CN104025243A - 具有过电流阻断功能的自复型保险丝 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝。在该自复型保险丝中，当施加上高于基准值的过电流而导致温度高于特定临界温度，则正温度系数热敏电阻的电阻增大而主弹簧伸长，且在所述主弹簧的拉力作用下，心轴向壳体的另一侧方向移动而与第一引线端子电断开，从而持续阻断第二引线端子与所述第一引线端子之间的电流的流动，而如果所述过电流消失，则所述正温度系数热敏电阻冷却，且所述主弹簧的拉力减小，所述心轴向所述壳体的一侧方向移动而与所述第一引线端子电连接，从而恢复到正常状态。

Description

具有过电流阻断功能的自复型保险丝

技术领域

本发明涉及一种具有正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficient thermistor)的自复型(repeatable)保险丝，尤其涉及一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝，该自复型保险丝在过电流引起正温度系数热敏电阻自加热(self-heating)而升温至特定临界温度以上的情况下，电阻急剧增加而继续限制电流的流动，从而可以持续阻断电源供应，而如果过电流消失，则随着正温度系数热敏电阻的冷却而恢复到正常状态的电流流动。

背景技术

通常，凡是利用电的所有电气电子产品就始终隐含有电路内的非正常过电流或外部过热原因所致的过热引起的事故发生的可能性。在现有技术中，为了对此进行预防而使用了由过电流通过时在电流引起的热量作用下熔融而被切断的材料形成的一次性保险丝。这样的一次性保险丝虽然价格低廉，然而不能重新使用，从而需要在使用之后更换新的保险丝，因此具有更换所带来的成本高的缺点。为了解决这一问题，替代一次性保险丝而使用了将热膨胀系数不同的异质金属板粘接而成的双金属温度开关(Bimetal thermalswitch)，然而双金属温度开关仅仅执行接点的功能，其基于温度的工作偏差较大，而且还存在需要限位开关(limit switches)之类的额外的装置的问题。

另外，对于近来的电子设备，主要因为印刷电路基板的表面贴装化，保险丝也要求可进行表面贴装的保险丝。然而，对于根据现有技术的一次性保险丝而言，在表面贴装过程中为了焊接而需要大致为270℃以上的温度，因此由于保险丝固有的特性而熔融，从而无法实现表面贴装。当然，双金属温度开关能够解决这样的问题，但由于过大的部件尺寸以及焊接温度所致的劣化可能性而难以进行表面贴装。

为了解决这样的问题，开发出一种自复型保险丝，这种自复型保险丝利用可连续使用并能够表面贴装化的弹性部件，例如利用形状记忆合金材料的弹性部件，从而可以自动实施电源阻断以及所述电源阻断状态的解除，并由于形状记忆合金材料的弹性部件的温度偏差较小而具有较高的可靠度。

然而，在电流或电压不稳定的情况下，如果自复型保险丝重复进行阻断电源并在电路等尚未充分冷却的状态下自动解除所述电源阻断状态的过程，则最终将在自复型保险丝自身当中引起异常，或者引起电气电子产品的电路过热之类的异常，归根结底存在导致电气电子产品的火灾或故障的问题。

[现有技术文献]

韩国注册专利第10-1017995号；

韩国注册专利第10-0912215号；

韩国注册专利第10-1017996号。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的技术问题为提供一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝，该自复型保险丝在过电流引起正温度系数热敏电阻自加热(self-heating)而升温至特定临界温度以上的情况下，电阻急剧增加而继续限制电流的流动，从而可以持续阻断电源供应，而如果过电流消失，则随着正温度系数热敏电阻的冷却而恢复到正常状态的电流流动。

技术方案

本发明提供一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝，包括：壳体，具有内部空间；第一引线端子，配置于所述壳体的一侧；第二引线端子，配置于所述壳体的另一侧；心轴，配置于所述壳体内部而与所述第一引线端子电续断并与所述第二引线端子电连接；主弹簧，配备于所述第一引线端子与心轴之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电断开；偏置弹簧，配备于所述心轴与所述第二引线端子之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电续断；正温度系数热敏电阻，插设于所述壳体的内部一侧，连接于所述第一引线端子和所述壳体或者连接于所述第一引线端子和所述主弹簧，其中，所述正温度系数热敏电阻包括当温度高于特定临界温度时电阻增大的正温度系数元件，且在施加上高于基准值的过电流而导致温度高于特定临界温度时，所述正温度系数热敏电阻的电阻增加而所述主弹簧伸长，且在所述主弹簧的拉力作用下所述心轴向所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电断开，从而持续阻断所述第二引线端子与所述第一引线端子之间的电流的流动，而如果所述过电流消失，则所述正温度系数热敏电阻冷却且所述主弹簧的拉力减小，所述心轴朝所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电连接，从而恢复到正常状态。

所述正温度系数热敏电阻可包括：第一电极，与所述第一引线端子连接；第二电极，与所述壳体连接；正温度系数元件，配备于所述第一电极与所述第二电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

所述正温度系数热敏电阻可包括：第一电极，与所述第一引线端子连接；第二电极，与所述壳体连接；第三电极，与所述主弹簧连接；正温度系数元件，配备于所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

所述正温度系数热敏电阻可包括：第一电极，与所述第一引线端子连接；第三电极，与所述主弹簧连接；正温度系数元件，配备于所述第一电极与所述第三电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

