CN104319208A - 防爆微型保护元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防爆微型保护元件及其制作方法，所述元件包括绝缘外壳、金属熔体、端部电极、灭弧材料，端部电极包裹在绝缘外壳的两端，金属熔体悬空设置在绝缘外壳的内部，金属熔体的两端分别与包裹在绝缘外壳上的两端部电极电连接，灭弧材料设置在绝缘外壳和金属熔体之间，所述绝缘外壳的端部设置至少一个连通绝缘外壳的内部空间和外部空间的露出于端部电极的缺口，灭弧材料包含气相二氧化硅和硅胶。本发明元件两端部的灭弧材料填充充分、填充时间短，气相二氧化硅的强吸附能力对分断灭弧起主要作用，气相二氧化硅热导率与空气相当，在相同分断能力要求下可以采用更粗线径的金属熔体，提高产品的抗浪涌能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型保护元件，特别涉及一种分断能力高、抗浪涌能力强、体积微小的过电流保护元件，以及该保护元件的制作方法，属于继电保护领域。
背景技术
在全球健康、环保、能源危机的极大压力下，促使每个国家都在积极推广和使用节能照明产品，LED是未来的新一代光源，由于其符合低碳、绿色和环保的社会发展需求，其已成为当今照明发展的最大趋势。随着LED通用照明市场及LED路灯市场的拓展，作为其过电流保护用的保护元件产品在高浪涌承载能力及高分断能力方面的要求越来越严格。目前市场上主流使用的LED照明用保护元件要求分断能力较高的、2512或2410尺寸规格封装的产品，但现有产品的抗浪涌能力相对较差，在频繁开关机、应用环境苛刻及户外照明等领域难以长期稳定地工作。
中国专利CN203406255U中公开一种在陶瓷管中部带有泄压狭缝的结构设计，并以抽真空填充高温硅胶工艺，得到分断能力达到250VAC 100A的保护元件产品，但此结构狭缝的位置设置不佳，抽真空填充硅胶操作时，产品两端部难以被完全填满，从而造成分断时有薄弱环节存在，对产品的抽真空时间和分断合格率，以及继续提升产品分断能力等方面都存在着极大的影响；同时高温硅胶本身的灭弧作用也十分有限，且直接以高温硅胶作为灭弧材料时，硅胶的热导率相对空气来说较大，容易引起产品熔断时间延长，从而需要降低熔体线径以满足其熔断特性要求，这样会削弱产品的抗浪涌能力，致使该产品的抗浪涌能力和分断能力均不能满足目前LED户外照明领域的特殊需求。
发明内容
针对现有技术产品存在的抗浪涌能力差及分断能力低的问题，本发明提供一种防爆微型表面贴装式微型保护元件。首先，在微型保护元件的绝缘外壳的靠近端部设置一个或多个缺口，一方面通过此缺口的泄压作用来降低内置于微型保护元件内的金属熔体熔断时产生的爆炸压力，另一方面解决了原泄压狭缝设置在中间时，在绝缘外壳两端内部灭弧材料填充不充分的不良现象。其次，采用气相二氧化硅-水和气相二氧化硅-高温硅胶的双体系两步真空灌胶工艺，向绝缘外壳内填充灭弧材料。气相二氧化硅的高比表面积（大于200m2/g）来吸附熔体的高温金属蒸汽，以快速降低金属蒸汽产生的燃弧压力；高温硅胶的外部包裹来提供灭弧材料层的弹性结构，以缓冲熔体断开瞬间产生的爆炸压力冲击，并且气相二氧化硅具有同空气相接近的热导率，从而减少原灭弧硅胶填充对保护元件熔断作用的影响，将2410尺寸规格封装的表面贴装式微型保护元件产品的分断能力提高到350VAC 100A以上、且具有高抗浪涌能力（其10In熔断时间在10ms以上）。
为了实现上述目的，本发明的技术方案提供一种防爆微型保护元件，包括绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、灭弧材料6，端部电极3包裹在绝缘外壳1的两端，金属熔体2悬空设置在绝缘外壳1的内部，金属熔体2的两端分别与固定在绝缘外壳1上的两个端部电极3电连接，灭弧材料6设置在绝缘外壳1和金属熔体2之间，其设计要点于：所述绝缘外壳1的端部设置至少一个连通绝缘外壳1的内部空间和外部空间的缺口5，所述缺口5有部分尺寸未被端部电极3遮盖。
本发明还有如下进一步改进的技术方案：
进一步地，所述灭弧材料6由气相二氧化硅和硅胶构成；硅胶和气相二氧化硅构成包裹金属熔体2的双层结构。
进一步地，所述绝缘外壳1的端部设置一个缺口5。
进一步地，所述绝缘外壳1的两端分别设置一个缺口5，所述两个缺口5位于绝缘外壳1的同一侧面或者位于两个相对侧面上。
进一步地，所述绝缘外壳1的两端部分别设置两个缺口5，所述四个缺口5位于绝缘外壳1的两个相对侧面上。
进一步地，所述缺口5的长度为绝缘外壳1长度的20%-40%，缺口5的未被端部电极3遮盖部分的长度为绝缘外壳1长度的4%以上，缺口5的宽度为绝缘外壳1上的缺口5所在侧面宽度的8%-50%。
进一步地，所述金属熔体2和端部电极3通过焊料4形成电连接。
