CN216793597U - 一种并联熔体的激励保护装置 - Google Patents

Abstract

一种并联熔体的激励保护装置，包括壳体、位于壳体中的激励源、至少一个冲击装置、穿设在壳体中的导体，导体两端位于所述壳体外部；激励源接收激励信号动作可驱动至少一个冲击装置断开位于壳体中的所述导体；在至少一个所述冲击装置上设置有灭弧腔室，在灭弧腔室中穿设有熔体，熔体的两端分别穿过所述冲击装置内部的灭弧腔室后与位于壳体中的导体导电并联连接或通过接触件与所述导体并联连接；冲击装置在断开所述导体后断开熔体或使熔体与导体脱离导电接触。本发明能实现小电流和零电流下的分断；可实现快速保护；断后绝缘性能优良；分断能力高，灭弧能力强；耐电流冲击性好，发热量小，体积小。

Description

一种并联熔体的激励保护装置

技术领域

本发明涉及电力领域和新能源汽车领域，尤其是指对该领域内电路进行保护的保护装置。

背景技术

目前电力控制和新能源汽车的电池包保护器件除了传统的热熔熔断器，还存在一种快速切断开口的结构(即激励保护装置)并逐渐扩大应用范围。熔断器为利用电流热积累效应，使熔体设置的电流感知点(狭颈)在一定时间里熔化断开并熄灭电弧的保护器件。激励保护装置为短时间内利用激励源驱动绝缘的冲击装置断开与电路连接的导体形成物理断口从而断开电路的一种快速保护器件。

激励保护装置的优点为通过快速切断开口实现快速保护、耐电流冲击性好、发热量小、断开后可实现完全的物理隔绝；缺点为单靠切断开口分断上限不高、灭弧能力弱(依靠空气冷却灭弧或挤压灭弧)。熔断器的优点为成熟稳定、可分断上限高、灭弧能力强，缺点为：耐电流冲击性差；发热量较大；在低倍数故障电流下需长时间才能断开电路，无法实现快速保护；熔断器熔断后无法达到完全的物理隔绝；体积重量较大。

综合激励保护装置和熔断器的优缺点，进一步出现了在以上所述的激励保护装置的导体上固定并联连接熔体来提高灭弧能力和分断能力的方案，即打断导体后依靠熔体熔断进行灭弧的激励保护装置。该方案能够大幅度提高激励保护装置的分断上限，避免了熔断器自身的一些缺点，但由于依靠熔体熔断无法实现在小电流和零电流下的分断；在分断电流范围内的下限电流下熔体熔断需要较长时间，无法实现快速保护，且分断后绝缘性能不佳。基于这些缺点，打断导体后依靠导体上固定连接的熔体熔断进行灭弧的激励保护装置的应用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种激励保护装置，通过在冲击装置上设置灭弧腔室，使并联熔体穿设在冲击装置的灭弧腔室中，通过冲击装置的运动断开导体后断开熔体，在导体和熔体上实现多个断口进行灭弧，提高空间利用率，提高灭弧能力和分断能力。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是一种并联熔体的激励保护装置，包括壳体、位于壳体中的激励源、至少一个冲击装置、穿设在壳体中的导体，所述导体两端位于所述壳体外部；所述激励源接收激励信号动作可驱动至少一个冲击装置断开位于壳体中的所述导体；在至少一个所述冲击装置上设置有灭弧腔室，在所述灭弧腔室中穿设有熔体，所述熔体的两端分别穿过所述冲击装置内部的灭弧腔室后与位于壳体中的所述导体导电并联连接或通过接触件与所述导体并联连接；所述冲击装置在断开所述导体后断开熔体或使熔体与导体脱离导电接触。

优选地，在所述熔体上设置有断开薄弱处和熔断薄弱处；所述断开薄弱处位于所述灭弧腔室中或位于所述冲击装置外部，所述熔断薄弱处位于所述灭弧腔室中；所述冲击装置驱动所述熔体从所述断开薄弱处断开。

