JP2022036334A - Arc-extinguishing method of fuse and power supply device with fuse - Google Patents

Abstract

To completely prevent an adverse effect at fuse melting even with a very simple configuration.SOLUTION: A magnet 4 is arranged in the vicinity to a melting part 2a to extend an arc 5 to be longer by Lorentz force of a magnetic field of the magnet 4 for immediate arc-extinguishing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、大電流を遮断するヒューズの消弧方法とヒューズを備える電源装置に関し、とくに、車両の走行モータに電力を供給する電池を備える電源に最適なヒューズの消弧方法とヒューズを備える電源装置に関する。 The present invention relates to a fuse arc extinguishing method for cutting off a large current and a power supply device including a fuse, and in particular, a fuse arc extinguishing method and a power supply including a fuse, which are most suitable for a power supply including a battery for supplying electric power to a traveling motor of a vehicle. Regarding the device.

車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに供給する電力を大きくするために、多数の二次電池を内蔵して出力電流を大きくしている。この電源装置は、車両の走行時にモータに大電力を供給し、また車両の回生制動においては大電力で充電される。大電流で充放電される電池を保護し、また充分な安全性を確保するために、電池と直列にヒューズを接続して、ヒューズで過大なショート電流を遮断する電源装置が開発されている。（特許文献１参照） The power supply device for a vehicle incorporates a large number of secondary batteries to increase the output current in order to increase the electric power supplied to the motor that drives the vehicle. This power supply device supplies a large amount of electric power to the motor when the vehicle is running, and is charged with a large amount of electric power during the regenerative braking of the vehicle. In order to protect a battery charged and discharged with a large current and to ensure sufficient safety, a power supply device has been developed in which a fuse is connected in series with the battery and an excessive short current is cut off by the fuse. (See Patent Document 1)

特開２０１１－７８１８４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-78184

電源装置は、出力端子がショートする状態で最大の放電電流が流れる。電源装置は、使用状態に接続される外部負荷には保護回路を設けているので、外部負荷を接続する状態よりも、負荷が接続されない状態、たとえば、製品の搬送時（出荷時）等において、出力端子がショートされると過大なショート電流が流れる。このショート電流は、ヒューズを溶断して安全性を確保できる。しかしながら、数百Ａ以上と極めて大きいショート電流を遮断するヒューズは、溶断電流が極めて大きいので、溶断した瞬間にアーク放電が発生して種々の弊害が発生する。アーク放電のエネルギーは、遮断する電流の二乗と負荷インダクタンスの積に比例して大きくなるので、ヒューズの溶断電流が大きくなるに従って飛躍的に増加する。大電流を遮断するヒューズは、負荷に蓄えていた極めて大きなエネルギーを消費するために、強いアーク放電が長時間継続する。強く長いアーク放電は、周囲を発火させるなど、種々の弊害の原因となる。 In the power supply device, the maximum discharge current flows when the output terminal is short-circuited. Since the power supply unit is provided with a protection circuit for the external load connected to the used state, the load is not connected, for example, when the product is transported (at the time of shipment), rather than when the external load is connected. When the output terminal is short-circuited, an excessive short-circuit current flows. This short current can blow the fuse and ensure safety. However, since a fuse that cuts off an extremely large short-circuit current of several hundred A or more has an extremely large fusing current, an arc discharge occurs at the moment of fusing, and various adverse effects occur. Since the energy of the arc discharge increases in proportion to the product of the square of the breaking current and the load inductance, it increases dramatically as the blown current of the fuse increases. A fuse that cuts off a large current consumes an extremely large amount of energy stored in the load, so that a strong arc discharge continues for a long time. A strong and long arc discharge causes various harmful effects such as ignition of the surroundings.

本発明の大切な目的は、極めて簡単な構造としながら、ヒューズ溶断時の弊害を確実に防止できる技術を提供することにある。 An important object of the present invention is to provide a technique capable of reliably preventing an adverse effect when a fuse is blown while having an extremely simple structure.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、溶断部の近傍に磁石を配置し、前記磁石の磁界によるローレンツ力でアークを長く引き伸ばしてアークを消弧させる。 In the method of extinguishing a fuse according to an aspect of the present invention, a magnet is arranged in the vicinity of a blown portion, and the arc is extinguished by extending the arc for a long time by the Lorentz force generated by the magnetic field of the magnet.

本発明のある態様の電源装置は、設定電流で溶断されるヒューズを備える電源装置であって、前記ヒューズが、設定電流で溶断する溶断部を有し、前記ヒューズの前記溶断部の近傍に磁界を発生させる磁石を備え、前記磁石による前記溶断部の磁界によるローレンツ力で、前記溶断部のアークを長く引き伸ばすようにしている。 A power supply device according to an aspect of the present invention is a power supply device including a fuse that is blown at a set current, wherein the fuse has a blown portion that is blown at a set current, and a magnetic field is provided in the vicinity of the blown portion of the fuse. The magnet is provided, and the Lorentz force due to the magnetic field of the fusing portion by the magnet is used to extend the arc of the fusing portion for a long time.

本発明のヒューズの消弧方法は、磁石でアーク領域を所定の磁界強度とし、磁界によるローレンツ力でアーク放電の荷電粒子に力を作用させて長く引き伸ばして経路を長くするので、ヒューズを極めて簡単な構造かつ省スペースとしながら、溶断時のアークを速やかに消弧してアーク放電の弊害を防止できる特徴がある。ヒューズ溶断時のアーク放電は、負荷に蓄えられるエネルギーによって発生する。このエネルギーは電流の二乗に比例して飛躍的に増加し、アーク放電時の放電電流で消費される。ローレンツ力でアークが長く引き伸ばされると、アーク放電領域は広く拡散され、また放電電圧も高くなってアークは速やかに消弧する。したがって、アーク放電による弊害、たとえばアーク放電による発火などの弊害が防止される。 In the method of extinguishing an arc of a fuse of the present invention, the arc region is set to a predetermined magnetic field strength by a magnet, and the Lorentz force of the magnetic field exerts a force on the charged particles of the arc discharge to extend the arc region for a long time, so that the fuse is extremely simple. It has a characteristic that it can quickly extinguish the arc at the time of fusing and prevent the harmful effects of arc discharge while having a simple structure and space saving. The arc discharge when the fuse is blown is generated by the energy stored in the load. This energy increases dramatically in proportion to the square of the current and is consumed by the discharge current during arc discharge. When the arc is stretched for a long time by the Lorentz force, the arc discharge region is widely diffused, the discharge voltage is also increased, and the arc is extinguished quickly. Therefore, the harmful effects of arc discharge, such as ignition due to arc discharge, are prevented.

本発明の電源装置は、磁石でヒューズの溶断部に磁界を発生させ、磁石の磁界でもってアーク放電している荷電粒子にローレンツ力を作用させて長く引き伸ばして経路を長くする。したがって、極めて簡単な構造としながら、ヒューズ溶断時のアーク放電を速やかに消弧してアーク放電の弊害を有効に防止できる特徴がある。ローレンツ力は、流れる電流に比例して大きくなるので、大電流を遮断する状態ではより強いローレンツ力が作用して、アーク５はより長く引き伸ばされる。このため、大電流で発生するアークも速やかに消弧できる。 In the power supply device of the present invention, a magnetic field is generated in a blown portion of a fuse by a magnet, and a Lorentz force is applied to a charged particle arc-discharged by the magnetic field of the magnet to extend the path for a long time. Therefore, although it has an extremely simple structure, it has a feature that the arc discharge at the time of blowing the fuse can be quickly extinguished and the harmful effects of the arc discharge can be effectively prevented. Since the Lorentz force increases in proportion to the flowing current, a stronger Lorentz force acts in a state where a large current is cut off, and the arc 5 is stretched longer. Therefore, the arc generated by a large current can be quickly extinguished.

