CN111354610B - 保险丝装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了能够在高电流水平下运行的有效的机械保险丝装置。这些装置包括经配置的机械特征使得保险丝装置具有允许电流流过装置的非触发状态和不允许电流流过装置的触发状态。在一些实施例中，该装置经配置使得流过装置的特定预定电流水平将产生足够的电磁场以使机械元件将保险丝装置转换成触发状态，并因此中断连接的电路、装置或系统。在一些实施例中，这些装置还可以包括气密密封的组件。

Description

保险丝装置

本申请是于2017年12月25日进入中国国家阶段、PCT国际申请号为PCT/US2016/032199、申请日为2016年05月12日、中国申请号为201680037172.3、发明名称为“机械保险丝装置”的发明专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

相关申请的交叉引证

本申请要求MURRAY S.Mctigue(穆雷S.麦克迪格)等人于2015年5月18日提交的题为“Mechanical Fuse Device(机械保险丝装置)”的美国临时申请第62/163,257号的权益。本申请还要求MURRAY S.Mctigue等人于2016年5月4日提交的也题为“Mechanical FuseDevice(机械保险丝装置)”的美国申请第15/146,300号的权益。这两个申请通过引证整体并入本文。

技术领域

本文描述了通常涉及用于电气装置和系统中的保险丝的装置，并且具体地涉及包括机械和/或气密密封特征的保险丝。

背景技术

在电子和电气工程领域，可以采用各种装置以提供过电流保护，其从而可以防止短路、过载以及对电气系统或所连接的电气装置的永久损坏。这些装置中的两个包括保险丝和断路器。常规的保险丝是一种作为牺牲装置的低电阻电阻器。典型的保险丝包括金属线或条，该金属线或条当过多的电流流过时会熔化，中断其所连接的电路。因此常规保险丝是热激活固态装置。

随着社会的进步，电子系统和电子装置的各种创新正变得越来越普遍。此类创新的示例包括电动汽车的最新进步，其可能有一天会成为节能标准并取代常规的石油动力车辆。在此类昂贵且常规使用的电气装置中，过电流保护特别适用于防止装置故障和对装置的永久损坏。此外，过电流保护可以防止诸如电气火灾等安全隐患。

在利用诸如电动汽车的许多现代应用中的常规保险丝的一些问题，是许多常规的固态保险丝难以在高电流下有效地运行。利用电动汽车示例，在较低的电流下将触发的保险丝会以比实际危险低得多的电流中断装置功能，导致汽车不必要的断电。此外，一旦常规的保险丝被触发，其就会被牺牲且必须完全更换。

发明内容

这里所描述的是能够在高电流下工作的高效机械保险丝装置。这些保险丝装置经配置使得它们具有第一非触发或“设定”位置，其使得装置允许电流流过它并保持电路连接，以及第二触发位置，其使得装置不允许电流流过它。这些机械保险丝装置可以在比常规的固态保险丝装置更高的电流下操作，并且在一些实施例中，保险丝装置可以被“重置”，使得装置可以是可重复使用的。

在一些实施例中，保险丝装置包括电磁组件。在一些实施例中，保险丝装置由一个或多个机械组件以设定取向配置，并且当期望的电流水平使得电磁场产生的力足以克服机械组件的力时被触发。在一些实施例中，保险丝装置的一个或多个组件也可以容纳在气密密封的壳体内。

在一个实施例中，保险丝装置包括主体，该主体包括至少一个主体部分和在保险丝装置内的内部组件，该内部组件配置为在允许电流流过装置的设定状态和中断流过装置的电流的触发状态之间改变保险丝装置的状态。内部组件中的至少一些至少部分地被主体部分围绕。保险丝装置还包括电连接到内部组件以用于连接到外部电路的接触结构。保险丝装置经配置使得当阈值电流水平经过内部组件时，主体响应于所产生的电磁场而改变配置，这使得装置转换到触发状态。

在另一个实施例中，保险丝装置包括主体，该主体包括至少一个主体部分和内部组件，其中该内部组件包括：固定触点，其彼此电隔离，其中固定触点至少部分地被至少一个主体部分包围；一个或多个可移动触点，其当可移动触点接触固定触点时，允许电流在固定触点之间流动；内部销组件，其连接到可移动触点，该销偏置向移动可移动触点而脱离与固定触点的接触的位置；以及销保持结构，其配置为将内部销组件保持在位，使得可移动触点接触固定触点。该保险丝装置还包括电连接到内部组件以用于到连接外部电路的接触结构。该保险丝装置经配置使得当阈值电流水平经过内部组件时，该销保持结构响应于所产生的电磁场而改变配置，这使得内部销组件根据其偏置而移动。

