一种具有烟火式联动结构的熔断器的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车和储能系统领域，尤其涉及一种具有烟火式联动结构的熔断器。


背景技术：

2.目前市场上可见的新能源汽车或储能系统所用的烟火式熔断器在工作时，主要通过在主电路电极上设置弱化点(弱化点处的截面积较小)，利用气体发生器的产生的推力切断弱化点，以实现熔断保护。由于弱化点的截面积较小，长时间大电流工作会导致电极片在弱化点位置的局部温升过高，在电池箱内使用时，会影响到整体箱内温度。用于高电压场合时，烟火式熔断器会使用电极片的主断口并联熔体的方式，进行过电流高压分断。如按常规的狭径口6mm间距，150vdc的分断能力需求，用于1200vdc高电压场合时，整体结构会较大，且断开口不一致。再者为提高主断口的有效分离，熔体在分断时，需与主断口存在时间差，避免主断口的重新击穿拉弧。熔体一般设计过电流熔断滞后，但是会导致小电流时，熔体可能无法断开的问题。
3.发明专利cn113205984a公开了一种依次断开导体和熔体的激励熔断器，给出了一种烟火式联动结构，但该熔断器未解决电极片在弱化点位置的局部温升过高的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种具有烟火式联动结构的熔断器，在对主电路电极进行弱化的同时，保证主电路电极的通流能力和减少主电路电极的温升。进一步的，给出一种新的烟火式联动结构，优化产品设计。
5.一种具有烟火式联动结构的熔断器，包括壳体及壳体中的空腔，在壳体及壳体中穿设有至少一根主电路电极，所述主电路电极两端可与外部电路连接，在所述主电路电极上并联设置有至少一根熔体，在所述主电路电极一侧的空腔中安装有激励装置和打断装置；所述激励装置可接收外部激励信号动作，驱动所述打断装置依次在所述主电路电极和所述熔体上分别形成至少一个断口；所述主电路电极上至少一个断口与所述熔体并联；所述主电路电极上设有至少一个断开弱化点，所述断开弱化点受冲切形成断口，在所述断开弱化点的压陷处焊接有软质的低熔点合金。
6.进一步的，在所述主电路电极上还设置有转动弱化点，在所述转动弱化点的压陷处焊接有低熔点合金，所述转动弱化点设置于所述断开弱化点的一侧或两侧以形成单开门或者双开门的推门结构，断开后的主电路电极能够被打断装置推开并以转动弱化点为轴转动，打断装置运动的部分从主电路电极转动形成的空隙通过。
7.进一步的，对于每根主电路电极，所述壳体内设置有至少两根熔体、一根桥接电极和两个封闭的填充有灭弧介质的灭弧室，每个灭弧室竖向放置有至少一根熔体，所述熔体部分或全部位于所述灭弧介质中，两个灭弧室中的熔体通过横向设置的桥接电极连接构成u型结构的高压分断电路，并分别和所述主电路电极的两端连接，使所述高压分断电路和所
述主电路电极的断口并联；所述桥接电极上设置有至少一组施力组件，所述施力组件在所述打断装置驱动下推动所述桥接电极，从而拉断所述熔体形成断口。
8.进一步的，所述施力组件的侧壁设置有筋条，所述施力组件通过所述筋条和所述壳体内壁过盈接触。
9.进一步的，所述桥接电极上包裹有塑料保护体，所述施力组件作用于所述塑料保护体上。
10.进一步的，所述熔体的中部设置有结构弱化点，所述熔体在过流情况下或受拉力作用沿所述结构弱化点断开形成断口。
11.进一步的，所述灭弧室的外侧对称设置有一组磁铁，且磁铁排列为异极相吸状态。
12.进一步的，所述壳体内设置有活动导轨，所述打断装置和所述施力组件受驱动时，沿所述活动导轨移动。
13.进一步的，所述壳体或所述灭弧室为可真空结构。
14.进一步的，所述壳体包括上盖、中框、下盖和密封圈；所述主电路电极设置在所述中框和所述下盖之间；所述上盖和所述中框连接并形成上腔室，所述密封圈设置于所述上盖和所述中框接缝处；所述打断装置和所述激励装置设置于所述上腔室内。
