CN110800176B

CN110800176B - 用于过电压防护的放电器

Info

Publication number: CN110800176B
Application number: CN201880044829.8A
Authority: CN
Inventors: E.多尔施; F.维尔纳; Y.张; J.谭
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: US20200127443A1; WO2019007566A1; CN110800176A; EP3649708A1; DE102017115030A1; US11025037B2

Abstract

描述了一种用于过电压防护的放电器(30)，其具有：壳体(31)，其中，壳体(31)作用为外电极；中央电极(33)，其中，中央电极(33)完全布置在壳体(31)的内部区域(31a)中，并且其中，在中央电极(33)与壳体(31)之间构造有放电区域；用于使壳体(31)与中央电极(33)电分隔的陶瓷体(36)，其中，陶瓷体(36)与放电空间错开地布置；遮隔元件(32)，其中，遮隔元件(32)布置在壳体(31)的内侧(31b)处并且其中，遮隔元件(32)沿着壳体(31)的内侧(31b)延伸超过中央电极(33)的整个纵向伸展。

Description

用于过电压防护的放电器

技术领域

描述了一种放电器(Ableiter)用于过电压防护。

背景技术

过电压放电器(简称放电器)用于限制电的线路和器件中的有危害的或不期望的过电压。由此，能够避免由过电压引起的线路和器件的损伤。也被称为气体放电器的填充有气体的放电器是如下放电器，在所述放电器的情况下，气体放电器中的过电压通过自主点燃气体放电来卸除。其根据电弧放电的气体物理原理来工作，其中，在达到放电器反应电压(简称为反应电压(Ansprechspannung，有时称为工作电压)或点燃电压)之后，在数纳秒之内在气体密封的放电空间中形成电弧。通过电弧的高的载流能力有效地使过电压短路。

在带有两个电极的传统的气体放电器中，能够发生陶瓷内壁蒸镀上起传导作用的电极材料。这导致放电器的绝缘电阻减小。此外，由此可能在以额定交流电压运行时引起不可靠地高的泄漏电流(Leckstrom)。

文档DE 10 2008 029 094 A1描述一种带有陶瓷切除部(Hinterschnitt)的放电器。由此，陶瓷内壁应更好地得到保护。

发明内容

待解决的任务在于，给出一种用于过电压防护的放电器，该放电器具有改善的性能。例如应给出一种放电器，该放电器特别可靠，紧凑和/或耐久的。

该任务通过根据本发明的放电器来解决。

根据一方面，给出一种用于过电压防护的放电器。放电器具有壳体。壳体构造成用于将放电器的其他部件容纳在壳体的内部区域中。壳体能够例如以空心柱体的形式构造。此外，壳体构造成用于作用为外电极。壳体具有能导电的材料、例如铜。

此外，放电器具有中央电极或内电极。中央电极完全布置在壳体的内部区域中。在中央电极与壳体之间构造有放电区域。换言之，在中央电极与壳体之间在过电压的情况下发生电弧放电。中央电极例如以柱形来构造。中央电极具有能导电的材料、例如钨和/或铜。

此外，放电器具有陶瓷体。陶瓷体用于绝缘。陶瓷体尤其是构造且布置成用于壳体与中央电极的电分隔。优选地，陶瓷体与壳体处于直接的机械接触中。优选地，在陶瓷体与中央电极之间的直接的机械接触得到防止、优选通过壳体来防止。陶瓷体与放电空间错开地布置。

中央电极与壳体的电分隔沿同轴方向实现，其中，陶瓷体作为绝缘件布置在中央电极与壳体之间。由此省去陶瓷作为在放电器的电极之间的间距保持件。尤其是，外电极变成放电器的主体/壳体。由此，放电器的外直径减小。此外，陶瓷体的内壁优化地得到保护以免被蒸镀上电极材料。因此，能够避免在以额定交流电压运行时的高的泄漏电流。

此外，放电器具有遮隔元件(Abschirmelement)。遮隔元件构造且布置成用于保护壳体免受热负载影响。遮隔元件是壳体的内侧的至少一部分区域的衬里(Verkleidung，有时称为挡板)。遮隔元件布置在壳体的内侧处。遮隔元件与壳体固定连接、例如借助于硬钎焊或压配合来连接。遮隔元件具有沿着放电器的纵向轴线的伸展部。此外，中央电极也具有沿着放电器的纵向轴线的伸展、即纵向伸展。遮隔元件沿着壳体的内侧延伸超过中央电极的整个纵向伸展。以这种方式能够高效地保护壳体免受热负载影响。在一种备选的实施例中，遮隔元件也能够至少部分地垂直于放电器的纵向轴线延伸。因此，也能够保护壳体的内部区域的端侧免受热负载/污物影响。

