專利名稱：用于裝入在電模塊里的熱熔斷路器的制作方法
用于裝入在電沖莫塊里的熱熔斷路器 發(fā)明涉及用于裝入在電^t塊里的熱熔斷路器，尤其用于大電流的場合。
為了防止電模塊的過熱，需要有不可逆的熱熔斷路器，它們在環(huán)境 溫度過高時使一個導(dǎo)電導(dǎo)體斷開(觸發(fā))。熱熔斷路器設(shè)計成并不是根
據(jù)電流來達到觸發(fā)溫度，因此就保證了這些斷路器并不能通過大的電 流，而只是通過過高的環(huán)境溫度來觸發(fā)。熱熔斷路器也就是用于為電才莫 塊提供一個獨立的開斷線路，這種線路當(dāng)在模塊里具有不可靠的高溫 時，例如由于元器件的失效、短路，例如由于絕緣材料和類似物的夾雜 影響，失去功能，使電流可靠地斷開。
傳統(tǒng)的熱熔斷路器大多基于一種固定彈簧的方案，例如象一種焊上 的板彈簧。即使在沒有觸發(fā)的情況下也始終有一個機械力作用于連接點 上，這可能導(dǎo)致質(zhì)量的問題，特別是在長時間使用時，例如象在汽車領(lǐng) 域里的長運行時間時，在某個時間之后尤其是可能出現(xiàn)焊接點的斷開。
因此本發(fā)明的任務(wù)是提出 一種熱熔斷路器，它可靠地中斷電流并且 具有高可靠性和長期穩(wěn)定性。此外應(yīng)該保證熱熔斷路器只取決于環(huán)境 溫度而并不取決于電流而觸發(fā)，因此也能夠可靠地識別出只是引起小于 許可的最大電流的電流的故障。
這任務(wù)通過按權(quán)利要求1所述的熱熔斷路器來解決。
按照一個方面，設(shè)計一種熱熔斷路器，尤其是用于裝入在汽車領(lǐng)域 里的一個電模塊里。熱熔斷路器包括有一個連接元件，它電和機械地連 接于連接點上，以便通過這連接點提供一種持久導(dǎo)電的連接，以及包括 有一個設(shè)計成與連接元件分開的促動器，這促動器在環(huán)境溫度達到一個 觸發(fā)溫度時，不接收電能就觸發(fā)，并因此使通過連接元件所形成的電連 接4姿纟幾械方式斷開。
熱熔斷路器的優(yōu)點在于由于連接元件和促動器分開構(gòu)造，因此熱 熔斷路器的觸發(fā)基本上與流過連接元件的電流無關(guān)，而只取決于熱熔斷 路器的環(huán)境溫度。此外可以用上面提到過的結(jié)構(gòu)將連接元件無預(yù)緊地布 置在連接點之間，從而可以減d、連接元件在連接點上的接觸的退化的危 險。此外促動器可以設(shè)有一個沖頭，在觸發(fā)情況時它可以在連接元件的 方向上運動，以侵 使電連接脫開。
按照一種實施形式，促動器可以設(shè)計成具有一個切割機構(gòu)，以便在 觸發(fā)時將連接元件切斷開。為此連接元件可以設(shè)計成導(dǎo)電的扁平導(dǎo)體， 尤其是薄膜或板。扁平導(dǎo)體尤其是可以設(shè)有一個名義斷開點。
此外，連接點可以布置在一個沖壓柵的導(dǎo)線部位上。促動器優(yōu)選布 置在一個支承支件上，該元件與沖壓柵機械地連接，用以確定促動器相 對于連接元件的定向。
按照 一種實施形式，促動器包括有 一種或幾種相互起反應(yīng)的材料， 它們通過一個可熔的分隔壁相互分隔開，其中分隔壁的熔化溫度相當(dāng)于 觸發(fā)溫度，其中促動器如此地布置在連接元件上，以至于在觸發(fā)時，由 材料相互起反應(yīng)？I起的體積變化使得由連接元件所構(gòu)成的電連接斷開。 連接元件尤其是可以通過一種在熔化溫度時可以熔化的材料連接在連 接點上，其中該可熔化材料的熔化溫度等于或小于觸發(fā)溫度。
