電氣部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有導(dǎo)體(3)的電氣部件(1)，所述導(dǎo)體具有多個導(dǎo)體段(3a，3b，3c)。導(dǎo)體段(3a，3b，3c)電氣短路(36)。當(dāng)部件(1)的溫度超過邊界值時，短路(36)至少部分地被消除。
【專利說明】
電氣部件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電氣部件W及用于放大電氣部件的電感的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電氣電路中，可能存儲大的能源量。作為儲能器例如可W采用電容器，但是也可 W采用電池或其他儲能器。運些大的存儲的能源量在故障情況下可能產(chǎn)生極大問題，尤其 是當(dāng)能源量不受控和突然釋放時。于是電氣電路的電氣部件/元件通常不能夠?qū)⑨尫诺哪?源量吸收或受控地降低(例如轉(zhuǎn)換為熱）。運于是會導(dǎo)致，電路在故障情況下被損壞或完全 毀壞，例如由于爆炸。在運樣毀壞的情況下此外還會發(fā)生對其他運行部件(例如殼體、臨近 元件或建筑物）的后續(xù)損壞。原因例如是，由于大的能源量，會出現(xiàn)電弧或大的電磁強度。此 外在故障情況下也會出現(xiàn)大的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種電氣部件和方法，利用其能夠保護電路在故障情況下 免遭損壞或毀壞。
[0004] 上述任務(wù)按照本發(fā)明通過按照獨立權(quán)利要求的部件和方法來解決。部件和方法的 有利構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中說明。
[0005] 公開了具有導(dǎo)體的電氣部件，所述導(dǎo)體具有多個導(dǎo)體段，其中導(dǎo)體段是電氣短路 的，并且當(dāng)部件的溫度超過(部件特定的)邊界值時，短路（自動地)至少部分地被消除。
[0006] 對于該部件，特別有利的是，（只要溫度低于邊界值)導(dǎo)體段是電氣短路的。由此導(dǎo) 體段僅具有小的歐姆電阻（其取決于使用的導(dǎo)體材料及小的電感?？偟膩碚f，導(dǎo)體段在 短路狀態(tài)下僅具有小的阻抗。由此，該部件嵌入其中的電路在溫度低于邊界值時僅在非常 小的程度上被影響。然而有利地，當(dāng)部件的溫度超過邊界值時，短路（自動地)至少部分地被 消除。由此部件的特性改變(例如阻抗可W變大，尤其是部件的歐姆電阻和/或電感變大）， 從而然后可W使用部件來保護電路。
[0007] 當(dāng)部件的溫度低于邊界值時，溫度處于額定溫度區(qū)域并且呈現(xiàn)部件的額定運行。 在該額定運行中，導(dǎo)線段是電氣短路的。由于短路，導(dǎo)線段是電氣無效的。在故障情況下，部 件的溫度（由于出現(xiàn)的流過部件的大的故障電流)超過邊界值。于是短路至少部分地被消 除。由此部件在溫度低于邊界值時具有與在溫度高于邊界值時不同的特性。該不同的特性 被用于保護電氣或電子電路。
[000引換言之，部件具有短路消除裝置，當(dāng)部件的溫度超過(部件特定的)邊界值時，其將 短路至少部分地消除。導(dǎo)線段具有電氣短路并且短路消除裝置能夠當(dāng)部件的溫度超過邊界 值時至少部分地消除短路。導(dǎo)體尤其是可W是縱向延伸的導(dǎo)體。導(dǎo)體可W具有至少一個金 屬，尤其是銅和/或侶。
[0009]部件可W實現(xiàn)為，當(dāng)由于流過部件的電流而部件的溫度超過邊界值時至少部分地 消除短路。由此部件構(gòu)造為，在不允許的大電流流過部件時部件的溫度超過邊界值。邊界值 是部件特定的并且尤其是取決于使用的導(dǎo)體材料w及取決于導(dǎo)體在短路狀態(tài)的歐姆電阻。 在短路的導(dǎo)體段情況下導(dǎo)體的該歐姆電阻越高，則由于流過部件的電流而溫度上升越高。
[0010] 部件也可W構(gòu)造為，部件具有第一電氣接頭和第二電氣接頭，第一電氣接頭與導(dǎo) 體的第一端部（電氣)連接并且第二電氣接頭與導(dǎo)體的第二端部（電氣)連接。借助第一電氣 接頭和第二電氣接頭，在電路中流動的電流可W被饋入到部件中。在電氣短路的導(dǎo)線段的 情況下，在第一接頭和第二接頭之間基本上僅導(dǎo)體的材料的一部分的歐姆電阻起作用。在 電氣短路的導(dǎo)體段的情況下在第一接頭和第二接頭之間沒有電感或僅可忽略的小電感起 作用。
[0011] 部件也可W構(gòu)造為，導(dǎo)體段分別是(尤其是螺旋形)線圈的繞組。導(dǎo)體由此具有(螺 旋形)線圈。當(dāng)繞組電氣短路時，繞組電氣無效。
[0012] 在此，部件也可W構(gòu)造為，在至少部分消除的短路情況下，部件的電感變大。由于 至少部分消除的短路，繞組電氣有效，從而部件的電感變大。變大的電感被用于保護部件所 嵌入其中的電路。尤其是，該變大的電感減緩流過部件的電流上升。
