專利名稱：電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于電子設(shè)備、電源系統(tǒng)中防止雷擊、電磁脈沖帶來的過電壓及操
作過電壓對(duì)電子設(shè)備造成損害的放電管，尤其指一種過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí) 能可靠自行關(guān)閉、體積小及通流能力大的金屬陶瓷氣體放電管。
背景技術(shù)：
金屬陶瓷氣體放電管在電子設(shè)備、電源系統(tǒng)中防止雷擊、電磁脈沖帶來的過電壓 及操作過電壓對(duì)電子設(shè)備所造成的損害中有著廣泛的應(yīng)用。可以說，過電壓過后交流電源 系統(tǒng)電壓過零時(shí)能否可靠自行關(guān)閉的問題、體積大小及通流能力的大小是衡量金屬陶瓷氣 體放電管性能及技術(shù)先進(jìn)程度的三大指標(biāo)，三者都先進(jìn)的金屬陶瓷氣體放電管，或者說將 三方面先進(jìn)技術(shù)聚為一身的過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉、體積小 及通流能力大的金屬陶瓷氣體放電管才能適用于電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)。到目前為止，金屬 陶瓷氣體放電管僅在某一方面性能突出，或者過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠 自行關(guān)閉，或者體積小，或者大功率，沒有進(jìn)行全面的整合或集中組合，因而沒有一種性能 全優(yōu)的產(chǎn)品。例如 1、中國專利公開了 CN1588718A的"無續(xù)流金屬陶瓷氣體放電管"的申請(qǐng)，該發(fā)明 設(shè)計(jì)了內(nèi)、外電極，并且內(nèi)電極伸于外電極中被外電極所圍抱，內(nèi)、外電極與金屬化陶瓷之 間分別通過銀銅焊料構(gòu)成密閉有惰性氣體的放電間隙，內(nèi)電極上制有中心孔和與其連通的 多個(gè)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔、中心孔及內(nèi)外電極間的放電間隙構(gòu)成了氣體環(huán)流通路。當(dāng)該發(fā)明因雷 擊過電壓擊穿時(shí)，在放電間隙中形成電弧，在電弧溫度、電離氣體產(chǎn)生的電子流及離子流的 電磁力的作用下，放電間隙中的惰性氣體爆炸性的由間隙中心向外膨脹，在放電間隙中心 形成低壓區(qū)，同時(shí)向外膨脹的氣體通過內(nèi)電極和外電極間的間隙壓縮內(nèi)電極與金屬化陶瓷 片之間的惰性氣體氣體，使該區(qū)域的惰性氣體迅速由多個(gè)進(jìn)氣孔流向中心孔，由于管孔中 的沒有電離的惰性氣體因孔管阻力的變化，由多個(gè)進(jìn)氣孔流向中心孔的惰性氣體在中心孔 中被加速并噴向放電間隙，放電電弧在該沒有電離的噴射氣流作用下電弧被迅速拉長，維 持放電的電壓迅速升高，直至電弧熄滅，從而切斷金屬陶瓷氣體放電管的續(xù)流。雖然本發(fā)明 解決了金屬陶瓷氣體放電管過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉的難題， 但是，其中心孔僅僅一個(gè)管孔的形式存在，其容積不大，所能流經(jīng)的氣體受到限制，因而雷 擊放電時(shí)，對(duì)電弧容納吸收有限，從而使電弧的拉長也受到限制。另外，該發(fā)明體積大，電極 加工難度大，制造成本高。因而在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)一步改進(jìn)。 2、中國專利公開了 CN2807463的"微型大功率金屬陶瓷氣體放電管"的專利，該發(fā) 明設(shè)計(jì)了內(nèi)、外電極，并且內(nèi)電極伸于外電極中被外電極所圍抱，內(nèi)、外電極與金屬化陶瓷 之間分別通過銀銅焊料構(gòu)成密閉的放電間隙。當(dāng)大電流放電時(shí)，惰性氣體膨脹產(chǎn)生的巨大 壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)金屬化陶瓷的頂部環(huán)形金屬化面的壓力和最外側(cè)柱形金屬化面的均勻拉力， 由于金屬化陶瓷的抗壓強(qiáng)度是其垂直于金屬化面的拉脫強(qiáng)度的幾十倍，同時(shí)陶瓷金屬化層 承受平行于金屬化面的拉力是其承受垂直于金屬化面的壓力的幾十倍，所以本專利的通流能力比現(xiàn)有的同等尺寸的金屬陶瓷氣體放電管要提高10倍以上。雖然本專利通流能力大， 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但是，過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉的問題沒有
