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WO2026012862A1 - Pyrotechnisches schaltelement sowie dessen verwendung, elektrische maschine hiermit, fahrzeug mit dem schaltelement oder der elektrischen maschine und verfahren zum entladen mit diesem schaltelement - Google Patents

Pyrotechnisches schaltelement sowie dessen verwendung, elektrische maschine hiermit, fahrzeug mit dem schaltelement oder der elektrischen maschine und verfahren zum entladen mit diesem schaltelement

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Publication number
WO2026012862A1
WO2026012862A1 PCT/EP2025/068848 EP2025068848W WO2026012862A1 WO 2026012862 A1 WO2026012862 A1 WO 2026012862A1 EP 2025068848 W EP2025068848 W EP 2025068848W WO 2026012862 A1 WO2026012862 A1 WO 2026012862A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching element
pyrotechnic
bridging
conductors
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/068848
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt RIAUTSCHNIG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miba Resistors Austria GmbH
Original Assignee
Miba Resistors Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Resistors Austria GmbH filed Critical Miba Resistors Austria GmbH
Publication of WO2026012862A1 publication Critical patent/WO2026012862A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/004Closing switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H2039/008Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff

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Abstract

Es wird ein pyrotechnisches Schaltelement (1) gezeigt. Um standfest eine elektrische Maschine aktiv kurzschließen zu können, wird vorgeschlagen, dass das pyrotechnische Schaltelement (1) zumindest drei elektrische Anschlüsse für jeweils eine Phasenleitung (L1, L2, L3) mit zueinander phasenversetzten Phasen aufweist, und dass das Überbrückungselement (6) in der Überbrückungsposition (7b) die Stromleiter (4a, 4b, 4c) als gemeinsamer Sternpunkt (S) für die Phasenleitungen (L1, L2, L3) elektrisch kurzschließt.

Description

Pyrotechnisches Schaltelement sowie dessen Verwendung, elektrische Maschine hiermit, Fahrzeug mit dem Schaltelement oder der elektrischen Maschine und Verfahren zum Entladen mit diesem Schaltelement
Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Schaltelement, mit mehreren elektrischen Anschlüssen, mit mehreren, je mit einem Anschluss verbundenen oder diese Anschlüsse als Abschnitt ausbildenden Stromleitern, mit zumindest einer pyrotechnischen Ladung, und mit einem Überbrückungselement, das in einer Ausgangsposition vor Zündung der pyrotechnischen Ladung von den Stromleitern beabstandet angeordnet ist und in einer Überbrückungsposition nach Zündung der pyrotechnischen Ladung in elektrischem Kontakt mit den Stromleitern steht und diese elektrisch kurzschließt.
Um eine sicherheitsrelevante Funktion, beispielsweise einen aktiven Kurzschluss, an einer elektrischen Vorrichtung, beispielsweise an einer elektrischen Maschine, zuverlässig und schnell auslösen zu können, sind aus dem Stand der Technik pyrotechnische Schaltelemente bekannt. Hierzu weist das pyrotechnische Schaltelement zwei Stromleiter, eine pyrotechnische Ladung und ein Überbrückungselement auf, das in einer Ausgangsposition vor Zündung der pyrotechnischen Ladung von den beiden Stromleitern beabstandet angeordnet ist und in einer Überbrückungsposition nach Zündung der pyrotechnischen Ladung in elektrischem Kontakt mit den beiden Stromleitern steht und diese elektrisch kurzschließt. Damit schließt sich ein Strompfad zwischen den beiden Anschlüssen des pyrotechnischen Schaltelements, wodurch ein elektrischer Stromfluss ermöglicht wird, beispielsweise um die induzierte Energie einer Wicklung eines Elektromotors als elektrische Maschine im Nachlauf zu entladen. Um die meistens drei Phasen einer elektrischen Maschine zu entladen bedarf es nicht nur einer Vielzahl an pyrotechnischen Schaltelementen, sondern auch einer entsprechenden Auslegung der elektrischen Verbindungen, um einen Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Phasen zu gewährleisten. Eine pyrotechnische Sicherungsschaltung für eine elektrische Maschine ist daher vergleichsweise konstruktiv aufwendig und komplex.