CN110785822A - 具有保险元件的电器件 - Google Patents

具有保险元件的电器件 Download PDF

Info

Publication number
CN110785822A
CN110785822A CN201880034489.0A CN201880034489A CN110785822A CN 110785822 A CN110785822 A CN 110785822A CN 201880034489 A CN201880034489 A CN 201880034489A CN 110785822 A CN110785822 A CN 110785822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
functional element
resistance
functional
fuse
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880034489.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110785822B (zh
Inventor
阿尔弗雷德·霍弗里希特
沃尔克·维施纳特
约翰·皮克勒尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN110785822A publication Critical patent/CN110785822A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110785822B publication Critical patent/CN110785822B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C13/00—Resistors not provided for elsewhere
    • H01C13/02—Structural combinations of resistors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2827—Testing of electronic protection circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/144—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors the terminals or tapping points being welded or soldered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C3/00—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/06—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material including means to minimise changes in resistance with changes in temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/026—Current limitation using PTC resistors, i.e. resistors with a large positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/01—Mounting; Supporting
    • H01C1/012—Mounting; Supporting the base extending along and imparting rigidity or reinforcement to the resistive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/01—Mounting; Supporting
    • H01C1/014—Mounting; Supporting the resistor being suspended between and being supported by two supporting sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/02—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Fuses (AREA)

Abstract

一种电器件(1)，所述电器件具有功能元件(2，22)和与其电连接的保险元件(3，11，23)，所述保险元件在功能元件(2，22)的故障的情况下确保器件(1)的最小电阻或最小电导率。功能元件(2，22)尤其可以构成为PTC或NTC元件。

Description

具有保险元件的电器件
技术领域
本发明涉及一种电器件，所述电器件具有功能元件和保险元件。功能元件例如是冷导体(PTC元件，英语为positive temperature coefficient)或是热导体(NTC元件，英语为negative temperature coefficient)。保险元件构成用于，在电功能元件故障时维持基本功能。
背景技术
电器件，例如陶瓷构件、保护构件或加热元件可以出于不同原因而故障。例如，在机械负载、过电流或材料疲劳的情况下可能出现故障。这可能造成器件的短路或接触分离(“open”)，这又与器件的使用相关地可能造成功能故障并且此外可能造成安全重要的干扰。所述干扰必要时必须通过耗费的技术解决方案，例如监控系统或继电器拦截。
发明内容
本发明的目的是，提出一种具有改进的故障特性的电器件。
根据本发明的第一方面，提出具有功能元件和电连接的保险元件的电器件。
保险元件在功能元件故障的情况下确保器件的最小电阻和/或最小电导率。由此，保险元件在功能元件故障时确保器件的基本功能。例如，由此可以避免或至少延迟或减弱安全重要的干扰或完全的功能故障。
