專利名稱：不具芯片的浪涌吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子元件，詳言之，是關(guān)于不具芯片的浪涌吸收器(管)。
導(dǎo)致浪涌離散波和靜電干擾等等為電子元件的根深抵固的障礙。高壓雜波會(huì)導(dǎo)致電子元件中半導(dǎo)體元件的錯(cuò)誤操作，且有時(shí)候甚至?xí)茐陌雽?dǎo)體或裝置本身。然而，使用浪涌吸收器可解決這些問(wèn)題。
傳統(tǒng)的浪涌吸收器一般在絕緣微間隙之間安置芯片或放電磁芯，且將所述芯片密封于玻璃殼體內(nèi)。例如，在由三鈴材料公司(Mitsubishi Materials K.K.公)所制造的微間隙浪涌吸收器中，在陶制磁芯上形成一層導(dǎo)電薄膜，且在芯片兩端固定有帽狀金屬電極。然后，藉由激光光束將導(dǎo)電薄膜移除，形成間隙或微間隙。其后，將以此方式形成的放電芯片(放電磁芯)密封于玻璃管內(nèi)。因此，在傳統(tǒng)芯片形式的浪涌吸收器內(nèi)，可由微間隙或稱(以間隙形式呈現(xiàn)溝槽)寬度決定放電電壓。
再者，傳統(tǒng)上，已知以微溝槽分割導(dǎo)電薄膜而形成的浪涌吸收器。然而，要在此種型式的浪涌吸收器中自由選擇切換電壓是很困難的，所以，嚴(yán)重地限制其使用性。為了克服這一缺點(diǎn)，美國(guó)專利第4,727,350號(hào)披露一種浪涌吸收器，它包含有交錯(cuò)式微溝槽之導(dǎo)電薄膜覆蓋柱狀管形磁芯，且將其密封于玻璃殼體內(nèi)。
在日本公開特許公報(bào)第平成8-306467號(hào)中，本發(fā)明設(shè)計(jì)人同樣提出了可解決上述問(wèn)題的浪涌吸收器。在此浪涌吸收器中，將管芯放置在殼體中的一對(duì)電極之間，且在氣室內(nèi)充滿惰性氣體。這種配置使得浪涌吸收器能吸收較傳統(tǒng)更高的切換電壓。
然而，上述每一個(gè)浪涌吸收器均是由預(yù)先形成決定其放電特性的放電芯片或放電管，然后將此芯片或管芯密封在殼體中進(jìn)行組裝制成的。因此其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造程序煩瑣，所以很難降低生產(chǎn)成本。特別是在最近幾年內(nèi)，要求浪涌吸收器安裝在電子元件內(nèi)以便可保護(hù)元件及減少電源供應(yīng)器的電壓波動(dòng)。因此，由于上述的種種問(wèn)題將直接導(dǎo)致整體裝備的成本增加。
另外，傳統(tǒng)浪涌吸收器放電電流將流過(guò)管芯。因此這些浪涌吸收器將無(wú)法抗衡高切換電壓，如10000伏特，且無(wú)法在吸收浪涌的同時(shí)，亦可完全吸收大量浪涌能。結(jié)果導(dǎo)致的問(wèn)題是，因?yàn)榇藲堄嚯妷海詫⒃陔娐废到y(tǒng)中產(chǎn)生伴隨電流(follow current)(這是由殘余電壓所引起的電流，將流入受保護(hù)的電子元件)。再者，在傳統(tǒng)裝置中，問(wèn)題是切換電壓將隨管狀磁芯的特性而變化。
為了解決此問(wèn)題，本實(shí)用新型之申請(qǐng)者在所提出的日本專利申請(qǐng)第平成10-189486號(hào)中提供因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而可大量制造的浪涌吸收器，它可適用在大范圍的浪涌電壓和最大浪涌電流的情況。
依據(jù)先前所提出的發(fā)明，本發(fā)明設(shè)計(jì)人提出可在大范圍切換電壓中進(jìn)行浪涌吸收的改進(jìn)式浪涌吸收器。此種浪涌吸收器可瞬間吸收大量的能量，因?yàn)樵谖胀徊ǖ耐瑫r(shí)，其電阻亦大大地降低?？梢源_保將先前在吸收浪涌波后所遺留下的任何殘余電壓完全去除。因此可避免由殘余電壓產(chǎn)生伴隨電流。再者，可藉由設(shè)計(jì)浪涌吸收器之各零件微調(diào)各種放電電壓、放電速度和浪涌波承受量(浪涌電流)的浪涌吸收器。
先前發(fā)明所提出的浪涌吸收器的特性是將一對(duì)具有導(dǎo)線端子的電極相隔一定距離放置，在此特定距離下，將殼體倆端熔化并使其熔接至放電極或?qū)Ь€端子上。
在先前的發(fā)明中，因?yàn)檫@對(duì)放電極精確地維持在此種配置下，所以可使放電極在殼體中相隔特定距離而互相對(duì)立。但是，當(dāng)維持此種配置時(shí)，另要加熱殼體，電極或?qū)Ь€端子焊接密封在殼體中。這種方式可任意選擇二個(gè)放電極之間的距離，并可方便地精確調(diào)整其距離。
然而，在上述背景技術(shù)中，必須使用具有不同直徑的各種放電極，以便提供用于各種浪涌電壓標(biāo)準(zhǔn)的浪涌吸收器。本浪涌吸收管的特性，特別是浪涌電壓和最大浪涌電流，是由對(duì)立放置的電極間隙、氣室大小、以及電極形狀等各種因素決定的。然而，放電極直徑是決定浪涌吸收器特性的最主要因素，因此，為處理各種標(biāo)準(zhǔn)的浪涌的電壓，必須提供各種具有不同半徑的電極。