[0013] 部件可W構(gòu)造為，導(dǎo)體段通過如下來電氣短路，即，導(dǎo)體段不絕緣并且導(dǎo)體段彼此 鄰接。尤其是，分別相鄰的導(dǎo)體段(沿著其伸展)彼此鄰接。附加地，部件可W具有夾緊裝置， 其將(相鄰的）導(dǎo)體段彼此擠壓。由此在溫度低于邊界值時在第一電氣接頭和第二電氣接頭 之間得到非常小的歐姆電阻。
[0014] 部件可W構(gòu)造為，在(彼此鄰接的）導(dǎo)體段之間布置驅(qū)動材料，其當(dāng)部件的溫度超 過邊界值時，將其體積變大。由此導(dǎo)體段，尤其是繞組，被互相擠開/從彼此擠開，由此短路 至少部分被消除。換言之，部件具有驅(qū)動材料作為短路消除裝置。
[0015] 部件也可W構(gòu)造為，導(dǎo)體段具有用于容納驅(qū)動材料的第一容納部和/或用于容納 驅(qū)動材料的第二容納部。該第一容納部和/或該第二容納部分別表示用于驅(qū)動材料的容納 部。
[0016] 在此部件可W實現(xiàn)為，第一容納部布置在兩個相鄰的導(dǎo)體段之間和/或第二容納 部布置在兩個相鄰的導(dǎo)體段之間。
[0017] 部件也可W構(gòu)造為，第一容納部布置在導(dǎo)體段的一面上并且第二容納部布置在導(dǎo) 體段的相對的面上。
[0018] 部件也可W構(gòu)造為，第一容納部和/或第二容納部是(至少分段地)沿著導(dǎo)體段延 伸的容納部。
[0019] 部件也可W構(gòu)造為，第一容納部和/或第二容納部是(至少分段地)沿著導(dǎo)體段延 伸的槽。
[0020] 部件可W構(gòu)造為，驅(qū)動材料具有帶有正的熱膨脹系數(shù)的塑料，尤其是聚合物。即該 塑料可W是體積膨脹的塑料，尤其是體積膨脹的聚合物。
[0021] 部件也可W構(gòu)造為，導(dǎo)體段通過如下電氣短路，即，導(dǎo)體段不絕緣并且在導(dǎo)體段之 間布置導(dǎo)電塑料。導(dǎo)電塑料在此將各個導(dǎo)體段短路，從而僅導(dǎo)體的很小的電阻抗，尤其是小 的歐姆電阻起作用。
[0022] 部件也可W構(gòu)造為，塑料在溫度超過邊界值時增大其歐姆電阻，尤其是通過至少 部分地烙化和/或氣化所述塑料。通過形成的表面烙化或表面氣化層，短路至少部分地被消 除。換言之，部件具有塑料作為短路消除裝置，其在溫度超過邊界值時增大其歐姆電阻，尤 其是通過至少部分地烙化和/或氣化所述塑料。
[0023] 還公開了一種具有前面所述類型的部件的電路。
[0024] 該電路可W構(gòu)造為，電路具有儲能器，并且部件布置在與儲能器電連接的電流路 徑中。
[0025] 此外還公開了一種用于增大電氣部件的電感的方法，其中部件具有導(dǎo)體，所述導(dǎo) 體具有多個導(dǎo)體段，并且當(dāng)部件的溫度低于(部件特定的)邊界值時，所述導(dǎo)體段電氣短路， 其中在該方法中，當(dāng)部件的溫度超過邊界值時短路至少部分地被消除。
[0026] 該方法也可W構(gòu)造為，導(dǎo)體段通過如下電氣短路，即，導(dǎo)體段不絕緣并且導(dǎo)體段彼 此鄰接，并且在溫度超過邊界值時布置在(彼此鄰接的）導(dǎo)體段之間的驅(qū)動材料增大其體 積。由此將導(dǎo)體段互相移開(互相擠開），由此至少部分地消除短路。尤其是，相鄰的導(dǎo)體段 沿著其伸展彼此鄰接。
[0027] 該方法也可W實現(xiàn)為，導(dǎo)體段通過如下電氣短路，即，導(dǎo)體段不絕緣并且在導(dǎo)體段 之間布置導(dǎo)電材料，尤其是導(dǎo)電塑料。
[0028] 該方法也可W運行為，在溫度超過邊界值時，所述材料、尤其是塑料增大其歐姆電 阻。由此至少部分地消除短路。尤其是在相鄰的導(dǎo)體段之間沿著其伸展布置導(dǎo)電材料。
[0029] 該方法也可W構(gòu)造為，通過將所述材料(尤其是塑料)至少部分地烙化和/或氣化， 材料(尤其是塑料)在溫度超過邊界值時增大其歐姆電阻。由此形成表面烙化或表面氣化 層。
[0030] 該方法也可W運行為，導(dǎo)體段分別具有(尤其是螺旋形的）線圈的繞組。當(dāng)導(dǎo)體段 (即繞組)電氣短路時，繞組電氣無效。換言之，導(dǎo)體可W具有繞組，其中繞組形成線圈。
[0031] 該方法也可W實現(xiàn)為，在至少部分地消除短路的情況下部件的電感被增大。由于 至少部分消除的短路，繞組電氣有效，由此部件的電感被增大。
【附圖說明】
[0032] W下根據(jù)實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此
[0033] 圖1示出了具有夾緊裝置的導(dǎo)體的實施例，
[0034] 圖2示出了圖1的具有可見的電氣接頭的導(dǎo)體，
[0035] 圖3示出了在溫度低于邊界值時的導(dǎo)體，
[0036] 圖4示出了在溫度高于邊界值時的導(dǎo)體，
[0037] 圖5示出了按照圖3的導(dǎo)體的截面圖，