所述正温度系数元件可以由BaTiO3系陶瓷材料构成。

所述正温度系数元件可以由具有导电性的金属粒子分布于聚合物基体中而形成的聚合物材料构成。

所述正温度系数元件可具有中心部形成有用于提供所述心轴往复移动的通道的开口部的套筒结构，所述第一电极可形成于所述正温度系数元件的正面，所述第三电极可形成于所述正温度系数元件的背面，所述正温度系数元件的侧面可具有用于防止所述第一电极与所述第三电极之间的短路的绝缘体。

在所述具有过电流阻断功能的自复型保险丝中，还可以包括：

由绝缘体构成的陶瓷块，位于所述第一引线端子所处的所述壳体的一侧内部，包覆所述第一引线端子的整个区域当中插入到所述壳体的一侧内部的区域的一部分，而且构成为包覆所述第一引线端子与所述心轴电连接的区域以外的区域，并用于防止所述壳体与所述第一引线端子电连接。

所述第一引线端子可具有包含长条状延伸的棒状的销和配备于所述销的一端的大片扩展的板状的连接板的图钉型结构，所述第一电极可以与所述第一引线端子的连接板连接，而配备于所述第一电极的相反侧的所述第三电极可以与所述主弹簧形成连接。

在所述具有过电流阻断功能的自复型保险丝中，还可以包括：由绝缘体构成的陶瓷块，位于所述第一引线端子所处的所述壳体的一侧内部，用于防止所述壳体与所述第一引线端子电连接，并用于固定所述第一引线端子，其中，所述陶瓷块上可具有用于安置所述第一引线端子的一部分的渠或沟道形状的台阶部，所述第一引线端子可具有包含板状的条带部和配备于所述条带部的一端的大片扩展的板状的连接部的结构以便于与电池的正极端子连接，且安置于所述台阶部的所述第一引线端子的上部可具有绝缘体。

所述壳体可具有方箱结构，所述正温度系数元件可具有中心部形成有用于提供所述心轴往复移动的通道的开口部的方箱型或套筒型结构，所述第一电极可形成于所述正温度系数元件的正面，所述第三电极可形成于所述正温度系数元件的背面，所述正温度系数元件的侧面可具有用于防止所述第一电极与所述第三电极之间的短路的绝缘体。

所述主弹簧由形状记忆合金构成并与所述第一引线端子电断开，所述偏置弹簧由导电性弹簧构成，当施加上高于基准值的过电流而导致温度高于转变温度时，所述主弹簧的拉力大于所述偏置弹簧的拉力，从而所述心轴向所述第二引线端子方向移动而导致所述第一引线端子与所述心轴电断开，而当过电流起因消除而导致所述正温度系数热敏电阻冷却或者外部过热的热源消失时，所述主弹簧的拉力小于所述偏置弹簧的拉力，从而所述心轴在所述偏置弹簧的拉力作用下受到向所述第一引线端子方向移动的力。

有益效果

根据本发明，如果在过电流的作用下正温度系数热敏电阻自加热(self-heating)而升温至特定临界温度以上，则电阻急剧增加而继续限制电流的通过，从而可以持续阻断电源供应，因此可以抑制电路等的过电流或过热引起的电气电子产品的火灾或故障的发生。

并且，如果过电流消失，则随着正温度系数热敏电阻的冷却而恢复到正常状态的电流流动，而在恢复到正常状态的电流流动的情况下，延迟与正温度系数热敏电阻冷却的时间一样长的时间，随之执行在电路等充分冷却的状态下自动解除所述电源阻断状态的过程，从而抑制在自复型保险丝自身当中出现异常的现象，而且还抑制电气电子产品的电路过热之类的现象，因此具有可以使电气电子产品的火灾或故障最少化的优点。

附图说明

图1和图2为表示根据本发明的一例的自复型保险丝的图。

图3和图4为表示根据一例的正温度系数热敏电阻的图。

图5和图6为表示根据本发明的另一例的自复型保险丝的图。

图7为表示根据另一例的正温度系数热敏电阻的图。

图8为根据本发明的一例的自复型保险丝的分解立体图。

图9为表示正温度系数热敏电阻的基于温度的电阻特性的曲线图。

图10为表示根据本发明的又一例的自复型保险丝的图。

图11为表示正温度系数热敏电阻的图。

图12为表示根据本发明的又一例的自复型保险丝的壳体的图。

图13为表示第一引线端子、陶瓷块、以及正温度系数热敏电阻的图。

符号说明：

100：壳体             102：非导电性防水粘接部

104：第一开口部       106：第二开口部

110：第一引线端子     112：销

114：连接板         116：条带部

118：连接部         120：第二引线端子

130：心轴             132：第一连接部

134：支撑部           136：第二连接部

134：支撑部           140：主弹簧

150：偏置弹簧         160：正温度系数热敏电阻

162：第一电极         164：第二电极

166：正温度系数元件   168：第三电极

170：绝缘体           172、180：开口部

最优实施方式

本发明提供一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝，包括：壳体，具有内部空间；第一引线端子，配置于所述壳体的一侧；第二引线端子，配置于所述壳体的另一侧；心轴，配置于所述壳体内部而与所述第一引线端子电续断并与所述第二引线端子电连接；主弹簧，配备于所述第一引线端子与心轴之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电断开；偏置弹簧，配备于所述心轴与所述第二引线端子之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电续断；正温度系数热敏电阻，插设于所述壳体的内部一侧，连接于所述第一引线端子和所述壳体或者连接于所述第一引线端子和所述主弹簧，其中，所述正温度系数热敏电阻包括当温度高于特定临界温度时电阻增大的正温度系数元件，且在施加上高于基准值的过电流而导致温度高于特定临界温度时，所述正温度系数热敏电阻的电阻增加而所述主弹簧伸长，且在所述主弹簧的拉力作用下所述心轴向所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电断开，从而持续阻断所述第二引线端子与所述第一引线端子之间的电流的流动，而如果所述过电流消失，则所述正温度系数热敏电阻冷却且所述主弹簧的拉力减小，所述心轴朝所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电连接，从而恢复到正常状态。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明根据本发明的优选实施例。然而以下的实施例只是为了让该技术领域中具有普通知识的人员能够充分理解本发明而提供的，其可以变形为其他多种形态，本发明的范围并不局限于以下记载的实施例。在图中同一符号指同一构成要素。