在又一个实施例中，保险丝装置包括主体，该主体包括至少一个主体部分、可移动触点和固定触点，其配置为在允许电流流过装置的设定状态和中断流过装置的电流的触发状态之间改变所述保险丝装置的状态；一个或多个辅助接触元件，其电接触固定触点以及接触结构，该接触结构电连接到所述固定触点以用于连接到外部电路。保险丝装置经配置使得当阈值电流水平经过接触结构以及可移动触点和固定触点时，主体响应于所产生的电磁场而改变配置，这使得装置转换到触发状态。该保险丝装置还经配置使得辅助接触元件配置为当可移动触点不接触固定触点并且电流流过辅助接触元件时，降解并且不再接触所述固定触点。

根据以下详细描述并结合附图，本发明的这些和其它进一步的特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的，其中相同的附图标记在附图中表示相应的部件，其中：

附图说明

图1是包含本发明的特征的保险丝装置的实施例的前视图；

图2是图1的保险丝装置的实施例的后视图；

图3是图1的保险丝装置的实施例的俯视图；

图4是图1的保险丝装置的实施例的仰视图；

图5是图1的保险丝装置的实施例的前视图，其示出为隔室端盖部分被移除；

图6是图1的保险丝装置的实施例的俯视截面图，其示出为进一步容纳在一壳体结构内；

图7是图6的保险丝装置的实施例的正面截面图；

图8是图6的保险丝装置的实施例的左侧截面图；

图9是图6的保险丝装置的实施例的正面透视图；

图10是包含本发明的特征的保险丝装置的另一个实施例的俯视截面图，其示出为处于非触发位置并且示出为进一步容纳在一壳体结构内；

图11是图10的保险丝装置的实施例的俯视截面图，其示出为处于触发位置；

图12是图10的保险丝装置的实施例的右侧截面图，其示出为处于非触发位置；

图13是图10的保险丝装置的实施例的右侧截面图，其示出为处于触发位置；

图14是图10的保险丝装置的实施例的分解图；以及

图15是图10的保险丝装置的实施例的局部分解图。

具体实施方式

本公开现在将阐述各种实施例的详细描述。这些实施例阐述了包括机械组件的保险丝装置，该机械组件经配置使得保险丝装置具有触发状态(其中电路或其它电流流动被中断且保险丝“跳闸”)和非触发状态(其中电路或其它电流流动不中断且保险丝被“设定”)。在一些实施例中，这些机械组件包括配置有一个或多个触点以维持或中断电路的销结构。在一些实施例中，该销结构偏置向触发位置，该触发位置将断开连接到保险丝装置的电路并且通过机械销保持结构维持其偏置。在一些实施例中，这些装置的一个或多个组件被容纳在气密密封部分内。在一些实施例中，该装置包括至少部分地围绕导体的金属体。

在一些实施例中，该装置经配置使得当足够水平的电流流过装置时，主体和/或机械销保持结构将改变配置并且使得主体内的内部组件中断流过装置的电流。在一些实施例中，该配置改变使得可移动触点移动脱离与一个或多个固定触点的接触，从而中断电流。在一些实施例中，该配置改变导致释放上述的销结构，使得销根据其偏置而移动并且将断开连接的电路或以其它方式中断电流流动。

在一些实施例中，通过电磁场将该期望的断路电流水平转换为力，使得保持销抵抗其偏置的设定机械力可以通过由所需电流水平产生的对应电磁场的力来克服。可以计算用于特定电流水平的保险丝的所需值，例如将在3000安培的电流下中断电流流动的保险丝，使得上述的主体的配置变化将由所需电流水平产生的电磁场引起，并且因此将中断通过保险丝装置的电流流动。

在整个说明书中，所示的优选实施例和示例应当被认为是范例，而不是作为对本发明的限制。如在本文所使用的，术语“发明”、“装置”、“本发明”或“本装置”是指本文所述的本发明的实施例中的任何一个，以及任何等同物。此外，贯穿本文件对“发明”、“装置”、“本发明”或“本装置”的各种特征的参考并不意味着所有要求保护的实施例或方法都必须包括所参考的特征。

还应理解的是，当元件或特征被称为在另一元件或特征“上”或“邻近”时，其可以直接位于或邻近另一元件或特征，或者也可以存在中间元件或特征。还应理解，当元件被称为“附接”、“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接附接、连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接附接”、“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在中间元件。

诸如“外部”、“上方”、“下方”、“下部”、“水平”、“垂直”和类似术语的相对术语在本文中可以用于描述一个特征与另一个特征的关系。应该理解的是，这些术语旨在包含除了附图中所描绘的取向之外的不同的取向。

