CN110299272A - 一种具有灭弧介质的温度保险丝 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有灭弧介质的温度保险丝，其包括外壳、表面包覆有助熔断剂的低熔点合金、绝缘层和导体；导体连接至低熔点合金的两端，作为引出端，绝缘层包覆在所述助熔断剂外，对助熔断剂进行密封；温度保险丝还包括封口物，用于进行封端；在外壳、绝缘层和封口物形成的腔室中，填充有灭弧介质。本发明的温度保险丝能够在大功率、高电压或大电流的电路中有效地进行保护作用，而不会产生外壳击穿、破裂等不安全的现象，更适用于现代电路，安全、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度保险丝，特别涉及一种具有灭弧介质的温度保险丝。
背景技术
温度保险丝作为一种过温保护元件，采用低熔点合金连接回路，低熔点合金为熔点低于232℃的合金，通常由Bi、Sn、Pb、In等金属元素组成。在低熔点合金周围包裹着助熔断剂，低熔点合金与金属导片连接，并被绝缘材料所密封。包裹着助熔断剂的低熔点合金的特性是对温度敏感，当温度达到助熔断剂的软化点时，可去除低熔点合金表面氧化层，并具有的张力作用，可使低熔点合金向两侧金属导片收缩，从而切断所连接的回路。
当所保护的功率元器件由于异常温升，紧贴着功率元器件的温度保险丝就会快速熔断，从而切断功率元器件的回路，防止热失控，产生人生伤害事件。
但常规温度保险丝所具有的分断电压为交流250Vac、直流60Vdc，无法满足日益增长的市场需求，目前直流加热器的功率需求在1800W以上，电压在320Vdc以上。
发明内容
为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种具有灭弧介质的温度保险丝，其能够在大功率、高电压或大电流的电路中有效地进行保护作用。
本发明的目的通过下列技术方案实现：
一种具有灭弧介质的温度保险丝，其包括外壳、表面包覆有助熔断剂的低熔点合金、绝缘层和导体；导体连接至低熔点合金的两端，作为引出端，绝缘层包覆在助熔断剂外对其进行密封；温度保险丝还包括封口物，用于进行封端；在外壳、绝缘层和封口物形成的腔室中，填充有灭弧介质。
本发明的温度保险丝可用于直流加热器的保护，当所保护的直流加热器由于控制器件无法断开加热回路，温度升高至助熔断剂的软化点时，助熔断剂的活性去除低熔点合金表面的氧化层，当温度升高至低熔点合金的熔点时，液化的助熔断剂具有表面张力，在助熔断剂张力作用下，低熔点合金可向两侧收缩，在分断高于48V电路时，断开点必然产生电弧，电弧的产生会使助熔断剂瞬间气化，并造成绝缘层破裂、碳化，腔室中的灭弧介质可吸收气化冲击。灭弧介质大面积的接触有利于吸收电弧的能量，可以让电弧快速冷却，绝缘层消失后，灭弧介质瞬间填充电弧导电路径，切断电弧，有效地断开回路，从而切断加热器的回路，防止热失控，有效的保护回路安全。
进一步地，灭弧介质为石英砂、灭弧膏或绝缘油。其中优选石英砂，因为石英砂有着较高的导热性和绝缘性，更有利于灭弧。
进一步地，低熔点合金多根并联。
进一步地，其中一根低熔点合金的熔点高于其它的低熔点合金的熔点，并且其直径小于其它的低熔点合金的直径。
进一步地，绝缘层为UV胶、环氧树脂、或用封口物密封的玻璃石英管或陶瓷管。
进一步地，外壳为热塑性材料、热固性材料、陶瓷、玻璃石英管或玻璃纤维管。
进一步地，低熔点合金为丝状或片状。
进一步地，导体轴向相对引出，或同向引出。
进一步地，温度保险丝还包括定位块，导体穿过该定位块伸出。
进一步地，外壳设置有定位孔，导体从该定位孔中引出。
本发明的有益效果：
本发明的温度保险丝能够在大功率、高电压或大电流的电路中有效地进行保护作用，而不会产生外壳击穿、破裂等不安全的现象，更适用于现代电路，安全、可靠。
附图说明
下文将结合下列附图对本发明进行进一步说明，其中：
图1是本发明的具有石英砂的轴向型温度保险丝剖面图；
图2是本发明的具有石英砂的同向型温度保险丝剖面图；
图3是本发明的具有石英砂的轴向型多根低熔点合金并联的温度保险丝剖面图；
图4是本发明的具有石英砂的同向型多根低熔点合金并联的温度保险丝剖面图。
图5是本发明的具有石英砂的轴向型居中定位的温度保险丝剖面图；
图6是本发明的具有石英砂的同向型居中定位的温度保险丝剖面图；
图7是本发明的具有石英砂的轴向型居中定位的管形外壳；
