專利名稱：用于封裝式電涌放電器的有源器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分所述的用于封裝式電涌放電器的有源器件。本發(fā)明還涉及用于制造此類有源器件的方法，同樣還涉及帶有此種有源器件的封裝式電涌放電器，其用于限制中壓和高壓輸電線路或系統(tǒng)中的電壓。
背景技術(shù)：
此種有源器件在制造電涌放電器的過程中插入到一個被保護的封裝中，其中所述封裝通常由金屬(例如鋁、鋁合金或鋼)、覆有導(dǎo)電層的絕緣材料或?qū)щ娝芰蠘?gòu)成。所述有源器件包含一個可連接至高壓的電極(高壓電極)和一個可連接至地電位的電極(接地電極)，以及一個或多個設(shè)置在所述兩個電極之間的變阻器列。
所述變阻器列通常包含幾個彼此疊置的、基于摻雜氧化鋅的圓柱形變阻器。也可以在至少兩個變阻器之間設(shè)置用于吸收熱量或延伸所述列的金屬元件。如果設(shè)置有兩個或更多的變阻器列，還可以在兩個變阻器之間設(shè)置絕緣元件。然后不同列的變阻器可以串聯(lián)連接。
所述封裝充有可以是固體、液體或氣體的絕緣材料。采用此封裝保護電涌放電器免遭意外接觸。為了使封裝的尺寸保持較小同時使各個變阻器承受均勻的負載，所述封裝還容置有一個連接至高壓電極的元件，該元件用于在電涌放電器工作的時候，控制作用于封裝內(nèi)部的電場。
在所述有源器件的制造中，一疊變阻器以及兩個接觸電極(其中一個是高壓電極)被夾緊在一起，從而形成一個含有變阻器列或此列之一部分的預(yù)裝配單元，其中，所述場控制元件接著固定在預(yù)裝配單元上。在電涌放電器的制造中，預(yù)裝配的有源器件和場控制元件插入到封裝內(nèi)。
在專利文獻EP 0 036 046 B1、EP 0 050 723 B1、EP 0 630 030 B1以及US 5,585,996A中描述了最初所述類型的有源器件。這些有源器件安裝在電涌放電器內(nèi)，該電涌放電器各自帶有充有絕緣氣體(例如SF6)或者絕緣油的金屬封裝。根據(jù)需限制的電壓，在金屬封裝中設(shè)置一個變阻器列或幾個串聯(lián)的變阻器列。為了使封裝的尺寸保持相當(dāng)小，在每一個電涌放電器中，在封裝壁和變阻器列之間分別設(shè)置有一個場控制元件，即使得該場控制元件環(huán)繞所述列。在電涌放電器工作時所述場控制元件使得作用在封裝內(nèi)部的電場均勻，從而設(shè)置在變阻器列內(nèi)的變阻器承受或多或少均勻一些的負載。場控制元件可以由導(dǎo)電電容膜構(gòu)成，其中導(dǎo)電電容膜相對于列軸線而同軸設(shè)置并保持在絕緣元件中(EP 0 036 046B1)；場控制元件可以包括沿著列軸線設(shè)置并在軸線方向彼此間隔開的電容屏蔽(EP 0 050 723 B1)；場控制元件還可以由帶有維持在高電位的球形曲面部分的屏蔽電極構(gòu)成。
在EP 1 083 579 A2中已經(jīng)公開的封裝式電涌放電器中，場控制元件能夠省去，因為適當(dāng)設(shè)計的殼體使得可以使變阻器列的高壓部分內(nèi)的電場均勻。
還已知使用電壓控制材料來進行電壓控制，該材料特別是基于聚合物和填充于聚合物內(nèi)的適當(dāng)填料的復(fù)合物。在此方面，我們參引由R.Strümpler等著的“智能變阻器復(fù)合物(Smart Varistor Composite)”，第8屆CIMTEC材料研討會陶瓷會議和論壇論文集(1994)(Proceedings of the 8thCIMTEC Ceramic Congress and Forum on Material Symposium(1994))，以及US 6,124,549A和EP 1 337 022 A1。在此情況下，填料由小的、基本上為球形的氧化鋅顆粒形式的微變阻器組成。