一種電源類的防雷器熱脫離裝置的製作方法

2023-09-14 19:50:10

本發明涉及防雷器技術領域，特別是一種電源類的防雷器熱脫離裝置。

背景技術：

現有市面上電源類防雷器熱脫離裝置的現狀

一、發生劣化時的隱患

目前市面常見的低壓電源類防雷器的熱脫離裝置，均採用低溫焊錫，將熱脫離裝置中的脫扣金屬片同防雷器本體器件金屬引腳焊接在一起，當發生工頻過電流時，防雷器本體器件發熱，溫度傳到至與脫扣金屬片的焊接點，達到該點焊錫熔點時，焊接點部位的連接鬆動，脫扣金屬片因外力動作，與器件的金屬引腳分離，起到熱脫離作用。

如圖1所示：圖1顯示了市面熱脫扣裝置未脫離時的狀態，當防雷器本體器件發熱時，通過熱傳導，將溫度傳遞到低溫焊錫1』以及熱脫扣引腳2』，此時，工頻過電流也通過元器件的引腳3』，傳導通過了低溫焊錫1』和熱脫扣引腳2』。當工頻過電流達到一定強度後，防雷器本體器件持續劣化並發熱，當溫度達到並持續高於低溫焊錫熔點時（約160℃～180℃），焊錫熔化鬆動，熱脫扣引腳在外力作用下，與元器件引腳脫離，如圖2所示。

但是低溫焊錫含鉛，粘性大，凝點低，發生脫離時，會產生拉絲現象。

如圖3所示：即熱脫扣裝置動作了，但是與防雷器引腳2』卻沒有實現電氣分離，依然被焊錫絲4』將二者連接著，使得工頻過電流依舊能夠通過「防雷器引腳——焊錫絲——熱脫扣引腳」這個連接途徑進行持續的劣化作用，使得防雷器本體元器件過熱，引起燃燒。

另外，在焊接引腳與熱脫扣引腳時，需要很有經驗的操作人員，使用極少的焊錫量才能避免拉絲。但是這項工作很難對焊錫用量進行控制，造成生產效率低下，勞動力成本高。

二、發生超量浪湧衝擊時常規熱脫離裝置的隱患

市面上的低壓電源類防雷器，均帶有上述的常規熱脫離裝置。在發生防雷器防護參數範圍內的浪湧衝擊時，熱脫離裝置不動作，保證防雷器能夠正常工作。但是在發生超過防雷器防護能力的浪湧衝擊（即超量浪湧衝擊）時，常規熱脫離裝置依然不動作。

這種熱脫離裝置的設計，會給用戶一個錯誤認識——看到防雷器的損壞指示，認為是防雷器因雷擊損壞的。而實際上是防雷器因為線路上發生了工頻過電流而使得熱脫離裝置動作，顯示損壞狀態，並非是因為雷擊損壞。而發生超量浪湧衝擊時，防雷器因為沒有可以指示損壞的機構，無法顯示損壞信息，當再有浪湧發生時，即使是防雷器防護參數內的量級，防雷器也因為損壞而不起作用，使得被保護設備損壞。用戶就會發現，防雷器「沒壞」，設備被雷擊壞了，從而失去對防雷器的信任，產生防雷器不起作用的誤解。

市面的低壓電源類防雷器只能處理發生工頻過電流時的故障，進行脫扣處理，卻不能在防雷器發生過超量浪湧衝擊時對防雷器進行故障脫離處理。防雷器的兩種損壞狀況，只能表現出一種。

綜上所述，目前市面上常規的熱脫離裝置有以下缺陷：

1、脫離不徹底，有焊錫拉絲現象。

2、裝配難度大，沒有可控制的數據量進行焊接。

3、不能在雷擊超量時脫離。

4、焊錫有鉛，不符合環保要求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種電源類的防雷器熱脫離裝置，既能夠在發生工頻過電流時立即動作，徹底脫扣，而且在發生雷擊超量時，也能夠徹底脫扣。

為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種電源類的防雷器熱脫離裝置，包括金屬片，該金屬片的一端被固定，該金屬片的另一端設置有尖端形狀的尖端部，在該尖端部上設置有凸起；所述金屬片通過該尖端部與防雷器件引腳焊接；其中，所述金屬片尖端到所述凸起之間為焊接處。

