一种新型的热保护型电阻器的制作方法

本实用新型涉及一种电路保护装置，特别涉及一种过流、过温双重保护的新型的热保护型电阻器。

背景技术：

开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。

而在开关电源中，人们经常用线绕熔断电阻器做开关电源产品的过流保护。虽然线绕电阻也具有过流的熔断功能，但其所采用的电阻丝是高熔点合金，只有在功率达电阻自身额定功率16倍以上时才能使线绕电阻的合金丝在较短的时间内发热至熔断，从而才能体现线绕电阻的故障电流保险丝功能。然而，在实际应用中当负载异常时流经线绕电阻的电流往往达不到熔断电流，导致线绕电阻的熔断特性功能未能体现出来，此时线绕电阻的表面温度却能达到300℃～500℃，甚至更高，严重危害充电器等设备的使用安全，有着火的风险。于是人们就采用线绕电阻外靠串联一只温度保险丝合并置于一个陶瓷盒内，当温度保险丝感受到线绕电阻热量至温度保险丝的额定温度时，温度保险丝断开，从而切断了电路。但这种在线绕电阻旁边外靠式地串联温度保险丝的做法，必需在PCB板上，占用2个位置，需要4个焊盘，而且传热不够可靠，温度切断的可靠性较差。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的、小体积的、结构一体化、安装方便的温度保险丝与电阻一体化的装置。将温度保险丝与电阻结合成一体，外形尺寸等同于同功率的线绕、碳膜、金属膜电阻，不仅使其具有体积小、抗浪涌、优异的过流过温保护功能，还具有良好的绝缘耐压性能，可用于家用电器、通讯设备、电力设备、工控设备、LED照明、电热毯、电池等的过流过温保护。

本实用新型还可用于电动工具、电风扇等电机的堵转故障保护；当电机堵转时，电流使温度保险丝自升温断开的速度大大快于电机线圈的升温速度，从而保障电机在温度保险丝断开前不因过热而损坏，作为电机过热的有效保护。

本实用新型的目的是这样实现的：

提供一种热保护型电阻器，包括：电阻体、陶瓷基体、感温体、第一电极帽、第二电极帽、第一引线、第二引线和第三引线，其中陶瓷基体包括具有开口的第一端和背离第一端的第二端，第一端设置有顶部具有通孔的第一电极帽，第二端上设置有第二电极帽；电阻体位于陶瓷基体的外侧，电阻体的两端分别与第一电极帽和第二电极帽电连接；感温体设置在陶瓷基体内，感温体的两端分别与第一引线和第二引线相连接；第一引线从第一电极帽的通孔向外伸出，作为热保护型电阻器的第一引脚，第二引线与第一电极帽电连接，第三引线一端电连接至第二电极帽，作为该热保护型电阻器的第二引脚。

优选地，通孔位于所述第一电极帽的顶部中心，所述第三引线连接至第二电极帽的顶部中心。

优选地，陶瓷基体内还设置有绝缘固定块，绝缘固定块具有中心孔，以及位于一侧的引线安装部，第一引线从绝缘固定块的中心孔穿出，第二引线位于所述引线安装部，从而将第一引线与第二引线分隔开。

优选地，第二引线为感温体本身的延长段。

优选地，所述感温体与第一引线和第二引线之间可轴向或径向连接。

优选地，感温体为低熔点金属丝，感温体周围还附着有助熔断剂。

优选地，陶瓷基体的第一端的边缘具有缺口，便于第二引线与第一电极帽进行电连接。

优选地，电阻体为电阻合金丝、碳膜、金属膜或金属氧化膜。

优选地，陶瓷基体的第一端由绝缘材料密封，电阻器还包括将电阻器密封绝缘的绝缘涂层，绝缘涂层选自环氧树脂、硅树脂、硅橡胶和无机材料中的一种或几种。

优选地，电阻器还包括保护壳。

优选地，保护壳由陶瓷或塑料制成。

优选地，保护壳为套管，套管两端具有开口，套管为可收缩套管或不可收缩套管。

本实用新型公开的热保护型电阻器，将电阻器和温度保险丝集成为一体，不仅具有电阻的功能，而且还具有过电流熔断保护功能，当电阻加热到温度保险丝额定温度时，感温体熔化切断电路，提供了一个过热保护功能。

本实用新型的热保护型电阻器的两个引脚从该电阻器的两端引出，优选地，两个引脚从该电阻器的两端居中对称引出，使两个引脚在同一条直线上，有利于对该热保护型电阻器的轴向编带，便于PCB板的自动插件。

