热过载保护装置 |
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| 申请号 | CN201080050961.3 | 申请日 | 2010-11-05 | 公开(公告)号 | CN102598184B | 公开(公告)日 | 2015-09-16 |
| 申请人 | 菲尼克斯电气公司; | 发明人 | 马丁·斯特里韦; 弗里德里希·埃克哈德·布兰德; 约阿希姆·沃斯吉安; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种热过载保护装置（1），特别用于超压保护设备，该过载保护装置具有两个导电部件（9、11），这两个导电部件通过至少一个在过载情况下 熔化 的 焊料 连接部（7）而形成电连接。可以了解到，导电部件的至少之一（9）是自带弹性的、形成为呈帽子形状的突跳式 弹簧 部件的导电部件（9），该导电部件通过焊料连接部（7）保持在第一形态中，该第一形态对应于该导电部件（9）的不稳定状态或亚稳状态；该导电部件通过焊料连接部（7）的熔化而转换到第二形态中，该第二形态对应于该导电部件（9）的稳定状态，在该第二形态中，两个导电部件（9、11）相互断电分离。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热过载保护装置(1)，所述过载保护装置具有两个导电部件(9、11)，这两个导电部件通过至少一个在过载情况下熔化的焊料连接部(7)而形成电连接，所述导电部件设置在基础部件(5)上， |
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| 说明书全文 | 热过载保护装置技术领域背景技术[0002] 这种过载保护装置例如公知为电流过载保护装置。为了在热过载的情况下断开电连接，在两个经由焊料连接部形成电连接的导电部件之间设置有压力弹簧，在焊接连接部熔化之后，该压力弹簧使两个导电部件相互弹开。然而在此，必须使至少一个导电部件与该压力弹簧电绝缘。 [0003] 相应的过载保护装置（例如其具有可进行弹簧操作的滑阀）特别还可以用作超压保护设备的热分离部件，其中，超压保护设备的压敏电阻在超压情况下借由热分离部件在电学上使待保护的电流路径断开。而在此，导电部件的分离以相对较小的速度实现。这样整体上会导致这种过载保护装置的较弱的切换性能，特别在直流电路回路中，即，DC应用中。 发明内容[0004] 本发明的目的在于，提供一种简单、成本低的过载保护装置，该过载保护装置使导电部件在热过载的情况下快速和可靠地相互分离。 [0006] 上述目的这样实现，即，导电部件的至少之一是自带弹性的导电部件，该自带弹性的导电部件通过焊料连接部保持在第一形态中，该第一形态对应于该自带弹性的导电部件的不稳定状态或亚稳状态；该自带弹性的导电部件通过焊料连接部的熔化而转换到第二形态中，该第二形态对应于该自带弹性的导电部件的稳定状态，在该第二形态中，两个导电部件相互断电分离。热过载保护装置是一种熔断器，该熔断器除了具有简单的结构和较少的组件数量以外，还确保实现该装置在“断开电路状态下”具有明确规定的整体状态。焊料连接部的焊料优选为熔点在150℃-250℃范围的软焊料，特别为熔点在180℃-220℃范围的软焊料。 [0007] 优选，自带弹性的第一导电部件具有与各个相应形态相匹配的稳定状态和亚稳状态。在过载保护装置的加工过程或制造过程中，第一导电部件经历与亚稳状态相对应的第一形态或接近与亚稳状态相对应的第一形态，并且，在该位置上通过焊料连接部使该第一导电部件额外得到稳定。如果，在过载保护装置运行过程中产生焊料连接部的加热，该加热导致焊料连接部熔化，那么，该第一导电部件跳跃式地转换回至对应于稳定状态的第二形态。该第二形态的状态是，两个导电部件相互完全断电分离。