CN202487519U

CN202487519U - 电气设备

Info

Publication number: CN202487519U
Application number: CN 201120352730
Authority: CN
Inventors: 钦疾风; 宋东健; 孙绍语
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: EP2511915B1; EP2511915A1

Abstract

一种电气设备(15)包括：电气元件(1)，所述电气元件(1)包括本体(13)和端子(5)；以及被偏置的导电弹簧(17)，所述弹簧(17)通过可熔断接头(19)电连接至端子(5)，其中，弹簧(17)和端子(5)在接头(19)熔断的情况下电分离。

Description

电气设备

技术领域

本实用新型涉及一种包括电气元件的电气设备。

背景技术

例如标准金属氧化物变阻器之类的电气设备可能在异常过电压条件下着火。存在包括复杂的热熔断结构的热熔断变阻器，例如基于ZnO的变阻器。这种热保护型金属氧化物变阻器可以使用在浪涌保护设备中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种防止在异常过电压条件下失火的可选设备。

该目的可以通过根据权利要求1的电气设备实现，所述电气设备包括：具有本体和端子的电气元件、以及被偏置的导电弹簧。弹簧通过可熔断的接头电连接至端子，其中弹簧和端子在接头熔断的情况下电分离。

用于元件的驱动电势能够经由弹簧施加至端子。如果端子与弹簧之间的连接电分离，则驱动电势不再施加至元件。当存在可能点燃元件的异常过电压条件时，失效安全装置变为中断电流流动的开路状态并且防止电气设备着火。

导电弹簧用作导体并且用作具有如下弹簧功能的活动元件：该弹簧功能能够使端子和弹簧在接头因异常电压条件所导致的温度升高而熔化之后分开。设备具有在异常过电压条件下的高可靠性。此外，设备具有简单的结构并且能够以简单的方法组装。

电气元件可以是能够以分立的形式得到的基本电气元件。术语“电气元件”应当包括电子元件。此外，电气元件应当包括可以是集成式的电路、以及有源和无源元件。这些元件可以具有与本体相连的两个或更多个端子或引线。包括该元件的装置可以是具有电极的部件，该电极用于连接和驱动该部件。

元件的本体可以具有前部、后部和侧部。弹簧定位成与前部或后部相邻。可选地，弹簧定位成与侧部中的一个相邻。

在一个实施例中，端子是弯曲的，使其与本体的前部或后部相邻地延伸。这种布置是紧凑的。

弹簧可以具有使得弹簧能够弹性变形的任意形状。在一个实施例中，弹簧具有S形。弹簧可以是板簧或线簧。在一个实施例中，弹簧具有与端子通过接头相连的端部，该端部形成为弯头。端部可以形成为使端部的一部分抵接端部的另一部分。该弯头能够使端部与端子易于焊接。焊料可以具有低的熔点，其熔化温度小于设备的其他焊料连接的熔化温度。

在一个实施例中，电气元件是变阻器，以使设备用作具有异常过电压保护的热熔断型变阻器，所述异常过电压保护能够因开路失效模式而安全操作。端子与弹簧在开路失效模式中的分离可以防止设备着火。设备可以是金属氧化物变阻器设备。

设备的一个实施例包括壳体。弹簧可以固定至壳体，以使弹簧在与端子也相连的情况下被偏置。弹簧的连接至端子的部分在接头熔断时将移动离开端子。该运动导致端子与弹簧之间的间隙，该间隙消除火花。由此，所述设备也能够用于DC应用中。

在一个实施例中，壳体包括壁部，优选地为壳体的内壁。元件布置在壁部的一侧上而弹簧布置在壁部的另一侧上。壳体和壁部可以由塑料制成。壁部将弹簧与元件分离。如果接头熔断，则壁部防止端子与弹簧之间在分离之后的焊料桥连。

在一个实施例中，端子布置在壁部与本体的前部或后部之间。可选地，端子布置在本体的侧部中的一个与壁部之间。

壁部可以具有切除部。接头置于切除部中或者与切除部相邻。切除部可以形成为例如狭槽或孔。

设备可以包括另一端子。驱动电压能够被施加到该另一端子与弹簧之间。该端子用作监控端子，用于检测端子与弹簧是否电连接。信号部件可以置于元件的端子与所述另一端子之间。信号元件(例如LED)和所述设备可以置于客户端电路板上。由此，端子能够用作监控目的，以检查壳体内热熔保险丝是否打开。

