CN101174498A - 一种便于制作的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器 - Google Patents

Abstract

一种便于制作的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器，具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体，在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容纳腔，在所述容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层，所述压敏电阻本体具有压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极，在压敏陶瓷基片的表面上分离地设置有两个内电极，所述第一引出电极和第二引出电极分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极导电连接，压敏电阻本体的所述第一引出电极和第二引出电极均穿过绝缘不燃材料层和壳体而延伸至壳体之外，其特征是所述壳体是由金属材料构成的金属壳体。本发明可以提高产品的抗爆裂性能和阻燃性能，有利于提高产品的整体性能和质量。

Description

一种便于制作的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器

技术领域

本发明涉及一种压敏电阻器，尤其是一种便于制作的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器。

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，本申请人就曾经在在中国发明专利申请200410045212.8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ZL200420034541.8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200610020136.4号中公开了“一种长寿命防爆型压敏电阻器”等等。在这些专利或专利申请所公开的技术方案中，其最基本的结构均是让压敏电阻器由壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体构成，在壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间设置充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层的容纳腔，而压敏电阻本体的两个引出电极则穿过绝缘不燃材料层和壳体而延伸至壳体之外。上述专利和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。

但是，在上述现有技术方案中并没有对包覆在压敏电阻本体之外的壳体的材料进行专门的选择，从而有待于作进一步的研究，以起到优化产品结构、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壳体材料进行选择，以提供一种便于制作且性能更为优越的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器。

作为本领域的技术人员来说，若要对包覆在压敏电阻本体之外的壳体的材料进行专门的选择，首先想到的通常是绝缘材料，进而再在绝缘材料中作进一步的优选。人们之所以不考虑采用非绝缘材料(即导电材料)，是因为非绝缘材料所具有的导电性易于在压敏电阻本体与壳体之间引发飞弧(本领域技术人员称之为“爬电”现象)，也就是说，本领域的技术人员之所以直接放弃了在非绝缘材料选取壳体材料，实际上是基于一种根深蒂固的、众所周知的常识。但是，如果从另一个角度考虑问题，我们就会发现：与绝缘材料相比较，非绝缘材料本身也具备了绝缘材料所不具备的诸多优点。如果仅仅因为非绝缘材料所固有的上述明显的缺陷就完全不考虑以非绝缘材料作为壳体材料，就有可能形成了某种思维上的误区，进而构成了一种技术偏见。换句话说，本领域的技术人员直接放弃了在非绝缘材料选取壳体材料的这一决定有可能过于草率，如果能够解决非绝缘材料的飞弧问题，则有可能趋利而避害，进而发挥非绝缘材料的诸多优点，实现本发明的目的。

基于上述思路，我们对前述专利或专利申请所公开的技术方案作了更进一步的研究，发现在前述专利或专利申请所公开的技术方案中，完全可以采用金属材料作为壳体的制作材料。研究结果表明，以金属材料作为壳体的制作材料不但在技术上可行，而且还能够取得较好的技术效果。

因此，本发明的压敏电阻器具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体，在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容纳腔，在所述容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层，所述压敏电阻本体具有压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极，在压敏陶瓷基片的表面上分离地设置有两个内电极，所述第一引出电极和第二引出电极分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极导电连接，压敏电阻本体的所述第一引出电极和第二引出电极均穿过绝缘不燃材料层和壳体而延伸至壳体之外，其特征是所述壳体是由金属材料构成的金属壳体。

本发明的基本依据是：

1、虽然金属壳体所具有的导电性易于在压敏电阻本体与壳体之间引发飞弧，但是，在本发明的技术方案中，在壳体的内壁与压敏电阻本体的外壁之间已经设置了间隙并构成了容纳腔，且在所述容纳腔内充填了由绝缘不燃材料构成的绝缘不燃材料层，因此，在压敏电阻本体与壳体之间引发飞弧的可能性已经大幅度地降低，通过对绝缘不燃材料层的优选，甚至可以完全杜绝飞弧现象。另外，在必要时，还可以通过以下技术手段来进一步防止上述飞弧现象：a、增大压敏电阻本体与壳体之间的距离；b、金属壳体的壳壁上固定设置绝缘涂层或绝缘衬垫层。所以，在本发明中，以金属材料作为壳体的制作材料在技术上是完全可行的。当在金属壳体的壳壁上固定设置绝缘涂层或绝缘衬垫层时，该绝缘涂层或绝缘衬垫层不仅可以设置在壳体的内壁上，也还可以设置在壳体的外壁上。在设置绝缘衬垫层时，所使用的绝缘材料可以是绝缘塑料或绝缘纸、绝缘木材、绝缘陶瓷、绝缘橡胶等各种绝缘材料。

2、与绝缘材料相比较，金属材料制成的壳体强度更高、柔韧性更好，抗爆裂的性能更好。

3、与绝缘材料相比较，金属材料制成的壳体阻燃性能更好。

4、由金属材料构成的金属壳体可以是由不锈钢薄片制成的不锈钢壳体或薄铝片制成的铝制壳体、薄铜片制成的铜制壳体、薄铁片制成的铁制壳体等等，其可选择的材料范围极宽，且便于以冲压等工艺进行加工，从而可以降低产品的制作成本。

实验结果表明，本发明的上述依据是成立的。

在本发明中，就压敏电阻本体而言，可以设置将压敏陶瓷基片的表面部分或全部裹封的绝缘裹封层。在采用全部裹封的方式时，该绝缘裹封层会将压敏陶瓷基片表面的两个内电极一并裹封。当在压敏陶瓷基片的表面设置绝缘裹封层时，该绝缘裹封层可以是绝缘釉构成的裹封层或有机硅树脂构成的裹封层、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。