陶瓷基体内可设置有绝缘固定块，绝缘固定块的具有中心孔，用于固定第一引线，确保第一引线从陶瓷基体的第一端居中引出，实现第一引线和第三引线从陶瓷基体居中对称引出，形成该热保护型电阻器的两个引脚，该实用新型的热保护型电阻器的两个引脚在同一直线上，有利于对该热保护型电阻器的轴向编带，便于PCB板的自动插件；同时，绝缘固定块可确保感温体断开后第一引线与第二引线间具有足够的爬电距离和电气间隙。

本实用新型公开的装置，设置有保护壳，可抑制装置因严重过载所导致的爆炸产生，即使装置因严重过载爆炸产生，也可将爆炸产生的碎片控制在壳体内部，爆炸噪声小，改善其抗爆性能，保护壳还可提升其绝缘耐压性能。

将本实用新型公开的装置用在动力工具的电动机中。当电动机被堵转时，电流升高时，电阻器发热使温度保险丝的温度迅速升高，因此温度保险丝在电动机线圈被损坏之前切断。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例1的结构图；

图2(a)-2(c)示出了本实用新型实施例1的装置的剖视图，其中图2(a)示出了感温体与第一引线、第二引线轴向连接模式的剖视图，图2(b)示出了感温体与第一引线、第二引线径向连接模式的剖视图，图2(c)示出了由感温体的延长部替代第二引线的剖视图；

图3(a)-3(b)示出了本实用新型实施例2的装置的剖视图，其中图3(a)中的保护壳为套管，图3(b)的保护壳为壳体；

图4(a)-4(b)示出了本实用新型实施例3的装置的剖视图，其中图4(a)中的保护壳为套管，图4(b)的保护壳为壳体；

图5示出了当电阻器作为开关电源的过电流保护元件时的电路示意图；

具体实施方式

下文将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行详细说明，以下实施例仅用于描述本实用新型的优选方案，不应视作对本实用新型的任何限制。

实施例1

图1和图2(a)-2(c)示出了本实用新型第一种实施例装置的结构图和剖视图，如图所示，该实施例中的热保护型电阻器具有陶瓷基体6，该陶瓷基体6为圆筒状，该陶瓷基体6具有第一端和背离第一端的第二端，其中第一端具有开口，第二端为密闭端，陶瓷基体6内的腔室中置有感温体10，感温体10可为易熔金属丝，感温体10的两端分别与第一引线1a和第二引线1b相连，感温体10的周围填充有助熔断剂9。陶瓷基体6的外表面上缠绕有电阻体3，陶瓷基体6的第一端和第二端分别设置有与其紧密配合的第一电极帽5a和第二电极帽5b，电阻体3的两端分别与第一电极帽5a和第二电极帽5b电连接，并被第一电极帽5a和第二电极帽5b固定在陶瓷基体6上。其中第一电极帽5a的顶部具有通孔，优选地该通孔位于第一电极帽的顶部中心，第一引线1a背离感温体10的一端穿过该第一电极帽5a顶部的通孔向外延伸，作为整只产品的第一引脚。第二引线1b背离感温体10的一端朝着陶瓷基体的第一端延伸并在开口处弯折后被第一电极帽5a固定在陶瓷基体6的第一端的缺口处，并在此处与第一电极帽5a电连接。第三引线7的一端电连接至第二电极帽5b，优选为连接至第二电极帽的顶部中心，另一端向外延伸，作为整只产品的第二引脚。

陶瓷基体6的第一端开口处由绝缘材料2，例如环氧树脂，进行密封。电阻体3、陶瓷基体6、第一电极帽5a和第二电极帽5b的外表面，涂覆有绝缘涂覆层4，绝缘涂层选自环氧树脂、硅树脂、硅橡胶和无机材料中的一种或几种。在本实施例中为硅树脂涂料，形成有效的绝缘层，使其具有良好的绝缘耐压性能。

