CN202602265U - 一种正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，包括正温度系数热敏电阻和功率电阻，正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合且串联连接。较佳地，正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件可以是引出脚结构形式的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，或者是表面贴装式结构的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件。本实用新型件的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件设计巧妙，结构简洁，既能保证微型马达在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，又能保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时地保护，具有成本低、保护时间快、使用简单等优点，适于大规模推广应用。

Description

一种正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件

技术领域

本实用新型涉及电子元件技术领域，特别涉及用于电路过流、过温及过载保护的电子元件技术领域，具体是指一种正温度系数（PTC，Positive Temperature Coefficient）热敏电阻和功率电阻热耦合器件。

背景技术

正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)特性热敏电阻已广泛用于电脑、通讯、消费性电子、汽车、通路、数字内容等6C产业领域中的电路保护。其工作原理是：当电路正常工作时，PTC热敏电阻阻值R0非常小不阻碍电流通过；而当电路出现过流、过载或过热等故障时，热敏电阻表面温度迅速上升，超过开关温度时瞬间升至高阻态，从而及时限制电路电流到很低水平保护电路；当故障排除后，PTC热敏电阻迅速冷却并恢复到原低阻状态，电路恢复正常后此热敏电阻可再次重复使用。

目前家用小汽车及小家电已经进入了蓬勃发展阶段。其中家用小汽车使用到微型马达有座椅前后移动、天窗开/关、车窗玻璃上下移动等位置，使用到微型马达的小家电有豆浆机、食物料理机、榨汁机、搅拌机、绞肉机、打浆机、咖啡机等，微型马达在这些电器设备中是非常关键的设备，如何设计一个高可靠性的微型马达系统是判断这些电器质量的一个很重要的指标，其中微型马达堵转的保护问题是关键点。

而目前用来防止微型马达及其电压器因过载、过热、堵转、零线故障和其它潜在因素导致的损坏的器件普遍采用热敏电阻，热敏电阻初始小电阻值在微型马达正常工作时不影响微型马达的工作，当热敏电阻在微型马达过载或者堵转的时候电阻迅速增加，以降低过载电流保护微型马达，当故障消除以后热敏电阻又可以恢复正常电阻让微型马达正常工作。热敏电阻阻抗低、动作时间快、体积小并具备可复位功能，有助于电路设计者推出安全和可靠性良好的产品，并且减少了保修期内的修理费用。

微型马达的堵转指的是这些电器设备使用过程中因使用不当将微型马达转轴固定不使其转动，这时电压还加在微型马达的两端，此时的电流就是微型马达堵转电流（通常会远远高于其额定工作电流），一般的微型马达都是不允许发生堵转的，因为微型马达发生堵转之后马达线圈的温度会急剧上升，温度超过线圈的最高温度之后，时间稍长就会烧坏微型马达，这即增加了消费者的不便，也增加了生产者的维修成本。目前选择热敏电阻作为微型马达保护装置会遇到选择PTC型号困难的问题。一般小家电在使用过程中，其PCB板周围环境温度和热敏电阻周围的环境温度最高可以到达90℃。这样既要在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，还要保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时的保护，相应的就增大了设计难度。

因此，需要提供一种用于电路过流、过温及过载保护的电子元件，其既能保证微型马达在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，又能保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时地保护。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，该正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件设计巧妙，结构简洁，既能保证微型马达在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，又能保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时地保护，具有成本低、保护时间快、使用简单等优点，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本实用新型的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特点是，包括正温度系数热敏电阻和功率电阻，所述正温度系数热敏电阻和所述功率电阻热耦合且串联连接。

较佳地，所述功率电阻叠放在所述正温度系数热敏电阻上，所述正温度系数热敏电阻包括PTC导电性聚合物芯片、第一金属箔和第二金属箔，所述第一金属箔和所述第二金属箔分别贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的上表面和下表面上，所述功率电阻为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻、第一U形导电件和第二U形导电件，所述第一U形导电件和所述第二U形导电件相对套接在所述中心电阻的两端，所述第一U形导电件与所述第一金属箔相连接，所述第二U形导电件和所述第一金属箔之间设置有绝缘膜。

