CN110911226B

CN110911226B - 一种具有载体的电工元件组件

Info

Publication number: CN110911226B
Application number: CN201911152590.9A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·普弗尔特纳; 马丁·韦特
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: US10959332B2; US20200170115A1; CN110911226A; DE102018220149B3

Abstract

本发明涉及一种具有载体的电工元件组件，所述电工元件布置在所述载体上，所述载体设置有通向所述电工元件的第一电源连线和第二电源连线，所述电工元件包括第一连接和第二连接件，第一连接件通过焊接材料将第一电源连线接到载体上，第二连接通过焊接材料将第二电源连线接到载体上，通向电工元件的第一电信号线设置在载体上或载体中，载体上的第一连接通焊接材料与第一电信号线连接在一起，所述组件还包括机械蓄能器，在焊接材料软化的情况下，所述机械蓄能器可以使电工元件在平行于载体或垂直于载体的平面内移动，从而实现第一电源连线、第二电源连线和第一电信号线的电连接中断，使得这时可以测量第一电源连线与第一电信号线之间的电势。

Description

一种具有载体的电工元件组件

技术领域

本发明涉及一种具有载体的电工元件组件。

背景技术

电工元件的过载可能导致它们在额定运行范围之外工作。例如，在受损的电工元件处因元件绝缘强度降低引起的功率转换可能导致无法承受的发热。

如果不能防止电工元件的无法承受的发热，则可能导致例如电工元件本身以及周围材料的损坏，或者甚至导致点燃和/或释放有毒气体和/或爆炸破坏。

为了抑制这些效应，温度熔断器通常与电工元件相关联，以便在无法承受的发热的情况下能够断开连接。温度熔断器热连接到受监测的电工元件。

然而，这样做的问题在于，只有非常有限的热联接是可用的，使得这种布局不适合快速加热过程，因为热传导需要太多的时间。

由于有限的热联接可能性，这种布局不适于快速加热过程。

因此，例如在电涌保护设备中，尤其是变阻器、气体放电管（GDT）和瞬态电压抑制器（TVS）二极管中使用的电涌保护部件配备有可激活的断开设备。

例如，在申请人的专利DE4241311、DE69904274和US6,430,019中描述了用于受损的电涌保护部件的这种热断开设备。

在上述专利中描述的解决方案都采用相同的基本原理工作。受监测的部件通过接触元件以热敏方式连接。热敏连接通常通过焊接连接进行。接触元件以预应力状态安装，或者诸如弹簧的第二预应力元件的力作用在接触元件上。如果弹簧力超过热敏接触部位（例如焊接部位）的保持力，则触点打开并且受监测部件断开连接。

在过载或故障的情况下，同样重要的是显示设备缺陷，以便提示用户缺少保护和/或需要更换。

由于这种部件通常位于开关/熔断器柜中，所以只能在设备上识别出缺陷。

因此，越来越多地使用电子通信设备，从而使得也可以在另一位置识别故障。

这些电子通信设备基于直接或间接开关设备的使用。

然而，结果是，除了具有大的空间要求之外，这种机械开关设备易于发生故障。

发明内容

本发明提供一种具有载体上的电工元件组件，可以用简单的设备检测到连接断开并远程通信检测结果。

独立权利要求的特征提供了根据本发明的问题解决方案。从属权利要求、说明书和附图示出了本发明的优选实施例。

即：

一种具有载体的电工元件组件，所述电工元件布置在所述载体上，所述载体上或所述载体中设置有通向所述电工元件的第一电源连线和第二电源连线，所述电工元件包括第一连接和第二连接件，所述第一连接件通过可热软化的焊接材料将所述第一电源连线接到所述载体上，所述第二连接通过可热软化的焊接材料将所述第二电源连线接到所述载体上，通向所述电工元件的第一电信号线设置在所述载体上或所述载体中，所述载体上的第一连接还通过可热软化的焊接材料与第一电信号线连接在一起，所述组件还包括机械蓄能器，在焊接材料软化的情况下，所述机械蓄能器可以使所述电工元件在平行于所述载体或垂直于所述载体的平面内移动，从而实现所述第一电源连线、所述第二电源连线和所述第一电信号线的电连接中断，使得这时可以测量所述第一电源连线与所述第一电信号线之间的电势。

