一種續流遮斷可靠的氣體放電管的製作方法

2023-10-04 23:49:19 1

專利名稱：一種續流遮斷可靠的氣體放電管的製作方法
技術領域：
本發明涉及應用於交流電源系統中防止雷擊、電磁脈衝帶來的過電壓及操作過電
壓對電子設備造成損害的放電管，尤其指一種過電壓過後交流電源系統電壓過零時能可靠 自行關閉、體積小及通流能力大的金屬陶瓷氣體放電管。
背景技術：
金屬陶瓷氣體放電管在電源系統中防止雷擊、電磁脈衝帶來的過電壓及操作過電 壓對電子設備所造成的損害中有著廣泛的應用。過電壓過後，由於電源系統能夠提供維持 金屬陶瓷氣體放電管放電的電壓及電流，致使過電壓過後金屬陶瓷氣體放電管不能可靠自 行關閉，即稱之為"續流"。由於續流的存在，導致電源短路，使電源系統不能正常工作或使 放電管自身損壞。 為了解決通流能力小的問題，中國專利公開了 "微型大功率金屬陶瓷氣體放電管"
的專利申請(申請號200520059102. 7)。該專利設計了內、外電極及金屬化陶瓷，內電極、外
電極及金屬化陶瓷構成密閉的惰性氣體放電空間。該專利解決了金屬陶瓷氣體放電管通流
能力小的問題，通流能力大大提高，但是，至少存在以下不足 其一，過電壓過後交流電源系統電壓過零時不能可靠自行關閉。 其二，內、外電極用鐵質材料鐵鎳合金(如4J42)製作，其材料價格昂貴；並且加工
難度大，製造成本高。 其三，當金屬陶瓷氣體放電管遭過電壓被擊穿時，內外電極的表面及內外電極間 的放電間隙都會有大的電流流過，它們各自產生相應的磁場。由於鐵質材料對磁場的屏蔽 作用及導磁作用，鐵質材料的內電極對其流過的電流產生的磁場在內電極的內部傳導，其 絕大部分的磁力線不會經過內外電極間的放電間隙；流過外電極的電流產生的磁場在外電 極周圍，不可能進入內外電極間的放電間隙。從而導致內外電極間的放電間隙成為內、外電 極的電流產生的磁場的"空白"區。這樣，當遭過電壓被擊穿時，放電間隙中惰性氣體電離形 成的等離子體僅受到電場力作用，不會受到內、外電極電流產生的磁場的磁力(洛倫茲力) 的作用，以最短的路徑在放電間隙中運動，不利於正、負帶電粒子的複合，對遮斷續流不利。 如果能將過電壓時內電極電流產生的磁場的能量利用起來，使放電間隙中惰性氣體電離形 成的等離子體的流動路徑加以延長，就能拉長放電的電弧，減小續流甚至基本無續流。為實 現金屬陶瓷氣體放電管過電壓過後交流電源系統電壓過零時可靠自行關閉開闢一條新途 徑。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是，克服現有技術的微型大功率金屬陶瓷氣體放電管 過電壓過後交流電源系統電壓過零時不能可靠自行關閉、製造成本高、由於使用鐵質電極 致使無法利用內電極電流產生的磁場的能量延長過電壓時放電間隙中惰性氣體電離形成 的等離子體的流動路徑以拉長放電電弧的不足，推出一種續流遮斷可靠的氣體放電管。其
