專利名稱：具有由絕緣材料制成的模制部分的ptc限流裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種PTC(正溫度系數)限流裝置，更具體地涉及這樣一種PTC限流裝置，其能夠防止在PTC元件和接觸電極之間產生電弧或者在接觸電極之間產生閃絡。
背景技術：
通常，廣泛使用斷路器來防止高或低壓系統短路。通常使用的電流頻率是60Hz，并且其一個相位可以變為16.7ms。如果將這一個相位限定為一個循環，則傳統的斷路器需要較長時間(即，至少幾個循環)來斷開電路，并且并不具有對于估計的故障電流值的限流功能，因此該故障的波紋效應持續相對較長時間。此外，在沒有斷開短路電流的情況下，會嚴重影響周圍的電力設備和系統。因此，強烈需要能夠在短時間內有效地限制系統的短路電流的限流技術。
對于限流技術，典型地使用這樣一種限流裝置。該限流裝置用于限制或斷開在電力系統中產生的過電流或短路電流，并且其可以通過使用PTC(正溫度系數)元件而實現其功能。
具有PTC特性的材料在常溫下具有相對較低的電阻，從而電流可很好地通過。然而，如果周圍環境的溫度增加或該材料由于引入超過允許值的電流而其自身被加熱，則電阻突然增大幾百倍或更多，從而能夠限制電流。因此，如果使用上述材料構成電路元件，則當溫度升高時可以保護各種電路。
基于此，日本專利公開H10-321413公開了一種使用PTC的限流裝置。參照與上述相關的圖1，傳統的PTC限流裝置包括PTC聚合物元件1，其通過在其中混合有導電顆粒而具有PTC特性；第一電極2、3，其通過焊接而布置在PTC聚合物元件1的兩表面上；以及第二電極4、5，布置在第一電極2、3的表面上以與其電連接。
此時，該限流裝置具有這樣的條件，即PTC聚合物元件1具有比第一電極2、3大的表面積，并且第一電極2、3具有比第二電極4、5大的表面積。在該結構中，可以防止在第一電極2、3的兩端處出現內部短路，并且可以減少該限流裝置在其操作之前或之后電阻的變化，從而可以向其施加具有大負載的電流。此外，將由絕緣材料制成的框架6、7安裝在PTC聚合物元件1的周圍以延伸一絕緣距離，從而防止第一電極2、3和第二電極4、5之間的閃絡。
然而，在該傳統的限流裝置基本上用于限制超過100V和10kA的短路電流的情況下，PTC聚合物元件1和與該PTC聚合物元件1接觸的第一電極2、3由于它們的熱容量不同而在產生的電阻方面表現出時間差和非線性。這樣，在通過加熱PTC聚合物元件1產生的電阻之前，在PTC聚合物元件1和第一電極2、3的界面中生成很大的電阻。因此，熱應力集中，從而在PTC聚合物元件1和第一電極2、3之間的界面中產生電弧以及嚴重的噪音。該電弧使PTC聚合物元件1分解和碳化，最終導致介質擊穿。此外，PTC材料由于該電弧以及PTC聚合物元件1自身的熱而熔化并汽化，從而PTC聚合物元件1逐漸變薄，并且第一電極2、3浸在PTC聚合物元件1中。
因此，傳統的限流裝置旨在通過使用擠壓結構來增加接觸壓力，以控制第一電極2、3和第二電極4、5的表面積，但是不能避免由于在與PTC聚合物元件1的界面中產生的電子排斥能和電阻的時間差而導致的電弧生成，并且還不易于避免由于所產生的電弧而導致的在電極之間的限流特性劣化以及閃絡。
另外，在現有技術中提出的、由絕緣材料制成并安裝在PTC聚合物元件1的兩端的框架6、7用于獲得絕緣距離，但是它們不能消除在PTC聚合物元件1與第一電極2、3中產生的電弧，并且也不能期望減少在斷路操作期間所產生的噪音。
鑒于上述原因，傳統的限流裝置能夠限制在低電流區域的電流而沒有噪音和電弧，但是其不能避免在高電流或高電容系統中產生電弧，從而該電弧還導致PTC元件劣化并使其壽命縮短。
發明內容
設計本發明以解決現有技術的上述問題，因此本發明的目的是提供一種PTC限流裝置，由于該裝置可以在限制過電流或短路電流的同時有效地抑制所產生的電弧，以及其還可以防止電極之間的閃絡，因此其可以用在高電壓系統以及低電壓系統中。