尽管本文可以使用术语第一、第二等以描述各种元件或组件，但是这些元件或组件不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件或组件与另一个元件或组件。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面所论述的第一元件或组件可以被称为第二元件或组件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列表项目中的一个或多个的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，当在本文使用时，术语“包括”、“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

在本文参考作为本发明的理想实施例的示意图示的不同视图和图示来描述本发明的实施例。由此，预期例如由于制造技术和/或公差造成的图示形状的变化。本发明的实施例不应该被解释为限于本文所示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造引起的形状偏差。

应当理解，当第一元件被称为在两个或更多个其它元件“之间”，“夹在”两个或更多个其它元件之间或者“夹在其间”时，第一元件可以直接在两个或更多个其它元件之间，或者中间元件可以也存在于两个或更多其它元件之间。例如，如果第一元件在第二元件和第三元件“之间”或者“夹在其间”，则第一元件可以直接在第二元件和第三元件之间而没有中间元件，或者第一元件可以与第一元件的一个或多个附加元件相邻，并且这些附加元件都在第二元件和第三元件之间。

图1至图5示出了保险丝装置100的示例实施例的外部视图，并且因此主要示出了保险丝装置100的外部组件。内部组件在图6至图8中最好地被观察。图1示出了包括主体102的保险丝装置100，主体102包括至少一个主体部分以及接触结构104、接触结构106(示出两个)，其配置为将保险丝装置电连接到外部电路，例如电气系统或装置。主体102可以包括能够支持如本文所公开的保险丝装置的结构和功能的任何合适的材料，其中优选的材料是能够与由流过装置的电流所产生的电磁场相互作用的材料，例如金属或金属材料。在一些实施例中，主体102包括铁。在一些实施例中，主体至少部分地围绕各种内部组件。

接触结构104、接触结构106经配置使得容纳在主体102或保险丝装置100的另一部分(诸如下面进一步详细论述的隔室)中的保险丝装置100的各种内部组件可以与外部电气系统或装置电连通，使得保险丝装置100可以用作电熔丝。接触结构104、接触结构106可以包括用于提供与保险丝装置的内部组件的电接触的任何合适的导电材料，例如各种金属和金属材料或本领域已知的任何电接触材料和/或结构。

保险丝装置100的一些内部组件可以容纳在保险丝装置的隔室108中。隔室108可以包括与本文关于主体102所列出的材料类似的材料、以及用于为保险丝装置100提供结构支撑和保护内部组件的任何合适的材料。在一些实施例中，隔室108包含金属或金属物质。在一些实施例中，隔室108包括耐用的塑料或聚合物。在图1所示的实施例中，隔室108包括塑料材料并且主体102是金属的。

隔室108可以包括可移除和可替换的端盖110。在所示的实施例中，端盖110是前端盖。在一些实施例中，端盖110配置为提供对装置的内部组件的弹簧弹力的机械阻力，如将在下面进一步详细论述的。隔室108可以经配置使得可以容纳装置的各种内部组件中的一些的隔室的内部空间被气密密封。该气密密封配置可以帮助减轻或防止相邻导电元件之间的电弧，并且在一些实施例中，有助于在由空间隔开的触点之间提供电隔离。在一些实施例中，隔室108可以处于真空条件下。

在一些实施例中，隔室108可以至少部分地填充有电负性气体，例如六氟化硫或六氟化氮和六氟化硫的混合物。在一些实施例中，隔室108包括对注入到壳体中的气体具有低渗透或基本上不渗透的材料。在一些实施例中，主体本身包括气密密封隔室108，其中具有内部组件。在一些实施例中，隔室可以包括配置为提高装置的性能的各种气体、液体或固体。

在本文如前所述，结合本发明的特征的保险丝装置可以包括用于设定和触发保险丝装置的机械特征。在图1所示的实施例中，保险丝装置100以其未触发或“设定”机械取向示出。各种非触发和触发的取向将随着各种附图更详细地解释而变得更加明显。

保险丝装置100可以通过各种结构例如机械结构，诸如机械阻力结构112保持在设定取向中。在所示的实施例中，机械阻力结构112是机械臂，其配置为保持装置处于设定位置直到装置被触发。在所示的实施例中，机械臂112连接到位置螺栓114，位置螺栓114又连接到主体102的一部分。在一些实施例中，其中保险丝装置100进一步容纳在壳体中，例如气密密封的壳体，该壳体可以起到机械阻力结构的作用。在一些实施例中，机械阻力112结构未被利用，并且主体配置为通过其它手段被保持在设定位置中。

