CN103620703A

CN103620703A - 热金属氧化物变阻器电路保护设备

Info

Publication number: CN103620703A
Application number: CN201180071691.9A
Authority: CN
Inventors: W·杨; H·唐; H·刘
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: US20140232512A1; JP5981537B2; WO2012171221A1; CN103620703B; DE112011105340T5; JP2014525136A; US9570260B2

Abstract

一种热金属氧化物变阻器电路保护设备，包括限定出腔的外壳（15）和设置在所述腔内的金属氧化物变阻器（MOV）（50）。电路保护设备还可以包括第一端接件（30₁），第一端接件的第一端通过焊点（55）电气地附接到所述MOV(50)，第一端接件的第二端延伸到所述外壳（15）的外部。电弧屏蔽件（65）设置在所述外壳（15）内，位于第一端接件（30₁）的第一端和MOV（50）之间。电路保护设备还可以包括弹簧（70），该弹簧构造成用于将所述电弧屏蔽件（65）偏压在微开关（35）上，该微开关（35）具有指示部（35b），该指示部（35b）至少部分地设置在所述外壳（15）的外部。当电涌状态发生时，MOV（50）从不导电状态改变为导电状态，电流在第一端接件（30₁）和第二端接件（30₂）之间流动，这样通过电流产生的热使焊点（55）熔化，第一端接件（30₁）的第一端与MOV（50）电气地分隔开。

Description

热金属氧化物变阻器电路保护设备

技术领域

本发明实施方式涉及电路保护设备领域。更具体地，本发明涉及电涌保护设备，其具有构造成用于对过热提供快速响应的热断开系统。

背景技术

过热保护设备用于保护电子电路和组件，防止其由于过电压故障状态而损坏。这些过电压保护设备可以包括金属氧化物变阻器（MOV），其连接在需要保护的电路和地线之间。MOV具有独特的电流-电压特性，允许它们用于保护这样的电路，防止灾难性的电涌发生。典型地，这些设备采用热连接，其能够在不正常状态过程中熔化，以形成开路。具体地，当大于正常或门限电压的电压施加在设备上时，电流流过MOV，产生热。这引起热连接熔化。一旦该连接熔化，形成开路，防止过电压状态损坏需要保护的电路。然而，这些现有的电路保护设备没有提供从MOV到热连接的有效热传递，由此延迟了响应时间。此外，现有的电路保护设备组装复杂，增加了制造成本。相应地，将理解的是，需要对当前采用金属氧化物变阻器的电路保护设备进行改进。

发明内容

本发明的示例的实施方式致力于电路保护设备。在示例的实施方式中，电路保护设备包括限定出腔的外壳和设置在所述腔内的金属氧化物变阻器（MOV）。第一端接件的第一端通过焊点电气地附接到所述MOV，第一端接件的第二端延伸到所述外壳的外部。电弧屏蔽件设置在所述外壳内，位于第一端接件的第一端和焊点之间，并且至少部分地在焊点之上。还包括弹簧，该弹簧构造成用于偏压所述电弧屏蔽件以抵靠微开关，该微开关具有指示部，该指示部至少部分地设置在所述外壳的外部。当电涌状态发生时，MOV从不导电状态改变为导电状态，电流在第一端接件和第二端接件之间流动。通过流过变阻器的电流产生的热使焊点熔化，第一端接件的第一端与变阻器分隔开，由此形成开路。

在另一个示例的实施方式中，电路保护设备包括限定出腔的外壳和设置在所述腔内的金属氧化物变阻器，其包括从所述金属氧化物变阻器的表面延伸的突起。端接件的第一端通过焊点电气地附接到所述突起上，端接件的第二端延伸到所述外壳的外部，所述端接件形成远离所述突起偏置的弹簧。该电路保护设备还可以包括微开关，该微开关具有至少部分地设置在所述外壳外部的指示部。所述端接件的一部分迫使所述微开关的触发部位于对应于所述电路保护设备的正常运行状态的第一位置中。

