TW202347365A - 變阻器熱保護裝置 - Google Patents

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田曉嘉
張榮光
蘇子龍
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Abstract

本發明是關於一種變阻器熱保護裝置(1)，其包含殼體(10)及嵌埋於該殼體(10)中的變阻器(2)，其中，該變阻器(2)包含第一金屬化電極(21)，其僅部分地由該殼體(10)的絕緣材料(11)覆蓋，以允許電性導通連接。再者，該變阻器熱保護裝置(1)包含：第一端子電線(31)，其電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)；接觸元件(33)，其在該變阻器未由該殼體(10)的該絕緣材料(11)覆蓋的區域(12)中電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)，並且其中，該接觸元件(33)係被預壓，以便當如果該接觸元件(33)與該第一金屬化電極(21)之間的該電性導通連接變鬆時，確保該接觸元件(33)與該第一金屬化電極(21)的快速分離。

Description

變阻器熱保護裝置
本發明是關於熱保護裝置，以保護電性元件對抗過熱，例如，變阻器。
在電性電路中，保護受到威脅的電性元件對抗過熱是重要的。變阻器是這種電性元件。該變阻器具有電流-電壓的特性作用，而可以從電性絕緣狀態改變至電性導通狀態。在一方面，如果過電壓施加至電性電路，則該變阻器可保護該電性電路。在另一方面，當該過電壓持續並且高電流流經該變阻器時，反而該變阻器必需被保護。
本發明的目的是創造一種快速且可靠的熱保護裝置。更特定言之，熱保護裝置的任務，是在由於持續施加高電壓至變阻器達特定時間而過熱的情況下保護變阻器。
揭露在獨立申請專利範圍第1項中的本發明提供此問題的解決方案。附屬申請專利範圍引致較佳的解決方案。
本發明是關於一種變阻器熱保護裝置，其包含殼體及嵌埋於該殼體中的變阻器，其中，該變阻器包含第一金屬化電極，其僅部分地由該殼體的絕緣材料覆蓋，以允許至該變阻器的該第一金屬化電極的電性導通連接。再者，該變阻器熱保護裝置包含電性導通連接至該變阻器的該第一金屬化電極的第一端子電線。該變阻器熱保護裝置也包含接觸元件，其在該變阻器未被該殼體的該絕緣材料覆蓋的區域中電性導通連接至該變阻器的該第一金屬化電極，並且其中，該接觸元件被預壓(prestressed)，以便如果該接觸元件與該第一金屬化電極之間的該電性連接變鬆，提供該接觸元件與該第一金屬化電極的快速分離。
該變阻器被保護以對抗環境影響，並且因為被嵌埋於該殼體的該絕緣材料而大部分電性絕緣。如此一來，該變阻器被保護以對抗不想要的接觸。由於該第一金屬化電極僅部分地嵌埋於該殼體的該絕緣材料中，因此，電性導通連接是可能的。該預壓接觸元件確保接觸元件及第一金屬化電極的快速和安全的分離。由此提供該保護功能上的改進。
該接觸元件的預壓可由該接觸元件自身引發。在這種情況下，該接觸元件將包含彈性部件，其在該接觸元件與該變阻器的該第一金屬化電極的現有連接期間引發該預壓。
或者，該預壓可由不是該接觸元件的部件的分離元件引發。該分離元件可設計成彈簧。該分離可由如板片彈簧、壓縮彈簧(comprehension spring)、拉伸彈簧、扭矩彈簧、或類似者來執行。
如果該預壓是由該接觸元件自身或由它的彈性部件引發，則該變阻器熱保護裝置可建造成較小尺寸，因此不需要額外的特徵來產生該預壓。
該嵌埋的變阻器的該第一金屬化電極與該接觸元件之間的電性導通連接可實現成低溫焊料接點。其中，該低溫將是特性溫度，該焊料在該特性溫度達到允許預壓中斷該連接。該低溫可為該焊料變成液體之特性溫度。
該低溫焊料的特性溫度的數值可在從100℃至210℃的範圍內。在特別的實施例中，該特性溫度的該數值是138℃。
藉由使用以上所描述的這種低溫焊料，可確保預壓連接的熱觸發中斷。該變阻器的溫度增加及流經該電性導通連接並且將它加熱的高電流可引發該觸發。這兩個觸發機制均實現在該接觸元件與該變阻器的該第一金屬化電極之間的該電性導通連接中，由於該連接是靠近該變阻器，並且如此一來顯示類似的溫度行為，而該接觸元件和該連接是串聯連接至變阻器並且因此具有流經該變阻器且將加熱該電流路徑上的所有該元件的相同電流。