进一步地，所述金属熔体2为金属丝材或金属片材，所述金属丝材为直丝材、曲丝材或绕丝材，所述金属片材直片材、曲片材或绕片材。
气相二氧化硅-水以及气相二氧化硅-高温液态硅胶双体系分别按特定比例配制而成，采用两步真空灌胶工艺将其充分填充绝缘外壳内，包裹在金属熔体周围，形成所述灭弧材料。所述气相二氧化硅的比表面积在200m2/g以上，粒度在3000目以上，热导率与空气相当的纳米级粉末材料，主要利用其高比表面积来快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，并降低因原硅胶填充物热导率与空气热导率的不同而对产品熔断特性产生不良的影响。
本发明的技术方案是提供一种防爆微型保护元件制作方法，其设计要点在于，包括以下步骤：
步骤1，产品组装：组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
步骤2，一次灌胶：将气相二氧化硅与蒸馏水按0.05~0.15wt%:1的比例均匀混合，搅拌，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后，如0.1MPa，并维持其真空度20-300min，完成一次灌胶操作；
步骤3，清洗固化：将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于80~100℃的烘箱中烘烤固化；
步骤4，二次灌胶：将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.03~0.1wt%:1的比例均匀混合，搅拌，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度10-100min，完成二次灌胶操作；
步骤5，清洗固化：采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；
步骤6，球磨清洗：将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为400~1000rpm。玉米粒与保护元件产品加入比例及球磨时间视具体产品体积与质量决定。
本发明还有如下进一步改进的技术方案：
进一步地，在步骤1和步骤2之间还包括以下步骤：
字符印刷：在待灌胶保护元件产品表面印刷包括公司名称、电流规格、特性信息的字号标记7。
进一步地，所述步骤5中的升温曲线为60℃/15min→90℃/30min→120℃/15min阶跃升温曲线，也可以是斜坡升温曲线。升温曲线还可根据所使用的硅胶特性进行调整，来满足质量要求。
保护元件产品制造完成后，需要对产品进行质量检测，质量检测包括外观挑选、仪器测式，并按目标阻值对产品的进行分档。
所述绝缘外壳是截面为圆形或方形的管状外壳，材质为陶瓷材料，优选以玻璃纤维或氧化锆掺杂等方式增韧的氧化铝基陶瓷材料，以满足其机械强度的要求。端部电极优选以表面镀金或镀银的黄铜金属片制成帽状端子。焊料为含铅焊料或高温无铅焊锡。
所述缺口的长度为绝缘外壳的长度的20%-40%，其露出于端部电极3（不被端部电极遮挡部分）的长度占绝缘外壳长度的4%以上，缺口的宽度为绝缘外壳上的缺口所在侧面的宽度的8%-50%。如果绝缘外壳的两端分别设置缺口，则可以适当减小缺口的长度尺寸。缺口设置在绝缘外壳的端部，一方面可大大降低绝缘外壳的生产难度，提高生产效率，降低生产成本；另一方面也可以降低产品在生产时，字符标记印刷的难度，使其可完全按照常规产品印刷工艺印刷，而当缺口在产品中部时，必需防止字符印刷到缺口所在表面上；再一方面，这样设置还可有效确保绝缘外壳的两个端部充分填充灭弧材料，大大提高了填充效率，并可以大缩短填充时间。
所述灭弧材料充分填充在绝缘外壳内，包裹在金属熔体周围，由气相二氧化硅和硅胶构成。气相二氧化硅为比表面积在200m2/g以上、粒度在3000目以上、热导率与空气相当的纳米级粉末材料，气相二氧化硅的高比表面积快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，并降低因硅胶填充物与空气热导率的不同而对产品熔断特性的产生的不良影响。
有益效果
绝缘外壳的端部充分填充灭弧材料，通过在绝缘外壳的端部设置一个或多个缺口，缺口连通绝缘外壳的内部空间和外部空间，一方面使灭弧材料可以充分填充在绝缘外壳的端部，同时有利缩短填充时间，提高生产效率；另一方面通过缺口缓冲燃弧压力，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击。
