CN2867539Y - 长寿命防爆型压敏电阻器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压敏电阻器。本压敏电阻器具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层，在所述壳体上设置使粉末容纳腔与壳体外部相连通的排气口，其特征是在所述排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。本实用新型的改进方案既能提高压敏电阻器耐受浪涌冲击的能力，进而延长压敏电阻器的使用寿命，又不会因绝缘裹封层的材质及厚度的变化而削弱产品的防潮能力，同时，还保留了产品的防爆性能。

Description

长寿命防爆型压敏电阻器

技术领域

本实用新型涉及一种压敏电阻器。

背景技术

压敏电阻器作为一种浪涌保护元件广泛地应用于各种电子设备中，在使用中发现，当外界浪涌能量超过压敏电阻的耐受能力时，压敏电阻会被击穿短路。在实际电路中，压敏电阻往往是跨接在电源的火线和零线之间，短路时瞬间能量很大，击穿损坏处会产生局部高温，可能会将压敏陶瓷基片外面裹封的绝缘防潮裹封层(通常以环氧树脂等有机材料为主要材料)引燃，严重时有可能导致空调等电器设备起火。

针对这一安全隐患，已经有一些技术措施被用以防止起火事故的发生。例如，本申请的发明人曾在中国实用新型专利ZL200420033754.9号中公开了一种具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器，该压敏电阻器具有壳体和包封在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上设置有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至绝缘壳体之外，其特征是所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成密闭的粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层。该专利给出的技术方案极其简单却又行之有效，它解决了长期以来在压敏电阻器制造领域存在的技术难题，产品的制造成本增加不多，可以有效地防止由于弧光放电引起的电器燃烧事故，且能够缓解高热向外壳的传递，减轻瓷体炸裂生成的破坏，用户也能够方便地使之与现有电路板配套使用。另外，在上述专利中，还给出了在壳体的壳壁上设置气孔的进一步改进方案，以便在压敏电阻击穿短路时及时释放壳体内生成的高热气体，这样，即使采用较薄或强度较低的壳体，也能够尽量避免壳体在压敏电阻击穿短路时出现炸裂，从而有利于降低产品的制作成本。

上述专利所给出的技术方案虽然具有诸多优点，但是，近期的研究表明，还可以对上述专利的技术方案进行优化，从而可以进一步地延长产品的寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是对上述现有产品的结构进行改进，以便提供一种长寿命防爆型压敏电阻器。

为了达到上述实用新型目的，我们对现有压敏电阻器的结构、影响使用寿命的因素及解决方案进行了研究。通过大量的实验，我们发现：压敏电阻在浪涌的冲击下产生的过热现象是造成压敏电阻主体损坏的主要原因，这也是影响压敏电阻寿命的主要原因。实验结果表明，现有的由环氧树脂包封的瓷片直径为14毫米的普通压敏电阻器大约在60次3KA、脉冲宽度为20微秒的浪涌电流的冲击下就会发生损坏，如果将上述普通压敏电阻器置入充填有石英砂的壳体内，让石英砂将该普通压敏电阻器包裹，亦即构成与上述ZL200420033754.9号专利中公开的具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器相同的结构，则由于石英砂能够较快地吸收压敏电阻器在受到浪涌冲击时产生的热量，起到了散热器的功能，相应可以明显地提高压敏电阻器耐受浪涌冲击的能力，进而延长压敏电阻器的使用寿命。

受上述实验结果的启发，我们认为，如果对ZL200420033754.9号专利公开的具有灭弧阻燃功能的压敏电阻器进行再次改进，在制作压敏电阻主体时，尽量减薄包封在压敏陶瓷基片外部的绝缘裹封层(如环氧树脂裹封层)的厚度，或者更进一步地采用易于传热的绝缘裹封材料(如有机硅树脂或有机硅漆、绝缘清漆等)来充当绝缘裹封层，让压敏电阻在受到浪涌冲击时产生的热量尽可能迅速地向石英砂等绝缘不燃粉末传导，则会更为有效地提高压敏电阻器耐受浪涌冲击的能力，延长压敏电阻器的使用寿命。附带说明一下，由于压敏电阻主体有了绝缘不燃粉末层和壳体的防护，采用较薄或强度稍低的绝缘裹封层是可行的，这一技术措施并不会对压敏电阻主体的安全性造成不利影响。

接下来的实验证实了我们的分析，当采用易于传热的有机硅树脂或有机硅漆作为绝缘裹封层时，或将环氧树脂裹封层制作得较薄时(相对于现有产品而言)，都可以大大提高压敏电阻器耐受浪涌冲击的能力。