功能元件例如是冷导体或是热导体。功能元件例如具有陶瓷材料。功能元件例如具有盘的形状。功能元件也可以具有其他形状，例如长方体、柱体的形状。功能元件可以具有用于固定或电接触的孔。
功能元件或整个器件可以构成为温度传感器或温度调节器。功能元件或整个器件也可以构成用于限制接通电流(ICL器件，英语为Inrush Current Limiter)。所述功能元件或整个器件也可以构成为导电体。
在功能元件故障的情况下，例如不再存在经由功能元件的欧姆接触，使得不具有保险元件的器件的电阻会是“无穷的”或非常大的。所述故障类型也可以称作为接触分离或“断开(open)”并且例如在功能元件的机械断裂的情况下或在电触点脱离的情况下出现。在特定的应用下，然而需要经过器件的最小电流和最小电导率，例如出于由设计或应用决定的原因。保险元件可以确保最小电导率。
功能元件的故障也可以作为短路出现。在此情况下，功能元件不提供电阻或仅提供小的电阻，使得可能出现经过功能元件的高的电通流。为了避免由高的电通流引起的损坏，保险元件在此情况下可以提供最小电阻。
在一个实施方式中，保险元件与功能元件并联地连接。在此情况下，保险元件在功能元件的接触分离(“open”)的情况下可以提供最小电导率。
在一个替选的实施方式中，保险元件与功能元件串联地连接。在此情况下，保险元件在功能元件短路的情况下可以提供最小电阻。
也可以存在两个实施方式的组合。例如，功能元件与第一保险元件并联连接并且与第二保险元件串联连接。第一保险元件可以提供最小电导率而第二保险元件可以提供最小电阻。
有利的是，保险元件与功能元件相比更少出现故障。此外有利的是，保险元件具有简单的且低成本的构型。
在一个实施方式中，保险元件构成为金属线部段。保险元件的电阻于是通过适当地选择材料、金属线的长度和横截面来规定。对此替选地，保险元件构成为欧姆电阻构件。例如，保险元件具有陶瓷材料。保险元件也可以构成为适当地确定尺寸的PTC元件。
保险元件例如具有尽可能温度无关的电阻。这意味着，电阻至少在所观察的温度范围内，例如从-50℃至150℃，是大致恒定的。大致恒定例如意味着，电阻在所述温度范围内与在25℃下的值偏差最大20％，尤其最大5％。重要的温度范围可以与应用领域相关。例如，也可以观察从-25℃至125℃或从-70℃至250℃/300℃的温度范围。
功能元件例如具有温度相关的电阻，尤其强烈温度相关的电阻。例如，在温度在特定的温度范围内升高时电阻强烈地增大(PTC元件)或者强烈地下降(NTC元件)。强烈的温度相关性例如意味着，电阻在所观察的温度范围内与在25℃下的值在至少一个位置处，在一个区域中或从特定的温度起偏差至少100％。
保险元件也可以具有温度相关的电阻。例如，保险元件构成为冷导体。
保险元件的电阻可以在器件的期望的特性方面优化。例如，保险元件的尺寸可以确定为，使得所述保险元件在正常运行中，也就是说在功能元件未发生故障的情况下，仅少量地贡献于器件的总电阻或总电导率。
例如，在并联连接时，在所选择的温度下，例如在25℃下，保险元件的电阻选择为等于或大于功能元件的电阻。例如，保险元件的电阻明显大于功能元件的电阻。例如，在25℃下，保险元件的电阻至少是功能元件的电阻的两倍。保险元件的电阻也可以比功能元件的电阻大至少一个数量级。电阻也可以在整个重要的温度范围内，例如从-50℃至150℃，是相同的或更大的。
例如在串联连接时，在所选择的温度下，例如在25℃下，保险元件的电阻明显小于功能元件的电阻。例如在25℃下，保险元件的电阻最高是功能元件的电阻的一半大。保险元件的电阻也可以比功能元件的电阻小至少一个数量级。电阻也可以在整个重要的温度范围内，例如从-50℃至150℃，是相等的或更小的。
保险元件的尺寸也可以确定为，使得在所选择的温度下，器件的总电阻尽可能少地偏离功能元件的电阻。例如，在大于0℃的温度下，偏离小于10％。
对此附加地，保险元件的尺寸可以确定为，使得其在功能元件没有故障的情况下也对整个电特性产生有利影响。
例如，通过相应地确定尺寸的保险元件可以减小在低温下的电阻。以这种方式可以在低的温度范围内减少在接通过程中的电流损失从而减少功率损失。例如，保险元件与NTC元件并联连接。例如，在小于等于-40℃的温度下，保险元件的电阻小于等于功能元件的电阻。重要的温度可以与应用领域相关。相应的尺寸确定在串联连接时也可以是有利的。
在一个实施方式中，功能元件以盘的形式构成。功能元件例如具有陶瓷。为了电接触，例如设有呈金属线的形式的馈电线。馈电线可以彼此平行地伸展。馈电线例如与功能元件焊接。具有馈电线的功能元件例如适合于电路板安装。
例如，在并联连接时保险元件构成为适当地确定尺寸的金属线段。尤其，保险元件可以构成为金属线部段，所述金属线部段将馈电线直接彼此连接进而建立在馈电线之间的金属线桥。对此替选地，保险元件也能够以欧姆构件的形式与馈电线连接地设置。保险元件也可以构成为适当地确定尺寸的PTC元件。
在串联连接时，保险元件例如构成为金属线，所述金属线形成接触部的至少一部分。例如，金属线部段设置在馈电线中或完全形成馈电线。在此情况下，金属线部段的比电阻例如不同于馈电线的比电阻。在完全形成馈电线的情况下，金属线部段的比电阻例如不同于其他馈电线的比电阻
在一个实施方式中，功能元件和/或整个器件构成用于表面安装。保险元件例如设置在功能元件的表面上，所述表面在表面安装时朝向载体。例如，保险元件以板的形式构成，所述板设置在功能元件的外部触点和载体之间。
在一个实施方式中，保险元件附加地构成为用于功能元件的和/或用于至功能元件的馈电线的载体和/或壳体部件。例如，保险元件以杆的形式构成，功能元件推动到所述杆上。在壳体或壳体部件的情况下，功能元件例如设置在保险元件之内。由此，壳体或壳体部件除了其纯的壳体功能以外还承担保险功能。
保险元件除了保证最小电阻或最小电导率之外也可以构成用于显示功能元件的故障和/或启动故障模式。为此，例如测量器件的总电阻。与连接和故障类型相关地，例如可以通过如下方式识别故障：总电阻对应于保险元件的电阻。
器件也可以具有多个功能元件。例如，器件具有保险元件，所述保险元件与多个功能元件并联地或串联地连接。在此情况下，保险元件可以在一个或多个功能元件故障时保证最小电流或最小电阻。
