CN1076896C - 限流装置 - Google Patents
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Abstract
一种限流装置，这样地进行非线性选择，即选择其中至少一个薄层比其它层的电阻高。在垂直于被选薄层的方向上对混合材料施加压力。在短路期间，被选薄层的绝热性电阻加热引起迅速热膨胀，它导致在所选薄层处限流装置的局部或全部物理分离，这将对电流产生整个装置的高电阻。因此该限流装置限制了短路电流。当短路被排除时，该限流装置重返其低阻状态，以允许电流正常流过。对于这种短路状态本发明的限流装置可重复使用多次。
Description
本发明总地涉及包括电力分配及电动机控制应用之通用电路的保护装置，尤其是涉及能适合多种应用的、简单的、可再次使用的、有低成本潜力的装置，更具体地说，涉及使用导电合成材料及非均匀分布电阻结构及用于系统电压等于或大于100V、短路电流等于或大于100A的相对大功率应用的限流装置。
已具有各种在发生短路时限制电路中电流的装置。目前使用的一种限流装置包括加填料的聚合物材料，该材料呈现通常称为PTCR正电阻温度系数)或PTC的效应。该PTCR或PTC效应的独特性能是：在一定转换温度时，PTCR材料经历从非常导电材料到非常电阻性材料的变换。在某些这类现有的限流装置中，RTCR材料(典型为如有碳黑的聚乙烯)被放置在压力接触电极之间。
在工作时，该现有的限流装置被设置在待被保护的电路中。在正常电路条件下，限流装置处于高导电状态。当短路发生时，PTCR材料通过电阻加热变热，直到温度超过一转换温度。在该点上，PTCR材料的电阻变成高阻状态并限制了短路电流。当短路被清除时，该限流装置将冷却到低于转换温度，并回到高导电状态。在高导电状态时，该限流装置能再次响应以后的短路事故进行转换。
美国专利US 5,382,938描述了一种PTC元件，它包括一个具有正温度系数的导电聚合物合成主体，该主体限定了两个平行的端面及处于与这些端面相接触以使电流通过主体的两个电极。聚合物合成主体包括聚合物材料及分布在聚合物材料中的导电粉末材料。“PTC元件”的措词是被认可的表达，它用于如US专利5382938中图1所示的呈具有一转换温度的正电阻温度系数的元件。主体两平行面中至少有一个是自由地与一个电极或另一导电聚合物合成主体的一个平行表面相接触。一个压力装置将压力直接垂直地施加在该主体或几个主体和电极的平行表面上。该压力装置最好设有具有弹性性能的施压装置。在遭到短路电流后，并在由低阻变成高阻状态后，PTC元件回到初始电阻值并可再次使用。聚合物合成主体(或几个主体)的平行表面可以是同心的。PTC元件用在电路中作为过流保护。
美国专利US 5313184描述了一种电阻，它具有设置在两接触端之间的电阻体。该电阻芯体包括一个具有PTC性能的元件它在低于材料特定温度时，形成流过两接触端之间的导电通路。该电阻可以简单构成并价廉，但仍可具有对局部或整体过电压进行保护的高定额载流能力。这是由于电阻芯体附加地包含具有压敏电阻特性的材料获得的。该压敏电阻材料至少与导电路径的一个局部相连接，形成至少一个压敏电阻并与形成至少一个局部的PTC材料部分形成紧密的电接触。具有PTC性能的元件与压敏电阻的并联可以通过显微结构及显微布置来实现。
欧洲专利0640995A1描述了一种电阻元件，它包含具有PTC性能并设置在两个受到压力的板状平行电极之间的电阻性材料，其中电阻性材料由聚合物基体及两种由导电粒子构成的填充成分组成，这两种填充成分被埋置在聚合物基体中。在有短路电流的情况下，在限定温度值以上时，在位于电极上并至少包含两种填充成分中的第一种填充成分的表面层中电阻性材料的电阻率以阶梯状方式发生变化。对两种填充成分中的第二种成分这样地选择，即包含至少一种聚合物基体及第二填充成分的混合材料显示出具有相对表面层高出至少一个数值等级的阶梯特性的PTC性能。与此同时，该混合材料具有电阻率比由聚合物基体与第一种填充成分构成的混合材料的电阻率低一个数值等级。
