CN106098276B - 瞬态电压浪涌抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瞬态电压浪涌抑制装置，包括：变阻器组件，该变阻器组件包括：绝缘基板；变阻器元件，所述变阻器元件具有第一主侧和与所述第一主侧相对的第二主侧，所述变阻器元件构造成成响应于所施加的电压而在高阻抗模式和低阻抗模式中操作，并且所述绝缘基板安装到所述变阻器元件的所述第一主侧；第一导电端子，所述第一导电端子安装在所述变阻器元件的第一主侧上；接触元件，所述接触元件延伸通过所述绝缘基板；以及第二导电端子，所述第二导电端子与所述接触元件电气连接。

Description

瞬态电压浪涌抑制装置

本申请为国际申请日2011年8月22日、申请号CN 201180041353.0(国际申请号为PCT/US2011/048583)、标题为“电压浪涌放电器”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明领域总地涉及电路保护装置，并且更确切地涉及瞬态电压浪涌抑制装置。

背景技术

已响应于保护当今技术社会所依赖的日益扩大的电子器件免受短时或瞬态高压影响的需求而开发了有时称为浪涌保护装置的瞬态电压浪涌抑制装置。电气瞬态电压会例如由于人类与电子器件本身接触而传播的静电放电或瞬时放电而产生，或者经由为电子器件供电的线路侧电路中的某些条件产生。因此，通常须使电子器件包括设置成保护这些电子器件免受某些过压条件或浪涌影响的内部瞬态电压浪涌抑制装置，并且还须是电力分配***中为电子器件供电的线路侧电路包括瞬态电压浪涌抑制装置。通常使用瞬态电压保护设备的电气设备的示例包括无线电通信***、计算机***以及控制***。

用于电力***的瞬态电压浪涌抑制装置通常用于保护专用的电路，该专用的电路可包括昂贵的电气设备、临界负载或者由该***供电的相关电子器件。浪涌抑制装置通常具有高阻抗，然而在发生过压情形时，该装置切换成低阻抗状态，以将过压感应电流分流或转移至电气接地。因此，损害电流被转移而不会流至相关联的负荷侧电路，由此保护相对应的设备、负载和电子器件免受损坏。然而，期望进行改进。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种瞬态电压浪涌抑制装置，包括：变阻器组件，包括：平面的绝缘基板，其具有相对的第一侧和第二侧；变阻器元件，所述变阻器元件具有第一主侧和与所述第一主侧相对的第二主侧，所述变阻器元件构造成成响应于所施加的电压而在高阻抗模式和低阻抗模式中操作，并且所述平面的绝缘基板的第一侧在第一主侧上相对所述变阻器元件固定地安装；第一导电端子，所述第一导电端子安装在所述变阻器元件的第二主侧上；接触元件，所述接触元件限定导电路径，所述导电路径延伸通过所述绝缘基板并且在所述第一主侧上连接到所述变阻器元件；以及第二导电端子，所述第二导电端子附连到所述平面的绝缘基板的第二侧并且与所述接触元件电气连接。

本发明的瞬态电压浪涌抑制装置较小、较便宜，并且能够可靠地保护变阻器免于在各种过压情况中发生故障。

附图说明

参照以下附图来描述非限制和非穷举的实施例，其中除非另有说明，类似的附图标记指代所有各个附图中的类似部件。

图1是示例浪涌抑制装置的立体图。

图2是图1所示装置的后视立体图。

图3是图1和图2所示装置的局部前视立体图。

图4是图1-3所示装置的分解视图。

图5是图1-4所示装置的变阻器子组件的正视图。

图6是图5所示变阻器子组件的一部分的后视图。

图7是图1-3所示装置的另一分解视图。

图8是图1-3所示装置的示例短路切断元件的正视图。

图9是包括图8所示短路切断元件的焊接组件的正视图。

图10是图9所示组件的侧视图。

图11是图9所示组件的后视图。

图12是具有热切断元件的图9所示组件的一部分的前视组装立体图。

图13是图12所示组件的侧视图。

图14示出处于正常操作中的包括短路切断元件和热切断元件的装置。

图15和16示出装置的第一切断模式，其中热切断元件操作以将变阻器切断。

图17示出装置的第二切断模式，其中短路切断元件操作以将变阻器切断。

图18是处于正常操作中的另一示例浪涌抑制装置的局部前视立体图。

图19是类似于图18的视图，然而示出热切断元件已操作以将变阻器切断。

图20是类似于图19的视图，然而并未示出热切断元件。

图21是示例浪涌抑制装置的另一实施例的局部分解视图。

图22是图21所示装置的第一组装视图，且热切断元件处于正常操作情况下。

图23是类似于图22的视图，然而示出热切断元件已操作以将变阻器切断。

图24是类似于图23的视图，然而移除了热切断元件。

图25是示例浪涌抑制装置的另一实施例的立体图。

图26是图25所示装置的部分组装视图，且热切断元件处于正常操作情况下。

图27是类似于图26的视图，然而示出热切断元件的内部构造。

图28是图27所示装置的立体图。

图29是类似于图27的视图，然而示出热切断元件已操作以将变阻器切断。

图30是图29所示装置的立体图。

图31是示例浪涌抑制装置的另一实施例的立体图。

图32是图31所示装置的部分组装视图，且热切断元件处于正常操作情况下。

图33是类似于图32的视图，然而示出热切断元件的内部构造。

图34是图27所示装置的立体图。

图35是类似于图33的视图，然而示出热切断元件已操作以将变阻器切断。

图36是图35所示装置的立体图。

图37是类似于图33的视图，然而不具有热切断元件。

图38是与图37类似的图，但示出处于第一操作阶段的装置。

图39是与图38类似的图，但示出处于第二操作阶段的装置。

图40示出浪涌抑制装置的另一实施例的部分分解组装视图。

具体实施方式

在正常操作条件下，电力***所承受的电压在相当狭窄范围内。然而，诸如雷击和开关浪涌之类的***干扰会产生超出正常操作条件下电路经受的电压水平的瞬时或延时电压水平。这些电压变化通常称为过压情形。如前所述，已开发了瞬态浪涌抑制装置来保护电路免受这些过压情形的影响。

