EP1282145A1 - Method and device for self ignitioned pyrotechnical short circuiting - Google Patents
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- EP1282145A1 EP1282145A1 EP01810744A EP01810744A EP1282145A1 EP 1282145 A1 EP1282145 A1 EP 1282145A1 EP 01810744 A EP01810744 A EP 01810744A EP 01810744 A EP01810744 A EP 01810744A EP 1282145 A1 EP1282145 A1 EP 1282145A1
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
- H01H39/004—Closing switches
Definitions
- the invention relates to a method for short-circuiting two Potential points according to the preamble of claim 1. Furthermore The invention relates to a short-circuiter according to the preamble of claim 4 and a short-circuit proof power semiconductor module according to the preamble of claim 11th
- the present invention is based on the object fast and reliable method for short-circuiting two To create potential points according to the preamble of claim 1, which does not require separate arc detection.
- the arc ignites Pyrotechnic center, which releases large amounts of gas exothermic reaction.
- the present invention is based on the object a short-circuiter according to the preamble of claim 4 create that can be produced easily and inexpensively and a safe and permanent short circuit with minimal Establishes contact resistance and in particular the implementation of the method according to claim 1.
- This object is achieved in a short-circuiter according to the invention solved according to claim 4 in that one of an arc energy released in a spark gap Energy storage can be supplied and the energy storage through this energy can be released.
- the object of the present invention based on a short-circuit-proof power semiconductor module to create the preamble of claim 11, in which a short-circuiter, especially according to claim 4, in the event of a fault Short circuit causes.
- This object is short-circuit proof in accordance with the invention Power semiconductor module according to claim 11 solved in that that one of an arc in a spark gap released energy can be supplied to an energy store and that the energy store can be triggered by this energy.
- Fig. 1 is a cross section of an embodiment for an inventive short-circuiter according to claim 4 Implementation of the short-circuiting method according to the invention two potential points according to claim 1 shown.
- the short circuiter has two electrical connections 1a, 1b. This are fixed relative to each other, e.g. through a housing that in the drawing is not shown.
- a metallic contact element 2b is in a starting position.
- the Contacting element 2b is movable, whereby the mobility by metallic guide elements 2a and the connections 1a, 1b a shift between the starting position and an ending position is limited.
- Contacting element and guide elements are preferably radially symmetrical with respect to the axis A.
- One through the contact element 2b and the connection 1a formed cavity is filled with an energy store 4, that contains a stored first energy.
- an energy store 4 that contains a stored first energy.
- material for the energy storage come e.g. Standard pyrotechnics in question as they are used in rifle cartridges.
- a spark gap 3 is between a shape 21 of the contacting element 2b and the connection 1b formed.
- the energy store 4 is preferably able to generate large amounts of gas and / or a shock wave when the first energy stored in it is released.
- the shock wave or an emerging gas pressure move the contacting element 2b towards the opposite connection 1b.
- the contacting element forms, together with the guide element 2a, an electrical connection between the first connection 1a and the second connection 1b, as shown in FIG. 2
- FIG. 3a and 3b contains the contacting element 2b resilient locking elements 5. These serve the Contacting element 2b after triggering the energy storage in to fix an end position (Fig. 4a and 4b).
- recesses 6 are provided in the guide elements 2a, in which the locking elements 5 jump in when the contact element 2b is in the end position.
- a suitable one Shape of the contacting element 2b can be the contact pressure can be influenced with which the contacting element 2b in the End position is pressed against the connection 1b.
- this is Contact element not movable, but is fixed to the Connection 1a connected.
- the contacting element is off an initial state in which there is no metallic conductive contact exists between the contacting element and the connection 1b, in a final state in which there is a metallic conductive contact caused between the two connections 1a and 1b, deformable.
- the contacting element is preferably shaped such that it together with the connection 1a forms a container in which the energy storage is located.
- the Energy store an igniter 7, which is also in Fig. 3b is shown.
- the igniter protrudes through a hole in the contact element 2b into the spark gap 3 into it.
- the igniter 7 is ignited, which then further Components of the energy storage activated, for example a gas generator. It is advantageous with this configuration that that the requirements for the properties of energy storage regarding sensitivity on the one hand, which among other things determines the ignition temperature, and the energy release on the other hand, by the amount and type of releasable Energy and the time required for release, can be influenced and selected independently of each other.
