CN212162147U - 气密端子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种气密端子，其使用适合于大电流容量化的复合玻璃。该气密端子包括：金属外圈，其具有至少一个贯穿孔；导线，其插入并贯通该金属外圈的所述贯穿孔，且至少包含低电阻导体；及绝缘玻璃，其用于密封金属外圈与导线，绝缘玻璃由复合玻璃制成，该复合玻璃利用内层材料和外层材料而构成，所述内层材料为高膨胀玻璃，所述外层材料以覆盖所述内层材料的方式而配置，且相对于内层材料为低膨胀玻璃，内层材料例如由硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸锌盐玻璃、碱金属硼硅酸盐玻璃、碱土金属硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃中的任一种玻璃材料制成。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种使用复合玻璃材料作为绝缘材料的气密端子。
背景技术
气密端子利用绝缘材料将导线气密地密封在金属外圈的插入孔内，并且在向气密容器内容纳的电气设备或元件供电，或者从电气设备或元件向外部导出信号时被使用。特别是，利用绝缘玻璃将金属外圈与导线密封的GTMS(Glass-to- Metal-Seal，玻璃-金属密封)类型的气密端子大致分为两种类型：匹配密封型与压缩密封型。上述气密端子为了确保可靠性高的气密密封，重要的是适当地选择外圈及导线的金属材料与绝缘玻璃的热膨胀系数。密封用绝缘玻璃由金属外圈及导线的材料、所需温度分布及其热膨胀系数决定。在匹配密封的情况下，按照金属材料与绝缘玻璃的热膨胀系数尽可能一致的方式选择密封材料。另一方面，在压缩密封时，为了使金属外圈压缩绝缘玻璃及导线，特意选择热膨胀系数不同的金属材料与绝缘玻璃的材料。
现有的气密端子为了确保高气密可靠性及电绝缘性，在匹配密封型气密端子中，金属外圈及导线材使用热膨胀系数在较大温度范围内与玻璃材料一致的可伐合金(Fe54％、Ni28％、Co18％)，利用由硼硅酸盐玻璃制成的绝缘玻璃将两者密封，在压缩密封型气密端子中，为了在工作温度范围内对玻璃施加同心圆状的压缩应力，使用碳钢或不锈钢等钢制成的金属外圈、以及铁镍合金(Fe50％、 Ni50％)或铁铬合金(Fe72％、Cr28％)等铁合金制成的导线材料，并通过由钠钡玻璃制成的绝缘玻璃将两者密封。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JPS61-260560A号公报。
实用新型内容
实用新型要解决的问题
近年来，气密端子越来越需要大电流容量化。例如，当用于在便利店等空间有限的店铺内设置的冷冻机时，要求小型且高性能的压缩机。因此，近年来主要用于商业用途的压缩机相比以往其尺寸趋于小型化，但随着冷冻机的能力提升，流经压缩机内安装的气密端子的最大电流值也趋于上升。以往，从机械强度及耐热性观点考虑，对于冷冻机用气密端子的导线销大多使用铁合金等高电阻金属作为导线材料。因此，特别是在适合大功率用途的气密端子中，过负载时用于密封导线材料的绝缘玻璃被焦耳热熔化的危险性增大。此外，还提出将大功率用途的气密端子的导线从以往的铁合金制导线材料变更为铜或铝合金等低电阻金属制导线材料。
为了增加气密端子的电流容量，如果可以使用由铜或铝等低电阻导体制成的线径相对较大的导线，则变得方便。但是，这些低电阻导体具有较大热膨胀系数，如果用热膨胀系数较小的绝缘玻璃、如硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃进行密封，则随着低电阻导体导线的膨胀与收缩而在半径方向上产生拉伸应力，结果存在以下缺点：密封界面或导线轴向上出现贯穿玻璃内部的裂缝，从而容易发生漏电的不良情况。此外，当为了使热膨胀匹配上述低电阻导体，而使用Na2O、K2O等含量增加的高碱金属玻璃来增大绝缘玻璃的膨胀系数时，存在玻璃的化学耐久性明显下降而无法实用化的问题。
本实用新型的目的是提供一种气密端子，其使用适合于大电流容量化的复合玻璃。
用于解决问题的方案
根据本实用新型，提供一种气密端子，包括：金属外圈，其具有至少一个贯穿孔；导线，其插入并贯通所述金属外圈的贯穿孔，且包含低电阻导体；及绝缘玻璃，其用于密封金属外圈与导线，该绝缘玻璃由复合玻璃制成，该复合玻璃由内层材料和外层材料构成，所述内层材料是高膨胀玻璃，所述外层材料至少覆盖所述内层材料，且相对于该内层材料为低膨胀玻璃。上述绝缘玻璃通过在高膨胀玻璃的内层材料的表面设置由膨胀系数低于内层材料的玻璃制成的外层材料，即使在气密端子的密封材料中使用化学耐久性不佳的高膨胀玻璃，由于高膨胀玻璃的露出表面被低膨胀玻璃即外层材料覆盖，因此也能够在使用时无需担心内层材料玻璃的化学耐久性。此外，密封时从加热到冷却的过程中，伴随所述内层材料的收缩，外层材料产生大的压缩应力，利用该压缩应力增强外层材料的玻璃，从而提高外层材料玻璃的机械强度。