[003引圖6示出了按照圖4的導(dǎo)體的截面圖，
[0039] 圖7示出了在溫度低于邊界值時導(dǎo)體的另一個實施例，
[0040] 圖8示出了在溫度高于邊界值時按照圖7的導(dǎo)體，
[0041] 圖9示出了按照圖7的導(dǎo)體的截面圖，
[0042] 圖10示出了按照圖8的導(dǎo)體的截面圖，
[0043] 圖11示出了在溫度低于邊界值時導(dǎo)體的另一個實施例，
[0044] 圖12示出了在溫度高于邊界值時按照圖11的導(dǎo)體，
[0045] 圖13示出了按照圖11的導(dǎo)體的截面圖，
[0046] 圖14示出了按照圖12的導(dǎo)體的截面圖，
[0047]圖15示出了圖13的放大圖，
[004引圖16示出了圖14的放大圖，
[0049] 圖17示出了具有部件的W半橋形式的示例電路，
[0050] 圖18示出了具有部件的W全橋形式的另一個示例電路，
[0051] 圖19示出了具有兩個部件的W雙錯子模塊形式的另一個示例電路，并且
[0052] 圖20示出了按照圖19的電路，其中兩個部件的嵌入位置的改變了。
【具體實施方式】
[0053] 圖1說明了具有電氣導(dǎo)體3的部件1的示意圖。電氣導(dǎo)體3具有螺旋形線圈3的形式。 該線圈3具有多個導(dǎo)體段，其分別構(gòu)造為線圈3的繞組。所述導(dǎo)體段/繞組通過僅示意性示出 的夾緊裝置5互相夾緊，即，夾緊裝置5將導(dǎo)體3的各個導(dǎo)體段互相擠壓。利用箭頭7象征性地 示出了力，所述力借助夾緊裝置被引入到導(dǎo)體中并且所述力將導(dǎo)體段/繞組互相擠壓。夾緊 裝置5用于將導(dǎo)體段/繞組處于定義的機械預(yù)緊下并且在額定運行時電氣短路。由于該預(yù) 緊，繞組無縫隙地彼此鄰接并且可靠地互相接觸。
[0054] 夾緊裝置具有兩個壓板5,導(dǎo)體段夾入其間。運得到夾緊帶。借助壓板，附加地可W 將電流引入部件中。替換地，為了引入電流，也可W使用單獨的母線。在圖2至圖16中為清楚 起見夾緊裝置5分別被省去。盡管如此，即使在圖2至圖16的實施例中還是分別采用運樣的 夾緊裝置。
[0055] 在圖2中示出了不帶夾緊裝置5的圖1的導(dǎo)體3。可W很好看出，導(dǎo)體3的第一端部22 與部件的第一電氣接頭24電氣連接。同樣地，導(dǎo)體3的第二端部26與部件的第二電氣接頭28 電氣連接。借助第一電氣接頭24和第二電氣接頭28,部件1可W與電路的電流路徑相連。部 件1于是用于在故障情況下保護電路。第一電氣接頭24和第二電氣接頭28分別構(gòu)造為螺栓 接頭。
[0056] 此外在圖2中可W很好看出，電氣導(dǎo)體3具有一排導(dǎo)體段3a至3k。運些導(dǎo)體段3a至 3k在實施例中作為螺旋形線圈29的繞組3a至3k示出。即，導(dǎo)體3在實施例中具有W十個線圈 3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i和3k形式的十個導(dǎo)體段。此外在圖2中可W看出，導(dǎo)體3具有 第一容納部30。該第一容納部30在實施例中構(gòu)造為槽30。第一容納部30用于容納驅(qū)動材料。 雖然僅在第一導(dǎo)體段3a中可W看出第一容納部30,但是在其他導(dǎo)體段3b至3k中也具有運樣 的容納部。也就是第一容納部30分別布置在相鄰的導(dǎo)體段之間。該第一容納部30在實施例 中沿著導(dǎo)體段延伸并且形成沿著螺旋形導(dǎo)體的螺旋形容納部。
[0057] 部件例如機械地固定到第一接頭24或第二接頭28。替換地，部件也可W保持在夾 緊裝置5上。
[0058] 在圖3中示出了沒有第一電氣接頭24和沒有第二電氣接頭28的圖2的導(dǎo)體3。與圖2 的區(qū)別是，在圖3的圖示中第一容納部30具有驅(qū)動材料32。驅(qū)動材料32填充第一容納部30并 且由此形成(如第一容納部30那樣）由驅(qū)動材料構(gòu)成的螺旋形線繩，其尤其是布置在相鄰的 導(dǎo)體段3a、3b等之間。在圖3的圖示中，驅(qū)動材料32超出導(dǎo)體段的端面的邊界面，因為導(dǎo)體3 兩面都具有容納部，比較圖5和圖6。
[0059] 在圖3中示出了處于正常運行/額定運行中的導(dǎo)體3,即，流過導(dǎo)體3的電流小于最 大允許的電流(額定電流）。由此導(dǎo)體3通過該額定電流僅稍微發(fā)熱，從而導(dǎo)體的溫度低于部 件特定的邊界值。（溫度的部件特定的邊界值例如可W為100°c或12(TC;取決于電路的額定 運行溫度，邊界值可W具有不同的值。巧區(qū)動材料32處于在圖3中示出的其初始形狀，即，材 料沒有增大其體積;材料沒有膨脹。各個導(dǎo)體段3a至3k(在第一容納部30外部)分別接觸相 鄰的導(dǎo)體段;各個導(dǎo)體段通過(未示出的）夾緊裝置5互相擠壓。由此各個導(dǎo)體段3a、3b等電 氣短路，即，運些導(dǎo)體段不是完全電氣有效。例如導(dǎo)體3的第一端部22(其也表示第一導(dǎo)體段 3a的第一端部）接觸第一導(dǎo)體段3a的第二端部％。由此第一導(dǎo)體段3a電氣短路，形成短路 36。電流從第一端部22直接和直線地流到第二端部34;其不沿著盤繞的第一導(dǎo)體段3a流到。 W類似方式其他導(dǎo)體段3b、3c、3d等也是運樣。也就是，從第一電氣接頭24至第二電氣接頭 28流動的電流基本上直線地在最短的路徑上從第一接頭24流到第二接頭28。尤其是電流不 是W螺旋形沿著螺旋形線圈29流動，從而部件1不具有或僅具有微小的電感。
