一种电加热器的制作方法

本发明涉及一种电加热器，尤其涉及一种具有更高换热效率的不使用金属套管的PTC电加热器。

背景技术：

现有技术CN201420404616.0中介绍了一种不含扁管的PTC电加热器，且绝缘层采用涂覆的方式形成。

技术实现要素：

为了在CN201420404616.0的基础上进一步改进PTC电加热器的导热性能和耐高温性能，本实用新型提供一种电加热器，所述电加热器包括至少一个PTC电热元件、至少二个散热片；所述PTC电热元件包括正负电极以及位于正负电极之间的PTC元件，所述散热片位于电极的外表面。其中，所述电极与所述PTC元件之间通过涂覆第一胶粘剂连接；所述电极与所述散热片之间涂覆有第二胶粘剂作为绝缘导热层；所述PTC电热元件的侧面涂覆有第三胶粘剂，该第三胶粘剂将PTC电热元件两侧的散热片粘接起来。

优选地，该第三胶粘剂将PTC电热元件两侧密封起来。PTC电热元件两侧密封起来之后可以防止PTC电热元件暴露于空气中。

本实用新型定义的散热片，是指将PTC电热元件生成的热量散向空气中的元件。比如，散热片有如下形式：一、波纹翅片与两侧边板钎焊在一起形成的散热铝条；二、铲齿式散热铝条，即一块铝质平板上通过铲齿形成有翅片。所述电极包括正极和负极。

本实用新型所谓涂覆，也可称涂敷，是指涂料或胶粘剂施工工艺的统称。

优选地，所述涂覆方法为喷涂、刷涂、辊涂、沉积、浸涂、点胶、丝网印、滚涂、电泳、以及刮涂中的一种或数种的组合。其中，更优选为采用喷涂、刷涂、点胶的方式。

其中，所述绝缘导热层，指其同时具备绝缘和导热功能，也可简称绝缘层。

优选地，第一胶粘剂含有耐高温老化的填料。耐高温老化的填料也可称为耐热剂，其作用是能够提高硅胶在高温下的稳定性。

优选地，所述耐高温老化的填料占第一胶粘剂质量百分比10~20%，或者20~30%。

优选地，第二胶粘剂含有耐高温老化的填料。

优选地，所述耐高温老化的填料占第二胶粘剂质量百分比30~40%，或者40~50%，或者50~55%，或者55~60%。

优选地，所述耐高温老化的填料选自二氧化钛、四氧化三铁、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氢氧化铝、和二氧化硅中的一种或多种组合。

优选地，第二胶粘剂含有导热性填料。

优选地，所述填料选自二氧化钛、四氧化三铁、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氢氧化铝、和二氧化硅中的一种或多种组合。

优选地，所述填料占第一胶粘剂质量百分比10~20%，或者20~30%。

优选地，所述填料占第二胶粘剂质量百分比30~40%，或者40~50%，或者50~55%，或者55~60%。

优选地，第三胶粘剂选用具有耐高温老化性能的结构型胶粘剂。

优选地，第一胶粘剂、第二胶粘剂和第三胶粘剂均选自有机硅硅胶。当然，第一胶粘剂、第二胶粘剂和第三胶粘剂可以选用同一种硅胶，以同一款硅胶覆盖所有的性能要求。但更为优选地是第一胶粘剂选用耐老化性能突出的硅胶，而第二胶粘剂选用耐老化性能突出和导热性突出的硅胶。第三胶粘剂选用粘接性能突出的硅胶，而不用考虑导热性能。

优选地，所述胶粘剂的涂覆方法为喷涂、刷涂、辊涂、浸涂、点胶、淋涂、丝网印、滚涂、电泳、以及刮涂中的一种或数种的组合。

优选地，所述电加热器还包括密封件，所述密封件将至少正负电极之间暴露的PTC元件的部分进行密封；更优选为将PTC电热元件两端和侧部密封。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述电加热器包括多个PTC电热元件和多个散热片，所述PTC电热元件和散热片交替排布。