這些顆粒摻雜有不同的金屬氧化物，例如Sb2O3、Bi2O3、Cr2O3以及Co3O4，并且在900℃至1300℃的溫度之間燒結(jié)。類似于一個變阻器，燒結(jié)的顆粒具有取決于電場強度的非線性的電特性。所述顆粒在低電場強度下性能類似于絕緣體，并且隨著電場強度增大導(dǎo)電性逐漸增強。由于該非線性的電特性，所述聚合物具有良好的場控制特性。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求中指出的本發(fā)明的特征基于開發(fā)用于封裝式電涌放電器的最初所述類型的有源器件的目的，其具有簡單的設(shè)計，其封裝具有顯著減小的尺寸，另外給出了一種用于簡單地與廉價地制造此種有源器件的方法。
在根據(jù)本發(fā)明的有源器件中，場控制元件固定至變阻器列并包括一個由聚合物基質(zhì)和嵌入在所述基質(zhì)內(nèi)的填料構(gòu)成的復(fù)合物。當(dāng)施加一個頻率達100Hz的交變電場時，此復(fù)合物具有5和45之間的電容率和/或非線性電流-電壓特性。所述由復(fù)合物制造的場控制元件的導(dǎo)電性低于通常由金屬或?qū)щ娝芰现圃斓膱隹刂圃膶?dǎo)電性。這意味著，場控制元件能夠定位為非?？拷冏杵髁小Ｏ鄳?yīng)地，有源器件在垂直于變阻器列方向的直徑較小，并且能夠減小封裝的尺寸和用于固定有源器件的絕緣物的尺寸。場控制元件的相對高的電容率和/或非線性電流-電壓特性還導(dǎo)致電場的均勻化，從而防止變阻器列的各個變阻器過載。如果場控制元件具有非線性電流-電壓特性，根據(jù)本發(fā)明的有源器件具有特別高的浪涌能力，例如，電涌放電器絕緣型式試驗中所需的浪涌能力。
能夠得到用于多種應(yīng)用場合的一個足夠的場控制，如果填料包含帶有高導(dǎo)電性的材料，特別是導(dǎo)電炭黑(conductive soot)、和/或具有高電容率的材料，諸如鈦酸鹽(優(yōu)選鈦酸鋇(barium titanate))、和/或微變阻器。
如果至少部分填料含有微變阻器，那么根據(jù)本發(fā)明的有源器件或含有此有源器件的電涌放電器的電氣特性分別能夠很好地再現(xiàn)。這是因為微變阻器(特別是，以摻雜和燒結(jié)氧化鋅為基礎(chǔ)的微變阻器)的電氣特性能夠根據(jù)填料的化學(xué)成分和燒結(jié)條件進行調(diào)整。相應(yīng)地，形成所述場控制元件之聚合物復(fù)合物(the polymer composite)的電氣特性，特別是其電阻作為場強度的函數(shù)，可以通過選擇適當(dāng)?shù)奈⒆冏杵饕约斑x擇微變阻器在聚合物中的適當(dāng)濃度而進行調(diào)整。既然電阻是微變阻器的固有特性，并且不取決于(或僅僅非常輕微地取決于)微變阻器在聚合物基質(zhì)內(nèi)的分散度，微變阻器的此特性能夠以高度可再現(xiàn)的方式進行調(diào)整。良好的可再現(xiàn)性另外還可以由于下面的原因而得到提高填充有微變阻器的聚合物具有比未填料的聚合物或絕緣氣體更高的熱傳導(dǎo)性。如果變阻器列承受更高的負載，此良好的熱傳導(dǎo)性也有助于熱量從變阻器列傳出。
為了解決困難的場控制任務(wù)，如果根據(jù)本發(fā)明的有源器件或含有此有源器件的電涌放電器分別延伸于變阻器列的縱向至少一部分就可實現(xiàn)，所述縱向部分典型地達到變阻器列整個長度的四分之一并連接至高壓電極。
為了以足夠的精度控制變阻器列的其余部分，場控制元件優(yōu)選地延伸于變阻器列的整個長度。此種場控制元件在制造工藝方面也具有一定的優(yōu)點，即，因為其能夠容易地用鄰近有源器件的兩個電極的鑄模制造。這相應(yīng)地減少有源器件的制造成本。
