CN113871115B - 一种车载防震电阻器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车载防震电阻器，包括外壳体、底板、陶瓷卷芯和电阻线材，电阻线材的两端穿过底板并连接有电极外引脚；外壳体包括由内向外依次设置的绝缘导热壳、外铝壳和套管，绝缘导热壳抵接于底板并围成放置内腔，绝缘导热壳、外铝壳和底板的外圈配合围成存液腔，存液腔环绕绝缘导热壳且内部设置有导热格栅，导热格栅连接绝缘导热壳和外铝壳，套管套设并贴合在外铝壳外侧壁；绝缘导热壳上开设有连通存液腔和放置内腔的导流通孔，放置内腔和存液腔中容置有绝缘导热液，绝缘导热液充满放置内腔并浸没陶瓷卷芯和电阻线材，存液腔中绝缘导热液和导热格栅的体积之和小于存液腔的容积。本申请能够在保证对铝壳电阻散热能力的情况下提高缓冲效果。

Description

一种车载防震电阻器

技术领域

本申请涉及车载软启动电阻的领域，尤其是涉及一种车载防震电阻器。

背景技术

铝壳电阻的外壳采用铝合金制造，表面具有散热沟槽，是一种体积小功率大，耐高温，过载能力强，利于机械保护，方便安装使用的电阻。为使其散热或导热良好，常将导热材料装封于铝壳内。电阻丝一般采用一定电阻率的镍铬、锰铜等合金制成，绝缘骨架一般采用陶瓷、塑料、涂覆绝缘层的金属骨架。具有温度系数小、精度较高的特点。

在线绕电阻器中，有一种用陶瓷做骨架，在电阻器的外层涂釉或其他耐热并且散热良好的绝缘材料的大功率线绕电阻器。但是，当铝壳电阻在车载等高震动环境下，铝壳电阻容易出现故障，故障原因常见为电极外引脚与内部线圈之间脱焊，或者在电阻器内部设置缓冲材料而导致散热能力下降，引起电阻烧毁。

发明内容

为了在保证对铝壳电阻内部线圈散热能力的情况下提高缓冲效果，本申请提供一种车载防震电阻器。

本申请提供的一种车载防震电阻器，采用如下的技术方案：

一种车载防震电阻器，包括外壳体、底板、设置在底板上的陶瓷卷芯、以及设置于陶瓷卷芯上的电阻线材，所述电阻线材的两端穿过底板并连接有电极外引脚；所述外壳体包括由内向外依次设置的绝缘导热壳、外铝壳和套管，所述绝缘导热壳抵接于底板并配合围成放置内腔，所述绝缘导热壳、外铝壳和底板的外圈配合围成存液腔，所述存液腔环绕绝缘导热壳且内部设置有导热格栅，所述导热格栅连接绝缘导热壳和外铝壳，所述套管套设并贴合在外铝壳外侧壁；所述绝缘导热壳上开设有若干连通存液腔和放置内腔的导流通孔，所述放置内腔和存液腔中容置有绝缘导热液，所述绝缘导热液充满放置内腔并浸没陶瓷卷芯和电阻线材，所述存液腔中绝缘导热液和导热格栅的体积之和小于存液腔的容积。

通过采用上述技术方案，陶瓷卷芯由Al2O3（氧化铝）材料烧制而成，具有较高的比热容和良好的导热能力，由于大部分电阻通常只是承受脉冲或者交变电流，而非持续的直流电，因此陶瓷卷芯在电阻线材通过大电流时快速吸收热量，在通过小电流或者没有电流时释放热量，从而使得电阻线材一个较大的时间尺度内温度相对均衡，散热均衡且高效。

在常见的铝壳电阻中，通常将陶瓷卷芯放置在铝壳内，并通过填充物填充在铝壳和陶瓷卷芯的缝隙之间，或者不填充。若填充物为柔性填充物则容易产生气隙，影响散热效果，若为硬质填充物，则相当于绝缘导热壳与电阻线材之间进行过度配合，生产过程无法发挥填充物的保护效果。若不填充，则不仅散热效果受到影响，而且在车载环境下，电极外引脚易受到较为频繁的震动，在传递到陶瓷卷芯上时，将会使得陶瓷卷芯和电极外引脚之间反复出现较强的剪切力，长期以往容易出现断触脱焊的问题。在本申请中，放置内腔内填充有绝缘导热液，绝缘导热液相比于空气，密度较大且容易基于惯性发生流动，当振动随电极外引脚传递到陶瓷卷芯时，绝缘导热液会朝向震动方向流动，类似于阻尼器的效果，将会反复地吸收振动能量，从而对陶瓷卷芯起到缓冲作用，降低了陶瓷卷芯和电极外引脚连接处产生的剪切力，以及电极外引脚与底板之间的剪切力。

