一种模块化激励熔断器的制作方法

1.本发明涉及电力控制和电动汽车领域，尤其是指可根据分断能力选择对应辅助模块的激励熔断器。


背景技术：

2.目前电动车电池包保护器件除了传统的热熔熔断器，已经存在一种快速切断导电件的结构,即激励熔断器,并逐渐扩大应用范围，其主要是为了克服传统熔断器发热量大、功耗高、体积重量较大、抗电流冲击能力有限、分断时间长、分断过程不受控的不足。激励熔断器的普遍结构组成为：电子点火装置、活塞、带一个预断口的导电件和外壳体，通过电子点火装置接收激励信号驱动活塞断开导电件上的预断口断开电路实现保护。激励熔断器相对于传统热熔断熔断器，反应速度快，根据激励信号断开电路，因此其适用的故障范围宽。但是激励熔断器还存在一些缺陷。一由于每个激励熔断器结构固定，其分断能力也是固定的，当需要不同的分断能力时，则需更换激励熔断器来解决分断能力问题。二可实现的电气原理单一。三无法形成系列化产品，规格安装尺寸不一致，无法替换使用；四多种型号并存，物料繁多，生产组织困难。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种可通过一种激励熔断器结构结合并联或串联辅助模块形成模块化的激励熔断器，实现激励熔断器系列化产品，仅需更换辅助模块，就可以解决多种分断能力问题。减少生产过程中零部件众多的物料繁多问题，更适合标准化生产，降低生产成本，提高生产效率。
4.为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案一种模块化激励熔断器，包括壳体，在壳体中穿设有导电件，位于所述壳体外部的所述导电件两端可与外部电路连通；在所述壳体中设置有活塞及电子点火装置，所述电子点火装置可驱动所述活塞切断所述导电件；在位于所述壳体内导电件一侧或两侧间隔设置有至少两个导电件连接端；在导电件连接端间以串联或并联方式连接有至少一个辅助模块，所述辅助模块位于所述壳体外部。
5.优选地，所述导电件上设置有至少一个受到活塞冲击可切断导电件的断开薄弱处，在至少一个所述断开薄弱处两侧导电件上设置有所述导电件连接端；所述辅助模块至少与一个所述断开薄弱处两侧的导电连接端并联连接。
6.优选地，所述导电件包括独立且互不连通的第一导电件和第二导电件，所述第一导电件和第二导电件其中一端位于所述壳体外部可与外部电路连通，其另一端分别位于所述壳体内；在所述第一导电件或第二导电件上设置有至少一个断开薄弱处；在位于所述壳体内的所述第一导电件和第二导电件上分别设置有所述导电件连接端，所述辅助模块两端分别与所述第一导电件连接端和第二导电件连接端连接，以串联连接方式将所述第一导电件和第二导电件连通，并与至少一个所述断开薄弱处串联。
7.优选地，所述辅助模块中至少设置有一个辅助功能元器件，所述辅助功能元器件
的两端分别与所述导电件连接端导电连接。
8.优选地，所述辅助功能元器件为熔体、压敏电阻或tvs二极管的一种或多种结合。
9.优选地，所述辅助模块包括模块壳体、设置在所述模块壳体内的辅助功能元器件和密封所述模块壳体的盖板；所述辅助功能元器件两端与模块连接端子导电连接，所述模块连接端子与所述导电件连接端导电连接。
10.优选地，所述辅助功能元器件与辅助模块连接端子可采用焊接方式、螺钉压接、导电胶粘接方式或卡扣连接方式固定连接。
11.优选地，所述辅助功能元器件为熔体时，在所述模块壳体内的所述熔体周围填充有灭弧介质。
12.优选地，所述导电件连接端与所述模块连接端子结构形状为相匹配的可插接导电连接结构、卡扣导电连接结构或为具有中空连接部结构；当为中空连接部结构时，可通过连接件导电连接。
13.优选地，所述导电连接端结构为具有中空连接部的柱状结构、插针结构或弹片结构、卡勾或卡扣结构；所述模块连接端子结构为与所述导电件连接端结构相匹配可相互导电连接的具有中空连接部的柱状结构、弹片结构或插针结构、卡扣或卡勾结构。
14.优选地，在所述模块壳体与所述盖板间设置有绝缘垫板，所述模块连接端子一端穿过所述盖板位于所述盖板外侧，另一端位于所述绝缘垫板上并通过盖板压紧固定；所述辅助功能元器件穿过所述绝缘垫板与所述模块连接端子连接。