图1和图2为表示根据本发明的一例的自复型保险丝的图，图3和图4为表示根据一例的正温度系数热敏电阻(positive temperature coefficientthermistor)的图，图5和图6为表示根据本发明的另一例的自复型保险丝的图，图7为表示根据另一例的正温度系数热敏电阻(positive temperaturecoefficient thermistor)的图，图8为根据本发明的一例的自复型保险丝的分解立体图，图9为表示正温度系数热敏电阻的基于温度的电阻特性的曲线图。

参照图1至图9，根据本发明的优选实施例的自复型保险丝包括：壳体100，具有内部空间；第一引线端子110，配置于壳体100的一侧；第二引线端子120，配置于壳体100的另一侧；心轴130，配置于壳体100内部而与第一引线端子110电续断，并与第二引线端子120电连接；作为弹性部件的主弹簧140和偏置(Bias)弹簧150，被设置于壳体内部而与心轴130连接，并使第一引线端子110与心轴130电断续；正温度系数热敏电阻(positivetemperature coefficient thermistor)160，插设于壳体100的内部一侧，从而与第一引线端子110和壳体100连接或者与第一引线端子110和主弹簧140连接。此时，还可以包括非导电性防水粘接部102，用于固定第一引线端子110并对壳体100的内部进行密封处理。

壳体100为具有内部空间并朝长度方向延伸形成的盒状，其内部收容心轴130、主弹簧140以及偏置弹簧150而予以保护。并且，壳体100的内部一侧具有连接于第一引线端子110和壳体100或者连接于第一引线端子110和主弹簧140的正温度系数热敏电阻160。壳体100的一侧和另一侧形成开口部104、106，形成于壳体100一侧的第一开口部104上可以插设第一引线端子110，形成于壳体100另一侧的第二开口部106上可以插设第二引线端子120。壳体100可以由绝缘材料或导电性材料形成，由于根据本实施例的自复型保险丝的壳体100能够与第二引线端子120相接而电连接，因此以形成为导电性材料的情形为例进行说明。当然，根据实施形态而也可以由非导电性材料形成。壳体100的与长度方向垂直的截面可以形成为圆形、椭圆形、多边形等，因此壳体100可以具有圆形盒、椭圆形盒、多边形盒等多种多样的形状。在本实施例中以与长度方向垂直的截面为圆形的气缸型壳体100为例。

第一引线端子110为用于电连接的单元，例如将从第二引线端子120接收的电流传递给电气电子元件，并构成为包含导电性物质材料。第一引线端子110配备于壳体100一侧，在本实施例中配置于圆形盒形状的壳体100的一端。此时，第一引线端子110可配置为贯通壳体100的一侧而插入的形态，然而并不局限于此，也可以配置为分离于壳体100的一侧。即，只要是心轴130移动而可以与第一引线端子110连接或断开的位置，就能够配置于任何位置。

第二引线端子120为得到外部电源的供应或者与电源连接的构成要素，其包含导电性材料而构成。第二引线端子120与第一引线端子110分离预定距离而配置，在本实施例中，在圆形盒形状的壳体100中设置于形成有第一引线端子110的一端的相反方向上的另一端。第二引线端子120通过壳体100或专门的连接部件(未图示)等而电连接于主弹簧140或偏置弹簧150，由此再与心轴电连接。例如在壳体100由导电性材料构成而主弹簧140或偏置弹簧150与壳体100的内表面相接的情况下，第二引线端子120通过壳体100而电连接。另外，主弹簧140或偏置弹簧150可以与心轴130连接而电连接。第二引线端子120在本实施例中构成为圆柱形状，然而并不局限于此，能够电连接的任何形状均可。

第一引线端子110通过心轴130而与第二引线端子120电连接或断开。第一引线端子110通过心轴130而与第二引线端子120电连接，因此第一引线端子110被配置为与跟第二引线端子120电连接的壳体100绝缘。为此，可以将配置第一引线端子110的壳体100的一侧形成为开口形状而使壳体100与第一引线端子110分离，或者也可以在第一引线端子110经过的壳体100内周面涂覆绝缘物而形成。并且，在壳体100与第一引线端子110之间配置正温度系数热敏电阻160，从而可以使第一引线端子110与壳体100绝缘。

为了有效性，正温度系数热敏电阻160位于第一引线端子110所处的壳体100的一侧内部，并使其包覆第一引线端子110的整个区域中插入到壳体100的一侧内部的区域的一部分。当然，优选地，正温度系数热敏电阻160包覆第一引线端子110与心轴130电连接的区域以外的区域。正温度系数热敏电阻160为了能够固定在壳体100内部而可以形成为对应于壳体100的一侧内部区域。此时，可以使插入正温度系数热敏电阻160的区域的壳体100内部形成台阶，从而可使正温度系数热敏电阻160在被插入到预定位置时被固定。另外，在如此构成正温度系数热敏电阻160时，为了有效性，使插入于正温度系数热敏电阻160的第一引线端子110上形成用于防止与正温度系数热敏电阻160之间的脱离的台阶部。此时，有效的是让所述台阶部朝与第一引线端子110的长度方向交叉的方向形成台阶，例如使之朝与第一引线端子110的长度方向垂直的方向形成台阶。并且，在第一引线端子110中，与主弹簧140相接的区域的一部分可向垂直于长度方向的方向突出而位于正温度系数热敏电阻160的台阶部，由此可以使第一引线端子110被固定。