本発明の一実施形態に係るヒューズを備える電源装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a power supply device including a fuse according to an embodiment of the present invention. 磁石の他の一例を示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view which shows another example of a magnet. 磁石の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a magnet. 本発明の一実施形態に係るヒューズを備える電源装置の概略断面図である。It is the schematic sectional drawing of the power supply apparatus which comprises the fuse which concerns on one Embodiment of this invention. 磁石の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a magnet. 磁石の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a magnet. 磁石の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of a magnet. 磁石の他の一例を示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view which shows another example of a magnet. ヒューズの他の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows another example of a fuse. ヒューズの他の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows another example of a fuse. ヒューズの他の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows another example of a fuse.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、以下の方法により特定されてもよい。ヒューズの消弧方法は、溶断部２ａの近傍に磁石４を配置し、磁石４の磁界によるローレンツ力でアーク５の方向を誘導し、その方向にアーク５が引き伸ばされることで、アーク５を速やかに消滅、すなわち消弧させる。 The method of extinguishing a fuse in a certain aspect of the present invention may be specified by the following method. The method of extinguishing the fuse is to place a magnet 4 in the vicinity of the fusing portion 2a, guide the direction of the arc 5 by the Lorentz force due to the magnetic field of the magnet 4, and stretch the arc 5 in that direction to promptly expel the arc 5. Disappears, that is, extinguishes the arc.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、磁石４に永久磁石４Ａを使用してもよい。また、本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、磁石４に、ヒューズ２に流れる電流で励起する電磁石４Ｂを使用すると共に、電磁石４Ｂをヒューズ２４に流れる放電電流で励起してもよい。 In the method of extinguishing a fuse in a certain aspect of the present invention, a permanent magnet 4A may be used for the magnet 4. Further, in the method of extinguishing an arc of a fuse according to an aspect of the present invention, an electromagnet 4B excited by a current flowing through the fuse 2 may be used for the magnet 4, and the electromagnet 4B may be excited by a discharge current flowing through the fuse 24.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、ヒューズ２を板状ヒューズ２Ｘとし、磁石４の一方の磁極を、板状ヒューズ２Ｘの表面の対向位置に配置して、磁石４のローレンツ力でアーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に平行な方向に引き伸ばしてもよい。 In the method of extinguishing a fuse according to an embodiment of the present invention, the fuse 2 is a plate-shaped fuse 2X, one magnetic pole of the magnet 4 is arranged at a position facing the surface of the plate-shaped fuse 2X, and the Lorentz force of the magnet 4 is used. The arc 5 may be stretched in a direction parallel to the surface of the plate-shaped fuse 2X.

以上の消弧方法は、磁石と板状ヒューズとを狭いスペースに配置できることに加えて、板状磁石の磁極面を広い面積でアーク領域に配置してアーク領域の磁界強度を強くできる特徴がある。板状磁石の磁極面で強磁界にできるアーク領域は、アークを長く引き伸ばして速やかに消弧できる特徴を実現する。この特性は、現実の使用状態において極めて大切である。それは、種々の電源装置において、ヒューズは極めて狭い領域に配置されることから、ヒューズに加えて磁石を配置する構造は、磁石を狭い領域に配置して優れた作用効果を実現することが要求されるからである。また、この構造は、磁石の磁束を有効に利用してアーク領域の磁界強度を高くできるので、低コストで弱い磁石を使用し、あるいは薄い磁石を使用してアークを長く引き伸ばしてアーク放電を速やかに消弧できる特徴も実現する。 The above arc extinguishing method has a feature that the magnet and the plate-shaped fuse can be arranged in a narrow space, and the magnetic pole surface of the plate-shaped magnet can be arranged in the arc region in a wide area to strengthen the magnetic field strength in the arc region. .. The arc region, which can be made into a strong magnetic field on the magnetic pole surface of the plate-shaped magnet, realizes the feature that the arc can be extended for a long time and quickly extinguished. This characteristic is extremely important in actual usage conditions. It is because the fuse is arranged in an extremely narrow area in various power supply devices, so that the structure in which the magnet is arranged in addition to the fuse is required to arrange the magnet in the narrow area to realize an excellent action and effect. This is because that. In addition, since this structure can effectively utilize the magnetic flux of the magnet to increase the magnetic field strength in the arc region, a weak magnet can be used at low cost, or a thin magnet can be used to extend the arc for a long time to expedite the arc discharge. It also realizes a feature that can be extinguished.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、ヒューズ２を板状ヒューズ２Ｘとし、磁石４の一方の磁極を、前記板状ヒューズ２Ｘの側縁の対向位置に配置して、磁石４のローレンツ力でアーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に直交する方向に引き伸ばしてもよい。 In the method of extinguishing a fuse according to an embodiment of the present invention, the fuse 2 is a plate-shaped fuse 2X, one magnetic pole of the magnet 4 is arranged at a position facing the side edge of the plate-shaped fuse 2X, and the magnet 4 is Lorentz. The arc 5 may be stretched by force in a direction orthogonal to the surface of the plate-shaped fuse 2X.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、溶断部２ａの近傍にひとつの磁石４を配置してアーク領域に磁界を発生させてもよい。 In the method of extinguishing an arc of a fuse according to an aspect of the present invention, one magnet 4 may be arranged in the vicinity of the fusing portion 2a to generate a magnetic field in the arc region.

以上の消弧方法は、ひとつの板状磁石をより狭いスペースに配置して、一つの板状磁石の磁極面から放射される磁束を有効に利用してアーク領域の磁界強度を強くできるので、永久磁石をさらに狭い領域に配置して、アーク領域の強い磁界でアークを長く引き伸ばしてアーク放電を速やかに消弧できる。さらに、この方法は、低コストで弱い永久磁石を使用し、あるいは薄い永久磁石を使用して磁界強度を強くできることと相乗して、永久磁石を一つとしてさらに部品コストと製造コストの両方を低減できる特徴を実現する。 In the above arc extinguishing method, one plate-shaped magnet can be arranged in a narrower space, and the magnetic flux radiated from the magnetic pole surface of one plate-shaped magnet can be effectively used to increase the magnetic field strength in the arc region. Permanent magnets can be placed in a narrower area to extend the arc longer with a strong magnetic field in the arc area and quickly extinguish the arc discharge. In addition, this method combines the ability to use weak permanent magnets at low cost or to increase magnetic field strength using thin permanent magnets, further reducing both component and manufacturing costs with a single permanent magnet. Realize the features that can be done.

本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、溶断部２ａの両側に磁石４を配置し、磁石４の異なる磁極面を互いに対向して配置してアーク領域に磁界を発生させてもよい。
以上の消弧方法は、溶断部の両側に磁石を配置し、磁石の異なる磁極面を互いに対向して配置するので、磁石により発生する磁界を強くできる。 In the method of extinguishing an arc of a fuse according to an aspect of the present invention, magnets 4 may be arranged on both sides of a fusing portion 2a, and different magnetic pole surfaces of the magnets 4 may be arranged so as to face each other to generate a magnetic field in an arc region.
In the above arc extinguishing method, magnets are arranged on both sides of the fusing portion, and different magnetic pole surfaces of the magnets are arranged so as to face each other, so that the magnetic field generated by the magnet can be strengthened.

さらに、本発明のある態様のヒューズの消弧方法は、磁石４の磁界発生領域１４を、アーク５を引き伸ばす方向に長い領域としてもよい。 Further, in the method of extinguishing an arc of a fuse according to an aspect of the present invention, the magnetic field generation region 14 of the magnet 4 may be a region long in the direction in which the arc 5 is stretched.

以上の消弧方法は、磁界発生領域をアークの方向に延長するので、溶断部から外側に引き伸ばされたアークに、さらにローレンツ力を作用させることができる。引き伸ばされたアークの両側部や先端部は、外側方向であって互いに広がる方向にローレンツ力を受けるので、溶断部から引き伸ばされたアークは、外周方向に引き伸ばされてより効果的に消弧される。 Since the above arc extinguishing method extends the magnetic field generation region in the direction of the arc, a Lorentz force can be further applied to the arc stretched outward from the fusing portion. Since both sides and the tip of the stretched arc receive Lorentz force in the outward direction and in the direction of spreading each other, the arc stretched from the fusing portion is stretched in the outer peripheral direction and extinguished more effectively. ..

本発明のある態様のヒューズを備える電源装置は、設定電流で溶断されるヒューズを備える電源装置であって、ヒューズ２が、設定電流で溶断する溶断部２ａを有し、ヒューズ２の溶断部２ａの近傍に磁界を発生させる磁石４を備え、磁石４による溶断部２ａの磁界によるローレンツ力で、溶断部２ａのアーク５が長く引き伸ばされるようにしている。 The power supply device including the fuse of the present invention is a power supply device including a fuse that is blown at a set current, and the fuse 2 has a blown portion 2a that blows at a set current, and the blown portion 2a of the fuse 2 is provided. A magnet 4 for generating a magnetic field is provided in the vicinity of the magnet 4, and the arc 5 of the fusing portion 2a is stretched for a long time by the Lorentz force generated by the magnetic field of the fusing portion 2a by the magnet 4.