通过上面所描述的布置方案，提供一种放电器，该放电器不仅是特别高效且耐久的，而且具有小的外直径。

根据一种实施例，放电器具有联接元件。联接元件构造且布置成用于电接触中央电极。联接元件例如具有铜。陶瓷体具有缺口(Durchbruch)。缺口穿过陶瓷体、优选在陶瓷体的中间区域中完全穿过陶瓷体。联接元件构造且布置成用于至少部分地穿过缺口延伸到壳体的内部区域中。

尤其，联接元件具有连接区域。连接区域细长地或销形地构造。连接区域构造成用于与中央电极连接。连接区域延伸通过缺口。联接元件、尤其是连接区域与中央电极钎焊连接。

此外，联接元件具有端部区域。端部区域从壳体和陶瓷体中伸出。

尤其，端部区域不延伸通过缺口。端部区域构造成用于与另外的电子部件或电子器件连接。端部区域具有螺纹、例如M8螺纹部。

此外，联接元件具有中间区域。中间区域构造在端部区域与连接区域之间。优选地，联接元件一件式地构造。换言之，连接区域、中间区域和端部区域直接过渡到彼此中。

联接元件经由中间区域与陶瓷体连接、例如钎焊连接。中间区域碟形地或盘形地构造。中间区域具有比连接区域更大的直径。中间区域具有比端部区域更大的直径。端部区域具有比连接区域更大的直径。

根据一种实施例，放电器具有陶瓷元件。陶瓷元件用作为绝缘件。尤其，陶瓷元件构造且布置成用于使陶瓷体还更好地与放电空间遮隔开。因此，还提升放电器的效率和耐久性。

陶瓷元件例如环形地构造。陶瓷元件例如具有带有缺口的陶瓷盘。缺口用于联接元件的穿过引导。陶瓷元件构造在陶瓷体与中央电极之间。陶瓷元件与中央电极间隔开地布置。陶瓷元件固定、例如钎焊在遮隔元件处。陶瓷元件、例如陶瓷元件的环绕的边缘区域优选直接靠置在壳体的内侧的部分区域处。

陶瓷元件具有台肩或突起部。台肩优选环绕地构造在陶瓷元件的表面处。台肩或突起部优选从陶瓷元件的面向中央电极的外部面突出。通过台肩减小在受到负载之后的漏电流(Kriechstrom)。

根据一种实施例，放电器具有点燃辅助装置。通过点燃辅助装置减小放电器的动态的反应电压。由此，提供一种非常高效的放电器。点燃辅助装置例如具有石墨条(Graphitstrich)。点燃辅助装置优选布置在陶瓷体处。点燃辅助装置例如构造在陶瓷体的缺口的内壁处。点燃辅助装置平行于放电器的纵向轴线布置。通过平行于纵向轴线的布置能够达到在点燃辅助装置的端部区域处的电荷差异(Ladungsdifferenz)。

根据一种实施例，陶瓷体具有背离中央电极的端部区域。端部区域布置在壳体外部。在端部区域处构造有阶梯部。阶梯部环绕地围绕缺口的边缘区域构造。通过阶梯部改善放电器的绝缘电阻。

下面借助实施例更详细阐释上面所描述的内容。

附图说明

随后所描述的附图不应按正确比例来理解，相反地，图示能够以各个尺寸来放大、减小亦或变形地示出。

其中:

图1a示出根据现有技术的用于过电压防护的放电器的剖视图，

图1b示出根据图1a的放电器的透视图，

图2a示出根据现有技术的用于过电压防护的放电器的剖视图，

图2b示出根据图2a的放电器的透视图，

图3a示出用于过电压防护的放电器的剖视图，

图3b示出根据图3a的放电器的透视图。

具体实施方式

图1a,1b,2a和2b示出根据现有技术的用于过电压防护的放电器1,10。在此，在图1b和2b中示出的放电器1,10应视作为按正确比例的。

过电压放电器的传统的结构方式包含两个电极2，3(图1a)或11,12

(图2a)，所述两个电极要么同轴地要么彼此相对地定位。此外，在电极之间分别设置有陶瓷体4,13作为绝缘件或间距保持件。

在电流负载高的情况下(例如波10/350μS，直至100千安的电流)发生陶瓷体4,13的内壁被蒸镀上起传导作用的电极材料。这导致放电器1,10的绝缘电阻减小。由此，在以额定交流电压运行时可能出现不可靠地高的泄漏电流。

