CN1009875B - 穿心式电容器及采用这种电容器的磁控管 - Google Patents

Abstract

一种穿心式陶瓷电容器，包括一围统陶瓷介质体配置并充镇有绝缘树脂材料以将陶瓷介质体埋置在树脂材料中的绝缘外壳。该外壳包括一热塑性树脂制成的围绕陶瓷介质体配置的第一绝缘外壳构件和一热固性树脂制成的整体装配在第一绝缘外壳构件上的第二绝缘外壳构件。该电容器能有效地防止绝缘树脂从陶瓷介质体上剥落，提高了耐热性、防漏电性，防电弧性及防燃性能，因而可以长时间安全可靠地运行。

Description

本发明是关于穿心式陶瓷电容器和采用这种电容器的磁控管，更详细地说，是关于一种高绝缘强度的穿心式陶瓷电容器，该电容器适用于诸如电子灶或烹调炉、广播磁控管、X射线管的噪音滤波器等高频和大功率设备以及装有这种穿心式电容器的磁控管。

普通穿心式电容器的一般结构如图1至3所示。更详细地说，图1至3中编号为30的普通穿心式电容器具有呈椭圆形的陶瓷绝缘体32。陶瓷绝缘体32上有一对大体上彼此平行的竖向通孔34。此外，所述陶瓷绝缘体32的上部表面有一对彼此分开的电极36，下部表面上有一个公共电极38。分开的电极36和公共电极38上分别具有对应于绝缘体32通孔34的通孔。电容器30还包括一个接地配件40，接地配件40的中心部分有一个孔42，在其一个表面上围绕孔42周边设有适当高度的凸缘44。陶瓷绝缘体32用钎焊或类似适当的方法通过公共电极38固定到接地配件40的凸缘44上。

此外，电容器30还包括一对穿心导体（through-conductor）46，各导体都套有硅之类的适当材料制成的绝缘管48。绝缘管48插入通孔34和孔42中，穿心导体46则通过钎焊或类似法牢靠地固定在固定于各分开电极36上的一电极连接器50中。该导体46与连接器50可用钎焊或类似法进行固定。

接地配件40由金属板冲压制成，因此在配件40一个表面的中间部分可形成适当高度的凸缘44以致从该配件且围绕孔42向外表面突起，而在接地配件40的另一表面形成凹口52以形成凸缘44的内表面。

电容器30还包括一个绝缘外壳54和一个绝缘筒体56。该绝缘外壳 54的下部牢靠地固定在接地配件40的凸缘44上，以使围绕着陶瓷绝缘体32。该绝缘筒体56的上部牢牢固定在接地配件40的凹口52中以使其围绕着穿心导体46。绝缘外壳54和绝缘筒体56中充有环氧树脂之类的绝缘树脂材料58和60，使陶瓷绝缘体32内外都覆上树脂或埋置在树脂中，从而确保陶瓷绝缘体32的防潮和绝缘性能。

绝缘外壳54和绝缘筒体56由PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）之类的热塑性树脂材料制成。采用热塑性树脂的结果显示，它具有吸收因绝缘树脂58和60热收缩所引起的应力的优点，这是因为热塑性树脂较柔韧，而且具有可收缩性能。

穿心导体46座落在绝缘外壳54中的各端都具有一个紧固接线头62，以这种方法与导体46形成一个整体，以致它可从绝缘外壳54的一端突出来，以便与外部连接器连接。

采用如电子灶等的磁控管所用的上述结构的普通穿心式电容器，由于一般是在厨房等场所中使用的，因而使电容器暴露在高温、油雾、油烟和尘埃或类似环境中。在普通的电容器中，如上面所述的那样，加高压的紧固接线头62和接地配件40都暴露在大气环境中;同样，绝缘外壳54的一个外表面也暴露在大气环境中。这种结构致使油雾、油烟、尘埃或类似物因施加高压所产生的静电吸力而粘结在绝缘外壳54的外表面。基于这种现象，如果再加上潮气因大气环境温度的变化而冷凝，则会使绝缘外壳54的外表面潮湿，因而使其表面电阻大大下降，从而通过从紧固接线头62经由绝缘树脂58和绝缘外壳54的表面64到接地配件40的路径产生蠕缓放电。这会导致热塑性树脂制成的绝缘外壳54的表面碳化使得进一步缩短蠕缓放电距离，最后使绝缘外壳54烧毁。