此外，連接元件可以與每個連接點或者固定連接或者借助于一種在 熔化溫度時可以熔化的材料來連接，其中可熔化材料的熔化溫度等于或 小于觸發(fā)溫度。
按照一種實施形式，促動器的沖頭被預(yù)緊并通過一個熔化物體保持 住，其中熔化物體的布置要使它在環(huán)境溫度達到觸發(fā)溫度時就熔化并放 開這預(yù)緊的沖頭。
發(fā)明的其它有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中加以說明。
以下根據(jù)附圖對發(fā)明的優(yōu)選實施形式進行詳細(xì)說明。附圖所示為
圖1:熱熔斷路器的第一種實施形式的斷面簡圖； 圖2:熱熔斷路器的第二種實施形式的斷面簡圖； 圖3:按照第一或第二種實施形式的熱熔斷路器的一個促動器的橫 斷面圖4a-4c:按照第三種實施形式，在觸發(fā)之前，在觸發(fā)期間或在觸 發(fā)之后的一種熱熔斷路器的橫斷面簡圖。
在圖1中簡略表示了熱熔斷路器的第一種實施形式。熱熔斷路器在 一個沖壓柵1里位于二個導(dǎo)線部位之間。導(dǎo)線部位2各有一個連接點3。 連接點3通過作為連接元件的扁平導(dǎo)體，例如象一種導(dǎo)電薄膜4或者說 一塊板，例如由Cu或者一種另外的導(dǎo)電材料組成，而相互連接起來，從而在導(dǎo)線部位2之間形成一種導(dǎo)電連接。在這種實施形式中導(dǎo)電薄膜
4焊接在連接點3上(點狀)，并因此與導(dǎo)線部位2可靠地機^^以及導(dǎo) 電連接起來。導(dǎo)電薄膜4備選地也可以按其它方式永久固定在連接點3 上。
沖壓柵l包括有一系列的導(dǎo)線帶和導(dǎo)線部位，它們在一個;f莫塊里， 或者至一個模塊，提供不同的位置之間的電連接。沖壓柵的導(dǎo)線帶可以 埋入在一種絕緣材料里。在那些應(yīng)該使導(dǎo)線帶纟皮接通的位置上，去除了 絕緣材料，器件或者接頭可以與沖壓柵l的導(dǎo)線帶電連接。
此外還設(shè)計了一種促動器6，當(dāng)環(huán)境溫度超過觸發(fā)溫度時，它使一 個沖頭7在導(dǎo)電薄膜4的方向上運動。沖頭7在一個自由端上具有一個 刀刃8,這刀刃在切割元件的一個切割邊棱9上沿著滑動并因此實現(xiàn)切 割。在熱熔斷路器的沒有觸發(fā)的狀態(tài)，導(dǎo)電薄膜4處于切割棱9和刀刃 8之間下。
如果在熱熔斷路器觸發(fā)時通過激活促動器6使沖頭7向上壓，那就 使導(dǎo)電薄膜4在刀刃8和切割棱9之間完全切斷開，以斷開流過薄膜的 電流。沖頭7的指向?qū)щ姳∧?的一端有一個斜面11,它在沖頭7繼續(xù) 運動時沿著切割棱9將一段導(dǎo)電薄膜從另一段上在切割位置處壓開。沖 頭7優(yōu)選由一種非傳導(dǎo)的材料構(gòu)成，因此在切斷導(dǎo)電薄膜4之后可以可 靠地保證在沖壓板1的導(dǎo)線部位2之間沒有電連接。沖頭7的材料此 外應(yīng)該如此來選擇，使得刀刃8在熱熔斷路器的整個使用壽命期間保持 其鋒利，例如象陶瓷。
促動器6優(yōu)選設(shè)計成使沖頭7不使用電能運動。因此熱熔斷路器的 觸發(fā)并不取決于供電。