15.本实用新型实现了如下技术效果：
16.本熔断器在主电路电极的弱化点焊接软质低熔点合金，在保证主电路电极有效切断的同时，最大限度地保证了通流截面的面积，从而确保：在正常工作中，熔断器通过大电流大电压时温升的幅度不大。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的具有烟火式联动结构的熔断器的结构剖视图；
18.图2是本实用新型的实施例的具有烟火式联动结构的熔断器在熔断后的结构剖视图；
19.图3是本实用新型的具有烟火式联动结构的熔断器的另一视角的结构剖视图。
20.其中：1－主电路电极；2－低熔点合金；3－熔体；4－桥接电极；5－灭弧介质；6－塑料保护体；7－灭弧室外壳；8－盖板；9－推块；10－下盖；11－中框；12－上盖；13－活塞；14－密封圈；15－气体发生器；16－磁铁；17－断开弱化点；18－转动弱化点；19－活动导轨；20－熔体弱化点。
具体实施方式
21.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
22.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
23.如图1－图3所示，本实用新型给出了一种具有烟火式联动结构的熔断器的实施例。该熔断器包括壳体及壳体中的空腔，在壳体及壳体中穿设有一根主电路电极1，主电路电极1的两端可与外部电路连接。对于具有烟火式联动结构的熔断器，在主电路电极1上并
联设置有至少一根熔体，在主电路电极1一侧的空腔中安装有激励装置和打断装置；所述激励装置可接收外部激励信号动作，驱动所述打断装置依次在所述主电路电极和所述熔体上分别形成至少一个断口；所述主电路电极1上至少一个断口与所述熔体并联。
24.在本实施例中，整个熔断器封装在一个塑料壳体内。壳体由下盖10，中框11和上盖12三者组成，可通过螺钉锁成整体。壳体达到最终保护电路的作用，从而保护了安装熔断器的新能源汽车或者储能设备在故障发生后不会引起更大的伤害。为方便叙述，根据主电路电极1的位置将上盖12的腔体定义为上腔室，将下盖10的腔体定义为下腔室。密封圈14嵌设于上盖12和中框11之间的接缝处，再配合活塞13将上腔室封闭成密闭空间。
25.在本实施例中，激励装置采用气体发生器15；打断装置包括活塞13、推块9等组件。其中，气体发生器15和活塞13位于上腔室中，推块9位于下腔室中。
26.在本实施例中，主电路电极1的结构进行弱化设计，在主电路电极1的中部设置有一个断开弱化点17，并在断开弱化点17两个设置各设有一个转动弱化点18，主电路电极1通过冲压工艺在断开弱化点17和转动弱化点18位置只保留很薄的连接，断开弱化点17和转动弱化点18可在机械冲击下形成断口或弯折。此时如果通过的电流过大，容易使主电路电极1的局部温升提高，电极过温使得主电路电极1在断开弱化点17或转动弱化点18等压陷位置主动熔断，影响熔断器的可靠性。为了改善温升，在主电路电极1的断开弱化点17和转动弱化点18的压陷位置焊上软质的低熔点合金2，增大通流截面，降低温升范围，从而主电路电极1在实际工作状态中不会因过温产生自熔现象。同时低熔点合金2的结构强度弱，对断开弱化点17和转动弱化点18结构强度的影响在可调节范围之内。在具体应用中，也可在主电路电极1上设置多个断开弱化点，以形成一个或多个断口。
27.在本实施例中，活塞13和推块9安装在活动导轨上，在外力作用下，能沿活动导轨19运动。
28.在本实施例中，设置有一个高压分断电路和主电路电极1上的断口并联。高压分断电路由两条的熔体3和一条桥接电极4串联组成。两条熔体3的一端分别焊接在主电路电极1的两端，另一端分别与桥接电极4的一端焊接在一起。
29.在本实施例中，熔体3安装在由灭弧室外壳7和灭弧室盖板8组成的灭弧室中，灭弧室中填充满灭弧介质5。灭弧室有两个，分设于下腔室的两侧。