已知如Ishizuka Electronic K.K.公司所制造的氣體管狀避雷器為典型的不具芯片的浪涌吸收器。在此傳統(tǒng)裝置中，其電極是對(duì)立放置的，且藉由如玻璃等絕緣材料使其分隔一定距離。然而，該避雷器對(duì)立電極間距離是由絕緣管的長(zhǎng)度來(lái)決定，并且絕緣管與電極焊接在一起。此種結(jié)構(gòu)需要準(zhǔn)備非常多的，具有不同長(zhǎng)度的絕緣管，以便提供不同型式對(duì)立的電極對(duì)，換句話說(shuō)，即各種距離間隔的對(duì)立的電極。因此利用這種結(jié)構(gòu)，在實(shí)際上不可能獲得不具芯片且能夠應(yīng)用在大范圍放電電壓及最大浪涌電流的浪涌吸收器。再者，因?yàn)榻^緣管是玻璃制的，并且電極間距是由絕緣管長(zhǎng)度來(lái)決定，所以假如絕緣管和電極是藉由加熱焊接在一起，則電極間之臨界距離將會(huì)隨時(shí)變動(dòng)。在此狀態(tài)下，不能使用加熱焊接，且必須在絕緣管和電極接點(diǎn)表面進(jìn)行熱熔接。在進(jìn)行熔接處理之期間，其氣室將因熔化等因素嚴(yán)重污染，并導(dǎo)致放電特性極度惡化。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題。本實(shí)用新型目的是為了提供具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，且能夠輕易地提供可處理很大浪涌波特性范圍的多重型式改進(jìn)的浪涌吸收管。
為了完成上述目的，本實(shí)用新型所提供的浪涌吸收器，包含一對(duì)具有做為放電極的已加寬尖端的導(dǎo)線端子；安裝及固定在導(dǎo)線端子上的導(dǎo)線部分的密封墊片和殼體；其中這對(duì)具有密封墊片，固定于其上的導(dǎo)線端子是從殼體雙側(cè)的開口端插入，當(dāng)將放電極維持在對(duì)立分開特定距離的位置時(shí)，該兩個(gè)密封墊片可隨意固定在殼體上。
再者，為了完成上述目的，本實(shí)用新型提供一種浪涌吸收器，它包含一對(duì)具有做為放電極的已加寬尖端的導(dǎo)線端；安裝及固定在導(dǎo)線端子上的導(dǎo)線部分的密封墊片和殼體，其中這對(duì)具有密封墊片固定于其上的導(dǎo)線端子是從殼體雙側(cè)的開口端插入，當(dāng)將放電極維持在對(duì)立且分開特定距離的位置時(shí)，該兩個(gè)密封墊片是焊接在殼體的內(nèi)壁。
依據(jù)本實(shí)用新型的裝置，放電極是由導(dǎo)線端子尖端變寬而形成的，它可從相同直徑導(dǎo)線端子經(jīng)過(guò)加寬程序而形成各種尺寸的放電極。因?yàn)楸緦?shí)用新型放電極并不需要固定在殼體上，所以可將具有相同尺寸不同直徑的放電極放在殼體內(nèi)側(cè)。使用相同直徑的導(dǎo)線端子和殼體，及為導(dǎo)線端子的尖端選擇各種放寬尺度的直徑，這樣可輕易地提供有不同標(biāo)準(zhǔn)浪涌電壓的浪涌吸收器。
再者，依據(jù)本實(shí)用新型的裝置，其殼體和密封墊片可以是固定的，也可以互換的，所以當(dāng)具有放電極導(dǎo)線端子的相關(guān)位置已精確固定時(shí)，將殼體加熱與密封墊片熔接在一起。在此方法中，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為可以輕易地，精確地完成各種形式電極的相對(duì)位置。
另外，本實(shí)用新型浪涌吸收器的特性為殼體的氣室充滿純凈、干燥的空氣或含有純凈、干燥空氣和惰性氣體或氫氣等混合氣體。
依據(jù)本實(shí)用新型這一構(gòu)思，當(dāng)將一對(duì)放電極分開特定空隙時(shí)，將放電極放置于殼體內(nèi)，氣室填滿純凈、干燥空氣和惰性氣體或氫氣體等之混合氣體。藉由這種特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使得浪涌吸收器可適當(dāng)?shù)靥幚砀咔袚Q電壓的浪涌波。再者，因?yàn)樵诮^緣體放電的同時(shí)，氣室內(nèi)的氣體阻抗是非常的低，所以當(dāng)浪涌電壓導(dǎo)致氣體的電介質(zhì)擊穿時(shí)，其操作阻抗將非常的低。因此，就算是高切換電壓下亦能瞬間吸收浪涌波，也可有效地避免典型殘余電壓生成。因?yàn)樵陔姌O間具有正常氣室的浪涌吸收器是公知的氣體管避雷器，所以密封在本實(shí)用新型氣室內(nèi)的氣體是絕緣純凈和干燥之氣體。因此，在氣室內(nèi)對(duì)立電極間所發(fā)生電介質(zhì)擊穿將維持在穩(wěn)定的狀態(tài)下，可確保提供一個(gè)非常有實(shí)用價(jià)值的浪涌吸收途徑。
再者，密封于氣室內(nèi)的純凈且干燥的氣體可以具有小于5％的相對(duì)濕度，且其純凈度為99.99％(0.5umDOP)，這比經(jīng)由過(guò)濾一般空氣而獲得的純凈度更高。
