversorgungsschaltung eines elektronischen Produktes verwendet wird.
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Stand der Technik
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Im allgemeinen ist ein Keramik-Widerstand oder eine Schmelzsicherung zum Schutz einer Energieversorgungsschaltung an einem Energieaufnahme-Anschluss einer elektrischen Schaltung eines elektronischen Produktes installiert, um eine Fehlfunktion von Geräten, welche durch Einschaltstromspitzen verursacht ist, durch Anstieg der Innentemperatur oder durch fortwährenden Überstrom, was auftreten kann, wenn das elektronische Produkt eingeschaltet wird. Seit jedoch elektronische Geräte mit großen Abmessungen, wie ein LCD TV und ein PDP TV hohe Energie von 200 W oder darüber nutzen, kann der herkömmliche Keramik-Widerstand oder die herkömmliche Schmelzsicherung die Fehlfunktion der Geräte nicht effektiv lösen. Aus diesem Grund wurde eine neue Schutzvorrichtung entwickelt und verwendet, die als thermischer Schmelzwiderstand bezeichnet wird.
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Der herkömmliche Schmelzwiderstand weist einen Widerstand und eine thermische Schmelzsicherung auf, welche miteinander in Serie verbunden sind. Wenn eine Einschaltsprungspitze auf das elektronische Produkt gegeben wird, begrenzt der Widerstand die Einschaltstromspitze auf das Niveau einer vorgegebenen Stromstärke. Zusätzlich wird, wenn ein Überstrom auf das elektronische Produkt gegeben wird, ein schmelzbares Element, das aus einer Festphasenleitung oder einem Kunststofflager gemacht ist, und in der thermischen Schmelzsicherung vorgesehen ist, durch die vom Widerstand erzeugte Wärme geschmolzen, wodurch der Schaltkreis unterbrochen wird.
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Zusätzlich wird entsprechend dem herkömmlichen Schmelzwiderstand, der Widerstand und die thermische Schmelzsicherung in ein Gehäuse gepackt, um elektronische Teile vor einer Beschädigung durch Partikel, welche beim Schmelzen des Schmelzsicherungselementes erzeugt werden, zu schützen, und Füllmaterialien, wie SiO2, werden in das Gehäuse gefüllt, um die Eigenschaften zur Wärmefestigkeit, zur Leitfähigkeit und Aushärtung zu verbessern.
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Schmelzwiderstände, bei denen eine Schmelzsicherung durch Wärme, die von einem elektrischen Widerstand abgegeben wird, unterbrochen wird, sind beispielsweise bekannt aus:
JP 7 023 863 Y2 ,
DE 25 05 871 A1 ,
US 4 016 521 A ,
JP 2006 310 429 A ,
WO 00/45 409 A1 ,
JP 2007 103 687 A ,
WO 2009/044 631 A1 .
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Um jedoch während des Herstellungsprozesses von herkömmlichen Schmelzwiderständen die Füllmaterialien in das Gehäuse einzufüllen, ist eine lange Trockenzeit von etwa 1 bis 2 Tagen erforderlich, nachdem ein Keramikbrei injiziert wurde. Eine solch lange Trocknungszeit kann jedoch die Herstellungseffizienz der Produkte reduzieren.
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Des Weiteren wird, entsprechend dem entsprechenden Stand der Technik, das keramische Füllmaterial (Breiinjektion) in einem Stadium zugeführt, in dem die Position des Widerstandes und der thermischen Schmelzsicherung nicht fixiert ist, so dass der Widerstand mit der thermischen Schmelzsicherung in Kontakt gelangen kann, oder dass der Widerstand nahe zur thermischen Schmelzsicherung fixiert wird. Zudem können der Widerstand und die thermische Schmelzsicherung am Gehäuse haften, so dass die Zuverlässigkeit der Montagequalität herabgesetzt wird.
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Technische Lösung
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Es ist dementsprechend ein Aspekt der Offenbarung, einen Schmelzwiderstand vorzusehen, der mit verbesserter Herstellungseffizienz und Zusammenbau-Zuverlässigkeit hergestellt werden kann.
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Weitere Aspekte und/oder Vorteile der Offenbarung werden in Teilen in der folgenden Beschreibung fortgesetzt, und in Teilen aus der Beschreibung ersichtlich, oder können durch praktische Umsetzung der Offenbarung erfahren werden. Das vorausgehend Gesagte und/oder andere Aspekte der Offenbarung werden durch Vorsehen eines Schmelzwiderstandes erreicht, mit: Einem Widerstand; einer thermischen Schmelzsicherung, welche durch vom Widerstand erzeugte Hitze unterbrochen wird; und einem Gehäuse, welches den Widerstand und die thermische Schmelzsicherung darin aufnimmt und das einen freien Raum-Abschnitt aufweist, um Strahlungswärme des Widerstandes zur thermischen Schmelzsicherung zu übertragen.