保险丝装置100可以经配置使得通过达到预定阈值电流水平来触发保险丝装置100，将产生足以克服由机械阻抗结构112提供的力的电磁场(或者将装置保持在非触发位置的主体或另一机械结构的配置)并触发装置。保险丝装置100的主体102、机械阻力结构112和/或各种其它组件可以经配置使得当通过装置的电流达到某个预定的电流水平，例如2000安培时，其将产生足够的磁场以使得保险丝装置100克服机械阻力结构112的力并触发装置。

可以将保险丝装置100保持在其设定位置的某些多种结构在图2中更好地示出。图2示出了保险丝装置100、主体102、接触结构104、接触结构106、机械阻力结构112和位置螺栓114。图2示出了在其设定取向中，保险丝装置100还包括机械位置间隙150，机械位置间隙150至少部分地将第一主体部分152与第二主体部分154分离。机械位置间隙150可以通过由机械阻力结构112单独或者与一个或多个结构结合所施加的力来保持。在一些实施例中，当装置处于其设定位置时，销保持结构156可用于进一步将内部销组件158保持在位。如将在下面进一步详细论述的，销158可以配置有内部弹簧结构，使得它处于弹簧力的作用下，该弹簧力将销158偏置向销158可以与其它内部组件相互作用并断开电路的位置。销保持结构156可以是单独的或者与机械阻力结构112结合的任何组件，它们配置为抵抗弹簧力并且将销158保持在适当位置，使得保险装置100处于其设定位置。

应该理解的是，虽然本公开具体列举了配置为克服预设机械力的电磁实施例，但是产生对应于预定电流的力以使得该力可以克服预定的机械力的其它配置，也在本公开的范围内。

一旦由于达到预定的电流值而产生了足够的电磁力，保险丝装置就从保险丝装置允许电流通过它的设定位置转换到触发位置，其中电气装置断开连接的电路。在所示的实施例中，当所产生的电磁场使得第一主体部分152被拉向第二主体部分154时，位置之间的这种转换发生，例如程度上克服由机械阻力结构112和/或销保持结构156施加的力。

这至少部分地减小(并且可以完全消除)机械位置间隙150，并且因此机械地更改或以其它方式改变销保持结构156的配置。这使得销158不再被约束，这使得销158改变在保险丝装置100内的取向并断开电路。

为了帮助进一步概念化保险丝装置100的外部组件，图3至图4分别示出了保险丝装置100的俯视图和仰视图。图3示出了保险丝装置100、主体102、接触结构104、接触结构106、隔室108、机械阻力结构112、位置螺栓114、销保持结构156和销158。图3示出了其中机械阻力结构可以连接到位置螺栓114，例如缠绕在其上的方式的示例取向，使得第一主体部分152被第二主体部分分离，使得机械位置间隙被创建。

图4示出了包括主体102、接触结构104、接触结构106和隔室108的保险丝装置100的仰视图。如图4所示，隔室108的底部可以是实心的，以进一步保护隔室108内部的组件。

现在转换成内部组件的进一步论述，图5示出了保险丝装置100的前视图，然而这次移除了端盖，使得内部组件中的一些被暴露。如在图1所示，图5示出了保险丝装置100、主体102、接触结构104、接触结构106，隔室108、机械阻力结构112和位置螺栓114。图5进一步示出了销158的内部部分、一个或多个可移动触点200(示出了一个)以及一个或多个固定触点202、固定触点204(示出两个)。

固定触点202、固定触点204可以包括与接触结构104、接触结构106类似的材料，并且可以经配置使得它们与它们相应的接触结构104、接触结构106接触，使得穿过第一接触结构104的电信号将通过第一固定触头202传导，并且穿过辅助接触结构106的电信号将通过第二固定触头204传导。第一固定触点202和第二固定触点204可以经配置使得在它们例如可以通过电隔离材料或者简单地通过电隔离的空间间隙来分离触点202、触点204。在其中壳体108被气密密封的一些实施例中，在真空条件下和/或填充有电负性气体的情况下，可以进一步减少或防止固定触点202、固定触点204之间的电弧，引起进一步的电隔离。在一些实施例中，固定触点202、固定触点204是与它们相应的接触结构104、接触结构106电接触的分离结构。在其它实施例中，固定触点202、固定触点204与接触结构104、接触结构106成为一体或是其一部分。

当保险丝装置100处于其设定位置时，可移动触点200可以连接到两个电隔离的固定触点202、固定触点204，使得可移动触点200起到允许电信号流过装置的桥的作用，例如从第一接触结构104到第一固定触点202、到可移动触点200、到第二固定触点204、到第二接触结构106，反之亦然。因此，保险丝装置100可以连接到电气电路、系统或装置，并且在处于其设定位置时并且当可移动触点与固定触点电接触时完成电路。