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein pyrotechnisches Schaltelement zu schaffen, das den Konstruktionsaufwand und die Komplexität an einer pyrotechnischen Sicherungsschaltung reduziert. Zudem soll das pyrotechnische Schaltelement konstruktiv einfach ausgeführt und standfest sein.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
In einer möglichen Ausführungsform des pyrotechnischen Schaltelements weist dieses mehrere elektrischen Anschlüsse, mit mehreren, je mit einem Anschluss verbundenen oder diese Anschlüsse ausbildenden Stromleitern auf. Zudem weist es zumindest eine pyrotechnischen Ladung, und ein Überbrückungselement auf, das in einer Ausgangsposition vor Zündung der pyrotechnischen Ladung von den Stromleitern beabstandet angeordnet ist und in einer Überbrückungsposition nach Zündung der pyrotechnischen Ladung in elektrischem Kontakt mit den Stromleitern steht und diese elektrisch kurzschließt. Insbesondere kann dabei der elektrische Kontakt zwischen dem Überbrückungselement und den jeweiligen Stromleitern simultan ausgebildet werden. Vorteilhafterweise ist hierzu das Überbrückungselement in der Überbrückungsposition zentral zwischen den Stromleitern angeordnet. Des Weiteren weist das pyrotechnische Schaltelement zumindest drei elektrische Anschlüsse für jeweils eine Phasenleitung mit zueinander phasenversetzten Phasen auf, wobei das Überbrückungselement in der Überbrückungsposition die Stromleiter als gemeinsamer Sternpunkt für die Phasenleitungen elektrisch kurzschließt.
In einer möglichen Ausführungsform des pyrotechnischen Schaltelements schließt das Überbrückungselement die Stromleiter simultan kurz. Das simultane Kurzschließen erfolgt dabei in der Überbrückungsposition oder während der Bewegung in die Überbrückungsposition. Das simultane Kurzschließen der Stromleiter mittels eines einzigen Überbrückungselements hat dabei den Vorteil, dass diese Ausführungsvariante konstruktiv einfach umzusetzen ist, und der nötige Bauraum gering gehalten werden kann. Zudem kann das Kurzschließen schneller stattfinden als beispielsweise bei einer Ausführungsvariante, bei der ein Überbrückungselemente die Stromleiter sequentiell kurzschließt.
Die Verwendung eines einzelnen, bevorzugt zentral zu den Stromleitern angeordneten, Überbrückungselements, das die Stromleiter simultan elektrisch kurzschließt, hat darüber hinaus den Vorteil, dass dies zu einem besonders geringen Gesamt- bzw. Übergangswiderstand führt. Dies ist insbesondere vorteilhaft gegenüber Varianten, die beispielsweise mehrere Überbrückungselemente zum Kurzschließen der Stromleiter benötigen oder bei denen ein Überbrückungselement mehrere Stromleiter sequentiell kurzschließt.
Indem das pyrotechnische Schaltelement zumindest drei elektrische Anschlüsse für jeweils eine Phasenleitung mit zueinander phasenversetzten Phasen aufweist, kann es mit nur einem pyrotechnischen Schaltelement möglich werden, eine elektrische Maschine, die sich im Nachlauf befindet, zu entladen und damit auch aktiv kurzzuschließen, damit eine sicherheitsrelevante Funktion erfüllt wird. Dies auch bei vereinfachten elektrischen Anforderungen zur Integration an einer Sicherungsschaltung, da das Überbrückungselement in der Überbrückungsposition die Stromleiter als gemeinsamer Sternpunkt für die Phasenleitungen elektrisch kurzschließt und es damit auch keiner komplexen Auslegung zum Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Phasen der Phasenleitungen bedarf.
