TWM456934U - 用於高電流之熔絲裝置 - Google Patents

Description

用於高電流之熔絲裝置

本創作係一種用於高電流之熔絲裝置，一種具有此種熔絲裝置之插接結構，以及一種具有此種插接結構之電氣裝置。

在機動車輛之電力動力裝置內，也就是在電動或是油電混合車內，高電力功率必須由一能量來源(如電池單元)傳遞至使用端(例如電動冷卻壓縮機)，為了盡量降低傳輸時產生之損耗，電池單元與電動馬達所組成之(高電流)電動裝置必須以一相對較高之電壓來驅動，特別是高於12V、24V或48V，這些高電壓是使用於傳統機動車輛之線路系統內。

除了此一高電壓裝置外，習知之電動機動車輛包含一傳統電力接線系統，如同傳統機動車輛一般，此接線系統使用12V、24V或48V之電壓，一方面，這種現象可歸因於傳統與電動機動車輛使用之線路系統具有相同之組件，可節省開發與生產成本；另一方面，由於低電壓在操作失誤時不會對維修人員造成顯著的危險，故一般維修廠亦可對此種線路系統進行保養與維修。

相對地，此高電流裝置在電動或油電混合車內因高電壓緣故具有相當高的潛在危險，因此單一組件或是整體單元經常設計為，使維修人員無法觸及，這可藉由將高電流系統之各組件或單元安裝於外殼內，該外殼須破壞才可開啟，當外殼內部單元之組件損壞故障時，維修人員僅需更換整組單元，由於外殼具有電絕緣特性，此舉不具有任何危險；然而，由此可看出，將單元內依然功能齊全之組件連同已喪失功能之組件一併更換，會造成不必要且無法避免的成本浪費。

一般的電力系統中，電動機動車輛之高電流裝置亦安裝有熔絲裝置，其於短暫過高電流負載時會失效(熔斷)，並進而使電流傳輸永久 中斷，藉此，可保護另一高電流裝置內之高單價組件不受到損害。

目前電動機動車輛之高電流裝置內，高電流熔絲裝置通常會與數個電子組件組合成一個單元，其中，各組件為安裝於一無法開啟(不可破壞)之外殼內，以避免維修人員觸及；然而這卻導致，當熔絲裝置燒斷時(此為熔絲裝置之基本功能)，不僅需要更換高電流熔絲裝置，連同整組單元均需更換，在許多狀況下造成無法承擔的高維修成本。

由先前技術之現況來看，本創作之功能在於，提供一種防止高電流過載之高電流裝置，當損壞時僅需更換高電流裝置之高電流熔絲裝置，且同時維修人員於更換作業時無任何危險。

本創作係具有此種熔絲裝置之插接結構，以及一種具有此種插接結構之電子裝置。

本創作用於高電流之熔絲裝置，包含一高電流熔絲與一包覆於該高電流熔絲外部具電絕緣之外殼，其中該外殼構成一插接部位，可與一對向插接器導電接觸以及機械連結。

藉由將高電流熔絲內建於具絕緣之外殼內，可避免直接接觸高電流裝置中之導電元件時所產生之危險；該外殼構成一插接部位，可與對向插接器導電接觸以及機械連結，藉此高電流熔絲裝置可快速且簡易地安裝於高電流裝置中。

本創作之插接結構係包含一熔絲裝置之插接部位及對向插接器。

本創作之電路系統包含一(高電流)電源，一(高電流)使用端，以及一連結電源與使用端之傳輸系統，其中，該傳輸系統包含至少一插接裝置。

熔絲裝置之外殼係為永久封閉性構造，也就是說，外殼無法不經由破壞而開啟，藉此可確保外殼內部高電流熔絲裝置不被移除或更換。

如優先設計，當外殼上之插接部位具有一針對該高電流熔絲裝置所需保護之個別電流強度而設定之定址編碼時，會具有特別優勢；因此，例如一內建有可容忍電流強度至20A高電流熔絲之熔絲裝置，其插接 結構之定址編碼設計，可不同於另一內建有可容忍電流強度至40A高電流熔絲之熔絲裝置之插接結構，藉由個別之定址編碼，可確保一高電流熔絲已熔斷之故障熔絲裝置，僅可用另一具有相同可容忍電流強度之高電流熔絲裝置來替換，此種定址編碼可特別由一或數個凸條/凹槽構成，這些凸條/凹槽可與對向插接器上相對應之凸條/凹槽共同作用，必要時，額外或取代方案可使用顏色定址編碼。