如图5所示，销158可以配置有可移动触点200，使得销158的取向的改变可以使得可移动触点200不再与固定触点202、固定触点204接触。因此，由于固定触点202、固定触点204之间的电隔离而没有用于桥接隔离间隙的可移动触点202，所以这会断开连接电路。

保险丝装置100的内部组件进一步在图6至图8的截面图中示出。图6示出了保险丝装置100的俯视截面图。图6示出了主体102、接触结构104、接触结构106、隔室108、隔室端盖110、销保持结构156、销158、可移动触点200和固定触点202、固定触点204。图6进一步示出容纳在壳体256内的保险丝装置100，其可以为保险丝装置100提供保护、结构支撑和/或气密密封的环境。图6进一步示出了一个或多个弹簧250、弹簧252(示出了两个)，其配置为将销158偏置向隔室端盖110。由于可移动触点200连接到销158，所以如果销158要根据由弹簧250、弹簧252提供给它的偏置而移动，可移动触点200也将移动并失去与固定触点202、固定触点204的接触，使得电气连接断开。

在所示的实施例中，将销158抵抗其偏置保持就位的主要组件是销保持结构156。当产生足够的电磁力时，例如足够的力以使得主体的第一部分和第二部分汇合为如上所述，销保持结构156可被断开或移位，从而释放销158并允许其根据由弹簧250、弹簧252提供的偏置而移动。这通常引起销158使得端盖110被弹出，并且可能地销158完全离开隔室。这同样使得可移动触点200不再与固定触点202、固定触点204电连通，从而断开电气连接。

图7中示出了保险丝装置100的正面截面图。图7示出了主体102、接触结构104、接触结构106、隔室108、位置螺栓114、销158、可移动触点200、固定触点202、固定触点204和壳体256。该正面截面图进一步示出了销158相对于可移动触点200的位置。

图8示出了在将保险丝装置100从设定位置转换到触发位置时多种内部和外部组件的相互作用。图8示出了主体102(包括第一主体部分152和第二主体部分154)、隔室108、隔室端盖110、位置螺栓114、机械位置间隙150、销保持结构156、销158、可移动触点200、第一固定触点202、弹簧250、弹簧252以及壳体256。

图8示出销158由销保持结构154保持就位。销158定位成使得弹簧250、弹簧252被压缩，并且弹簧力将销158偏置向隔室端盖110。可移动触点200配置有销158，使得如果销158根据其偏置移动，则可移动触点将与销一起移动并且与固定触点断开接触。该配置是保险丝装置100的一个示例设定位置。

当足够的电流穿过装置100时，产生足以克服预设的机械力的电磁场，该预设的机械力保持第一主体部分152与第二主体部分154分离。这反过来破坏了销保持结构154的位置，并允许销158根据其偏置而移动，并使得可移动触点200与固定触点断开接触。如前所述，这将典型地引起隔室端盖110从隔室108中弹出。周围的壳体256也可用于控制端盖110弹出的程度。这防止弹出的端盖潜在地中断连接到保险丝装置100的装置或电气系统。

在一些实施例中，与常规保险丝不同，保险丝装置100可以是可重新设定的并且因此可以不止一次地被使用。在销158和/或端盖110已经被弹出之后，这些结构可以被替换并重新定位到设定位置。另选地，替换销158和端盖110可以与保险丝装置100成为一体。这允许保险丝装置100被多次利用，而不需要被完全替换。

图9中示出了密封在壳体256内的保险丝装置的外部透视图。(保险丝装置在壳体内部，且因此未示出)。图9进一步示出了壳体256可以包括一个或多个壳体接触结构300(示出了一个，然而，所示出的实施例包括在根据图9的视角不可见的另一侧上的第二壳体接触结构)。接触结构300可配置为允许保险丝装置的相应接触结构的电接触，而不损害壳体256上的气密密封。在其它实施例中，保险丝装置自身的接触结构可从壳体突出，同时仍然保持气密密封。

壳体和/或隔室108可利用任何已知的产生气密密封的电气装置的手段来气密密封。气密密封装置的一些示例包括在美国专利第7,321,281号、第7,944,333号、第8,446,240号和第9,013,254号中所阐述的那些，所有这些都转让给本申请的受让人格伽瓦克公司(Gigavac,Inc.)，并且所有这些申请的全部内容通过引证整体并入本文中。

在一些替代实施例中，机械阻力结构可以配置有隔室，使得机械阻力结构的移动引起隔室(或端盖)的移动，其可以触发内部组件的相应改变并断开电路。例如，机械阻力结构可以经配置使得足够的力将使得位置螺栓沿着使得端盖被移除的方向拉动机械阻力结构。在该实施例中，端盖可以经配置使得它主要阻止将销推向触发状态的弹簧力，而不是执行该功能的销保持结构。当端盖被移除时，销将朝向其偏置移动并断开电路。

