CN107978405A - 一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力电子元器件技术领域，具体的讲涉及一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺，包括陶瓷体、绕于陶瓷体上的电阻丝、电阻丝两端延长的镀锡导线、以及设置于陶瓷体两端的端帽，陶瓷体上设置有绕线螺旋槽，电阻丝为合金线、且合金线采用PTC热敏合金线材，电阻丝外包设有导热套管，导热套管内壁设置有与绕线的电阻丝匹配的内螺纹，导热套管外涂有环氧树脂绝缘漆层；本发明的绕线电阻，具有保险熔丝和电阻的双重作用，具有电路保护的绕线电阻具有普通电阻降压、分压、耦台、匹配等多种功能和同样的电气特性，温度达到PTC合金线材的熔点时，就会使PTC线材熔化、熔断而切断电流，从而保护电路中其它的元件免遭损坏，并防止故障的扩大。

Description

一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电力电子元器件技术领域，具体的讲涉及一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺。

背景技术

绕线电阻器主要用来在低频交流电路中发挥降压、分流、负载、反馈、转能、匹配等作用，或在电源电路中起到吸收器和分压器的作用，也可用作震荡回路和变压器内衰减调整及脉冲形成电路中的分流器。此外，也可用于整流器中滤波级电容器的放电和消火花。同时可广泛应用于家电、医疗设备、汽车行业、铁路、航空、军用设备仪器等领域。

线绕电阻器作为一个限流元件，在日常生活中使用十分的广泛，将线绕电阻器接在电路中后，它可限制通过它所连支路的电流大小，线绕型电阻器是电子电路中应用数量最多的元件之一。

同时，随着社会生产力水平的提升现在越来越多的能提升人们生活品质、提升人们工作生活效率的自动化电器设备已经很普遍的进入到了人们的生活中，就目前出现的自动化电器设备而言往往离不开电力的驱动，在实践中为了避免电器设备在出现电路短路的情况下整个电子控制部分不至于整体都被电流烧坏，现在在电器设备中都设置相关的电路保护装置，而现在应用的最广泛、成本最低廉、保护效果最好的电路保护装置就是各种保险管了。

保险管也被称为熔断器，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。保险管的作用主要是起到过载保护的作用，当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件的时候，如果电路中正确地安置了保险管，那么，保险管就会在电流异常升高到一定的程度的时候，进行自我熔断从而达到切断电流保护电路安全运行的作用。

正是由于保险管在实际应用的时候具有较好的过载保护作用现在一般的电子电路中都会设置保险管，现在的保险管一般都由管体、帽盖以及熔丝组成，帽盖盖设在管体两端，熔丝位于管体中并且连接在管体两端的帽盖之间，熔丝具有大电流通过自行融断的特性，所以当电路中的电流大于额定电流的时候，熔丝受热自行融断，从而达到切断整体的电路达到过载保护的目的。

然而，现有的线绕电阻器和保险管一般分开独立的设置于电子电路中，增加了电子电路中的复杂性，亟待开发一种既有保险管作用，又能起到电阻功能双重作用的绕线电阻。

发明内容

因此本发明提出一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺，既有保险管作用，又能起到电阻功能双重作用的绕线电阻。

本发明的技术方案是这样实现的：一种具有电路保护的绕线电阻，包括陶瓷体、绕于陶瓷体上的电阻丝、电阻丝两端延长的镀锡导线、以及设置于陶瓷体两端的端帽，所述陶瓷体上设置有绕线螺旋槽，所述电阻丝为合金线、且合金线采用PTC热敏合金线材，所述电阻丝外包设有导热套管，所述导热套管内壁设置有与绕线的电阻丝匹配的内螺纹，所述导热套管外涂有环氧树脂绝缘漆层。

工作原理：正常工作电流或允许的过载电流通过时，合金线电阻产生的热量向周围辐射，通过对流、传导、陶瓷体、导热套管方式散发的热量与产生的热量逐渐达到平衡；当电流逐渐增大，采用PTC温度系数材质的合金线制作的保险电阻丝阻值也同步快速升高，根据欧姆定律：I＝U/R电阻值与电流成反比，电阻值升高从而起到限流作用；当产生的热量大于散发的热量，多余的热量聚集在合金线可熔体上，使可熔体PTC线材温度上升，当温度达到PTC合金线材的熔点时，就会使PTC线材熔化、熔断而切断电流，起到了保护电路的作用。

