CN202094332U - 电力端子馈通装置 - Google Patents
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Abstract
一种电力端子馈通装置，包括：壳体、至少一个导电引脚以及将该至少一个导电引脚气密密封到壳体上的密封玻璃。该至少一个导电引脚限定出位于导电引脚的表面中的外周凹口。当将密封玻璃在熔接于导电引脚和壳体时，密封玻璃填充到该外周凹口中。
Description
相关文件的交叉引用
本申请要求2008年5月19日提交的美国临时申请No.61/054,183的权益。该申请的全部公开内容在此通过参考的方式并入。
技术领域
本公开涉及电力端子馈通装置，更具体地涉及包括一个或多个导电引脚的电力端子馈通装置。
背景技术
气密密封型电力端子馈通装置提供了用于与气密密封装置一起使用的气密的电气连接。防止了经由馈通装置泄露到气密密封装置中或从气密密封装置泄漏出去。这种电力端子馈通装置一般包括：壳体，一个或多个导电引脚延伸穿过该壳体；以及将引脚气密密封于壳体的密封材料。
在电力端子馈通装置中用作电引线的导电引脚一般通过拉拔工艺制造。引脚通常由低碳钢、446不锈钢、或者铜芯钢丝拉拔而成，并且一般具有良好的耐腐蚀性和热膨胀性能。但是，作为制造过程的典型产物，在引脚的表面上可能产生微裂纹形式的缺陷。消除引脚的表面上的微裂纹是昂贵的，并且在大批量的制造环境中难以进行逐件检测。微裂纹可能不利地影响电力端子馈通装置的气密密封的完整性、提高制造的废品率并且降低馈通装置的长期可靠性。
例如，组装在电力端子馈通装置10中的导电引脚11可能具有拉拔制造过程中产生的微裂纹12。如图1中示出的，微裂纹12沿导电引脚11的纵向轴线X延伸。微裂纹12一般太小以至于在馈通装置的组装过 程中不能使密封材料15流入和填满微裂纹12。因此，当将密封材料15熔接至电力端子馈通装置10的导电引脚11和壳体13时，在微裂纹12的位置可能产生密封材料15中的间隙。因此，在该情形下，位于导电引脚11的两个相反端部处的第一室14与第二室16之间的开放路径造成泄漏路径，该泄漏路径使得无法实现必须的气密密封。结果，不得不弃用整个电力端子馈通装置10。
发明内容
在一个形式中，电力端子馈通装置包括壳体、至少一个导电引脚、和密封玻璃。壳体限定出穿过壳体的开口。该至少一个导电引脚延伸穿过开口并且包括位于其外表面中的外周凹口，该凹口定位在开口内。凹口具有大约31μm到大约250μm的深度。密封玻璃基本上填满外周凹口和开口并且熔接到该至少一个导电引脚和壳体以提供引脚与壳体之间的密封。
在本发明的一种实施方式中，导电引脚限定出单个凹口，所述单个凹口呈宽度约为3.0mm的轧制槽形式。
在另一个形式中，电力端子馈通装置包括壳体、至少一个导电引脚、和密封玻璃。壳体限定出穿过壳体的开口。该至少一个导电引脚延伸穿过开口并且限定出外表面和两个外周槽口。外表面包括在沿导电引脚的纵向轴线的方向上延伸的微裂纹。外周槽口定位在开口内并且具有大约31μm到100μm的深度。外周槽口的深度相对于所述导电引脚的直径的比率是大约0.0135到大约0.0826。外周槽口在沿导电引脚的纵向轴线的方向上以大约3mm的距离间隔开。密封玻璃基本上填满外周槽口和开口并且熔接到该至少一个导电引脚和壳体上以提供该至少一个导电引脚与壳体之间的密封。
在又一个形式中，电力端子馈通装置包括壳体、至少一个导电引脚、和密封玻璃。壳体限定出穿过壳体的开口。该至少一个导电引脚延伸穿过开口并且限定出外表面和外周凹口。外表面包括在沿导电引脚的纵向轴线的方向上延伸的微裂纹。外周凹口定位在开口内并且与微裂纹相交。外周凹口具有大约150μm或更小的深度以及在沿导电引脚的纵向轴线的方向上的大约3mm的宽度。密封玻璃基本上填满外周凹口和开 口并且熔接到该至少一个导电引脚和壳体上以提供该至少一个导电引脚与壳体之间的密封。
本节提供了本公开的概括性总结，而没有完全公开本发明的全部范围或其全部特征。
附图说明
从详细的描述和附图中，将能够更加全面地理解本发明，其中：
图1是现有技术的电力端子馈通装置的示意截面图；
图2是根据本公开的教示的电力端子馈通装置的俯视图；