- a Energy storage used by a pyrotechnic and a Element made of a shape memory alloy contains.
- the pyrotechnic center is chosen so that at the release of the first energy stored in it primarily heat is produced. This warmth drives again the SMA element.
- SMAs are below a critical one Temperature in a martensite structure. In the martensite phase they are relatively soft and easily deformable. When warming the SMA go through a transition temperature Phase transition (weak first order) to a more symmetrical one Austenite phase over. In doing so, they deform back into one original condition with a high modulus of elasticity.
- Stack of SMA disc springs with different transition temperatures are already for gradual pressure generation in a different context been used (US-A-4,897,006).
- Material and shape of the SMA element are now selected so that the SMA element before the short circuiter is triggered in the martensite phase is present and the contacting element is fixed in the initial state and this with a transition to the austenite phase in the final state emotional.
- the phase transition is preferably irreversible, so that the contacting element after the phase transition is kept in the final state by the SMA element.
- the transition temperature is selected in such a way that it can only be heat released by the pyrotechnic center after activation of the pyrotechnic center is reached.
- Fig. 5 shows schematically an inventive power semiconductor module according to claim 11, wherein a short-circuiter after Claim 4 is used when an overvoltage is present a short circuit between the connections 1a and 1b to bring about these connections 1a and 1b.
- IGBT chips 9 with control connections 10 in one Housing combined into a module, with the connections 1a and 1b simultaneously an upper side of the housing and a lower side of the housing form. Close the insulating housing side walls 8a, 8b the housing sideways and define a distance between Top and bottom.
- the power semiconductor module has instead of the IGBT chips 9 power semiconductors of a different type and / or with a different internal structure on, thyristors or MOSFETs or a combination of different types Power semiconductors.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kurzschliessen zweier
Potentialpunkte nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner
betrifft die Erfindung einen Kurzschliesser nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 4 und ein kurzschlussfestes Leistungshalbleitermodul
nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
11.The invention relates to a method for short-circuiting two
Potential points according to the preamble of claim 1. Furthermore
The invention relates to a short-circuiter according to the preamble
of
Aufgrund der immer höheren Leistungsdichten in Stromverteilungs-, Übertragungs- und Umwandlungssystemen besteht in vielen Situationen die Gefahr einer ungewünschten Ausbildung von Funkenüberschlägen oder Lichtbögen, insbesondere bei Fehlschaltungen oder Fehlbedienungen, aber auch bei Ausfall von Geräten oder Bauteilen. Um dadurch bedingte Schäden an Material oder Personen zu minimieren, werden häufig sogenannte Kurzschliesser eingesetzt, die in einem Fehlerfall einen definierten Kurzschluss verursachen. In einigen Anwendungen wird dadurch eine Öffnung eines übergeordneten, leistungsbegrenzenden Schalters ausgelöst. Der Kurzschliesser ist notwendig, weil ein durch einen Lichtbogen verursachter Überstrom wegen des Widerstandes des Lichtbogens wesentlich geringer ist als ein durch einen "metallischen" Kurzschluss verursachter Überstrom; er kann sogar geringer sein als z.B. durch Anlassen grosser Motoren verursachte Überströme. Das bedeutet, dass eine Schnellauslösestufe eines normalen Überstromrelais bei Lichtbogenüberschlag nicht arbeitet und somit mittels einem nur auf Überstrommessung beruhenden Schutzsystem bei Lichtbogenüberschlag weder Geräte noch Personen geschützt werden können.Due to the ever higher power densities in power distribution, Transmission and conversion systems exist in many Situations the risk of undesired training of Arcing or arcing, especially in the event of incorrect switching or incorrect operation, but also in the event of equipment failure or components. In order to cause damage to material or Minimizing people often becomes so-called short-circuiters used a defined short circuit in the event of an error cause. In some applications, this becomes a Opening of a higher-level, power-limiting switch triggered. The short circuiter is necessary because one by one Arcing overcurrent due to resistance of the arc is significantly less than one by one "metallic" short-circuit caused overcurrent; he can even less than e.g. caused by starting large engines Overcurrents. That means a quick release level a normal overcurrent relay in the event of arcing does not work and therefore by means of an overcurrent measurement only protection system in the event of arcing, neither devices people can still be protected.
