浪湧保護設備的製作方法
2023-08-05 04:51:56
專利名稱：浪湧保護設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於為電路提供過電壓保護的浪湧保護設備。
背景技術：
浪湧保護設備(Surge Protection Device，SPD)，也可以稱為電湧保護器、過電壓保護器。浪湧保護設備可以對電路中的負載起到保護作用，使其能夠經受瞬間過電壓或者雷電流的衝擊。更具地講，過電壓保護器一般與負載並聯，並安裝在負載的上級，當電路正常運行時，過電壓保護器呈高阻態，其並不影響負載的正常工作；當電路出現瞬時過電壓或雷電流衝擊時，過電壓保護器將呈現非常低的阻態，相當於瞬間導通，將電流分流入地，從而保證下級並聯負載兩端的殘餘電壓水平在負載能夠承受的一定安全範圍內。公知的浪湧保護設備包括可變電阻和熱脫扣器，該可變電阻裝置如金屬氧化物變阻器M0V(電壓限制型)或氣體放電管GDT(電壓開關型)。可變電阻裝置在電路的正常工作電壓下呈現高阻態，而在瞬間過電壓例如雷擊時呈現非常低的電阻態，從而實現SPD的高電壓下具有低電阻而低電壓下具有高電阻的功能。熱脫扣器通常通過低溫焊料與可變電阻裝置串聯。對於高性能的SPD，則要求熱脫扣器既能在經受過電壓或雷電流衝擊時具有良好的耐受性，即熱脫扣器與可變電阻裝置的焊接部分保持良好的超低電阻特性，從而使得高電流能夠通過SPD導入大地，可靠地保護並聯的下級負載；又要求熱脫扣器隨著時間推移或經受多次衝擊後，在可變電阻裝置由於漏電流逐漸增大而導致其本體溫度逐漸升高的過程中或可變電阻裝置經受超過其設計名義值的過電流衝擊時，可變電阻裝置傳導非正常冗餘熱量熔化焊料，熱脫扣器脫扣將動靜電極分離，切斷電路而使SPD退出電路，並通知用戶更換新的SPD。焊料是一種特殊合金，SPD對這種焊料的要求較高，焊料的優劣直接影響了 SPD的性能，例如可靠性、安全性以及使用壽命等性能。
發明內容
鑑於現有技術中存在的上述問題而作出本發明，根據本發明的實施例，提供一種不使用焊料的浪湧保護設備。具體地，根據本發明的一個實施例的浪湧保護設備包括可變電阻裝置；驅動機構；驅動限制機構，其與所述可變電阻裝置固定連接；致動機構，其受所述驅動機構施加的驅動其移動的移位力和所述驅動限制機構施加的與所述移位力相反的限制其移動的限位力的共同作用而保持相對靜止；可移動電極，其與所述致動機構固定連接，並且可以與所述可變電阻裝置保持電連接或電斷開；第一電連接裝置，其電連接在所述可變電阻裝置和外部電路之間；第二電連接裝置，其電連接在所述可移動電極和外部電路之間；其中，在所述限位力消失的情況下，所述移位力驅動所述致動機構移動，從而使固定在所述致動機構上的所述可移動電極從與所述可變電阻裝置電連接位置移動至電斷開位置。根據本發明的實施例，由於浪湧保護設備不使用焊料，從而克服焊料優劣對浪湧保護設備性能的制約。
根據本發明的實施例，通過閱讀結合附圖考慮的以下本發明的優選實施例的詳細描述，將更好地理解本發明的以上和其他目標、特徵、優點和技術及工業重要性。
圖1示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的總體結構框圖；圖2示出根據本發明實施例的浪湧保護設備在裝配狀態下的結構框圖；圖3示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前結構；圖4示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後結構；圖5示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前電氣連接結構；圖6示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後電氣連接結構；圖7示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前狀態；以及圖8示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後狀態。
具體實施例方式下面結合