上述技術方案中，所述焊接方式為無鉛焊接。

上述技術方案中，還包括託板，通過鎖固件將所述金屬片的一端固定於該託板上。

上述技術方案中，在所述託板上設置有金屬件，該金屬件位於所述尖端部脫離後的復位之處，使所述尖端部脫離復位後與所述金屬件接觸從而導通所述金屬件和鎖固件。

上述技術方案中，還包括壓片，該壓片的一端通過所述鎖固件固定於所述託板上，並且該壓片將所述金屬片向所述託板方向擠壓。

上述技術方案中，所述金屬片為銅片。

上述技術方案中，所述金屬片為雙金屬片，該雙金屬片中，與所述防雷器件引腳連接的一側為主動層，另一側為被動層。

上述技術方案中，設置有一單向阻擋件，防止所述金屬片高溫形變後降溫復位。

上述技術方案中，所述金屬片為記憶金屬。

上述技術方案中，設置有一單向阻擋件，防止所述金屬片高溫形變後降溫復位。

本發明的有益效果是：

1、發生工頻過電流時，能夠迅速啟動熱脫離裝置；

2、熱脫離裝置脫扣徹底，不會發生焊錫拉絲粘連現象；

3、發生超量浪湧衝擊時，熱脫離裝置啟動，提示防雷器損壞；

4、本裝置完全做到無鉛環保，徹底結束熱脫離裝置的有鉛時代；

5、焊接工藝可自動化生產，提高生產效率，降低勞動力成本。

附圖說明

圖1是現有技術熱脫離裝置中熱脫扣引腳未脫離時的結構示意圖；

圖2是現有技術熱脫離裝置中熱脫扣引腳脫離後的結構示意圖；

圖3是現有技術熱脫離裝置中熱脫扣引腳脫離後發生焊錫拉絲現象的狀態示意圖；

圖4是本發明金屬片的俯視結構示意圖；

圖5是本發明金屬片的側視結構示意圖；

圖6是本發明實施例一熱脫離裝置未脫離時的結構示意圖；

圖7是本發明實施例一熱脫離裝置脫離後的結構示意圖；

圖8是本發明實施例二熱脫離裝置未脫離時的結構示意圖；

圖9是本發明實施例二熱脫離裝置脫離後的結構示意圖；

圖10是本發明實施例三熱脫離裝置未脫離時的結構示意圖；

圖11是本發明實施例三熱脫離裝置脫離後的結構示意圖。

圖中，1、金屬片；2、尖端部；3、凸起；4、防雷器件引腳；5、無鉛焊錫；6、託板；7、鎖固件；8、金屬件；9、壓片；10、主動層；11、被動層；12、單向阻擋件；30、熔線；31、高溫區；32、加溫區；33、散流區。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

本文提到的防雷器本體器件是指應用在低壓電源類防雷器上的氧化鋅壓敏電阻或陶瓷氣體放電管或二者的串聯複合器件。

本文提到的熱脫離裝置，也叫做熱脫扣裝置或熱穩定裝置，是電源類防雷器必須配備的安規要求的安全裝置。

如圖4、5、6、7所示，一種電源類的防雷器熱脫離裝置，包括金屬片1，該金屬片1的一端被固定，該金屬片1的另一端設置有尖端形狀的尖端部2，該尖端部2表面積小，並且在該尖端部2上設置有凸起3，該凸起3由金屬片1衝壓成型而得；所述金屬片1彎曲並通過該尖端部2與防雷器件引腳4焊接；其中，所述金屬片1尖端到所述凸起3之間為焊接處。所述金屬片1為銅片。

其中，所述焊接方式為無鉛焊接。無鉛焊接的使用符合環保要求。無鉛焊接中所使用的無鉛焊錫5其熔點要比有鉛焊錫的高，那麼要使無鉛焊錫5熔化就需要更加高的溫度。

其中，還包括託板6，通過鎖固件7將所述金屬片1的一端固定於該託板6上。鎖固件7為壓制銅鉚釘。

其中，在所述託板6上設置有金屬件8，該金屬件8位於所述尖端部2脫離後的復位之處，使所述尖端部2脫離復位後與所述金屬件8接觸從而導通所述金屬件8和鎖固件7。金屬件8為銅釘，作為遙信觸點，提供常開或常閉信號，讓用戶了解工作狀態。

其中，還包括壓片9，該壓片9的一端通過所述鎖固件7固定於所述託板6上，並且該壓片9將所述金屬片1向所述託板6方向擠壓。本實施例中壓片9為鋼壓片，為金屬片1提供脫離動作時所需要的外力（輔助力）。

實施例一的熱脫離工作過程：

1、未脫離狀態

該脫離裝置與防雷器件連接後，未脫離狀態。

如圖6所示：金屬片1與防雷器件引腳4通過無鉛焊錫5焊接連通，被壓片9壓制。金屬片1與金屬件8未連接，金屬件8與鎖固件7未連通。

2、脫離狀態

發生工頻過電流時，該脫離裝置與防雷器脫開。

如圖7所示：工頻過電流經過防雷器引腳，流經金屬片1時，焊接處的無鉛焊錫5熔化鬆動，被壓片9壓制的金屬片1向下移動，與金屬件8接觸，導通金屬件8與鎖固件7，完成徹底脫離動作，且沒有拉絲。

