CN209056453U - 一种并联组合型过流保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种并联组合型过流保护元件，其包括PTC部件、至少一个熔断器部件和两个引脚电极，所述PTC部件和至少一个熔断器部件并联连接；所述PTC部件包括导电材料层和位于导电材料层上、下表面的金属箔层，所述导电材料层设有贯通孔，所述熔断器部件位于贯通孔内、并与位于导电材料层上、下表面的金属箔层的电连接；所述两个引脚电极分别与位于导电材料层上、下表面的金属箔层连接。采用本实用新型的技术方案，综合了可恢复保险丝和一次性保险丝各自的优点，既可以发挥保险丝的优点做到较高的额定电流，同时又可以发挥PTC的优点使其具有可恢复能力，保护可靠，避免安全隐患的发生。

Description

一种并联组合型过流保护元件

技术领域

本实用新型涉及一种过流保护元件，尤其涉及一种并联组合型过流保护元件。

背景技术

高分子热敏电阻PPTC，是一种电阻值随温度变化呈正温度系数而变化的过流保护元件。正常情况下PPTC元件表现为低阻值状态，以使与其连接的电路正常运作；当电路出现异常过电流时，大电流产生的焦耳热使其自身达到高温态，PPTC的电阻迅速升高而起到限制电路中的异常电流，具有保护电路的功能。而当故障排除后，PPTC 温度下降使其电阻值重新恢复到低阻态。因此相对于一次性的熔断型电流保险丝，PPTC元件又被称为可恢复保险丝。

PPTC元件是由导电填料填充于结晶的聚烯烃材料而制成，一般采用炭黑做导电填料，炭黑本身的电阻率（大于0.1Ω.cm）限制了PPTC器件很难做到很低的电阻值，从而导致PPTC器件很难达到较高的的维持电流。也有采用金属或者导电陶瓷作为导电填料，虽然可以做到很低的阻值从而获得较高的维持电流，但是其耐电压等级难以超过16V，因此只适用于低压电路。对于240V耐压等级，市面上的PPTC产品只能做到2A，此时产品尺寸已经很大，限制了PPTC在市电回路中的保护应用。熔断型保险丝可以做到高电流和高电压，但是其可熔体熔断后就不可以恢复再次使用。

为了解决电动自行车室内充电的安全隐患，集中式的充电桩充电成为发展趋势。为防止充电过程中的过载或者短路引发安全问题，目前的充电桩设备中每一条充电线路安装了一颗熔断型保险丝。保险丝虽然可以解决了安全问题，但是增加了设备维修和维护的成本。因此，如何设计一款既具有高电压高电流，又能够多次使用的过流保护元件，是一件需要解决的技术难题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种并联组合型过流保护元件，既可以发挥保险丝的优点做到较高的额定电流，同时又可以发挥PPTC的优点使其具有可恢复能力。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种并联组合型过流保护元件，其包括PTC部件、至少一个熔断器部件和两个引脚电极，所述PTC部件和至少一个熔断器部件并联连接；所述PTC部件包括导电材料层和位于导电材料层上、下表面的金属箔层，所述导电材料层设有贯通孔，所述熔断器部件位于贯通孔内、并与位于导电材料层上、下表面的金属箔层的电连接；所述两个引脚电极分别与位于导电材料层上、下表面的金属箔层连接。

采用此技术方案，设置于贯通孔内的熔断器部件将PTC部件上下表面的两个金属箔层电气连接，PTC部件与熔断器部件并联连接。当电路中出现一般性的过载电流或者短路电流时，组合元件中的PTC部件动作，其电阻值异常升高而起到限流保护作用。但是当电路电压超过PTC部件的最大耐受电压，或者电路发生反复故障、长期故障，可能会导致PTC元件发生过热甚至起火燃烧。在这种情况发生时PTC部件的温度不断升高，达到或超过组合元件中的熔断器可熔体的熔点，熔断器层熔断，完全切断电路，避免PTC部件燃烧隐患的发生。

进一步的，所述贯通孔的形状不受限制，但从加工性上，优先选择尺寸相同的圆形通孔。

根据实用新型的组合型过流保护元件的额定电流、动作电流、动作时间等参数，设定通孔尺寸、通孔数量以及熔断保险丝层的厚度。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件为低熔点金属或者低熔点合金的可熔体。