图8是本发明的具有石英砂的同向型居中定位的方形外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做具体的介绍。
实施例1
如图1所示的温度保险丝，在管形的外壳101与封口胶102所构成的密闭腔室中，设有表面包覆着助熔断剂104的低熔点合金103，低熔点合金104为丝状，两端各连接有左引脚107、右引脚108。左引脚107与右引脚108相对于低熔点合金104的远端，穿过封口胶102轴向相对引出。助熔断剂104的外层包裹有一层绝缘层105，用于密封助熔断剂。在绝缘层105与外壳101、封口胶102所构成的腔室中填充有石英砂106。
助熔断剂104可去除低熔点合金103的表面氧化层，并具有张力作用，使低熔点合金103向两侧左、右引脚收缩，从而切断所连接的回路。绝缘层106的设置可防止助熔断剂104在软化时，渗透进石英砂106中，导致助熔断剂104无法有效地与低熔点合金103接触，并可防止低熔点合金103在软化时，被石英砂106破坏表层，导致低熔点合金103在收缩时，由于残留合金的存在，电气间隙变小，出现击穿现象。
绝缘层106设置为具有热胀冷缩的膜层。在保护温度范围内，绝缘层106可根据助熔断剂104受热时的收缩、膨胀程度进行相应地收缩、膨胀。防止助熔断剂104由于受热产生的形变撑破绝缘层106，导致助熔断剂103溢流。
左引脚107、右引脚108与封口胶102接触的地方设置有打扁位置，可增加温度保险丝引脚的拉拔力及抗扭转能力。
温度保险丝可用于锂离子电池的保护，当所保护的锂离子电池内部或外部产生短路时，过高的短路电流可使低熔点合金103自身发热，迅速切断回路。如果短路电流不足于促使低熔点合金103迅速切断，由于锂离子电池的短路会引起自身温度上升，当温度升高至助熔断剂104的软化点时，助熔断剂104可去除低熔点合金103的表面氧化层，当温度持续身高至低熔点合金103的熔点时，在助熔断剂104张力作用下，低熔点合金103向左、右引脚两侧收缩，在分断时，必然产生电弧，电弧的产生会使助熔断剂104瞬间气化，并造成绝缘层105破裂、碳化，腔室中的石英砂106可吸收气化冲击，石英砂106有着较高的导热性和绝缘性。电弧和石英砂106大面积的接触，有利于吸收电弧的能量，可以让电弧快速冷却，绝缘层105消失后，石英砂106瞬间填充电弧导电路径，切断电弧，有效地断开回路，使紧贴着电芯的温度保险丝快速熔断，从而切断电池的外部回路，防止电池爆炸，有效的保护回路安全。
下列表1中列出了本实施例中温度保险丝与常规温度保险丝的测试数据对比(10A/400Vdc规格，按照IEC60691标准的10.6条款进行1.5/r、1.1Ur测试)。
表1
实施例2
如图2所示，在方形或桶形的外壳201与封口胶202所构成的密闭腔室中，设有一低熔点合金203，低熔点合金203的外层包覆有助熔断剂204，低熔点合金203的两端各设有左引脚207、右引脚208，与其电气连接，左、右引脚相对于低熔点合金203的远端，穿过封口胶202同向引出，左、右引脚与封口胶202接触的位置各设有打扁位置，加强左、右引脚与封口胶202的结合力。助熔断剂204的外层包覆有一层绝缘层205，在绝缘层205与外壳201、封口胶202所构成的腔室中，填充有石英砂206。
温度保险丝可用于加热器的过温保护，直接串联于加热主回路。如果开关件出现机械触点异常沾粘，加热器无法及时关闭，使得温度持续上升，当温度升高至助熔断剂204的软化点时，助熔断剂204的可去除低熔点合金203的表面氧化层，当温度持续上升至低熔点合金203的熔点时，助熔断剂204呈液态，并具有表面张力，促使低熔点合金203向两侧左、右引脚收缩，在收缩切断时，必然产生电弧，电弧促使助熔断剂204瞬间气化，并造成绝缘层205破裂、碳化，腔室中的石英砂206可吸收气化冲击，石英砂206有着较高的导热性和绝缘性。电弧和石英砂206大面积的接触，石英砂206有利于吸收电弧的能量，可以让电弧快速冷却，绝缘层205消失后，石英砂206瞬间填充电弧导电路径，切断电弧，有效地断开加热回路，保护回路的安全。
实施例3
运用于高于15A的场合时，过粗低熔点合金会影响其收缩速度，从而影响电弧的分断能力，为满足通流需求，可将低熔点合金进行多根并联。
