CN205544258U - 具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置，其包括：第一腔体，用于容纳具有热保护开关的电压敏感元件；和第二腔体，其独立于所述第一腔体并且设置在所述第一腔体的外部，其中所述第二腔体具有与所述电压敏感元件串联的工频过流保护熔体。该电涌保护装置在热保护装置之外独立地包括一个工频过流保护构件，其位于独立的腔体内，从而能够避免对工频过流保护熔体周围的元器件形成干扰，此外在MOV被意外击穿后，仍能够提供保护功能。此外，相比于在电涌保护装置外部串联保险丝，本实用新型可以省去安装外部保险丝的操作，而且由于体积较小因而能够适用于空间相对狭窄无法安装外部保险丝的情形。

Description

具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置

技术领域

本实用新型涉及用于电路保护的电涌保护装置，特别涉及具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置。

背景技术

电涌保护装置是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生电涌电流或者电压时，电涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免电涌对回路中其他设备的损害。

电涌保护装置通常包括一个或多个金属氧化物压敏电阻器（MOV），通常连接于相线和地线（或中性线）之间，用来泄放出现在线路上的电压浪涌能量。当MOV遭受过应力时，即超过MOV的额定值时，MOV劣化，导致泄漏电流增大，往往会发热，也可能发生热击穿短路。

MOV的发热导致电涌保护装置的温度升高，当温度达到它周围的可燃材料（例如环氧树脂涂覆层或塑料外壳）的燃点时，可能会引起火灾，因而通常电涌保护装置中都设置有热响应开关。热响应开关的作用在于，当MOV的温度超过临界值时，其可将失效了的MOV从供电回路中脱离开来，从而起到保护电器的作用。但是，如果起始电压大大超过MOV的额定值（例如人为错接电线或应用环境错误）时，MOV可能会被击穿，此时MOV的电阻趋向于零，因而即使大电流流过，MOV也不会发热，导致热响应开关不会被触发，因而无法实现保护电子元器件的作用。

现有技术中的电涌保护装置通常没有设置保险丝，在有安装需要时，需要在装置之外另接一根保险丝，工序繁琐且操作不便。在有些情况下，由于安装空间限制，外接保险丝变得不现实，这降低了安全系数。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电涌保护装置，其在最小程度地增加尺寸的情况下整合了独立的工频过流保护构件。

本实用新型的其他目的可从以下具体实施方式的描述中看出。

为实现上述一个或多个目的，本实用新型提供一种具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置，其包括：第一腔体，用于容纳具有热保护开关的电压敏感元件；和第二腔体，其独立于所述第一腔体并且设置在所述第一腔体的外部，其中所述第二腔体具有与所述电压敏感元件串联的工频过流保护熔体。

在一些实施方式中，所述第二腔体内充满灭弧材料，以使得所述工频过流保护熔体被所述灭弧材料完全包围。

在一些实施方式中，所述热保护开关为机械热脱离式开关。机械热脱离是开关的例子参见ZL 201420665534.1或ZL 201520400069.3。在这些实施方式中，所述第二腔体被适当地设置，在一个实施例中，所述第二腔体设置在所述第一腔体外部的前端；在另一个实施例中，所述第二腔体设置在所述第一腔体外部的任何一个侧边。在另一个实施例中，所述第二腔体设置在所述第一腔体外部的顶部或底部。

在一些实施方式中，所述热保护开关为温度保险管，在这种情况下，所述第一腔体整体位于所述第二腔体之内。

在一些实施方式中，所述灭弧材料选自绝缘材料颗粒以及热塑性或热固性的塑料或橡胶石英砂。在一些实施方式中，所述绝缘材料颗粒选自沙粒、砂粒、玻璃粒、塑料粒和橡胶粒。在一些实施方式中，所述灭弧材料选自石英砂粒、硅胶或树脂（如环氧树脂或酚醛树脂）。其他形式的固体颗粒也是可能的，例如那些具有适当粒度和流动性的固体细粒。

在一些实施方式中，所述工频过流保护熔体为丝状或片状的银、铜或金属合金（例如含锡铋的合金）；或者所述工频过流保护熔体为玻璃管保险丝、陶瓷保险管、塑料外壳保险管或熔断器。

