发明内容
本发明的目的即是对现有压敏电阻器的结构进行改进,提供一种造价较
低,但又能有效地防止击穿短路时燃烧起火,且能够与现有的常规电路板设
计相适应的压敏电阻器。
为此,我们对现有压敏电阻器的结构、起火原因及解决方案进行了研究。
通过大量的实验,我们发现:压敏电阻的损坏起火均是发生在其被击穿短路
的瞬间,此时产生的弧光放电造成了局部高温,进而引燃了将压敏陶瓷基片
包封的绝缘裹封层内的环氧树脂等有机材料。虽然在绝缘裹封层内通常添加
有阻燃剂,但由于温度太高,仍不能完全避免产生明火。
基于对起火原因的上述研究,我们认为,如果在压敏电阻击穿短路时有
不燃烧的物质抑制弧光放电,破坏燃烧起火的条件,就可以起到阻燃的效果。
这是因为,只要在压敏电阻被击穿短路的瞬间抑制住了弧光放电,不使其产
生明火,那么,短路电流将使电器产品中的保险管在极短的时间内熔断,切
断电源,就不会造成火灾等大的损害。
根据这一思路,我们提出了这样一种技术方案:将压敏电阻主体装入一
绝缘壳体内,并在绝缘壳体的内壁与压敏电阻主体的外壁之间填充绝缘且不
燃的粉末(即绝缘且不能燃烧的材料粉末)层,利用该粉末层将压敏电阻主
体再包裹一层,实现对弧光放电的抑制。
具体来说:本发明的压敏电阻器具有绝缘壳体和包封在绝缘壳体内的压
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
敏电阻主体上连接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,其特征是所述绝缘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。
在本发明中,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。上述将压敏电阻主体包裹的绝缘不燃粉末层可以由
石英砂或云母粉、氧化铝粉、石棉粉等具有绝缘及不燃性能的其它粉末材料
构成,该绝缘不燃粉末层具有以下几种作用:
(1)、抑制短路瞬间的弧光放电。由于压敏电阻主体被包覆在绝缘不燃粉
末层中,减少了与空气的接触,使空气在高温下电离拉弧的现象大为减少,
起到了灭弧的作用。
(2)、压敏电阻短路击穿时,有时伴有瓷体炸裂的现象,灼热的瓷体碎片
会四处飞散,造成较大损害。采用本方案后,由于绝缘壳体内的绝缘不燃粉
末层以粉末或颗粒较粗的细砂形式填充,具有较强的吸收动能的能力,能减
轻瓷体炸裂生成的破坏。
(3)、填充的绝缘不燃粉末层具有一定的隔热功能,可延长压敏电阻短路
击穿后局部高温点的温度向绝缘壳体表面扩散的时间,并相应降低绝缘壳体
表面的温度,减少可能由此造成的危害。
在本发明的技术方案中,由于所填充的绝缘不燃粉末层可以采用极为价
廉的物料,如普通的砂子充当,从而不会大幅度地提升产品的制作成本。同
时,本发明的产品仍然沿用了传统压敏电阻器的双电极形式,符合现有电路
板的使用习惯,在使压敏电阻器具有灭弧阻燃性能的前提下,又能够与现有
的常规电路板设计相适应。
另外,在本发明中,还可以在绝缘壳体的壳壁上设置气孔,以便在压敏
电阻击穿短路时释放绝缘壳体内生成的高热气体。
此处,在绝缘壳体的壳壁上设置气孔的机理是:当压敏电阻被击穿短路
的瞬间,产生的高温会使部分绝缘裹封层(通常为环氧树脂裹封层)气化。
如果绝缘壳体上不开设气孔,绝缘壳体内的压力就会较高,容易造成绝缘壳
体开裂。如果为了防止绝缘壳体开裂而采用较厚或者强度较高的绝缘壳体,
则相应会增加产品的制造成本。在绝缘壳体上开设气孔后,就能有效地解决
这一问题。亦即是说,只要让绝缘裹封层气化时产生的气体从气孔排出,就
可以采用较薄或强度较低的绝缘壳体,从而有助于获得较低制作成本且具有
灭弧阻燃功能的压敏电阻器。
在本发明中,当在绝缘壳体的壳壁上设置气孔时(就本发明的基本技术
方案而言,也可以不在绝缘壳体的壳壁上设置气孔),可以适当选择绝缘不燃
粉末层中的粉末粒径,使之既不会从气孔漏出,又不会对气孔造成堵塞。所
设置的气孔可以是圆形气孔或其它任意形状的气孔,如矩形或条形气孔等,
它可以开设在绝缘壳体的顶部或底部、侧部等等。除单独开设气孔外,也还
可以通过在绝缘壳体的制作过程中自然地形成气孔。例如,可以将绝缘壳体
的一面设计成盖板,且将该盖板的局部尺寸设计得略小一点,这样,当将盖
板安装在绝缘壳体上之后,盖板与绝缘壳体其余部份的接触部位就会产生间
隙而形成气孔。
经实际验证,本发明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。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明,但本发明的内容不仅
限于实施例中所涉及的内容。
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绝缘壳体1和
包封在绝缘壳体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,在压敏电阻主体上连接有第一引出电极
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和第
二引出电极8的另一端穿出绝缘裹封层4并延伸至绝缘壳体1之外,其特征
是所述绝缘壳体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2
包裹的绝缘不燃粉末层9。
在本实施例中,上述绝缘不燃粉末层9为石英砂构成的石英砂层。所采
用的石英砂层具有价廉、阻燃效果好的优点。另外,当采用三氧化二铝粉末
时,也可取得较佳的效果。
实施例2:如图5、6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:本实施例在绝缘壳体1上开设有使粉末容纳腔与壳体外部相连
通的气孔10,以便在压敏电阻击穿短路时释放绝缘壳体1内生成的高热气体。
就本发明来说,上述气孔10也可以开设在绝缘壳体1的其余部位。