CN101304159A - 突波保护器 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种突波保护器，能够解决电力系统负载切换所产生的突波(Switching Surge)、或是闪电直接或间接击中建筑物所产生的突波(Lightning Surge)，可进一步保护电器产品遭受突波的毁损，该突波保护器具有一本体，该本体具有一中空空间，而一通道贯穿本体自中空空间的壁面通往外界，并有相隔一距离的两端子电极由外曲折设置于该中空空间内，当突波产生时，该中空空间内、通道、外界即形成一电气泄放放电路径，以保护负载电路防止雷击或防静电、突波。

Description

突波保护器

技术领域

本发明涉及一种具有一内部中空空间的组件，使电极于该中空空间至外界产生一电气泄放放电路径的突波保护器。

背景技术

电子零件微形化下，半导体组件已成为一般电器产品或高科技产业内部的处理控制电路组件，半导体组件让电器产品的体积缩小、但是功能却大大提升。然而受限于本身特性限制，在对抗电力突波上则显得相对薄弱，因此如何有效的保护电器产品，不会因为突波的关系导致功能丧失或损坏，甚至于引致触电、失火而危害到消费者的人身安全，已成为近年来各界所关注与努力的方向。一般而言，“突波”产生主要有二：一为电力系统负载切换所产生的突波(Switching Surge)；一为自然界所产生的，如闪电直接或间接击中建筑物所产生的突波(Lightning Surge)。不论是负载切换或是闪电产生的突波，都可能对室内的电器产生不同程度的影响，轻则损害电器产品，重则造成家电短路或引发火灾。

在电器或是电力系统中常见的是以保险丝或是无熔丝开关来作为瞬间高压或是过载时的电器产品断路保护，而前述组件反应时间约在2毫秒(ms)内，但突波的产生却是以微秒(us)的极短瞬间，在常见保护组件尚不及反应情况下，突波所产生的能量已损害电器产品。

习知突波保护装置的原理主要在于有一核心组件“变阻器(Varistor)”，该变阻器会根据跨接在组件两端的电压而改变其电阻值，应用此一原理的技术可以参考台湾专利公告第M297037号，该专利说明及权利要求第1项所提到的“雷击保护组件”即是；此外，请再参考台湾专利公开第200623573号，结构上包含“至少一半导体场发射过压保护器，半导体场发射过压保护器以顺向或是顺向反极性并联接设，并藕合在高频电路输出入前端，或输出及接地之间”。以上的应用是在正常电压的时候，变阻器的电阻值很高，然而随着电压上升到一定值时，电阻值会在很短的时间内急速下降，一般来说反应时间大约是几个毫微秒(ns)；因此当变阻器应用在突波保护器时，会将突波保护器并联在电器产品的前端，如此一来，当供给正常操作电压时，突波保护器被视为开路的状态，但是当电压异常升高的时候，却可视为短路的状态，将能量挡在电器产品的前面，突波便不会对电器产品产生影响。

如前所述，该以往突波保护设计上具有改善的空间，在本发明人潜心研究下，提出以下具有进步特征的突波保护器。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种免除并联设置变阻器(Varistor)的突波保护器。

本发明次一目的在于将突波保护器制成一小型化标准器件，可以任意使用在各类型电器产品上。

本发明再一目的在于依据耐压规格不同，突波保护器的中空空间形式以及放电电极结构形式的设计可以稍作变化，以符合不同使用需求。

为达上述目的，本发明的突波保护器，包括有：一本体，该本体具有一中空空间，而一通道贯穿本体自中空空间的壁面通往外界，相隔一距离的两端子由外设置于该中空空间内，当突波产生时，由中空空间内、通道、外界即形成一电气泄放放电路径，以保护负载电路防止雷击或防静电、突波。

该本体可以两包覆体相对应压扣形成，其一包覆体由该本体延伸出有至少一连接柱，另一包覆体由该本体凹设有至少一连接孔。

其次，本发明内部的中空空间形状多样，一般根据安规标准、耐压不同可分为球型、矩形设计，以符合突波保护器的结构审查与电气相关的安全测试。

另外，本发明所述的端子电极形状多样，也可根据安规标准、耐压不同分为尖端电极、矩形电极，与中空空间相互配合进行设计，以符合突波保护器的结构审查与电气相关的安全测试。