此外，当陶瓷卷芯在放置内腔内发生晃动时，绝缘导热液也同样的会被扰动，将会透过导流通孔流入或流出存液腔，从而对绝缘导热液的动能进行损耗。

同时，相比于市面上的常见产品，本电阻器内的绝缘导热液相比于固体填充物具有流动性，一方面，在长期使用下，不会与陶瓷卷芯和电阻线材之间形成空气缝隙而降低散热效果，另一方面，绝缘导热液可以尽可能地与陶瓷卷芯及电阻线材的表面进行热接触，保证了较高的散热效率。但是液体相比于固体填充物而言，其受热膨胀率更高，因此存液腔中有一部分空间未容纳绝缘导热液，以防止绝缘导热液在过热的情况下将外壳体涨裂。

导热格栅对绝缘导热壳和外铝壳之间起到支撑作用，同时导热格栅的网格能够用于容纳绝缘导热液。此外，导热格栅能够快速地将绝缘导热壳的热量传递到外铝壳上，从而保证散热效果。

优选的，所述绝缘导热壳为圆柱状的氧化铝陶瓷壳体，所述绝缘导热壳的外径小于所述底板的外径；所述外铝壳为圆柱状壳体且内径大于所述底板的外径，所述外铝壳位于所述底板两侧的部分朝向底板凹陷弯曲以包覆底板的边缘。

通过上述技术方案，绝缘导热壳由于是通过导热格栅固定在在外铝壳上，外铝壳的开口部分与绝缘导热壳的开口部分形成一个类似于台阶的结构，底板嵌入该结构并抵紧在绝缘导热壳上。外铝壳位于底板两侧的部分朝向底板内凹以夹持在底板的两侧，从而将底板固定在绝缘导热壳上。通过该结构和加工工艺来对电阻器进行封装，减少了胶水的使用，绿色环保。

优选的，所述底板为橡胶板。

通过上述技术方案，底板具有一定的弹性，当电阻器受到震动时，电极外引脚与底板之间的剪切力将使得底板形变，电极引出端收到一定的缓冲。震动是一种往复运动，电极引出端在返回时，将与底板的形变部分同步回弹，受到的剪切力很小。综上，橡胶制成的底板能够有效地降低震动的影响，防止脱焊。

另外，橡胶板的弹性特性，使得外铝壳压凹在底板上时对加工公差的要求较少，公差部分将会由橡胶板的形变量进行弥补，橡胶板与外铝壳形成过盈配合，使得保证了内部的密封性。当内部绝缘导热液和气体受热膨胀，放置内腔和存液腔内压升高，橡胶板的中部朝向远离放置内腔的方向弯曲，由于橡胶板与外铝板过盈配合而产生一定的余量，因此橡胶板与外铝壳依然密闭配合，且不易滑出外铝壳内凹部分形成的夹持区域。

优选的，所述外铝壳的顶部抵接有顶板，所述顶板的底部设置有开口朝向外铝壳的溢流凹槽，所述外铝壳的顶部穿设有连通于溢流凹槽的溢流通孔，所述溢流通孔内设置有柔性的调节鼓膜，所述调节鼓膜隔断溢流通孔。

通过采用上述技术方案，当内部的绝缘电阻液升温较高时，将会导致存液腔内的空气膨胀和放置内腔内的绝缘导热液膨胀，调节鼓膜能够在外壳体内部压力变大时向外弯曲，从而增大外壳体内部的容积，降低外壳体内部的压强，避免外壳体内压过高而涨裂。当调节鼓膜破裂时，绝缘导热液将会沿溢流通孔流到溢流凹槽中，顶板与外铝壳配合将绝缘导热液限制在溢流凹槽内，以避免外流到电路板上造成危险。