本發明的示例性實施例。圖1示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的總體結構框圖。該浪湧保護設備包括可變電阻裝置4 ；驅動機構8 ；驅動限制機構11，其與可變電阻裝置4固定連接；致動機構5，其受驅動機構8施加的驅動其移動的移位力和驅動限制機構11施加的與移位力相反的限制其移動的限位力的共同作用而保持相對靜止；可移動電極7，其與致動機構5固定連接，並且可以與可變電阻裝置4保持電連接或電斷開，如圖1中虛線所示；第一電連接裝置 9，其電連接在所述可變電阻裝置4和外部電路之間；第二電連接裝置3，其電連接在所述可移動電極7和外部電路之間；其中，在限位力消失的情況下，移位力驅動致動機構5移動，從而使固定在致動機構5上的可移動電極7從與可變電阻裝置4電連接位置移動至電斷開位置。圖2示出根據本發明實施例的浪湧保護設備在裝配狀態下的結構框圖。如圖2所示，該浪湧保護設備還可以包括支架1來容納可變電阻裝置4、驅動機構8、驅動限制機構 11、致動機構5和可移動電極7，其中致動機構5可以完全位於支架1的範圍內，可以部分與支架1的邊緣對齊，也可以部分位於支架1的範圍之外。整個浪湧保護設備還可以包括殼體100，可以將其餘部件封閉地罩住，如後文的圖7及圖8所示，在殼體100的一側可以開有透明窗口 110。可變電阻裝置4可以是常規的金屬氧化物變阻器M0V(電壓限制型)或氣體放電管GDT (電壓開關型)。在本實施例中，可變電阻裝置4是有一定厚度的片狀結構M0V，該片狀具有兩個明顯大面積的主體面，其主體面周圍的外輪廓基本上達到支架1。本領域技術人員可以認識到，只要可變電阻裝置4能夠滿足說明書中描述的與其它部件的連接和位置關係，其可以是任何其它的形狀，例如正方體、長方體、圓柱體、橢圓柱體等等。驅動機構8可以是任何能夠儲存勢能並通過對外做功而施加力的裝置，其例如可以是彈簧和彈性彎曲杆中的至少一種，用來對致動機構5施加可使其移動的移位力，彈簧可以是拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧中的至少一種，彈性彎曲杆可以是彎曲推桿和彎曲拉杆中的至少一種，也可以是上述各種彈簧的組合、各種彈性彎曲杆的組合或者任意彈簧和任意彈性彎曲杆的組合。驅動限制機構11可以是雙金屬片或三金屬片，其受熱可以彎曲變形。本領域技術人員可以認識到，驅動限制機構11可以是任何類型的受熱可以變形的部件，其材料可以是任何受熱可以彎曲變形或位移變形的材料，可以是金屬材料，也可以是其它材料，例如塑料等等，其形狀可以是任何受熱可以彎曲變形或位移變形的形狀，可以是片狀，也可以是其它形狀，例如簧狀、杆狀等等。圖3示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前結構；圖4示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後結構。如圖3所示，第一電連接裝置9和第二電連接裝置3在支架1的外部，可變電阻裝置4在支架1內部，並且其上固定有固定夾10。驅動機構8位於支架1和致動機構5之間並對致動機構5施加可使其移動的移位力。如圖4所示，驅動限制機構11具有第一末端111和第二末端112。該第一末端111 可以與可變電阻裝置4直接連接，即可以不採用固定夾10，或者可以如圖3和圖4所示，該第一末端111可以連接在與可變電阻裝置4連接的固定夾10上，該固定夾10可以是具有良好導熱性能且具有一定強度的金屬或非金屬。該第一末端111與可變電阻裝置4的連接方式以及固定夾10與可變電阻裝置4的連接方式可以是焊接，也可以是利用耐高溫粘合劑來粘接，該第一末端111與固定夾10的連接方式可以是鉚接、焊接或利用耐高溫粘合劑來粘接。本領域技術人員可以認識到，使連接雙方相對位置固定的任何其它連接方式也是可行的。該第二末端112對致動機構5施加限位力，具體而言，該第二末端112可以是彎曲的，並通過彎曲的部位將致動機構5卡住或勾住，本領域技術人員可以認識到，只要能夠確保在通常的(例如，未受熱)的情況下第二末端112可以限制致動機構5而在受熱使驅動限制機構11彎曲的情況下第二末端112可以與致動機構5脫離，則第二末端112可以是任何其它結構，並且與致動機構5可以是任何其它結構和位置關係。第一末端111與可變電阻裝置4直接連接的連接位置或者上述固定夾10與可變電阻裝置4的連接位置都可以位於可變電阻裝置4的外表面，從而可以將非正常冗餘熱量傳遞至諸如雙金屬片或三金屬片的驅動限制機構11，使例如為雙金屬片或三金屬片的驅動限制機構11彎曲，這可以通過採用在同等受熱的情況下形變不同的金屬來實現。可變電阻裝置4上可以設置第二固定電極41，可移動電極7可以通過與第二固定電極41接觸而與可變電阻裝置4電連接。然而，可移動電極7和可變電阻裝置4在沒有第二固定電極41的情況下直接接觸也是可以的。如圖3所示，致動機構5包括指示電斷開狀態的第一狀態指示裝置13和第二狀態指示裝置12。第一狀態指示裝置13例如可以是本地狀態指示裝置，第二狀態指示裝置12 例如可以是遠程通信狀態指示裝置。本領域技術人員可以認識到，也可以是第一狀態指示裝置13用於以遠程通信方式指示狀態，而第二狀態指示裝置12用於在本地指示狀態。(建議後文中仍然用第一第二的說法，此處區分定義一下為好)第一狀態指示裝置13伸出在支架1外部，並且其外部一側具有與殼體外側不同的顏色來作為指示色，優選為醒目的指示色。圖3所示的第一狀態指示裝置13處在設備正常的指示狀態。如圖4所示，在例如雙金屬片或三金屬片的驅動限制機構11受熱彎曲形變後，卡
