專利名稱：一種電涌放電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電涌放電器，包括多個(gè)圓柱形可變電阻塊的疊加件，電阻塊沿可變電阻塊的軸向一個(gè)疊置在一個(gè)上，位于上端電極和下端電極之間。圍繞疊加件設(shè)置了絕緣材料的夾持件，其包括至少三個(gè)連續(xù)纏繞的纖維環(huán)件，連接所述上端電極到下端電極；和防破裂帶，形式為多個(gè)纏繞纖維環(huán)或帶；以及用橡膠或其他聚合物材料制成的電絕緣的圍繞外殼。
背景技術(shù)：
電涌放電器用于保護(hù)昂貴的電子裝置防止其過(guò)壓。為此所采用的普通產(chǎn)品是金屬氧化物的圓柱塊，例如氧化鋅，所謂的可變電阻。這些產(chǎn)品的性能是在低壓下具有很高的電阻，但在高壓下的電阻不高。
當(dāng)操作電壓高于可變電阻承受的電壓和要求具有高電阻時(shí)，可將多個(gè)可變電阻塊串聯(lián)疊置起來(lái)。為了疊加組件能夠通過(guò)很大的電流，各個(gè)塊之間必須保證足夠的接觸壓力。
美國(guó)專利5,291,366(CH 682 858)公開了一種帶有氧化鋅塊疊加件的電涌放電器。通過(guò)連接兩個(gè)端電極的兩個(gè)絕緣件組成的夾持件，將電阻塊夾在兩個(gè)端電極之間。
美國(guó)專利5,912,611(SE 504 075)公開了一種帶有氧化鋅塊疊加件的電涌放電器，通過(guò)連接兩個(gè)端電極的至少三個(gè)絕緣件組成的夾持件，將電阻塊夾在兩個(gè)端電極之間。為了改進(jìn)對(duì)橫向機(jī)械作用力的抗力，中心樞軸件設(shè)置在一個(gè)端電極和最接近的疊加件的氧化鋅塊之間。
電涌放電器的尺寸有嚴(yán)格要求，由于其保護(hù)如變壓器的功能，要求其在短時(shí)間內(nèi)流過(guò)很大的電流，損壞的危險(xiǎn)不能完全排除。損壞的發(fā)生可能因?yàn)榭勺冸娮鑹K內(nèi)或周圍出現(xiàn)離子化和放電，所產(chǎn)生氣體造成壓力增加，使電涌放電器的殼體破壞。
因此，殼體不適合用內(nèi)壓增加下會(huì)破碎的材料制造，而是采用橡膠或類似材料制造。一方面，殼體應(yīng)當(dāng)強(qiáng)度高，能夠有效地抵抗部分可變電阻的擠壓沖出。另一方面，殼體應(yīng)當(dāng)能通過(guò)釋放產(chǎn)生的氣體來(lái)釋放壓力，使殼體完全不破壞。
美國(guó)專利5,050,032(SE 516 123)在上面提到的要求之間建立了平衡，其中可變電阻塊和壓力環(huán)的徑向圍繞了絕緣材料防破裂帶，防破裂帶設(shè)有進(jìn)行壓力釋放的開口。防破裂帶包括多個(gè)管狀環(huán)件，相互之間設(shè)置成具有一定軸向間距?？捎孟鹉z制成的殼體是澆注的，所以材料同時(shí)還充滿可變電阻疊加件和環(huán)件之間的空間。防破裂帶可包括熱硬化樹脂，帶有連續(xù)纏繞的玻璃或芳族聚酸胺纖維，并基本上具有正方形的形狀。
在專利SE 516 123和本發(fā)明中，已知道環(huán)件基本是閉合的曲線，還可以是與圓形偏離的曲線。
實(shí)際經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，根據(jù)所述SE 516 123的實(shí)施例具有多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。如果環(huán)件離開可變電阻疊加件過(guò)遠(yuǎn)，絕緣空間要增加，這當(dāng)然提高了成本，但最重要的是，其使得短路性能下降，因?yàn)榄h(huán)內(nèi)的橡膠或相應(yīng)的材料防止了可變電阻的通風(fēng)，并形成很大壓力。這樣導(dǎo)致了更加嚴(yán)重的短路行為。為此，環(huán)應(yīng)當(dāng)盡可能接近疊加件。另一方面，環(huán)不能直接接觸電阻塊。如果環(huán)件和電阻塊之間沒有間隙，充滿了橡膠或類似材料，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)大的電阻塊爆裂，纏繞件撕裂，電阻塊沖出。
