专利名称：电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用于电子设备、电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压
及操作过电压对电子设备造成损害的放电管，尤其指一种过电压过后交流电源系统电压过 零时能可靠自行关闭、体积小及通流能力大的金属陶瓷气体放电管。
背景技术：
金属陶瓷气体放电管在电子设备、电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压 及操作过电压对电子设备所造成的损害中有着广泛的应用。可以说，过电压过后交流电源 系统电压过零时能否可靠自行关闭的问题、体积大小及通流能力的大小是衡量金属陶瓷气 体放电管性能及技术先进程度的三大指标，三者都先进的金属陶瓷气体放电管，或者说将 三方面先进技术聚为一身的过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭、体积小 及通流能力大的金属陶瓷气体放电管才能适用于电源系统过电压防护。到目前为止，金属 陶瓷气体放电管仅在某一方面性能突出，或者过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠 自行关闭，或者体积小，或者大功率，没有进行全面的整合或集中组合，因而没有一种性能 全优的产品。例如 1、中国专利公开了 CN1588718A的"无续流金属陶瓷气体放电管"的申请，该实用
新型设计了内、外电极，并且内电极伸于外电极中被外电极所围抱，内、外电极与金属化陶
瓷之间分别通过银铜焊料构成密闭有惰性气体的放电间隙，内电极上制有中心孔和与其连
通的多个进气孔，进气孔、中心孔及内外电极间的放电间隙构成了气体环流通路。当该实用
新型因雷击过电压击穿时，在放电间隙中形成电弧，在电弧温度、电离气体产生的电子流及
离子流的电磁力的作用下，放电间隙中的惰性气体爆炸性的由间隙中心向外膨胀，在放电
间隙中心形成低压区，同时向外膨胀的气体通过内电极和外电极间的间隙压縮内电极与金
属化陶瓷片之间的惰性气体气体，使该区域的惰性气体迅速由多个进气孔流向中心孔，由
于管孔中的没有电离的惰性气体因孔管阻力的变化，由多个进气孔流向中心孔的惰性气体
在中心孔中被加速并喷向放电间隙，放电电弧在该没有电离的喷射气流作用下电弧被迅速
拉长，维持放电的电压迅速升高，直至电弧熄灭，从而切断金属陶瓷气体放电管的续流。虽
然本实用新型解决了金属陶瓷气体放电管过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自
行关闭的难题，但是，其中心孔仅仅一个管孔的形式存在，其容积不大，所能流经的气体受
到限制，因而雷击放电时，对电弧容纳吸收有限，从而使电弧的拉长也受到限制。另外，该实
用新型体积大，电极加工难度大，制造成本高。因而在实际应用中需要进一步改进。 2、中国专利公开了 CN2807463的"微型大功率金属陶瓷气体放电管"的专利，该实
用新型设计了内、外电极，并且内电极伸于外电极中被外电极所围抱，内、外电极与金属化
陶瓷之间分别通过银铜焊料构成密闭的放电间隙。当大电流放电时，惰性气体膨胀产生的
巨大压力转化为对金属化陶瓷的顶部环形金属化面的压力和最外侧柱形金属化面的均匀
拉力，由于金属化陶瓷的抗压强度是其垂直于金属化面的拉脱强度的几十倍，同时陶瓷金
属化层承受平行于金属化面的拉力是其承受垂直于金属化面的压力的几十倍，所以本专利的通流能力比现有的同等尺寸的金属陶瓷气体放电管要提高10倍以上。虽然本专利通流 能力大，结构简单，体积小，但是，过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭的 问题没有解决。