解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的金屬陶瓷氣體放電管僅在某一方面性能突出，或者過 電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉，或者體積小，或者大功率的不足，通過 全面的整合或集中組合，推出一種性能全優(yōu)的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體 放電管產(chǎn)品。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，完成上述任務(wù)，本發(fā)明電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶 瓷氣體放電管采用如下技術(shù)方案 構(gòu)造本發(fā)明電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，包括外電極、內(nèi) 電極及金屬化瓷環(huán)，外電極呈一端開口另一端有底的筒體，內(nèi)電極包括一空腔體，所述空腔 體伸進(jìn)外電極的筒體內(nèi)，在外電極的筒口部位與內(nèi)電極伸進(jìn)外電極的筒口部位間，安裝金 屬化瓷環(huán)并進(jìn)行氣密性封接，構(gòu)成密閉的氣體放電間隙并在其間充以惰性氣體；可容納惰 性氣體的所述空腔體的頂壁的中心部位開有一中心氣孔，在所述空腔體的底部開有多個(gè)進(jìn) 氣孔，所述中心氣孔將所述空腔體與頂部的放電間隙連通，所述進(jìn)氣孔將所述空腔體與內(nèi)、 外電極之間的側(cè)部的放電間隙連通，在放電間隙與空腔體間通過中心氣孔及進(jìn)氣孔形成氣 體環(huán)流通路。 對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步闡述 內(nèi)電極的所述空腔體由內(nèi)電極的頭部及尾部構(gòu)成。 所述頭部與所述尾部通過焊料焊接。 所述頭部為頂端有底及下端開口的筒狀體。 所述尾部包括整體成型為一體的盤狀體及桿狀體。 所述尾部的盤狀體與所述頭部的下端開口緊固連接構(gòu)成所述空腔體。 所述進(jìn)氣孔沿內(nèi)電極的頭部的徑向?qū)ΨQ設(shè)置，并且所述進(jìn)氣孔洞穿所述空腔體
側(cè)壁的下部即所述頭部側(cè)壁的下部，或者，所述進(jìn)氣孔洞穿所述空腔體的底壁即所述尾部
的盤狀體。 金屬化瓷環(huán)的內(nèi)徑與內(nèi)電極的所述尾部的所述桿狀體的外徑匹配，金屬化瓷環(huán)的
外徑與外電極的內(nèi)徑匹配結(jié)合處用焊料焊接以實(shí)現(xiàn)氣密性封接。 內(nèi)電極的所述尾部的所述盤狀體的底面的中心部位向下凸出一凸環(huán)。 在金屬化瓷環(huán)與外電極的筒口部位連接處，及在金屬化瓷環(huán)與內(nèi)電極的所述尾部
的所述盤狀體的所述凸環(huán)的連接處用焊料焊接以實(shí)現(xiàn)氣密性封接。 本發(fā)明電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，同現(xiàn)有技術(shù)相比，其 有益效果在于 其一，聚過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉、體積小及大功率 為一身，解決了現(xiàn)有技術(shù)的金屬陶瓷氣體放電管的性能僅在某一方面較優(yōu)，而在其它方面 不佳的問題。 ①、當(dāng)本發(fā)明因雷擊過電壓擊穿時(shí)，在放電間隙中形成電弧，由于內(nèi)電極的頂面與
4其相對(duì)的外電極的那一面之間的放電間隙的間距最小，此放電間隙首先放電。中心氣孔的
上方成為該放電間隙的中心，在電弧溫度、電離氣體產(chǎn)生的電子流及離子流的電磁力的作
