CN101162631B - 一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器 - Google Patents

一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种压敏电阻器,尤其是一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器。本产品具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体,在壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成绝缘不燃材料容纳腔,在绝缘不燃材料容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层,其特征是压敏电阻本体由压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极构成,在压敏陶瓷基片的两个平行的表面上分离地设置有两个内电极,第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接,第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿过绝缘不燃材料层并延伸至壳体之外。本发明可以简化产品的制作工序、节省制作材料、降低制作成本。

Description

一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器
技术领域
本发明涉及一种压敏电阻器,尤其是一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器。
背景技术
压敏电阻器作为一种浪涌保护元件广泛地应用于各种电子设备中,在使用中发现,当外界浪涌能量超过压敏电阻的耐受能力时,压敏电阻会被击穿短路。在实际电路中,压敏电阻往往是跨接在电源的火线和零线之间,短路时瞬间能量很大,击穿损坏处会产生局部高温,可能会将压敏陶瓷基片外面裹封的绝缘防潮裹封层(通常以环氧树脂等有机材料为主要材料)引燃,严重时有可能导致空调等电器设备起火。
针对这一安全隐患,已经有一些技术措施被用以防止起火事故的发生。例如,本申请的发明人就曾经在中国实用新型专利ZL200420034541.8号中公开了“一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器”,该压敏电阻器具有壳体和包封在壳体内的压敏电阻本体,所述压敏电阻本体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成,在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极,在压敏电阻本体上连接有第一引出电极和第二引出电极,所述第一引出电极和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接,所述第一引出电极和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外,其特征是所述壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成密闭的粉末容纳腔,在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻本体包裹的绝缘不燃粉末层。另外,本申请的发明人还在中国实用新型专利ZL200420033754.9号中公开了“一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器”,在中国实用新型专利ZL 200520035393.6号中公开了“一种具有阻燃功能的压敏电阻器”,在中国实用新型专利ZL 200520035394.0号中公开了“一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器”,在中国发明专利申请200510021631.2号中公开了“一种具有阻燃功能的电子元件”,在中国发明专利申请200610020136.4号中公开了“一种长寿命防爆型压敏电阻器”等等。这些专利或专利申请所公开的技术方案均具有各自的优点,且能够有效地防止因压敏电阻器短路引起的电器燃烧事故,从而取得了较好的技术效果,使产品具有很高的实用价值。
在上述技术方案中,均限定了压敏电阻本体主要由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成。但是,近期的研究发现,实际上还可以就上述现有技术方案中的压敏电阻本体的结构作进一步的改进,从而优化产品结构,并相应起到简化制作工序、节省制作材料、降低产品制作成本的作用。
发明内容
本发明的目的即是对上述现有产品的压敏电阻本体的结构进行改进,以提供一种结构更为简单、制作成本更低的具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器。
为了实现上述发明目的,我们对上述现有产品中压敏电阻本体的结构进行了仔细分析,并由此得出了以下结论:在上述现有专利或专利申请所给出的技术方案中,压敏电阻本体上的绝缘裹封层是可以全部或者局部去掉的.