附图说明

从下面结合附图对示例性实施例的描述中，进一步的特征、改进和优势将变得显而易见。

图1示出了电气元件的一个实施例；

图2和图3示出了设备的一个实施例的内部；

图4A、图4B和图4C示出了元件的一个实施例；

图5A、图5B和图5C示出了设备的另一实施例；

图6A和图6B示出了弹簧的一个实施例；

图7示出了弹簧的另一实施例；

图8、图9A和图9B示出了设备的另一实施例的内部；

图10A、图10B和图10C示出了元件的一个实施例；

图11示出了设备的典型应用的电路图。

具体实施方式

图1示意性地示出了电气元件1，例如变阻器。该元件包括具有前部7、后部9和侧部11的本体13。第一端子3和第二端子5设置用于向元件1施加驱动电势。端子3、5焊接到本体的金属化层上。端子3、5可以是用于标准元件、例如标准变阻器的基本的引线。

端子3、5可以由单根导线形成，以使它们和本体13短路。导线能够在元件1的使用之前分成两部分(图1中未示出)。

图2示出了设备15的一个实施例，该设备15包括具有第一端子3和第二端子5的电气元件1，该电气元件1可以是标准部件，例如，金属氧化物变阻器。作为标准元件(例如变阻器)的两个线性引线的端子3、5被再定形以具有用于焊接和组装的合适形状。端子3、5弯曲以使它们沿本体13的后部延伸。导电弹簧17借助于可熔断接头19与第二端子5相连。可选地，可以设有与弹簧17和第二端子5电连接的连接装置(未示出)，例如内电极，由此形成弹簧17与第二端子5之间的电连接。这些连接中的至少一个可以借助于可熔断接头19形成。

弹簧17具有弹簧功能并且用作导电引线。弹簧17具有S形。具有锡或镍镀层的青铜(ISO型CuSn6)能够用作弹簧17的材料。其能够容易地焊接到印刷电路板上并且具有良好的导电性和弹性。这容许在正常使用期间的高电流的转变，并且在异常过电压条件下以高动作速度和高可靠性形成开路。但是，其他材料可以附加地或替代地使用。

弹簧17能够形成为线簧或板簧。横截面可以为圆形或矩形。但是，具有相似功能的其他形式的弹簧也是可能的，以使弹簧能够因弹性而与第二端子5分离。两个或更多个弹簧17能够并联地与第二端子5焊接，以保护更多的元件1。

可熔断接头19可以是焊料接头，其中焊料具有低熔点。换言之，第二端子5利用具有低熔点温度的热熔断材料与弹簧17焊接。接头19用作弹簧17与元件1之间的焊料接头。具有138℃的低熔点温度的焊料——其可以包括42％的Sn和58％的Bi——适于用作热熔丝。这种焊料在超过138℃时熔化，从而能够使弹簧17释松，这导致开路。具有高电导率和低熔点温度的其他材料也是合适的。

具有高于180℃的高熔点温度的焊料，例如包括97.8％的Sn、2.0％的Ag和0.2％的Cu的焊料可以用于端子3、5与本体13的金属化层之间的连接。较高的熔点温度确保这些连接不会在可熔断接头19熔化之前熔化。

设备15还包括具有底壳体盖部21和顶壳体盖部(未示出)的壳体。内壁(图2中未示出)可以设置在元件1与弹簧17之间，内壁具有使得元件1与弹簧17之间能够连接的切除部。

应当提及，图2示出了底壳体盖部21的俯视图。元件1和弹簧17能够由上壳体盖部(未示出)覆盖。具有高绝缘强度的、作为阻燃剂的塑料可以用作壳体材料。这种材料的高的热变形温度(高于200℃)确保在异常过电压条件下支承弹簧17和元件1。PBT(与玻璃纤维混合)或PPS可以是用于壳体的合适材料。

在焊接和组装到底壳体盖部21内之后，上壳体盖部(未示出)用于最后的封装。元件1和弹簧17布置在壳体的内部。端子3、5的部分103、105、117以及弹簧17位于壳体的外部，这些部分103、105、117能够被接触并且作为用于施加电势的电极。电极103、105、117布置成一排。

