一种新型的电涌保护装置 |
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| 申请号 | CN201610909279.4 | 申请日 | 2016-10-17 | 公开(公告)号 | CN106298390A | 公开(公告)日 | 2017-01-04 |
| 申请人 | 广西新全通电子技术有限公司; | 发明人 | 王战; 冯谟潇; 潘源礼; 戴杰雄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种新型的电涌保护装置，包括 外壳 、 电压 敏感组件、避弧隔离组件、 电极 脚组件和热响应 开关 组件，其中避弧隔离组件包括避弧组件和隔离器，热响应开关组件包括 热敏元件 体。本发明用于抑制 电路 中的瞬时电涌过电压，电压敏感组件与热响应开关组件具有紧密的热耦合，当线路上的瞬时电涌过电压等因素使电压敏感组件持续发热升温时，热响应开关组件因热敏元件体的热耦合响应而动作弹射分离，同时被避弧组件隐藏隔离，有效阻止了热响应开关组件动作时产生 电弧 ，避免了因电涌保护装置 短路 过载造成的火灾燃烧隐患，提高了 电子 、电气设备工作的安全性、可靠性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型的电涌保护装置，包括： |
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| 说明书全文 | 一种新型的电涌保护装置技术领域背景技术[0002] 电涌保护器或电涌抑制器(surge suppressor)，也叫电涌保护装置，是一种为各种敏感或昂贵的电子设备，如电脑及通讯相关设备上的电子元件提供过电压安全防护的保护装置。现有的电涌保护装置常用的压敏电阻是包括由氧化锌颗粒和复杂的晶内颗粒材料构成的电子器件，它是一个电压非线性器件，独特的电压电流特性是敏感电子电路的理想保护器件，但它的材料组成决定了自身在过电压短路过载时极易劣化而起火燃烧，甚至引起电气设备火灾。所以，我们需要一种更安全更灵敏的电涌保护装置，可应用在如通讯、电脑、电视、空调等高精密控制电路上的电涌过电压短路过载的保护中，在短路过载时能快速切断分离电涌保护装置，避免造成电气设备的火灾事故。 [0003] 目前现有的带灭弧功能的电涌保护器或电涌抑制器，其普遍采用遮蔽并切断电弧的方法灭弧，如中国专利号码201310123391.1公开了一种电涌保护器和中国专利号码201410737817.7公开了高可靠热保护型压敏电阻器的设计，该种热响应开关组件的开关电极在热脱离时，其分离动作采用的是遮蔽并切断电弧的方式，此方法中的防弧机构需有一个行程才能到达位置遮蔽、切断电弧，无法在开关分离瞬间使防弧机构进入开关电极的空隙以切断电弧，所以，在这条件下的压敏电阻将瞬间大量过载、过热和最终引起火灾、爆炸，这种灾难性的破坏会烧毁附近敏感的电子设备及元件，从而造成整个电子系统崩溃损坏。 发明内容[0005] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。 [0006] 本发明提供一种新型的电涌保护装置，包括避弧隔离组件、电压敏感组件、热响应开关组件、电极脚组件以及由壳体和侧盖组成的外壳。避弧隔离组件包括隔离器以及由避弧器和弹性元件组成的避弧组件；电压敏感组件由至少一个电压敏感元件组成；热响应开关组件包括热敏元件体、正面电极引出端以及依次由电极前端、热熔断部和电极末端所构成的活动电极；电极脚组件包括第一电极脚、第二电极脚、第一导体和第二导体。