本創作之熔絲裝置以及對向插接器之定址編碼，不僅可針對不同的可容忍電流強度來個別設計，也可以將本創作之電氣裝置內熔絲裝置本身之定址編碼，以及安裝於本創作電氣裝置內之插接單元之定址編碼，兩者設計為不相同，當本創作插接器之插接介面(不含定址編碼)與另一電氣裝置插接單元之插接介面相符合時，此種設計特別優異；在本創作之電氣裝置上，可特別將電源之導線系統經由一適當的插接單元，和一用於連結使用端之導線系統相連結，於整體電氣裝置內盡量使用相同之插接器，可有助於維持電氣裝置低廉的生產成本。

於本創作熔絲裝置之一優先設計中，外殼可包含至少一包覆於熔絲外(優先為完全包覆)之屏障層，藉由此屏障層可防止電磁場之輸出或入侵。

於本創作熔絲裝置之另一優先設計中，熔絲裝置之插接部位作為維修斷電器，使得當熔絲裝置由電氣裝置內拔除時，該電氣裝置可切換至斷電狀態；因此，在電氣裝置進行維護與修復之前，僅移除經由插接安裝於電氣裝置內之熔絲裝置，並藉此使電氣裝置切換至斷電狀態。

為此，本創作熔絲裝置之插接部位與對向插接器，除了具有至少兩個與高電流接觸元件導電連結之高電流熔絲外，亦具有至少兩個低電流接觸元件，在本創作插接結構之插接狀態下，該低電流接觸元件可代表一低電流迴路之一部分，將熔絲裝置由對向插接器中拔除，可造成此低電流迴路之中斷，進而可使得本創作電氣裝置之電源切換至斷電狀態。

該高電流接觸元件與該低電流接觸元件可優先如下述設計，並內建於熔絲裝置與對向插接器內：於熔絲裝置之插接部位與對向插接器接組在一起時，首先插接部位與對向插接器之高電流接觸元件會相互 接觸，接著才是插接部位與對向插接器之低電流接觸元件相互接觸；插接部位與對向插接器拔除時，則首先解除低電流接觸元件間之接觸，接著才解除高電流接觸元件間之接觸，藉此可確保，當插接部位與對向插接器之高電流接觸元件間接觸以及解除接觸時，其內不會有高電壓存在，因此可避免不完全接觸之高電壓接觸元件間產生電弧放電。

對向插接器之高電流接觸元件與/或低電流接觸元件具有下列之接觸保護裝置，可形成一對操作者以及維修人員誤觸高電壓之保險措施：IP1X等級(防止手壓接觸)、IP2X等級(防止手指進入接觸)、IP3X等級(防止工具進入接觸)、IP4X等級(防止電線進入接觸)、IP5X等級(完全防止所有接觸)，這些防護措施係依據規範EN 60529：1991+A1：2000之德文版標準DIN EN 60529進行設計。

本創作之另一優先設計中，熔絲裝置之插接部位與對向插接器間之插組具有防水，係使用一或數個密封元件。

1‧‧‧熔絲裝置

2‧‧‧對向插接器

3‧‧‧高電流熔絲

4‧‧‧接觸單元

5‧‧‧熔絲體

6‧‧‧外殼

7‧‧‧中空圓柱部分

8‧‧‧外殼

9‧‧‧卡榫

10‧‧‧容納部

11‧‧‧卡固點

12‧‧‧凸條

13‧‧‧凹槽

14‧‧‧第一高電流接觸元件

15‧‧‧第二高電流接觸元件

16‧‧‧低電流接觸元件

17‧‧‧插座外殼

18‧‧‧彈性件

19‧‧‧接觸探針

20‧‧‧第一外導體

21‧‧‧殼體

22‧‧‧第二外導體

23‧‧‧第三外導體

24‧‧‧密封元件

25‧‧‧環狀延伸體

26‧‧‧導軌

第一圖所示係為本創作實施例之熔絲裝置與一對向插接器於未插接狀態下之立體圖。

第二圖所示係為第一圖於未插接狀態下另一角度之立體圖。

第三圖所示係為第一圖於未插接狀態下之剖視圖。

第四圖所示係為本創作實施例熔絲裝置之剖視圖。

第五圖所示係為本創作實施例熔絲裝置與一對向插接器於插接狀態下之立體圖。

第六圖所示係為本創作實施例熔絲裝置與一對向插接器於插接狀態下之剖視圖。

有關本創作為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本創作熔絲裝置與對向插接器之實施例，請參閱第一~六圖所示，係設有一熔絲裝置1以及一與其對應之對向插接器2，該對向插接器 2為可定位於該熔絲裝置1上，該熔絲裝置1設有一穿孔，該對向插接器2可穿入該穿孔與該熔絲裝置1插接在一起，該對向插接器2可為有角度之插接器構造。