3不但具有電極材料價格低及製造成本低的特點，還能利用內電極電流產生的磁場的能量以 延長過電壓時放電間隙中惰性氣體電離形成的等離子體的流動路徑，拉長放電電弧，實現 續流遮斷。 為了實現上述目的，完成上述任務，本發明一種續流遮斷可靠的氣體放電管採用 如下技術方案 構造本發明一種續流遮斷可靠的氣體放電管，包括外電極、內電極及金屬化瓷環， 外電極呈一端開口另一端有底的筒體，內電極的一端伸進外電極的筒體內，在外電極的筒 口部位與內電極伸進外電極的筒口部位間安裝金屬化瓷環並進行氣密性封接；外電極及內 電極用無氧銅製作；在內電極伸進外電極的一端的頂壁與其相對的外電極的底壁之間墊以 陶瓷片；在金屬化瓷環與陶瓷片之間安裝陶瓷環，陶瓷環圍圈內電極；內電極、外電極、陶 瓷片及陶瓷環圍圈成惰性氣體放電間隙。
對上述技術方案進行進一步闡述
金屬化瓷環分別與外電極、內電極通過焊料焊接。 陶瓷片的主要作用有二 一是將內電極的頂壁與外電極的底壁之間的間隙填實堵 死，在過電壓時此部位不再放電，將放電部位集中於內電極的側壁與外電極的側壁之間；二 是增強無氧銅的外電極的抗變形的能力，尤其將金屬化瓷環與內電極及外電極在高溫真空 爐中用焊料封接時，無氧銅的外電極的力學強度會下降，但是，在陶瓷片撐抵下，限制了無 氧銅的外電極的變形。 陶瓷環主要起防護作用，因為過電壓時，無氧銅的內電極及外電極在高溫下會濺 射大量粒子(或濺射物)，它們會直接濺落到金屬化瓷環的內表面並附著其上，嚴重降低金 屬化瓷環的絕緣性能。陶瓷環的存在，避免了無氧銅的內電極及外電極在高溫下濺射的大 量粒子(或濺射物)不會濺落到金屬化瓷環上，保證了金屬化瓷環的高絕緣性能。
本發明一種續流遮斷可靠的氣體放電管工作機理如下過電壓時，所述惰性氣體 放電間隙中的惰性氣體被電離，使內電極表面有順著圓柱體的中心軸線流過的內電極電 流，在所述惰性氣體放電間隙有惰性氣體電離形成的等離子體電流，在外電極的表面有順 著圓筒狀的中心軸線流過的外電極電流，等離子體電流的方向與內電極電流(外電極電 流)的方向垂直，形成所謂的"L"型電流放電迴路。電流產生磁場。外電極電流產生的磁場， 因高頻趨膚效應不作用於等離子體電流，內電極電流產生的磁場因內外電極為非磁性物質 不能產生磁場屏蔽而直接作用於等離子體電流，因而，內電極電流產生的磁場對惰性氣體 放電間隙中的等離子體產生磁場力即洛倫茲力，由於磁場具有相當的強度，該洛倫茲力亦 足夠大。同時，內外電極間存在電位差，等離子體還受到電場力，且電場力的方向與洛倫茲 力的方向垂直。在洛倫茲力與電場力的共同作用下，所述惰性氣體放電間隙中的惰性氣體 電離形成的等離子體在惰性氣體放電間隙中作螺旋運動，能促進正、負帶電粒子的複合，或 者說使放電路徑即放電電弧大大拉長，致使過電壓過後交流電源系統電壓過零時可靠自行 關閉。本發明的這一機理可形象的簡稱為"磁吹(磁噴)"。以將過電壓時內電極電流產生的磁場的能量利用起來，使惰性氣體放電間隙中的惰性氣體 電離形成的等離子體在惰性氣體放電間隙中作螺旋運動，放電路徑大大拉長，即電弧拉長， 為過電壓過後交流電源系統電壓過零時金屬陶瓷氣體放電管可靠自行關閉開闢了一條新 路。 其三，由於內電極及外電極用無氧銅材料製作，使金屬陶瓷氣體放電管的結構變 得簡單，便於加工。 其四，用途廣，可在電子設備、電源系統中防止雷擊、電磁脈衝帶來的過電壓及操 作過電壓對電子設備所造成的損害中應用。


圖1為本發明剖開立體圖。
圖2為與圖1對應剖面圖。
圖中1、外電極；2、內電極；3、金屬化瓷環；4、陶瓷片；5 、陶瓷環；6 、氣體放電間
隙；7、焊料。
具體實施例方式
下面，結合附圖介紹本實用新型的具體實施方式