也可能存在多个保险元件，其分别与一个或多个功能元件并联地或串联地连接。例如，与每个功能元件关联有至少一个或刚好一个保险元件。在此在适当地确定尺寸的保险元件中通过测量总电阻也可以识别：功能元件出现故障。在相应的尺寸确定的情况下，也可以识别：功能元件中的哪个功能元件出现故障。
根据本发明的另一方面，提出一种用于制造上述器件的方法。在此提供功能元件。规定保险元件应当具有特定的电阻的温度或温度范围。例如，规定功能元件尤其容易出现故障的温度范围。随后提供保险元件，其电阻在规定的温度下，例如在25℃下或在如上文所述的低温下具有所选择的值。
根据本发明的另一方面，提出具有至少两个上述器件的器件装置。器件装置也可以视为具有多个功能元件和保险元件的器件。
根据本发明的另一方面，提出一种用于在上述器件中检测功能元件的故障的方法。在此，测量器件的总电阻。将总电阻与在功能元件故障时计算出的总电阻进行比较。如果器件的总电阻对应于在功能元件故障时的计算出的总电阻，那么显示故障。对此替选地或附加地，启动故障模式。
在本公开中描述了本发明的多个方面。所有关于器件、器件装置或方法之一公开的特性也相应地关于其他方面公开，即使相应的特性并未详尽地在其他方面的上下文中提到时也如此。
此外，对在此提出的对象的描述不局限于单个特定的实施方式。更确切地说，各个实施方式的特征——只要技术上有意义——可以彼此组合。
附图说明
下面，根据示意的实施例详细阐述在此所描述的主题。
附图示出：
图1示出器件的一个实施方式的示意电路图；
图2示出根据图1的器件的一个实施方式的侧视图；
图3A示出根据图1的器件的另一实施方式的立体局部图；
图3B示出根据图3A的器件的实施方式的一部分的细节分解图；
图4示出根据图1的器件的另一实施方式的侧视图；
图5示出器件的另一实施方式的示意电路图；
图6示出根据图5的器件的一个实施方式的侧视图；
图7示出器件的另一实施方式的示意电路图；
图8至14示出根据图1的器件和不同的功能元件、保险元件的电阻-温度特征曲线的简单对数图或线状图；
图15示出功能元件的电阻-温度特征曲线的简单对数图；
图16示出具有根据图1的多个器件的器件装置的一个实施方式。
优选地，在下面的附图中相同的附图标记表示不同实施方式的功能上或结构上相对应的部分。
具体实施方式
图1示出具有功能元件2和保险元件3的电器件1的示意电路图。功能元件2例如是陶瓷元件。在此可以是多层构件。
功能元件2例如具有强烈温度相关的电阻。功能元件2可以构成为热导体(NTC构件)。功能元件2或整个器件1可以构成用于限制接通电流(ICL构件)。功能元件2也可以构成为压敏电阻。功能元件2或整个器件1也可以构成为导电体。
替选地，功能元件2也可以构成为冷导体(PTC元件)。例如，功能元件2或整个器件1用作为温度传感器或用作为温度调节器，尤其用作为加热元件。
为了在接触分离的情况下维持最小电流，器件1具有保险元件3(英语Fail SafeElement)，所述保险元件与功能元件2并联连接。尤其，保险元件3在接触分离时跨接功能元件2。保险元件3具有这种电阻，使得在正常运行中功能元件2的工作方式不受损害或仅少量受损害。尤其，保险元件3满足高欧姆导体的功能并且例如可以构成为适当地确定尺寸的金属线段或欧姆电阻。保险元件3也可以构成为适当地确定尺寸的冷导体。
保险元件3建立在功能元件2的电接触部5、6之间的跨接。接触部5、6例如可以是馈电线或是功能元件2的外部触点。
器件1的总电阻Rtot由功能元件2的电阻RF和保险元件3的电阻RS通过1/Rtot＝1/RF+1/RS得出。
保险元件3的电阻RS的大小例如在25℃下明显大于功能元件2的电阻RF，使得整个器件1的电阻Rtot在正常温度下接近功能元件2的电阻。例如在25℃下，例如实现10％的最大偏差。
在并联连接时，器件1的总电阻与功能元件2的电阻的偏差越小，保险元件3的电阻就越高。
此外，保险元件3可以选择为，使得在低温下，其电阻RS小于或等于功能元件2的电阻。例如，低温为小于或等于-40℃，例如在此观察-55℃至-40℃的范围。也可以将小于或等于-25℃的范围视为低温，尤其将-55℃至-25℃的范围视为低温。
以这种方式，可以将器件1的最大电阻设定为高于所选择的温度范围。在并联连接的情况下，器件1的最大电阻越小，保险元件2的电阻就越小。
由此，器件1的总电阻在低温下小于仅功能元件2的电阻，这造成较小的功率损失。特征曲线由此可以在冷的温度下“线性化”。由此，保险元件3对于其安全功能附加地也改进器件1的或功能元件2在正常运行中的特性。
保险元件3除了保险功能之外也可以提供用于功能元件2的故障或损坏的警报信号和/或启动用于器件1的或上级系统的故障模式。为此，例如确定器件1的总电阻。如果总电阻对应于保险元件3的电阻，那么这可以解释为用于功能元件2的故障的信号。
图2示出根据图1的器件1的一个实施方式，其中保险元件3与功能元件2并联连接。器件1例如用于接通电流限制。
功能元件2是盘形的NTC热敏电阻，其例如具有烧结的金属氧化物并且设有外部金属化部。功能元件2经由呈馈电线的形式的接触部5、6电接触。接触部5、6构成为金属线，所述金属线彼此平行地伸展并且例如也机械地承载功能元件2。
保险元件3构成为金属线4，尤其构成为金属线桥。保险元件3将接触部5、6电连接并且在通过接触分离引起的故障情况下跨接功能元件2。保险元件3例如通过钎焊或熔焊与接触部5、6连接。
在此，保险元件3仅由金属线桥形成。在一个替选的实施方式中，保险元件3可以具有电阻器件，所述电阻器件提供欧姆电阻。电阻器件例如经由连接金属线与接触部5、6连接。电阻器件例如具有陶瓷基体。
保险元件3连同功能元件2在器件1中实现。尤其，仅需要对不具有保险元件3的已知的器件、也就是说对仅具有功能元件2和接触部5、6的器件进行轻微的改变。由此，最常见的器件可以低成本地设有保险元件3并且如常规地安装。
图3A和3B示出根据图1的器件1的另一实施方式，其中保险元件3与功能元件2并联连接。器件1例如构成为陶瓷的接通电流限制器。图3A示意地示出功能元件2、保险元件3和接触部5、6，图3B详细地示出功能元件2的接触部。
功能元件2以具有孔14的盘的形式构成。功能元件2也可以具有其他形状。在两侧上，功能元件2具有用于电接触的外部触点9、10。外部触点9、10例如构成为金属化部。
保险元件3构成为用于功能元件2和/或用于接触部5、6的载体7。保险元件3例如具有高欧姆导体，例如能导电的塑料或具有适当的比电阻的金属。例如为钢。