其中电压敏感元件是压敏电阻、或者放电管、或者放电间隙等电压敏感元器件。 [0007] 热熔断部是热熔断体结构或由熔断后瞬间汽化的金属合金材料构成，当通过热熔断部的瞬时电涌过电压、过电流或短路过载电流超过预置的阀值时，热熔断部会熔断汽化，从而促使活动电极的电极前端与电极末端分离，即实现电涌保护装置具备在短路过载电流下快速分断的功能。 [0009] 壳体与侧盖接合时在其内部形成一个绝缘的空腔。隔离器置于壳体内，将空腔绝缘并分隔成两个绝缘腔体，在隔离器正面的为第一绝缘腔体，在隔离器背面的为第二绝缘腔体。避弧组件和热响应开关组件设置在第一绝缘腔体内，电压敏感元件设置在第二绝缘腔体内。 [0011] 电压敏感元件的正反两面设有金属电极片，正面电极引出端设在其中一个金属电极片上，另一个金属电极片上设有背面电极引出端。正面电极引出端和背面电极引出端均由第二绝缘腔体伸出到第一绝缘腔体内。在正面电极引出端上还设有供电极前端伸出的槽孔，槽孔处在第一绝缘腔体内。在避弧器前端设有供电极前端伸出的通孔，当避弧器与正面电极引出端在隔离器正面上相触时，通孔与槽孔相对，以确保电极前端能同时穿过通孔和槽孔。 [0012] 避弧器上还设有排气孔，排气孔与绝缘屏蔽室相通；当活动电极放置在绝缘屏蔽室内，且电极前端伸出通孔时，热熔断部与排气孔的位置相对应，以确保热熔断部在短路过载电流下熔断汽化时，其产生的爆炸气浪能通过排气孔泄放，同时能达到利用气浪瞬间拉长并吹断电弧的效果。 [0013] 本发明进一步说明，在避弧器上还设有指示该电涌保护装置工作状态的指示装置。在壳体的相应位置上设有用来显示指示装置动作状态的指示窗口。在电涌保护装置工作时，活动电极设置在避弧器的绝缘屏蔽室内，电极前端伸出通孔和槽孔，正面电极引出端与电极前端通过热敏元件体熔焊构成电连接，并具有紧密的热耦合。弹性元件由第一弹性件和第二弹性件组成。第一弹性件设置在第一绝缘腔体内，避弧器受第一弹性件偏置；第二弹性件设置在弹簧槽内，电极末端受第二弹性件偏置。第一导体的两端通过金属合金焊料锡焊或点焊的方式分别与第一电极脚和背面电极引出端构成电连接；第二导体的两端通过金属合金焊料锡焊或点焊的方式分别与第二电极脚和电极末端构成电连接。在壳体的两侧设有电极安装位，第一电极脚和第二电极脚分别通过电极安装位固定安装在壳体上成为外接电极脚，并把这两根外接引脚分别连接到相线和中性线或地线上。从而热响应开关组件与电压敏感组件串联形成常闭工作状态，即为电涌保护装置正常工作状态。 [0014] 在隔离器正面上还设有防弧绝缘栅和储纳绝缘槽。防弧绝缘栅将第一绝缘腔体上背面电极引出端所在区域隔离成绝缘腔体。即在相异电极之间形成电气隔离，避免相异电极因第一绝缘腔体内空气电离击穿而导致短路。储纳绝缘槽由多个独立的槽沟组成，并且储纳绝缘槽设置在正面电极引出端伸出位置周围。储纳绝缘槽增强了第一绝缘腔体上正面电极引出端伸出位置周围的绝缘强度，且当热敏元件体在达到所预置的温度阀值熔化，热响应开关组件分离时，储纳绝缘槽将飞溅的焊料存储在槽沟中，并形成间隔绝缘，杜绝因电弧拉伸形成电导通。 [0015] 再进一步，本发明的避免电弧产生及在故障分离时快速绝缘隔离的技术说明如下： [0016] 若电压敏感元件因线路上的短路过载电流及自身寿命老化产生的漏电流造成电压敏感元件温升，这个温度传递到正面电极引出端上，促使其上的热敏元件体达到预置温度阀值而熔化，电极末端在第二弹性件的弹性应力作用下，在电弧产生前将电极前端迅速弹射并绝缘隔离在避弧器的绝缘屏蔽室内，同时避弧器受第一弹性件的弹性应力作用向远离正面电极引出端的方向弹射。