优选地，所述断开薄弱处位于所述冲击装置与所述壳体接触面间。

优选地，所述冲击装置冲击端为倒梯形结构，在冲击端倒梯形结构的斜面上设置有凹槽结构，在所述凹槽结构对应的壳体空腔底部设置有与所述凹槽嵌套的凸棱结构。

优选地，所述熔体两端分别从所述冲击装置的冲击端倒梯形结构的斜面穿出后与位于空腔两侧的导体导电连接。

优选地，所述熔体两端分别穿过所述灭弧腔室伸出所述冲击装置相对两侧，并贴合固定设置在所述冲击装置的外侧面上；在所述熔体两端所在两侧的壳体上分别穿设有导电的接触件，所述接触件一端与所述导体导电连接，另一端为弹性端，与位于所述冲击装置外侧的熔体一端导电接触。

优选地，在所述冲击装置包括设置于所述壳体空腔中的第一冲击装置和第二冲击装置；所述第二冲击装置位于所述第一冲击装置与导体之间；所述灭弧腔室设置于所述第二冲击装置内部，所述熔体穿设在所述第二冲击装置内部的所述灭弧腔室中；所述第一冲击装置的冲击端穿过所述第二冲击装置；所述激励源接收激励信号动作可驱动第一冲击装置断开所述导体，同时所述第一冲击装置驱动第二冲击装置断开所述熔体。

优选地，所述第一冲击装置为T形结构，所述第二冲击装置为具有中空部的环状结构，所述第一冲击装置冲击端穿过所述第二冲击装置的中空部。

优选地，所述灭弧腔室为在第二冲击装置内部开设的围绕所述中空部的环状结构。

优选地，位于所述灭弧腔室中的熔体部分为围绕所述中空部设置的环状结构。

优选地，所述中空部为圆孔状结构、方孔状结构或多边形孔结构；所述第一冲击装置冲击端与所述中空部形状相匹配。

优选地，在壳体空腔底部设置有隔离凸棱，隔离凸棱上设置有供第一冲击装置冲击端卡位的卡位凹槽。

优选地，在第一冲击装置、第二冲击装置上和壳体对应处分别配合设置有限制第一冲击装置、第二冲击装置初始位置的限位结构。

优选地，在所述壳体上设置有限制第二冲击装置终止位置的限位结构。

本发明的激励保护装置，能实现小电流和零电流下的分断；可实现快速保护；断后绝缘性能优良；分断能力高，灭弧能力强；耐电流冲击性好，发热量小。由于灭弧腔室设置在冲击装置上，充分利用了冲击装置的空间，降低了激励保护装置的整体体积，使结构更紧凑。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图，其中图a为初始位置时结构示意图，图b为动作结束后结构示意图。

图2是实施例2的结构示意图，其中图a为初始位置时结构示意图，图b为动作结束后结构示意图。

图3是实施例3的结构示意图，其中图a为初始位置时结构示意图，图b为动作结束后结构示意图。

图4是实施例3的位于灭弧腔室中及第二冲击装置外的未断开前的熔体局部结构示意图。

图5是实施例4的结构示意图，其中图a为初始位置时结构示意图，图b为动作结束后结构示意图。

图6是实施例4，位于灭弧腔室中的熔体断开后的结构示意图。

图7是实施例5的结构示意图，其中图a为初始位置时结构示意图，图b为动作结束后结构示意图。

图8是第二冲击装置和熔体横截面结构示意图，其中图a为第二冲击装置形状为圆环形结构、中空部为圆状孔结构；图b为第二冲击装置形状为圆环形结构、中空部为方状孔结构；图c为第二冲击装置形状为方环形结构、中空部为方状孔结构；图d为第二冲击装置形状为方环形结构、中空部为圆状孔结构。

