專利名稱：壓敏電阻塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電涌限制器用來保護配電裝置及其設(shè)備免受由雷擊或配電裝置中的接通和斷開產(chǎn)生的高過壓的損害。本發(fā)明涉及包含在電涌限制器中并構(gòu)成其有效部分的壓敏電阻塊。電涌限制器通常包含一組優(yōu)選地由金屬氧化物制成的圓柱形壓敏電阻塊，這些壓敏電阻塊在兩個端電極之間沿著壓敏電阻塊的軸向一個接一個地排列，并由橡膠或其它聚合物材料制成的細長形電絕緣外殼包圍。
背景技術(shù)：
上述的電涌限制器可以從眾多的專利文獻中得知，尤其是EP-A-0230 103。該設(shè)計以及這些已知的幾種設(shè)計的一個缺點是，例如在壓敏電阻塊失效的情況下，如果在電涌限制器內(nèi)部產(chǎn)生電弧、其內(nèi)部壓力隨即增加，那么部分電涌限制器將以類似于爆炸、并對環(huán)境有害的方式膨脹。已經(jīng)有多種方法嘗試著解決這一問題。
在EP-A-0 335 480中，具有壓力泄放孔的交叉纏繞罩將壓敏電阻塊組包圍。這種解決方法使制品即復(fù)雜又昂貴。
在EP-A-0 683 496中，壓敏電阻塊沿軸向由絕緣材料制成的壓力環(huán)環(huán)繞，以便在堆棧中的各個壓敏電阻塊之間獲得必需的接觸壓力。壓敏電阻塊和壓力環(huán)然后在各個壓敏電阻塊的中間部分上被圓形防爆箍徑向纏繞，防爆箍的剖面基本為方形，由絕緣材料制成，在箍和可變電阻塊之間有一厚層絕緣聚合物材料。這意味著在電涌限制器中在箍之間的徑向上沒有用于在短路情況下泄放壓力的開口。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供上述類型的壓敏電阻塊和電涌限制器，它相對現(xiàn)有技術(shù)具有改進的短路性能，能耐受壓敏電阻塊的電擊穿/熱擊穿而不會機械分開。壓敏電阻塊和包含這些壓敏電阻塊的電涌限制器具有簡單的結(jié)構(gòu)并能已節(jié)省成本的方式制造。這可通過本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征部分描述的通知的方案來實現(xiàn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有二種基本方案。
本發(fā)明的第一種方案是，圍繞在圓柱形殼層表面上的壓敏電阻塊由一個復(fù)合材料構(gòu)成的、帶有例如碳化硅或碳化硼的陶瓷基體的絕緣環(huán)包圍。該環(huán)在制造時固定在壓敏電阻塊上，并與壓敏電阻塊具有相同的軸向長度且構(gòu)成整體部件。
在另一實施方式中，為進一步改進帶絕緣環(huán)的壓敏電阻塊的短路性能，該環(huán)被有機纖維材料纏繞。纖維材料可以是所謂芳族聚酰胺，例如凱夫拉爾(kevlar)或沃倫(twaron)。
本發(fā)明的第二種方案是，圍繞在圓柱形殼層表面上的壓敏電阻塊由一個有機纖維的防爆箍包圍。纖維材料可以是所謂芳族聚酰胺，例如凱夫拉爾(kevlar)或twaron。防爆箍由直的圓管形成。箍的軸向長度比壓敏電阻塊的軸向長度稍短。箍的軸向位置使得在用于一個接一個放置的多個壓敏電阻塊的箍之間的開口正好放在相鄰壓敏電阻塊之間的節(jié)點的前面。這使得可以在最可能產(chǎn)生電弧的這些節(jié)點處更快地釋放壓力，因此降低了環(huán)的應(yīng)力。本發(fā)明的范圍允許箍以多種不同的方式施加在壓敏電阻塊上。
在優(yōu)選實施方案中，管狀箍直接纏繞在壓敏電阻塊上。
在替代實施方案中，箍在制作過程中纏繞一個圓柱形框架上，使其成管狀。管子由沿切線纏繞的纖維構(gòu)成。箍的內(nèi)徑優(yōu)選地比壓敏電阻塊的外徑大幾毫米。
在另一個實施方案中，箍纏繞在縫紉線線軸型的塑料環(huán)上，即，帶有含繞線架的法蘭盤。同樣在此實施方案中，塑料環(huán)的內(nèi)徑優(yōu)選地比壓敏電阻塊的外徑大幾毫米。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一基本方案的壓敏電阻塊的優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖，其中的一半是剖面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一基本方案的壓敏電阻塊的另一優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖，其中的一半是剖面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二基本方案的壓敏電阻塊的優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖，其中的一半是剖面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二基本方案的壓敏電阻塊的另一優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖，其中的一半是剖面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二基本方案的壓敏電阻塊的又一優(yōu)選實施方案的側(cè)視圖，其中的一半是剖面圖。
優(yōu)選實施方案描述圖1和2顯示了根據(jù)本發(fā)明第一種基本設(shè)計方案的實施方案。
圖1顯示了一種圓柱形壓敏電阻塊1，它具有一個帶有上述陶瓷基體的、由復(fù)合材料制成的整體電絕緣環(huán)2，其軸向長度與壓敏電阻塊相同。
圖2顯示了一種與圖1相同的、具有整體環(huán)2的壓敏電阻塊1。在這個本發(fā)明實施方案中，環(huán)具有一個由上述有機纖維制作、并纏繞該環(huán)的外環(huán)層3。