降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，通过在灭弧材料中加入气相二氧化硅，气相二氧化硅具有的高比表面积可以快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力，从而降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，避免绝缘外壳爆裂。
提高分断特性和抗浪涌能力，在灭弧材料中加入的气相二氧化硅的热导率与空气的热导率的相当，有利提高保护元件的分断能力；另外，在相同分断能力要求下可以采用更粗线径的金属熔体，以提高产品的抗浪涌能力。
方便字符标记印刷，缺口设置在绝缘外壳的端部，确保了字符标记印刷在绝缘外壳的中部而不会印刷在缺口上，使字符标记印刷工艺更简单。
附图说明
图1 本发明的防爆微型保护元件的立体示意图。
图2 实施例1中防爆微型保护元件的剖面示意图。
图3 实施例2中防爆微型保护元件的剖面示意图。
图4 实施例3中防爆微型保护元件的剖面示意图。
图5 实施例4中防爆微型保护元件的剖面示意图。
图6 实施例5中防爆微型保护元件的剖面示意图。
图中，1-绝缘外壳，2-金属熔体，3-端部电极，4-焊料，5-缺口，6-灭弧材料，7-字符标记。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图、具体实施方式及实施例对本发明做进一步的介绍。
本发的一种防爆微型保护元件，其包括绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4、缺口5和灭弧材料6，如图1-6所示。两个端部电极3分别包裹在绝缘外壳1的两端，并和绝缘外壳1固定。金属熔体2悬空设置在绝缘外壳1的内部，通常设置在绝缘外壳1的中央处，金属熔体2的两端分别通过焊料4固定在包裹在绝缘外壳1两端上的端部电极3上，并与端部电极3形成电连接。灭弧材料6设置在绝缘外壳1和金属熔体2之间，所述绝缘外壳1的端部设置至少一个露出于端部电极3的缺口5，即缺口5有部分尺寸未被端部电极3遮盖，缺口5连通绝缘外壳1的内部空间和外部空间。缺口5一方面使灭弧材料可以充分填充在绝缘外壳内的端部，同时有利缩短填充时间，提高生产效率；另一方面通过缺口缓冲燃弧压力，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击。
其中，绝缘外壳1是截面为圆形或方形的管状外壳，材质为陶瓷材料，优选以玻璃纤维或氧化锆掺杂等方式增韧的氧化铝基陶瓷材料，以满足其机械强度的要求。金属熔体2采用金属丝材、金属片材或绝缘纤维芯外绕金属丝材（也可以是片材）的结构，金属熔体的材料和尺寸根据保护元件的电流规格和应用要求来选择，以满足其电流承载能力。焊料4为含铅焊料或高温无铅焊锡。
其中，缺口5在绝缘外壳成型时形成，缺口5紧贴绝缘外壳端部设置，缺口5可设置一个，也可设置多个。所述缺口5的长度为绝缘外壳的长度的20%-40%，其露出于端部电极3的长度占绝缘外壳长度的4%以上，缺口宽度为绝缘外壳上的缺口所在侧面的宽度的8%-50%。如果绝缘外壳两端设置缺口，则可以适当减小缺口的长度尺寸。缺口设置在绝缘外壳的端部，一方面可大大降低绝缘外壳的生产难度，降低生产成本；另一方面也可以降低产品在生产时，字符标记印刷的难度，使其可完全按照常规产品印刷工艺印刷，而当缺口在产品中部时，必需防止字符印刷到缺口所在表面上；再一方面，这样设置还可有效确保绝缘外壳的两个端部充分填充灭弧材料，大大提高了填充效率，并可以大缩短填充时间。
其中，灭弧材料6包含气相二氧化硅和硅胶，硅胶和气相二氧化硅构成包裹金属熔体2的双层结构，硅胶层和气相二氧化硅层的厚度比没有特别要求，可以是任何厚度比，优选地硅胶层设置在气相二氧化硅层的外部。气相二氧化硅-水以及气相二氧化硅-高温液态硅胶双体系分别按特定比例配制而成，采用两步真空灌胶工艺将其充分填充到绝缘外壳内，形成硅胶和气相二氧化硅的双层结构，包裹在金属熔体周围，构成所述灭弧材料6。气相二氧化硅为比表面积在200m2/g以上、粒度在3000目以上、热导率与空气相当的纳米级粉末材料，气相二氧化硅的高比表面积快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，并降低因原硅胶填充物与空气热导率的不同而对产品熔断特性的产生的不良影响。
采用商用组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品。采用气相二氧化硅-水混合均匀，形成无明显流动性的浆料，把待灌胶保护元件产品浸入前述浆料中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持其真空度一段时间，完成一次灌胶操作。蒸馏水清洗一次灌胶的保护元件产品，再将其置烘箱中烘烤固化。气相二氧化硅-高温硅胶均匀混合，配制成黏稠状可流动浆料，将固化后的保护元件产品浸入前述浆料，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度一段时间，完成二次灌胶操作。硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱烘烤固化。经上述工艺过程，在绝缘外壳1和金属熔体2之间形成包含气相二氧化硅和硅胶的所述灭弧材料6。