进一步地，所述端帽中部设置有通孔，所述镀锡导线穿过通孔延伸至两端，且镀锡导线与端帽的接触处焊接。

进一步地，所述环氧树脂绝缘漆层外设置有标准色码带。

进一步地，所述电阻丝外涂设有绝缘层，所述绝缘层为环氧树脂、硅胶不燃性漆或珐琅漆的一种或者几种。

进一步地，所述绝缘层的厚度在1至10微米之间。

进一步地，所述陶瓷体为氧化玻陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷中的一种。

进一步地，所述PTC热敏合金线材的化学成分及其质量百分含量为：镍36％～74.0％、锰0.22％～0.38％、硫0.01％、硅0.1％～0.4％、钇0.02％～0.04％、混合稀土0.04％～0.06％、碳0.05％、磷0.002％，余量为铁。

进一步地，所述导热套管的材料为银、铜、金的一种或几种。

一种具有电路保护的绕线电阻的制备工艺，按照如下步骤绕线制备：

a、准备带有绕线螺旋槽的陶瓷体、PTC热敏合金线材的电阻丝、端帽、导热套管、环氧树脂绝缘漆备用；

b、将PTC热敏合金线材的电阻丝在陶瓷体上围绕绕线螺旋槽绕圈，电阻丝端头从陶瓷体穿出；

c、将导热套管顺着螺纹拧在电阻丝外，将其电阻丝包裹；

d、将端帽从两端头的电阻丝分别穿入，并焊接牢固；

e、在导热套管涂刷上散热性能好、不燃烧的环氧树脂绝缘漆，厚度与端帽边缘齐平。

通过上述公开内容，本发明的有益效果为：本发明的绕线电阻，具有保险熔丝和电阻的双重作用，具有电路保护的绕线电阻具有普通电阻降压、分压、耦台、匹配等多种功能和同样的电气特性；电阻熔断，当产生的热量大于散发的热量，多余的热量聚集在合金线可熔体上，使可熔体PTC线材温度上升，当温度达到PTC合金线材的熔点时，就会使PTC线材熔化、熔断而切断电流，从而保护电路中其它的元件免遭损坏，并防止故障的扩大。

附图说明

图1为本发明一种具有电路保护的绕线电阻实施例的局部剖切立体示意图。

图2为本发明一种具有电路保护的绕线电阻实施例的爆炸立体示意图。

图3为图1中陶瓷体的放大结构示意图。

图4为图1中导热套管和环氧树脂绝缘漆层的剖切示意图。

附图标记如下：

陶瓷体1、绕线螺旋槽11、电阻丝2、端帽3、镀锡导线4、导热套管5、内螺纹51、环氧树脂绝缘漆层6、标准色码带61。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。

本发明提出一种具有电路保护的绕线电阻及其制备工艺。

如图1和图2所示，一种具有电路保护的绕线电阻，包括陶瓷体1、绕于陶瓷体1上的电阻丝2、电阻丝2两端延长的镀锡导线4、以及设置于陶瓷体1两端的端帽3，电阻丝2为合金线、且合金线采用PTC热敏合金线材，电阻丝2外包设有导热套管5，端帽3中部设置有通孔，镀锡导线4穿过通孔延伸至两端，且镀锡导线4与端帽3的接触处焊接；电阻丝2外涂设有绝缘层(图中为标出)，绝缘层的厚度在1至10微米之间，绝缘层为环氧树脂、硅胶不燃性漆或珐琅漆的一种或者任意几种,合金线优选具有高电阻率、电阻温度系数小、表面抗氧化性能好、耐腐蚀性能好、良好的加工性能及可焊性好的合金丝，且表面有耐高温、耐高压、绝缘及阻燃性好的绝缘漆包裹结构。

需要说明的是，PTC热敏合金线材的化学成分及其质量百分含量为：镍36％～74.0％、锰0.22％～0.38％、硫0.01％、硅0.1％～0.4％、钇0.02％～0.04％、混合稀土0.04％～0.06％、碳0.05％、磷0.002％，余量为铁。PTC合金线材通过改变其中组成的配比含量，0℃～150℃的平均电阻温度系数为2500×10-6/℃～5000×10-6/℃；除了目前市场上已有的平均电阻温度系数为2500×10-6/℃～3000×10-6/℃的PTC热敏电阻合金丝外，还包括目前急需的电阻温度系数高于3000×10-6/℃的PTC热敏电阻合金丝，且平均电阻温度系数最高可至5000×10-6/℃，满足新型的电气设备的更灵敏温度控制等要求，加入了混合稀土，避免金属镍被合金原材料中的硫腐蚀，增加了合金丝在加热条件下的使用寿命。

如图3所以，陶瓷体1上设置有绕线螺旋槽11，且陶瓷体1为氧化玻陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷中的一种。

如图4所示，导热套管5内壁设置有与绕线的电阻丝2匹配的内螺纹51，导热套管5外涂有环氧树脂绝缘漆层6，环氧树脂绝缘漆层6外设置有标准色码带61，导热套管5的材料为银、铜、金的一种或几种。