正温度系数热敏电阻160为具有当温度上升时电阻值上升的正温度系数(positive temperature coefficient：PTC)的热敏电阻(thermally sensitiveresistor)，其为电阻值对应于温度变化而急剧增加的电阻器。这种正温度系数热敏电阻160表现出自加热(self-heating)的特性。

如图1、图2和图4所示，根据一例的正温度系数热敏电阻160可以由与第一引线端子110连接的第一电极162、与壳体100连接的第二电极164、带有具有在特定临界温度以上时电阻急剧增加的性质的正温度系数(positivetemperature coefficient：PTC)的正温度系数元件166构成。正温度系数元件166可以由陶瓷材料或者聚合物材料构成。

如图7所示，根据另一例的正温度系数热敏电阻160可以由与第一引线端子110连接的第一电极162、与壳体100连接的第二电极164、与主弹簧140连接的第三电极168、带有具有在特定临界温度以上时电阻急剧增加的性质的正温度系数(positive temperature coefficient：PTC)的正温度系数元件166构成。

在图1和图2中形成了与壳体100连接的第二电极164，然而在形成与主弹簧140连接的第三电极168的情况下，当然也可以不形成第二电极160。

如图9所示，正温度系数热敏电阻160具有电阻在临界温度(居里温度)附近剧变的特性。

正温度系数元件166可通过在BaTiO₃系陶瓷中混合预定含量(例如2～0.01％)的锡(Sn)、铈(Ce)等而制造。

作为制造正温度系数元件166的另一例，还可以将钛酸钡(BaTiO₃)粉末与三氧化铌(NbO₃)粉末以98～99.95:2～0.05的重量比混合，并成型为所需的正温度系数特性的热敏电阻形状，然后在1100～1500℃左右的温度下烧制1～12小时而形成。

作为制造正温度系数元件166的又一例，也可以将钛酸钡(BaTiO₃)粉末、三氧化铌(NbO₃)粉末、五氧化二铌(Nb₂O₅)粉末以预定的重量比(例如98～99.95:2～0.05:0.5～0.01的比率)混合，并成型为所需的正温度系数特性的热敏电阻形状，然后在1100～1500℃左右的温度下烧制1～12小时而形成。

作为另一例，正温度系数元件166还可以由聚合物基体中包含具有导电性的镍(Ni)之类的导电性金属粒子而形成的聚合物材料构成。

图9表示正温度系数热敏电阻的基于温度的电阻特性。普通的正温度系数热敏电阻在80～150℃下电阻急剧增加。对于具有这种正温度系数热敏电阻的自复型保险丝而言，如果在过电流的作用下使正温度系数热敏电阻的温度上升到作为临界温度的80～150℃以上，则由于正温度系数热敏电阻自身的电阻非常急剧地增加而使电流无法通过，在正温度系数热敏电阻的温度不降低到小于临界温度的前提下，通过正温度系数热敏电阻的电流的流动就可以被持续地阻断。

心轴130为用于将第一引线端子110与第二引线端子120电连接或者断开的单元，其配备于壳体100的内部。心轴130可包括作为与第一引线端子110连接的部位的第一连接部132、支撑部134、以及与第二引线端子120连接的第二连接部136。与朝长度方向延伸形成的壳体100相同，心轴130可配备为朝长度方向延伸形成的轴形态。心轴130的垂直于长度方向的截面可形成为圆形、椭圆形、多边形等，优选地，形成为与壳体100的截面形状相同。在本实施例中，形成为沿着气缸形态的壳体100形成的活塞形状。心轴130可通过主弹簧140而与第一引线端子110电连接，为此，优选以导电性材料形成。心轴130在主弹簧140和偏置弹簧150的伸缩运动下可在壳体100内部沿着长度方向往复运动而与第一引线端子110电续断，即电连接或断开。因此，根据心轴130与第一引线端子110连接或者断开，第一引线端子110与第二引线端子120形成连接或者断开。心轴130在侧面的至少一部分上形成有可用于支撑主弹簧140或偏置弹簧150的支撑部134，从而可以与主弹簧140或偏置弹簧150连接。支撑部134可在心轴130侧面上朝与心轴130的轴方向垂直的方向突出而形成。支撑部134可沿着心轴130侧面的周围连续形成，也可以在心轴130侧面非连续形成。即，只要是可以使心轴130与主弹簧140或偏置弹簧150连接的形态，任何形态均可。

主弹簧140和偏置弹簧150为用于将第一引线端子110与心轴130连接或者断开的单元。主弹簧140和偏置弹簧150被配置于壳体100内部，其被配置为沿着壳体100的长度方向伸长或压缩。主弹簧140被配置于壳体100内部一侧，在本实施例中，与壳体100内部的正温度系数热敏电阻160连接。另外，偏置弹簧150以心轴130为基准而配置于设置有主弹簧140的一侧的相反侧，即被配置于壳体100内部的另一侧而与心轴130连接或者连接于心轴130的支撑部134而形成电连接。