优选地，所述电加热器还包括外框，所述散热片和所述PTC电热元件均位于所述外框内部。

更优选地，所述外框上还包括至少一个固定孔，所述固定孔位于所述外框的两侧。

优选地，所述电加热器还包括至少一个导电接口，导线通过所述接口与所述正电极和所述负电极连接。

优选地，所述连接部上设置电连接点，导线通过所述连接点将正电极/或负电极连接在一起。

其中，如果存在不与散热片接触的电极或电极的一部分，则在所述不与散热片接触的电极或所述电极的一部分的外表面也设置所述绝缘层。

优选地，所述散热片的材质可以为任意导热性能好的金属，如不锈钢、铝、铝合金等，并优选为铝合金。

本实用新型所述的电加热器，可用于已知的电加热系统或场所，如空调、电暖气、烘干机等各种电加热器。

本发明由于针对胶粘剂不同的功能要求选用了不同性能的硅胶，故其既能保证PTC的耐高温老化要求和粘接强度要求，又能最大限度地提升PTC电加热器的导热和散热性能。

附图说明

图1为现有技术的PTC电热元件截面结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例中PTC电热元件结构示意图；

图3为本实用新型另一种实施例中PTC电热元件结构示意图；

图4为本实用新型一种电加热器结构示意图；

图5为本实用新型加装外框的一种电加热器结构示意图； 图6为本实用新型实施例5中PTC电热元件结构示意图；

图7为本实用新型实施例5中PTC电加热器结构示意图；

图8 为本实用新型实施例6中PTC电加热器的横截面结构分解示意图；

其中，1-PTC元件；2-正极；3-绝缘导热层；4-密封件；5-负极；6-铝扁管；7-导热硅胶；8-散热片；9-PTC电热元件；10-本实用新型电加热器；20-外框。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，为本申请提供的一个PTC电热元件示意图，PTC陶瓷片（PTC元件）1上、下分别为正极2和负极5，正极2和负极5分别为直线型结构，材质为不锈钢。

在电极外表面喷涂有绝缘导热Al₂O₃陶瓷层3。

图4中，PTC电热元件与铝制散热片（或称散热翅片、或散热铝条、或铝条）8交叉叠放，图5中，外部为外框20，外框20上安装有导电连接口，导线通过所述导电连接口将正负电极与外部电源连接在一起。内部为PTC电热元件9与散热片8交叉叠放形成的PTC电加热器10。

实施例2

首先，预处理正电极和负电极，参照实施例1，将预处理过的长方体正极2和负极5以及PTC陶瓷片1叠加，PTC陶瓷片1位于正极2和负极5之间。正负电极材质为不锈钢。

如图3所示，电极为“凵”型凹槽结构，两个电极之间形成空腔，PTC陶瓷片1置于所述空腔内。电极末端的末梢处设置有倒三角（楔形）卡紧结构，弹性橡胶环或塑料环套置在所述卡紧结构上，将正负电极固定。

其中，在正负电极2、5的不与PTC陶瓷片1接触的一面喷涂绝缘导热Al₂O₃陶瓷层3，并使用端密封件4将PTC电热元件9两端进行密封。

并在绝缘导热层表面涂抹导热硅胶、叠加散热片8。如图4所示，将散热片8与PTC电热元件9交替排布，形成更大体积电加热器。

如图5所示，在电加热器10外部加装外框20，可以起到保护作用。

实施例1和2喷涂陶瓷涂层性能检测如下：

绝缘电阻>20 MΩ、电气强度1800VDC@1min、漏电<2mA

耐温性：-45至260℃

导热性：20-30 W/mK

热膨胀系数：8.0

实施例3

参照实施例1或2，将正负电极2、5和PTC陶瓷片1固定，将聚酰亚胺（PI）薄膜平铺、并贴敷在电极外表面。

在散热片8与电极接触的一面涂覆粘结剂（如图4所示的导热硅胶7），将散热片8粘结到电极表面。

实施例4

参照实施例1或2，将正负电极2、5和PTC陶瓷片1固定，制成PTC电热元件，用聚酰亚胺膜将所述PTC电热元件包裹（即采用绕包的方式），仅露出两端用于连接外部导线。

在散热片8与电极接触的一面涂覆粘结剂（如图4所示的导热硅胶7），将散热片8粘结到电极表面。

实施例5

如图6所示，为本实用新型提供的另一个PTC电热元件示意图，PTC陶瓷片1上、下分别为正极2和负极5，正极2和负极5分别为直线型结构，材质为不锈钢，与图2不同之处在于PTC电热元件9左右两侧不需要密封件4。