自然地，所提出的近似正方形的繞組造成了電阻塊和環(huán)之間距離的很大變化。為此，連續(xù)施加多個(gè)繞組壓縮環(huán)件，減少了最里面繞組的應(yīng)力，形成松弛。這些繞組將掛在附近的疊加件上，可參考圖2。除非繞組設(shè)置成具有降低的拉伸應(yīng)力，否則會(huì)帶來(lái)疊加件中間出現(xiàn)膨脹的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種中電壓和高電壓的電涌放電器，在破裂時(shí)具有預(yù)定的性能。
本發(fā)明的第二目的是提供一種電涌放電器，與現(xiàn)有放電器相比性能的變化較少。
本發(fā)明的主要目的是提供一種電涌放電器，具有改進(jìn)的短路性能，具有較小的體積，可用比現(xiàn)有技術(shù)的放電器更經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)制造。
本發(fā)明涉及一種電涌放電器，其包括多個(gè)圓柱形可變電阻塊的疊加件，電阻塊在上端電極和下端電極之間沿可變電阻塊的軸向一個(gè)接一個(gè)疊置。絕緣材料的夾持件圍繞疊加件，其包括至少三個(gè)連續(xù)纏繞纖維環(huán)件，連接所述上端電極到下端電極；以及防破裂帶，形式為多個(gè)纏繞纖維環(huán)或帶；和電絕緣的圍繞外殼，用橡膠或其他聚合物材料制成。
在根據(jù)本發(fā)明的電涌放電器中，環(huán)件是玻璃纖維纏繞件，具有不對(duì)稱的截面部分。
本發(fā)明的概念來(lái)自一個(gè)認(rèn)識(shí)，電涌放電器有時(shí)承但載荷，使其破裂，這樣可對(duì)人員和附近設(shè)備造成傷害，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在還難以制造出具有均勻質(zhì)量和可測(cè)性能的并具有預(yù)定破裂行為的大串聯(lián)的電涌放電器。
為解決這些問題，本發(fā)明提出制造一種電涌放電器，其包括多個(gè)位于上端電極和下端電極之間的圓柱形可變電阻塊的疊加件。圍繞疊加件設(shè)置了絕緣材料的夾持件，其包括至少三個(gè)連續(xù)纏繞纖維環(huán)件，連接上端電極到下端電極。
環(huán)件用玻璃纖維纏繞而成，顯示出具有不對(duì)稱的截面部分。這樣意味著環(huán)件的兩束截面部分互為鏡像，即，如果徑向截面部分通過(guò)電涌放電器，該部分切過(guò)各環(huán)件兩次，得到的切割表面互相成鏡像，但是不轉(zhuǎn)動(dòng)不能互相覆蓋。因此，具有一個(gè)或多個(gè)對(duì)稱軸的切割面非常適合用于本發(fā)明的范圍，只要兩個(gè)切割面互相成鏡像，各對(duì)稱軸是不平行的。
形式為多個(gè)纏繞纖維環(huán)或帶的防破裂帶圍繞可變電阻疊加件和夾持件設(shè)置。環(huán)或帶用環(huán)氧樹脂或乙烯基酯樹脂基體的芳族聚酸胺纖維或PBO纖維適當(dāng)纏繞而成。
環(huán)件將接觸疊加件，防破裂帶將接觸環(huán)件，使得環(huán)件壓到疊加件上。
很重要的一點(diǎn)是，環(huán)件的不對(duì)稱截面部分的形狀設(shè)置和定位成不僅如同現(xiàn)有技術(shù)的矩形截面環(huán)件那樣，使兩個(gè)分別位于各束的角部接觸可變電阻疊加件。環(huán)件的不對(duì)稱截面可適當(dāng)?shù)卦黾优c可變電阻疊加件的接觸面。
此外，環(huán)件的不對(duì)稱截面部分可縮短環(huán)或帶在環(huán)件上的自由跨距，和/或使得環(huán)或帶纏繞的更接近疊加件。
環(huán)件的不對(duì)稱截面部分還可以使得環(huán)或帶的形狀變得近似于圓形。
