CN108010823A - 一种高响应速度的熔断器 - Google Patents
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Abstract
一种高响应速度的熔断器，包括上盖和下壳体，在上盖和下壳体间设置有导电板；在导电板与上盖间设置有绝缘灭弧隔膜；在上盖内设置空腔，在空腔内设置有气体发生装置；在相对于空腔的下端开口一侧位置的导电板的下面开设断裂凹槽；在下壳体内前后相对间隔设置有前灭弧栅片和后灭弧栅片，前灭弧栅片和后灭弧栅片间形成有供导电板断裂后滑落的容置腔室；在位于容置腔室的上端开口的两端内的导电板的下面开设有横跨导电板宽度的断裂凹槽；在前灭弧栅片和后灭弧栅片与下壳体底板之间设置有缓冲腔室；后灭弧栅片通过设置在下壳体上的气体排出口与外部连通。本发明通过气体冲击力使导电板断裂从而实现电路断开目的，其响应速度快，安全性能高。
Description
技术领域
本发明涉及熔断器，尤其是指在新能源汽车等遭受冲击或其他意外事故时，主电路的熔断保护装置中可以快速响应，快速切断主电路的熔断器结构。
背景技术
熔断器为常用的电气元器件，在电路中起到保护作用。一般熔断器电路过载时，通过过载电流致使熔体发热快速熔断熔体从而断开电路实现电路保护。随着新能源汽车的开发及逐渐普及，新能源汽车使用了大量的电池包，涉及到了为新能源汽车提供动力的主电路。在新能源汽车主电路中使用现有的通过发热熔断熔体的熔断器，当在新能源汽车遭受撞击等其他突发事故时，由于时间特别短，普通熔断器来不及熔断断开电路使新能源汽车丧失动力，从而导致安全隐患发生或扩大事故，造成严重后果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高响应速度的熔断器，在遭受过载或意外事故时，可以快速断开熔体，从而断开主电路，实现电路保护，具有很高的响应速率及很好的安全性能。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种高响应速度的熔断器，其特征在于包括上盖和下壳体，在上盖和下壳体之间设置有与电路连接的导电板；在所述导电板与所述上盖之间设置有绝缘灭弧隔膜；在所述上盖内设置空腔，所述空腔上端密封下端开口；所述空腔的下端开口与所述绝缘灭弧隔膜接触；在所述空腔内设置于气体发生装置；在所述下壳体内前后相对间隔设置有前灭弧栅片和后灭弧栅片，所述后灭弧栅片靠近所述前灭弧栅片的一端固定在隔板上，所述前灭弧栅片靠近所述后灭弧栅片的一端的下端固定在所述隔板下端上，所述隔板将所述前灭弧栅片和后灭弧栅片相对的两端隔断并形成一供所述导电板断裂后滑落的容置腔室；在位于所述容置腔室的上端开口的两端内的所述导电板的下面开设有横跨所述导电板宽度的断裂凹槽；在所述前灭弧栅片和后灭弧栅片与下壳体底板之间设置有与所述前灭弧栅片和后灭弧栅片连通的缓冲腔室；所述后灭弧栅片通过设置在所述下壳体上的气体排出口与外部连通；所述前灭弧栅片各栅片间的间隙为气体从所述容置腔室溢出的溢出通道。
在位于所述容置腔室的上端开口相对于所述断裂凹槽所在一端的另一侧内的导电板上面开设有横跨所述导电板宽度的折弯凹槽；所述断裂凹槽位于远离所述折弯凹槽的所述容置腔室的上端开口一侧内。
在位于所述容置腔室的上端开口的两端内侧的所述导电板的下面分别开设有一所述断裂凹槽。
在位于所述容置腔室的上端开口的两端内侧的所述导电板的上面分别开设有一所述折弯凹槽；在位于两所述折弯凹槽之间的所述导电板下面开设有一所述断裂凹槽。
所述断裂凹槽为V型断裂凹槽。
所述折弯凹槽为U型折弯凹槽。
所述前灭弧栅片为垂直设置，所述前灭弧栅片靠近所述后灭弧栅片一侧的端面为弧形面。
所述隔板为斜向设置的向所述前灭弧栅片倾斜的斜面隔板，在所述斜面隔板的下端设置有斜向上倾斜的勾角，所述前灭弧栅片靠近所述隔板的一端的下端固定设置在所述勾角上，在所述前灭弧栅片和后灭弧栅片之间形成所述的容置腔室。
在所述前灭弧栅片平行或垂直于所述下壳体的前侧壁，当所述前灭弧栅片垂直于所述前侧壁时，所述前灭弧栅片上端部的各栅片间的间隙被密封形成数道气体溢出槽。