[0060] 驅(qū)動材料32在實施例中是具有正的熱膨脹系數(shù)的塑料，尤其是聚合物。運意味著， 驅(qū)動材料在高于邊界值的發(fā)熱時增大其體積。在部件1中優(yōu)選地使用具有大的正的熱膨脹 系數(shù)的塑料，例如聚乙締。即，驅(qū)動材料可W是體積膨脹的塑料。只要部件的溫度超過邊界 值，驅(qū)動材料32(相對于其初始形狀或初始體積）明顯增大其體積。換言之，驅(qū)動材料32在溫 度超過邊界值時明顯膨脹。
[0061] 在圖4中示出了在過電流時(也就是在電流大于額定電流的情況下）的導(dǎo)體3。由于 過電流，導(dǎo)體3明顯發(fā)熱，從而驅(qū)動材料32明顯增大其體積:存在體積增大的驅(qū)動材料32'。 驅(qū)動材料32的體積膨脹;驅(qū)動材料32 '可W說腫大。通過該體積增大，驅(qū)動材料32 '將各個導(dǎo) 體段3a、3b等互相擠開并且填充在各個導(dǎo)體段之間形成的空間。驅(qū)動材料32'在體積增大的 狀態(tài)中形成絕緣的帶，其在各個導(dǎo)體段之間延伸并且將各個導(dǎo)體段電氣互相絕緣。驅(qū)動材 料32在圖3的體積沒有增大的狀態(tài)中W及在圖4的體積增大的狀態(tài)中都不導(dǎo)電，即，電氣絕 緣。
[0062] 在實踐中，驅(qū)動材料32的體積增大通常不是與圖4中相同和均勻地進行。運就是 說，在實踐中，膨脹的驅(qū)動材料32可能在一個位置比另一個位置厚些，從而導(dǎo)體3不再具有 (與圖4)相同的螺旋形。實施例的圖示在此僅解釋原理，其他圖也是運樣。
[0063] 在圖5中示出了按照圖3的在沒有膨脹的驅(qū)動材料的情況下的導(dǎo)體的截面圖。
[0064] 圖6示出了按照圖4的在膨脹的驅(qū)動材料的情況下（即在故障情況下）的導(dǎo)體的截 面圖。
[0065] 尤其是在圖6中可W很好看出，各個導(dǎo)體段3a、3b等具有第一容納部30和第二容納 部62。在此第一容納部30布置在導(dǎo)體段的一面上并且第二容納部62布置在導(dǎo)體段的相對面 上。也就是，每個導(dǎo)體段具有兩個容納部:在一面上的第一容納部30和在另一面上的第二容 納部62。由此在第一容納部30中和在第二容納部62中提供用于在沒有膨脹狀態(tài)的驅(qū)動材料 32的四個位置。第一容納部30W及第二容納部62分別布置在兩個相鄰的導(dǎo)體段之間。第一 容納部30和與其相對的第二容納部62也可W稱為雙容納部或雙槽。
[0066] 圖7示出了導(dǎo)體3,其（與圖3至圖6不同）僅具有第一容納部30,而沒有第二容納部 62。運在圖7中可W看出，驅(qū)動材料32沒有超出第一導(dǎo)體段3a的表面。
[0067] 圖8示出了在故障情況下（即在溫度大于邊界值時）的導(dǎo)體?？蒞很好看出，驅(qū)動材 料32膨脹并且各個導(dǎo)體段3a、3b、3c等（即螺旋形線圈29的繞組3a、3b、3c等）已經(jīng)從彼此擠 開。
[0068] 圖9示出了按照圖7的在額定運行時導(dǎo)體的截面圖。
[0069] 圖10示出了按照圖8的在故障情況下導(dǎo)體的截面圖。在圖10中可W很好看出，每個 導(dǎo)體段3a、3b、3c等僅具有第一容納部30,而不具有第二容納部62。即，該部件僅具有一個單 容納部(單容納部、單槽)30。
[0070] 在圖11至圖16中部分地示出了部件的另外的實施例。
[0071] 在圖11中（與圖3類似)示出了導(dǎo)體3,其具有十個導(dǎo)體段3a至3k。但是與圖3不同， 圖11的導(dǎo)體段不具有容納部。而是在導(dǎo)體段3a至3k之間具有導(dǎo)電材料110,尤其是導(dǎo)電塑料 110,其將各個導(dǎo)體段3a、3b、3c等導(dǎo)電地互相連接。
[0072] 借助運些高導(dǎo)電能力的材料110,各個導(dǎo)體段電氣短路。
[0073] 高導(dǎo)電能力的材料110例如可W是導(dǎo)電塑料。該塑料例如可W是具有石墨的塑料， 是具有金屬粉的塑料或是碳納米管材料。該材料例如可W是高導(dǎo)電能力的塑料，尤其是高 導(dǎo)電能力的聚合物，如從文獻DE4330607A1公知的。運樣的聚合物的例子是填充了石墨的聚 乙締。