為了規(guī)定促動器6相對于在沖壓柵1上的連接元件的位置，促動器 6布置在一個支承支件12上，該元件與沖壓板1以規(guī)定的方式連接。因 而可以保證促動器6的沖頭7在導(dǎo)電薄膜4的方向上定向。支承支件12 優(yōu)選設(shè)計成良好導(dǎo)熱的，例如由一種金屬制成，以便將環(huán)境熱傳導(dǎo)給促 動器6。
圖2簡略表示了熱熔斷路器的另一種實施形式。相同的附圖標(biāo)記表 示了相同的元件或者類似功能的元件。
圖2所示的熱熔斷路器包括有一個沖壓板1,它帶有二個導(dǎo)線部位 2,它們通過作為連接元件的導(dǎo)電薄膜4相互連接起來。導(dǎo)電薄膜4通過第一連接點3焊接在導(dǎo)線部位2的第一個上，或者以其它方式持久而 可靠地與導(dǎo)線部位2電連接。在導(dǎo)線部位2的第二個的第二連接點3上， 同樣也電連接了導(dǎo)電薄膜4的另外一端。在導(dǎo)電薄膜4和第二連接點3 之間的電接觸然而這樣來設(shè)計，使得在導(dǎo)電薄膜4和第二導(dǎo)線部位2之 間的連接，在促動器6觸發(fā)時，就由于環(huán)境溫度而脫開了。
在這種實施形式中，促動器6沒有刀刃。促動器6的沖頭7的自由 端可以是任意形狀。當(dāng)觸發(fā)時在導(dǎo)電薄膜4的方向上運動的沖頭7則可 以簡單地只用小的力使導(dǎo)電薄膜4抬起，從而使導(dǎo)電薄膜4的另 一端與 第二導(dǎo)線部位2的第二連接點3脫開，并因此使電流斷開。在第二種實 施形式時沖頭也優(yōu)選設(shè)計成不導(dǎo)電的，但它也可以設(shè)計成導(dǎo)電的，這是 因為電流是在笫二連接點3部位里斷開的。
在第二連接點和導(dǎo)電薄膜4之間的導(dǎo)電連接可以通過一種焊料來形 成，或者用另一種傳導(dǎo)性的材料形成。若環(huán)境溫度超過了焊料或其它傳 導(dǎo)性的材料的熔化溫度，那么首先保持導(dǎo)電連接，直到當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù) 升高時促動器6觸發(fā)，并且由于焊料處于熔化狀態(tài)，導(dǎo)電薄膜無需大的 力就可以從第二連接點3上抬起。
按備選方案，二個連接點3也可以通過焊接或者一種其它的持久連 接與導(dǎo)電薄膜4連接。在這種情況下通過沖頭7在觸發(fā)情況下所施加的 力必須如此之大，以致將導(dǎo)電薄膜4相互撕開，以便使電流斷開。為了 使導(dǎo)電薄膜4的撕開更容易，導(dǎo)電薄膜至少在沖頭7碰撞位置的范圍里 可以有一個變窄處、 一個穿孔或者一個厚度變小的部位，以便在促動器 6觸發(fā)時形成一個名義分開點(Sollbruchstelle)。此外導(dǎo)電薄力莫4可以 預(yù)緊在連接點3之間，從而當(dāng)沖頭7的自由端碰到導(dǎo)電薄膜4時，使分 開更容易。
圖3表示了一.種促動器6的實例的^黃斷面圖，如同它可以應(yīng)用在 第一個和第二個實施形式中那樣。促動器6包括有一個圓柱形沖頭7, 它設(shè)有一個止擋元件15，該元件位于促動器6的促動器外殼16的內(nèi) 部。止擋元件15具有一個優(yōu)選環(huán)繞的止擋面17，此止擋面通過一種 一種熔化物體形式的可熔化材料18與一個蓋板19有間距地保持住， 此蓋板用作為另外一個止擋面19,并且沖頭7穿過蓋板伸出。止擋元 件15通過一個彈簧19預(yù)緊，這彈簧布置在促動器外殼16和止擋元 件15里的一個凹孔的內(nèi)表面之間。彈簧元件19因此引起止擋面17的在另一個蓋板19的方向上的彈簧力，在它們之間布置了可熔元件 18。
