CN103050335A - 电流断开装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电流断开装置，其具有两个电触点，所述电触点在导体的闭合状态中通过导体相互导电连接，其中设置元件，所述元件使导体保持处于闭合状态，其中所述导体朝向打开位置预张紧，其中在所述导体的打开位置中所述两个电触点并不通过所述导体导电连接，其中所述元件是热敏的，其中所述元件配备有加热元件，并且其中在激活所述加热元件时所述元件改变其形状，并且由此使导体运动到打开位置中。

Description

电流断开装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的电流断开装置、一种根据权利要求14所述的充电设备和一种根据权利要求15所述的电池组。

背景技术

在现有技术中已知不同的电流断开装置，所述电流断开装置在识别出故障时中断电流。例如使用温度保险装置、保险丝或由双金属材料构成的保险装置。已知的电流保险装置具有如下缺点：其仅具有低载流能力或者说低耐压强度。

发明内容

本发明的任务在于设计一种简单且成本低廉地构造的电流断开装置，所述电流断开装置具有高载流能力或者说高耐压强度。

本发明的任务通过根据权利要求1所述的电流断开装置、根据权利要求14所述的充电设备以及根据权利要求15所述的电池组来解决。

根据权利要求1所述的电流断开装置具有如下优点：电流断开装置简单地构造并且可靠地运行。这通过如下方式来实现：在两个电触点之间设置可运动的导体，其中该导体在闭合状态中使两个电触点相互导电连接。该导体朝向打开位置预张紧，其中在导体的打开位置中两个电触点在电气上断开。此外设有保持机构，所述保持机构具有热敏元件，其中所述元件配备有加热元件。通过激活加热元件以如下方式改变所述元件：导体运动到打开位置中。

在另一种实施方式中，以如下方式构造所述热敏元件：在激活加热元件时至少破坏所述元件。以此方式实现了两个触点之间的电连接的可靠的断开。此外保证了，这两个触点的断开是不可逆的。

在另一种实施方式中，热敏元件例如可以由塑料、蜡或者利用液体填充的小管形成，其中所述小管在一定的温度下破裂。因此，可以简单且成本低廉地实现所述元件。

在另一种实施方式中，以如下方式构造所述元件：所述元件在激活加热元件时至少弯曲并且释放使导体处于打开位置的运动。借助该实施方式也提供了可靠且成本低廉的电流断开装置。根据所选择的实施方式，所述元件可以具有尖细部或额定弯折部位（Sollknickstelle），以便保证精确限定的触发特性。此外优选在壳体壁中设置凹部，所述元件嵌入到该凹部中。以此方式提供了牢固的机械构造，所述构造防止机械的震动和振动。

在另一种实施方式中，导体以预张紧的条状物的形式构造，尤其构造为稳定的金属条状物，其中条状物的端部借助所述元件保持在配属的触点上。通过使用预张紧的条状物可以简单地实现该导体，激活所述元件，则预张紧的条状物从其闭合位置跳变至打开位置。因此中断在两个触点之间的导电连接。

在另一种实施方式中，所述元件构造为钎焊连接部，该钎焊连接部将导体保持在触点上。钎焊连接部是成本低廉的并且可以简单地制造。此外，钎焊连接部能够将条状物的端部可靠地固定在配属的触点上。通过简单地加热钎焊连接部，焊剂变为液态并且预张紧的条状物可以跳变至其打开位置。

在另一种实施方式中，所述元件构造为粘合连接部，其中所使用的粘合剂优选是导电的并且是温度敏感的。以如下方式构造所述粘合剂：在加热粘合剂时粘合剂液化。因此通过简单地加热粘合剂可以使导体的一个端部的固定松脱，从而使得导体跳变至打开位置。在另一种实施方式中，加热元件布置在基板的与触点相对布置的侧面上，其中在加热元件与热敏元件基板之间布置有温度桥路。因此能够实现节省空间的构造，从而在上侧面上不需要用于加热元件的位置，在所述上侧面上布置有电导体。

