CN1216631A - 压敏电阻块 - Google Patents

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B·林德贝里
P·格伦贝里
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ABB AB
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    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
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Abstract

一种压敏电阻块(1),环绕在圆柱形壳层表面上,并由一个复合材料构成的、带有陶瓷基体和/或防爆箍(4,5,6)的环(2)包围。

Description

压敏电阻块
技术领域：
电涌限制器用来保护配电装置及其设备免受由雷击或配电装置中的接通和断开产生的高过压的损害。本发明涉及包含在电涌限制器中并构成其有效部分的压敏电阻块。电涌限制器通常包含一组优选地由金属氧化物制成的圆柱形压敏电阻块，这些压敏电阻块在两个端电极之间沿着压敏电阻块的轴向一个接一个地排列，并由橡胶或其它聚合物材料制成的细长形电绝缘外壳包围。
背景技术：
上述的电涌限制器可以从众多的专利文献中得知，尤其是EP-A-0230 103。该设计以及这些已知的几种设计的一个缺点是，例如在压敏电阻块失效的情况下，如果在电涌限制器内部产生电弧、其内部压力随即增加，那么部分电涌限制器将以类似于爆炸、并对环境有害的方式膨胀。已经有多种方法尝试着解决这一问题。
在EP-A-0 335 480中，具有压力泄放孔的交叉缠绕罩将压敏电阻块组包围。这种解决方法使制品即复杂又昂贵。
在EP-A-0 683 496中，压敏电阻块沿轴向由绝缘材料制成的压力环环绕，以便在堆栈中的各个压敏电阻块之间获得必需的接触压力。压敏电阻块和压力环然后在各个压敏电阻块的中间部分上被圆形防爆箍径向缠绕，防爆箍的剖面基本为方形，由绝缘材料制成，在箍和可变电阻块之间有一厚层绝缘聚合物材料。这意味着在电涌限制器中在箍之间的径向上没有用于在短路情况下泄放压力的开口。
发明概述
本发明的目的是提供上述类型的压敏电阻块和电涌限制器，它相对现有技术具有改进的短路性能，能耐受压敏电阻块的电击穿/热击穿而不会机械分开。压敏电阻块和包含这些压敏电阻块的电涌限制器具有简单的结构并能已节省成本的方式制造。这可通过本发明的具有权利要求1的特征部分描述的通知的方案来实现。
为实现上述目的，本发明有二种基本方案。
本发明的第一种方案是，围绕在圆柱形壳层表面上的压敏电阻块由一个复合材料构成的、带有例如碳化硅或碳化硼的陶瓷基体的绝缘环包围。该环在制造时固定在压敏电阻块上，并与压敏电阻块具有相同的轴向长度且构成整体部件。
在另一实施方式中，为进一步改进带绝缘环的压敏电阻块的短路性能，该环被有机纤维材料缠绕。纤维材料可以是所谓芳族聚酰胺，例如凯夫拉尔(kevlar)或沃伦(twaron)。
本发明的第二种方案是，围绕在圆柱形壳层表面上的压敏电阻块由一个有机纤维的防爆箍包围。纤维材料可以是所谓芳族聚酰胺，例如凯夫拉尔(kevlar)或twaron。防爆箍由直的圆管形成。箍的轴向长度比压敏电阻块的轴向长度稍短。箍的轴向位置使得在用于一个接一个放置的多个压敏电阻块的箍之间的开口正好放在相邻压敏电阻块之间的节点的前面。这使得可以在最可能产生电弧的这些节点处更快地释放压力，因此降低了环的应力。本发明的范围允许箍以多种不同的方式施加在压敏电阻块上。
在优选实施方案中，管状箍直接缠绕在压敏电阻块上。
在替代实施方案中，箍在制作过程中缠绕一个圆柱形框架上，使其成管状。管子由沿切线缠绕的纤维构成。箍的内径优选地比压敏电阻块的外径大几毫米。
在另一个实施方案中，箍缠绕在缝纫线线轴型的塑料环上，即，带有含绕线架的法兰盘。同样在此实施方案中，塑料环的内径优选地比压敏电阻块的外径大几毫米。
附图简述
图1是根据本发明第一基本方案的压敏电阻块的优选实施方案的侧视图，其中的一半是剖面图。
图2是根据本发明第一基本方案的压敏电阻块的另一优选实施方案的侧视图，其中的一半是剖面图。
图3是根据本发明第二基本方案的压敏电阻块的优选实施方案的侧视图，其中的一半是剖面图。
图4是根据本发明第二基本方案的压敏电阻块的另一优选实施方案的侧视图，其中的一半是剖面图。
图5是根据本发明第二基本方案的压敏电阻块的又一优选实施方案的侧视图，其中的一半是剖面图。
优选实施方案描述
图1和2显示了根据本发明第一种基本设计方案的实施方案。
图1显示了一种圆柱形压敏电阻块1，它具有一个带有上述陶瓷基体的、由复合材料制成的整体电绝缘环2，其轴向长度与压敏电阻块相同。
图2显示了一种与图1相同的、具有整体环2的压敏电阻块1。在这个本发明实施方案中，环具有一个由上述有机纤维制作、并缠绕该环的外环层3。
如描述的引言部分所述，压敏电阻块组由橡胶或其它聚合物材料制作的细长形电绝缘外壳包围。优选地，外壳包含由不同聚合物材料制成的内层和外层。环绕压敏电阻块和绝缘环的内层包含可塑聚合物材料，例如RTV或LSR聚合物材料。构成电涌限制器外壳的外层由模塑聚合物材料构成，例如HTV或EPDM聚合物材料。
图3、4和5显示了本发明第二种基本设计方案3的实施方案。
图3显示了具有由有机材料制成并直接缠绕在壳层表面上的管状防爆箍4的圆柱形压敏电阻块1。
图4显示了同样的压敏电阻块。在这个本发明实施方案中，直线型管状防爆箍5分别地缠绕，其内径比压敏电阻块的外径大几毫米。这使得在压敏电阻块和箍之间产生一个环形共心空隙6。箍按照下述的各种方式共心地固定在压敏电阻块上。
图5还显示了同样的压敏电阻块1。在该实施方案中，管状防爆箍6按照具有法兰盘的线轴6的形式缠绕在塑料环上。塑料环的内径比压敏电阻块的外径大几毫米。这样，在压敏电阻块和线轴之间形成一个环形共心空隙9。具有箍的线轴按照下述的各种方式共心地固定在压敏电阻块上。
如技术领域部分所述，电涌限制器包含多个逐个叠加在一起、并被固定在上、下端电极之间的压敏电阻块。利用固定在下端电极上的绝缘压力环可以实现压敏电阻块组的轴向压缩。压力环是这样设计的，即，在压缩过程中，压敏电阻块具有相同的轴线，另外根据图4和5的箍共心地固定在压敏电阻块上，其间的径向距离分别由压敏电阻块、箍的外径和线轴的内径之间的差异决定。如上所述，箍应当轴向地环绕压敏电阻块，使得一个接一个放置的多个轴向压敏电阻块的箍之间的开孔正好安置在连接压敏电阻块的接点的前面。为了利用根据图4和5的箍实施方案确保这一点，数个剖面类似于HE-A束的定位架10分别放置在箍之间，放置在相对的法兰盘之间。
如说明书的引言部分所述，压敏电阻块组由橡胶或其它聚合物材料制作的细长形电绝缘外壳包围。优选地，外壳包含由不同聚合物材料制作的内层和外层。环绕压敏电阻块和箍的内层有可塑聚合物材料制成，例如RTV或LSR聚合物材料。构成电涌限制器外壳的外层由模塑聚合物材料构成，例如HTV或EPDM聚合物材料。
分别根据图4和5，具有在压敏电阻块和箍之间和压敏电阻块和线轴之间形成的共心间隙6和7的本发明允许向其中填充构成内层的可塑聚合物材料。