除了此干凈空氣，亦可將惰性氣體或如氫氣等活性氣體密封在本實(shí)用新型氣室內(nèi)是顯而易見(jiàn)的。使用含氫量1至10％氣體所獲得之結(jié)果顯示，其放電電壓變得更低且放電反應(yīng)速度變得更快。這樣的優(yōu)點(diǎn)是氣室內(nèi)空氣因氫氣的凈化作用而變得更干凈，因此在一連串的放電操作之后，可避免放電特性的惡化，因此使其可穩(wěn)定吸收浪涌。
本實(shí)用新型之另一個(gè)特征為密封墊片的形狀可以是具有中空內(nèi)通孔的玻璃或塑膠球狀體，也可以是取代球狀體的平面圓柱狀(盤狀)。當(dāng)將導(dǎo)線端子的含導(dǎo)線部分插入中空內(nèi)通孔時(shí)，加熱這些密封墊片，可輕易地藉由熔融而將密封墊片和導(dǎo)線端子接合。當(dāng)使用盤狀密封墊片時(shí)，在上述熱熔接期間可將密封墊片整體形成球狀體。此球狀密封墊片的優(yōu)點(diǎn)是其可非常輕易地插入殼體中。
在考慮熔接密封墊片和導(dǎo)線端子時(shí)，導(dǎo)線端子最好是由杜梅(Dumet)絲所形成的。當(dāng)需要較長(zhǎng)的導(dǎo)線端子時(shí)，最好使用合成導(dǎo)線，且僅與密封墊片熔接的含導(dǎo)線部分是由杜梅(Dumet)絲所形成的，而其他的部分則使用如鐵等傳統(tǒng)的、較便宜的材料。
再者，在本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器中，至少放電極對(duì)的其中一個(gè)具有與氣隙相接觸的平坦放電表面。
本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器的殼體可為玻璃陶瓷或塑料等容器。
如上所述的，本實(shí)用新型密封在氣室中的并非一般氣體而是純凈干燥氣體，此純凈度為99.99％(0.5umDOP)，比經(jīng)由過(guò)濾一般空氣而獲得的純凈度還要高。有關(guān)干燥度，相對(duì)濕度為0.01至5％，最好是低于3％。
再者，舉例而言，為了調(diào)整浪涌波切換電壓，可依照需求將惰性氣體混合在要密封于氣室內(nèi)的氣體中。最好使用氬氣或氖氣做為這種混合惰性氣體，亦可用氮體來(lái)取代這些惰性氣體。
上述不具芯片的浪涌吸收器可以廣泛地應(yīng)用在極端復(fù)雜的電子電路中，可用于高速操作中使用大容量記憶電腦的重要元件。吸收器使用可有效地消除因經(jīng)常開/關(guān)電腦顯示器及其他電子裝置所產(chǎn)生的浪涌波的影響。
本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器也可應(yīng)用在如電話、收音機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)據(jù)機(jī)、和可程式控制電話切換裝置等連接至電話線的裝置中，如放大器、錄音機(jī)、汽車收音機(jī)、無(wú)線電收發(fā)機(jī)、和感測(cè)器訊號(hào)線等連接至天線或訊號(hào)線等裝置中，如顯示器和屏幕、家用電器用品、和可電腦控制的電子裝置等需要避免靜電的裝置中。本實(shí)用新型的不具芯片的浪涌吸收器亦可做為過(guò)電壓保護(hù)裝置。換句話說(shuō)，浪涌吸收器為可有效對(duì)抗如電子雜訊等有害影響的電子元件。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
以下結(jié)合
本實(shí)用新型，其中圖1為本實(shí)用新型的浪涌吸收器的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型的浪涌吸收器的另一個(gè)最佳實(shí)施例；圖3是顯示具有與圖2相類似結(jié)構(gòu)的又一個(gè)最佳實(shí)施例；圖4是顯示依據(jù)本實(shí)用新型在導(dǎo)線端子的尖端形成放電極的壓制程序；圖5是圖4所顯示的壓制程序的詳細(xì)說(shuō)明，顯示在導(dǎo)線端子的尖端所形成的放電極；圖6是依據(jù)本實(shí)用新型的可插入共用殼體的具有各種直徑的放電極；圖7A和7B是本實(shí)用新型浪涌吸收器的組合程序；圖8A和8B是本實(shí)用新型具有另一個(gè)形狀的浪涌吸收器的組裝程序；
圖9是另一個(gè)實(shí)施例，其中突出的部分是放置在其中一放電極之上；圖10是在其中一個(gè)放電極上的錐形突出件；圖11是放置在二個(gè)放電極表面的錐形突出件；圖12是具有放置在此二電極上的錐形凹狀的實(shí)施例；圖13顯示本實(shí)用新型的具有不同形狀放電極的實(shí)施例；圖14顯示在二個(gè)放電極上具有弧形表面的實(shí)施例；圖15顯示用于導(dǎo)線端子尖端定型的壓鑄模；圖16是由圖15所顯示的壓鑄模所形成的放電極；圖17是本實(shí)用新型的導(dǎo)線端子的另一個(gè)最佳實(shí)施例；圖18是處于封狀態(tài)的本實(shí)用新型的浪涌吸收器；圖19是本實(shí)用新型的浪涌波波形圖；和圖20是當(dāng)本實(shí)用新型吸收?qǐng)D19所示的浪涌電壓時(shí)的狀態(tài)特性圖。