用下，放電間隙中的惰性氣體爆炸性的以由該放電間隙中心向外膨脹，在該放電間隙中心
形成低壓區(qū)，同時(shí)向外膨脹的惰性氣體從上往下壓縮內(nèi)電極和外電極間的側(cè)壁間隙內(nèi)惰性
氣體，使該區(qū)域的氣體迅速由多個(gè)進(jìn)氣孔流向空腔體內(nèi)，由于空腔體的容積大，加之空腔體
的中心氣孔處于低壓區(qū)，從進(jìn)氣孔到空腔體到中心氣孔壓力驟降，由多個(gè)進(jìn)氣孔流向空腔
體的未電離惰性氣體在中心氣孔中很容易被加速并噴向放電間隙，放電電弧在該噴射的沒
有電離的氣流作用下電弧被迅速拉長，維持放電的電壓迅速升高，直至電弧熄滅，從而熄滅
金屬陶瓷氣體放電管。由于空腔體的容積大，能容納足量的沒有電離的惰性氣體，從而使電
弧容易拉長，因而本發(fā)明過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)可靠自行關(guān)閉的效果更好。 ②、金屬陶瓷氣體放電管的通流能力大，即放電電流大，氣體膨脹力也大。金屬陶
瓷氣體放電管的通流能力的大小主要與金屬化瓷環(huán)同內(nèi)、外電極的連接面的方位有關(guān)。本
發(fā)明中，當(dāng)大電流放電時(shí)，氣體膨脹產(chǎn)生的巨大壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)金屬化陶瓷的頂部環(huán)形金屬
化面的壓力和順著外側(cè)管形金屬化面的均勻拉力，由于金屬化陶瓷的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其
抗拉強(qiáng)度，同時(shí)陶瓷金屬化層承受平行于金屬化面的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其垂直于金屬化面的壓
力，所以本發(fā)明的通流能力比現(xiàn)有的同等尺寸的金屬陶瓷氣體放電管大大提高，具有體積
小、功率大的特點(diǎn)。 ③、金屬陶瓷氣體放電管的體積大小與其能承受的放電電流大小有關(guān)，放電電流 大，氣體膨脹力大，電弧的高溫輻射對(duì)金屬化瓷環(huán)的破壞也大。本發(fā)明的通流能力大，但是， 惰性氣體膨脹產(chǎn)生的巨大壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)金屬化陶瓷的頂部環(huán)形金屬化面的壓力和順著外 側(cè)管形金屬化面的均勻拉力。同時(shí)，由于放電電流的路徑?jīng)]有靠近金屬化陶瓷，電弧的高溫 輻射對(duì)金屬化瓷環(huán)的影響有限。因此，本發(fā)明在同等通流能力下，體積可以作得很小，便于 在電源等防雷箱中的防雷模塊化結(jié)構(gòu)中使用。
其二，本發(fā)明生產(chǎn)成本低。 ①、本發(fā)明金屬化瓷環(huán)同內(nèi)、外電極的連接 積小，因而價(jià)格昂貴的銀銅焊料使用 得少，使材料成本降低。 ②、本發(fā)明的內(nèi)電極可以使用價(jià)廉的普通金屬材料制作。
③、結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，加工工時(shí)成本低。 其三，用途廣，可在電子設(shè)備、電源系統(tǒng)中防止雷擊、電磁脈沖帶來的過電壓及操 作過電壓對(duì)電子設(shè)備所造成的損害中應(yīng)用。
圖1為本發(fā)明剖開立體圖(實(shí)施例一，進(jìn)氣孔洞穿空腔體側(cè)壁的下部)。
圖2為與圖1對(duì)應(yīng)的實(shí)施例一的剖面圖。 圖3為本發(fā)明剖開立體圖(實(shí)施例二，進(jìn)氣孔洞穿所述空腔體的底壁)。
圖4為與圖3對(duì)應(yīng)的實(shí)施例二的剖面圖。 圖5為本發(fā)明剖開立體圖(實(shí)施例三，位于內(nèi)電極的空腔體頂壁的中心氣孔擴(kuò)大， 其內(nèi)電極的空腔體的整個(gè)頂壁成為中心孔)。
圖6為與圖1對(duì)應(yīng)的剖面圖。