在本实用新型的一个实施方式中，所述工频过流保护熔体由所述电涌保护装置的其中一个接触引脚形成。例如，该接触引脚的至少一部分的截面积被减小（例如通过减少厚度和/或宽度实现）以形成所述工频过流保护熔体。

在一些实施方式中，所述电压敏感元件是金属氧化物压敏电阻器。

本实用新型提供的具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置，其在热保护装置之外独立地包括一个工频过流保护腔体，其位于独立的腔体内，从而能够避免工频过流保护熔体周围的元器件形成干扰，例如在保险管分断能力不够导致保险管外壳破裂或爆开，独立腔体将起到保护作用，不会因保险管爆开受损而影响产品周边的元件（如MOV）。

此外，相比于在电涌保护装置外部串联保险丝，本实用新型可以省去安装外部保险丝的操作，而且由于体积较小因而能够适用于空间相对狭窄无法安装外部保险丝的情形。而且，由于内置于具有灭弧材料的独立腔体内，即使工频过流保护熔体熔断也不会产生电弧，从而提高了产品的安全性。

再者，MOV由于长期使用其性能会降低，过电压耐受能力下降，在有些情况下，由于人为错接电线或应用环境错误，导致初始过电压太大时，MOV会被直接击穿，此时常规电涌保护装置已不再具有保护作用，而在独立腔体中的工频过流保护熔体仍能够起到电路保护作用，因而提高了产品的安全性。

附图说明

以下结合附图进一步描述本实用新型的各种实施方式，附图中显示的各零件仅为解释本实用新型而提供，因此是示意性的，不能被解释为对本实用新型的范围的限制。

图1为一个典型的电涌保护装置的内部结构图，其显示的是正常工作状态。

图2为图1所示电涌保护装置的热保护开关失效时的内部结构图。

图3显示根据本实用新型的一个实施方式的带保险丝构件的电涌保护装置。

图4显示根据本实用新型的一个实施方式的涌保护装置的电路示意图。

图5显示根据本实用新型的另一个实施方式的带保险丝构件的电涌保护装置。

图6显示根据本实用新型的一个实施方式的第一腔体与第二腔体的排布方式。

图7显示根据本实用新型的另一个实施方式的第一腔体与第二腔体的排布方式。

图8显示根据本实用新型的第三个实施方式的带保险丝构件的电涌保护装置。

图9显示根据本实用新型的第三个实施方式的涌保护装置的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施方式及附图来描述本实用新型，要理解的是，这些具体实施方式仅是实施本实用新型的示例性方式，并且，在一个实施方式中阐述的一个或多个特征可以与另一个实施方式中阐述的一个或多个特征组合，形成包括来自不同实施方式的特征的组合的又一个实施方式，这些所有实施方式都是能够从本实用新型的公开内容中预期到的，属于本实用新型的保护范围。类似地，在一个图中显示的本实用新型的一个特征可与另一个图中的本实用新型的另一个特征组合，从而构成一个新的实施方式，这也属于本实用新型的保护范围。

实施例 1

图1显示了一个典型的电涌保护装置，其绝缘外壳被省去，从而能够看见内部细节。该电涌保护装置大体成正方形，具有两个接线端子132和134，分别用于连接至相线和接地。图1主要显示了该电涌保护装置的一个示例性热响应开关。该热响应开关包括滑块120、导轨122、导杆104以及套设在导杆104上的弹簧112。在正常状态下，电压敏感元件（如MOV）的端子151通过低温焊锡材料与枢转杆101焊接在一起。枢转杆101可绕着支点104转动并且与接线端子134电性连接。

热响应开关在正常状态下通过滑块120被枢转杆101保持住。在MOV经受过电压而发热时，低温焊锡材料被融化或软化，枢转杆101与端子151脱离，导致其对热响应开关的滑块120的束缚力被释放，滑块120在弹簧112的作用下沿导轨122向斜上方滑动，从而进一步扩大枢转杆101与端子151之间的间隙，减小产生电弧的可能性并且在产生电弧时灭弧。图2显示了热响应开关脱开后的电涌保护装置的结构图。

热响应开关的结构还可能采用其他现有技术的结构，例如美国专利US 6,430,019号、中国实用新型ZL 201420665534.1号等中描述的那些结构。热响应开关也可以具有失效指示装置161，用于指示热响应开关是否被触发。例如美国专利US 6,430,019号中描述的热响应开关。