元件符號(hào)的說(shuō)明10殼體12氣室14、16導(dǎo)線端子14a尖端區(qū)14b尾區(qū)14c焊接區(qū)18、20放電極18a、20a突出部22、24密封墊片22a內(nèi)通孔30、32弓形夾34壓模34a凹槽50、52開口60陶瓷封裝60a、60b凹槽
62、陶瓷濾波器122、124密封墊片222、224密封墊片以下將參考相關(guān)圖示描述本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例。
圖1示出本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器的最佳實(shí)施例。殼體10包含有玻璃或塑膠制圓筒，且在殼體內(nèi)有氣室12。導(dǎo)線端子14,16是從殼體10兩側(cè)的開口端插入。在氣室12中，導(dǎo)線端子14,16尖端的直徑加寬形成的放電極18、20是以相隔特定距離對(duì)立放置的。
本實(shí)用新型的特征是放電極18、20是藉由導(dǎo)線端子14,16尖端的直徑加寬而形成的。這一點(diǎn)將以后詳細(xì)描述加寬程序。
每一個(gè)放電極18、20的中心形成突出部分18a和20a。在這種配置下，當(dāng)浪涌電壓加在導(dǎo)線端子14、16時(shí)，在突出部分18a和20a之間可輕易地導(dǎo)致穩(wěn)定放電。放電極18、20二者均以導(dǎo)線加寬成盤狀而形成的。在進(jìn)行加寬程序期間可需要選擇電極直徑。在放電極18、20之間除了可選擇所需氣隙外，亦可選擇所需直徑而獲得對(duì)應(yīng)于各種浪涌電壓的浪涌吸收器。為了精確地維持導(dǎo)線端子14、16在殼體10中的位置，為導(dǎo)線端子14、16提供熔接固定的密封墊片22、24。具有密封墊片22、24的導(dǎo)線端子14、16是從殼體10的兩側(cè)開口端插入殼體10之中。在這種狀況下，對(duì)密封墊片22、24和殼體10加熱，密封墊片和殼體將如圖中所示被熔接在一起。
當(dāng)密封墊片22、24熔接至導(dǎo)線端子14、16時(shí)，可使用燃燒器在例如350至850℃之加熱溫度下進(jìn)行熔接。反之，當(dāng)對(duì)精確地安置在殼體10中的密封墊片22、24熱熔接時(shí)，最好以緩慢的方式在350至850℃之間溫度下進(jìn)行加熱。
本實(shí)用新型的導(dǎo)線端子14、16最好是由杜美(Dumet)絲形成的方便于密封墊片22、24的熔接。Dumet絲是含有鎳鐵合金材料做成的線心的導(dǎo)線，將主要組成為銅和硝酸鹽的電鍍材料覆蓋在其表面上。其銅成份與玻璃制的密封墊片22、24可緊緊地互相熔接在一起。
從圖1中可以很明顯地得知，本實(shí)用新型放電極18、20并不需要直接固定在殼體10之上。因此可將較大的氣室12牢牢地固定在殼體10之內(nèi)，并使其放電特性更穩(wěn)定。如上所述，其中另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為可將具有一般尺寸的殼體10用于具有不司直徑的放電極18、20。
本實(shí)用新型應(yīng)用將電能轉(zhuǎn)換成光能的電能消耗和吸收原理，有效地吸收高電壓雜散波和突波脈沖。此吸收器的反應(yīng)特性基本上不同于亮度從高亮度至熄滅逐漸減弱的LED(發(fā)光二極體)或放電管的光效應(yīng)。
如上所述，依據(jù)本實(shí)用新型如圖1所示的不具芯片的浪涌吸收器的實(shí)施例，在殼體10內(nèi)側(cè)互相對(duì)立放置放電極18、20之間時(shí)，氣室12內(nèi)發(fā)生電介質(zhì)擊穿，浪涌波能量發(fā)生轉(zhuǎn)換和被吸收。
從圖1中可看出，本實(shí)用新型中并未使用傳統(tǒng)的放電芯片或放電磁芯。如上所述，本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器僅包含一對(duì)在殼體10內(nèi)側(cè)互相對(duì)立放置的放電極18、20。為了將此簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)應(yīng)用在實(shí)際的例子中，本實(shí)用新型是由具有一對(duì)放電極18、20的導(dǎo)線端子14、16對(duì)立放置在殼體10內(nèi)而構(gòu)成的。在典型的制造程序中，其中導(dǎo)線端子14是被插入并形成于底層機(jī)架中的孔洞內(nèi)，且同時(shí)亦將殼體10放置于此洞中。
在此插入狀態(tài)中，因?yàn)楸緦?shí)用新型密封墊片22的外側(cè)直徑比殼體10的內(nèi)側(cè)直徑稍微小些，所以可輕易將密封墊片22放入殼體10中。還是如此，第一導(dǎo)線端子14和殼體10可站立在底層機(jī)架的正上方。
其后，將另一個(gè)導(dǎo)線端子16插入，并形成于上層機(jī)架上的孔洞內(nèi)。然后使上層機(jī)架與下層機(jī)架相接觸。在此狀態(tài)下，其上層與下層機(jī)架是附著在一起的，因?yàn)榱硪粋€(gè)密封墊片24的外側(cè)直徑比殼體10的內(nèi)側(cè)直徑稍微小些，所以支撐在上層機(jī)架內(nèi)的另一個(gè)放電極20可垂直落下，使其位置可抵住第一電極18的表面。