具体而言，主弹簧140为用于将第一引线端子110与心轴130电气性地断开的单元，其可以被配备于第一引线端子110与心轴130之间。此时，优选地，主弹簧140被配备于心轴130的一侧，而且是配备于正温度系数热敏电阻160与心轴130之间。并且，主弹簧140能够以压缩的状态位于正温度系数热敏电阻160与心轴130之间。即，对于根据本实施例的自复型保险丝而言，在主弹簧140被压缩的状态下，第一引线端子110可与心轴130相接，而在主弹簧140伸长的状态下，第一引线端子110可与心轴130断开。并且，为此，在本发明中用具有在转变温度以下发生变形而在成为转变温度以上时回到变形之前的形状的性质的形状记忆合金形成主弹簧140，并构成为当热量施加于压缩状态的主弹簧140时，主弹簧140可以伸长。这种主弹簧140可包含作为钛(Ti)与镍(Ni)的合金的镍钛合金(nitinol)或铜(Cu)/锌(Zn)/铝(Al)合金等而构成。优选地，这种主弹簧140与心轴130电连接，并且与第一引线端子110电断开。

偏置弹簧150是与主弹簧140一同用于将第一引线端子110与心轴130电续断的单元，可在心轴130上配备为相接于主弹簧140的相反侧面。在此，与主弹簧140不同，偏置弹簧150不是由形状记忆合金材料形成，而是可以由不锈钢之类的普通金属材料形成。例如，偏置弹簧150可通过将不锈钢使用为主体并在所述主体上施加银层镀覆而形成。即，偏置弹簧150需要任意的弹簧拉力，且为了有助于电流的流动而进行预定厚度的银层镀覆处理。在预定的电压和电流下，由于金属自身的导电性和银层镀覆而开始流过稳定的电流，后来在过电压或过电流施加时引起偏置弹簧150的温度上升。似此，偏置弹簧150与普通弹簧一样地以拉伸的状态配备于心轴130的另一侧面，从而施压以使心轴130与第一引线端子110得以维持连接，且在主弹簧140伸长的情况下，偏置弹簧150被压缩而可将第一引线端子110心轴130断开。

对于具有如上所述结构的根据一个实施例的自复型保险丝而言，如果在第一引线端子110和第二引线端子120上施加基准值以下的正常的电流或电压，则如图1和图5所示，偏置弹簧150处于被拉伸的状态，且在被拉伸的偏置弹簧150的拉力作用下，主弹簧140维持被压缩的状态。而且，据此使第一引线端子110与心轴130的第一连接部132相接，并通过与心轴130的另一面相接的偏置弹簧150以及与偏置弹簧150相接的壳体100而与第二引线端子120电连接。

在根据一个实施例的自复型保险丝中，如果在第一引线端子110和第二引线端子120上施加非正常的电源，例如施加上高于基准值的电流或电压，则偏置弹簧150上有大电流产生。如果偏置弹簧150上被施加大电流，则由于偏置弹簧150所具有的电阻值而使偏置弹簧150的温度上升，并使壳体100内部的温度上升。并且，电热设备或电子设备的异常过热使得由形状记忆合金形成的主弹簧140基于被提高的温度而变化为被拉伸的主弹簧140的形状。即，如图2和图6所示，如果主弹簧140成为被拉伸的形状，则在主弹簧140的拉力的作用下使心轴130向偏置弹簧150所处的方向受压，据此使偏置弹簧150压缩。而且，如果主弹簧140如此地拉伸，则在心轴130的移动下第一引线端子110与心轴130断开，结果使第一引线端子110与第二引线端子120断开，从而第一引线端子110与第二引线端子120之间不会产生电流。此时，为了实现这样的动作，优选地，转变(过渡)温度以下的情况下的主弹簧140的拉力小于偏置弹簧150的拉力，而在转变(过渡)温度以上的情况下的主弹簧140的拉力大于偏置弹簧150的拉力。

在上述的例中，是以主弹簧140由形状记忆合金构成的情形为例，然而也可以使偏置弹簧150由形状记忆合金构成，而主弹簧140由并非形状记忆合金材料的不锈钢之类的普通金属材料形成。

另外，在本实施例中是将线圈形态的主弹簧140和偏置弹簧150利用为弹性部件而形成自复型保险丝，然而并不局限于此，主弹簧140和/或偏置弹簧150也可以是具有板弹簧之类的线圈以外的形态的弹簧。

所述的实施例只是用于说明自复型保险丝的一种实施例，对于所述自复型保险丝而言，当正温度系数热敏电阻160在过电流作用下上升到特定临界温度以上时，正温度系数热敏电阻160的电阻急剧增加而使电流的流动连续被限制，从而可以持续阻断电源供应，而如果过电流消失，则正温度系数热敏电阻冷却，从而恢复到正常状态的电流流动。

在本发明中，使用一种具有电阻随着温度上升而增加并尤其在特定临界温度以上时电阻急剧增加而持续限制电流的流动的特性的陶瓷或聚合物材料，从而形成正温度系数热敏电阻160，且如上所述的正温度系数热敏电阻160被配置于壳体100的内部一侧，从而起到固定第一引线端子110的作用。

正温度系数热敏电阻160由钛酸钡(BaTiO3)系陶瓷或聚合物材料构成，并具有温度上升时电阻急剧增加的性质。正温度系数热敏电阻160并非与温度上升成正比而使电阻缓慢增加，而是具有在特定临界温度下电阻急剧增加的特性，如果维持在所述特定临界温度以上，则持续地限制电流的流动，从而即便在外气的温度或电源电压改变的情况下也能够将正温度系数热敏电阻160本身的温度维持为大致恒定，据此，电阻随着温度而改变或者在过电流流过时电阻变大，从而可以起到使电流不再流动的开关作用。