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Entsprechend der Offenbarung weist das Gehäuse eine Widerstandshalterung, das heißt eine Widerstandspositionierhalterung, auf, die den Widerstand umgibt, eine Schmelzsicherungshalterung, das heißt eine Schmelzsicherungspositionierhalterung, welche die thermische Schmelzsicherung umgibt und einen Hals-Abschnitt, das hießt einen Verbindungsabschnitt, der die Widerstandspositionierhalterung mit der Schmelzsicherungspositionierhalterung verbindet, und wobei der freie Raum-Abschnitt in dem Verbindungsabschnitt vorgesehen ist.
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Entsprechend der Offenbarung ragen die Widerstandspositionierhalterung und die Schmelzsicherungspositionierhalterung vom Gehäuse hervor und haben kreisförmige Formen, und die Widerstandspositionierhalterung und die Schmelzsicherungspositionierhalterung haben bogenförmige Abschnitte, welche stärker abgerundet sind als ein Halbkreis, um den Widerstand und die thermische Schmelzsicherung dementsprechend zu umgeben.
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Entsprechend der Offenbarung weist das Gehäuse synthetisches Harz auf. Entsprechend der Offenbarung weist das Gehäuse auf: einen Gehäusekörper, der einen oberen Bereich hat, welcher offen ist, und einen Bodenbereich mit Perforationslöchern, in denen Leitungsdrähte des Widerstandes und der thermischen Schmelzsicherung durch die Perforationslöcher durchgeführt sind; und eine Gehäusekappe, welche mit dem oberen Bereich des Gehäusekörpers zusammengebaut ist.
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Entsprechend der Offenbarung weist das Gehäuse des Weiteren einen Platzierungsabschnitt zur Fixierung des Widerstandes auf.
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Entsprechend der Offenbarung weist der Platzierungsabschnitt auf: einen Einpressvorsprung, der von der Gehäusekappe vorspringt; und eine Leitungsdraht-Positionieraussparung, das heißt ein Führungsloch für einen Leitungsdraht, um einen Leitungsdraht des Widerstandes, der mit der thermischen Schmelzsicherung verbunden ist, festzulegen.
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Entsprechend der Offenbarung sind die Perforationslöcher verjüngt in dem Gehäuse vorgesehen.
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Entsprechend der Offenbarung ist ein Verbindungsvorsprung, der in eine Richtung geneigt ist, entweder an der Gehäusekappe oder am Gehäusekörper vorgesehen, und ein Verbindungsschlitz ist in der verbleibenden Baugruppe, entweder der Gehäusekappe oder dem Gehäusekörper gebildet, um die Gehäusekappe in dem Gehäusekörper mit Presssitz festzulegen.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß dem Schmelzwiderstand der Offenbarung sind die Füllmaterialien nicht erforderlich, da die thermische Schmelzsicherung durch Strahlungshitze des Widerstandes unterbrochen wird, so dass der Schmelzwiderstand innerhalb eines kurzen Zeitintervalles hergestellt werden kann. Insbesondere kann der Zusammenbauprozess durch Abdeckung des Gehäuses mit der Gehäusekappe komplettiert werden, nachdem der Widerstand und die thermische Schmelzsicherung in den Gehäusekörper des Gehäuses eingesetzt sind, so dass die Montageeffizienz verbessert werden kann.
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Des Weiteren werden gemäß der Offenbarung des Schmelzwiderstandes der Widerstand beziehungsweise die thermische Schmelzsicherung fixiert in die Widerstandspositionierhalterung beziehungsweise die Schmelzsicherungspositionierhalterung eingesetzt, welche in dem Gehäuse installiert sind, so dass der Widerstand von der thermischen Schmelzsicherung in einem vorbestimmten Abstand raumbeabstandet vorgesehen werden kann. Des Weiteren ist der Widerstand durch den Platzierungs-Abschnitt der Gehäusekappe fixiert, so dass der Widerstand an einer Fluktuation gehindert werden kann. Zusätzlich können der Widerstand und die thermische Schmelzsicherung durch die sich verjüngenden Perforationslöcher leicht montiert werden, so dass die Zuverlässigkeit des Zusammenbaus verbessert werden kann.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und/oder andere Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden ersichtlich und schneller erkenntlich aus der nachfolgenden Beschreibung der Beispiele, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, in denen zeigen:
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1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Schmelzwiderstand entsprechend einer Ausführungsform zeigt;
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2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche einen Schmelzwiderstand entsprechend einem Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 ist eine Schnittansicht längs der Linie III-III von 2;
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4 ist eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV von 2; und
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5 ist eine Schnittansicht längs der Linie V-V von 2.
