節能型大電流低功耗ntc器件的製作方法

2023-06-26 19:06:21 1

專利名稱：節能型大電流低功耗ntc器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種節能型大電流低功耗NTC器件，廣泛應用 於大功率的轉換電源、開關電源、UPS電源、各類大功率照明燈具、 電動機軟啟動等領域。
背景技術：
目前，大功率型NTC熱敏電阻器是由電極引線、NTC晶片、包封 材料等組成的分立安裝的圓片形元件，應用於電路中起浪湧電流抑制 作用。由於其常溫電阻值為0.5 50Q，穩態工作電流為6 60A，在 通電工作時元件自身發熱溫度升高阻值降低，穩態工作電流下電阻值 為30 300mQ，功率消耗10 20w，元件本體表面溫度高達150。C以 上。因此既不利於節能，又對電路中其他元件產生不良影響，難以在 更大電流、較小空間的場合下廣泛應用。
實用新型內容
本實用新型的目的是針對現有的大功率型NTC熱敏電阻器功率 消耗大、發熱量大、溫度高、導通電流能力低的不足，提供一種節能 型大電流低功耗NTC器件，該器件不僅能起到浪湧電流抑制的作用， 而且工作電流大、消耗功率小，工作狀態下表面溫度低，是節能型大 電流低功耗器件。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是 一種節能型大 電流低功耗NTC器件，包括NTC熱敏電阻晶片(l)、定電極片(2)、 動電極片(3)和絕緣外殼(6)，定電極片(2)和動電極片(3)與 NTC陶瓷晶片(1)通過定電極片(2)和動電極片(3)的大接觸面 多接觸點彈性壓力銅片接觸實現電氣連接，動電極片(3) —端設有雙金屬片(4)，雙金屬片(4) 一端部設有動電接點觸頭(5A)，定 電極片(2) —端延長設有定電接點觸頭(5B)，定電接點觸頭(5B) 與動電接點觸頭(5A)之間設有觸頭間隙(5C)，上述雙金屬片(4)、 動電接點觸頭(5A)和定電接點觸頭(5B)構成雙金屬熱自保開關 (7)，熱自保開關(7)與NTC晶片(1)通過定電極片(2)和動電 極片(3)並聯。
所述的NTC熱敏電阻晶片(1)由高性能NTC熱敏電阻陶瓷基 片、燒滲於陶瓷基片的導電層銀電極和塗覆於基片和銀電極上的抗氧 化塗層組成無引線圓片或方片形結構，大小為015 60rnrnx3.0 15腿或15 60mmxl5 60mmx3.0 15mm，電阻值為0.5 50Q， 穩態工作電流為6 60A。
所述的雙金屬片(4)形狀為條形、L形或U形，雙金屬片(4) 有效尺寸為10 60mmx2.5 15mmx0.3 5mm，電阻值為0.2 25mQ，電阻率為3.0 162|iQ'cm，工作電流為6 200A，消耗功率 為0.5 10w。
所述的定電極片(2)和動電極片(3)由與外電路焊接的銅鍍錫 引出線端子或與外電路螺絲緊固連接的銅鍍鉻引出線端子和大接觸 面多接觸點彈性壓力片構成。
所述的動電接點觸頭(5A)與定電接點觸頭(5B)之間的觸頭 間隙(5C)為0.2 5mm。
所述的絕緣外殼(6)由相對隔離的固定腔(6A)與熱容腔(6B)、 引出線端子出口、蓋板和安裝孔組成，固定腔(6A)內設有NTC陶 瓷晶片(1)、定電極片(2)和動電極片(3)，熱容腔(6B)內設有 熱自保開關(7)，熱容腔(6B)設置在固定腔(6A)的側面、下面 或上面。