这了便于本领域的技术人员能更好地理解本发明的技方案，下面结合具体实施例，对本发明的防爆微型保护元件及其制作工艺做进一步介绍。
实施例1
如图1和图2所示，本发明的一种防爆微型保护元件，包括绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4、缺口5、灭弧材料6和字符标记7。在本实例中，防爆微型保护元件的尺寸为6.1mm*2.5mm*2.5mm（长*宽*高）。绝缘外壳1的两端分别各固定一个端部电极3，其固定方式是端部电极3包裹在绝缘外壳1的端部上。金属熔体2悬空设置在绝缘外壳1的内部，优选地，设置在绝缘外壳1的中央处，金属熔体2的两端分别通过焊料4固定在绝缘外壳1两端上的端部电极3上，并与端部电极3形成电连接。灭弧材料6充分填充在绝缘外壳1和金属熔体2之间。所述绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3和焊料4通过组装设备装配、焊接成为一个整体，称之为待灌胶保护元件产品。所述绝缘外壳1的端部设置一个露出于端部电极3的缺口5，缺口5连通绝缘外壳1的内部空间和外部空间。缺口5的尺寸为2mm*0.3mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1的长度的32.8%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的12%，露出端部电极3的长度为0.6mm，即其占绝缘外壳1的长度的9.8%。所述灭弧材料6是通过两步真空灌胶工艺将气相二氧化硅-水和气相二氧化硅-高温液态硅胶双体系分别按规定比例配制浆料填充到绝缘外壳1内部，再经两次烘烤固化后形成硅胶和气相二氧化硅包裹金属熔体2的双层结构。字符标记7是通过丝网移印工艺将特定设计的符号印刷到绝缘外壳1的一个表面上。
其中，绝缘外壳1是截面为方形的管状外壳，材质为玻璃纤维。另外，绝缘外壳1也可以是截面为圆形的管状外壳，绝缘外壳1的材质也可以为氧化锆掺杂增韧的氧化铝基陶瓷材料。焊料4为高温无铅焊锡，也可以是含铅焊料。金属熔体2为金属直丝材，也可以为金属直片材。
实施例2
如图3所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例2与实施例1的区别仅在于：所述金属熔体2为金属丝材，金属熔体2首先绕在玻璃纤维线8上形成绕丝结构，再将此绕丝悬空穿过绝缘外壳1内部，所述绕丝的两端分别并通过焊料4固定在设置于绝缘外壳1上的两个端部电极3上，形成电连接。金属熔体2也可以为金属片材。实施例2与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例3
如图4所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例3与实施例1的区别仅在于：所述绝缘外壳1同一侧面的两个端部分别设置一个缺口5，缺口5的尺寸均为1.8mm*0.3mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1长度的29.5%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的12%，露出端部电极3的长度为0.4mm，即其占绝缘外壳1的长度的6.6%。实施例3与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例4
如图5所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例4与实施例1的区别仅在于：所述绝缘外壳1的一侧面的一端部设置一个缺口5，所述侧面的相对侧面的另一端部设置另一个缺口5。2个缺口5的尺寸均为1.8mm*0.3mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1的长度的29.5%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的12%，露出端部电极3的长度为0.4mm，即其占绝缘外壳1的长度的6.6%。实施例4与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例5