如果至少一部分的場控制元件位于變阻器列的表面區(qū)域上，那么能夠降低空間需求并且使場控制元件的效率特別高。以此方式有效地防止了在變阻器列區(qū)域內(nèi)的局部場不均勻。
然而，如果場控制元件由保持或固定在變阻器列的表面區(qū)域上的絕緣元件承載，通常也可獲得適當(dāng)?shù)膱隹刂铺匦?。一個這樣設(shè)計的有源器件在制造工藝方面也具有一定的優(yōu)點，即，因為通過將一個無填料的聚合物(能夠容易地處理)鑄造至一個變阻器列上(或如果可行的話，鑄造至幾個變阻器列上)而得到一個固體圓柱。在此情況下，場控制元件通過卷繞或噴施至包括填料和聚合物的復(fù)合物上而能夠容易地施加至此固體圓柱上。
對于一定的場控制任務(wù)，可以利用具有至少兩個由電絕緣層彼此分隔開的場控制層的場控制元件。其優(yōu)點在于這些層具有不同的電氣特性和/或在變阻器列上延伸不同長度。
由于制造工藝方面的原因，所述場控制元件在垂直于列軸線方向的厚度通常大致在變阻器列的長度上恒定。然而，如果所述厚度在變阻器列的長度上變化以執(zhí)行一定的場控制任務(wù)，這可以是有利的。例如，能夠有利地增加在有源器件的一端的電傳導(dǎo)性——如果場控制元件在此位置的截面面積更大并且截面面積在有源器件的長度上連續(xù)減小。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的有源器件的方法中，一疊變阻器以及兩個接觸電極夾緊在一起，從而形成一個包含變阻器列或此列之一部分的預(yù)裝配單元。接下來，通過將場控制元件施加至變阻器列上或一個環(huán)繞此變阻器列的絕緣元件上，而將場控制元件固定至預(yù)裝配單元上。由于此應(yīng)用通過鑄造或注射模制已填料的聚合物，或通過熱裝或卷繞支持構(gòu)件(支持構(gòu)件承載所述已填料聚合物)而有利地發(fā)生，有源器件能夠低成本地批量制造。
為了使含有根據(jù)本發(fā)明有源器件的電涌放電器具有高的電絕緣強度，在將有源器件插入封裝后剩余的容積能夠填充固體、液體和/或氣體絕緣材料。


下面將參考附圖對本發(fā)明的具體實施例進行更詳細的描述。在所述附圖中圖1是一個電涌放電器的軸向延伸側(cè)視截面圖，該電涌放電器帶有圓柱形對稱的封裝以及設(shè)置在所述封裝內(nèi)的、根據(jù)本發(fā)明的有源器件，其中，所述有源器件含有一個場控制元件，該場控制元件覆蓋高壓電極以及位于鄰近該高壓電極的變阻器列的一部分；圖2是圖1中電涌放電器的側(cè)視截面圖，其中，與圖1中的實施例不同，場控制元件覆蓋了整個變阻器列以及接地電極的一部分；圖3是圖1中電涌放電器的側(cè)視截面圖，其中，與前述實施例不同，場控制元件設(shè)置在環(huán)繞所述變阻器列的絕緣元件上；
圖4是圖1中電涌放電器的側(cè)視截面圖，其中，與前述實施例不同，場控制元件垂直于變阻器列軸線的厚度從高壓電極處開始而在所述列軸線上減?。粓D5是圖1中電涌放電器的側(cè)視截面圖，其中與前述實施例不同，場控制元件含有兩個由一絕緣層彼此分隔開的、并沿變阻器列軸線延伸了不同長度的場控制層；以及圖6是一個電涌放電器的軸向延伸部分的側(cè)視截面圖，該電涌放電器帶有圓柱形對稱的封裝，具有設(shè)置在所述封裝內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的有源器件，并帶有兩個(替代地，帶有三個)變阻器列和一個場控制元件。
具體實施例方式
在所有附圖中，相同作用的元件用相同的標(biāo)號指示。在圖1至圖5中示出的電涌放電器分別包含一個圓柱形對稱的金屬封裝1，金屬封裝1的形式為一個開口的罐并且其中設(shè)有一個有源器件2。該有源器件包含一個變阻器列3、一個可以連接至高電位的電極4(高壓電極4)、一個可以連接至地電位的電極5(接地電極5)、以及一個用于在電涌放電器工作時控制作用于封裝1內(nèi)部之電場的場控制元件6，其中所述元件設(shè)置在變阻器列3和封裝1之間，并且以導(dǎo)電方式連接至高壓電極4。