一种具有载体上的电工元件组件，所述电工元件布置在所述载体上，在所述载体上或所述载体中设置有通向所述电工元件的第一电源连线和第二电源连线，所述电工元件包括第一连接、第二连接、第三连接以及第四连接，其中所述第三连接以及第四连接在所述电工元件的内部被短路，所述第一连接通过可热软化的焊接材料将所述第一电源连线连接到所述载体上，所述第二连接通过可热软化的焊接材料将所述第二电源连线连接到所述载体上，其中通向所述电工元件的第一电信号线路和第二电信号线路设置在所述载体上或所述载体中，所述第三连接通过可热软化的焊接材料将所述第一电信号线连接到载体上，第四连接通过可热软化的焊接材料将第二电信号线连接到所述载体上，所述组件还包括机械蓄能器，在焊接材料软化的情况下，所述机械蓄能器可以使所述电工元件在平行于所述载体或垂直于所述载体的平面中移动，从而实现所述第一电源连线、所述第二电源连线、第一电信号线和第二电信号线的电连接中断，使得这时可以在所述第一电信号线和所述第二电信号线之间测量电势。

进一步：一种焊盘用于所述第一电源连线和所述第一电信号线的电连接，所述第一电源连线和所述第一电信号线通过所述焊盘和所述电工元件（EB）的所述第一连接连接在一起。

进一步：所述电工元件选自包括变阻器、瞬态电压抑制二极管、PTC、NTC、气体放电管、晶体管、晶闸管和集成电路。

进一步：所述机械蓄能器是弹簧。

进一步：所述载体是电路板。

进一步：所述第一电源连线和所述第一电信号线通过彼此相邻布置的两个焊盘电连接，其中，处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件的第一连接彼此连接，其中，两个焊盘彼此相邻沿边缘切向前后布置。

进一步：所述第一电源连线和所述第一电信号线通过彼此相邻布置的两个焊盘电连接，处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件的第一连接彼此连接，其中，两个焊盘彼此相邻沿边缘切向平行布置

下面将借助于优选实施例参照附图更详细地解释本发明。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的组件在第一状态下的示意性布局的平面视图。

图2示出了根据图1的本发明实施例的组件在第一状态下的示意性布局的侧视图。

图3示出了根据图1的本发明实施例的组件在第二状态下的示意性布局的平面视图。

图4示出了根据本发明其他实施例的组件在第一状态下的示意性布局的平面视图。

图5示出了根据本发明的又一个实施例的组件在第一状态下的示意性布局的平面视图。

图6示出了根据图5的本发明又一个实施例的组件在第二状态下的示意性布局的平面视图。

图7和图8示出了本发明实施例的示意性电路图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明。应注意，将描述不同方面，每一方面可单独或组合使用。也就是说，任何方面可与本发明的不同实施例一起使用，除非明确地呈现为纯粹的替代方案。

此外，为了简单起见，在下文中通常仅提及一个实体。但是，除非特别说明，本发明也可以具有多个所述实体。因此，应当认为词语“一”或“一个”是指在简单实施例中使用至少一个实体。

就下文描述的方法而言，只要上下文没有另外指示，可以以任何给定的顺序来安排和/或组合方法的各个步骤。此外，只要未另外明确指示，所述方法可彼此组合。

数值指示通常不应视为精确值，而是还包含+/-1%至+/-10%的容差。

本申请中提及的标准、规范等，往往至少是指在申请日当天适用的标准、规范等。也就是说，如果标准/规范等发生版本的更新或替换，则本发明也适用于更新或替换后的标准/规范。

附图表示各种实施例。

如图1至图4所示，根据本发明的组件包括载体P。电工元件EB布置在载体P上。通向电工元件EB的第一电源连线L1和第二电源连线L2设置在载体P上或载体P中。

电工元件EB包括第一连接A1和第二连接A2，第一连接A1通过可热软化的焊接材料连接第一电源线L1进而附接到载体P上。第二连接A2通过可热软化的焊接材料连接第二电源线L2进而附接到载体P上。

在载体P上或载体P中提供通向电工元件EB的第一电信号线L3，其中，载体P上的第一连接A1也通过可热软化的焊接材料连接第一电信号线L3。

该组件还包括机械预应力（机械蓄能器）D，在焊接材料软化的情况下，该机械预应力D可以使表面上的电工元件EB基本上在平行于载体P或垂直于载体P的平面内移动，从而实现第一电源连线L1、第二电源连线L2和第一电信号线L3的电连接中断，使得这时可以测量第一电源连线L1与第一电信号线L3之间的电势。

也就是说，与现有技术不同，不需要额外的开关，而是当从第一状态（工作/操作状态，例如参见图1、2和5）改变到第二状态（故障/断开状态，例如参见图3和6）时，使电势可测。这样，不需要额外的机械部件。通过消除机械部件，可以降低生产成本和所需的设计空间。此外，机械部件的消除提高了安全性，因为这时单独的机械零件降低了故障风险。

也就是说，通过分开L1和L3之间的电连接，这时可以测量这两条线路之间的电势，例如，当L1继续处于电源电压时。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示，根据本发明的组件1包括载体P。电工元件EB布置在载体P上。通向电工元件EB的第一电源连线L1和第二电源连线L2设置在载体P上或载体P中。