所述隔板为L型结构，所述前灭弧栅片靠近隔板一侧的端面为垂直平面。
所述气体发生装置包括点火装置、火药室；所述点火装置上设置有可与外部传感器连通的点火电极。
所述绝缘灭弧隔膜为柔性隔膜，在所述柔性隔膜表涂覆有一层灭弧物质
本发明的熔断器，通过气体发生装置与外部传感器(电流传感器、感受冲击力的传感器等)连接，当接收到外部传感器信号时，点火电极点火使火药室的火药发生反应产生大量气体排放至上盖的空腔内，在空腔内急速积聚的强大压力的气体冲击导电板，使绝缘灭弧隔膜断裂，使导电板在薄弱位置处即断裂凹槽处断裂；以折弯凹槽为轴线，导电板向下沿着前灭弧栅片的弧形一端向下滑落。气体沿着气体溢出槽向下并经过前灭弧栅片的栅片间隙溢出至缓冲腔室后，再经后灭弧栅片间隙，最后通过下壳体的壳壁上的气体排放口排至外部。产生的电弧一部分通过绝缘灭弧隔膜灭弧，其他部分被前灭弧栅片分割为小电弧进行灭弧，经过前灭弧栅片后还残存的电弧经过缓冲腔室后通过后灭弧栅片进一步灭弧至电弧灭弧彻底。本发明的熔断器熔断断开响应速率高，具有很高的安全性能。
附图说明
图1，本发明熔断器立体剖视结构示意图。
图2，本发明熔体下壳体结构示意图。
图3，本发明导电板断裂及气体溢出工作原理结构示意图。
图4，本发明导电板的另一种结构示意图。
图5，本发明导电板的另一种结构示意图。
图6，本发明前灭弧栅片另一种结构示意图。
具体实施方式
针对上述技术方案，现举一较佳实施例并结合图示进行具体说明。参看图1至图3，本发明的熔断器包括熔断器的上盖、下壳体、导电板，其中。
上盖1，盖设在下壳体2之上，在上盖和下壳体之间设置有导电板3，上盖1、导电板3通过螺丝固定在下壳体上。在导电板3上面与上盖之间设置有一层绝缘灭弧隔膜4。
上盖1上开设有空腔11作为燃烧室，空腔11上端密封，下端开口位于上盖的下端面上。在空腔11内设置有气体发生装置12。气体发生装置包括火药室、点火装置及与外部传感器连接的点火电极13。外部传感器可以包括电路传感器、冲击传感器等，可以将电流过大、收到巨大冲击力等的信号分别传递至点火电极，进行点火。火药室的烟火药分为两级，第一级为启动药，第二级为烟气生成，成分包括以下材料(任选组合):高氯酸钾锆、高氯酸钾钨锆、高氯酸钾氢化锆、高氯酸钾钛、高氯酸钾氢化钛、硝酸钾硼以及黑火药。当外部传感器传来信号时，点火电极使点火装置点火促使点燃火药室的启动药，启动药反应后促使烟气生成的火药进行反应生成大量气体。产生大量气体并将气体快速释放至空腔中。
导电板3，为平板结构，位于上盖和下壳体之间密封上盖和下壳体之间的间隙。导电板为导电材料，可以是铝、铜等金属。在导电板3与上盖之间设置有一层绝缘灭弧隔膜4，用于密封及部分灭弧作用。电极板位于上盖和下壳体外部的两端分别开设有与外部电路连接的接线孔。在位于上盖空腔一侧的电极板下面，开设有断裂凹槽31，断裂凹槽首选V型结构，其还可以是其他易断的结构形态。当导电板收到上盖的空腔内的强大气体冲击时，导电板首先会从薄弱的断裂凹槽处断开。为了导电板断开时，能向下顺利落下，在位于上盖空腔的另一侧外部的导电板上面开设有折弯凹槽32，该折弯凹槽首选U型结构。当导电板受到气体冲击断开时，则断开的导电板在折弯凹槽处向下弯折，使导电板以折弯凹槽处为轴线，向下垂落，而不会造成导电板随意弯折或整体断裂，造成对下壳体的冲击破坏。绝缘灭弧隔膜4，为一种高强度、绝缘、耐高温材质的柔性薄膜，在该柔性薄膜的表面涂覆有一层能在电弧高温作用下分解产生灭弧气体从而达到促使电弧的快速熄灭的物质，一般采用聚甲醛作为涂覆层。在气体发生装置启动时覆盖在导电板的断口之间，绝缘灭弧隔膜起到阻止电弧延伸并吸收电弧部分能量的作用，同时灭弧隔膜上还涂覆有能在电弧高温作用下分解产生灭弧气体的物质从而达到促使电弧的快速熄灭。如无绝缘灭弧隔膜，在导电板断开的瞬间，产生的强大电弧会全部进入灭弧室，造成灭弧室灭弧难度加大。