实用新型内容本实用新型旨在克服现有技术的金属陶瓷气体放电管仅在某一方面性能突出，或 者过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭，或者体积小，或者大功率的不足， 通过全面的整合或集中组合，推出一种性能全优的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷 气体放电管产品。 为了实现上述目的，完成上述任务，本实用新型电源系统过电压防护用大功率金 属陶瓷气体放电管采用如下技术方案 构造本实用新型电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，包括外电 极、内电极及金属化瓷环，外电极呈一端开口另一端有底的筒体，内电极包括一空腔体，所 述空腔体伸进外电极的筒体内，在外电极的筒口部位与内电极伸进外电极的筒口部位间， 安装金属化瓷环并进行气密性封接，构成密闭的气体放电间隙并在其间充以惰性气体；可 容纳惰性气体的所述空腔体的顶壁的中心部位开有一中心气孔，在所述空腔体的底部开有 多个进气孔，所述中心气孔将所述空腔体与顶部的放电间隙连通，所述进气孔将所述空腔 体与内、外电极之间的侧部的放电间隙连通，在放电间隙与空腔体间通过中心气孔及进气 孔形成气体环流通路。 对上述技术方案进行进一步阐述 内电极的所述空腔体由内电极的头部及尾部构成。 所述头部与所述尾部通过焊料焊接。 所述头部为顶端有底及下端开口的筒状体。 所述尾部包括整体成型为一体的盘状体及杆状体。 所述尾部的盘状体与所述头部的下端开口紧固连接构成所述空腔体。 所述进气孔沿内电极的头部的径向对称设置，并且所述进气孔洞穿所述空腔体
侧壁的下部即所述头部侧壁的下部，或者，所述进气孔洞穿所述空腔体的底壁即所述尾部
的盘状体。 金属化瓷环的内径与内电极的所述尾部的所述杆状体的外径匹配，金属化瓷环的
外径与外电极的内径匹配结合处用焊料焊接以实现气密性封接。 内电极的所述尾部的所述盘状体的底面的中心部位向下凸出一凸环。 在金属化瓷环与外电极的筒口部位连接处，及在金属化瓷环与内电极的所述尾部
的所述盘状体的所述凸环的连接处用焊料焊接以实现气密性封接。 本实用新型电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，同现有技术相 比，其有益效果在于 其一，聚过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭、体积小及大功率 为一身，解决了现有技术的金属陶瓷气体放电管的性能仅在某一方面较优，而在其它方面 不佳的问题。 ①、当本实用新型因雷击过电压击穿时，在放电间隙中形成电弧，由于内电极的顶的那一面之间的放电间隙的间距最小，此放电间隙首先放电。中心气 孔的上方成为该放电间隙的中心，在电弧温度、电离气体产生的电子流及离子流的电磁力 的作用下，放电间隙中的惰性气体爆炸性的以由该放电间隙中心向外膨胀，在该放电间隙 中心形成低压区，同时向外膨胀的惰性气体从上往下压縮内电极和外电极间的侧壁间隙内 惰性气体，使该区域的气体迅速由多个进气孔流向空腔体内，由于空腔体的容积大，加之空 腔体的中心气孔处于低压区，从进气孔到空腔体到中心气孔压力骤降，由多个进气孔流向 空腔体的未电离惰性气体在中心气孔中很容易被加速并喷向放电间隙，放电电弧在该喷射 的没有电离的气流作用下电弧被迅速拉长，维持放电的电压迅速升高，直至电弧熄灭，从而 熄灭金属陶瓷气体放电管。由于空腔体的容积大，能容纳足量的没有电离的惰性气体，从而 使电弧容易拉长，因而本实用新型过电压过后交流电源系统电压过零时可靠自行关闭的效 果更好。 ②、金属陶瓷气体放电管的通流能力大，即放电电流大，气体膨胀力也大。金属陶 瓷气体放电管的通流能力的大小主要与金属化瓷环同内、外电极的连接面的方位有关。本 实用新型中，当大电流放电时，气体膨胀产生的巨大压力转化为对金属化陶瓷的顶部环形 金属化面的压力和顺着外侧管形金属化面的均匀拉力，由于金属化陶瓷的抗压强度远远大 于其抗拉强度，同时陶瓷金属化层承受平行于金属化面的拉力远远大于其垂直于金属化面 的压力，所以本实用新型的通流能力比现有的同等尺寸的金属陶瓷气体放电管大大提高， 具有体积小、功率大的特点。 ③、金属陶瓷气体放电管的体积大小与其能承受的放电电流大小有关，放电电流 大，气体膨胀力大，电弧的高温辐射对金属化瓷环的破坏也大。本实用新型的通流能力大， 但是，惰性气体膨胀产生的巨大压力转化为对金属化陶瓷的顶部环形金属化面的压力和顺 着外侧管形金属化面的均匀拉力。同时，由于放电电流的路径没有靠近金属化陶瓷，电弧的 高温辐射对金属化瓷环的影响有限。因此，本实用新型在同等通流能力下，体积可以作得很 小，便于在电源等防雷箱中的防雷模块化结构中使用。 其二，本实用新型生产成本低。 ①、本实用新型金属化瓷环同内、外电极的连接面积小，因而价格昂贵的银铜焊料 使用得少，使材料成本降低。 ②、本实用新型的内电极可以使用价廉的普通金属材料制作。 ③、结构简单，便于加工，加工工时成本低。 其三，用途广，可在电子设备、电源系统中防止雷击、电磁脉冲带来的过电压及操 作过电压对电子设备所造成的损害中应用。