具体实施方式

针对上述技术方案，现举几个较佳实施例并结合图示进行具体说明。

实施例1

壳体，材质为绝缘材质，可通过注塑等方式成型。参看图1，包括第一壳体10和第二壳体11，导体30位于第一壳体10与第二壳体11之间，第一壳体10和第二壳体11接触面密封，其可以通过在接触面设置嵌套的凹槽凸棱等密封结构或设置密封圈等密封装置实现密封,通过接触面密封，既可防止外物污染断口，可也防止高温电弧喷出壳体损坏周围的器件，同时延长冲击装置在空腔中的密封长度。第一壳体10和第二壳体11中开设有相互贯通的空腔，导体30为长条板状结构，穿设在空腔中，导体的两端分别位于壳体的外部，可与外部电路连接，实现电路保护。在位于壳体空腔内的导体30上设置有断开薄弱处31和旋转薄弱处32，冲击装置20的冲击端对应断开薄弱处位置。断开薄弱处为降低导体机械强度的结构，比如变截面结构，例如在导体两侧开设缺口，在导体上设置贯通其宽度的凹槽，间隔开设透孔等；旋转薄弱处在导体上开设凹槽，旋转薄弱处的机械强度高于断开薄弱处。导体从断开薄弱处断开后，可沿旋转薄弱处旋转折弯进入第二壳体的空腔中。

激励源1，通过注塑埋模的方式一体成型于第一壳体10的空腔。也可将第一壳体的空腔上部设置为台阶孔结构，将激励源1设置于台阶孔处，通过压盖或压套将激励源1固定在台阶孔结构中。激励源1为气体发生装置，可以依据接收的激励信号动作点火，释放高压气体，驱动冲击装置位移动作。

在激励源1下方的第一壳体空腔中设置有第一冲击装置2，第一冲击装置2材质为绝缘材质。第一冲击装置与其所在空腔密封接触。该密封接触的实现可以通过过盈配合实现，也可以通过在冲击装置与空腔间设置密封装置实现，比如密封圈。第一冲击装置靠近导体3一侧的一端为冲击端，其冲击端为倒梯形结构，第一冲击装置与激励源相邻的端面设置为弧形凹面结构。

第一冲击装置2与其所在空腔间设置有对冲击装置初始位置进行限制的限位结构。仅有在第一冲击装置受到激励源的高压气体驱动时，第一冲击装置才能克服限位结构进行位移。限位结构为凹凸结构，比如在第一冲击装置上设置一个限位凸块，在空腔腔壁上设置对应的限位凹槽，通过凸块与凹槽配合实现限位结构。

在第一冲击装置2中设置有灭弧腔室201，在灭弧腔室中填充有灭弧介质。灭弧介质可以是固体、液体或凝胶类。

熔体4穿设在第一冲击装置的灭弧腔室201中，熔体的两端401分别伸出灭弧腔室201，位于第一冲击装置的外侧，折弯后穿过第一冲击装置与第一壳体空腔接触之间与位于第一壳体和第二壳体之间的导体3导电连接。位于灭弧腔室中的熔体部分设置有断开薄弱处和熔断薄弱处，断开薄弱处为降低熔体机械强度的结构，比如间隔成排设置的透孔结构；变截面结构等；熔断薄弱处为狭颈或冶金效应点。

在第一壳体与第二壳体贯通的空腔腔壁上设置有竖直的导向滑槽101，在第一冲击装置与空腔密封接触的外周面上，相对于导向滑槽位置处设置有滑设于导向滑槽中的凸棱，通过导向滑槽和凸棱形成对第一冲击装置进行导向的导向装置。

第二壳体11，在第二壳体11的空腔底部对应第一冲击装置的冲击端面处设置成与冲击端面相匹配的形状。

本实施例工作原理：

激励源接收激励信号点火动作，释放高压气体；驱动第一冲击装置动作，第一冲击装置带着熔体一起位移并断开导体，在导体上形成断口；然后第一冲击装置继续位移，驱动导体断开部分向第二壳体空腔中折弯，同时第一冲击装置拉断熔体，在第一冲击装置的灭弧腔室中的熔体断开薄弱处形成断口402，彻底断开电路。

灭弧原理：在导体上先形成断口，由于并联有熔体，在导体断开时，大部分电流经熔体流过，则导体断口处电弧很小，通过空气就很容易灭弧；然后第一冲击装置拉断熔体，灭弧腔室中的熔体上形成断口，在熔体断口处产生的电弧通过灭弧介质灭弧，提高灭弧能力。

