一种高压电力熔断器的制作方法

本实用新型涉及电气保护元件领域，尤其是提供一种高压电力熔断器。

背景技术：

熔断器被广泛的应用于各种电子元器件的过流保护。利用金属导体作为熔体串联于电路中，当电路发生异常时，电流超过规定值后，熔断器的熔体将会自动熔化，达到断开电路，保护电器的作用。

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。常见的电动车包括独轮电动车、二轮电动车、三轮电动车及四轮电动车等。鉴于在电动车应用的增广，其电路的安全将直接影响电动车本身及乘客的安全。随着电路中电压的升高，电力系统的不断扩大的变化，现有的熔断器在熔断过程无法经受电压升高的能量，特别是在过电流条件下时，电弧持续延展和时间过长所累积的能量，可以使熔断器所在的壳体产生炸碎，炸裂，或燃烧等安全隐患。

为了使电弧放电的持续延展和时间最小化，通常会在熔断器所在的壳体内添加松散的灭弧材料，例如石英砂，来吸收维持电弧的汽化金属。然而，单独以松散的灭弧材料填充可能不足以熄灭在熔丝内产生的电弧，更无法阻隔电弧持续延展，特别是在在电动车领域的熔断器的有限的壳体尺寸，更高的电压条件等。同时，在电动车应用中，长期处在震动的使用环境下，熔丝和松散的砂状材料会有摩擦，造成熔丝磨损，使得熔断器失去功能。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高压电力熔断器，具有更好的灭弧性能。

本实用新型提供一种高压电力熔断器，包括：

绝缘壳体，所述绝缘壳体的内部设有容置腔；

外电极，所述外电极的至少一部分位于所述绝缘壳体外；

熔断体，所述熔断体与所述外电极电连接，所述熔断体包括熔断部，所述熔断部位于所述容置腔内；

所述高压电力熔断器还包括多个用于断弧的隔离带，所述隔离带设置在所述熔断体上，所述外电极与临近的所述熔断部之间设有所述隔离带，防止金属扩散的所述隔离带含有阻燃材料，所述熔断体的上表面和所述熔断体的下表面分别对称设置所述隔离带。双面涂覆熔丝的熔体板或者金属制成的熔断片或熔断板，在上表面和下表面都会产生电弧，此时在所述熔断体的上表面和所述熔断体的下表面分别都设置所述隔离带，确保产生电弧的位置都被隔离带隔开，提升断弧效率。在一些实施例中，上表面和下表面的隔离带为对称设置。

所述熔断体呈片状或板状，所述隔离带横向设置在所述熔断体上。

绝缘壳体包括上壳体、下壳体、前板及后板，其中，呈“凹”型上壳体和呈“凹”型下壳体分别含有内腔，上壳体和下壳体呈对称扣合，同时与前板及后板合围形成所述容置腔，外电极设置在上壳体和下壳体之间。

外电极上开设有用于与电路电连接的第一安装孔和两个用于将外电极固定连接至绝缘壳体的第二安装孔，下壳体上开设有与第二安装孔适配的固定孔，外电极通过连接件与下壳体固定连接，连接件可以为铆钉。

通过在熔断体上的隔离带的设置，可以迅速切断电弧，使电弧放电的持续延展和时间最小化。

在一些实施例中，所述熔断体呈片状或板状，所述隔离带横向设置在所述熔断体上。横向是指隔离带的长度方向与熔断体的长度方向相交。优选地，隔离带的长度方向与熔断体的长度方向垂直。

所述隔离带的长度不小于所述熔断体的宽度。优选地，所述隔离带的长度与所述熔断体的宽度相等。

在一些实施例中，所述隔离带的高度为所述熔断体的厚度的5倍到50倍，和/或，所述隔离带的宽度为所述熔断体的厚度的5倍到60倍，太宽会减小金属的扩散截面，不利于灭弧剂对金属蒸汽的吸收；太窄会不足以将导电带隔离出电阻足够高的分隔段；太低会使扩散的金属在隔离带的上方形成连续的含有高浓度的金属蒸汽的导电层，隔离带的厚度需高于最大分断能量时金属扩散层的厚度；太高会增加加工的难度和成本。采用本文本中所述的技术方案，可以保证灭弧效果的前提下减少用料。

