本发明涉及一种电路保护器件， 尤其涉及一种具有热保护功能的电涌抑制 器。 背景技术

金属氧化物压敏电阻器（ MOV ), 目前正在电源防雷装置中被广泛地作为过 电压抑制元件的使用， MOV是一种由多晶半导体陶瓷构成的固态元件。 这种固 态元件， 在正常状态下， 只流过 ^艮小的泄漏电流。 但是， 当 MOV 失效以后， MOV中就从电源处获取 4艮大的工频事故电流而发生着火的事件。 为了防止着火 时间的发生， 一般设置有 MOV的电涌保护器（SPD )的技术方案是采用机械式 的热保护机构。 由于热保护机构与 MOV之间的有良好的热耦合， 一旦热保护机 构感受到 MOV产生的热所引起的 MOV的温度升高达到某一数值时，导致热保 护机构中的低熔点合金熔化或软化， 热保护机构发生动作，在 MOV电极与热保 护机构之间形成一个间隙， 这就断开了供给 MOV电流的电源电路， 使 MOV的 温度不再升高。 然而， 当断开的电流比较大时， 可能在断开的间隙之间产生电 弧， 如果电弧不能及时熄灭， 工频事故电流继续流动， MOV着火的问题仍旧不 能解决。

当前， 大量的电子设备广泛地使用大规模或超大规模 集成电路构成的昂贵 的计算机与与计算机相关的电子设备 , 这些电子设备对过电压的耐受能力相当 薄弱， 必须采用电涌保护装置。 通常， 把电涌保护装置连接在配火线与地线或 中性线之间。 在运行过程中， MOV上一直是施加电源系统电压的， 也就是说， MOV一直处于供电的状态。 MOV的特点是， 能够耐受数千安培甚至更大的脉 冲电流， 但不能耐受较长时间的工频电流或暂时过电压 。 一旦 MOV失效， 电阻 值降低时， MOV 就从电源装置获取工频事故电流， 这可能比平时流过的泄漏 电流高数十或数千倍。这种工频事故电流流过 MOV时， MOV就容易损坏失效， 并可能快速升温发生着火的事件。

为了防止失效了的 MOV因流过工频事故电流而引起着火的事件， 近年来， 几乎全世界浪涌保护装置的制造商在设计制造 浪涌保护装置都采用了热保护措 施。 例如在专利号码为 US 6,430,019由 Martenson , et al.等人题名为 《电路保护 装置》（ circuit protective device )， 在这里公开了一种用于抑制电压浪涌的抑制装 置。 如图 1所示， 它的结构是一种模块式的， 在外壳里面设置有 MOV112和热 开关机构 152,并且热开关里设计了一块可移动的非导电� �挡板 188,在焊点 182 断开时， 能够把挡板 188推进到热开关机构与 MOV之间断开的间隙。但是该挡 板只是垂直运动插入到间隙中 , 没有吹灭电弧的效果。 发明内容

本发明是提供一种具有热保护功能的电涌抑制 器， 能及时吹灭电弧， 提供 更安全可靠的电路保护。

本发明实施例提供了一种具有热保护功能的电 涌抑制器， 包括一个外壳罩 和一个带装配板的底座， 所述底座上设置有电涌抑制元件、 热保护装置和一个 低温焊点，所述电涌抑制元件具有 a电极和 b电极，其 a电极的延长部分伸出底 座外成为所述电涌抑制器的一个引出 A脚， 所述热保护装置具有一个导电金属 构件， 其延长部分伸出底座外成为所述电涌抑制器的 另一个引出 B脚。

所述热保护装置还包括一个与电涌抑制元件的 b电极电连接的金属凸起部 件、 一个压缩弹簧、 一个在装配板导轨槽上可移动的滑块和一个位 于所述滑块 顶端的灭弧构件； 所述电涌抑制器在额定电压、 电流下工作时， 即正常工作时， 所述导电金属构件和金属凸起部件通过所述低 温焊点电连接；