瞬态浪涌抑制装置通常包括一个或多个压敏非线性电阻元件，该电阻元件称为变阻器，例如可以是金属氧化物变阻器(MOV)。变阻器的特征是，在暴露于正常操作电压时具有相对较高的电阻，而在暴露于例如与过压情形相关联的较大电压时具有低得多的电阻。在装置以低阻抗模式操作时，通过变阻器的电流通路的阻抗比受保护的电路的阻抗低得多，否则比受保护的电路的阻抗高得多。在发生过压情形时，变阻器从高阻抗模式切换成低阻抗模式，并且将过压感应电流浪涌从受保护的电路分流或转移出并分流或转移至电气接地，而在过压情形消退时，变阻器返回至高阻抗模式。

虽然现有的瞬态浪涌抑制装置已在一定程度上成功地用于保护电力***和电路免受瞬态过压情形的影响，然而它们易于产生某些故障模式，这些故障模式仍会对于瞬态电压抑制装置期望保护的负荷侧电路产生损害。

更确切地说，响应于极端过压事件(即，极高的过压情况)，变阻器非常快速地切换至低阻抗模式，并且由于暴露于极高的电压和电流，变阻器快速地退化并且有时会发生故障、可能是严重故障。浪涌抑制装置的严重故障自身也会对于期望保护的负荷侧电路造成损害。

已知的瞬态浪涌抑制装置的另一问题是，如果过压情况持续一定时间段，就算对于低到中等的过压情况，变压器(例如，MOV)也会过热并发生故障，有时是严重故障。如果在MOV处于导电状态时发生故障，则会产生短路情况和电弧，而这会引起又一些损害。

为了解决该问题，已知的浪涌抑制装置已结合串联连接的熔断器或断路器来使用。于是，熔断器或断路器能更有效地响应于由于过压情况产生的过流情况，其中至少对于一定持续时间，浪涌抑制装置中的变阻器无法完全抑制过压情况。

虽然串联连接的瞬态浪涌抑制装置和熔断器或断路器能响应于过压情况而将电路有效断开(否则会产生损害)，但这并非是完全令人满意的方案。在MOV由于持续过压情况而变得部分导电的情形下，如果流过MOV的电流低于熔断器或断路器的额定值，则熔断器或断路器会不起作用。在这些情形下，甚至一定时长内流过MOV的相对较小的电流也会在MOV中产生会导致MOV故障的热击穿情况和过热。如上所述，这会引起短路情况并且可能会使具有实践考虑的装置产生严重故障。

除了上述性能和可靠性问题，对于串联连接的瞬态浪涌抑制装置和熔断器或断路器还需要附加的成本和安装空间。由于具有这些串联连接的部件同样会产生附加的维修问题。

已试图提供一种瞬态电压浪涌保护装置，该瞬态电压浪涌保护装置能在整个过压情况下实现安全且有效操作，且同时避免变阻器元件产生严重故障。例如，Ferraz Shawmut已提出了一种商标名为装置的热保护浪涌抑制装置。该装置在美国专利6,430,019中进行了描述并且包括热保护结构，该热保护结构设计成将MOV切断并且防止MOV达到严重故障点。该装置倾向于避免对于串联连接的熔断器或断路器的需求。

然而，装置仍易于产生会导致损害的故障模式。确切地说，如果MOV在极端过压情形下快速发生故障时，在热保护结构起作用之前就会产生短路情况，且也会产生严重的电弧情况和可能的严重故障。此外，装置的构造在一定程度上是复杂的，并且依赖于可动的电弧罩来将MOV切断，并且还依赖于电气微型开关来实施。电弧罩的存在会使装置的总体尺寸增大。期望更紧凑且低成本的方案。

此外，目前可获得的装置和其它装置包括用环氧树脂封装或密封的MOV盘。虽然如此密封的MOV会是有效的，然而它们趋于需要附加的制造步骤和成本，较佳地应避免这些步骤和成本。

下文将描述克服上述缺点的紧凑型瞬态电压浪涌保护装置的示例实施例。较小、较便宜且更有效的装置设有特定的变阻器组件以及下文所述的不同的第一和第二切断操作模式，以可靠地保护变阻器免于在各种过压情况中发生故障。

现在转向附图，图1是示例浪涌抑制装置100的立体图，该浪涌抑制装置包括大体薄且矩形的盒状壳体102。因此，所示示例中的壳体102包括相对的主表面或侧部104和106、上和下表面或侧部108和110以及侧向侧部112和114，上和下表面或侧部108和110将侧部104和106的邻接边缘互连起来，而侧向侧部112和114将侧部104和106的邻接边缘以及上和下侧部108、110的邻接边缘互连起来。所有的侧部104、106、108、110、112以及114都是大体平坦且平面的，并且大体平行于各自的相对侧部而延伸，以形成大体正交壳体102。在其它实施例中，壳体102的侧部无需是平坦且平面的，而且无需正交地设置。壳体102的各种几何形状都是可能的。

此外，在所示的实施例中，壳体主表面106有时可称为装置100的正面，并且基本上是实心面，没有开口或孔在其中延伸或延伸穿过其中，而壳体主表面104(在图2中示出)可称为背面。不同于正面106，背面104仅仅邻近于侧部108、112和114而在装置100的周缘上延伸。也就是说，在所示示例实施例中的背面104是框架状的元件，该元件具有较大的中心开口而在背侧部露出装置100的各部件。于是，正面106在装置100的前侧部完全覆盖并保护装置100的内部部件，而背面104则大体将装置100在背侧部的各部件露出。然而，壳体102的其它结构也是可能的，并且可用在其它实施例中来为装置100的前侧部和背侧部提供各种封闭度。

壳体102具有紧凑的型面高度或厚度T，该型面高度或厚度小于上述的诸如装置之类的已知浪涌抑制装置。此外，壳体主侧部104和106的外周缘近似是正方形的，而侧部108、110、112和114是细长和矩形的，然而在其它实施例中，壳体102的其它设想也是可能的。