更佳地，所述第一金属箔和所述第二金属箔为单毛面金属箔。

更佳地，所述PTC导电性聚合物芯片的厚度为0.05~5mm。

更佳地，所述第一U形导电件与所述第一金属箔焊接。

更佳地，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括绝缘弹性胶体层，所述第二金属箔上连接有第一电极，所述第二U形导电件上连接有第二电极，所述绝缘弹性胶体层包覆在所述表面贴装式功率电阻和所述正温度系数热敏电阻的外部，所述第一电极和所述第二电极穿设出所述绝缘弹性胶体层。

更进一步地，所述第一电极焊接在所述第二金属箔上，所述第二电极焊接在所述第二U形导电件上

较佳地，所述功率电阻叠放在所述正温度系数热敏电阻上，所述正温度系数热敏电阻包括PTC导电性聚合物芯片、左上金属箔、左下金属箔、右上金属箔和右下金属箔，所述左上金属箔和所述右上金属箔分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的上表面上，所述左下金属箔和所述右下金属箔分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的下表面上，所述左上金属箔和所述左下金属箔导电连接，所述功率电阻为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻、第一U形导电件和第二U形导电件，所述第一U形导电件和所述第二U形导电件相对套接在所述中心电阻的两端，所述第一U形导电件与所述左上金属箔之间设置有第一绝缘膜，所述第二U形导电件和所述右上金属箔之间设置有第二绝缘膜，所述第二U形导电件和所述右下金属箔相连接。

更佳地，所述PTC导电性聚合物芯片的左端设置有凹部，所述凹部中设置有导电壁，所述左上金属箔通过所述导电壁从而和所述左下金属箔导电连接。

更佳地，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括U形导电槽，所述U形导电槽套接所述第二U形导电件和所述右下金属箔。

本实用新型的有益效果具体在于：本实用新型的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件包括正温度系数热敏电阻和功率电阻，所述正温度系数热敏电阻和所述功率电阻热耦合且串联连接，从而使功率电阻能在堵转的时候加热热敏电阻使其更快的保护，解决了原来热敏电阻在小家电中微型马达堵转保护时间慢的问题，设计巧妙，结构简洁，既能保证微型马达在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，又能保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时地保护，具有成本低、保护时间快、使用简单等优点，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意图。

图2a是本实用新型的一具体实施例的俯视透视示意图。

图2b是图2a所示的具体实施例的侧视剖视示意图。

图2c是图2a所示的具体实施例的正温度系数热敏电阻的立体示意图。

图2d是图2a所示的具体实施例的功率电阻的立体示意图。

图2e是图2d所示的功率电阻的第二U形导电件的下表面上设置有绝缘膜的立体示意图。

图2f是图2e所示的第二U形导电件的下表面上设置有绝缘膜的功率电阻叠放在图2c所示的正温度系数热敏电阻上的立体示意图。

图2g是在图2f所示的结构上安装第一电极和第二电极的俯视透视示意图。

图2h是在图2f所示的结构的侧视剖视示意图。

图3a是本实用新型的另一具体实施例的立体示意图。

图3b是图3a所示的具体实施例的正温度系数热敏电阻的立体示意图。

图3c是图3b所示的正温度系数热敏电阻的左上金属箔和右上金属箔分别设置有第一绝缘膜和第二绝缘膜的立体示意图。

图3d是图3a所示的具体实施例的功率电阻的立体示意图。

图3e是图3d所示的功率电阻叠放在图3c所示的左上金属箔和右上金属箔分别设置有第一绝缘膜和第二绝缘膜的正温度系数热敏电阻上的立体示意图。

图3f是在图3e所示的结构上安装U形导电槽的立体示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。其中相同的部件采用相同的附图标记。

请参见图1-图3f所示，本实用新型的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件包括正温度系数热敏电阻1和功率电阻2，所述正温度系数热敏电阻1和所述功率电阻2热耦合且串联连接。