尽管具有上述涉及PTC性能的限流装置的尝试，以便提供较简单的较耐久的限流装置，但仍存在着对更简单、更耐久，可再次使用的、低成本潜力的限流装置的需要，以用于能适合多种应用的在配电及电机控制应用方面的通用电路保护。这种装置应能保护至少多于一次短路的电路，并最好保护多次短路，它不需要呈现PTCR效应的材料并可用于100至500伏或更高的高电压。
限流装置被用于许多应用场合来保护电路中的敏感元器件以免流过大故障电路。其应用范围包括从低电压/电流电路到高电压/电流的配电系统。本发明提供一种简单的、可再次使用的、低成本潜力的限流装置，该装置可适用于多路应用。
因此本发明的目的是提供一种包括不呈现任何PTC效应的材料的限流器。
本发明的一个实施例包括一种限流装置，它包括：一个不具有PTC效应的并包括导电填充物的导电混合材料；至少两个相对混合材料可操作定位的电极；在外电极之间可操作定位的非均匀分布电阻；及在导电混合材料上施加压力的装置。
本发明的另外目的及其优点在以下的说明，附图及附设权利要求书中将予以阐明。
图1是表示根据本发明的限流装置的示意图；
图2是表示用于仿真一短路状态的电压脉冲的波形图；
图3是表示当图2中所示的电压脉冲施加于图1中的限流装置时流经该图示限流装置的电流及降落在该限流装置上的电压的波形图；
图4是表示仿真的短路装置的早期区域的波形图；
图5是表示图1中限流装置的电阻值作为时间函数的曲线图；
图6是表示当仿真短路状态的约500V的电压脉冲施加在图1的限流装置上并且该装置是由填充镍的环氧材料作为导电混合材料时，流过及降落在限流装置上的电流及电压的波形图；
图7是表示由图6中数据的电压波形除以电流波形所获得的图1中限流装置的电阻曲线；及
图8是表示将幅值约370V延续时间为150毫秒的60HzAC电压施加于图1的限流装置所得到的电流及电压波形图。
本发明包括的限流装置使用包含低热解或汽化温度的粘接剂及导电填充料并结合非均匀分布电阻结构的混合材料。对粘接剂应这样地选择，即在低的(＜800℃)温度下能析出大量的气体。典型地这样来选择非均匀分布结构，即，使得该限流装置的至少一个被选择的薄层具有比该限流装置的其余部分大得多的电阻。
虽然不希望受理论的束搏，但相信，本发明有利后果的获得是因为在短路期间，被选择薄层的绝热性的电阻加热并接着快速的热膨胀及气体从粘接材料中析出，这导致在被选择薄层上该限流装置的局部或完全的物理隔离，它产生了对流过电流高的整体装置电阻。因此该限流装置限制了流过短路电流通路的电流。当短路被外部措施清除时，可以认为，由于在限流装置中建立的压缩力使限流装置再回到低电阻状态，并由此使电流正常流过。对于这样的短路状态，主要依赖于诸如每次短路的强度及持续时间，本发明的限流装置可再次使用若干次。
本发明将通过对下面例子的考虑被进一步的阐明，它们意在作为纯粹使用本发明的例子。
根据本发明的一个例子，限流装置是使用导电混合材料这样构成的，即通过整个装置具有非均匀的电阻分布。为了使该装置作为可再次使用的限流装置正确地工作，应这样地设置非均匀电阻分布，即至少限流装置中的一个薄层垂直于电流流经方向放置并具有比装置中相同尺寸及相同定向的平均层的平均电阻大得多的电阻值。此外，该限流装置必须在垂直于所选择薄的高电阻层的方向上接收压缩力。
根据本发明的限流装置的一个例子包括具有低热解温度的粘接剂及导电填充物的高导电混合材料，该材料与电极压力的接触并在材料与一个或两个电极之间具有显著的接触电阻。在工作时，该装置与被保护电路形成串联。正常工作期间，该限流装置的电阻值为低(在该例中，该限流装置的电阻值等于高导电混合材料的电阻加电极电阻再加接触电阻)。当发生短路时，大电流密度开始流经该装置。在短路初始阶段，装置的电阻加热被认为是绝热的。因此，可以认为，所选择的限流装置的大电阻薄层比该限流装置的其余部分热起来快得多。通过该薄层的适当设计，可以认为，该薄层可如此快地变热，以致在薄层上的热膨胀和/或气体析出使得在该限流装置中该薄层处形成分离。