在此，另一（第二）导电部件例如为完全刚性的导电部件。 [0008] 优选，其中第一导电部件一体式形成。因此，该导电部件的弹性由该部件的内部结构来决定。 [0009] 特别是，可以使该一个导电部件和另一导电部件都形成为自带弹性的导电部件而分别都具有稳定状态和不稳定状态或亚稳状态。在具有例如相互对称设置的导电部件的过载保护装置中，可以使分离路段显著提高。 [0010] 该过载保护装置特别适用于在超压保护设备中应用，其中，热过载保护装置例如在前设置有超压保护设备的超压感应的构件、优选为压敏电阻，该构件在超压情况下借由热过载保护装置在电学上将待保护的电流路径断开。 [0011] 根据本发明的一个优选扩展方案，导电部件的其中之一形成为金属弹簧。该金属弹簧具有充分的自带弹性，并且可以构成为压力弹簧、拉力弹簧、弯曲弹簧和/或扭矩弹簧的不同形式。 [0012] 根据本发明的另一优选扩展方案，导电部件的其中之一形成为大体上呈板式弹簧和/或呈帽子形状的突跳式弹簧部件。在此，对于定义“突跳式弹簧（Knackfrosch）”换言之可以理解为一种由带式弹簧钢构成的弹簧。优选对这样的钢件如此进行锻造，即，使该钢件具有稳定状态和亚稳状态。通过在稳定状态施加作用力，使钢件弯曲直至突然通过按压而跳跃到亚稳状态。在该突跳式弹簧部件中采用类似或基于相近原理的机制。 [0013] 根据本发明的又一优选扩展方案，突跳式弹簧部件在其径向外部区域上与承载该突跳式弹簧部件的基础部件的表面至少在周长区段、特别是完全周长区域相连接。在此，该突跳式弹簧部件优选为屋顶或帽子形状的突跳式弹簧部件。由此特别可以使突跳式弹簧部件具有旋转对称结构。 [0014] 根据本发明的再一优选扩展方案，突跳式弹簧部件的径向外部区域形成为展平的帽檐。通过该帽檐形状的外部区域能够确保实现与基础部件表面的大面积连接。 [0015] 根据本发明的还一优选扩展方案，在突跳式弹簧部件和基础部件之间形成的空腔至少局部具有预定量的、用以提高分离的导电部件之间的电学稳定性的填充物。所实现的分离的导电部件之间的分离路段的电学稳定性在正常空气氛围条件下相对较低。为了防止电流击穿和/或泄漏电流，在此使空腔以相对于空气能够提高电学稳定性的填充物进行填充。该填充物可以是气体、液体和/或还可以至少在焊料熔点以下的温度条件下为固体。 [0016] 根据本发明的还一优选扩展方案，前述填充物具有淬火气体、油和/或蜡。通过这样的填充物使电学稳定性以及切换性能得到显著改善。填充物例如为气体填充物。对于这样的气体填充物可替换或补充地，还可以优选使空腔完全或局部用油或蜡进行填充，其中，一方面蜡在加工技术方面特别便于处理，而另一方面在焊料连接部熔化的温度条件下蜡已经成为液体。 [0017] 对于液体或蜡的填充，可以通过导电部件的相应的实施例来实现，即，导电部件与焊料连接部的实际接触位置在两个导电部件的断电分离的时刻不依赖于过载保护装置的安置方向和位置而一直位于液位之下。由此，使所形成的分离路段用基本电学稳定的填充物（即液体绝缘材料）进行填充，从而显著改善了DC切换能力。 [0018] 优选，另一个导电部件形成为一电接触机构的一部分，该接触机构至少部分设置在基础部件的表面上。在此，该接触机构这样伸入到空腔中，即，使导电部件之一在焊料连接部成型的情况下位于对应亚稳状态的第一形态中，或者至少靠近对应亚稳状态的第一形态。 [0019] 最后，本发明的优势还在于，基础部件形成为导体电路载体，该导体电路载体与突跳式弹簧部件在该突跳式弹簧部件的外部区域上形成接触，该导体电路载体特别为一块电路板。在此，导体电路载体的至少一条导体电路与优选形成为突跳式弹簧部件的导电部件之一相接触，并且，使至少另一条导体电路与另一导电部件相接触。由此例如可以形成为简单的金属本体（金属块），该金属本体例如借助于焊料连接部、在采用高熔点的焊料的情况下固定在导体电路载体的一个导体电路结构上，并因此与该导体电路结构形成电接触。