Um eine optimale Wirksamkeit eines Kurzschliessers zu ermöglichen, ist entscheidend, dass ein Kurzschluss mit möglichst geringer Zeitverzögerung nach Auftreten des Lichtbogens herbeigeführt wird. Um dies zu erreichen, werden häufig pyrotechnische Schalter verwendet, bei denen eine Sprengpatrone eine mechanische Energie für die Beschleunigung eines Schaltelements zuführt. DE 9419141 U1 offenbart einen Kurzschliesser, bei dem sich das eigentliche Schaltelement im Inneren der Sprengpatrone befindet. Eine Zündung der Sprengpatrome im Fehlerfall erfolgt über eine Zündleitung, die durch eine Bohrung nach aussen geführt ist.In order to enable an optimal effectiveness of a short circuiter, it is crucial that a short circuit is as low as possible Time delay caused by the occurrence of the arc becomes. To achieve this, pyrotechnics are often used Switch used where an explosive cartridge has a mechanical Feeds energy for the acceleration of a switching element. DE 9419141 U1 discloses a short-circuiter in which the actual switching element inside the explosive cartridge located. The explosive patrons are ignited in the event of a fault via an ignition cable that is led out through a hole is.
Damit ergibt sich jedoch das Problem einer zuverlässigen Detektion des Lichtbogens als Entscheidungskriterium für eine Auslösung der Zündung. Wie bereits oben erwähnt, kann eine reine Überstrommessung wegen des hohen Widerstandes von Lichtbögen nicht zu deren sicherer Detektion herangezogen werden. Gebräuchliche Lichtbogendetektoren, wie z.B. in DE 3890265 T1 vorgestellt, messen aus diesem Grund häufig mittels eines Photosensors eine Lichtintensität und werden bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle aktiv. Bei manchen Schutzsystemen müssen zwei verschiedene physikalische Auslöseschwellen - vorgewählte Lichtintensitäts- und Stromwerte - gleichzeitig überschritten werden, damit ein Ereignis als Lichtbogen erkannt wird. Einem solchen Detektionsprinzip ist jedoch eine gewisse Fehleranfälligkeit inhärent. Einerseits müssen geeignete Schwellwerte für Lichtintensität und ggf. Strom gewählt werden. However, this poses the problem of reliable detection of the arc as a decision criterion for tripping the ignition. As mentioned above, a pure Overcurrent measurement due to the high resistance of arcs are not used for their reliable detection. common Arc detectors, e.g. in DE 3890265 T1 for this reason, often measure using a photosensor a light intensity and will be when one is exceeded predetermined threshold active. With some protection systems must have two different physical trigger thresholds - preselected Light intensity and current values - exceeded at the same time so that an event is recognized as an arc becomes. However, such a detection principle is a certain one Inheritance prone to errors. On the one hand, suitable ones Threshold values for light intensity and, if applicable, current can be selected.
Zum anderen müssen entsprechende Sensoren von einer geeigneten Auswerteelektronik überwacht werden. Störungen der Sensoren, ungeeignete Wahl der Auslöseschwellen oder Fehler der Auswerteelektronik können damit aber zu fehlerhaftem Verhalten des Kurzschliessers führen. Das Vorhandensein einer Auswerteelektronik erhöht zudem durch Überwachung und Auswertung der Messsignale eine Reaktionszeit des gesamten Schutzsystems. Zudem stellen Sensoren und Auswerteelektronik mitsamt der Notwendigkeit einer Kalibrierung der Auslöseschwellen einen nicht unerheblichen Kostenfaktor bei einer Herstellung derartiger Schutzsysteme dar.On the other hand, appropriate sensors must be from a suitable one Evaluation electronics are monitored. Malfunctions of the sensors, unsuitable selection of trigger thresholds or errors in the evaluation electronics can, however, lead to incorrect behavior of the Short circuit. The presence of evaluation electronics also increases by monitoring and evaluating the measurement signals a response time of the entire protection system. moreover provide sensors and evaluation electronics together with the necessity calibration of the trigger thresholds is a not inconsiderable one Cost factor in the manufacture of such protection systems represents.