如图6所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例5与实施例1的区别仅在于：所述绝缘外壳1的一侧面的两端部分别各设置一个缺口5，所述侧面的相对侧面的两端部分别设置一个缺口5。4个缺口5的尺寸均为1.8mm*0.3mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1的长度的29.5%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的12%，露出端部电极3的长度为0.4mm，即其占绝缘外壳1的长度的6.6%。实施例5与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例6
如图5所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例6与实施例1的区别仅在于：所述绝缘外壳1的一侧面的一端部设置一个缺口5，所述侧面的相对侧面的另一端部设置另一个缺口5。2个缺口5的尺寸均为2.44mm*1.25mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1的长度的40%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的50%，露出端部电极3的长度为0.4mm，即其占绝缘外壳1的长度的6.6%。实施例6与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例7
如图6所示，本发明的一种防爆微型保护元件，实施例7与实施例1的区别仅在于：所述绝缘外壳1的一侧面的两端部分别各设置一个缺口5，所述侧面的相对侧面的两端部分别设置一个缺口5。4个缺口5的尺寸均为1.22mm*0.2mm（长*宽），即缺口5的长度占绝缘外壳1的长度的20%，缺口5的宽度占缺口5所在侧面的宽度的8%，露出端部电极3的长度为0.25mm, ，即其占绝缘外壳1的长度的4%。实施例7与实施例1相同的部分在此将不再详述。
实施例8
一种用于本发明的防爆微型保护元件的制作方法，包括以下步骤：
产品组装：组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
字符印刷：在待灌胶保护元件产品表面印刷包括公司名称、电流规格、特性信息的字号标记7
一次灌胶：将气相二氧化硅与蒸馏水按0.1wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后，如0.1MPa，并维持其真空度150min，完成一次灌胶操作；
清洗固化：将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于90的烘箱中烘烤固化；
二次灌胶：将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.08wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度50min，完成二次灌胶操作；
清洗固化：采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；升温曲线为60℃/15min→90℃/30min→120℃/15min阶跃升温曲线，也可以是斜坡升温曲线。升温曲线还可根据所使用的硅胶特性进行调整，来满足质量要求。
球磨清洗：将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为800rpm。玉米粒与保护元件产品加入比例及球磨时间视具体产品体积与质量决定。
保护元件产品制造完成后，需要对产品进行质量检测，质量检测包括外观挑选、仪器测式，并按目标阻值对产品的进行分档。
实施例9
本发明的防爆微型保护元件的一种制作方法，包括以下步骤：
产品组装：组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
字符印刷：在待灌胶保护元件产品表面印刷包括公司名称、电流规格、特性信息的字号标记7
一次灌胶：将气相二氧化硅与蒸馏水按0.05wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后，如0.1MPa，并维持其真空度20min，完成一次灌胶操作；
清洗固化：将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于80℃的烘箱中烘烤固化；
二次灌胶：将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.03wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度10min，完成二次灌胶操作；