防止金属扩散的所述隔离带的材料还包括硅橡胶、硅酮密封胶和室温硫化硅胶的一种或多种混合物。加有阻燃材料的硅橡胶的热分解温度显著强于现有技术中使用的硅树脂。用火焰喷枪比较不同材料的耐燃特性，硅树脂很容易被火焰分解成灰。含有阻燃剂的硅橡胶能承受数秒的火焰灼烧而不粉化，能成为优质的高温金属蒸汽隔离带。

在一些实施例中，所述熔断部包括多个串联设置的熔断部组，每个所述熔断部组包括一个所述熔断部或多个并联设置的所述熔断部，相邻的所述熔断部组之间设置有所述隔离带，进一步提升切断电弧的效率。

熔断体可以有一个，也可以有多个并联或串联组成。在一些实施例中，所述高压电力熔断器包括多两个及以上并联设置的所述熔断体，每个所述熔断体上都设有所述隔离带。。

在一些实施例中，多个所述熔断体自上而下并列设置，位于上方所述熔断体的下表面的所述隔离带的高度与位于下方所述熔断体的上表面的对应位置的所述隔离带的高度之和不小于位于上方所述熔断体的下表面与位于下方所述熔断体的上表面之间的距离。采用这种设置，可以保证在相邻的两个熔断体之间的空间的电弧被完全的隔开，确保不会有电弧泄漏或外溢至端部的外电极的位置。

在一些实施例中，位于上方所述熔断体的下表面的所述隔离带与位于下方所述熔断体的上表面的对应位置的所述隔离带相抵触。

在一些实施例中，所述外电极呈板状，所述熔断体包括并联设置的第一熔断体及第二熔断体，所述第一熔断体的两端分别与两侧的所述外电极的上表面固定连接，所述第二熔断体的两端分别与两侧的所述外电极的下表面固定连接，所述第一熔断体的下表面的所述隔离带与所述第二熔断体的上表面的对应位置的所述隔离带相抵触。

在一些实施例中，所述容置腔中还填充有灭弧材料，所述灭弧材料包括填料及用于粘合所述填料的粘合剂。

隔离带的设置可以在局部区域阻断电弧中的金属蒸汽向灭弧材料扩散，避免出现连续含有高金属含量的电弧的形成。通过隔离带与含有粘合剂的灭弧材料的设置，既能让灭弧材料吸收金属蒸汽达到灭弧的目的，又不会在熔断体周围形成连续的高金属蒸汽浓度的高导电层。

灭弧材料为整体而非松散的颗粒物，可以在实际应用中防止与熔丝之间的机械摩擦，降低熔断器失效的风险。

填料可以选择氧化铝、氧化硅、石英砂等淬火材料的一种或多种的混合。粘合剂可以是阻燃材料、润湿剂、粘结材料和水组成。其中，阻燃材料可以是纳米氢氧化铝，纳米氢氧化镁，三聚氰胺及其衍生物，双氰胺及其衍生物等的一种或多种混合；润湿剂可以是月桂醇硫酸钠，二已醇酰胺，重烷基苯磺酸盐，直链烷基苯磺酸盐等的一种或多种混合；粘结材料可以是氢氧化铝溶胶，硅溶胶，聚硅酸钠，钾、钠硅酸盐，硼酸盐，磷酸盐等的一种或多种混合。

在一些实施例中，所述灭弧材料含有60-98%质量分数的所述填料，以及2-32%质量分数的所述粘合剂。在保证良好的灭弧/淬弧效果的前提下，确保填料的整体性，保证其不会发生松动的现象，避免振动时磨损熔断体。