在此，保险元件3以杆的形式，尤其螺纹杆的形式构成，在所述杆上固定有功能元件2。功能元件2例如推动到杆上。保险元件3也可以具有其他形状。
接触部5、6例如在功能元件2的两侧上设置并且由保险元件3承载。例如，接触部5、6具有盘形的接触元件，所述接触元件推动到保险元件3上。例如为铜触点。接触部5、6尤其能够以电缆接线柱的形式构成。
接触部5、6和/或功能元件2可以通过固定元件12、13固定在保险元件3上。例如，固定元件12、13构成为螺母并且旋拧到保险元件3上。固定元件12、13也可以建立接触部5、6与保险元件3的电连接。接触部5、6也可以牢固地与功能元件2连接，例如焊接在功能元件2上。
接触部5、6导电地与保险元件3连接，使得保险元件3在功能元件2由于接触分离引起的故障时建立跨接。
对此替选地，保险元件3也可以构成为用于功能元件2的壳体或构成为壳体部件。在此情况下，功能元件2例如构成为不具有孔的盘。壳体或壳体部件例如形成对功能元件2的从外部的保护。壳体或壳体部件可以完全地或部分地环绕功能元件2。壳体或壳体部件可以直接与功能元件2连接。替选地，壳体或壳体部件不直接与功能元件2连接。
保险元件3可以在外部附加地设有绝缘体，例如漆、塑料、珐琅或玻璃化物，例如由其覆层。由此，出于安全原因可以避免电火花放电或漏电流。此外，可以避免腐蚀以保证保险功能。
此外，保险元件3也可以作为用于器件，例如PTC、NTC或ICL盘的替选的固定可能性实现。
图4示出根据图1的器件1的另一实施方式，其中功能元件2构成用于SMD(英语surface mountable device)安装。
功能元件2构成用于设置在载体8、例如电路板上。在载体8上设置有接触部5、6，所述接触部例如呈焊盘的形式。在接触部5、6上设置有保险元件3并且将接触部5、6电连接。在保险元件3上设置有功能元件2。
例如，保险元件3焊接到功能元件2上并且建立在功能元件2的外部触点9、10之间的高欧姆连接。例如，保险元件3构成为金属的电阻桥，例如呈板的形式，或构成为欧姆电阻。
图5示出具有功能元件2和保险元件11的器件1的另一实施方式的示意电路图。功能元件2例如是冷导体，也就是说PTC元件。图15示出示例性的PTC元件的电阻-温度特征曲线。
在功能元件2的短路的情况下，功能元件2仅形成小的电阻或不形成电阻，使得可以出现经过功能元件2的高的电通流。为了在短路的情况下也保证器件1的足够的电阻，保险元件11与功能元件2串联连接，例如在功能元件2下游连接。
保险元件11在预定的运行温度下具有小的电阻。例如将直至120℃的温度称作为预定的运行温度。预定的运行温度可以根据所使用的功能元件2变化。保险元件11的电阻例如在预定的运行温度下明显小于功能元件2的电阻。
例如，保险元件11具有RS＝102Ohm的电阻。保险元件11例如在高温下，例如在大于120℃的温度下也具有所述电阻。在不存在保险元件11的情况下功能元件2故障时，电阻Rtot可能为0Ohm。由于存在保险元件11，电阻Rtot为102Ohm。由此，保证器件1的最小电阻。
例如，保险元件11构成为冷导体元件，尤其构成为陶瓷的PTC元件。冷导体元件例如在功能元件2的常见的使用温度下具有小的电阻，并且在高温下具有高的电阻。保险元件11也可以具有关于温度尽可能恒定的电阻。保险元件11例如可以由金属线构成，尤其构成为金属螺旋线圈或适当地确定尺寸的金属线段。
在此，保险元件11除了保险功能之外也可以提供用于功能元件2的故障或损坏的警报信号和/或启动用于器件1或上级系统的故障模式。如果总电阻对应于保险元件11的电阻，那么这可以解释为用于功能元件2的故障的信号。
图6示出根据图5的器件1的一个实施方式，其中保险元件11与功能元件2串联连接。
功能元件2例如是盘形的PTC热敏电阻，所述热敏电阻例如具有烧结的金属氧化物并且设有外部金属化部。功能元件2经由接触部5、6电接触。接触部5、6如在图2中那样构成为金属线，所述金属线彼此平行地伸展并且例如也承载功能元件2。
接触部6同时构成为保险元件11。保险元件11也可以仅形成接触部6的一部分或者作为单独的元件与接触部6连接。保险元件11例如构成为适当地确定尺寸的金属线段4或构成为单独的欧姆电阻。保险元件11的比电阻大于另一接触部5的比电阻。
图7示出具有一个功能元件2和两个保险元件3、11的另一器件1的示意电路图，其中一个保险元件3并联地而另一保险元件11串联地与功能元件2连接。由此这也为图1和5的实施方式的组合。
通过并联连接的保险元件3确保，在功能元件2的接触分离的情况下还出现穿过器件1的电通流。串联连接的保险元件11保证器件1在功能元件2短路时的最小电阻。
例如，保险元件3、11构成为适当地确定尺寸的金属线段或欧姆电阻。尤其，器件1可以作为图2和6的实施方式的组合存在。一个或两个保险元件3、11也可以构成为冷导体。
保险元件3、11除了保险功能之外也可以提供警报信号和/或启动故障模式。如果器件1的总电阻对应于保险元件3、11的总和的电阻，那么这可以解释为用于功能元件2的故障的信号。
图8至14分别示出根据图1的实施方式的电阻-温度(R-T)特征曲线，其中保险元件3与功能元件2并联连接。
图8以对数图示出根据图1的实施方式的R-T特征曲线。器件1尤其是NTC接通电流限制器。示出的是-55℃至150℃的使用范围。预设的使用范围例如也可以从-40℃延伸至150℃或从-55℃延伸至200℃或从-55℃延伸至250℃。
在25℃的运行温度下，功能元件21，也就是说纯的NTC元件具有电阻RF＝40Ohm。功能元件2的电阻在温度T升高时强烈地减小。例如，功能元件2具有～3500K的B25/100值。B25/100值是用于R-T特征曲线的斜度的量值。在此也考虑具有其他B值的NTC元件。
在此考虑不同地确定尺寸的保险元件3。保险元件3构成为具有RS600＝600Ohm，RS200＝200Ohm并且RS100＝100Ohm的欧姆电阻。下标数字分别说明所使用的保险元件3的电阻。相应的保险元件3的电阻在所观察的-55℃至150℃的温度范围内是尽可能恒定的。所观察的保险元件3的电阻在T＝25℃的温度下明显大于功能元件2的电阻RF。在此，在25℃下，电阻RS大于功能元件2的电阻的两倍。