图3显示了本实用新型的一个示例性的电涌保护装置的侧视图，其包括第一腔体202，用于容纳电压敏感元件及热保护开关（机械脱离式或温度保险管式，图中未显示）。该电压敏感元件及热保护开关可具有与图1及图2所示的类似结构。

该电涌保护装置还具有第二腔体204，即独立的工频过流保护腔体，设置在所述第一腔体202的外部，在本实施例中位于第一腔202的前端，即引脚208（也称接线端子）伸出的端部。图中仅示出其中一个引脚。第二腔体204具有与第一腔体大体相同的横向宽度，使得两者表面大体齐平，从而在外部看两者构成一个整体。

引脚208纵向穿过第二腔体204，并从一侧伸出。引脚208在其中间部分210处的宽度被显著减小，使得该部分210的宽度相当于工频过流保护熔体的直径。另一方面，引脚208通常是由铜形成的，因而中间部分210相当于一根极细的铜丝。在本实用新型中，第二腔体204内填满灭弧材料，例如石英砂颗粒，该灭弧材料包围着引脚208的中间部分210，因而当中间部分210由于过电压而熔断时，具有适当粒度（因而具有适当流动性）的石英砂颗粒可瞬时填入因熔断而形成的铜丝间隙中，从而隔断可能产生的电弧。

所使用的石英砂颗粒或其他绝缘固体颗粒的粒度可由本领域技术人员通过常规试验确定，粒度的测量方法在本领域是容易获得的技术。所使用的工频过流保护熔体的截面积可根据常规试验来确定，本领域技术人员都知晓，工频过流保护熔体的材料和截面积是决定电阻的主要因素， 当电流流过工频过流保护熔体时，工频过流保护熔体会发热，随着时间或电流强度的增加，发热量也在增加。电流与电阻的大小决定了产生热量的速度，熔体的构造与其周围环境决定了热量的耗散速度。若产生的热量小于热量耗散的速度，工频过流保护熔体一般不会熔断；若产生的热量等于热量耗散速度，工频过流保护熔体在相当长的一段时间内不会熔断；若产生热量的速度大于耗散速度，热量会逐渐累积，当温度升高至工频过流保护熔体的熔点以上时，工频过流保护熔体就会熔断，从而切断了工频过流保护熔体上下游电器元器件的电连接。因此，本领域技术人员可以根据实际情况（例如元器件的负载承受能力）来选择工频过流保护熔体的材料和直径。

过电压的形成原因是多样的。例如，当MOV长时间使用而老化，会导致泄漏电流变大，进而导致MOV发热，当热量超过TD临界值时，热响应开关会脱开，此时若未能及时更换，熔体（如丝状金属）仍能够起到保护作用。有些情况下，当热响应开关因特殊原因未能脱开而导致MOV被击穿时，这种情况下从外部无法识别MOV已失效（因热响应开关未脱开，因此仍显示为有效状态），熔体更能起到保护作用。

在另一种情况下，当电网发生故障或由于人为错接电线或应用环境错误，形成了太大的电压，也会导致MOV被瞬间击穿，而热响应开关未能脱开。此时，熔体更能起到在MOV失效情况下的保护作用。

图4显示了该实施例中的电路连接形式，其中212代表机械脱离机构，214代表压敏电阻MOV，210为本实用新型的独立工频过流保护腔体中的工频过流保护熔体，三者串联连接。

实施例 2

图5显示了本实用新型的另一个实施方式的电涌保护装置。该电涌保护装置包括第一腔体202，用于容纳电压敏感元件及热保护开关（图中未示出）；和第二腔体204，其在本实施例中位于第一腔体的前端。该电涌保护装置还包括引脚208，另一个引脚未示出。在本实施例中，引脚208串联第二腔体204，在第二腔体204中设置有工频过流保护熔体210以及填充在第二腔体204内的灭弧材料206，灭弧材料206包围着工频过流保护熔体210，从而在工频过流保护熔体被熔断时，灭弧材料206可瞬时填入因熔断而形成间隙中，以隔断可能产生的电弧。工频过流保护熔体210的一端串接引脚208，另一端串接引脚209。需要注意的是，引脚208一般情况下在外部是不可见的，引脚209作为引脚208的替代物出现在电涌保护装置的外部。