本発明のある態様の電源装置は、磁石４を永久磁石４Ａとしてもよい。また、本発明のある態様のヒューズを備える電源装置は、磁石４を、励磁コイル１６をヒューズ２と直列に接続してなる電磁石４Ｂとしてもよい。 In the power supply device of an embodiment of the present invention, the magnet 4 may be a permanent magnet 4A. Further, the power supply device including the fuse of a certain aspect of the present invention may be an electromagnet 4B in which the magnet 4 is connected in series with the excitation coil 16 with the fuse 2.

本発明のある態様の電源装置は、ヒューズ２を板状として、磁石４が一方の磁極面をヒューズ２の板状表面の対向位置に配置し、磁石４がローレンツ力でアーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に平行な方向に引き伸ばしてもよい。 In the power supply device of one aspect of the present invention, the fuse 2 is plate-shaped, the magnet 4 arranges one magnetic pole surface at a position facing the plate-shaped surface of the fuse 2, and the magnet 4 uses Lorentz force to generate the arc 5 into a plate-shaped fuse. It may be stretched in a direction parallel to the surface of 2X.

本発明のある態様の電源装置は、ヒューズ２を板状として、磁石４が一方の磁極面をヒューズ２の側縁の対向位置に配置し、磁石４がローレンツ力でアーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に直交する方向に引き伸ばすことを特徴とする電源装置。 In the power supply device of one aspect of the present invention, the fuse 2 is plate-shaped, the magnet 4 arranges one magnetic pole surface at the opposite position of the side edge of the fuse 2, and the magnet 4 uses Lorentz force to generate the arc 5 into the plate-shaped fuse 2X. A power supply that is characterized by stretching in a direction orthogonal to the surface of the magnet.

本発明のある態様の電源装置は、ひとつの磁石４がアーク領域に磁界を発生させてもよい。 In a power supply unit of an aspect of the present invention, one magnet 4 may generate a magnetic field in the arc region.

本発明のある態様の電源装置は、磁石４が、溶断部２ａの両側に異なる磁極面を互いに対向して配置して、アーク領域に磁界を発生させてもよい。 In the power supply device of one aspect of the present invention, the magnet 4 may arrange different magnetic pole surfaces on both sides of the fusing portion 2a so as to face each other to generate a magnetic field in the arc region.

本発明のある態様の電源装置は、ヒューズ２と磁石４との間に絶縁材９を配置してもよい。 In the power supply device of one aspect of the present invention, the insulating material 9 may be arranged between the fuse 2 and the magnet 4.

本発明のある態様の電源装置は、磁石４の磁界によるローレンツ力で引き伸ばされたアーク５の放電スペース６を設けてもよい。この電源装置は、ローレンツ力で引き伸ばされたアークを放電スペースに案内するので、引き伸ばされたアークが付近の発火物やプラスチック等の非耐熱材等に接触して発火させ、あるいは損傷させるのを確実に防止できる。 The power supply device of an aspect of the present invention may be provided with a discharge space 6 of an arc 5 stretched by a Lorentz force due to a magnetic field of a magnet 4. This power supply guides the stretched arc by Lorentz force to the discharge space, so it is certain that the stretched arc will ignite or be damaged by contact with nearby ignition materials or non-heat resistant materials such as plastic. Can be prevented.

本発明のある態様の電源装置は、磁石４の磁界によるローレンツ力で引き伸ばされたアーク５を通過させる放電隙間７を放電スペース６の端部に設けてもよい。この電源装置は、アークを案内する放電隙間を放電スペースの端部に設けるので、アークが引き伸ばされる長さを制限することなく、アークを速やかに消弧できる。 The power supply device according to an aspect of the present invention may be provided with a discharge gap 7 at the end of the discharge space 6 for passing the arc 5 stretched by the Lorentz force due to the magnetic field of the magnet 4. Since this power supply unit provides a discharge gap for guiding the arc at the end of the discharge space, the arc can be quickly extinguished without limiting the length in which the arc is stretched.

本発明のある態様の電源装置は、ヒューズ２の溶断部２ａの周囲に隙間１５を設けて、溶断部２ａを周囲に対して非接触状態で配置してもよい。この電源装置は、ヒューズの溶断部の周囲に隙間を設けて、周囲の部品に対して非接触状態で配置するので、溶断部が周囲の部品に接触するのを抑制して異音や振動等を有効に防止できる。 In the power supply device of one aspect of the present invention, a gap 15 may be provided around the blown portion 2a of the fuse 2, and the blown portion 2a may be arranged in a non-contact state with respect to the surroundings. Since this power supply device is arranged in a non-contact state with the surrounding parts by providing a gap around the blown part of the fuse, it suppresses the blown part from coming into contact with the surrounding parts, causing abnormal noise, vibration, etc. Can be effectively prevented.

本発明のある態様の電源装置は、電源装置が車両の走行用のモータ１２に電力を供給する電源としてもよい。 The power supply device according to an aspect of the present invention may be a power supply in which the power supply device supplies electric power to the motor 12 for traveling the vehicle.

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのヒューズの消弧方法とヒューズを備える電源装置を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction or position (for example, "upper", "lower", and other terms including those terms) are used as necessary, but the use of these terms is used. The purpose is to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the meaning of these terms does not limit the technical scope of the present invention. Further, the parts having the same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same or equivalent parts or members.
Further, the embodiments shown below exemplify a fuse arc extinguishing method for embodying the technical idea of the present invention and a power supply device including the fuse, and the present invention is not limited to the following. In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description, but are exemplified. It was intended. Further, the contents described in one embodiment and the embodiment can be applied to other embodiments and the embodiments. In addition, the size and positional relationship of the members shown in the drawings may be exaggerated in order to clarify the explanation.

以下、ヒューズ溶断時のアークを速やかに消滅させる方法と、このヒューズを備える車両用の電源装置を具体的に詳述する。 Hereinafter, a method for promptly extinguishing an arc when a fuse is blown and a power supply device for a vehicle equipped with this fuse will be specifically described.

図１は、車両の走行用のモータに電力を供給する電源装置のブロック図を示している。この電源装置１００は、複数の電池１を直列に接続している電池ブロック１０の出力側に、ヒューズ２とコントロール回路３とを直列に接続している。コントロール回路３は、モータ１２と発電機１３からなる負荷１１に接続されて、電池ブロック１０の放電電流と充電電流をコントロールする。電池ブロック１０からモータ１２に電力を供給して車両を走行し、発電機１３から電池ブロック１０に電力を供給して電池ブロック１０を回生制動して車両を減速する。コントロール回路３は、アクセルやブレーキ、さらに電池１の残容量などパラメーターとしてモータ１２と発電機１３への電流をコントロールして車両を走行させる。 FIG. 1 shows a block diagram of a power supply device that supplies electric power to a motor for traveling a vehicle. In the power supply device 100, the fuse 2 and the control circuit 3 are connected in series to the output side of the battery block 10 in which a plurality of batteries 1 are connected in series. The control circuit 3 is connected to a load 11 including a motor 12 and a generator 13 to control the discharge current and the charge current of the battery block 10. The battery block 10 supplies electric power to the motor 12 to drive the vehicle, and the generator 13 supplies electric power to the battery block 10 to regenerate and brake the battery block 10 to decelerate the vehicle. The control circuit 3 controls the current to the motor 12 and the generator 13 as parameters such as the accelerator, the brake, and the remaining capacity of the battery 1 to drive the vehicle.

ヒューズ２は、電池ブロック１０に過大電流が流れると溶断して電流を遮断する。図１のヒューズ２は、設定電流で溶断する溶断部２ａの両側に非溶断部２ｂを連結している。図のヒューズ２は板状ヒューズ２Ｘで、所定の電気抵抗の金属板を裁断して安価に多量生産できる。溶断部２ａは切り欠き部２ｃを設けて非溶断部２ｂよりも断面積を小さくして電気抵抗を大きくしている。ヒューズ２が溶断する設定電流は、溶断部２ａは切り欠き部２ｃの大きさで電気抵抗を調整して調整できる。切り欠き部２ｃの大きさが電気抵抗を特定するからであ。切り欠き部２ｃを大きくして電気抵抗を大きくでき、切り欠き部２ｃを小さくして電気抵抗を小さくできる。また、ヒューズ２となる金属板の抵抗率と厚さも溶接部の電気抵抗を特定するので、切り欠き部２ｃの大きさは、金属板の材質や厚さを考慮して、溶断する設定電流となるように特定される。 When an excessive current flows through the battery block 10, the fuse 2 blows and cuts off the current. In the fuse 2 of FIG. 1, non-fuse portions 2b are connected to both sides of a fusing portion 2a that is blown at a set current. The fuse 2 in the figure is a plate-shaped fuse 2X, which can be mass-produced at low cost by cutting a metal plate having a predetermined electric resistance. The fusing portion 2a is provided with a notch portion 2c so that the cross-sectional area is smaller than that of the non-fusing portion 2b and the electrical resistance is increased. The set current at which the fuse 2 is blown can be adjusted by adjusting the electric resistance of the blown portion 2a with the size of the cutout portion 2c. This is because the size of the notch 2c specifies the electrical resistance. The notch 2c can be made large to increase the electric resistance, and the notch 2c can be made small to make the electric resistance small. In addition, since the resistivity and thickness of the metal plate that becomes the fuse 2 also specify the electrical resistance of the welded portion, the size of the notch portion 2c is the set current that blows in consideration of the material and thickness of the metal plate. Is specified to be.