这是因为,在上述现有产品中,压敏电阻本体上所设置的绝缘裹封层处于将压敏陶瓷基片完全裹封的形态,这也是在本申请人提出200420034541.8号中国实用新型专利申请之前的传统压敏电阻器产品的基本结构。由于传统压敏电阻器产品并无额外附加的壳体,也没有位于壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间的粉末容纳腔和绝缘不燃材料层,因此,将压敏陶瓷基片完全裹封的绝缘裹封层就是传统压敏电阻器产品的必要结构之一,该绝缘裹封层主要可以起到以下三个作用:1、对压敏陶瓷基片表面的内电极进行防护,确保其与外部其它电器元件绝缘;2、防止压敏陶瓷基片的边缘出现飞弧现象,即防止压敏陶瓷基片表面的两个内电极通过该飞弧现象而出现短路;3、起到一定的防潮作用。但是,在通过前述多个专利所给出的技术方案对传统的压敏电阻器进行改进之后,上述将压敏陶瓷基片完全裹封的绝缘裹封层所起到的三个作用就可以全部或部分地被上述专利产品中的壳体、绝缘不燃材料层等结构取代。因此,如果全部或者局部去掉压敏电阻本体上的绝缘裹封层,就可以达到进一步优化产品结构的目的。
依据上述分析,我们通过将压敏陶瓷基片完全裹封的绝缘裹封层去掉,使压敏陶瓷基片处于不裹封或局部被绝缘裹封层裹封的状态,就可以得到一种新型的具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器。
具体来说,本发明的具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体,所述壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成绝缘不燃材料容纳腔,在所述绝缘不燃材料容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层,其特征是所述压敏电阻本体由压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极构成,在压敏陶瓷基片的两个平行的表面上分离地设置有两个内电极,所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极导电连接,所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿过所述绝缘不燃材料容纳腔内的绝缘不燃材料层并延伸至壳体之外,在位于所述两个内电极之间的压敏陶瓷基片的边缘部分局部的设置有绝缘裹封层。
在本发明所给出的上述基本技术方案中,可以完全不设置将压敏陶瓷基片及内电极包覆的绝缘裹封层。这是因为,由于产品的结构中具有壳体和绝缘不燃材料层,该壳体和绝缘不燃材料层已经起到了对压敏陶瓷基片表面的内电极进行防护、确保其与外部其它电器元件绝缘的作用,同时,所充填的绝缘不燃材料层还能够较为有效地防止压敏陶瓷基片的边缘出现飞弧现象,当对壳体的结构或绝缘不燃材料层的材料进行适当优选时,上述壳体和绝缘不燃材料层还能起到一定的防潮作用。所以,前述将压敏陶瓷基片及内电极完全包覆的绝缘裹封层可以完全被取消。
另外,在完全不设置将压敏陶瓷基片及内电极包覆的绝缘裹封层的情形下,还可以适当减小压敏陶瓷基片表面的内电极与该压敏陶瓷基片表面的面积比,即让内电极的边缘距该压敏陶瓷基片表面边缘的距离相对较远(本领域内的技术人员称之为增大“留边量”),也可以进一步防止压敏陶瓷基片的边缘出现飞弧现象。
在本发明的技术方案中,在压敏陶瓷基片的表面局部设置绝缘裹封层,此时,即是在位于两个内电极之间的压敏陶瓷基片的表面部分(亦即压敏陶瓷基片的边缘部分)设置绝缘裹封层,该绝缘裹封层的设置是为了防止压敏陶瓷基片的边缘出现飞弧现象。
当在压敏陶瓷基片的表面局部设置绝缘裹封层时,该绝缘裹封层可以是绝缘釉构成的裹封层、有机硅树脂构成的裹封层或有机硅漆构成的裹封层、酚醛树脂构成的裹封层、绝缘清漆构成的裹封层、环氧树脂构成的裹封层以及两种以上的复合绝缘材料构成的裹封层等等。
在本发明的压敏电阻器中,所述壳体可以是由绝缘材料制成的绝缘壳体,亦可以是由非绝缘材料(如金属材料)制成的非绝缘壳体。当采用绝缘壳体时,构成壳体的绝缘材料可以是绝缘塑料或绝缘纸、绝缘木材等各种绝缘材料。当采用由非绝缘材料制成的壳体时,还可以在该壳体内部衬垫或涂敷绝缘材料,当然,本发明也不排除在该壳体的外部衬垫或涂敷绝缘材料的情形。
在本发明中,所述壳体可以为全密封的壳体,但较好的方式是在壳体上设置有使绝缘不燃材料容纳腔与壳体外部相连通的排气口。
另外,当壳体上设置有排气口时,在所述排气口处还可以设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。在本发明中,上述排气口封堵结构可为封堵片或小型的泄压阀结构等等。在实际制作产品时,上述排气口封堵结构开启压力的设定可根据产品的具体要求而定,只要在产品出现击穿短路时能够自动开启,排放壳体内产生的气体即可,其泄压排气的机理与现有的压力锅相类似。
