一种阶段式接入熔体的激励保护装置的制作方法

1.本发明涉及电力领域和新能源汽车领域，尤其是指对该领域内电路进行保护的保护装置。


背景技术：

2.目前电力控制和新能源汽车的电池包保护器件除了传统的热熔熔断器，还存在一种快速切断开口的结构(即激励保护装置)并逐渐扩大应用范围。熔断器为利用电流热积累效应，使熔体设置的电流感知点(狭颈)在一定时间里熔化断开并熄灭电弧的保护器件。激励保护装置为短时间内利用激励源驱动绝缘的冲击装置断开与电路连接的导体形成物理断口从而断开电路的一种快速保护器件。
3.激励保护装置的优点为通过快速切断开口实现快速保护、耐电流冲击性好、发热量小、断开后可实现完全的物理隔绝；缺点为单靠切断开口分断上限不高、灭弧能力弱(依靠空气冷却灭弧或挤压灭弧)。熔断器的优点为成熟稳定、可分断上限高、灭弧能力强，缺点为：耐电流冲击性差；发热量较大；在低倍数故障电流下需长时间才能断开电路，无法实现快速保护；熔断器熔断后无法达到完全的物理隔绝；体积重量较大。
4.综合激励保护装置和熔断器的优缺点，进一步出现了在以上所述的激励保护装置的导体上固定并联连接熔体来提高灭弧能力和分断能力的方案，即打断导体后依靠熔体熔断进行灭弧的激励保护装置。该方案能够大幅度提高激励保护装置的分断上限，避免了熔断器自身的一些缺点，但由于依靠熔体熔断无法实现在小电流和零电流下的分断；在分断电流范围内的下限电流下熔体熔断需要较长时间，无法实现快速保护，且分断后绝缘性能不佳。基于这些缺点，在导体上固定并联连接熔体的激励保护装置的应用范围受到限制。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种激励保护装置，在初始状态时，熔体与导体非并联连接设置，熔体也不能连通电路，仅需通过冲击装置的运动使熔体在冲击装置运动后断开导体前就与导体并联连接从而实现导体断开后依靠熔体连通电路，在冲击装置运动到位后，熔体与导体脱离导电接触，电路断开。
6.为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是一种阶段式接入熔体的激励保护装置，包括壳体、穿设在壳体中的导体，位于壳体中的激励源和冲击装置，所述导体两端位于壳体外部，激励源接收激励信号动作驱动冲击装置断开所述导体；在所述冲击装置上设置有导电件，所述导电件一端伸出所述冲击装置冲击端端面，在初始位置时，所述导电件与所述导体不接触；熔体穿设在所述壳体内或冲击装置内的灭弧腔室中，熔体两端分别与导电件导电连接或通过导电接触件与导电件导电连接；当冲击装置在激励源激励下位移且断开所述导体形成断口到达死点位置的过程中，所述导电件和所述熔体与所述导体的关系依次为：不连接、并联连接、与导体断口两侧串联连接、脱离导电连接。
7.优选地，所述熔体两端分别导电连接有一所述导电接触件，所述导电接触件穿过
所述灭弧腔室位于所述灭弧腔室外；至少一个所述导电接触件与所述导电件导电接触，冲击装置在激励源激励下位移且断开所述导体形成断口到达死点位置的过程中，所述导电件与所述导电接触件保持导电接触至导体断开后再脱离导电接触。
8.优选地，在所述冲击装置冲击端侧面设置有一个导电件，其中一个所述导电接触件与所述导电件导电接触，另一个导电接触件与导体导电连接。
9.优选地，在所述冲击装置冲击端相对两侧面设置有两个相互绝缘的导电件，两所述导电接触件分别与一个所述导电件导电接触。
10.优选地，所述导电件伸出所述冲击装置冲击端端面的部分为弹片结构。
11.优选地，所述导电接触件与所述导电件接触一端为弹性结构。