实施例2

在实施例1的基础上对结构做出改变。参看图2，熔体4两端401穿过第一冲击装置2的灭弧腔室201，从第一冲击装置的刀刃型冲击端面的两侧斜面处穿出后与位于第一壳体和第二壳体之间的导体导电固定连接。位于第一冲击装置与导体间的熔体4两端对应位置处分别设置有断开薄弱处，在位于灭弧腔室中的熔体上设置有熔断薄弱处。

在第一冲击装置2的冲击端倒梯形结构的两斜面上分别设置有凹槽202，凹槽202位于伸出冲击端熔体穿出处与空腔腔壁间。在凹槽202对应的第二壳体11的空腔底部对应设置有与凹槽202相匹配的定位凸棱110。在位于第一冲击装置外部的熔体40上设置断开薄弱处，在位于第一冲击装置中的灭弧腔室中设置有熔断薄弱处。

工作原理：

激励源接收激励信号产生大量高压气体，驱动第一冲击装置断开导体形成断口后，继续驱动导体断开部分折弯，同时随着第一冲击装置位移，第一冲击装置从其冲击端两侧外部拉断熔体在熔体上形成两个串联的断口，最后位移至死点位置，第一冲击装置上的凹槽202卡设在凸棱110外部，将熔体断开部分与导体断开部分隔离，实现导体断口与熔体断口的隔离，防止串弧；第一冲击装置与导体断开部分通过挤压灭弧；同时位于第一冲击装置冲击端处的熔体断开部分在冲击端面被折弯并被挤压在第一冲击装置与第二壳体空腔底部之间，通过挤压灭弧。

其灭弧原理同实施例1。

实施例3

本实施例基于实施例1的基础上做出的结构改变。参看图3，第一壳体10和第二壳体11 间设置有导体3。在第一壳体10的空腔中设置有至少两个限位台阶。在第一壳体空腔上部通过注塑埋模安装有激励源1，在激励源1与导体3之间的空腔的限位台阶处安装有第一冲击装置2，第一冲击装置2形状呈T形结构，其靠近激励源一侧的大直径一端与第一壳体空腔密封接触，实现密封接触可以通过过盈配合、或在接触面间设置密封装置来实现，密封装置一般为密封圈。第一冲击装置2与第一壳体的空腔接触面间设置有限定第一冲击装置初始位置的限位结构。

在靠近导体3一侧的第一壳体空腔中安装有第二冲击装置5，第二冲击装置5位于空腔中的限位台阶处。第二冲击装置5与第一壳体的空腔密封接触，在本实施例中通过过盈配合实现密封。第一冲击装置为绝缘材质，其形状为具有中空部的环状结构，第一冲击装置2的冲击端穿过第二冲击装置的中空部伸出第二冲击装置。在第二冲击装置与第一壳体的空腔接触面间设置有限位结构，用于限定第二冲击装置的初始位置。

限位结构为在第一冲击装置或第二冲击装置与其所在空腔接触面间设置的相配合的凹槽凸块结构，或其他在激励源驱动下，可克服的限位结构。

在第二冲击装置中设置有灭弧腔室501，熔体4穿设在灭弧腔室501中。熔体4两端穿过灭弧腔室501伸出第二冲击装置外然后穿过第一壳体与位于第一壳体和第二壳体之间的导体3导电固定连接。在位于第二冲击装置与第一壳体接触面间的熔体上设置有断开薄弱处 402，在位于灭弧腔室501中的熔体部分设置有熔断薄弱处403。熔体4为位于第二冲击装置的灭弧腔室中的部分可以是半环状结构，也可以是环状结构，断开薄弱处为间隔设置的透孔。参看图4，位于灭弧腔室501中的熔体部分为环状结构的示意图。

第二冲击装置5可以由两个相互卡扣的底壳和盖子组成，形成密封的灭弧腔室和中空部。熔体通过卡扣结构固定在第二冲击装置上，以保证在拉断时，不影响灭弧腔室中熔体结构部分。对应第二冲击装置5的运动终止位置，第二壳体上设置了对第二冲击装置限位的限位凸块。