如圖8、9所示，實施例二，所述金屬片1為雙金屬片，該雙金屬片中，與所述防雷器件引腳4連接的一側為主動層10，另一側為被動層11。

其中，設置有一單向阻擋件12，防止所述金屬片1高溫形變後降溫復位。

如圖10、11所示，實施例三，所述金屬片1為記憶金屬。

其中，設置有一單向阻擋件12，防止所述金屬片1高溫形變後降溫復位。

上述的實施例二和實施例三中的雙金屬片1和記憶金屬都是具有達到一定溫度會發生形變的，所以可以在不需要外力（壓片9）的輔助下進行脫離。當然為了避免溫度回落之後的形變恢復，需要設置單向阻擋件12來防止其重新與防雷器引腳接觸導通。單向阻擋件12的結構屬於現有技術，在此不再贅述。

本發明的工作原理：凸起3尖端的角線為熔線30，熔線30前端（即焊接處）為與防雷器件引腳4焊接的位置，熔線30後端的表面積逐漸開闊變寬。由於該尖端部2和凸起3，利用了電流的尖端聚集效應和熱能尖端聚集效應，可以使尖端聚集大量熱量。該熔線30將尖端部2劃分為位於熔線30前端的高溫區31、位於熔線30的加溫區32、以及位於熔線30後端的散流區33。

當發生工頻過電流時，工頻過電流經過防雷器件引腳4與高溫區31的焊接連接向下傳遞，但高溫區31的面積和接觸面遠遠小於防雷器件引腳4焊接面，使得工頻過電流經過時，因為電流尖端集聚效應，流經高溫區31的電流路徑突然變小，線阻變大，電流做功，使得高溫區31的溫度迅速上升。而此時，受工頻過電流影響，防雷器件本身亦開始發熱，熱量通過防雷器件引腳4與高溫區31的焊接連接向下傳遞，也會因為高溫區31的面積和接觸面遠遠小於防雷器件引腳4焊接面，因為熱量尖端集聚效應，使得熱量在高溫區31集聚。

為了保證高溫區31的溫度足以熔融（溫度需在260℃以上）該區域的無鉛焊錫5並保持一定的時間以確保焊錫徹底熔融，在金屬片1尖端處，設置了熔線30凸起3，即經過衝壓後的凹凸面加溫區32，該區域的凸起3，使得流經的熱量或電流，均需要經過熔線30，並因熔線30的銳角尖端結構，在此處再次形成熱集聚，熱能分別向高溫區31和散流區33擴散。在擴散工程中，對高溫區31產生了保溫、加溫的作用，令高溫區31的溫度能夠有一定時間的保持；而散流區33則會將多餘的溫度或電流擴散下去。

此時，高溫區31即擁有了足夠熔融無鉛焊錫5的高溫，也有了維持高溫的條件，使得銅片具備了與防雷器件引腳4徹底脫離的條件。

而高溫區31與防雷器引腳的焊接，採用貼片式焊接，並且因為高溫區31面積有限，使得焊接時的焊錫量可以控制，大大提高了生產效率。

在高溫區31使用無鉛焊錫5，解決了環保問題。

在高溫區31使用無鉛焊錫5，而無鉛焊錫5因為不含鉛，所以粘性差，不會發生脫離拉絲的現象。

因為高溫區31的溫度在無鉛焊錫5熔點以上，且可以保持一定的時間，所以可以確保脫離動作的啟動條件。

如下，為浪湧經過熱脫離裝置的兩種情形：

1、防雷器件防護量級內的浪湧經過熱脫離裝置時，該裝置不動作，不會發生熱脫離。這是因為此時的浪湧能量在金屬片1的高溫區31和加溫區32無法形成可以將無鉛焊錫5熔融的高溫，不足以啟動熱脫離裝置。

2、發生超量浪湧時，熱脫離裝置啟動。

雖然超量浪湧經過時間很短，但由於浪湧本身攜帶的強大能量，在設置好的金屬片1的高溫區31形成高溫，並在加溫區32持續做功，繼續升溫，使焊錫熔融，達到脫離的目的。

至於超量浪湧衝擊時熱脫離裝置的動作過程，與發生工頻過電流時的工作過程完全一致，這裡不再贅述。

以上的實施例只是在於說明而不是限制本發明，故凡依本發明專利申請範圍所述的方法所做的等效變化或修飾，均包括於本發明專利申請範圍內。