本實用新型與現有的大功率NTC熱敏電阻器相比，其優點是 本實用新型的NTC熱敏電阻晶片在通電工作時起浪湧抑制作用 並發熱，熱量傳導到雙金屬片使之變形彎曲使熱自保開關接通並且將NTC陶瓷晶片短路，NTC陶瓷晶片幾乎不再有電流流過，電流流經雙 金屬片使雙金屬片發熱維持電接點觸頭的可靠接觸。雙金屬片的電阻 值比NTC陶瓷晶片在穩態電流下的電阻值要小很多，因此既可以導通 更大的電流，也可以保持較小的功率消耗，器件本身的溫度就降低了 很多，是一種大電流、低功耗的節能型NTC器件。本實用新型不僅能 起到浪湧電流抑制的作用，而且工作電流大、消耗功率小，工作狀態 下表面溫度低，是節能型大電流低功耗器件。本實用新型利用NTC 熱敏電阻晶片及雙金屬片各自的特有功能進行組合，原理明確、結構 簡單、可靠性高，使用範圍更廣闊。

圖l是本實用新型的電路原理圖。
圖2是本實用新型的實施例之一結構示意圖。
圖3是本實用新型的實施例之二結構示意圖。
圖4是本實用新型的實施例之三結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
一種節能型大電流低功耗NTC器件，包括NTC熱敏電阻晶片 (1)、定電極片(2)、動電極片(3)和絕緣外殼(6)，定電極片(2) 和動電極片(3)與NTC陶瓷晶片(1)通過定電極片(2)和動電極 片(3)的大接觸面多接觸點彈性壓力銅片接觸，動電極片(3) —端 設有雙金屬片(4)，雙金屬片(4)端部設有動電接點觸頭(5A)， 定電極片(2) —端延長設有定電接點觸頭(5B)，定電接點觸頭(5B) 與動電接點觸頭(5A)之間設有觸頭間隙(5C)，上述雙金屬片(4)、 動電接點觸頭(5A)和定電接點觸頭(5B)構成雙金屬熱自保開關 (7)，熱自保開關(7)與NTC熱敏電阻晶片(1)通過定電極片(2) 和動電極片(3)形成並聯電路連接關係。如圖1所示，圖中Rt代表 NTC熱敏電阻晶片(1)， Kt代表雙金屬熱自保開關(7)。將大功率 NTC熱敏電阻陶瓷晶片(1)、熱自保開關(7)組裝在絕緣外殼(6) 內，在接通電源時，電流由定電極片(2)、 NTC晶片(1)、動電極片(3)形成通路，對電路中的浪湧電流進行抑制，NTC晶片(1) 發熱溫度升高，熱量同時傳導到雙金屬片(4)上，雙金屬片(4)變 形彎曲接通動電接點觸頭(5A)與定電接點觸頭(5B)，熱自保開關 (7)閉合，對NTC晶片(1)進行短路。電流流經雙金屬片(4)使 雙金屬片(4)發熱維持定電接點觸頭(5B)和動電接點觸頭(5A) 的可靠接觸。
雙金屬片(4)的幾何形狀、尺寸及電阻值是根據額定工作電流 設計的，電路中的電流主要由雙金屬熱自保開關(7)形成通路，該 雙金屬片(4)在額定工作電流下消耗功率發熱變形彎曲，維持熱自 保開關(7)可靠接通。這樣，雙金屬片(4)只需消耗很小的功率就 能導通較大的工作電流，而NTC陶瓷晶片(1)本身幾乎不再消耗功 率。雙金屬片的電阻值0.2 25mQ比NTC晶片在穩態電流下的電阻 值30 300mQ要小很多，因此既可以導通更大的電流，也可以保持 較小的耗散功率，器件本身的溫度低於80°C，是一種節能型大電流 低功耗的器件。
所述的大功率NTC熱敏電阻晶片(1)由高性能大功率NTC熱 敏電阻陶瓷基片、燒滲於陶瓷基片的導電層銀電極、塗覆於基片和電 極上的抗氧化塗層組成，為無引線圓片或方片形結構，其穩態工作電 流下截面功率密度為0.8 4w/cm2，材料常數B值2500 3500，電阻 率p為60 1100Q，mm。燒滲於陶瓷基片的導電層銀電極的面積為基 片面積的60 80%，導電層必須均勻、緻密、附著牢固，邊沿整齊無 缺陷，厚度^12nm。塗覆於基片和電極上的抗氧化塗層緻密牢固、柔 性附著，厚度3~6拜，塗層不得妨礙電極的導電性能。與定電極片(2) 和動電極片(3)通過壓力接觸實現電氣連接，其電阻值範圍0.5 50Q、 穩態工作電流範圍6 60A、尺寸範圍0)15 60mmx3.0 15mm或 15 60mmxl5 60mmx3.0 15mm。