図１の電源装置１００は、ヒューズ２の溶断部２ａに接近して、アーク領域に磁界を発生させる磁石４を配置している。図に示す磁石４は、永久磁石４Ａとしている。図１の永久磁石４Ａは、対向面をＮ極とＳ極の磁極面とする板状磁石４ａである。板状磁石４ａは、フィライト磁石、ネオジウム磁石、サマリウム磁石、あるいはネオジウム磁石やサマリウム磁石を砕いてゴムやプラスチックに練り込んだボンド磁石である。とくに、ネオジウム磁石の板状磁石４ａは、安価で強い磁界強度にできる特徴がある。また、ボンド磁石の板状磁石４ａは、フィライト磁石に匹敵する磁界強度を実現しながら、可撓性があるので狭い隙間に配置でき、さらに絶縁特性を生かしてヒューズ２に接近して、あるいは接触して配置できる。図１の板状磁石４ａは、溶断部２ａのほぼ全体をカバーする大きさとしている。ただし、永久磁石４Ａは、その外形を、溶断部２ａの全体よりも小さく、あるいは大きくすることができる。板状磁石４ａは大きくして、アーク５をより強い力で引き伸ばすことができるが、小さい永久磁石４Ａも磁力の強い板状磁石４ａを使用して、アーク５を長く引き伸ばすことができるので、永久磁石４Ａの大きさと磁力の強さは、発生するアーク５のエネルギーを考慮して最適値に設定される。 In the power supply device 100 of FIG. 1, a magnet 4 that generates a magnetic field is arranged in an arc region in close proximity to the blown portion 2a of the fuse 2. The magnet 4 shown in the figure is a permanent magnet 4A. The permanent magnet 4A in FIG. 1 is a plate-shaped magnet 4a having facing surfaces as magnetic pole surfaces of N pole and S pole. The plate-shaped magnet 4a is a philite magnet, a neodium magnet, a samarium magnet, or a bond magnet obtained by crushing a neodium magnet or a samarium magnet and kneading it into rubber or plastic. In particular, the plate-shaped magnet 4a of a neodymium magnet has a feature that it can be inexpensive and has a strong magnetic field strength. Further, the plate-shaped magnet 4a of the bond magnet can be arranged in a narrow gap because it is flexible while realizing a magnetic field strength comparable to that of a Philite magnet, and further, taking advantage of the insulating characteristics, it approaches or contacts the fuse 2. Can be placed. The plate-shaped magnet 4a in FIG. 1 has a size that covers almost the entire fusing portion 2a. However, the outer shape of the permanent magnet 4A can be made smaller or larger than the entire fusing portion 2a. The plate-shaped magnet 4a can be enlarged to stretch the arc 5 with a stronger force, but the small permanent magnet 4A can also stretch the arc 5 for a long time by using the plate-shaped magnet 4a having a strong magnetic force, so that it is permanent. The size of the magnet 4A and the strength of the magnetic force are set to the optimum values in consideration of the energy of the generated arc 5.

板状磁石４ａは、一方の磁極面を板状ヒューズ２Ｘの表面に接近して配置している。ここで、板状磁石４ａの磁極面と溶断部２ａとの距離も、アーク５のエネルギーと磁石４のエネルギーによって最適に設定される。図１において板状磁石４ａは、Ｓ極面を板状ヒューズ２Ｘの対向位置に配置している。この板状磁石４ａは、Ｎ極面（図において上面）から出てＳ極面（図において下面）に入る磁束をアーク領域に通過させて、アーク領域に磁界を発生させる。このように、板状磁石４ａは、一方の磁極面を板状ヒューズ２Ｘの表面に対向して配置できるので、磁束を有効にアーク領域に通過させて、アーク領域の磁界強度を強くできる。 The plate-shaped magnet 4a has one magnetic pole surface arranged close to the surface of the plate-shaped fuse 2X. Here, the distance between the magnetic pole surface of the plate-shaped magnet 4a and the fusing portion 2a is also optimally set by the energy of the arc 5 and the energy of the magnet 4. In FIG. 1, the plate-shaped magnet 4a has an S pole surface arranged at a position facing the plate-shaped fuse 2X. The plate-shaped magnet 4a passes a magnetic flux that exits from the N pole surface (upper surface in the figure) and enters the S pole surface (lower surface in the figure) into the arc region to generate a magnetic field in the arc region. As described above, since one of the magnetic pole surfaces of the plate-shaped magnet 4a can be arranged to face the surface of the plate-shaped fuse 2X, the magnetic flux can be effectively passed through the arc region and the magnetic field strength in the arc region can be increased.

さらに、図の電源装置１００は、板状ヒューズ２Ｘの片側面（図において上面）に、ひとつの板状磁石４ａを配置している。板状磁石４ａは、磁極面を板状ヒューズ２Ｘの表面に対向して配置している。この配置は、板状磁石４ａの一方の磁極面からアーク領域に広い領域で磁界を発生できる。図１の電源装置は、板状ヒューズ２Ｘの上面に対向して板状磁石４ａを配置しているが、板状磁石４ａは板状ヒューズ２Ｘの下面に配置することもできる。 Further, in the power supply device 100 in the figure, one plate-shaped magnet 4a is arranged on one side surface (upper surface in the figure) of the plate-shaped fuse 2X. The plate-shaped magnet 4a has a magnetic pole surface facing the surface of the plate-shaped fuse 2X. In this arrangement, a magnetic field can be generated in a wide region from one magnetic pole surface of the plate-shaped magnet 4a to the arc region. In the power supply device of FIG. 1, the plate-shaped magnet 4a is arranged facing the upper surface of the plate-shaped fuse 2X, but the plate-shaped magnet 4a can also be arranged on the lower surface of the plate-shaped fuse 2X.

また、磁石４は、図２に示すように、板状ヒューズ２Ｘの両面に配置することもできる。板状ヒューズ２Ｘの両面に配置される一対の永久磁石４Ａは、対向面を異なる磁極として、永久磁石４Ａ間の磁界強度を相当に強くできる特徴がある。図２に示す永久磁石４Ａは、板状ヒューズ２Ｘの上面側に配置される板状磁石４ａの一方の磁極面であるＳ極面を板状ヒューズ２Ｘの上面に対向して配置し、板状ヒューズ２Ｘの下面側に配置される板状磁石４ａの一方の磁極面であるＮ極面を板状ヒューズ２Ｘの下面に対向して配置している。この磁石４は、図に示すように、ヒューズ２の溶断部２ａの近傍に、溶断部２ａを下面から上面に貫く磁束による磁界を発生させる。 Further, as shown in FIG. 2, the magnet 4 can be arranged on both sides of the plate-shaped fuse 2X. The pair of permanent magnets 4A arranged on both sides of the plate-shaped fuse 2X has a feature that the magnetic field strength between the permanent magnets 4A can be considerably increased by using the facing surfaces as different magnetic poles. In the permanent magnet 4A shown in FIG. 2, the S pole surface, which is one magnetic pole surface of the plate magnet 4a arranged on the upper surface side of the plate fuse 2X, is arranged so as to face the upper surface of the plate fuse 2X, and has a plate shape. The N-pole surface, which is one magnetic pole surface of the plate-shaped magnet 4a arranged on the lower surface side of the fuse 2X, is arranged so as to face the lower surface of the plate-shaped fuse 2X. As shown in the figure, the magnet 4 generates a magnetic field due to a magnetic flux penetrating the blown portion 2a from the lower surface to the upper surface in the vicinity of the blown portion 2a of the fuse 2.