壳体102的上侧108形成有大体细长开口116，下文描述的热切断元件的一部分可穿过该开口突出以视觉地指示装置100的状态。壳体102的下侧110类似地包括开口(未示出)，其中，指示凸片204突出以同样提供装置状态的视觉指示。

壳体102可通过诸如模制之类的已知技术由诸如塑料之类绝缘或非导电材料形成。然而，在又一些和/或替代实施例中，其它非导电材料和技术也可用于制造壳体102。此外，壳体102可由两个或多个部件形成和组装而成，这两个或多个部件共同地限定用于下文所述变阻器组件的前侧部的封壳。

在所示的实施例中，片状端子120和122从壳体102的下侧部110伸出。片状端子120和122大体是平面导电元件，该平面导电元件具有斜切前缘和穿过其中的孔。此外，片状端子120和122在隔开的但大体平行的平面中彼此偏离。第一端子120靠近后侧部104并且在与后侧部104平行的平面中延伸，而端子122靠近前侧部106并且在与前侧部106平行的平面中延伸。在其它实施例中，端子的其它结构也是可能的，并且应认识到，所示出的片状端子并非是必需的。也就是说，如果需要的话可类似地提供除了片状类型端子以外的端子，来建立与电路的电气连接，这会在下文进行简要描述。

片状端子122和120可分别与电源线124和接地线、接地平面或中性线128连接，与连接于电路的电路板或其它装置进行***式连接。下文描述的变阻器元件在装置100中连接在端子120和122之间。在电源线124中发生过压情况的情形下，变阻器元件提供接地低阻抗通路。接地低阻抗通路将否则可能产生损害的电流有效地从连接于电源线124的下游电路周围引离。在正常操作情况下，变阻器提供高阻抗通路，使得变阻器有效地不吸引电流并且不会影响电源线124的电压。变阻器可在高和低阻抗模式之间切换，以独立地或结合其它装置100来调节电源线124上的电压。此外，并且如下所述，变阻器可响应于电源线124上的不同操作过压情况而在至少两个不同操作模式中从电源线124切断，以确保变阻器不会发生严重故障。一旦切断，则须拆除并替换装置100。

图2是所示装置100的后视立体图，其中露出变阻器组件130的后侧部。变阻器组件130包括绝缘基板132和变阻器元件134。如图所示，端子120、122位于变阻器组件130的相对两侧。电源线124的电压电势横贯端子120、122并且还横贯变阻器元件134布置。

图3是装置100的部分前视立体图，该装置100包括变阻器组件130、短路切断元件140以及热切断元件142，该短路切断元件和热切断元件各自提供不同的切断变阻器元件134的模式。短路切断元件140和热切断元件142都与变阻器元件134相对地位于绝缘基板132的另一侧。端子122连接于短路切断元件140，而端子120连接于变阻器元件134。

可选地并且如图3所示，壳体102的一个或多个侧部可完全或部分透明，使得可通过壳体102观察到变阻器组件130、短路切断元件140以及热切断元件142中的一个或多个元件。或者，壳体中可设有窗口，以显示变阻器组件130、短路切断元件140以及热切断元件142的选定部分。

图4是装置100的后视分解视图，该装置100从左至右包括端子120、变阻器元件134、绝缘基板132、短路切断元件140、热切断元件142以及端子122。图7与图4相反地以前向分解视图示出相同部件。壳体102在图4和图7中未示出，但应理解的是，在所示出的示例实施例中，图4和7所示的部件大体容纳在壳体102中或者如图1和2所示穿过壳体102露出。

变阻器元件134是诸如金属氧化物变阻器(MOV)之类的非线性变阻器元件。由于MOV是众所周知的变阻器元件，因而在本文不进行详细描述，除了应注意的是，MOV形成为大体矩形构造，该构造具有相对的且大体平行的表面或侧部以及略微倒圆的角部。变阻器元件134具有大体恒定的厚度并且整体是实心的(即，不包括任何空隙或开口)。本领域技术人员应理解的是，MOV响应于所施加的电压，以从高阻抗状态或模式切换成低阻抗状态或模式。变阻器切换状态并且耗散过压情况中的热量，其中横贯端子120和122布置的电压超过MOV的箝位电压，且MOV变得导电以将电流转移至电气接地。

不同于例如上文所述的传统浪涌抑制装置，由于装置100的构造和组装避免了任何对于用环氧树脂密封的需求，因此变压器134无需是用环氧树脂封装或以其它方式密封的变阻器元件。因此，避免了与密封变阻器元件134相关的制造步骤和成本。

端子120形成为大体平面的导电元件，该导电元件表面安装于变阻器元件134的侧部152。端子120可通过已知技术由导电金属或金属合金板制成，并且如所示的实施例所示包括大体正方形的上部和接触片，该上部在形状上与变阻器元件134的轮廓互补，而接触片如图所示从该上部伸出。端子120的正方形上部使用本领域已知的高温焊料焊接于变阻器的侧部152。端子120的正方形上部提供与变阻器元件134的较大接触面积。在其它实施例中，端子120可根据需要具有各种其它形状，且接触片能单独地提供而非如图所示一体地形成。

变阻器元件134的与包括表面安装端子120的侧部152相对的侧部150如下文所述表面安装于绝缘基板132。

分别在图5和图6中以后视图和正视图示出的绝缘基板132是薄型元件，该薄型元件由非导电或绝缘材料形成大体正方形形状并且具有相对的表面或侧部160和162。在一个实施例中，绝缘基板132可由陶瓷材料制成，并且更确切地由氧化铝陶瓷制成，从而为变阻器元件134提供坚固的结构基部并且能够承受在装置100操作时产生的电弧，这会在下文进行进一步地解释。当然，其它绝缘材料也是已知的并且可在其它实施例中用于制造绝缘基板132。