為了實現上述目的，本發明提供了一種PTC(正溫度系數)限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及由絕緣材料制成的模制部分，其制備在所述PTC元件和電極單元的周圍以至少部分地包圍該PTC元件和電極單元。這里，所述模制部分可以為彈性絕緣材料，或選自包括真空、氣體和油的組中的任何絕緣材料。
在本發明的另一方面中，還提供了一種PTC限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其制備在所述PTC元件和電極單元的周圍以至少部分地包圍該PTC元件和電極單元之間的界面區域，該模制部分由彈性絕緣材料制成。
優選地，所述模制部分由具有103至1020歐姆的絕緣電阻和5％或更高伸長率的熱固性或熱塑性樹脂制成。
另外，所述彈性絕緣材料優選地由硅酮樹脂或聚氨酯樹脂制成。
在本發明的又一方面中，還提供了一種PTC限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其包括第一絕緣件和制備成包圍該第一絕緣件的第二絕緣件，該第一絕緣件由漂浮絕緣材料制成，并被鄰近地制備以至少部分地包圍所述PTC元件和電極單元。
優選地，所述漂浮絕緣材料是選自包括真空、氣體和油的組中的一種。
在所述漂浮絕緣材料由真空構成的情況下，所述第一絕緣件優選地具有10-3托或更小的真空度。在所述漂浮絕緣材料由氣體構成的情況下，所述第一絕緣件優選地為1巴或更高的SF6、N2或它們的混合氣體。在所述漂浮絕緣材料由油構成的情況下，所述第一絕緣件優選地為具有冷卻能力的絕緣油。
還優選地，所述電極單元包括與所述PTC元件接觸的接觸電極；以及與該接觸電極相連的電線，用于向所述接觸電極施加外部電路的電流，其中所述模制部分包圍整個PTC元件、整個接觸電極、以及部分電線。
另外，所述PTC元件可以包括選自下組中的至少一種聚合物，該組包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、環氧樹脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)；選自下組中的至少一種導電顆粒，該組包括碳、金屬和金屬氧化物；以及抗氧化劑。
同時，根據該實施例的PTC限流裝置還可以包括擠壓裝置，用于朝向所述PTC元件擠壓所述電極單元，并且該擠壓裝置優選地施加等于或大于大氣壓的擠壓力。
此時，所述擠壓裝置優選地包括容納所述模制部分的殼體；以及彈性部件，其由所述殼體的內表面彈性地偏壓，以朝向所述PTC元件擠壓所述模制部分的至少一側。
可選地，所述擠壓裝置還可以包括一對板，它們布置成將所述模制部分插設在它們之間；以及連接部件，用于使所述一對板相互連接和固定。
從下面結合附圖對實施例的描述中，將明白本發明的其它目的和方面，其中圖1是表示傳統的PTC限流裝置的剖視圖；
圖2是表示根據本發明第一實施例的PTC限流裝置的剖視圖；圖3是表示根據本發明第一實施例的PTC限流裝置的一修改例的剖視圖；圖4是表示根據本發明第一實施例的PTC限流裝置的另一修改例的剖視圖；圖5是表示根據本發明第一實施例的PTC限流裝置的又一修改例的剖視圖；圖6是表示根據本發明第二實施例的PTC限流裝置的剖視圖；圖7是表示根據本發明第二實施例的PTC限流裝置的一修改例的剖視圖；圖8是表示根據本發明第三實施例的PTC限流裝置的剖視圖；圖9是表示根據本發明第三實施例的PTC限流裝置的一修改例的剖視圖；以及圖10是表示當施加過電流時，根據本發明的PTC限流裝置的斷路操作期間的波形的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細地描述本發明的優選實施例。在描述之前應理解，在說明書和所附權利要求中使用的術語不應被認為限于通常和詞典意義，而應該在允許本發明人適當地限定術語以最佳地說明這一原則的基礎之上，基于與本發明的技術方面相對應的意義和概念進行解釋。因此，這里所作的描述僅僅是為了說明目的的優選示例，而并不旨在限制本發明的范圍，因此應理解在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以對其作其它等價替換和修改。