然后，藉由將放置另一個(gè)放電極20的上層機(jī)架往上拉高特定距離，且維持在此位置。任何合適的機(jī)架均可用于進(jìn)行這種拉高和維持操作，但此拉高距離則必須依據(jù)所需的準(zhǔn)確度精確的控制。該方法完成后，必須將電極18、20之間的距離精準(zhǔn)地調(diào)整至特定值。
其后將上層與下層機(jī)架放置在高溫狀態(tài)中。另一方面，上述的組裝預(yù)備程序亦從一開始即在高溫下進(jìn)行。因此，可同時(shí)加熱密封墊片22、24和殼體10以及上層與下層機(jī)架。當(dāng)以30至850℃加熱時(shí)，通常密封墊片22、24和殼體10會(huì)熔化，且如圖1所顯示在殼體10的雙側(cè)變成可熔接在一起。
本實(shí)用新型在高溫加熱和及后的冷卻期間，可將導(dǎo)線端子14、16上層與下層精確地固定在機(jī)架內(nèi)。因?yàn)閷?duì)殼體10的熔接是當(dāng)電極間氣隙是以上述方式維持時(shí)進(jìn)行的，所以可依據(jù)本實(shí)用新型在放電極間提供如第1圖所顯示出的精確氣隙。
再者，本實(shí)用新型適當(dāng)?shù)卣{(diào)整此支撐在上層與下層機(jī)架內(nèi)的放電極間距可將氣隙控制在任何距離。不像傳統(tǒng)的氣體管避雷器，本實(shí)用新型可以非常輕易并精確地獲得大范圍的各種不具芯片的浪涌吸收器。
本實(shí)用新型之另一個(gè)特性為密封在氣室12內(nèi)的氣體可以是純凈干燥空氣或純凈干燥的空氣和惰性或氫氣的混合氣體。
空氣、純凈度最好是99.99％(0.5umDOP)，它比經(jīng)由過(guò)濾一般空氣而獲得的純凈度更高。有關(guān)干燥度，相對(duì)濕度最好是保持在0.01至5％，最好是低于3％。
本實(shí)用新型一般氣體是利用Nippon Muki K.K.公司所制造的ATOMOSUltra ULPA濾波器進(jìn)行過(guò)濾的，且其中可收集達(dá)99.99％如0.05um的微粒子。收集且使用以此方式所獲得之的氣體。
使用此純凈干燥的空氣，氣室電介質(zhì)擊穿電壓將變得非常穩(wěn)定。特別是，在本實(shí)用新型電介質(zhì)擊穿過(guò)程中，當(dāng)提供給放電極18、20間的浪涌電壓超過(guò)某特定切換電壓時(shí)，將在如第1圖所顯示的氣室12中的突出件18a、20a上產(chǎn)生電介質(zhì)擊穿的瞬態(tài)放電。此電介質(zhì)擊穿瞬間即擴(kuò)散至整個(gè)氣室12。因?yàn)榧儍羟腋稍镏畾怏w在極短的時(shí)間內(nèi)均勻地承受此電介質(zhì)擊穿，所以可在本實(shí)用新型之放電極間流過(guò)很大的絕緣電流。
如先前所述，本實(shí)用新型不具芯片的浪涌波吸收器包含有放置于氣室內(nèi)的對(duì)立放電極，且其間未放置任何絕緣體。因此，它可以免于產(chǎn)生傳統(tǒng)上在放電時(shí)因發(fā)生銅分子黏著在絕緣體表面而明顯縮短放電極間距離的現(xiàn)象。因此本實(shí)用新型可提供具有較長(zhǎng)服務(wù)周期的穩(wěn)定浪涌吸收器。
在本實(shí)用新型中，切換電壓、絕緣電流(最大浪涌波電流)、和操作速度主要是由氣室12的體積、放電極18、20間之氣隙寬度、放電極18、20直徑、和所密封氣體的種類和壓力決定的。改變?nèi)魏芜@些因素，可獲得所需要的具有各種浪涌波切換電壓范圍的浪涌波吸收器?？捎蛇m當(dāng)?shù)剡x擇這些因素而選擇大約50至15000伏特或更高的切換電壓用于圖1所示的實(shí)施例。
下表表示依據(jù)本實(shí)用新型放電極間距和切換電壓典型實(shí)施例。
表1
本實(shí)用新型主要影響是，由于使用了純凈干燥氣體，所以在電介質(zhì)擊穿時(shí)，氣室12內(nèi)可容許的電流密度將顯著地增加。這意味著在電介質(zhì)擊穿時(shí)，純凈干燥氣體的阻抗是很小的。
因?yàn)殡娊橘|(zhì)擊穿是瞬間發(fā)生的，且在放電極18、20間允許大的放電電流，所以就算提供高浪涌電壓亦可瞬間轉(zhuǎn)換和吸收浪涌波能量。因此，可以有效地消除傳統(tǒng)的缺點(diǎn)，如殘余電壓的產(chǎn)生和因?yàn)榇藲堄嚯妷憾掷m(xù)存在的伴隨電流。
當(dāng)用玻璃圓柱體形成本實(shí)用新型殼體10時(shí)，舉例而言，最好使用具有內(nèi)徑為0.66mm的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)DO-34型玻璃制二極管容器。將導(dǎo)線端子14、16從殼體10兩側(cè)以適合此內(nèi)徑的方式放入其中。在具有純凈干燥氣體的空間中進(jìn)行上述密封程序。因此，可將純凈干燥氣體密封在氣室12中。亦可將其他的可塑性或可收縮塑膠材料用于此殼體10。