30.在本实施例中，熔体3在灭弧室内的部分，设置有至少一个结构弱化点20。该结构弱化点20的结构弱化形式可以是设置邮票孔等方式，使熔体3的断口位置明确，并在灭弧介质的包裹下，可以抑制电弧的产生，并可快速切断电弧。
31.在本实施例中，桥接电极4的外层通过注塑方式设置有塑料保护体6，这样可以加强桥接电极4的强度，使得推块9推动桥接电极4拉断熔体3更为容易。
32.熔断器工作原理：
33.当熔断器在使用过程中出现故障，激发外部激励信号，使得烟火式的气体发生器15引爆，产生冲击力，推动活塞13，使活塞13沿着活动导轨19运动，活塞13在与主电路电极1接触位置设计成双斜面的刀口形状，这时活塞13对主电路电极1进行冲切使主电路电极1在断开弱化点17处断裂。这时活塞13外侧延伸段同时推动推块9运动，推块9的侧壁设有凸起的小筋条，小筋条和壳体过盈接触，当运动时因小筋条受压弹性变形产生压力，推块9与外壳体产生摩擦力起到阻尼作用，在失去外力作用时，推块9会减缓前进的速度，随着活塞13
的向前运动，主电路电极1的两侧出现折弯，此时活塞13通过主电路电极1，继续对推块9施加推动力，同时折弯的主电路电极1也对推块9施加力，确保推动9有继续前进的冲力来源。当主电路电极1被冲断时，通过主电路电极1的电流转到高压分断电路上，此时主电路电极1断口处不产生电弧。
34.当熔体3被拉断时，在熔体3的断口处由于大电流大电压瞬间切断很容易产生电弧，此时在灭弧室中的灭弧物质将对产生的电弧进行冷却，使电弧熄灭，达到熔断器最终切断电路的效果。
35.优选的，为了更有效对电弧进行熄灭，在灭弧室内本发明可以拓展为在灭弧室两侧增加两块磁铁16，如图3所示。两侧磁铁16对称排布且磁铁排列异极相吸产生磁场拉伸熔体3断口产生的电弧，使得电弧更易被灭弧物质熄灭，提高熔断器的有效断开电使用电路，更安全保护设备。
36.以上所述的具有烟火式联动结构的熔断器，具有如下技术特点：
37.在对主电路电极进行弱化的同时，并通过对切断口进行焊接软质的低熔点合金，在提高通流能力和减少温升同时，并不会增加结构强度。在大电流高电压的应用环境中，设计联动机构，联动机构在作用于主断口和熔体时，联动机构在熔体侧存在一定间距，使气体发生器推动联动机构动作时，先切断主断口，再切断熔体，熔体设计为u型结构，u型中间横跨段为结构加强件，u型两侧为有集中弱化点的熔体，u型两侧熔体置于灭弧腔内，灭弧腔内焊接灭弧介质。在联动机构作用下，保证了断口处在灭弧介质的包裹下，可有效使熔体产生的温度得到快速散热，加上气体发生器产生的作用力，可快速地切断产生的电弧，u型结构的并联段相互产生的磁场，使电弧快速被拉长，使带电粒子快速复合和扩散，并有灭弧介质可实现快速灭弧。
38.如图3所示，在本实施例中，灭弧室中的熔体3数量为单个。为了进一步提高熔断电流和电压，实际应用中也可以增加熔体3的数量，它们共同构成保护回路，相互之间和与主电路之间都是并联关系，这样单个熔体3可以降低承受的电流电压。在实际应用中通过对灭弧室的结构进行拓展就可以实现。该结构可在并行段产生相互作用的磁场，可拉长电弧，快速切断电弧。
39.本发明还有一种拓展方式，上面实例描述都是非真空状态，同样根据不同的使用条件，本发明装置还可以通过结构设计，将总体封装外壳或者灭弧室设计为可真空的结构，在真空环境中，降低电弧的外泄可能，加强熔断器的保护作用。