在侧部160(如图5和6所示)上，绝缘基板132设有中心定位且正方形形状的平面触件164，该触件可在本领域已知的电镀工艺或其它技术中由导电材料形成。在相对的侧部162上，绝缘基板132设有中心定位且正方形形状的平面触件166，该触件类似地可在本领域已知的电镀工艺或其它技术中由导电材料形成。触件164、166各自在绝缘基板132的相应侧部160、162上限定了接触面积，并且如所示出的示例实施例所示，触件166在侧部162上形成的接触面积比触件164在侧部160上形成的相对应接触面积大得多。虽然示出不同比例的正方形接触面积，然而在其它实施例中触件164、166并不必要是正方形的，且触件164的其它几何形状也是足够的。类似地，接触面积的不同比例也并非是必要的，并且在一些实施例中可以被认为是可选的。

在图5和6中最佳示出，绝缘基板132还设有完全延伸通过绝缘基板132的厚度的通孔。这些通孔可镀有或以其它方式充填有导电材料，以形成将相应侧部160和162上的触件164和166互连起来的导电导孔(通路)168。于是，借助触件164、166和导孔168提供从绝缘基板132的一侧160延伸至另一侧162的导电路径。

如图5所示，在一示例实施例中，绝缘基板132的侧向侧部共享约38mm的尺寸d，且基板在所示的示例中具有约0.75至1.0mm的厚度t。当然其它尺寸也是可能的并且可被采用。

如图6所示，除了触件164以外，基板132的侧部160包括用于短路切断元件140的锚定构件170。该锚定构件170可以是形成在侧部160的表面上的电镀或印刷元件，并且可由导电材料形成。锚定构件170在侧部160的表面上是电隔离的，并且在安装短路电流元件140时仅仅用于机械保持的目的。虽然示出用于锚定构件170的示例形状，各种其它形状也是可能的。

如图4、7和8中所示，短路切断元件140大体是平面导电元件，该平面导电元件包括彼此相对的后侧部180和前侧部182。更确切地说，短路切断元件140形成为包括锚定部分184、侧向导体186和188以及接触部分190，该侧向导体186和188从锚定部分184伸出，而接触部分190与锚定部分184纵向地隔开但与导体186、188互连。导体186和188从锚定部分184的侧缘向上纵向地延伸一定距离，近似转过180°并朝向锚定部分184向下延伸另一距离，然后转过约90°以与接触部分190相遇并邻接。接触部分190在所示的示例中形成为正方形形状，该正方形形状所具有的接触面积大约等于基板触件164的接触面积。

接触部分190可以使用低温焊料表面安装于基板触件164，以在接触部分和基板触件之间形成热切断结合部，而锚定部分184使用高温焊料表面安装于基板锚定构件170。于是，锚定部分184有效地安装且锚定在绝缘基板132的侧部160上的固定位置，而接触部分190可在低温结合部弱化时从基板触件164移开和脱开，这将在下文进行进一步描述。

短路切断元件140的导体186和188还形成有具有减小截面积的狭窄部分192，该狭窄部分有时称为弱点。在暴露于短路电流情况下时，弱点192会融化并***，使得导体186和188不再传导电流，并由此使变阻器元件134从电源线124(图1)切断。由于180°转向而加长的导体186和188的长度以及弱点的数量和面积确定了导体186、188的短路额定值。因此，短路额定值可以随着导体186、188的不同构造而改变。

在图4中最佳示出，短路切断元件140还包括保持部分194和导轨部分196，该保持部分和导轨部分从锚定部分184、导体186、188以及接触部分190的平面延伸出。保持部分194包括如下文所述与热切断元件142协配的孔198，而导轨196用作用于热切断元件142的运动的安装和引导结构。

在所示的示例中，端子122示作是与短路切断元件140单独提供的元件。在示例实施例中，端子122熔焊至锚定部分184。然而在另一实施例中，端子122能一体地设置于或以其它方式附连于锚定部分184。

如图4和7所示，热切断元件142包括非导电本体200，该非导电本体例如由模制塑料制成。该本体200形成有相对延伸的指示凸片204和206、偏置构件凹穴208和210以及在该本体的侧向侧部上纵向延伸的细长槽212和214。在安装热切断元件142时，这些槽212和214接纳导轨196(图4)，且凹穴208和210接纳成螺旋压簧形式的偏置构件216和218。

指示凸片206插过短路切断元件140的保持部分194的孔198(图4)，且弹簧216、218座落在导轨196的上缘上(在图14中进一步示出)，并且提供抵靠于保持部分194的向上偏置力。在正常操作中，并且由于接触部分190焊接于基板触件164(图7)，偏置力不足以克服焊接的结合部，且接触部分190处于静态平衡并且保持就位。然而，在焊接结合部弱化时，例如在处于低到中等的持续过压情况中，作用在保持部分194上的偏置力克服弱化的焊接结合部并且指示接触部分190远离基板触件1***。

图8是装置100的制造步骤的前视组装视图，其中端子122熔焊至短路切断元件140的锚定部分184。因此，确保短路切断元件140和端子122之间具有固定的机械和电气连接。

图9示出安装于变阻器组件130的短路切断元件140。确切地说，接触部分190使用低温焊料表面安装于基板触件164(图6和7)，而锚定部分184使用高温焊料表面安装于基板锚定构件170(图6和7)。

图10和11还示出使用高温焊料表面安装于变阻器元件134的端子120。在图10中最佳示出，变阻器元件134夹在端子120和绝缘基板132的一侧之间，而绝缘基板132夹在变阻器元件134和短路切断元件140之间。由于各部件的直接表面安装配合，而产生紧凑的组件，使得装置100与已知的浪涌抑制装置相比具有显著减小的厚度T(图1)。

图12和13示出安装于图9所示组件的热切断元件142。凸片206插过短路切断元件140的保持部分194，且槽212、214接纳在导轨196上(同样如图4所示)。偏置构件216、218(图4)在安装时由热切断元件142压缩。

图14示出处于正常操作中的具有短路切断元件140和热切断元件142的装置100。热切断元件142的偏置构件216和218提供向上偏置力(在图15中由箭头F所指示)。然而在正常的操作中，偏置力F不足以使短路切断元件142的接触部分190与基板触件164(图6和7)的焊接结合部移动。