当所述电涌抑制元件因为暂态过电压太高， 或元件老化等原因失效后， 其 电阻降低而流过工频事故电流时， 电涌抑制元件升温， 使所述低温焊点熔化， 所述导电金属构件断开与金属凸起部件的连接 ， 所述弹簧推动滑块上的灭弧构 件移动， 完全阻隔断开的间隙， 并产生一个气流， 吹灭所述导电金属构件与所 述金属凸起部件断开间隙之间的电弧。

进一步的改进， 所述带装配板的底座可以推入所述外壳罩中， 所述装配板 把外壳罩的内部分隔成两个前后相邻的空腔， 即第一和第二空腔， 其中所述第 一空腔放置所述电涌抑制元件， 所述第二空腔放置所述热保护装置； 所述电涌 抑制元件通过所述金属凸起部件插入第二空腔 中与所述热保护装置电连接。

进一步， 所述第一空腔放置经过防潮包封处理后的所述 电涌抑制元件和树 脂材料； 或者放置未经防潮包封处理的所述电涌抑制元 件裸片， 并单独灌注树 脂， 或灌注树脂和石英沙的混合物。

进一步的改进， 所述装配板上的导轨槽是一个向导电金属构件 方向倾斜的 导轨槽， 当所述电涌抑制元件因为失效， 其电阻降低而流过工频事故电流时， 所述电涌抑制元件升温， 使所述低温焊点熔化， 所述压缩弹簧推动滑块上的灭 弧构件斜向上移动， 推开所述导电金属构件， 阻隔与所述金属凸起部件断开的 间隙， 并因为移动产生一个气流， 吹灭所述导电金属构件与所述金属凸起部件 断开间隙之间的电弧。 所述导轨槽与底座底面成 45 _ 75度角， 与压缩弹簧配合 推动滑块移动。

进一步， 所述电涌抑制元件是金属氧化物压敏电阻器 MOV; 或者是气体 放电管 GDT;或者是气体放电管 GDT和金属氧化物压敏电阻器 MOV串联在一 起的组合体。

进一步， 所述导电金属构件为 L型弹性导电金属构件， 当所述低温焊点熔 化， 所述 L型弹性导电金属构件向侧边弹开， 自动断开与金属凸起部件的连接； 或者所述导电金属构件为软导电体金属构件， 当所述低温焊点熔化， 所述软导 电体金属构件由所述滑块上的灭弧构件推离， 断开与金属凸起部件的连接。

进一步， 所述灭弧构件是由底面和三个侧壁与装配板围 成的一个灭弧罩， 里面是一个开口向上的空腔， 当所述弹簧推动滑块上的灭弧构件移动到位后 ， 其灭弧构件的空腔将所述金属凸起部件罩住。

再进一步， 所述灭弧构件可以为普通绝缘防火塑料制成， 当然为了具有更 好的灭弧效果， 所述灭弧构件采用在电弧烧蚀下能产生阻燃气 体的聚合体高分 子材料构成， 例如所述聚合体高分子材料是迭尔林 POM或尼龙 PA。

进一步， 所述滑块下端还设置一个压缩弹簧导向柱， 连接压缩弹簧； 滑块 上端还设置一个工作状态指示杆， 用于当所述滑块移动时， 伸出外壳罩来指示 热保护装置的工作状态。

作为一种设计方式， 所述第二空腔的侧壁还设置一个减震弹簧和微 动开 关， 所述微动开关通过导线连接位于装配板顶部的 两针连接器， 当滑块移动时， 触发微动开关， 控制两针连接器连接的告警电路工作。

作为另一种设计方式， 所述装配板顶部设置了金属传动片和微动开关 ， 当 滑块移动接触到金属传动片时， 触发微动开关连接的告警电路工作。 本发明实施例提供的具有热保护功能的电涌抑 制器， 它的热保护装置采用 了带空腔的灭弧构件， 不仅灭弧构件移动时具有拉长、 吹灭电弧功能， 而且灭 弧构件的空腔将所述金属凸起部件罩住， 将金属凸起部件四周与导电金属构件 完全隔离开， 防止电弧乱串导通电路， 能更安全及时的切断电路， 解决了电涌 抑制元件因继续导通工频事故电流而发生着火 的问题。 所述装配板上的导轨槽 是一个向导电金属构件方向倾斜的导轨槽， 当所述压缩弹簧推动滑块上的灭弧 构件斜向上移动， 一方面提供一个侧面的推力推开所述弹性导电 金属构件，增加 脱开的安全距离， 增加电弧阻抗来减小电弧电流， 另一方面阻隔与所述金属凸 起部件断开的间隙。