关联于图3a和3b所描述的放电器30通过如下方式解决上面所描述的问题，即通过该放电器具有对陶瓷内壁的更好的保护和在受到负载之后绝缘电阻的改善。

放电器30具有壳体31。壳体31用于容纳放电器30的另外的部件。同时，壳体也作用为外电极。壳体31优选具有铜。

在第一端部区域43中，壳体31具有联接元件42、例如螺纹。联接元件42具有小于或等于8mm、例如为7mm的长度52。

此外，壳体31具有中间区域45。中间区域45用于容纳中央电极33或内电极，如之后详细描述的。此外，壳体31具有第二端部区域44。第二端部区域44用于将壳体31与绝缘件或陶瓷体36连接，如之后详细描述的。

第一端部区域43和第二端部区域44分别直接联接到中间区域45处。尤其，壳体31优选一件式地构造。第一端部区域43具有如下直径，该直径小于中间区域45的和第二端部区域44的直径。此外，第二端部区域44的直径小于中间区域45的直径。壳体31的中间区域45的直径优选小于或等于20mm、例如为16.8mm。

中间区域45的外部表面平行于放电器30的纵向轴线L伸延。与此相对，第二端部区域44的外部表面与纵向轴线L包夹一定角度。换言之，第二端部区域44倾斜地构造。

壳体31具有内部区域31a。中央电极33布置在内部区域31a中。内部区域31a形成在壳体/外电极31与中央电极33之间的放电空间。内部区域31a具有直径57，该直径优选小于或等于15mm、例如为12mm或13mm。

中央电极33优选具有钨-铜。中央电极33具有小于或等于10mm、例如7.5mm的直径55。中央电极33例如柱状地构造。

中央电极33与壳体31的内侧/内部纵向侧31b和内部端侧31c间隔开地布置。内侧31b和端侧31c一起是壳体31的内部区域31a的壁部。

在中央电极33与内侧31b或端侧31c之间的间距优选为直至6mm。在中央电极33的端侧与端侧31c之间的间距51例如为5.5mm或更少。

此外，放电器30具有遮隔元件32。遮隔元件32用于提升外电极31的效率。尤其，遮隔元件32保护壳体/外电极31免受热负载。遮隔元件32优选具有钨-铜。

遮隔元件32构造在壳体31的内部区域31a中。遮隔元件32由此使内部区域31a的直径57减小。通过遮隔元件32减小的内部区域31a的直径56为优选小于或等于12mm、例如为11mm。遮隔元件32的厚度或径向伸展(横向于纵向轴线L的伸展)共计小于或等于2mm。遮隔元件32与壳体31固定连接、例如通过硬钎焊或压配合与壳体31固定连接。

遮隔元件32在壳体31的内侧31b处沿着放电器30的纵向轴线L延伸。在此，遮隔元件32的长度是这样的，使得遮隔元件32沿着中央电极33的整个长度延伸。换言之，遮隔元件32的纵向伸展大于中央电极33的纵向伸展。尤其，遮隔元件32沿着壳体31的整个内侧31b延伸。遮隔元件32的长度例如为直至20mm、例如为17mm。放电器30的总长度50优选为小于或等于50mm、例如为46mm或47mm。附加地，遮隔元件32也能够至少部分地在壳体31的内部端侧31c处延伸(不明确地示出)。

此外，放电器30具有陶瓷体或绝缘件36。放电器30具有联接元件34。

陶瓷体36用于壳体31和中央电极33的电绝缘。陶瓷体36布置在壳体31的第二端部区域44中。陶瓷体26由此与构造在壳体31与中央电极33之间的放电空间错开地布置。因此，省去直接地处于壳体/外电极31与中央电极33之间的绝缘体。因此，放电器30的外直径减小。例如，放电器30的外直径为小于或等于20mm、例如为17mm(对此也参见图3b，该图应理解为放电器30的实施例的按正确比例的图示)。

陶瓷体36具有中央缺口36a。缺口36a具有小于或等于10mm、例如8.5mm的直径54。缺口36a用于使联接元件34穿过引导到内部区域31a中。之后详细描述联接元件34。

