一种可变阻热开关元件的制作方法

本实用新型涉及热开关元件技术领域，更具体地说，涉及一种可变阻热开关元件。

背景技术：

目前热开关主要分为四种类型：基于材料热伸缩的微膨胀热开关。当系统达到某一温度，通过材料的膨胀，使冷端与热端接触，实现导热通路。当温度低于此温度，冷端与热端断开，实现导热断路；基于由导热气体、液体连接冷热端的气隙、液隙热开关。两个未接触的物体，如果它们处在高真空的环境，彼此传热极差，是一种热分离的状态，在充入少量的高导热的惰性气体或导热液体后，通过气、液体的传热，两物体之间实现了热接触，从而起到了热开关的作用。此外还有利用超导材料的超导态与正常态的热导差而制成的超导热开关和利用有些材料如Be、Ga等的热流磁场效应来控制热通路或断路的磁热开关。

PTC热敏元件广泛应用于手机电池、平板电脑电池的保护电路中。它由导电部件、具有电阻正温度系数效应的导电复合材料层、紧密结合于具有电阻正温度系数效应的导电复合材料层上下表面的金属箔组成。其能够在大电流的电路中工作的同时，有较低的保护开关温度，且其在较高温度下仍然可以维持较大的工作电流。

然而，上述各热开关均是在温度达到某一固定阈值时，开关状态发生变化。因而在需要根据使用情况确定工作温度的系统中，上述热开关无法满足变温度工作的使用要求。

综上所述，如何有效地解决热开关无法满足变温度工作的使用要求等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可变阻热开关元件，该可变阻热开关元件的结构设计可以有效地解决热开关无法满足变温度工作的使用要求的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可变阻热开关元件，包括固定连接的至少两层间隔设置的导热片，顶层所述导热片的一端为固定连接端，各层所述导热片的另一端均为可选连接端，以在不同温度下分别与导热触片接通形成与所述固定连接端之间的热通路。

优选地，上述可变阻热开关元件中，相邻两个所述导热片之间通过粘性聚合物层粘结。

优选地，上述可变阻热开关元件中，所述粘性聚合物层为丙烯酸甲酯层。

优选地，上述可变阻热开关元件中，所述粘性聚合物层的长度小于所述导热片的长度。

优选地，上述可变阻热开关元件中，所述导热片为金属导热片。

优选地，上述可变阻热开关元件中，顶层所述导热片的所述固定连接端外伸形成悬臂结构。

优选地，上述可变阻热开关元件中，所述导热片间通过螺栓固定连接。

优选地，上述可变阻热开关元件中，由顶层至底层的相邻两个所述导热片间的间距逐渐增大。

优选地，上述可变阻热开关元件中，所述导热片的可选连接端由顶层至底层呈阶梯过渡。

本实用新型提供的可变阻热开关元件包括固定连接的至少两层导热片。顶层导热片的一端为固定连接端，各层导热片的另一端分别为可选连接端，用于在不同温度下分别与导热触片接通，进而在固定连接端和与导热触片接通的可选连接端间形成热通路。

应用本实用新型提供的可变阻热开关元件时，固定连接端用于与热路的第一端连接，如可以与冷端连接。热路的第二端，如热端在不同温度下可选的与不同层的导热片接通，从而形成不同的热通路。由于导热片相隔设置，因而固定连接端与不同层的导热片的可选连接端之间的热阻不同，进而当不同层的可选连接端与热端连接时，接入热路中的热阻不同，实现了热阻可变，以满足变温度工作的使用要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个具体实施例的可变阻热开关元件的结构示意图；

图2为25℃时导热系数、热阻与各通路的关系；

图3为100℃时导热系数、热阻与各通路的关系。

附图中标记如下：

导热片1，粘性聚合物层2，固定连接端10，第一可选连接端11，第二可选连接端12，第三可选连接端13，第四可选连接端14，第五可选连接端15，第六可选连接端16，第七可选连接端17，第八可选连接端18，第九可选连接端19，第十可选连接端110。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种可变阻热开关元件，以满足变温度工作的使用要求。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本实用新型一个具体实施例的可变阻热开关元件的结构示意图；图2为25℃时导热系数、热阻与各通路的关系；图3为100℃时导热系数、热阻与各通路的关系。

在一个实施例中，本实用新型提供的可变阻热开关元件包括固定连接的至少两层导热片1。

顶层导热片1的一端为固定连接端10，各层导热片1的另一端分别为可选连接端，用于在不同温度下分别与导热触片接通，进而在固定连接端10和与导热触片接通的可选连接端间形成热通路。也就是各层导热片1是固定连接的，形成一个整体热开关元件。顶层导热片1的一端为固定连接端10，另一端为可选连接端，位于顶层导热片1以下各层的导热片1，对应于顶层导热片1的可选连接端的一端也分别为可选连接端。如图1所示的，顶层导热片1的左端为固定连接端10，用于与热路的第一端连接，各层导热片1的右端均为可选连接端，以在不同温度下分别与热路的第二端连接，从而在与第二端连接的可选连接端与固定连接端10之间形成热通路。