Zudem kann durch die Verwendung des Überbrückungselements als Sternpunkt der konstruktive Aufwand am pyrotechnischen Schaltelement gering bleiben und einen zuverlässigen elektrischen Kurzschluss gewährleisten - was am erfindungsgemäßen pyrotechnischen Schaltelement zu einer hohen Standfestigkeit bei konstruktiver Einfachheit führt. Der aktive Kurzschluss über das pyrotechnische Schaltelement kann beispielsweise weiter verbessert werden, wenn in der Überbrückungsposition jene sich vom jeweiligen Anschluss zum Überbrückungselement hin ergebenden elektrischen Widerstandswerte im Wesentlichen gleich sind. Insbesondere kann dies auch eine sich eventuell durch den Nachlauf ergebende Sternpunktspannung auf ein geringeres Niveau gezwungen werden, um so eine zusätzliche elektrische Belastung durch die Phasen an anderen Stromleiter gering zu halten. Die Standfestigkeit des pyrotechnischen Schaltelements kann sich damit weiter verbessern.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, in dem die Stromleiter geometrisch gleich ausgeformt und aus dem gleichen Material beschaffen sind, die Kontaktfläche beziehungsweise der Übergangswiderstand zwischen dem Überbrückungselement und den jeweiligen Stromleiter gleich groß ist und die Stromleiter drehsymmetrisch und äquidistant zueinander angeordnet sind. Jedoch kann der Fachmann dies auch über andere Wege erreichen. So kann beispielsweise eine unterschiedliche geometrische Ausformung der Stromleiter über ein individuelles Einstellen der Übergangswiderstände zwischen den Stromleitern und dem Überbrückungselement ausgeglichen werden, sodass die, sich vom jeweiligen Anschluss zum Überbrückungselement hin ergebenden, elektrischen Widerstandswerte dennoch im Wesentlichen gleich sind. Auch andere Möglichkeiten sind dem Fachmann geläufig.
Vorstehendes ist insbesondere dann gewährleistbar, wenn in der Überbrückungsposition jene sich vom jeweiligen Anschluss zum Überbrückungselement hin ergebenden elektrischen Widerstandswerte < 10 Milliohm sind. Vorstellbar ist auch, dass diese elektrischen Widerstandswerte < 5 Milliohm, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5 Milliohm, sind.
Die Betriebssicherheit des pyrotechnischen Schaltelements kann beispielsweise erhöht werden, wenn das pyrotechnische Schaltelement einen elektrischen Isolator aufweist, der zwischen den Enden der elektrischen Stromleiter angeordnet ist. Der elektrische Isolator kann beispielsweise ein Gehäuseabschnitt eines Gehäuses des pyrotechnischen Schaltelements sein. Vorteilhafterweise ist der elektrische Isolator dabei einteilig aufgebaut, insbesondere vorteilhafterweise ist der elektrische Isolator dabei auch einteilig mit dem Gehäuse oder einem Gehäuseabschnitt ausgebildet. Auch ist vorstellbar, dass der elektrische Isolator zwischen den freien Enden der elektrischen Stromleitern vorgesehen ist. Der Vorteil einer einteiligen Ausführungsvariante beziehungsweise einer Ausführungsvariante, bei der der elektrische Isolator ein Gehäuseabschnitt eines Gehäuses des pyrotechnischen Schaltelement ist, besteht darin, dass diese das Assemblieren des pyrotechnischen Schaltelements stark vereinfacht.
Vorzugsweise weist der elektrische Isolator für jedes, insbesondere freie, Ende der elektrischen Stromleiter zumindest eine Zentnernut auf, in die das jeweilige Ende einragt. Dies positioniert die Stromleiter exakt zueinander, was einen standfesten Kurzschluss über das Überbrückungselement sicherstellten kann.
Vorzugsweise weist das pyrotechnische Schaltelement eine Gehäusefreistellung zwischen den elektrischen Stromleitern auf, in die das Überbrückungselement in der Überbrückungsposition eingreift. Dies kann beispielsweise das Überbrückungselement exakter positionieren und unter Beibehaltung der vorgegebenen Widerstandswerte eine eventuelle Sternpunktspannung reproduzierbar klein halten.