器件1的总电阻用Rtot,600或Rtot,200或Rtot,100表示，其中下标数字分别说明所使用的保险元件3的电阻。可见的是，通过使用保险元件3进行电阻特征曲线的线性化，所述线性化在此越强，保险元件3的电阻就越低。例如，保险元件3选择为，使得其电阻在低温下小于功能元件2的电阻。在此，在温度为-25℃时电阻RS100低于电阻RF(～110Ohm)。
图9和10以线状图和简单对数图示出根据图1的其他实施方式的R-T特征曲线，其中作为功能元件2使用在25℃下具有电阻RF＝4.7Ohm的NTC元件。B25/100值为3500K。作为保险元件3使用具有RS＝1kOhm，100Ohm和10Ohm的欧姆电阻。
在此，在25℃下电阻RS大于电阻RF的两倍。在T等于-25℃时，电阻RS10低于电阻RF(～42Ohm)，在T＝-55℃时，电阻RS10和RS100低于电阻RF(～228Ohm)。
图11和12以线状图和简单对数图示出根据图1的其他实施方式的R-T特征曲线，其中作为功能元件2使用在25℃下具有电阻RF＝0.01Ohm的NTC元件。B25/100值为1500K。作为保险元件3考虑具有RS＝0.2Ohm，0.05Ohm和0.025Ohm的欧姆电阻。
在此，在25℃下电阻RS也大于电阻RF的两倍。在T＝-25℃时，电阻RS0.025低于电阻RF(～0.033Ohm)，在T＝-55℃时，电阻RS0.05和RS0.025低于电阻RF(～0.086Ohm)。
图13以简单对数图示出根据图1的其他实施方式的R-T特征曲线，其中作为功能元件2使用在25℃下具有电阻RF＝0.005Ohm的NTC元件。B25/100值为1500K。对于保险元件2考虑具有RS＝0.06Ohm，0.025Ohm和0.005Ohm的欧姆电阻。
在此，在25℃下电阻RS至少与电阻RF同样大。在T＝-25℃时，电阻RS0.005低于电阻RF(～0.0138Ohm)，在T＝-55℃时，电阻RS0.025和RS0.005低于电阻RF(～0.0317Ohm)。
0.005Ohm的电阻例如可以在半径为0.5mm和长度为2.5cm的情况下通过比电阻为0.15Ohm mm2/m的柱形铁线实现。
图14以简单对数图示出根据图1的其他实施方式的R-T特征曲线，其中作为功能元件2使用在25℃下具有电阻RF＝0.1Ohm的NTC元件。B25/100值为1500K。对于保险元件2考虑具有RS＝2Ohm，0.4Ohm和0.1Ohm的欧姆电阻。
在此，在25℃下电阻RS至少与电阻RF同样大。在T＝-25℃时，电阻RS0.1低于电阻RF(～0.28Ohm)，在T＝-55℃时，电阻RS0.4和RS0.1低于电阻RF(～0.63Ohm)。
图15以简单对数图示出功能元件2的R-T特征曲线，所以功能元件构成为PTC元件，尤其构成为PTC热敏电阻。PTC元件例如适合于100℃附近的工作温度。
在-40℃和90℃的温度范围内，功能元件2的电阻为大约103Ohm。作为保险元件3例如并联连接具有RS＝105Ohm的欧姆电阻。在此情况下，器件1的电阻在-40℃至90℃的范围内为大约990Ohm。
在明显过热的情况下，例如在温度大于120℃时，功能元件2的电阻为大约106Ohm。器件1的电阻于是为大约90kOhm。
在功能元件2由于接触分离引起的故障的情况下，器件1的电阻总是为105Ohm，使得保证最小电阻。
图16示出具有多个根据图1的彼此连接的器件1、21的器件装置20的一个实施方式。器件1、21分别具有功能元件2、22。例如，两个功能元件2、22构成为PTC温度传感器。通过示出的串联连接可以避免在多个位置处的过热。器件装置20也可以视为具有多个保险元件3、23和功能元件2、22的器件。
与每个功能元件2、22并联连接有保险元件3、23。
通过适当地确定功能元件2、22和保险元件3、23的尺寸，通过测量器件装置20的总电阻可以识别功能元件2、22的故障。尤其，在功能元件2、22故障和过热之间可以进行区分。
保险元件3、23的电阻例如彼此不同。例如，第一保险元件3具有104Ohm的电阻而第二保险元件23具有105Ohm的电阻。
例如，两个功能元件2、22具有在图15中示出的R-T特征曲线。通过测量器件装置20的总电阻可以识别：功能元件2、22是否故障和哪个功能元件2、22故障。
替选地，替代两个保险元件3、23，也可以存在仅一个保险元件3，其与两个功能元件2、22并联连接。于是在功能元件2、22之一由于接触分离引起的故障时，这两个功能元件2、22通过保险元件3跨接并且保证最小电流。
附图标记列表
1 器件
2 功能元件
3 保险元件
4 金属线
5 接触部
6 接触部
7 载体
8 载体
9 外部触点
10 外部触点
11 保险元件
12 固定元件
13 固定元件
14 孔
20 器件装置
21 另一器件
22 另一功能元件
23 另一保险元件
Rtot 器件的电阻
RF 功能元件的电阻
RS 保险元件的电阻

Claims (15)

1.一种电器件，
具有功能元件(2，22)和与其电连接的保险元件(3，11，23)，所述保险元件在所述功能元件(2，22)的故障的情况下确保所述器件(1)的最小电阻或最小电导率。
2.根据权利要求1所述的器件，
其中所述功能元件(2，22)构成为冷导体或热导体。
3.根据权利要求1或2所述的器件，
其中所述功能元件(2，22)构成为接通电流限制器或构成为温度传感器。
4.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述保险元件(3，11，23)与所述功能元件(2，22)并联连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述保险元件(3，11，23)与所述功能元件(2，22)串联连接。
6.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述保险元件(3，11，23)构成为金属线部段(4)或欧姆电阻。
7.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中在并联连接的情况下，所述保险元件(3，23)在25℃下的电阻是所述功能元件(2)的电阻的至少两倍大，并且在串联连接的情况下，所述保险元件(11)在25℃下的电阻是所述功能元件(2)的电阻的最多一半大。
