JP5023810B2

JP5023810B2 - 大電流遮断用ヒューズ

Info

Publication number: JP5023810B2
Application number: JP2007142842A
Authority: JP
Inventors: 靖小島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-05-30
Also published as: JP2008300094A

Description

本発明は、大電流が流れる主回路に用いられる大電流遮断用ヒューズ、特にその構造に関する。

従来から、モータ駆動の車両に搭載され、バッテリからモータなどの各種電装品に大電流（例えば１００Ａ）の電力を供給する主回路に用いられ、過電流を遮断して主回路を保護する大電流遮断用ヒューズが知られている。この種の大電流遮断用ヒューズは、過電流が流れると自らのジュール熱により溶断する溶断部を有し、この溶断部の溶断により過電流を遮断するので、主回路を保護することができる。

下記特許文献１には、車両に搭載される主回路に設けられた端子に電気的に接続される導体部（ヒューズエレメント）を有し、この導体部の中央に上記のような溶断部を備えるヒューズが開示されている。

特開２００３−３１７６０４号公報

上記特許文献１のようなヒューズにおいては、過電流が流れると、溶断部が溶断し過電流を遮断することができる。しかし、過電流が流れ始めてから溶断部が溶断するまでの間に、主回路内の電装品などが過電流により損傷してしまう可能性がある。一般的に、過電流が流れてから溶断部が溶断するまでの時間、いわゆる溶断時間を短くするには、溶断部の断面積を小さくする技術が知られている。この技術と同様に、上記ヒューズにおいても溶断部の断面積を小さくすれば、溶断時間が短縮されるので、遮断性能を改善することができる。しかしながら、この場合、過電流より小さい電流、すなわち通常状態の電流であっても、その電流が長時間継続して流れることにより溶断部が溶断してしまうという問題があった。

本発明の目的は、より高い遮断性能を有する大電流遮断用ヒューズを提供することにある。

本発明は、主回路に設けられた一対の過電流防護端子に電気的に接続される導体部を有する大電流遮断用ヒューズにおいて、前記導体部は、過電流により溶断する溶断部と、前記溶断部の両端にそれぞれ連結し、互いに平行な平行部と、前記平行部と交差する磁界を発生させる磁石と、を含み、前記平行部を流れる電流により前記平行部に斥力を発生させ、前記磁石の磁界と前記平行部を流れる電流とにより、前記斥力と同方向である前記溶断部を切断する方向に磁力を発生させることを特徴とする。

さらに、前記磁石を、異なる磁極が対向するよう配置し、その間に前記平行部を設けることができる。

本発明の大電流遮断用ヒューズは、より高い遮断性能を有することができる。

以下、本発明に係る大電流遮断用ヒューズの実施形態について、図に従って説明する。図１は、本実施形態の大電流遮断用ヒューズ１０の構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。

大電流遮断用ヒューズ１０は、モータ駆動の車両に搭載される主回路であって、バッテリからモータなどの各種電装品に大電流の電力を供給する主回路（図示せず）に設けられる。この主回路に過電流が流れたときには、大電流遮断用ヒューズ１０は、早く過電流を遮断して各種電装品の損傷を阻止する。

大電流遮断用ヒューズ１０は、主回路に設けられた一対の過電流防護端子（図示せず）に電気的に接続される導体部１４と、導体部１４を収容するハウジング１２とを有する。

ハウジング１２は、絶縁性を有する材質であり、例えば樹脂製である。ハウジングは、下部に開口が形成されたハウジング本体１２ａと、ハウジング本体１２ａの開口の一辺に設けられた固定板１２ｂとを有する。固定板１２ｂは、ハウジング本体１２ａに対し薄板のヒンジ（図示せず）を介して回動可能に連接されている。ハウジング本体１２ａの開口から導体部１４を挿入し、ハウジング本体１２ａの開口を塞ぐように固定板１２ｂを回動させて固定することにより、ハウジング１２は導体部１４を覆った状態で保持することができる。これにより、導体部１４の耐絶縁性と耐衝撃性とが確保される。