附图说明
图1表示本实用新型涉及的气密端子10的俯视图。
图2表示本实用新型涉及的气密端子10的正视图，并且表示沿图1的D-D 线切断的正面局部剖视图。
图3表示本实用新型涉及的气密端子10的仰视图。
图4表示本实用新型涉及的气密端子20的俯视图。
图5表示本实用新型涉及的气密端子20的正视图，并且表示沿图4的D-D 线切断的正面局部剖视图。
图6表示本实用新型涉及的气密端子20的仰视图。
具体实施方式
如图1～图3所示，本实用新型涉及的气密端子10包括：金属外圈12，其具有至少一个贯穿孔11；导线13，其插入并贯通所述金属外圈12的贯穿孔11，且至少包含低电阻导体；及绝缘玻璃14，用于密封金属外圈12与导线13，绝缘玻璃14由复合玻璃制成，该复合玻璃利用配置在导线13一侧的高膨胀玻璃即内层材料14a、及相对于内层材料14a为低膨胀玻璃的外层材料14b而构成，该外层材料14b覆盖内层材料14a的外侧，配置在金属外圈12一侧。通过上述构成，提供如下气密端子：使用有助于增大电流容量的铜、铝等低电阻导体或包含这些低电阻导体的导线13，同时包括与其热膨胀系数相匹配的复合玻璃绝缘材料，该复合玻璃绝缘材料利用在外层材料产生的大的压缩应力来增强外层材料14b的玻璃，从而提高外层材料玻璃的机械强度，该压缩应力伴随在密封时从加热到冷却的过程中的所述内层材料14a的收缩而产生。
金属外圈12由铁或铁基合金制成，导线13由铜、铜合金、铝、铝合金等低电阻导体制成，或者如图5所示，由在钢材料的芯材23a上设置铜、铜合金、铝、铝合金等低电阻导体的外覆材料23b而得到的复合金属导线23制成。钢材料并无特别限定，例如优选JIS-SUH309、SUH310、SUH409、SUH409L、SUH446 等。
构成绝缘玻璃14的内层材料14a只要是膨胀系数比外层材料14b高的玻璃材料即可，可以使用任意材料。例如，内层材料14a可使用选自线膨胀系数在 12～18ppm/K范围的硼酸盐玻璃(B2O3)、硼硅酸盐玻璃(B2O3-SiO2)、硼酸锌盐玻璃(B2O3-ZnO)、碱金属硼硅酸盐玻璃(SiO2-B2O3-R2O[R是碱金属])、碱土金属硅酸盐玻璃(SiO2-RO[R是碱土金属])、磷酸盐玻璃(P2O5)中的任一种玻璃材料，更优选使用选自线膨胀系数在12～16ppm/K范围的硼酸盐玻璃(B2O3)、硼硅酸盐玻璃(B2O3-SiO2)、硼酸锌盐玻璃(B2O3-ZnO)、碱金属硼硅酸盐玻璃(SiO2-B2O3-R2O[R是碱金属])、碱土金属硅酸盐玻璃(SiO2-RO[R是碱土金属])、磷酸盐玻璃(P2O5)的组中的玻璃材料。内层材料14a优选不侵蚀导线13、难以扩散到外层材料14b并且不会消失的材料。绝缘玻璃14的外层材料14b只要是膨胀系数比内层材料14a低且化学耐久性、耐候性优异的玻璃材料即可，可以使用任意材料。例如，优选线膨胀系数为8～8.5ppm/K的钠钙玻璃。外层材料 14b利用伴随绝缘玻璃14密封时的冷却过程中的内层材料14a的收缩而产生的大的压缩应力，从而成为钢化玻璃。
另外，本说明书中以三端子的气密端子为例，但是，只要是利用玻璃在外圈将导线密封的气密端子，则可以使用任意形态，并不限定于例示的气密端子。
[实施例]
如图1～图3所示，本实用新型涉及的实施例1的气密端子10包括：碳钢制金属外圈12，其具有3个贯穿孔11；铜合金制导线13，其插入并贯通所述金属外圈12的贯穿孔11；及绝缘玻璃14，其用于密封金属外圈12与导线13，绝缘玻璃14由复合玻璃制成，该复合玻璃利用内层材料14a和外层材料14b构成，所述内层材料14a配置在导线13一侧，是线膨胀系数为12ppm/K的碱金属硼硅酸盐玻璃(SiO2-B2O3-R2O)；所述外层材料14b覆盖内层材料14a的外侧，配置在金属外圈12一侧，是线膨胀系数为8ppm/K的钠钙玻璃。
如图1～图3所示，本实用新型涉及的实施例2的气密端子10包括：不锈钢制金属外圈12，其具有3个贯穿孔11；铜合金制导线13，其插入并贯通所述金属外圈12的贯穿孔11；及绝缘玻璃14，用于密封金属外圈12与导线13，绝缘玻璃14由复合玻璃制成，该复合玻璃利用内层材料14a和外层材料14b构成，所述内层材料14a配置在导线13一侧，是线膨胀系数为16ppm/K的磷酸盐玻璃 (P2O5)；所述外层材料14b覆盖内层材料14a的外侧，配置在金属外圈12一侧，是线膨胀系数为8.3ppm/K的钠钙玻璃。