图15和16示出装置的第一切断模式，其中热切断元件操作以将变阻器元件134切断。

如图15和16所示，随着焊接结合部在变阻器元件于过压情况下发热并且变得导电时弱化，偏置力F抵抗弱化的焊接结合部至释放点，其中如图16所示，偏置构件致使热切断元件142在导轨196上开始移位且沿直线方向轴向地运动。由于热切断元件142的凸片206联接于短路电流元件140的保持部分194，因而保持部分194随着热切断元件142运动，这会拉动接触部分190并使该接触部分与基板触件164脱开。由此，将通过绝缘基板132的电气连接切断，且变阻器元件134变得从端子122和电源线124(图1)切断。

在接触部分190运动时，如图16所示，在接触部分190的初始焊接位置和接触部分的移位位置之间产生电弧间隙。可能产生的任何电弧安全地容纳在绝缘基板132和热切断元件142之间的间隙中，并且与绝缘基板132相对侧上的变阻器元件134机械地且电气地隔离。

一旦热切断元件142被释放，则偏置构件在该热切断元件上产生充足的力，以在热切断元件142运动时，致使导体186、188在接触部分190附近折叠、弯曲或以其它方式变形，例如图16中的区域230所示。由于导体186、188形成为导电材料的薄型柔性带(具有0.004英寸或较小的示例厚度)，因而一旦热切断元件142开始运动，则这些导体相当容易变形。如图16所示，热切断元件142可沿着直线轴线向上运动，直到指示凸片206穿过壳体102(图1)的上侧108突出，以提供装置100已操作并且需要替换的视觉指示。

图17示出装置100的第二切断模式，其中短路切断元件140已操作，以将变阻器元件134从端子122和电源线124(图1)切断。如图17所示，导体186和188在弱点192(图4和7)处***，并且在短路切断元件140的锚定部分184和接触部分190之间不再传导电流。因此，利用基板触件164和导电导孔168与绝缘基板132的存在有变阻器元件134的另一侧的电气接触断开，因此变阻器元件134不再连接于端子122和电源线124。在极端过压情形中，短路切断元件140会以比热切断元件142否则需要的时间短得多的时间操作。因此，避免了使变阻器元件134在热切断元件142需时间反应之前快速发生故障，并且还避免产生短路情况。

图18-20示出在许多方面类似于上述装置100的浪涌抑制装置300的另一示例实施例。因此，在图18-20中利用类似的附图标记来指示装置300和100的相同结构。由于上文已对这些相同结构进行了详细描述，因而无需进行进一步地描述。

不同于装置100，变阻器组件130还设有单独的接触桥302(在图20中最佳示出)，该接触桥由热切断元件142承载。接触桥302的相对端部308、310利用低温焊料分别焊接于短路切断元件140的远端304、306。接触桥302的接触部分190类似地利用低温焊料焊接于绝缘基板132的触件164(图7)。

如图18所示，在装置300的正常操作中，连接接触桥302的端部308、310和接触部分的低温焊料结合部足够强，以承受如上所述流过装置100的电流。

随着低温焊料结合部在变阻器元件于过压情况下发热并且变得导电时弱化，偏置力F抵抗弱化焊接结合部至释放点，且接触桥302的端部308、310以及接触部分190从短路切断元件140的端部304、306以及绝缘基板132的触件164分开。在此种情形发生时，并且如图19和20所示，热切断元件142的偏置构件致使热切断元件142开始移位并且沿直线方向轴向地运动。由于热切断元件142的凸片206(图19)联接于接触桥302的保持部分194(图20)，因而接触桥302随着热切断元件142运动。由此，将经由触件164通过绝缘基板132的电气连接切断，且变阻器元件134由此变得从端子122和电源线124(图1)切断。类似地，接触桥302的端部308、310和短路切断元件140的端部304、306之间的电气连接被切断。此种效果有时被称为“三断口”特征，其中经由三个不同的低温焊料结合部断开三个接触点。此种三断口作用使得装置300能够以比装置100高的***压力执行。

装置300的短路操作基本上与上述装置100类似。然而，该装置300在变阻器组件130中包括焊接锚定件312，这些焊接锚定件使得短路切断元件140例如能承受高能脉冲电流，而不会使装置300变形或者以其它方式影响装置300的操作。这些高能脉冲电流可能由于测试程序或者由于电流浪涌而产生，这些电流浪涌对于电气***是不成问题的并且对于装置300的目的而言并不被考虑。焊接锚定件312将短路电流元件140粘结于绝缘基板132，而不会产生电气连接。焊接锚定件312如图所示可位于短路切断元件中的相邻弱点之间，或者根据需要可位于其它位置处。

图21是提供又一些特征和优点的示例浪涌抑制装置400的另一实施例的部分分解视图。图21所示的各部件可与壳体相关联，例如具有类似效果的上文示出并描述的壳体102。

浪涌抑制装置400包括短路切断元件140、可分接触桥302、绝缘基板132、变阻器元件134以及端子120。

绝缘基板132包括多个不同的锚定构件402、404、406，这些锚定构件可由导电材料电镀或印刷在绝缘基板132的表面408上。锚定部分402、404、406都相对地隔开地成对设置，且在一个实施例中，示例锚定构件406如下所述设置。锚定构件406大体是细长构件，这些构件在绝缘基板132的顶缘410附近沿着第一轴线(例如，在图21中所示的垂直轴线)彼此平行地延伸。锚定构件404大体是细长构件，这些构件在绝缘基板132的相对侧向侧缘412、414附近沿着第二轴线(例如，在图21中所示的水平轴线)彼此平行地延伸。锚定构件402如图所示是绝缘基板132的底部角部附近的较大构件，其中绝缘基板132的侧缘412、414与底缘416在该底部角部处相交。此外，每个锚定构件402都是大体矩形的垫片，该垫片具有垂直延伸部或凸片420。相应的锚定构件402、404以及406在绝缘基板132的表面408上电隔离，但提供各个机械保持表面，用以经由诸如焊接之类的已知技术将短路切断元件140附连于绝缘基板132上的各个位置。虽然示出了示例的锚定构件402、404以及406，然而作为这些元件402、404以及406的附加或替代，其它元件也是可能的。可根据需要使用各种形状和几何形状以及各种尺寸和定向的锚定构件。