40.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种具有烟火式联动结构的熔断器，包括壳体及壳体中的空腔，在壳体及壳体中穿设有至少一根主电路电极，所述主电路电极两端可与外部电路连接，在所述主电路电极上并联设置有至少一根熔体，在所述主电路电极一侧的空腔中安装有激励装置和打断装置；所述激励装置可接收外部激励信号动作，驱动所述打断装置依次在所述主电路电极和所述熔体上分别形成至少一个断口；所述主电路电极上至少一个断口与所述熔体并联；其特征在于，所述主电路电极上设有至少一个断开弱化点，所述断开弱化点受冲切形成断口，在所述断开弱化点的压陷处焊接有软质的低熔点合金。2.如权利要求1所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述主电路电极上还设置有转动弱化点，在所述转动弱化点的压陷处焊接有软质的低熔点合金，所述转动弱化点设置于所述断开弱化点的一侧或两侧以形成单开门或者双开门的推门结构，断开后的主电路电极能够被打断装置推开并以转动弱化点为轴转动，打断装置运动的部分从主电路电极转动形成的空隙通过。3.如权利要求2所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，对于每根主电路电极，所述壳体内设置有至少两根熔体、一根桥接电极和两个封闭的填充有灭弧介质的灭弧室，每个灭弧室竖向放置有至少一根熔体，所述熔体部分或全部位于所述灭弧介质中，两个灭弧室中的熔体通过横向设置的桥接电极连接构成u型结构的高压分断电路，并分别和所述主电路电极的两端连接，使所述高压分断电路和所述主电路电极的断口并联；所述桥接电极上设置有至少一组施力组件，所述施力组件在所述打断装置驱动下推动所述桥接电极，从而拉断所述熔体形成断口。4.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述施力组件的侧壁设置有筋条，所述施力组件通过所述筋条和所述壳体内壁过盈接触。5.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述桥接电极上包裹有塑料保护体，所述施力组件作用于所述塑料保护体上。6.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述熔体的中部设置有结构弱化点，所述熔体在过流情况下或受拉力作用沿所述结构弱化点断开形成断口。7.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述灭弧室的外侧对称设置有一对磁铁，且磁铁排列为异极相吸状态。8.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述壳体内设置有活动导轨，所述打断装置和所述施力组件受驱动时，沿所述活动导轨移动。9.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述壳体或所述灭弧室为可真空结构。10.如权利要求3所述的具有烟火式联动结构的熔断器，其特征在于，所述壳体包括上盖、中框、下盖和密封圈；所述主电路电极设置在所述中框和所述下盖之间；所述上盖和所述中框连接并形成上腔室，所述密封圈设置于所述上盖和所述中框接缝处；所述打断装置和所述激励装置设置于所述上腔室内。

技术总结
本实用新型公开了一种具有烟火式联动结构的熔断器，包括壳体及壳体中的空腔，在壳体及壳体中穿设有至少一根主电路电极，所述主电路电极两端可与外部电路连接，在所述主电路电极上并联设置有至少一根熔体，在所述主电路电极一侧的空腔中安装有激励装置和打断装置；所述激励装置可接收外部激励信号动作，驱动所述打断装置依次在所述主电路电极和所述熔体上分别形成至少一个断口；所述主电路电极上至少一个断口与所述熔体并联；所述主电路电极设置用于形成断口的断开弱化点，断开弱化点的压陷处焊接有低熔点合金。本熔断器通过在主电路电极的弱化点焊接低熔点合金，从而保证主电路电极的通流能力。极的通流能力。极的通流能力。


技术研发人员：洪尧祥 李水平 林志鑫
受保护的技术使用者：西安赛尔特安电子有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/8/5