一種用于壓敏電阻的接觸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于壓敏電阻（VAR）的接觸裝置，包括：第一電源元件（ZL1），所述第一電源元件用于與電網(wǎng)連接，以及，多個電連接觸點（V1、V2、...、VN），所述多個電連接觸點相互間隔設(shè)置，觸點一端用于與所述壓敏電阻（VAR）電連接，所述多個電連接觸點（V1、V2、...、VN）另一端和所述第一電源元件（ZL1）相互電連接，其中，所述多個電連接觸點（V1、V2、...、VN）分別設(shè)置有各自的保險絲（F1、F2、...、FN），當一個或多個局部電連接觸點（V1、V2、...、VN）引起部分所述壓敏電阻（VAR）局部短路時，保險絲將該觸點分離。
【專利說明】—種用于壓敏電阻的接觸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于壓敏電阻的接觸裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]壓敏電阻在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在電路中壓敏電阻是一種敏感于電壓的電阻。通常為了使高于某一閾值電壓的過電壓放電，從而防止后續(xù)裝置的出現(xiàn)過載或損壞。此類過電壓的一個示例是由于閃電而出現(xiàn)的電壓，因此，壓敏電阻被廣泛應(yīng)用。
[0003]壓敏電阻通常包含粒狀金屬氧化物，例如，氧化鋅和/或氧化鉍和/或氧化錳和/或氧化鉻和/或碳化硅，該金屬氧化物幾乎總是以(燒結(jié))陶瓷的形式插入兩個平板電極之間以作為電源元件ZLpZLy圖1示出了一個示例性壓敏電阻VAR。壓敏電阻VAR在一側(cè)具有第一電源線ZU以及在相對側(cè)具有第二電源線ZL2。
[0004]通常地，各個顆粒具有不同的電導(dǎo)率。在相應(yīng)顆粒邊界上(即顆粒的接觸點上)形成邊界層。可以確定，隨著厚度增加，顆粒邊界的數(shù)量也會增加，因此閾值電壓也會增加。如果將電壓施加到電源元件ZL1、ZL2，則形成電場。取決于電壓，可擊穿邊界層并且電阻減小。
[0005]由于壓敏電阻的材料特性，電流的分布和擊穿邊界層都不是均勻的過程；相反，形成局部電流路徑，例如以不同速度達到導(dǎo)電狀態(tài)的電流路徑S1、S2。例如，因為相比于電流路徑S2 (例如300V)，在電流路徑S1上需要克服較低的電壓(例如200V)，所以圖1中的電流路徑S1比電流路徑S2變?yōu)閷?dǎo)電的速度更快。
[0006]由于材料特性以及因為壓敏電阻的使用，會出現(xiàn)漏電流。盡管這些漏電流通常非常小，但在某些情況下它們可能引起部件的顯著加熱，從而導(dǎo)致了火災(zāi)。為了克服這個問題，通常使用溫度傳感器，當超過某一溫度時，溫度傳感器啟動開關(guān)TS。例如，這在圖2有所顯示。然而，溫度傳感器只能用于檢測較慢事件。例如，由于所需的和已知的慢熱傳導(dǎo)性，快速加熱(如當施加高電壓時出現(xiàn)的快速加熱)會導(dǎo)致溫度傳感器溫度上升的大為延遲，因此通常會損壞壓敏電阻。這里，選擇性通常也是有限的；即僅可切斷較小的電流。
[0007]例如，由于在一段延長時期內(nèi)發(fā)生的過電壓，可出現(xiàn)這樣的能量輸入，因此引起壓敏電阻VAR的互連，此時，網(wǎng)絡(luò)的短路電流通過壓敏電阻放電。在這種情況下，會出現(xiàn)壓敏電阻VAR的顯著加熱并且發(fā)生火災(zāi)。另外，這種方式可將壓敏電阻VAR損壞到壓敏電阻爆炸性短路的程度。
[0008]通常，壓敏電阻VAR都配備有上游熔斷器F，上游熔斷器的尺寸設(shè)置成使得壓敏電阻VAR的最大脈沖電流負載Im仍可放電，但是一旦超過最大脈沖電流負載Im,則斷開。然而，熔斷器的脈沖電流容量總是與高熔斷器額定值相關(guān)。這就是為什么只有在故障的情況下才相對較晚的出現(xiàn)(起始)短路電流中斷。
[0009]盡管如此，損壞屢次出現(xiàn)在壓敏電阻VAR無法檢測上述事件，也就是說，對于出現(xiàn)的太小的電流上游熔斷器不能通過熱斷路TS選擇性進行分路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于此【背景技術(shù)】，需要最小化上游熔斷器F的熔斷器額定值，同時保持最大浪涌承受電流。
