熔斷電阻器的製作方法

2023-06-08 13:58:21 3

本實用新型涉及電力設備領域，具體而言，涉及一種熔斷電阻器。

背景技術：

保險絲是電力輸電領域常用的安全器件，傳統的保險絲的熔絲在玻璃管或者陶瓷管裡面再配合端帽和引線，電流變化時其電阻產生的熱量不易控制，從而使熔斷時間的分散性太大，使用的安全性大大降低。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於提供一種熔斷電阻器，以至少解決現有技術中保險絲的產生的熱量不易控制進而導致熔斷溫度和熔斷時間不易控制的問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型，提供了一種熔斷電阻器，包括：第一連接端子和第二連接端子；熔斷體，分別與第一連接端子和第二連接端子連接；其中，熔斷體為銅、錫合金體。

進一步地，第一連接端子和第二連接端子為純銅基體。

進一步地，第一連接端子、第二連接端子和熔斷體為一體成型，熔斷體採用滲錫工藝形成銅、錫合金體。

進一步地，熔斷體為直杆形。

進一步地，熔斷體為「V」字形。

進一步地，熔斷體為「Z」字形。

進一步地，熔斷體為「S」形。

進一步地，熔斷體為片狀體，熔斷體沿其厚度方向開設有多個通孔。

進一步地，熔斷電阻器還包括：絕緣外殼，設置在第一連接端子和第二連接端子的一端，第一連接端子和第二連接端子的至少部分以及熔斷體位於絕緣外殼內。

進一步地，絕緣外殼上開設有通氣孔。

應用本實用新型技術方案的熔斷電阻器，通過設置第一連接端子和第二連接端子，在第一連接端子和第二連接端子之間設置有分別與第一連接端子和第二連接端子連接的熔斷體，熔斷體為銅、錫合金體，採用銅、錫合金體的熔斷體上沒有斷點，可以精確確定熔斷體的電阻率，從而確定其熔斷溫度和熔斷時間，解決了現有技術中的保險絲產生的熱量不易控制進而導致熔斷溫度和熔斷時間不易控制的問題，有效提高了電路工作的安全性，同時大幅度提高了工作的電壓範圍，擴展了熔斷電阻器的使用範圍。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本實用新型實施例可選的一種熔斷電阻器的結構示意圖；

圖2是根據本實用新型實施例可選的第二種熔斷電阻器的結構示意圖；

圖3是根據本實用新型實施例可選的第三種熔斷電阻器的結構示意圖；

圖4是根據本實用新型實施例可選的第四種熔斷電阻器的結構示意圖；

圖5是根據本實用新型實施例可選的第五種熔斷電阻器的結構示意圖；

圖6是根據本實用新型實施例可選的熔斷體的滲錫過程結構變化示意圖；

圖7是根據本實用新型實施例可選的熔斷電阻器的熔斷體的電阻值分布與熔斷時間的對應關係圖；

圖8是根據本實用新型實施例可選的熔斷電阻器的熔斷體在正常工作和未分斷情況下的電流對比示意圖；

圖9是根據本實用新型實施例可選的熔斷電阻器的熔斷體在熔斷過程中結構變化示意圖；

圖10是根據本實用新型實施例可選的熔斷電阻器的熔斷體在熔斷過程中的電流變化示意圖；以及

圖11是根據本實用新型實施例可選的熔斷電阻器的熔斷體在熔斷過程中的溫度變化示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、第一連接端子；20、第二連接端子；30、熔斷體；40、絕緣外殼；41、通氣孔。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本實用新型保護的範圍。

根據本實用新型實施例的熔斷電阻器，如圖1至圖5所示，包括：第一連接端子10、第二連接端子20和熔斷體30；熔斷體30分別與第一連接端子10和第二連接端子20連接；其中，熔斷體30為銅、錫合金體。

應用本實用新型技術方案的熔斷電阻器，通過設置第一連接端子10和第二連接端子20，在第一連接端子10和第二連接端子20之間設置有分別與第一連接端子10和第二連接端子20連接的熔斷體30，熔斷體30為銅、錫合金體，採用銅、錫合金體的熔斷體30上沒有斷點，可以精確確定熔斷體30的電阻率，從而確定其熔斷溫度和熔斷時間，解決了現有技術中的保險絲產生的熱量不易控制進而導致熔斷溫度和熔斷時間不易控制的問題，有效提高了電路工作的安全性，同時大幅度提高了工作電壓的範圍，擴展了熔斷電阻器的使用範圍。

為了保證第一連接端子10和第二連接端子20的導電性，可選地，第一連接端子10和第二連接端子20為純銅基體，純銅基體具有良好的導電性，電阻數值穩定、損耗低。第一連接端子10、第二連接端子20和熔斷體30採用純銅一體成型，熔斷體30採用滲錫工藝滲入少量錫形成銅、錫合金體，熔斷體30部分沒有任何的斷點，其一致性僅僅取決於熔斷體30材料的電阻率以及形狀，設計簡單易行，可靠性極高。