永久磁石４Ａによるアーク領域の磁界は、アーク５に作用してアーク５を矢印Ａで示す方向に引き伸ばす。ローレンツ力がフレミングの左手の法則で示す方向に作用するからである。図１の板状磁石４ａは、板状ヒューズ２Ｘとの対向面をＳ極としているので、アーク５は矢印Ａに引き伸ばされる。フレミングの左手の法則は、中指が電流の方向、人差し指が磁界の方向、親指がローレンツ力の作用する方向となるので、アーク５は矢印Ａで示す方向に引き伸ばされる。ローレンツ力が作用する方向は、磁界の方向を逆にして逆転できるので、板状磁石４ａの磁極を上下反転して矢印Ａと反対方向にアーク５を引き伸ばすことができる。また、図２に示す一対の永久磁石４Ａは、図において板状ヒューズ２Ｘを下方から上方に向かって貫く上向きの磁界を発生させるので、アーク５は矢印Ａで示す方向に引き伸ばされる。この磁石４も、永久磁石４Ａの磁極を上下反転して矢印Ａと反対方向にアーク５を引き伸ばすことができる。 The magnetic field in the arc region generated by the permanent magnet 4A acts on the arc 5 and stretches the arc 5 in the direction indicated by the arrow A. This is because the Lorentz force acts in the direction indicated by Fleming's left-hand rule. Since the plate-shaped magnet 4a in FIG. 1 has an S pole on the surface facing the plate-shaped fuse 2X, the arc 5 is stretched by the arrow A. Fleming's left-hand rule is that the middle finger is in the direction of the electric current, the index finger is in the direction of the magnetic field, and the thumb is in the direction of the Lorentz force, so the arc 5 is stretched in the direction indicated by the arrow A. Since the direction in which the Lorentz force acts can be reversed by reversing the direction of the magnetic field, the magnetic poles of the plate-shaped magnet 4a can be turned upside down to extend the arc 5 in the direction opposite to the arrow A. Further, since the pair of permanent magnets 4A shown in FIG. 2 generate an upward magnetic field penetrating the plate-shaped fuse 2X from the lower side to the upper side in the figure, the arc 5 is stretched in the direction indicated by the arrow A. The magnet 4 can also invert the magnetic poles of the permanent magnet 4A upside down to extend the arc 5 in the direction opposite to the arrow A.

さらに、板状ヒューズ２Ｘの表面に沿って配置される板状磁石４ａは、図３に示すように、永久磁石４Ａの磁界発生領域１４を、アーク５を引き伸ばす方向に長い領域とすることもできる。図に示す板状磁石４ａは、溶断部２ａの表面（図においては下面）から、アーク５が引き伸ばされる方向に延長された外形としており、溶断部２ａ及びその側縁側に突出する領域を磁界発生領域１４としている。図に示す板状磁石４ａは、板状ヒューズ２Ｘの下面に沿って配置しているが、板状磁石４ａは溶断部２ａの両側であって、板状ヒューズ２Ｘの両面に沿って配置することもできる。このように、磁界発生領域１４をアーク５の方向に延長する構造は、図３に示すように、溶断部２ａから外側に引き伸ばされたアーク５に、さらにローレンツ力を作用させることができる。ヘアピン形状に引き伸ばされたアーク５の両側部５Ｂは、矢印Ｂで示すように、互いに逆方向に広がるようにローレンツ力が作用する。また、アーク５の先端部５Ａは、矢印Ａで示す方ように、さらにアーク５を引き伸ばす方向にローレンツ力が作用する。これにより、溶断部２ａから引き伸ばされたアーク５は、ヘアピン形状から滴状に広がる形状に引き伸ばされてより効果的に消弧される。 Further, as shown in FIG. 3, the plate-shaped magnet 4a arranged along the surface of the plate-shaped fuse 2X can have the magnetic field generation region 14 of the permanent magnet 4A as a long region in the direction in which the arc 5 is stretched. .. The plate-shaped magnet 4a shown in the figure has an outer shape extending from the surface (lower surface in the figure) of the fusing portion 2a in the direction in which the arc 5 is stretched, and a magnetic field is generated in a region protruding toward the fusing portion 2a and its side edge side. Area 14 is used. The plate-shaped magnet 4a shown in the figure is arranged along the lower surface of the plate-shaped fuse 2X, but the plate-shaped magnet 4a is arranged on both sides of the fusing portion 2a and is arranged along both sides of the plate-shaped fuse 2X. You can also. As shown in FIG. 3, the structure that extends the magnetic field generation region 14 in the direction of the arc 5 can further exert Lorentz force on the arc 5 that is stretched outward from the fusing portion 2a. Lorentz force acts on both side portions 5B of the arc 5 stretched in the shape of a hairpin so as to spread in opposite directions as shown by the arrow B. Further, as shown by the arrow A, the Lorentz force acts on the tip portion 5A of the arc 5 in the direction of further extending the arc 5. As a result, the arc 5 stretched from the fusing portion 2a is stretched from a hairpin shape to a shape that spreads like a drop, and is more effectively extinguished.

図１～図３は、ヒューズ２を板状ヒューズ２Ｘとすると共に、磁石４の磁極を、板状ヒューズ２Ｘの表面の対向位置に配置して、磁石４のローレンツ力でアーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に平行な方向に引き伸ばす状態を示している。ローレンツ力は、流れる電流に比例して大きくなるので、大電流を遮断する状態ではより強いローレンツ力が作用して、アーク５はより長く引き伸ばされる。このため、大電流を遮断して発生するアーク５は、図の鎖線で示すように長く引き伸ばされて速やかに消弧される。 In FIGS. 1 to 3, the fuse 2 is a plate-shaped fuse 2X, the magnetic poles of the magnet 4 are arranged at opposite positions on the surface of the plate-shaped fuse 2X, and the arc 5 is a plate-shaped fuse by the Lorentz force of the magnet 4. It shows a state of stretching in a direction parallel to the surface of 2X. Since the Lorentz force increases in proportion to the flowing current, a stronger Lorentz force acts in a state where a large current is cut off, and the arc 5 is stretched longer. Therefore, the arc 5 generated by interrupting the large current is stretched for a long time as shown by the chain line in the figure and is quickly extinguished.

永久磁石４Ａとヒューズ２との間には、プラスチックや無機材の絶縁材９を配置して、永久磁石４Ａとヒューズ２とを確実に絶縁しながら、互いに接近して配置できる。板状磁石４ａと板状ヒューズ２Ｘは、シート状あるいは板状の絶縁材９を間に配置して、対向面が互いに接近する位置に配置できるので、板状磁石４ａによるアーク領域の磁界強度を強くできる特徴がある。また、車両用の電源装置のように使用状態で振動を受ける環境においても、磁石４をヒューズ２に接触させることなく、接近して配置してアーク領域の磁界強度を強くできる特徴がある。 An insulating material 9 made of a plastic or an inorganic material can be arranged between the permanent magnet 4A and the fuse 2 so that the permanent magnet 4A and the fuse 2 can be arranged close to each other while being surely insulated from each other. Since the plate-shaped magnet 4a and the plate-shaped fuse 2X can be arranged at a position where the facing surfaces are close to each other by arranging the sheet-shaped or plate-shaped insulating material 9 in between, the magnetic field strength in the arc region by the plate-shaped magnet 4a can be increased. There is a feature that can be strengthened. Further, even in an environment such as a power supply device for a vehicle that is subjected to vibration in a used state, the magnet 4 can be arranged close to the fuse 2 without contacting the fuse 2 to increase the magnetic field strength in the arc region.

図１の概略ブロック図と図４の断面図に示す電源装置１００は、放電電流で引き伸ばされるアーク５の放電スペース６を設けている。放電スペース６は、アーク５を案内する中空部で、アーク５を電源装置１００の構成材料に衝突させることなく長く引き伸ばす形状と大きさに設定している。たとえば、９００Ａの負荷電流を遮断するヒューズ２は、アーク５を２ｃｍ以上に引き伸ばして速やかに消弧できるので、放電スペース６は、アーク５が引き伸ばされる方向の長さを、たとえば２ｃｍ以上とする。さらに、図４の断面図に示す電源装置１００は、放電電流で引き伸ばされたアーク５を通過させる放電隙間７を設けている。この構造は、アーク５の一部を放電隙間７に通過させるので、放電スペース６を狭くしてアーク５を長く引き伸ばすことができる。放電スペース６や放電隙間７は、電池ブロック１０の上方に配置している電池ブロック１０のケース、回路基板を実装しているベース基板、電池１を接続している金属板のバスバーを定位置に配置するバスバーホルダー、電源装置のインナーケースや外装ケースなどのプラスチック部品８で設けられる。 The power supply device 100 shown in the schematic block diagram of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 4 is provided with a discharge space 6 of an arc 5 stretched by a discharge current. The discharge space 6 is a hollow portion that guides the arc 5, and is set in a shape and size that extends the arc 5 for a long time without colliding with the constituent materials of the power supply device 100. For example, since the fuse 2 that cuts off the load current of 900 A can stretch the arc 5 to 2 cm or more and quickly extinguish the arc 5, the discharge space 6 has a length in the direction in which the arc 5 is stretched, for example, 2 cm or more. Further, the power supply device 100 shown in the cross-sectional view of FIG. 4 is provided with a discharge gap 7 for passing the arc 5 stretched by the discharge current. In this structure, since a part of the arc 5 is passed through the discharge gap 7, the discharge space 6 can be narrowed and the arc 5 can be extended for a long time. In the discharge space 6 and the discharge gap 7, the case of the battery block 10 arranged above the battery block 10, the base board on which the circuit board is mounted, and the bus bar of the metal plate to which the battery 1 is connected are in fixed positions. It is provided with plastic parts 8 such as a bus bar holder to be arranged, an inner case and an outer case of a power supply device.