導体部１４は、主回路の一対の過電流防護端子に対応する一対の端子部１６と、過電流により溶断する溶断部２２とを有する。また、導体部１４は、一対の端子部１６からそれぞれ延びて溶断部２２の両端に連結する一対の延在部１８を有する。端子部１６は、端部が刃形状であり、この部分を過電流防護端子に差し込むように接合することで電気的な接続が達成される。延在部１８は、溶断部２２の両端から所定の区間において形成され互いに平行な平行部２０を含む。各平行部２０に電流が流れると、電磁的作用により各平行部２０に斥力が働く。以下、各平行部２０に斥力が発生する現象について図を用いて説明する。

図３は、平行部２０を流れる電流Ｉにより発生する電磁的作用を示す図である。平行部２０に電流Ｉが流れると、この電流Ｉの大きさに応じて磁界が平行部２０を周回するように発生する。各平行部２０に流れる電流Ｉの向きは対向しているので、互いの平行部２０に挟まれる空間には、同じ向きの磁力線を含む磁界が発生する。そうすると、その空間に発生する磁界の磁束密度が高くなるので、磁界の特性により、磁束密度を低くする方向に磁力が働く。すなわち、図３に示される矢印のように、互いの平行部２０に挟まれる各磁力線が反発し合う方向に磁力が働く。このような電磁的作用により、互いの平行部２０に斥力が発生する。

本実施形態に係る大電流遮断用ヒューズ１０の動作について説明する。主回路に過電流が流れると、大電流遮断用ヒューズ１０内の平行部２０にも過電流が流れる。そして、その過電流により平行部２０の周囲に磁界が発生し、互いの平行部２０に斥力が発生する。互いの平行部２０に発生する斥力により、平行部２０に連結される溶断部２２に引張応力が発生する。これと同時に、溶断部２２にも過電流が流れるので、溶断部２２は自らのジュール熱により溶融し始める。そうすると、溶断部２２は、引張応力により溶融した部分が引っ張られ、その部分の断面積が小さくなる。断面積が小さくなると、従来の技術と同様に、溶断時間が短くなるので、素早く過電流を遮断することができる。一方、通常状態の電流が流れる場合においては、溶断部２２が溶融し始めることはなく、平行部２０の斥力は過電流時より小さいので、溶断部２２が溶断することはない。

図４は、大電流遮断用ヒューズの溶断部の溶断特性を示す図である。従来の大電流遮断用ヒューズの溶断部（以降、従来の溶断部と記す）の溶断特性が符号２６で示す曲線で表され、本実施形態に係る大電流遮断用ヒューズ１０の溶断部２２の溶断特性が符号２８で示す曲線で表されている。過電流Ｉｘが流れるとき、図に示されるように、本実施形態の大電流遮断用ヒューズ１０の溶断部２２が、従来の溶断部の溶断時間Ｔ２より短い溶断時間Ｔ１で溶断することが分かる。一方、通常状態の電流Ｉｙが流れるときには、図に示されるように、本実施形態の大電流遮断用ヒューズ１０の溶断部２２と従来の溶断部がともに溶断しないことが分かる。

このように、過電流が流れるときのみ、その電流に基づく平行部２０の斥力により溶断部２２の溶断が促進され、短時間で過電流を遮断することができる。結果として、大電流遮断用ヒューズ１０は、より高い遮断性能を有することができる。

次に、別の態様の大電流遮断用ヒューズ３０について、図を用いて説明する。図５は、別の大電流遮断用ヒューズ３０の構成を示す斜視図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ線による断面図である。なお、図５においては、ハウジング１４を省略し、その内部の構成を示す。また、上記実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

大電流遮断用ヒューズ３０は、２個の磁石、すなわち磁石３２と磁石３４とを有する。磁石３２，３４の例としては、永久磁石を用いることができるが、電磁石を用いてもよい。磁石３２，３４は、ハウジング１２の内周面であって対向する面（図示せず）に、それぞれ、異なる磁極が対向するように配置される。すなわち、磁石３２のＮ極と、磁石３４のＳ極とが対向するように配置される。これにより、磁石３２と磁石３４の間には、図６に示される破線の矢印のように、磁石３２のＮ極から磁石３４のＳ極に延びる磁力線を含む磁界が発生する。なお、磁石３２，３４の配置場所は、ハウジング１２の外周面にすることもできる。

