CN218035394U - 一种适用强电强磁环境的温度检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种适用强电强磁环境的温度检测器，温度检测器包括：导热组件，热敏组件，电磁屏蔽层及绝缘封装层；导热组件与待测界面相贴合；热敏组件包括温度检测电路板和温度传感器，温度传感器与导热组件相连接；电磁屏蔽层包裹于热敏组件外侧；绝缘封装层包裹于电磁屏蔽层外侧；导热组件和绝缘封装层配合密封热敏组件。本实用新型提供的温度检测器中导热组件的热导率≥15W·m^‑1·K^‑1，该温度检测器能够用于电压≥380V的强电环境，保障了温度检测器能够在强电环境中安全高效的使用，同时，能有效提高温度检测器中温度传感器在强电强磁环境下的测量准确度。

Description

一种适用强电强磁环境的温度检测器

技术领域

本实用新型属于温度传感器领域，尤其涉及一种适用强电强磁环境的温度检测器。

背景技术

我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40％以上。温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。然而，在强电环境中，金属传感器在使用时无法直接接触设备表面，导致传感器的灵敏度降低，并且工作危险性增加。因此，为满足金属传感器在强电环境的使用，需要设计一款具有可塑性的导热块，为金属传感器提供一种绝缘强度极高且具有一定可塑性、导热能力极快的绝缘材料，为常规工业级传感器提供一种在电网强电环境下工作的可能，为传感器保驾护航。

专利CN105466586A公开了一种温度传感器，它包括保护外壳、传感元件、电路板、导线、热缩套管、接线端子和连接器；保护外壳为整体式铜壳，整体式铜壳进行镀镍表面处理，保护外壳顶端呈薄壁细管状，中间部位为标准固定螺纹，尾部为正六边形；传感元件设置在保护外壳内且位于保护外壳的顶端，传感元件采用SMD封装固定在电路板的前端，所述电路板上还设有支撑物和焊盘；导线的一端与传感元件连接且焊接在焊盘上，导线的另一端与接线端子相连接，接线端子与连接器相连接。述传感元件采用环氧树脂进行绝缘和包封，保护外壳内填充有导热质。该温度传感器绝缘优良、防潮耐湿、安全可靠。然而，该温度传感器的绝缘导热性能有限，在用于电网等强电环境下时无法保证其安全性能及检测的精确性。

专利CN111397758A公开了一种温度检测器，包括：分别具有容置腔的多个导热壳体和分别设置在容置腔内的多个温度传感器；多个导热壳体沿预定路径依次间隔布设，任意相邻两个导热壳体之间分别通过隔热件固定连接；多个导热壳体与多个温度传感器一一对应，各温度传感器分别与各容置腔的内壁之间分别填充有导热绝缘层。当要进行多点温度测量时，将温度检测器放入所需测量温度的环境中；隔热件能够隔开相邻两个导热壳体之间热量传递，避免两个相邻导热壳体内温度传感器之间热量相互干扰影响；多个温度传感器能够同时获取预定路径上的多个位置的温度。该实用新型虽然能够同步测量多个位点的温度，传感元件外填充有导热绝缘层，但是其在电磁屏蔽方面效用有限，所使用的导热绝缘性能无法满足实际使用的需要。

专利CN203337269U公开了一种温度传感器的封装结构以及测温探头，该封装结构包括第一绝缘导热层和导热连接件，其中第一绝缘导热层包覆于温度传感器外；导热连接件包括第一连接端和第二连接端，导热连接件的第一连接端设有用于与待测点连接的连接端子，导热连接件的第二连接端与第一绝缘导热层相连接。虽然待测点与温度传感器之间传热不导电，从而避免待测点上的强电损伤测温设备，并可实现对待测点的温度的直接测量。但是由于测量待测点的温度时，需要通过包裹于温度传感器外的第一绝缘导热层和/或第二绝缘导热层进行导热，因此，第一绝缘导热层和第二绝缘导热层容易将热量传递至温度传感器无法测量的部位，从而导致温度传感器测量的温度存在偏差，无法达到准确测量的目的。