在另一种实施方式中，加热元件布置在基板中并且与所述元件邻接地布置。因此，能够实现电流断开装置的紧凑的构造。

在另一种实施方式中，加热元件通过导热通道与所述元件导热地连接。因此，不需要靠近所述元件设置加热元件。由此，提供了在构造电流断开装置时提高的灵活性。

在另一种实施方式中，加热元件与触点在电气上串联连接。因此电流断开装置用于限制过流。由于这种结构，不需要单独触发加热元件。

在另一种实施方式中，所述元件由绝缘材料形成，所述绝缘材料可以热液化。对此例如热粘合剂是合适的。可热液化的元件的结构能够以如下方式选择：在所述元件熔化并且导体运动到打开位置中之后，所述元件再次冷却并且使触点电绝缘。

有利地，所述电流断开装置可以使用在充电设备中并且使用在电池组中。

附图说明

参照附图对本发明进行详细阐述。附图示出：

图1示出了处于闭合状态中的电流断开装置；

图2示出了处于打开状态中的电流断开装置；

图3示出了电流断开装置的第二实施方式；

图4示出了布置在基板上的电流断开装置；

图5示出了图4所示的、处于打开状态中的电流断开装置；

图6示出了电流断开装置的另一种实施方式；以及

图7示出了图6所示的、处于打开状态中的电流断开装置。

具体实施方式

本发明涉及一种电流断开装置，所述电流断开装置尤其能够不可逆地构造。电流断开装置优选具有高载流能力或者说高耐压强度。此外，电流断开装置在电路故障时能够由外部激励或者说触发。根据所选择的实施方式，电流断开装置也可以与电路串联。借助所描述的电流断开装置在将电流断开装置一次性地激活之后可靠地、极为有效地并且优选持续地中断电路。此外，电流断开装置基于所提出的实施方式被成本优化并且具有小的空间需求。

图1示出了电流断开装置的原理性的构造。所述电流断开装置具有两个电触点3、4，所述电触点通过在所示位置中的导体5相互导电地连接。所述触点3、4布置在电路的导线16中。导体5例如构造为接触板并且可运动地布置在弹簧1与元件2之间。元件2支撑到第一支承面10上并且弹簧1支撑到第二支承面11上。导体与触点3、4接触并且在所述触点之间建立导电的连接。元件2还设有加热元件6，所述加热元件通过接头7、8供给电流。所述接头7、8与未示出的控制单元连接。所述元件2由热敏材料制造，所述热敏材料在通过加热元件进行一定的加热时改变其形状并且补偿弹簧1的预张紧力，从而使得弹簧的反作用力不再能被吸收并且由此导体5朝向第一支承面10运动。由此，在两个触点3、4之间的导电连接被断开。

图2示出了处于打开状态中的电流断开装置。在另一种实施方式中，该结构可以配备有倒钩17，以便防止导体5重新运动到闭合位置中。如果在触发电流断开装置时导体5被挤开，则附加地在侧面安置在导体5上的倒钩17防止接触板落下，并且由此防止第一触点3和第二触点4重新电接触。因此，倒钩17不仅设置在导体5上而且设置在第一支承面10上。

塑料或蜡例如可以用作对于元件2来说合适的材料。以如下方式构造所述元件2：其在相应加热的情况下变软、熔化或失去其强度。此外，也可以将利用液体填充的玻璃小管用作元件2的材料，其中以如下方式构造所述液体：在变热时液体如此极大地膨胀，从而使得所述玻璃小管在一定的边界温度下破裂。

图3示出了电流断开装置的另一种实施方式，其中元件2具有尖细的区段9，在该区段中以棒的形式构造的元件2具有更小的直径。在尖细的区段9中布置有加热元件6。所述加热元件6例如可以具有加热螺旋丝（Heizwendel），所述加热螺旋丝围绕元件2卷绕。通过使用加热元件能够简单且成本低廉地制造加热元件。如果现在加热元件6被施加以足够的电流，则所述棒状的元件2变形直到其在尖细部上、也就是在尖细的区段9上由于弹簧1的反作用力而弯折。棒状元件2通过弯折而缩短，并且导体5朝向第一支承面移动。因此，在该实施方式中在加热元件2时也实现了电触点3、4的断开。