Auch ist für eine konstruktive Vereinfachung vorstellbar, dass die Abstände zwischen zwei Enden der, insbesondere freien, Enden der elektrischen Stromleiter jeweils gleich sind und sich damit eine vorteilhafte geometrische Zentrierung über das Überbrückungselement ergeben kann.
Beispielsweise weist jeder Stromleiter zumindest an seinen, insbesondere freien, Enden zumindest eine Kontaktfläche, insbesondere zwei Kontaktflächen, für das Überbrückungselement auf, um einen widerstandsarmen Übergang auf den Sternpunkt sicherstellen zu können. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Breitseiten der Stromleiter angeordnet. Der Vorteil von zwei Kontaktflächen liegt darin, dass der Übergang in diesem Fall besonders widerstandsarm ist, was mögliche Verluste minimiert.
Reproduzierbar kann ein Sternpunkt geschaffen werden, wenn das Überbrückungselement kappenförmig mit einem, insbesondere mittleren, Steg und zumindest drei daran anschließenden Schenkeln ausgebildet ist, welche Schenkel zwischen einander je einen Schlitz zum, insbesondere klemmenden, Eingreifen der Stromleiter in der Überbrückungsposition aufweisen.
Dies kann insbesondere vorteilhaft erreichbar sein, wenn die Stromleiter in Draufsicht gesehen sternförmig aufeinander zulaufen und sich damit eine eventuelle Sternpunktspannung weiter verringern lässt.
Vorzugsweise besteht zwischen zwei nebeneinander angeordneten Stromleitern ein Zwischenwinkel von 120 Grad. Dies kann für gleichere Widerstandswerten zum Sternpunkt hin sowie auch für eine verbesserte Phasenauslöschung sorgen.
Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem zumindest drei Phasenleitungen reproduzierbar entladen werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 13.
Indem das erfindungsgemäße pyrotechnische Schaltelement verwendet wird, können reproduzierbar zumindest drei Phasenleitungen, die zueinander phasenversetzte Phasen aufweisen, entladen werden. Hierzu wird die pyrotechnische Ladung gezündet und nach dieser Zündung schließt das Überbrückungselement als gemeinsamer Sternpunkt diese Phasenleitungen kurz. Dies ist besonders von Vorteil, wenn Phasenleitungen einer im Nachlauf befindlichen elektrischen Maschine entladen werden, um damit eine sicherheitstechnische Funktion reproduzierbar erfüllen zu können.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße pyrotechnische Schaltelement zur Ausbildung eines gemeinsamen Sternpunkts für zumindest drei daran angeschlossene Phasenleitungen mit zueinander phasenversetzten Phasen verwendet.
In einer möglichen Ausführungsform des pyrotechnisches Schaltelement umfasst dieses des Weiteren einen elektrischen Zusatzanschluss. Zudem ist ein Zusatzstromleiter vorhanden, der mit elektrischen Zusatzanschluss verbunden ist oder diesen ausbildet. Dabei kontaktiert in der Überbrückungsposition das Überbrückungselement auch den Zusatzstromleiter, sodass der Zusatzstromleiter einen Neutralleiter ausbildet. Über diesen Neutralleiter kann dann der Gesamtstrom abfließen.
In den Figuren ist beispielsweise der Erfindungsgegenstand anhand einer Ausführungsvariante näher dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine isometrische Darstellung auf ein pyrotechnisches Schaltelement,
Fig. 2 eine Schnittansicht nach ll-ll der Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Explosionsansicht von Teilen des pyrotechnischen Schaltelements der Fig. 1
Fig. 4 eine Schnittansicht nach IV-IV der Fig. 1 ,
Fig. 5 eine isometrische Ansicht des geöffneten pyrotechnischen Schaltelements der Fig. 1 mit seinem Überbrückungselement in Überbrückungsposition und
Fig. 6 eine Schnittansicht der Fig. 5.
Nach den Figuren 1 bis 6 ist ein pyrotechnisches Schaltelement 1 dargestellt. Zu erkennen ist nach Fig. 1 ein elektrisch isolierendes Gehäuse 2 aus einem Untergehäuse 2a und einem Obergehäuse 2b und mehrere elektrische Anschlüsse 3a, 3b, 3c, die als Kontaktzungen ausgeführt sind. Das pyrotechnische Schaltelement 1 dient zum Einschalten einer elektrischen Verbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen 3a, 3b, 3c.