NTC熱敏電阻晶片(1)是本實用新型能夠實現浪湧電流抑制 的核心元件，具有數倍甚至數十倍於穩態工作電流的耐浪湧電流能力，有效的加以利用可以導通更大的電流是本實用新型的關鍵技術之
一。以圓片形為例例(l)陶瓷基片尺寸015 30mmx3 8mm，電阻 值1.0 50Q，穩態工作電流6 25A，耐浪湧電流6 80A;例(2)陶
流15 45A，耐浪湧電流50 150A;例(3)陶基片尺寸。45 60mmxlO 15mm，電阻值0.5 20Q，穩態工作電流30 60A，耐浪 湧電流120 200A。
所述的雙金屬熱自保開關(7)是本實用新型的又一關鍵技術， 雙金屬片(4)具有受熱或發熱變形彎曲其自由端產生位移、冷卻後 恢復原始形狀的特性，同時又具有電阻率小、工作溫度高的特性，利 用這些特性設計成熱自保開關(7)，其由雙金屬片(4)、定電接點觸 頭(5B)、動電接點觸頭(5A)和觸頭間隙(5C)組成。
所述的定電極片(2)和動電極片(3)由電極引出線端子和大接 觸面多接觸點彈性壓力片構成，定電極片(2)電極引出線端子的設 計必須兼顧安裝可靠性和導電能力其引出線端子可設計為焊接式或 螺絲緊固式連接；與NTC陶瓷晶片(1)壓力接觸處設計為大接觸面、 多接觸點的彈性壓力片形式，定電接點觸頭(5B)可鉚接或焊接在 定電極片(2) —端延長端子線上，動電極片(3)引出線端子的設計 必須兼顧安裝可靠性和導電能力，其引出線端子可設計為焊接式或螺 絲緊固式連接；與NTC陶瓷晶片(1)壓力接觸處設計為大接觸面、 多接觸點的彈性壓力片形式，還需考慮雙金屬片(4)的固定端到動 電接點觸頭的有效長度，雙金屬片(4)固定端焊接在動電極片(3) 的彈性壓力片上以保證熱量的良好傳導，自由端焊接或鉚接動電接點 觸頭(5A)。定電極片(2)和動電極片(3)材料為銅鍍錫或鍍鉻， 定電接點觸頭(5B)和動電接點觸頭(5A)材料為銀銅合金。
雙金屬片(4)是熱自保開關(7)的的核心元件。雙金屬片(4) 材料以電阻型雙金屬為宜，其電阻率範圍為3.0 162^^cm，可在幾 何形狀及尺寸限定的條件下滿足各種電阻值即耗散功率的需要，為了 在較低的溫度下產生足夠的位移，還需兼顧選擇比較大的比彎曲K
12mm，電阻值0.8 30Q，穩態工作電值。雙金屬片(4)的阻值範圍為0.2 25mD;工作電流為6 200A; 功率消耗為0.5 10w;形狀為條形、L形或U形，雙金屬片的有效尺 寸為長度為10 60mm、寬度為2.5 15mm、厚度為0.3 5.0mm。
雙金屬片(4)應用舉例例(l)有效尺寸為10 25mmx2.5 6mmx0.3 3mm，電阻值為0.5 25 mQ，工作電流為6 80A，耗散 功率為0.5 5w;例(2)有效尺寸為20 40mmx4 10mmxi.o 4.0mm， 電阻值為0.3 lmQ，工作電流為70 150A，耗散功率為4 8w;例 (3)有效尺寸為35 60mmx8 15mmx2 5mm，電阻值為0.2 0.5mQ， 工作電流為120 200A，耗散功率為6 10w。
觸頭間隙(5C)直接影響器件的浪湧電流抑制效果和穩態工作 時的功率消耗即器件表面溫度，其間隙為0.2 5mm。
所述的絕緣外殼(6)由相對隔離的固定腔(6A)與熱容腔(6B)、 引出線端子出口、蓋板和安裝孔組成，固定腔(6A)內設有NTC熱 敏電阻晶片(1)、定電極片(2)和動電極片(3)，熱容腔(6B)內 設有熱自保開關(7)，熱容腔(6B)設置在固定腔(6A)的側面、 下面或上面。固定腔(6A)的尺寸結合NTC陶瓷晶片(1)尺寸及定 電極片(2)和動電極片(3)的尺寸確定，確保安裝牢固可靠。熱容 腔(6B)是熱自保開關(7)的工作空間，其大小與散熱程度影響著 器件的消耗功率。絕緣外殼(6)材料要求最高工作溫度為20(TC 。