さらに、図４に示す電源装置１００は、ヒューズ２の溶断部２ａの周囲に隙間１５を設けており、溶断部２ａを周囲に配置された絶縁材９やプラスチック部品８に対して非接触状態で配置している。このように、ヒューズ２の溶断部ａの周囲に隙間１５を設けて、周囲の部品に対して非接触状態で配置する構造は、溶断部２ａが周囲の部品に接触することで発生する異音や振動等を有効に防止できる特徴がある。また、ヒューズ２の溶断時において、溶断部２ａから周囲の部品への熱伝導を抑制できる。 Further, the power supply device 100 shown in FIG. 4 is provided with a gap 15 around the blown portion 2a of the fuse 2, and the blown portion 2a is in a non-contact state with respect to the insulating material 9 and the plastic component 8 arranged around the blown portion 2. It is arranged. In this way, the structure in which the gap 15 is provided around the blown portion a of the fuse 2 and is arranged in a non-contact state with respect to the surrounding parts is an abnormal noise generated when the blown portion 2a comes into contact with the surrounding parts. It has the feature that it can effectively prevent vibration and vibration. Further, when the fuse 2 is blown, heat conduction from the blown portion 2a to the surrounding parts can be suppressed.

さらに、電源装置は、図５に示すように、磁石４の一方の磁極を、板状ヒューズ２Ｘの側縁の対向位置に配置することもできる。図５のヒューズ２は、板状ヒューズ２Ｘであって、溶断部２ａの側縁との対向位置に永久磁石４Ａを配置している。図に示す永久磁石４Ａはブロック状であって、一方の磁極面（図においてはＮ極面）を、溶断部２ａの側縁に接近して配置している。永久磁石４Ａによる磁界は、アーク５にローレンツ力を作用させて、図の矢印Ａで示すように、アーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に直交する方向に引き伸ばして消弧する。図５においては、一つの磁石４を、ヒューズ２の溶断部２ａの片側にのみ配置しているが、ヒューズ２の溶断部２ａの両側に一対の磁石４を配置することもできる。溶断部２ａの両側に配置される磁石４は、異なる磁極面を互いに対向して配置して、アーク領域に強い磁界を発生させることができる。 Further, as shown in FIG. 5, the power supply device can also arrange one magnetic pole of the magnet 4 at a position facing the side edge of the plate-shaped fuse 2X. The fuse 2 in FIG. 5 is a plate-shaped fuse 2X, and a permanent magnet 4A is arranged at a position facing the side edge of the blown portion 2a. The permanent magnet 4A shown in the figure has a block shape, and one magnetic pole surface (N-pole surface in the figure) is arranged close to the side edge of the fusing portion 2a. The magnetic field generated by the permanent magnet 4A exerts a Lorentz force on the arc 5 to extend the arc 5 in a direction orthogonal to the surface of the plate-shaped fuse 2X and extinguish the arc 5 as shown by an arrow A in the figure. In FIG. 5, one magnet 4 is arranged only on one side of the blown portion 2a of the fuse 2, but a pair of magnets 4 may be arranged on both sides of the blown portion 2a of the fuse 2. The magnets 4 arranged on both sides of the fusing portion 2a can arrange different magnetic pole surfaces so as to face each other to generate a strong magnetic field in the arc region.

以上の実施形態では、ヒューズ２の溶断部２ａの近傍に配置される磁石４を永久磁石４Ａとする例を示している。ただ、磁石４には、図６～図８に示すように、永久磁石４Ａに代わって電磁石４Ｂを使用してもよい。これらの図に示す電磁石４Ｂは励磁コイル１６を備えており、この励磁コイル１６をヒューズ２と直列に接続している。これらの電磁石４Ｂは、ヒューズ２に流れる放電電流で励起されて、アーク領域に磁界を発生させる。 In the above embodiment, an example is shown in which the magnet 4 arranged in the vicinity of the blown portion 2a of the fuse 2 is a permanent magnet 4A. However, as shown in FIGS. 6 to 8, an electromagnet 4B may be used for the magnet 4 instead of the permanent magnet 4A. The electromagnet 4B shown in these figures includes an exciting coil 16, and the exciting coil 16 is connected in series with the fuse 2. These electromagnets 4B are excited by the discharge current flowing through the fuse 2 to generate a magnetic field in the arc region.

図６に示す電磁石４Ｂは、励磁コイル１６を板状ヒューズ２Ｘの表面に配置している。励磁コイル１６からなる電磁石４Ｂは、コイルの端面を磁極面としており、この磁極面を溶断部２ａの近傍であって、板状ヒューズ２Ｘの上面に対向して配置している。この構造は、電磁石４Ｂによる磁束が板状ヒューズ２Ｘを垂直方向に貫くことにより、アーク５にローレンツ力を作用させて、図の矢印Ａで示すように、アーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に平行な方向に引き伸ばして消弧する。 In the electromagnet 4B shown in FIG. 6, the exciting coil 16 is arranged on the surface of the plate-shaped fuse 2X. The electromagnet 4B made of the exciting coil 16 has an end surface of the coil as a magnetic pole surface, and this magnetic pole surface is arranged in the vicinity of the fusing portion 2a and facing the upper surface of the plate-shaped fuse 2X. In this structure, the magnetic flux generated by the electromagnet 4B penetrates the plate-shaped fuse 2X in the vertical direction to apply Lorentz force to the arc 5, and as shown by the arrow A in the figure, the arc 5 is applied to the surface of the plate-shaped fuse 2X. Stretch in parallel direction to extinguish the arc.

図７に示す電磁石４Ｂは、励磁コイル１６の中心に磁性体からなるコア部材１７を備えている。このように、励磁コイル１６に磁性体を挿入することで電磁石４Ｂを強くしている。このような磁性体として、鉄、フェライト、ケイ素鋼等が使用できる。図の電磁石４Ｂは、板状ヒューズ２Ｘの溶断部２ａの側縁の対向位置に配置している。この電磁石４Ｂは、磁性体であるコア部材１７の端面を磁極面としており、この磁極面を溶断部２ａの側縁に対向して配置している。この構造は、電磁石４Ｂによる磁界が、アーク５にローレンツ力を作用させて、図の矢印Ａで示すように、アーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に直交する方向に引き伸ばして消弧する。 The electromagnet 4B shown in FIG. 7 includes a core member 17 made of a magnetic material at the center of the exciting coil 16. In this way, the electromagnet 4B is strengthened by inserting a magnetic material into the excitation coil 16. As such a magnetic material, iron, ferrite, silicon steel or the like can be used. The electromagnet 4B in the figure is arranged at a position facing the side edge of the blown portion 2a of the plate-shaped fuse 2X. The electromagnet 4B has an end surface of a core member 17 which is a magnetic material as a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface is arranged so as to face the side edge of the fusing portion 2a. In this structure, the magnetic field generated by the electromagnet 4B causes the arc 5 to exert a Lorentz force, and as shown by the arrow A in the figure, the arc 5 is stretched in a direction orthogonal to the surface of the plate-shaped fuse 2X and extinguished.