为防止绝缘外壳54的这种烧毁，一般的作法是往制造绝缘外壳54的热塑性树脂中加防燃剂。遗憾的是，防燃剂的加入实质上降低了绝缘外壳54的防漏电和防电弧性能，以致使其实质上不能防止由燃烧引起的破 坏。

作为防止绝缘外壳54烧毁的另一种传统作法，有人提出采用耐火的热塑性树脂或陶瓷材料制造绝缘外壳54。但这样做会使充填入绝缘外壳54的绝缘树脂或环氧树脂58在其固化处理过程中牢固粘结到绝缘外壳54内表面，从而在绝缘树脂58中在朝向绝缘外壳54的方向上产生张力。这会使绝缘树脂58从陶瓷绝缘体32的外表面剥落，从而降低陶瓷介质体的绝缘强度。

普通穿心式电容器一般是按图4和5所示的方式装在磁控管中的。图4和5中用编号66表示的普通磁控管包括一个滤波器箱68和装在滤波器箱68中具有一个阴极端子的阴极杆70。磁控管66还包括一对电感线圈72，与电容器30的穿心导体46连接。电容器30以这样的方式插入滤波器箱68的一个侧壁76上形成的孔74中，即绝缘外壳54凸出滤波器箱68外，藉其接地配件40固定到滤波器箱68上。电感线圈72串联联接在阴极杆70的阴极端子与电容器30的穿心导体46之间。编号78、80、82、84和86分别表示磁铁、冷却翅片、安装板、垫圈和射频输出端子。

当具有上述结构的普通磁控管用于电子灶（也叫电子烹调炉）时，穿心式电容器显示出上面谈到的缺点，使磁控管不能令人满意地工作。此外，这种结构还会导致产生水滴88，这是由于潮气冷凝在冷却翅片80和/或安装板82的表面，以致滴在绝缘外壳54表面，然后渗入外壳中所致。这使绝缘外壳54潮湿，实际上降低了外壳的表面电阻，从而引起上述蠕缓放电，结果具有上述同样的缺点。

为了减小冷却翅片80与绝缘外壳54之间的距离而缩小滤波器箱68的体积时，这种缺点更突出了，因为这时紧固接线头62和冷却翅片80之间的蠕缓放电距离减小得足以促使绝缘外壳54因蠕缓放电而更易于烧毁。

此外，在上述普通穿心式电容器中，各穿心导体46，如图6所示，是作为一个整体附在紧固接线头62上的。更详细地说，穿心导体46是通 过弯曲已下料的金属板而不弯曲紧固接线头62部分制成的。如此制成的穿心导体46的剖面呈类似圆形的多角形，如图7所示，因此现有技术不能使穿心导体基本上呈圆形。因此，当穿心导体46用绝缘管48加以保护时，穿心导体46和管48总的外形还是多角形，如图7所示。这促使固化过程中产生应力，且使绝缘树脂60的收缩（如图7中箭头所示）均匀分布，因而在反复加热和冷却工序中使电容器耐热循环的能力下降，从而破坏了电容器的绝缘强度。

此外，为改善可焊性和防锈能力，穿心导体46一般是要经过镀锡或类似的表面处理的。但普通穿心导体如图6和7所示的那种多角形使酸性电镀溶液在电镀之后残留在导体的弯曲部位，使导体更易于腐蚀，和/或在电镀过程中妨碍了弯曲部位与电镀溶液接触，从而使弯曲部位镀不上。

因此，人们迫切需要研制出这样一种穿心式电容器，即，它既能有效地防止绝缘树脂从陶瓷介质体上剥落，又提供一个具有耐热、防止漏电、防止产生电弧的绝缘外壳以改善外壳的防燃性能，从而能长时间安全而可靠地运行，人们也希望研制出装有具备这些优点的电容器的磁控管。

总的说来，本发明提供的是一种穿心式陶瓷电容器，该电容器包括：

-呈椭圆形的陶瓷介质体（32）;

-一对彼此分立的电极（36）置于所述陶瓷介质体（32）的上部表面;

-一个公共电极（38）置于所述陶瓷介质体（32）的下部表面;

-一个接地配件（40），其中心部分有一个孔（42），在其一个表面上围绕该孔（42）周边设有一定高度的凸缘（44），所述陶瓷介质体（32）通过所述公共电极（38），固定到所述凸缘（44）上;

-其上均套有绝缘管（48）的一对穿心导体（46）穿过所述陶瓷介质体 并电气连接到所述分立电极（36）;

-其内充有绝缘树脂材料（60）且其上部固定在所述接地配件（40）中的绝缘筒体（56）;

-其内充有绝缘树脂材料围绕所述陶瓷介质体（32）配置的绝缘外壳;