當(dāng)溫度達到或超過了熔化溫度時，此時可熔材料18熔化并通過一 個在蓋板19和沖頭7之間的開孔21從促動器里流出，那么這促動器就 進行觸發(fā)。止擋元件15隨同沖頭7就在彈簧元件19的力的方向上運動， 并且沖頭7從促動器里移出去。代替一種這樣的促動器也可以設(shè)計其它 的促動器，它們在超過某一個環(huán)境溫度時觸發(fā)并進行元件運動，其被用 來斷開一種導(dǎo)電的連接，例如象一種沖頭7的平移運動，正如其在圖1 和2的實施形式中所表示的那樣。
圖4a表示了按照本發(fā)明的第三種實施形式的熱熔斷路器。在沖壓 板1的導(dǎo)線部位2上的連接點3之間設(shè)有一個剛性的連接元件25,它是 導(dǎo)電的并通過一種傳導(dǎo)性的，在確定溫度時熔化的材料26,例如象一種 焊料，而電連接于連接點3上。材料26的熔點優(yōu)選低于促動器6的觸 發(fā)溫度。促動器6例如設(shè)計成火帽(Ztindkapsel ),在其中例如二種相 互起反應(yīng)的材料27、 28可以通過一個可熔4t的分隔壁29相互分開。4妄 照備選方案也可以設(shè)計有小J求，它們包含有所述材津+的一種并具有一種 由分隔壁的可熔材料組成的包封。當(dāng)超過觸發(fā)溫度時這包封就熔化，并 且這二種相互反應(yīng)的初^+接觸。
按照另外一種備選方案，其中可以設(shè)有一種能點燃的(ziindfahiges) 材料，此材料在一個相應(yīng)的觸發(fā)溫度時就點燃，其中進行一種放熱反應(yīng)， 它引起了相應(yīng)的體積變化。優(yōu)選選擇點燃材料，使其以一種本身加速的 方文熱反應(yīng)起作用。
如圖4b所示，若達到或超過了觸發(fā)溫度，那么分隔壁29就熔化， 并且引起了 二種相互起反應(yīng)的材料27, 28相互接觸并反應(yīng)。反應(yīng)使 得在連接元件25的方向上發(fā)生體積膨脹，然后從連接點3上被抬起或 者被擠出(位于這些連接點3上的是已經(jīng)熔化的材料26),并因此斷開 了在導(dǎo)線部位2之間的傳導(dǎo)性連接，正如在圖4c中所示那樣，圖4c表 示了觸發(fā)的情況。
另外的實施形式可以應(yīng)用 一種雙金屬促動器作為促動器，或者應(yīng)用 一種記憶金屬促動器作為觸發(fā)元件。
一個促動器也可以具有一個預(yù)緊的彈簧元件，它通過一個熔化元件 在預(yù)緊作用之下保持住，當(dāng)達到觸發(fā)溫度時熔化元件就熔化，彈簧元件彈跳并使薄膜4或者通常地扁平導(dǎo)體斷開。
在所有的實施形式中應(yīng)該注意到相應(yīng)的促動器并不包含可燃材料。
在所有實施形式中這樣來設(shè)計連接元件4, 25, /人而在最大電流時 (熱熔斷路器就按此最大電流設(shè)計的)，不會出現(xiàn)連接元件的明顯的溫 升，也就是說電阻或坤黃斷面如此地選擇，以至于最大電流可以良好地通 過連接元件來承受。熱熔斷路器的觸發(fā)應(yīng)該只是機械地通過激活促動器 來進行并且是不可逆的，也就是說打開的斷路器絕不允許重新導(dǎo)通。
權(quán)利要求