さらに、図８に示す電磁石４Ｂは、励磁コイル１６の中心に磁性体からなる環状コア１８を備えている。図８に示す環状コア１８は、磁性体をＣ字状に加工して製造している。環状コア１８を備える電磁石４Ｂは、Ｃ字状の切断部１８Ａの対向面を異なる磁極面としており、互いに対向する磁極面を、ヒューズ２の溶断部２ａの両側、図においては上下の両面に配置している。この構造の電磁石４Ｂは、環状コア１８の切断部１８Ａをヒューズ２の溶断部２ａに配置することで、溶断部２ａに対して強い磁界を安定して発生させることができる。電磁石４Ｂによる磁束が板状ヒューズ２Ｘを垂直方向に貫くことにより、アーク５にローレンツ力を作用させて、図の矢印Ａで示すように、アーク５を板状ヒューズ２Ｘの表面に平行な方向に引き伸ばして消弧する。 Further, the electromagnet 4B shown in FIG. 8 includes an annular core 18 made of a magnetic material at the center of the exciting coil 16. The annular core 18 shown in FIG. 8 is manufactured by processing a magnetic material into a C shape. In the electromagnet 4B provided with the annular core 18, the facing surfaces of the C-shaped cutting portions 18A are different magnetic pole surfaces, and the magnetic pole surfaces facing each other are arranged on both sides of the blown portion 2a of the fuse 2, both upper and lower sides in the figure. is doing. The electromagnet 4B having this structure can stably generate a strong magnetic field with respect to the blown portion 2a by arranging the cut portion 18A of the annular core 18 in the blown portion 2a of the fuse 2. The magnetic flux generated by the electromagnet 4B penetrates the plate-shaped fuse 2X in the vertical direction, thereby applying Lorentz force to the arc 5, and as shown by the arrow A in the figure, the arc 5 is directed in the direction parallel to the surface of the plate-shaped fuse 2X. Stretch and extinguish the arc.

以下、ヒューズ２の構造と、ヒューズ２の他の例について詳述する。
図１～図８のヒューズは、金属板を長方形に裁断して、両端部を非溶断部２ｂ、中央部を溶断部２ａとして、溶断部２ａの両側には切り欠き部２ｃを設けている。さらに、ヒューズ２は、図９～図１１に示す形状に金属板を裁断して製作することもできる。図９のヒューズ２Ｂは、溶断部２ａの両端に非溶断部２ｂを連結した形状であって、平面形状において溶断部２ａと非溶断部２ｂとを溝形に配置して、溶断部２ａを溝部２ｄに配置している。この形状のヒューズ２は、放電電流で発生する磁束と永久磁石４の磁束を同じ方向として、アーク領域の磁束を強くできる。この形状の板状ヒューズ２Ｘは、アーク放電する状態で流れる放電電流で発生する磁束を永久磁石４の磁束と同じ方向として、アーク領域の磁界強度を強くできる。矢印Ｉで示す方向に流れる放電電流で、矢印Ｂで示す方向に磁束が発生するので、板状磁石４ａの板状ヒューズ２Ｘとの対向面をＳ極として磁界強度を強くできる。とくに、この形状は、溝部２ｄの内部には、溶断部２ａの電流による磁束と、一対の非溶断部２ｂを流れる電流による全ての磁束が同じ方向となって磁束密度が高くなって板状磁石４ａの磁界強度を相当に強くできる。 Hereinafter, the structure of the fuse 2 and other examples of the fuse 2 will be described in detail.
In the fuses of FIGS. 1 to 8, a metal plate is cut into a rectangular shape, both ends thereof are non-fused portions 2b, the central portion is a fusing portion 2a, and notches 2c are provided on both sides of the fusing portion 2a. Further, the fuse 2 can also be manufactured by cutting a metal plate into the shapes shown in FIGS. 9 to 11. The fuse 2B of FIG. 9 has a shape in which the non-fusing portion 2b is connected to both ends of the fusing portion 2a. It is placed in 2d. The fuse 2 having this shape can increase the magnetic flux in the arc region by setting the magnetic flux generated by the discharge current and the magnetic flux of the permanent magnet 4 in the same direction. The plate-shaped fuse 2X having this shape can increase the magnetic field strength in the arc region by setting the magnetic flux generated by the discharge current flowing in the state of arc discharge in the same direction as the magnetic flux of the permanent magnet 4. Since the magnetic flux is generated in the direction indicated by the arrow B by the discharge current flowing in the direction indicated by the arrow I, the magnetic field strength can be increased by using the facing surface of the plate magnet 4a with the plate fuse 2X as the S pole. In particular, in this shape, inside the groove 2d, the magnetic flux due to the current of the fusing portion 2a and all the magnetic fluxes due to the current flowing through the pair of non-fusing portions 2b are in the same direction, and the magnetic flux density becomes high, resulting in a plate magnet. The magnetic field strength of 4a can be considerably increased.

図１０の平面図に示すヒューズ２Ｃは、全体形状を溶断部２ａを折り曲げ部２ｅとして折り曲げられた形状として、非溶断部２ｂを折り曲げ部２ｅの両端に連結する形状としている。この板状ヒューズ２Ｘも金属板を裁断して安価に多量生産できる。このヒューズ２Ｃは、アーク放電する状態で流れる放電電流が、矢印Ｉで示す方向に流れて、矢印Ｂで示す方向に磁束が発生して板状磁石４ａの磁束を強めることができる。とくに、折り曲げ部２ｅの内側は、溶断部２ａの電流による磁束と、一対の非溶断部２ｂを流れる電流による全ての磁束が同じ方向となって磁束密度が高くして、磁界強度を強くできる。折り曲げ部２ｅの内側に集まって同じ方向に通過する磁束は、永久磁石４の磁界強度を強くして、アークを矢印Ａで示す方向に引き伸ばす。この形状のヒューズ２は、折り曲げ部２ｅの折り曲げ角（θ）を小さくして、折り曲げ部２ｅの内側の磁界強度を強くできるので、折り曲げ角（θ）を小さくして、アーク５をより長く引き伸ばすことができる。 The fuse 2C shown in the plan view of FIG. 10 has a shape in which the blown portion 2a is bent as the bent portion 2e and the non-fused portion 2b is connected to both ends of the bent portion 2e. This plate-shaped fuse 2X can also be mass-produced at low cost by cutting a metal plate. In this fuse 2C, the discharge current flowing in the state of arc discharge flows in the direction indicated by the arrow I, and the magnetic flux is generated in the direction indicated by the arrow B, so that the magnetic flux of the plate-shaped magnet 4a can be strengthened. In particular, inside the bent portion 2e, the magnetic flux due to the current of the fusing portion 2a and all the magnetic fluxes due to the current flowing through the pair of non-fusing portions 2b are in the same direction to increase the magnetic flux density, and the magnetic field strength can be increased. The magnetic flux that gathers inside the bent portion 2e and passes in the same direction strengthens the magnetic field strength of the permanent magnet 4 and stretches the arc in the direction indicated by the arrow A. Since the fuse 2 having this shape can reduce the bending angle (θ) of the bent portion 2e and increase the magnetic field strength inside the bent portion 2e, the bending angle (θ) can be reduced to extend the arc 5 longer. be able to.

さらに、図１１のヒューズ２Ｄは、溶断部２ａの両端に非溶断部２ｂが連結されて全体の形状をループに沿う形状としている。このヒューズ２は、ループ内側の磁界強度をさらに強くして、永久磁石４の磁界強度を強くできるので、永久磁石４による磁束と、放電電流による磁束の両方でアーク領域の磁界強度を強くして、アーク５をより長く引き伸ばすことができる。それは、ループ状に流れる電流による磁束が、アーク５の内側に高密度に収束されるからである。 Further, in the fuse 2D of FIG. 11, the non-fuse portion 2b is connected to both ends of the fusing portion 2a so that the entire shape is formed along the loop. Since this fuse 2 can further strengthen the magnetic field strength inside the loop and strengthen the magnetic field strength of the permanent magnet 4, the magnetic field strength in the arc region is strengthened by both the magnetic flux due to the permanent magnet 4 and the magnetic flux due to the discharge current. , The arc 5 can be stretched longer. This is because the magnetic flux due to the current flowing in a loop is converged at a high density inside the arc 5.

本発明は大電流を遮断するヒューズを装備する、たとえば車両用の電源装置などにおいて特に有効に使用できる。 The present invention can be particularly effectively used in, for example, a power supply device for a vehicle, which is equipped with a fuse that cuts off a large current.