在一个有代表性的限流装置中，可以认为，该混合材料的汽化和或融化引起电极与该材料的分离。在此分离状态时，可以认为，发生了混合材料的融化并可能引起该限流装置分离层之间电弧放电。但是在分离状态时的整体电阻比非分离状态时高得多。该高电弧电阻被认为是由于从混合粘接剂中析出的气体产生的高压力及结合气体的去电离作用引起的。在任何情况下，本发明的限流装置对限制短路电流是有效的，因此使电路中的另外元器件免遭短路的损坏。
在短路电流被阻断后，可以认为，当本发明的限流装置设计合适时，由于使分离层压在一起的压缩力可使其返回或还原到非分离状态。可以相信，一旦该限流装置的层返回到非分离状态或低阻状态时，该限流装置可响应另外的导体短路完全投入再次的限流操作。
本发明限流装置的另一种实施例可使用包含电阻、压敏电阻或另外线性或非线性元件的并联电流通路来构成的，以便达到如控制在具体电路中限流装置上出现的最大电压或为某些电路能量提供另外通路以增加限流装置可使用寿命的目的。例1
为了展示本发明的效果，作成了一个如图1所示的限流装置。该导电混合材料包括一种弹性材料、尤其是硅树脂作为粘接剂材料，及一种金属，尤其是银作为填充材料，并具有约0.004欧-厘米的电阻率。该填充了银的可固化硅树脂材料(弹性材料)是由两部分A及B混合组成的。A部分包括：25℃时粘度为400cps(23g)的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷(vinyl silicone organopolysiloxane)液体，其中具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基(dimethylvinyl siloxy)单元及二甲基甲硅烷氧基单元；Ames Goldsmith公司出品的下列银颗粒：Ag4300(46.6g)，Ag 1036(37.3g)及Ag 1024(37.3g)；及具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体(Silicone hydridesiloxane fluid)，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢(1g)的液体。B部分包括粘度为400cps(2g)的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体，其中具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元，马来酸二甲酯(14μl)及″Karstedt″的铂催化剂(83μL的含5％铂的二甲苯溶液)[详见B.D.Karstedt(1973年)的美国专利US 3775452]。将A成分(40g)与B成分(0.44g)相混合，然后浇注到一个模中，再接着放置在Carver压机中在5000磅压力及150℃下固化30分钟。
电极由电镀镍的铜作成并在压力下与混合材料形成接触。应该指出，无论是导电混合材料还是电极材料均不呈现任何PTCR转换效应。电极的直径约为1/4英寸并同心地放置在材料上，材料具有的直径约为3/4英寸及厚度尺寸约为1/8英寸。通过在电极上给予约3.7kg的力来施加压力，结果得到约170 PSI的压力。当通过装置的电流小于30A时，该试样限流装置起到如同一个电阻值约为0.06欧姆的单纯电阻的作用。
图2表示用来仿真短路状态使用的电压脉冲。大约在起初一毫秒时间中，电压为2.5V以模仿正常电路工作。然后电压跳变到约100V持续约3毫秒以模仿短路状态。然后电压在约4毫秒中减回到约2.5V，以模仿短路被制止。