附图说明

图1是根据本发明实施方式的电路保护设备的透视图。

图2是根据本发明实施方式的电路保护设备在正常运行状态下的剖面透视图。

图3是根据本发明实施方式的、在图1和2中所示的外壳的外部的金属氧化物变阻器部分的透视图。

图4是根据本发明实施方式的电路保护设备在故障状态出现后的透视图，其中没有盖子20以示出该设备。

图5是根据本发明实施方式的位于图4所示外壳的外部的金属氧化物变阻器部分在故障状态出现后的透视图。

图6是根据本发明实施方式的电路保护设备在正常非导电状态下的另一个实施方式的剖视平面图。

图7是根据本发明实施方式的图6所示电路保护设备的剖视平面图，示出了故障状态出现后的设备。

图8是根据本发明实施方式的电路保护设备在正常运行状态下的剖面透视图。

图9是根据本发明实施方式的、图8所示外壳的外部的金属氧化物变阻器部分在正常运行状态下的透视图。

图10是根据本发明实施方式的电路保护设备在故障状态出现后的透视图，其中没有盖子以示出该设备。

图11是根据本发明实施方式的在外壳外面的金属氧化物变阻器部分的透视图，示出了在故障状态出现后的设备。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地描述本发明，其中示出了本发明的优选实施方式。然而本发明可以具体表示为多种不同的形式而不解释为限于这里所述的实施方式。而且，这些实施方式提供为使得本发明对于本领域技术人员是全面和完整的，并将完全覆盖本发明的范围。在附图中，相同的附图标记自始至终表示相同的元件。

在下面的说明书和/或权利要求中，术语“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”和“上方”可以用于下面的说明书和权利要求中。“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”和“上方”可以用于指示两个或更多个元件互相直接物理接触。然而，“在……上”、“覆盖”、“设置在……上”和“上方”还可以表示两个或更多个元件互相不直接接触。例如，“上方”可以表示一个元件在另一个元件的上方，但是不相互接触，可以具有另一个元件或多个元件在这两个元件之间。而且，术语“和/或”可以指“和”，可以指“或”，可以指“排它－或”，可以指“一个”，可以指“一些，但是不是所有”，可以指“两者都不”，和/或可以指“两者都”，尽管所要求的主题的范围不限于此方面。

图1是电路保护设备10的透视图，包括外壳15、第一端接件301和第二端接件30₂。根据本发明实施方式，第一端接件30₁和第二端接件30₂用于将保护设备10连接在电源和需要保护的设备之间。外壳15可以通过设置在基部25上或基部25上方的盖部20限定出。外壳15在其中限定出腔，以容纳图2所示的金属氧化物变阻器（MOV）。外壳15还包括一个或多个孔，以容纳用于指示电路保护设备状态的微开关35的可见部分。

图2是图1所示电路保护设备在正常运行状态下的剖面透视图。外壳15的基部25包括底壁26和侧壁25₁、25₂和25₃，以限定出腔，在该腔中设置MOV50。如同示例的，MOV50通常是矩形的，因此通过基部25的底壁和侧壁限定出的腔通常也是矩形的。如同可以理解的，MOV50还可以采用其他形状，且基部25和外壳15同样可以具有其他形状，以容纳MOV。此外，MOV还可以是一对并联的MOV。侧壁252包括贮器部60，其至少部分地容纳微开关35（如图3所示）和端接件30₁的接触引导件31的一部分。引导件31的第一端在电弧屏蔽件65上方延伸并经由焊点55附接到MOV50的一侧上（如图3所示）。焊点典型地是低温软化或熔化焊点，例如是金属合金或聚合物。接触引导件31和MOV50之间经由焊点55的该连接为电路保护设备10提供了热熔构造（也即TMOV），如在下面更详细描述的那样。

该电弧屏蔽件65通过弹簧与形成在接触引导件31和焊点55之间的连接的组合而保持在位。具体地，弹簧70示出为“L”形弹簧，其具有连接到壁25₃的第一部分和连接到电弧屏蔽件65的第二部分，其中枢转销75居中地设置在弹簧的第一部分和第二部分之间。枢转销75通常垂直于基部25的底壁26延伸。弹簧70将电弧屏蔽件65远离贮器部60偏置，但是当接触引导件连接到焊点55时，电弧屏蔽件65通过接触引导件31保持在位。

如上所述，端接件30₁经由焊点55附接到MOV50的一侧，端接件302经由类似的焊点垫附接到MOV50的相对侧。MOV是当施加在设备上的电压超出其额定电压时发热的电压敏感设备。采用现有技术，MOV主要包括氧化锌颗粒，氧化锌颗粒烧结在一起形成盘，作为固体的氧化锌颗粒是高导电材料，而由其他氧化物形成的颗粒间边界具有高阻抗性。只在氧化锌颗粒相遇的那些点，烧结产生可比于对称雪崩二极管的“微变阻器”。金属氧化物变阻器的电气特性由串联或并联连接的微变阻器的数量产生。MOV的烧结体还解释了其允许高能量吸收的高电气荷载能力，进而具有异常高的电涌处理能力。

