CN105977115B - 高防爆保护元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高防爆保护元件及其制造方法，包括绝缘壳体、安装于绝缘壳体两端的电极、至少部分收容于绝缘壳体内的熔体、收容于绝缘壳体内的灭弧管，该灭弧管具有中空的空腔，且该空腔收容所述熔体。在保护元器件分断过程中，熔体会产生瞬间高能量及发生拉弧现象，这时成型的灭弧材料会与起到防弹背心类似的作用，成型灭弧材料先碎裂，减缓瞬间的高能量对保护元件的外部绝缘壳体产生的冲击，同时由于灭弧材料会对熔体拉弧产生灭弧效应，故进一步减缓分断过程中高能量及电压拉弧对保护元件外部绝缘壳体的冲击，从而提高其防爆性能。

Description

高防爆保护元件及其制造方法

技术领域

本发明属于一种保护元件，具体涉及一种高防爆性能、体积微小的过流保护元件的结构及其制造方法。

背景技术

目前大多数高防爆的保护元器件大多数都是采用在管体外壳中灌注入液体或固体颗粒状灭弧材料来提高防爆性能，其中应用最为广泛的是灌注固体颗粒状灭弧材料，但在灌注工艺中因为填充度需要满足一定的要求，导致灭弧材料的选择有很大的局限性，因为目前的灌注工艺主要是利用灭弧材料的自身重量及流动性来实现填充保护元器件管体内腔，这就对灭弧材料有颗粒度、自重及干燥等特性有很高的要求，在保护元件尺寸越来越小的时候，实际灌注操作时也存在着填充度的多少难以控制及对无法对实际灌注量进行检测的问题。而填充度及其均匀的程度对防爆性能有很大影响，灌注量的不确定性导致防爆性能的不确定性。图1所示为现有技术生产的产品，灭弧材料4颗粒度较大的时候，很难填充满管体外壳两端的区域，如果每个保护元件的填充量不足，则灭弧材料4向保护元件内腔的一边聚拢，另一边则缺少灭弧材料，缺少灭弧材料的一端的熔丝在爆炸时没有灭弧材料的缓冲和吸附，爆炸冲击力直接冲击保护元件外壳，导致外壳破裂，影响了保护元件的防爆性能。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高防爆微型保护元件的结构和制造方法，其工艺简单，能够解决现有技术中灭弧材料填充不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明高防爆保护元件的技术方案如下：

一种高防爆保护元件，包括绝缘壳体、安装于绝缘壳体两端的电极、至少部分收容于绝缘壳体内的熔体；其特征在于，还设有收容于绝缘壳体内的灭弧管，该灭弧管具有中空的空腔，且该空腔收容所述熔体。

有益效果：在保护元器件分断过程中，熔体会产生瞬间高能量及发生拉弧现象，这时成型的灭弧材料会与起到防弹背心类似的作用，成型灭弧材料先碎裂，减缓瞬间的高能量对保护元件的外部绝缘壳体产生的冲击，同时由于灭弧材料会对熔体拉弧产生灭弧效应，故进一步减缓分断过程中高能量及电压拉弧对保护元件外部绝缘壳体的冲击，从而提高其防爆性能。

而上述高防爆保护元件的制造方法可采用以下技术方案：

包括以下步骤，

A：制作比绝缘壳体内腔尺寸小的灭弧管，该灭弧管通过将固体颗粒状灭弧材料干压制成，或者灭弧材料通过将液态胶状物灭弧材料通过模具成型并固化后制成，即通过模具把灭弧材料压制成所需形状的中空管体；

B：将灭弧管放入绝缘壳体内；

C：在灭弧管中设置熔体；

D：在绝缘壳体两端用焊锡固定电极；两端电极与熔体通过焊锡形成电连接。

有益效果：根据不同的灌砂量要求，在压制成型时通过调整模具就可以精准的控制灭弧材料的使用量，通过模具压制成型的灭弧管放入绝缘壳体，实际使用量的变化率会远远小于现有技术的灌注工艺，并且能保证灭弧材料覆盖熔体长度方向上的所有部分。

本发明高防爆保护元件还可采用以下技术方案：

一种高防爆保护元件，包括绝缘壳体、安装于绝缘壳体两端的电极、至少部分收容于绝缘壳体内的熔体；其特征在于，还设有填充于绝缘壳体内的可熔灭弧材料，该可熔灭弧材料包裹所述熔体。

有益效果：灭弧材料包裹所述熔体，不影响熔体的熔断特性。从而对保护元件拉弧时能起到更好的灭弧作用。

附图说明

图1为现有技术中保护元件的剖面图；

图2为本发明第一实施例的保护元件剖面图；

图3为本发明第二实施例的保护元件剖面图。

其中，各标号对应为：1-焊锡、2-绝缘壳体、3-电极、4-灭弧材料、5-熔体、6-灭弧管、7-可熔灭弧材料。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