在優(yōu)選實(shí)施例中，環(huán)件的截面形狀基本對(duì)應(yīng)于兩個(gè)鏡面反向的菱形或偏菱形。


下面參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中圖1示意性地顯示了嵌入電絕緣殼體的電涌放電器；圖2示意性地顯示了嵌入電絕緣殼體前的同一電涌放電器；圖3示意性地顯示了通過(guò)圖2所示電涌放電器的軸向部分；圖4示意性地顯示了通過(guò)圖2所示電涌放電器的徑向部分；圖5以對(duì)應(yīng)于圖4的方式示意性地顯示了通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的電涌放電器的徑向部分；和圖6是圖3的縮小和簡(jiǎn)化視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了電涌放電器1，其帶有上端電極11和下端電極12，及電絕緣殼體19。
圖2顯示了對(duì)應(yīng)的未帶電絕緣殼體的電涌放電器1。包括7個(gè)圓截面的圓柱形可變電阻塊10a的疊加件10設(shè)置在上端電極11和下端電極12之間?？勺冸娮鑹K10a的對(duì)稱軸重合?？勺冸娮鑹K10a的直徑是60毫米，高度為40毫米。
圍繞疊加件10設(shè)置了夾持件15，其具有4個(gè)環(huán)件的形式，圖中顯示出了3個(gè)環(huán)件15a。環(huán)件15a由連續(xù)的玻璃纖維纏繞而成，并用環(huán)氧樹脂浸漬。環(huán)件15a圍繞上端電極11的肩部11a和下端電極12的肩部12a，將端部電極11，12夾在疊加件10上，因此在可變電阻塊10a之間形成希望的接觸壓力。環(huán)件15a與可變電阻塊10a的疊加件10接觸。
環(huán)件15a的外面設(shè)置了防破裂帶16，其具有7個(gè)環(huán)16a的形式，基本設(shè)置在各可變電阻塊10a高度的中間。環(huán)16a用環(huán)氧樹脂基體的芳族聚酸胺纖維纏繞而成，與環(huán)件15a緊密接觸，使得環(huán)件壓到可變電阻塊10a上。環(huán)16a的高度是20毫米，其厚度為5毫米。兩個(gè)相鄰環(huán)16a之間，相對(duì)相關(guān)可變電阻塊10a之間的接觸面，存在有環(huán)形開口17，高度大約為20毫米，允許壓力進(jìn)行釋放。
圖3顯示了通過(guò)圖2所示的同一電涌放電器1的軸向截面，即不帶有電絕緣殼體。除了圖2所顯示的特征外，顯示出在下端電極12和疊加件10之間設(shè)有樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)墊圈14，在上端電極11和疊加件10之間設(shè)有長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13。為了簡(jiǎn)化，長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13未詳細(xì)顯示，該機(jī)構(gòu)的目的是延長(zhǎng)疊加件，使得環(huán)件15a的夾持力向疊加件10的可變電阻塊之間提供希望的接觸壓力。端部電極設(shè)置了螺紋孔11b，12b，用于電連接，或者串聯(lián)兩個(gè)或更多個(gè)電涌放電器1。
通過(guò)穿過(guò)圖2所示的同一未帶有電絕緣殼體的電涌放電器1的徑向截面，圖4顯示出電涌放電器1的一部分。該部分顯示出可變電阻塊10a，帶有4個(gè)環(huán)件15a的夾持件，和圍繞的防破裂帶，其包括環(huán)氧樹脂基體的芳族聚酸胺纖維環(huán)16a。通過(guò)環(huán)件15a的部分顯示出各環(huán)件15a具有成對(duì)的鏡面反向的菱形V，H。