變阻器列3包括幾個固體圓柱形式的變阻器元件7，所述變阻器元件7彼此疊置并包括非線性高電阻率材料，例如基于金屬氧化物(特別是適當(dāng)摻雜ZnO)的材料。變阻器列3借助于電絕緣環(huán)型夾8而保持機械穩(wěn)定，電絕緣環(huán)型夾8以一定的預(yù)應(yīng)力支撐在兩個電極4和5上(圖1-3和圖5)或支撐在兩個任意的電極上，一個可以是高壓電極4，另一個可以是接地電極5(圖4)，即由此形成穩(wěn)定的預(yù)裝配單元。
借助于一個延伸穿過所述罐的開口的導(dǎo)電體9，高壓電極4以導(dǎo)電的方式連接至設(shè)置在封裝1外側(cè)的插頭型觸點10。借助于一個延伸穿過設(shè)置在所述罐底部的開口并相對于封裝1電絕緣的導(dǎo)電體11，接地電極5連接至設(shè)置在封裝1外側(cè)的接地電流連接件或端子12。一個絕緣體13(例如基于硅樹脂)相對于封裝1絕緣穿過所述罐開口的導(dǎo)電體9以及有源器件2。
場控制元件6直接或間接地固定在變阻器列上。其包括內(nèi)嵌填料的聚合物基質(zhì)形式的復(fù)合物。當(dāng)充以達100Hz的交變電場時，此復(fù)合物的介電常數(shù)在5至45之間，優(yōu)選地在8至30之間，并/或具有非線性電流-電壓特性。
聚合物基質(zhì)可以由基于固體硅樹脂的彈性體形成，但是也可以由任何其它彈性體形成，例如EPDM或丁基橡膠。其它可以用于聚合物基質(zhì)的聚合物是熱塑性塑料(例如PE、PVC、PBT或EVA)、硬質(zhì)體(例如環(huán)氧化物、聚氨脂)、或熱塑性彈性體。聚合物基質(zhì)可以由共聚物或不同聚合物成分的混合物組成。
微變阻器用作嵌入聚合物基質(zhì)內(nèi)的填料的材料。導(dǎo)電炭黑是另一種適合的填料，但是其嵌入聚合物中的濃度需要高達可以使所得復(fù)合物的介電常數(shù)或電容率在50Hz時大致在10到30之間。具有高的介電常數(shù)的陶瓷材料，例如鈦酸鋇，也適于用作填料。
微變阻器由摻雜或燒結(jié)氧化鋅的顆粒構(gòu)成。典型的組成成分、顆粒尺寸以及燒結(jié)條件公開在最初描述的現(xiàn)有技術(shù)中。摻雜氧化物(通常包括Bi、Co、Cr、Mn以及Sb的氧化物，以及諸如Al、B、Fe、Ni及Si的其它元素的氧化物)的ZnO顆粒在900℃至1300℃的溫度之間燒結(jié)。在燒結(jié)過程中形成的微變阻器粉末被篩選至所需的顆粒尺寸級別，例如100μm。附加的金屬填料可以選擇性地混合至此粉末粒子中并燒結(jié)在微變阻器上。篩選出的粉末例如在磨粉機內(nèi)摻入至所述聚合物基質(zhì)(例如HTV硅樹脂)。取決于彈性體的類型，其它的添加劑(例如輔助的交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑)可以在此時加入。填料在復(fù)合物中的體積比率通常在20％至45％之間。
這樣制造的復(fù)合物通過傳統(tǒng)的注射模制方法而被施加到變阻器列3上或其一部分上，或者被施加到環(huán)繞所述變阻器列的絕緣元件14上(圖3)，即使得形成場控制元件6。如果使用液態(tài)硅樹脂，可以通過直接澆注而施加硅樹脂填料混合物。由硅樹脂形成的絕緣材料體13能夠在復(fù)合物交聯(lián)之后的第二工藝步驟中注射模制。