陶瓷体36与壳体31固定连接，例如陶瓷体36和壳体31相互钎焊连接。陶瓷体36尤其是在壳体31的端部区域44中的钎焊区域38中钎焊到壳体31处。

为了该目的，陶瓷体36具有专门成型的第一端部区域。第一端部区域面向壳体31。第一端部区域具有台肩。该台肩环绕地构造。台肩用作用于端部区域44的止挡面以及用作钎焊区域38。

此外，陶瓷体36具有第二端部区域36b。第二端部区域36b背离壳体31。第二端部区域36b具有阶梯部或切除部39。阶梯部39环绕地围绕缺口36a周围构造。换言之，阶梯部39是陶瓷体36的突出部(Ausbuchtung)、尤其是陶瓷体36的端面，其与缺口36a直接邻接地构造。阶梯部39从缺口36a的侧边缘沿径向方向向外延伸。阶梯部39具有小于或等于13mm、例如11mm的直径53。阶梯部39用于减少在放电器30受到负载之后的漏电流。

联接元件34销形地构造。联接元件34与中央电极33固定连接、例如钎焊连接。尤其，联接元件34在连接区域或端部区域34c中与电极33钎焊连接。由此，中央电极33相对于在放电期间出现的热负载是有抵抗能力的。联接元件34例如具有铜。联接元件34、尤其是连接区域34c具有小于或等于8mm、例如6mm的直径58。为了中央电极33的电接触，联接元件34、尤其是连接区域34c引导穿过缺口36并且引导到内部区域31a中。

联接元件34具有从陶瓷体36中伸出的端部区域34a。在端部区域34a处构造有螺纹41、例如M8螺纹部。端部区域34a的直径大于连接区域34c的直径58。

联接元件34与陶瓷体36固定连接、例如借助于硬钎焊来连接。为了该目的，联接元件34具有变宽的中间区域34b。中间区域34b的直径大于连接区域34a的直径58并且大于端部区域34a的直径。中间区域34b盘形地构造。中间区域34b直接联接到端部区域34a处。尤其，中间区域34b布置在端部区域34a与连接区域34c之间。中间区域34a至少在一部分区域中直接靠置在陶瓷体36处、尤其是靠置在陶瓷体36的端面处。

在陶瓷体36的端面与中间区域34a的上侧、尤其是该上侧的环形外部区域之间构造有钎焊区域47，以用于将联接元件34和陶瓷体36钎焊连接。

在该实施例中，放电器30还具有陶瓷元件35。但是也可设想没有陶瓷元件35的实施例。陶瓷元件35环形地构造。陶瓷元件35尤其是具有用于使联接元件34穿过引导的缺口。

陶瓷元件35布置在内部区域31a中。陶瓷元件35尤其是封闭或限界壳体沿陶瓷壳体36方向的内部区域31a。陶瓷元件35在一侧向区域中直接靠置在壳体31处、尤其是靠置在该壳体的内侧31b处。陶瓷元件35沿放电器30的纵向方向布置在遮隔元件32与陶瓷壳体36之间。

陶瓷元件35改善陶瓷体36相对于处于壳体31与中央电极33之间的放电空间的遮隔。

优选地，陶瓷元件35具有台肩或突起部40。台肩40环绕地构造在陶瓷元件35的外部面、例如陶瓷元件35的面向遮隔元件32的表面处。台肩40构造成用于减少在受到负载之后的漏电流。

陶瓷元件35被钎焊在遮隔元件32处，例如借助于硬钎焊来钎焊。为了该目的，钎焊区域46构造在遮隔元件32与陶瓷元件35、尤其是台肩40之间。

此外，放电器30具有点燃辅助装置37。点燃辅助装置37能够具有一个或多个石墨条。点燃辅助装置37平行于放电器30的纵向轴线L伸延。

点燃辅助装置布置在陶瓷体36的内壁处。尤其，点燃辅助装置37构造在缺口36a的区域中并且尤其是构造在缺口36a的侧壁的区域中。点燃辅助装置37用于减小放电器30的反应电压。