在第二壳体的空腔底部设置有隔离凸棱111，隔离凸棱上设置有卡位凹槽。以方便第一冲击装置断开导体后以最短时间与第二壳体空腔底部的隔离凸棱接触，并卡设在隔离凸棱的卡位凹槽中，防止第一冲击装置的冲击端晃动，隔绝导体断开两部分及熔体的两个断口，避免串弧。

工作原理：

激励源接收激励信号动作点火，产生大量高压气体，驱动第一冲击装置克服限位结构位移断开导体断开薄弱处，在导体上形成断口；在第一冲击装置位移并断开导体的过程中，第二冲击装置由于存在限位结构，保持初始位置；当第一冲击装置断开导体位移至第二冲击装置处驱动第二冲击装置克服限位结构后，则第二冲击装置在第一冲击装置的驱动下位移并从熔体的断开薄弱处拉断熔体，在熔体上形成两个串联的断开断口；最后第一冲击装置运动至死点位置，冲击端与第二壳体底部的隔离凸棱111抵触停止动作。

灭弧原理：

故障电流不足以熔断熔体或零故障电流时，导体在断开薄弱处断开形成断口，由于并联熔体，大部分电流从熔体上流过，导体断口处产生的电弧很小，通过空气灭弧；熔体断口处位于第二冲击装置与第一壳体空腔接触面间，产生的电弧通过第二冲击装置与第一壳体空腔间接触面间的挤压进行灭弧。

当高倍故障电流时，导体断开后，熔体上可在灭弧腔室中熔断形成断口及被第二冲击装置拉断形成两个机械断口，通过灭弧介质和挤压共同灭弧，提高灭弧能力。

实施例4

在实施例3的基础对结构做出改变。参看图5，与实施例3的区别在于熔体4的断开薄弱处402设置在位于灭弧腔室501中的熔体上。熔体4穿出第二冲击装置5外的熔体部分未被第二冲击装置5固定，处于可被拉动状态。参看图6，本实施例熔体被拉断后的结构示意图。

本实施例动作原理同实施例1，其灭弧原理区别仅在于被拉断的熔体断口处于灭弧介质中，通过灭弧介质灭弧。

实施例5

实施例3的基础上进行结构改变。与实施例3的结构区别在于：将第二冲击装置5结构做出局部改变，第二冲击装置5靠近导体3一端的相对两侧分别设置有带有斜面的缺口结构 502。熔体4的两端分别从第二冲击装置的缺口结构处伸出并折弯后贴合固定在缺口结构502 处侧面上，折弯后的熔体端部具有一定长度。

在熔体两端所在两侧的第一壳体分别穿设固定有接触件6，参看图7，接触件6一端穿出第一壳体与位于第一壳体和第二壳体之间的导体导电固定连接，接触件6的另一端伸出第一壳体空腔腔壁位于第一壳体空腔中。位于第一壳体空腔中的接触件6的一端为弹性端601，在本实例中为弹性端为弹片结构。当第二冲击装置组装好处于初始位置时，接触件的弹性端 601呈压缩状态位于第二冲击装置的缺口结构502处，与缺口结构处熔体一端导电接触。

其动作原理：

激励源接收激励信号点火动作，产生高压气体驱动第一冲击装置动作，断开导体形成断口后，第一冲击装置驱动第二冲击装置位移使接触件6的弹性端601与熔体两端运动一段距离后，脱离导电接触，实现在熔体两端形成两个串联的断口。其灭弧原理同实施例3。

上述各实施例中，不论熔体的断开薄弱处位于灭弧腔室外部还是内部，熔体的熔断薄弱处均位于灭弧腔室中。熔体的断开薄弱处结构采用成排间隔设置的透孔结构，如图4和图6 所示结构，其还可以是变截面结构、在熔体上开设凹槽等结构，断开薄弱处的目的就是降低熔体被断开时的机械强度。熔断薄弱处为狭颈或冶金效应点。

上述各实施例中，第一壳体、第二壳体、第一冲击装置、第二冲击装置均为绝缘材质制作，均可通过注塑成型，也可以通过其他方式成型。

上述各实施例中涉及的导体，均为长条片状结构，为导电的刚性的金属材质。涉及的熔体为导电的金属材质。

上述实施例3至实施例5中，参看图8，第一冲击装置冲击端与第二冲击装置的中空部形状相匹配，第二冲击装置的中空部可以是圆状孔结构、方状孔结构或多边形孔结构。第二冲击装置形状可以是圆环形结构，方环形结构，但不限于上述结构。