由所述復(fù)合物制造的場控制元件的導(dǎo)電性低于通常由金屬或?qū)щ娝芰现圃斓膱隹刂圃膶?dǎo)電性。這意味著所述場控制元件能夠定位得非?？拷冏杵髁?，并且在有源器件2安裝到封裝1內(nèi)之后，該封裝以及用于固定有源器件2的絕緣體的尺寸減小。所述場控制元件的相當(dāng)高的電容率和/或非線性的電流-電壓特性也導(dǎo)致電場均勻化，從而防止變阻器列3的各個變阻器7在電涌放電器工作的過程中過載。由于使用陶瓷微變阻器，所述場控制元件6復(fù)合物的熱傳導(dǎo)性相比于無填料的聚合物顯著增加。因此，從變阻器列2向外的熱傳導(dǎo)得到改善，并且各個變阻器相應(yīng)地能夠承受更高的熱負載。包含根據(jù)本發(fā)明的有源器件的電涌放電器與具有常規(guī)設(shè)計有源器件的電涌放電器相比，具有明顯加大的浪涌能力(surge capacity)。結(jié)果，用減小的尺寸實現(xiàn)了相當(dāng)?shù)男阅堋?br> 在根據(jù)圖1的實施例中，場控制元件6還通過涂覆粘合劑設(shè)置在高壓電極4的外表面上以及設(shè)置在連接至高壓電極4的變阻器3的一部分表面上。既然場控制元件6延伸于有源器件2承受高電位的區(qū)域，那么在這些高應(yīng)力區(qū)域的電場被均勻化。
場控制元件在變阻器列上的排列構(gòu)成了節(jié)省空間的設(shè)計，有效地在變阻器列3的范圍內(nèi)防止局部場不均勻，并且同時良好地將變阻器列3內(nèi)產(chǎn)生的熱量傳送到外部。
在根據(jù)圖2的實施例中，施加在變阻器列3上的場控制元件6從高壓電極4至接地電極5延伸遍布整個變阻器列3。因此，在整個變阻器列電場均勻分布，并且變阻器列內(nèi)的所有變阻器7能夠以高精確度的方式控制。另外，可以容易地制造一個帶有一個此種類型場控制元件的有源器件，因為在模制的過程中能夠使用鄰近有源器件2的電極4和5的澆注模具。
對帶有一個根據(jù)圖2的有源器件的電涌放電器的電涌能力按照IEC規(guī)范60099-4以及60071-1進行測試，并與采用相應(yīng)的設(shè)計但是不含有場控制元件的電涌放電器相應(yīng)測試得到的電涌能力進行比較。在此情況下，兩種電涌放電器分別充以15個連續(xù)的1/50的高電壓正極性脈沖和15個相應(yīng)的負極性脈沖。脈沖的形狀由1μs的上升至脈沖最大值的時間以及501μs的下降至最大脈沖一半的時間限定。此比較顯示帶有根據(jù)本發(fā)明的有源器件的電涌放電器能夠承受更高的電壓，比不帶場控制元件的電涌放電器高至少1.7倍。
在根據(jù)圖3的實施例中，場控制元件6由固定在變阻器列表面區(qū)域上的絕緣元件14承載。一個此種設(shè)計的有源器件2在制造工藝方面具有優(yōu)點，因為通過將無填料的聚合物(其容易進行處理)鑄造到變阻器列3上而得到一個固體圓柱。所述場控制元件6然后能夠容易地置于此固體圓柱上，例如，通過卷繞或噴施到復(fù)合物上，或熱裝在包含所述復(fù)合物的支撐構(gòu)件上。
為了制造工藝方面的原因，所述場控制元件6在垂直于變阻器列3軸線方向的厚度通常在變阻器列的長度上是恒定的。然而，為了執(zhí)行特定的場控制任務(wù)，所述場控制元件6的厚度在變阻器列3的長度上變化是有利的。例如，能夠有利地增加在有源器件承受高電壓(電極4)的一端的電傳導(dǎo)性——如果場控制元件6在此位置截面面積更大，并且截面面積在有源器件2的一部分長度上(或如果需要的話，在整個長度上)連續(xù)減小。在圖4中示出了此種實施例。此圖還說明變阻器列3可以包括兩個預(yù)裝配單元31和32，預(yù)裝配單元31和32分別帶有兩個電極、一疊變阻器7’和7”，所述變阻器7’和7”分別設(shè)置在所述電極和一個環(huán)形夾緊元件8’和8”之間。在預(yù)裝配單元31中，兩個電極為高壓電極4和中間電極15，其中，預(yù)裝配單元32的兩個電極是中間電極15和接地電極5。這意味著中間電極15能夠以分隔開的方式實現(xiàn)，使得預(yù)裝配單元31、32都能夠分別地運輸。在非常長的變阻器列3中，預(yù)裝配單元僅僅含有中間電極。