图3表示当图2中所示电压脉冲施加到该限流装置上时，流过限流装置的电流及在其上降落的电压。
图4表示仿真短路早期区域的细节。应该指出，当电压升高约100V时电流约高到190A，并然后突然下降到约1A的低值，接着停留在该低值上一个脉冲的持续时间。因此，电流从一个约为1667A(100V/0.06欧姆)的预计值被限制到小于1A的值上。
图5表示限流装置的电阻作为时间的函数。应指出，当100V的脉冲冲击该采样电流限制装置时，电阻值将以大于3000的系数变换。在完成该脉冲试验后，该限流装置的电阻值回到它的原始值，约0.06A(使用30A电流探测器作的测量)。于是该限流装置处于就绪状态以用于下次限流操作。实际上，该限流装置又投入了三次限流操作未有任何型式的故障，基于材料及电极两者很少的损伤，没有理由认为该限流装置不再工作许多次。例2
根据本发明的使用优选导电混和材料的限流装置的另一例表示在图6-9中。该例使用的图1所示的限流装置结构具有一种混合材料，该材料包括一种热固化粘接剂、尤其是环氧粘接剂(环氧技术公司的N 30材料)，及一种金属、尤其是镍粉末，作为导电填充材料。该材料具有约0.02-0.03欧姆-cm的电阻率并不呈现PTCR效应。实际上，使用在这些例中的装置具有电镀镍的铜电极，其直径约为1/4英寸并同心地放置在直径为3/4英寸及厚度约为1/8英寸的材料上。通过在电极上施加约8.2kg的力来加压，结果得到约370PSI的压力。当通过该限流装置供给的电流小于30A时，该试样限流装置起到如同一个电阻值约为0.1欧姆的单纯电阻的作用。
图6表示当用于仿真短路状态的约500V的电压脉冲被施加在该装置上时流过该装置的电流及降在其上的电压。在0秒开始加电压脉冲时，电流上升到约200A并然后维持该值约1.2毫秒。约200A的初始电流值受到用于该试验中的电压脉冲装置输出能力的限制。由于该仪器的限制，在起始1.2毫秒期间电压未达到500V。但是，当起始1.2毫秒期间，随着装置上电压的上升该装置过渡到它的高阻状态。在1.2毫秒以后，通过限流器的作用电流被迫下降到约50A以下，因为这时该限流器达到其高阻状态并且整个500V被测出降落在该限流装置上。电流维持在低于50A的电平上，直到在14毫秒时终止装置上的电压为止。
图7表示由图6中获得数据的电压波形除以电流波形所获得的限流装置的电阻曲线。应注意到，在电压脉冲开始时，其电阻值约0.1欧姆，在约1.2毫秒后其电阻值上升到大于约10欧姆的值，并维持该高电阻状态直到在14毫秒终止电压脉冲时为止。在该限流演示后，被证实，该限流装置在小电流(＜30A)状态下又回到它的低电阻值0.1欧姆上。该试验程序在同一装置上成功地重复用500V短路仿真电压脉冲进行了共三次操作，用以证实该限流能起到可再次使用的限流器的作用。
图3-7中所示的例子表明了，本发明的限流在直流(DC)电路短路期间能有效地限制电流，而不需使用具有PTCR效应的材料。
图8表示本发明的限流装置也可用作对交流(AC)电路的可再次使用的限流器。图8所示实验中所使用的限流装置与上例中用于直流(DC)电路的装置在材料及结构上是相同的。用低电流(＜30A)脉冲测得的该限流装置的初始电阻约为0.1欧姆。
图8表示将幅值约370V持续时间约为150毫秒的60HzAC电压施加在该限流装置上得到的电流及电压波形。该AC脉冲是以闭合相位角约120度在接近40毫秒时施加的。应注意到，电流增加到值近+100A，然后下降并在电压经过0V时，经过0A，接着幅值上升到约-100A的值。然后电流幅值受该限流装置的作用迫降到小于2A的电平上。甚至当电压幅值继续上升时也是如此。该电流幅值随后当AC电压持续在+370及-370V之间振荡时仍保持在小于约2A的电平上，该AC电压振荡持续约到195毫秒时为止，这时AC电压脉冲终止。因此，该限流装置获得大于185欧姆电阻值的高阻状态。
