CN107452574B - 一种电动汽车用直流快速熔断器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用直流快速熔断器，包括外壳，外壳内设有内固定架，内固定架中设有铜极柱，铜极柱包括接触相连的上铜极和下铜极，上铜极和下铜极之间焊接安装有通流熔丝，下铜极内设上下连通的下铜极空腔，下铜极空腔内设有上下移动的活塞；内固定架上焊接有灭弧熔丝；上铜极、下铜极、内固定架和活塞构成小型腔体，小型腔体内填充有绝缘油，通流熔丝周围充满绝缘油；外壳与内固定架之间填充有石英砂，灭弧熔丝周围充满石英砂。本发明的一种电动汽车用直流快速熔断器具有以下有益效果：1、与普通熔断器相比，其额定电流大、功耗低、动作速度快速；2、与爆炸桥式混合型限流熔断器相比，其工艺简单、成本低、可靠性高。

Description

一种电动汽车用直流快速熔断器
技术领域
本发明涉及熔断器领域，尤其涉及一种电动汽车保护用的直流快速熔断器。
背景技术
熔断器是在电力系统中起安全保护作用的一种电器，可广泛用于各类系统中作为电网和用电设备的保护，当电网或用电设备的线路发生短路或过载故障时，熔断器可自动切断电路，以避免电器设备损坏，防止事故蔓延。
普通熔断器由金属熔体、外壳及石英砂等填充材料组成，其中熔体是控制熔断器特性的关键元件，通过不同的熔体狭颈结构尺寸设计可得到不同保护特性的熔断器。但是现有熔断器用于电动汽车高压回路保护时存在以下问题：当采用低过载特性熔断器时，熔断器在汽车加速阶段易由于承受不了加速时的过电流而引起保护误动；而当采用高过载特性熔断器时，则由于狭颈尺寸过大而导致在小短路故障时分断时间过长而无法及时对系统进行保护。
混合型限流熔断器采用爆炸桥式高速开断器和灭弧熔丝并联来解决熔断器的通流和分断速度的矛盾，并可结合电子控制器快速检测各种故障，但是爆炸桥式高速开断器采用炸药驱动，在实际应用中存在以下问题1)炸药寿命有限，会随使用时间的增长而逐渐分解失效；2)炸药等火工品的价格昂贵；3)对环境温度要求苛刻。同时电子控制系统也存在拒动和误动可能，保护可靠性不高。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种电动汽车用直流快速熔断器，具有保护动作速度快、可靠性高等性能优势，且具有制造工艺简单、成本低等优点。
本发明的一种电动汽车用直流快速熔断器，包括外壳，所述外壳内设有内固定架，所述内固定架中设有铜极柱，所述铜极柱包括接触相连的上铜极和下铜极，所述上铜极和下铜极之间焊接安装有通流熔丝，所述下铜极内设上下连通的下铜极空腔，所述下铜极空腔内设有上下移动的活塞；所述内固定架包括固定筒，所述固定筒外侧顺时针且互成90°排布安装有O°支撑筋、90°支撑筋、180°支撑筋和270°支撑筋，所述O°支撑筋上安装有第一铜排，所述270°支撑筋上安装有第二铜排，所述内固定架上焊接有灭弧熔丝，所述灭弧熔丝分别顺时针与所述O°支撑筋、90°支撑筋、180°支撑筋和270°支撑筋焊接相连；所述上铜极、下铜极、内固定架和活塞构成小型腔体，所述小型腔体内填充有绝缘油，所述通流熔丝周围充满所述绝缘油；所述外壳与内固定架之间填充有石英砂，所述灭弧熔丝周围充满所述石英砂。
本申请中固定架为圆筒结构，圆筒外部按0°，90°，180°，270°排布O°支撑筋、90°支撑筋、180°支撑筋和270°支撑筋，灭弧熔丝固定于各支撑筋上，灭弧熔丝断口分布于0°支撑筋和90°支撑筋之间，90°支撑筋和180°支撑筋之间，180°支撑筋和270°支撑筋之间，灭弧熔丝起弧时不会损坏支撑筋。
进一步的，所述上铜极与内固定架之间设有上铜极O型圈，所述上铜极O型圈套设在所述上铜极外，所述上铜极通过螺纹安装在所述内固定架中。