在根據(jù)圖5的實施例中，所使用的場控制元件6包含兩個由一個電絕緣層61彼此隔離開的場控制層62和63。層62和63允許特別精確地場控制并且可以具有不同的電氣特性和/或可在變阻器列3上延伸不同的長度，如所述附圖所示。
根據(jù)圖6的實施例說明有源器件2可以不僅含有一個變阻器列，也可以含有兩個變阻器列3’、3”，或者，如果可行也可以含有三個變阻器列(設(shè)置在列3’、3”后的變阻器列3”’)或更多變阻器列。由于在此實施例中兩列的變阻器7通過連接件16串聯(lián)連接，這些列不僅含有多個變阻器7以及在所述變阻器列的端部接通所述列的兩個電極17’、17”、17”’，而且也含有分別將在所述列內(nèi)彼此鄰近設(shè)置的變阻器7的電位分隔開及將變阻器7與電極17”’的電位分隔開的多個絕緣部分18。上述的電極17’以導(dǎo)電的方式連接到高壓電極4或者集成在其中，借助于在被穿過的絕緣體91的輔助下以電絕緣的方式導(dǎo)出封裝1的導(dǎo)電件9，以導(dǎo)電的方式連接到諸如防止過電壓的導(dǎo)線的高電壓源。相應(yīng)地，電極17”以電導(dǎo)通的方式連接至接地電極5或集成在其中，并且通過導(dǎo)電件11接地，該導(dǎo)電件11以絕緣的方式伸出封裝1之外。
在此情況下，場控制元件6由包圍電極4、17’以及17”’的一個部分場控制元件6’、以及包圍變阻器列3’承受高電壓之部分的一個相鄰的部分場控制元件6”構(gòu)成。如圖所示，所述兩個部分的場控制元件由不同的復(fù)合物材料構(gòu)成。部分場控制元件6”’能夠通過鑄造施加，而部分場控制元件6”可以通過熱裝或卷繞形成。
如果場控制元件6由僅僅一個部件構(gòu)成，那么還可以實現(xiàn)為以鑄造的方式包圍所有的變阻器列3’、3”、3”’。
氣密封裝1的剩余容積19填充通常為SF6的絕緣氣體。
附圖標(biāo)記表1 封裝2 有源器件3、3，、3″、3″‘ 變阻器列4 高壓電極5 接地電極6、6，、6″場控制元件7、7，、7″變阻器8、8，、8″環(huán)型夾9、11 導(dǎo)電體10 插頭型觸點12 電流連接件、端子13、14 絕緣元件15 中間電極16 連接件17、17’、17″、17″‘ 電極18 絕緣部分19 剩余容積31、32 預(yù)裝配單元61 絕緣元件62、63 場控制層91 被穿過的絕緣體
權(quán)利要求
1.一種用于封裝式電涌放電器的有源器件(2)，包括至少一個變阻器列(3、3’、3″、3″’)、一個可以連接至高電位的電極(4)以及一個可以連接至地電位的電極(5)、以及一個用于在所述電涌放電器工作時控制作用于封裝(1)內(nèi)部之電場的場控制元件(6、6’、6″)，其中在有源器件(2)安裝至電涌放電器的封裝(1)中之后，所述場控制元件(6、6’、6″)位于所述變阻器列(3、3’、3″、3″’)和封裝(1)之間，并且連接至所述高壓電極(4)，其中所述場控制元件(6、6’、6″)保持在至少一個變阻器列(3、3’、3″、3″’)上，并含有包括聚合物基質(zhì)及內(nèi)嵌于其中的填料的復(fù)合物，所述復(fù)合物在承受100Hz的交變電場時的介電常數(shù)介于5至45之間，和/或具有非線性的電流-電壓特性。
2.如權(quán)利要求1所述的有源器件，其中，所述填料包括具有高導(dǎo)電性的材料和/或具有高介電常數(shù)的材料和/或微變阻器。
3.如權(quán)利要求2所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6、6’、6″)包括導(dǎo)電性炭黑或鈦酸鹽，特別是鈦酸鋇，并且其中至少一部分微變阻器由摻雜和燒結(jié)氧化鋅形成。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6、6’、6″)延伸于所述變阻器列(3、3’、3″、3″’)縱向的至少一部分，所述部分連接至高壓電極(4)。