本发明在与先期技术相较之下，简化制作，将原本并联变阻器(Varistor)予以剔除，当电压在几毫微秒(ns)的时间内异常升高的时候，利用放电电极在中空空间形成电荷，由通道产生一电气泄放放电路径，以保护负载电路防止雷击或防静电、突波。

以下将配合图式说明本发明的实施例，下述所列举的实施例仅用以阐明本发明，并非用以限定本发明的范围，任何熟习此技艺者，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

附图说明

图1为本发明突波保护器的立体分解图；

图2为本发明突波保护器的组合立体图；

图2A为本发明突波保护器的剖视图和俯视图；

图3为本发明突波保护器应用在电路基板的示意图；

图4为本发明的另一种实施例；

图4A为本发明的另一实施例的组合立体图；

图4B为本发明的另一实施例应用在电路基板的示意图；

图5为本发明突波保护器的又一实施例；

图6为本发明突波保护器的端子的前端和中空空间的一种变化实施例；

图7为本发明突波保护器的端子的前端为矩形非尖端型式及其距离调变示意图；

图8为本发明突波保护器的端子的前端为弧形及其距离调变示意图；

图9为本发明突波保护器的端子的前端为尖锥形及其距离调变示意图。

主要组件符号说明

1        本体	2     本体
		11       第一包覆体	21    第一包覆体
111      连接柱	211   连接柱
		12       第二包覆体	22    第二包覆体
121      连接孔	221   连接孔
		113、123 凹陷空间	23    中空空间
13       中空空间	24    通道
		14       通道	25、26端子
15、16   端子	3     电路基板
		151、161 端子的前端

具体实施方式

请参考图1所示，为本发明突波保护器分解图。本发明的组成结构包括了一本体1，该本体1在本实施例中是由第一包覆体11以及第二包覆体12所结合而成，在本图示中，第一包覆体11由该本体延伸出四连接柱111a～d，另第二包覆体12由该本体凹设有四连接孔121，但实际上该对应的连接柱111和连接孔121并不以四组为限，第一包覆体11及第二包覆体12的本体由壁面112、122均具有一凹陷空间113、123，而两者结合起来即成为本体内部具有中空空间13的型态(需参阅图2A)，该本体1内部的中空空间13形状多样变化，一般依据耐压不同可分为圆型、矩形，且可根据安规标准进行设计，以符合突波保护器的结构审查与电气相关的安全测试，此部分本文后续将会有进一步说明。

请搭配图2参阅，本发明还具有一通道14贯穿本体，自中空空间13的一处通往外界，于本体1中延伸至外部设置有相隔一适当距离的两端子15、16，各端子15、16的前端151、161于本体1的中空空间13内相对，而另一端可设置于电器产品的电路板上。该设置在中空空间13内的前端151、161一般称之放电端子，两个放电端子的相隔距离不应大于中空空间13。故，自中空空间13内、通道14、外界即形成一电气泄放放电路径，保护负载电路防止雷击或防静电、突波。

图2为将图1分解的部件组合起来，所以本突波保护器即如同一般电子组件一样，可以制成标准小型化零件，以端子15、16任意并连接设置使用在各类型电器产品的电路基板3上(如图3所示)，如：变压器、手机充电座的电路基板等。

本发明的突波保护器使用在变压器的电路基板3上，作为防止突波、保护电子产品的应用。为加强电器产品保护措施，故以设置在市电输入的变压器初极端以及次极端，图3为代表变压器电路基板上，线圈初、次级侧各并接一突波保护器的示意。在此提供一数据供参考，在安规标准中，若初级的使用电压为110伏特，则初极端需为端子需相距1.5mm、次级端的端子需相距2.0mm的突波保护器；若初级的使用电压为200伏特，则初极端需为端子需相距2.0mm、次级端的端子需相距4.0mm的突波保护器，以符合端子的间距和其沿面距离的安装标准。

图4为本发明的另一种实施例。同样的，该本体2是由第一包覆体21以及第二包覆体22所结合而成，不过与前述实施例不同之处在于，第一包覆体21以及第二包覆体22是以上、下卡合方式形成完整的本体2，第一包覆体21延伸出四连接柱211，第二包覆体22凹设有四连接孔221，同样在内部形成中空空间23的型态，且如：通道24、端子25、26，与图1实施例设置方式均相同。故，本发明本体可藉左右卡合、上下卡合方式形成，并应用在电路基板3上(参考图4)。