相比现有技术中采用非导电性挡板来强行隔开 电弧， 本发明实施例提供的 具有热保护功能的电涌抑制器让电弧拉长而吹 灭 , 同时冷却熄灭电弧， 減少因 为电流突变产生一个反电动势， 可能引起对系统反击造成的损坏。

所述装配板把外壳罩的内部分隔成两个相邻的 独立空腔， 即第一和第二空 腔， 其中第一空腔放置电涌抑制元件， 第二空腔放置热保护装置， 这样的两个 独立空腔结构起到绝缘和阻燃的效果， 防止电弧烧坏其它电子元件。 另外所述 第一空腔放置经过防潮包封处理后的所述电涌 抑制元件和树脂材料； 或者放置 未经防潮包封处理的所述电涌抑制元件裸片， 并单独灌注树脂， 或灌注树脂和 石英沙的混合物， 这样对电涌抑制元件在故障情况下防火是有用 的。 而且在大 冲击电流下， 电涌抑制元件不易炸裂。 相对现有的 MOV元件是采用普通的环氧 包封处理， 在大电流冲击下， 包封层有炸裂的可能。 附图说明

图 1是现有技术中电路保护装置的结构示意图；

图 2是本发明实施例一提供的一种具有热保护功� �的电涌抑制器正常工作 时的侧面结构示意图；

图 3 是本发明实施例二提供的一种具有热保护功能 的电涌抑制器正常工作 时的侧面结构示意图；

图 4是本发明实施例一提供的具有热保护功能的� �涌抑制器的热保护装置 被触发后的侧面结构示意图；

图 5是本发明实施例提供的具有热保护功能的电� �抑制器俯视剖面图； 图 6是本发明实施例提供的带灭弧构件的滑块结� �示意图； 图 Ί是本发明实施例提供的具有热保护功能的电� ��抑制器的部件分解结构 示意图。 具体实施方式

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明 作进一步地详细描述。

如图 2 所示， 本发明实施例一提供了一种具有热保护功能的 电涌抑制器， 其包括一个由工程塑料制成的外壳罩 1和一个带装配板 2的底座 3,所述底座上 设置有电涌抑制元件（图 2中位于背面看不到）和热保护装置 4, 所述电涌抑制 元件的 a电极的延长部分伸出底座外成为所述电涌抑� �器的一个引出 A脚 5,所 述热保护装置具有一个导电金属构件 41 , 其延长部分伸出底座外成为所述电涌 抑制器的另一个引出 B脚 6。

所述热保护装置 4还包括一个与电涌抑制元件的 b电极电连接的金属凸起 部件 42, —个压缩弹簧 43 , —个由工程塑料制成的带灭弧构件 44的滑块 45 , 可在装配板的导轨槽 7 上移动， 在所述具有热保护功能的电涌抑制器正常工作 时， 所述导电金属构件 41和金属凸起部件 42通过一个低温焊点 8电连接， 低 温焊点可以采用低熔点合金， 其熔点数值比电涌抑制元件着火温度值低， 一般 为 90~180度之间。

所述装配板上的导轨槽 7是一个向导电金属构件方向倾斜的导轨槽， 当所 述电涌抑制元件因为失效， 其电阻降^^而流过工频事故电流时， 电涌抑制元件 升温， 使所述低温焊点熔化， 所述导电金属构件脱离连接的同时， 所述压缩弹 簧推动滑块上的灭弧构件斜向上移动， 推开所述导电金属构件 41 , 并阻隔与所 述金属凸起部件断开的间隙。 所述导轨槽与底座底面成 45 _ 75度角， 比如可以 是倾斜 70度， 导轨槽与压缩弹簧配合推动滑块移动。