圖7為內(nèi)電極示意圖。 圖中1、外電極；2、內(nèi)電極；21、頭部；22、尾部；221、盤狀體；2211、凸環(huán)；222、桿 狀體；23、空腔體；24、中心氣孔；25、進(jìn)氣孔；3、金屬化瓷環(huán)；4、放電間隙；5、焊料。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖介紹本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 如圖所示，本發(fā)明電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，包括外電 極1、內(nèi)電極2及金屬化瓷環(huán)3，外電極1呈一端開口另一端有底的筒體，內(nèi)電極包括一空腔 體23，所述空腔體23伸進(jìn)外電極1的筒體內(nèi)，在外電極1的筒口部位與內(nèi)電極2伸進(jìn)外電 極1的筒口部位間，安裝金屬化瓷環(huán)3并進(jìn)行氣密性封接，構(gòu)成密閉的氣體放電間隙4并在 其間充以惰性氣體；可容納氣體的所述空腔體23的頂壁的中心部位開有一中心氣孔24，在 所述空腔體23的底部開有多個(gè)進(jìn)氣孔25，所述中心氣孔24將所述空腔體23與頂部的放電 間隙4連通，所述進(jìn)氣孔25將所述空腔體23與內(nèi)電極2、外電極1之間的側(cè)部的放電間隙 4連通，在放電間隙4與空腔體23間通過中心氣孔24及進(jìn)氣孔25形成氣體環(huán)流通路。其 中心氣孔24的大小視實(shí)際需要而定，最大者甚至可以使內(nèi)電極的空腔體的整個(gè)頂壁成為 中心孔24(圖5、6)。中心氣孔大時(shí)，其中的氣體更容易被加速并噴向放電間隙，電弧拉長更 迅速，使金屬陶瓷氣體放電管放電熄滅的效果更好。 內(nèi)電極2的所述空腔體23由內(nèi)電極2的頭部21及尾部22構(gòu)成。 所述頭部21與所述尾部22通過焊料5緊固焊接。所述焊料5可以是銀銅焊料。 所述頭部21為頂端有底及下端開口的筒狀體。 所述尾部22包括整體成型為一體的盤狀體221及桿狀體222。 所述尾部22的盤狀體221與所述頭部21的下端開口處通過焊料5焊接，構(gòu)成所
述空腔體23。所述焊料5可以是銀銅焊料。 所述進(jìn)氣孔25沿內(nèi)電極2的頭部21的徑向?qū)ΨQ設(shè)置，當(dāng)然，也可以說，沿內(nèi)電極 2的尾部22的徑向?qū)ΨQ設(shè)置。并且所述進(jìn)氣孔25洞穿所述空腔體23側(cè)壁的下部即所述 頭部21側(cè)壁的下部(圖1、圖3)，或者，所述進(jìn)氣孔25洞穿所述空腔體23的底壁即所述尾 部22的盤狀體221(圖2、圖4)。 金屬化瓷環(huán)3的內(nèi)徑與內(nèi)電極2的所述尾部22的所述桿狀體222的外徑匹配，金 屬化瓷環(huán)3的外徑與外電極1的內(nèi)徑匹配。 內(nèi)電極2的所述尾部22的所述盤狀體221的底面的中心部位向下凸出一凸環(huán) 2211，當(dāng)然，該凸環(huán)2211的外徑小于其上的所述盤狀體221的外徑，使金屬化瓷環(huán)3與內(nèi)電 極2的所述尾部22的所述盤狀體221的底面的接觸面變小，在保證其它要求的前提下，可 以節(jié)省價(jià)格昂貴的銀銅焊料。 在金屬化瓷環(huán)3與外電極1的筒口部位連接處，及在金屬化瓷環(huán)3與內(nèi)電極2的 所述尾部22的所述盤狀體221的所述凸環(huán)2211的連接處用焊料5進(jìn)行氣密性封接，所述 焊料5可以是銀銅焊料。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制。本行 業(yè)的技術(shù)人員，在本技術(shù)方案的啟迪下，可以做出一些變形與修改，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù) 實(shí)質(zhì)對(duì)以上的實(shí)施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，包括外電極(1)、內(nèi)電極(2)及金屬化瓷環(huán)(3)，外電極(1)呈一端開口另一端有底的筒體；其特征在于內(nèi)電極包括一空腔體(23)，所述空腔體(23)伸進(jìn)外電極(1)的筒體內(nèi)，在外電極(1)的筒口部位與內(nèi)電極(2)伸進(jìn)外電極(1)的筒口部位間安裝金屬化瓷環(huán)(3)并進(jìn)行氣密性封接，構(gòu)成密閉的氣體放電間隙(4)并在其間充以惰性氣體；可容納惰性氣體的所述空腔體(23)的頂壁的中心部位開有