图1为本实用新型剖开立体图(实施例 图2为与图1对应的实施例一的剖面图 图3为本实用新型剖开立体图(实施例 图4为与图3对应的实施例二的剖面图 图5为本实用新型剖开立体图(实施例 扩大，其内电极的空腔体的整个顶壁成为中心孔)
一，进气孔洞穿空腔体侧壁的下部)。 二，进气孔洞穿所述空腔体的底壁)。 三，位于内电极的空腔体顶壁的中心气孔[0033] 图6为与图1对应的剖面图。 图7为内电极示意图。 图中1、外电极；2、内电极；21、头部；22、尾部；221、盘状体；2211、凸环；222、杆 状体；23、空腔体；24、中心气孔；25、进气孔；3、金属化瓷环；4、放电间隙；5、焊料。
具体实施方式下面，结合附图介绍本实用新型的具体实施方式
。 如图所示，本实用新型电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，包括
外电极1、内电极2及金属化瓷环3，外电极1呈一端开口另一端有底的筒体，内电极包括一
空腔体23，所述空腔体23伸进外电极1的筒体内，在外电极1的筒口部位与内电极2伸进
外电极1的筒口部位间，安装金属化瓷环3并进行气密性封接，构成密闭的气体放电间隙4
并在其间充以惰性气体；可容纳气体的所述空腔体23的顶壁的中心部位开有一中心气孔
24，在所述空腔体23的底部开有多个进气孔25，所述中心气孔24将所述空腔体23与顶部
的放电间隙4连通，所述进气孔25将所述空腔体23与内电极2、外电极1之间的侧部的放
电间隙4连通，在放电间隙4与空腔体23间通过中心气孔24及进气孔25形成气体环流通
路。其中心气孔24的大小视实际需要而定，最大者甚至可以使内电极的空腔体的整个顶壁
成为中心孔24(图5、6)。中心气孔大时，其中的气体更容易被加速并喷向放电间隙，电弧拉
长更迅速，使金属陶瓷气体放电管放电熄灭的效果更好。 内电极2的所述空腔体23由内电极2的头部21及尾部22构成。 所述头部21与所述尾部22通过焊料5紧固焊接。所述焊料5可以是银铜焊料。 所述头部21为顶端有底及下端开口的筒状体。 所述尾部22包括整体成型为一体的盘状体221及杆状体222。 所述尾部22的盘状体221与所述头部21的下端开口处通过焊料5焊接，构成所
述空腔体23。所述焊料5可以是银铜焊料。 所述进气孔25沿内电极2的头部21的径向对称设置，当然，也可以说，沿内电极 2的尾部22的径向对称设置。并且所述进气孔25洞穿所述空腔体23侧壁的下部即所述 头部21侧壁的下部(图1、图3)，或者，所述进气孔25洞穿所述空腔体23的底壁即所述尾 部22的盘状体221(图2、图4)。 金属化瓷环3的内径与内电极2的所述尾部22的所述杆状体222的外径匹配，金 属化瓷环3的外径与外电极1的内径匹配。 内电极2的所述尾部22的所述盘状体221的底面的中心部位向下凸出一凸环 2211，当然，该凸环2211的外径小于其上的所述盘状体221的外径，使金属化瓷环3与内电 极2的所述尾部22的所述盘状体221的底面的接触面变小，在保证其它要求的前提下，可 以节省价格昂贵的银铜焊料。 在金属化瓷环3与外电极1的筒口部位连接处，及在金属化瓷环3与内电极2的 所述尾部22的所述盘状体221的所述凸环2211的连接处用焊料5进行气密性封接，所述 焊料5可以是银铜焊料。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何 限制。本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用 新型技术方案的范围内。