所述粘合剂包括小于等于20%质量分数的阻燃材料，小于等于20%质量分数的润湿剂，10-60%质量分数的粘结材料及水。

本实用新型中的高压电力熔断器的制造方法，包括如下步骤：

制作含有多个串联的熔断部组的熔断体，分别在所述熔断体的上表面及所述熔断体的下表面对称覆设隔离带；

用绝缘基材制作含有内腔的壳体，所述壳体呈“凹”型，所述内腔的开口方向的两侧为两个凸台，所述壳体包括上壳体及下壳体；

用导电金属制作含有用于与电路电连接的第一安装孔的外电极；

两个所述外电极分别通过连接件与所述下壳体的所述凸台固定连接；

将所述熔断体的两端分别与两个所述外电极接合，所述熔断体位于所述内腔的对应位置；

将所述上壳体通过连接件与所述下壳体固定连接形成主体，所述上壳体的所述内腔与所述下壳体的所述内腔相对设置并形成容纳所述熔断体的容置腔；

用绝缘基材制作呈平面的盖板，所述盖板包括前板和后板；

将所述后板分别与所述上壳体及所述下壳体通过粘结剂粘合，所述后板构成所述容置腔的后壁；

向所述容置腔内加入填料及粘合剂形成坯料，所述填料为淬火材料，所述粘合剂包括阻燃材料、润湿剂、粘结材料和水；

在80-120℃的温度下加热所述坯料60-300分钟，所述填料和所述粘合剂固化后形成一体的灭弧材料；

将所述前板分别与所述上壳体及所述下壳体通过粘结剂粘合，所述前板构成所述容置腔的前壁并将所述容置腔密封，制成所述高压电力熔断器。

在一些优选的实施例中，多个并联连接的所述熔断体自上而下并排设置并联连接，位于上方所述熔断体的下表面的所述隔离带与位于下方所述熔断体的上表面的对应位置的所述隔离带相抵触。

本实用新型的有益效果有：

与现有技术相比，本实用新型提供的高压电力熔断器，具有如下技术效果：

此技术方案设计，通过在熔断体上设置防止金属扩散的隔离带,能阻断各熔断部在熔断后产生的电弧中的汽化金属的扩散，将各熔断部产生的电弧有效的阻隔，避免电弧持续延展连接形成更高能量的电弧层所造成的壳体产炸碎，炸裂，或燃烧等安全隐患；使熔断器壳内电弧能量的予以分散，其耐压性能和安全分断能力也进一步提高。灭弧材料为整体而非松散的颗粒物，可以在实际应用中防止与熔丝之间的机械摩擦，降低熔断器失效的风险。此外，本申请的高压电力熔断器还可用于平衡车、充电桩、功率转换器（powerconversion）以及风力发电机等设备。

附图说明

图1为本实用新型中的高压电力熔断器的立体结构示意图；

图2为本实用新型中的实施例一的高压电力熔断器的结构示意图；

图3为本实用新型中的实施例一的高压电力熔断器的熔断体结构示意图；

图4为本实用新型中的实施例一的高压电力熔断器熔断后的x-ray图；

图5为本实用新型中的实施例一的高压电力熔断器的透视立体结构示意图；

图6为本实用新型中的实施例二的高压电力熔断器的结构示意图；

图7为本实用新型中的实施例二的高压电力熔断器的透视立体结构示意图；

图8为本实用新型中的实施例二的高压电力熔断器熔断前的x-ray图；

图9为本实用新型中的实施例二的高压电力熔断器熔断后的x-ray图；

图10为本实用新型中的实施例三的高压电力熔断器的结构示意图；

图11为本实用新型中的实施例三的高压电力熔断器剖面结构示意图；

图12为本实用新型中的实施例三的高压电力熔断器熔断前的x-ray图；

图13为本实用新型中的实施例三的高压电力熔断器熔断后的x-ray图。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