8.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中在-40℃下，所述保险元件(3，23)的电阻小于所述功能元件(2)的电阻。
9.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述功能元件(2)具有盘的形状，并且其中呈金属线的形式的接触部(5，6)固定在所述功能元件(2)上，其中所述保险元件(3)构成为金属线(4)，所述金属线将所述接触部(5，6)直接彼此连接。
10.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述功能元件(2)具有盘的形状并且其中呈金属线的形式的接触部(5，6)固定在所述功能元件(2)上，其中所述保险元件(3)构成为金属线(4)，所述金属线形成所述接触部(5，6)中的一个接触部的至少一部分。
11.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述保险元件(3)构成为用于所述功能元件(2)和/或用于所述功能元件(2)的接触部(5，6)的载体(7)和/或壳体部件。
12.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
所述器件构成用于表面安装并且其中所述保险元件(3)构成为板。
13.根据上述权利要求中任一项所述的器件，
其中所述保险元件(3)附加地构成用于显示所述功能元件(2)故障。
14.一种具有至少两个根据上述权利要求中任一项所述的器件(1)的器件装置。
15.一种用于检测在根据权利要求1至14中任一项所述的器件或器件装置中的功能元件的故障的方法，具有如下步骤：
A)测量所述器件(1)的总电阻；
B)如果所述总电阻对应于在所述功能元件(2)故障时的计算出的总电阻，那么显示故障。
CN201880034489.0A 2017-05-24 2018-05-24 具有保险元件的电器件 Active CN110785822B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017111415.7 2017-05-24
DE102017111415.7A DE102017111415A1 (de) 2017-05-24 2017-05-24 Elektrisches Bauteil mit Sicherungselement
PCT/EP2018/063629 WO2018215587A1 (de) 2017-05-24 2018-05-24 Elektrisches bauteil mit sicherungselement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110785822A true CN110785822A (zh) 2020-02-11
CN110785822B CN110785822B (zh) 2023-08-01

Family

ID=62235975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880034489.0A Active CN110785822B (zh) 2017-05-24 2018-05-24 具有保险元件的电器件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11740280B2 (zh)
EP (1) EP3631818A1 (zh)
JP (1) JP7039622B2 (zh)
CN (1) CN110785822B (zh)
DE (1) DE102017111415A1 (zh)
WO (1) WO2018215587A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3904849A1 (en) * 2020-03-20 2021-11-03 Littelfuse, Inc. Temperature sensing tape, assembly, and method of temperature control
DE102022102836A1 (de) 2022-02-08 2023-08-10 Turck Holding Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Sensors

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051918A (ja) * 1983-08-03 1985-03-23 Casio Comput Co Ltd サ−ミスタ断線検出装置
JPS6368245A (ja) * 1986-09-09 1988-03-28 Itsuo Onaka 銅合金フイラメントおよびその製造方法
JPH0275704U (zh) * 1988-11-28 1990-06-11
EP0203350B1 (de) * 1985-04-25 1992-06-03 Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Temperaturmessvorrichtung zur Erfassung grosser Temperaturschwankungen
CN1067763A (zh) * 1991-06-18 1993-01-06 Abb.专利有限公司 保护性断路器
EP0549060A2 (en) * 1991-12-27 1993-06-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Thermoplastic-composition resistor and method of manufacture
EP0836201A2 (de) * 1996-10-10 1998-04-15 Abb Research Ltd. Kaltleiter
JPH10275711A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Ngk Insulators Ltd バックアップ機能を備えたｐｔｃ限流器