在所示的实施例中，第一支承面10以壳体壁的形式构造并且在其上具有观察窗12。以如下方式布置所述观察窗12：可以以视觉方式检查导体5的打开位置和闭合位置。

根据所选择的实施方式，元件2可以配备有附加的尖细部和/或额定弯折部位，以便保证精确地限定触发特性或者说能够实现在确定的部位上的弯折。在所示的实施例中，元件2除了尖细的区段9之外还具有另一尖细部13。此外，可以证明为有利的是，棒状元件2以机械方式、例如通过相或锥体30插入到第一支承面10的凹部14中或者说插入到导体5的第二凹部15中。通过该构造，电流断开装置对于振动和碰撞来说更牢固，因为在触点闭合的情况下始终补偿弹簧行程。此外，元件2的装配通过相或者说锥体30来简化。

在使用观察窗12的情况下能够有利的是，例如构造为接触板的导体5具有标记，借助该标记可以快速且可靠地识别导体5是处于打开位置还是处于闭合位置。

观察窗12如所示的那样优选可以布置在元件2的端侧的区域中。因此在导体5的闭合状态中，所述元件2可见地压向观察窗12。如果现在电流断开装置被触发，则通过元件2的弯折所述元件不再可以被压入到观察窗12的凹部中。因此可以简单地识别电流断开装置的打开位置。此外，也可以通过挺杆来实现信号作用，其中例如较小的螺栓安置在元件2上，所述螺栓在所述元件2的闭合状态中伸入到观察窗中。在触发电流断开装置并且元件2与此关联地弯折之后，挺杆发送所述电流断开装置的位置并且不再能从外部通过观察窗看到。

根据所选择的实施方式，电流断开装置也用于限制过流。为此，加热元件6利用第一接头7和第二接头8与电导线16串联，所述电导线例如被引导至第二触点4。因此，流经第二触点的电流同样将加热元件6加热并且因此也将元件2加热。通过元件2和加热元件6的热时间常数或者说热容在一定的延迟和衰减的情况下将加热传送到元件2上。因此，短期的电流提高并不会导致达到对于元件2的变形来说必需的温度。因此在通过第二触点和加热螺旋丝的电流在时间上持续过高时才达到触发温度。

在另一种实施方式中，以如下方式构造所述元件2：在元件2熔化并且紧接着冷却之后，导体5被元件2的经过冷却的材料至少部分地包围并且电绝缘。此外，该效应还可以通过如下方式来改善：设置附加的电绝缘的元件以及在一定的温度下熔化的、例如由蜡或塑料制成的元件。导体5优选在至少一个朝向触点3、4的端部的区域中通过熔化的材料电绝缘。由此，防止了两个触点3、4之间的电连接通过导体5重新闭合。熔化的元件优选布置在导体5上的端部的区域中。

图4至7示出了电流断开装置的其他实施方式，所述电流断开装置布置在基板20上并且作为元件具有预张紧的、导电的条状物21。所述条状物21以机械方式朝向打开位置预张紧在闭合位置中。该条状物在简单的情况下可以是金属条状物。在图4中示出的条状物21处于闭合位置中，并且导电地利用两个端部与第一触点3或者说第二触点4连接。在所示的实施例中，条状物21的第一端部22例如通过焊料31与第二触点4导电地并且机械地连接。此外，条状物21的第二端部23通过基板20上的熔化材料24连接并且导电地与第一触点3连接。熔化材料24配备有加热元件6，从而在所示的实施例中同样布置在基板20上。加热元件6在所示的实施例中在电气上与第一触点3串联地布置并且例如以加热螺旋丝或加热线圈的形式构造。此外，加热元件6例如可以以电阻形式、以电阻丝形式或以电线圈形式构造。如果现在足够大的电流流动被引导经过第一触点3、加热元件6、条状物21和第二触点4，则加热元件6加热熔化材料24。为此，布置加热元件6以在热量上与熔化材料24有效连接。如果现在熔化材料24液化，则条状物21从图4中所示的闭合位置弹动到图5中所示的打开位置中。因此，在第一触点3与第二触点4之间的导电连接被中断。