具体实施方式

通过下面给出的本实用新型的具体实施例可以进一步清楚地了解本实用新型，但它们不是对本实用新型的限定。

实施例一

如图1-5所示，本实用新型提供一种高压电力熔断器，包括绝缘壳体2，外电极1，熔断体6，隔离带4及灭弧填料5。其中，

绝缘壳体2包括上壳体、下壳体、前板及后板，其中，呈“凹”型上壳体和呈“凹”型下壳体分别含有内腔，所述内腔的开口方向的两侧为两个凸台，上壳体和下壳体呈对称扣合，两个壳体的对应位置的凸台分别相对贴合，同时与前板及后板合围形成所述容置腔，外电极1设置在上壳体和下壳体之间。上壳体和下壳体之间通过铆钉3固定连接。

外电极1的至少一部分位于绝缘壳体2外；外电极上开设有用于与电路电连接的第一安装孔和两个用于将外电极固定连接至绝缘壳体的第二安装孔，第一安装孔的位置位于绝缘壳体2的外部，下壳体上开设有与第二安装孔适配的固定孔，外电极通过连接件与下壳体固定连接，连接件可以为铆钉。

呈片状或板状的熔断体6与外电极1电连接，熔断体6包括熔断部61，结构强度较薄弱的熔断部61位于所述容置腔内。本实施例中，熔断体6包括三个串联设置的熔断部组，每个所述熔断部组包括三个并联设置的所述熔断部，相邻的所述熔断部组之间设置有隔离带4，隔离带4横向对称的设置在熔断体6的上表面及下表面上，进一步提升切断电弧的效率。在外电极1和距离最近的熔断体组之间也设置有隔离带4，可以防止电弧扩散到外电极的位置。隔离带的4长度等于熔断体6的宽度。含有阻燃剂的防止金属扩散的隔离带4的材料含有硅橡胶、硅酮密封胶和室温硫化硅胶的一种或多种混合物。

在本实施例中，隔离带4的高度为熔断体6的厚度的5倍到50倍，所述隔离带4的宽度为所述熔断体6的厚度的5倍到60倍，可以保证灭弧效果的前提下减少用料。

所述灭弧材料包括填料及用于粘合所述填料的粘合剂。

灭弧材料为整体而非松散的颗粒物，可以在实际应用中防止与熔丝之间的机械摩擦，降低熔断器失效的风险。

填料可以选择氧化铝、氧化硅、石英砂等淬火材料的一种或多种的混合。粘合剂可以是阻燃材料、润湿剂、粘结材料和水组成。其中，阻燃材料可以是纳米氢氧化铝，纳米氢氧化镁，三聚氰胺及其衍生物，双氰胺及其衍生物等的一种或多种混合；润湿剂可以是月桂醇硫酸钠，二已醇酰胺，重烷基苯磺酸盐，直链烷基苯磺酸盐等的一种或多种混合；粘结材料可以是氢氧化铝溶胶，硅溶胶，聚硅酸钠，钾、钠硅酸盐，硼酸盐，磷酸盐等的一种或多种混合。

本实施例中，灭弧材料5含有60-98%质量分数的所述填料，以及2-32%质量分数的所述粘合剂。

所述粘合剂包括小于等于20%质量分数的阻燃材料，小于等于20%质量分数的润湿剂，10-60%质量分数的粘结材料及水。

本实施例的高压电力熔断器的制造方法，包括如下步骤：

制作含有多个串联的熔断部组的熔断体6，分别在所述熔断体6的上表面及所述熔断体6的下表面对称覆设隔离带4，熔断体的厚度为0.15mm，隔离带4的高度为1.8mm，宽度为1.8mm；