再者，可以使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)DO-35型(內(nèi)徑0.76mm)或DO-41型(內(nèi)徑1.53mm)容器做為殼體10。對(duì)具有大容量的浪涌吸收器而言，可使用外徑為9.0mm的玻璃制二極管容器。再者，密封在氣室12中純凈干燥氣體可與氬、氖、氦、和氮?dú)庀嗷旌?。適當(dāng)?shù)剡x擇混合比率，可調(diào)整浪涌電壓、最大浪涌波電流、或反應(yīng)速度。
依據(jù)本實(shí)用新型的配置，其中純凈干燥的氣體如上所述是密封在氣室12之中的，當(dāng)從50至15000伏特之中選擇任何浪涌電壓時(shí)，可藉由混合上述幾種氣體來(lái)改變波特性而將各設(shè)定電壓的操作準(zhǔn)確度控制在大約10伏特范圍內(nèi)?？蛇M(jìn)行非常細(xì)微調(diào)整，因?yàn)槊芊鈿怏w是純凈干燥氣體，所以在氣室12內(nèi)構(gòu)成此氣體分子的擾動(dòng)是非常均勻的。因此，根據(jù)氣室12的體積、密封氣體的壓力或型式而設(shè)定的浪涌電壓也是非常穩(wěn)定的。
因?yàn)闅怏w既純凈又干燥，所以絕緣浪涌阻抗非常的低。電介質(zhì)擊穿時(shí)可允許的波電流因此可以很大，即使提供高浪涌電壓亦可允許其瞬間吸收浪涌波能量。舉例而言，使用上述日本特許公開第He平成8-306467號(hào)的浪涌吸收器，假如將浪涌電壓設(shè)定為6000V，則當(dāng)供應(yīng)10500伏特之電壓時(shí)，此浪涌吸收器可以釋放1050安培的浪涌電流。然而，在吸收浪涌波之后，仍有4500伏特殘余電壓，這將導(dǎo)致在電路中產(chǎn)生450安培的伴隨電流。反之，在相同的狀況下，當(dāng)使用本實(shí)用新型浪涌吸收器幾乎沒(méi)有殘余電壓或伴隨電流產(chǎn)生。
圖2顯示本實(shí)用新型不具芯片的浪涌吸收器的另一個(gè)實(shí)施例。此實(shí)施例與第1圖所顯示之上述實(shí)施例不同的是其導(dǎo)線端子14、16和密封墊片122、124，及各密封墊片122、124和殼體110的束縛方式。
在此實(shí)施例中，密封墊片122、124是由塑膠材料組成且利用鑄模形成的，并固定在各導(dǎo)線端子14、16上。在利用鑄模形成的程序中，已知導(dǎo)線端子14、16是固定在球形鑄模上，將塑膠材料注入此。在該方法中，密封墊片122、124每個(gè)都形成具有相對(duì)于導(dǎo)線端子的一個(gè)單元。
包含有導(dǎo)線端子14和密封墊片122的單元和，包含有導(dǎo)線端子16和密封墊片124的另一個(gè)單元是從殼體110的雙側(cè)開口端插入，用特定的夾具將其放置在正確的位置，可使對(duì)立的放電極18、20間維持精確的距離。在本實(shí)施例中，殼體110亦是由塑膠制成的。在如上所述的精確位置狀況中，將熔化的塑膠從數(shù)字50、52所標(biāo)示的兩個(gè)開口注入殼體110中，因此，可以不透氣的方式堅(jiān)固地密封此開口。本實(shí)施例中可使用其他適當(dāng)?shù)酿ぶ鴦┟芊?0、52。
再者，在此實(shí)施例中，密封墊片122、124和殼體110亦可由如陶瓷材料等其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?br> 圖3顯示本實(shí)用新型不具芯片的另一個(gè)可替換的實(shí)施例。雖然此實(shí)施例所具有的結(jié)構(gòu)與圖2中所顯示的相似，密封墊片222、224的形狀可以是圓筒(圓盤)或長(zhǎng)方形平盤，且為了吻合此形狀，殼體110之形狀可以是中空?qǐng)A筒形或中空長(zhǎng)方形方塊。而制作這些元件的材料，和組合方法則對(duì)應(yīng)于圖2的實(shí)施例。
圖4和圖5顯示依據(jù)本實(shí)用新型加寬導(dǎo)線端子尖端直徑的程序。
圖4中，將切割成特定長(zhǎng)度的杜美(Dumet)絲用做導(dǎo)線端子14。藉由弓形夾30、32將導(dǎo)線端子14穩(wěn)穩(wěn)地固定住。弓形夾30、32包含有分開成兩部份之鉗子，其用于抓住導(dǎo)線端子14。在鉗子之各固定區(qū)內(nèi)放置用于固定導(dǎo)線端子14的半圓形溝槽。圓錐形的接收面30a、32a是位于弓形夾30、32上方表面。
壓模34位于弓形夾30、32上側(cè)。在壓模34上形成圓錐形的凹槽34a，這個(gè)位置必須與導(dǎo)線端子14的軸相吻合。
當(dāng)處于圖4所示狀況時(shí)，將壓模34壓向?qū)Ь€端子14尖端表面。因此將導(dǎo)線端子14尖端的直徑如圖5所示的加寬。以此方法，在導(dǎo)線端子14尖端形成放電極18。在上述成形處理期間，在圖4所示的狀況下，可調(diào)整位于弓形夾30、32上側(cè)導(dǎo)線端子14突出件的長(zhǎng)度，而依需要選擇放電極18的外側(cè)直徑。
以此方法，如前所述，即使使用具有相同直徑的導(dǎo)線端子14，如圖6所示，也可將放電極18作成幾種不同的直徑18A、18B、18C。這些具有不同直徑的放電極可輕易地插入具有相同直徑的殼體10，因此，這樣的吸收器可處理很大范圍的浪涌電壓。
