CN1608297A - 弹簧夹、具有弹簧夹的过电压防护放电器和过电压防护放电器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弹簧夹(17)，该弹簧夹有一个夹紧机构(1)，借助于该夹紧机构可以使弹簧夹(17)从过电压防护放电器(2)的一边夹到该过电压防护放电器上；该弹簧夹还具有至少一个弹簧臂(3)、一个热保护机构(4)，该装置热保护机构固定在弹簧臂(3)的内侧面上，而该弹簧臂包含有一个可熔元件(5)。由于热保护机构(4)固定在弹簧臂(17)上，因而对于可熔元件(5)可选择低熔点。此外本发明还涉及具有该弹簧夹(17)的一种过电压防护放电器的装置。此外本发明还涉及一种制造这种装置的方法。
Description
本发明描述了一种用于夹紧在一个过电压防护放电器(Ueber-spannungsableiter)上的弹簧夹。此外本发明还涉及一种具有该弹簧夹的过电压防护放电器的装置。此外本发明还涉及制造所述装置的方法。
由文献US 5,388,023已知了开头所述类型的过电压防护放电器，其中设有一个短路桥，该短路桥固定在过电压防护放电器的中间电极上。在短路桥的每个弹簧臂和过电压防护放电器的每个外电极之间夹紧了一个可熔元件和一个可变电阻。在过电压防护放电器、弹簧、可熔元件和可变电阻组装之后所述过电压防护放电器就导致相应的应用，而且为此例如焊入到一个印制电路板上。
在这里可熔元件用作保险丝，以保护在故障情况下的过电压防护放电器防止过热。已知的过电压防护放电器的缺点在于：通过该保险丝虽然有效地阻止了过电压防护放电器的过热并因此阻止了形成火焰，但是存在以下危险：熔化该保险丝所必需的热能足够使得将过电压防护放电器固定在印制电路板上的焊料熔化开并因此使过电压防护放电器脱焊。
为了解决这个问题最好需要将具有很低熔点的保险丝装在该过电压防护放电器里。但在已知的过电压防护放电器中这不可能，因为很低温度就熔化的保险丝经受不了过电压防护放电器在印制电路板上的焊接过程。
本发明的任务是提出一种用在一个过电压防护放电器上的弹簧夹，该弹簧夹就允许使用具有低熔化温度的可熔元件。此外本发明的任务还在于提出一种过电压防护放电器的装置，其中该过电压防护放电器防止了快速脱焊。此外本发明的任务还提出一种制造这样一种装置的方法。
这些任务通过按权利要求1所述的一种弹簧夹、通过一种按权利要求12或按照权利要求13所述的过电压防护放电器的装置、以及通过按权利一起开16所述的用于制造该装置的方法来解决。弹簧夹或过电压防护放电器装置的有利设计方案见其它的权利要求。
所提出的一种弹簧夹具有一个夹紧机构。借助此夹紧机构可以将弹簧夹夹紧在一个过电压防护放电器上。此外该弹簧夹具有至少一个弹簧臂。此外该弹簧夹具有一个热保护机构，该热保护机构固定在弹簧臂的内侧面上。此外该保护机构还有一个可熔元件。
弹簧夹和所述热过载保护机构的预装配具有优点。因而可以在将过电压防护放电器焊到印制电路板上之后才装配包括保护机构的弹簧夹。可以从过电压防护放电器的一侧起、例如到过电压防护放电器的背向印制电路板的那一侧进行装配。
也就是说，由于过电压防护放电器在装配的时刻已经焊牢了，并因此用于焊牢过电压防护放电器的焊料不再会出现熔化的温度了，因此尤其是低熔点的材料就可以应用于该可熔材料。装有弹簧夹的过电压防护放电器脱焊的危险因而就减小了。
例如考虑使用一种可熔元件，其熔化温度小于210℃。这样一种可熔元件的优点在于：其熔化温度小于通常在波峰焊(Schallbad-loeten)和回流软熔焊(Reflowloeten)时所用的温度、即210℃和280℃之间。因而在相对较低的温度时就保证了热保护机构脱焊的高度可靠性。
热保护机构此外还可以包含一个绝缘元件，该绝缘元件在过电压防护放电器的工作电压时是一个绝缘体。该绝缘元件与弹簧臂和可熔元件一起形成了一个串联电路。
通过该绝缘元件就实现了：在正常情况下通过该弹簧夹在过电压防护放电器的两个电极之间不会有电流流动，因而在正常工作情况下该弹簧夹或弹簧臂对于电来说是无效的。