附图说明 [0020] 接下来，结合优选实施例并根据附图对本发明进行进一步详细说明。 [0021] 图1为本发明一个实施例中热过载保护装置结构的立体截面图； [0022] 图2为图1的热过载保护装置沿图3中A-A线的截面图； [0023] 图3为图1的热过载保护装置的俯视图。 [0024] 附图标记说明 [0025] 1 过载保护装置 [0026] 3 导体电路载体 [0027] 5 基础部件 [0028] 7 焊料连接部 [0029] 9 一个导电部件 [0030] 11 另一个导电部件 [0031] 13 突跳式弹簧部件 [0032] 15 金属本体 [0033] 17 接触机构 [0034] 19 径向外部区域 [0035] 21 帽檐 [0036] 23 空腔 [0037] 25 填充物 [0038] 27 贯穿接触部 [0039] 29 贯穿接触部 [0040] 31 另一个焊料连接部 具体实施方式[0041] 图1至3示出了热过载保护装置1的一个实施例，该热过载保护装置具有两个导电部件9、11，这两个导电部件设置在形成为导体电路载体3的基础部件5上，并且这两个导电部件借由至少一个在过载情况下熔化的焊料连接部7而形成电连接。第一导电部件9是一个形成为突跳式弹簧部件（Knackfrosch-Element）13的且自带弹性的导电部件9，另一（第二）导电部件11是一个实施为一个接触机构17的刚性金属本体15的导电部件11，该第二导电部件在基础部件5上中央设置在第一导电部件9的下方。 [0042] 自带弹性的第一导电部件9具有对应于第一形态的亚稳状态以及对应于第二形态（未示出）的稳定状态。在过载保护装置1未断开的整体状态下，这两个导电部件9、11通过焊料连接部7相互形成导电连接。在该未断开的整体状态下第一形态得以保持，该第一形态对应于导电部件9处于亚稳状态。通过焊料连接部的熔化，也就是通过使过载保护装置1断开，该导电部件9转换到对应于稳定状态的第二形态，在此，这两个导电部件9、11相互断电分离。 [0043] 呈帽子形状且具有旋转对称结构的突跳式弹簧部件13在其径向外部区域19上与基础部件5的表面完全连接。在此，突跳式弹簧部件13的径向外部区域19形成为展平的帽檐21。 [0044] 在呈帽子形状的突跳式弹簧部件13和基础部件5之间形成的空腔23至少部分用填充物25进行填充，用以提高分离的导电部件9、11之间、也就是突跳式弹簧部件13和金属本体15之间的电学稳定性。填充物25特别为用于提高电学稳定性的蜡。 [0045] 形成为电路板的导体电路载体3的至少一个电路和/或贯穿接触部27与突跳式弹簧部件12在该突跳式弹簧部件的径向外部区域19上形成接触，而至少另一个电路和/或贯穿接触部29与另一个导电部件11形成接触。在图1至3所示的实施例中，该另一个导电部件是一个简单的金属本体（金属块）15，该金属本体借助于另一个焊料连接部31、利用高熔点焊料而固定在导体电路载体的一个贯穿接触部上，并由此形成电接触。在此，另一个焊料连接部31的高熔点焊料的熔化温度明显高于导电部件9、11之间的焊料连接部7的焊料熔化温度。 [0046] 过载保护装置1具有以下功能：在过载情况下，设置在导电部件9、11之间的焊料熔化，从而使对应的焊料连接部7断开。由此，使第一导电部件9不再处于亚稳状态以及保持对应的第一形态，而是迅速回到稳定状态并由此相应地到第二形态。而且，通过采用这样的两个形态，使两个导电部件能够明确而稳定地相互断电分离。 [0047] 由此，以简单、可低成本实现、快速且可再生的方式提供这样的技术方案，该技术方案能够改善过载保护装置的分离路段的切换特性以及稳定性，并且同时能够实现显著提高的DC切换能力。 |
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