感温体10与第一引线1a与第二引线1b之间的连接方式可以是如图2(a)所示的轴向连接方式，也可以是如图2(b)所示的径向连接方式。

当然在图2(a)的基础上，很容易想到将感温体10延长，并利用其延长部分作为第二引线1b，即如图2(c)所示的情况。

实施例2

参见如图3(a)- 3(b)，该实施例中的热保护型电阻器具有陶瓷基体6，该陶瓷基体6为圆筒状，该陶瓷基体6具有第一端和背离第一端的第二端，其中第一端具有开口，第二端为密闭端，陶瓷基体6内的腔室中置有感温体10，感温体10可为易熔金属丝，感温体10的两端分别与第一引线1a和第二引线1b相连，感温体10的周围填充有助熔断剂9。陶瓷基体6的外表面上缠绕有电阻体3，陶瓷基体6的第一端和第二端分别设置有与其紧密配合的第一电极帽5a和第二电极帽5b，电阻体的3的两端分别与第一电极帽5a和第二电极帽5b电连接，并被第一电极帽5a和第二电极帽5b固定在陶瓷基体6上。在该实施例中，陶瓷基体6内还设置有绝缘固定块8，所述绝缘固定块8为耐高温注塑件，中间具有中心孔，侧边带有引线安装槽，绝缘固定块8、第一引线1a、感温体10以及第二引线1b作为一个整体装配于陶瓷基体6内部，使得感温体10第一引线1a和第二引线1b各自与感温体10连接的一端被助熔断剂9包裹，第一引线1a未与感温体10连接的一端从绝缘固定块8的中心孔穿出后从陶瓷基体6的第一端居中引出陶瓷基体6外，作为整只产品的第一引脚。第二引线1b未与感温体连接的一端位于绝缘固定块8的侧边安装槽内并沿着陶瓷基体6的内壁向其第一端延伸，并在开口处折弯后固定于陶瓷基体6第一端的缺口处，并在此处与第一电极帽5a进行电连接，第三引线7的一端电连接至第二电极帽5b的中心，另一端向外延伸，作为整只产品的第二引脚。从而实现第一引线1a和第三引线7从陶瓷基体6的横截面中心对称引出，形成该热保护型电阻器的两个引脚，使得该实用新型的热保护型电阻器的两个引脚在同一直线上，有利于对该热保护型电阻器的轴向编带，便于PCB板的自动插件；同时，第一引线1a与第二引线1b之间由绝缘固定块8隔开，可确保感温体10熔断后第一引线1a和第二引线1b之间具有足够的电气间隙和爬电距离。

陶瓷基体6的第一端开口处由绝缘材料2，例如环氧树脂，进行密封，用于防止助熔断剂9渗出和确保第一引线1a与第二引线1b、第一电极帽5a之间形成有效绝缘，保证足够的爬电距离和电气间隙。电阻体3、陶瓷基体6、第一电极帽5a和第二电极帽5b的外表面，涂覆有绝缘涂层4，绝缘涂层选自环氧树脂、硅树脂、硅橡胶和无机材料中的一种或几种。在本实施例中为硅树脂涂料，形成有效的绝缘层，使其具有良好的绝缘耐压性能。

第二实施例感温体10与第一引线1a与第二引线1b之间的连接方式为轴向连接方式，但是当然也可以是如图2(b)所示的径向连接方式。当然在该实施例中，很容易想到将感温体10延长，并利用其延长部分作为第二引线1b，即如图2(c)所示的情况。

此外，在第二实施例中，在绝缘涂层的外侧还具陶瓷或塑料保护壳，该保护壳可为有如图3(a)所示的套管11或如图3(b)所示的外壳12，其中该套管为两端具有开口的可伸缩套管或不可伸缩套管；外壳的两端具有供引脚伸出的开口。通过设置保护壳，可抑制装置因严重过载所导致的爆炸产生，即使装置因严重过载爆炸产生，也可将爆炸产生的碎片控制在壳体内部，爆炸噪声小，改善其抗爆性能，保护壳还可提升其绝缘耐压性能。

实施例3

参见图4(a)- 4(b)，该实施例中的热保护型电阻器具有陶瓷基体6，该陶瓷基体6为圆筒状，该陶瓷基体6具有第一端和背离第一端的第二端，其中第一端具有开口，第二端为密闭端，陶瓷基体6内的腔室中置有感温体10，感温体10可为易熔金属丝，感温体10的两端分别与第一引线1a和第二引线1b相连，感温体10的周围填充有助熔断剂9。陶瓷基体6的外表面上缠绕有电阻体3，陶瓷基体6的第一端和第二端分别设置有与其紧密配合的第一电极帽5a和第二电极帽5b，电阻体的3的两端分别与第一电极帽5a和第二电极帽5b电连接，并被第一电极帽5a和第二电极帽5b固定在陶瓷基体6上。在该实施例中，陶瓷基体6内还设置有绝缘固定块8，该绝缘固定块8，具有位于横截面中心的中心孔以及靠近边缘的侧边安装孔，绝缘固定块8、第一引线1a、感温体10以及第二引线1b作为一个整体装配于陶瓷基体6内部，使得感温体10第一引线1a和第二引线1b各自与感温体10连接的一端被助熔断剂9包裹，第一引线1a未与感温体10连接的一端从绝缘固定块8的中心孔穿出后从陶瓷基体6的第一端居中引出陶瓷基体6外，作为整只产品的第一引脚。第二引线1b未与感温体连接的一端穿过绝缘固定块8的侧边安装孔并沿着陶瓷基体6的内壁向其第一端延伸，并在开口处折弯后固定于陶瓷基体6第一端的缺口处，并在此处与第一电极帽5a进行电连接，第三引线7的一端电连接至第二电极帽5b的中心，另一端向外延伸，作为整只产品的第二引脚。从而实现第一引线1a和第三引线7从陶瓷基体6的横截面中心对称引出，形成该热保护型电阻器的两个引脚，使得该实用新型的热保护型电阻器的两个引脚在同一直线上，有利于对该热保护型电阻器的轴向编带，便于PCB板的自动插件；同时，第一引线1a与第二引线1b之间由绝缘固定块8隔开，可确保感温体10熔断后第一引线1a和第二引线1b之间具有足够的电气间隙和爬电距离。