Hierzu sind im Gehäuse 2 des pyrotechnischen Schaltelements 1 mehrere Stromleiter 4a, 4b, 4c vorgesehen, die an den Anschlüssen 3a, 3b, 3c enden und diese damit ausbilden. An der den Anschlüssen 3a, 3b, 3c gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Stromleiters 4a, 4b, 4c weist dieser jeweils ein, vorzugweise freies, Ende 13a, 13b, 13c auf. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Stromleiter 4a, 4b, 4c mit den Anschlüssen 3a, 3b, 3c elektrisch verbunden sind, was nicht dargestellt worden ist. Bei einem freien Ende handelt es sich um ein Ende 13a, 13b, 13c eines Stromleiters 4a, 4b, 4c welches in der Ausgangsposition 7a unverbunden bzw. nicht angeschlossen ist.
Auch weist das Gehäuse 2 eine pyrotechnische Ladung 5 und ein elektrisch leitfähiges Überbrückungselement 6, beispielsweise aus Metall, insbesondere Kupfer oder einer Kupferlegierung, auf.
Nach Fig. 2 befindet sich dieses Überbrückungselement 6 in einer Ausgangsposition 7a, also vor einer Zündung der pyrotechnischen Ladung 5. In dieser Ausgangsposition 7a ist das Überbrückungselement 6 von den Stromleitern 4a, 4b, 4c beabstandet angeordnet, sodass zwischen diesen Stromleitern 4a, 4b, 4c keine elektrische Verbindung besteht. Wird die pyrotechnische Ladung 5 gezündet, indem an eine elektrische Zündleitung 8 über einen Zündanschluss 16 am pyrotechnischen Schaltelement 1 eine Spannung angelegt wird, wird das Überbrückungselement 6 in Richtung der, und zwar im Ausführungsbeispiel normal auf die, Stromleiter 4a, 4b, 4c zubewegt, nämlich in eine Überbrückungsposition 7b, in der das Überbrückungselement 6 in elektrischem Kontakt mit den Stromleitern 4a, 4b, 4c steht und diese elektrisch kurzschließt. Für diese Bewegung in Richtung der Stromleiter 4a, 4b, 4c wirkt die pyrotechnische Ladung 5 auf ein Kolbenelement 9, das entlang einer Gehäuseinnenwand 2a linear beweglich gelagert ist und das Überbrückungselement 6 hält. Zwischen Kolbenelement 9 und Gehäuseinnenwand 2a ist zur Abschottung der Stromleiter 4a, 4b, 4c beispielsweise eine Ringdichtung 9a vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist das pyrotechnische Schaltelement 1 für diesen aktiven Kurzschluss besonders ausgeführt. Das pyrotechnische Schaltelement 1 weist nämlich anstatt der üblichen zwei Anschlüsse drei Anschlüsse 3a, 3b, 3c und damit auch drei Stromleiter 4a, 4b, 4c auf, wie dies insbesondere in Fig. 4 zu erkennen ist.
Zudem schließt das Überbrückungselement 6 in der Überbrückungsposition 7b die Stromleiter 4a, 4b, 4c als gemeinsamer Sternpunkt S für die Phasenleitungen L1 , L2, L3 elektrisch kurz, sodass mit einem einzigen pyrotechnischen Schaltelement 1 gleichzeitig mehrere Phasenleitungen L1 , L2, L3 entladen werden können. Das Überbrückungselement 6 dient nämlich als zentraler Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Phasen der Phasenleitungen L1 , L2, L3, was reproduzierbar eine Sternpunktspannung vermeidet oder vermindert. Letzteres ist besonders bei einer im Nachlauf befindlichen elektrischen Maschine von Bedeutung, bei der aufgrund einer sich verminderten Motordrehzahl an den Phasenleitungen L1 , L2, L3 mit zumindest voneinander abweichenden Spannungsamplituden und/oder mit einem Phasendrift zu rechnen ist. Erfindungsgemäß kann dies mit dem Überbrückungselement 6 als gemeinsamer Sternpunkt S robust und standfest elektrisch aufgenommen werden. Das damit äußerst zuverlässige pyrotechnische Schaltelement 1 ermöglicht jedoch zudem auch einen vereinfachen Aufbau einer pyrotechnischen Sicherungsschaltung 10. Dies, weil ein einzelnes pyrotechnisches Schaltelement 1 ausreicht, mehrere Phasenleitungen L1 , L2, L3 einer elektrischen Maschine aktiv kurzzuschließen, um damit eine sicherheitsrelevante Funktion zu erfüllen.