因此，如何在提高温度传感器检测准确度的同时提高温度检测器的绝缘性能和导热性能，使其安全有效地适用于强电环境，成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能够用于强电环境下，并能满足测量灵敏度和安全性能的温度检测器。

具体的，本实用新型提供一种适用强电强磁环境的温度检测器，其特征在于，所述温度检测器包括：导热组件，热敏组件，电磁屏蔽层及绝缘封装层；

所述导热组件与待测界面相贴合；

所述热敏组件包括温度检测电路板和温度传感器，所述温度传感器与导热组件相连接；

所述电磁屏蔽层包裹于热敏组件外侧；

所述绝缘封装层包裹于所述电磁屏蔽层外侧；

所述导热组件和绝缘封装层配合密封所述热敏组件。

进一步的，热敏组件还包括供电元件和电线，所述供电元件安装于所述温度检测电路板上，本实用新型使用的供电元件为电池、电容等其他能源系统。

进一步的，所述热敏组件包覆于绝缘树脂内。

进一步的，所述导热组件为导热绝缘材料。

进一步的，所述导热绝缘材料为聚酰亚胺树脂，聚酰亚胺树脂为二苯甲烷双马来酰亚胺树脂材料。具体的，本实用新型的二苯甲烷双马来酰亚胺树脂材料为二苯甲烷双马来酰亚胺树脂与混合无机粉体的复合材料，混合无机粉体为质量百分比为1：(1.1-1.3)：(0.8-0.9)的粒径为20-50微米的微米级片状六方氮化硼，粒径为2-10微米的微米级氮化硅，以及粒径为20-50nm的纳米级氮化铝。使得本实用新型导热组件中导热接头和导热块的热导率≥15W·m^-1·K^-1，体积电阻率≥1×10¹⁵Ω·cm，具有极优良的可塑性和导热绝缘性能。

进一步的，所述导热组件包括导热接头和可拆卸的一块或多块导热块，具体导热块的数量根据待测界面的电压强度调整。

进一步的，所述电磁屏蔽层包括金属屏蔽层和绝缘基层膜，所述电磁屏蔽层的厚度为1-100nm。

进一步的，所述金属屏蔽层为点状矩阵结构的铜层或铝层。

进一步的，所述绝缘基层膜为聚酰亚胺膜，体积电阻率≥1×10¹²Ω·cm。

进一步的，所述绝缘封装层为环氧树脂材料，所述绝缘封装层的厚度为1-5cm。

本实用新型提供一种适用强电强磁环境的温度检测器，优点具体在于：

1)本实用新型温度检测器的结构采用依次包覆的层状结构，将热敏组件包覆在整个温度检测器的最核心位置，其外通过绝缘树脂填充包覆、涂覆有聚酰亚胺树脂的金属屏蔽层组成的超薄的电磁屏蔽层、采用具有优良耐热绝缘性能的环氧树脂封装层封装，使得温度检测器的导热性能和绝缘性能得到了极大的提升。

2)本实用新型用来包覆热敏组件的绝缘树脂为有机硅树脂，绝缘基层膜为聚酰亚胺绝缘膜，绝缘封装层为环氧树脂，各层使用的材料均具有优良的耐热性、导热性和绝缘性，提高了温度检测器的导热绝缘性能。

3)本实用新型在常规温度检测器或温度传感器的基础上设置了导热组件，该导热组件使用二苯甲烷双马来酰亚胺树脂与混合无机粉体的复合材料，使得热导率≥25W·m^-1·K^-1，体积电阻率≥1×10¹⁵Ω·cm，具有极优良的导热绝缘性能，提高了温度传感器的灵敏度和测量准确度，也使得本实用新型的温度检测器能够应用于电网等强电环境，保证了温度检测器较高的灵敏度和使用安全性。

附图说明

图1示出本实用新型的一种适用强电强磁环境的温度检测器的结构示意图。

附图标记说明：1.温度检测电路板；2.温度传感器；3.供电元件；4.导热接头；5.导热块；6.绝缘树脂；7.电磁屏蔽层；71.金属屏蔽层；72.绝缘基层膜；8.绝缘封装层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1所示，本实用新型提供一种适用强电强磁环境的温度检测器，所述温度检测器由内向外依次包括：热敏组件，电磁屏蔽层7及绝缘封装层8；