用绝缘基材制作含有内腔的壳体，所述壳体呈“凹”型，所述内腔的开口方向的两侧为两个凸台，所述壳体包括上壳体及下壳体；

用导电金属制作含有用于与电路电连接的第一安装孔的外电极1；

两个所述外电极分别通过连接件与所述下壳体的所述凸台固定连接，连接件可以选用铆钉；

将所述熔断体的两端分别与两个所述外电极接合，所述熔断体位于所述内腔的对应位置；

将所述上壳体通过连接件与所述下壳体固定连接形成主体，所述上壳体的所述内腔与所述下壳体的所述内腔相对设置并形成容纳熔断体6的容置腔；

用绝缘基材制作呈平面的盖板，所述盖板包括前板和后板；

将所述后板分别与所述上壳体及所述下壳体通过粘结剂粘合，所述后板构成所述容置腔的后壁；

向所述容置腔内加入填料及粘合剂形成坯料，所述填料为淬火材料，所述粘合剂包括阻燃材料、润湿剂、粘结材料和水；填料选择石英砂，石英砂的质量分数为70-80%，粘合剂含有纳米氢氧化镁的阻燃材料，十二烷基苯磺酸钠的润湿剂，和聚硅酸钠的粘结材料。

在120℃的温度下加热所述坯料300分钟，所述填料和所述粘合剂固化后形成一体的灭弧材料；

将所述前板分别与所述上壳体及所述下壳体通过粘结剂粘合，所述前板构成所述容置腔的前壁并将所述容置腔密封，制成可以用于电动车，尤其是电动汽车的所述高压电力熔断器。

如图4所示，该熔断器在500vdc电压/2000a直流电源下测试安全熔断，无炸飞，炸裂，或燃烧的现象发生，x-ray照片显示防止金属扩散的隔离带4有效的将各熔断部在熔断时产生的电弧阻断隔离。

实施例二

如图6-图8所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，熔断体包括两个并联设置的熔断体6，两个熔断体上下叠置，并通过两端分别与两侧的外电极1电连接。

具体地，外电极1呈板状，熔断体6包括并联设置的第一熔断体及第二熔断体，所述第一熔断体的两端分别与两侧的外电极1的上表面固定连接，所述第二熔断体的两端分别与两侧的外电极1的下表面固定连接。位于上方的熔断体6（第一熔断体）的下表面的隔离带4的高度与位于下方熔断体6（第二熔断体）的上表面的对应位置的隔离带4的高度之和不小于位于上方的熔断体6（第一熔断体）的下表面与位于下方的熔断体6（第二熔断体）的上表面之间的距离。本实施例中，外电极1的厚度即为第一熔断体的端部的下表面与第二熔断体的端部的上表面之间的距离。其中，外电极1的厚度为3.125mm，隔离带4的高度为1.6mm，那么下表面的两个隔离带4的高度之和即为3.2mm，其略大于外电极1的厚度，所述第一熔断体的下表面的隔离带4与所述第二熔断体的上表面的对应位置的隔离带4相抵触（如图7所示），足以避免各种电弧从隔离带中间飞越。此外，隔离带4的宽度为2.0mm，熔断体6的厚度为0.15mm。

该熔断器在600vdc电压/2000a直流电源下测试安全熔断，无炸飞，炸裂，或燃烧。如图9所示，x-ray照片显示用于防止金属扩散的隔离带有效的将各熔断部在熔断时产生的电弧阻断隔离。

实施例三

如图10-12所示，本实施例与实施例二的不同之处在于，两个熔断体6内侧的隔离带4的厚度总和小于外电极1的厚度，使得内侧的隔离带4无法完全覆盖两侧的外电极1。

如图13所示，该熔断器在600vdc电压/2000a直流电源下测试时，无炸飞，炸裂，或燃烧。但由于两个熔断体6内侧的隔离带4的总厚度小于外电极1的厚度，两个熔断体6之间的各个熔断区内侧产生的电弧互相连接形成能能量较大的电弧链，有电弧外喷泄漏的现象发生，存在安全上的隐忧。

本实用新型提供的高压电力熔断器，通过在熔断体上设置防止金属扩散的隔离带,能阻断各熔断部在熔断后产生的电弧中的汽化金属的扩散，将各熔断部产生的电弧有效的阻隔，避免电弧持续延展连接形成更高能量的电弧层所造成的壳体产炸碎，炸裂，或燃烧等安全隐患。

以上所揭露的仅为本实用新型优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。