陶瓷基体6的第一端开口处由绝缘材料2，例如环氧树脂，进行密封，用于防止助熔断剂9渗出和确保第一引线1a与第二引线1b、第一电极帽5a之间形成有效绝缘，保证足够的爬电距离和电气间隙。电阻体3、陶瓷基体6、第一电极帽5a和第二电极帽5b的外表面，涂覆有绝缘涂层4，绝缘涂层选自环氧树脂、硅树脂、硅橡胶和无机材料中的一种或几种。在本实施例中为硅树脂涂料，形成有效的绝缘层，使其具有良好的绝缘耐压性能。

第三实施例感温体10与第一引线1a与第二引线1b之间的连接方式为径向连接方式，但是当然也可以是如图2(a)所示的轴向连接方式。当然在该实施例中，很容易想到将感温体10延长，并利用其延长部分作为第二引线1b，即如图2(c)所示的情况。

此外，在第三实施例中，在绝缘涂层的外侧还具陶瓷或塑料保护壳，该保护壳可为有如图3(a)所示的套管11或如图3(b)所示的外壳12，其中该套管为两端具有开口的可伸缩套管或不可伸缩套管；外壳的两端具有供引脚伸出的开口。通过设置保护壳，可抑制装置因严重过载所导致的爆炸产生，即使装置因严重过载爆炸产生，也可将爆炸产生的碎片控制在壳体内部，爆炸噪声小，改善其抗爆性能，保护壳还可提升其绝缘耐压性能。

综上所形成的装置可用于电路的过温过流保护，当环境温度达到装置内感温体的熔点时，感温体熔化并在助熔断剂的作用下往两侧收缩而断开，从而起到保护电路的目的；当电路中出现小故障电流时，装置中的电阻丝发热，并将热量传递至内部的感温体，当感温体达到其熔点，并在助熔断剂的作用下往引线两端收缩断开，从而起到保护电路的作用；当电路中出现大故障电流时，装置中的电阻体会急剧发热至其熔点而断开，从而起到有效的电路保护作用。

用本实施例所述的装置(电阻体阻值为10Ω，感温体的熔点为221℃)与相同体积的，相同电阻体的普通线绕电阻器做对比，对比其在不同测试电流下做表面温度与熔断时间，其结果如下表所示。本实施例装置在熔断前其表面温度不超过221℃，故而用其作为电路的过温过流保护元件，可保证无过热隐患。而使用普通线绕电阻器时，当电路出现小故障电流时，其表面温度可达数百度，可能导致充电器、LED灯等出现熔壳，甚至引起火灾。

表1

图5示出了当电阻器(以下称为FR)作为开关电源的充电器的过电流保护元件的电路图。在充电过程中，整流桥，滤波电容器或金属氧化物半导体(MOS管)等元器件可能发生击穿而短路，此时电阻器将承受的短路电压，当电阻器为现有的涂覆型熔断电阻，如像线绕电阻器时，电阻器断开瞬间会产生大电弧使得脆性涂覆层四处飞溅，并伴有很大的爆破音极易惊吓到充电器周围的人。然而，当电阻器为该实施例中的带套管装置，则可抑制电阻器断开瞬间产生的电弧，将脆性涂层束缚在套管内，无明显的爆破音产生，大大改善了充电器的使用安全。表2示出了在相同短路电压下进行的短路测试，现有的涂覆型电阻器和带保护壳装置之间的测试结果比较。

表2

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。