12.优选地，当所述灭弧腔室位于所述冲击装置内时，在所述冲击装置冲击端相对两侧，靠近侧面位置处开设有透孔，所述导电件穿设在所述透孔中与熔体两端连接。
13.优选地，所述冲击装置供两所述导电件穿设的透孔的外侧面处、及与其对应的壳体空腔底部相对位置处设置有可相配合的绝缘结构。
14.优选地，所述绝缘结构包括相互嵌套密封的凹槽和凸块，所述凹槽或凸块分别设置于所述冲击装置供两所述导电件穿设的透孔的外侧面处、及与其对应的壳体空腔底部相对应位置处。
15.优选地，所述灭弧腔室位于冲击装置位移的死点位置一侧的所述壳体上。
16.优选地，所述冲击装置冲击端为倒梯形结构、或锥形结构、或刃状结构。
17.优选地，所述冲击装置上部与所述壳体内的空腔密封接触，在所述壳体内的空腔中设置有为所述冲击装置提供位移导向的导向装置。
18.优选地，当所述灭弧腔室为所述冲击装置中时，穿设在所述灭弧腔室中的所述熔体与所述导电件一体连接。
19.优选地，在所述冲击装置位移的死点位置处的壳体处设置有数道灭弧栅。
20.优选地，数道所述灭弧栅形成的端面形状与所述冲击装置的冲击端面形状相匹配。
21.本发明的激励保护装置，能实现小电流和零电流下的分断；可实现快速保护；断后绝缘性能优良；分断能力高，灭弧能力强；耐电流冲击性好，发热量小。
附图说明
22.图1是实施例1的初始位置时结构示意图。
23.图2是实施例1的熔体与导体导电接触，导体未被断开前的结构示意图。
24.图3是实施例1的冲击装置运动到死点位置，导体和熔体均断开结构示意图。
25.图4是实施例2的初始位置时结构示意图。
26.图5是实施例2的熔体与导体导电接触，导体未被断开前的结构示意图。
27.图6是实施例2的冲击装置运动到死点位置，导体和熔体均断开结构示意图。
28.图7是实施例3的初始位置时结构示意图。
29.图8是实施例3的熔体与导体导电接触，导体未被断开前的结构示意图。
30.图9是实施例3的冲击装置运动到死点位置，导体和熔体均断开结构示意图。
31.图10是实施例4结构示意图，其中a图为设置有灭弧栅的结构示意图，b图为动作后
结构示意图。
具体实施方式
32.针对上述技术方案，现举几个较佳实施例并结合图示进行具体说明。
33.实施例1
34.壳体，材质为绝缘材质，可通过注塑等方式成型。参看图1至图3，包括第一壳体10和第二壳体11，导体3位于第一壳体10与第二壳体11之间，第一壳体10和第二壳体11接触面密封，其可以通过在接触面设置嵌套的凹槽凸棱等密封结构或设置密封圈等密封装置实现密封,通过接触面密封，既可防止外物污染断口，可也防止高温电弧喷出壳体损坏周围的器件，同时延长冲击装置在空腔中的密封长度。第一壳体10和第二壳体11中开设有相互贯通的空腔，导体为长条片状结构，穿设在空腔中，导体的两端分别位于壳体的外部，可与外部电路连接，实现电路保护。在位于壳体空腔内的导体上开设有断开薄弱处和旋转薄弱处，冲击装置2的冲击端对应断开薄弱处位置。断开薄弱处为降低导体机械强度的结构，比如变截面结构，例如在导体两侧开设缺口，在导体上设置凹槽，间隔开设透孔等；旋转薄弱处在导体上开设凹槽，旋转薄弱处的机械强度高于断开薄弱处。
35.激励源1，位于第一壳体10的空腔上部，激励源可通过注塑埋模的方式一体成型于第一壳体10中，或将第一壳体的空腔上部设置为台阶孔结构，将激励源设置于台阶孔处，通过压盖或压套将激励源固定在台阶孔结构中。激励源1为气体发生装置，可以依据接收的激励信号动作释放高压气体，驱动冲击装置位移动作。
36.在激励源1下方的第一壳体空腔中设置有冲击装置2，冲击装置2材质为绝缘材质，其结构近似为t形结构。冲击装置上部与其所在空腔密封接触。该密封接触的实现可以通过过盈配合实现，也可以通过在冲击装置与空腔间设置密封装置实现，比如密封圈。冲击端为收缩面结构，在图1至图3中类似于倒梯形结构，其也可以是锥形结构或刀刃形结构。