6住/勾住致動機構5的第二末端112彎曲的部分與致動機構5分離，此時，限位力消失，致動機構5受驅動機構8施加的移位力作用而運動至脫扣位置。此時，可移動電極7隨著致動機構5移動，從而與第二固定電極41電斷開。第一狀態指示裝置13上有指示色的一側到達指示窗口 110位置，從而第一狀態指示裝置13具有指示色一側的一部分可以從窗口 110 露出殼體100，第一狀態指示裝置13處在設備故障的指示狀態，其具有醒目指示色的一側會如圖8所示可以從窗口 110被觀察到，而第二狀態指示裝置12也處在設備故障的指示狀態，其不會阻擋觸發銷6而使觸發銷6被外部擠壓力擠壓至支架1內部，觸發銷6由此能夠發送遠程信號。即，浪湧保護設備從後述圖7所示的狀態轉換到後述圖8所示的狀態，使得用戶可以注意到，來實現通知用戶更換該浪湧保護設備。也就是說，如圖3所示，第二狀態指示裝置12在支架1內部並與觸發銷6接觸，觸發銷6被第二狀態指示裝置12阻擋，處在未被觸發的狀態。如圖4所示，在致動機構5帶動第二狀態指示裝置12運動至脫扣位置時，可移動電極7與第二固定電極41電斷開，第二狀態指示裝置12使觸發銷6發出信號，該信號可以遠程通知用戶更換該浪湧保護設備，本領域技術人員可以想到，能夠通過多種現有方式來實現發出上述信號，如幹觸點信號或高低電平信號等。在一個具體實施方式
中，觸發銷6可滑動地設置在支架1上，其受擠壓力並被擠壓在第二狀態指示裝置12的外側表面，當第二狀態指示裝置12運動至脫扣位置時，第二狀態指示裝置12施加給觸發銷6的反作用力消失，觸發銷6發生位移並發送信號給未示出的遠程控制系統，從而可以通知用戶更換該浪湧保護設備。本領域技術人員可以認識到，上述的通過從殼體露出指示色來使用戶注意、以及通過發送信號來通知用戶這兩種手段並不必需同時採用，而是也可以根據需要任選其中之
ο第二電連接裝置3可以例如通過柔性導電連接體與所述可移動電極7電連接。第二電連接裝置3位於支架1外部，柔性導電連接體穿過支架1將致動機構5上固定連接的可移動電極7與第二電連接裝置3電連接。在一個具體實施方式
中，柔性導電連接體可以是金屬導線2，金屬導線2兩端分別連接在第二電連接裝置3和可移動電極7上，其連接方式例如可以是焊接，也可以是能夠導電的任何其它連接方式。本領域技術人員可以認識到，第二電連接裝置3和可移動電極7也可以不通過柔性導電連接體而直接連接，在第二電連接裝置3和可移動電極7剛性連接的情況下，第二電連接裝置3例如可以製作為能夠沿支架1活動的，從而不影響可移動電極7在浪湧保護設備脫扣前後的位移。圖5示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前電氣連接結構；圖6示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後電氣連接結構。如圖5所示，可變電阻裝置4上可以設置第一固定電極42，第一電連接裝置9可以通過第一固定電極42與可變電阻裝置4電連接，然而，第一電連接裝置9和可變電阻裝置4在沒有第一固定電極42的情況下直接接觸也是可以的。第一電連接裝置9位於支架 1外部，第一固定電極42穿過支架1將第一電連接裝置9與可變電阻裝置4電連接。從圖5可以清楚地看出脫扣前的電流路徑，電流可以依次經過第一電連接裝置9、 第一固定電極42、可變電阻裝置4、第二固定電極41 (圖5中未標出，參見圖6)、可移動電極7、導線2以及第二電連接裝置3，或者電流可以反向流經上述電流路徑。從圖6可以清楚地看出脫扣後的電流路徑，可移動電極7與第二固定電極41電斷開，電流路徑被切斷。圖7示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣前狀態；圖8示出根據本發明實施例的浪湧保護設備的脫扣後狀態。圖7示出浪湧保護設備脫扣前狀態，此時，第一狀態指示裝置13未到達殼體100 的窗口 110的位置，窗口 110處於未顯示指示色的狀態A，第二狀態指示裝置12與觸發銷6 相互作用，觸發銷6處於未被觸發的狀態B。圖8示出浪湧保護設備脫扣後狀態，此時，致動機構5的第一狀態指示裝置13運動到脫扣位置，窗口 Iio露出第一狀態指示裝置13外側醒目的指示色，窗口 110處於顯示指示色的狀態A』 ；同時，致動機構5的第二狀態指示裝置12也運動到脫扣位置，第二狀態指示裝置12與觸發銷6分離而沒有相互作用，觸發銷6受外部的擠壓力而伸入支架1內部， 從而觸發銷6變為被觸發的狀態B』，並發出遠程信號。本發明已經參考具體實施例進行了詳細說明。然而，很明顯，在不背離本發明的精神的情況下，本領域技術人員能夠對實施例執行更改和替換。換句話說，本發明用說明的形式公開，而不是被限制地解釋。要判斷本發明的要旨，應該考慮所附的權利要求。