正极2和负极5以及PTC陶瓷片1组成PTC电热元件9（或称PTC电极条组件）。

在PTC电热元件9上下外表面通过高压喷涂掺杂有陶瓷粉末的绝缘硅胶作为绝缘导热层3（绝缘喷涂工艺），在PTC电热元件9左右两侧表面也可通过高压喷涂绝缘硅胶以与外界绝缘。当然，作为上述的替代选择，也可在铝制散热片8（或散热铝条、或铝条）的内表面通过高压喷涂掺杂有陶瓷粉末的绝缘硅胶作为绝缘导热层3。

然后通过涂覆导热硅胶7，将PTC电热元件9与散热片8依次交替排布，粘接固化连接（导热粘接工艺）。其中，PTC电热元件9与散热片8之间喷涂有绝缘导热层。如图7中，为PTC电热元件9与散热片8交叉叠放形成的PTC电加热器。

上述导热硅胶7可以选择与绝缘导热层3相同的硅胶材料，也可以有所不同。绝缘硅胶的喷涂和导热硅胶的涂覆，可以在一次工艺步骤中实现，也可以分两次工艺步骤实现。

实际大批量生产中，通过喷涂工艺来设置绝缘层，将有利于自动化大批量生产的工艺设计，以替代现有的手工生产工艺。其有益效果是生产效率大幅度提高，可减少约2/3的现有人工，且批量生产质量稳定可靠，生产成本将大幅度降低。

本实施例中，以硅胶作为绝缘导热层替代传统的聚酰亚胺薄膜。具有绝缘功能的硅胶同时可作为粘接材料，这有利于减少接触面之间的接触热阻，对提高传热性能很有帮助，而且硅胶还可以通过掺杂导热粒子（如陶瓷粉）进一步提高其导热性能；比如掺杂有氮化铝粉末或氧化铝粉末之后的硅胶其导热系数可达2.0 W/m.K以上，而传统聚酰亚胺薄膜的导热系数仅约0.2 W/m.K。这些显著的技术效果都是传统聚酰亚胺薄膜绝缘结构难以达到的。

实施例6

本实施例介绍的优选PTC电加热器中，有三处采用有机硅硅胶，如图8所示的第一胶粘剂15、第二胶粘剂3和第三胶粘剂14。这三处硅胶在PTC电加热器中的位置和功能是有区别的，故它们的性能要求也是有区别的。其区别如下表：

表1 各胶粘剂性能要求

其中，第一胶粘剂15：用于粘接不锈钢电极2、5和PTC元件1；第二胶粘剂3：用于粘接不锈钢电极2、5和散热片8；第三胶粘剂14：涂覆于上下散热片8之间的部分，用于密封PTC电热元件，避免PTC电热元件直接暴露于空气中。

第一胶粘剂，可选用现有技术中的迈图公司XE13-A8341硅胶，其二氧化钛的添加量大约是20~30%的质量百分比。本实用新型的第二胶粘剂可在第一胶粘剂的基础上，提高二氧化钛的添加量，如提高到30~40%或40%~50%质量百分比；这样，虽然适当降低部分粘接强度，但提高了第二胶粘剂的耐高温稳定性和导热系数。第二胶粘剂牺牲的部分粘接强度可通过第三胶粘剂的粘接强度来弥补，第三胶粘剂选用具有耐高温老化性能的结构型胶粘剂。当然，也可以选用现有技术中的迈图公司XE13-A8341硅胶。

另外，第一胶粘剂和第三胶粘剂还可以选用现有技术中成都拓力硅胶NS-084。

以上，通过针对不同的技术要求选用不同的硅胶，既保证PTC电加热器的整体粘接强度，又最大限度地提高的PTC电加热器的导热和发热性能。若三处胶粘剂采用同一款硅胶，则必然要进行折中处理，虽然满足了PTC电加热器的粘接强度和耐温老化寿命要求，但PTC电加热器的导热和发热性能必然也要牺牲不少，从而导致同样的电热功率下PTC元件的使用量更多，成本更高。而本实施例通过提高第三胶粘剂的粘接强度，来弥补第二胶粘剂的粘接强度不足，同时使得第二胶粘剂可以添加更多的耐热和导热填料，提高整体的电发热功率。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。