所述电涌抑制元件可以是金属氧化物压敏电阻 器 MOV; 或者是气体放电管 GDT; 或者是气体放电管 GDT和金属氧化物压敏电阻器 MOV串联在一起的组 合体。 比如本实施例中的电涌抑制元件是采用金属氧 化物压敏电阻器 MOV。

所述导电金属构件 41为 L型弹性导电金属构件， 当所述^^显焊点熔化， 所 述 L型弹性导电金属构件向侧边弹开， 自动断开与金属凸起部件的连接。 所述 第二空腔的侧壁还设置一个减震弹簧 9和微动开关 10, 所述微动开关通过两根 导线 11、 12连接位于装配板顶部的两针连接器 13。所述减震弹簧 9起緩冲作用， 在正常状态下， 雷电流沖击的时候， 导电金属构件 41会在雷电流的作用下， 有 可能发生振颤、 热变形等作用， 而微动开关 10的按钮是顶住滑块的侧壁， 由于 实际中， 导轨与滑块之间是有缝隙的， 所以当滑块有可能出现左右移动时， 需 微动开关的按钮不能松动。 当滑块向上移动时， 微动开关 10触发， 控制两针连 接器 13连接的告警电路工作。

如图 3所示， 作为第二实施例， 与第一实施例的区別在于：

所述导电金属构件 41还可以是中间一段为软导线 410结构的金属构件， 本 身没有弹性， 当所述低温焊点熔化， 所述软导电体金属构件由所述滑块上的灭 弧构件推离， 断开与金属凸起部件的连接。

所述第二空腔的侧壁没有设置减震弹簧和微动 开关， 没采用两针连接器。 而是所述装配板顶部设置了金属传动片 50和微动开关，这个金属传动片 50 起到杠杆的作用， 当滑块移动接触到金属传动片时， 推动触发微动开关连接的 告警电路工作。

如图 4 所示， 当所述电涌抑制元件因为失效， 其电阻降低而流过工频事故 电流时， 电涌抑制元件升温， 使所述低温焊点熔化， 所述导电金属构件 41断开 与金属凸起部件 42的连接， 所述压缩弹簧 43推动滑块上的灭弧构件 44斜向上 移动， 推开所述导电金属构件 41 , 阻隔与所述金属凸起部件断开的间隙， 并产 生一个气流， 吹灭所述导电金属构件 41与所述金属凸起部件 42断开间隙之间 的电弧。 当滑块向上移动时， 触发微动开关 10, 控制两针连接器 13连接的告警 电路工作。

如图 5 所示， 在上述所有实施例中， 所述带装配板的底座可以推入所述外 壳罩 1 中， 所述装配板 2把外壳罩的内部分隔成两个相邻的独立空腔� � 即第一 和第二空腔， 其中第一空腔放置电涌抑制元件 14, 所述电涌抑制元件可以是金 属氧化物压敏电阻器 MOV; 或者是气体放电管 GDT; 或者是气体放电管 GDT 和金属氧化物压敏电阻器 MOV串联起来的组合体。第二空腔放置热保护装 置 4; 所述电涌抑制元件通过金属凸起部件插入第二 空腔中与所述热保护装置电连 接。

所述第一空腔放置经过防潮包封处理后的电涌 抑制元件 14和树脂材料 15; 或者放置未经防潮包封处理的电涌抑制元件棵 片， 并单独灌注树脂， 比如环氧 树脂或硅树脂， 或灌注树脂和石英沙的混合物。

如图 6所示， 在上述所有实施例中， 所述滑块 45上的灭弧构件 44是由底 面 441和三个侧壁 442与装配板围成的一个灭弧罩， 里面是一个开口向上的空 腔 443, 当所述压缩弹簧推动滑块上的灭弧构件移动时 能产生一个气流， 吹灭电 弧。 当所述弹簧推动滑块上的灭弧构件移动到位后 ， 其灭弧构件的空腔将所述 金属凸起部件罩住， 不仅具有吹灭电弧作用， 还将所述金属凸起部件罩住完全 保护起来， 隔离电弧， 断开了与电涌抑制元件的 b 电极的连接， 防止较长电弧 乱串导通电路。

