马达启动用正温度系数热敏电阻器的研制

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PTC材料是一种电阻随温度变化呈正温度特性的新型半导体材料,PTC材料以其所具有的这种独特的性能,被广泛应用于家用电器、电力电子设备以及汽车行业等多个领域。马达启动用正温度系数热敏电阻器因为具有无触点、低噪声、高可靠、长寿命的特点,被广泛应用于冰箱、空调等家用电器的压缩机上。由于压缩机启动频繁,如何提高电机保护元件——马达启动用PTC热敏电阻器的可靠性是本论文研究工作的主要目的。针对压缩机启动频繁导致启动回路中PTC陶瓷元件反复承受长时间大电流、高电压冲击的特点,本人进行了母体掺杂及产品制作工艺的研究工作以达到提高PTC陶瓷芯片耐电压、耐电流能力,增强PTC陶瓷芯片使用耐久性的目的。通过SEM、金相显微镜、激光粒度分布仪、V-I特性测试仪、示波器、R-T特性测试仪、X-ray涂层测厚仪等仪器设备对制作样品进行性能评价,研究确定了最佳的瓷料配方组成及产品制作工艺参数。本文的主要研究工作如下:首先,为了改善PTC陶瓷的抗冲击能力,在母体掺杂方面进行了改善材料微观结构,细化晶粒,增加晶界势垒层厚度等工作,进行了双施主半导化元素掺杂、Sr-Pb共加、受主Mn(NO32掺杂、晶粒细化剂CaCO3掺杂、玻璃相掺杂等方面的研究.通过实验比较分析,确定了最佳的配方方案,得到了低电阻率(90150Ω·cm)、高耐电压(≥750V)的PTC陶瓷粉料。其次,研究了制作工艺对PTC陶瓷的性能的影响。在瓷料制作方面对原材料的粒径及形貌、混合研磨的时间及设备、预烧成的温度及方式、造粒的浆料浓度等工艺参数进行了研究;在芯片制作方面对成型的密度、烧结的温度及电极的厚度等工艺参数进行了研究。实验最终确定了瓷料与瓷片制作的最佳工艺参数,为批量制作高品质的PTC陶瓷奠定了工艺基础。最后,本文通过母体掺杂及制作工艺优化等方法,成功研制出用于马达启动用MZ35-2-15RM型热敏电阻器。该电阻器具有晶粒结构均匀,耐电压在750V以上,开关寿命达50万次以上的特点。各项性能指标均达到了设计要求,实现了连续批量化生产,产品质量接近国外同类产品。
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