实施例一：

如图2所示，一种高防爆微型保护元件，包含焊锡1、绝缘壳体2、电极3、熔体5、灭弧管6，所述电极3为两个，分别设置于绝缘壳体2两端，通过焊锡1连接熔体5，并且将熔体与外部电路连接。熔体5可以为丝状、片状等，熔体5的可熔部分可形成直线状、曲线状、螺旋缠绕状等。

绝缘壳体2内具有空腔，绝缘壳体外形一般为长方体或圆柱体，绝缘壳体中的空腔一般为长方体、圆柱体或者椭球体，绝缘壳体两边电极中心的连接线一般与壳体外形长度方向的轴线以及壳体中空腔长度方向的轴线相平行，下面描述中使用的词语“轴向”是指两边电极中心的连接线所平行的方向，与之垂直的所有方向称为“径向”，绝缘壳体的“内径”是指绝缘壳体中空腔径向最短的一个宽度，灭弧管的“外径”是指灭弧管外形径向上最长的一个宽度。灭弧管6处于绝缘壳体2的内腔中，并且套设在熔体5之外，熔体5的可熔部分悬空设置在灭弧管6内。灭弧管6的外表面设置为与绝缘壳体2内表面相一致的形状，即灭弧管6的外表面紧贴在绝缘壳体2的内表面，并且灭弧管6的外表面各个方向的尺寸比绝缘壳体2内表面各个方向的尺寸略小，以便于灭弧管6顺利落入绝缘壳体2中。本实施例中绝缘管壳2的外形为长方体，绝缘管壳2内的空腔为长方体，则灭弧管6的外形也设置为长方体并且灭弧管6的长宽高均比对应的绝缘管壳2的长宽高尺寸略小。灭弧管6内一般形成圆柱体空腔，使熔体5与灭弧管6的内表面各处距离保持一致。

在保护元件分断过程中，熔体会产生瞬间高能量及发生拉弧现象，这时成型的灭弧材料也就是灭弧管6会与起到防弹背心类似的作用，吸收了大部分冲击能量，灭弧管6先碎裂，减缓瞬间的高能量对保护元件的外部绝缘壳体2产生的冲击，同时由于灭弧材料会对熔体拉弧产生灭弧效应，故进一步减缓分断过程中高能量及电压拉弧对保护元件外部绝缘壳体的冲击，从而提高其防爆性能。

实施例二：

本实施例中也设置绝缘管壳2内的空腔与灭弧管6的外形形状不一致，只要灭弧管的外径略小于绝缘壳体的内径即可达到本发明所述的效果(绝缘壳体的“内径”是指绝缘壳体中空腔径向最短的一个宽度，灭弧管的“外径”是指灭弧管外形径向上最长的一个宽度)。例如绝缘管壳2内的空腔为长方体，灭弧管6的外形是圆柱体，圆柱体的直径小于长方体的宽度。其他与实施例一一样。

实施例三：

上述两个实施例中所述的高防爆微型保护元件制造方法为：

A：将固体颗粒状灭弧材料干压制成比绝缘壳体2内腔尺寸小的灭弧管6，即通过模具把灭弧材料压制成所需形状的中空管体。

B：将灭弧管6放入绝缘壳体2内。

C：在灭弧管6中设置熔体5，熔体5可以与现有技术一样为丝状、片状等，熔体5的可熔部分可形成直线状、曲线状、螺旋缠绕状等。

D：在绝缘壳体两端用焊锡1固定电极3，两端电极3与熔体5通过焊锡1形成电连接。

由于灭弧材料是通过模具压制成型，故对灭弧材料的颗粒度、流动性、自重、干燥性等几乎没有要求，从而对可使用的灭弧材料的种类有大幅度的提高，大幅度降低对灭弧材料使用的限制。模具的形状及尺寸根据所需灭弧材料的使用量进行调整，从而起到精准控制灭弧材料灌装量的作用。同时由于其灭弧材料为干压成型的中空壳体，故非常容易在自动化生产过程中通过CCD摄像头机器判断绝缘壳体内是否已有灭弧管6。对比起现有技术，灭弧材料在绝缘壳体内必须达到50％以上的填充量，并且均匀填充在绝缘壳体内才能起到很好的灭弧防爆效果，而现有技术利用沙粒的自重及流动性的灌注工艺，有一定几率造成实际绝缘壳体中没有灭弧材料或只有少量灭弧材料，或者灭弧材料堆积在绝缘壳体中的某个部位，其余部位没有被灭弧材料保护，则达不到良好的灭弧防爆效果。