作为本实用新型的进一步改进，所述低熔点金属为铅、锡或锌，所述低熔点合金为锡-铜合金、锡-铅合金或锡-铋合金。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件为通过化学沉积、溅射或者电镀的方式将低熔点金属或者低熔点合金设置于绝缘层的通孔的内侧表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述熔断器部件包括第一熔断器部件和第二熔断器部件，所述导电材料层设有第一贯通孔和第二贯通孔，所述第一熔断器部件位于第一贯通孔内，所述第二熔断器部件位于第二贯通孔内。

作为本实用新型的进一步改进，所述导电材料层的材质为炭黑、金属粉、导电陶瓷粉、聚烯烃材料的复合材料。即所述导电材料层是由炭黑、金属粉、导电陶瓷粉填充于聚烯烃材料中混合而制成，其电阻值具有正温度系数效应。

作为本实用新型的进一步改进，所述并联组合型过流保护元件包括包覆在PTC部件和引脚电极外侧的绝缘环氧树脂层。环氧树脂作为包封材料，使用时环氧树脂粉末经过热固化后形成的硬质材料，作用是绝缘和密封防潮。

其中，所述引脚电极的作用是将并联的PTC部件和熔断器部件与外电路实现电气连接。其中PTC具有正温度系数效应。进一步优选的，所述PTC部件为PPTC部件，即高分子热敏电阻。

进一步的，上述金属箔层选自铜箔或者镀镍铜箔，厚度介于0.1-0.5微米之间，而且其中与PTC部件或绝缘层贴合的一面经过粗化处理。

进一步的，设置于绝缘层的通孔内的熔断器部件的尺寸与数量，取决于组合型过流保护元件的额定电流、动作电流、动作时间等参数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的技术方案的并联组合型过流保护元件综合了可恢复保险丝和一次性保险丝各自的优点，其因为是并联结构，具有很低的电阻值，可以达到很高的额定电流。这样，既可以发挥保险丝的优点做到较高的额定电流，同时又可以发挥PTC的优点使其具有可恢复能力，保护可靠，避免安全隐患的发生；而且工艺简单，制作过程均可以采用现有的制作工艺，无需新设备的投资。

附图说明

图1 是本实用新型实施例1的一种并联组合型过流保护组合元件的结构示意图。

图2 是本实用新型实施例1的一种并联组合型过流保护组合元件的贯通孔及熔断保险丝部件俯瞰的结构示意图。

图3 是本实用新型实施例2的一种并联组合型过流保护组合元件的结构示意图。

图4 是本实用新型实施例2的一种并联组合型过流保护组合元件通孔及熔断保险丝部件俯瞰的结构示意图。

附图标记包括：101-PPTC部件，10-导电聚合物层，11-第一金属箔层，12-第二金属箔层，20-第一贯通孔，30-第二贯通孔，21-保险丝可熔体层，31-第二保险丝可熔体层，201-熔断保险丝部件，301-第二熔断保险丝部件，41-第一引线，42-第二引线。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1和图2所示，一种并联组合型过流保护元件，包括一个可恢复的PPTC部件101和一个不可恢复的熔断保险丝部件201。所述PPTC部件101包括导电聚合物层10、贴覆在其上表面的第一金属箔层11和贴覆在其下表面的第二金属箔层12。所述导电聚合物层10设有第一贯通孔20，所述第一贯通孔20的内侧表面设有保险丝可熔体层21，所述第一贯通孔20以及保险丝可熔体层21一起构成熔断保险丝部件201。所述保险丝可熔体层21选自低熔点合金，为在所述第一贯通孔20的内侧面上通过电镀的方法电镀得到。

所述熔断保险丝部件201电气连接PPTC部件101上下表面的第一金属箔层11和第二金属箔层12。所述熔断保险丝部件201与PPTC部件101以并联方式连接于外部电路。所述第第一金属箔层11和第二金属箔层12的表面分别连接第一引线41和第二引线42。

所述导电聚合物层10是由聚乙烯树脂中加入导电炭黑后经聚合物混炼设备混合而制成的正温度系数导电材料。所述第一金属箔层11和第二金属箔层12经过高温热压的方法，热压贴合在所述导电聚合物层10的上表面和下表面，制成PPTC板材。