此外，作为提供通过绝缘基板132的电气通路的接触导孔168(图5和6)的替代，该装置400包括实心嵌块430，该实心嵌块接纳在形成于绝缘基板132中的中心通孔或孔432中。在所示的示例实施例中，嵌块430大体是盘形元件，该盘形元件形成有近似等于绝缘基板132的厚度的厚度，且通孔432大体是圆形开口，该圆形开口所具有的内尺寸略大于嵌块430的外直径。在又一些和/或替代实施例中，嵌块430和通孔432的各种其它替代形状也是可能的。

所设想实施例中的嵌块430可由实心的(即，其中不形成开口的连续结构)导电材料制成，例如银、铜或本领域已知的其它合适材料。嵌块430可使用诸如焊接之类的已知技术而在通孔432中机械地固定于绝缘基板132。相对于上述接触导孔168，嵌块430为组件提供相对较低的成本方案，而不会影响装置400的性能。接触桥302在嵌块组装至绝缘基板132之后焊接于嵌块430，且选择焊料以响应于预定电气情况、如上所述借助热切断元件142将接触桥302释放。虽然在所示的示例中示出一个嵌块430，可设想的是，如果需要的话，即使产生更大的费用并且利用更复杂的组件，也可使用多个嵌块来产生附加的接触表面和通过绝缘基板132的电气连接。

图21所示的端子120还包括大体矩形的安装部分434，该安装部分设有多个开口436。例如与图3所示的实施例相比，安装部分434提供大得多的表面来与变阻器元件134连接。在所示的示例中，安装部分434还设有栅格状表面，该表面包括由凹陷部或沟槽438隔开的竖直安装表面。此外，沟槽438和开口136提供一定程度的通风以避免过热产生。由于增大的接触表面积，端子120更易于组装，且同时改进与变阻器元件134电气连接的可靠性。

图22是装置400的第一组装视图，其中热切断元件142以上文所述的方式联接于该装置。图22示出正常操作情况，其中端子120和122以及变阻器元件134之间的电气连接完成，且装置400的浪涌抑制能力起作用并且操作，以解决有时被称为浪涌情况的电气过压情况。

图23示出热切断元件142已操作以将联接于绝缘基板132的相对侧的变阻器元件(图21)切断。如图23和24(其中未示出热切断元件)所示，接触桥302已从嵌块430释放，且端子120和122之间的电气连接已打开或切断。承载接触桥302的热切断元件142可沿着与端子120和122的接触片的纵向轴线440平行的轴线、从正常情况(图22)运动至操作位置(图23和24)。

图25-30是在许多方面类似于上述实施例的示例浪涌抑制装置450的另一实施例的各个视图，然而如图26-28所示，浪涌抑制装置450包括替代的热切断元件452和替代的指示结构，以传达装置450处于正常操作情况还是切断情况中。

图25是组装完成的装置450的立体图。图26是装置450的部分组装视图，示出处于正常操作情况下的热切断元件452。图27是类似于图26的视图，然而示出热切断元件452的内部构造。图28是装置450的立体图。图29是类似于图27的视图，然而示出热切断元件已操作以将变阻器元件134切断。图30是装置450的立体图。

如图25-30所示，热切断元件452驻留在非导电基部454上，该非导电基部与壳体102相互装配，以形成围绕变阻器组件和内部部件的封壳。如图26-29所示，包括嵌块430的变阻器元件134在一侧联接于端子122，而热切断元件452联接于变阻器元件134的相对侧。变阻器元件134在该实施例中可以是用环氧树脂封装的变阻器元件，从而可省略之前实施例中的绝缘基板132。或者，采用非环氧树脂封装的变阻器元件，则可包括绝缘基板132。

热切断元件452承载可分接触桥456，并且可在导轨458、460上从正常或连接位置(图26)运动至切断位置(图29)，在正常或连接位置，接触桥完成通过变阻器元件134的电气连接，而在切断位置，接触桥456从嵌块430释放，且与变阻器元件134的电气连接被断开。类似于上述一些实施例，可分接触桥456利用低温焊料焊接在三个不同位置处，且提供如上所述的“三断口”特征。不同于前述实施例，热切断元件452可沿着横向于端子120和122的接触片的纵向轴线440(图29)的轴线运动。因此，热切断元件452沿着垂直于端子的轴线440的轴线运动，而非如同上述实施例那样平行于轴线440运动。换言之，热切断元件452在壳体102内左右运动，而非如上所述远离装置的连接端子向上运动。

热切断元件452可根据已知技术由诸如塑料之类的非导电材料形成，并且可被诸如卷簧之类的成对偏置构件462、464朝向切断位置偏置。然而，各种改型也是可能的，即使用或多或少的偏置构件以及不同类型的偏置构件。

所示实施例中的热切断元件452将设计成在平行于轴线440的方向中的尺寸比变阻器元件134大，而有垂直于轴线440的方向中则比变阻器元件134小。也就是说，热切断元件452的高度比如图26-29所示变阻器元件134的相对应高度大，而热切断元件452的宽度则比图26-29所示的变阻器元件134的相对应宽度小。在变阻器元件134和壳体基部454之间的位置处，远程状态致动器466可安装于热切断元件452并且由该热切断元件452承载，且指示表面468可安装于热切断元件452并且由该热切断元件452承载。远程状态致动器466和指示表面468可单独地提供或者与热切断元件452成一体，并且在所示的示例中，致动器466和指示表面468都在垂直于变阻器元件134的平面的平面中延伸。在装置450操作时，远程状态致动器466和指示表面468随着热切断元件运动，且分别触发位于壳体基部454上的微型开关或另一元件，以产生用于远程检测目的的信号，同时在装置450的顶部处提供局部指示。