需要说明的是，此处及下文提到的顶层仅指位于表面的一层，以与其他各层区分，并不局限于方向上的上下。

应用本实用新型提供的可变阻热开关元件时，固定连接端10用于与热路的第一端连接，如可以与冷端连接。热路的第二端，如热端在不同温度下可选的与不同层的导热触片接通，从而形成不同的热通路。由于导热片1相隔设置，因而固定连接端10与不同层的导热片1的可选连接端之间的热阻不同，进而当不同层的可选连接端与热端连接时，接入热路中的热阻不同，实现了热阻可变，以满足变温度工作的使用要求。

以下通过固定连接端10与冷端连接，可选连接端与热端连接为例说明。固定连接端10连接冷端，设备开始工作时温度较低，最末层的导热片1的可选连接端与热端的导热触片接通。在如图1所示的设置有十层导热片1的情况下，即固定连接端10与末层可选连接端，也就是第十可选连接端110热路接通，热量经此通路传输。当设备温度达到某一温度后，导热触片与末层可选连接端上层的导热片1的可选连接端连接，如与第九可选连接端19热路接通，热量经此通路传输。由于固定连接端10与第九可选连接端19之间的热阻小于固定连接端10与第十可选连接端110之间的热阻，因而相同时间内热路的导热量增加。以此类推，随着温度的升高，热端的导热触片可以分别与第八可选连接端18、第七可选连接端17、第六可选连接端16、第五可选连接端15、第四可选连接端14、第三可选连接端13、第二可选连接端12直至与第一可选连接端11接通，当固定连接端10与第一可选连接端11接通时，则该可变阻热开关元件处于完全接通状态，此时热阻最小，相同时间内导热量最多。通过可变阻热开关元件，在设备不同温度时分别进行不同程度的散热处理，以满足变温度工作的使用要求。

当设备功率逐渐减小则以与上述过程相反的顺序，热端的导热触片由于上层的可选连接端接触逐渐过渡至与末层的可选连接端接触，直至与末层的可选连接端断开，也就是不与任一个可选连接端接触，热开关完全断开。导热触片可以为形状记忆合金等，具体能够与可选连接端配合即可。

优选的，相邻两个导热片1之间通过粘性聚合物层2粘结。通过粘性聚合物层2将相邻两个导热片1粘结，便于加工。优选的，粘性聚合物层2的导热系数小于导热片1的导热系数，从而增大热阻。粘性聚合物具有粘性且常温常压下固化形态，从而能够将导热片1粘结。根据需要，导热片1间也可以通过螺栓等机械连接方式固定连接。由于相邻两个导热片1间具有间隔，因而固定连接端10与不同的可选连接端之间的热阻不同，具体间隔的大小可根据需要进行设置。采用机械连接结构，能够减小粘性聚合物层2等低导热材料的使用面积。

具体的，粘性聚合物层2可以为丙烯酸甲酯层。根据需要也可以为其他聚合物或者不同聚合物的组合。优选的，采用常压下软化温度不低于100摄氏度的低导热聚合物。

优选的，导热片1为金属导热片1。金属导热片1具有高的导热系数。优选的，可以采用金属铜片，根据需要也可以为其他金属或合金。

在上述各实施例中，粘性聚合物层2的长度可以小于导热片1的长度。优选的，粘性聚合物层2的一端与导热片1的端部平齐，则导热片1的另一端，也就是可选连接端呈悬臂状，进而便于与导热触片的接触。具体悬臂的长度可以为5mm。

进一步地，顶层导热片1的固定连接端10外伸形成悬臂结构。通过悬臂结构，便于固定连接端10与热路的连通。具体悬臂结构的长度可以为5mm。

在上述各实施例的基础上，由顶层至底层的相邻两个导热片1间的间距逐渐增大。也就是相邻两个导热片1间的间距是有顶端至底端逐渐增加的，因而对应的固定连接端10与可选连接端之间的热阻增幅也是逐渐增大，从而满足不同的导热需求。

优选的，导热片1的可选连接端由顶层至底层呈阶梯过渡。也就是导热片1的可选连接端并非平齐的，而是逐层相错设置，因而可以适应与不同的导热触片的接通。

一个优选的实施例中，如图1所示，可变阻热开关元件包括依次交替层叠的导热金属铜片和粘性聚合物材料层：导热金属选用厚度为0.05mm的高导热紫铜片，共10层。第一层铜片长度20mm，宽度10mm。其余9层每层长度15mm，宽度10mm。各层右边悬臂5mm、第一层左边悬臂5mm，留作与接触端片连接。聚合物材料选用低导热系数、有黏结作用的丙烯酸甲脂，固化成形后长度为10mm，宽度10mm，厚度为0.1mm。

本实用新型提供的可变阻热开关元件能够把在高负荷或长时间工作条件下的电路中产生的热量及时散失掉，根据负荷的大小，进行热阻的转换，使系统在适合温度范围内工作，从而减少其它控制设备的能量消耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。