[0011 ] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于壓敏電阻的接觸裝置，該接觸裝置避免了上述問題的出現(xiàn)。
[0012]通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)這個目的。優(yōu)選方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0013]下面參照附圖對本發(fā)明進行了更詳細的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示出了壓敏電阻的基本結(jié)構(gòu)和功能；
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)壓敏電阻的典型電路布置；
圖3示出了本發(fā)明壓敏電阻電路布置；
圖4a示出了用于壓敏電阻的接觸裝置示例性示意圖；以及圖4b示出了本發(fā)明壓敏電阻接觸裝置透視示意圖；
圖5-9示出了針對不同實施例本發(fā)明壓敏電阻接觸裝置側(cè)視剖面圖；
圖10和圖11示出了針對不同實施例壓敏電阻接觸裝置示意圖；
圖12a示出了本發(fā)明根據(jù)一個實施例的壓敏電阻接觸裝置示意圖；以及圖12b示出了本發(fā)明一個實施例的壓敏電阻接觸裝置側(cè)視剖面圖；以及圖13示出了根據(jù)圖5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]參考符號列表:
觸點元件KE
壓敏電阻VAR、VAR’ p VAR’ 2、VAR’ 3、VAR’ 4
電連接觸點.....VN
電源元件ZLpZh
載體材料、電路板P
保險絲F、FpF2、…、Fn
滅火劑LM
力D
外殼(防壓縮)G
基體Μ
電流路徑SpS2
開關(guān)TSaSpTSyTSyTS*
最大脈沖電流負載Im。

【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明提出了一種用于壓敏電阻VAR的新型接觸裝置(如圖3所示)。該接觸裝置具有適于連接到電網(wǎng)的第一電源元件ZU，以及彼此間隔設(shè)置并能夠并行接觸壓敏電阻VAR的多個電連接觸點V1、V2.....VN。圖4a和圖4b示出了電連接觸點V1、V2.....VN的示例性布置。
[0017]多個電連接觸點VpV2.....乂1^和第一電源元件ZL1彼此電接觸。
[0018]多個電連接觸點VpVy...^分別設(shè)置有各自的保險絲F1、F2、...、FN，因此，當局部電連接觸點引起部分所述壓敏電阻(VAR)局部短路時，保險絲將該觸點分離。圖3依次示出7保險絲Fp f2、...、fn的示例性布置。
[0019]將先前的單片壓敏電阻VAR (虛線所圍)分解成為虛擬子壓敏電阻VAR' ^
窗......窗N的并聯(lián)電路。這里，本發(fā)明利用圖1所示的各向同性(各個方向的極性都相同)，各向同性具有的效果是:在電源元件ZLp ZL2之間的任意電流路徑的擴展都會引起更大的電壓降，即增加了電阻，因此，具有并聯(lián)分量的電流(例如，經(jīng)由S2)會往往較小。
[0020]這里應(yīng)當注意到，本發(fā)明所提供的虛擬并聯(lián)電路與真實壓敏電阻并聯(lián)電路相比是有優(yōu)勢的，因為相比于以常規(guī)和經(jīng)濟合理的工作量使用真實壓敏電阻1可提供的分量分布，虛擬并聯(lián)電路的子壓敏電阻VAR' 1,VAR/......VAR' N提供了明顯更低分量分布。另夕卜，真實并聯(lián)電路比虛擬并聯(lián)電路會需要大得多的空間。較大的所需安裝空間通常被看作是缺點。
[0021]例如，可以以這種方式將圖2所示的壓敏電阻-保險絲串聯(lián)(VAR-F)實施在圖3所示的虛擬并聯(lián)電路中。在圖2中，例如，如果要在40kA額定浪涌電流上使用約125A的熔斷器F，然后根據(jù)圖3可將額定浪涌電流分配在虛擬并聯(lián)電路中的4個給定連接上，每個虛擬子壓敏電阻VAR' 1,VAR/ 2、VAR' 3>VAR/ 4上10A的額定浪涌電流，并且例如，保險絲FpF2、F3、F4可以選擇相應(yīng)較小的電流值-35A。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，圖4a示出了壓敏電阻接觸裝置的示例性示意圖，而圖4b示出了壓敏電阻接觸裝置的示例性的透視示意圖。