如果过电流施加到包含有正温度系数热敏电阻160的自复型保险丝，则形状记忆合金材料的主弹簧140在温度的上升下被拉伸，且在被拉伸的主弹簧140的压力下，心轴130移动而与第二引线端子120连接，并由于主弹簧140的伸长而使第一引线端子110与心轴130之间成为电断开状态，且随即使电流路径(path)通过正温度系数热敏电阻160，而正温度系数热敏电阻也在焦耳(joule)热的作用下温度急剧上升，且如果上升到特定临界温度以上，则正温度系数热敏电阻160本身的电阻急剧增加并自加热(self-heating)，从而使形状记忆合金材料的主弹簧140以被拉伸的状态继续维持，据此只要正温度系数热敏电阻160的温度不降低到特定临界温度以下，就可以持续阻断电流的流动。

而且，即使过电流持续施加，由于正温度系数热敏电阻160的温度也不下降到特定临界温度以下，因此正温度系数热敏电阻160本身的高电阻维持原样，并借助于正温度系数热敏电阻160的发热而使作为形状记忆合金材料的主弹簧140继续维持被拉伸状态，因此正温度系数热敏电阻160中没有电流通过的状态将持续。因此，在由于主弹簧140的伸长而使第一引线端子110与心轴130之间的电断开状态持续的时间内电流的流动被持续阻断，因此可通过自复型保险丝阻断电源供应。包含有正温度系数热敏电阻160的自复型保险丝即使在过电流持续施加的情况下也能通过正温度系数热敏电阻160而持续维持电流阻断状态，从而防止自复型保险丝电连接，据此可以预防因电路等的过热而导致的电气电子产品的火灾或故障。

在偏置弹簧150的伸长引起心轴130复归而与第一引线端子110连接之前，通过自复型保险丝的电源供应被完全阻断。如果过电流消失，则正温度系数热敏电阻160被冷却，并借助于偏置弹簧150的伸长而使心轴130复归而与第一引线端子110电连接，然后恢复到正常状态的电流流动，在恢复到正常状态的电流流动的情况下，延迟与正温度系数热敏电阻冷却的时间一样长的时间，据此执行在电路等充分冷却的状态下自动解除上述的电源阻断状态的过程，从而可以抑制在自复型保险丝自身上出现异常的现象，并可以抑制电气电子产品的电路过热之类的现象。

在以上的说明中是以第二引线端子120上连接电源而第一引线端子110上连接电路之类的电气电子元件的情形为例进行了说明，然而当然也可以是第一引线端子110上连接电源而第二引线端子120上连接电气电子元件。

以下，对自复型保险丝的操作进行更为详细的说明。

如果不是过电流或者周围温度处于过热状态的情况而是供应到电气电子产品的电源为正常状态，则电流正常流向第二引线端子120、壳体100、偏置弹簧150、心轴130以及第一引线端子110，从而维持几乎接近于导线的电阻值(例如数mΩ左右)而完成正常操作。

在正常操作状态下，如图1和图5所示，在偏置弹簧150的拉力的作用下心轴130电连接于第一引线端子110。当通过第二引线端子120而施加上基准值以下的电流或电压时，电流通过第二引线端子120而流向心轴130，并由于心轴130连接于第一引线端子110，因此构成电路而使电流流向电气电子元件侧。

在电气电子产品中如果施加上基准值以上的过电流或过电压，则由于偏置弹簧150的电阻值而产生焦耳(joule)热，从而使作为形状记忆合金材料的主弹簧140伸长，并在主弹簧140的压力作用下使心轴130向壳体100的另一侧方向行进而与第二引线端子120连接。由于借助于主弹簧140的伸长而使心轴130与第二引线端子120之间的连接状态固定，因此可以防止心轴130自动复归而与第一引线端子110连接，从而可以阻断电气电子产品的电源连接。

当突然产生过电流时，由于偏置弹簧150的电阻而使偏置弹簧150在焦耳(Joule)热的作用下急剧发热，从而启动(使膨胀)由形状记忆合金构成的主弹簧140，于是如图2和图6所示，第一引线端子110与心轴130之间的连接断开而形成电断开，从而使电流路径(path)流向偏置弹簧150、心轴130、壳体100以及正温度系数热敏电阻160，此时，正温度系数热敏电阻160的电阻为数十mΩ～数Ω左右，其高于偏置弹簧150的阻值(数mΩ)，却在过电流的作用下同样产生焦耳(Joule)热而在数秒(second)内使电阻值增加到数十kΩ～数十MΩ，从而几乎绝缘化，因此将表现出阻断过电流的效果。

正温度系数热敏电阻160在过电流被完全阻断之前将持续发热，从而使由形状记忆合金构成的主弹簧140继续维持膨胀的状态，因此只要过电流不被消除，心轴130就不会复归而继续维持第一引线端子110与心轴130之间的连接被断开的状态，并能够实现过电流的持续阻断。

如果过电流被消除而导致正温度系数热敏电阻160中不产生电流，则正温度系数热敏电阻160的自加热变得困难，于是正温度系数热敏电阻160被自然冷却，因此主弹簧140的拉力消失，偏置弹簧150的拉力将大于主弹簧140的拉力，据此心轴130向第一引线端子110侧移动而使第一引线端子110与心轴130电连接，由此自复型保险丝恢复到正常操作状态。