例如，焊料或导热的粘合剂或可熔化的塑料可以用作熔化材料24。根据所选择的实施方式，熔化材料24能够例如以导电的熔化粘合剂或塑料的形式附加导电地构造。

图6示出了根据图4构造的电流断开装置，其中与图4的结构相反所述加热元件6布置在基板20的下侧面上。在该实施例中加热元件6也可以串联地布置在条状物21与第一触点3之间或者说布置在熔化材料24与第一触点3之间。加热元件6在此通过导热的连接通道25热耦合到熔化材料24上。为此，连接通道25从基板20的下侧面引导至基板20的上侧面。根据所选择的实施方式，也可以仅仅设置唯一的连接通道25。所述连接通道利用导热的材料、例如利用焊料填充。

此外，根据所选择的实施方式，加热元件6也可以在基板中与熔化材料24邻接地布置。

在另一种实施方式中，在基板20的下侧面上构造有导电的表面26、尤其是铜表面。所述导电的表面26通过至少一个连接通道25与熔化材料24热连接。

根据所选择的实施方式，图4至7的加热元件6并不能与第一触点3串联而是通过单独的接头供给电流。

图7示出了图6中的、处于打开状态中的电流断开装置。所描述的电流断开装置优选适合应用在电气的充电设备中、尤其是用于便携的电动工具的充电设备中。为此，例如电动工具的电池组的每个单个电池可以配属于相应的电流断开装置。

因此，所描述的电流断开装置适合应用在电池组中，所述电池组例如用于为便携的电动工具供电。

Claims (15)

1.电流断开装置，其具有两个电触点（3，4），所述电触点在导体（5，21）的闭合状态中通过导体（5，21）相互导电连接，其中设置元件（2），所述元件使导体（5，21）保持在闭合状态中，其中所述导体（5，21）朝向打开位置预张紧，其中在所述导体（5）的打开位置中所述两个电触点（3，4）并不通过所述导体（5，21）导电连接，其中所述元件（2）是热敏的，其中所述元件（2）配备有加热元件（6），并且其中在激活所述加热元件（6）时所述元件改变其强度和/或其形状，并且由此释放使导体处于打开位置的运动。

2.根据权利要求1所述的电路分离装置，其中以如下方式构造所述元件（2）：所述元件在激活加热元件时变软并且至少弯曲以及释放使导体处于打开位置的运动。

3.根据权利要求2所述的电路分离装置，其中所述元件（2）由塑料或蜡、或者由利用液体填充的玻璃小管、或者由焊料形成。

4.根据权利要求1所述的电路分离装置，其中以如下方式构造所述元件（2）：在激活所述加热元件时破坏所述元件。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置，其中所述导体以预张紧的条状物（21）的形式、尤其以双稳态的金属条状物的形式构造，其中所述导体（21）的端部（22）借助所述元件（2）保持在配属的触点上。

6.根据权利要求5所述的电路分离装置，其中所述元件构造为钎焊连接部（22），所述钎焊连接部将所述导体（21）保持在触点（3）上，并且其中所述加热元件（6）与所述钎焊连接部（22）形成有效连接。

7.根据权利要求5所述的电路分离装置，其中所述元件（2）构造为热粘合连接部，所述热粘合连接部优选是导电的并且将所述导体（21）保持在触点（3）上，并且其中所述加热元件（6）与热粘合连接部形成有效连接。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置，其中所述加热元件布置在基板（20）的、与所述元件（2）相对地布置的侧面上。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的电流断开装置，其中所述触点（3）安置在基板（20）上，并且其中所述加热元件（6）在基板（20）中与所述元件邻接地布置。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的电流断开装置，其中所述加热元件通过导热的通道（25）、尤其是通过由钎焊材料或者说粘合剂材料制成的通道在热量上与所述元件（2）形成有效连接。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置，其中所述加热元件在电气上与触点（3，4）串联连接。

12.根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置，其中所述加热元件（6）以导电线圈的形式构造。

13.根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置，其中以如下方式布置和构造所述元件（2）：在所述元件（2）熔化之后，液态的元件（2）至少部分地在所述导体（5）的区域中流动，所述区域配属于触点（3，4），其中在冷却之后，经过冷却的元件（2）使所述导体（5）相对于与配属的触点（3，4）的导电连接绝缘。

14.电气的充电设备、尤其是用于便携的电动工具的充电设备，所述充电设备具有根据上述权利要求中任一项所述的电流断开装置。

15.电池组，其具有根据权利要求1至12中任一项所述的电流断开装置。

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