[0074] 各個導(dǎo)體段3a至3k通過（未示出的）夾緊裝置5互相壓緊。通過在導(dǎo)體段之間布置 的導(dǎo)電材料110,各個導(dǎo)體段3a、3b等電氣短路，即，運些導(dǎo)體段不是完全電氣有效。例如導(dǎo) 體3的第二端部22(其也是第一導(dǎo)體段3a的第一端部)借助導(dǎo)電材料110與第一導(dǎo)體段3a的 第二端部34電氣連接。由此第一導(dǎo)體段3a電氣短路，形成短路36。電流從第一端部22直接和 直線地流到第二端部34;其不是沿著盤繞的第一導(dǎo)體段3a流動。對于其他導(dǎo)體段3b、3c、3d、 等也同樣成立。
[0075] 圖11示出了處于額定運行中，即在額定電流(其小于最大允許的電流)情況下的部 件。也就是，在額定運行中，電流基本上直線地在最短的路徑上從第一接頭24流到第二接頭 28(在圖11中未示出，參見圖1)。尤其是，電流不是沿著螺旋形線圈29螺旋形地流動，從而部 件1不具有或僅具有微小的電感。也就是，螺旋形線圈29的各個繞組3a、3b、3c等不是完整電 氣有效。
[0076] 在圖12中示出了在故障情況下，也就是在過電流情況下并且由此在溫度高于部件 特定的邊界值(過溫度）的情況下按照圖11的導(dǎo)體。導(dǎo)電材料110在該過溫度情況下沒有值 得一提的膨脹，由此按照圖12的裝置與按照圖11的裝置處于相同的體積。然而導(dǎo)電材料110 由于過溫度而增大其歐姆電阻，出現(xiàn)高歐姆材料。該歐姆電阻增大，因為導(dǎo)電材料110由于 高溫度而部分烙化和/或甚至部分氣化。尤其是烙化和蒸發(fā)的過程在導(dǎo)電材料的表面和由 此在導(dǎo)電材料和導(dǎo)體之間的邊界面之間進行。部分烙化的和/或氣化的材料110在圖12中利 用比圖11中更粗的線表示。
[0077] 由于形成表面烙化或甚至表面氣體形成，導(dǎo)電材料的歐姆電阻在高溫時明顯增 大。由此在各個導(dǎo)體段之間的短路(和由此示例提到的短路36)至少部分地被消除，從而電 流現(xiàn)在不再W直線路徑在兩個電氣接頭24和28之間流動。而是電流W螺旋形路徑從第一接 頭24經(jīng)過第一端部22,經(jīng)過螺旋形線圈29,經(jīng)過第二端部26至第二接頭28。由此導(dǎo)體段或繞 組3a、3b、3c等在更大程度上電氣有效并且部件的電感明顯增大。
[0078] 在圖13中示出了按照圖11的導(dǎo)體的截面圖；在圖14中示出了按照圖12的導(dǎo)體的截 面圖。
[0079] 在圖15和圖16中分別示出了圖13和圖14的放大圖（分別是左下角）。在此在圖16中 可W很好看出，導(dǎo)電材料110(尤其是導(dǎo)電塑料)在其表面烙化，從而可見由烙化的材料構(gòu)成 的層162。材料110甚至可W已經(jīng)部分表面蒸發(fā);在運種情況下，層162是材料的表面蒸發(fā)層 或表面氣化層。
[0080] 目P，按照圖2至圖10的部件1運行W下方法:各個導(dǎo)體段3a、3b、3c等通過夾緊裝置5 互相擠壓并且由此電氣短路。額定運行（即在額定電流下）部件由于僅很小的歐姆電阻而僅 很小地發(fā)熱。部件的溫度處于部件特定的邊界值W下。驅(qū)動材料32不增大其體積或者僅可 忽略地增大并且保持在設(shè)置的容納部30和/或62中。導(dǎo)體段3a、3b、3c等保留在其電氣短路 狀態(tài)。
[0081] 在出現(xiàn)故障情況時，不允許的大電流流過部件1。由此部件發(fā)熱并且部件的溫度超 過部件特定的邊界值。在具有大的故障電流的故障情況下，該發(fā)熱非?？焖龠M行，例如在幾 個微秒或毫秒內(nèi)?？蒞考慮示例情況，在所述情況中在額定運行時1000A的電流流過部件， 但在故障情況下是1百萬安培的電流。也就是在此W幾個數(shù)量級超過允許的電流，從而部件 的溫度極快地上升超過邊界值(并且也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邊界值）。由于部件的該突然發(fā)熱，驅(qū)動材 料32突然增大其體積并且將導(dǎo)體段3a、3b、3c等互相擠開。由此導(dǎo)體段的短路(完全或部分 地)被消除，由此導(dǎo)體段(完全或部分地)電氣有效。由此部件的電感明顯增大并且部件由于 現(xiàn)在增大的感抗而克服突然的電流上升。W運種方式，部件在故障情況下限制電流。
[0082] 在按照圖11至圖16的部件中，方法如下運行:在額定運行中導(dǎo)體段3a、3b、3c等通 過導(dǎo)電材料，尤其是通過導(dǎo)電塑料電氣短路。在故障情況下材料(尤其是在其表面)通過(快 速和強烈的）溫度升高而烙化，其甚至部分地蒸發(fā)。由此材料的導(dǎo)電性能急劇降低，由此完 全或部分地消除導(dǎo)體段的短路。其他的過程相應(yīng)于上面結(jié)合按照圖2至圖10的部件解釋的 過程。