Wie in der Explosionsansicht nach Fig. 3 und auch in der Fig. 5 zu entnehmen, sind durch den gleichen Aufbau der jeweiligen Strompfade, ausgehend von den elektrischen Anschlüssen 3a, 3b, 3c bis zu dem mittigen Überbrückungselement 6 hin, deren elektrischen Widerstände im Wesentlichen gleich. Diese elektrischen Widerstände betragen alle vom jeweiligen Anschluss 3a, 3b, 3c bis zum Überbrückungselement 6 hin ca. 4 Milliohm. Dazu trägt auch die Verwendung von Stromleitern 4a, 4b, 4c aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bei.
Für eine ausreichend hohe Durchschlagsfestigkeit sowie Kriechstrecke am pyrotechnischen Schaltelement 1 sorgt ein elektrischer Isolator 11. Der als Gehäuseabschnitt des Gehäuses 2 ausgeführte elektrische Isolator 11 ist zwischen den elektrischen Stromleitern 4a, 4b, 4c vorgehen und dient zudem der Vermeidung einer unbeabsichtigten Kontaktierung zwischen Überbrückungselement 6 und den Stromleitern 4a, 4b, 4c.
Zudem dient der elektrische Isolator 11 zur exakten Ausrichtung der Stromleiter 4a, 4b, 4c gegenüber dem Überbrückungselement 6. Hierzu weist der elektrische Isolator
11 für jedes freie Ende 13a, 13b, 13c der elektrischen Stromleiter 4a, 4b, 4c eine Zentriernut 16a, 16b, 16c auf. In diese Zentriernuten 16a, 16b, 16c ragen die freien Ende 13a, 13b, 13c der elektrischen Stromleiter 4a, 4b, 4c ein - was deren Position im Gehäuse 2 fixiert.
Zudem ist auch das Überbrückungselement 6 in der Überbrückungsposition 7b exakt gegenüber den Stromleitern 4a, 4b, 4c ausgerichtet und damit positioniert. Dies wird sichergestellt, indem das pyrotechnische Schaltelement 1 eine Gehäusefreistellung
12 zwischen den elektrischen Stromleitern 4a, 4b, 4c aufweist, in welche Gehäusefreistellung 12 das Überbrückungselement 6 in der Überbrückungsposition 7b eingreift.
Die Stromleiter 4a, 4b, 4c weisen an ihren freien Enden 13a, 13b, 13c jeweils zwei seitliche Kontaktflächen 14a, 14b für das Überbrückungselement 6, das in der Überbrückungsposition 7b mit seinen Schlitzen 15a, 15b, 15c diese Kontaktflächen 14a, 14b sattelartig umgreift, auf - wie das beispielsweise in der Fig 5 sowie im Detail auch in Fig. 6 erkennbar.
Hierzu ist Überbrückungselement 6 kappenförmig mit einem mittleren Steg 6a und drei daran normal anschließenden Schenkeln 6b, 6c, 6d ausgeführt, welche die Schlitze 15a, 15b, 15c zwischen einander aufweisen. Die lichte Bereite der Schlitze 15a, 15b, 15c ist kleiner als die Dicke der Stromleiter 4a, 4b, 4c, was einen standfesten elektrischen Klemmkontakt zwischen den Stromleitern 4a, 4b, 4c und dem Überbrückungselement 6 sicherstellt.
