CN106486326B - 一种防爆保护器及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防爆保护器及其制造方法，其中防爆保护器包含熔体、设置在熔体两边的内电极和包封层，包封层包裹熔体和内电极，包封层外侧两端还设置有外电极，外电极伸出包封层外，熔体与内电极、内电极与外电极之间形成电连接。在包封层内部设置灭弧材料，完全包裹熔体，从而产生较高的防爆性能。而提供的制造方法先批量量产内、外电极，再依次添加熔体、灭弧材料等部分，能够实现快速生产，提高效率，节省成本。

Description

一种防爆保护器及制造方法

技术领域

本发明涉及一种防爆保护器。

背景技术

本领域内一种可以用于表面贴装的贴片式保护器，其结构常见的结构是将熔断体悬空安装在管体中，熔丝自然悬置在管体内，管体两端加端头封住管体，这类保护器一般常用机械组装的方式，生产效率较慢，产品韧性低；同时熔丝在管体内位置不规则，阻值稳定性差；当保护器体积缩小时，熔断体会有很大的比例贴附管体，影响熔断特性。

贴片式保护器另一种结构是将熔体固定在基板上，再覆盖一层保护层保护熔体。基板一般采用陶瓷基板或PCB基板，韧性也较低；保护层一般采用印刷的方式覆盖树脂或玻璃，保护层致密度较差，在高电压分段过程中易造成保护层破损，使产品失效。

贴片式保护器应用于高电压环境，如何有效地灭弧提高防爆特性成为关键。现在常见的一种方法为在管体内填充颗粒状灭弧粉，其主要成分为石英砂和其他无机粉体，这种方法作业生产效率低，且当保护器体积缩小时在管体内填充灭弧粉难度越来越高；另一种填充灭弧材料的方法如专利CN104227348A，先将导电体采用隔热或灭弧材料包裹并固化，这种方法填充灭弧材料后需加热固化，生产效率较低，同时灭弧材料填充密度不均匀，影响分断稳定性。

发明内容

针对上述问题和存在不足，本发明提供了防爆保护器，具有更好的灭弧效果；同时提供防爆保护器的生产方法，能够实现快速生产，提高效率，节省成本。生产出的防爆保护器拥有微小的片式外形，结构紧凑，并且能够达到较高的防爆性能。

为实现上述目的，本发明防爆保护器可采用如下技术方案：

一种防爆保护器，包括熔体、设置在熔体两边且与熔体形成电连接的内电极、包裹熔体和内电极的包封层、设置在包封层外侧两端的外电极；内电极与外电极之间形成电连接；在包封层内部设置灭弧材料，该灭弧材料完全包裹熔体，且该灭弧材料是以冷压成型的方式设置在熔体周围的。

在本技术方案中，本发明防爆保护器中设置灭弧材料，并且灭弧材料以冷压成型的方式覆盖熔体，不需要加热，使灭弧材料密度均匀，达到优越的灭弧效果。

另外，为实现上述目的，本发明防爆保护器还可采用如下技术方案：

一种防爆保护器，包括熔体、设置在熔体两边且与熔体形成电连接的内电极、包裹熔体和内电极的包封层、设置在包封层外侧两端的外电极；内电极与外电极之间形成电连接；所述包封层完全包裹熔体，且该包封层为灭弧材料制成。

相对上述技术方案，在本技术方案中，防爆保护器中的包封层采用灭弧材料制成并完全包裹熔体，即将第一个技术方案中的灭弧材料与包封层合并为一个整体并且提供了灭弧材料的作用，在达到优越的灭弧效果的同时，也减少了制造工序，提高了生产效率，以及塑封工艺将包封层代替陶瓷管作为保护层，可降低成本，提高产能；同时可改变模具进行各种规格产品生产，避免使用陶瓷管工艺改变规格的同时需改变陶瓷管烧结尺寸较为困难的问题。