在本实施例中，也可将C、D两个步骤改为先焊接一端端帽，再在灭弧管中投入熔体5，最后焊接另一端的端帽。

实施例四：

与实施例三的步骤A不同的是，灭弧材料为液态胶状物，通过模具成型、固化，形成灭弧管6。其余步骤与实施例三一样。

实施例五：

如图3所示，与实施例四不同的是，其灭弧管6中含有低温熔化的物质或类似的灭弧材料，通过加热等方式使灭弧管6熔化为可熔灭弧材料7，均匀的包裹在熔体5周围，不影响熔体的熔断特性。从而对保护元件拉弧时能起到更好的灭弧作用。本实施例中灭弧管含有三聚氰胺、二氧化硅和热固性树脂，在现有技术中三聚氰胺已被应用与灭弧材料中作为粉末状灭弧材料，但用于本实施例中，三聚氰胺、二氧化硅和热固性树脂混合加热为胶状灭弧材料，通过模具成型、固化形成灭弧管6，安装在保护元件内，再对整个保护元件进行加热到200-300℃，其中的成分三聚氰胺熔化或分解导致整个灭弧管呈熔融态，包裹在熔体5周围，然后室温冷却处理。这样的加温处理不影响焊锡和熔体的性状，能够进一步提升抗爆性能。

实施例六：

与实施例三、四、五不同的是，灭弧管6中含有高温下会分解出灭弧物质或者高温下会产生灭弧气体的物质，在熔体熔断时产生高温，灭弧管6除了吸收了爆炸冲击力之外，还吸收了一定的热量，灭弧材料各组分之间产生反应分解出的灭弧物质或者灭弧气体，能进一步熄灭电弧达到更高的抗爆效果。例如使用以下成分的灭弧材料制成灭弧管6：热固性树脂、二氧化硅、玻璃球和产气材料，这样的成分的灭弧材料干压成型制成灭弧管后，本身就具有良好的灭弧效果，在熔体熔断或爆炸的高温下，产气材料产生氢气、二氧化碳、氨气、水蒸气等灭弧气体，能够快速降温和熄灭电弧，提高防爆能力。

综上所述，本发明能够带来的有益效果包括：

根据不同的灌砂量要求，在压制成型时通过调整模具就可以精准的控制灭弧材料的使用量，通过模具压制成型的灭弧管放入绝缘壳体，实际使用量的变化率会远远小于现有技术的灌注工艺，并且能保证灭弧材料覆盖熔体长度方向上的所有部分。

在保护元器件分断过程中，熔体会产生瞬间高能量及发生拉弧现象，这时成型的灭弧材料会与起到防弹背心类似的作用，成型灭弧材料先碎裂，减缓瞬间的高能量对保护元件的外部绝缘壳体产生的冲击，同时由于灭弧材料会对熔体拉弧产生灭弧效应，故进一步减缓分断过程中高能量及电压拉弧对保护元件外部绝缘壳体的冲击，从而提高其防爆性能。

灭弧管采用低温加热下就能熔化的灭弧材料制成，将保护元件组装完成后，通过加热等方式使固体的灭弧管熔化，也能使灭弧材料均匀的包裹在熔体周围。

灭弧材料还可以采用高温下会发生反应生成灭弧材料或灭弧气体的物质制成，在熔体熔断时产生高温，灭弧管除了吸收了爆炸冲击力之外，还吸收了一定的热量，灭弧材料各组分之间产生反应分解出的灭弧物质或者灭弧气体，能进一步熄灭电弧达到更高的抗爆效果。

Claims (3)

1.一种高防爆保护元件的制造方法，制造的高防爆保护元件包括绝缘壳体、安装于绝缘壳体两端的电极、至少部分收容于绝缘壳体内的熔体；还设有收容于绝缘壳体内的灭弧管，该灭弧管具有中空的空腔，且该空腔收容所述熔体；熔体的可熔部分悬空设置在灭弧管内；

熔体的两端通过焊锡与所述电极焊接，且两端的焊锡均进入所述灭弧管的空腔内；

所述灭弧管加热后可熔化为灭弧材料包裹在熔体周围；

其特征在于，该制造方法包括以下步骤：

A：制作比绝缘壳体内腔尺寸小的灭弧管，该灭弧管通过将固体颗粒状灭弧材料干压制成，或将液态胶状物灭弧材料通过模具成型并固化后制成，即通过模具把灭弧材料压制成所需形状的中空管体；

B：将灭弧管放入绝缘壳体内；

C：在灭弧管中设置熔体；

D：在绝缘壳体两端固定电极；两端电极与熔体形成电连接。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述灭弧管是使用干压成型技术对固体颗粒状或粉状灭弧材料进行干压成型制成的。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述灭弧管含有以下一种或多种成分：热固性树脂、玻璃球和产气材料。