Die Abstände A1 , A2, A3 zwischen jeweils zwei Enden der freien Enden 13a, 13b, 13c sind gleich, wobei die Stromleiter 4a, 4b, 4c in Draufsicht gesehen sternförmig aufeinander zulaufen - wobei jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Stromleitern 4a, 4b, 4c ein Zwischenwinkel a von 120 Grad besteht.
Damit eignet sich der erfindungsgemäße pyrotechnische Schaltelement 1 insbesondere für eine elektrische Maschine, beispielsweise Elektromotor, für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, nämlich Kraftfahrzeug, um diese elektrische Maschine aktiv kurzzuschließen und damit deren Wicklungen über die Phasenleitungen L1 , L2, L3 zu entladen.
Im Allgemeinen wird festgehalten, dass „insbesondere“ als „more particularly" ins Englische übersetzt werden kann. Ein Merkmal, dem „insbesondere" vorangestellt ist, ist als fakultatives Merkmal zu betrachten, das weggelassen werden kann, und stellt damit keine Einschränkung, beispielsweise der Ansprüche, dar. Das Gleiche gilt für „vorzugsweise“, ins Englische übersetzt als „preferably“.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:
1. Pyrotechnisches Schaltelement, mit mehreren elektrischen Anschlüssen, mit mehreren, je mit einem Anschluss (3a, 3b, 3c) verbundenen oder diese Anschlüsse (3a, 3b, 3c) ausbildenden Stromleitern (4a, 4b, 4c), mit zumindest einer pyrotechnischen Ladung (5), und mit einem Überbrückungselement (6), das in einer Ausgangsposition (7a) vor Zündung der pyrotechnischen Ladung (5) von den Stromleitern (4a, 4b, 4c) beabstandet angeordnet ist und in einer Überbrückungsposition (7b) nach Zündung der pyrotechnischen Ladung (5) in elektrischem Kontakt mit den Stromleitern (4a, 4b, 4c) steht und diese elektrisch kurzschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Schaltelement (1 ) zumindest drei elektrische Anschlüsse für jeweils eine Phasenleitung (L1 , L2, L3) mit zueinander phasenversetzten Phasen aufweist, und dass das Überbrückungselement (6) in der Überbrückungsposition (7b) die Stromleiter (4a, 4b, 4c) als gemeinsamer Sternpunkt (S) für die Phasenleitungen (L1 , L2, L3) elektrisch kurzschließt.
2. Pyrotechnisches Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Überbrückungselement (6) die Stromleiter (4a, 4b, 4c) simultan kurzschließt.
3. Pyrotechnisches Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überbrückungsposition (7b) jene sich vom jeweiligen Anschluss (3a, 3b, 3c) zum Überbrückungselement (6) hin ergebenden elektrischen Widerstandswerte im Wesentlichen gleich sind.
4. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überbrückungsposition (7b) jene sich vom jeweiligen Anschluss (3a, 3b, 3c) zum Überbrückungselement (6) hin ergebenden elektrischen Widerstandswerte < 10 Milliohm, insbesondere < 5 Milliohm, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5 Milliohm, sind.
5. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Schaltelement (1 ) einen elektrischen Isolator (11 ), insbesondere als Gehäuseabschnitt eines Gehäuses (2) des pyrotechnischen Schaltelements (1 ), aufweist, der zwischen den, insbesondere freien, Enden (13a, 13b, 13c) der elektrischen Stromleiter (4a, 4b, 4c) angeordnet ist.
6. Pyrotechnisches Schaltelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Isolator (11 ) für jedes Ende (13a, 13b, 13c) der elektrischen Stromleiter (4a, 4b, 4c) zumindest eine Zentriernut (16a, 16b, 16c) aufweist, in die das jeweilige Ende (13a, 13b, 13c) einragt.
7. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Schaltelement (1 ) eine Gehäusefreistellung (12) zwischen den elektrischen Stromleitern (4a, 4b, 4c) aufweist, in die das Überbrückungselement (6) in der Überbrückungsposition (7b) eingreift und/oder dass die Abstände (A1 , A2, A3) zwischen zwei Enden der, insbesondere freien, Enden (13a, 13b, 13c) der elektrischen Stromleiter (4a, 4b, 4c) jeweils gleich sind.
8. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stromleiter (4a, 4b, 4c) zumindest an seinen, insbesondere freien, Enden (13a, 13b, 13c) zumindest eine Kontaktfläche, insbesondere zwei Kontaktflächen (14a, 14b), für das Überbrückungselement (6) aufweist.
9. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Überbrückungselement (6) kappenförmig mit einem, insbesondere mittleren, Steg (6a) und zumindest drei daran anschließenden Schenkeln (6b, 6c, 6d) ausgebildet ist, welche Schenkel (6b, 6c, 6d) zwischen einander je einen Schlitz (15a, 15b, 15c) zum, insbesondere klemmenden, Eingreifen der Stromleiter (4a, 4b, 4c) in der Überbrückungsposition (7b) aufweisen.
10. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleiter (4a, 4b, 4c) in Draufsicht gesehen sternförmig aufeinander zulaufen.
11. Pyrotechnisches Schaltelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Stromleitern (4a, 4b, 4c) ein Zwischenwinkel (a) von 120 Grad besteht.
12. Pyrotechnisches Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Zusatzanschluss umfasst ist, wobei ein Zusatzstromleiter vorhanden ist, der mit elektrischen Zusatzanschluss verbunden ist oder diesen ausbildet und wobei in der Überbrückungsposition das Überbrückungselement auch den Zusatzstromleiter kontaktiert und so einen Neutralleiter ausbildet.
13. Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, mit einem pyrotechnischen Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, Kraftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug, mit einem pyrotechnischen Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder mit einer elektrischen Maschine nach Anspruch 13.
15. Verfahren zum Entladen von zumindest drei Phasenleitungen (L1 , L2, L3), die zueinander phasenversetzte Phasen aufweisen, mit einem pyrotechnischen Schaltelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die pyrotechnische Ladung (5) gezündet und nach dieser Zündung das Überbrückungselement (6) als gemeinsamer Sternpunkt (S) diese Phasenleitungen (L1 , L2, L3) kurzschließt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Phasenleitungen (L1 , L2, L3) einer im Nachlauf befindlichen elektrischen Maschine entladen werden.
17. Verwendung eines pyrotechnischen Schaltelements (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Ausbildung eines gemeinsamen Sternpunkts (S) für zumindest drei daran angeschlossene Phasenleitungen (L1 , L2, L3) mit zueinander phasenversetzten Phasen.
PCT/EP2025/068848 2024-07-09 2025-07-02 Pyrotechnisches schaltelement sowie dessen verwendung, elektrische maschine hiermit, fahrzeug mit dem schaltelement oder der elektrischen maschine und verfahren zum entladen mit diesem schaltelement Pending WO2026012862A1 (de)

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EP24187563.2 2024-07-09
EP24187563.2A EP4679474A1 (de) 2024-07-09 2024-07-09 Pyrotechnisches schaltelement sowie dessen verwendung, elektrische maschine hiermit, fahrzeug mit dem schaltelement oder der elektrischen maschine und verfahren zum entladen mit diesem schaltelement

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WO (1) WO2026012862A1 (de)

Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2073229A1 (de) * 2007-12-18 2009-06-24 Schneider Electric Industries SAS Pyrotechnischer Erdungs-Trennschalter mit selbstschließenden elektrischen Kontakten und Schutzanlage gegen interne Lichtbögen, die mit einem solchen Erdungs-Trennschalter ausgestattet ist
EP2073235A1 (de) * 2007-12-18 2009-06-24 Schneider Electric Industries SAS Elektrischer Erdungs-Trennschalter, der ein autonomes pyrotechnisches Stellglied umfasst, und Schutzanlage gegen interne Lichtbögen, die mit einem solchen Erdungs-Trennschalter ausgestattet ist
EP2573785B1 (de) * 2011-09-21 2014-06-18 Schneider Electric Industries SAS Elektrischer Dreiphasen-Erdungs-Trennschalter mit pyrotechnischem Stellglied

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