电极前端上的熔化了的热敏元件体被通孔刮除，此时正面电极引出端与电极前端之间形成充足的绝缘强度，彻底隔绝了活动电极与正面电极引出端间的电连接。 [0017] 另一种情况，若通过活动电极的瞬时电涌过电压、过电流或短路电流超过预置的阀值时，其上的热熔断部瞬间熔断汽化致使电极前端和电极末端分离，同时电极末端受第二弹性件的弹性应力作用向远离正面电极引出端的方向弹射，避弧器受第一弹性件的弹性应力作用向远离正面电极引出端的方向弹射，其中电极末端绝缘隔离在避弧器的绝缘屏蔽室内。如此，电极前端与电极末端之间形成充足的绝缘强度，彻底防止电极前端与电极末端在分断时产生的电弧形成电击穿；另其热熔断部处的爆炸气浪通过排气孔得以泄放，同时瞬间拉长并吹断因电极前端与电极末端分断时产生的电弧。 [0018] 此时热响应开关组件的工作状态由常闭转变为常开，过程中指示装置随避弧器发生位移，从指示窗口可观察到其与正常工作状态不同的变化(如转变为红色显示)，从而指示电涌保护装置保护失效。 [0019] 与现有技术相比，本发明具备的显著特点： [0020] 1、本发明的电涌保护装置具有高分断的避弧能力，能快速安全隔离保护装置，避免火灾发生。 [0021] 2、所述的避弧器在活动电极动作分离时能将活动电极隐藏绝缘，在电弧还未产生时就已经形成有效的绝缘间距，彻底防止电弧产生；或能在热熔断部分断时隔绝电弧。 [0022] 3、本发明的电涌保护装置通过防弧绝缘栅和储纳绝缘槽等绝缘措施加强了机构分离时电弧的隔离，能更有效避免因热脱离而引起的电弧造成电涌保护装置二次导通的隐患，提高电气设备运行的安全性，这是一般电涌保护器所不具备的。附图说明 [0023] 图1是本发明实施例1中电涌保护装置的结构拆解示意图； [0024] 图2是本发明实施例1中隔离器与压敏电阻结合的结构示意图； [0025] 图3是本发明实施例1中电涌保护装置正常工作状态的结构示意图； [0026] 图4是本发明实施例1中电涌保护装置故障热脱扣后的结构示意图； [0027] 图5是本发明实施例1中电涌保护装置故障电流开断后的结构示意图； [0028] 图6是本发明实施例2中活动电极的结构示意图； [0029] 图7是本发明实施例2中电涌保护装置正常工作状态的结构示意图。 [0030] 附图标记：1-壳体，1a-电极安装位，1b-指示窗口，2-隔离器，2a-隔离器正面，2b-隔离器背面，21-导轨槽，22-防弧绝缘栅，23-储纳绝缘槽，3a-第一弹性件，3b-第二压簧，4-避弧器，4a-通孔，4b-排气孔，41-弹簧槽，42-绝缘屏蔽室，43-翼臂，44-指示装置，5-压敏电阻，51-正面电极引出端，51a-槽孔，52-背面电极引出端，6-活动电极，6a-电极前端，6b-热熔断部，6c-电极末端，7-热敏元件体，8-第一电极脚，8a-第一铜导线，9-第二电极脚，9a-第二铜导线，10-侧盖。 具体实施方式[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下优选的具体实施方式，凡是通过本发明中绝缘屏蔽活动电极来增强断弧绝缘效果的技术方案，都在本发明的保护范围内；本发明中电涌保护装置对电压敏感元件、第二弹性件、第一导体和第二导体的材料类型不做限制，在以下各具体实施方式中，以电压敏感元件5为压敏电阻5，第二弹性件3b为第二压簧3b，第一导体8a为第一铜导线8a，第二导体9a为第二铜导线9a为例，加以详细说明本发明电涌保护装置的结构。 [0032] 实施例1： [0033] 如图1和图2所示，一种新型的电涌保护装置，包括壳体1、隔离器2、两个第一弹性件3a、两个第二压簧3b、避弧器4、一个压敏电阻5、热敏元件体7、第一电极脚8、第二电极脚9、第一铜导线8a、第二铜导线9a、侧盖10以及依次由电极前端6a、热熔断部6b和电极末端6c所构成的活动电极6。其中在本实施例中第一弹性件3b为压簧；热熔断部6b是由熔断后瞬间汽化的金属合金材料构成。 [0034] 压敏电阻5的两个金属电极片通过锡焊的方式分别焊接到压敏电阻5的正反两个银电极表面上，其中一个金属电极片上有正面电极引出端51，在正面电极引出端51上还开有供电极前端6a伸出的槽孔51a；另一个金属电极片从其平面上延长折弯的部分形成了背面电极引出端52。壳体1为框式结构，当壳体1与侧盖10接合时在其内部会形成一个绝缘空腔。隔离器2置于壳体1内，将这个空腔绝缘分隔成两个绝缘腔体，在隔离器正面2a的为第一绝缘腔体，在隔离器背面2b的为第二绝缘腔体。当压敏电阻5放置在第二绝缘腔体内时，正面电极引出端51和背面电极引出端52均穿过隔离器2伸出到第一绝缘腔体内，此时槽孔51a也在第一绝缘腔体内。在隔离器正面2a上正面电极引出端51伸出位置的两侧各设有一条导轨槽21，两条导轨槽21的长槽开口相对。在隔离器正面2a上还设有防弧绝缘栅22和储纳绝缘槽23。防弧绝缘栅22是两块独立的隔板结构，其与左侧的一条导轨槽21相连，将第一绝缘腔体上背面电极引出端52所在区域绝缘隔离。储纳绝缘槽23由三个独立的槽沟组成，其设置在正面电极引出端51伸出位置的下方。 [0035] 避弧器4是具有空腔的盒状结构，其空腔为两个弹簧槽41和一个绝缘屏蔽室42。其中弹簧槽41与绝缘屏蔽室42相连通，并且弹簧槽41分布在绝缘屏蔽室42的两侧。避弧器4前壁设有供电极前端6a伸出的通孔4a，在避弧器4两侧各设有一个能插入导轨槽21的翼臂43。当正面电极引出端51伸出隔离器正面2a时，避弧器4通过其两侧翼臂43在导轨槽21上滑动直至碰触正面电极引出端51，此时通孔4a与槽孔51a的位置相对应。避弧器4上还设有排气孔4b，排气孔4b与绝缘屏蔽室42相通。当活动电极6隐藏在绝缘屏蔽室42内，电极前端6a伸出通孔4a时，热熔断部6b与排气孔4b的位置也相对应。用于指示该电涌保护装置工作状态的指示装置44也设置在避弧器4上，指示装置44是一挡板结构。在壳体1的相应位置上设有用来显示指示装置44动作状态的指示窗口1b。 [0036] 如图3所示，两个第一弹性件3a分别放置在两个导轨槽21内，避弧器4通过两侧翼臂43插入导轨槽21中直至碰触正面电极引出端51，此时两侧翼臂43压迫两个第一弹性件3a使其呈压缩状态。两个第二压簧3b分别放置在两个弹簧槽41内，活动电极6插入绝缘屏蔽室42内直至电极前端6a伸出通孔4a和槽孔51a，此时电极末端6c压迫两个第二压簧3b使其呈压缩状态。电极前端6a通过热敏元件体7与正面电极引出端51熔焊形成电连接；第一铜导线 8a的两端通过点焊的方式分别与第一电极脚8和背面电极引出端52构成电连接；第二铜导线9a的两端通过点焊的方式分别与第二电极脚9和电极末端6c构成电连接，从而这些电导体与压敏电阻5串联并形成常闭开关。在壳体1的两侧设有电极安装位1a，第一电极脚8和第二电极脚9分别通过电极安装位1a固定安装在壳体1上成为外接电极脚。在电源系统中使用电涌保护装置时，把这两个外接引脚分别连接在相线和中性线或地线上。