图5为本发明的又一实施例，其与前述实施例相同，该本体1由第一包覆体11及第二包覆体12结合而成，第一包覆体11、第二包覆体12设有对应的四连接柱111，四连接孔121，内部形成有中空空间13，及设有通道14、端子15、16，所不同在于，该端子15、16具有一预定弯折角度，藉此使其可和第一、第二包覆体11、12得到较佳定位，且对应插在不同跨距(如初级、次级之间)，具简易调变和便利使用效能。

本发明所应用原理是在强电场作用下，物体表面曲率愈大的地方，如：尖锐、细小物的顶端等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，一般称之电晕放电。而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故产生尖端放电的现象，除了要有够高的电压外，还必须有适当的物体表面形状配合，而透过瞬间升压将正电短路，负电引出留于空气中，自然会与空气中的氧分子中和。以下为进一步说明中空空间的表面变化。

以下为本发明一些变化例，相同部件参照图1的标号。

请同时参阅图6所示。图6的结构包括了一本体1，该本体1内部所形成的中空空间13为矩形，端子15、16的前端151、161相对设置在该中空空间13中彼此相隔一距离，在本变化例中，该端子15、16的前端151、161并非为尖端形式，而是一平整矩形端，故实际上，矩形端子以四个角的尖端可以进行放电。因此在突波高压产生瞬间，中空空间13的沿面与电极间隙(中空空间13)中的空气形成正、负离子，故在强电场中获得大动能，分别向两电极方向运动。由于本体1的绝缘强度比空气大得多，因此本体1不会被击穿，致使带电粒子沿着中空空间13表面的空气形成放电通道，此时将会由中空空间13内、通道14、外界即形成一电气泄放放电路径，使突波所产生的高压、高电流导入大地。

第二种应用例请同时参阅图7～图9所示。其主要的结构和前述实施例相同，包括了一本体1，该本体1内部所形成的中空空间13为球形，为球形时该沿面则为弧面，端子15、16的前端151、161相对设置在该中空空间13中彼此相隔一距离。在图7～图9实施例中，其中图7端子15、16的前端151、161为矩形，图8端子15、16前端151、161为弧形，图9的端子15、16的前端151、161为尖端形式，故端子虽具不同形状，但均可以其尖端进行放电，同时藉由调变其端子15、16前端151、161相距距离，达到控制不同放电电压值的不同的工作模式。在突波高压产生瞬间，同样的，中空空间13的沿面与电极间隙(中空空间13)中的空气形成正、负离子，故在强电场中获得大动能，分别向两电极方向运动。由于本体1的绝缘强度比空气大得多，因此本体1不会被击穿，致使带电粒子沿着中空空间13表面的空气形成放电通道，此时将会由中空空间13、通道14、外界即形成一电气泄放放电路径，使突波所产生的高压、高电流导入大地。

以上两个变化例分别举出中空空间能够为矩形或球形，端子的前端部位能够为矩形端子，弧形端子或是尖锥端子，各种不同的配合目的则在说明本发明于规格上的变化，主要技术特征仍在于尖端放电引出留于空气中，同时自中空空间内、通道、外界即形成一电气泄放放电路径，使突波所产生的高压、高电流导入大地。

Claims (7)

1、一种突波保护器，能泄放高压产生的突波(Surge)，保护电器产品遭受突波的毁损，其构造具有：

一本体；

于该本体内部形成一中空空间，该中空空间的壁面具有一贯穿本体的通道；

相隔一距离的两端子嵌设于本体，该两端子的各一端于本体的中空空间内相对，而各另一端延伸于本体外。

2、如权利要求1所述的突波保护器，其特征在于：该本体为一第一包覆体以及一第二包覆体所结合而成，第一包覆体延伸有数连接柱，第二包覆体凹设有数连接孔。

3、如权利要求2所述的突波保护器，其特征在于：该第一包覆体及第二包覆体的内壁面均具有一凹陷的空间，而两者结合即为中空空间。

4、如权利要求1所述的突波保护器，其特征在于：该中空空间为一矩形。

5、如权利要求1所述的突波保护器，其特征在于：该中空空间为一球形。

6、如权利要求1所述的突波保护器，其特征在于：该端子具有一前端于中空空间，型态为矩形放电端。

7、如权利要求1所述的突波保护器，其特征在于：该端子具有一前端于中空空间，型态为尖端放电端。

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