平面電源元件ZL2 (虛線所圍)位于一側(cè)，這種情況下是底側(cè)。實際壓敏電阻VAR位于平面電源元件ZL2上方，繼而，具有五個導(dǎo)體的電源元件ZU位于實際壓敏電阻的上方。因此每一個導(dǎo)體形成上述電連接觸點VpV2、V3、V4、V5之一。另外，每一個導(dǎo)體形成上述保險絲FpF2、……F5之一。如果現(xiàn)在電流I流入電源元件ZL1;電流將分配到五個導(dǎo)體上，從而分配到電連接點％、V2、V3、V4、V5以及保險絲h、F2、……F5上。如果壓敏電阻基本上是均勻的(通常必須假設(shè))，將均勻分配電流I，從而使得均勻性由圖4a中縱向和橫向連接的壓敏電阻符號表明。
[0023]在脈沖電流的情況下也會發(fā)生電流分布，因此，每條電流路徑只需要承載一部分脈沖電流Ii=I2=I3=I4=I5。因此，現(xiàn)在可以將保險絲F集成到每條電流路徑中，每條電流路徑具有較低的浪涌電流承載容量，通常選擇熔斷積分使得熔斷積分僅略微大于部分脈沖電流的I2t值，S卩，使得各保險絲能夠維持部分脈沖電流而不被其破壞。I2t值與保險絲的額定值相關(guān)。由于現(xiàn)在I2t值較小，可以使用較低額定值的保險絲。
[0024]換句話說，保險絲設(shè)計成使得每個相對于接觸壓敏電阻區(qū)段保險絲都具有最大容許脈沖電流負載給定的i2t值。
[0025]如果某處的壓敏電阻變?yōu)榫哂休^低阻抗(例如由于損壞)，這通常僅出現(xiàn)在局部。例如，這一點在圖4a中電連接點％上的黑點標出。然而，現(xiàn)在電流變化了。如果壓敏電阻VAR在圖示位置變得具有較低阻抗，現(xiàn)在電流基本上流過該位置，即1=12并且m=i；5=oA。然而，由于保險絲可設(shè)計得更小(如上所述)，電流不足以開始切斷電連接觸點V2的保險絲。也就是說，顯著較小的短路電流可以更迅速的切斷保險絲。
[0026]此外，從并聯(lián)電路僅移除一個子區(qū)域-電連接觸點\，而剩余的子區(qū)域依然有效，因此可至少保護變小的容量。也就是說，如果具有其各自保險絲的多個連接觸點可供使用，容量僅會略微降低。在這里可以大概假設(shè):容量取決于有效電連接觸點的表面面積。
[0027]盡管在每個虛擬壓敏電阻上現(xiàn)在可設(shè)置熱分離TSpTS2、TS3、TS4 (如圖3所示)，也可以替代地或附加地通過可熱激活開關(guān)TS設(shè)置共用熱分離。
[0028]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式壓敏電阻VAR接觸裝置的示例性側(cè)視剖面圖。在此假定:該布置位于在外殼G中。外殼G是防壓縮的以保護其它系統(tǒng)免受無法排除的壓敏電阻類似爆炸的破壞。
[0029]而且，外殼G可以填充滅火劑LM。合適滅火劑的示例是Ρ0Μ或石英砂。電絕緣的滅火劑至少圍繞著區(qū)段保險絲FpF2.....Fn。
[0030]在這里，電連接觸點V1、V2借助于較薄的電連接連接到電源元件ZLlt)例如，這些較薄的電連接可以實施為熔斷器元件，就此執(zhí)行熔斷器匕、F2的功能。
[0031]圖13示出了根據(jù)圖5圖的示例性實施方式。
[0032]相比之下，圖6中示出了介于電源元件ZQ和對應(yīng)連接點之間的SMD熔斷器或較細的熔斷器。為了確保電接觸，可借助于一個或多個彈簧D保持電源元件ZU與熔斷器電接觸。
[0033]也就是說，保險絲是非正極性地和/或通過粘接和/或正極性地(即:所述保險絲無極性地通過粘接)連接于電源元件ZU和壓敏電阻VAR之間。
[0034]與圖5相比，圖7示出了組合在一點上的電連接觸點。
[0035]對照圖6，圖8中引入一種預(yù)制盤形的基體M。例如，基體Μ可以具有保險絲FpF2，例如保險絲是由拉伸工藝制造并且插入到絕緣基體中。載體材料P (例如具有通孔的電路板)也可以作為基體Μ使用，在這種情況下，通孔用于保險絲h、F2.....Fn。相應(yīng)地，可將電連接觸點V分配到每一個單獨通路F ;也就是說，在雙層電路板P上，第一層可用于電源元件ZU，而第二層用于構(gòu)造電連接觸點。
[0036]在圖9的實施方式中，單獨的熔斷器匕、&.....Fn由彈簧狀連接觸點構(gòu)成，該彈簧狀連接點以導(dǎo)電但是熱分離方式連接到壓敏電阻。在此，通過切斷連接而產(chǎn)生熱分離。
[0037]示出的實施方式可容易地實施為觸點元件KE,以便連接到壓敏電阻VAR。