但由此引发了一个新的问题：在采用易于传热的有机硅树脂或有机硅漆作为绝缘裹封层时，或将环氧树脂裹封层制作得较薄时，产品的抗潮湿性能会下降，即外部的湿汽会从壳体的壳壁上设置的气孔进入壳体之内，并穿过较薄或抗潮性能较差(但传热性能较好)的绝缘裹封层，造成压敏电阻器电性能受潮劣化，这也会缩短产品的使用寿命。当然，如果不在壳体上设置气孔，就可以避免湿汽进入壳体，提高产品的防潮性能，但这又违背了ZL200420033754.9号专利方案的初衷，不能在压敏电阻击穿短路时及时释放壳体内生成的高热气体，避免壳体在压敏电阻击穿短路时出现炸裂。因此，延长产品寿命和防止产品炸裂在技术处理上似乎是相互矛盾的，从而构成了一个技术难题。

针对这一新的技术问题，我们提出了这样一种技术方案：在壳体的排气口处设置可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构，从而能够在常态下使排气口处于封闭状态，避免湿气从排气口进入壳体内部，提高产品的防潮性能。在非常态下(即压敏电阻被击穿短路时)，上述排气口封堵结构会在高压气体冲击下及时开启泄压，仍然可以避免壳体在压敏电阻击穿短路时出现炸裂。

具体来说，本实用新型的压敏电阻器具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上设置有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层，在所述壳体上设置使粉末容纳腔与壳体外部相连通的排气口，其特征是在所述排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。

在本实用新型中，上述排气口封堵结构可为封堵片或小型的泄压阀结构等等。在实际制作产品时，上述排气口封堵结构开启压力的设定可根据产品的具体要求而定，只要在产品出现击穿短路时能够自动开启，排放壳体内产生的气体即可，其泄压排气的机理与现有的压力锅相类似。

从简化产品结构、降低产品造价的角度考虑，本实用新型推荐采用封堵片作为上述排气口封堵结构。所采用的封堵片可以是粘贴在壳体上并将排气口封堵的封堵片(如铝箔片、塑料薄膜等等)，也可以是周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片。

在采用周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片这一结构形式时，该封堵片可以与壳体同材质，也可以不同材质。当二者采用相同材质时，上述封堵片可以直接在制作壳体时形成。较为简便易行的方案有二：

方案一：在壳体上预设一个(或数个)环状的薄弱部，如环状沟槽或由多个断点状凹坑并排列成环状的环状凹坑组，该环状薄弱部之内圈围的壳体部分即构成上述封堵片，同时，封堵片所在的部位也即构成预留的排气口。在此结构中，可以变通地视为是封堵片的周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵。当受到高压气体冲击时，上述环状薄弱部破裂，由环状薄弱部圈围的封堵片全部或部分脱离壳体，使排气口开启。

方案二：在壳体上预设一个(或数个)块状的薄弱区域，如块状的凹坑，且该块状凹坑部位的壳体极薄，该块状薄弱部所圈围的壳体部分即构成上述封堵片，同时，封堵片所在的部位也即构成预留的排气口。在此结构中，也可以变通地视为是封堵片的周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵。在受到高压气体冲击时，上述块状薄弱部会出现破裂，从而使排气口开启。

在本实用新型中，所述绝缘裹封层可以是有机硅树脂构成的裹封层或有机硅漆构成的裹封层、酚醛树脂构成的裹封层、绝缘清漆构成的裹封层、环氧树脂构成的裹封层等等。

从传热效果较好的角度考虑，本实用新型特别推荐采用有机硅树脂构成的裹封层，所说的有机硅树脂可以直接采用现有的市售产品或按现有的制造方法进行配制，如中国实用新型专利85103446号给出的耐高温有机硅树脂的制造方法等等。

在本实用新型中，所说的绝缘不燃粉末的粒径通常较小，实际上，也可以将其称之为绝缘不燃颗粒。

在本实用新型中，上述绝缘不燃粉末的粒径不会受到壳体排气口口径的限制。也就是说：即使绝缘不燃粉末的粒径小于壳体排气口的口径，但由于壳体排气口在常态下处于封闭状态，因此绝缘不燃粉末也不会向外泄漏。所以，在实用新型中，除可以采用石英砂或云母粉、氧化铝粉等充当上述绝缘不燃粉末之外，还可以采用粒径较小但阻燃效果更好的粉状无机阻燃剂，如氢氧化铝粉末或氢氧化镁粉末等等，进而可以起到更好的阻燃效果。当采用上述氢氧化铝粉末或氢氧化镁粉末等粉状无机阻燃剂时，一旦压敏电阻主体短路并产生局部高温，与压敏电阻主体的外壁相接触的粉状无机阻燃剂就会受热分解并释放出水，所释放出的水会在高温下蒸发为水蒸汽，再由壳体排气口向外排出，与此同时，压敏电阻主体的温度也会由此而下降，从而起到更好的阻燃效果。当然，也还可以从传热的角度考虑，选取传热效果较好的绝缘不燃粉末。