如圖2 4所示，組裝時，將定電極片(2)、動電極片(3)的電 極引出線端子分別從絕緣外殼(6)上各自的出口穿出調整好相互位 置，將NTC陶瓷晶片(1)插入兩電極的彈性壓片之間，視情況加入 導電、導熱膠粘劑或矽脂，確保良好的電接觸與熱傳導，調整好定電 接點觸頭(5B)和動電接點觸頭(5A)之間的觸頭間隙(5C)，用膠 粘劑或螺絲將定電極片(2)和動電極片(3)固定在絕緣外殼(6) 上，然後蓋好蓋板並固定，組裝即完成。
權利要求1、一種節能型大電流低功耗NTC器件，包括NTC熱敏電阻晶片(1)、定電極片(2)、動電極片(3)和絕緣外殼(6)，其特徵在於定電極片(2)和動電極片(3)與NTC晶片(1)通過定電極片(2)和動電極片(3)的大接觸面多接觸點彈性壓力銅片接觸實現電氣連接，動電極片(3)一端設有雙金屬片(4)，雙金屬片(4)一端部設有動電接點觸頭(5A)，定電極片(2)一端延長設有定電接點觸頭(5B)，定電接點觸頭(5B)與動電接點觸頭(5A)之間設有觸頭間隙(5C)，上述雙金屬片(4)、動電接點觸頭(5A)和定電接點觸頭(5B)構成雙金屬熱自保開關(7)，熱自保開關(7)與NTC晶片(1)通過定電極片(2)和動電極片(3)並聯。
2、 如權利要求1所述的節能型大電流低功耗NTC器件，其特 徵在於所述的NTC熱敏電阻晶片(1)由高性能NTC熱敏電阻陶 瓷基片、燒滲於陶瓷基片的導電層銀電極和塗覆於基片和銀電極上的 抗氧化塗層組成無引線圓片或方片形結構，大小為015 60mmx3.0 15mm或15 60mmxl5 60mmx3.0 15mm，電阻值為 0.5 50Q，穩態工作電流為6 60A。
3、 如權利要求1所述的節能型大電流低功耗NTC器件，其特 徵在於所述的雙金屬片(4)形狀為條形、L形或U形，雙金屬片(4)有效尺寸為10 60mmx2.5 15mmx0.3 5mm，電阻值為0.2 25mQ，電阻率為3.0 162^iD'cm，工作電流為6 200A，消耗功率 為0.5 10w。
4、 如權利要求1所述的節能型大電流低功耗NTC器件，其特徵 在於所述的定電極片(2)和動電極片(3)由與外電路焊接的銅鍍 錫引出線端子或與外電路螺絲緊固連接的銅鍍鉻引出線端子和大接 觸面多接觸點彈性壓力片構成。
5、 如權利要求1所述的節能型大電流低功耗NTC器件，其特徵 在於所述的動電接點觸頭(5A)與定電接點觸頭(5B)之間的觸 頭間隙(5C)為0.2 5腿。
6、 如權利要求1所述的節能型大電流低功耗NTC器件，其特徵 在於所述的絕緣外殼(6)由相對隔離的固定腔(6A)與熱容腔(6B)、 引出線端子出口、蓋板和安裝孔組成，固定腔(6A)內設有NTC芯 片(1)、定電極片(2)和動電極片(3)，熱容腔(6B)內設有熱自 保開關(7)，熱容腔(6B)設置在固定腔(6A)的側面、下面或上 面。
專利摘要本實用新型涉及一種節能型大電流低功耗NTC器件，包括NTC熱敏電阻晶片、定電極片、動電極片和絕緣外殼，定電極片和動電極片之間設有雙金屬熱自保開關，熱自保開關與NTC熱敏電阻晶片並聯。本實用新型具有以下優點NTC陶瓷晶片在通電工作時起浪湧抑制作用並發熱，熱量傳導到雙金屬片使之變形彎曲，熱自保開關接通。雙金屬片的電阻值很小，既可以導通更大的電流，也可以保持較小的功率消耗，因此本實用新型不僅能起到浪湧電流抑制的作用，而且工作電流大、消耗功率小，工作狀態下表面溫度低，是節能型大電流低功耗器件。本實用新型利用NTC熱敏電阻晶片及雙金屬片各自的特有功能進行組合，結構簡單、可靠性高，使用範圍更廣闊。
文檔編號H01C7/04GK201355596SQ200920031769
公開日2009年12月2日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者楊寬讓 申請人:楊寬讓