CN105359247B - 具有隔离元件的保险装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保险装置（1），该保险装置包括熔断元件（2），该熔断元件具有第一部段（3）、第二部段（4）和连接部段（5），所述连接部段将所述第一部段（3）与所述第二部段（4）连接起来。此外，所述保险装置（1）包括隔离元件（6），该隔离元件被设置用于抑制所述第一部段（3）与所述第二部段（4）之间的电弧。所述熔断元件（2）的第一部段（3）在所述隔离元件（6）的第一侧上延伸，所述熔断元件（2）的第二部段（4）在所述隔离元件（6）的、与所述第一侧对置的第二侧上延伸，并且所述熔断元件（2）的连接部段（5）在所述隔离元件的第三侧上延伸。由此实现这一点：所述熔断元件（2）的第一部段（3）与第二部段（4）之间的电弧不会存在，即使所述熔断元件（2）的第一部段与第二部段（3、4）之间的空间距离如此之小，使得该距离允许电弧跳过。

Description

具有隔离元件的保险装置

技术领域

本发明涉及一种具有隔离元件的保险装置、尤其是用于车辆电池的保险丝。

背景技术

在高压车辆电池中，为了切断过电流（直至约1000-2000A）通常在外部的车辆接头上使用高压-接触器（Hochvolt-Schütz）。对于更高的电流来说，要安装保险装置，因为接触器不再能断开这些电流。在这些保险装置中按照类型存在着具有横截面收窄部的熔断元件（通常由铜制成）。这些横截面收窄部或者隘口在出现短路电流时熔化。电流或者电压越高，电弧停留的时间可能就越长，直至其熄灭。因此将具有多个隘口的保险装置用于较高的电压（当前大约450V）和电流（当前大约8kA）。因此，在每个隘口上产生一空气间隙，必须在总体上通过各个电弧来消除所述空气间隙。所述保险装置的长度由此通过所述最大的电压和所述最大的电流来确定。一般来说，用沙子来填充保险装置，所述沙子负责使电弧尽可能快地熄灭。

这样的、按现有技术的保险装置在图3中示出。它包括一具有多个隘口12的熔断元件11，在所述隘口上所述熔断元件11的导线截面变小。所述熔断元件11的两个端部13和14适合于将所述保险装置10整合到电路中。至少所述隘口12被保险装置壳体15所包围。所述保险装置被整合到电路中，在所述电路中出现短路的情况下较大的电流流经所述熔断元件11。该熔断元件开始熔化，并且由此首先在所述隘口12之一处中断。通过加载在所述保险装置10上的电压，可能在所述熔断元件11的中断的部段之间出现电弧。通过由此继续流过所述熔断元件11的电流，所述电弧通过所述熔断元件11的熔化还在另外的隘口12处中断。该过程继续进行，直至至少所述熔断元件11的如此多的隘口12被熔断，使得在所述保险装置10内部的、有待通过所述电弧来跨接的距离如此之大，从而出现所述电弧的灭弧。因为有待通过电弧来跨接的距离的最大的长度取决于所述熔断元件11的隘口12的数目，所以需要将这样的、按现有技术的保险装置10成形得相应地长。

在JPH11329206A中介绍了一种按现有技术的保险装置。在该专利文件中描述了一种保险装置，其中在保险装置断开的情况下有待通过电弧来跨接的距离借助于由两个磁体产生的磁场来得到延长。

在US2009315664A中介绍了另一种按现有技术的保险装置。电流的快速的中断在这种所介绍的保险装置中通过以下方式来实现：熔断元件通过所诱发的磁场被挤压到绝缘的隔离板之间。

在WO12123589A中介绍了另一种按现有技术的保险装置。在该专利文件中描述了一种保险装置以及一种用于制造保险装置的方法。所述保险装置包括用于影响保险装置元件的电磁场的器件。

在KR20040013718A中介绍了一种按现有技术的保险装置底座。所描述的保险装置底座包括两个磁体。由这些磁体引起的磁场被设置用于：在装入或者取出保险装置时抑制电弧的出现。