在图28和30中最佳示出，指示表面468在其相对端部470和472上设有第一和第二颜色。在热切断元件452处于正常操作位置时，第一端470定位成可通过形成在壳体102中的孔116观察到。然而，在热切断元件452处于切断位置时，指示表面468运动以使得第二端472定位成能通过孔116被观察到。因此，通过使第一和第二端470、472设有对比色，某人可通过穿过孔116视觉地观察指示表面468而易于简便地观察到装置操作与否。所露出的颜色会指示装置450的状态。在其它实施例中，可使用图形、符号和其它无着色标记来替代所描述的用颜色标记的元件，它们对于指示装置状态具有类似地效果。

如图30所示，壳体基部454可包括开口，该开口可容纳微型开关或其它元件的一部分，该微型开关或其它部分在热切断元件452从正常位置运动至切断位置时由远程状态致动器466致动。

图31-36示出在一些方面类似于上述实施例的示例浪涌抑制装置500的另一实施例的各个视图，但该浪涌抑制装置包括又一替代热切断元件502和替代的指示结构。

该装置500类似于上述装置450，但包括设置成沿着平行于端子的轴线440的轴线、在正常操作位置(图33-34)和切断位置(图35和36)之间运动的热切断元件502。热切断元件502可在形成于壳体102的内侧表面(图34和36)上的通道或导轨504、506中滑动。诸如卷簧之类的偏置构件508、510与热切断元件502协配，以便于从嵌块430释放接触桥456以将变阻器元件134切断。延伸部512、514形成在热切断元件502的侧向侧部上，并且与导轨504、506协配，从而在装置500操作时，在热切断元件502由偏置构件508、510的偏置力运动时引导该热切断元件502。

微型开关516可在变阻器元件134上方的位置处设置于壳体102内部的位置处。如图35和36所示，在热切断元件502操作时，该微型开关516可由热切断元件致动。局部指示凸片518、520也可设置在热切断元件502上，且在热切断元件502呈现切断位置时，凸片518、520通过壳体102中的开口突出。然而，在正常操作位置，凸片518、520完全容纳在壳体102内部并且无法被观察到。于是，通过视觉观察装置450的情形下确定指示凸片518、520的出现(或不出现)，某人能得知装置500操作与否。

图37-39示出热切断元件的另一实施例，说明在装置操作时，装置的三断口操作。接触桥456在第一位置532焊接于嵌块430，而在第二和第三位置534和536焊接于端子120。在经焊接的连接部532、534和536由于流过变阻器元件134的电流发热时，接触桥456开始运动并且断开位置534、536处的电气连接，而同时保持电气连接532。在此种情形发生时，如图38所示，电弧首先经由位置534和536平行地分流。在与嵌块430的电气接触不久之后如图39所示断开时，在图38所示分流电弧的位置之间的第三位置处产生电弧。在接触桥456完全运动至最终切断位置时，电弧间隔增大，且在接触桥456呈现其最终位置时，完全停止产生电弧。

应注意到，在示例中的接触桥456直接焊接于端子120，且并不象上述其它实施例那样设有短路切断元件140。对于高压DC应用来说，能够在不利用短路切断元件140、熔断器或其它替代元件来与变阻器元件134独立地中断通过装置的电气连接的情形下执行图37-39所示的布置。此外，至于在该实施例中需要短路切断元件的情形下，相对于关于上述实施例示出并且描述的短路切断元件140可显著地简化其形式。

此外，图37-39所示的结构可包含用环氧树脂封装的MOV，该MOV不需要关于上述其它实施例描述的绝缘基板132。在其它实施例中，可根据需要而包括绝缘基板132。

图40示出浪涌抑制装置600的另一实施例的部分分解组件的视图。

该组件包括第一端子602、热切断元件604、接触桥606以及偏置构件608、610，以提供如上所述的三断口结构。端子602焊接于绝缘基板132的一个表面，而热切断元件604类似于上述热切断元件操作。

板触件612设置并且焊接于绝缘基板132的与端子602相对的侧部。板触件612所具有的表面积基本上与基板312和变阻器元件134的面向表面共同扩张，该变阻器元件134附连于板触件612与绝缘基板132相对的侧部。板触件612包括凸起接触部分614，该凸起接触部分插过绝缘基板132中的开口616。因此，接触部分614在绝缘基板132的相对侧露出，且接触桥606能焊接于该接触部分。板触件612可由诸如银之类本领域已知的导电材料制成，并且由于板触件所具有的相对较大表面，该板触件相对于上述实施例提供通过装置600的改进导热和导电性。

第二端子618焊接于变阻器元件134与板触件612相对的侧部，以完成该组件。提供相当紧凑且有效的装置构造。

现在应认识到，从所描述的示例实施例中，本发明的益处和优点变得显而易见。

已披露了瞬态电压浪涌抑制装置的实施例，包括：变阻器组件，包括：变阻器元件，该变阻器元件具有相对的第一和第二侧(侧部)，且该变阻器元件可响应于所施加的电压而在高阻抗模式和低阻抗模式中操作；第一导电端子，该第一导电端子设置在变阻器的第一侧上；第二导电端子，该第二导电端子设置在变阻器元件的第二侧上；可分接触桥，该可分接触桥将第一和第二端子中的一个端子与变阻器互连起来；以及热切断元件，该可分接触桥承载在该热切断元件上，并且可随着该热切断元件相对于变阻器元件沿着直线轴线运动。

可选地，该装置还可包括设置在变阻器元件的第一侧上的触件，且可分接触桥连接于该触件。该触件可包括接触嵌块和接触板中的一种。

热切断元件可沿着导轨可滑动地运动，并且朝向切断位置偏置。第一导电端子可包括具有纵向轴线的片状端子，且热切断元件可沿着平行于该纵向轴线的轴线运动，或者可沿着垂直于该纵向轴线的轴线运动。

该装置还可包括局部状态指示器。在装置处于第一操作状态时，该局部状态指示器可显示至少第一颜色，而在装置处于第二操作状态时，该局部状态指示器可显示至少第二颜色。局部状态指示器可在第一位置和第二位置之间可滑动地运动。局部状态指示器可联接于热切断元件并且随着该热切断元件运动。该装置可包括壳体，且变阻器组件位于该壳体中，其中局部状态指示器包括第一和第二凸片，该第一和第二凸片从壳体突出以指示装置的切断操作状态。