圖2是表示根據本發明第一實施例的PTC(正溫度系數)限流裝置的剖視圖。
參照圖2，該實施例的PTC限流裝置包括PTC元件110；一對電極單元120、130，它們布置成使PTC元件110插設在它們之間；以及模制部分140，其制備在PTC元件110和電極單元120、130的周圍。
隨著周圍環境的溫度升高，PTC元件110用于通過在特定溫度值下使電阻突然增大來抑制電力系統中的過電流。
PTC元件110可以根據待限制的電流而具有不同的性質，但是在本實施例中，PTC元件110優選地在25℃時具有100歐姆或更低的特定電阻，并且在由于供應電流而產生焦耳熱的開關溫度時，該特定電阻優選地變為至少是在25℃時的105倍。此外，PTC元件110應設計成在保持電和熱穩定性的情況下承受AC 100V或更高的電壓，并且當施加每1cm 30kV或更高的過電流時不會產生閃絡。另外，當PTC元件110被放入到電路中時，該PTC元件110在施加有大約1A的電流時應該不會斷開，從而可以向其施加正常電流，例如大約1A。此外，當施加比正常工作電流大十倍多的過電流時，PTC元件110應使得電阻在1/2循環(這里，一個循環是16.7ms)內升高以限制該過電流。另外，PTC元件110優選地制造成使得短路電流的越大則操作時間越快，并且其還可以在過電流限制操作之后在幾分鐘內恢復其初始狀態。
優選地，PTC元件110具有板結構，并且其可以具有圓形、橢圓形或多邊形形狀。另外，優選地考慮使用條件(即，例如正常電流、待限制的過電流和操作時間的各種因素)來設計其面積和厚度。
PTC元件110優選地由具有PTC特性的聚合物構成。該PTC聚合物具有這樣的結構，其中導電顆粒被注入到具有非晶形區和結晶區的結晶聚合物或半結晶聚合物中。如果向PTC聚合物施加超過一定值的電流從而產生焦耳熱，則PTC聚合物就從常溫狀態變為高溫狀態。由于溫度的升高，隨著結晶區進入非晶態，該聚合物表現出體積膨脹。此時，導電顆粒運動從而使它們的連接零散地斷開，因此該元件的總電阻急劇增加。
所述聚合物可以是選自下組中的至少一種聚合物，該組包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、環氧樹脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)。另外，所述導電顆粒可以具有選自下組中的至少一種導電顆粒，該組包括碳、金屬和金屬氧化物(TiB2)。
另外，還可以添加抗氧化劑以防止PTC聚合物的氧化。此外，還可以向PTC聚合物添加無機添加劑，以改善在常溫時的低電阻特性以及在高溫時的高電阻特性。
電極單元120、130包括與PTC元件110接觸的接觸電極121、131、以及用于向接觸電極121、131施加外部電路的電流的電線122、132。
接觸電極121、131可以由銅箔或其它金屬元件構成。此外，接觸電極121、131例如通過使用疊片或自由觸點以使接觸電阻減至最小的方式，安裝在PTC元件110的兩側。
優選地，考慮PTC元件110的面積和厚度來確定接觸電極121、131的接觸面積，以使得在PTC元件110操作的同時在接觸電極121、131之間不會出現閃絡。
電線122、132連接至接觸電極121、131，以使接觸電極121、131與電力系統電連接。更詳細地，電線122、132延伸以使得它們的一端電連接至接觸電極，而另一端連接至外部電路。另外，電線122、132優選地由金屬材料制成，并具有適合所述系統的電流容量的截面積和厚度。
更具體地，所述限流裝置還可以包括插設在接觸電極121、131與電線122、132之間的連接電極(未示出)。該連接電極由金屬(例如，具有相對較低電阻的金和銀)制成，從而電流可以更容易地從電力系統施加給該限流裝置。