。 如圖所示，本發明一種續流遮斷可靠的氣體放電管，包括外電極1、內電極2及金 屬化瓷環3，外電極1呈一端開口另一端有底的筒體，內電極2的一端伸進外電極1的筒體 內，在外電極1的筒口部位與內電極2伸進外電極1的筒口部位間安裝金屬化瓷環3並進 行氣密性封接；外電極1及內電極2用無氧銅製作；在內電極2伸進外電極1的一端的頂壁 與其相對的外電極1的底壁之間墊以陶瓷片4 ;在金屬化瓷環3與陶瓷片4的之間安裝陶 瓷環5，且陶瓷環5圍圈內電極2 ;外電極1 、內電極2、陶瓷片4及陶瓷環5圍圈成惰性氣體 放電間隙6。 金屬化瓷環3分別與外電極1、內電極2通過焊料7焊接。
內電極2為階梯狀圓柱體。
焊料7可以是銀銅焊料。 金屬化瓷環3的內徑與內電極2的相應部位的外徑匹配，金屬化瓷環3的外徑與 外電極1的內徑匹配。 陶瓷片4及陶瓷環5選用普通的陶瓷材料製作，不必用金屬化瓷片製作，既能滿足 功能需要，又能降低成本。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明的技術範圍作任何限制。本行 業的技術人員，在本技術方案的啟迪下，可以做出一些變形與修改，凡是依據本發明的技術 實質對以上的實施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍 內。
權利要求
一種續流遮斷可靠的氣體放電管，包括外電極(1)、內電極(2)及金屬化瓷環(3)，外電極(1)呈一端開口另一端有底的簡體，內電極(2)的一端伸進外電極(1)的簡體內，在外電極(1)的筒口部位與內電極(2)伸進外電極(1)的筒口部位間安裝金屬化瓷環(3)並進行氣密性封接；其特徵在於外電極(1)及內電極(2)用無氧銅製作；在內電極(2)伸進外電極(1)的一端的頂壁與其相對的外電極(1)的底壁之間墊以陶瓷片(4)；在金屬化瓷環(3)與陶瓷片(4)之間安裝陶瓷環(5)，且陶瓷環(5)圍圈內電極(2)；外電極(1)、內電極(2)、陶瓷片(4)及陶瓷環(5)圍圈成惰性氣體放電間隙(6)。
2. 根據權利要求1所述的一種續流遮斷可靠的氣體放電管，其特徵在於金屬化瓷環(3) 分別與外電極(1)、內電極(2)通過焊料(7)焊接。
3. 根據權利要求1所述的一種續流遮斷可靠的氣體放電管，其特徵在於內電極(2) 為階梯狀圓柱體。
全文摘要
一種續流遮斷可靠的氣體放電管，涉及電源系統中防止雷擊、電磁脈衝帶來的過電壓及操作過電壓對電子設備造成損害的放電管。包括外電極、內電極及金屬化瓷環，內電極的一端伸進外電極的簡體內，在外電極的筒口部位與內電極伸進外電極的筒口部位間安裝金屬化瓷環並進行氣密性封接；外電極及內電極用無氧銅製作；在內電極伸進外電極的一端的頂壁與其相對的外電極的底壁之間墊以陶瓷片；在金屬化瓷環與陶瓷片之間安裝陶瓷環；內電極、外電極、陶瓷片及陶瓷環圍圈成惰性氣體放電間隙。有益效果在於材料成本及加工成本降低；將過電壓時內電極電流產生的磁場的能量利用起來，拉長電弧，實現過電壓過後交流電源系統電壓過零時能可靠自行關閉。
文檔編號H01T4/12GK101777731SQ20091030514
公開日2010年7月14日 申請日期2009年8月4日 優先權日2009年8月4日
發明者曾獻昌 申請人:東莞市新鉑錸電子有限公司