其中，热敏组件包括：温度检测电路板1，温度传感器2，供电元件3和电线，供电元件3为电池、电容等能源系统，电线连接温度检测电路板1穿过温度检测器各层与PLC等设备相连；同时，热敏组件通过模具填充有机硅树脂，通过浇筑固化的方式形成包覆于热敏组件外的绝缘树脂6；

电磁屏蔽层7，由金属屏蔽层71和绝缘基层膜72共同组成，厚度为1-100nm，电磁屏蔽层7包裹于热敏组件外，金属屏蔽层71为点状矩阵结构的铜层或铝层；该绝缘基层膜72为聚酰亚胺绝缘膜；其中，金属屏蔽层71可以位于绝缘基层膜72的一侧，也可以位于绝缘基层膜72的两侧。当金属屏蔽层71为一层时，金属屏蔽层71可以位于绝缘基层膜72的内侧，也可以位于绝缘基层膜72的外侧(图1所示为金属屏蔽层71位于绝缘基层膜72的内侧)。

绝缘封装层8，该层为环氧树脂材料，厚度为1-5cm；

同时，温度检测器还包括导热组件，导热组件包括导热接头4和可拆卸的一块或多块导热块5，导热接头4与温度传感器2相连，并与绝缘封装层8共同密封该热敏组件，导热块5与待测界面相贴合。

导热接头4与绝缘封装层8共同密封该热敏组件的结构为：电磁屏蔽层7和绝缘封装层8形成密封的层级结构，该层级结构内设有热敏组件，导热接头4穿过绝缘封装层8和电磁屏蔽层7进入内部与热敏组件的温度传感器2相连。对于温度检测器中导热接头4与温度传感器2的安装步骤可以采用穿设的方式。相应的，也可以采用其他更优方式，例如，可以先将导热接头4与温度传感器2进行连接，然后依次包裹电磁屏蔽层7和绝缘封装层8，并且包裹的电磁屏蔽层7和绝缘封装层8均具有容纳导热接头4的孔洞。其中，在热敏组件外包裹电磁屏蔽层7和绝缘封装层8之前，还可以预先在热敏组件外浇筑有机硅树脂。另外，实用新型通过包裹的各层级结构以及浇筑的绝缘树脂6，可以形成不同的形状，具体形状可以根据实际需求进行选择调整。

本实用新型温度检测器整体结构清晰，采用依次包裹的层状结构，温敏组件被包覆在整个温度检测器最内层或位于中心，通过模具，采用浇筑的方式注入绝缘树脂6，该绝缘树脂6采用有机硅树脂，有机硅树脂为绝缘树脂6具有较好的导热性、耐热性和绝缘性能，浇筑后温度传感器2裸露的一端与导热接头4相连；包覆有机硅树脂的热敏组件外侧为电磁屏蔽层7，电磁屏蔽层7包括绝缘基层膜72和由点状矩阵结构的铜层或铝层形成的金属屏蔽层71，该电磁屏蔽层7为纳米级超薄层，能够屏蔽外界的干扰，提高温度传感器2的灵敏度；电磁屏蔽层7外侧为绝缘封装层8，能够大幅度提高温度检测器的导热绝缘性能，耐温性优良。

实施例1

本实施例提供一种适用强电强磁环境的温度检测器，所述温度检测器由内向外依次包括：热敏组件、金属屏蔽层71、绝缘基层膜72和绝缘封装层8；

热敏组件包括：温度检测电路板1，温度传感器2，供电元件3和电线，供电元件3为电池，电线连接温度检测电路板1穿过温度检测器各层与PLC等设备相连；热敏组件包裹于绝缘树脂6内；

绝缘基层膜72包裹于热敏组件外，绝缘基层膜72为聚酰亚胺绝缘膜；

金属屏蔽层71位于绝缘基层膜72外侧，金属屏蔽层71为点状矩阵结构的铜层，金属屏蔽层71和绝缘基层膜72共同组成电磁屏蔽层7，电磁屏蔽层7厚度20nm；

绝缘封装层8为环氧树脂材料，厚度为2cm；

同时，温度检测器还包括导热接头4，导热接头4与温度传感器2相连并与电磁屏蔽层7、绝缘封装层8共同密封温度检测器，导热接头4位于外侧的部分连接一块导热块5，导热块5与待测界面相贴合。