下壳体2，包括壳壁，在后侧壳壁上开设有气体排出口21。位于导电板上的折弯凹槽下方下壳体内设置有斜面隔板22，该斜面隔板上端固定在下壳体上，下端设置有一斜向上勾出的勾角。在斜面隔板与设置有气体排出口的后侧壳壁之间设置有有后灭弧栅片23。斜面隔板的上端位于导电板的折弯凹槽的后侧。后灭弧栅片由数片平行间隔的隔板组成，其一端固定在斜面隔板上，另一端固定在后侧壳壁上，其上端固定在下壳体的上壳壁上；后灭弧栅片与气体排出口相通。在斜面隔板的另一侧设置有前灭弧栅片24，前灭弧栅片由数片平行间隔的隔板组成。前灭弧栅片靠近斜面隔板一端的下端设置在斜面隔板的勾角处，通过斜面隔板的勾角对其进行固定，前灭弧栅片的另一端固定在下壳体的前侧壳壁上，前灭弧栅片的上端固定在下壳体的上壳壁上，前灭弧栅片与前侧壳壁垂直，同时与下壳体底部呈垂直状态。靠近斜面隔板一侧的前灭弧栅片一端设置成弧形，使整个前灭弧栅片靠近斜面隔板一侧的端面形成弧形端面，该弧形面的上端位于导电板的断裂凹槽的前侧。在下壳体上壳壁上开设有开口，该开口一端位于后灭弧栅片的上端边缘处，该开口的另一端位于前灭弧栅片的上端边缘的前侧。斜面隔板、前灭弧栅片的弧形端面、上壳壁的开口下壳体上形成一供导电板顺利滑落的容置空腔26。当气体发生装置产生气体冲击导电板使其断裂并向下滑落时，气体随着导电板的滑落，会通过前灭弧栅片的栅片间间隙溢出，当溢出过快时，气体压力快速降低，可能导致导电板滑落的速度会降低，影响灭弧速度。为了使导电板快速滑落，前灭弧栅片的上端的栅片间间隙部分封闭，使其在前灭弧栅片的弧形端面上端处形成气体溢出槽27。当导电板断裂向下滑落时，气体首先沿着气体溢出槽向下运动一段距离后，再通过前灭弧栅片的栅片间的空隙排出。导电板的向下滑落的弧形轨迹弧度与前灭弧栅片的弧形端面的弧度相同，沿着一定轨迹滑落，而非随意滑落，避免了导电板滑落时对下壳体造成意外冲击。在前、后灭弧栅片的下端与下壳体的壳体底板之间设置有空腔28。气体经前灭弧栅片后进入空腔28，然后再经后灭弧栅片再经气体排出口排至外部。
前灭弧栅片24也可以设置为其他形式，比如，参看图6，前灭弧栅片可以与下壳体底部呈垂直状态，但是与下壳体前侧壳壁呈平行装置，同时其靠近后灭弧栅片的一端端面设置为弧形以供导电板断裂后滑落。前灭弧栅片也可以设置为与前后左右侧壳壁呈垂直状态，与下壳体底部呈平行状态设置，其靠近后灭弧栅片的一端设置为弧形面。前灭弧栅片也可以根据导电板的断裂方式，其靠近后灭弧栅片一侧的一端端面设置为其他供导电板滑落的其他结构，相应的隔板也可以设置为其他形式，不论为何形式，其必须满足条件为一具有供气体排放的通道；二前后灭弧栅片形成的容置空腔可供导电板顺利滑落而不影响气体排放。
上盖、下壳体材质均为绝缘材质。由于气体产生的冲击力巨大，上盖通过螺丝将导电板及上盖固定在下壳体上，使上盖、导电板和下壳体可以紧密牢固结合在一起，再经受气体冲击力时，保证上盖和下壳体之间不会脱离。
除了上述熔断器结构，本发明的导电板也可以根据需要设置为其他结构形式，比如：参考图4，在位于下壳体的容置空腔上端开口的两端内侧的导电板5上面分别开设折弯凹槽51，在两折弯凹槽之间的导电板的下面开设一断裂凹槽52，相应的，容置空腔55截面设置有矩形结构，以方便导电板断裂后向容置腔垂落。容置空腔为矩形结构即在前灭弧栅片靠近隔板一侧设置为垂直面53，隔板也对应设置为L型隔板54。导电板还可以是图5的结构，在下壳体的容置空腔的上端开口的两端内侧的导电板6下面分别开设一断裂凹槽61；容置空腔62截面设置有矩形结构，以方便导电板断裂后向容置腔垂落。容置空腔为矩形结构即在前灭弧栅片靠近隔板一侧设置为垂直面63，隔板也对应设置为L型隔板64。根据需要，导电板和对应的容置空腔也可以设置为其他结构形式。
本发明熔断器的工作原理：参看图3，当外部传感器(电流传感器或冲击力传感器等)将信号传递至气体发生装置时，点火电极工作，点燃启动药，再通过启动药催发烟火药生成的大量强大气压的气体充斥上盖的空腔中，空腔中的气体由于压力强大，向下冲击绝缘灭弧隔膜和导电板，在强大气体压力作用下，绝缘灭弧隔膜和导电板分别断开，在断开的瞬间产生的电弧一部分通过绝缘灭弧隔膜灭弧，另外大部分电弧和气体随着导电板向下滑落，气体溢出线路如图3中的曲形箭头所示，气体沿着弧形面的气体溢出槽溢出，穿过前灭弧栅片后进入空腔27后再通过后灭弧栅片经由气体排出口排出外部；电弧则在导电板滑落时，被前灭弧栅片将将大的电弧分割为多个小电弧，并将其大部分在前灭弧栅片处进行灭弧，穿过前灭弧栅片的电弧再经后灭弧栅片对电弧分割灭弧，实现完全灭弧。