从简化产品结构、降低产品造价的角度考虑,此处推荐采用封堵片作为上述排气口封堵结构。所采用的封堵片可以是粘贴在壳体上并将排气口封堵的封堵片(如铝箔片、塑料薄膜等等),也可以是周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片,此种结构已经在本申请人的200610020136.4号中国发明专利申请(申请名称:一种长寿命防爆型压敏电阻器)给予了详细介绍,故此处不再赘述。需要说明的是,当在壳体上开设有排气口,又在该排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构时,可以在使产品具有防爆裂性能的同时,提高产品的防潮性能。
在本发明中,上述绝缘不燃材料层可以是绝缘不燃颗粒层,也可以是绝缘不燃纤维层。此处,所说的绝缘不燃颗粒可以是绝缘且不燃的石英砂颗粒或云母粉、氧化铝粉、氢氧化镁粉、石棉粉等等;所说的绝缘不燃纤维可以是常见且价廉的石棉纤维或硅酸铝纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维等阻燃纤维等等,该绝缘不燃纤维既可以是丝状,也可以是絮状,还可以是编织成网状或其它形状的绝缘不燃纤维织物。同时,上述绝缘不燃材料层可以将压敏电阻本体完全裹封,但也不排除仅仅压敏电阻本体局部裹封(如将压敏电阻本体的大部分裹封)的情形。
本发明的技术方案克服了长期存在的技术上的偏见(该偏见认为让绝缘裹封层将压敏陶瓷基片完全裹封是必不可少的条件),从而可以简化产品的制作工序、节省产品的制作材料、降低产品的制作成本。另外,本发明的技术方案还可以产生以下意想不到的效果:由于去掉了将压敏陶瓷基片完全裹封的绝缘裹封层,从而让压敏电阻器本体的散热性能更好。实验结果证明,当压敏电阻器本体的热量能够及时传导并散发到产品外部时,将会显著地延长压敏电阻器的使用寿命(具体原理已经在本申请人的中国发明专利申请200610020136.4号“种长寿命防爆型压敏电阻器”中给予了详细介绍,此处不再赘述)。所以,本发明的技术方案还有助于延长产品的使用寿命。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明,但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容.
附图说明
图1是实施例1中压敏电阻器的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是实施例2中压敏电阻器的结构示意图。
图4是图3的B-B剖视图。
图5是图3的C-C剖视图。
图6是实施例3中压敏电阻器的结构示意图。
图7是图6的D-D剖视图。
图8是图6的俯视图。
图9是图6的E-E剖视图。
图10是实施例4中压敏电阻器的结构示意图。
图11是图10的F-F剖视图。
图12是图10的俯视图。
图13是图10的G-G剖视图。
图14是图10中压敏电阻器的封堵片被高压气体冲掉而形成排气口的结构示意图。
图15是实施例5中压敏电阻器的结构示意图。
图16是图15的H-H剖视图。
图17是图15的俯视图。
图18是图15的J-J剖视图。
图19是图15中压敏电阻器的封堵片被高压气体冲掉而形成排气口的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:如图1、2所示,本实施例中的压敏电阻器具有壳体1和盛装在壳体1内的压敏电阻本体,所述壳体1的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成绝缘不燃材料容纳腔,在所述绝缘不燃材料容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层2,其特征是所述压敏电阻本体由压敏陶瓷基片3、第一引出电极4和第二引出电极5构成,在压敏陶瓷基片3的两个平行的表面上分离地设置有两个内电极6、7,所述第一引出电极4的一端和第二引出电极5的一端分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极6、7导电连接,所述第一引出电极4的另一端和第二引出电极5的另一端穿过所述绝缘不燃材料容纳腔内的绝缘不燃材料层2并延伸至壳体1之外。
在本实施例中,所述壳体1为绝缘壳体。所述绝缘不燃材料层2为绝缘不燃颗粒层。此处,上述绝缘不燃颗粒层为石英砂构成的石英砂层。
实施例2:如图3~5所示,本实施例中的压敏电阻器与实施例1相似,所不同的是,本实施例在所述壳体1上设置有使绝缘不燃材料容纳腔与壳体外部相连通的多个微孔8构成的排气口.另外,本实施例中所设置绝缘不燃材料层2为绝缘不燃纤维层.此处,上述绝缘不燃纤维层为石棉纤维构成的石棉纤维层.