电工元件EB包括第一连接A1、第二连接A2、第三连接A3和第四连接A4，其中第三连接A3和第四连接A4在电工元件EB的内部基本上被短路。

第一连接A1通过可热软化的焊接材料附接到第一电源线L1进而附接到载体P上。第二连接A2通过可热软化的焊接材料附接到第二电源线L2进而附接到载体P上。

在载体P上或载体P中提供通向电工元件EB的第一电信号线L3和第二电信号线L4，其中第三连接A3通过可热软化的焊接材料附接到第一电信号线L3进而附接到载体P上，并且其中第四连接A4通过可热软化的焊接材料附接到第二电信号线L4进而附接到载体P上。

该组件还包括机械预应力D，在焊接材料软化的情况下，该机械预应力D可以使表面上的电工元件EB基本上在平行于载体P或与垂直于载体P的平面内移动，从而实现第一电源线L1、第二电源线L2、第一电信号线L3和第二电信号线L4的电连接中断，使得这时可以在第一电信号线L3和第二电信号线L4之间测量电势。

也就是说，与现有技术不同，不需要额外的开关，而是当从第一状态（工作/操作状态，例如参见图4）改变到第二状态（故障/断开状态）时，使电势可测。这样，不需要额外的机械部件。通过消除机械部件，可以降低生产成本和所需的设计空间。此外，机械部件的消除提高了安全性，因为这时单独的机械零件降低了故障风险。

也就是说，通过替换电工元件EB，存在于电工元件EB内部的短路（在图4中由电工元件中的连接线表示）被断开。这种电连接通常以所谓的NC连接的形式存在于集成电路中。

此外，在图4的实施例中，可以有利地在信号电路（信号线L3和L4）和工作电路（电源连线L1和L2）之间提供电流分离。也就是说，可以独立于工作电路来操作信号电路，从而例如可以使用更有利于后续处理的其他电压等级。

在本发明的所有实施例中，还可以提供焊盘用于第一电源连线L1和第一电信号线L3的电连接，第一电源连线L1和第一电信号线L3在焊接状态下通过焊接材料和电工元件EB的第一连接A1结合在一起。这些焊盘可以布置成例如使得第一连接A1至少部分地覆盖第一电源连线L1的焊盘和第一电信号线L3的焊盘。然后焊接将产生电连接。也就是说，可以用简单的设计措施来实现本发明。

在本发明的所有实施例中，还可以提供的是，电工元件EB选自包括变阻器、瞬态电压抑制二极管、PTC、NTC、气体放电管、晶体管、晶闸管和集成电路及其组合。

也就是说，本发明不限于电涌保护，而是可以与大多数不同的组件一起使用。

在本发明的所有实施例中，还可以提供的是，蓄能器D包括弹簧。弹簧可以是螺旋弹簧。其他蓄能器D可以例如由弹性体制成。

在本发明的所有实施例中，还可以提供的是，载体P包括电路板材料。通常，载体材料是刚性且平坦的。然而，不排除其他实施例。

在本发明的所有实施例中，还可以提供的是，彼此相邻布置的两个焊盘被用于第一电源连线L1和第一电信号线L3的电连接，其中处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件EB的第一连接A1彼此结合，其中两个焊盘彼此相邻沿边缘切向上下（前后）布置。这种布置示出在例如图5（工作/操作状态）和图6（故障/断开状态）中。

在根据图1至图4的本发明的实施例中，彼此相邻布置的两个焊盘用于第一电源连线L1和第一电信号线L3的电连接，其中处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件EB的第一连接A1彼此接合，其中，两个焊盘彼此相邻沿边缘切向彼此水平（平行）布置。

也就是说，由于可以提供平行于载体P的不同剪切方向，所以空间环境可以纳入考虑之内。

然而，同样地，也可以垂直于载体P松开电工元件EB。为此，例如，（基本上）垂直于载体P设置蓄能器，当加热时，该蓄力器垂直于载体P在电工元件EB上施加张力或压力。

也就是说，在本发明中，将电工元件EB（例如气体放电管、变阻器或抑制二极管）焊接在载体P上。电源连线L1和L2同样是基于载体的。

本文描述的新解决方案中，与元件EB的电连接接触相配合的焊盘在两个分离的焊盘之间“分开”。在这种情况下，元件EB的电连接可以至少部分地覆盖两个（部分）焊盘。同时，通过这一方式和/或通过焊接提供电连接。现在，如果元件EP沿着载体P的表面移动（在受热作用之后），元件EB将与电路断开。同样，两个（部分）焊盘将彼此电分离。在无需额外费用的情况下实现的这种额外的“开关触点”使得可以实现对断开设备的状态做出简单且成本低廉的远程报告。