[0083] 在圖17中示出了第一電路170的實施例，其具有W電容器172形式的儲能器172。此 外電路還具有第一電氣開關(guān)173和第二電氣開關(guān)174。第一電氣開關(guān)173和第二電氣開關(guān)174 在實施例中分別構(gòu)造為IGBTQnsulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管）。 與第一電氣開關(guān)173反并聯(lián)連接第一續(xù)流二極管;與第二電氣開關(guān)174反并聯(lián)連接第二續(xù)流 二極管。第一電氣開關(guān)173和第二電氣開關(guān)174形成電氣半橋。
[0084] 當(dāng)?shù)谝浑姎忾_關(guān)173接通并且第二電氣開關(guān)174斷開時，在連接點175處輸出電容 器的電壓或儲能器172的電壓作為電壓U。例如電容器172可W被充電到在沈V和數(shù)百kV之間 的電壓。
[0085] 在第二電氣開關(guān)174故障，尤其是在擊穿的情況下，儲能器172突然經(jīng)過第一電氣 開關(guān)173和第二電氣開關(guān)174放電，由此在儲能器172中存儲的電能爆炸式地轉(zhuǎn)換為熱能。運 導(dǎo)致第一電路170損壞或毀壞。為了防止運樣的損壞/毀壞，在第一電路170中嵌入借助圖1 至圖16描述的種類的部件。該部件可W被稱為電阻元件、具有扼流功能的電阻元件、安全元 件、保護元件或保護部件。W下該部件稱為"保護部件"或簡稱為"部件"。
[0086] 保護部件可W作為保護部件176嵌入到引導(dǎo)至傳感器172的接頭的電流路徑177中 或作為保護部件176/嵌入到引導(dǎo)到儲能器的第二接頭的電流路徑178中。也就是僅需要嵌 入保護元件176或保護元件176/。不需要嵌入兩個保護元件176和176/。一般地，保護元件嵌 入到在儲能器和電路的其余部件之間的電流路徑（即電氣連接）中。在額定條件下（即在額 定電流和由此低于邊界值的保護部件的溫度），保護部件176僅作為非常小的歐姆電阻起作 用并且由此僅無關(guān)緊要地影響第一電路170的功能。在故障情況下（即在出現(xiàn)大的故障電流 和由此產(chǎn)生保護部件176強烈發(fā)熱的情況下)保護部件176突然增大其電感并且由此克服快 速的電流上升。由此減慢(不期望的、因為是具有故障的）儲能器172的放電，從而避免爆炸 式的能量轉(zhuǎn)換。由此防止損壞和/或污染第一電路170 W及該電路的周圍（殼體、空間、建筑 物)。
[0087] 在圖18中示出了第二電路180,其在實施例中構(gòu)造為具有儲能器的全橋。除了儲能 器172、第一電氣開關(guān)173和第二電氣開關(guān)174,該電路具有第Ξ電氣開關(guān)182和第四電氣開 關(guān)183。也可W通過保護部件176或保護部件176/防止在故障情況下?lián)p壞/毀壞該電路180。
[0088] 圖19示出了第Ξ電路190,其在實施例中構(gòu)造為所謂的雙錯子模塊。運樣的模塊由 文獻DE102009057288Ar'Umrichter f化hohe Spannungen，用于高壓的變流器"公知。該第 Ξ電路具有第一儲能器192和第二電氣儲能器193。第一電氣儲能器192向第一半橋(第一電 氣儲能器192的左側(cè))提供電能;第二電氣儲能器193向第二半橋(第二儲能器193的右側(cè))提 供電能。第一電氣儲能器192和第二電氣儲能器193借助附加的電路支路互相連接。
[0089] 該第Ξ電路190可W通過如下被保護:將兩個保護部件插入到該電路中：（在上面 的電路支路中）插入第一保護部件194和第二保護部件195,或者(在下面的電路支路中）插 入第一保護部件19少和第二保護部件195/。
[0090] 類似于圖17的第一電路170,在電氣儲能器和由儲能器供電的半橋之間插入保護 部件194和195(或19少和195^ )。
[0091] 在圖20中示出了第四電路200,其與第Ξ電路190相同地構(gòu)造。與第Ξ電路190不同 的是，對角線地布置保護部件:第四電路200具有第一保護部件202和第二保護部件203或第 四電路200具有第一保護部件202/和第二保護部件203/。
[0092] 也就是每個半橋或每個全橋僅需要一個保護部件。在雙錯模塊中對于每個半橋需 要一個保護部件。
[0093] 描述了一種電氣部件和一種方法，用于有效克服快速的電流上升。例如可W保護 電路部件或電路免遭損壞或毀壞。部件與功率路徑(功率電流路徑）串聯(lián)連接。
[0094] 與快速的電流上升相關(guān)聯(lián)的故障情況例如可W在高壓直流傳輸設(shè)備(HG打設(shè)備） 處出現(xiàn)。例如在半橋模塊、全橋模塊或雙錯模塊中出現(xiàn)橋短路。于是在開關(guān)故障的情況下半 導(dǎo)體開關(guān)例如會發(fā)生完全的橋短路，發(fā)生橫向觸發(fā)(querzilnder)或也發(fā)生所謂的層電弧 (etagen化erschlag)。在此為了保持損壞盡可能小和盡可能不污染建筑物（例如轉(zhuǎn)爐車間 化onvederhalle))，可W采用所述部件。借助所述部件甚至可W安全掌控大到不能通過被 動保護(例如圍繞半導(dǎo)體開關(guān)的爆炸保護單元)來掌控的存儲的能量。所述部件附加于本身 公知的其他保護部件被采用，例如附加于與電流路徑并聯(lián)的晶閩管（所謂的crowbar晶閩 管），附加于串聯(lián)的電阻-電感組合或附加于串聯(lián)的保險裝置。