优选的，所述顶板为圆板，所述套管朝向顶板顶面延伸并在顶板顶面的边缘处形成收缩环，所述收缩环的内径小于所述顶板的直径，所述收缩环用于将顶板压紧在外铝壳的顶面。

优选的，所述套管为塑料膜。

通过采用上述技术方案，当绝缘导热液涨破调节鼓膜进入到溢流凹槽中时，套管将与渗入缝隙的绝缘导热液接触，套管在被润湿后颜色会发生明显改变，以便于后期维修时快速辨认以进行更换。

优选的，所述导热格栅环绕绝缘导热壳设置，所述导热格栅由铜材料制成并与外铝壳绝缘连接。

当外铝壳受电且电压不断变化时，将会产生变化的磁场，不仅不能对内部的电阻产生电磁屏蔽的作用，还会对内部的电流产生影响。通过采用上述技术方案，导热格栅环绕绝缘导热壳设置且与外铝壳绝缘连接，因此导热格栅相当于一个独立的屏蔽部件，在外界磁场发生变化时，比如铝壳产生的磁场，将会产生良好的屏蔽效果，以减少内部电阻线材电流所受到的干扰。

此外，铜材料具有良好的导热能力和形变能力，当铝壳受压微形变时，存液腔将作为缓冲区，为铝壳提供形变空间，格栅受压发生变形并积蓄弹性势能，由于存液腔中为绝缘导热液预留了一定的空间，因此绝缘缓冲液将不会产生被挤出的问题。当受压结束时，导热格栅将推动外铝壳恢复原形。综上，导热格栅还提高了铝壳电阻整体的稳定性和抗外界干扰能力。

优选的，所述导热格栅的包括横向栅条和纵向栅条，所述横向栅条在外铝壳径向的宽度小于纵向栅条在外铝壳径向的宽度。

通过采用上述技术方案，绝缘导热液能够在存液腔的纵向上发生流动，并在存液腔底部的环向上发生流动。

优选的，所述陶瓷卷芯上设置有散热纹。

通过采用上述技术方案，散热纹的设置提高了陶瓷卷芯与绝缘导热液的接触面积，而提高了陶瓷卷芯的散热效果。

附图说明

图1是本申请中一种车载防震电阻器的结构示意图。

附图标记说明：

1、外壳体；11、绝缘导热壳；12、外铝壳；121、溢流通孔；122、调节鼓膜；13、导流通孔；14、放置内腔；15、存液腔；16、套管；161、收缩环；

2、底板；21、电极外引脚；

31、陶瓷卷芯；32、电阻线材；33、固定胶带；

4、导热格栅；5、绝缘导热液；

6、顶板；61、溢流凹槽。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种车载防震电阻器，电阻在用于车载环境时，通常会面临频繁震动和频繁冷热变化的环境，同时，由于汽车内部线路繁多且各种用电器集成度较高，因此不仅需要经受大电流冲击，还会面临较为复杂的电磁环境。

参照图1，该车载防震电阻器包括外壳体1、底板2、设置在底板2上的陶瓷卷芯31、以及设置于陶瓷卷芯31上的电阻线材32。在不同实施例中，陶瓷卷芯31可由不同的陶瓷材料构成，但凡具有高比热高导热性的陶瓷材料即可，作为示例的，在某一实施例中陶瓷卷芯31中陶瓷卷芯31由氧化铝材料烧制而成，具有较高的比热容和良好的导热能力，由于大部分电阻通常只是承受脉冲或者交变电流，而非持续的直流电，因此陶瓷卷芯31在电阻线材32通过大电流时快速吸收热量，在通过小电流或者没有电流时释放热量，从而使得电阻线材32一个较大的时间尺度内温度相对均衡，散热均衡且高效。同时，氧化铝陶瓷具有较强的机械强度，在生产绕制时不易发生损坏。可选的，陶瓷卷芯31上设置有散热纹。在一些实施例中，电阻线材32可以绕设于陶瓷卷芯31的表面，也可以烧制于陶瓷卷芯31的内部，作为示例的，在某一实施例中，电阻线材32周向绕制在陶瓷卷芯31的表面以暴露在陶瓷卷芯31外，以便于与外部物质相接触。可选的，电阻线材32的外侧缠绕有固定胶带33。