模制部分140構造成包圍PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面部分。也就是說，模制部分140模制在PTC元件110、接觸電極121、131以及電線122、132的周圍。模制部分140由具有彈性的絕緣材料制成。優選地，模制部分140具有103至1020歐姆的絕緣電阻，以提供足夠的介質強度。此外，為了靈活地處理在限流操作期間產生的瞬間沖擊并因此防止模制部分140斷裂，模制部分140優選地具有至少5％的伸長率。該模制部分140由熱固性或熱塑性樹脂構成，并且例如可以使用硅酮樹脂、聚氨酯等。然而，本發明并不限于此。
如果PTC元件110由于過電流而操作，則在接觸電極121、131的界面中會立即產生電弧，并且該電弧會使PTC元件110的特性劣化和損壞。另外，如果重復地產生電弧，則PTC元件110的性能會大大劣化而不可再使用。然而，在本發明中，當PTC元件110進行限流操作時，直接包圍PTC元件110的模制部分140立即吸收在PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面中產生的瞬時沖擊能和初始電弧，并使之消失。
另外，當PTC元件110操作以限制電流時，在PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面中產生的電弧在兩端處可能會跳過PTC元件110，并導致接觸電極121、131之間在兩端處的閃絡。因此，重要的是確保絕緣距離而不會導致閃絡。在本發明中，由于模制部分140構造成包圍整個PTC元件110、整個接觸電極121、131以及部分電線122、132，因此可以確保在PTC元件110的兩端之間充分的絕緣距離。也就是說，確保了在接觸電極121、131周圍的有效介質強度，從而可防止閃絡。
另外，模制部分140密封了由于PTC元件110與接觸電極121、131之間的不完全接觸而導致的空間，從而能夠改善接觸電阻特性。
優選地，本實施例的PTC限流裝置還包括插設在PTC元件110或電極單元120、130與模制部分140之間的涂層150。增加涂層150以改善模制部分140與PTC元件110之間、以及模制部分140與電極單元120、130之間的界面連接。例如，硅酮樹脂、聚氨酯樹脂或環氧樹脂可以用于涂層150。然而，本發明并不限于此。
該實施例的PTC限流裝置可以在本發明的范圍內以各種方式來修改模制部分的形狀，例如如圖3所示。參照圖3，根據該修改例的PTC限流裝置的模制部分141可以構造成包圍PTC限流裝置110，且使其包圍表面暴露。
另外，圖4和圖5是表示本實施例的PTC限流裝置的其它修改例的剖視圖。在圖4和圖5中，與以前附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同部件，因此不再詳細描述。
首先參照圖4，根據該修改例的PTC限流裝置的模制部分142具有排氣孔161、162。當該PTC限流裝置進行限流動作時，PTC元件110會分解以產生氣體。這種分解氣體包含有碳化的導電金屬顆粒，并且如果該導電金屬顆粒被吸向PTC元件110，則會形成碳化的導電路徑從而對絕緣產生不利影響。另外，在限流操作期間瞬間出現分解氣體的情況下，內壓由于分解氣體而升高，這會使得具有彈性的模制部分140過度膨脹。此時，形成在模制部分142中的排氣孔161、162會將PTC元件110的分解氣體排放到外部，從而解決上述問題。
可以制備至少一個排氣孔161、162，從而可以更有效地排放PTC元件的分解氣體。
同時，參照圖5，該修改例的PTC限流裝置還包括制備成容納模制部分140的殼體170。殼體170支撐模制部分140的結構，并在限流操作期間抑制模制部分140的過度膨脹。另外，殼體170保護模制部分140免受外部環境(例如，光、濕氣和污染源)的損害。
該殼體170可以由具有絕緣特性的材料(例如，聚乙烯、聚丙烯或酚醛塑料)制成。然而，本發明并不限于上述，對于本領域普通技術人員可以在本發明的范圍內作出各種修改。