一中心氣孔(24)，在所述空腔體(23)的底部開有多個(gè)進(jìn)氣孔(25)，所述中心氣孔(24)將所述空腔體(23)與頂部的放電間隙(4)連通，所述進(jìn)氣孔(25)將所述空腔體(23)與內(nèi)電極(2)、外電極(1)之間的側(cè)部的放電間隙(4)連通，在放電間隙(4)與空腔體(23)間通過中心氣孔(24)及進(jìn)氣孔(25)形成氣體環(huán)流通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于內(nèi)電極(2)的所述空腔體(23)由內(nèi)電極(2)的頭部(21)及尾部(22)構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于所述頭部(21)與所述尾部(22)通過焊料(5)焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其 特征在于所述頭部(21)為頂端有底及下端開口的筒狀體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其 特征在于所述尾部(22)包括整體成型為一體的盤狀體(221)及桿狀體(222)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于所述尾部(22)的盤狀體(221)與所述頭部(21)的下端開口通過焊料(5)焊接構(gòu)成 所述空腔體(23)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于所述進(jìn)氣孔(25)沿內(nèi)電極(2)的頭部(21)的徑向?qū)ΨQ設(shè)置，或沿內(nèi)電極(2)的尾部 (22)的徑向?qū)ΨQ設(shè)置，并且，所述進(jìn)氣孔(25)洞穿所述空腔體(23)側(cè)壁的下部即所述頭部 (21)側(cè)壁的下部，或者，所述進(jìn)氣孔(25)洞穿所述空腔體(23)的底壁即所述尾部(22)的 盤狀體(221)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于金屬化瓷環(huán)(3)的內(nèi)徑與內(nèi)電極(2)的所述尾部(22)的所述桿狀體(222)的外徑匹 配，金屬化瓷環(huán)(3)的外徑與外電極(1)的內(nèi)徑匹配。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特征 在于內(nèi)電極(2)的所述尾部(22)的所述盤狀體(221)的底面的中心部位向下凸出一凸環(huán) (2211)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，其特 征在于在金屬化瓷環(huán)(3)與外電極(1)的筒口部位連接處，及在金屬化瓷環(huán)(3)與內(nèi)電極 (2)的所述尾部(22)的所述盤狀體(221)的所述凸環(huán)(2211)的連接處用焊料(5)進(jìn)行氣 密性焊接。
全文摘要
電源系統(tǒng)過電壓防護(hù)用大功率金屬陶瓷氣體放電管，涉及在電子設(shè)備、電源系統(tǒng)中防雷擊、防電磁脈沖帶來的過電壓及操作過電壓對(duì)電子設(shè)備所造成的損害中應(yīng)用的放電管。包括外電極、內(nèi)電極及金屬化瓷環(huán)，內(nèi)電極包括一空腔體，空腔體伸進(jìn)外電極的筒體內(nèi)，在外電極的筒口部位與內(nèi)電極伸進(jìn)外電極的筒口部位間安裝金屬化瓷環(huán)并進(jìn)行氣密性封接，構(gòu)成密閉的氣體放電間隙并在其間充以惰性氣體；可容納氣體的空腔體的頂壁中心部位開有一中心氣孔，在空腔體的底部開有多個(gè)進(jìn)氣孔，放電間隙與空腔體間通過中心氣孔及進(jìn)氣孔形成氣體環(huán)流通路。其效果是聚過電壓過后交流電源系統(tǒng)電壓過零時(shí)能可靠自行關(guān)閉、體積小及大功率為一身，性能優(yōu)，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)H01T1/15GK101764356SQ20091010755
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者曾獻(xiàn)昌 申請(qǐng)人:東莞市新鉑錸電子有限公司