另外，为实现上述目的，本发明防爆保护器的制造方法可采用如下技术方案：

一种防爆保护器的制造方法，包括如下步骤：

(1)、将金属片冲成导线架，导线架包括作为外框的支架和支架中间的多个电极形状，电极形状为两边对称，电极形状包括外电极和内电极，外电极和内电极连接，左右两边的电极形状之间不接触；

(2)、将熔体焊接在两边内电极之间，形成电连接；

(3)、将灭弧材料冷压成型固定并包裹住熔体；

(4)、采用塑封成型的方式将包封层包裹在灭弧材料外部；

(5)、将导线架两端的支架裁切断。

在本技术方案中，先做出成批量的电极形状后依次添加熔体、灭弧材料、包封层，工艺简单，易于快速大批量地制作体积非常微小的保护器，效率高，成本低。以及，灭弧材料以冷压成型的方式覆盖熔体，不需要加热，使灭弧材料密度均匀，能够达到优越的灭弧效果。

为实现上述目的，本发明防爆保护器的制造方法还可采用如下技术方案：

一种防爆保护器的制造方法，包括如下步骤：

(1)、制作金属框架，金属框架包括两根平行的支架及位于两根支架直接且垂直两根支架的多根金属杆，且该多根金属杆相互平行；

(2)、将每根金属杆的中间部分压扁；

(3)、将压扁部分沿中心线切割成为两边内电极；

(4)、将熔体焊在两边内电极之间；

(5)、将灭弧材料冷压成型固定并包裹住熔体；

(6)、采用塑封成型的方式将包封层包裹在灭弧材料外部；

(7)、将裸露在包封材料之外的贴近内电极的一部分金属杆压扁，成为两边外电极；

(8)、将支架去除。

在本技术方案中，先通过金属框架做出成批量的内电极依次添加熔体、灭弧材料、包封层，工艺简单，易于快速大批量地制作体积非常微小的保护器，效率高，成本低。以及，灭弧材料以冷压成型的方式覆盖熔体，不需要加热，使灭弧材料密度均匀，能够达到优越的灭弧效果。

为实现上述目的，本发明防爆保护器的制造方法还可采用如下技术方案：

一种防爆保护器的制造方法，包括如下步骤：

(1)、将金属片冲成导线架，导线架包括作为外框的支架和支架中间的多个电极形状，电极形状为两边对称，电极形状包括外电极和内电极，外电极和内电极连接，左右两边的电极形状之间不接触；

(2)、将熔体焊接在两边内电极之间，形成电连接；

(3)、将灭弧材料的包封层采用塑封成型的方式固定并包裹住熔体；

(4)、将导线架两端的支架裁切断。

在本技术方案中，先做出成批量的电极形状后依次添加熔体、灭弧材料、包封层，工艺简单，易于快速大批量地制作体积非常微小的保护器，效率高，成本低。以及，灭弧材料与包封层合并为一个整体并且提供了灭弧材料的作用，在达到优越的灭弧效果的同时，也减少了制造工序，提高了生产效率，以及，塑封工艺将包封层代替陶瓷管作为保护层，可降低成本，提高产能；同时可改变模具进行各种规格产品生产，避免使用陶瓷管工艺改变规格的同时需改变陶瓷管烧结尺寸较为困难的问题。

为实现上述目的，本发明防爆保护器的制造方法还可采用如下技术方案：

(1)、制作金属框架，金属框架包括两根平行的支架及位于两根支架直接且垂直两根支架的多根金属杆，且该多根金属杆相互平行；

(2)、将每根金属杆的中间部分压扁；

(3)、将压扁部分沿中心线切割成为两边内电极；

(4)、将熔体焊在两边内电极之间；

(5)、将灭弧材料的包封层采用塑封成型的方式固定并包裹住熔体；

(6)、将裸露在包封材料之外的贴近内电极的一部分金属杆压扁，成为两边外电极；

(7)、将支架去除。

在本技术方案中，先通过金属框架做出成批量的内电极依次添加熔体、灭弧材料、包封层，工艺简单，易于快速大批量地制作体积非常微小的保护器，效率高，成本低。以及，灭弧材料与包封层合并为一个整体并且提供了灭弧材料的作用，在达到优越的灭弧效果的同时，也减少了制造工序，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例中保护器结构示意图