进一步的，所述下铜极与内固定架之间设有下铜极O型圈，所述下铜极O型圈套设在所述下铜极外，所述下铜极通过螺纹安装在所述内固定架中。
进一步的，所述活塞与下铜极空腔之间设有活塞O型圈，所述活塞O型圈套设在所述活塞外，所述活塞通过螺纹安装在所述下铜极空腔中。
本技术方案中的上铜极O型圈、下铜极O型圈、活塞O型圈主要用于对绝缘油进行密封，并能承受20个大气压的压力而不泄露。
进一步的，所述外壳具有底面，所述底面的中心开设有下铜极孔，所述下铜极穿过所述下铜极孔并与所述下铜极孔通过螺纹相固连；所述外壳上设有盖板，所述盖板的中心开设有上铜极孔，所述上铜极穿过所述上铜极孔并与所述上铜极孔通过螺纹相固连。
进一步的，所述第一铜排焊接在所述上铜极的上端和O°支撑筋的外侧端，所述第二铜排焊接在所述下铜极的下端和270°支撑筋的外侧端。第一铜排采用螺纹压紧在上铜极上端，折弯处镶嵌上固板外侧端，所述第二铜排采用螺纹压紧在下铜极下端，折弯处镶嵌下固板外侧端。
进一步的，所述绝缘油和石英砂不相接触。使绝缘油内的通流熔丝和石英砂内的灭弧熔丝构成并联模式。
本发明的一种电动汽车用直流快速熔断器具有以下有益效果：1、与普通熔断器相比，其额定电流大、功耗低、动作速度快速；2、与爆炸桥式混合型限流熔断器相比，其工艺简单、成本低、可靠性高。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图；
图2为图1的结构左视图；
图3为本实施例的外壳内部结构俯视图；
图4为本实施例的电路原理示意图；
图5为本实施例的分断过程的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由图1-3所示，本实施例的一种电动汽车用直流快速熔断器，包括圆柱形的外壳4，外壳4内设有内固定架，内固定架7中设有铜极柱，铜极柱包括接触相连的上铜极5和下铜极8，上铜极5和下铜极8之间焊接安装有通流熔丝6，下铜极8内设上下连通的下铜极空腔，下铜极空腔内设有上下移动的活塞9；内固定架包括固定筒7，固定筒7外侧顺时针且互成90°排布安装有O°支撑筋71、90°支撑筋72、180°支撑筋73和270°支撑筋74，O°支撑筋71上安装有第一铜排11，第一铜排11焊接在上铜极5的上端和O°支撑筋71的外侧端，270°支撑筋74上安装有第二铜排12，第二铜排12焊接在下铜极8的下端和270°支撑筋74的外侧端，内固定架上焊接有灭弧熔丝10，灭弧熔丝10分别顺时针与O°支撑筋71、90°支撑筋72、180°支撑筋73和270°支撑筋74焊接相连；上铜极5、下铜极8、内固定架和活塞9构成小型腔体，小型腔体内填充有绝缘油，通流熔丝6周围充满绝缘油；外壳4与内固定架之间填充有石英砂，灭弧熔丝10周围充满石英砂，绝缘油和石英砂不相接触。
上铜极5与内固定架之间设有上铜极O型圈21，上铜极O型圈21套设在上铜极5外，上铜极5通过螺纹安装在内固定架中。
下铜极8与内固定架之间设有下铜极O型圈22，下铜极O型圈22套设在下铜极8外，下铜极8通过螺纹安装在内固定架中。
活塞与下铜极空腔之间设有活塞O型圈23，活塞O型圈23套设在活塞9外，活塞9通过螺纹安装在下铜极空腔中。
外壳4具有底面，底面的中心开设有下铜极孔81，下铜极8穿过下铜极孔81并与下铜极孔81通过螺纹相固连；外壳上设有盖板3，盖板3的中心开设有上铜极孔51，上铜极5穿过上铜极孔51并与上铜极孔51通过螺纹相固连。
本实施例的一种电动汽车用直流快速熔断器所采用的工作原理为：本实施例主要由通流熔丝6和灭弧熔丝10并联组成，通流熔丝6一般只设计一排断口，而灭弧熔丝10串联断口器数则根据系统工作电压设计。由于通流熔丝6电阻小，正常通流时主回路电流由通流熔丝6流过，由其保证熔断器的通流温升；当系统出现过载或短路故障时，通流熔丝6首先熔断起弧，电流在弧压作用下快速转移到灭弧熔丝10，由灭弧熔丝10实现故障电流的限流分断。为了保证通流熔丝6能够承受分断过电压和分断后熔断器的绝缘性能，通流熔丝6密封于绝缘油中，电路图示意如图4所示。