所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件可以具有任何合适的结构，请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述功率电阻2叠放在所述正温度系数热敏电阻1上，所述正温度系数热敏电阻1包括PTC导电性聚合物芯片11、第一金属箔12和第二金属箔13，所述第一金属箔12和所述第二金属箔13分别贴合在所述PTC导电性聚合物芯片11的上表面和下表面上，所述功率电阻2为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻21、第一U形导电件22和第二U形导电件23，所述第一U形导电件22和所述第二U形导电件23相对套接在所述中心电阻21的两端，所述第一U形导电件22与所述第一金属箔12相连接，所述第二U形导电件23和所述第一金属箔12之间设置有绝缘膜6。所述功率电阻2的阻值可以为0.5~5欧姆、功率可以为1~3W。

所述第一金属箔12和所述第二金属箔13可以是任何合适的金属箔。请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述第一金属箔12和所述第二金属箔13为单毛面金属箔。

所述PTC导电性聚合物芯片11的厚度可以为任何合适的厚度，请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述PTC导电性聚合物芯片11的厚度为0.05~5mm。

所述第一U形导电件22与所述第一金属箔12相连接可以是任何合适的结构，请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述第一U形导电件22与所述第一金属箔12焊接。

为了实现优良的绝缘性能，请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括绝缘弹性胶体层3，所述第二金属箔13上连接有第一电极4，所述第二U形导电件23上连接有第二电极5，所述绝缘弹性胶体层3包覆在所述表面贴装式功率电阻和所述正温度系数热敏电阻1的外部，所述第一电极4和所述第二电极5穿设出所述绝缘弹性胶体层3。

所述第二金属箔13上连接有第一电极4，所述第二U形导电件23上连接有第二电极5，可以采用任何合适的结构，请参见图2a-图2h所示，在本实用新型的具体实施例中，所述第一电极4焊接在所述第二金属箔13上，所述第二电极5焊接在所述第二U形导电件23上。

上述引出脚型结构的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件的制造简述如下：

首先，将一种或多种晶体聚合物、导电填充料以及加工助剂等原料混合分别通过双螺杆挤出压延等加工方式制成上面为第一金属箔12、下面为第二金属箔13、中间为厚度为0.05~5mm的PTC导电性聚合物芯片11的叠压式薄片，然后通过冲切或划切等机械加工方式形成如图2c所示的正温度系数热敏电阻1；

其后，选择配套型号的表面贴装式的功率电阻2（如图2d所示），并将第二U形导电件23的下表面涂刷上绝缘膜6（如图2e所示）；

而后，将如图2c所示的正温度系数热敏电阻1与如图2e所示的功率电阻2通过回流焊等方式连接成一体如图2f所示的叠加方式；

接着，在第二金属箔13和第二U形导电件23上分别通过插入第一电极4和第二电极5并浸焊等方式与如图2f所示的叠加体连接成一体如图2g及图2h所示，

最后，通过刷涂、喷涂、浸涂、淋涂等方式，将上述带有引出电极即第一电极4和第二电极5的叠加体外部包裹一层绝缘弹性胶体层3，最后将上述已包裹绝缘弹性胶体层3的薄片固化即如图2a及2b所示。

这里，只是针对于产品具体结构说明其制造工序，没有对各工序具体参数作细致说明，对于本领域技术人员来说，各工序具体参数是熟知的或通过简单劳动即可获得，且对于本领域技术人员来说，其中的辐照交联、热处理、涂胶等工序可根据具体元件的电气性能（如电阻-温度特性、电流特性、电压-电流特性）要求，顺序可适当部分互换，故不赘述。

