[发明专利]具有热机械补偿元件的熔断保险丝

说明书

本发明涉及一种熔断保险丝，特别适用于具有高压电路的机动车辆，根据权利要求1的类属部分。

熔断保险丝很久以前就已经被人们所熟知。它们构成了电流过载保护装置，通过熔断可熔导体断开电路。所述可熔导体被通过它的电流所加热，在一定时间范围内，如果通过它的电流显著超标，它就会熔化。

熔断保险丝在强电负载下加热。所得热机械膨胀可最终导致可熔导体的疲劳损坏。

当涉及到保护具有电动或混合动力驱动的机动车辆中的高压电路时，非常高的要求就由安装在高压电路中的熔断保险丝形成了。一个不受控制的短路可以摧毁整个电气系统。此外，对于位于高压电路中附近的人有受伤的高危险性。

为了确保熔断保险丝的可靠运行，即使在被反复施压之后，也有必要保证熔断保险丝的理化性质维持不变。因此，由于可熔导体的热机械膨胀，必须防止保险丝失去其特性，因为否则，故障触发或可熔导体过早损坏会由于材料疲劳而发生。

很多开发渠道正在实行，着眼于防止熔断保险丝中的可熔导体的疲劳损坏。为此目的，可熔导体被黏贴，例如，在凝固的石英砂或水泥中，在热机械膨胀的情况下，一项措施旨在限制它们的运动。在这种情况下，该可熔导体以这样的方式被夹持以致于应力可被最佳地传递到固定材料。首先，可熔导体被设计为以便成角度的，在可熔导体的单个角内，一种承担机械峰值应力的缺点的方法，其最终会导致过早的疲劳损坏。其它的可熔导体以波状或螺旋状被固定在水泥中。因此，作为可熔导体的螺旋导线不含潜在绞缠的位置，但其随后在其整个长度上具有相同的直径，由于所谓的伪保险丝不存在，某些反过来使得快速和可靠的触发更加困难。附着在水泥或凝固的石英砂中的可熔导体的另一个缺点是由这种熔断保险丝的生产过程形成的非常高的要求，其反过来转化为更高的生产成本。

本发明的目的在于提出了一种熔断保险丝——特别适用于具有高压电路的机动车辆——其使用寿命显著延长并且其生产成本可维持在低水平。

此目的是通过具有权利要求1中的特征的熔断保险丝达到的。

这种熔断保险丝具有一个电绝缘外壳，电绝缘外壳中有将两个触点彼此连接的可熔导体，从而，在两个彼此相邻的纵向区域之间，该可熔导体具有一个旋转点，在热机械膨胀的情况下，纵向区域可以围绕该旋转点旋转。在这种情况下，这是特别有利的，该可熔导体作出类似一个或更多个被均匀弯曲并免于绞缠的弹簧元件的回应，于是允许由要转换为旋转运动的热机械应力导致的可熔导体的膨胀。这样可以防止绞缠运动，在此期间，机械负荷峰值将不得不被吸收，从而尽量减少该可熔导体的过早疲劳损坏的风险。

在本发明的特别优选的实施例中，所述可熔导体具有一个中心对称形状。可熔导体的这种构造使得在标注尺寸的基础上容易地考虑个别移动范围或膨胀的可熔导体的旋转范围成为可能。此外，该中心对称形状允许该可熔导体内的热机械应力的均匀分布。尤其是，其有利于该可熔导体在旋转点具有减小的横截面——这里的中心对称点——换言之，一个静止的地点，因为在此情况下只有最小的机械负荷出现在该伪保险丝的减小的横截面中。

可熔导体被该绝缘外壳中的电弧抑制装置所包围尤为实用。由于除了其它方面，电弧的强度取决于要被连接的电流的幅度，当电路被切断时会发生，它必须能够非常有效地冷却电路。

在一个优选的实施例中，所述电弧抑制装置是石英砂。在短路的情况下，通过可熔导体的电流能够达到比保险丝的额定电流高几个数量级的水平。在此过程中，在短路期间，该可熔导体遍历聚集的三种状态，即固体、液体和气体。当该可熔导体呈气态时，一个电流流经它的等离子体被创造了出来；剧烈地加热该石英砂的电弧形成了。在此过程中，熔化的石英砂如此强烈地冷却着电弧以致于该等离子体的复燃被有效地防止。在此过程中，电弧被熄灭并且要被保护的该线路因此从注入的电流源或电压源被断开。

在本发明的一个特别优选的实施例中，该可熔导体在电弧抑制装置中是可移动的——石英砂——环绕着它。与传统的熔断保险丝相比，其中该可熔导体紧附在凝固的水泥或石英砂中，根据本发明的一个实施例所述的可熔导体被布置为使得它在壳体内和在石英砂或其中所含的电弧抑制装置中都是可移动的。移动的这种自由性允许该可熔导体将这种由热机械膨胀造成的膨胀转变为弹性旋转运动。其结果是，根据本发明所述的熔断保险丝的可熔导体的使用寿命被显着地延长，并且其理化性质可在一段更长的时间内得到保证。由这种熔断保险丝的生产工艺形成的简单要求转化成了额外的成本节约。

在附图的基础上，本发明及其实施例将会在下面进行更加详细的阐述。

下面的附图表明：