另外，从降低产品制作成本等角度考虑，上述绝缘不燃粉末仍然以采用原料来源广泛、价廉且阻燃及吸热效果均佳的石英砂较好。

在本实用新型中，上述绝缘不燃粉末可以填满整个粉末容纳腔，但也可以不填满整个粉末容纳腔。

本实用新型具有如下优点：本实用新型的改进方案极其简单却又行之有效，它既能通过对绝缘裹封层的材质及厚度的选取来加快压敏电阻主体的热量释放速度，提高压敏电阻器耐受浪涌冲击的能力，进而延长压敏电阻器的使用寿命，又不会因绝缘裹封层的材质及厚度的变化而削弱产品的防潮能力，同时，还保留了现有专利产品的防爆性能。经实际验证，当采用传热性能较好(但抗潮性能较差)的有机硅树脂构成上述绝缘裹封层，并采用石英砂构成绝缘不燃粉末层时，瓷片直径为14毫米的压敏电阻器耐受3KA浪涌电流冲击的次数可以达到200次左右，即为现有同类产品的3倍以上，从而大大延长了产品的使用寿命。另外，与现有产品的敞开式排气口结构相比较，由于本产品中设置有使壳体内腔完全密闭的排气口封堵结构(实验中所采用的封堵片是粘贴在壳体上并将排气口封堵的铝箔片)，产品的防潮性能并没有被削弱，甚至有所增强；在压敏电阻器被击穿短路时，上述排气口封堵结构会在高压气体的作用下迅速开启，不会出现壳体炸裂的现象。在采用本实用新型的技术方案之后，产品的制造成本增加并不多。而且，在常态下，所设置的排气口封堵结构将排气口完全封闭，因此本实用新型的技术方案还可以产生以下意想不到的技术效果：

a、可以防止绝缘不燃粉末从排气口向外泄漏，避免绝缘不燃粉末对电路板造成粉尘污染，这一点对于某些精密电器尤其重要；

b、对绝缘裹封层的材质选取不会受到防潮性能的限制，绝缘裹封层的选材范围被进一步扩宽，相应可以优选传热性能更好的裹封材料；

c、所采用的绝缘不燃粉末的粒径也不会受到排气口口径的限制，相应地可以采用粒径较小但阻燃效果更好的粉状无机阻燃剂，进而可以起到更好的阻燃效果；

d、当在壳体上开设上述排气口时，排气口的形状及大小、方位均不再受到限制，这也有利于产品的制作；而在制作前述现有产品时，必须适当选择排气口的孔径和绝缘不燃粉末层中的粉末粒径，使粉末既不会从处于敞开状态的排气口漏出，又不会对排气口造成堵塞。

本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例1中压敏电阻器的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图1的B-B剖视图。

图5是实施例2中压敏电阻器的结构示意图。

图6是图5的C-C剖视图。

图7是图5的俯视图。

图8是图5的D-D剖视图。

图9是图5中压敏电阻器的封堵片被高压气体冲掉而形成排气口的结构示意图。

图10是实施例3中压敏电阻器的结构示意图。

图11是图10的E-E剖视图。

图12是图10的F-F剖视图。

图13是实施例4中压敏电阻器的结构示意图。

图14是图13的G-G剖视图。

图15是图13的俯视图。

图16是图13的H-H剖视图。

图17是图13中压敏电阻器的封堵片被高压气体冲掉而形成排气口的结构示意图。

图18是实施例5中压敏电阻器的结构示意图。

图19是图18的K-K剖视图。

具体实施方式

实施例1：如图1～4所示，本实施例中的压敏电阻器具有壳体1和盛装在壳体1内的压敏电阻主体2，所述压敏电阻主体2由压敏陶瓷基片3和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层4构成，在所述压敏陶瓷基片3的表面设置有两个分离的内电极5、6，在压敏电阻主体2上设置有第一引出电极7和第二引出电极8，所述第一引出电极7的一端和第二引出电极8的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极5、6导电连接，所述第一引出电极7的另一端和第二引出电极8的另一端穿出绝缘裹封层4并延伸至壳体1之外，所述壳体1的内壁与压敏电阻主体2的外壁之间具有间隙并构成粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层9，在所述壳体1上设置使粉末容纳腔与壳体外部相连通的排气口10，其特征是在所述排气口10处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。

