用于独立于工作电压来生成安全低阻抗电短路的装置的制造方法
【专利说明】用于独立于工作电压来生成安全低阻抗电短路的装置
[0001] 本发明设及一种用于独立于工作电压来生成安全低阻抗电短路的装置，所述装置 具有两个电连接件，特别是板状连接件，其承载不同电位，其中在连接件之间设置了绝缘段 并且通过穿透、至少部分穿透或破坏所述绝缘段来实现期望的短路，该是权利要求1所述 内容。
[0002] 在用于确保安全的开关状态的不同电气设备中普遍的方法是实现有针对性的电 短路。
[0003] 所述方法在W下情况下使用，如在电气元件过载时使用W防止过热或着火，在实 现定义的阻抗比时使用W防止危险电压或保证定义的断开条件，例如通过过电流保护装置 来实现或者也用于消除错误生成的电弧。
[0004] 但所述"短路"措施是该样一种方法，即通常只有当电气设备的常用和正常功能因 过载和老化而不再存在时才会采用的方法。用于实现电气设备基本功能之外的额外措施 的可能性和花费是受限的。通常也仅仅在没有电网能量或只有未定义的电网能量可供使用 时，才实现有针对性的短路。有针对性的短路的方法在安全和有效性方面的要求非常高。
[0005] 实现短路W产生安全状态（故障安全）是一种已知和常用的方法，其用于防止例 如在组件有过载危险时出现较大损害。
[0006] 在现有技术中用于实现短路的方法相当多样，W此为目的的相应的保护功能也是 如此。
[0007] 在许多情况下，使用机械致动的开关装置来实现低阻抗和承载恒定电流的短路。 然而特别是在希望进行有针对性的控制时，开关装置通常需要辅助电源来进行致动并且其 结构非常复杂。
[0008] 此类装置的空间需求除了耐压强度和载流容量外通常也取决于致动类型。当载流 容量高时在许多情况下将要移动的质量是相当高的，该样一来关闭时间和致动成本上升。
[0009] 为了缩短致动时间，通常还会产生其它费用W用于加速运动，其中包括W雷管产 生的致动。
[0010] 尽管在现有技术中有许多不同的解决方案，但概念和物理方面的不足不能完全消 除。
[0011] 对于被动触发而言，在许多情况下，特别是当组件有过载危险时，利用升温导致短 路。例如通常在该里有弹黃预张紧的可移动的触头，该触头通过加热焊料或蜡而被释放。
[0012] 可替代纯机械驱动的还已知有，通过半导体的或混合的短路器进行控制，所述短 路器由半导体的和机械的短路器组成。
[0013] 使用半导体可W大大缩短实现短路状态的时间。但价格低廉的半导体在多数情况 下没有足够的载流容量。再则所实现的短路不是低阻抗的，而且用于控制和保护半导体W 及其EMV安全使用的费用在许多应用中很高。
[0014] 此外，由于物理限制，例如耐压强度、电压和电流上升率和其他因素会导致使用 更加困难。除了该些解决方案外也已公知的有，使用等离子体开关或可点火的火花间隙 (F'unkenstrecken)来实现短路。
[0015]此类解决方案的优点在于，高点火速度和高脉冲载流容量W及相对好调节的耐压 强度。但是缺点在于，不能实现电短路并且恒定电流负载容量会因燃烧而受到限制。另外， 此类解决方案用于快速点火的费用非常高并且通常需要辅助电源作为储能器。由于所述已 知的解决方案的原理也基于使用开关电弧，因此短路仅有限地适合于在非常低阻抗故障的 情况下进行保护。
[0016]此外还从过电压保护领域中已知了过压保护装置，其例如使用在加热时膨胀的材 料，W致使触头移动。有针对性地对此类材料进行控制，例如通过额外的加热元件来控制也 是公知的。
[0017] 因此根据上述内容，本发明的任务在于，提供一种经过改进的、用于独立于工作电 压来生成安全低阻抗电短路的装置，该装置节省空间、成本低并且独立于工作电压来实现 期望的短路。
[0018]在该种情况下，一方面要可W主动地，即借助外部或内部的控制来有目的地导 致短路，而另一方面也可独立于此在达到至少一个定义的条件时被动地实现短路。主动 控制应该可W通过尽量不同的单个标准来实现，但是也可W通过该些标准的"或"联接 (Oder-Verkn化化ng)来实现。此外要创建的短路装置无需复杂的机械驱动且反应非常快， 从而使得反应时间可与电子开关元件的反应时间相媳美。此外，要实现的短路应该能选择 性地断开过流保护装置并适合承载恒定电流。因此期望的是，所述装置会提供低阻抗的适 合恒定电流的电连接。短路和控制所需组件也应当可W构造成线路全部连接好的辅助单 yn〇
[0019]本发明的该一任务通过权利要求1所述的特征组合得W实现，其中从属权利要求 包含至少符合目的的实施形式和进一步的改进方案。
[0020] 本发明的基本思想在于，在两个，例如承载不同电位的板状部件之间分别布置至 少一个绝缘膜和放热质块，所述放热质块也被优选构造成膜。
[0021] 具有不同电位的连接件之间的间距从几十微米到几百微米。
[0022] 提到的放热质块优选接近于地电位或就处于地电位上。所述质块现在可通过 电压脉冲、电流脉冲、机械冲击或压力或强光脉冲，或者甚至还在放电和电荷反转过程 (elektrischeEntladungs-undUmleitungsprozesse)中或通过放电和电荷反转过程而被 激活。
[0023] 另外放热质块也应在达到定义的温度时而被准被动地激活。
[0024]放热质块的反应会导致构成绝缘段的绝缘膜在极短的时间内烙化或变形，从而消 除电隔离并可在有电压的部件间建立短路。短路的实现可通过另外的设计方面的措施和实 施例中描述的变体形式得W支持。
[00巧]因此在一个优选的实施形式中，连接件紧密相邻，其中包括绝缘段。如上所述，所 述绝缘段可构造为绝缘膜，或也可构造成膜状涂层。在此绝缘段的附近为提到的放热质块， 其在施加能量时会释放其放热能量并致使绝缘段烙化或破坏或变形，从而使得在连接件之 间的电隔离得W消除并出现期望的明显的短路事件。
[0026]连接件中至少有一个连接件可能承受机械预张紧力，从而使得绝缘段遭到破坏或 发生变形时连接件通过随后出现的机械运动而相互接触。
[0027]在放热质块作为膜的实施形式中，放热质块与绝缘段为夹层布置，所述绝缘段也 可由膜构成。
[0028] 放热质块W如下方式构造和确定尺寸，即使得在大约1至10毫秒的时间内会释放 足够的热量，W使绝缘膜或绝缘层烙化或发生显著变形。
[0029] 在本发明的实施变体中，放热质块被集成在一个或两个连接件中。
[0030] 此外，在形成或布置放热质块的区域中可布置低烙点的金属或金属涂层。
[0031] 因此短路装置由两个例如板状的导电部件组成，该些部件通常有不同的电位，在 该些部件之间分别布置至少一个绝缘膜和放热质块，所述放热质块同样被优选构造成膜。 通常带不同电位的两个导电部件可W是由短路保护的设备的接头元件或连接元件或者也 可W是线路全部连接好的辅助单元"短路器"的组成部分。
[0032] 导电部件的间距从几十微米到几百微米。一个或两个部件可能会承受机械预张紧 力，其在最简单的情况下是通过部件的连接和材料特性产生的。电绝缘膜的厚度和材料特 性决定了短路装置的最大额定电压和瞬态耐