15.优选地，所述模块连接端子为倒t型结构，其倒t型结构底座一端位于所述绝缘垫板上并通过所述盖板压紧固定，并与所述辅助功能元器件连接，其另一端穿过所述盖板位于所述盖板外侧；在位于所述盖板外侧一端开设有与所述导电件连接端结构相匹配可相互导电连接的具有中空连接部的柱状结构、弹片结构或插针结构、卡扣或卡勾结构；当位于所述盖板外侧一端开设有中空连接部且连接件为螺钉时，在所述中空连接部中设置有内螺纹。
16.优选地，所述活塞具有至少一个切断冲头；当所述切断冲头为两个以上时，所述切断冲头距离所述导电件的距离相同或不同。
17.本发明的模块化激励熔断器，激励熔断器本身采用标准化生产，具有一定的分断能力。通过在标准化生产的激励熔断器外部并联或串联独立的辅助模块，根据实际使用中所需的分断能力，将辅助模块以可提高分断能力的连接方式并联或串联在激励熔断器上的导电件上，改变激励熔断器的分断能力。通过接入模块化的不同规格的辅助模块，不仅能够组成提高灭弧能力和分断能力的电路形式，还可以组成其它功能的电路形式。能形成系列化模块化产品，应用范围更加广泛，能够快速有效匹配需求。简化生产工艺，减少物料种类，提高生产效率，提高可靠性，降低成本。
18.集成熔断器、压敏电阻或tvs二极管等辅助功能元器件的辅助模块，具有500v10ka，500v16ka，500v20ka，1000v10ka，1000v16ka，1000v20ka等多种规格系列，其固定、连接方式相同仅高度有差异，可以匹配不同的应用场景。通过两种导电件(有断口和无断口)、多种接线方式和多种灭弧附件的组合，可以实现多种不同的电气原理，使保护范围、功能系列化。
附图说明
19.图1，为激励熔断器并联辅助灭弧的原理结构示意图。
20.图2，为激励熔断器并联辅助灭弧的原理结构示意图。
21.图3，为本发明导电件结构示意图。
22.图4，为本发明导电件结构示意图。
23.图5，本发明辅助模块的外形结构示意图。
24.图6，本发明导电件与辅助模块结构间的俯视结构示意图，a-a剖面为导电件与并联熔体连接两端间的剖面。
25.图7，为图6中a-a剖面结构示意图。
26.图8，本发明导电件与辅助模块结构间的俯视结构示意图，b-b剖面为导电件与并联熔体连接两端间的剖面。
27.图9,为图8中b-b剖面结构示意图。
28.图10，本发明导电件连接端为插针结构、模块连接端子为一种弹片结构的俯视结构示意图，c-c剖面为导电件与并联熔体连接两端间的剖面。
29.图11，图10中的c-c剖面结构示意图。
30.图12，为图11中导电件连接端与模块连接端子间的局部放大结构示意图。
31.图13，导电件与熔体一种并联连接结构示意图。
32.图14，在导电件上形成的一个断口处串联辅助功能元器件的原理结构示意图。
33.图15，辅助功能元器件串联或并联在导电件上的几种连接方式的电路原理图，其中f为熔体，rv为压敏电阻，tvs为二极管。
具体实施方式
34.针对上述技术方案，现举较佳实施例并结合图示进行具体说明。
35.激励熔断器，参看图1和图2，包括壳体，在本实施例中，壳体包括上壳体100和下壳体101。壳体也可由左壳体和右壳体组成，或其他便于组装的结构。在上壳体与下壳体间设置有导电件200。在上壳体上开设有腔体，在导电件上方的上壳体腔体中，自下而上依次设置有活塞102和电子点火装置103。电子点火装置103可与外部控制系统连接，接收外部激励信号点火释放高压气体，从而驱动活塞运动切断导电件。活塞上设置有切断冲头，用于切断导电件断开电路进行电路保护。
36.在下壳体101上开设有供导电件断开后断开部分弯折运动的腔体104。当导电件被活塞断开后，断开部分可在活塞冲击下弯折落入下壳体中的腔体104中。
37.导电件200，参看图3，在位于壳体内部的导电件部分上，开设有至少两个断开薄弱处201，在断开薄弱处一侧间隔一定距离的导电件上开设有旋转薄弱处204。在断开薄弱处201和旋转薄弱处204间的导电件上形成至少一个预断口202。断开薄弱处为在导电件宽度方向上开设的凹槽、间隔设置的一排透孔、将两块独立导电件搭接或焊接方式形成断开薄弱处、或其他可以降低断开强度的结构。旋转薄弱处为在导电件宽度方向上开设凹槽。当活塞的切断冲头冲击断开薄弱处后，导电件从断开薄弱处断开，然后在活塞作用下断开处沿着旋转薄弱处旋转向下滑落，预断口在活塞作用下形成断口。