本发明的智能型熔断器，在新能源汽车上使用时，当车辆收到超过允许范围的外来冲击力时，熔断器也会在第一时间内通过断开，从而起到保护作用。其断开响应时间短，极大的提高了安全保护性能，避免了对其他设备仪器造成损害。
Claims (12)
1.一种高响应速度的熔断器，其特征在于包括上盖和下壳体，在上盖和下壳体之间设置有与电路连接的导电板；在所述导电板与所述上盖之间设置有绝缘灭弧隔膜；在所述上盖内设置空腔，所述空腔上端密封下端开口；所述空腔的下端开口与所述绝缘灭弧隔膜接触；在所述空腔内设置于气体发生装置；在所述下壳体内前后相对间隔设置有前灭弧栅片和后灭弧栅片，所述后灭弧栅片靠近所述前灭弧栅片的一端固定在隔板上，所述前灭弧栅片靠近所述后灭弧栅片的一端的下端固定在所述隔板下端上，所述隔板将所述前灭弧栅片和后灭弧栅片相对的两端隔断并形成一供所述导电板断裂后滑落的容置腔室；在位于所述容置腔室的上端开口的两端内的所述导电板的下面开设有横跨所述导电板宽度的断裂凹槽；在所述前灭弧栅片和后灭弧栅片与下壳体底板之间设置有与所述前灭弧栅片和后灭弧栅片连通的缓冲腔室；所述后灭弧栅片通过设置在所述下壳体上的气体排出口与外部连通；所述前灭弧栅片各栅片间的间隙为气体从所述容置腔室溢出的溢出通道。
2.根据权利要求1所述的高响应速度的熔断器，其特征在于在位于所述容置腔室的上端开口相对于所述断裂凹槽所在一端的另一侧内的导电板上面开设有横跨所述导电板宽度的折弯凹槽；所述断裂凹槽位于远离所述折弯凹槽的所述容置腔室的上端开口一侧内。
3.根据权利要求1所述的高响应速度的熔断器，其特征在于在位于所述容置腔室的上端开口的两端内侧的所述导电板的下面分别开设有一所述断裂凹槽。
4.根据权利要求1所述的高响应速度的熔断器，其特征在于在位于所述容置腔室的上端开口的两端内侧的所述导电板的上面分别开设有一所述折弯凹槽；在位于两所述折弯凹槽之间的所述导电板下面开设有一所述断裂凹槽。
5.根据权利要求2至4任一所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述断裂凹槽为V型断裂凹槽。
6.根据权利要求2至4任一所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述折弯凹槽为U型折弯凹槽。
7.根据权利要求2所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述前灭弧栅片为垂直设置，所述前灭弧栅片靠近所述后灭弧栅片一侧的端面为弧形面。
8.根据权利要求7所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述隔板为斜向设置的向所述前灭弧栅片倾斜的斜面隔板，在所述斜面隔板的下端设置有斜向上倾斜的勾角，所述前灭弧栅片靠近所述隔板的一端的下端固定设置在所述勾角上，在所述前灭弧栅片和后灭弧栅片之间形成所述的容置腔室。
9.根据权利要求7所述的高响应速度的熔断器，其特征在于在所述前灭弧栅片平行或垂直于所述下壳体的前侧壁，当所述前灭弧栅片垂直于所述前侧壁时，所述前灭弧栅片上端部的各栅片间的间隙被密封形成数道气体溢出槽。
10.根据权利要求3至4任一所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述隔板为L型结构，所述前灭弧栅片靠近隔板一侧的端面为垂直平面。
11.根据权利要求1所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述气体发生装置包括点火装置、火药室；所述点火装置上设置有可与外部传感器连通的点火电极。
12.根据权利要求1所述的高响应速度的熔断器，其特征在于所述绝缘灭弧隔膜为柔性隔膜，在所述柔性隔膜表涂覆有一层灭弧物质。
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