外壳体1至少为三层结构，包括由内向外依次设置的绝缘导热壳11、外铝壳12和套管16，在本实施例中，绝缘导热壳11和外铝壳12均为一端封口的圆管状物体，且两者同轴设置且封口位于同一侧，具体的，绝缘导热壳11的外径小于外铝壳12的内径，绝缘导热壳11和外铝壳12配合形成存液腔15，存液腔15环绕绝缘导热壳11。绝缘导热壳11的内部为放置内腔14，陶瓷卷芯31位于放置内腔14的中部且电阻线材32与外铝壳12具有间隙。存液腔15和放置内腔14通过绝缘导热壳11上的若干导流通孔13相连通，在不同的实施例中，导流通孔13的位置和数量可以有所不同，作为示例的，在某一实施例中导流通孔13的数量为四个且围绕绝缘导热壳11的轴线均匀分布。存液腔15中和放置内腔14中均设置有绝缘导热液5，绝缘导热液5充满放置内腔14并浸没陶瓷卷芯31和电阻线材32，绝缘导热液5在存液腔15中的部分的体积和导热格栅4的体积之和小于存液腔15的容积，也就是说，存液腔15中留存有部分未含有绝缘导热液5的空间。在不同的实施例中，绝缘导热液5可以为不同的成分，但凡导电率足够低且热传导系数高的液体，不与电阻器内组成成分发生反应且受热不易分解的液体均可，作为示例的，在某一实施例中，绝缘导热液5为矿物绝缘油。

外铝壳12的两端分别设置有顶板6和底板2，在一些实施例中，绝缘导热壳11为氧化铝陶瓷壳体，绝缘导热壳11的外径小于底板2的外径，外铝壳12的内径大于底板2的外径，外铝壳12位于底板2两侧的部分朝向底板2凹陷弯曲以包覆底板2的边缘。绝缘导热壳11由于是通过导热格栅4固定在在外铝壳12上，外铝壳12的开口部分与绝缘导热壳11的开口部分形成一个类似于台阶的结构，底板2嵌入该结构并抵紧在绝缘导热壳11上。外铝壳12位于底板2两侧的部分朝向底板2内凹以夹持在底板2的两侧，从而将底板2固定在绝缘导热壳11上。陶瓷卷芯31背离端盖的一侧设置有两个电极外引脚21，电阻线材32的两端分别焊接于不同的电极外引脚21上，电极外引脚21的一端埋设于陶瓷卷芯31内，电极外引脚21穿出底板2并与底板2通过铝圈固定。在某些实施例中，底板2为橡胶板，橡胶板具有一定的弹性，当电阻器受到震动时，电极外引脚21与底板2之间的剪切力将使得底板2形变，电极引出端收到一定的缓冲。震动是一种往复运动，电极引出端在返回时，将与底板2的形变部分同步回弹，受到的剪切力很小。综上，橡胶制成的底板2能够有效地降低震动的影响，防止脱焊。

顶板6抵接在外铝壳12封口端的顶部。相应于外铝壳12的圆管形状，顶板6为直径与外铝壳12相适应的圆板且与外铝壳12同轴设置，套管16套设并贴合在外铝壳12外侧壁，且朝向顶板6顶面延伸并在顶板6顶面的边缘处形成收缩环161，收缩环161的内径小于顶板6的直径，收缩环161用于将顶板6压紧在外铝壳12的顶面。在不同的实施例中，套管16的材质可以有所不同，作为示例的，在某一实施例中，套管16为塑料膜。由于矿物油具有良好的溶解性，当塑料膜与绝缘导热油接触时，塑料膜可以发生肉眼可见的形态变化。

顶板6的底部设置有开口朝向外铝壳12的溢流凹槽61，外铝壳12的顶部和绝缘导热壳11的顶部穿设有溢流通孔121，溢流通孔121连通溢流凹槽61和放置内腔14，溢流通孔121内设置有柔性的调节鼓膜122，调节鼓膜122隔断溢流通孔121。当内部的绝缘电阻液升温较高时，将会导致存液腔15内的空气膨胀和放置内腔14内的绝缘导热液5膨胀，调节鼓膜122能够在外壳体1内部压力变得时向外弯曲突出，从而增大外壳体1内部的容积，降低外壳体1内部的压强，避免外壳体1内压过高而涨裂。