实施例3:如图6~9所示,本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似,所不同的是,本实施例在排气口8处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。在本实施例中,上述排气口封堵结构为粘贴在壳体上并将排气口8封堵的封堵片9(本例中的封堵片9为铝箔片)。
实施例4:如图10~14所示,本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似,所不同的是,本实施例中在位于所述两个内电极6、7之间的压敏陶瓷基片的表面部分(本例中即在压敏陶瓷基片3的边缘部分)设置有绝缘裹封层10。此处,上述绝缘裹封层10是环氧树脂构成的裹封层。另外,本实施例中的绝缘不燃材料层2为绝缘不燃颗粒层,该绝缘不燃颗粒层是氢氧化镁粉末构成的氢氧化镁粉末层。本实施例中也设置了排气口,且在所述排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。所述排气口封堵结构为周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片12。本实施例在壳体1上预设了一个环状的薄弱部,即环状沟槽13,该环状沟槽13之内圈围的壳体部分即构成上述封堵片12,同时,封堵片12所在的部位也即构成了预留的排气口11(参见图14)。在此结构中,可以变通地视为是封堵片12的周边与排气口11的内壁固定连接并将排气口11封堵。如图14所示,当受到高压气体冲击时,上述环状薄弱部破裂,由环状沟槽13圈围的封堵片12全部或部分脱离壳体,使排气口11开启。此外,上述环状沟槽13也可以由多个排列成封闭环状的点状凹坑构成(即构成虚线状的环状凹坑组)。
实施例5:如图15~19所示,本实施例中的压敏电阻器与实施例4相似,即排气口封堵结构为周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片12。所不同的是,在本实施例中,在壳体1上预设一个(或数个)块状的薄弱区域,如块状的凹坑14,且该块状凹坑部位的壳体极薄,该块状薄弱部所圈围的壳体部分即构成上述封堵片12,同时,封堵片所在的部位也即构成预留的排气口11(参见图19)。在此结构中,也可以变通地视为是封堵片12的周边与排气口11的内壁固定连接并将排气口11封堵。如图19所示,在受到高压气体冲击时,上述块状薄弱部会出现破裂,从而使排气口11开启
在以上各实施例中,绝缘不燃材料层2均处于将压敏电阻本体完全裹封的状态,但是,也可以让绝缘不燃材料层2仅仅将压敏电阻本体局部裹封(如将压敏电阻本体的顶部以下大部分裹封)的情形,从而构成新的实施例。
另外,在以上各实施例中,所述壳体1均是由绝缘材料制成的绝缘壳体,但是,亦可以是由非绝缘材料(如金属材料)制成非绝缘壳体。在采用由非绝缘材料制成的壳体时,还可以在该壳体内部衬垫或涂敷绝缘材料,当然,也不排除在该壳体的外部衬垫或涂敷绝缘材料的情形。这样,也可以构成新的实施例。

Claims (9)

1.一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器,具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体,所述壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成绝缘不燃材料容纳腔,在所述绝缘不燃材料容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层,其特征是所述压敏电阻本体由压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极构成,在压敏陶瓷基片的两个平行的表面上分离地设置有两个内电极,所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极导电连接,所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿过所述绝缘不燃材料容纳腔内的绝缘不燃材料层并延伸至壳体之外,在位于所述两个内电极之间的压敏陶瓷基片的边缘部分局部地设置有绝缘裹封层。
2.如权利要求1所述的压敏电阻器,其特征是所述壳体为绝缘壳体。
3.如权利要求1或2所述的压敏电阻器,其特征是在所述壳体上设置有使绝缘不燃材料容纳腔与壳体外部相连通的排气口。
4.如权利要求3所述的压敏电阻器,其特征是所述排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。
5.如权利要求4所述的压敏电阻器,其特征是所述绝缘不燃材料层为绝缘不燃颗粒层。
6.如权利要求5所述的压敏电阻器,其特征是所述绝缘不燃颗粒层为石英砂构成的石英砂层。
7.如权利要求5所述的压敏电阻器,其特征是所述绝缘不燃颗粒层为氢氧化镁粉末构成的氢氧化镁粉末层。
8.如权利要求4所述的压敏电阻器,其特征是所述绝缘不燃材料层为绝缘不燃纤维层。
9.如权利要求8所述的压敏电阻器,其特征是所述绝缘不燃纤维层为石棉纤维构成的石棉纤维层。
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