Claims (16)

1．一种压敏电阻块(1)，其特征在于压敏电阻块的圆柱形壳层表面由复合材料构成、并具有陶瓷基体和/或由有机纤维制成的防爆箍(4,5,6)的电绝缘环(2)环绕。
2．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于电绝缘环由碳化硅基体材料制作。
3．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于电绝缘环由碳化硼基体材料制作。
4．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于电绝缘环构成压敏电阻块的整体部分。
5．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于电绝缘环具有与压敏电阻块相同的轴向长度。
6．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于电绝缘环由有机纤维制成的环形层(3)环绕。
7．根据权利要求1和6的压敏电阻块(1)，其特征在于有机纤维制成的缠绕环形层(3)由芳族聚酰胺(aramide)纤维构成。
8．根据权利要求1和6的压敏电阻块(1)，其特征在于有机纤维制成的缠绕环形层(3)由凯夫拉尔(kevlar)构成。
9．根据权利要求1和6的压敏电阻块(1)，其特征在于有机纤维制成的缠绕环形层(3)由沃伦(twaron)构成。
10．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(4)由芳族聚酰胺(aramide)纤维制成。
11．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(4)由凯夫拉尔(kevlar)制成。
12．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(4)由沃伦(twaron)制成。
13．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(4)形成一个直线型圆管。
14．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(4)直接缠绕在压敏电阻块的壳层表面上。
15．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(5)是分离缠绕的，其内径比压敏电阻块的外径大。
16．根据权利要求1的压敏电阻块(1)，其特征在于防爆箍(5)缠绕在线轴上，其内径比压敏电阻块的外径大。
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