图3是沿图2的线A-A截取的电力端子馈通装置的截面图；
图4是图3的部分B的放大视图；
图5是在根据本公开第一实施方式的电力端子馈通装置中使用的导电引脚的俯视图；
图6是导电引脚和密封材料的示意图，示出了它们之间的连接；
图7A和7B示出了本公开的导电引脚的一部分的局部截面图和放大图像，示出了微裂纹与外周凹口之间的关系；
图8是根据本公开的第二实施方式的导电引脚的俯视图；
图9A是根据本公开的第三实施方式的导电引脚的俯视图；
图9B是图9A的导电引脚的侧视图；
图10A是根据本公开的第四实施方式的导电引脚的俯视图；
图10B是图10A的导电引脚的侧视图。
在多个附图中对应的附图标记始终指示对应的部件。
具体实施方式
参照图2和3，电力端子馈通装置40包括金属壳体、和多个延伸穿过该金属壳体42的导电引脚44。虽然在图2和3中示出了三个导电引脚44，但是可以理解和了解的是，可以按照需要或期望而形成任意数目的导电引脚44(包括只有一个导电引脚)。
导电引脚44的设置限定了引脚的圆直径Φ1，该圆直径Φ1是通过每个导电引脚44的中心并且中心定位在电力端子馈通装置40的纵向轴线上的圆的尺寸。导电引脚44可以由低碳钢、不锈钢或者铜芯钢丝制成。
金属壳体42是杯状的并且限定出接收空间43。金属壳体42包括底壁46、连接于底壁46并且围绕底壁46设置的圆筒形侧壁48、以及从圆筒形侧壁48的一端延伸的环状唇缘50。可以通过将电力端子馈通装置40定位在外壳45的开口中并通过将金属壳体42焊接到外壳45上而将电力端子馈通装置40安装到气密密封装置的外壳45上。
底壁46包括多个开口57，导电引脚44穿过所述多个开口57从壳体42的第一侧延伸到壳体42的第二侧。
电介质密封材料58填满开口57并且围绕导电引脚44，将导电引脚44熔接到壳体42上。密封材料58使得导电引脚44与壳体42电绝缘并且将导电引脚44气密地密封于壳体。密封材料58可以是提供好的密封性、粘合性和耐腐蚀性的玻璃。
可以理解和了解的是当壳体42不具有底壁时，圆筒形侧壁48的内周面可以限定出开口，导电引脚穿过该开口延伸。因此，密封材料填充在开口内并且提供在导电引脚44与圆筒形侧壁48的内周面之间的密封。
第一实施方式
参照图4和5，导电引脚44可以包括外表面中的至少一个凹口。凹口可以呈槽、槽口、凹部或其它外形的形式。在第一实施方式中，导电引脚44具有位于外表面61上的两个外周槽口60。导电引脚具有圆形的端部。外周槽口60形成于熔合有密封材料58的密封区域内并位于由金 属壳体42的圆筒形侧壁48直接围绕的区域内。外周槽口60在导电引脚44的纵向方向X上间隔开。外周槽口60绕导电引脚44的直径形成，每个槽口限定出一个圆。外周槽口60可以通过轧制形成并且每一个具有在大约31μm到大约188μm的范围内的深度d。导电引脚44的直径D在2.276mm到2.286mm的范围内。因此，槽口的深度相对于引脚的直径的比率(d/D)处于大约0.0136到大约0.0826的范围内。已经证实当外周槽口60的深度处于大约31μm到大约100μm的范围内时导电引脚44更符合要求。
外周槽口60沿导电引脚44的长度以距离W间隔开。该距离等于或小于3mm。引脚的长度大约为26.97mm。因此，外周槽口60的距离相对于导电引脚44的长度的比率大约为0.111。
参照图6，在下面对利用外周槽口来阻断潜在的泄漏路径的优点进行详细的说明。出于清楚的目的，仅示出了一个外周槽口60。导电引脚44可以由钢丝通过拉拔工艺制成，这可能导致位于或靠近一个或多个导电引脚44的外表面61处的一个或多个微裂纹63。拉拔是这样金属加工工艺，该工艺涉及通过在模具的出口侧施加拉力而将材料拉伸穿过模具。由于该拉拔工艺，被拉伸的钢丝——其后来形成为导电引脚44——可能具有位于或靠近其外表面61处的微裂纹63。微裂纹63可能沿导电引脚44的纵向方向X延伸足够的长度，超出施加有密封材料58的密封区域。由于微裂纹63的尺寸和密封材料58的粘度，当在熔融温度下密封材料58填充围绕导电引脚44的空间时，密封材料58可能不会流动到完全填满微裂纹63。因此，微裂纹63有可能会形成泄漏路径并影响电力端子馈通装置的长期的气密完整性。