所述灭弧构件可以为普通绝缘塑料制成， 当然为了使灭弧构件移动时产生 更大的气流以及具有更好的灭弧效果， 所述灭弧构件还可以为在电弧烧蚀下能 产生阻燃气体的聚合体材料构成，比如所述聚 合体产气材料是树脂、迭尔林 POM 或尼龙 PA。 当压缩弹簧驱使滑块移动， 其灭弧构件罩住电弧， 电弧对插入的灭 弧室的侧壁进行烧蚀， 产生大量 POM或 PA聚合物的蒸汽， 一方面有利于电弧 的冷却 ； 另一方面大量的气体并驱使电弧等离子体向外 加速扩散运动， 使得电 弧能够被迅速拉长吹灭。

所述滑块下端还设置一个压缩弹簧导向柱 451 , 连接压缩弹簧 43; 滑块上 端还设置一个工作状态指示杆 452, 用于当所述滑块移动时， 通过外壳罩顶端的 信号输出孔伸出去， 指示热保护装置的工作状态， 如果工作状态指示杆伸出外 壳罩则表示热保护装置已触发工作， 电路断开了。

如图 7 所示， 为本发明实施例一提供的具有热保护功能的电 涌抑制器的部 件分解结构示意图， 其包括一个由工程塑料制成的外壳罩 1 和一个带装配板 2 的底座 3, 所述带装配板的底座可以推入所述外壳罩 1中。 所述底座上设置有热 保护装置， 单独封装的电涌抑制元件 14可直接放入外壳罩内的第一空腔。 所述 电涌抑制元件的 a 电极的延长部分伸出底座外成为所述具有热保 护功能的电涌 抑制器的一个引出 A脚 5 , 所述热保护装置的一个弹性导电金属构件 41的延长 部分伸出底座外成为所述具有热保护功能的电 涌抑制器的另一个引出 B脚 6。

所述热保护装置还包括一个与电涌抑制元件的 b 电极电连接的金属凸起部 件 42, —个压缩弹簧 43 , —个由工程塑料制成的带灭弧构件的滑块 45, 可在装 配板的导轨槽上移动。 所述金属凸起部件 42穿过装配板上的竖孔 46插入第二 空腔中与所述热保护装置电连接。

上述实施例提供的具有热保护功能的电涌抑制 器， 具有以下优点：

1、 由于采用了带空腔的灭弧构件， 不仅灭弧构件移动时具有冷却吹灭电弧 功能， 而且灭弧构件的空腔将所述金属凸起部件罩住 ， 将金属凸起部件四周与 弹性导电金属构件完全隔离开， 防止电弧乱串导通电路， 能更安全及时的切断 电路， 解决了电涌抑制元件因继续导通工频事故电流 而发生着火的问题。

2、 所述装配板上的导轨槽是一个向弹性导电金属 构件方向倾斜的导轨槽， 当所述压缩弹簧推动滑块上的灭弧构件斜向上 移动， 一方面提供一个侧面的推 力推开所述弹性导电金属构件， 另一方面阻隔与所述金属凸起部件断开的间隙 。 这样当遇到弹性导电金属构件弹性失效的情况 ， 还能将弹性导电金属构件与电 涌抑制元件隔离出一个安全距离的间隙。

3、 所述装配板把外壳罩的内部分隔成两个相邻的 独立空腔， 即第一和第二 空腔， 其中第一空腔放置电涌抑制元件， 第二空腔放置热保护装置， 这样的两 个独立空腔结构起到绝缘和阻燃的效果。 另外所述第一空腔放置经过防潮包封 处理后的所述电涌抑制元件和树脂材料； 或者放置未经防潮包封处理的所述电 涌抑制元件棵片， 并单独灌注树脂， 或灌注树脂和石英沙的混合物， 这样对电 涌抑制元件在故障下防火是有用的。而且在大 冲击电流下， 电涌抑制元件不易炸 裂. 现有 MOV元件是采用普通的环氧包封处理， 在大电流冲击下， 包封层有炸 裂的可能。

以上所述是本发明的优选实施方式而已， 当然不能以此来限定本发明之权 利范围， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原 理的前提下， 还可以做出若干改进和变动， 这些改进和变动也视为本发明的保 护范围。