38.在每个预断口两侧的导电件的一侧或两侧上分别设置有导电件连接端203。导电
件连接端203为从导电件两侧延伸形成。导电件连接端为中空圆柱状结构。导电件连接端也可以根据需要设置为实心的圆柱状结构或实心的锥形柱状结构，参看图4，为一种锥形柱状结构的导电件连接端210。在导电件上设置预断口目的为方便活塞断开导电件。当导电件厚度较薄时，在导电件上不设置断开薄弱处，仅需在导电件上一侧或两侧间隔设置导电件连接端，将不需要断开的部位用壳体内支撑部支撑，需断开部分在其位移方向设置空腔，然后通过活塞高速位移切断位于壳体空腔处的导电件部分即可。
39.在下壳体101上相对应导电件连接端位置处开设有通孔，导电件连接端设置在下壳体上的通孔中。通孔上端容置导电件连接端，在连接辅助模块时，通孔下端用于容置辅助模块的模块连接端子。如此结构，在辅助模块连接后，可缩短激励熔断器整体的高度。也可以设置成壳体上的通孔完全容置导电件连接端。
40.激励熔断器的活塞切断冲头的数量、高低的设置与导电件上的预断口的数量、预断口切断的先后顺序及时间差有关。比如，图1中，导电件上设置两个预断口，活塞上对应两个预断口设置有两个高度相同的切断冲头；比如图2所示，活塞上对应两个预断口设置有两个高低不同的切断冲头。
41.辅助模块300，参看图5至图12，包括模块壳体301，在模块壳体301上面设有密封用的盖板302。在模块壳体301开口端内壁上开设有限位台阶，在限位台阶上设置有垫板303，盖板302设置在垫板303上面。模块壳体、盖板及垫板均为绝缘材质。在盖板相对应导电件对角线设置的两导电连接端203位置处分别设置导电的模块连接端子305，在未设置模块连接端子305的辅助模块的另外两个角部设置有固定辅助模块用连接孔309，连接孔309可与导电件上不需与模块连接端子连接的导电连接端位置对应。模块连接端子305上端凸出盖板上面。模块连接端子305为导电的金属材质，其外形为t型结构，底部为底座，在底座上设置有圆柱状结构形成t型结构。在底座上方的圆柱状结构上开设有柱状中空部，在中空部内开设有内螺纹。在垫板上对应模块连接端子305位置处开设有带有限位台阶的通孔，模块连接端子305的底座部分位于垫板上的通孔中，并通过通孔中的限位台阶进行限位；然后通过盖板将模块连接端子固定在垫板上。模块连接端子305的底座对垫板的通孔进行密封。模块连接端子也可以是其他结构形态，比如弹片夹结构，可方便导电件连接端插接；也可以是可插入导电件连接端的圆柱状结构或锥形柱状结构等等。总之，导电件连接端结构形状与模块连接端子结构形状满足为相匹配的可相互导电连接结构即可。比如，插接结构、插针弹片结构、导电卡扣结构、螺栓连接的具有中空连接部的结构等等。
42.在模块壳体内设置有辅助功能元器件306，辅助功能元器件可以是熔体、压敏电阻或tvs二极管。熔体接入电路起限流作用，压敏电阻和tvs二极管接入电路中起限压作用。在本实施例中，辅助功能元器件为熔体306。熔体306的两端与其中两个模块连接端子305的底部固定连接；固定连接一般通过焊接，也可以是导电胶粘接或卡扣连接等其他方式固定连接。在设置有熔体的模块壳体内填充有灭弧介质。也可以根据激励熔断器的导电件上预断口的多少、导电件连接端的多少和并联熔体的多少，决定辅助模块中熔体的数量、模块连接端子的数量及熔体与模块连接端子的连接方式。
43.在组装时，参看图6至图7，根据导电件上的需并联辅助功能元器件的两端，将辅助模块上连接有辅助功能元器件两端的模块连接端子305与导电件上对应的导电件连接端203连接：具体的，将模块连接端子插入激励熔断器底部导电件连接端所在的通孔中，然后