因为具有这样的保险装置的电池刚好用在汽车环境中，所以所述保险装置的尽可能紧凑的结构形式是值得追求的。

发明内容

按照本发明的保险装置包括熔断元件，该熔断元件具有第一部段、第二部段和连接部段，所述连接部段将所述第一部段与所述第二部段连接起来。此外，所述保险装置包括隔离元件，该隔离元件被设置用于抑制（unterbinden）所述第一部段与所述第二部段之间的电弧。所述熔断元件的第一部段在所述隔离元件的第一侧上延伸，所述熔断元件的第二部段在所述隔离元件的、与所述第一侧对置的第二侧上延伸，并且所述熔断元件的连接部段在所述隔离元件的第三侧上延伸。由此实现这一点：所述熔断元件的第一部段与第二部段之间的电弧尽管所述第一部段与第二部段在空间上很近也通过所述隔离元件而得以中断/防止。由此能够实现所述保险装置的紧凑的结构形式。

从属权利要求说明了本发明的优选的改进方案。

尤其对于按照本发明的保险装置来说，所述熔断元件的第一部段和第二部段的一部分分别伸出超过所述隔离元件，并且所述熔断元件的第一部段与所述熔断元件的第二部段在这个区域中通过所述连接部段相连接。通过这种方式，所述连接部段可以很短，并且最佳地由所述第一部段和所述第二部段进行支撑，由此相对于对所述保险装置的机械影响实现了改进的稳定性。

有利的是，所述熔断元件的连接部段被设置用于在较大的电流流过所述熔断元件时在时间上在所述第一部段之前并且在所述第二部段之前熔断。由此能够在短路情况中在预定义的位置上实现缩短所述保险装置的断开过程。在所述第一部段中以及在所述第二部段中的电流相应地相反地流动，由此所述第一部段和所述第二部段在较高的过电流情况下相互排斥。一旦所述连接部段在机械方面不再使所述熔断元件的第一部段和第二部段稳定并且所述部段由此不再被保持在相同的距离上，那么所述第一与第二部段之间的间距以及由此还有必须由电弧跨接的距离就由于洛伦兹力而扩大。由此所述电弧更快地熄灭。

此外，有利的是，在所述连接部段的区域中布置至少一个用于产生磁场的场产生装置，该场产生装置在所述连接部段的区域中引起磁场。通过这种方式可以影响这种区域，在该区域中在短路情况下形成电弧。由此可以如此地影响所述电弧，从而出现所述电弧的快速灭弧。

所述磁场为此可以如此定向，使得所述第一部段与所述第二部段之间的、通过电流引起的电弧被从所述隔离元件上引开。由此可以防止：在所述熔断元件的一部分被熔断之后电弧沿着所述隔离元件延伸。所述保险装置的反应时间由此被缩短。所述磁场在短路情况中额外地用于使所述第一和第二部段彼此排斥，使得必须由所述电弧跨接的距离通过所述第一和第二部段的、远离所述隔离元件的移动而增大并且所述电弧更快地熄灭。

作为替代方案，有利的是，所述磁场如此定向，从而将所述第一部段与所述第二部段之间的、通过电流引起的电弧引到所述隔离元件上。由此所述电弧更早地与所述隔离元件相接触并且更早地通过所述隔离元件来中断。所述保险装置的反应时间由此被缩短。

此外，有利的是，所述隔离元件由陶瓷构成。这种材料不仅具有良好的绝缘特性而且具有较高的热稳定性。由此它特别好地适合于中断电弧。

特别地，所述保险装置适合于1kV以下的电压范围、尤其是适合于处于430V与470V之间的电压范围，或者适合于断开10kA以下的电流、尤其是处于7kA与9kA之间的电流。正是在这种电压及电流范围内在保险装置中出现高能的电弧。此外，这些电压或者电流不再能由常见的电池接触器来断开。由此在这里通过按照本发明的保险装置提供了一种紧凑的并且成本低廉的替代的、用于将相应的电压或者相应的电流中断的元件。

按照本发明的另一个方面，建议一种具有像前面详细描述过的那样的保险装置的牵引用电池。正是在移动的应用情况中对保险装置的紧凑的并且轻巧的结构的要求比较高。由此按照本发明的保险装置刚好对于牵引用电池来说是有利的。