Es existieren jedoch zum Beispiel in der Leistungselektronik auch Systeme, bei denen eine auf Systemebene vorgesehene Redundanz eine Verfügbarkeit auch nach Ausfall eines oder mehrerer Bauelemente oder Module gewährleistet. Häufig erfordert dies, dass ausfallende Bauelemente/Module in einen stabilen Kurzschluss übergehen ("short-circuit failure mode", SCFM), in welchem zwischen zwei Hauptanschlüssen des Bauelements/Moduls ein dauerhafter elektrischer Kontakt mit möglichst geringem Widerstand und möglichst grosser Stromkapazität besteht. Solche Bauelemente oder Module bezeichnet man als kurzschlussfest. Eine Möglichkeit, eine Kurzschlussfestigkeit eines Bauelements oder Moduls zu erreichen, besteht darin, dass zwischen die beiden Hauptanschlüsse ein Kurzschliesser geschaltet wird, der im Fehlerfall das Bauelement oder Modul kurzschliesst. In diesem Fall ergibt sich zusätzlich zu der bereits oben erwähnten Problematik der Auslöseschwellen das Problem eines Kontaktwiderstandes, der sich nach einer Auslösung einstellt. Wie bekannt, ist der Kontaktwiderstand und damit eine Kontaktspannung eines metallischen Trockenkontaktes näherungsweise umgekehrt proportional zur Wurzel einer Anpresskraft. In DE 9419141 U1 wird ein Bolzen, der nach der Auslösung einen Kontakt herstellt, in einer Endposition festgekeilt. In DE 19908576 A1 verformt ein pyrotechnischer Gasgenerator beim Auftreten eines Lichtbogens ein gasdichtes, elektrisch leitendes Gehäuse plastisch, wodurch schliesslich ein Kontakt erzeugt wird. In beiden Fällen sind Auflagekraft und -fläche, die sich in der Endposition einstellen, Ergebnis eines hochkomplexen dynamischen Vorganges und hängen somit hochgradig von Ausgangsbedingungen ab. Da diese Ausgangsbedingungen aufgrund von Fertigungstoleranzen, Temperaturänderungen, Materialalterung etc. nicht kontrollierbar sind, kommt es zu erheblichen Schwankungen des Kontaktwiderstandes zwischen einzelnen Exemplaren einer Serie.However, there are, for example, power electronics also systems in which redundancy is provided at the system level availability even if one or more fail Components or modules guaranteed. Often this requires that failing components / modules into a stable short circuit transition ("short-circuit failure mode", SCFM), in which between two main connections of the component / module permanent electrical contact with the lowest possible resistance and the largest possible electricity capacity. Such components or modules are called short-circuit proof. A Possibility of a short-circuit strength of a component or To achieve module is that between the two Main connections a short circuit is switched, which in the event of an error short-circuits the component or module. In this case arises in addition to the problem already mentioned above the trigger thresholds the problem of contact resistance, which occurs after a release. As is known, the Contact resistance and thus a contact voltage of a metallic Dry contact approximately inversely proportional to the root of a contact pressure. DE 9419141 U1 describes a bolt, who makes contact after the release, in one Wedged end position. DE 19908576 A1 deforms a pyrotechnic Gas generator when an arc occurs gastight, electrically conductive housing plastic, which finally a contact is created. In both cases Contact force and surface, which adjust in the end position, Result of a highly complex dynamic process and thus highly depend on initial conditions. This one Initial conditions due to manufacturing tolerances, temperature changes, Material aging etc. cannot be checked, there are considerable fluctuations in the contact resistance between individual copies of a series.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnelles und zuverlässiges Verfahren zum Kurzschliessen zweier Potentialpunkte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welches ohne separate Lichtbogendetektion auskommt.The present invention is based on the object fast and reliable method for short-circuiting two To create potential points according to the preamble of claim 1, which does not require separate arc detection.
Die genannten Ziele werden bei dem Verfahren gemäss Anspruch 1 dadurch erreicht, dass durch eine Spannung zwischen zwei Potentialpunkten ein Lichtbogen erzeugt und eine zweite Energie, welche der Lichtbogen abgibt, einem Energiespeicher zugeführt wird. Diese zweite Energie löst daraufhin die Freisetzung einer im Energiespeicher gespeicherten ersten Energie aus.The stated goals are achieved in the process according to claim 1 achieved by a tension between two Potential points one arc creates and a second Energy that the arc emits, an energy store is fed. This second energy then releases the Release of a first stored in the energy store Energy out.