图3是外壳15外部的金属氧化物变阻器部分的侧视图，未示出图1和2中所示的贮器部60，以更好地示例电弧屏蔽件65和微开关35的构造。具体地，电弧屏蔽件65的后壁抵接微开关35的致动触发部35a。如图1所示，指示部35b从微开关35突出并与基部25的孔对准。在该示例的实施方式中，指示部35b包括从微开关35的基部延伸出的多个销，而触发部35a通常在压下状态。将理解的是，还可以采用包括触发部35a和指示部35b的微开关35的其他构造。例如，触发部35a通常可以延伸，而指示部35b通常可以不延伸。

如可以从该侧面透视图中看到的，经由与焊点55的连接，接触引导件31将电弧屏蔽件65保持在抵靠触发部35a的位置，而弹簧70将电弧屏蔽件65偏压抵靠在接触引导件31的部分31a上。在正常的运行状态下，当MOV上的电压保持低于V_N时，MOV50保持不导电。在这些状态期间，焊点55电气地附接到接触引导件31的部分31a上，以将电弧屏蔽件65保持在抵靠微开关35的触发部35a的位置，而指示部35b的销延伸出去。

图4是电路保护设备10的透视图，没有盖子20（示例目的），表示故障状态出现后的设备。当电涌状态发生时，MOV50从不导电状态改变为导电状态，电流在端接件30₁和30₂之间流动。当电涌持续时，MOV50内的氧化锌颗粒之间的间隙和边界的宽度不足以阻止电流流动，从而MOV50变得具有高导电性。该种传导产生热，熔化焊点55，并释放接触引导件31而不与焊点55电气接触。当多个MOV并联构造时，导电端接件可以设置在并联的MOV50之间，以在它们之间提供有效的热传递。接触引导件31用作随着MOV50产生足够的热以熔化焊点55而断开的热保险丝。结果，弹簧70的臂70a（其附接到电弧屏蔽件65上）迫使电弧屏蔽件远离微开关35的触发部35a。电路保护设备10对于故障状态引起的通过MOV50的电流流动提供相对快速的响应。

图5是位于外壳15外部的金属氧化物变阻器50的侧面透视图，其中没有示出图4中的贮器部60，以更好地示例与微开关35组合的电弧屏蔽件65的运行。一旦电弧屏蔽件65由于焊点的熔化而被释放，触发延伸部35c从微开关35的触发部35a释放。在该构造中，微开关与形成在端接件30₁、30₂和MOV50之间的电路隔离，允许更好的电路监测。此外，电弧屏蔽件65防止MOV50的电弧放电到达接触引导件31。这样，根据电路保护设备10的额定值，端接件30₁和30₂之间经由MOV50的电路随着持续电涌电压的出现而断开。

图6是电路保护设备100在正常非导电或关闭状态下的另一个实施方式的剖视平面图。外壳110限定出腔，在腔内设置有MOV120。尽管MOV120示例为具有大致圆形的构造，也可以采用其他的形状，例如方形。第一端接件130₁和第二端接件130₂从外壳的110的基部延伸。第一端接件130₁延伸到外壳120内并形成弹簧端接件130。MOV120包括突起151，该突起用作从MOV120到弹簧端接件130经由焊接接头150的电气端接件的连接件。焊点典型地为低温软化或熔化的焊点，例如金属合金或聚合物。弹簧端接件130和MOV120之间经由焊接接头150的该连接件提供了电路保护设备100的热熔构造。弹簧端接件130示出为具有通常倒“V”形构造。该构造为弹簧端接件130提供向上或远离突起151的偏置力。微开关140通常设置在外壳110内，具有触发部140a和指示部140b，指示部140b具有指示销。