清洗固化：采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；升温曲线为60℃/15min→90℃/30min→120℃/15min阶跃升温曲线，也可以是斜坡升温曲线。升温曲线还可根据所使用的硅胶特性进行调整，来满足质量要求。
球磨清洗：将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为400rpm。玉米粒与保护元件产品加入比例及球磨时间视具体产品体积与质量决定。
保护元件产品制造完成后，需要对产品进行质量检测，质量检测包括外观挑选、仪器测式，并按目标阻值对产品的进行分档。
实施例10
一种用于本发明的防爆微型保护元件的制作方法，包括以下步骤：
产品组装：组装设备将绝缘外壳1、金属熔体2、端部电极3、焊料4按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
字符印刷：在待灌胶保护元件产品表面印刷包括公司名称、电流规格、特性信息的字号标记7
一次灌胶：将气相二氧化硅与蒸馏水按0.15wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后，如0.1MPa，并维持其真空度300min，完成一次灌胶操作；
清洗固化：将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于100℃的烘箱中烘烤固化；
二次灌胶：将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.1wt%:1的比例均匀混合，充分搅拌，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度100min，完成二次灌胶操作；
清洗固化：采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；升温曲线为60℃/15min→90℃/30min→120℃/15min阶跃升温曲线，也可以是斜坡升温曲线。升温曲线还可根据所使用的硅胶特性进行调整，来满足质量要求。
球磨清洗：将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为1000rpm。玉米粒与保护元件产品加入比例及球磨时间视具体产品体积与质量决定。
保护元件产品制造完成后，需要对产品进行质量检测，质量检测包括外观挑选、仪器测式，并按目标阻值对产品的进行分档。
本发明的防爆微型保护元件的绝缘外壳的端部设置一个或多个缺口，灭弧材料为包含气相二氧化硅和硅胶的混合体，利用两步真空灌胶工艺进行灌胶，使灭弧材料充分填充在绝缘外壳内部，将2410尺寸规格封装的防爆微型保护元件的分断能力提高到350VAC 100A以上、且具有高抗浪涌能力。相对于现有技术，本发明具有如下进步性：
1）绝缘外壳的端部充分填充灭弧材料，通过在绝缘外壳的端部设置一个或多个缺口，缺口连通绝缘外壳的内部空间和外部空间，一方面使灭弧材料可以充分填充到绝缘外壳的端部，同时有利缩短填充时间，提高生产效率；另一方面通过缺口缓冲燃弧压力，降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击。
2）降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，通过在灭弧材料中加入气相二氧化硅，气相二氧化硅具有的高比表面积可以快速吸附金属熔体在分断时产生的金属蒸汽，降低燃弧压力，从而降低燃弧压力对绝缘外壳的冲击，避免绝缘外壳爆裂。
3）提高分断特性和抗浪涌能力，在灭弧材料中加入的气相二氧化硅的热导率与空气的热导率的相当，有利提高保护元件的分断能力；另外，在相同分断能力要求下可以采用更粗线径的金属熔体，以提高产品的抗浪涌能力。
4）方便字符标记印刷，缺口设置在绝缘外壳的端部，确保了字符标记印刷在绝缘外壳的中部而不会印刷在缺口上，使字符标记印刷工艺更简单。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种防爆微型保护元件，包括绝缘外壳（1）、金属熔体（2）、端部电极（3）、灭弧材料（6），端部电极（3）包裹在绝缘外壳（1）的两端，金属熔体（2）悬空设置在绝缘外壳（1）的内部，金属熔体（2）的两端分别与包裹在绝缘外壳（1）上的两个端部电极（3）电连接，灭弧材料（6）设置在绝缘外壳（1）和金属熔体（2）之间，其特征在于：所述绝缘外壳（1）的端部设置至少一个连通绝缘外壳（1）的内部空间和外部空间的缺口（5），所述缺口（5）有部分尺寸未被端部电极（3）遮盖。