本发明的特征在于：

所述绝缘外壳包括第一绝缘外壳构件（92）和第二绝缘外壳构件（94），所述第一绝缘外壳构件由热塑性材料构成，围绕所述陶瓷绝缘体配置，所述第二绝缘外壳构件由热固性材料构成，整体安装在所述第一绝缘外壳构件上。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种装有上述结构穿心式陶瓷器的磁控管。该磁控管还具有一个滤波器箱，箱中设有一带阴极端子的阴极杆、一个侧壁和若干电感线圈，这些电感线圈则在阴极杆的阴极端子与穿心导体之间串联联接。穿心式电容器插入滤波器箱的侧壁中，其绝缘外壳凸出滤波器箱外，借助其接地配件固定到滤波器箱的侧壁上。

因此，本发明的一个目的是提供一种能令人满意地工作不致降低其绝缘强度特性的穿心式陶瓷电容器。

本发明的另一个目的是提供一种能有效防止绝缘树脂从陶瓷介质体上剥落的穿心式陶瓷电容器。

本发明的再一个目的是提供一种能长时间安全而可靠地工作的穿心式陶瓷电容器。

本发明的又一个目的是提供一种具有耐热、防漏电和防电弧等性能的绝缘外壳以改善外壳防燃性能的穿心式陶瓷电容器。

本发明的又一个目的是提供一种能令人满意地工作而不致降低穿心式陶瓷电容器绝缘强度特性的磁控管。

本发明的另一个目的是提供能长时间安全而可靠地工作的磁控管。

本发明的还有一个目的是提供一种能改进耐热循环因而能长时间可靠实用的穿心式陶瓷电容器。

本发明的又一个目的是提供一种能均匀有效地加以电镀从而可长时间可靠实用的穿心式陶瓷电容器。

本发明的其它目的和优点可部分通过本说明书了解清楚。

因此本发明包括制造特点、各元件的组合和各部件的配置，这些都将在下面介绍的制造方法中举例说明，本发明的范围则由权利要求书限定。

为更详细了解本发明的内容，让我们结合附图参看下列说明。附图中，相同或相应的各部件采用同样的编号，其中：

图1是普通穿心式陶瓷电容器的部件分解透视图;

图2是图1所示穿心式陶瓷电容器的正面剖视图;

图3是图1所示穿心式陶瓷电容器的侧面剖视图;

图4是普通磁控管的正面部分剖视图;

图5是沿图4的Ⅴ-Ⅴ线截取的剖视图;

图6是图1所示的普通穿心式陶瓷电容器所使用的穿心导体的正面部分剖视图;

图7是沿图6的Ⅶ-Ⅶ线截取的剖视图;

图8是本发明穿心式陶瓷电容器一个实施例的部件分解透视图;

图9是图8所示的穿心式陶瓷电容器的正面剖视图;

图10是图8所示穿心式陶瓷电容器的侧面剖视图;

图11是本发明穿心式陶瓷电容器另一个实施例的正面剖视图;

图12是图11所示穿心式陶瓷电容器的侧面剖视图;

图13是图11所示穿心式陶瓷电容器一个主要部件的剖面放大图;

图14是穿心导体的正面部分剖视图;

图15是图14所示穿心导体一个主要部分的侧面部分剖视放大图;

图16是沿图15的ⅩⅥ-ⅩⅥ线截取的剖视图;

图17是对本发明的和普通的穿心式陶瓷电容器进行耐热循环对比试验所得出的曲线图;

图18是本发明一个磁控管的部分剖面正视图;

图19是沿图18中的ⅩⅨ-ⅩⅨ线截取的剖视图;

图20是对本发明和普通的磁控管在潮湿情况下进行绝缘强度试验得出的曲线图。

现在参看附图介绍本发明。

图8至10是本发明穿心式陶瓷电容器的一个实施例。图8至10中用编号30表示的该实施例的穿心式陶瓷电容器包括绝缘外壳54，该绝缘外壳54则包括第一绝缘外壳构件92和第二绝缘外壳构件94。

第一绝缘外壳构件92可以用PBT之类的热塑性绝缘树脂制成椭圆筒体，从而使其具有柔韧性、收缩性和膨胀性。如此制成的第一绝缘外壳构件92在一端或其下端通过一个电极36和38牢牢固定在接地配件40的凸缘44上以围绕陶瓷介质体32，并充以绝缘树脂材料58，使陶瓷介质体32埋置在树脂58中。第一绝缘外壳构件92的这种制造和配置方式使其因本身所具有的柔韧性、收缩性和膨胀性而可以吸收绝缘树脂58在其固化过程中和/或热循环试验中因热收缩而产生的应力，从而有效防止绝缘树脂58从陶瓷介质体32上剥落。