此外该弹簧臂设有一个接触元件，该接触元件从弹簧臂起内部延伸，其长度大于绝缘元件的厚度。
因而实现了以下优点：当该可熔元件熔化时在该弹簧夹的弹簧臂和过电压防护放电器的一个外电极之间就可以建立起一种可靠的接触。
在一个弹簧臂上可以布置一个用于夹持弹簧臂的夹持元件。
由此得到的优点是，在弹簧夹夹紧到过电压防护放电器上时弹簧臂可以被向外挤压并使弹簧夹轻轻夹紧。
尤其为了应用于一种三电极的过电压防护放电器可以规定：可以在一个弹簧基底(Federbasis)上布置两个相互对置的弹簧臂，并在该弹簧基底上在弹簧臂之间设有两个相互对置的弹簧侧腿，该弹簧侧腿用于将弹簧夹夹紧到一个过电压防护放电器上。
这样一种弹簧夹的优点为：将弹簧夹夹紧在过电压防护放电器上的功能和在热保护机构框架中的该弹簧臂的功能是相互分开的。因而实现了更高的工作可靠性。此外还可以按简单的方式和种类使弹簧夹夹紧在一个三电极过电压防护放电器的中间电极上，因而在弹簧臂和过电压防护放电器的中间电极之间就可以同时实现所需要的电接通。
此外可以借助于一个紧固元件使保护机构固定在弹簧臂上。
因此其优点在于：保护机构本身可以作为自身的预装配的模块而准备好，该模块可以借助于一种专门的紧固元件简单地而且无须花多少钱就固定在弹簧夹上。
在另外一种实施形式中通过焊接、粘结或者也通过铆接使保护机构与弹簧臂相连接。
对于粘结来说尤其要考虑用一种能导电的粘结剂。对于焊接来说则要考虑用一种软焊料，其熔化温度低于可熔元件的熔化温度。因而实现了以下优点：在焊接保护机构与弹簧夹时不再使可熔元件熔化并因此保持其外形。
这样一种软焊料的熔化温度例如可达130℃。可熔元件的熔化温度最好达到大约200℃。
可以通过焊接使绝缘元件与可熔元件相连接。同样在这种情况最好使用一种焊料，其熔化温度低于可熔元件的熔化温度。
绝缘元件例如可以是一个塑料成型件。但也考虑到，尤其是为了达到过电压防护放电器的精细保护功能，应用一种可变电阻作为绝缘元件。此时只是要注意到：可变电阻在过电压防护放电器处于工作电压时作为可以变化的电阻而起作用。此外对于在一个共同的弹簧基底上的弹簧夹来说可以设有两个对置的弹簧臂，并且可以在每个弹簧臂的内侧面上固定一个保护机构。
一种这样的弹簧夹的优点是：该弹簧夹尤其适合用在三电极的过电压防护放电器上。
此外还提出了一种过电压防护放电器的装置，其中除了一个具有至少一个外电极的过电压防护放电器之外按照上面的说明设有一个弹簧夹。过电压防护放电器焊接在一个印制电路板上。弹簧夹夹紧在该过电压防护放电器上。一个弹簧臂将一个热保护机构压向过电压防护放电器的一个外电极。
过电压防护放电器的一种这样的装置具有以下优点：对于保护机构来说可以使用一个很低熔点的可熔元件，因为由于该弹簧夹就可以使保护机构后补地装在过电压防护放电器上。
此外还说明了一种过电压防护放电器的装置，其中该过电压防护放电器有两个外电极。此外该过电压防护放电器还具有一个弹簧夹，如上面早已叙述过的那样并且如同它适合于一种三电极的过电压防护放电器那样。所述过电压防护放电器焊接在一块印制电路板上。所述弹簧夹具有两个相互对置的弹簧臂。每个弹簧臂将一个保护机构压向该过电压防护放电器的一个外电极。
此外还说明了一种过电压防护放电器的装置，其中借助于一种焊料将该过电压防护放电器焊在印制电路板上，而该焊料的熔化温度则高于可熔元件的熔化温度。
此外还提出了一种用于过电压防护放电器的装置的制造方法，其中在第一步骤中使该过电压防护放电器焊接在一个印制电路板上。在下一个步骤中使弹簧夹夹紧在该过电压防护放电器上。
这种方法的优点是：对于弹簧夹的可熔元件来说可以应用一种具有低熔化温度的可熔元件，因为只是将过电压防护放电器焊牢到印制电路板上之后才将弹簧夹加紧并因此将可熔元件装到过电压防护放电器上。
以下根据实施例和附图对本发明进行详细的叙述。
图1示例性地表示了一种过电压防护放电器的装置的横断面简图。