權利要求
1.一種浪湧保護設備，包括可變電阻裝置；驅動機構；驅動限制機構，其與所述可變電阻裝置固定連接；致動機構，其受所述驅動機構施加的驅動其移動的移位力和所述驅動限制機構施加的與所述移位力相反的限制其移動的限位力的共同作用而保持相對靜止；可移動電極，其與所述致動機構固定連接，並且可以與所述可變電阻裝置保持電連接或電斷開；第一電連接裝置，其電連接在所述可變電阻裝置和外部電路之間；第二電連接裝置，其電連接在所述可移動電極和外部電路之間；其中，在所述限位力消失的情況下，所述移位力驅動所述致動機構移動，從而使固定在所述致動機構上的所述可移動電極從與所述可變電阻裝置電連接位置移動至電斷開位置。
2.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述可變電阻裝置是電壓限制型可變電阻裝置或者電壓開關型可變電阻裝置。
3.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述驅動機構是彈簧和彈性彎曲杆中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的浪湧保護設備，在所述驅動機構包括彈簧的情況下，所述彈簧是拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧中的至少一種。
5.根據權利要求3所述的浪湧保護設備，在所述驅動機構包括彈性彎曲杆的情況下， 所述彈性彎曲杆是彎曲推桿和彎曲拉杆中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述驅動限制機構是雙金屬片或三金屬片。
7.根據權利要求6所述的浪湧保護設備，所述驅動限制機構具有第一末端，所述第一末端與所述可變電阻裝置相連接。
8.根據權利要求7所述的浪湧保護設備，所述第一末端與可變電阻裝置的連接位置位於可變電阻裝置的外表面。
9.根據權利要求6所述的浪湧保護設備，所述驅動限制機構具有第一末端，所述第一末端連接在與所述可變電阻裝置連接的固定夾上。
10.根據權利要求9所述的浪湧保護設備，所述固定夾與可變電阻裝置的連接位置位於可變電阻裝置的外表面。
11.根據權利要求6所述的浪湧保護設備，所述驅動限制機構具有第二末端，所述第二末端對所述致動機構施加所述限位力。
12.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述致動機構包括用來指示電斷開狀態的指示裝置。
13.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述可變電阻裝置上設置第一固定電極，所述第一電連接裝置通過所述第一固定電極與所述可變電阻裝置電連接。
14.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述可變電阻裝置上設置第二固定電極，所述可移動電極通過與所述第二固定電極接觸而與所述可變電阻裝置電連接。
15.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，所述第二電連接裝置通過柔性導電連接體與所述可移動電極電連接。
16.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，其還包括觸發銷，在所述可移動電極與所述可變電阻裝置電斷開時，所述觸發銷發出電斷開信號。
17.根據權利要求1所述的浪湧保護設備，其還包括支架，所述支架容納可變電阻裝置、驅動機構、驅動限制機構、致動機構和可移動電極。
全文摘要
本發明提供一種浪湧保護設備，包括可變電阻裝置；驅動機構；驅動限制機構，其與可變電阻裝置固定連接；致動機構，其受驅動機構施加的驅動其移動的移位力和驅動限制機構施加的與移位力相反的限制其移動的限位力的共同作用而保持相對靜止；可移動電極，其與致動機構固定連接，並且可以與可變電阻裝置保持電連接或電斷開；第一電連接裝置，其電連接在可變電阻裝置和外部電路之間；第二電連接裝置，其電連接在可移動電極和外部電路之間；其中，在限位力消失的情況下，移位力驅動致動機構移動，從而使固定在致動機構上的可移動電極從與可變電阻裝置電連接位置移動至電斷開位置。
文檔編號H01H83/10GK102377176SQ20101025282
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者孫瑋, 耿濟棟 申請人:施耐德電器工業公司