該熔絲裝置1設有一為傳統構造之高電流熔絲3，一熔絲體5係位於兩端呈圓柱狀之接觸單元4之間，當流通於高電流熔絲3上之電流強度超過其可容許之電流最大值時，該熔絲體5即熔斷，進而使得內建於高電流熔絲3內之電流迴路中斷，該經由高電流熔絲3所決定之最大容許電流強度係針對應用於機動車輛之電動驅動上，根據不同之使用位置，可為20A、40A或60A。

此外，該熔絲裝置1係設有一絕緣材質製成之外殼6，於其內部安裝有高電流熔絲3，該外殼6於其一端形成一插接部位，該插接部位經由插組與一對向插接器2導電接觸並機械連結，該插接部位之插接介面包含一外殼6之中空圓柱部分7，該部分可插入該對向插接器2之外殼8的對應容納開口內，該熔絲裝置1之外殼6的外側上係設有二相對設置之卡榫9，其插接端固定於中空圓柱部分7上，當熔絲裝置1之插接部位插入對向插接器2內時，卡榫9可推移入對向插接器2相對應之容納部10內，同時二卡固點11係卡設至容納部10相對應之凸點後方，藉此可使熔絲裝置1與對向插接器2間具有一朝插接方向(與拔除方向相反)之連結；將二卡榫9之開放端手動朝外殼6方向推移，可使此一連結再度拔除，此時，卡固點11被從容納部10之凸點後方移出，利用於熔絲裝置1上施加一拉力可將熔絲裝置1由對向插接器2中拔出。

於熔絲裝置1之中空圓柱部分7外側設有數個朝插接方向排列之凸條12，這些凸條12於插接狀態下可嵌入對向插接器2之外殼8內側之凹槽13內，該凸條12與凹槽13共同具有定址編碼之功能，如此，可確保特定構造之熔絲裝置1僅可由一個方向插接入對向插接器2內，該定址編碼的好處是可確定高電流熔絲3可容許之最大電流強度，一已熔斷高電流熔絲3之熔絲裝置1，僅可由另一具有相同容許最大電流強度之高電流熔絲3之熔絲裝置1所取代。

此外，熔絲裝置1之插接部位的插接介面設有二相互電絕緣 形狀為接觸探針之第一高電流接觸元件14，其在插接狀態下，可插入對向插接器2上設有二相互電絕緣形狀為接觸插座之第二高電流接觸元件15，且第一高電流接觸元件14與第二高電流接觸元件15為導電連結，藉此，高電流熔絲可建入一高電流迴路內，以便保護電流過載；此時，可以一電池單元經由該電流迴路供應一機動車輛之電動驅動馬達。

此外，熔絲裝置1之插接部位之插接介面尚包含二形狀為接觸探針之低電流接觸元件，其在插接狀態下，可插入相對應之對向插接器2上形狀為接觸插座之低電流接觸元件16，且與其導電連結，此接觸插座安裝於對向插接器2之插座外殼17內，插接器之低電流接觸元件之基本功能在於作為一開關，在插接狀態下可形成一低電壓(如12V)所驅動之低電流迴路，且於熔絲裝置1由對向插接器2中拔除時，可將其中斷，該低電流迴路可與一控制裝置連結，此裝置可在低電流迴路中斷時同時切斷高電流迴路，使得多個高電流迴路內之元件，包含對向插接器2之高電流接觸元件16為斷電狀態。

當高電流熔絲裝置1之接觸單元4為近端排列時，其兩端之圓柱狀接觸單元4與熔絲裝置1之第一高電流接觸元件14及第二高電流接觸元件15為導電連結，係藉由一彈性件18之接觸元件來達成，該彈性件環抱於高電流熔絲3之接觸單元4上，一接觸探針19係連結於該彈性件18上，並嵌入第一高電流接觸元件14所對應之插座狀之容納部內；當高電流熔絲3之接觸單元4為遠端排列時，亦可使用一彈性件18之接觸元件，來形成該接觸元單件4與其對應之熔絲裝置1之第一高電流接觸元件14間的導電連結，該彈性件18環抱於高電流熔絲3之接觸單元4上，一導軌26係設於彈性件18之側面，並延伸至相對應之第一高電流接觸元件14。