圖6表示根據本發明第二實施例的PTC限流裝置。在圖6中，與以前附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同部件，因此不再詳細描述。
參照圖6，該實施例的PTC限流裝置還包括擠壓裝置，用于朝向PTC元件110擠壓電極單元120、130。該擠壓裝置包括殼體610、以及彈性部件620、630。
殼體610容納模制部分140，并因此容納整個PTC元件110、整個接觸電極121、131以及部分電線122、132。電線122、132的一部分通過殼體610向外延伸并連接至電力系統。
彈性部件620、630被支撐抵靠著殼體610的內表面，并且它們構造成包圍電線122、132的外周，并擠壓模制部分140從而使得電線122、132朝向接觸電極121、131被擠壓。這樣，接觸電極121、131朝向PTC元件110被擠壓。優選地，可以為電線122、132中的任一個或兩者來制備彈性部件620、630。
同時，優選地將彈性部件620、630的擠壓力設定為至少1巴，從而克服由于在短路故障時產生的電子排斥力導致的、在PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面的分離。另外，還優選地，即使當由于重復的限流操作而使得PTC元件110的厚度減少為一半時，也保持1巴或更大的擠壓力。
彈性部件620、630可以例如由制備成包圍電線122和/或132的外周的螺旋彈簧構成。然而，本發明并不限于上述，而是可以由本領域技術人員在本發明的范圍內作出各種修改。
圖7表示根據該實施例的PTC限流裝置的修改例。在圖7中，與以前附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同部件，因此不再詳細描述。
參照圖7，該修改例的PTC限流裝置的擠壓裝置包括頂板710和底板720、以及用于連接頂板710和底板720的連接部件。
PTC元件110、接觸電極121、131和電線122、132布置在頂板710和底板720之間，并且頂板710和底板720在它們的中央具有通孔721，從而使電線122、132連接至外部電路。
頂板710和底板720在它們的邊緣具有連接孔711、712，因此連接部件通過連接孔711、712使頂板710和底板720彼此固定。具體地，螺栓730穿過連接孔711、712，并且螺母740接合到螺栓730以使頂板710和底板720彼此固定。
優選地，所述擠壓裝置還包括制備成包圍電線122、132的彈性部件620、630。彈性部件620、630被支撐抵靠著板710、720的內側，并且它們沿著電線122、132的外周被壓縮并然后被彈性偏壓。因此，彈性部件620、630擠壓模制部分140，從而接觸電極121、131擠壓PTC元件110。彈性部件620、630的擠壓力與前一實施例的基本相等。
同時，在圖7中，彈性部件620、630布置成用于兩根電線122、132，但是如果需要它們可以布置成用于其中的任一個。
另外，盡管在圖6和圖7中顯示出所述擠壓裝置應用于如圖2所示的具有模制部分140的PTC限流裝置，但是這種擠壓裝置也可以同樣應用于圖3至圖5中所示的具有不同結構的模制部分的PTC限流裝置。
盡管在上述實施例中說明了擠壓裝置的詳細結構，但是本發明并不限于此，應理解可以采用能夠朝向PTC元件110擠壓電極單元120、130的擠壓裝置的任何變形。
圖8表示根據本發明第三實施例的PTC限流裝置。在圖8中，與以前附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同部件，因此不再詳細描述。
參照圖8，該實施例的PTC限流裝置具有與第一實施例的PTC限流裝置不同的結構的模制部分。也就是說，該實施例的模制部分包括由漂浮絕緣材料制成的第一絕緣件180、以及制備成包圍第一絕緣件180的第二絕緣件190。
第一絕緣件180可以構造成包圍整個PTC元件110、整個接觸電極121、131以及部分或全部的電線122、132。因此，第一絕緣件180可以提供更有效地防止產生電弧或閃絡的功能。