5.如權(quán)利要求4所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6)延伸于所述變阻器列(3)的整個長度。
6.如權(quán)利要求4或5中任一項所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6、6’、6″)的至少一部分位于所述變阻器列(3、3’、3″、3″’)的表面區(qū)域上。
7.如權(quán)利要求4或5中任一項所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6)由一個保持在所述變阻器列(3)的表面區(qū)域上的絕緣元件(14)承載。
8.如權(quán)利要求4-7中任一項所述的有源器件，其中，所述場控制元件(6)含有至少兩個通過一個電絕緣層(61)彼此分隔開的場控制層(62、63)。
9.如權(quán)利要求8所述的有源器件，其中，所述場控制層(62、63)具有不同的電氣特性和/或在所述變阻器列(3)上延伸不同長度。
10.如權(quán)利要求4-9中任一項所述的有源器件，其中，所述場控制元件垂直于所述列軸線的厚度在變阻器列的長度上變化。
11.一種用于制造如權(quán)利要求1-10中任一項所述的有源器件(2)的方法，其中一疊變阻器(7、7’、7″)和兩個接觸電極(4、5、15、17、17’、17″、17’″)夾緊在一起，從而形成一個包含所述變阻器列(3、3’、3″、3″’)或此列之一部分的預(yù)裝配單元(31、32)，并且場控制元件(6、6’、6″)隨后固定至所述預(yù)裝配單元(31、32)上，其中場控制元件(6、6’、6″)施加至所述變阻器列(3、3’、3″、3″’)或一個環(huán)繞所述變阻器列(3)的絕緣元件(14)上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述場控制元件通過鑄造或注射模制已填料的聚合物，或者通過熱裝或卷繞含有已填料的聚合物的支持構(gòu)件而施加。
13.一種帶有封裝(1)的電涌放電器，所述封裝(1)保護所述電涌放電器免遭意外接觸，所述封裝容置有如權(quán)利要求1-10中任一項所述的有源器件(2)。
14.如權(quán)利要求13所述的電涌放電器，其中，在所述封裝(1)中，在該封裝(1)和所述有源器件(2)之間的剩余容積(19)以固體、液體和/或氣體絕緣材料填充。
全文摘要
一種用于封裝式電涌放電器的有源器件(2)，其包括變阻器列(3)、可接高電位的電極(4)以及可接地電位的電極(5)。另外，有源器件包括場控制元件(6)，該場控制元件(6)連接所述高壓電極(4)并且設(shè)置為在有源器件插入電涌放電器封裝后位于變阻器列(3)和封裝之間，該場控制元件用于在電涌放電器工作時控制封裝(1)內(nèi)的電場。場控制元件(6)固定在變阻器列(3)上并包括含有聚合物基質(zhì)及嵌于聚合物基質(zhì)內(nèi)填料的復(fù)合材料。復(fù)合材料在100Hz交變電場的電負載下的介電常數(shù)在5至45之間和/或具有非線性電流－電壓特性。由于此結(jié)構(gòu)，場控制元件(6)可非?？拷冏杵髁?3)。從而有源器件(2)垂直變阻器列(3)的直徑較小并可使封裝(1)的尺寸較小。
文檔編號H02B13/02GK1707704SQ20051007358
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者漢斯約爾格·格拉默斯帕謝, 貝恩哈德·德澤, 馬倫·尤斯林得, 尼爾斯·魏斯 申請人:Abb技術(shù)有限公司