該殼體可提供將該接觸元件保持在適當位置的特徵。如果至該連接元件的該預壓是由該連接元件的部件引發，則可能使用建立該預壓的特徵。該特徵可設計成鉚釘的形式。該特徵可包含超過一個鉚釘。
這種鉚釘可為該殼體的部件。在此情況中，在一個生產步驟中，連同該殼體本身一起生產該鉚釘是可能的。那將節省生產時間和成本。
在本發明的一個實施例中，如果該變阻器的該第一金屬化電極與該接觸元件之間的電性導通連接變鬆，則該接觸元件的該預壓推動該接觸元件離開該變阻器的該金屬化電極沒有該殼體的絕緣材料的區域。該接觸元件可在該變阻器的該金屬化電極被該殼體的該絕緣材料覆蓋的區域中被推動。藉此，該接觸元件可由該預壓向該殼體的壁面推動。
如果該連接變鬆，接觸元件與金屬化電極的局部分離可改進那些部件的節省不連接(save disconnection)。此外，由該預壓的分離可引致快速分離。在此並不重要，是否該預壓是由該接觸元件的部件或由其它東西引發。
該第一端子電線可包含像是迴路形狀的末端，該末端電性導通連接至該變阻器的該第一金屬化電極。更特定言之，該末端可成形如開圓環(open loop)或打開的耳狀物(open lug)。該第一端子電線的此修飾可增加該第一端子電線與該變阻器的該金屬化電極之間的接觸面積。其結果就是，該第一端子電線的該連接的末端的該像是迴路的形狀可引致具有較高穩定性及導電性的改進的電性導通接觸。
在本發明的一個實施例中，該接觸元件是電線。此處，該接觸元件可包含電性導通連接至該變阻器的該金屬化電極的末端。如以上列出有鑑於具有較高穩定性和導電性的改進電性導通接觸的相同理由，可能也修飾該接觸元件的該連接末端。
該變阻器熱保護裝置可包含蓋件。該蓋件可設計成可移動地放置在該殼體上。此處，該殼體可定義由該蓋件封閉的凹洞，這種凹洞將保護內部部件以對抗環境影響。該凹洞中的部件可包含該變阻器的金屬化電極上沒有殼體的絕緣材料的區域、該接觸元件的部件、保持該接觸元件的該特徵、以及該接觸元件與該變阻器的金屬化電極之間的電性導通連接。
該殼體的一般形狀可調整成變阻器的形狀。於是，該殼體可具有大致立方柱的形狀。該殼體的修改可降低用來嵌埋變阻器所需要的材料，並且，由此降低成本。
該變阻器熱保護裝置可包含第二端子電線。該第二端子電線將電性導通連接至該變阻器的第二金屬化電極。再者，可能在該變阻器上該第一金屬化電極的相對側面處配置該第二金屬化電極。
1:變阻器熱保護
2:變阻器
10:外殼
11:絕緣材料
12:沒有絕緣材料的區域
13:保持彈性接觸元件的特徵
19:蓋件
21:第一金屬化電極
22:第二金屬化電極
31:第一端子電線
32:第二端子電線
33:接觸元件
311:第一端子電線的開圓環
331:接觸元件的開圓環
在該圖式中：
第1圖顯示具有透明殼體的變阻器熱保護的示意透視表現。
第2圖顯示可由變阻器熱保護保護的變阻器。
第3圖顯示具有嵌埋的變阻器及連接的彈簧接觸元件的變阻器熱保護的示意透視表現。
第4圖顯示具有嵌埋的變阻器及非連接的彈簧接觸元件的變阻器熱保護的示意透視表現。
第1圖的示意表現給出變阻器熱保護1的實施例上的透明視圖。殼體10係由絕緣材料11作成，並且表現成透明。在此殼體中，變阻器2是嵌埋於並且部分地由該絕緣材料11覆蓋。在沒有該絕緣材料11的區域12中，該變阻器2可加以存取，以建立電性導通連接。該變阻器熱保護1包含蓋件19，以覆蓋該殼體10中的凹洞，並保護部件免於受環境影響。第一端子電線31及第二端子電線32是電性導通連接至該變阻器2的相對側面，並且從該殼體10突出。有一個接觸元件在沒有該絕緣材料11的區域12中電性導通連接至該變阻器2，並且也從該殼體10突出。在本發明的顯示實施例中，該第一端子電線31及該接觸元件33彼此鄰接，並 且在沒有絕緣材料11的該區域12中連接至該變阻器2的相同側面。該第一端子電線31及該接觸元件33兩者在它們連接至該變阻器的個別末端處均具有開圓環311、331。