圖7A顯示熔接導(dǎo)線端子14和密封墊片22的程序，而圖7B顯示將密封墊片22插入殼體10的程序。
在本實(shí)施例中，使用玻璃球做為密封墊片22。在玻璃球中央放置內(nèi)通孔22a。導(dǎo)線端子14是從圖7A所顯示的狀態(tài)下插入內(nèi)通孔22a的。如先前所說(shuō)明放電極18，圖4和圖5所顯示，已經(jīng)形成于導(dǎo)線端子14的尖端。
導(dǎo)線端子14和密封墊片22是藉由加熱熔接在一起的。在將此二元件如圖7B所顯示作成一個(gè)單元后，將密封墊片22從殼體10的開口插入氣室12。對(duì)此點(diǎn)進(jìn)一步加熱，殼體10和密封墊片22呆如圖1所顯示的熔接固定在一起。
本實(shí)用新型密封墊片22并不需要是球狀的。在圖8A和8B中，使用圓柱狀(圓盤狀)密封墊片22。如圖8A中所示，導(dǎo)線端子14插入密封墊片22的內(nèi)通孔22a，且密封墊片22和導(dǎo)線端子14藉因加熱而熔接在一起。密封墊片22除了因加熱而與導(dǎo)線端子14熔接外，如圖8B虛線所顯示，其形狀變成圖中由實(shí)線所表示的球狀。因此密封墊片22可以第7圖所顯示的相同方法輕易地插入殼體10之中。
圖8中的圓筒狀密封墊片22的優(yōu)點(diǎn)是與球狀墊片相比，可用較低成本，更輕易地取得此種墊片。
圖9顯示與圖1所示實(shí)施例相類似的另一個(gè)實(shí)施例，所以在此將省略其詳細(xì)說(shuō)明。圖9中所說(shuō)明的特性為突出件18a是僅放置于其中一放電極18的表面。在本實(shí)施例中，此單側(cè)突出件18a包含有在氣室12中的電介質(zhì)擊穿且可穩(wěn)定地設(shè)定突波電壓的標(biāo)準(zhǔn)。
圖10顯示另一個(gè)不同形狀的電極。放電極18的整個(gè)表面是圓錐形，且其頂點(diǎn)形成向另一個(gè)放電極20靠近的突出件18a。此實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)此突出件18a尖端做成逐漸靠近另一個(gè)放電極20時(shí)，氣室12是體積亦大到足以允許最大小浪涌電流。
圖11所示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)位于上述圖10單側(cè)賀錐形放電極，現(xiàn)在則是放置于其兩側(cè)。在此實(shí)施例中，因?yàn)閷⒋硕烹姌O18、20圓錐頂點(diǎn)放得更互相靠近，這樣可降低浪涌波切換電壓。此實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為因?yàn)闅馐?2體積變大，所以可降低浪涌波吸收器靜電容量，且增加最大浪涌波電流。
圖12中顯示的實(shí)施例包含二個(gè)具有錐狀凹槽的放電極18、20。它所具有的優(yōu)點(diǎn)為氣室12變成幾乎是由外側(cè)完全光線屏蔽。特別是圖12的實(shí)施例，這種電極形狀可免除浪涌吸引器的浪涌電壓因輸入光變動(dòng)而造成的“亮度效應(yīng)”。通常當(dāng)外部光很強(qiáng)時(shí)，會(huì)使浪涌波吸收器的浪涌電壓升高。然而，在本實(shí)施例中，從外部進(jìn)入氣室12的光降低。因此，即使當(dāng)外部光非常強(qiáng)，亦可將傳統(tǒng)的光效應(yīng)最小化。
圖13顯示圖12實(shí)施例的另一個(gè)范例。據(jù)此范圍，這二個(gè)放電極18、20的其中之一具有外凸表面，而另一個(gè)則具有相對(duì)應(yīng)的內(nèi)凹表面。將此種外表形狀用于放電電極18、20，可任意選擇氣室12的體積，用于決定引起放電的氣隙寬度和最大的浪涌電壓。
圖14顯示另一種表面形狀放電極18、20的實(shí)施例。在此例中，放電極18、20的表面是弧狀形。如圖所示，本實(shí)用新型中放電極的尖端并不需要是尖銳的突出部。使用此種逐漸傾斜的弧狀尖端放電極，亦可成功地執(zhí)行放電操作。再者，在某些例子中，多重放電操作的效應(yīng)可將放電極的尖端尖銳突出部做成弧狀，如圖14所顯示。就算在放電表面因?yàn)橹馗彩褂枚兂苫钜嗫捎行Оl(fā)揮本實(shí)用新型的浪涌吸收器作用。
在本實(shí)用新型中，導(dǎo)線端子尖端形狀是可任意選擇的。舉例而言，圖4壓模34將其終端整體成具有網(wǎng)狀溝槽，如圖15所示。然后將相同的網(wǎng)狀溝槽18b形成于導(dǎo)線端子14尖端放電極18的表面上。因?yàn)楫?dāng)浪涌電壓來(lái)臨時(shí)，可加大用于引起放電的表面區(qū)域，所以當(dāng)以相當(dāng)?shù)偷碾妷何绽擞坎〞r(shí)，本實(shí)施例是有用的。