权利要求电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，包括外电极(1)、内电极(2)及金属化瓷环(3)，外电极(1)呈一端开口另一端有底的筒体；其特征在于内电极包括一空腔体(23)，所述空腔体(23)伸进外电极(1)的筒体内，在外电极(1)的筒口部位与内电极(2)伸进外电极(1)的筒口部位间安装金属化瓷环(3)并进行气密性封接，构成密闭的气体放电间隙(4)并在其间充以惰性气体；可容纳惰性气体的所述空腔体(23)的顶壁的中心部位开有一中心气孔(24)，在所述空腔体(23)的底部开有多个进气孔(25)，所述中心气孔(24)将所述空腔体(23)与顶部的放电间隙(4)连通，所述进气孔(25)将所述空腔体(23)与内电极(2)、外电极(1)之间的侧部的放电间隙(4)连通，在放电间隙(4)与空腔体(23)间通过中心气孔(24)及进气孔(25)形成气体环流通路。
2. 根据权利要求1所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于内电极(2)的所述空腔体(23)由内电极(2)的头部(21)及尾部(22)构成。
3. 根据权利要求2所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于所述头部(21)与所述尾部(22)通过焊料(5)焊接。
4. 根据权利要求2或3所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其 特征在于所述头部(21)为顶端有底及下端开口的筒状体。
5. 根据权利要求2或3所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其 特征在于所述尾部(22)包括整体成型为一体的盘状体(221)及杆状体(222)。
6. 根据权利要求5所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于所述尾部(22)的盘状体(221)与所述头部(21)的下端开口通过焊料(5)焊接构成 所述空腔体(23)。
7. 根据权利要求1所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于所述进气孔(25)沿内电极(2)的头部(21)的径向对称设置，或沿内电极(2)的尾部 (22)的径向对称设置，并且，所述进气孔(25)洞穿所述空腔体(23)侧壁的下部即所述头部 (21)侧壁的下部，或者，所述进气孔(25)洞穿所述空腔体(23)的底壁即所述尾部(22)的 盘状体(221)。
8. 根据权利要求1所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于金属化瓷环(3)的内径与内电极(2)的所述尾部(22)的所述杆状体(222)的外径匹 配，金属化瓷环(3)的外径与外电极(1)的内径匹配。
9. 根据权利要求5所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特征 在于内电极(2)的所述尾部(22)的所述盘状体(221)的底面的中心部位向下凸出一凸环 (2211)。
10. 根据权利要求1所述的电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，其特 征在于在金属化瓷环(3)与外电极(1)的筒口部位连接处，及在金属化瓷环(3)与内电极 (2)的所述尾部(22)的所述盘状体(221)的所述凸环(2211)的连接处用焊料(5)进行气 密性焊接。
专利摘要电源系统过电压防护用大功率金属陶瓷气体放电管，涉及在电子设备、电源系统中防雷击、防电磁脉冲带来的过电压及操作过电压对电子设备所造成的损害中应用的放电管。包括外电极、内电极及金属化瓷环，内电极包括一空腔体，空腔体伸进外电极的筒体内，在外电极的筒口部位与内电极伸进外电极的筒口部位间安装金属化瓷环并进行气密性封接，构成密闭的气体放电间隙并在其间充以惰性气体；可容纳气体的空腔体的顶壁中心部位开有一中心气孔，在空腔体的底部开有多个进气孔，放电间隙与空腔体间通过中心气孔及进气孔形成气体环流通路。其效果是聚过电压过后交流电源系统电压过零时能可靠自行关闭、体积小及大功率为一身，性能优，生产成本低。
文档编号H01T4/12GK201438603SQ20092013252
公开日2010年4月14日 申请日期2009年6月2日 优先权日2009年6月2日
发明者曾献昌 申请人:东莞市新铂铼电子有限公司