图2示例性地表示了具有一个过电压防护放电器的一个弹簧夹的横断面简图。
图3表示了图2所示的弹簧夹，该弹簧夹具有夹紧机构和两个弹簧臂。
图4表示了图3的A-A截面中的弹簧夹。
图5，6，7，8举例表示了具有过电压防护放电器的其它弹簧夹的各自每个横断面简图。
对于所有附图，相同的附图标记都表示了相互对应的元件。
图1表示了一个两电极的过电压防护放电器2，该过电压防护放电器固定在一个印制电路板18上。借助于焊在印制电路板18上的外电极15，16实现固定。在这里其中一个外电极16具有一个平的棱边，以便在焊接时防止过电压防护放电器2滚掉。另外设有一个弹簧夹17，该弹簧夹具有一个弹簧臂3和另外一个弹簧臂10。这两个弹簧臂3，10形成夹紧机构1，借助于该夹紧机构使弹簧夹17安装到过电压防护放电器2上。在弹簧臂3上借助于一个紧固元件13使一个热保护机构4固定住。该热保护机构4在这里具有一个可熔元件5和一个绝缘元件6。可熔元件5和绝缘元件6通过焊接相互连接起来。同样该热保护机构4也与紧固元件13通过焊接连接。紧固元件13插在所述弹簧臂上(也可比较图2)。设置一个接触元件7，其长度L大于绝缘元件6的厚度d。因此当可熔元件5熔化时就确保可以通过该接触元件7在弹簧臂3和外电极16之间建立起电接触。此外还设有一个夹持元件8，该夹持元件可以借助于一种工具夹持住，而且用于使弹簧臂3，10在装配到过电压防护放电器2上时相互撑开。
图2表示了一种具有外电极15，16的过电压防护放电器2。此外还设有一个中间电极19。弹簧夹17具有一个弹簧基底9。在该弹簧基底9上设有一个第一个弹簧侧腿11，该弹簧侧腿作成两件的，并在过电压防护放电器2的中间部段里夹紧在该过电压防护放电器2上。此外设有弹簧臂3，10，该弹簧臂分别使一个热保护机构4，14压向一个外电极15，16。热保护机构4分别由可熔元件5以及绝缘元件6组成。绝缘元件6可以是一个可变电阻或者也可以是一个塑料成型件。紧固元件13由一种能导电的金属材料、最好是黄铜制成。紧固元件13具有一圈穿刺孔(Einstich)20，该穿刺孔用于紧固在弹簧臂3，10的一个安装槽22里(见图4)。紧固元件13可以由原材料或者也可由成品材料制成。为了改善可焊接性可以是一个可变电阻的绝缘元件6和紧固元件13都有电镀层。作成可变电阻的绝缘元件6最好还附加地镀银。紧固元件13最好镀锡或者涂覆一种锡合金。为了接收可能出现的多余的软焊料，绝缘元件6和/或可熔元件可以设有一个孔31。
在第一步骤中使元件紧固元件13、绝缘元件6和可熔元件5焊接在一起。可熔元件5在这一步骤里作成软焊料片。借助于一种软焊料进行焊接，软焊料的熔化温度最好为130℃并且总是小于可熔元件5的熔化温度。可熔元件5的熔化温度最好为190℃-198℃，并且无论如何应这样来选择，使得在过载时所述通过弹簧夹所传送的短路明显地产生在过电压防护放电器2从一个印制电路板上脱焊之前。紧固元件13、绝缘元件6和可熔元件5位于一个串联电路中。
绝缘元件6布置在紧固元件13和可熔元件5之间。但也可以选择另一种顺序的可熔元件5和绝缘元件6。在此情况下可熔元件5接通外电极15，16。外电极15可以或者如图2所示没有、但或者如图5所示有一个附加的接触凸台25。
预先焊接的具有紧固元件13、绝缘元件6和可熔元件5的组件接着用紧固元件13安装在弹簧臂3的一个安装槽22中(见图4)。弹簧夹17由一种弹簧材料、主要是铜-铍材料制成。为了实现小的过渡电阻和接触电阻、并且为了改善可焊性，最好使弹簧夹17有一个电镀层，主要是锡或者锡合金的镀层。按图4所示该安装槽22设有一个或两个突起24，该突起应该阻止紧固元件13滑落出来。弹簧臂3的撑开可以附带地还通过一个槽23来支持。紧固元件13具有一圈穿刺孔20，借助于该穿刺孔可以使之紧固在该安装槽22中。
在固定紧固元件13之后、以及将过电压防护放电器2焊到一个印制电路板上之后，可以借助于一个简单的工具在夹持元件8上将弹簧夹17抓住并撑开。夹持元件8的优点在于：无论是绝缘元件6还是可熔元件5在将弹簧夹17装到已经焊接的过电压防护放电器2上去时受到机械保护。但也可以考虑使整个实施例都做成是没有夹持元件8的。