参照图7A和7B，根据本公开，导电引脚44上形成有外周槽口60。即使在存在微裂纹63的情况下，带有槽口式导电引脚44的电力端子馈通装置也能更稳定地保持长期的气密完整性。当导电引脚44的外表面上形成有外周槽口60时，在熔融温度下密封材料58可以容易地流动到外周槽口60内并且填充在外周槽口60内。当密封材料58冷却后，在外周槽口60中形成突起70以填充微裂纹63的至少一部分并且阻断任何可能的穿过气密密封的泄漏路径。
当与现有技术的电力端子馈通装置相比较时，对根据本公开构造的馈通装置进行的测试，包括高压氦气测试、标准压氦气测试以及氮气气 泡测试(即，对于含气封装的泄漏测试)，已经显示出气密密封失效的减小和可靠性的提高。表1示出了本公开的电力端子馈通装置(测试物A)和现有技术的电力端子馈通装置(测试物B)的测试结果。测试物A和B都包括先前由于具有可能导致馈通装置中的泄漏的微裂纹而被视为废品弃用的导电引脚。对一些废品引脚进行机加工以在外表面上形成两个外周槽口60以阻断可能的泄漏路径，并且将其结合到测试物A中的电力端子馈通装置内。一些废品引脚不经受进一步的机加工过程或处理并且结合到测试物B中的电力端子馈通装置内。被测试的本公开的电力端子馈通装置包括具有两个间隔开的外周槽口60的导电引脚，其中每个槽口具有在大约31μm到大约100μm范围内的深度。
表1
如测试结果显示的那样，与不具有槽口式引脚的电力端子馈通装置相比，具有槽口式引脚的电力端子馈通装置表明失效率明显降低。因此，可以合理地推出下面的结论：尽管导电引脚上具有微裂纹，外周槽口也会提高密封材料与导电引脚之间的气密密封。
表2示出了类似于表1中的测试结果。类似地，测试物A和B包括 先前由于具有可能导致馈通装置中的泄漏的微裂纹而被视为废品弃用的导电引脚。对一些废品引脚进行机加工以在外表面中形成两个外周槽口60，并且将其结合到测试物A中的电力端子馈通装置内。一些废品引脚不经受进一步的机加工过程或处理并且结合到测试物B中的电力端子馈通装置内。但是，在表2中，导电引脚的外周槽口的深度范围更大，大约为从103μm到大约188μm。
表2
从表2中示出的结果，可以合理地推出外周槽口的深度的增加未必会更有效地阻断泄漏路径。
第二实施方式
参照图8，根据本公开的第二实施方式的导电引脚72可以仅限定出一个槽口74，该槽口74位于导电引脚72的外表面76上并位于熔接有密封材料的密封区域中。此外，槽口74的周缘可以相对于导电引脚的纵向轴线呈除90°以外的角度地环绕导电引脚。在槽口74限定出围绕引脚的闭合路径的情况下(即，在槽口62的起点与槽口62的终点重合的情况下)，槽口74可以有效地阻断可能的泄漏路径。
第三实施方式
参照图9A和9B，根据本公开的第三实施方式的导电引脚80仅限 定出一个凹口。该凹口是宽外周槽82的样式。宽外周槽82可以通过磨削或轧制或其它合适的机加工或锻造操作形成。外周槽82可以具有邻近外表面86的敞开端84和与敞开端84相反的底端88。敞开端84和底端88限定出深度d。
敞开端84比底端88更宽，使得密封材料58能够容易地流动到外周槽82内。外周槽82位于底壁46的开口56内并位于引脚80的熔合有密封材料的密封区域内。
当导电引脚80的直径D处于2.276mm到2.287mm的范围内并且导电引脚的长度大约为26.97mm时，微裂纹的长度可能处于51μm到168μm的范围内。外周槽82形成为具有等于或小于250μm的深度d以有效地阻断和减少泄漏路径。已经证实等于或小于150μm的槽深度更令人满意。槽宽度大约为3mm。因此，槽深度相对于引脚直径的比率(d/D)可以等于或小于0.009，优选地小于0.006。
可以理解和了解的是外周凹口(包括但不限于例如槽口、槽、和凹部)的形状和尺寸可以基于应用而改变，只要在熔融温度下密封材料能够流动到外周凹口内即可。
外周槽82的增加的宽度允许在外周槽82内形成比第一实施方式的突起更大的突起以有效地阻断泄漏路径。例如，气泡测试已经显示，相比于具有无任何外周槽的引脚的馈通装置，该实施方式的馈通装置具有更低的失效率。