该装置还可包括远程状态指示器。该远程状态指示器可包括开关。在装置处于切断状态时，该开关可由热切断元件致动。

该变阻器元件可以是涂覆有环氧树脂的金属氧化物变阻器。第一导电端子和第二导电端子都可包括片状端子(端子片)。第一和第二导电端子中的至少一个可包括一表面，该表面具有由凹陷部隔开的升起安装表面。

绝缘基板可相对于变阻器元件固定地安装，绝缘基板具有相对的第一和第二侧，且变阻器的相对的第一和第二侧中的一个表面安装于该绝缘基板的相对两侧中的一侧。绝缘基板可包括陶瓷板，且陶瓷板可包括氧化铝陶瓷。绝缘基板可包括接触元件，该接触元件延伸穿过绝缘基板的相对两侧并且在该相对两侧之间延伸。绝缘基板可包括中心开口，且接触元件填充该开口。接触元件可以基本上是圆形的。接触元件可以是焊料嵌块。接触元件也可以是板触件，该板触件具有突出部分，该突出部分延伸穿过绝缘基板的相对两侧并且在该相对两侧之间延伸。

该装置还可包括短路切断元件，由此为装置提供至少第一和第二操作模式。

已披露了瞬态电压浪涌抑制装置的另一实施例，包括：变阻器组件，包括：变阻器元件，该变阻器元件具有相对的第一和第二侧，且该变阻器元件可响应于所施加的电压而在高阻抗模式和低阻抗模式中操作；第一导电端子，该第一导电端子设置在变阻器的第一侧上；以及第二导电端子，该第二导电端子设置在变阻器元件的第二侧上；以及可分接触桥，该可分接触桥将第一和第二端子中的一个与变阻器互连起来，且该可分接触桥构造成为变阻器元件提供三断口切断。

可选地，可分接触桥直接联接于第一和第二导电端子中的一个。该变阻器元件可以是用环氧树脂封装的金属氧化物变阻器。

绝缘基板也可与变阻器元件表面接触。该基板其中可包括至少一个开口，且该装置还包括延伸穿过该开口的接触元件。接触元件可以是接触通道、导电嵌块以及板突部中的一种。

该装置还可包括热切断元件，可分接触桥承载在该热切断元件上，并且可随着该热切断元件相对于变阻器元件沿着直线轴线运动。第一和第二导电端子中的至少一个可包括具有纵向轴线的接触片，且直线轴线可平行于该纵向轴线延伸。

该装置还可包括局部状态指示器，该局部状态指示器由热切断元件承载并且可随着该热切断元件运动。该局部状态指示器可用颜色标记。还可提供远程状态元件，且该远程状态元件由热切断元件的运动来致动。

该装置还可包括短路切断元件，其中可分接触桥在第一位置和第二位置处直接连接于该短路切断元件。

此书面描述使用示例来披露包括最佳模式的本发明，并且还用于使本领域任何技术人员能实践本发明，包括制造并使用任何设备或***以及实施任何所包含的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求所限定，并且可包括由本领域技术人员所想到的其它示例。如果一些其它示例具有并不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者这些示例包括与权利要求的字面语言没有本质差别的等同结构元件，则这些示例仍可被认为落在这些权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种瞬态电压浪涌抑制装置，包括：

变阻器组件，包括：

薄的平面的绝缘基板,所述平面的绝缘基板具有相对的第一侧和第二侧，并且所述绝缘基板具有0.75至1.0mm的厚度；

变阻器元件，所述变阻器元件具有第一主侧和与所述第一主侧相对的第二主侧，所述变阻器元件构造成响应于所施加的电压而在高阻抗模式和低阻抗模式中操作，并且所述平面的绝缘基板的所述第一侧在第一主侧上相对所述变阻器元件固定地安装；

第一导电端子，所述第一导电端子安装在所述变阻器元件的第二主侧上；

接触元件，所述接触元件限定导电路径，所述导电路径延伸通过所述绝缘基板并且在所述第一主侧上连接到所述变阻器元件；以及

第二导电端子，所述第二导电端子附连到所述平面的绝缘基板的所述第二侧并且与所述接触元件电气连接,

其中所述变阻器元件夹在所述第一导电端子和所述基板之间，并且所述基板夹在所述变阻器元件和所述第二导电端子之间，这样形成直接表面安装配合，以减少所述瞬态电压浪涌抑制装置的厚度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘基板包括开口，并且所述接触元件延伸通过开口。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接触元件包括焊料嵌块。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触元件包括板触件，所述板触件具有突出部分，所述突出部分延伸穿过所述绝缘基板的所述第一侧和所述第二侧并且在所述第一侧和所述第二侧之间延伸。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括可分接触桥，所述可分接触桥互连所述第二导电端子和所述接触元件。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括热切断元件，所述热切断元件连接到所述接触元件和所述可分接触桥。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述组件还包括导轨，所述热切断元件可沿着所述导轨可滑动地运动。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述热切断元件朝向切断位置偏置。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一导电端子包括具有纵向轴线的片状端子，且所述热切断元件可沿着平行于所述纵向轴线的轴线运动。

10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括短路切断元件，所述短路切断元件连接到所述接触元件和所述可分接触桥。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括局部状态指示器。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在所述装置处于第一操作状态时，所述局部状态指示器显示至少第一颜色，而在所述装置处于第二操作状态时，所述局部状态指示器显示至少第二颜色。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述局部状态指示器可在第一位置和第二位置之间可滑动地运动。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，壳体，所述变阻器组件位于所述壳体中，其中所述局部状态指示器包括第一和第二凸片，所述第一和第二凸片从所述壳体突出以指示所述装置的切断操作状态。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括用于所述装置的远程状态指示器。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述远程状态指示器包括开关。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一导电端子和所述第二导电端子均包括片状端子。