第2圖顯示變阻器2的可能實施例，該變阻器2將是本發明的變阻器熱保護1的保護標的。該變阻器2包含第一金屬化電極21，第一端子電線31即與該第一金屬化電極21電性導通連接。再者，該顯示的實施例的該變阻器2在該第一金屬化電極21的相對側面上具有第二金屬化電極22(未顯示)。有第二端子電線32電性導通連接至該變阻器2的該第二金屬化電極22。
連接至該變阻器2的端子電線可在該連接的末端處包含開圓環。在第2圖中，該第一端子電線31在其連接末端處顯示開圓環311。應提及該變阻器的該像是立方柱的形狀僅是例子。像是圓柱的形狀或其它形狀對於該受保護的變阻器2的實施例而言也是可能的。
第3圖顯示沒有蓋件19的變阻器熱保護1的實施例的示意透視圖。在絕緣材料11的殼體10中，嵌埋變阻器2。第一端子電線31及第二端子電線32在該變阻器2的相對側面上電性導通連接至兩個金屬化電極，並且突出至該殼體10外。該接觸元件33電性導通連接至該變阻器的金屬化電極21鄰接至該第一端子電線31的連接點，該連接點是在該變阻器2沒有絕緣材料11的區域12中。該殼體10包含用來保持該接觸元件33並在該接觸元件33中建立預壓的特徵13。該接觸元件33是彈性的，以建立該預壓。該變阻器2的該金屬化電極21與該接觸元件33之間的該連接可以低溫焊料實現。
當該接觸元件33與該第二端子電線32之間有高電壓時，該變阻器2從電性絕緣狀態改變成電性導通狀態，並且有高電流流經該變阻 器2及在該變阻器2處的連接處。如果高電流流經低溫焊料的焊料接點，則該焊料受到加熱並且變成液體。如果該變阻器2的該金屬化電極21與該接觸元件33之間的連接處的該低溫焊料變成液體，則該接觸元件33即因為由該殼體10的該特徵13引發的它的內部預壓而被推動而離開沒有絕緣材料11的區域12。
第4圖顯示接觸元件33與嵌埋於該殼體10中的變阻器2的該金屬化電極21之間的連接已經變鬆的情況。由於該接觸元件33的該內部預壓及該變鬆的連接，因此，該接觸元件33被推動至該殼體10中的凹洞的壁面，並且離開該變阻器2沒有電性絕緣材料11的區域12。該接觸元件33的內部預壓係由殼體10的特徵13引起，該特徵13具有將該接觸元件33保持在其位置的額外功能，即使至該變阻器2的該金屬化電極21的該連接未完成亦然。該端子電線31及該接觸元件33兩者在其應該電性導通連接至該變阻器2的該金屬化電極21的個別末端處均具有開圓環311、331。該接觸元件33與該變阻器2的該金屬化電極21之間的該電性導通連接可以低溫焊料實現。如果該低溫焊料因為高電壓(其使該變阻器2從電性絕緣狀態切換至電性導通狀態)而變成液體，則該端子33的該內部預壓將具有該開圓環331的該末端向該殼體10的該凹洞的壁面推動。結果是，該接觸元件33與該變阻器2之間及該接觸元件33與該第一端子電線31之間的該電性連接變鬆。此反應保護該變阻器對抗過電流及所導致的該變阻器的加熱，並且可藉由外部訊號處理的方式認知到該第一端子電線31的電壓下降。
此處所描述的本發明並不受限於該範例實施例所提供的描述。反而是，本發明涵蓋任何新穎特徵及任何特徵的組合，包含尤其是申 請專利範圍中的特徵的任何組合，即使此特徵或此組合不是本身明確地指示於申請專利範圍或範例實施例中亦然。
1:變阻器熱保護
2:變阻器
10:外殼
11:絕緣材料
12:沒有絕緣材料的區域
19:蓋件
31:第一端子電線
32:第二端子電線
33:接觸元件
311:第一端子電線的開圓環
331:接觸元件的開圓環

Claims (12)

  1. 一種變阻器熱保護裝置(1)，包含：
    殼體(10)；
    變阻器(2)，嵌埋於該殼體(10)中，其中，該變阻器(2)包含第一金屬化電極(21)，該第一金屬化電極(21)僅部分地由該殼體(10)的絕緣材料(11)覆蓋，以允許電性導通連接；
    第一端子電線(31)，電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)；以及
    接觸元件(33)，在該變阻器未被該殼體(10)的該絕緣材料(11)覆蓋的區域(12)中電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)，
    其中，該接觸元件(33)係被預壓，以當如果該接觸元件(33)與該第一金屬化電極(21)之間的該電性導通連接變鬆時確保該接觸元件(33)和該第一金屬化電極(21)的快速分離，
    其中，該預壓係由不是該接觸元件(33)的部件的分離元件引發，其中，該分離元件被設計成彈簧。
  2. 一種變阻器熱保護裝置(1)，包含：
    殼體(10)；
    變阻器(2)，嵌埋於該殼體(10)中，其中，該變阻器(2)包含第一金屬化電極(21)，該第一金屬化電極(21)僅部分地由該殼體(10)的絕緣材料(11)覆蓋，以允許電性導通連接；
    第一端子電線(31)，電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)；以及
    接觸元件(33)，在該變阻器未被該殼體(10)的該絕緣材料(11)覆蓋的區域(12)中電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)，
    其中，該接觸元件(33)係被預壓，以當如果該接觸元件(33)與該第一金屬化電極(21)之間的該電性導通連接變鬆時確保該接觸元件(33)和該第一金屬化電極(21)的快速分離，
    其中，該接觸元件(33)的該預壓係由該接觸元件(33)本身的部件引發，並且因此該接觸元件(33)的一個部件是彈性的，並且該第一端子電線(31)和該接觸元件(33)彼此鄰接。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，在該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)與該接觸元件(33)之間的該電性導通連接實現成低溫焊料接點，其中，該低溫是，該焊料接點受熱到允許該預壓中斷該接觸之狀態之特性溫度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該特性溫度是該焊料的熔化溫度，該熔化溫度在從100℃至210℃的範圍內，例如，138℃。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該殼體(10)提供將該接觸元件(33)保持在適當位置並且在該接觸元件(33)的該彈性部件中建立該預壓的特徵。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，將該接觸元件(33)保持在適當位置並且在該接觸元件(33)中建立該預壓的該特徵(13)是設計成鉚釘的形狀。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，當如果至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)的該連接變鬆時該接觸元件(33)的該預壓即把該接觸元件(33)向該殼體(10)的壁面推動而離開該變阻器(2)未被該殼體(10)的該絕緣材料(11)覆蓋的區域(12)。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該第一端子電線(31)在電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)的末端處具有開圓環(311)，以增加接觸表面。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該接觸元件(33)在設計以電性導通連接至該變阻器(2)的該第一金屬化電極(21)的末端處具有開圓環(331)，以增加接觸表面。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該殼體(10)定義凹洞，該凹洞由蓋件(19)封閉，以保護內部部件對抗環境影響。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，其中，該殼體(10)具有大致立方柱的形狀。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之變阻器熱保護裝置(1)，包含第二端子電線(32)，其電性導通連接至該變阻器(2)的第二金屬化電極(22)。
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