根据组合元件的设计需求，可以预先在所述PPTC板材上面设计出按照一定图案排布的圆孔位置，然后通过机械钻孔的方式在其上面打出一系列的圆形通孔，即所述的第一贯通孔20。分布在第一贯通孔20内侧的保险丝可熔体层21，电气连接PPTC部件101的第一金属箔层11和第二金属箔层12。包含所述导电聚合物层10、第一金属箔层11、第二金属箔层12以及电镀于第一贯通孔20内侧表面的保险丝可熔体层21的组合元件板材，经过机械切割的方式，切割成所述组合元件的芯片。

第一引线41和第二引线42分别用焊锡焊接在切割后得到的芯片的上下表面，即第一金属箔层11和第二金属箔层12的表面，将并联的PPTC部件和熔断保险丝部件与外电路实现电气连接。

进一步的，在PPTC部件101、熔断保险丝部件201、第一引线41和第二引线42的外部，还可以用环氧树脂粉末包封起来，起到密封及电绝缘的目的。

实施例2

如图3和图4所示，一种并联组合型过流保护元件，其与实施例1 的设计思路和制作方法相同。与实施例1不同的是，实施例2提供的过流保护元件还包括一个不可恢复的熔断保险丝部件，即第二熔断保险丝部件301。第二熔断保险丝部件301包括第二保险丝可熔体31，所述导电聚合物层10设有第二贯通孔30，第二保险丝可熔体层31位于所述第二贯通孔30的内侧表面。所述第二贯通孔30以及第二保险丝可熔体层31一起构成第二熔断保险丝部件301。所述第二保险丝可熔体层31选自低熔点合金，为在所述第二贯通孔30的内侧面上通过电镀的方法电镀得到。

熔断保险丝部件201、第二熔断保险丝部件301与PPTC部件101以并联方式电气连接。第一引线41和第二引线42分别用焊锡焊接在切割后得到的芯片的上下表面，即第一金属箔层11和第二金属箔层12的表面，将并联的PPTC部件和熔断保险丝部件与外电路实现电气连接。

由于熔断型保险丝部件是一种选自低熔点金属或者低熔点合金的可熔体，具有很低的电阻值，当电路电流通过组合型元件时，优先从设置于PPTC部件贯通孔内的熔断器部件流过，因此所述的组合型元件可以做到很高的额定电流。而当电路过载或者短路时，异常电流引起的大量焦耳热首先导致保险丝部件熔断，同时故障电流转移到PTC部件，随后PTC部件因为故障电流产生的焦耳热迅速阻值升高，而限制故障电流保护电路。当故障解除PPTC部件温度下降，其阻值又可以回复到低阻状态。

本实用新型实施例1和实施例2所涉及的一种由可恢复的PPTC部件和不可恢复的熔断型保险丝部件并联组成的过流保护元件，既可以发挥保险丝的优点做到较高的额定电流，同时又可以发挥PPTC的优点使其具有可恢复能力。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种并联组合型过流保护元件，其特征在于：其包括PTC部件、至少一个熔断器部件和两个引脚电极，所述PTC部件和至少一个熔断器部件并联连接；所述PTC部件包括导电材料层和位于导电材料层上、下表面的金属箔层，所述导电材料层设有贯通孔，所述熔断器部件位于贯通孔内、并与位于导电材料层上、下表面的金属箔层的电连接；所述两个引脚电极分别与位于导电材料层上、下表面的金属箔层连接。

2.根据权利要求1所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件为低熔点金属或者低熔点合金的可熔体。

3.根据权利要求2所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：所述低熔点金属为铅、锡或锌，所述低熔点合金为锡-铜合金、锡-铅合金或锡-铋合金。

4.根据权利要求2所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件为通过化学沉积、溅射或者电镀的方式将低熔点金属或者低熔点合金设置于绝缘层的通孔的内侧表面。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：所述熔断器部件包括第一熔断器部件和第二熔断器部件，所述导电材料层设有第一贯通孔和第二贯通孔，所述第一熔断器部件位于第一贯通孔内，所述第二熔断器部件位于第二贯通孔内。

6.根据权利要求5所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：所述导电材料层的材质为炭黑、金属粉、导电陶瓷粉、聚烯烃材料的复合材料。

7.根据权利要求1~4任意一项所述的并联组合型过流保护元件，其特征在于：其包括包覆在PTC部件和引脚电极外侧的绝缘环氧树脂层。