In einer bevorzugten Ausführungsform zündet der Lichtbogen ein Pyrotechnikum, das unter Freisetzung grosser Mengen von Gas exotherm reagiert.In a preferred embodiment, the arc ignites Pyrotechnic center, which releases large amounts of gas exothermic reaction.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Kurzschliesser nach dem Oberbegriff von Anspruch 4 zu
schaffen, der einfach und kostengünstig hergestellt werden kann
und einen sicheren und dauerhaften Kurzschluss mit minimalem
Kontaktwiderstand herstellt und insbesondere die Durchführung
des Verfahrens gemäss Anspruch 1 ermöglicht. Furthermore, the present invention is based on the object
a short-circuiter according to the preamble of
Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemässen Kurzschliesser
nach Anspruch 4 dadurch gelöst, dass eine von einem Lichtbogen
in einer Funkenstrecke freigesetzte Energie einem
Energiespeicher zuführbar ist und der Energiespeicher durch
diese Energie auslösbar ist.This object is achieved in a short-circuiter according to the invention
solved according to
Schliesslich liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein kurzschlussfestes Leistungshalbleitermodul nach
dem Oberbegriff von Anspruch 11 zu schaffen, bei dem ein Kurzschliesser,
insbesondere nach Anspruch 4, im Fehlerfall einen
Kurzschluss bewirkt.Finally, the object of the present invention
based on a short-circuit-proof power semiconductor module
to create the preamble of claim 11, in which a short-circuiter,
especially according to
Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemässen kurzschlussfesten Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 11 dadurch gelöst, dass eine von einem Lichtbogen in einer Funkenstrecke freigesetzte Energie einem Energiespeicher zuführbar ist und dass der Energiespeicher durch diese Energie auslösbar ist.This object is short-circuit proof in accordance with the invention Power semiconductor module according to claim 11 solved in that that one of an arc in a spark gap released energy can be supplied to an energy store and that the energy store can be triggered by this energy.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.According to the present invention, these goals are particularly achieved through the elements of the independent claims. Further advantageous embodiments also go from the dependent claims and the description.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
schematisch:
In Abb. 1 ist ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels für
einen erfindungsgemässen Kurzschliesser nach Anspruch 4 zur
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Kurzschliessen
zweier Potentialpunkte nach Anspruch 1 gezeigt. Der Kurzschliesser
weisst zwei elektrische Anschlüsse 1a, 1b auf. Diese
sind relativ zueinander fixiert, z.B. durch ein Gehäuse, das in
der Zeichnung nicht gezeigt ist. Ein metallisches Kontaktierelement
2b befindet sich in einer Ausgangsposition. Das
Kontaktierelement 2b ist bewegbar, wobei die Bewegbarkeit durch
metallische Führungselemente 2a und die Anschlüsse 1a, 1b auf
eine Verschiebung zwischen der Ausgangsposition und einer Endposition
begrenzt ist. Kontaktierelement und Führungselemente
sind vorzugsweise bezüglich der Achse A radialsymmetrisch ausgeführt.
Ein durch das Kontaktierelement 2b und den Anschluss
1a gebildeter Hohlraum ist mit einem Energiespeicher 4 gefüllt,
der eine gespeicherte erste Energie enthält. Als Material für
den Energiespeicher kommen z.B. Standard-Pyrotechnika in Frage,
wie sie in Gewehrpatronen eingesetzt werden. Eine Funkenstrecke
3 ist zwischen einer Ausformung 21 des Kontaktierelements 2b
und dem Anschluss 1b ausgebildet.In Fig. 1 is a cross section of an embodiment for
an inventive short-circuiter according to
Übersteigt eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen
1a, 1b eine vorgegebene Zündspannung V Zünd, bildet
sich in der Funkenstrecke 3 ein Lichtbogen aus. Durch den
Lichtbogen wird das Kontaktierelement 2b in einem Bereich in
der Nähe der Ausformung 21 erhitzt und zündet dadurch den Energiespeicher
4. Die Länge der Funkenstrecke 3, d.h. der minimale
Abstand d zwischen der Ausformung 21 und dem Anschluss 1b bestimmt
dabei den Wert der Zündspannung. Für Luft beträgt die
Durchschlagsfeldstärke E max annähernd E max = 1kV/mm, so dass sich
die Zündspannung annähernd zu V Zünd = d E max ergibt. Der
Energiespeicher 4 ist vorzugsweise in der Lage, bei Freisetzung
der in ihm gespeicherten ersten Energie grosse Mengen Gas
und/oder eine Schockwelle zu erzeugen. Die Schockwelle oder ein
entstehender Gasdruck bewegen das Kontaktierelement 2b auf den
gegenüberliegenden Anschluss 1b zu. Erreicht das
Kontaktierelement die Endposition, bildet es zusammen mit dem
Führungselement 2a eine elektrische Verbindung zwischen dem
ersten Anschluss 1a und dem zweiten Anschluss 1b, wie in Fig. 2
gezeigt istIf a potential difference between the two
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die in Fig.