在表3中，组1包括93,014个包括具有该实施方式的外周槽的导电引脚的馈通装置，而组2包括92,170个包括无任何外周槽的导电引脚的馈通装置。组1和组2的馈通装置经受气泡测试。
如示出的那样，在组1的93,014个馈通装置中有1个未通过气泡测试，而在组2的92,170个馈通装置中有15个未通过气泡测试。组1中的馈通装置的失效率是11PPM(百万分之一)，这低于组2中的馈通装置的141PPM的失效率。
表3
对失效的馈通装置的分析显示出馈通装置的泄漏是因为引脚上的表面微裂纹。具有外周槽的馈通装置的失效率较低表明外周槽有效地阻断了泄漏路径并降低了失效率。
第四实施方式
参照图10A和10B，根据本公开的第四实施方式的导电引脚90可以包括外周槽92形式的凹口。外周槽92具有圆形的轮廓，与图9B中示出的梯形的轮廓形成对比。外周槽92可以具有与图9A和9B中类似的槽深度相对于引脚直径(d/D)的比率。外周槽92通过轧制形成。
即使沿导电引脚44、82、90的表面的长度可能存在微裂纹，本公开的导电引脚44、82、90也使得能够在导电引脚44、82、90与玻璃材料之间形成气密密封。本公开的引脚设计提供了导电引脚的供应者的灵活性，以便于用线材原材料(raw wire material)制造导电引脚。此外，本公开的引脚设计消除了通过大量测试来拣选具有裂纹情况的线材或引脚的需求。本公开的引脚设计还在无需昂贵的退火过程的情况下降低了包括本公开导电引脚的馈通装置的失效率。因此，能够降低用于制造本公开的导电引脚的成本。
本说明书在本质上只是示例性的，因此，不偏离本公开的要旨的改变应包括在本公开的范围内。从以下提供的详细描述中，本发明的进一步应用的领域将变得明显。应当理解的是本说明书和具体的示例，虽然指出了本发明的优选实施方式，但是只用于说明的目的而并不用于限制本公开的范围。
Claims (9)
1.一种电力端子馈通装置，包括：
壳体，所述壳体限定出穿过所述壳体的开口；
至少一个导电引脚，所述至少一个导电引脚延伸穿过所述开口并且限定出外表面，并且其中，在所述至少一个引脚的所述外表面中形成有微裂纹，所述微裂纹沿所述至少一个引脚的纵向轴线的方向延伸；以及
密封玻璃，所述密封玻璃填满所述开口，并且熔接到所述至少一个导电引脚和所述壳体以提供所述至少一个引脚与所述壳体之间的气密密封；
其特征在于，所述至少一个导电引脚包括位于其外表面中的至少一个外周凹口，所述凹口位于所述开口内并且在所述至少一个导电引脚的径向方向上具有31μm到250μm的深度，所述凹口与所述微裂纹相交，并且所述密封玻璃填充所述凹口以阻断穿过所述气密密封的泄漏路径。
2.如权利要求1所述的电力端子馈通装置，其中，所述至少一个导电引脚包括两个外周槽口，所述两个外周槽口沿所述导电引脚的纵向方向间隔开3mm。
3.如权利要求2所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周槽口的深度处于31μm到188μm的范围内。
4.如权利要求2所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周槽口的深度处于31μm到100μm的范围内。
5.如权利要求2所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周槽口的深度相对于所述导电引脚的直径的比率是0.0135到0.0826。
6.如权利要求1所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周凹口限定出沿所述导电引脚的纵向方向的宽度，所述宽度为3mm。
7.如权利要求6所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周凹口的深度为150μm。
8.如权利要求7所述的电力端子馈通装置，其中，所述外周凹口的深度相对于所述导电引脚的直径的比率等于或小于0.006。
9.如权利要求1所述的电力端子馈通装置，其中，所述导电引脚限定出单个凹口，所述单个凹口呈宽度为3.0mm的轧制槽形式。
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