通过在第一端子3与弹簧17之间施加驱动电压来驱动元件1。如果驱动电压超出给定值，则可熔断接头19因温度升高而熔化，这导致开路。

端子3、5和弹簧17延伸穿过壳体中的孔。元件1和弹簧17可以借助于端子3、5与壳体之间或弹簧17与壳体之间的摩擦力或者通过粘结装置(未示出)固定。弹簧17固定至壳体并与第二端子5相连，以使弹簧17被偏置。当可熔断接头19熔化时，弹簧的与第二端子5相连的部分将移动离开第二端子5，由此使第二端子5与弹簧17电分离。

元件1(例如金属氧化物变阻器)的温度在异常过电压条件下升高。当异常过电压被施加到第一端子3和与用作热熔丝的接头19相联的弹簧17之间时，温度升高以使具有低熔点温度的接头19熔化并在弹簧的弹性的帮助下形成开路。由此，第一端子3与弹簧17之间的电流被切断并且不再有过电压施加到元件1上，这防止元件1着火。

图3示出了在第一端子3与弹簧17之间施加过电压之后的图2的设备15。接头19已经熔化，由此使第二端子5与弹簧17分离，弹簧17的连接至第二端子5的端部33已经因弹簧17的弹性而移动离开第二端子5。

图4A示出了具有弯曲端子3、5和弹簧17的元件1的正视图。图4B示出了元件1的侧视图。图4C示出了元件1的俯视图。

第一端子3在本体13的侧部11之上弯曲，以使第一端子3与本体13的后部9相邻地延伸。第二端子5弯曲以使其也与后部9相邻地延伸。第一和第二端子3、5弯曲以使它们具有直角或接近直角。第一和第二端子3、5沿后部9相互平行或几乎平行地并且平行于后部9延伸。

图5A示出了设备15的另一实施例的内部的正视图，该设备15包括具有内壁23的壳体。图5B示出了该实施例的内部的后视图。

内壁23具有第一侧55和相对的第二侧56。元件1布置成与内壁23的第一侧部55相邻。弹簧17布置成与第二侧部56相邻。在内壁23中的切除部31使得弹簧17的端部33与第二端子5之间能够借助于可熔断接头19连接。

在该实施例中，弹簧17形成为板簧。设有第一、第二和第三电极103、105、117。第一和第二电极103、105例如借助于焊料29分别与第一端子3和第二端子5相连。可选地，端子3、5具有位于壳体的外部的端部，这些端部形成为电极103、105。第三电极117是弹簧17的另一个端部。

元件1和弹簧17由顶壳体盖部和底壳体盖部25、21覆盖，正如图5C所示，其示出了带有顶壳体盖部25的设备15的正视图。

如果过电压被施加在第一电极103与第三电极117之间，则可熔断接头19熔化，由此使第二端子5与弹簧17电分离，以使弹簧17的端部33移动离开切除部31和第二端子5。

弹簧17与元件1之间的内壁23用作分离装置。相比于上述实施例，可以具有用于弹簧动作的更大空间，从而容许在释松弹簧17的端部33与第二端子5之间的更大距离，这能够防止在异常过电压条件下在这些部分之间的熔化的焊料桥连并且极大地提高了可靠性。

如图5B所示的板簧17具有用于电流的大横截面，其能够抵抗高电流，例如在8/20μs浪涌测试中的40kA或更高的电流。

图6A和图6B分别示出了图5B中的板簧的详细的正视图和弹簧17的详细的侧视图。

图7示出了布置在壳体的内壁23上的板簧17的另一实施例。板簧17的端部33弯曲以使在板簧17的端部33与第二端子5之间的间隙增大并保持恒定，借此，焊料数量增大并被控制。可以形成眼点(eye)。弯头导致更多的焊料能够附接至端部33，以使更多的焊料能够填充在弹簧17与第二端子5的两个焊接界面之间，这可以防止在正常使用期间热熔丝的过早分离。

图8和图9A及图9B示出了具有内壁23的设备15的另一实施例。图9示出了释松的弹簧17，该弹簧17具有延伸穿过壳体中的孔的一部分，以使弹簧17的一段位于壳体的外部，所述部分用作偏置引线。