3a und Fig. 3b dargestellt ist, enthält das Kontaktierelement
2b federnde Verriegelungselemente 5. Diese dienen dazu, das
Kontaktierelement 2b nach Auslösen des Energiespeichers in
einer Endposition zu fixieren (Fig. 4a und 4b). Zu diesem Zweck
sind in den Führungselementen 2a Aussparungen 6 vorgesehen, in
welche die Verriegelungselemente 5 hineinspringen, wenn sich
das Kontaktierelement 2b in der Endposition befindet. Mit Hilfe
der Verriegelungselemente 5 und beispielsweise einer geeigneten
Formgebung des Kontaktierelements 2b kann die Anpresskraft
beeinflusst werden, mit welcher das Kontaktierelement 2b in der
Endposition gegen den Anschluss 1b gepresst wird. Da, wie im
Stand der Technik beschrieben, ein Kontaktwiderstand mit
steigender Anpresskraft abnimmt, kann auf diese Weise der
Kontaktwiderstand minimiert werden.In a preferred embodiment of the invention, which is shown in FIG.
3a and 3b, contains the contacting
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das
Kontaktierelement nicht beweglich, sondern ist fest mit dem
Anschluss 1a verbunden. Dabei ist das Kontaktierelement aus
einem Ausgangszustand, in dem kein metallisch leitender Kontakt
zwischen dem Kontaktierelement und dem Anschluss 1b besteht, in
einen Endzustand, in dem es einen metallisch leitenden Kontakt
zwischen den beiden Anschlüssen 1a und 1b bewirkt, verformbar.
Vorzugsweise ist das Kontaktierelement so geformt, das es
zusammen mit dem Anschluss 1a einen Behälter bildet, in welchem
sich der Energiespeicher befindet. Vorteilhaft sind auch
Kontaktierelemente, die sowohl bewegbar als auch verformbar
sind.In a preferred embodiment of the invention, this is
Contact element not movable, but is fixed to the
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der
Energiespeicher einen Zünder 7, der ebenfalls in Fig. 3b
gezeigt ist. In einer bevorzugten Weiterbildung ragt der Zünder
durch ein Loch im Kontaktierelement 2b in die Funkenstrecke 3
hinein. Durch eine von einem Lichtbogen in der Funkenstrecke 3
abgegebene Wärme wird der Zünder 7 gezündet, welcher dann weitere
Komponenten des Energiespeichers aktiviert, beispielsweise
einen Gasgenerator. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist,
dass die Anforderungen an die Eigenschaften des Energiespeichers
bezüglich einer Empfindlichkeit einerseits, die unter anderem
die Zündtemperatur bestimmt, und der Energiefreisetzung
andererseits, die durch die Menge und Art einer freisetzbaren
Energie und der zur Freisetzung benötigten Zeit gegeben sind,
unabhängig voneinander beeinflusst und gewählt werden können.In a preferred embodiment of the invention, the
Energy store an
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Energiespeicher verwendet, der ein Pyrotechnikum und ein Element aus einer Formgedächtnislegierung (Shape Memory Alloy SMA) enthält. Das Pyrotechnikum ist dabei so gewählt, dass bei der Freisetzung der in ihm gespeicherten ersten Energie in erster Linie Wärme produziert wird. Diese Wärme treibt wiederum das SMA Element an. SMAs befinden sich unterhalb einer kritischen Temperatur in einer Martensitstruktur. In der Martensitphase sind sie relativ weich und leicht verformbar. Bei Erwärmung auf eine Übergangstemperatur gehen die SMA durch einen Phasenübergang (schwach erster Ordnung) in eine höher symmetrische Austenitphase über. Dabei verformen sie sich zurück in einen ursprünglichen Zustand mit einem hohen E-Modul. Stapel von SMA-Tellerfedern mit unterschiedlicher Übergangstemperatur sind bereits zur stufenweisen Druckerzeugung in einem anderen Zusammenhang eingesetzt worden (US-A-4,897,006). Material und Form des SMA-Elements werden nun so gewählt, dass das SMA-Element vor einer Auslösung des Kurzschliessers in der Martensitphase vorliegt und das Kontaktierelement im Ausgangszustand fixiert und dieses bei einem Übergang in die Austenitphase in den Endzustand bewegt. Vorzugsweise ist der Phasenübergang irreversibel, so dass das Kontaktierelement nach dem Phasenübergang durch das SMA-Element im Endzustand gehalten wird. Die Übergangstemperatur ist so gewählt, dass sie nur durch Zufuhr einer vom Pyrotechnikum freigesetzten Wärme nach einer Aktivierung des Pyrotechnikums erreicht wird.In a preferred embodiment of the invention, a Energy storage used by a pyrotechnic and a Element made of a shape memory alloy (Shape Memory Alloy SMA) contains. The pyrotechnic center is chosen so that at the release of the first energy stored in it primarily heat is produced. This warmth drives again the SMA element. SMAs are below a critical one Temperature in a martensite structure. In the