在该限流演示后，被证实，该限流装置在小电流(＜30A)状态下又回到它的初始低电阻值0.1欧上。该试验程序又成功地用同样370VAC电压重复进行了第二次，用以证明该限流装置能起到可再次使用的限流器的作用。
对于该技术领域中的熟练技术人员应该明白：本发明的限流可不止一次地工作(与熔断器相反)；该装置由接触电阻引起的交界面处的发热而触发；该装置需要低热解/分解/融化温度的粘接剂(＜800℃)、如有机粘接剂及导电填充料；在压力下与金属和/或半导体电极相结合；该装置不需要材料呈PTCR效应；该装置能限制AC及DC电压/电流波形；该装置已接收高达500V电压的试验(目前还不清楚电压上限是多少)；该装置具有的电极可以是整体地附着或单纯压力地接触在材料上的。
以下的例子代表真实进行的试验。这些试验使用了各种粘接剂材料，导电填充材料，如果适合时、第三相态填充材料，及电极材料，并且这些试验以与上述相同的方式全部成功地限制了仿真短路电流。以下的试验是使用图1的基本限流器构型进行的；但应指出，本发明并不局限于如图1所示的单一的混合材料，两个电极，而可包括多个混合及多于两个电极。例3
准备一种热固性粘接剂、尤其是环氧粘接剂及一种金属填充材料、尤其是银作为导电填充材料，它们使用由Ames Goldsmith公司出品的下列银颗粒：Ag 4300(5.6g)，Ag 1036(4.2g)，AG 1024(4.2g)及由环氧技术公司获得的两种成分的商用环氧树脂(Epotek 301)。将环氧树脂(2.3g)与固化剂(0.6g)相混合，然后加入银颗粒，并将混合物置于聚四氟乙烯(TeflonR)模中在60℃下固化一小时。电极由镀镍(Ni)的铜(Cu)制成。例4
使用AblebondR 967-1(Ablestik电子材料及粘剂公司-国家淀粉及化学公司的子公司出品的商用导电粘接材料)制备一种热固性粘接剂，尤其是环氧粘接剂及一种金属，尤其是银作为导电填充材料，它们被放置在TeflonR模中并在80℃下固化二小时。电极由镀镍的铜制成。例5
使用Epotek N30(环氧技术公司出品的商用导电粘接材料)制备一种热固性粘接剂，尤其是环氧粘接剂及一种金属，尤其是镍作为导电填充材料，并将它们放置在TeflonR模中并在150℃下固化约一小时。利用该专门的导电混合材料的分离或限流装置具有由镀Ni的铜Cu，不锈钢，镀银(Ag)的铜Cu，及铜作的电极，并被进行了试验。例6
将A及B两部分混合来制备一种弹性粘接剂、尤其是硅树脂粘接剂及两成分金属的导电填充料、尤其是″银＋铝″作为导电充材料。A部分包括具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，23g)，37.3g的铝粉末，Ameas Goldsmith公司出品的下列银颗粒：Ag 4300(46.6g)，Ag1036(37.3g)及Ag 1024(37.3g)，及具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢的液体(1g)。B部分包括粘度为400cps(2g)的、具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体，马来酸二甲酯(14μL)及如上述的″Karstedt″的铂催化剂(83μL的含5％铂的二甲苯溶液)。将A成分(40g)及B成分(0.44g)相混合，然后浇注到一个模中，再接着放置在Carver压机中在5000磅压力及150℃下固化30分钟。在此例中，电极是由镀镍的铜或n型硅(半导体)作成的。例7