[00%]換言之，部件具有纏繞的線圈體，其在額定運行時由于外部的機械張力和由于電 氣短路的導(dǎo)體段而僅作為最小歐姆電阻起作用。該最小歐姆電阻的大小取決于材料(材料 電阻)并且取決于在接頭處的接觸過渡。在故障情況下（即在出現(xiàn)高的故障電流時)在部件 中形成電感，即，部件在故障情況下作為扼流圈起作用。在故障情況下起作用的電感的大小 可W借助部件的機械構(gòu)造(例如借助于使用的繞組數(shù)量、直徑等)來調(diào)整。
[0096]與正常的扼流圈不同，各個導(dǎo)體段/繞組不是互相電氣絕緣。只要在故障情況下在 相鄰的繞組之間形成電弧，則提高繞組數(shù)量并且由此克服電弧形成(所謂的電弧的陰極壓 降和陽極壓降）?？赡艿?，也可W改變部件的機械設(shè)計。在故障情況下由于非常高的故障電 流，發(fā)生W熱形式的到部件中的非常高的能量輸入。該能量輸入或該熱輸入作為對于后續(xù) 反應(yīng)的觸發(fā)器/點火器使用。通過部件的非?？焖侔l(fā)熱，可W幾乎無延遲地觸發(fā)后續(xù)反應(yīng)/ 無延遲地觸發(fā)點火。
[0097] 描述了部件的兩個不同變形。在第一變形中，驅(qū)動材料(也稱為點火材料)安裝在 各個繞組之間的槽中，其中該槽可W在導(dǎo)體段/繞組的一面或雙面地布置。驅(qū)動材料具有在 高于特定邊界值的熱輸入/能量輸入的情況下增大其體積的特性。由此超過由外部的拉緊 裝置或夾緊裝置(例如彈黃元件或其他機械結(jié)構(gòu)）帶來的力，從而各個繞組互相離開地運 動。由此形成扼流圈。該扼流圈的電感于是克服故障電流并且衰減故障電流。驅(qū)動材料可W 是不可逆的，即，在重新冷卻之后還具有增大的體積。于是電感/扼流圈作用持續(xù)存在并且 在故障之后必須更換部件。部件可W與完整的電路一起更換或也可W單個地被更換。
[0098] 在部件的第二變形中，導(dǎo)體段/繞組借助高導(dǎo)電材料短接。該材料例如可W是高導(dǎo) 電的塑料，尤其是高導(dǎo)電聚合物。在額定運行中，部件基本上僅具有小的歐姆電阻。在故障 情況下在強烈發(fā)熱時塑料在其表面烙化，即，其變成液態(tài)的或者形成液體蒸汽化合物。由此 在塑料的表面形成非常薄的液態(tài)的或蒸汽的層（例如聚合物層），從而塑料不良地傳導(dǎo)電 流。液態(tài)的或蒸汽的層明顯提高電阻的歐姆分量并且于是形成在各個導(dǎo)體段之間的絕緣， 從而部件的電感分量起作用，即，其形成扼流圈元件。
[0099] 描述了一種電氣部件和方法，利用其能夠保護在故障情況下通過儲能器突然的放 電損壞或毀壞電路。
【主權(quán)項】
1. 一種具有導(dǎo)體(3)的電氣部件（1)，所述導(dǎo)體具有多個導(dǎo)體段(3&，313,3幻，其中 -導(dǎo)體段(3a，3b，3c)電氣短路(36)，并且 -當(dāng)部件（1)的溫度超過邊界值時，短路(36)至少部分地被消除。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件，其特征在于， -當(dāng)由于流過所述部件的電流而部件（1)的溫度超過邊界值時，短路(36)至少部分地被 消除。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的部件，其特征在于， -所述部件（1)具有第一電氣接頭(24)和第二電氣接頭(28)，所述第一電氣接頭(24)與 導(dǎo)體的第一端部(22)連接并且所述第二電氣接頭(28)與導(dǎo)體的第二端部(26)連接。4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的部件，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)分別是線圈（29)的繞組(3a，3b，3c)。5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的部件，其特征在于， -在至少部分消除短路(36)的情況下，所述部件（1)的電感增大。6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的部件，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)通過如下被電氣短路，即，所述導(dǎo)體段不絕緣并且導(dǎo)體段彼此 鄰接(36)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的部件，其特征在于， -在導(dǎo)體段(3a，3b，3c)之間布置驅(qū)動材料(32)，其在部件（1)的溫度超過邊界值時增大 其體積。