根據滲入錫的量的多少可以精確控制熔斷體30的電阻值，從而可以確定熔斷溫度和熔斷時間，保證在低溫下也可以正常熔斷。當不同的電流流過熔斷體30時其電阻會發生變化，同時產生熱量，在溫度達到預定溫度時熔斷，保護後級電路，確保安全。

通常的情況下金屬銅的熔點非常高，一般會達到1083.4攝氏度，通過在熔斷體30部分滲入錫會把融化的反應溫度控制在150-170攝氏度開始融化。滲錫過程中熔斷體30的結構變化如圖6所示，在剛開始時，銅基體與錫球都是固體狀；隨著溫度的升高，進入第二階段，銅基體依然為固體，錫球開始融化為液態，並開始向銅基體進行擴散；進入第三階段時，部分銅基體也開始融化為液態，錫球持續向銅基體擴散，兩者的混合部為固體和液體；在最後一個階段，銅基體和錫球完全形成液態合金，等待冷卻後即可形成銅、錫合的熔斷體30。

除過熔斷體30的材料外，通過將熔斷體30設計為不同的形狀也可以精確控制熔斷體30的電阻值。根據不同的熔斷溫度和熔斷時間要求，可選地，如圖1至圖5所示，熔斷體30可以為直杆形、「V」字形、「Z」字形、「S」形。另外，熔斷體30也可以為片狀體，片狀的熔斷體30沿其厚度方向開設有多個通孔。不同的熔斷體30的形狀在靜態電流和動態電流下具有不同的電阻值，可以根據需要選擇。

如圖7所示，通過大量的數理統計和仿真設計可以得到熔斷體30的電阻值分布與熔斷時間的對應關係，從而可以根據熔斷體30電阻值的不同判斷出熔斷電阻的熔斷時間。通過熔斷時間和熔斷體30電阻值的對應關係，可以設計出不同的熔斷時間的熔斷電阻器，達到精準地控制產品參數的效果。

熔斷體30的工作原理為：通常電路出現故障時元器件損壞，引起電路短路，這時電源就會被短路造成瞬間電流急劇增大，把設備器件進一步燒毀，會伴隨冒煙著火的現象發生。要避免這些危險因素的產生就是要限制電流而且要安全的分斷電流。如圖8所示，實線部分為正常工作時的電流，虛線部分為沒有使用熔斷電阻或者熔斷電阻沒有正常工作時的電流。

如果熔斷體30不熔斷，電流在瞬間衝擊會很大，一般為額定電流的十多倍，非常容易著火。但是如果熔斷體30工作，在電阻變大的瞬間熔斷就會把故障電流限制在安全的範圍以內，本實施例的熔斷體30可以在小於正常工作電流的半個周期內斷開，一般對於50Hz的電源其分斷時間為10ms，對於60Hz的電源其分斷時間為8.3ms，能夠快速起到斷開電路，保護後級電路的作用。

熔斷體30在具體工作時分為兩個階段，如圖9和圖10所示，在第一個階段，即在t1至t2時間段內，熔斷體30的阻值開始發生變化，產生的熱能是I2RT，t1至t2時間段內產生的熱能可以採用積分的方式計算出來。熔斷體30的電阻隨著溫度的升高會逐漸增大，電阻增大導致產生的熱量進一步增大，這是一個正反饋的過程，熔斷體30由固態向液態變化，最終會變軟成液態狀；在第二個階段內，即在t2至t3時間段內，液態狀的合金體由於重力的作用會脫離熔斷體30的本體，這時就會電離空氣形成打火時間，兩段熔斷體30之間開始飛弧並繼續灼燒後面的熔斷體30，會伴隨噼啪的響聲和閃光，之後會完全的斷開，形成安全的保護間隙，電源的電壓全部加在第一連接端子10和第二連接端子20上。

如圖11所示，為熔斷體30在熔斷過程中的溫度變化。

如下表所示，為熔斷體30在不同的電流下表現出的不同的熔斷特性。

為了進行有效絕緣，從而方便使用，如圖1至圖5所示，在第一連接端子10和第二連接端子20的一端設置有絕緣外殼40，第一連接端子10和第二連接端子20的至少部分以及熔斷體30位於絕緣外殼40內，絕緣外殼40內形成腔體結構，熔斷體30位於腔體結構中，絕緣外殼40的殼壁上開設有與內部的腔體結構連通的通氣孔41，從而使熔斷體30暴露在空氣中，熔斷體30熔斷時產生的熱量能夠通過通氣孔41向外部散發，保證熔斷時產生的熱量能夠安全洩放，確保整個電路不會產生明煙明火，確保熔斷體30的在高電壓下安全分斷，保護後一級電路的安全。

通過對熔斷體30材料的選擇、結構設計以及對絕緣外殼40的結構設計，可以使熔斷電阻器的設計電壓達到250VDC/AC，甚至可以達到350V，完全滿足工頻電壓下保護使用。同時，不同的結構合計和材料選擇可以滿足不同的電流要求，設計電流可以從40mA到上百安培。

以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。