[0038]本發(fā)明也可以實施為一種壓敏電阻集成器，該壓敏電阻集成器具有根據(jù)本發(fā)明的壓敏電阻VAR接觸裝置。
[0039]在不失一般性的情況下，單獨的連接觸點可以具有不同的尺寸，并相應(yīng)地具有不同的阻抗。
[0040]圖10示出了樹狀觸點元件KE的示例。它具有用于電源元件ZQ的接觸點和很多支路。各個支路可在它們的末端建立與壓敏電阻VAR的接觸，并且分路本身又可以作為熔斷器F?？梢匀菀椎赝ㄟ^沖壓來制造此類觸點元件KE。
[0041]可在圖11中觀察到類似的布置。這里，電連接觸點是更大的?？梢酝ㄟ^例如沖壓和彎曲制造此類觸點元件KE。例如，如圖12a和12b所示，可以通過彎曲制造類似彈簧的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于壓敏電阻(#10的接觸裝置，具有: 第一電源元件(^匕)，所述第一電源元件用于與電網(wǎng)連接，以及，多個電連接觸點.....所述多個電連接觸點相互間隔設(shè)置，觸點一端用于與所述壓敏電阻(#10電連接，所述多個電連接觸點(義、\.....%另一端和所述第一電源元件(21^)相互電連接，其中，所述多個電連接觸點.....V》分別設(shè)置有各自的保險絲(匕、？2.....當一個或多個局部電連接觸點?\.....V引起部分所述壓敏電阻(#10局部短路時，保險絲將該觸點分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸裝置，其特征在于，所述多個電連接觸點.....設(shè)置在載體材料(卩)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸裝置，其特征在于，所述多個電連接觸點(義、\.....以導(dǎo)電路徑的方式設(shè)置在載體材料$)上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的接觸裝置，其特征在于，所述保險絲(匕、？2.....分別設(shè)置在一個或多個連接觸點.....V》和所述第一電源元件(210之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸裝置，其特征在于，所述保險絲(匕、？2.....是熔斷器元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的接觸裝置，其特征在于，所述保險絲(匕、？2.....的至少部分由電絕緣滅火劑(11)包裹。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的接觸裝置，其特征在于，所述保險絲(匕、!^.....的至少部分是由？01 (11)或石英砂(11)包裹。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的接觸裝置，其特征在于，所述保險絲(匕、？2.....中的每一個相對于所接觸的壓敏電阻區(qū)段都具有由公式確定的最大容許脈沖電流。
9.一種具有壓敏電阻(#10的壓敏電阻集成器，所述壓敏電阻集成器包括前述權(quán)利要求中任意一項所述的接觸裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓敏電阻集成器，其特征在于，所述接觸裝置和所述壓敏電阻(#10設(shè)置在外殼(0內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的壓敏電阻集合，其特征在于，所述壓敏電阻(#10和所述接觸裝置借助于彈簧力保持彼此接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中的任一項所述的壓敏電阻集成器，其特征在于，相比于其它連接觸點(％.....V。)，一個連接觸點或幾個連接點具有不同的阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項所述的壓敏電阻集合，其特征在于，所述保險絲無極性地通過粘接連接在所述電源元件(^匕)和所述壓敏電阻(#10之間。
【文檔編號】H01C1/142GK104380396SQ201380028923
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】約阿希姆·沃斯振, 馬庫斯·菲利普, 簡埃里克·西莫茨, 賴內(nèi)·達詩 申請人:菲尼克斯電氣公司