8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的部件，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)具有用于容納驅(qū)動材料(32)的第一容納部(30)和/或用于容 納驅(qū)動材料(32)的第二容納部(62)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件，其特征在于， -所述第一容納部（30)布置在兩個相鄰的導(dǎo)體段（3a，3b)之間和/或所述第二容納部 (62)布置在兩個相鄰的導(dǎo)體段(3b，3c)之間。10. 根據(jù)上述權(quán)利要求8或9所述的部件，其特征在于， -所述第一容納部(30)布置在導(dǎo)體段(3a，3b，3c)的第一面上并且所述第二容納部(62) 布置在導(dǎo)體段(3a，3b，3c)的相對的面上。11. 根據(jù)上述權(quán)利要求8至10中任一項所述的部件，其特征在于， -所述第一容納部(30)和/或所述第二容納部(62)是沿著導(dǎo)體段(3a，3b，3c)延伸的容 納部。12. 根據(jù)上述權(quán)利要求8至11中任一項所述的部件，其特征在于， -所述第一容納部(30)和/或所述第二容納部(62)是沿著導(dǎo)體段(3a，3b，3c)延伸的槽 (30,62)〇13. 根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項所述的部件，其特征在于， -所述驅(qū)動材料(32)是具有正的熱膨脹系數(shù)的塑料，尤其是聚合物。14. 根據(jù)所述權(quán)利要求1至5中任一項所述的部件，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)通過如下電氣短路，即，所述導(dǎo)體段不絕緣并且在導(dǎo)體段之間 布置導(dǎo)電塑料(110)。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的部件，其特征在于， -所述塑料（110)在溫度超過邊界值時增大其歐姆電阻，尤其是通過至少部分熔化和/ 或氣化(162)所述塑料。16. -種具有按照權(quán)利要求1至15中任一項所述的部件（1)的電路(170)。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電路，其特征在于， -所述電路具有儲能器(172)，和 -所述部件（1)布置在與儲能器(172)電氣連接的電流路徑（177)中。18. -種用于增大電氣部件（1)的電感的方法，其中所述部件具有帶有多個導(dǎo)體段(3a， 3b，3c)的導(dǎo)體（1)，并且其中，當(dāng)部件的溫度低于邊界值時所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)電氣短路 (36)，其中在所述方法中， -當(dāng)部件（1)的溫度超過邊界值時，所述短路(36)被至少部分消除(32')。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， -所述導(dǎo)體段通過如下電氣短路，即，所述導(dǎo)體段不絕緣并且導(dǎo)體段彼此鄰接（36)，并 且 -在溫度超過邊界值時布置在導(dǎo)體段(3a，3b，3c)之間的驅(qū)動材料(32)增大(32')其體 積。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)通過如下電氣短路，即，所述導(dǎo)體段不絕緣并且在導(dǎo)體段之間 布置導(dǎo)電材料(110)，尤其是導(dǎo)電塑料(110)。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于， -所述材料(110)在溫度超過邊界值時增大其歐姆電阻。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于， -所述材料在溫度超過邊界值時通過至少部分地熔化和/或氣化（162)所述材料而提高 其歐姆電阻。23. 根據(jù)權(quán)利要求18至22中任一項所述的方法，其特征在于， -所述導(dǎo)體段(3a，3b，3c)分別是線圈（29)的繞組(3a，3b，3c)。24. 根據(jù)權(quán)利要求18至23中任一項所述的方法，其特征在于， -在至少部分消除(320短路(36)的情況下所述部件（1)的電感被增大。
【文檔編號】H01C7/12GK106062897SQ201480076195
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年2月26日
【發(fā)明人】D.施密特, H.S.布雷姆, M.貝姆
【申請人】西門子公司