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Beste Form
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Nachfolgend wird Bezug genommen im Detail auf die Ausführungsformen der Offenbarung, zu der Beispiele derselben in den anliegenden Figuren dargestellt sind, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsbeispiele werden nachfolgend beschrieben, indem die Offenbarung mit Bezug auf die Figuren erläutert wird.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schmelzwiderstand entsprechend eines Ausführungsbeispiels zeigt; 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Schmelzwiderstandes, und 3 bis 5 sind Schnittansichten des Schmelzwiderstandes.
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Mit Bezug auf die 1 bis 5 weist der Schmelzwiderstand entsprechend dem Ausführungsbeispiel einen Widerstand 10, eine thermische Schmelzsicherung 20 und ein Gehäuse 30 auf.
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Der Widerstand 10 kann einen typischen Zementwiderstand oder einen NTC-Widerstand (negativen Temperatur-Koeffizienten) für eine Leistung aufweisen, um eine Einschaltstromspitze zu begrenzen. Der Widerstand 10 ist aus einem Material gemacht mit hoher Haltbarkeit gegenüber hohen Strömen, ohne dabei geschmolzen zu werden. Der Widerstand 10 ist durch Aufwickeln einer Legierungsleitung aus Kupfer (Cu) und Nickel (Ni) um einen keramischen Stab hergestellt. Ein erster Leitungsdraht 12, der an einem oberen Ende des Widerstandes 10 vorgesehen ist, um den Widerstand 10 an ein anderes Bauelement zu koppeln, und ein zweiter Leitungsdraht 14 ist an einem unteren Ende des Widerstandes 10 vorgesehen, um den Widerstand 10 zu befestigen.
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Die thermische Schmelzsicherung 20 weist ein schmelzbares Teil auf (nicht gezeigt), das um einen isolierenden Keramikstab, der eine vorgegebene Länge hat, gewunden ist, und dritte und vierte Leitungsdrähte 22 und 24 sind elektrisch mit leitenden Gehäusekappen verbunden, die auf beiden Seiten eines Stabes entsprechend installiert sind. Die thermische Schmelzsicherung 20 wird durch Hitze geschmolzen, welche vom Widerstand 10 erzeugt wird.
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Im Stand der Technik sind generell verschiedene thermische Schmelzsicherungen bekannt, so dass nachfolgend von einer detaillierten Beschreibung derselben Abstand genommen wird.
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Der erste Leitungsdraht 12 des Widerstandes 10 ist mit dem dritten Leitungsdraht 22 der thermischen Schmelzsicherung 20 in Reihe durch Lichtbogenschweißen oder Punktschweißen verbunden.
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Der Widerstand 10 und die thermische Schmelzsicherung 20 sind in dem Gehäuse 30 aufgenommen, wobei sie jeweils voneinander beabstandet sind. Entsprechend dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 30 einen freien Raum-Abschnitt, der Strahlungswärme des Widerstandes 10 überträgt, um die thermische Schmelzsicherung 20 zu unterbrechen. Die Strahlungswärme signalisiert Energie, welche von einem Objekt erzeugt ist, wenn die elektromagnetische Welle, welche in dem Objekt absorbiert wird, in Wärme umgewandelt wird. Da die Strahlungswärme direkt übertragen wird, ohne Gegenstand einer Konvektion oder einer Leitung zu sein, kann die Wärmeübertragung sofort erfolgen. Da das Gehäuse bei konventionellen Schmelzwiderständen mit Füllmaterial gefüllt ist, wird die Wärme des Widerstandes 10 zur thermischen Schmelzsicherung durch die Füllmaterialien übertragen, so dass sich die Reaktion der thermischen Schmelzsicherung verzögern kann. Um die thermische Schmelzsicherung bei einer Temperatur von etwa 139°C zu unterbrechen, muss entsprechend dem bekannten Stand der Technik, der Widerstand eine Temperatur höher als 139°C haben. Zusätzlich kann diese Temperatur abhängig vom Abstand zwischen dem Widerstand und der thermischen Schmelzsicherung variieren.