martensite phase they are relatively soft and easily deformable. When warming the SMA go through a transition temperature Phase transition (weak first order) to a more symmetrical one Austenite phase over. In doing so, they deform back into one original condition with a high modulus of elasticity. Stack of SMA disc springs with different transition temperatures are already for gradual pressure generation in a different context been used (US-A-4,897,006). Material and shape of the SMA element are now selected so that the SMA element before the short circuiter is triggered in the martensite phase is present and the contacting element is fixed in the initial state and this with a transition to the austenite phase in the final state emotional. The phase transition is preferably irreversible, so that the contacting element after the phase transition is kept in the final state by the SMA element. The transition temperature is selected in such a way that it can only be heat released by the pyrotechnic center after activation of the pyrotechnic center is reached.
Abb. 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemässes Leistungshalbleitermodul
nach Anspruch 11, bei dem ein Kurzschliesser nach
Anspruch 4 dazu verwendet wird, bei Anliegen einer Überspannung
zwischen den Anschlüssen 1a und 1b einen Kurzschluss zwischen
diesen Anschlüssen 1a und 1b herbeizuführen. Dabei sind vorzugsweise
mehrere IGBT-Chips 9 mit Steueranschlüssen 10 in einem
Gehäuse zu einem Modul zusammengefasst, wobei die Anschlüsse
1a und 1b gleichzeitig eine Gehäuseoberseite bzw. Gehäuseunterseite
bilden. Isolierende Gehäuseseitenwände 8a, 8b schliessen
das Gehäuse seitlich ab und definieren einen Abstand zwischen
Ober- und Unterseite. Fig. 5 shows schematically an inventive power semiconductor module
according to claim 11, wherein a short-circuiter after
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Leistungshalbleitermodul
anstelle der IGBT-Chips 9 Leistungshalbleiter
von anderer Art und/oder mit anderer interner Struktur
auf, Thyristoren oder MOSFETs oder auch eine Kombination verschiedenartiger
Leistungshalbleiter. In a preferred embodiment of the invention, the power semiconductor module has
instead of the
- 1a1a
- Erster AnschlussFirst connection
- 1b1b
- Zweiter AnschlussSecond connection
- 2a2a
- Führungselementguide element
- 2b2 B
- Kontaktierelementcontacting element
- 33
- Funkenstreckeradio link
- 44
- Energiespeicherenergy storage
- 55
- Verriegelungselementlocking element
- 66
- Aussparung im FührungselementCutout in the guide element
- 77
- Zünderfuze
- 8a,b8a, b
- GehäuseseitenwändeHousing side walls
- 99
- IGBT-ChipsIGBT chips
- 1010
- Steueranschlüssecontrol connections
- 2121
- Ausformung des KontaktierelementsForming the contacting element
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, dass
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, dass
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, dass
characterized in that
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01810744A EP1282145A1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Method and device for self ignitioned pyrotechnical short circuiting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01810744A EP1282145A1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Method and device for self ignitioned pyrotechnical short circuiting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1282145A1 true EP1282145A1 (en) | 2003-02-05 |
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ID=8184060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP01810744A Withdrawn EP1282145A1 (en) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Method and device for self ignitioned pyrotechnical short circuiting |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP (1) | EP1282145A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10254497B3 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-03 | Moeller Gmbh | Short-circuit device for arcing protection of energy distribution network, uses energy provided by chemical reaction mixture for displacement of short-circuit contact |
DE10337958A1 (en) * | 2003-02-04 | 2004-08-12 | Dynamit Nobel Ais Gmbh Automotive Ignition Systems | Pyromechanical separation element, e.g. for interrupting current feeds in on-board electrical systems in accidents, has chisel that cuts conductor constriction forming bent tongue and clamps tongue |
DE10329082A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Switching unit for system with a number of laser diodes provides a bridging function to maintain operation if one device fails |