图2为本发明第一实施例中步骤A导线架形状示意图

图3为本发明第一实施例中步骤B焊接熔丝示意图

图4为本发明第一实施例中步骤C冷压成型灭弧材料示意图

图5为本发明第一实施例中步骤D塑封成型包封层示意图

图6为本发明第一实施例中步骤E裁切成为单颗半成品示意图

图7为本发明第一实施例中步骤F形成电镀层示意图

图8为本发明第一实施例中步骤B所使用的治具示意图

图9为本发明第一实施例中步骤B所使用的治具上盖板示意图

图10为本发明第二实施例中保护器结构示意图

图11为本发明第三实施例中导线架电极单元示意图

图12为本发明第四实施例中金属框架的示意图

图13为本发明第四实施例中金属杆中间压扁的示意图

图14为本发明第四实施例中形成内电极的示意图

图15为本发明第四实施例中焊接熔体的示意图

图16为本发明第四实施例中形成包封层的示意图

图17为本发明第四实施例中形成外电极的示意图

图18为本发明第四实施例中切割成单颗保护器的示意图

图19为本发明第四实施例中单颗保护器剖面的示意图

图20为本发明第四实施例中最终保护器外观的示意图

图21为本发明第五实施例中单颗保护器剖面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明航空发动机环境试验用可控冰雹发射装置的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

第一实施例：

如图1所示，一种紧凑型防爆保护器，包含熔体4和设置在熔体4两边的内电极3，包封层5包裹熔体4和内电极3，包封层外侧两端还设置有外电极6，外电极6伸出包封层外，熔体4与内电极3、内电极3与外电极6之间形成电连接。外电极6之外设置电镀层8。在包封层5内部设置灭弧材料7，完全包裹熔体4。

一种紧凑型保护器的批量生产方法如下：

A.导线架冲压：如图2所示，使用冲床将一整片金属(常用为锰铜或镍铜带材)冲出规定尺寸形状的导线架，导线架包括外框的支架1和支架1中间的多个电极形状，一般电极形状为两边一一对称，电极形状包括外电极6和内电极3，外电极和内电极连接，左右两边的电极形状之间不接触。本实施例中内电极3设置为宽度比外电极6宽度小。

B.熔体焊接：如图3所示，将熔体4使用自动切断机切断(熔体可以为曲丝，直丝，弯曲片，直片或者螺旋缠绕的形状)，焊接在两边内电极3之间，形成电连接。

C.冷压成型：如图4所示，冷压成型使灭弧材料7固定在熔体周围，包裹住熔丝部分，灭弧材料7成分为：表面包覆粘合剂的石英砂。粘合剂一般为硅胶或热固性树脂。

D.塑封成型：如图5所示，将冷压成型后的半成品放入塑封治具中，进行塑封成型，包封层5包裹住内电极3、熔体4、灭弧材料7，也可以包裹住一部分的外电极6。

E.裁切：如图6所示，将塑封后半成品放置于自动裁切机中，将导线架两端的支架1裁切断，得到单颗的保护器半成品，每颗半成品包括至少一部分裸露在包封层5之外的外电极6，包裹在包封层5内的灭弧材料7、内电极3和熔体4。

F.电镀：如图7所示，将裁切后的半成品放入电镀槽进行电镀，裸露在包封层5之外的外电极6会被覆盖上电镀层8，直至电镀层与包封层齐平或者电镀层略厚于包封层为止。电镀层一般为镍层和锡层，如果外电极与包封层高度差太大，也可先电镀一层铜层，再电镀镍层和锡层。