37.冲击装置与其所在空腔间设置有对冲击装置初始位置进行限制的限位结构。仅有在冲击装置受到激励源的高压气体驱动时，冲击装置才能克服限位结构进行位移。
38.导电件21，为导电片结构，固定设置于冲击装置冲击端的相对两侧面上，可采用埋模注塑、卡扣连接、螺栓连接、铆接等固接方式将导电件固定在冲击装置上。导电件21靠近导体一端伸出冲击装置冲击端面，伸出冲击装置冲击端面的导电件一端为弹片结构21a，呈喇叭状向冲击端面外侧张开。两导电件伸出冲击装置冲击端面的一端分别位于导体断开薄弱处的两侧，在冲击装置位于初始位置时，导电件伸出冲击装置冲击端面的一端与导体之间有一定距离。在导电件另一端上方的冲击装置侧面上设置向上方倾斜的斜面倒角结构。导电件远离导体一端与冲击装置上部的激励源之间保留有足够的绝缘距离。
39.在第一壳体与第二壳体贯通的空腔腔壁上设置有竖直的导向滑槽，在冲击装置与空腔密封接触的外周面上，相对于导向滑槽位置处设置有滑设于导向滑槽中的凸棱，通过导向滑槽和凸棱形成对冲击装置进行导向的导向装置。
40.第二壳体11，在第二壳体设置有独立的灭弧腔室11a，灭弧腔室11a位于第二壳体空腔下方，在灭弧腔室中填充有灭弧介质。灭弧腔室可以是通过在第二壳体上设置密封盖板形成灭弧腔室来实现，也可以设置独立的灭弧腔室结构放置于第二壳体内实现。
41.熔体4穿设在灭弧腔室11a中，其被灭弧介质包围。在熔体4上设置有狭颈。熔体4的
两端分别与穿过灭弧腔室的两导电接触件5一端导电连接。导电接触件5另一端穿过灭弧腔室、第二壳体和第一壳体进入第一壳体的空腔中，作为导电接触件5的导电接触端50与设置在冲击装置冲击端侧面、位于弹片结构21a上方的导电件21导电接触。导电接触端50为弹性片结构，在第一壳体空腔中折弯后与导电件21接触，增加接触面积。导电接触端50与导电件接触时，导电接触端50呈压缩状态，以确保导电接触端与导电件紧密接触。在壳体中，导电接触件为立体几何形态，其与导体错位设置，不与导体接触。
42.本实施例工作流程及原理：激励源根据接收到的激励信号动作，释放高压气体，驱动冲击装置克服限位结构，沿着导向滑槽动作位移，在位移过程中，导电件伸出冲击装置冲击端端面的一端的弹片结构21a先与位于断开薄弱处两侧的导体导电接触，由于此时，导电接触件仍旧与导电件导电接触，则位于灭弧腔室的熔体与导体并联连接；随着冲击装置继续位移从断开薄弱处断开导体，在导体上形成断口，此时，熔体依然与导体断口两侧的导体部分导电接触；同时随着冲击装置继续位移，导电件伸出冲击装置冲击端的一端的弹片结构则在导体阻滞作用下折弯，冲击装置上的导电件与导电接触件脱离接触，从而熔体与导体断口两侧的导体部分脱离导电连接，直至冲击装置运动空腔底部死点位置，通过导体断开、熔体脱离导电连接切断电路，实现电路保护。不论熔体是否熔断，最终都能够切断电流、断开电路。电流较小时，熔体不熔断，直接依靠导体和熔体的脱离导电接触，从而切断电流、断开电路；电流较大时，熔体迅速熔断，此时电路已断开，而后依靠导体和熔体的脱离导电接触能够保证良好的断后绝缘性能。
43.实施例2
44.本实施例与实施例1的区别在于在冲击装置的冲击端侧面设置一个导电件21，参看图4至图6，其中一个导电接触件5与导电件导电接触，另一个导电接触件51穿过灭弧腔室、第二壳体后与导体导电连接。