如果过电流被消除而导致正温度系数热敏电阻160冷却，则主弹簧140的拉力消失而消除心轴130复归的障碍，从而在偏置弹簧150的拉力作用下，心轴130复归而与第一引线端子110连接，从而连接电气电子产品的电源。由形状记忆合金构成的主弹簧140的温度也将紧随正温度系数热敏电阻160的冷却而一同下降，温度下降的主弹簧140的由温度引起的拉力将减少，如此，当主弹簧519的拉力减少时，在偏置弹簧150的拉力作用下主弹簧142再次被压缩，据此第一引线端子110与心轴130电连接。为了实现这样的操作，在根据一个实施例的自复型保险丝中，优选地，在转变(过渡)温度以上的情况下主弹簧140的拉力大于偏置弹簧150的拉力，然而在壳体100内部的温度下降而成为主弹簧140的转变(过渡)温度以下的情况下，偏置弹簧150的拉力大于主弹簧140的拉力。

在图1～图2、图5～图6中图示的自复型保险丝的结构中，由于要在正温度系数元件166的弯曲面上形成电极162、164、168，因此可能不易形成电极，鉴于此，为了在实际生产中提高生产率并改善电极形成缺陷等问题，公开一种图10～图11所示的自复型保险丝。图10为表示根据本发明的又一例的自复型保险丝的图，图11为表示正温度系数热敏电阻的图。

参照图10至图11，将正温度系数元件166形成为具有开口部172的套筒状。如果将正温度系数元件166形成为套筒状，则易于形成电极162、168，而且可以提高组装生产率。形成于正温度系数热敏电阻160的中心部的开口部172用于插入心轴130的第一连接部132。套筒状的正温度系数热敏电阻160两端形成第一电极162和第三电极168。第一引线端子110具有包括长条状延伸的棒状的销112和配备于所述销112的一端的大片扩展的板状的连接板114的图钉型结构。

并且，为了防止壳体100与第一引线端子110电连接，需要由绝缘体构成的套筒状的陶瓷块(绝缘体)190，且为了第一引线端子110与正温度系数热敏电阻160的电连接，需要将第一引线端子110的端部加工为像图钉一样大片扩展的模样。第一电极162与第一引线端子110的连接板114连接，相反侧的第三电极168与主弹簧140电连接。如图10所示，为了防止正温度系数热敏电阻160的两侧电极162、168之间的短路(short)，并为了实现与壳体100之间的绝缘，可进行在套筒状的正温度系数热敏电阻160的侧面涂覆或蒸镀绝缘体170之类的绝缘处理。

在流入过电流时，在偏置弹簧150的自加热作用下主弹簧140膨胀，从而导致第一引线端子110与心轴130之间的连接断开而形成电断开，于是电流路径成为偏置弹簧150、心轴130、主弹簧140、正温度系数热敏电阻160，而此时主弹簧140的电阻偏低而只有数百mΩ左右，故几乎接近于导体而使电流流向正温度系数热敏电阻160，而在流入过电流时，由于正温度系数热敏电阻160的急剧的自加热而导致主弹簧140持续维持在高温状态(例如110℃以上)，从而第一引线端子110与心轴130维持电断开的状态。

然而，如果过电流起因消除而不再有过电流通过，则正温度系数热敏电阻160的自加热中止而得到冷却，且主弹簧140的拉力也减少，从而在偏置弹簧150的拉力作用下，心轴130向第一引线端子110侧移动，于是第一引线端子110与心轴130恢复到电连接的状态。

而且，作为Li离子电池之类的电池的过电流/过热防护用，揭示一种如图12至图13所示的采用了引线条带结构的自复型保险丝，以便于贴附电池端子210、220。图12为表示根据本发明的又一例的自复型保险丝的壳体的图，图13为表示第一引线端子、陶瓷块、以及正温度系数热敏电阻的图。

壳体100由具有内部空间并沿着长度方向延伸形成的方箱型结构形成。并且，为了防止壳体100与第一引线端子110电连接，需要一个由绝缘体构成的陶瓷块(绝缘体)190。陶瓷块190被收容于壳体100的一侧。优选地，陶瓷块190以四边形的块状形成，且陶瓷块190上形成有用于安置第一引线端子110的一部分的台阶部192，台阶部192可形成为渠或者沟道(trench)形状。

优选地，第一引线端子110形成为板状的条带(strap)结构，以便于与电池的正极(+)端子210连接。为此，第一引线端子110具有包含板状的条带(strap)部116和配备于所述条带部116的一端的大片扩展的板状的连接部118的结构。第一引线端子110具有条带部116和一端大片展开的连接部118，从而具有可提高组装生产率的优点。优选地，第一引线端子110的一部分被安置于台阶部192，对安置于台阶部192的第一引线端子110的上部进行涂覆或蒸镀绝缘体194之类的绝缘处理，从而防止第一引线端子110与壳体100电连接。

正温度系数热敏电阻160可形成为中心部具有开口部180的外轮廓为方箱的形态或者套筒状等。如此，通过形成为方箱形态或套筒状，从而可以使电极162、168易于形成并提高组装生产率。形成于正温度系数热敏电阻160的中心部的开口部180中将插入心轴130。正温度系数热敏电阻160两端形成第一电极162和第三电极168。第一电极162与第一引线端子110连接，相反侧的第三电极168与主弹簧140形成电连接。如图13所示，为了防止正温度系数热敏电阻160的两侧电极162、168之间的短路(short)，且为了实现与壳体100之间的绝缘，可进行在正温度系数热敏电阻160的侧面涂覆或蒸镀绝缘体170之类的绝缘处理。

