[发明专利]用于高电压大电流的中断的电断路器

说明书

本发明涉及尤其用于高电压大电流尤其是大直流电的中断的电断路器，包括围绕限定出经过断路器的电流路径的触点单元的壳体和包含产生气体/或产生冲击波的可激活材料的烟火材料，其中触点单元具有第一和第二连接触点和一个分断部，其中烟火材料和触点单元被设计成触点单元可通过第一连接触点被供应待中断电流并通过第二连接触点从触点单元输出待中断电流或反之，且该分断部在点火材料点燃时承受由可激活材料产生的气压和/或冲击波，使分断部裂开、被压入或断开，在此，该断路器内的至少部分由分断部界定的至少一个室基本充满填料最好是硅油，从而分断部接触填料以用最少产生气体物质施加尽量大的破裂压力至分断部或者在使用产生冲击波的烟火物质时尽量无损耗地将烟火物质耦接至待分离的分断部。可采用的中央电极在初次分离后将断开该分断部和/或通知断路器触发成功。

技术领域

本发明涉及用于高电压大电流的中断的电断路器，该电断路器具有壳体，该壳体包围触点单元，该触点单元限定经过该断路器的电流路径，具有烟火材料，该烟火材料包含产生气体和/或产生冲击波的可激活材料，其中，该触点单元具有第一连接触点和第二连接触点和分断部，其中，该烟火材料和该触点单元被设计成：该触点单元通过第一连接触点能被供给有待中断的电流并且能通过第二连接触点从该触点单元输出有待中断的电流或反之，且该分断部在该烟火材料点燃时承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，从而该分断部裂开、被压入或分离。

背景技术

这样的开关器件例如被用在电厂技术和机动车技术中、还有一般是机器设备的开关柜中的机器和电气结构中以及在电动车领域被用在电动车和混合动力车中，但也可被用在电动直升机和飞行器中，用于在紧急情况下按规定快速断开强电电路。在此对这种开关器件提出的要求在于：其触发和断路功能即便没有维护也必须还长达20年都得到可靠保证。另外，这样的开关器件也不应产生由热气、颗粒、抛投件或流出等离子体造成的附加潜在危险。

在机动车技术中的一个可能应用领域是在事故之后马上或一般在也是另外的例如由动力机组故障或电动机故障而引起的短路过程之后按规定不可逆地使车载缆线与汽车电池或驱动电池断开，以避免由火花和等离子体造成的点火源，这种点火源出现在例如线缆绝缘因在事故中侵入的车身金属板而擦破或者散落线缆头相互挤压或挤压金属板件且擦破时。如果在事故情况下同时有汽油跑出，则这样的点火源能点燃例如集中在发动机罩下方的可爆炸的汽油空气混合物。其它应用领域是对于在相关部件中的短路情况将部件与车载电网电气断开，例如在展台电加热器中或电制动器中，以及就像迄今用在电动车或混合动力车以及飞行器中那样的锂离子电池紧急关断。电池在结构体积小和内电阻很小的情况下具有高达1200伏的高的端电压。两者造成高达5000安、有时甚至暂时达到30千安的可能短路电流，而此时源电压将没有明显损毁，这已经可能在几秒钟后导致电池着火或其爆炸。在此所想到的断路器也非常适于在紧急情况下紧急关断几个太阳能电池模块或整个太阳能电池场，因为它可设计成是可控的或可遥控的。另外，它也可以附加地或替代地设计成是被动触发的，即能同时担负起常见熔断器的功能。

所有在此说明的应用场合一般是直流电中断，其不同于交流电地不具有过零。就是说，一下子出现在开关之内或之处的电弧不会自己熄灭，而是保持稳定并在此情况下通过其几千摄氏度的极高温度蒸发掉在其作用范围内的所有材料并且除了其极端热作用和发出射线能外此时也还产生高毒性气体。

因此，断开高压直流电远难于断开或关断高压交流电，并且线路电感越高且因而在电路瞬间的有效线路电阻越低而也更困难。

在现有技术中公开了烟火保险器，其被主动控制以便触发。例如DE 2 103565描述了一种电流断路器，其包括金属壳体，壳体在两个相互突出的接线端区分别连接至一个待保护的导体的导体端。电流路径此时延伸经过该壳体。在壳体内设有通过炸药形成的烟火件。炸药可通过电起爆器被激活，其包括可通过供应电流被蒸发的点燃件。该壳体填充有绝缘液。轴向伸展的壳体具有一个环绕槽，壳体在炸药引爆时沿环绕槽炸裂。该壳体此时断裂为两个相互电绝缘的部分，从而相关电路被断开。在电路断开时以很高电流强度出现的等离子体在该电流断路器中通过雾化绝缘液体被熄灭。触发在机动车中例如可以通过冲击传感器信号进行。