在B步骤中，更为详细的做法是，将导线架两端两边内电极3预先进行镀锡处理，将导线架放置在如图8所示的治具上，该治具包括定位导线架的成对设置的凸台12，及位于凸台12中间的中柱11，中柱11上表面设有定位熔丝的细长型凹槽10。通过治具凸台12对导线架进行定位，保证内电极3放置在中柱11上，并处于凹槽10的两边，将熔丝自动切断为设定长度放置于治具中柱11的凹槽10上方，熔丝两端至少一部分与两边内电极3重叠，将如图9所示的与治具配合使用的治具上盖板对放置好导线架和熔丝的治具进行覆盖，上盖板通过对应治具中柱的通孔13和定位顶针14充分压合熔丝与两端内电极3接触，将覆盖了上盖板的治具整个通过隧道炉加热使内电极3上的焊锡熔融，使内电极3与熔丝4形成稳固的电连接，制成图3所示的第一半成品。

在C步骤中，更为详细的做法是，提供冷压机，将经过B步骤后的第一半成品放置于冷压中模上，熔丝4的部位处于冷压中模凹槽处，冷压机台送料机构向凹槽内填充灭弧材料，冷压机上下合模，施加一定的压力，灭弧材料形成半固定状态包裹熔丝，形成图4所示的第二半成品。

在D步骤中，更为详细的做法是，提供塑封模具，将经过C步骤后的第二半成品放入塑封模具内，冷压成型灭弧材料部位处于热压中模的凹槽处，将塑封原料(成分可为环氧树脂)胶饼先进行预热软化，放入热压模具，塑封模具上下合模，通过挤压注塑的方式，施加一定压力，固化形成图5所示的第三半成品。

本实施例的优点在于一次可以生产大量保护器产品，通过增加导线架的行数与列数，便能成倍增加一次生产数的产品数量。

第二实施例：

与第一实施例不同的是，在E步骤之后，不将外电极进行电镀，而是如图10所示将外电极向下弯折，并在保护器底部朝着相对的方向弯折，两边电极呈“[”和“]”型，此方法省略了电镀的步骤，更加绿色环保。

第三实施例：

在第一实施例的A步骤，使用冲床将一整片金属冲出规定尺寸形状的导线架，导线架包括外框的支架1和支架1中间的多个电极单元，电极单元为两边对称，如图11所示，每一对电极单元包含一个外电极和多个内电极，内电极宽度小于外电极宽度；在B步骤中，每一对内电极之间均焊接熔丝，各条熔丝平行；在C步骤，灭弧材料包裹住一个如图11所示的电极单元的所有平行熔丝；其他步骤均与实施例一致。本实施例中的防爆保护器内部存在多段并联熔丝，提升了保护器的稳定性，降低了熔断器失效的不良率。

第四实施例：

另一种紧凑型保护器的批量生产方法如下：

A.如图12所示，金属框架包括多根平行的金属杆2以及两边垂直的支架1，金属框架可以只一整片金属片加工而成，也可以在两根支架1之间焊接多根平行的金属杆2而成；

B.如图13所示，将每根金属杆2的中间部分压扁；

C.如图14所示，将压扁部分沿中心线切割成为两边内电极3，内电极3上可设置金属层(一般镀锡)，以便于后续与熔体更稳固的连接；

D.如图15所示，将金属框架放入焊板内，以点焊或超声波焊接的方式将熔体4焊在两边内电极3之间；

E.如图16所示，以冷压成型的方式在熔体周围设置灭弧材料，半固定状态的灭弧材料包裹住熔体部分，灭弧材料7成分为：表面包覆粘合剂的石英砂；再以注塑成型的方式在内电极和灭弧材料外包裹一层包封层，并进行固化，包封层材料为环氧树脂；