此外，一屏障層內建於該插接結構上，可防止電磁場的輸出或入侵；為此，位於該熔絲裝置1之外殼6內係設有一第一外導體20(係以可導電材質製成)，該第一外導體20包覆於高電流熔絲3以及第一高電流接觸元件14之一段表面上，但是該第一外導體20與該高電流熔絲3及第一高電流接觸元件14絕緣，在與插接端對立之另一端上，該第一外導體20以一同樣為導電材質製成之殼體21予以封閉；該第一外導體20於插接端上 與一構造為彈性件之第二外導體22有徑向接觸；當插接結構處於已插組狀態時，該第二外導體22可與一第三外導體23形成導電連結，該第三外導體23係環抱於對向插接器2之外殼8內部之第二高電流接觸元件15表面，但與其為絕緣。

在熔絲裝置1之插接端範圍內，其外殼6之內側設有一環狀之密封元件24，在熔絲裝置1與對向插接器2插組在一起時，該密封元件24被推移至對向插接器2之環狀延伸體25之外緣，此時密封元件24會產生徑向形變，以達到所預定之密封效果，利用此一密封元件24可將容納熔絲裝置1之外殼6與對向插接器2之外殼8、第一高電流接觸元件14與第二高電流接觸元件15、以及低電流接觸元件16之間，與外界環境做一有效隔離，可防止濕氣進入。

綜上所述，本創作確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本創作之較佳實施例進行具體說明而已，該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本創作所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本創作所涵蓋之申請專利範圍中。

1‧‧‧熔絲裝置

2‧‧‧對向插接器

3‧‧‧高電流熔絲

4‧‧‧接觸單元

5‧‧‧熔絲體

6‧‧‧外殼

7‧‧‧中空圓柱部分

8‧‧‧外殼

10‧‧‧容納部

14‧‧‧第一高電流接觸元件

15‧‧‧第二高電流接觸元件

17‧‧‧插座外殼

20‧‧‧第一外導體

21‧‧‧殼體

22‧‧‧第二外導體

24‧‧‧密封元件

26‧‧‧導軌

Claims (13)

1. 一種用於高電流之熔絲裝置，其具有一高電流熔絲與一包覆該高電流熔絲之外殼，其中，該外殼構成一插接部位，係與一對向插接器導電接觸與機械連結。
2. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該外殼永久性容納該高電流熔絲。
3. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置與該對向插接器具有至少二個高電流接觸元件以及至少二個低電流接觸元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該外殼設有一屏障層。
5. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置之插接部位設有針對高電流熔絲所決定之最大容許電流強度所設定之個別定址編碼。
6. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置係與該對向插接器互相對應。
7. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置之插接部位與該對向插接器之插組係為防水。
8. 如申請專利範圍第3項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置之插接部位與該對向插接器在插組狀態下，首先該插接部位之高電流接觸元件與該對向插接器之高電流接觸元件相接觸，而後才是該插接部位之低電流接觸元件與對向插接器之低電流接觸元件接觸。
9. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置具有下列不同等級之防止接觸到高電流接觸元件與低電流接觸元件之保護裝置，IP1X等級(防止手壓接觸)、IP2X等級(防止手指進入接觸)、IP3X等級(防止工具進入接觸)、IP4X等級(防止電線進入接觸)、IP5X等級(完全防止所有接觸)。
10. 如申請專利範圍第9項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置係依據規範EN 60529：1991+A1：2000之德文版DIN EN 60529進行設計。
11. 如申請專利範圍第1項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，具有一電源、 一電氣使用端以及一電線系統之電氣裝置，該電線系統可導電連結電源與電氣使用端，其中該電線系統包含至少一對向插接器之裝置。
12. 如申請專利範圍第11項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該電線系統中至少一電線經由一插接單元內建於電線系統中，該電線之插接單元在插接介面上，除個別定址編碼外，係與該對向插接器之裝置相符合。
13. 如申請專利範圍第11項所述用於高電流之熔絲裝置，其中，該熔絲裝置之插接部位的功能為維修斷電器，使得在該熔絲裝置與該對向插接器拔除時，電氣裝置切換至無電壓狀態。