或者，部件EB可以仅分配给两个（部分）焊盘中的一个，并且通向两个（部分）焊盘中的第二个的连接由焊桥产生。现在，如果部件发热至无法承受的程度并因此与焊盘分离，则在部件EB移动时，将两个焊盘连接在一起的焊桥将同样发热并中断。

附图标记列表

EB 电工元件

P 载体

L1, L2 电源连线

A1, A2 连接

L3 L4 电信号线

D 机械预应力，蓄能器

A3, A4 连接。

Claims

1.一种具有载体（P）的电工元件（EB）组件，所述电工元件（EB）布置在所述载体（P）上，其特征在于，所述载体（P）上或所述载体（P）中设置有通向所述电工元件（EB）的第一电源连线（L1）和第二电源连线（L2），所述电工元件（EB）包括第一连接（A1）和第二连接（A2），所述第一连接（A1）通过可热软化的焊接材料将所述第一电源连线（L1）接到所述载体（P）上，所述第二连接（A2）通过可热软化的焊接材料将所述第二电源连线（L2）接到所述载体（P）上，通向所述电工元件（EB）的第一电信号线（L3）设置在所述载体（P）上或所述载体（P）中，所述电工元件（EB）上的第一连接（A1）还通过可热软化的焊接材料与第一电信号线（L3）连接在一起，所述组件还包括机械蓄能器（D），在焊接材料软化的情况下，所述机械蓄能器（D）可以使所述电工元件（EB）在平行于所述载体（P）或垂直于所述载体（P）的平面内移动，从而实现所述第一电源连线（L1）、所述第二电源连线（L2）和所述第一电信号线（L3）的电连接中断，使得这时可以测量所述第一电源连线（L1）与所述第一电信号线（L3）之间的电势。

2.一种具有载体（P）上的电工元件（EB）组件，所述电工元件（EB）布置在所述载体（P）上，在所述载体（P）上或所述载体（P）中设置有通向所述电工元件（EB）的第一电源连线（L1）和第二电源连线（L2），所述电工元件（EB）包括第一连接（A1）、第二连接（A2）、第三连接（A3）以及第四连接（A4），其中所述第三连接（A3）以及第四连接（A4）在所述电工元件（EB）的内部被短路，所述第一连接（A1）通过可热软化的焊接材料将所述第一电源连线（L1）连接到所述载体（P）上，所述第二连接（A2）通过可热软化的焊接材料将所述第二电源连线（L2）连接到所述载体（P）上，其中通向所述电工元件（EB）的第一电信号线（L3）和第二电信号线（L4）设置在所述载体（P）上或所述载体（P）中，所述第三连接（A3）通过可热软化的焊接材料将所述第一电信号线（L3）连接到载体（P）上，第四连接（A4）通过可热软化的焊接材料将第二电信号线（L4）连接到所述载体（P）上，所述组件还包括机械蓄能器（D），在焊接材料软化的情况下，所述机械蓄能器（D）可以使所述电工元件（EB）在平行于所述载体（P）或垂直于所述载体（P）的平面中移动，从而实现所述第一电源连线（L1）、所述第二电源连线（L2）、第一电信号线（L3）和第二电信号线（L4）的电连接中断，使得这时可以在所述第一电信号线（L3）和所述第二电信号线（L4）之间测量电势。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，一种焊盘用于所述第一电源连线（L1）和所述第一电信号线（L3）的电连接，所述第一电源连线（L1）和所述第一电信号线（L3）通过所述焊盘和所述电工元件（EB）的所述第一连接（A1）连接在一起。

4.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述电工元件（EB）选自包括变阻器、瞬态电压抑制二极管、PTC、NTC、气体放电管、晶体管和晶闸管。

5.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述机械蓄能器（D）是弹簧。

6.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述载体（P）是电路板。

7.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一电源连线（L1）和所述第一电信号线（L3）通过彼此相邻布置的两个焊盘电连接，其中，处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件（EB）的第一连接（A1）彼此连接，其中，两个焊盘彼此相邻沿边缘切向上下布置，移动的方向由机械蓄能器（D）确定，机械蓄能器（D）可使电工元件（EB）平行于载体（P）或垂直于载体（P）的平面内移动。

8.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一电源连线（L1）和所述第一电信号线（L3）通过彼此相邻布置的两个焊盘电连接，处于焊接状态的焊盘通过焊接材料和电工元件（EB）的第一连接（A1）彼此连接，其中，两个焊盘彼此相邻沿边缘切向水平布置，移动的方向由机械蓄能器（D）确定，可使电工元件（EB）平行于载体（P）或正交于载体（P）的平面内移动。