在弹簧夹17撑开之后，使该弹簧夹17用弹簧侧腿11，12(参见图4)通过过电压防护放电器2一侧的滑开而在过电压防护放电器2的中间部段上夹紧。此时过电压防护放电器2的中间电极19可以用作为导向元件和电接触元件。中间电极19为此导入到所述布置在弹簧侧腿11，12的两个部分之间的槽中。外电极15，16的外径等于或略大于过电压防护放电器2的直接与之邻接的部分的直径。因而通过波峰焊或回流软熔焊在印制电路板上就可以保证良好的可焊性。外电极15，16可以做成圆形的，或者也可以是方形的。由于外电极15，16为方形形状，因而阻止了过电压防护放电器2从印制电路板上滚开。
如此选择接触元件7和保护机构4，14的几何尺寸，使得在接触元件7和外电极15，16之间保留有足够的空气间隙21。此外由图2可知，弹簧侧腿11，12并不超出过电压防护放电器2的外形尺寸。只有这样才可以使弹簧夹17也在焊牢该过电压防护放电器2之后更可靠地夹紧在一个印制电路板上。
通过弹簧基底9使弹簧臂3，10和中间电极19实现电的机械的连接。
图3表示了图2所示的弹簧夹17，该弹簧夹具有夹持元件8以及接触元件7。
图4表示了图2中的弹簧夹17。弹簧基底9的宽度B略大于热保护机构4的直径D。这样就在装配过程中对热保护机构4起到机械保护(也见图2)。
图5表示按图2所示的具有一个过电压防护放电器2的一个弹簧夹17，但其中外电极15，16有一个接触凸台25。接触凸台25可以更有利地超过外电极15，16的外平面几个十分之一毫米。弹簧臂3，10的弹簧力通过可熔元件5和绝缘元件6而传递到接触凸台25上，通过该弹簧力就产生了大的接触力，该接触力持久地产生并保证了大电流的可靠传输。可以使用一种平成型的或者也可以是凸成型的外电极15，16。平的或凸的轮廓可以通过一个凹槽中断。
图6表示了对应于图2所示的具有一个过电压防护放电器2的弹簧夹17。然而与图2所示的区别在于紧固元件13是一个塑料成型件，该成形件具有一个凹缺26。借助于该凹缺2 6可以将紧固元件13推到弹簧臂3，10上。该紧固元件13此外具有一个弹簧元件29，热保护机构4，14就插入到该元件29里。紧固元件13还有一个孔27，弹簧臂3，10的一个接触凸台28穿过该孔27，并用于确保将紧固元件13固定在弹簧臂3，10上。按图6所示该绝缘元件6插入到紧固元件13里。
图7表示了对应于图2的具有一个过电压防护放电器2的弹簧夹17。与图2所示的区别在于没有紧固元件13。而弹簧臂3，10，可熔元件5和绝缘元件6则直到相互焊接起来。用一种低熔点的焊料—其熔化温度最好约为130℃—来进行焊接。可以使可熔元件5和绝缘元件6的位置进行交换。
按图8所示也没有紧固元件13。而可熔元件5作成成型件，该成型件具有一个突起30。该突起30进入到弹簧臂3，10里的一个孔中并可以铆接在在那里。在图8中也没有夹持元件8。更确切地说只有接触元件7。但这些接触元件7也可以用作为夹持元件。
在其它的实施例中借助于一种导电的粘结剂、例如一种银粘结剂通过粘结来代替所述的软焊接。
在另一种实施例中可以放弃过电压防护放电器的一种细保护功能，并因此将绝缘元件6不设计成可变电阻而是设计成简单的绝缘器、例如一个塑料片。这种塑料片可以用粘结材料粘结在可熔元件5上。但塑料片也可以直接贴在弹簧臂3上。塑料片可以在圆形表面上设有可焊的薄层，这就可以对热保护机构4，14进行软焊接。将一个简单的绝缘器设计为所述绝缘元件6来替代一个可变电阻，其优点在于：同一个弹簧夹17可以用于带有和不带过电压防护放电器的细保护功能的两种实施形式，并且不再需要其它的构件/变型。
同样在另一种实施形式中可以由塑料既制成绝缘元件6也制成可熔元件5。
本发明并不局限于三电极的过电压防护放电器，而可以用于各种任意的过电压防护放电器。
Claims (16)
1.弹簧夹，该弹簧夹