如描述的引言部分所述，壓敏電阻塊組由橡膠或其它聚合物材料制作的細長形電絕緣外殼包圍。優(yōu)選地，外殼包含由不同聚合物材料制成的內(nèi)層和外層。環(huán)繞壓敏電阻塊和絕緣環(huán)的內(nèi)層包含可塑聚合物材料，例如RTV或LSR聚合物材料。構(gòu)成電涌限制器外殼的外層由模塑聚合物材料構(gòu)成，例如HTV或EPDM聚合物材料。
圖3、4和5顯示了本發(fā)明第二種基本設(shè)計方案3的實施方案。
圖3顯示了具有由有機材料制成并直接纏繞在殼層表面上的管狀防爆箍4的圓柱形壓敏電阻塊1。
圖4顯示了同樣的壓敏電阻塊。在這個本發(fā)明實施方案中，直線型管狀防爆箍5分別地纏繞，其內(nèi)徑比壓敏電阻塊的外徑大幾毫米。這使得在壓敏電阻塊和箍之間產(chǎn)生一個環(huán)形共心空隙6。箍按照下述的各種方式共心地固定在壓敏電阻塊上。
圖5還顯示了同樣的壓敏電阻塊1。在該實施方案中，管狀防爆箍6按照具有法蘭盤的線軸6的形式纏繞在塑料環(huán)上。塑料環(huán)的內(nèi)徑比壓敏電阻塊的外徑大幾毫米。這樣，在壓敏電阻塊和線軸之間形成一個環(huán)形共心空隙9。具有箍的線軸按照下述的各種方式共心地固定在壓敏電阻塊上。
如技術(shù)領(lǐng)域部分所述，電涌限制器包含多個逐個疊加在一起、并被固定在上、下端電極之間的壓敏電阻塊。利用固定在下端電極上的絕緣壓力環(huán)可以實現(xiàn)壓敏電阻塊組的軸向壓縮。壓力環(huán)是這樣設(shè)計的，即，在壓縮過程中，壓敏電阻塊具有相同的軸線，另外根據(jù)圖4和5的箍共心地固定在壓敏電阻塊上，其間的徑向距離分別由壓敏電阻塊、箍的外徑和線軸的內(nèi)徑之間的差異決定。如上所述，箍應(yīng)當(dāng)軸向地環(huán)繞壓敏電阻塊，使得一個接一個放置的多個軸向壓敏電阻塊的箍之間的開孔正好安置在連接壓敏電阻塊的接點的前面。為了利用根據(jù)圖4和5的箍實施方案確保這一點，數(shù)個剖面類似于HE-A束的定位架10分別放置在箍之間，放置在相對的法蘭盤之間。
如說明書的引言部分所述，壓敏電阻塊組由橡膠或其它聚合物材料制作的細長形電絕緣外殼包圍。優(yōu)選地，外殼包含由不同聚合物材料制作的內(nèi)層和外層。環(huán)繞壓敏電阻塊和箍的內(nèi)層有可塑聚合物材料制成，例如RTV或LSR聚合物材料。構(gòu)成電涌限制器外殼的外層由模塑聚合物材料構(gòu)成，例如HTV或EPDM聚合物材料。
分別根據(jù)圖4和5，具有在壓敏電阻塊和箍之間和壓敏電阻塊和線軸之間形成的共心間隙6和7的本發(fā)明允許向其中填充構(gòu)成內(nèi)層的可塑聚合物材料。
權(quán)利要求
1．一種壓敏電阻塊(1)，其特征在于壓敏電阻塊的圓柱形殼層表面由復(fù)合材料構(gòu)成、并具有陶瓷基體和/或由有機纖維制成的防爆箍(4,5,6)的電絕緣環(huán)(2)環(huán)繞。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于電絕緣環(huán)由碳化硅基體材料制作。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于電絕緣環(huán)由碳化硼基體材料制作。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于電絕緣環(huán)構(gòu)成壓敏電阻塊的整體部分。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于電絕緣環(huán)具有與壓敏電阻塊相同的軸向長度。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于電絕緣環(huán)由有機纖維制成的環(huán)形層(3)環(huán)繞。
7．根據(jù)權(quán)利要求1和6的壓敏電阻塊(1)，其特征在于有機纖維制成的纏繞環(huán)形層(3)由芳族聚酰胺(aramide)纖維構(gòu)成。
8．根據(jù)權(quán)利要求1和6的壓敏電阻塊(1)，其特征在于有機纖維制成的纏繞環(huán)形層(3)由凱夫拉爾(kevlar)構(gòu)成。
9．根據(jù)權(quán)利要求1和6的壓敏電阻塊(1)，其特征在于有機纖維制成的纏繞環(huán)形層(3)由沃倫(twaron)構(gòu)成。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(4)由芳族聚酰胺(aramide)纖維制成。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(4)由凱夫拉爾(kevlar)制成。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(4)由沃倫(twaron)制成。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(4)形成一個直線型圓管。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(4)直接纏繞在壓敏電阻塊的殼層表面上。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(5)是分離纏繞的，其內(nèi)徑比壓敏電阻塊的外徑大。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的壓敏電阻塊(1)，其特征在于防爆箍(5)纏繞在線軸上，其內(nèi)徑比壓敏電阻塊的外徑大。
全文摘要
一種壓敏電阻塊(1),環(huán)繞在圓柱形殼層表面上,并由一個復(fù)合材料構(gòu)成的、帶有陶瓷基體和/或防爆箍(4,5,6)的環(huán)(2)包圍。
文檔編號H01C7/12GK1216631SQ9719409
公開日1999年5月12日 申請日期1997年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月26日
發(fā)明者B·林德貝里, P·格倫貝里, P·奈格倫 申請人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司