JP2004072961A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Tdk Corp 過電圧保護素子、電気化学デバイスモジュール、および充電器
US20060176675A1 (en) * 2003-03-14 2006-08-10 Bourns, Inc. Multi-layer polymeric electronic device and method of manufacturing same
CN101251943A (zh) * 2008-03-07 2008-08-27 张陈 一种串联易熔金属感温断路器式线型感温探测器
CN101354937A (zh) * 2007-07-26 2009-01-28 保险丝公司 集成的热敏电阻和金属元件器件以及方法
CN101694934A (zh) * 2009-10-19 2010-04-14 姜和发 具有限制短路电流功能的接触器
CN202602242U (zh) * 2012-05-10 2012-12-12 上海贺鸿电子有限公司 一种自恢复过流过温保护器件
CN105023676A (zh) * 2014-04-25 2015-11-04 斯玛特电子公司 电路保护装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4414201Y1 (zh) * 1966-12-23 1969-06-16
JPS5725938B2 (zh) 1972-07-20 1982-06-01
JPS50109778A (zh) * 1974-02-06 1975-08-29
JPS5325744Y2 (zh) 1974-02-19 1978-06-30
CA1063357A (en) 1974-05-21 1979-10-02 James J. Benedict Abrasive composition
JPS54998Y2 (zh) * 1974-09-03 1979-01-18
JPS62248202A (ja) 1986-04-22 1987-10-29 松下電器産業株式会社 温度センサ
JPS63154534A (ja) 1986-12-19 1988-06-27 Honda Motor Co Ltd ワ−クの押し上げ装置
JPH0275704A (ja) 1988-09-12 1990-03-15 Toshiba Corp タービン設備現地組立工法
JPH03122502A (ja) 1989-10-05 1991-05-24 Toshiaki Tokumoto ゼロセットゲージ付設型ハイトゲージ
JPH03209705A (ja) 1990-01-11 1991-09-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 温度センサ
JP2508671Y2 (ja) * 1990-03-24 1996-08-28 株式会社村田製作所 通信回線保護用正特性サ―ミスタ
US5094198A (en) 1991-04-26 1992-03-10 Cummins Electronics Company, Inc. Air intake heating method and device for internal combustion engines
JPH04359403A (ja) 1991-06-05 1992-12-11 Tdk Corp 過電流過電圧保護素子及びそのホルダー
DE19728763B4 (de) 1997-07-07 2007-10-31 Reitter & Schefenacker Gmbh & Co. Kg Schaltungseinrichtung zum Schutz von strombetriebenen Leuchtmitteln, insbesondere von LEDs, zu Signal- oder Beleuchtungszwecken
US6157528A (en) * 1999-01-28 2000-12-05 X2Y Attenuators, L.L.C. Polymer fuse and filter apparatus
DE20219088U1 (de) 2002-01-26 2003-05-22 Ellenberger & Poensgen Schaltungsschutzeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
DE10249411B3 (de) 2002-10-23 2004-05-13 Honeywell B.V. Messanordnung und Verfahren zur Ermittlung einer Messgrösse wie der Temperatur
DE102009010214A1 (de) 2009-02-23 2010-09-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Diskretes Widerstandsbauelement und Leistungsmodul mit einem diskreten Widerstandsbauelement
US20100194522A1 (en) * 2010-03-29 2010-08-05 Jlj. Inc. Resettable fuse with temperature compensation
DE102011109007A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-31 Epcos Ag Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements und elektrisches Bauelement
US10418158B1 (en) * 2018-04-27 2019-09-17 Fuzetec Technology Co., Ltd. Composite circuit protection device