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Im Gegensatz dazu ist entsprechend dem aktuellen Ausführungsbeispiel die Strahlungswärme des Widerstandes zur thermischen Schmelzsicherung über den in dem Gehäuse gebildeten Freien-Raum-Abschnitt übertragen, so dass die Temperatur zur Unterbrechung der thermischen Schmelzsicherung und die Wärmetemperatur des Widerstandes konstant aufrecht erhalten werden kann.
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Zusätzlich ist das Gehäuse 30 aus synthetischem Kunstharz gemacht, wie aushärtbarem Kunststoff. Entsprechend dem herkömmlichen Stand der Technik ist das Gehäuse durch Formen eines keramischen Breis in eine vorgegebene Form hergestellt und anschließend ist ein Sinterprozess des keramischen Breis mit hoher Temperatur durchgeführt, so dass eine Veränderung wie etwa ein Schrumpfen auftreten kann, wenn der Sinterprozess des keramischen Breis aufgrund der Eigenschaften der Keramik durchgeführt wird. Zusätzlich ist es sehr schwierig, mit der Veränderung innerhalb eines Toleranzbereiches von etwa +/–0,5 mm fertig zu werden.
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Im Gegensatz dazu weist das Gehäuse 30 aus synthetischem Harz entsprechend dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel kaum eine Veränderung auf, so dass es möglich ist, die Veränderung innerhalb eines Toleranzbereiches von etwa +/–0,1 mm zu beherrschen.
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Im Detail umfasst das Gehäuse 30 einen Gehäusekörper 31 und eine Gehäusekappe 35.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist ein oberer Bereich des Gehäusekörpers 31 offen und am Bodenbereich des Gehäusekörpers 31 sind Perforationslöcher 32 und 34 ausgebildet, derart, dass der zweite Leitungsdraht 14 des Widerstandes 10 und der vierte Leitungsdraht 24 der thermischen Schmelzsicherung 20 durch das Perforationsloch 32 beziehungsweise das Perforationsloch 34 hindurchgeführt werden können. Die Perforationslöcher 32 und 34 haben abgeschrägte Abschnitte 32a und 34a, um das Einführen des Widerstandes 10 und der thermischen Schmelzsicherung 20 in das Gehäuse 30 zu erleichtern.
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Die Gehäusekappe 35 ist mit Presssitz in der Öffnung des Gehäusekörpers 31 vorgesehen, um das Innere des Gehäuses 30 sicher abzudichten. Zu diesem Zweck ist ein Kopplungsvorsprung 36, der in einer Richtung (Zusammenbaurichtung) abgeschrägt ist, zumindest am Gehäusekörper 31 oder an der Gehäusekappe 35 vorhanden, wobei ein Kopplungsschlitz 37 an dem verbleibenden Gegenstand, entweder am Gehäusekörper 31 oder der Gehäusekappe 35 ausgebildet ist.
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Zusätzlich ist ein Einstellabschnitt in der Gehäusekappe 35 vorgesehen, um die Baugruppe aus dem Widerstand 10 und der thermischen Schmelzsicherung 20 an einer Veränderung in Längsrichtung zu hindern. Der Einstellabschnitt umfasst einen Einpressvorsprung 38, um die obere Oberfläche des Widerstandes 10 festzulegen, und ein Führungsloch 39 für den Leitungsdraht, um den ersten Leitungsdraht 12 des Widerstandes 10 in der Gehäusekappe 35 aufzunehmen. Der Einpressvorsprung 38 ist in Richtung der thermischen Schmelzsicherung 20 offen. Der Positionierabschnitt fixiert den Widerstand 10, der eine Größe aufweist, welche relativ größer ist als die der thermischen Schmelzsicherung 20, mit dem Gehäuse 30, so dass die thermische Schmelzsicherung 20 auch stabil fixiert werden kann.
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Zusätzlich ist, wie in 5 gezeigt, eine Widerstandspositionierhalterung S1, welche den Widerstand 10 umgibt, eine Schmelzsicherungspositionierhalterung S2, welche die thermische Schmelzsicherung 20 umgibt, und ein Verbindungsabschnitt S3, welcher die Widerstandspositionierhalterung S1 mit der Schmelzsicherungspositionierhalterung S2 verbindet, in dem Gehäusekörper 31 vorgesehen. Die Widerstandspositionierhalterung S1, die Schmelzsicherungspositionierhalterung S2 und der Verbindungsabschnitt S3 können mittels Spritzgießverfahren einstückig mit dem Gehäuse 30 gebildet werden.