Claims (14)

1.一种并联熔体的激励保护装置，其特征在于，包括壳体、位于壳体中的激励源、至少一个冲击装置、穿设在壳体中的导体，所述导体两端位于所述壳体外部；所述激励源接收激励信号动作可驱动至少一个冲击装置断开位于壳体中的所述导体；在至少一个所述冲击装置上设置有灭弧腔室，在所述灭弧腔室中穿设有熔体，所述熔体的两端分别穿过所述冲击装置内部的灭弧腔室后与位于壳体中的所述导体导电并联连接或通过接触件与所述导体并联连接；所述冲击装置在断开所述导体后断开熔体或使熔体与导体脱离导电接触。

2.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，在所述熔体上设置有断开薄弱处和熔断薄弱处；所述断开薄弱处位于所述灭弧腔室中或位于所述冲击装置外部，所述熔断薄弱处位于所述灭弧腔室中；所述冲击装置驱动所述熔体从所述断开薄弱处断开。

3.根据权利要求2所述的激励保护装置，其特征在于，所述断开薄弱处位于所述冲击装置与所述壳体接触面间。

4.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述冲击装置冲击端为倒梯形结构，在冲击端倒梯形结构的斜面上设置有凹槽结构，在所述凹槽结构对应的壳体空腔底部设置有与所述凹槽嵌套的凸棱结构。

5.根据权利要求4所述的激励保护装置，其特征在于，所述熔体两端分别从所述冲击装置的冲击端倒梯形结构的斜面穿出后与位于空腔两侧的导体导电连接。

6.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述熔体两端分别穿过所述灭弧腔室伸出所述冲击装置相对两侧，并贴合固定设置在所述冲击装置的外侧面上；在所述熔体两端所在两侧的壳体上分别穿设有导电的接触件，所述接触件一端与所述导体导电连接，另一端为弹性端，与位于所述冲击装置外侧的熔体一端导电接触。

7.根据权利要求1至6任一所述的激励保护装置，其特征在于，在所述冲击装置包括设置于所述壳体空腔中的第一冲击装置和第二冲击装置；所述第二冲击装置位于所述第一冲击装置与导体之间；所述灭弧腔室设置于所述第二冲击装置内部，所述熔体穿设在所述第二冲击装置内部的所述灭弧腔室中；所述第一冲击装置的冲击端穿过所述第二冲击装置；所述激励源接收激励信号动作可驱动第一冲击装置断开所述导体，同时所述第一冲击装置驱动第二冲击装置断开所述熔体。

8.根据权利要求7所述的激励保护装置，其特征在于，所述第一冲击装置为T形结构，所述第二冲击装置为具有中空部的环状结构，所述第一冲击装置冲击端穿过所述第二冲击装置的中空部。

9.根据权利要求8所述的激励保护装置，其特征在于，所述灭弧腔室为在第二冲击装置内部开设的围绕所述中空部的环状结构。

10.根据权利要求9所述的激励保护装置，其特征在于，位于所述灭弧腔室中的熔体部分为围绕所述中空部设置的环状结构。

11.根据权利要求8所述的激励保护装置，其特征在于，所述中空部为圆孔状结构、方孔状结构或多边形孔结构；所述第一冲击装置冲击端与所述中空部形状相匹配。

12.根据权利要求7所述的激励保护装置，其特征在于，在壳体空腔底部设置有隔离凸棱，隔离凸棱上设置有供第一冲击装置冲击端卡位的卡位凹槽。

13.根据权利要求7所述的激励保护装置，其特征在于，在第一冲击装置、第二冲击装置上和壳体对应处分别配合设置有限制第一冲击装置、第二冲击装置初始位置的限位结构。

14.根据权利要求7所述的激励保护装置，其特征在于，在所述壳体上设置有限制第二冲击装置终止位置的限位结构。

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