磁石３２と磁石３４の間には、各平行部２０が磁界と直交するように設けられている。図６の紙面の左側にある平行部２０には、図の紙面を貫く方向において上側に電流が流れ、右側にある平行部２０には、同様の方向において下側に電流が流れる。つまり、各電流は、磁界に対し直交して流れる。これにより、磁界と電流との間に電磁的作用が発生し、各平行部２０には磁界と電流に対し直交する磁力が働く。つまり、図６に示される実線の矢印のように、溶断部２２を引っ張り合う方向に、各平行部２０に磁力が働く（フレミングの法則）。そして、この磁力により、各平行部２０に連結される溶断部２２には、引張応力が発生する。

この実施形態に係る大電流遮断用ヒューズ３０の動作について説明する。主回路に過電流が流れると、大電流遮断用ヒューズ１０内の平行部２０にも過電流が流れる。そして、その過電流によって互いの平行部２０には、先の実施形態で述べた斥力とともに磁力が発生する。互いの平行部２０に発生する斥力と磁力により、溶断部２２に引張応力が発生する。これと同時に、溶断部２２にも過電流が流れるので、溶断部２２は自らのジュール熱により溶融し始める。そうすると、溶断部２２は、引張応力により溶融した部分が引っ張られ、その部分の断面積が小さくなり溶断時間が短縮されるので、素早く過電流を遮断することができる。一方、通常状態の電流が流れる場合においては、溶断部２２が溶融し始めることはなく、平行部２０の斥力と磁力は過電流時より小さいので、溶断部２２が溶断することはない。

このように、過電流が流れるときのみ、その電流に基づく平行部２０の斥力と磁力により溶断部２２の溶断が促進されるので、先の実施形態より短時間で過電流を遮断することができる。結果として、大電流遮断用ヒューズ１０の遮断性能の向上が図られる。

この実施形態においては、２個の磁石を用いて、平行部２０に直交する磁界を発生させる場合について説明したが、１個の磁石により、そのような磁界を発生させてもよい。

この実施形態では、磁界と平行部２０が直交する場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。溶断部２２を切断する方向、すなわち引張方向またはせん断方向を含む方向に磁力を発生させることができるのであれば、磁界と平行部２０が単に交差していてもよい。

上記各実施形態においては、大電流遮断用ヒューズ１０が、モータ駆動の車両に搭載された主回路に設けられる場合について説明したが、この構成に限定されず、他の主回路であって、大電流が流れる主回路に設けることもできる。

本実施形態の大電流遮断用ヒューズの構成を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線による断面図である。平行部を流れる電流により発生する電磁的作用を示す図である。大電流遮断用ヒューズの溶断部の溶断特性を示す図である。別の大電流遮断用ヒューズの構成を示す斜視図である。図５のＢ−Ｂ線による断面図である。

符号の説明

１０，３０大電流遮断用ヒューズ、１２ハウジング、１４導体部、２０平行部、２２溶断部、３２，３４磁石。

Claims

主回路に設けられた一対の過電流防護端子に電気的に接続される導体部を有する大電流遮断用ヒューズにおいて、
前記導体部は、
過電流により溶断する溶断部と、
前記溶断部の両端にそれぞれ連結し、互いに平行な平行部と、
前記平行部と交差する磁界を発生させる磁石と、
を含み、
前記平行部を流れる電流により前記平行部に斥力を発生させ、
前記磁石の磁界と前記平行部を流れる電流とにより、前記斥力と同方向である前記溶断部を切断する方向に磁力を発生させる、
ことを特徴とする大電流遮断用ヒューズ。
請求項１記載の大電流遮断用ヒューズにおいて、
前記磁石は、異なる磁極が対向するよう配置され、その間に前記平行部が設けられる、
ことを特徴とする大電流遮断用ヒューズ。