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Die Widerstandspositionierhalterung S1 und die Schmelzsicherungspositionierhalterung S2 stehen von dem Gehäuse 30 hervor und haben kreisförmige Formen, die den äußeren Formen des Widerstandes 10 und der thermischen Schmelzsicherung 20 entsprechen. Insbesondere können die Widerstandspositionierhalterung S1 und die Schmelzsicherungspositionierhalterung S2 bogenförmige Abschnitte haben, mit einer größeren Rundung als ein Halbkreis, um zu verhindern, dass der Widerstand 10 und die thermische Schmelzsicherung 20 in Umfangsrichtung einer Veränderung unterliegen. Da der Widerstand 10 und die thermische Schmelzsicherung 20 in Längsrichtung sich gegenseitig gegenüber liegen, wobei beide voneinander durch die Widerstandspositionierhalterung S1 und die Schmelzsicherungspositionierhalterung S2, welche mittels Spritzgießverfahren hergestellt sind, beabstandet sind, kann die Betriebssicherheit des Schmelzwiderstandes gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verbessert werden.
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Der Verbindungsabschnitt S3 weist einen freien Raum-Abschnitt S4 auf, um die Strahlungswärme des Widerstandes 10 auf die thermische Schmelzsicherung 20 im Gehäuse 30 zu übertragen. Der Freie-Raum-Abschnitt S4 des Verbindungsabschnittes S3 hat eine lineare Konfiguration, derart, dass die Strahlungswärme des Widerstandes 10 auf die thermische Schmelzsicherung 20 konzentriert werden kann.
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Der Schmelzwiderstand, der den vorausgehend dargelegten Aufbau hat, ist wie nachfolgend dargestellt, hergestellt.
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Der Widerstand 10 und die thermische Schmelzsicherung 20 sind in Form eines Zusammenbaus durch Verbinden des ersten Leitungsdrahtes 12 des Widerstandes 10 mit dem dritten Leitungsdraht 22 der thermischen Schmelzsicherung durch Lichtbogenschweißen oder Punktschweißen miteinander verbunden. Dieser Zusammenbau ist in die Widerstandspositionierhalterung S1 und die Schmelzsicherungspositionierhalterung S2, welche in dem Gehäusekörper 31 des Gehäuses 30 vorgesehen sind, derart eingeführt, dass der Widerstand 10 durch den Verbindungsabschnitt S3 von der thermischen Schmelzsicherung 20 beabstandet ist. Der zweite Leitungsdraht 14 des Widerstandes 10 und der vierte Leitungsdraht 24 der thermischen Schmelzsicherung 20 sind in die Perforationslöcher 32 beziehungsweise 34 des Gehäusekörpers 31 eingeführt. Da die Perforationslöcher 32 und 34 die sich verjüngenden Abschnitte 32a und 34a haben, kann der zweite und vierte Leitungsdraht 14 und 24 leicht in die Perforationslöcher 32 beziehungsweise 34 eingeführt werden.
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Wenn der Zusammenbau in den Gehäusekörper 31 eingeführt worden ist, wird die Gehäusekappe 35 mit der Öffnung des Gehäusekörpers 31 zusammen montiert. Zu dem Zeitpunkt fixiert der Einpressvorsprung 38 der Gehäusekappe 35 die obere Oberfläche des Widerstandes 10 und das Führungsloch 39 des Leitungsdrahtes fixiert den ersten Leitungsdraht 12 des Widerstandes, so dass der Zusammenbau in dem Gehäuse 30 ohne Veränderung gesichert werden kann. Die Gehäusekappe 35 ist mittels eines Kopplungsvorsprunges 36, der in Montagerichtung abgeschrägt ist, und dem Kopplungsspalt 37, im Gehäusekörper 31 mit Presssitz fixiert.
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Nach diesem Schritt werden der zweite und vierte Leitungsdraht 14 beziehungsweise 24, die außerhalb des Schmelzwiderstandes freiliegen, entsprechend dem vorliegenden Beispiel auf einer Schaltplatine befestigt, so dass der Einschaltspitzenstrom auf ein Niveau eines vorgegebenen Stromes durch den Widerstand 10 begrenzt wird und der Überstrom durch die thermische Schmelzsicherung 20 abgeschaltet wird.
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Obwohl wenige Ausführungsbeispiele der Offenbarung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich, dass Änderungen in diesen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, ohne von den Prinzipien und der Idee der Offenbarung abzugehen, wobei der Umfang der Erfindung in den Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.