甚至进一步的设计和进一步的特征可以与结合本发明的特征的保险丝装置一起被利用。图10示出了处于设定位置(允许电流流动)的保险丝装置500，其可以包括与上面具有不同配置的一些特征的图1所示的保险丝装置100类似的特征。例如，图10示出了保险丝装置500可以包括一个或多个第一主体部分501(示出了两个)，其可以至少部分地围绕固定触点、一个或多个固定触点502、固定触点504(类似于上面的固定触点204、固定触点206)、一个或多个可移动触点506(示出一个；类似于上面的可移动触点200)、销508(类似于上面的销158)、销保持结构510(类似于上面的销保持结构156)、一个或多个弹簧512、弹簧514(类似于上面的弹簧250、弹簧252)、隔室516(类似于上面的隔室108)、壳体518(类似于上面的壳体256)以及一个或多个壳体接触结构520、壳体接触结构522(类似于上面的壳体接触结构300)。

正如图1的实施例，壳体518和/或图10中的隔室516可以被气密密封并且可以包括有助于壳体的气密密封的特征。在一些实施例中，壳体包括盖部分524，其可以通过诸如环氧树脂的密封材料526密封到壳体518，因此形成气密密封。管528可以被包括在保险丝装置中以允许如本文所述的真空条件的产生和/或用于一种或多种负电性气体的引入。保险丝装置500也可以利用任何已知的产生气密密封的电气装置的手段进行气密密封。在本文如前所述，气密密封装置的一些示例包括在美国专利第7,321,281号、第7,944,333号、第8,446,240号和第9,013,254号中所阐述的那些，所有这些都转让给本申请的受让人格伽瓦克公司(Gigavac,Inc.)，并且所有这些申请的全部内容通过引证整体并入本文中。

图10中所示的实施例以及图1的实施例之间的一些差别包括，代替围绕大部分装置组件的较大主体部分，第一主体部分501(示出两个)仅是围绕固定触点502、固定触点504的一部分的磁路。第一主体部分501配置为与图12至图15所示的一个或多个第二主体部分(在本实施例中为两个)相互作用，这将在下面进一步详细论述。如同上面图1中的实施例一样，当通过装置500的电流的流动达到期望的水平时，将产生磁场，使得第一主体部分501被拉到第二主体部分，引起主体配置的改变，并且导致改变销保持结构510的构造，并且引起销508的移动，由此可移动触点506远离固定触点502、固定触点504。

包括在保险丝装置500中的一些更多的附加特征包括一个或多个电弧磁体602、一个或多个电枢弹簧604、销锁舌板606以及一个或多个辅助接触元件608。应当理解，图10所阐述的这些附加特征可并入包含本发明的特征的任何实施例中，包括图1的实施例。电弧磁体602配置为进一步控制通过装置的电流流动以防止和/或减轻电弧和/或改变或以其它方式控制由流过一个或多个固定触点502、固定触点504和可移动触点506的电力引起的磁场。这可以允许由磁场产生的力的微调并且可以帮助保险丝装置500的更有效的触发和设定。

电枢弹簧604可以配置为保持壳体518的不同部分之间的空间，例如如上面图1的实施例中所述保持机械位置间隙。在一些实施例中，电枢弹簧604可以提供偏置，该偏置可以部分地抵抗所产生的磁场的拉力，例如起到如上所论述的用于克服电磁场的机械阻力结构的作用。销锁舌板606用于在保险丝装置500被触发时防止销508超行程或离开保险丝装置500。这可以使得保险丝装置500的重新设定更容易，因为当装置被触发时，销508没有被快速弹出相当大的距离。

在图10的实施例中所阐述的另一个重要的附加特征是一个或多个辅助接触元件608。虽然辅助接触元件的各种定位配置是可能的，但在图10所示的实施例中，存在单个辅助接触元件608，其围绕保险丝装置500的顶部部分环绕并且与使得第一固定触点502和第二固定触点504(在图14至图15中更清楚地示出)接触。辅助接触元件208可以包括能够桥接第一固定触点502和第二固定触点504之间的电隔离以允许至少一些电流流过该装置的多种结构。尽管在本文所阐述的实施例设置了接触固定触点的辅助接触元件，但是应该理解，在包含本发明的特征的一些实施例中，辅助接触元件可以接触可移动触点。