45.冲击装置的冲击端端面为刀刃结构，在导体上设置有一个断开薄弱处和一个旋转薄弱处。与导体导电连接的一个导电接触件位于导体断开薄弱处一侧，与另一个导电接触件导电接触的导电件伸出冲击端端面的一端位于导体断开薄弱处另一侧，以保证冲击装置动作后，导体断开薄弱处两侧分别通过一个导电接触件、导电件及另一个导电接触件与熔体接通。
46.第二壳体空腔底部对应冲击装置冲击端端面位置处设置有凹槽，凹槽形状与冲击装置冲击端端面形状相匹配。
47.实施例2与实施例1的工作流程及原理相同。
48.实施例3
49.与实施例1的最大区别在于将灭弧腔室设置在冲击装置上。参看图7至图9，冲击装置6，冲击端端面为收缩面结构，在本实施例中类似倒梯形结构，位于冲击端端面上方的冲击装置部分与其所在空腔密封接触。在冲击端端面上方的冲击装置6中设置有灭弧腔室60，灭弧腔室60可以通过在冲击装置中开设空腔，然后通过密封盖密封实现。熔体40穿设在灭弧腔室60中，熔体的两端穿过灭弧腔室60和冲击端端面上开设的与灭弧腔室连通的透孔后，伸出冲击端端面外后，折弯向冲击端两侧呈喇叭状张开，初始位置时，熔体喇叭状的端部距离导体保留有一定距离。其目的在于在冲击装置运动过程中，方便熔体伸出冲击端端面的一端与导体接触足够充分。在本实施例中，伸出灭弧腔室部分的熔体结构代替了导电
件，即导电件、熔体为一体结构。位于灭弧腔室中的熔体部分设置有熔断薄弱处。
50.在冲击端两侧端面上设置有凹槽61，凹槽61位于熔体伸出冲击端端面的端部外侧。在第二壳体12空腔底部对应凹槽61位置处设置有相应的凸棱12a。
51.本实施例的工作原理：激励源接收激励信号动作，释放高压气体，驱动冲击装置动作，熔体的两端首先与导体接触，实现熔体与导体并联。冲击装置继续位移断开导体形成断口，熔体两端分别位于导体断口两侧连通电路；冲击装置继续位移到死点位置，熔体两端与导体脱离接触，冲击装置冲击端与第二壳体底部凹槽过盈配合，通过挤压熔体与导体脱离时产生的电弧使之拉长冷却熄灭，电路断开；在冲击装置的驱动下，熔体两端折弯贴合在冲击装置与第二壳体空腔底部间；同时，冲击装置凹槽与第二壳体底部凸棱嵌套形成绝缘屏障，对电弧实现挤压的同时，提高断后良好的绝缘性能。不论熔体是否熔断，最终都能够切断电流、断开电路。电流较小时，熔体不熔断，直接依靠导体和熔体的脱离接触，从而切断电流、断开电路；电流较大时，熔体迅速熔断，此时电路已断开，而后依靠导体和熔体的脱离接触能够保证良好的断后绝缘性能。
52.实施例4
53.在实施例3的结构基础上，在第二壳体12的空腔底部设置数道灭弧栅12b，数道灭弧栅排布的形状与冲击装置的冲击端面形状相匹配，参看图10，冲击装置到达死点位置后，冲击装置的冲击端面与灭弧栅接近并留有微小间隙，熔体与导体脱离时产生的电弧分段进入灭弧栅中被拉长冷却很快熄灭，灭弧栅提高灭弧能力。

技术特征：
1.一种阶段式接入熔体的激励保护装置，包括壳体、穿设在壳体中的导体，位于壳体中的激励源和冲击装置，所述导体两端位于壳体外部，激励源接收激励信号动作驱动冲击装置断开所述导体；其特征在于，在所述冲击装置上设置有导电件，所述导电件一端伸出所述冲击装置冲击端端面，在初始位置时，所述导电件与所述导体不接触；熔体穿设在所述壳体内或冲击装置内的灭弧腔室中，熔体两端分别与导电件导电连接或通过导电接触件与导电件导电连接；当冲击装置在激励源激励下位移且断开所述导体形成断口到达死点位置的过程中，所述导电件和所述熔体与所述导体的关系依次为：不连接、并联连接、与导体断口两侧串联连接、脱离导电连接。2.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述熔体两端分别导电连接有一所述导电接触件，所述导电接触件穿过所述灭弧腔室位于所述灭弧腔室外；至少一个所述导电接触件与所述导电件导电接触，冲击装置在激励源激励下位移且断开所述导体形成断口到达死点位置的过程中，所述导电件与所述导电接触件保持导电接触至导体断开后再脱离导电接触。