图7是电路保护设备100的剖面平面图，表示故障状态出现后的设备。当发生电涌状态时，MOV120从不导电状态改变为导电状态，电流在端接件130₁和130₂之间流动。当电涌持续时，MOV120内的氧化锌颗粒之间的间隙和边界的宽度不足以阻止电流流动，从而MOV变得具有高导电性。该传导产生热，使焊点150熔化，并释放弹簧端接件130而不与突起151电气接触。当弹簧端接件130释放时，微开关140的触发部140a向上运动以“触发”指示部140b的销。在该构造中，微开关140与形成在端接件130₁、130₂和MOV120之间的电路隔离，允许改进的电路监测。由于销延伸到外壳110的外部，销提供了电路保护设备100已经断开的指示。此外，MOV120还可以构造为多个并联的MOV，用于电路保护设备100中。

图8是电路保护设备200的另一个示例的实施方式的剖面透视图，示出为正常的运行状态。外壳215的基部225包括腔，在腔内设置有MOV250，其具有第一端接件230₁和第二端接件230₂。第一端接件230₁延伸通过基部225中的开口，以形成第一引导部231，该第一引导部在电弧屏蔽件265的上方延伸并经由焊点255附接到MOV250的一侧。端接件230₂的第一端附接到MOV50的相对侧上（如图9所示）。焊点255典型地是低温软化或熔化焊点。接触引导件231和MOV50之间经由焊点255的该连接提供了电路保护设备200的热熔构造（也即TMOV）。

电弧屏蔽件265通过弹簧270与形成在接触引导件231和焊点255之间的连接的组合而保持在位。具体地，弹簧270示出为“L”形弹簧，其具有连接到壁225₁的第一部分和连接到电弧屏蔽件265的第二部分，而枢转销277通常居中地设置在弹簧的第一部分和第二部分之间。尽管弹簧270示出为具有“L”形，也可以采用其他构造，以将电弧屏蔽件265保持在位，同时将其朝向接触引导件231偏压。弹簧270偏压电弧屏蔽件265远离基部225的壁225₂，但是当接触引导件连接到焊点55时，通过接触引导件231保持在位。如上所述，端接件230₁经由焊点255附接到MOV250的一侧，而端接件230₂经由类似的焊点垫附接到MOV50的相对侧。MOV是电压敏感设备，其在施加到设备上的电压超出其额定电压时加热。

图9是在基部225的外部的金属氧化物变阻器250部分的侧面透视图，以更好地示例电弧屏蔽件265的构造，在正常运行中，微开关235至少部分地设置在电弧屏蔽件的下方。具体地，电弧屏蔽件265的下侧将微开关235的致动触发部235a（如图11所示）保持在收回位置。微开关235的指示部235b与在基部225的壁中的孔对准，以提供保护设备200的状态的可视指示。在该示例的实施方式中，指示部235b包括从微开关235的基部延伸出的多个销，而触发部235a通常通过电弧屏蔽件265的位置而处于压下状态。将理解的是，还可以采用包括触发部235a和指示部235b的微开关235的其他构造。

如可从该侧面透视图中看到的，接触引导件231经由与焊点255的连接而将电弧屏蔽件265保持在抵靠微开关245的触发部235a的位置，而弹簧270偏压电弧屏蔽件265以抵靠接触引导件31的一部分。在正常的运行状态中，当MOV上的电压保持低于V_N时，MOV250保持为不导电。在这些状态下，焊点255电气地附接到接触引导件31的该部分上，以将电弧屏蔽件265保持在抵靠微开关35的触发部235a的位置，而指示部235b的销延伸出来。

图10是电路保护设备200的透视图，其中没有盖子（为示例目的），表示在故障状态出现后的设备。当电涌状态发生时，MOV250从不导电状态变化到导电状态，电流在端接件2301和2302之间流动。当电涌持续时，MOV250内的氧化锌颗粒之间的间隙和边界的宽度不足以阻止电流流动，这样MOV250变为高导电性。该导电产生热，使焊点255熔化，将接触引导件231释放而不与焊点电气接触。可选地，当多个MOV并联地构建而不只有一个MOV时，导电端接件可以设置在并联的MOV250之间，以在它们之间提供有效的热传递。接触引导件231用作随着MOV250产生足够的热以熔化焊点255而断开的热保险丝。结果，弹簧270的臂270a（其附接到电弧屏蔽件265上）迫使电弧屏蔽件远离微开关235的触发部235a（如图11所示）。电路保护设备200对故障状态引起的通过MOV50的电流提供相对快速的响应。