2.根据权利要求1所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述灭弧材料（6）由气相二氧化硅和硅胶构成。
3.根据权利要求1所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述绝缘外壳（1）的端部设置一个缺口（5）。
4.根据权利要求1所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述绝缘外壳（1）的两端部分别设置一个缺口（5），所述两个缺口（5）位于绝缘外壳（1）的同一侧面或者位于两个相对侧面上。
5.根据权利要求1所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述绝缘外壳（1）的两端部分别设置两个缺口（5），所述四个缺口（5）位于绝缘外壳（1）的两个相对侧面上。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述缺口（5）的长度为绝缘外壳（1）长度的20%-40%，缺口（5）的未被端部电极（3）遮盖部分的长度为绝缘外壳（1）长度的4%以上，缺口（5）的宽度为绝缘外壳（1）上的缺口（5）所在侧面宽度的8%-50%。
7.根据权利要求6所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述金属熔体（2）和端部电极（3）通过焊料（4）形成电连接。
8.根据权利要求6所述的一种防爆微型保护元件，其特征在于：所述金属熔体（2）为金属丝材或金属片材，所述金属丝材为直丝材、曲丝材或绕丝材，所述金属片材直片材、曲片材或绕片材。
9.一种防爆微型保护元件制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，产品组装：组装设备将绝缘外壳（1）、金属熔体（2）、端部电极（3）、焊料（4）按正常工艺组装成待灌胶保护元件产品；
步骤2，一次灌胶：将气相二氧化硅与蒸馏水按0.05~0.15wt%:1的比例均匀混合，配制成无明显流动性的浆料，然后将待灌胶保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度20-300min，完成一次灌胶操作；
步骤3，清洗固化：将一次灌胶的保护元件产品浸于蒸馏水中，将保护元件产品表面的浆料清洗干净，再置于80~100℃的烘箱中烘烤固化；
步骤4，二次灌胶：将气相二氧化硅与高温液态硅胶按0.03~0.1wt%:1的比例均匀混合，配制成黏稠状可流动浆料，然后将固化后的保护元件产品完全没入所述浆料，并将整体放于真空设备中，抽真空达到工艺设定真空度后并维持真空度10-100min，完成二次灌胶操作；
步骤5，清洗固化：采用硅胶清洗剂或硅烷偶联剂将二次灌胶后的保护元件产品表面的硅胶清洗干净，再置于烘箱中，按工艺设定的升温曲线进行烘烤固化；
步骤6，球磨清洗：将所述固化后的保护元件产品放在行星球磨机中，以玉米粒为研磨介质进行产品表面异物清洗，行星球磨机的转速为400~1000rpm。
10.根据权利要求9所述的一种微型保护元件制作方法，其特征在于：所述步骤5中的升温曲线为60℃/15min→90℃/30min→120℃/15min阶跃升温曲线。
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Denomination of invention: Explosion proof miniature protective element and its making method Effective date of registration: 20201201 Granted publication date: 20160831 Pledgee: Bank of China Limited Nanjing Chengdong Branch Pledgor: NANJING SART AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020980008709 |
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Date of cancellation: 20211029 Granted publication date: 20160831 Pledgee: Bank of China Limited Nanjing Chengdong Branch Pledgor: NANJING SART SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2020980008709 |