第二绝缘外壳构件94可以用热固性绝缘树脂制成椭圆筒形，且整体重叠配置在第一绝缘外壳构件92的一端或上端96上。第二绝缘外壳构件94的这种配置方式使绝缘外壳54显示出热固性绝缘树脂性能所具有的令人满意的耐热性、防漏电、防电弧和防燃性。这样，即使当第二绝缘外壳构件94外表面上粘附有油雾、油烟和尘埃等也可以有效防止绝缘外壳54的烧毁。

第二绝缘外壳构件94在第一绝缘外壳构件92上的装配可采用适当的接合方式进行。更详细地说，在所例举的实施例中，是在第二绝缘外壳构件94的一个端部表面或下端表面形成一个环形槽98进行接合的。第一绝缘外壳构件92的上端96被嵌入环形槽98中。这种结构便于第一和第二绝缘外壳构件92和94牢靠地连接在一起，构成一个整体。此外，第二绝缘外壳构件94一端或下端的至少一部分最好埋置在填充于第一绝缘外壳构件92中的绝缘树脂58中，如图9和10所示。这使第二绝缘外壳构件94更牢靠地连接到第一绝缘外壳构件92上，防止两者脱离。

图8至10实施例其余部分的制造大体上可按上述参照图1至3介绍的普通穿心式陶瓷电容器的制造方式进行。

如上所述，所例示的实施例采用这样的结构：即由热塑性绝缘树脂材料制成的第一绝缘外壳构件92系套在陶瓷介质体32上，里面充以绝缘树脂58将陶瓷介质体32埋置起来。因此，这个实施例显示了借助第一绝缘外壳构件92所具有的韧性、收缩性和膨胀性能抵消由绝缘树脂58热收缩所产生的应力的优点，因而可以有效防止绝缘树脂58在绝缘树脂固化过程中和热循环试验中从陶瓷介质体32上剥落，从而提高电容器的绝缘强度。此外，所例示的实施例还采用这样的结构：由热固性树脂材料制成的第二绝缘外壳构件94系整体安装在第一绝缘外壳构件上。因此，本实施例的另一个优点是提供了具备良好耐热性、防漏电性、防电弧性和防火性能足以改善其防燃性的电容器。这实质上防止了电容器烧毁，从而确保电容器长时间安全可靠地运行。

图11至13是本发明穿心式陶瓷电容器的另一个实施例。此实施例的电容器采用这样的结构：第一和第二绝缘外壳构件92和94系制造和连接在一起使相连的两外壳构件的外表面大体上彼此齐平。两外壳构件的这种制造和连接可按图13所示的方式进行。第二绝缘外壳构件94的外表面在其下端部分的圆周直径减小，而第一绝缘外壳构件92的上端部分则装 在第二绝缘外壳构件94如此形成的缩小了的下端部分上。在图13中，可用接啮方式使两外壳构件连接得更牢靠。更详细地说，可采用这样的啮合方式：在第一绝缘外壳构件92上端部分的内表面上设一个凸出部分，将第二绝缘外壳构件94缩小了的下端部分外表面制成一个凹口102。连接两外壳构件时将凸出部分100嵌入凹口中，由此形成更牢固的连接。凸出部分100和凹口102均可沿相应外壳构件的圆周方向延伸。实施例的其余部分可采用大体上与图8至10所示的同样方式制造。

这里应该指出的是，该所例示的实施例显示出除本发明的电容器具有图8至10所示的优点外，还具有这样一个优点，即由于第一和第二外壳构件92和94系配置得大体上彼此齐平，因而使水滴、尘埃等更难以粘附到绝缘外壳54的外表面，从而进一步提高了电容器的防燃性。此外，本实施例还显示了另一个优点，即第一和第二外壳构件92和94可以更牢固地连接在一起，因为连接是通过凸出部分100和凹口102之间的嵌入方式进行接合的，因而即使当绝缘外壳54是在充填绝缘树脂58之前倒装的也可以有效防止第二绝缘外壳构件94脱离第一绝缘外壳构件92。