由于主弹簧140、偏置弹簧150以及心轴130可以与图1～图2、图5～图6所示相同或者类似地形成，故对此省略说明。

以上，已列出本发明的优选实施例进行了详细说明，然而本发明并不局限于所述的实施例，在本发明技术思想的范围内可以被本领域中具有普通知识的人员变形为多种形态。

产业上的可利用性

在过电流的作用下正温度系数热敏电阻自加热(self-heating)，从而在上升至特定临界温度以上时，电阻急剧增加而继续限制电流的通过，由此可以持续阻断电源供应，因此可以抑制电路等的过电流或过热引起的电气电子产品的火灾或故障的发生，故本发明具有产业上的可利用性。

Claims (12)

1.一种具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，包括：

壳体，具有内部空间；

第一引线端子，配置于所述壳体的一侧；

第二引线端子，配置于所述壳体的另一侧；

心轴，配置于所述壳体内部而与所述第一引线端子电续断并与所述第二引线端子电连接；

主弹簧，配备于所述第一引线端子与心轴之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电断开；

偏置弹簧，配备于所述心轴与所述第二引线端子之间，用于将所述第一引线端子与所述心轴电续断；

正温度系数热敏电阻，插设于所述壳体的内部一侧，连接于所述第一引线端子和所述壳体或者连接于所述第一引线端子和所述主弹簧，

其中，所述正温度系数热敏电阻包括当温度高于特定临界温度时电阻增大的正温度系数元件，

在施加上高于基准值的过电流而导致温度高于特定临界温度时，所述正温度系数热敏电阻的电阻增加而所述主弹簧伸长，且在所述主弹簧的拉力作用下所述心轴向所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电断开，从而持续阻断所述第二引线端子与所述第一引线端子之间的电流的流动，

如果所述过电流消失，则所述正温度系数热敏电阻冷却且所述主弹簧的拉力减小，所述心轴朝所述壳体的另一侧方向移动而与所述第一引线端子电连接，从而恢复到正常状态。

2.如权利要求1所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻包括：

第一电极，与所述第一引线端子连接；

第二电极，与所述壳体连接；

正温度系数元件，配备于所述第一电极与所述第二电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

3.如权利要求1所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻包括：

第一电极，与所述第一引线端子连接；

第二电极，与所述壳体连接；

第三电极，与所述主弹簧连接；

正温度系数元件，配备于所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

4.如权利要求1所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻包括：

第一电极，与所述第一引线端子连接；

第三电极，与所述主弹簧连接；

正温度系数元件，配备于所述第一电极与所述第三电极之间，且在温度高于特定临界温度时电阻增大。

5.如权利要求2至4中的任意一项所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，所述正温度系数元件由BaTiO3系陶瓷材料构成。

6.如权利要求2至4中的任意一项所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，所述正温度系数元件由具有导电性的金属粒子分布于聚合物基体中而形成的聚合物材料构成。

7.如权利要求4所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，

所述正温度系数元件具有中心部形成有用于提供所述心轴往复移动的通道的开口部的套筒结构，

所述第一电极形成于所述正温度系数元件的正面，

所述第三电极形成于所述正温度系数元件的背面，

所述正温度系数元件的侧面具有用于防止所述第一电极与所述第三电极之间的短路的绝缘体。

8.如权利要求7所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，还包括：

由绝缘体构成的陶瓷块，位于所述第一引线端子所处的所述壳体的一侧内部，包覆所述第一引线端子的整个区域当中插入到所述壳体的一侧内部的区域的一部分，而且构成为包覆所述第一引线端子与所述心轴电连接的区域以外的区域，并用于防止所述壳体与所述第一引线端子电连接。

9.如权利要求7所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，

所述第一引线端子具有包含长条状延伸的棒状的销和配备于所述销的一端的大片扩展的板状的连接板的图钉型结构，

所述第一电极与所述第一引线端子的连接板连接，而配备于所述第一电极的相反侧的所述第三电极与所述主弹簧形成连接。

10.如权利要求4所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，还包括：

由绝缘体构成的陶瓷块，位于所述第一引线端子所处的所述壳体的一侧内部，用于防止所述壳体与所述第一引线端子电连接，并用于固定所述第一引线端子，

其中，所述陶瓷块上具有用于安置所述第一引线端子的一部分的渠或沟道形状的台阶部，

所述第一引线端子具有包含板状的条带部和配备于所述条带部的一端的大片扩展的板状的连接部的结构以便于与电池的正极端子连接，

安置于所述台阶部的所述第一引线端子的上部具有绝缘体。

11.如权利要求10所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，

所述壳体具有方箱结构，

所述正温度系数元件具有中心部形成有用于提供所述心轴往复移动的通道的开口部的方箱型或套筒型结构，

所述第一电极形成于所述正温度系数元件的正面，

所述第三电极形成于所述正温度系数元件的背面，

所述正温度系数元件的侧面具有用于防止所述第一电极与所述第三电极之间的短路的绝缘体。

12.如权利要求1所述的具有过电流阻断功能的自复型保险丝，其特征在于，

所述主弹簧由形状记忆合金构成并与所述第一引线端子电断开，

所述偏置弹簧由导电性弹簧构成，

当施加上高于基准值的过电流而导致温度高于转变温度时，所述主弹簧的拉力大于所述偏置弹簧的拉力，从而所述心轴向所述第二引线端子方向移动而导致所述第一引线端子与所述心轴电断开，

当过电流起因消除而导致所述正温度系数热敏电阻冷却或者外部过热的热源消失时，所述主弹簧的拉力小于所述偏置弹簧的拉力，从而所述心轴在所述偏置弹簧的拉力作用下受到向所述第一引线端子方向移动的力。