将A及B两部分混合来制备一种弹性粘接剂、尤其是硅树脂粘接剂及金属导电填充料、尤其仅为银作为导电填充料。A部分包括具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，23g)，Ames Glodsmith公司出品的下列银颗粒：Ag 4300(46.6g)，Ag 1036(37.3g)及Ag1024(37.3g)，及具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢的液体(1g)。B部分包括粘度为400cps(2g)的、具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体，马来酸二甲酯(14μL)及如上述的″Karstedt″的铂催化剂(83μL的含5％铂的二甲苯溶液)。将A成分(40g)及B成分(0.44g)相混合，然后浇注到一个模中，再接着放置在Carver压机中在5000磅压力及150℃下固化30分钟。在此例中，电极是由镀镍的铜作成的。例8
由两部分A及B制备一种弹性粘接剂，尤其是填充了银的可固化硅树脂。A部分包括具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，33g)，由Ames Goldsmith公司出品的下列银颗粒：Ag 4300(46.6g)，Ag1036(37.3g)及Ag1024(37.3g)，α石英(Minusil，23g)，及具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢的液体(2g)。B部分包括粘度为400cps(10g)的、具有末端二甲基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体，马来酸二甲酯(70μL)及如上述的″Karstedt″的铂催化剂(415μL的含5％铂的二甲苯溶液)。将A成分(40g)及B成分(0.5g)相混合，然后浇注到一模中，再接着放置在Carver压机中在5000磅压力及150℃下固化30分钟。在此例中，电极是由镀镍的铜作成的。例9
由一部分A及一部分B制备一种增强的弹性粘接剂，尤其是可固化的用烟化硅石(fumed silica)增强的硅树脂及两种成分的金属填充料、尤其是银及铝。A部分包括弹性粘接剂、尤其是具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，23g)，具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢的液体(2g)，双重处理的烟化硅石(300m2/g，用环八甲基四硅氧烷及用六甲基二硅氮烷处理，1.2g)，铝粉末(37.3g)，由AmesGoldsmith公司出品的下列银颗粒：Ag4300(46.6g)，Ag1036(37.3g)，Ag1024(37.3g)，B部分包括具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，2g)，马来酸二甲酯(14μL)，及″Karstedt″的铂催化剂(83μL)。通过将A部分(40g)及B部分(0.44g)混合并然后手工混和及置于一模中来制备可固化的成分。固化是在Carver压机中在5000磅压力及150℃下经过30分钟完成的。在该例中，电极是镀镍的铜作成的。例10
由两部分A及B制成一种弹性粘接剂，尤其是填充了镍的硅树脂。A部分的组成为：具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基氧烷有机聚硅氧烷液体(400cps，25g)，镍粉(INCO类型123，100g)，及具有末端三甲基甲硅烷氧基单元的硅氧烷氢化物硅氧烷液体，以提供具有约0.8％重量的附着于硅的化学结合氢的液体(2g)。B部分的组成为：粘度为400cps(10g)的具有末端二甲基乙烯基甲硅烷氧基单元及二甲基甲硅烷氧基单元的乙烯基硅氧烷有机聚硅氧烷液体，马来酸二甲酯(70μL)及″Karstedt″的铂催化剂(415μL的含5％铂的二甲苯溶液)。将A成分(40g)及B成分(0.5g)相混合，然后浇注到一模中，再接着放置在Carver压机中在5000磅压力及150℃下固化30分钟。在此例中，电极是镀镍的铜作成的。例11