图9A示出了所述实施例的内部的正视图，其中元件1的本体13布置在内壁23的一侧上。端子3和5位于本体13的后部9与内壁23之间。图9B示出了位于内壁23的另一侧上的弹簧17，该弹簧17与第二端子5相连，其中接头19位于内壁23的切除部31中。应当提及，元件1和弹簧17由顶壳体盖部和底壳体盖部(图9、图10A和图10B中未示出)覆盖。

图10A示出了图9A中的元件1的正视图，元件1具有弯曲端子3、5。图10B示出了元件1的侧视图。图10C示出了元件1的俯视图。

第一端子3在本体13的侧部11之上弯曲，以使其与后部9相邻地延伸。第二端子5弯曲以使其也与后部9相邻地延伸。第一端子3和第二端子5弯曲以使它们具有直角或接近直角。第一端子3和第二端子5沿后部9相互平行或几乎相互平行并且平行于后部9延伸。第二端子5弯曲以使存在鼻部35，该鼻部35定位成与后部9的边缘相邻。鼻部35从端子3、5所延伸的平面突起。鼻部35能够插入到切除部31中，以与弹簧17的端部33相连。

图11示出了设备15的典型应用的电路图。设备15包括元件1和用作热熔丝元件的接头19，该元件1是具有第一端子3和第二端子5的变阻器。设备15联接在线路45与中性电势47之间，线路45具有与弹簧17相连的线路熔丝43。用于驱动设备15的驱动电压可以被施加到线路45与中性电势47之间。弹簧17、用作端子熔断元件的接头19、以及元件1串联地连接在线路45与中性电势47之间，以使第一端子3与中性电势47相连。

二极管37、LED 39和电阻器41的串联连接是联接在第二端子5与第一端子3之间的。该串联连接用作适于指示热熔丝是否已经使弹簧与第二端子5分离的信号装置。

应当提及，在本说明书中提及的多个实施例的特征能够被组合。

附图标记

1 元件

3、5 端子

7 前部

9 后部

11 侧部

13 本体

15 设备

17 弹簧

19 可熔断接头

21 底壳体盖部

23 壁部

25 顶壳体盖部

29 焊料

31 切除部

33 端部

35 鼻部

37 二极管

39 LED

43 线路熔丝

41 电阻器

45 线路

47 中性电势

55、56 侧部

103、105、117 电极

Claims

1.一种电气设备，包括：

电气元件，所述电气元件包括本体和端子；以及

被偏置的导电弹簧，所述弹簧通过可熔断接头电连接至所述端子，其中，所述弹簧和所述端子在所述接头熔断的情况下电分离。

2.根据权利要求1所述的电气设备，其中，所述本体具有前部、后部和侧部，所述弹簧定位成与所述前部或所述后部相邻，或者所述弹簧定位成与所述侧部中的一个相邻。

3.根据权利要求2所述的电气设备，其中，所述端子弯曲以使其与所述前部或所述后部相邻地延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述弹簧具有S形。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述弹簧是板簧或线簧。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述弹簧具有通过所述接头与所述端子相连的端部，所述端部形成为弯头。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述可熔断接头包括具有低熔点温度的焊料。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述电气元件是变阻器。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的电气设备，还包括壳体，其中所述弹簧固定至所述壳体，以使所述弹簧被偏置，并且所述弹簧的连接至所述端子的一部分在所述接头熔断时将移动离开所述端子。

10.根据权利要求9所述的电气设备，其中，所述壳体包括壁部，并且所述元件布置在所述壁部的一侧上，而所述弹簧布置在所述壁部的另一侧上。

11.根据权利要求10所述的电气设备，其中，所述端子布置在所述壁部与所述本体的所述前部或所述后部之间，或者所述端子布置在所述本体的所述侧部中的一个与所述壁部之间。

12.根据权利要求10或11所述的电气设备，其中，所述壁部具有切除部，所述接头置于所述切除部中或者与所述切除部相邻。

13.根据权利要求中1至3中任一项所述的电气设备，其中，所述元件包括另一个端子，驱动电压能够施加到所述另一个端子与所述弹簧之间，所述端子用作用于检测所述端子与所述弹簧是否电连接的监测器端子。