存液腔15的内部填充有导热格栅4，导热格栅4环绕绝缘导热壳11设置，导热格栅4靠近绝缘导热壳11的侧面贴合于绝缘导热壳11，导热格栅4靠近铝制外壳的侧面贴合于外铝壳12。在一些实施例中，导热格栅4由铜材料制成且表面涂有绝缘漆层，导热格栅4内的格栅为方格。进一步的，在某一实施例中，导热格栅4的包括横向栅条和纵向栅条，横向栅条在外铝壳12径向的宽度小于纵向栅条在外铝壳12径向的宽度，且纵向栅条的长度小于存液腔15在纵向栅条长度方向上的宽度。由此，绝缘导热液5能够在存液腔15的纵向上发生流动，并在存液腔15底部的环向上发生流动。导热格栅4相当于一个独立的屏蔽部件，在外界磁场发生变化时，比如铝壳产生的磁场，将会产生良好的屏蔽效果，以减少内部电阻线材32电流所受到的干扰。此外，铜材料具有良好的导热能力和形变能力，当铝壳受压微形变时，存液腔15将作为缓冲区，为铝壳提供形变空间，格栅受压发生变形并积蓄弹性势能，由于存液腔15中为绝缘导热液5预留了一定的空间，因此绝缘缓冲液将不会产生被挤出的问题。当受压结束时，导热格栅4将推动外铝壳12恢复原形。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车载防震电阻器，其特征在于，包括外壳体(1)、底板(2)、设置在底板(2)上的陶瓷卷芯(31)、以及设置于陶瓷卷芯(31)上的电阻线材(32)，所述电阻线材(32)的两端穿过底板(2)并连接有电极外引脚(21)；所述外壳体(1)包括由内向外依次设置的绝缘导热壳(11)、外铝壳(12)和套管(16)，所述绝缘导热壳(11)抵接于底板(2)并配合围成放置内腔(14)，所述绝缘导热壳(11)、外铝壳(12)和底板(2)的外圈配合围成存液腔(15)，所述存液腔(15)环绕绝缘导热壳(11)且内部设置有导热格栅(4)，所述导热格栅(4)连接绝缘导热壳(11)和外铝壳(12)，所述套管(16)套设并贴合在外铝壳(12)外侧壁；所述绝缘导热壳(11)上开设有若干连通存液腔(15)和放置内腔(14)的导流通孔(13)，所述放置内腔(14)和存液腔(15)中容置有绝缘导热液(5)，所述绝缘导热液(5)充满放置内腔(14)并浸没陶瓷卷芯(31)和电阻线材(32)，所述存液腔(15)中绝缘导热液(5)和导热格栅(4)的体积之和小于存液腔(15)的容积。

2.根据权利要求1所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述绝缘导热壳(11)为圆柱状的氧化铝陶瓷壳体，所述绝缘导热壳(11)的外径小于所述底板(2)的外径；所述外铝壳(12)为圆柱状壳体且内径大于所述底板(2)的外径，所述外铝壳(12)位于所述底板(2)两侧的部分朝向底板(2)凹陷弯曲以包覆底板(2)的边缘。

3.根据权利要求2所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述底板(2)为橡胶板。

4.根据权利要求1所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述外铝壳(12)的顶部抵接有顶板(6)，所述顶板(6)的底部设置有开口朝向外铝壳(12)的溢流凹槽(61)，所述外铝壳(12)的顶部穿设有连通于溢流凹槽(61)的溢流通孔(121)，所述溢流通孔(121)内设置有柔性的调节鼓膜(122)，所述调节鼓膜(122)隔断溢流通孔(121)。

5.根据权利要求4所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述顶板(6)为圆板，所述套管(16)朝向顶板(6)顶面延伸并在顶板(6)顶面的边缘处形成收缩环(161)，所述收缩环(161)的内径小于所述顶板(6)的直径，所述收缩环(161)用于将顶板(6)压紧在外铝壳(12)的顶面。

6.根据权利要求5所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述套管(16)为塑料膜。

7.根据权利要求1所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述导热格栅(4)环绕绝缘导热壳(11)设置，所述导热格栅(4)由铜材料制成并与外铝壳(12)绝缘连接。

8.根据权利要求1所述的车载防震电阻器，其特征在于，所述陶瓷卷芯(31)上设置有散热纹。

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