图11是图10所示基部225外部的金属氧化物变阻器部250的侧面透视图，以更好地示例与微开关235相组合的电弧屏蔽件265在故障状态发生后的运行。一旦电弧屏蔽件265通过焊点255的熔化而释放，接触引导件231从其释放，触发部235a从微开关235释放，因为电弧屏蔽件265通过偏压弹簧270的臂270a而远离触发部235a移位。随着微开关235的触发，指示部235b的销可以或者进一步延伸到基部225的外部，或者朝着基部225收回，以提供可视的故障状态指示，而无需打开设备的外壳。在该构造中，微开关235与形成在端接件2301、2302和MOV250之间的电路隔离，允许改进的电路监测。此外，电弧屏蔽件265防止来自MOV250的电弧放电到达接触引导件231，因为在发生故障状态之后，电弧屏蔽件通过弹簧270而位于接触引导件231和焊点255之间。这样，根据电路保护设备200的额定值，经由MOV250在端接件2301和2302之间的电气路径随着持续的电涌电压的发生而断开。

尽管本发明已经通过参考一些实施方式而公开，可以对所述实施方式作出许多变形、替换或改变而不脱离本发明如后面权利要求所述的范围。相应地，想要的是，本发明不限于所述的实施方式，而是具有后面权利要求的语言所述的整个范围及其等同范围。

Claims

1.一种电路保护设备，所述电路保护设备包括：

外壳，所述外壳限定出腔；

金属氧化物变阻器，所述金属氧化物变阻器设置在所述腔内；

端接件，所述端接件的第一端通过焊点电气地附接到所述金属氧化物变阻器，所述端接件的第二端延伸到所述外壳的外部；

电弧屏蔽件，所述电弧屏蔽件设置在所述外壳内，位于接触引导件和所述焊点之间，并且至少部分地在所述焊点之上；

弹簧，所述弹簧构造为用于偏压所述电弧屏蔽件以抵靠微开关，所述微开关具有指示部，该指示部至少部分地设置在所述外壳的外部。

2.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述金属氧化物变阻器是呈电气并联构造的一对金属氧化物变阻器。

3.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述接触引导件的第一端电气地连接到所述焊点。

4.根据权利要求3所述的电路保护设备，其中，随着故障状态的出现，通过所述金属氧化物变阻器的电流充分地加热所述焊点，以释放所述接触引导件的所述第一端，引起所述弹簧使位于所述焊点之上的所述电弧屏蔽件远离所述微开关移位。

5.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述微开关的所述指示部包括部分地延伸到所述外壳的外部的至少一个销。

6.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述弹簧包括第一臂、第二臂和通常居中地设置在所述弹簧的第一臂和第二臂之间的枢转部。

7.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述弹簧的第一臂连接到所述电弧屏蔽件，所述弹簧的第二臂连接到所述外壳的壁的内表面。

8.根据权利要求1所述的电路保护设备，其中，所述端接件是连接到所述金属氧化物变阻器的第一侧的第一端接件，所述电路保护设备还包括第二端接件，所述第二端接件的第一端电气地连接到所述金属氧化物变阻器的第一侧的相对侧。

9.根据权利要求8所述的电路保护设备，其中，所述第二端接件的第二端延伸到所述外壳的外部。

10.一种电路保护设备，所述电路保护设备包括：

外壳，所述外壳限定出腔；

金属氧化物变阻器，所述金属氧化物变阻器设置在所述腔内，并且包括从所述金属氧化物变阻器的表面延伸的突起；

端接件，所述端接件的第一端通过焊点电气地附接到所述突起，所述端接件的第二端延伸到所述外壳的外部，所述端接件形成远离所述突起偏置的弹簧；

微开关，所述微开关具有至少部分地设置在所述外壳的外部的指示部，所述端接件的一部分迫使所述微开关的触发部位于对应于所述电路保护设备的正常运行状态的第一位置中。

11.根据权利要求10所述的电路保护设备，其中，随着故障状态的出现，通过所述金属氧化物变阻器的电流充分地加热所述焊点，以远离所述突起释放所述端接件的所述第一端，引起所述端接件的所述一部分远离所述微开关的所述触发部，以指示所述电路保护设备的故障状态。

12.根据权利要求10所述的电路保护设备，其中，所述端接件是第一端接件，所述突起从所述金属氧化物变阻器的第一侧延伸，所述电路保护设备还包括第二端接件，该第二端接件的第一端电气地连接到所述金属氧化物变阻器的所述第一侧的相对侧。

13.根据权利要求10所述的电路保护设备，其中，所述微开关的指示部包括至少部分地延伸到所述外壳的外部的多个销。