通过导电螺栓307将导电件连接端与辅助模块上的模块连接端子导电连接固定；通过螺钉或铆钉穿过另外两导电件连接端与辅助模块上的绝缘连接孔309连接，实现辅助模块在激励熔断器上的固定。图6和图7的辅助模块与导电件组装方式，即a-a剖面中的两个导电件连接端与辅助模块的模块连接端子连接的方式体现了图1中的连接方式，即在两个预断口间并联一个辅助模块。为了实现图2中的连接方式，仅需将图6和图7中组装的辅助模块旋转90度角，即可实现如图8和图9中的组装方式，即b-b剖面中的两个导电件连接端与辅助模块的模块连接端子连接的方式体现了图2中的连接方式，即在一个预断口间并联一个辅助模块，使辅助功能元器件与一个预断口并联，与另一个预断口串联。
44.当导电件连接端是圆柱状或圆锥柱状结构的插针状时，导电件连接端210的具体结构形状参看图4；辅助模块的模块连接端子310其形状为t型结构，参看图10至图12，其上端由一圈导电弹片311构成，导电弹片围绕形成的中空部供导电件连接端插入。为了使更好的与导电件连接端连接，保持导电接触性良好，在模块连接端子的导电弹片上端内侧壁上设置有一圈凸棱312。当辅助模块与激励熔断器组装一起时，导电件连接端插入辅助模块连接端子上的导电弹片形成的中空部中，导电弹片与导电件连接端紧密接触实现导电接触连接。辅助模块通过螺钉或铆钉固定安装在激励熔断器的下壳体上。
45.还可以将辅助模块串联在导电件上，串联在导电件上时，辅助功能元器件为熔体。在导电件上形成一个断口和至少一个预断口，将辅助模块中的辅助功能元器件串联在导电件断口的两端，与导电件形成串联连接方式。具体参看图14，导电件包括独立且互不连通的第一导电件401和第二导电件402，在第一导电件和第二导电件间形成断口。第一导电件和第二导电件位于壳体外部的一端可与外部电路连通，另一端分别位于壳体内。在第一导电件或第二导电件上设置有至少一个断开薄弱处，在图14中，在第二导电件402上设置有断开薄弱处403；在位于壳体内的第一导电件和第二导电件上分别设置有导电件连接端(图14中未图示)，辅助模块中的辅助功能元器件两端分别与第一导电件连接端和第二导电件连接端连接，以串联连接方式将第一导电件和第二导电件在断口处连通，并与断开薄弱处串联。
46.辅助模块中的辅助功能元器件根据需要并联或串联连接在激励熔断器的导电件所需连接处。图15为辅助功能元器件与导电件上的预断口202或导电件上断口的几种连接方式的电路原理图举例，其他的连接方式的电路原理图则不再举例说明。a、b、c为图1中辅助功能元器件与导电件预断口间连接方式的电路原理图，d、e、f为图2中的辅助功能元器件与导电件预断口间的连接电路原理图，h为图14中辅助功能元器件(特指熔体)与导电件断口及预断口间连接方式的电路原理图，g为导电件上形成多个预断口时，在其上并联多个辅助功能元器件时的电路原理图。
47.本发明的辅助模块的工作原理：当辅助功能元器件与导电件上一个预断口并联，与另一预断口串联时，比如图15中的deg电路原理图；当与辅助功能元器件并联的预断口断开形成第一断口时，并联的辅助功能元器件为熔体时，大部分故障电流通过熔体，熔体进行限流、灭弧，当辅助功能元器件为压敏电阻或tvs二极管时，利用二者对电压敏感且高阻抗不导通性进行限压、灭弧。随之在未与辅助功能元器件并联的导电件预断口上形成第二断口，通过第二断口和辅助功能元器件共同作用熄灭电弧。
48.当导电件上有两个预断口，辅助功能元器件并联在两个预断口两侧时，比如图15中的abc连接方式的电路原理图；活塞在导电件上同时形成一个断口或两个断口，断开导电
件，并联的辅助功能元器件，当为熔体时起限流、灭弧作用，当为压敏电阻或tvs二极管时起限压作用，共同与导电件上的断口进行灭弧；当导电件上形成的断口多时，其灭弧效果更好。
49.当导电件上形成一个断口和至少一个预断口，辅助功能元器件串联在断口处，比如图15中的h连接方式的电路原理图，与导电件整体形成串联连接方式。当故障电流发生时，熔体先熔断进行限流，随之导电件上预断口被活塞断开在导电件上形成断口，熔体熔断产生电弧和导电件断口处产生电弧使得主回路中电阻不断增大，直至不足以通流，电弧熄灭，断开电路为止。
50.由以上可知，不论辅助模块如何与导电件的预断口并联，均可通过降低故障电流或降低电压，实现减弱导电件及辅助功能元器件间的断开处产生的电弧，使灭弧更容易，提高了激励熔断器的分断能力。