如图3所示，在管形外壳301与封口胶302所构成的密闭型腔内设置第一低熔点合金部件303、第二低熔点合金部件304、第三低熔点合金部件305，其中第一低熔点合金部件303、第二低熔点合金部件304、第三低熔点合金部件305均分别包括低熔点合金、包覆在低熔点合金外层的助熔断剂、包覆在助熔断剂外的绝缘层。第一、二、三低熔点合金部件以左引脚309和右引脚310的轴心为中心轴等分间隔分布，第一、二、三低熔点合金部件的的两端各连接于左端盖307、右端盖308，形成第一、二、三低熔点合金部件三根低熔点合金并联的结构。左端盖307连接于左引脚309，右端盖308连接于右引脚310，左、右引脚分别穿过封口胶302轴向相对引出。在第一、二、三低熔点合金部件的绝缘层与外壳301、封口胶302所构成的腔室中填充有石英砂306。
在一定低熔点合金长度的范围内，低熔点合金越细，更有利于低熔点合金的收缩。根据分断能力大小的不同，可将第一低熔点合金部件303的低熔点合金的直径设置小于第二低熔点合金部件304和第三低熔点合金部件305的低熔点合金的直径，且第一低熔点合金部件303的低熔点合金303的熔点高于第二低熔点合金部件304和第三低熔点合金部件305的低熔点合金的熔点，第二低熔点合金部件304和第三低熔点合金部件305的低熔点合金的熔点一致。
在运用于大电流的过温保护时，当温度上升至助熔断剂的软化温度时，助熔断剂可去除低熔点合金表面的氧化层，当温度持续上升至第二低熔点合金部件304和第三低熔点合金部件305的低熔点合金的熔点时，液化的助熔断剂具有表面张力，第二、三低熔点合金部件的低熔点合金在助熔断剂的表面张力作用下，向两侧的左端盖307、右端盖308收缩、熔断，待温度上升至第一低熔点合金部件303的低熔点合金的熔点时，此时第二、三低熔点合金部件的低熔点合金的已完全收缩，第一低熔点合金部件303的低熔点合金在电流及温度双重影响下，及助熔断剂的表面张力作用下，快速收缩、分断，此时分断的低熔点合金间产生电弧，瞬间使助熔断剂气化，造成绝缘层的破裂、碳化，直接使电弧与石英砂306大面积接触，石英砂306有利于吸收电弧的能量，可以让电弧快速冷却，绝缘层消失后，石英砂306瞬间填充电弧导电路径，切断电弧，有效地断开加热回路，保护回路的安全。
实施例4
如图4所示，在方形或桶形的外壳401与封口胶402所构成的密闭型腔内设置第一低熔点合金部件410和第二低熔点合金部件420，其中第一低熔点合金部件410包括低熔点合金403、包覆在低熔点合金表面的助熔断剂404、包覆在助熔断剂表面的绝缘层405，第二低熔点合金部件420也包括低熔点合金、包覆在低熔点合金表面的助熔断剂、包覆在助熔断剂表面的绝缘层。低熔点合金的两端各连接于左引脚407、右引脚408，形成第一、二低熔点合金部件两根低熔点合金并联的结构，其中第一、二低熔点合金部件410、420间隔分布。左、右引脚407、408分别穿过封口胶402同向引出。在第一、二低熔点合金部件410、420的绝缘层与外壳401、封口胶402所构成的腔室中填充有石英砂406。
根据分断能力大小的不同，可将第一低熔点合金部件410的低熔点合金的直径设置小于第二低熔点合金部件420的低熔点合金的直径，且第一低熔点合金部件410的低熔点合金的熔点高于第二低熔点合金部件420的低熔点合金的熔点。
在运用于大电流的过温保护时，当温度上升至助熔断剂的软化温度时，助熔断剂可去除低熔点合金表面的氧化层，当温度持续上升第二低熔点合金部件420的低熔点合金的熔点时，液化的助熔断剂具有表面张力，第二低熔点合金部件420的低熔点合金在助熔断剂的表面张力作用下，向两侧的左引脚407、右引脚408收缩、熔断，待温度上升至第一低熔点合金部件的410低熔点合金403的熔点时，此时第二低熔点合金部件420的低熔点合金的已完全收缩，第一低熔点合金部件410的低熔点合金403在电流及温度双重影响下，及助熔断剂404的表面张力作用下，快速收缩、分断，此时分断的低熔点合金间产生电弧，瞬间使助熔断剂气化，造成绝缘层的破裂、碳化，直接使电弧与石英砂406大面积接触，石英砂406有利于吸收电弧的能量，可以让电弧快速冷却，绝缘层消失后，石英砂406瞬间填充电弧导电路径，切断电弧，有效地断开加热回路，保护回路的安全。
实施例5
为保证低熔点合金被石英砂完全包裹，可增设居中的定位块，保证低熔点合金在收缩、分断时，电弧可与石英砂大面积接触，吸收电弧的能量。
如图5所示，左引脚507、右引脚508可进行预先注塑的方式，将左定位块509注塑于左引脚507上，将右定位块510注塑于右引脚508上，左、右引脚与左、右定位块的结合处，可预先滚花或打扁，通过注塑可增加结合力。通过左、右定位块的设置，使左、右引脚与外壳501同轴并处于中心，在左、右引脚间焊接低熔点合金503，低熔点合金503的表面包覆有助熔断剂504，助熔断剂504的外层包覆有一绝缘层505，在绝缘层505、左定位块509、右定位块510、外壳501所构成的腔室中填充有石英砂506，并有封口胶502进行外壳501的两端封口。为方便过程制造，可取消其中一端定位块的设置，直接由封口胶进行封口。