而上述正温度系数热敏电阻1和功率电阻2亦可做成其他如圆柱形、正方体形及其他不规则状。

所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件可以具有任何合适的结构，请参见图3a-图3f所示，在本实用新型的具体实施例中，所述功率电阻2叠放在所述正温度系数热敏电阻1上，所述正温度系数热敏电阻1包括PTC导电性聚合物芯片11、左上金属箔14、左下金属箔15、右上金属箔16和右下金属箔17，所述左上金属箔14和所述右上金属箔16分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片11的上表面上，所述左下金属箔15和所述右下金属箔17分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片11的下表面上，所述左上金属箔14和所述左下金属箔15导电连接，所述功率电阻2为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻21、第一U形导电件22和第二U形导电件23，所述第一U形导电件22和所述第二U形导电件23相对套接在所述中心电阻21的两端，所述第一U形导电件22与所述左上金属箔14之间设置有第一绝缘膜7，所述第二U形导电件23和所述右上金属箔16之间设置有第二绝缘膜8，所述第二U形导电件23和所述右下金属箔17相连接。同样，所述功率电阻2的阻值可以为0.5~5欧姆、功率可以为1~3W。

所述左上金属箔14和所述左下金属箔15导电连接可以采用任何合适的结构，请参见图3a-图3f所示，在本实用新型的具体实施例中，所述PTC导电性聚合物芯片11的左端设置有凹部，所述凹部中设置有导电壁18，所述左上金属箔14通过所述导电壁18从而和所述左下金属箔15导电连接。

所述第二U形导电件23和所述右下金属箔17相连接可以采用任何合适的结构，请参见图3a-图3f所示，在本实用新型的具体实施例中，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括U形导电槽9，所述U形导电槽9套接所述第二U形导电件23和所述右下金属箔17。

所述左上金属箔14、所述左下金属箔15、所述右上金属箔16和所述右下金属箔17可以是任何合适的金属箔。请参见图3a-图3f所示，在本实用新型的具体实施例中，所述左上金属箔14、所述左下金属箔15、所述右上金属箔16和所述右下金属箔17为单毛面金属箔。

所述PTC导电性聚合物芯片11的厚度可以为任何合适的厚度，请参见图3a-图3f所示，在本实用新型的具体实施例中，所述PTC导电性聚合物芯片11的厚度为0.05~5mm。

上述表面贴装式结构的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件的制造简述如下：

首先，将一种或多种晶体聚合物、导电填充料以及加工助剂等原料混合分别通过双螺杆挤出压延等加工方式制成上下表面为金属箔、中间为厚度为0.05~5mm的PTC特性导电性聚合物芯片11的叠式薄片，然后通过蚀刻、钻孔、沉铜及表面处理等PCB制作工艺制造而成，并通过划切等加工方式形成如图3b所示的表面贴装型的正温度系数热敏电阻1（所述左上金属箔14和所述左下金属箔15通过凹部内的导电壁18而导通，所述右上金属箔16和所述右下金属箔17则不连接），然后在左上金属箔14和右上金属箔16上分别涂刷上第一绝缘膜7和第二绝缘膜8如图3c所示；

其后，选择配套型号的表面贴装式的功率电阻2（如图3d示）；

而后，将如图3c所示的表面贴装型的正温度系数热敏电阻1与如图3d所示的功率电阻2通过回流焊等方式连接成一体如图3e所示的叠加体；

最后，通过浸镀、涂刷等方式，将如图3e所示的叠加体的第二U形导电件23与右下金属箔17连接如图3a示，或者套上U型导电槽9（见图3f，通过焊接等方式将U型导电,9与如图3e所示的叠加体的第二U形导电件23与右下金属箔17连接如图3a示。

这里，只是针对于产品具体结构说明其制造工序，没有对各工序具体参数作细致说明，对于本领域技术人员来说，各工序具体参数是熟知的或通过简单劳动即可获得，且对于本领域技术人员来说，其中的辐照交联、热处理、涂胶等工序可根据具体元件的电气性能（如电阻-温度特性、电流特性、电压-电流特性）要求，顺序可适当部分互换，以下各实施例皆如此，故不赘述。