在本发明中，所述金属壳体可以为全密封的金属壳体，但较好的方式是在金属壳体上设置有使绝缘不燃材料容纳腔与金属壳体外部相连通的排气口。

另外，当金属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，排放金属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金属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，当在金属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。

在本发明中，壳体的底部(亦即第一、第二引出电极的穿出部位)仍然可以由金属材料制成，此时，可以采取在第一、第二引出电极的外壁上设置绝缘部件(如套置在第一、第二引出电极上的绝缘套管)或绝缘涂层等技术措施来防止第一、第二引出电极经壳体而导通。但是，本发明认为壳体的底部由绝缘胶封层构成为佳，该绝缘胶封层可以由各种封装材料：如环氧树脂或聚硫化物、聚氨基甲酸酯、有机硅等凝固后形成。这是因为，让壳体的底部由绝缘胶封层构成可以有效地加快生产进度，简化生产工艺，同时，凝固后形成的绝缘胶封层会将壳体的底部完全封闭，提高壳体底部的密封性能。

本发明的技术方案克服了长期存在的技术上的偏见(该偏见认为只能采取绝缘材料制成的壳体)，从而可以提高产品的抗爆裂性能和阻燃性能，有利于提高产品的整体性能和质量。同时，本发明的技术方案还可以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：由于金属壳体的传热性能比绝缘壳体的传热性能更好，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“一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是图1的俯视图。

图4是图1的C-C剖视图。

图5是实施例2中压敏电阻器的结构示意图。

图6是图5的D-D剖视图。

图7是图5的俯视图。

图8是图5的D-D剖视图。

图9是实施例3中压敏电阻器的结构示意图。

图10是图9的E-E剖视图。

图11是图9的俯视图。

图12是图9的F-F剖视图。

图13是图9中压敏电阻器的封堵片被高压气体冲掉后的结构示意图。

图14是实施例4中压敏电阻器的结构示意图。

图15是图14的G-G剖视图。

图16是图14的俯视图。

图17图14的H-H剖视图。

具体实施方式

实施例1：如图1～4所示，本实施例中的压敏电阻器具有壳体1和盛装在壳体内的压敏电阻本体，在所述壳体1的内壁与压敏电阻本体的外壁之间具有间隙并构成容纳腔，在所述容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层2，所述压敏电阻本体具有压敏陶瓷基片3、第一引出电极4和第二引出电极5，在压敏陶瓷基片3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和第二引出电极5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，压敏电阻本体的所述第一引出电极4和第二引出电极5均穿过绝缘不燃材料层2和壳体1而延伸至壳体之外，其特征是所述壳体1是由金属材料构成的金属壳体。

在本实施例中，所述壳体1是薄铝片冲压而成的的铝制壳体(当然，该壳体也可以由不锈钢片或铜片等其它金属薄片制成，从而构成新的实施例)。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。

同时，在本实施例中，壳体1的底部由绝缘胶封层8构成，该绝缘胶封层8由环氧树脂凝固后形成。

在本实施例中，上述压敏电阻本体的外表面设置有绝缘裹封层9(本例中由环氧树脂构成该绝缘裹封层9，该绝缘裹封层9将压敏电阻本体的外表面全部裹封)。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排气口10。此处，在所述壳体1上设置的是使绝缘不燃材料容纳腔与壳体外部相连通的多个微孔构成的排气口。

实施例2：如图5～8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，本实施例在排气口10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10封堵的封堵片11(本例中的封堵片11为铝箔片)。

实施例3：如图9～13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(本例中即仅仅在压敏陶瓷基片3的边缘部分)设置有绝缘裹封层9。此处，上述绝缘裹封层9是环氧树脂构成的裹封层。

另外，本实施例在所述金属材料构成的壳体的壳壁(此处为壳体的内壁)上固定设置有绝缘涂层12。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。

本实施例中也设置了排气口10，且在所述排气口10处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。上述排气口封堵结构为粘贴在壳体上并将排气口10封堵的封堵片11。如图13所示，在受到高压气体冲击时，上述封堵片11会被冲开，从而使排气口10开启。

实施例4：如图14～17所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例3相似，所不同的是，本实施例中在压敏陶瓷基片的表面完全没有设置绝缘裹封层，同时，在所述金属壳体的壳壁上固定设置有绝缘衬垫层13(本实施例中设置在壳体的内壁，该绝缘衬垫层为绝缘塑料构成的绝缘衬垫层)，而不再在壳体上设置绝缘涂层。另外，在本实施例中，所设置的绝缘不燃材料层2为绝缘不燃颗粒层，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。

Claims (10)

1.一种便于制作的灭弧阻燃防爆型压敏电阻器，具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻本体，在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容纳腔，在所述容纳腔内充填有绝缘不燃材料并构成绝缘不燃材料层，所述压敏电阻本体具有压敏陶瓷基片、第一引出电极和第二引出电极，在压敏陶瓷基片的表面上分离地设置有两个内电极，所述第一引出电极和第二引出电极分别与压敏陶瓷基片表面的所述两个内电极导电连接，压敏电阻本体的所述第一引出电极和第二引出电极均穿过绝缘不燃材料层和壳体而延伸至壳体之外，其特征是所述壳体是由金属材料构成的金属壳体。

2.如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是所述压敏电阻本体的外表面设置有绝缘裹封层。

3.如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是在所述壳体的壳壁上固定设置有绝缘涂层或绝缘衬垫层。

4.如权利要求1或2或3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。

5.如权利要求4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。

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材料层为绝缘不燃颗粒层。

7.如权利要求6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。

8.如权利要求6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。

9.如权利要求5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。

10.如权利要求9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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