3.根据权利要求2所述的激励保护装置，其特征在于，在所述冲击装置冲击端侧面设置有一个导电件，其中一个所述导电接触件与所述导电件导电接触，另一个导电接触件与导体导电连接。4.根据权利要求2所述的激励保护装置，其特征在于，在所述冲击装置冲击端相对两侧面设置有两个相互绝缘的导电件，两所述导电接触件分别与一个所述导电件导电接触。5.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述导电件伸出所述冲击装置冲击端端面的部分为弹片结构。6.根据权利要求2所述的激励保护装置，其特征在于，所述导电接触件与所述导电件接触一端为弹性结构。7.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，当所述灭弧腔室位于所述冲击装置内时，在所述冲击装置冲击端相对两侧，靠近侧面位置处开设有透孔，所述导电件穿设在所述透孔中与熔体两端连接。8.根据权利要求7所述的激励保护装置，其特征在于，所述冲击装置供两所述导电件穿设的透孔的外侧面处、及与其对应的壳体空腔底部相对位置处设置有可相配合的绝缘结构。9.根据权利要求8所述的激励保护装置，其特征在于，所述绝缘结构包括相互嵌套密封的凹槽和凸块，所述凹槽或凸块分别设置于所述冲击装置供两所述导电件穿设的透孔的外侧面处、及与其对应的壳体空腔底部相对应位置处。10.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述灭弧腔室位于冲击装置位移的死点位置一侧的所述壳体上。11.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述冲击装置冲击端为倒梯形结构、或锥形结构、或刃状结构。12.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，所述冲击装置上部与所述壳体内的空腔密封接触，在所述壳体内的空腔中设置有为所述冲击装置提供位移导向的导向装置。13.根据权利要求1所述的激励保护装置，其特征在于，当所述灭弧腔室为所述冲击装
置中时，穿设在所述灭弧腔室中的所述熔体与所述导电件一体连接。14.根据权利要求1至13任一所述的激励保护装置，其特征在于，在所述冲击装置位移的死点位置处的壳体处设置有数道灭弧栅。15.根据权利要求14所述的激励保护装置，其特征在于，数道所述灭弧栅形成的端面形状与所述冲击装置的冲击端面形状相匹配。

技术总结
一种阶段式接入熔体的激励保护装置，包括壳体、导体，激励源和冲击装置；在冲击装置上设置有导电件，导电件一端伸出冲击装置冲击端端面，在初始位置时，导电件与导体不接触；熔体穿设在壳体内或冲击装置内的灭弧腔室中，熔体两端分别与导电件导电连接或通过导电接触件与导电件导电连接；当冲击装置在激励源激励下位移且断开导体形成断口到达死点位置的过程中，导电件和熔体与导体的关系依次为：不连接、并联连接、与导体断口两侧串联连接、脱离导电连接。本发明的激励保护装置，能实现小电流和零电流下的分断；可实现快速保护；断后绝缘性能优良；分断能力高，灭弧能力强；耐电流冲击性好，发热量小。发热量小。发热量小。


技术研发人员：段少波 王欣 石晓光 戈西斌
受保护的技术使用者：西安中熔电气股份有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/5/25