通过商用方式获得一种热塑性粘合剂，尤其是具有半导体导电填充料、尤其是碳黑的专用聚四氟乙烯。尤其是GS-2100-080-5000-SC(由W.L.Gore联合公司出品的商用导电氟聚合物)与镀Ni的Cu作的电极一起被使用。例12
最后，制成一种热塑性粘合剂，尤其是具有金属填充料，尤其是银作导电填充料的聚(乙烯乙二醇)。将包括Ames Goldsmith公司出品的下列粒子的银粒子混合物：Ag 4300(2.8g)，Ag1036(2.1g)，Ag1024(2.1g)加热到约80℃，然后在约80℃时浇注成浇注的聚(乙烯乙二醇)(MW8000)并混和。该材料然后被浇注到一个Teflon模中并允许在室温下硬化。在此例中电极是由镀Ni的Cu作成的。
对于上述的示范例子，当作为限流器试验时，将电极在从约六(6)至三百七十(370)PST范围中的压力下压在导电混合物材料上。尤其是，在例3，4，6，7及11中使用的压力约为170PSI；例5，8及10约为370PSI；及例9与12约为6PSI。虽然真实试验中是上述压力范围，但在较高或较低压力下，本发明的装置也可以正确地工作。
由上述，可以明了，具有低热解或汽化温度(＜800℃)的粘接剂材料，例如：热塑性塑料(如：聚四氟乙烯，聚(乙烯乙二醇)，聚乙烯，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚酰胺，聚甲基异丁烯酸甲酯，聚酯等)；热固性塑料(例如，环氧树脂，聚酯，聚氨酯，酚醛树脂，醇酸树脂)；弹性体(例如，硅树脂(有机聚硅氧烷)，聚氨酯，异戊二烯橡胶，氯丁橡胶等)；有机或无机晶体；并结合了导电填充料，例如为：金属(如，镍，银，铜等)或具有颗粒或泡沫结构的半导体(例如，碳黑，二氧化钛等)；再结合了金属或半导体电极，它与导电混合材料压力地接触，将可以在本发明的限流器中有效地工作。
第三相态的填充物可用来改善混合物的特定性能，如机械性能；介电性能；或提供熄弧性能或阻燃性能。可用作混合材料中第三相态填充料的材料包括：从增强型填充料如烟化硅石、或延伸型填充料如沉淀硅石及其混合物中选出的填充料。另外的填充料包括：二氧化钛，锌具白，氧化锌，含硅藻土的硅酸酯，硅石气凝胶，氧化铁，硅藻土，碳酸钙，硅氨烷处理硅石，硅树脂处理硅石，玻璃纤维，氧化镁，氧化铬，氧化锆，α石英，锻烧土，碳，石墨，软木，棉碳酸氢钠，硼酸，氢氧化铝等。另外的添加剂可包括：用于防止限流器当受到冲击时损坏的冲击改良剂；用于防止火焰形成和/或抑制火焰在限流器中形成的阻燃剂；为了响应用户要求提供专门色彩成分的染料及色剂；为了防止由于曝露在日光或其它形式紫外线照射下元件物理性能下降的UV屏。
最后，本发明的限流器可与并联的线性成非线性元件(一个或多个)如电阻或压敏电阻一起使用。
从对这里公开的本发明说明的理解及对本发明的实践，本发明的其它实施例形式对于该技术领域中的熟练技术人员将是显而易见的。该说明及诸例仅想作为示范例来考虑，本发明的实际范围及精神被以下权利要求书所限定。
Claims (2)
1.一种限流装置，包括至少两个电极，两电极之间配置有导电材料，还有一个压力施加器件用以往导电混合材料和两个电极上施压，其特征在于：
所述导电混合材料由无正系数温度效应的材料组成，即由一种高温分解或汽化温度低于800℃的粘合剂和一种导电填料组成，在所述高温分解或汽化温度下产生大量气体；
各电极与导电混合材料之间界面处的电阻分布不均匀，在短路期间，各界面处的绝热电阻加热作用使粘合剂迅速热膨胀和汽化，从而使各界面处产生至少部分物理分离。
2.如权利要求1所述的限流装置，其特征在于，界面处的电阻比大小和取向与界面相同的混合材料层的平均电阻大10％左右。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20011226 |