在本实施例中，上述排气口封堵结构为粘贴在壳体上并将排气口10封堵的封堵片11(本例中的封堵片11为铝箔片)。同时，上述绝缘裹封层4是由有机硅树脂构成的裹封层。上述绝缘不燃粉末层9为石英砂构成的石英砂层。

实施例2：如图5～8所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例1相似，所不同的是，在本实施例中，所述排气口封堵结构为周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片12。本实施例在壳体1上预设了一个环状的薄弱部，即环状沟槽13，该环状沟槽13之内圈围的壳体部分即构成上述封堵片12，同时，封堵片12所在的部位也即构成了预留的排气口10(参见图9)。在此结构中，可以变通地视为是封堵片12的周边与排气口10的内壁固定连接并将排气口10封堵。如图9所示，当受到高压气体冲击时，上述环状薄弱部破裂，由环状沟槽13圈围的封堵片12全部或部分脱离壳体，使排气口10开启。此外，上述环状沟槽13也可以由多个排列成封闭环状的点状凹坑构成(即构成虚线状的环状凹坑组)。

本实施例中的绝缘裹封层4是由环氧树脂构成的裹封层。所述绝缘不燃粉末层9为氢氧化铝粉末构成的氢氧化铝粉末层。

在本实施例中，上述环状沟槽13朝向壳体外部。

实施例3：如图10～12所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，所不同的是，在本实施例中，上述环状沟槽13朝向壳体内部。

实施例4：如图13～16所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例2相似，即排气口封堵结构为周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片12。所不同的是，在本实施例中，在壳体1上预设一个(或数个)块状的薄弱区域，如块状的凹坑14，且该块状凹坑部位的壳体极薄，该块状薄弱部所圈围的壳体部分即构成上述封堵片12，同时，封堵片所在的部位也即构成预留的排气口10(参见图17)。在此结构中，也可以变通地视为是封堵片12的周边与排气口10的内壁固定连接并将排气口10封堵。如图17所示，在受到高压气体冲击时，上述块状薄弱部会出现破裂，从而使排气口10开启。

本实施例中的绝缘裹封层4是由环氧树脂构成的裹封层。所述绝缘不燃粉末层9为氢氧化镁粉末构成的氢氧化镁粉末层。

在本实施例中，上述块状的凹坑14朝向壳体外部。

实施例5：如图18、19所示，本实施例中的压敏电阻器与实施例4相似，所不同的是，在本实施例中，上述块状的凹坑14朝向壳体内部。

Claims (7)

1、一种长寿命防爆型压敏电阻器，具有壳体和盛装在壳体内的压敏电阻主体，所述压敏电阻主体由压敏陶瓷基片和将压敏陶瓷基片包封的绝缘裹封层构成，在所述压敏陶瓷基片的表面设置有两个分离的内电极，在压敏电阻主体上设置有第一引出电极和第二引出电极，所述第一引出电极的一端和第二引出电极的一端分别与所述压敏陶瓷基片表面的两个内电极导电连接，所述第一引出电极的另一端和第二引出电极的另一端穿出绝缘裹封层并延伸至壳体之外，所述壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间具有间隙并构成粉末容纳腔，在所述粉末容纳腔内充填有绝缘不燃粉末并构成将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层，在所述壳体上设置有使粉末容纳腔与壳体外部相连通的排气口，其特征是在所述排气口处设置有可在高压气体冲击下开启的排气口封堵结构。

2、如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是所述排气口封堵结构为粘贴在壳体上并将排气口封堵的封堵片。

3、如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是所述排气口封堵结构为周边与排气口的内壁固定连接并将排气口封堵的封堵片。

4、如权利要求1所述的压敏电阻器，其特征是所述绝缘裹封层是由有机硅树脂构成的裹封层。

5、如权利要求1或2或3或4所述的压敏电阻器，其特征是所述绝缘不燃粉末层为石英砂构成的石英砂层。

6、如权利要求1或2或3或4所述的压敏电阻器，其特征是所述绝缘不燃粉末层为氢氧化铝粉末构成的氢氧化铝粉末层。

7、如权利要求1或2或3或4所述的压敏电阻器，其特征是所述绝缘不燃粉末层为氢氧化镁粉末构成的氢氧化镁粉末层。

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