第一絕緣件180構造成直接包圍PTC元件110，從而可以去除在PTC元件110與接觸電極121、131之間產生的電弧和噪音。也就是說，第一絕緣件180立即吸收在PTC元件110操作期間在PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面中產生的瞬時沖擊能和初始電弧，并使它們消失。因此，幾乎不會產生電弧和噪音。此外，由于第一絕緣件180是由漂浮絕緣材料制成的，因此可以密封由于PTC元件110與接觸電極121、131之間的不完全接觸而產生的空間，從而減少電弧的產生。
此外，第一絕緣件180可以確保在接觸電極121、131之間在兩端處的絕緣距離。如上所述，當PTC元件110操作以限制電流時，在PTC元件110與接觸電極121、131之間的界面中在兩端處瞬間產生電弧。如果不抑制該電弧，則在兩端處該電弧可能會跳過PTC元件110并在接觸電極121、131之間產生閃絡。因此，重要的是確保絕緣距離而不導致閃絡。在本實施例中，由于第一絕緣件180構造成包圍整個PTC元件110、整個接觸電極121、131以及部分或全部的電線122、132，因此可以確保在PTC元件110的兩端之間足夠的絕緣距離。也就是說，確保了在接觸電極121、131周圍的有效介質強度，從而可防止閃絡。
另外，在限流操作之后的過熱狀態中，PTC元件110可以通過第一絕緣件180在短時間內被冷卻而處于常溫狀態。
具體地，用于第一絕緣件180的漂浮絕緣材料可以由真空構成。更具體地，該真空是具有10-3托或更小的真空度的真空層。該真空具有比普通空氣大至少10倍的介質強度。此外，由于在真空狀態沒有用于傳遞能的介質，因此可以防止介質擊穿的任何進一步進展。這樣，如果第一絕緣件180由真空構成，則可以實現在真空下的很大的介質強度。此外，通過利用電弧快速地消失在真空中這一事實，可以使電弧消失，并且還可以使該絕緣件構造成具有較小的重量。
作為一可選方案，用于第一絕緣件180的漂浮絕緣材料可以由氣體構成。優選地，該氣體可以是1巴或更高的SF6氣體或N2氣體。
SF6氣體是無味、無害、無毒、不可燃且非爆炸性的惰性氣體，其產生較少的介質或泄漏損失，并且是熱穩定的。該氣體的介質強度為89kV/cm，這遠大于介質強度為30kV/cm的大氣。另外，該氣體的介質常數比固體絕緣材料的小，從而需要較少的充電電流，并且還可以比固體絕緣材料更自由地選擇絕緣材料的形狀。
N2氣體是空氣的主要成分，并且其與SF6氣體相似，也是不可燃氣體。另外，N2氣體由于其易于獲得而廉價。
更優選地，該氣體可以是1巴或更高的SF6-N2的混合氣體。該氣體是通過向SF6氣體添加N2氣體而獲得的，N2氣體是空氣的主要成分并表現出優異的化學穩定性(例如，無毒和不可燃燒性)以及低沸點并且是廉價的，該氣體由于電極表面存在雜質或粗糙而表現出較少的介質強度劣化，并且由于低沸點和廉價，該氣體還可以用作更經濟的絕緣氣體。
作為另一可選方案，用于第一絕緣件180的漂浮絕緣材料可以由油構成。
優選地，所述油可以是不包含雜質且具有冷卻能力的絕緣油，并且其還可以是包含環烷、鏈烷或苯類的烴作為主要成分的礦物油。所述冷卻能力定義為，PTC元件110可以在其操作之后在3分鐘內恢復其正常狀態。
盡管在上面公開了漂浮絕緣材料的具體示例，但是應理解本發明并不限于此，而可以采用許多改變。
第二絕緣件190起到殼體的作用，用于支撐和保持在限流操作期間可能會膨脹的第一絕緣件180的形狀。另外，第二絕緣件190保護第一絕緣件180免受外部環境(例如，光、濕氣和污染源)的損害。這樣，第二絕緣件190優選地構造成使第一絕緣件180與外部完全密封。
第二絕緣件190可以由具有絕緣特性的材料(如聚乙烯、聚丙烯或酚醛塑料)構成。然而，本發明并不限于上述，而可以由本領域技術人員在本發明的范圍內作出各種修改。
圖9是示意地表示根據該實施例的PTC限流裝置的修改例的剖視圖。在圖9中，與以前附圖中相同的附圖標記表示具有相同功能的相同部件，因此不再詳細描述。