WO2007095873A1 (en) | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for short-circuiting power semiconductor modules |
WO2010081555A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Abb Technology Ag | Fault protection in voltage source converters with redundant switching cells via mechanical switches being closed pyrotechnically |
DE102010010669A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Switch with fixed terminals on both sides |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9419141U1 (en) * | 1994-11-29 | 1996-03-28 | Kloeckner Moeller Gmbh | Short-circuiter for extinguishing arcing faults for use in switchgear |
WO1996019816A1 (en) * | 1994-12-22 | 1996-06-27 | Asea Brown Boveri Ab | Electric switching device |
DE19746566A1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | Kloeckner Moeller Gmbh | Short-circuiter for arcing protection device |
DE19908576A1 (en) * | 1999-02-27 | 2000-08-31 | Moeller Gmbh | Device for electrical connection of current rails, has gas generator embedded in gas-tight manner in conductive housing plastically deformed after ignition to contact second current rail |
DE10025685A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-29 | Siemens Ag | Isolating switch device for high voltage surge absorber has least one ring electrode with electric field concentrating protrusion near ring electrode overlap that acts as spark ignition aid |
-
2001
- 2001-07-30 EP EP01810744A patent/EP1282145A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9419141U1 (en) * | 1994-11-29 | 1996-03-28 | Kloeckner Moeller Gmbh | Short-circuiter for extinguishing arcing faults for use in switchgear |
WO1996019816A1 (en) * | 1994-12-22 | 1996-06-27 | Asea Brown Boveri Ab | Electric switching device |
DE19746566A1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | Kloeckner Moeller Gmbh | Short-circuiter for arcing protection device |
DE19908576A1 (en) * | 1999-02-27 | 2000-08-31 | Moeller Gmbh | Device for electrical connection of current rails, has gas generator embedded in gas-tight manner in conductive housing plastically deformed after ignition to contact second current rail |
DE10025685A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-29 | Siemens Ag | Isolating switch device for high voltage surge absorber has least one ring electrode with electric field concentrating protrusion near ring electrode overlap that acts as spark ignition aid |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10254497B3 (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-03 | Moeller Gmbh | Short-circuit device for arcing protection of energy distribution network, uses energy provided by chemical reaction mixture for displacement of short-circuit contact |
DE10337958A1 (en) * | 2003-02-04 | 2004-08-12 | Dynamit Nobel Ais Gmbh Automotive Ignition Systems | Pyromechanical separation element, e.g. for interrupting current feeds in on-board electrical systems in accidents, has chisel that cuts conductor constriction forming bent tongue and clamps tongue |
DE10329082A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Switching unit for system with a number of laser diodes provides a bridging function to maintain operation if one device fails |
WO2007095873A1 (en) | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for short-circuiting power semiconductor modules |
US8164868B2 (en) | 2006-02-23 | 2012-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for short-circuiting power semiconductor modules |
WO2010081555A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Abb Technology Ag | Fault protection in voltage source converters with redundant switching cells via mechanical switches being closed pyrotechnically |
JP2012515522A (en) * | 2009-01-16 | 2012-07-05 | エービービー テクノロジー アーゲー | Fault protection of voltage source converters with redundant switching cells by mechanical switches closed by sparks |
US8611113B2 (en) | 2009-01-16 | 2013-12-17 | Abb Technology Ag | Fault protection in voltage source converters with redundant switching cells via mechanical switches being closed pyrotechnically |
CN102282751B (en) * | 2009-01-16 | 2014-04-16 | Abb技术有限公司 | Fault protection in voltage source converters with redundant switching cells via mechanical switches being closed pyrotechnically |
DE102010010669A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Switch with fixed terminals on both sides |
WO2011107363A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Switch having fixed rail connection terminals on both sides |
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