实施例6
如图6所示，左引脚607、右引脚608可预先通过注塑的方式，将定位块609注塑于左、右引脚上，保证了左、右引脚在定位609的居中、间隔分布。并将低熔点合金603焊接于左、右引脚的一端上，形成左引脚607、低熔点合金603、右引脚608的电气连接，在低熔点合金603的表面包覆一层助熔断剂604，在助熔断剂604的外层包覆一层绝缘层605，将此部件套入装有石英砂606的外壳601中，使石英砂606完全包覆住绝缘层605，并用封口胶602进行定位块609与外壳601的密封。亦可通过定位块609增设一通孔，石英砂606通过通孔进入到外壳601与定位块609的腔室，再由封口胶602进行封口。
实施例7
如图7所示，管形外壳701的一端设置有居中的定位孔701a，以方便引脚直接插入，居中定位，保证石英砂能完全包覆绝缘层，大面积与电弧接触。
实施例8
如图8所示，在方形外壳801上，设置外壳801的引脚出线端有居中定位孔801a，以固定引脚直接居中定位于外壳801的内腔中，保证石英砂能完全包裹绝缘层，并大面积与电弧接触。
应当理解，本发明的实施例仅仅是为清楚地说明本发明所举例，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以在上述说明的基础上进行其它不同形式的变化或修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有灭弧介质的温度保险丝，其特征在于，所述温度保险丝包括外壳、表面包覆有助熔断剂的低熔点合金、绝缘层和导体；所述导体连接至所述低熔点合金的两端，作为引出端，所述绝缘层包覆在所述助熔断剂外，对所述助熔断剂进行密封；所述温度保险丝还包括封口物，用于进行封端；在所述外壳、绝缘层和封口物形成的腔室中，填充有灭弧介质。
2.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述灭弧介质为石英砂、灭弧膏或绝缘油。
3.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述低熔点合金多根并联。
4.根据权利要求3所述的温度保险丝，其特征在于，所述低熔点合金的其中一根的熔点高于其它的低熔点合金的熔点，并且其直径小于其它的低熔点合金的直径。
5.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述绝缘层为UV胶、环氧树脂、或用封口物密封的玻璃石英管或陶瓷管。
6.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述外壳为热塑性材料、热固性材料、陶瓷、玻璃石英管或玻璃纤维管。
7.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述低熔点合金为丝状或片状。
8.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述导体轴向相对引出，或同向引出。
9.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述温度保险丝还包括定位块，所述导体穿过所述定位块伸出。
10.根据权利要求1所述的温度保险丝，其特征在于，所述外壳设置有定位孔，所述导体从所述定位孔引出。
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|---|---|---|---|
| CN201810234266.0A CN110299272A (zh) | 2018-03-21 | 2018-03-21 | 一种具有灭弧介质的温度保险丝 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
- 2018-03-21 CN CN201810234266.0A patent/CN110299272A/zh active Pending
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