本实施例形成的温度检测器，具有较好的导热性、耐热性和绝缘性能。其中，电磁屏蔽层7可以有效屏蔽外界的干扰，提高温度传感器2的灵敏度；绝缘封装层8，可以大幅度提高温度检测器的导热绝缘性能，耐温性优良。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

金属屏蔽层71位于绝缘基层膜72内侧，金属屏蔽层71为点状矩阵结构的铜层，电磁屏蔽层7厚度2nm；绝缘封装层8厚度为1cm；

导热接头4位于外侧的部分连接三块导热块5。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：

金属屏蔽层71为点状矩阵结构的铝层，电磁屏蔽层7厚度为50nm。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：

金属屏蔽层71具有两层分别位于绝缘基层膜72的两侧，金属屏蔽层71为点状矩阵结构的铜层，电磁屏蔽层7厚度为100nm；绝缘封装层8厚度为5cm；

导热接头4位于外侧的部分连接五块导热块5。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于：

电磁屏蔽层厚度为0.5nm。本对比例形成的温度检测器，虽然具有较好的导热性、耐热性和绝缘性能。但是由于电磁屏蔽层厚度的厚度较低，导致其屏蔽外界干扰的效果较差，容易影响温度传感器的灵敏度。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于：

电磁屏蔽层厚度为110nm。本对比例形成的温度检测器，虽然具有较好的耐热性、绝缘性能和屏蔽效果。但是由于金属屏蔽层的厚度较高，导致其成本提高，也容易造成资源的浪费；并且较高的厚度使得导热接头的长度较长，从而影响导热接头的导热效果。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于：

绝缘封装层厚度为0.5cm。本对比例形成的温度检测器，虽然具有较好的导热性和屏蔽效果。但是由于绝缘封装层的厚度较低，导致其绝缘性能较差，并且较低的厚度使得温度监测器的耐热性无法达到要求。

以上介绍了本实用新型的较佳实施方式，旨在使得本实用新型的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本实用新型所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用强电强磁环境的温度检测器，其特征在于，所述温度检测器包括：导热组件，热敏组件，电磁屏蔽层(7)及绝缘封装层(8)；

所述导热组件与待测界面相贴合；

所述热敏组件包括温度检测电路板(1)和温度传感器(2)，所述温度传感器(2)与导热组件相连接；

所述电磁屏蔽层(7)包裹于热敏组件外侧；

所述绝缘封装层(8)包裹于所述电磁屏蔽层(7)外侧；

所述导热组件和绝缘封装层(8)配合密封所述热敏组件。

2.如权利要求1所述的温度检测器，其特征在于，所述导热组件为导热绝缘材料。

3.如权利要求2所述的温度检测器，其特征在于，所述导热绝缘材料为聚酰亚胺树脂。

4.如权利要求2或3所述的温度检测器，其特征在于，所述导热组件包括导热接头(4)和可拆卸的一块或多块导热块(5)。

5.如权利要求1所述的温度检测器，其特征在于，所述热敏组件还包括供电元件(3)和电线，所述供电元件(3)安装于所述温度检测电路板(1)上。

6.如权利要求5所述的温度检测器，其特征在于，所述热敏组件包覆于绝缘树脂(6)内。

7.如权利要求1所述的温度检测器，其特征在于，所述电磁屏蔽层(7)包括金属屏蔽层(71)和绝缘基层膜(72)，所述电磁屏蔽层(7)的厚度为1-100nm。

8.如权利要求7所述的温度检测器，其特征在于，所述金属屏蔽层(71)为点状矩阵结构的铜层或铝层。

9.如权利要求7所述的温度检测器，其特征在于，所述绝缘基层膜(72)为聚酰亚胺膜。

10.如权利要求1所述的温度检测器，其特征在于，所述绝缘封装层(8)为环氧树脂材料，所述绝缘封装层(8)的厚度为1-5cm。

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