圖5通過(guò)與圖4相同的方式顯示出部分的電涌放電器2，顯示出通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的電涌放電器2的徑向部分。電涌放電器2可根據(jù)美國(guó)專利5,050,032(SE 516 123 C2)來(lái)制造，其中電阻放電塊20a的疊加件被夾持件圍繞，其帶有四個(gè)矩形環(huán)件25a，對(duì)稱的截面部分，夾持件又被防破裂帶圍繞，防破裂帶具有芳族聚酸胺纖維環(huán)26a的形式。
在圖4和圖5，環(huán)16a和26a的形狀只是通過(guò)5道線示意性的顯示，其形狀有意地未按比例顯示，其目的是說(shuō)明在制造過(guò)程可能出現(xiàn)的特殊問題，這些問題本發(fā)明打算減少或者希望完全消除。
權(quán)利要求
1.一種電涌放電器(1)，包括多個(gè)圓柱形可變電阻塊(10a)的疊加件(10)，電阻塊最好用金屬氧化物制成，沿可變電阻塊(10a)的軸向一個(gè)疊置在一個(gè)上；上端電極(11)和下端電極(12)；絕緣材料的夾持件(15)，其包括至少三個(gè)連續(xù)纏繞纖維環(huán)件(15a)，連接所述上端電極(11)到下端電極(12)；防破裂帶(16)，形式為多個(gè)纏繞纖維環(huán)或帶(16a)；和電絕緣的圍繞外殼(19)，用橡膠或其他聚合物材料制成；其特征在于，所述環(huán)件(15a)用玻璃纖維纏繞而成，顯示出具有不對(duì)稱的截面部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的不對(duì)稱截面部分的形狀和位置設(shè)置成不止兩個(gè)分別位于各束上的角部接觸可變電阻疊加件(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的不對(duì)稱截面部分可增加與所述可變電阻疊加件(10)的接觸面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的不對(duì)稱截面部分可縮短環(huán)或帶(16a)在所述環(huán)件(15a)上的自由跨距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的不對(duì)稱截面部分使得環(huán)或帶(16a)纏繞的更接近所述疊加件(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的不對(duì)稱截面部分使得環(huán)或帶(16a)的形狀近似為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)件(15a)的截面(V，H)基本上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)鏡面反向的菱形或偏菱形。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電涌放電器(1)，其特征在于，所述環(huán)或帶(16a)由環(huán)氧樹脂或乙烯基酯樹脂基體的芳族聚酸胺纖維或PBO纖維纏繞而成。
全文摘要
一種電涌放電器(1)，包括多個(gè)圓柱形可變電阻塊(10a)的疊加件(10)，電阻塊設(shè)置成在上端電極(11)和下端電極(12)之間沿可變電阻塊(10a)的軸向一個(gè)疊置在一個(gè)上。圍繞疊加件設(shè)置了絕緣材料的夾持件(15)，其包括至少三個(gè)連續(xù)纏繞纖維環(huán)件(15a)，連接上端電極(11)到下端電極(12)；以及形式為多個(gè)纏繞纖維環(huán)(16a)的防破裂帶(16)，和電絕緣的橡膠或其他聚合物材料的圍繞外殼。環(huán)件(15a)用玻璃纖維纏繞而成，顯示出具有不對(duì)稱的截面部分(V，H)。
文檔編號(hào)H01H9/04GK1781164SQ200480011185
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者R·斯杰霍姆, K·埃科沃斯雷姆 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司