本发明的工作原理：当合金线电阻通电时，由电能转换为热能使电阻体温度上升，电流流过导体时，因绕线电阻导体存在一定的电阻，所以绕线电阻导体将会发热。且发热量遵循着这个公式：Q＝0.24I²RT；其中其中Q是发热量，0.24是一个常数，I是流过绕线电阻导体的电流，R是绕线电阻导体的电阻，T是电流流过绕线电阻导体的时间。

正常工作电流或允许的过载电流通过时，合金线电阻丝2产生的热量向周围辐射，通过对流、传导、陶瓷体1、导热套管5方式散发的热量与产生的热量逐渐达到平衡；当电流逐渐增大，采用PTC温度系数材质的合金线制作的保险电阻丝2阻值也同步快速升高，根据欧姆定律：I＝U/R电阻值与电流成反比，电阻值升高从而起到限流作用；当产生的热量大于散发的热量，多余的热量聚集在合金线可熔体上，使可熔体PTC线材温度上升，当温度达到PTC合金线材的熔点时，就会使PTC线材熔化、熔断而切断电流，起到了保护电路的作用。此类保险丝，具有保险熔丝和电阻的双重作用，在正常情况下，保险电阻具有普通电阻降压、分压、耦台、匹配等多种功能和同样的电气特性，一旦电路出现异常，如发生短路或过载，流过保险电阻的电流会大大增加，电阻熔断，从而保护电路中其它的元件免遭损坏，并防止故障的扩大。

一种具有电路保护的绕线电阻的制备工艺，按照如下步骤绕线制备：

a、准备带有绕线螺旋槽的陶瓷体1、PTC热敏合金线材的电阻丝2、端帽3、导热套管5、环氧树脂绝缘漆备用；

b、将PTC热敏合金线材的电阻丝2在陶瓷体1上围绕绕线螺旋槽11绕圈，电阻丝2端头从陶瓷体1穿出；

c、将导热套管5顺着内螺纹51拧在电阻丝2外，将其电阻丝2包裹；

d、将端帽3从两端头的电阻丝2分别穿入，并焊接牢固；

e、在导热套管5涂刷上散热性能好、不燃烧的环氧树脂绝缘漆，厚度与端帽3边缘齐平。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种具有电路保护的绕线电阻，包括陶瓷体(1)、绕于陶瓷体(1)上的电阻丝(2)、电阻丝(2)两端延长的镀锡导线(4)、以及设置于陶瓷体(1)两端的端帽(3)，其特征在于：所述陶瓷体(1)上设置有绕线螺旋槽(11)，所述电阻丝(2)为合金线、且合金线采用PTC热敏合金线材，所述电阻丝(2)外包设有导热套管(5)，所述导热套管(5)内壁设置有与绕线的电阻丝(2)匹配的内螺纹(51)，所述导热套管(5)外涂有环氧树脂绝缘漆层(6)。

2.根据权利要求1所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述端帽(3)中部设置有通孔，所述镀锡导线(4)穿过通孔延伸至两端，且镀锡导线(4)与端帽(3)的接触处焊接。

3.根据权利要求2所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述环氧树脂绝缘漆层(6)外设置有标准色码带(61)。

4.根据权利要求3所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述电阻丝(2)外涂设有绝缘层，所述绝缘层为环氧树脂、硅胶不燃性漆或珐琅漆的一种或者几种。

5.根据权利要求4所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述绝缘层的厚度在1至10微米之间。

6.根据权利要求1所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述陶瓷体(1)为氧化玻陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硅陶瓷中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述PTC热敏合金线材的化学成分及其质量百分含量为：镍36％～74.0％、锰0.22％～0.38％、硫0.01％、硅0.1％～0.4％、钇0.02％～0.04％、混合稀土0.04％～0.06％、碳0.05％、磷0.002％，余量为铁。

8.根据权利要求1所述的一种具有电路保护的绕线电阻，其特征在于：所述导热套管(5)的材料为银、铜、金的一种或几种。

9.如权利要求1所述的一种具有电路保护的绕线电阻的制备工艺，其特征在于：按照如下步骤绕线制备：

a、准备带有绕线螺旋槽的陶瓷体、PTC热敏合金线材的电阻丝、端帽、导热套管、环氧树脂绝缘漆备用；

b、将PTC热敏合金线材的电阻丝在陶瓷体上围绕绕线螺旋槽绕圈，电阻丝端头从陶瓷体穿出；

c、将导热套管顺着螺纹拧在电阻丝外，将其电阻丝包裹；

d、将端帽从两端头的电阻丝分别穿入，并焊接牢固；

e、在导热套管涂刷上散热性能好、不燃烧的环氧树脂绝缘漆，厚度与端帽边缘齐平。