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051918A (ja) * 1983-08-03 1985-03-23 Casio Comput Co Ltd サ−ミスタ断線検出装置
EP0203350B1 (de) * 1985-04-25 1992-06-03 Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Temperaturmessvorrichtung zur Erfassung grosser Temperaturschwankungen
JPS6368245A (ja) * 1986-09-09 1988-03-28 Itsuo Onaka 銅合金フイラメントおよびその製造方法
JPH0275704U (zh) * 1988-11-28 1990-06-11
CN1067763A (zh) * 1991-06-18 1993-01-06 Abb.专利有限公司 保护性断路器
EP0549060A2 (en) * 1991-12-27 1993-06-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Thermoplastic-composition resistor and method of manufacture
EP0836201A2 (de) * 1996-10-10 1998-04-15 Abb Research Ltd. Kaltleiter
JPH10275711A (ja) * 1997-03-28 1998-10-13 Ngk Insulators Ltd バックアップ機能を備えたｐｔｃ限流器
JP2004072961A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Tdk Corp 過電圧保護素子、電気化学デバイスモジュール、および充電器
US20060176675A1 (en) * 2003-03-14 2006-08-10 Bourns, Inc. Multi-layer polymeric electronic device and method of manufacturing same
CN101354937A (zh) * 2007-07-26 2009-01-28 保险丝公司 集成的热敏电阻和金属元件器件以及方法
CN101251943A (zh) * 2008-03-07 2008-08-27 张陈 一种串联易熔金属感温断路器式线型感温探测器
CN101694934A (zh) * 2009-10-19 2010-04-14 姜和发 具有限制短路电流功能的接触器
CN202602242U (zh) * 2012-05-10 2012-12-12 上海贺鸿电子有限公司 一种自恢复过流过温保护器件
CN105023676A (zh) * 2014-04-25 2015-11-04 斯玛特电子公司 电路保护装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018215587A1 (de) 2018-11-29
CN110785822B (zh) 2023-08-01
JP7039622B2 (ja) 2022-03-22
US11740280B2 (en) 2023-08-29
JP2020521334A (ja) 2020-07-16
EP3631818A1 (de) 2020-04-08
US20200209305A1 (en) 2020-07-02
DE102017111415A1 (de) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107534255B (zh) 具有温度监测装置的连接器部件
US4822983A (en) Electrical heaters
US10128028B2 (en) Varistor device
US20100219929A1 (en) Thermal fuse with current fuse function
JPH0224930A (ja) サーマルプロテクタ回路
US20160189897A1 (en) Protection Device
CN110785822B (zh) 具有保险元件的电器件
US9089010B2 (en) Heater wire safety circuit
CN116802505A (zh) 电压传感器
US6150641A (en) Temperature sensing and limiting device
TW201533766A (zh) 複合保護裝置
GB1604111A (en) Overload prevention circuit for an electric motor
US9601243B2 (en) Contact element for varistor
CN104658724B (zh) 用于压敏变阻器的多触点元件及压敏变阻器
KR100324607B1 (ko) 3상드로틀전류장치
JP2003229303A (ja) 電圧非直線性抵抗器及びその製造方法
WO2005078756A1 (ja) 安全装置
JPH1197215A (ja) バリスタおよびバリスタ内蔵電源装置
CN114730679A (zh) 具有正温度系数装置和备用熔断器的电路保护装置
JP2021517739A (ja) 熱保護装置
GB2028607A (en) Heating circuits
EP3776604A1 (en) Three phase surge protection device
US20020093417A1 (en) Electrical resistor with thermal voltage prevention
JP2020508557A5 (zh)
US8803042B2 (en) Thermal protection device and method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant