專利名稱：自保持型過電流保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到自保持型過電流保護裝置，尤其是一種同時涉及到雙金屬片和PTC 元件，并能實現(xiàn)故障時保持自鎖狀態(tài)和故障消除后實現(xiàn)自恢復的電路保護裝置。
背景技術：
過熱過流保護裝置安裝在電路中，在電路異常工作狀態(tài)發(fā)生時，切斷或限制電路的電流，起到保護電路的作用。對于這種保護裝置，一種期望的效果是實現(xiàn)故障時保持自鎖狀態(tài)和故障消除后能夠自恢復，從而實現(xiàn)智能化的保護。為了達成上述目的，在保護裝置中同時涉及到雙金屬片和PTC元件已成為一種公知技術。進一步的，隨著電子工業(yè)的小型化發(fā)展趨勢，也要求小型化的電路保護裝置。同時，作為安全保護裝置，希望其本身功能具有高的可靠性和穩(wěn)定性。專利JP 2005203277 (A)提出了一種同時涉及到雙金屬片和PTC元件的小型化的電路保護裝置。在該專利中，陶瓷PTC元件安裝在雙金屬片下方，可動電極安裝在雙金屬片上方。在正常工作狀態(tài)下，電流依次通過上端子、可動電極、動觸點、靜觸點、下端子。在異常工作狀態(tài)發(fā)生時，雙金屬片動作，從而帶動可動電極位移，使動觸點和靜觸點相互分離。 電流依次通過上端子、可動電極、雙金屬片、陶瓷PTC元件、下端子。對于上述電路保護裝置，我們注意到，雙金屬片在突跳形變時，會產生較大的形變彈力，將陶瓷PTC元件安裝在雙金屬片下方，眾所周知的，由于陶瓷PTC元件很脆，雙金屬片動作時可能會擊碎PTC元件， 當PTC元件被損壞時，會導致電路保護裝置喪失自保持性(即在故障排除以前，電路保護裝置始終保持保護狀態(tài))，從而不能有效的起到保護作用。另一方面，將PTC元件安裝在雙金屬片下方，可動電極安裝在雙金屬片上方，在雙金屬片發(fā)生動作后電流依次通過可動電極、 雙金屬片、PTC元件這種電路設計模式，JP 2001035330 (A)中指出了因為雙金屬片表面由于氧化等原因而具有不好的表面形態(tài)并還有很高的電阻，在與PTC電阻面相接觸時穩(wěn)定性不足，存在著雙金屬片動作后PTC元件不能流過適當加熱電流的可能性，從而可能會導致保護的失效。JP 2002056755 (A)公布了一種帶雙金屬片的電路保護裝置。該裝置中，引出端在可動電極直接引出，通過上下殼體焊縫伸出。這使得當加載在引出端兩端的拉力較大時，存在著可動電極從塑殼體中拉出，從而導致動靜觸點接觸脫離的風險。同時，引出端引出部分的上下殼體焊縫處容易密封不良，水汽、電解液等更容易進入腔內，從而引起氧化、短路等問題。JP 2005203277 (A)中，引出端包埋在塑料殼體中，可動電極再與引出端向連接，同時為了增強，在上殼中使用金屬片增強(見圖3)，解決了上述問題，但存在零部件較多，加工制作較復雜的問題。

發(fā)明內容
鑒于上述存在的不足，本發(fā)明目的在于提出一種結構簡化、便于加工制作的自保持型過電流保護裝置，通過電路原理的改進和結構排布的優(yōu)化設計，增強器件保護電路的穩(wěn)定性。本發(fā)明的再一目的在于，通過引出端連接部位的改變，解決引出端兩端的拉力破壞和密封失效導致的可靠性降低的問題。本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案是一種自保持型過電流保護裝置， 包含塑料殼體、可分斷電路、PTC元件、雙金屬元件四個部分，其中
1)所述的可分斷電路由可動電極、動觸點、靜觸點和固定電極串聯(lián)構成；
2)所述的塑料殼體形成的中空腔體被并列分隔成兩個腔體，一腔體放置PTC元件和另一腔體放置雙金屬片；
3)所述的PTC元件為載流型安裝，與可分斷電路并聯(lián)；
4)所述的雙金屬片為非載流型安裝，自身不連入電路，為可分斷電路的分斷和導通提供驅動力，在正常工作狀態(tài)下，電流由動靜觸點和PTC元件組成的并聯(lián)電路流過；在異常情況發(fā)生時，當雙金屬片變形時，帶來可動電極的位移，從而切斷可分斷電路，當雙金屬片變形恢復時，可動電極的位移恢復，從而可分斷電路導通；
5)所述的PTC元件的常溫電阻為不少于100倍可分斷電路的電阻。上述結構簡化、便于加工制作，PTC元件不會被雙金屬片動作時產生的彈力損壞， 并且由PTC元件組成的加熱電阻不受雙金屬片連入電路而帶來的影響，從而增強了器件保護電路的穩(wěn)定性。在上述方案基礎上，所述放置雙金屬片的腔體中，設有一個凸臺。在上述方案基礎上，所述的塑料殼體具有上殼體和下殼體，在上殼體上包埋有一金屬片，金屬片上面有一向下突起的平臺，下殼體與固定電極組合成一個整體，下殼體的中空腔體被分隔成兩個部分，放置雙金屬片的腔體一與固定電極電絕緣，該腔體中心有一向上突起的平臺，雙金屬片覆蓋在凸臺上。在上述方案基礎上，所述上殼體包埋的金屬片與一引出端相集成，且可動電極與該金屬片形成電接觸。在上述方案基礎上，所述可動電極與上殼體包埋的金屬片之間通過焊接直接相連或者通過鍍刷貴金屬鍍接觸連接。在上述方案基礎上，所述可動電極上設置有兩個固定翼，且固定翼上設置有兩個小突起，安裝時與PTC元件形成彈性接觸。具體的，在正常工作狀態(tài)下，可動端子上的動觸點與固定電極上的靜觸點相互接觸，可分斷電路導通，與PTC元件形成并聯(lián)電路，流經器件的電流同時從動靜觸點和PTC元件流過。同時，由于PTC元件的常溫電阻遠遠大于可分斷電路的電阻，例如，至少100倍以上，更優(yōu)的，1000倍以上，電流的絕大部分依次通過可動電極、動觸點、靜觸點、固定電極流出，只有極小部分的電流經過可動電極、PTC元件、固定電極流出。在過流或過熱發(fā)生時，雙金屬片發(fā)生翹曲變形，雙金屬片與可動電極相接觸并帶來可動電極的位移，從而使動觸點和靜觸點相互分離，流經器件的電流的全部依次經過可動電極、PTC元件、固定電極流出。此時，PTC熱敏電阻會迅速動作而呈現(xiàn)高阻態(tài)并產生熱量，維持雙金屬片保持在反轉狀態(tài)，直至故障排除電路自行導通。本發(fā)明采用上述技術方案，有以下優(yōu)點
1，雙金屬片和PTC元件并排放置的設計，避免了器件在長期使用過程中，雙金屬片在動作時擊碎PTC元件的可能性。2，雙金屬片不連入電路和雙金屬片動作后電流直接通過PTC元件的設計，避免了雙金屬片影響導致PTC中不能流過適當電流的可能性。3，裝置引出端直接與上殼金屬片相集成，且可動電極與上殼金屬片形成電接觸的設計，避免了引出端兩端的拉力破壞和密封失效導致的可靠性降低的風險，且結構簡化，便于加工。以上優(yōu)點的存在，提高了器件保護電路的可靠性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一動作前的側視剖面圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一的立體圖3是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一的動作后的側視剖面圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一的可動電極的側視圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一可動電極的安裝后的受力分析圖6是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例二的立體圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例二的側視剖面圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的PTC元件安裝的后視剖面圖。圖中標號說明
1 一上殼體；2—下殼體；3—金屬片；
4一下凸平臺；5—固定電極； 6—腔體一；
7—上凸平臺；8—雙金屬片； 9一腔體二；
10—PTC元件；11 一突起點；12—擋板；
13—可動電極；14 一定位柱；15—定位孔。
16—引出端；17—固定翼；18 一活動臂；
19一定位孔；20—定位柱；21—突起點；
22—動觸點；23—靜觸點；24—凸點；
25—焊接點。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一的側視剖面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例一的立體圖。在圖示實施例一中，保護裝置包含一塑料殼體，該塑料殼體具有上殼體1和下殼體2兩個部分。在上殼體上包埋有一金屬片 3，金屬片上面有一向下突起的平臺4。下殼體與固定電極5組合成一個整體，下殼體的中空腔體被分隔成兩個部分，腔體一 6與固定電極電絕緣，腔體中心有一向上突起的平臺7，雙金屬片8放置在腔體一中，覆蓋在凸臺上。腔體二 9與固定電極相互連通，其中放置PTC元件10，固定電極在腔體二的部位上設置有數(shù)個突起點11，與PTC元件的下表面相接觸。腔體一和腔體二之間被一擋板12隔開?？蓜与姌O13放置在雙金屬片和PTC元件的正上方。 在上殼體和下殼體上還具有定位柱14和定位孔15，下殼體和上殼體通過這些定位柱和定位孔相互配合。在圖示實施例一中，器件在正常工作狀態(tài)下，雙金屬片8不與可動電極13相接觸， 在腔體一 6中的狀態(tài)是自由可活動的。如果電路發(fā)生異常并且流過過量電流時，在動靜觸點22、可動電極13的溫度會升高，熱量經過內部空間被傳導至雙金屬片8，當達到臨界溫度時，使雙金屬片8致動(即雙金屬片8形狀發(fā)生曲翹反轉)。另一種情況，當器件所處環(huán)境溫度過高達到臨界溫度時，也會使雙金屬片8致動。結果，使得雙金屬片8中央部位于下殼體的凸臺7相接觸，其邊緣向上彎曲與可動電極13上的凸點相接觸并抬高可動電極，如圖3 所示。這一過程在極短的時間內發(fā)生，通常的，在幾個微秒之內。在這極短的時間內，雙金屬片8發(fā)生曲翹形變的彈力會帶來較大的沖擊力。作為可自恢復的電路保護裝置，其在電路保護中是重復使用的，即意味著在長期使用過程中，雙金屬片8會多次發(fā)生致動形變和形變恢復，從而導致反復的沖擊。而陶瓷PTC元件很脆，尤其當出于器件小型化要求，厚度較薄的陶瓷PTC元件很容易在反復的受沖擊過程損壞。當PTC元件被損壞時，會導致電路保護裝置喪失自保持性(自保持性指在故障排除以前，電路保護裝置能夠始終保持保護狀態(tài))，從而不能有效的起到保護作用。因此，將雙金屬片8和PTC元件10并排獨立放置在各自腔體中并之間被擋板隔開，避免了這種沖擊力對PTC元件造成的影響，能夠提高器件穩(wěn)定性。更進一步的，并排放置的結構模式也有益于減小器件在厚度方向上的尺寸。可動電極包含引出端16、固定翼17、活動臂18三個部分。在引出端和固定翼之間設置有一個定位孔19，該定位孔與下殼體的定位柱20相互配合，對可動電極在殼體中的位置起定位限制作用，防止產生前后移動。固定翼的長度略小于下殼體中空腔體的寬度，兩者之間形成緊密配合。固定翼的存在，對可動電極在殼體中的位置起定位限制作用，防止產生左右移動。因此，可動電極在下殼體中的位置被固定，不會因分斷動作而產生較大幅度的位移。固定翼的位置，設置于PTC元件的正上方。在固定翼的兩側，各設置有一個突起點21， 在裝配完成后，該突起點與PTC元件的上表面形成彈性接觸。在活動臂的前端部，安裝有一動觸點22。該動觸點通過焊接或鉚接的方式與可動電極相連接。而固定電極在可動電極前端部對應的位置上，復合有一層觸點材料，形成一個靜觸點23，該靜觸點通過層壓復合或電鍍的方式與固定電極相連接。靜觸點和動觸點形成相互配合。如圖4所示，可動電極的活動臂部分與固定翼部分形成一個θ角的向下彎折。該折彎角度大于當安裝完成后、下殼體完全壓下時，可動電極的活動臂部分與固定翼部分形成的彎折角度為α角(見圖5)，并且，優(yōu)選的，大于2、度。由于該折彎角度大于安裝后的折彎角，在安裝過程中上殼體尚未壓下時，靜觸點和動觸點相互接觸，而活動臂與固定翼之間的部分高于其安裝平面。因而，當上殼體壓下時，上殼金屬片上突起的平臺與活動臂與固定翼之間的部分相接觸，并對可動電極產生壓力引起可動電極變形。當安裝完成后，下殼體完全壓下時，可動電極的活動臂部分與固定翼部分形成的彎折角度為α角。因而，在靜觸點和動觸點之間形成一種彈性壓力，該彈性壓力保持了靜觸點和動觸點之間的緊密接觸， 防止裝置在使用過程中遭受外力沖擊時，靜觸點和動觸點意外脫開而導致的誤動作，提高了器件保護的可靠性。另外的，如圖4所示，可動電極上面還包含兩個向下的凸點24，這兩個凸點在雙金屬片致動之后，與雙金屬片的上表面相接觸(見圖3)，有助于增加可動電極的位移距離，從而增加動靜觸點分開的距離，有利于增加器件的電氣安全性。同時，根據(jù)發(fā)明人在上述保護裝置的研究經驗，為了保證PTC元件連在電路中的可靠性，PTC元件與電極之間必須保持一種彈性接觸，尤其是在器件處于動作保護狀態(tài)時。 因而，如圖6所示，固定電極在腔體二的部位上設置有數(shù)個突起點，與PTC元件的下表面相接觸。在固定翼的兩側，各設置有一個突起點，與PTC元件的上表面相接觸。在完成裝配后， 由于可動電極產生的形變，使得在固定翼的突起點與PTC元件的上表面產生彈性壓力，因而，PTC元件與可動電極、固定電極之間都能保持一種彈性接觸。當異常狀況發(fā)生，雙金屬片動作將可動電極向上頂開時，可動電極產生的形變進一步加大，從而固定翼的突起點與PTC 元件的上表面之間的彈性壓力也會進一步加大，確保器件處于動作保護狀態(tài)時，PTC元件與電極之間始終保持一種彈性接觸。圖1所示自保持型過電流保護裝置安裝在電路中，由于PTC元件與可分斷電路相電并聯(lián)，電流從可動電極的引出端流入后，經過固定翼，一部分通過可動電極、動觸點、靜觸點、固定電極流出；一部分通過PTC元件、固定電極流出。流經PTC元件的電流會使PTC元件發(fā)熱，從而可能對器件產生不利影響，因此，應盡可能的減小流經PTC元件的電流。在所述的自保持型過電流保護裝置，PTC元件的常溫電阻為可分斷電路的至少100倍以上，優(yōu)選的為1000倍以上。因此，在可分斷電路斷開以前，絕大部分的電流從可分斷電路流過，流經 PTC元件的電流可以忽略，因而不會對器件產生影響。在圖示實施例一中，如果電路發(fā)生異常并且流過過量電流時，雙金屬片致動。另一種情況，當器件所處環(huán)境溫度過高時，也會使雙金屬片致動。結果，雙金屬片發(fā)生反轉，從而使得其中央部位于下殼體的凸臺相接觸，其邊緣向上彎曲與可動電極上的凸點相接觸并抬高可動電極，動觸點和靜觸點相互分離，即，兩者之間的電連接被切斷。因此，可分斷電路與 PTC元件形成的并聯(lián)電路中，可分斷電路轉變?yōu)榉謹酄顟B(tài)，所有的電流流向PTC元件，電流流過器件的途徑轉變?yōu)榭蓜与姌O的引出端、固定翼、PTC元件、固定電極。使得PTC元件轉變?yōu)楦邷?、高電阻狀態(tài)，基本切斷流經器件的電流，起到保護作用。同時，由于PTC元件和雙金屬片都與可動電極相接觸，PTC元件的熱量通過此接觸部分直接向雙金屬片傳遞，把雙金屬片保持在動作狀態(tài)，并繼續(xù)保持可分斷電路在分斷狀態(tài)。換言之，在這種自保持型過電流保護裝置中，無需切換電流，并且雙金屬片始終不連入電路，提高了動作的可靠性。如果過流或過熱的異常情況消除，則雙金屬片的形變恢復，動觸點和靜觸點相互閉合，器件恢復到初始狀態(tài)。器件可以重復使用。圖6是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例二的立體圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的自保持型過電流保護裝置實施例二的側視剖面圖。裝置一頭的引出端16直接與上殼金屬片3相集成，且當上殼體壓下時，上殼金屬片對可動電極13產生壓力引起可動電極變形，從而在可動電極與上殼金屬片之間形成電接觸?？蓜与姌O與上殼金屬片之間(位置 25)通過焊接直接相連，或者通過鍍刷貴金屬鍍層降低兩者之間的接觸電阻。電流從引出端流入后，經過上殼金屬片，一部分通過可動電極、動觸點、靜觸點、固定電極流出；一部分通過固定翼、PTC元件、固定電極流出。可動電極在器件中的裝配位置通過固定翼17與擋板 12形成的腔體二 9的相互配合來確定。通過引出端直接與上殼金屬片相集成，由于上殼金屬片直接包埋于塑殼體之中，兩者結合強度較大。當使用過程中在引出端兩頭受到拉力時， 抗拉性能也更好。避免了當引出端從可動電極直接引出時，塑殼體尾部容易被破壞，可動電極從塑殼體中拉出，從而導致動靜觸點接觸脫離的風險。同時，上下殼體之間可以四周緊密焊接，不存在引出端引出部分的上下殼體焊縫處，避免了容易密封不良導致水汽、電解液等更容易進入腔內，從而引起雙金屬片和觸點氧化、可動電極和固定電極間短路等問題。并且結構簡化，便于加工。 同時，這種設計的另外一個關鍵在于，在裝配完成之后，可動電極的固定翼與上殼體的金屬片之間留有間隙，不互相接觸(見圖8)。因此，在器件裝配中需要承受的壓力，如在超聲波焊接時需要加在上下殼體之間的壓力，不會直接傳導到PTC元件上，從而防止PTC元件受到破壞。
權利要求
1.一種自保持型過電流保護裝置，包含塑料殼體、可分斷電路、PTC元件、雙金屬元件四個部分，其特征在于1)所述的可分斷電路由可動電極、動觸點、靜觸點和固定電極串聯(lián)構成；2)所述的塑料殼體形成的中空腔體被并列分隔成兩個腔體，一腔體放置PTC元件和另一腔體放置雙金屬片；3)所述的PTC元件為載流型安裝，與可分斷電路并聯(lián)；4)所述的雙金屬片為非載流型安裝，自身不連入電路，為可分斷電路的分斷和導通提供驅動力，在正常工作狀態(tài)下，電流由動靜觸點和PTC元件組成的并聯(lián)電路流過；在異常情況發(fā)生時，當雙金屬片變形時，帶來可動電極的位移，從而切斷可分斷電路，當雙金屬片變形恢復時，可動電極的位移恢復，從而可分斷電路導通；5)所述的PTC元件的常溫電阻為不少于100倍可分斷電路的電阻。
2.根據(jù)權利要求1所述的自保持型過電流保護裝置，其特征在于所述放置雙金屬片的腔體中，設有一個凸臺。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的自保持型過電流保護裝置，其特征在于所述的塑料殼體具有上殼體和下殼體，在上殼體上包埋有一金屬片，金屬片上面有一向下突起的平臺，下殼體與固定電極組合成一個整體，下殼體的中空腔體被分隔成兩個部分，放置雙金屬片的腔體一與固定電極電絕緣，該腔體中心有一向上突起的平臺，雙金屬片覆蓋在凸臺上。
4.根據(jù)權利要求3所述的自保持型過電流保護裝置，其特征在于所述上殼體包埋的金屬片與一引出端相集成，且可動電極與該金屬片形成電接觸。
5.根據(jù)權利要求4所述的自保持型過電流保護裝置，其特征在于可動電極與上殼體包埋的金屬片之間通過焊接直接相連或者通過鍍刷貴金屬鍍接觸連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的自保持型過電流保護裝置，其特征在于所述的可動電極上設置有兩個固定翼，且固定翼上設置有兩個小突起，安裝時與PTC元件形成彈性接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種性能更可靠的自保持型過電流保護裝置，包含塑料殼體、可分斷電路、PTC元件、雙金屬元件四部分，可分斷電路由可動電極、動觸點、靜觸點和固定電極串聯(lián)構成；塑料殼體形成的中空腔體被并列分隔成兩個腔體，一腔體放置PTC元件和另一腔體放置雙金屬片；PTC元件為載流型安裝，與可分斷電路并聯(lián)；雙金屬片為非載流型安裝，自身不連入電路，為可分斷電路的分斷和導通提供驅動力，正常狀態(tài)下，電流由動靜觸點和PTC元件組成的并聯(lián)電路流過，異常時雙金屬片變形，帶來可動電極的位移，從而切斷可分斷電路，當雙金屬片變形恢復時，可動電極的位移恢復，從而可分斷電路導通；PTC元件的常溫電阻為不少于100倍可分斷電路的電阻。
文檔編號H01H37/52GK102568958SQ20111045707
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者劉正平, 楊彬, 楊輝, 王軍, 錢朝勇 申請人:上海長園維安電子線路保護股份有限公司