如图4～图6所示，本实用新型涉及的实施例3的气密端子20包括：不锈钢制金属外圈22，其具有3个贯穿孔21；复合金属导线23，其插入并贯通所述金属外圈22的贯穿孔21，并在钢材制成的芯材23a上设置有铜合金制成的外覆材料23b；及绝缘玻璃24，其用于密封金属外圈22与导线23，绝缘玻璃24由复合玻璃制成，该复合玻璃由内层材料24a和外层材料24b构成，所述内层材料24a配置在导线23一侧，是线膨胀系数为15ppm/K的碱金属硼硅酸盐玻璃 (SiO2-B2O3-R2O)；所述外层材料24b覆盖内层材料24a的外侧，配置在金属外圈22一侧，是线膨胀系数为8.3ppm/K的钠钙玻璃。
如图4～图6所示，本实用新型涉及的实施例4的气密端子20包括：不锈钢制成的金属外圈22，其具有3个贯穿孔21；复合金属导线23，其插入并贯通所述金属外圈22的贯穿孔21，并且在钢材制成的芯材23a上形成有铜合金制成的外覆材料23b；及绝缘玻璃24，其用于密封金属外圈22与导线23，绝缘玻璃 24由复合玻璃制成，该复合玻璃由内层材料24a和外层材料24b构成，所述内层材料24a配置在导线23一侧，是线膨胀系数为12ppm/K的硼酸锌盐玻璃 (B2O3-ZnO)；所述外层材料24b覆盖内层材料24a的外侧，配置在金属外圈22 一侧，是线膨胀系数为8ppm/K的钠钙玻璃。
本实用新型涉及的气密端子的外覆材料可利用表面形成有镍、镍磷、镍硼等所需精加工镀覆层的材料。此外，上述实施例中记载的芯材只要可构成外覆材料的基体(base)结构即可，可使用任意材料，例如并不限于钢材、不锈钢，也可以适当地使用Fe-Ni合金、Fe-Cr合金等。同样，记载于实施例的外层材料只要是膨胀系数比内层材料低且化学耐久性、耐候性优异的玻璃材料即可，并不限于钠钙玻璃，可使用任意玻璃材料，例如，可利用硼硅酸玻璃、钠钡玻璃、碱土金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属硼硅酸盐玻璃等。也可以在本实用新型的气密端子的导线及金属外圈的一部分设置硅酮树脂等绝缘被覆层。
工业上可利用性
本实用新型尤其可利用于需要耐高电压、高电流且气密性高的气密端子。
附图标记说明
10气密端子；11贯穿孔；12金属外圈；13导线；14绝缘玻璃；14a内层材料；14b外层材料；20气密端子；21贯穿孔；22金属外圈；23导线；23a 芯材；23b外覆材料；24绝缘玻璃；24a内层材料；24b外层材料。
Claims (10)
1.一种气密端子，其特征在于，包括：金属外圈，其具有至少一个贯穿孔；导线，其插入并贯通所述金属外圈的所述贯穿孔，且至少包含低电阻导体；及绝缘玻璃，其用于密封所述金属外圈与所述导线，所述绝缘玻璃由复合玻璃制成，所述复合玻璃利用内层材料和外层材料而构成，所述内层材料为高膨胀玻璃，所述外层材料以覆盖所述内层材料的方式配置，并且相对于所述内层材料为低膨胀玻璃。
2.根据权利要求1所述的气密端子，其中，
所述内层材料由硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸锌盐玻璃、碱金属硼硅酸盐玻璃、碱土金属硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃中的任一种玻璃材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的气密端子，其中，
所述内层材料的线膨胀系数为12～18ppm/K的范围。
4.根据权利要求1所述的气密端子，其中，
所述导线由复合金属导线制成，该复合金属导线在芯材设置有低电阻导体的外覆材料。
5.根据权利要求4所述的气密端子，其中，
在所述外覆材料的表面设置有镀覆层。
6.根据权利要求5所述的气密端子，其中，
所述镀覆层由镍、镍磷、镍硼中的任一种制成。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的气密端子，其中，
所述芯材由钢材、不锈钢、Fe-Ni合金、Fe-Cr合金中的任一种金属材料制成。
8.根据权利要求1所述的气密端子，其中，
所述低电阻导体由铜、铜合金、铝、铝合金中的任一种金属材料制成。
9.根据权利要求1所述的气密端子，其中，
所述外层材料由膨胀系数低于所述内层材料且化学耐久性、耐候性优异的玻璃材料制成。
10.根据权利要求9所述的气密端子，其中，
所述外层材料由钠钙玻璃、钠钡玻璃、碱土金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属硅酸硼玻璃中的任一种玻璃材料制成。
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| JP2020173982A (ja) | 2020-10-22 |
| JP7325214B2 (ja) | 2023-08-14 |
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