在一些实施例中，辅助接触元件608配置为响应于预定的电流阈值或者由于在可移动触点不再与固定触点接触时在固定触点之间承载电流而降解或“烧掉”。由于辅助接触元件608正在完成用于从第一固定触点502到第二固定触点504的电流流动的电路，当辅助接触元件608降解使得其不再接触固定触点502、固定触点504时，通过保险丝装置500的电流流动被中断。辅助接触元件608可以包括任何合适的高电阻导体，例如铜、镍铬铁合金(镍、铬、铁、铜和/或其它元素的合金)。在一些实施例中，辅助接触元件608可以包括导线结构。在一些实施例中，辅助接触件包括镍铬铁合金线。

当与可移动触点506结合使用时，辅助接触元件608用于防止或减轻较小保险丝装置中的电弧。例如，保险丝装置500可以经配置使得当达到第一电流阈值时，可移动触点506被迫离开固定触点502、固定触点504。由于这种变化是突然的，触点之间的电弧可能发生。为了错开这种改变或者使这种改变更平缓，可以使用辅助接触元件608，并且可以允许一些电流流动在固定触点502、固定触点504之间继续，而不存在可移动触点506接触固定触点502、固定触点504。由于辅助触点具有高电阻率，因此通过保险丝装置的电流减小。辅助接触元件608然后可以开始降解以继续完成通过保险丝装置500的电流流动的完全中断，这将在辅助接触元件降解到不再接触固定触点502、固定触点504的点之后发生。由于在辅助接触元件608降解之前电力可以穿过辅助接触元件608行进一段时间，所以由通过装置500的电流流动的突然中断而引起的电弧由于由辅助接触元件所提供的附加电气路径而被阻止或减轻。

尽管图10的实施例公开了除了可移动触点506之外还利用辅助接触元件608，但是应该理解的是，在一些实施例中，可以使用诸如配置为在达到特定电流阈值时降解的导线结构的元件而代替可移动触点。在这些实施例中，辅助接触元件608实际上用作主要结构以中断通过保险丝装置的电流流动。

图10示出处于设定或非触发状态的保险丝装置500，其中销508由销保持结构510保持在适当位置，并且可移动触点506物理地接触第一固定触点502和第二固定触点504。这允许电力流过保险丝装置500。处于其触发或中断状态的保险丝装置500在图11中示出，图11示出了一个或多个第一主体部分501、一个或多个固定触点502、固定触点504、一个或多个可移动触点506、销508、一个或多个弹簧512、弹簧514、隔室516、壳体518、一个或多个壳体接触结构520、壳体接触结构522、盖部分524、密封材料526、管528、一个或多个电弧磁体602、一个或多个电枢弹簧604、销锁舌板606以及一个或多个辅助接触元件608。图11示出从销保持结构解锁并接触销锁舌板606的销508，这限制了如上所论述的它的移动。

图10的实施例的主体配置，以及其与图1的实施例的不同之处，可以在图12中清楚地看到，图12示出了处于非触发位置的保险丝装置500，示出了第一主体部分501、第二固定触点504、销保持结构510、隔室516、壳体518、盖部分524、密封材料526、管528和第二主体部分702中的一个。图12进一步示出了位于第一主体部分501和第二主体部分702之间的机械位置间隙704(类似于上面的图2中的机械位置间隙150)。

在图12所示的实施例中，第一主体部分501和第二主体部分702包括磁路，例如导电元件周围的导电金属，诸如铁，尽管在一些实施例中，这些主体部分501、主体部分702可以包括如本文所阐述的其它材料。如在图1的实施例中所述，当阈值电流流过装置时，产生足够强的磁场以克服机械力，例如主体固有的力或由电枢弹簧产生的力，从而使得第一主体部分501和第二主体部分702被拉到一起，消除或缩短机械位置间隙704。这又使得销保持结构510被移位，这导致销和可移动触点移动并中断通过装置的电流流动。在图12中，保险丝装置500被示出处于非触发位置。

在图13中示出了保险丝装置500处于触发位置，图13示出了第一主体部分501、第二固定触点504、销保持结构510、隔室516、壳体518、盖部分524、密封材料526、管528中的一个以及第二主体部分702中的一个。如图13所示，当装置500被触发时，机械位置间隙被消除，这改变了销保持结构510的配置。

在图14中示出了保险丝装置500的功能元件800的位置的概况。图14以分解图示出了保险丝装置500，保险丝装置500包括壳体518，壳体518包括下壳体部分802和上壳体部分804、第一壳体接触结构520和第二壳体接触结构522以及管528。如图14中可见的，包括诸如主体的部分和各种接触元件的特征的功能元件可以容纳在如上所阐述的可以气密密封的壳体结构中。