附图说明

下面参照附图对本发明的一种实施例进行详细描述。在附图中：

图1示出了按照本发明的实施例的保险装置的横截面的示意图；

图2示出了按照本发明的实施例的保险装置的横截面的另一示意图；并且

图3示出了按照现有技术的保险装置的横截面的示意图。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的一种实施例的保险装置1的横截面的示意图。所述保险装置1包括熔断元件2，该熔断元件具有第一部段3、第二部段4和连接部段5。在此如此选择所述熔断元件的材料，使得所述材料不仅有导电能力而且在出现较大的电流时如此得到加热，从而超过其熔点。在这里所示出的实施例中，所述熔断元件2由铜构成。

此外，所述保险装置包括隔离元件6，该隔离元件被设置用于：抑制所述第一部段3与所述第二部段4之间的电弧。电弧尤其会在短路的情况中出现并且会跨接所述熔断元件2中的气隙。因此，所述隔离元件6由陶瓷构成，以提供较高的绝缘电阻和较高的热稳定性。

所述连接部段5和所述第一及第二部段3和4的、处于所述连接部段5的一侧上的部分以及所述隔离元件6的部段被保险装置壳体8所包围。

所述熔断元件2的第一部段3在所述隔离元件6的第一侧上延伸。所述熔断元件2的第二部段4在所述隔离元件6的、与所述第一侧对置的第二侧上延伸。所述隔离元件6因此在空间上布置在所述熔断元件2的第一部段3与第二部段4之间。所述隔离元件6在这种实施方式中具有板的形状。所述板具有两个对置的、大面积的侧面以及四个环绕的、拥有较小的表面的侧面。所述熔断元件2的第一部段3和第二部段4分别沿着所述隔离元件6的大面积的侧面的方向放置。并且所述第一部段3和所述第二部段4朝具有较小表面的侧面之一的方向伸出超过所述板或者隔离元件6的大面积的侧面。因此在这个区域中，在所述第一与第二部段3与4之间没有隔离元件6。在这个区域中，所述两个部段3和4通过所述熔断元件2的连接部段5彼此相连接。所述熔断元件2的连接部段5由此在所述隔离元件6的第三侧上延伸。

所述连接部段5在其导线截面方面小于所述熔断元件2的第一及第二部段3或者4。

所述隔离元件6构造为板的形式并且所述隔离元件6具有较高的电阻，由此通过所述隔离元件来延长所述第一部段的任意的点与所述第二部段的任意的点之间的、通过最小的电阻来描述的距离。这一点不适用于所述第一部段3及第二部段4的、伸出超过所述板或者隔离元件6的大面积的侧面的区域。

所述熔断元件2的第一和第二部段相应地在其与所述连接部段5对置的端部上在所述保险装置壳体8的一个侧上伸出来。所述熔断元件2的、所述伸出来的端部用作所述保险装置1的连接触头。借助于这些触头所述保险装置被整合（einbinden）到有待保护的电路中。在这个处于所述保险装置壳体8外部的区域中，所述隔离元件6还布置在该隔离元件6的大面积的侧面之间。在此，所述隔离元件6从所述保险装置壳体中伸出的程度比所述熔断元件2的第一和第二部段3和4大。由此还在所述保险装置壳体的外部抑制所述电弧的火花放电（Überschlagen）。

在所述连接部段5的区域中布置了两个作为用于产生磁场的场产生装置的永磁体7。所述两个永磁体7布置在所述熔断元件2的两侧。因为所示出的图1是所述保险装置1的横截面，所以仅仅看得出所述永磁体7之一。按照所述永磁体7的极性，在所述永磁体7之间的区域中的电弧被引导到所述隔离元件6上，或者被从所述隔离元件6上引开。所述永磁体7的两种定向是有利的。如果将所述电弧引导到所述隔离元件6上，那么它就被所述隔离元件中断。如果将所述电弧从所述隔离元件6上引开，那么有待通过所述电弧来跨接的距离就得到延长并且所述电弧就通过这种方式被中断。所述第一部段3和所述第二部段4在短路情况中额外地通过洛伦兹力来相互排斥并且所述有待通过电弧跨接的距离通过所述部段的移动而进一步扩大。

图2示出了所述保险装置1，在图1中也以另外的横截面示出了所述保险装置。在此，同样可以看出所述熔断元件2的第一部段3和第二部段4布置在所述隔离元件6的对置的侧上的情况。在这里也可以看出，两个永磁体7a和7b布置在所述熔断元件2的对置的侧面上。