—具有一个夹紧机构(1)，借助该机构可以使弹簧夹夹紧在一个过电压防护放电器(2)上，
—具有至少一个弹簧臂(3，10)，以及
—具有至少一个热保护机构(4)，该热保护机构固定在弹簧臂(3，10)的内侧面上而且它包含有一个可熔元件(5)。
2.按权利要求1所述的弹簧夹，其中可熔元件(5)的熔化温度小于210℃。
3.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中保护机构(4，14)包含有一个绝缘元件(6)，当过电压防护放电器(2)的工作电压时该绝缘元件是一个绝缘器，而且该绝缘元件与弹簧臂(3，10)和可熔元件(5)形成一个串联电路。
4.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，
—其中弹簧臂(3，10)设有一个接触元件(7)，
—该元件向内部延伸，
—其长度(L)大于绝缘元件(6)的厚度(d)。
5.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中，一个弹簧臂(3，10)设有一个用于夹持弹簧臂(3，10)的夹持元件(8)。
6.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，
—其中有两个固定在一个弹簧基底(9)上对置的弹簧臂(3，10)，而且
—其中在弹簧基座(9)上、在弹簧臂(3，10)之间布置了两个相互对置的弹簧侧腿(11，12)，该弹簧侧腿用于将弹簧夹夹紧在一个过电压防护放电器(2)上。
7.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中借助于一个紧固元件(13)将保护机构(4)固定在弹簧臂(3，10)上。
8.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中保护机构(4)与弹簧臂(3)通过焊接、粘接或铆接而连接起来。
9.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中绝缘元件(6)与可熔元件(5)借助于一种焊料而焊接，该焊料的熔化温度小于可熔元件(5)的熔化温度。
10.按权利要求3至9中任一项所述的弹簧夹，其中绝缘元件(6)是一个可变电阻器。
11.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，
—其中在一个共同的弹簧基底(9)上设有两个对置的弹簧臂(3，10)，而且
—其中在每一个弹簧臂(3，10)的内侧固定了一个保护机构(4，14)。
12.按上述权利要求之一所述的弹簧夹，其中可熔元件(5)或绝缘元件(6)设有一个孔(31)。
13.一种过电压防护放电器(2)的装置，该装置
—具有至少一个外电极(15，16)，
—具有一个按权利要求1至11中任意一项所述的弹簧夹(17)。
—其中过电压防护放电器(2)焊在一个印制电路板(18)上，
—而且此处一个弹簧臂(3，10)将一个热保护机构(4，14)压向一个外电极(15，16)。
14.一种过电压防护放电器(2)的装置，该装置
—具有两个外电极(15，16)，
—具有一个按权利要求11所述的弹簧夹(17)，
—其中过电压防护放电器(2)焊接在一个印制电路板(18)上，
—而且其中每个弹簧臂(3，10)将一个保护机构(4，14)压向一个外电极(15，16)。
15.按权利要求13或14所述的装置，其中借助于一种焊料使过电压防护放电器(2)焊接在印制电路板(18)上，焊料的熔化温度大于可熔元件(5)的熔点。
16.制造按权利要求13至15中任意一项所述装置的方法，该方法具有以下步骤：
a)将一个过电压防护放电器(2)焊接到一个印制电路板(18)上，
b)将弹簧夹(17)夹紧在过电压防护放电器(2)上。
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