而上述正温度系数热敏电阻1和功率电阻2亦可做成其他如圆柱形、正方体形及其他不规则状。

本实用新型采用正温度系数热敏电阻1和功率电阻2利用热耦合的方式串联在一起的组件来实现小家电中微型马达快速堵转保护。本实用新型结构中采用正温度系数热敏电阻1和功率电阻2热耦合的组件，让功率电阻2和正温度系数热敏电阻1有很好的热接触，其目的就是为了使功率电阻能在堵转的时候加热正温度系数热敏电阻1使其更快的保护，解决了原来正温度系数热敏电阻1在小家电中微型马达堵转保护时间慢的问题，选取阻值为0.5~5欧姆、功率为1~3W的功率电阻2是为了减小对微型马达的影响。

这样，对比于单纯采用正温度系数热敏电阻1作为微型马达堵转保护装置，本实用新型具有如下优点：

（1）、缩短小家电中微型马达堵转保护时间；

（2）、解决了既要保证微型马达在高温环境中（60℃或以上）的最大工作电流下能正常工作，还要保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时保护的问题；

（3）、减少使用元件数量，节约安装空间。

综上，本实用新型的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件设计巧妙，结构简洁，既能保证微型马达在高温环境中（60℃以上）的最大工作电流下能正常工作，又能保证在最低温度0℃的堵转电流情况下能及时地保护，具有成本低、保护时间快、使用简单等优点，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，包括正温度系数热敏电阻和功率电阻，所述正温度系数热敏电阻和所述功率电阻热耦合且串联连接。

2.根据权利要求1所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述功率电阻叠放在所述正温度系数热敏电阻上，所述正温度系数热敏电阻包括PTC导电性聚合物芯片、第一金属箔和第二金属箔，所述第一金属箔和所述第二金属箔分别贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的上表面和下表面上，所述功率电阻为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻、第一U形导电件和第二U形导电件，所述第一U形导电件和所述第二U形导电件相对套接在所述中心电阻的两端，所述第一U形导电件与所述第一金属箔相连接，所述第二U形导电件和所述第一金属箔之间设置有绝缘膜。

3.根据权利要求2所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述第一金属箔和所述第二金属箔为单毛面金属箔。

4.根据权利要求2所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述PTC导电性聚合物芯片的厚度为0.05~5mm。

5.根据权利要求2所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述第一U形导电件与所述第一金属箔焊接。

6.根据权利要求2所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括绝缘弹性胶体层，所述第二金属箔上连接有第一电极，所述第二U形导电件上连接有第二电极，所述绝缘弹性胶体层包覆在所述表面贴装式功率电阻和所述正温度系数热敏电阻的外部，所述第一电极和所述第二电极穿设出所述绝缘弹性胶体层。

7.根据权利要求6所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述第一电极焊接在所述第二金属箔上，所述第二电极焊接在所述第二U形导电件上

8.根据权利要求1所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述功率电阻叠放在所述正温度系数热敏电阻上，所述正温度系数热敏电阻包括PTC导电性聚合物芯片、左上金属箔、左下金属箔、右上金属箔和右下金属箔，所述左上金属箔和所述右上金属箔分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的上表面上，所述左下金属箔和所述右下金属箔分别间隔贴合在所述PTC导电性聚合物芯片的下表面上，所述左上金属箔和所述左下金属箔导电连接，所述功率电阻为表面贴装式功率电阻，所述表面贴装式功率电阻包括中心电阻、第一U形导电件和第二U形导电件，所述第一U形导电件和所述第二U形导电件相对套接在所述中心电阻的两端，所述第一U形导电件与所述左上金属箔之间设置有第一绝缘膜，所述第二U形导电件和所述右上金属箔之间设置有第二绝缘膜，所述第二U形导电件和所述右下金属箔相连接。

9.根据权利要求8所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述PTC导电性聚合物芯片的左端设置有凹部，所述凹部中设置有导电壁，所述左上金属箔通过所述导电壁从而和所述左下金属箔导电连接。

10.根据权利要求8所述的正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻和功率电阻热耦合器件还包括U形导电槽，所述U形导电槽套接所述第二U形导电件和所述右下金属箔。

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