參照圖9，該修改例的PTC限流裝置還包括涂層150，其插設在PTC元件110或電極單元120、130與第一絕緣件180之間。
當第一絕緣件180包圍PTC元件110時，在它們的界面中會產生氣泡。然后，當PTC元件110操作時介質擊穿會沿著氣泡進展，這趨于使第一絕緣件180不能很好地工作。此時，如果在所述界面上制備有涂層150，則第一絕緣件180可以更容易的方式緊密地安裝在PTC元件110的表面上，從而該PTC限流裝置可以更有效地操作。
優選地，涂層150可以通過涂覆環氧樹脂或硅橡膠制成。然而，本發明并不限于上述，而可以由本領域技術人員在本發明的范圍內作出各種修改。
圖10是表示當施加有過電流時，根據本發明的PTC限流裝置的斷路操作的波形的曲線圖，并且根據圖2中所示的實施例來制造該PTC限流裝置。在該試驗中，向PTC元件的兩端施加400V電壓，并且通過施加在2kV至30kV的范圍內變化的故障電流來檢驗限流特性。參照圖10，會發現不僅在2kA的低電流流動的情況下，而且在10kA、15kA、20kA和30kA的高電流流動的情況下，快速且準確地進行限流動作，從而有效地斷開過電流。
已經詳細地描述了本發明。然而，應理解由于本領域技術人員從該詳細描述會明白在本發明的精神和范圍內的各種變動和修改，因此僅以說明的方式給出了表示本發明優選實施例的詳細描述和具體示例。
工業實用性如上所述，本發明的PTC限流裝置可以在限制過電流或短路電流時，有效地抑制并去除在PTC元件與接觸電極之間產生的電弧，從而防止電極之間的閃絡。這樣，可以防止PTC元件的磨損，從而延長該PTC限流裝置的壽命。此外，本發明的PTC限流裝置不僅對于低壓系統而且對于高壓系統可以進行可靠的限流動作。
權利要求
1.一種PTC(正溫度系數)限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其制備在所述PTC元件和電極單元的周圍，以至少包圍所述PTC元件和電極單元之間的界面區域，該模制部分由彈性絕緣材料制成。
2.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述彈性絕緣材料是具有103至1020歐姆的絕緣電阻和5％或更高的伸長率的熱固性或熱塑性樹脂。
3.根據權利要求2所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述彈性絕緣材料由硅酮樹脂或聚氨酯樹脂制成。
4.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述電極單元包括與所述PTC元件接觸的接觸電極；以及與該接觸電極相連的電線，用于向所述接觸電極施加外部電路的電流，其中所述模制部分包圍整個接觸電極和部分電線。
5.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述PTC元件包括選自下組中的至少一種聚合物，該組包括HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、環氧樹脂、硅酮和PVDF(聚二氟乙烯)；選自下組中的至少一種導電顆粒，該組包括碳、金屬和金屬氧化物；以及抗氧化劑。
6.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，還包括插設在所述PTC元件或電極單元與所述模制部分之間的界面中的涂層。
7.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，在所述模制部分中形成有排氣孔，以使所述PTC元件與外部連通。
8.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，還包括包圍所述模制部分的外表面的殼體。
9.根據權利要求1所述的PTC限流裝置，其特征在于，還包括用于朝向所述PTC元件擠壓所述電極單元的擠壓裝置。
