CN2651901Y - 过电流保护元件 - Google Patents
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Abstract
一种过电流保护元件，其是由一上电极箔、一具有正温度系数的导电材料及一下电极箔层叠制成的薄板，该薄板的中央区域设有一第一凸部，且该第一凸部的下方是一凹陷于该薄板的开放空室。本实用新型是通过改变一PTC元件的三维空间的几何形状及大小，以使电阻值随温度升高产生二次弹跳的现象，从而可满足对电气元件的某些特殊要求。
Description
[技术领域]
本实用新型是关于一种过电流保护元件，特别是关于一种使用正温度系数(Positive Temperature Coefficient，简称PTC)导电材料的过电流保护元件。
[背景技术]
随着目前便携式电子产品的广泛应用，例如手机、笔记本电脑、手提式摄影机及个人数字助理器(PDA)等，为防止二次电池或电路元件发生过电流(over-current)或是过高温(over-temperature)现象而造成短路，使用过电流保护元件的重要性也愈来愈显著。
图1显示已有的PTC元件的电阻值对温度的关系。PTC元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐，当PTC元件在正常使用状况时，其电阻可维持极低值，使电路得以正常运作。但是，当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间弹跳至一高电阻状态(例如104ohm以上)，而将过量的电流反向抵消，以达到保护电池或电路元件的目的。因此，该PTC元件已被整合于各种电路元件中，以防止过电流的损害。
PTC元件的电阻与温度的关系主要是由其所采用的材料主导，例如其中碳黑、高分子聚合物、填充料等组成成分。若要改变PTC元件的电阻与温度的相关特性，必须改变其中的组成成分或相对比例来达成，在制程上相当复杂、麻烦，而且有时受限于材料本身的物理化学特性，并不容易达到要求。
[实用新型内容]
本实用新型的目的是在于提供一种过电流保护元件，其是通过改变一PTC元件的三维空间的几何形状及大小，以使电阻值随温度升高产生二次弹跳的现象，从而可满足对这类电气元件的特殊要求。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种过电流保护元件，其是由一上电极箔、一具有正温度系数的导电材料及一下电极箔层叠制成的薄板，其特征在于：
该薄板的中央区域形成一第一凸部，且该第一凸部的下方则形成一凹陷于该薄板的开放空室。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该薄板及该第一凸部是圆形，且该第一凸部的半径小于该薄板的半径。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的顶面平行于该薄板。
所述的过电流保护元件，其特征在于：还包含一凸出于该第一凸部的第二凸部。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部是经冲压制成。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部也可为方形。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的凸出高度与该薄板厚度的比例小于30。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该上电极箔及该下电极箔是由铝箔、铜箔、镍箔、镀镍铜箔其中的一种材料组成。
所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的表面设有至少一刻痕。
综上所述，本实用新型的过电流保护元件，其电阻与温度的关系具有至少二次弹跳的特性，就组成结构而言，其是由一具有正温度系数的导电材料、一上电极箔及一下电极箔层叠而成，就立体结构而言，该过电流保护元件包含一薄板及一凸出于该薄板的第一凸部，该第一凸部的下方为一凹陷于该薄板的开放空室，通过控制该第一凸部的几何形状及大小，以调整该过电流保护元件的电阻与温度的相关特性，因而可满足不同电气特性的需求。
本实用新型的过电流保护元件可通过简单的冲压(punching)制作，不需改变该过电流保护元件的组成成分，即可使产生的电阻与温度关系具有至少二次弹跳的特性。
本实用新型的过电流保护元件是通过改变一PTC元件的三维空间的几何形状及大小，造成电阻值随温度升高产生二次弹跳的现象，从而可满足特殊电气元件的要求，另外，本实用新型的过电流保护元件亦可作为一安全阀，当其应用元件内部压力过大时，可于较脆弱处裂开，作为一缓释内部压力的渠道。
[附图说明]
本实用新型将依照附图加以说明，其中：
图1是已有的PTC元件的温度与其电阻值的关系图；
图2(a)显示本实用新型的第一优选实施例的过电流保护元件的原材料；
图2(b)是本实用新型的第一优选实施例的过电流保护元件的立体图；
图2(c)是图2(b)中沿1-1剖面线的剖面图；
图3是本实用新型的第一优选实施例的过电流保护元件的温度与电阻值的关系图；
图4是本实用新型的第二优选实施例的过电流保护元件的立体图；
图5是本实用新型的第三优选实施例的过电流保护元件的立体图；
图6是本实用新型的第四优选实施例的过电流保护元件的立体图。
[具体实施方式]