如图5所示，图中i1为通流熔丝电流，i2为灭弧熔丝电流、u为分断过程熔断器电压。
本实施例分断过程示如下：正常工作时，通流熔丝6电阻远小于灭弧熔丝10电阻，额定电流Ie几乎全部由通流熔丝6承担；当系统短路故障时(图5中t1时刻)，电流迅速上升，当故障电流的I2t值达到通流熔丝6的弧前I2t值时(图5中t2时刻)，通流熔丝熔断起弧，故障电流在电弧电压作用下向灭弧熔丝10转移，转移完成后(图5中t3时刻)主通流熔丝6内电弧熄灭，经过一段时间后灭弧熔丝10熔断起弧(图5中t4时刻)，产生高于系统电压的弧压，故障电流到达最大值Imax并开始下降，直到电路完全分断(图5中t4时刻)。由于通流熔丝6密封于绝缘油中，因此可保证在单断口熔断后的小间隙条件下，承受分断过电压的冲击和分断后系统额定电压的作用而不发生击穿。
本实施例的一种电动汽车用直流快速熔断器具有以下有益效果：1、与普通熔断器相比，其额定电流大、功耗低、动作速度快速；2、与爆炸桥式混合型限流熔断器相比，其工艺简单、成本低、可靠性高。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设有内固定架，所述内固定架中设有铜极柱，所述铜极柱包括接触相连的上铜极和下铜极，所述上铜极和下铜极之间焊接安装有通流熔丝，所述下铜极内设上下连通的下铜极空腔，所述下铜极空腔内设有上下移动的活塞；所述内固定架包括固定筒，所述固定筒外侧顺时针且互成90°排布安装有0 °支撑筋、90°支撑筋、180°支撑筋和270°支撑筋，所述0 °支撑筋上安装有第一铜排，所述270°支撑筋上安装有第二铜排，所述内固定架上焊接有灭弧熔丝，所述灭弧熔丝分别顺时针与所述0 °支撑筋、90°支撑筋、180°支撑筋和270°支撑筋焊接相连；所述上铜极、下铜极、内固定架和活塞构成小型腔体，所述小型腔体内填充有绝缘油，所述通流熔丝周围充满所述绝缘油；所述外壳与内固定架之间填充有石英砂，所述灭弧熔丝周围充满所述石英砂；所述第一铜排焊接在所述上铜极的上端和0 °支撑筋的外侧端，所述第二铜排焊接在所述下铜极的下端和270°支撑筋的外侧端。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：所述上铜极与内固定架之间设有上铜极O型圈，所述上铜极O型圈套设在所述上铜极外，所述上铜极通过螺纹安装在所述内固定架中。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：所述下铜极与内固定架之间设有下铜极O型圈，所述下铜极O型圈套设在所述下铜极外，所述下铜极通过螺纹安装在所述内固定架中。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：所述活塞与下铜极空腔之间设有活塞O型圈，所述活塞O型圈套设在所述活塞外，所述活塞通过螺纹安装在所述下铜极空腔中。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：所述外壳具有底面，所述底面的中心开设有下铜极孔，所述下铜极穿过所述下铜极孔并与所述下铜极孔通过螺纹相固连；所述外壳上设有盖板，所述盖板的中心开设有上铜极孔，所述上铜极穿过所述上铜极孔并与所述上铜极孔通过螺纹相固连。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用直流快速熔断器，其特征在于：所述绝缘油和石英砂不相接触。
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