10.根據權利要求9所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述擠壓裝置施加等于或大于大氣壓的擠壓力。
11.根據權利要求9所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述擠壓裝置包括容納所述模制部分的殼體；以及彈性部件，其由所述殼體的內表面彈性地偏壓，以朝向所述PTC元件擠壓所述模制部分的至少一側。
12.根據權利要求9所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述擠壓裝置包括一對板，它們布置成使所述模制部分插設在它們之間；以及連接部件，用于使所述一對板相互連接和固定。
13.根據權利要求12所述的PTC限流裝置，其特征在于，還包括一彈性部件，其由所述板的內表面彈性偏壓，以朝向所述PTC元件擠壓所述模制部分的至少一側。
14.一種PTC限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其包括第一絕緣件和制備成包圍該第一絕緣件的第二絕緣件，該第一絕緣件由漂浮絕緣材料制成，并被鄰近地制備以至少部分地包圍所述電極單元和PTC元件。
15.根據權利要求14所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述漂浮絕緣材料是選自包括真空、氣體和油的組中的一種。
16.根據權利要求15所述的PTC限流裝置，其特征在于，在所述漂浮絕緣材料由真空構成的情況下，所述第一絕緣件具有10-3托或更小的真空度。
17.根據權利要求15所述的PTC限流裝置，其特征在于，在所述漂浮絕緣材料由氣體構成的情況下，所述第一絕緣件為1巴或更高的SF6、N2或它們的混合氣體。
18.根據權利要求15所述的PTC限流裝置，其特征在于，在所述漂浮絕緣材料由油構成的情況下，所述第一絕緣件為具有冷卻能力的絕緣油。
19.根據權利要求14所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述電極單元包括與所述PTC元件接觸的接觸電極；以及與該接觸電極相連的電線，用于向所述接觸電極施加外部電路的電流，其中所述模制部分包圍整個PTC元件、整個接觸電極、以及部分電線。
20.根據權利要求14所述的PTC限流裝置，其特征在于，所述PTC元件包括選自下組中的至少一種聚合物，該組包括HDPE、LDPE、環氧樹脂、硅酮和PVDF；選自下組中的至少一種導電顆粒，該組包括碳、金屬和金屬氧化物；以及抗氧化劑。
21.根據權利要求14所述的PTC限流裝置，其特征在于，還包括插設在所述PTC元件或電極單元與所述第一絕緣件之間的界面中的涂層。
22.一種PTC限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其被鄰近地制備以至少部分地包圍所述電極單元和PTC元件，并且該模制部分由彈性絕緣材料或選自包括真空、氣體和油的組中的任何絕緣材料制成。
全文摘要
公開了一種PTC(正溫度系數)限流裝置，其利用PTC特性來限制電流，該裝置包括具有PTC特性的PTC元件；一對電極單元，它們布置在兩側以彼此面對，且所述PTC元件插設在它們之間；以及模制部分，其制備在所述PTC元件和電極單元的周圍，以至少包圍該PTC元件和電極單元之間的界面，該模制部分由彈性絕緣材料制成。該模制部分由彈性絕緣材料、或選自包括真空、氣體和油的組中的任何絕緣材料制成。因此，該裝置可以在限制過電流或短路電流的同時有效地抑制所產生的電弧，并且其也可以防止電極之間的閃絡。
文檔編號H01C7/02GK1805070SQ20061000059
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月11日 優先權日2005年1月12日
發明者姜鐘成, 金周潭, 李昉昱, 李瑛晙, 崔源寯, 韓畯九 申請人:Ls電線有限公司, Ls產電