在该实施例中，引脚208和209相对于第一腔体202位于不同的横向位置，在其他实施例中，引脚208和209可相对于第一腔体位于相同的横向位置。

此外，在该实施例中，第二腔体204的横向尺寸与第一腔体202不同，但本领域技术人员可以预期到，两者也可以具有相同的横向尺寸，例如图6中所示的排布方式。

作为一个变化的形式，第二腔体204也可以排布在第一腔体202的任何一个侧边或底部或顶部，并与第一腔体202保持同样的侧部/底部/顶部尺寸，以使得两者从外部看来是一个整体，例如是一个长方体或立方体。例如，图7显示了第二腔体204排布在第一腔体202的一个侧边的结构示意图。

实施例 3

图8显示了本实用新型的另一个实施方式的电涌保护装置。该电涌保护装置包括第一腔体302，用于容纳电压敏感元件305及温度保险管313（见图9）；和第二腔体304。第二腔体304包围整个第一腔体302，并且充满灭弧材料306。该电涌保护装置还包括引脚308和312，分别连接电压敏感元件305的正负极。在本实施例中，第二腔体304中设置有工频过流保护熔体310，灭弧材料306包围着工频过流保护熔体310，工频过流保护熔体310的一端串接电压敏感元件305，另一端串接引脚312。与实施例1和2不同的是，灭弧材料306在本实施例中是通过将耐高温的热熔材料（例如热熔硅胶）灌注到第二腔体304中而形成的，从而在材料冷却时将工频过流保护熔体310包裹在内，因而在工频过流保护熔体被熔断时，因缺乏氧气而不会产生任何电弧。

图9显示了该实施例的电路连接形式，其中313代表温度保险管，305代表压敏电阻MOV，310为本实用新型的独立工频过流保护腔体中的工频过流保护熔体，三者串联连接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可对本实用新型作出各种修改而不背离本实用新型的范围。如前所述，各实施例中述及的特征或特征组合可单独存在，或者可与其他实施例中的特征或特征组合结合在一起，只要能实现本实用新型所列出的一个或多个目的。

Claims (11)

1.一种具有含工频过流保护熔体的独立腔体的电涌保护装置，其特征在于，包括：

第一腔体，用于容纳具有热保护开关的电压敏感元件；和

第二腔体，其独立于所述第一腔体并且设置在所述第一腔体的外部，其中所述第二腔体具有与所述电压敏感元件串联的工频过流保护熔体。

2.根据权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述第二腔体内充满灭弧材料，以使得所述工频过流保护熔体被所述灭弧材料完全包围。

3.根据权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述热保护开关为机械热脱离式开关或温度保险管。

4.根据权利要求3所述的电涌保护装置，其特征在于，所述热保护开关为机械热脱离式开关，并且所述第二腔体设置在所述第一腔体外部的前端、任何一个侧边、顶部或底部。

5.据权利要求3所述的电涌保护装置，其特征在于，所述热保护开关为温度保险管，并且所述第一腔体整体位于所述第二腔体之内。

6.根据权利要求2所述的电涌保护装置，其特征在于，所述灭弧材料选自绝缘材料颗粒以及热塑性或热固性的塑料或橡胶。

7.根据权利要求6所述的电涌保护装置，其特征在于，所述绝缘材料颗粒选自沙粒、砂粒、玻璃粒、塑料粒和橡胶粒。

8.根据权利要求6所述的电涌保护装置，其特征在于，所述灭弧材料选自石英砂粒、硅胶或树脂。

9.根据权利要求1所述的电涌保护装置，其特征在于，所述工频过流保护熔体为丝状或片状的银、铜或金属合金；或者所述工频过流保护熔体为玻璃管保险丝、陶瓷保险管、塑料外壳保险管或熔断器。

10.根据权利要求4所述的电涌保护装置，其特征在于，所述工频过流保护熔体由所述电涌保护装置的其中一个接触引脚形成。

11.根据权利要求10所述的电涌保护装置，其特征在于，所述其中一个接触引脚的至少一部分的截面积被减小以形成所述工频过流保护熔体。