1.熱熔斷路器，尤其用于裝在汽車領(lǐng)域里的電模塊里，它包括有-連接元件(4，25)，它電和機械地連接于多個連接點上，以便通過其提供持久的導(dǎo)電連接；-設(shè)計成與連接元件(4，25)分開的促動器(6)，當(dāng)環(huán)境溫度達到觸發(fā)溫度時，促動器不必接收電能就觸發(fā)，并因此以機械方式使這通過連接元件(4，25)所構(gòu)成的電連接中斷開。
2. 按權(quán)利要求1所述的熱熔斷路器，其中促動器(6)設(shè)有沖頭 (7)，它在觸發(fā)情況下可以在連接元件(4， 25)的方向上運動，以便由此使電連接脫開。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的熱熔斷路器，其中促動器(6)具 有切割機構(gòu)(8， 9),用于在觸發(fā)時將連接元件(4)斷開。
4. 按權(quán)利要求l至3中之一所述的熱熔斷路器，其中連接元件(4) 設(shè)計成導(dǎo)電的扁平導(dǎo)體，尤其是薄膜或板。
5. 按權(quán)利要求4所述的熱熔斷路器，其中扁平導(dǎo)體(4)設(shè)有名 義分開點。
6. 按權(quán)利要求1至5中之一所述的熱熔斷路器，其中連接點布置 在沖壓柵(1 )的導(dǎo)線部位上。
7. 按權(quán)利要求1至6中之一所述的熱熔斷路器，其中促動器(6) 布置在支承支件(12)上，該支承支件與沖壓柵(1)連接，以便確定 促動器(6)相對于連接元件(4， 25)的定向。
8. 按權(quán)利要求1至7中之一所述的熱熔斷路器，其中促動器(6 ) 包括有一種或幾種相互起反應(yīng)的材料(27， 28),它們通過可熔化的分 隔壁(29)相互分開，分隔壁(29)的熔化溫度對應(yīng)于觸發(fā)溫度，促動 器(6)布置在連接元件(25)上，從而在觸發(fā)時，由于相互反應(yīng)的材 料而引起的體積變化使得通過連接元件(25)所構(gòu)成的電連接斷開。
9. 按權(quán)利要求8所述的熱熔斷路器，其中連接元件(25 )通過在 熔化溫度時能熔化的材料(25)連接于連接點(3)上，能熔化的材料 的熔化溫度等于或小于觸發(fā)溫度。
10. 按權(quán)利要求1至7中之一所述的熱熔斷路器，其中連接元件(4, 25)與每個連接點(3)或者固定連接或者借助于在熔化溫度時能熔化 的材料連接，其中能熔化材料的熔化溫度等于或小于觸發(fā)溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱熔斷路器，尤其用于裝入在汽車領(lǐng)域的一種電模塊中，它包括有連接元件(4，25)，這元件導(dǎo)電和機械連接于幾個連接點，以便通過這些連接點提供長久的導(dǎo)電連接，以及包括有設(shè)計成與連接元件(4，25)分開的促動器(6)，它在環(huán)境溫度達到觸發(fā)溫度時，不接收電能就觸發(fā)，并因此使通過連接元件(4，25)所形成的電連接按機械方式斷開。
文檔編號H01H37/76GK101647080SQ200880009974
公開日2010年2月10日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者G·舒爾策-伊金-科納特, M·米勒, N·哈伯爾, N·納布, S·斯坦普弗, S·科特豪斯, T·莫爾 申請人:羅伯特.博世有限公司