上面所描述的功能元件800在图15中更详细地示出，图15示出了一个或多个第一主体部分501(示出两个)、一个或多个固定触点502、固定触点504、一个或多个可移动触点506、销508、销保持结构510、一个或多个弹簧512、弹簧514，隔室516(其包括内壳体900、辅助接触元件腔室盖902、盖部分524、壳体安装件904和端盖906)、一个或多个电弧磁体602、一个或多个电枢弹簧604、一个或多个辅助接触元件608以及一个或多个第二主体部分(示出两个)。

由于第一主体部分501和第二主体部分702存在于装置的选定区域中，而不是如图1的实施例那样围绕大部分装置的主体部分，装置的大部分可以用轻质且经济的材料制造，诸如各种塑料、树脂和非金属。也与图1的实施例相反，其中主体102基本上围绕隔室108，图10至图15的实施例包括基本上围绕第一主体部分501和第二主体部分702的隔室516。如图15所示，第一主体部分501配置为至少部分地围绕固定触点502、固定触点504，并且第二主体部分702可以被安装到隔室516的一部分。

辅助接触元件608可以以允许与固定触点502、固定触点504接触的任何合适配置来定位。在一些实施例中，辅助接触元件可以大部分容纳在隔室516的单独部分中，例如，部分地与其它内部组件分离的内部壳体900的部分，诸如可移动和固定触点。隔室516的该单独部分可以通过辅助接触元件腔室盖902至少部分地封闭在内部壳体900内。辅助接触元件608的部分可以配置为进入内部壳体900的其它区域并且如本文所述与固定触点接触。

尽管已经参考本发明的某些优选配置详细描述了本发明，但是其它版本也是可能的。本发明的实施例可以包括在各个附图中示出的兼容特征的任何组合，并且这些实施例不应限于明确示出和论述的那些。因此，本发明的精神和范围不应限于上述版本。

前述内容旨在涵盖落入如所附权利要求中所表达的本发明的精神和范围内的所有修改和替代构造，其中本公开的任何部分如果没有在任何权利要求中阐述，则旨在明确或隐含地用于公共领域。

Claims (7)

1.一种保险丝装置，包括：

主体；

内部组件，在所述主体内部，所述内部组件配置为在允许电流流过所述保险丝装置的设定状态与中断流过所述保险丝装置电流的触发状态之间改变所述保险丝装置的状态，所述内部组件包括：两个固定触点，所述两个固定触点彼此电隔离，其中所述两个固定触点至少部分地被所述主体围绕；一个或多个可移动触点，当所述一个或多个可移动触点接触所述两个固定触点时，允许电流在所述两个固定触点之间流动；内部销组件，所述内部销组件连接到所述一个或多个可移动触点，所述内部销组件向移动所述一个或多个可移动触点而脱离与所述两个固定触点的接触的位置被偏置；以及销保持结构，所述销保持结构配置为将所述内部销组件保持在位，使得所述一个或多个可移动触点接触所述两个固定触点；

接触结构，电连接到所述内部组件以用于连接到外部电路；以及

内部弹簧结构，使得所述内部销组件处于弹簧力的作用下，所述弹簧力将所述内部销组件向移动所述一个或多个可移动触点而脱离与所述两个固定触点的接触的位置偏置；

其中，所述保险丝装置经配置使得当阈值电流水平经过所述内部组件时，所产生的电磁场使所述销保持结构停止保持所述内部销组件，从而使得偏置力在轴向方向上移动所述内部销组件并且将所述一个或多个可移动触点远离所述两个固定触点移动。

2.根据权利要求1所述的保险丝装置，其中，所述内部组件进一步包括电接触所述两个固定触点的一个或多个辅助接触元件，所述一个或多个辅助接触元件配置为当所述一个或多个可移动触点不接触所述两个固定触点并且电流流过所述一个或多个辅助接触元件时，降解并不再接触所述两个固定触点。

3.根据权利要求2所述的保险丝装置，其中，所述一个或多个辅助接触元件包括导线结构。

4.根据权利要求2所述的保险丝装置，其中，所述一个或多个辅助接触元件包括镍铬铁合金。

5.根据权利要求1所述的保险丝装置，其中，所述内部组件进一步包括电接触所述两个固定触点的一个或多个辅助接触元件，所述一个或多个辅助接触元件配置为在所述阈值电流水平经过所述内部组件之后降解，并不再接触所述两个固定触点。

6.根据权利要求1所述的保险丝装置，其中，所述内部组件被容纳在气密密封的环境中。

7.根据权利要求1所述的保险丝装置，其中：

所述主体包括第一主体部分和与所述第一主体部分隔开的第二主体部分；并且

所述电磁场的力使得所述第二主体部分相对移动得更靠近所述第一主体部分。

Images