F.如图17所示，将裸露在包封材料之外的贴近内电极3的一部分金属杆压扁，成为两边外电极；

G.如图18所示，将单颗保护器半成品从金属框架中切割出来，此时的单颗保护器半成品剖面图如图19所示；

H.如图20所示，将外电极进行电镀锡加工，之后向下弯曲；或将外电极电镀，直至电镀层与包封层齐平或者电镀层略厚于包封层，形成保护器成品。

与第一实施例不同，本实施例的内电极3宽度不一定设置的比外电极6大，适合生产体积非常微小的保护器产品。

第五实施例：

如上述四种实施例中形成的保护器产品，灭弧材料7与包封层5可以为同一种材料，如图21所示，这样可以将上述四个实施例中的冷压成型和塑封成型两个步骤合并为一个步骤塑封成型，所述包封层同时也是灭弧材料采用聚酰亚胺树脂、硼硅酸铅玻璃、聚酰胺树脂、硅胶树脂其中一种或多种的组合，这种方法形成的保护器可以做到体积更小，生产效率更高，成本更低。以采用聚酰亚胺材料为例，聚酰亚胺具有长期耐高低温性能、高电绝缘性能、低热膨胀系数、高尺寸稳定等特性，适合成为包封层，同时聚酰亚胺拥有良好的阻燃性，遇到电弧发热时气化后含H₂成分多，气化量大，击穿电压高，所以也适合作为灭弧材料，这样的包封层与灭弧材料一体的保护器依然能达到良好的灭弧效果。

另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种防爆保护器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、将金属片冲成导线架，导线架包括作为外框的支架和支架中间的多个

电极形状，电极形状为两边对称，电极形状包括外电极和内电极，外电极和内电

极连接，左右两边的电极形状之间不接触；

（2）、将熔体焊接在两边内电极之间，形成电连接；

（3）、将灭弧材料冷压成型固定并包裹住熔体；

（4）、采用塑封成型的方式将包封层包裹在灭弧材料外部；

（5）、将导线架两端的支架裁切断；

步骤（2）中，将导线架放置在治具上，该治具包括定位导线架的成对设置

的凸台，及位于凸台中间的中柱，中柱上表面设有定位熔丝的细长型凹槽，通过

治具凸台对导线架进行定位，并使内电极放置在中柱上，并处于凹槽的两边，将

熔丝切断并放置于治具中的凹槽上方，熔丝两端至少一部分与两边内电极重叠，

将与治具配合使用的治具上盖板对放置好导线架和熔丝的治具进行覆盖，上盖板

通过对应治具中柱的通孔和定位顶针压合熔丝与两端内电极接触，将覆盖了上盖

板的治具加热使内电极上的焊锡熔融，使内电极与熔丝形成电连接。

2.权利要求1 所述的制造方法，其特征在于：

步骤（3）中，提供冷压机，将经过步骤（2）后的导线架放置于冷压机的冷

压中模上，熔丝的部位处于冷压中模凹槽处，冷压机台送料机构向凹槽内填充灭

弧材料，冷压机上下合模，灭弧材料形成半固定状态包裹熔丝，形成第二半成品。

3.权利要求1 所述的制造方法，其特征在于：

步骤（4）中，提供塑封模具，将经过步骤（3）后的导线架放入塑封模具内，

冷压成型灭弧材料部位处于热压中模的凹槽处，将塑封原料胶饼先进行预热软

化，放入热压模具，塑封模具上下合模，通过挤压注塑的方式固化形成第三半成

品。

4.一种防爆保护器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、将金属片冲成导线架，导线架包括作为外框的支架和支架中间的多个

电极形状，电极形状为两边对称，电极形状包括外电极和内电极，外电极和内电

极连接，左右两边的电极形状之间不接触；

（2）、将熔体焊接在两边内电极之间，形成电连接；

（3）、将灭弧材料的包封层采用塑封成型的方式固定并包裹住熔体；

（4）、将导线架两端的支架裁切断；

步骤（2）中，将导线架放置在治具上，该治具包括定位导线架的成对设置

的凸台，及位于凸台中间的中柱，中柱上表面设有定位熔丝的细长型凹槽，通过

治具凸台对导线架进行定位，并使内电极放置在中柱上，并处于凹槽的两边，将

熔丝切断并放置于治具中的凹槽上方，熔丝两端至少一部分与两边内电极重叠，

将与治具配合使用的治具上盖板对放置好导线架和熔丝的治具进行覆盖，上盖板

通过对应治具中柱的通孔和定位顶针压合熔丝与两端内电极接触，将覆盖了上盖

板的治具加热使内电极上的焊锡熔融，使内电极与熔丝形成电连接。