图2(a)为一圆板形的PTC元件的侧视图，该PTC元件是由一PTC导电材料104、一上电极箔102及一下电极箔106层叠而成的一薄板12。该上电极箔102及下电极箔106可由铝箔、铜箔、镍箔或镀镍铜箔组成。因该PTC导电材料104、上电极箔102及下电极箔106均具有延展性，使得该薄板12经冲压后，形成如图2(b)所示的一中央凸起的过电流保护元件10。参照图2(b)，就立体结构而言，该过电流保护元件10是包含一薄板12及一凸出于该薄板12的第一凸部14，该第一凸部14的顶面约略平行于该薄板12，且该第一凸部14的凸出高度与薄板12厚度的比例小于30，优选比例小于20，最佳比例小于10。该第一凸部14的半径小于该薄板的半径。参照图2(c)，其是图2(b)中沿1-1剖面线的剖面图。由于该过电流保护元件10是经冲压制成，故该第一凸部14下方形成一凹陷于该薄板12的开放空室16，且该开放空室16的侧壁因被拉伸而产生残留应力。若该过电流保护元件10是装设于一电池，则当过电流发生时，其伴随产生的高热及高压将压迫该开放空室16的侧壁，并使侧壁中较脆弱的一处破裂，而得以缓解压力。为便于控制破裂处，在凸部14的表面可加上刻痕，以致于在较低的压力下，该凸部14即可沿着刻痕破裂，使得该过电流保护元件10亦具有安全阀的功能。
图3是该过电流保护元件10的电阻与温度的关系图。由图3可发现，该过电流保护元件10的电阻值是经过两次弹跳，而两次弹跳间为一电阻缓升段。当温度升高至该PTC导电材料104的熔点时，其中原本欲分离的碳黑，将因残留应力的牵制而未完全脱离，于是显示电阻值的第一次弹跳。第二次弹跳发生的温度则与该第一凸部14的直径大小有关。当温度继续升高至一临界温度时，其中残留应力将释放出来，迫使该PTC导电材料104中的碳黑完全分离而形成第二次弹跳。因该第一凸部14的直径大小将影响其中的残留应力，故可通过调整该第一凸部14的直径来控制发生第二次弹跳的温度。上述现象是本实用新型的功效产生的一原因，然而，还有可能是因为该过电流保护元件10本身几何形状的影响。另外，该过电流保护元件10的电阻值的第一次弹跳的高度与该第一凸部14的凸出高度有关，即与冲压的深度有关。该第一凸部14的凸出高度愈高，则第一次弹跳的高度愈低。反之，该第一凸部14的凸出高度愈低，则第一次弹跳的高度愈高。由于该过电流保护元件10的电阻与温度的相关特性，故可应用于一些特殊需求的装置，例如作为一可感测两不同温度的温度感测元件。
该过电流保护元件10是本实用新型的第一优选实施例，以下将就应用相同原理的其它优选实施例逐一说明。
图4是本实用新型的第二优选实施例的过电流保护元件的立体图。一过电流保护元件40是包含一薄板42及一凸出于该薄板42的第一凸部44，该第一凸部44凸出于该薄板42的中央区域，且呈一半圆球状，并无明显的顶平面，故该过电流保护元件40的电阻第一次弹跳后的电阻缓升段不是非常明显。
图5是本实用新型的第三优选实施例的过电流保护元件的立体图。一过电流保护元件50包含一薄板52及一凸出于该薄板52的第一凸部54，且该第一凸部54是一方形。
图6是本实用新型的第四优选实施例的过电流保护元件的立体图，其是将第一优选实施例的过电流保护元件10制作成另一凸部。一过电流保护元件60包含一薄板62、一第一凸部64及一第二凸部66。该第一凸部64是凸出于该薄板62，该第二凸部66是凸出于该第一凸部64的顶面。该过电流保护元件60的电阻与温度的关系可具有三次弹跳的特性，因而可符合特殊的需求。
Claims (9)
1.一种过电流保护元件，其是由一上电极箔、一具有正温度系数的导电材料及一下电极箔层叠制成的薄板，其特征在于：
该薄板的中央区域形成一第一凸部，且该第一凸部的下方则形成一凹陷于该薄板的开放空室。
2.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该薄板及该第一凸部是圆形，且该第一凸部的半径小于该薄板的半径。
3.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的顶面平行于该薄板。
4.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：还包含一凸出于该第一凸部的第二凸部。
5.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部是经冲压制成。
6.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部为方形。
7.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的凸出高度与该薄板厚度的比例小于30。
8.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该上电极箔及该下电极箔是由铝箔、铜箔、镍箔、镀镍铜箔其中的一种材料组成。
9.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：该第一凸部的表面设有至少一刻痕。
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| CN 03252639 CN2651901Y (zh) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | 过电流保护元件 |
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| CN 03252639 CN2651901Y (zh) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | 过电流保护元件 |
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| CN106114326A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-16 | 瑞安市沪新汽车电器有限公司 | 汽车点烟器总成 |
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2003
- 2003-09-23 CN CN 03252639 patent/CN2651901Y/zh not_active Expired - Fee Related
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