此时指示装置44的位置与指示窗口1b相对应，即为电涌保护装置的正常工作状态。 [0037] 如图4所示，若压敏电阻5因线路上的短路过载电流及自身寿命老化产生的漏电流造成压敏电阻5温升，这个温度传递到正面电极引出端51上，促使其上的热敏元件体7达到预置温度阈值而熔化，电极末端6c受第二压簧3b的弹性应力作用将电极前端6a迅速弹射并绝缘隔离在绝缘屏蔽室42内，同时翼臂43受第一弹性件3a的弹性应力作用促使避弧器4向远离正面电极引出端51的方向弹射，最终避弧器4受阻静止。过程中指示装置44与指示窗口1b的位置发生位移，致使在指示窗口1b上能观察到颜色发生变化，即完成了一个机械式的失效指示。此时，电极前端6a与正面电极引出端51之间形成足够大的绝缘间距，彻底隔绝了活动电极6与正面电极引出端51间的电连接。 [0038] 另一种情况如图5所示，若通过活动电极6的瞬时电涌过电压、过电流或短路电流超过预置的阀值时，其上的热熔断部6b瞬间熔断汽化致使电极末端6c和电极前端6a分离，同时电极末端6c和避弧器4分别受第二压簧3b和第一弹性件3a的弹性应力作用同时向远离正面电极引出端51的方向弹射，最终避弧器4受阻静止。过程中指示装置44与指示窗口1b的位置发生位移，致使在指示窗口1b上能观察到颜色发生变化，即完成了一个机械式的失效指示。此时，电极前端6a与电极末端6c之间形成足够大的绝缘强度，彻底隔绝了电极末端6c与正面电极引出端51间的电连接。 [0039] 实施例2： [0040] 本发明的一种新型的电涌保护装置的另一种实施方式。该实施例具有与实施例1中大部分组件相似的结构和用法，主要区别在于第一弹性件3a和活动电极6的结构不同。 [0041] 如图6所示，是本实施例中活动电极6的一种结构。电极前端6a、热熔断部6b和电极末端6c是同一块电极片的不同部位。其中热熔断部6b是一种热熔断体结构，是特殊的耐雷保险丝。 [0042] 如图7所示，在本实施例中第一弹性件3a为拉簧。第一弹性件3a的两端分别连接在排气孔4b和壳体1上，避弧器4通过两侧翼臂43插入导轨槽21中直至碰触正面电极引出端51，此时第一弹性件3a呈拉伸状态。两个第二压簧3b分别放置在两个弹簧槽41内，活动电极 6插入绝缘屏蔽室42内直至电极前端6a伸出通孔4a和槽孔51a，此时电极末端6c压迫两个第二压簧3b使其呈压缩状态。电极前端6a通过热敏元件体7与正面电极引出端51熔焊形成电连接；第一铜导线8a的两端通过金属合金焊料锡焊的方式分别与第一电极脚8和背面电极引出端52构成电连接；第二铜导线9a的两端通过金属合金焊料锡焊的方式分别与第二电极脚9和电极末端6c构成电连接，从而这些电导体与压敏电阻5串联并形成常闭开关。在壳体1的两侧设有电极安装位1a，第一电极脚8和第二电极脚9分别通过电极安装位1a固定安装在壳体1上成为外接电极脚。在电源系统中使用电涌保护装置时，把这两个外接引脚分别连接在相线和中性线或地线上。此时指示装置44的位置与指示窗口1b相对应，即为电涌保护装置的正常工作状态。 [0043] 上述各实施例中所描述的特征或特征组合可单独存在，或者可与其他实施例中的特征或特征组合相互结合，熟悉本领域的人员可根据本发明采用避弧器以及隔离器结构快速避弧绝缘活动电极的发明创造的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化出其它的实施例，都是属于本发明的保护范围。 |
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