所述保险装置1被整合到电路中，如果在所述电路中出现短路，那么较大的电流就通过所述连接触头流经所述熔断元件2。由此所述熔断元件2得到加热并且开始熔化。因为所述熔断元件2在所述连接部段5上的导线截面最小，所以所述熔断元件在这个区域中首先通过所述熔化过程来断开。因为首先在所述熔断元件2中仅仅产生较小的气隙，所以所述隔离元件的还没有熔化的部分之间的电弧可以跳过。通过所述永磁体的磁场，这个电弧被引到所述隔离元件上。因为所述隔离元件6由绝缘的陶瓷构成，所以所述电弧被断开。所述电路由此被所述保险装置1中断。

所述电弧在出现短路时不再必须通过所述空气间隙的延长通过所述熔断元件2的熔化来熄灭，而是所述电弧的直接的路径被所述隔离元件6中断，由此必须构建的隘口要少得多。前面所描述的、按现有技术的保险装置的隘口在此可以与所述保险装置1的连接部段5相类比。电弧在所述连接部段5熔化时不再能直接停留在所述熔断元件2的第一部段3与第二部段4之间。所述两个极点之间的空气间隙通过所述隔离元件大大地得到延长。

根据所述永磁体7a和7b的极点的定向，所述电流通过洛伦兹力被向外引（从所述隔离元件6上引开）或者被向里引（朝着所述隔离元件6的方向）。如果所述电流被向外引，这就延长了有待跨接的空气间隙。电弧可能没有接触到所述隔离元件6。如果电流被向里引，电弧就被所述隔离元件6隔开。为此，所述隔离元件必须被设计得足够稳定并且耐热。

Claims (9)

1.保险装置（1），其包括：

-熔断元件（2），该熔断元件具有：第一部段（3）、第二部段（4）和连接部段（5），所述连接部段将所述第一部段（3）与所述第二部段（4）连接起来；和

-隔离元件（6），该隔离元件被设置用于抑制所述第一部段（3）与所述第二部段（4）之间的电弧，

其中，所述熔断元件（2）的第一部段（3）在所述隔离元件（6）的第一侧上延伸，

所述熔断元件（2）的第二部段（4）在所述隔离元件（6）的、与所述第一侧对置的第二侧上延伸，并且

所述熔断元件（2）的连接部段（5）在所述隔离元件（6）的第三侧上延伸，

其特征在于，在所述连接部段（5）的区域中布置了至少一个用于产生磁场的场产生装置（7），该场产生装置在所述连接部段（5）的区域中引起磁场，其中所述磁场如此定向，从而将所述第一部段（3）与所述第二部段（4）之间的、通过电流引起的电弧引到所述隔离元件（6）上，所述熔断元件（2）的第一部段（3）和第二部段（4）的一部分分别伸出超过所述隔离元件（6），并且所述熔断元件（2）的第一部段（3）与所述熔断元件（2）的第二部段（4）在这个区域中通过所述连接部段（5）彼此相连接。

2.按照权利要求1所述的保险装置（1），其特征在于，所述熔断元件（2）的连接部段（5）被设置用于：在较大的电流流过所述熔断元件（2）时在时间上在所述第一部段（3）之前并且在所述第二部段（4）之前熔断。

3.按照权利要求1或2所述的保险装置（1），其特征在于，所述隔离元件（6）包括陶瓷。

4.按照权利要求1或2所述的保险装置（1），其特征在于，所述保险装置（1）被设置并且被规定用于1kV以下的电压范围。

5.按照权利要求1或2所述的保险装置（1），其特征在于，所述保险装置（1）适合于断开10kA以下的电流。

6.按照权利要求4所述的保险装置（1），其特征在于，所述保险装置（1）被设置并且被规定用于处于430V与470V之间的电压范围。

7.按照权利要求5所述的保险装置（1），其特征在于，所述保险装置（1）适合于断开处于7kA与9kA之间的电流。

8.具有按照前述权利要求中任一项所述的保险装置（1）的车辆电池。

9.按照权利要求8所述的车辆电池，其特征在于，所述车辆电池是牵引用电池。