１００…電源装置
１…電池
２、、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ…ヒューズ
２Ｘ…板状ヒューズ
２ａ…溶断部
２ｂ…非溶断部
２ｃ…切り欠き部
２ｄ…溝部
２ｅ…折り曲げ部
３…コントロール回路
４…磁石
４Ａ…永久磁石
４ａ…板状磁石
４Ｂ…電磁石
５…アーク
６…放電スペース
７…放電隙間
８…プラスチック部品
９…絶縁材
１０…電池ブロック
１１…負荷
１２…モータ
１３…発電機
１４…磁界発生領域
１５…隙間
１６…励磁コイル
１７…コア部材
１８…環状コア
１８Ａ…切断部 100 ... Power supply device 1 ... Battery 2, 2B, 2C, 2D ... Fuse 2X ... Plate-shaped fuse 2a ... Fusing part 2b ... Non-fusing part 2c ... Notch part 2d ... Groove part 2e ... Bending part 3 ... Control circuit 4 ... Magnet 4A ... Permanent magnet 4a ... Plate magnet 4B ... Electromagnet 5 ... Arc 6 ... Discharge space 7 ... Discharge gap 8 ... Plastic parts 9 ... Insulation material 10 ... Battery block 11 ... Load 12 ... Motor 13 ... Generator 14 ... Magnetic field generation area 15 ... Gap 16 ... Exciting coil 17 ... Core member 18 ... Circular core 18A ... Cutting part

Claims (20)

溶断部の近傍に磁石を配置し、前記磁石の磁界によるローレンツ力でアークを長く引き伸ばすことを特徴とするヒューズの消弧方法。 A method for extinguishing a fuse, which comprises arranging a magnet in the vicinity of a fusing portion and extending the arc for a long time by the Lorentz force generated by the magnetic field of the magnet. 請求項１に記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記磁石に永久磁石を使用することを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to claim 1.
A method for extinguishing an arc of a fuse, which comprises using a permanent magnet as the magnet. 請求項１に記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記磁石に、ヒューズに流れる電流で励起する電磁石を使用すると共に、前記電磁石を前記ヒューズに流れる放電電流で励起することを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to claim 1.
A method for extinguishing an arc of a fuse, which comprises using an electromagnet excited by a current flowing through the fuse as the magnet and exciting the electromagnet with a discharge current flowing through the fuse. 請求項１ないし３のいずれかに記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記ヒューズを板状ヒューズとし、前記磁石の一方の磁極を、前記板状ヒューズの表面の対向位置に配置して、前記磁石のローレンツ力でアークを前記板状ヒューズの表面に平行な方向に引き伸ばすことを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to any one of claims 1 to 3.
The fuse is a plate-shaped fuse, one magnetic pole of the magnet is arranged at a position facing the surface of the plate-shaped fuse, and the Lorentz force of the magnet extends an arc in a direction parallel to the surface of the plate-shaped fuse. A method of extinguishing a fuse, which is characterized by that. 請求項１ないし３のいずれかに記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記ヒューズを板状ヒューズとし、前記磁石の一方の磁極を、前記板状ヒューズの側縁の対向位置に配置して、前記磁石のローレンツ力でアークを前記板状ヒューズの表面に直交する方向に引き伸ばすことを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to any one of claims 1 to 3.
The fuse is a plate-shaped fuse, one magnetic pole of the magnet is arranged at a position facing the side edge of the plate-shaped fuse, and the Lorentz force of the magnet causes an arc in a direction orthogonal to the surface of the plate-shaped fuse. A method of extinguishing a fuse, which is characterized by stretching. 請求項１ないし５のいずれかに記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記溶断部の近傍にひとつの前記磁石を配置してアーク領域に磁界を発生させることを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to any one of claims 1 to 5.
A method for extinguishing an arc of a fuse, which comprises arranging one magnet in the vicinity of the fusing portion to generate a magnetic field in an arc region. 請求項１ないし５のいずれかに記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記溶断部の両側に前記磁石を配置し、該磁石の異なる磁極面を互いに対向して配置してアーク領域に磁界を発生させることを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to any one of claims 1 to 5.
A method for extinguishing a fuse, wherein the magnets are arranged on both sides of the fusing portion, and different magnetic pole surfaces of the magnets are arranged so as to face each other to generate a magnetic field in an arc region. 請求項１ないし７のいずれかに記載されるヒューズの消弧方法であって、
前記磁石の磁界発生領域が、アークを引き伸ばす方向の長い領域としてなることを特徴とするヒューズの消弧方法。 The method for extinguishing an arc of a fuse according to any one of claims 1 to 7.
A method for extinguishing an arc of a fuse, wherein the magnetic field generation region of the magnet is a long region in the direction of extending the arc. 設定電流で溶断されるヒューズを備える電源装置であって、
前記ヒューズが、設定電流で溶断する溶断部を有し、
前記ヒューズの前記溶断部の近傍に磁界を発生させる磁石を備え、
前記磁石による前記溶断部の磁界によるローレンツ力で、前記溶断部のアークが長く引き伸ばされるようにしてなることを特徴とする電源装置。 A power supply unit equipped with a fuse that is blown at a set current.
The fuse has a blown portion that blows at a set current.
A magnet for generating a magnetic field is provided in the vicinity of the blown portion of the fuse.
A power supply device characterized in that the arc of the fusing portion is extended for a long time by the Lorentz force due to the magnetic field of the fusing portion by the magnet. 請求項９に記載される電源装置であって、
前記磁石が永久磁石であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 9.
A power supply device characterized in that the magnet is a permanent magnet. 請求項９に記載される電源装置であって、
前記磁石が、励磁コイルを前記ヒューズと直列に接続してなる電磁石であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 9.
A power supply device characterized in that the magnet is an electromagnet formed by connecting an exciting coil in series with the fuse. 請求項９ないし１１のいずれかに記載される電源装置であって、
前記ヒューズが板状で、
前記磁石が、一方の磁極面を、前記ヒューズの板状表面の対向位置に配置しており、
前記磁石がローレンツ力でアークを前記板状ヒューズの表面に平行な方向に引き伸ばすことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 11.
The fuse is plate-shaped
The magnet arranges one magnetic pole surface at a position facing the plate-like surface of the fuse.
A power supply unit characterized in that the magnet stretches an arc in a direction parallel to the surface of the plate-shaped fuse by Lorentz force. 請求項９ないし１１のいずれかに記載される電源措置であって、
前記ヒューズが板状で、
前記磁石が、一方の磁極面を、前記ヒューズの側縁の対向位置に配置しており、
前記磁石がローレンツ力でアークを前記板状ヒューズの表面に直交する方向に引き伸ばすことを特徴とする電源装置。 The power supply measure according to any one of claims 9 to 11.
The fuse is plate-shaped
The magnet arranges one magnetic pole surface at a position facing the side edge of the fuse.
A power supply unit characterized in that the magnet uses Lorentz force to stretch an arc in a direction orthogonal to the surface of the plate-shaped fuse. 請求項９ないし１３のいずれかに記載される電源装置であって、
ひとつの前記磁石がアーク領域に磁界を発生させてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 13.
A power supply unit characterized in that one magnet generates a magnetic field in an arc region. 請求項９ないし１３のいずれかに記載される電源装置であって、
前記磁石は、前記溶断部の両側に異なる磁極面を互いに対向して配置して、アーク領域に磁界を発生させてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 13.
The magnet is a power supply device characterized in that different magnetic pole surfaces are arranged on both sides of the fusing portion so as to face each other to generate a magnetic field in an arc region. 請求項９ないし１５のいずれかに記載される電源装置であって、
前記ヒューズと前記磁石との間に絶縁材を配置してなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 15.
A power supply device characterized in that an insulating material is arranged between the fuse and the magnet. 請求項９ないし１６のいずれかに記載される電源装置であって、
前記磁石の磁界によるローレンツ力で引き伸ばされたアークの放電スペースを設けてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 16.
A power supply device characterized in that a discharge space for an arc stretched by a Lorentz force due to a magnetic field of the magnet is provided. 請求項１７に記載される電源装置であって、
前記磁石の磁界によるローレンツ力で引き伸ばされたアークを通過させる放電隙間を前記放電スペースの端部に設けてなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 17.
A power supply device characterized in that a discharge gap for passing an arc stretched by a Lorentz force due to a magnetic field of the magnet is provided at an end of the discharge space. 請求項９ないし１８のいずれかに記載される電源装置であって、
前記ヒューズの前記溶断部の周囲に隙間を設けて、該溶断部を周囲に対して非接触状態で配置してなることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 18.
A power supply device comprising providing a gap around the blown portion of the fuse and arranging the blown portion in a non-contact state with respect to the surroundings. 請求項９ないし１９のいずれかに記載される電源装置であって、
前記電源装置が車両の走行用のモータに電力を供給する電源であることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 9 to 19.
A power supply device characterized in that the power supply device is a power supply that supplies electric power to a motor for traveling a vehicle.

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