对此处说明的对象的描述不局限于各个专门的实施方式。相反地，各个实施方式的特征(只要在技术上是有意义的)能够任意相互组合。

附图标记列表

1 放电器

2 第一电极

3 第二电极

4 陶瓷体

10 放电器

11 第一电极

12 第二电极

13 陶瓷体

30 放电器

31 壳体/外电极

31a 内部区域

31b 内侧/内部纵向侧

31c 端侧

32 遮隔元件

33 内电极/中央电极

34 联接元件

34a 端部区域

34b 中间区域

34c 连接区域

35 陶瓷元件

36 陶瓷体

36a 缺口

36b 端部区域

37 点燃辅助装置

38 钎焊区域

39 阶梯部

40 台肩

41 螺纹

42 联接区域

43 第一端部区域

44 第二端部区域

45 中间区域

46 钎焊区域

47 钎焊区域

50 总长度

51 间距

52 长度

53 直径

54 直径

55 直径

56 直径

57 直径

58 直径

L 纵向轴线。

Claims

1.一种用于过电压防护的放电器(30)，所述放电器具有:

- 壳体(31)，其中，所述壳体(31)作用为外电极；

- 中央电极(33)，其中，所述中央电极(33)完全布置在所述壳体(31)的内部区域(31a)中，并且其中，在所述中央电极(33)与所述壳体(31)之间构造有放电区域；

- 陶瓷体(36)，其用于使壳体(31)与中央电极(33)电分隔，其中，所述陶瓷体(36)与所述放电区域错开地布置；

- 遮隔元件(32)，该遮隔元件构造且布置成用于保护所述壳体(31)免受热负载影响；

其中，所述遮隔元件(32)布置在所述壳体(31)的内侧(31b)处，并且其中，所述遮隔元件(32)沿着所述壳体(31)的内侧(31b)延伸超过所述中央电极(33)的整个纵向伸展。

2.根据权利要求1所述的放电器(30)，

此外，具有联接元件(34)，其中，所述陶瓷体(36)具有缺口(36a)，并且其中，所述联接元件(34)穿过所述缺口(36a)延伸到所述壳体(31)的内部区域(31a)中。

3.根据权利要求2所述的放电器(30)，

其中，所述联接元件(34)与所述中央电极(33)钎焊连接。

4.根据权利要求2或3所述的放电器(30)，

其中，所述联接元件(34)具有端部区域(34a)，所述端部区域从所述壳体(31)和所述陶瓷体(36)中伸出，并且其中，所述端部区域(34)具有螺纹(41)。

5.根据权利要求2或3所述的放电器(30)，

其中，所述联接元件(34)具有中间区域(34b)，其中，所述中间区域(34b)具有比连接区域(34c)更大的直径，所述联接元件(34)经由所述连接区域与所述中央电极(33)连接，并且其中，所述联接元件(34)经由所述中间区域(34b)与所述陶瓷体(36)连接。

6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的放电器(30)，所述放电器还具有陶瓷元件(35)，其中，所述陶瓷元件(35)构造在所述陶瓷体(36)与所述中央电极(33)之间。

7.根据权利要求6所述的放电器(30)，

其中，所述陶瓷元件(35)与所述中央电极(33)间隔开地布置并且固定在所述遮隔元件(32)处。

8.根据权利要求6所述的放电器(30)，

其中，所述陶瓷元件(35)直接靠置在所述壳体(31)的内侧(31b)的部分区域处。

9.根据权利要求6所述的放电器(30)，

其中，所述陶瓷元件(35)具有台肩(40)，其中，所述台肩(40)环绕地构造在所述陶瓷元件(35)的表面处。

10.根据权利要求2或3所述的放电器(30)，

所述放电器还具有点燃辅助装置(37)，其中，所述点燃辅助装置(37)构造在所述陶瓷体(36)的缺口(36a)的内壁处。

11.根据权利要求10所述的放电器(30)，

其中，所述点燃辅助装置(37)平行于所述放电器(30)的纵向轴线(L)布置。

12.根据权利要求10所述的放电器(30)，

其中，所述点燃辅助装置(37)具有石墨条。

13.根据前述权利要求1-3中任一项所述的放电器(30)，

其中，所述陶瓷体(36)具有背离所述中央电极(33)的端部区域(36b)，其中，所述端部区域(36b)布置在所述壳体(31)外部，并且其中，阶梯部(39)构造在所述端部区域(36b)处。

14.根据权利要求2所述的放电器(30)，

其中，所述陶瓷体(36)具有背离所述中央电极(33)的端部区域(36b)，其中，所述端部区域(36b)布置在所述壳体(31)外部，并且其中，阶梯部(39)构造在所述端部区域(36b)处，其中所述阶梯部(39)环绕地围绕所述缺口(36a)的边缘区域构造。