在上述各實(shí)施例中，導(dǎo)線端子14是由Dumet絲組成。然而，當(dāng)與單一材料制成的導(dǎo)線相比時(shí)，Dumet絲通常較貴，但使用長(zhǎng)導(dǎo)線會(huì)有增加吸收器成本的缺點(diǎn)。依圖17中的本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)線端子14包含有尖端區(qū)14a、導(dǎo)線端尾區(qū)14b及放置于此二區(qū)域14a、14b間的焊接區(qū)14c。尖端區(qū)14a和端尾區(qū)14b是由較便宜的單一材料制成，僅與密封墊片焊接焊接區(qū)14c是由如Dumet絲等合成導(dǎo)線制成的?？山?jīng)焊接而輕易地連接區(qū)14a和區(qū)14c及區(qū)14b和區(qū)14c，故可獲得較便宜的導(dǎo)線端子。
圖18顯示本實(shí)用新型的不具芯片的吸收器整合在加強(qiáng)封裝中。在對(duì)吸收器施加外力或假設(shè)是在具有振動(dòng)的環(huán)境中使用吸收器時(shí)，將會(huì)損壞機(jī)殼。在此種狀況下，其最好將整個(gè)吸收器100插入陶瓷封裝60中，且由壓模而與陶瓷濾波器62固定在一起，如圖18所顯示。封裝60為盒狀，在其某一區(qū)域上提供有凹槽60a、60b中。這樣，封裝60內(nèi)的空間充滿陶瓷材料，且可使整個(gè)單元變硬。由此，可獲得具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的浪涌吸收器，它可應(yīng)用位于馬達(dá)或其他元件附近的電子電路中。很明顯，此封裝材料并不僅限于陶瓷。亦可使用如塑膠和金屬等材料。
圖19顯示圖1中所示本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的浪涌波形圖。浪涌電壓為1120伏特。圖20顯示當(dāng)將圖19顯示浪涌電壓提供給圖1所顯示的5000伏特吸收器時(shí)，所獲得的放電電壓的情形。在5280伏特時(shí)啟動(dòng)比浪涌波吸收操作。在大約70ns之后，電壓降低至大約300伏特。且未留下任何殘余電壓且未產(chǎn)生伴隨電流。
本實(shí)用新型在機(jī)殼內(nèi)對(duì)立放置的放電極，可以按上述方法于極簡(jiǎn)單的裝置中。本實(shí)用新型提供具有工作壽命長(zhǎng)、耐用性良好、且可廣泛應(yīng)用在電子裝置中浪涌吸收器。
權(quán)利要求1.一種不具芯片的浪涌吸收器，其特征在于它包含有具有形成放電極的寬尖端的一對(duì)導(dǎo)線端子；安裝且固定在該導(dǎo)線端子的含導(dǎo)線部分的密封墊片；和殼體，其中，所述的每個(gè)導(dǎo)線端子從該殼體兩側(cè)開口端插入，且當(dāng)放電極固定在分開特定距離的對(duì)立位置時(shí)，將此二密封墊片氣密式地固定在該殼體上。
2.一種不具芯片的浪涌吸收器，其特征在于，它包含有具有形成放電極的寬尖端的一對(duì)導(dǎo)線端子；安裝且固定在前述導(dǎo)線端子的導(dǎo)線部分的密封墊片；和殼體，其中所述的每個(gè)導(dǎo)線端子從該殼體兩側(cè)開口端插入，且當(dāng)放電極固定在分開特定距離的對(duì)立位置時(shí)，將此二密封墊片焊接在該殼體的內(nèi)壁上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的浪涌吸收器，其特征在于殼體內(nèi)氣室中充滿純凈干燥氣體、或包含有純凈干燥氣體和惰性氣體或氬氣的混合氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的浪涌吸收器，其特征在于密封于氣室內(nèi)的純凈干燥氣體具有0.01至5％的相對(duì)濕度，其純凈度為99.99％(0.5umDOP)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的浪涌吸收器，其特征在于所述的密封墊片為球狀或圓柱狀，該密封熱片具有可插入導(dǎo)線端子的導(dǎo)線部分的內(nèi)通孔。
6.如權(quán)利要求1或2所述的浪涌吸收器，其特征在于導(dǎo)線端子是杜美絲形成的端子。
7.如權(quán)利要求1或2所述的浪涌吸收器，其特征在于導(dǎo)線端子是由合成導(dǎo)線構(gòu)成，而與密封墊片焊接在一起的部分是由杜梅(Dumet)絲構(gòu)成的。
專利摘要一種不具芯片的浪涌吸收器,包含有:一對(duì)導(dǎo)線端子,這對(duì)導(dǎo)線端子具有形成放電極的寬尖端;密封墊片,安裝且固定在該導(dǎo)線端子之導(dǎo)線部分;和殼體,其中各導(dǎo)線端子從機(jī)殼兩側(cè)開口端插入,且當(dāng)放電極固定有間距對(duì)立位置上時(shí),所述的密封墊片氣密式地固定在該機(jī)殼上。
文檔編號(hào)H01T1/22GK2463926SQ0020636
公開日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2000年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月16日
發(fā)明者楊炳霖 申請(qǐng)人:楊炳霖