在上述各实施例中，各穿心导体46都可按图14至16构成。更详细地说，各穿心导体46系制成大体上呈圆形的截面。具有这种形状的穿心导体46，当该导体用硅之类材料形成的绝缘管48保护时，使导体46与绝缘管90的外形大体上保持圆形，从而在使绝缘树脂60固化和收缩过程所产生的应力均匀分布，如图16所示。这样就提高了电容器耐热循环的性能，同时防止其丧失绝缘强度。此外，这样还可使穿心导体46电镀得更均匀，使其具有令人满意的软焊性。

为此，穿心导体46可用棒材制成，连接到导体46的紧固接线头62可用板材制成。紧固接线头的下端设有至少一个套圈104，贯通导体的一端即插入该套圈中，再进行铆接使套圈104与导体46连接成一整体。然后将穿心导体46电镀。

我们对本发明装有如此结构的穿心导体46的穿心式陶瓷电容器与普通电容器进行了耐热循环特性对比试验。试验结果如图17所示。从图17可以看出，本发明的电容器在耐热循环性能方面比普通电容器优越得多。

因此，应该指出的是，图14至16所示的穿心导体的结构大大提高了该导体的耐热循环性能，从而防止电容器绝缘强度的恶化，同时为穿心导体46的均匀有效电镀提供了有利条件，因此电容器可以长时间可靠地运行。

图18和19是装有图8至10或图11至13所示的穿心式陶瓷电容器适用于电子灶等的磁控管的示意图。编号为66的本实施例的磁控管除其中的穿心式陶瓷电容器30外，其它部分大体上与图4和5所示的普通磁控管相同。

图20是在潮湿情况下对图18和19所示的本发明如此构成的磁控管和图4和5所示的普通磁控管进行绝缘强度试验的结果。试验时用超声波润湿器连续润湿各磁控管，藉周期性地通断控制作用往磁控管上施加电压。

图20表明，普通磁控管在历时350小时之后的累积故障率超过90%，而本发明的磁控管的累积故障率则为零，而且即使在700小时之后，也保持10%或更低的累积故障率。因此应该指出的是，本发明的磁控管在防潮和绝缘强度方面得到显著提高。

由此可以明显看出，上面提到的目的中有些已有效地达到了。此外，鉴于在不脱离本发明的精神实质和范围的基础上可能对上述结构作出某些修改，因此上述全部说明或附图所示的内容都应理解为示例而已，决没有限制本发明的意思。

还有一点应该理解的是，所附权利要求书应包括在此描述的本说明书的所有的一般和特殊特点以及本发明范围的全部说明内容。

Claims (13)

1、一种穿心式陶瓷电容器，包括：

-呈椭圆形的陶瓷介质体(32)；

-一对彼此分立的电极(36)置于所述陶瓷介质体(32)的上部表面；

-一个公共电极(38)置于所述陶瓷介质体(32)的下部表面；

-一个接地配件(40)，其中心部分有一个孔(42)，在其一个表面上围绕该孔(42)周边设有一定高度的凸缘(44)，所述陶瓷介质体(32)通过所述公共电极(38)，固定到所述凸缘(44)上；

-其上均套有绝缘管(48)的一对穿心导体(46)穿过所述陶瓷介质体并电气连接到所述分立电极(36)；

-其内充有绝缘树脂材料(60)且其上部固定在所述接地配件(40)中的绝缘筒体(56)；

-其内充有绝缘树脂材料围绕所述陶瓷介质体(32)配置的绝缘外壳；

本发明的特征在于：

所述绝缘外壳包括第一绝缘外壳构件(92)和第二绝缘外壳构件(94)，所述第一绝缘外壳构件由热塑性材料构成，围绕所述陶瓷介质体配置，所述第二绝缘外壳构件由热固性材料构成，整体安装在所述第一绝缘外壳构件上。

2、如权利要求1所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述第二绝缘外壳构件设有接合装置，所述第二绝缘外壳构件就是通过该接合装置装配到所述第一绝缘外壳构件上的。

3、如权利要求2所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述接合装置包括一个在所述第二绝缘外壳构件下端表面上形成的环形槽，所述第二绝缘外壳构件系通过使所述第一绝缘外壳构件的上端嵌入所述第二绝缘外壳构件的所述环形槽中装配到所述第一绝缘外壳构件上的。

4、如权利要求3所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述第二绝缘外壳构件下端部分的至少一部分系埋置填充在所述第一绝缘外壳构件的绝缘树脂中。

5、如权利要求1所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述第一和第二绝缘外壳构件配置得使其外表面大体上彼此齐平。

6、如权利要求5所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，该式电容器还包括一个接合装置，用以将所述第二绝缘外壳构件牢靠地装配在所述第一绝缘外壳构件上。

7、如权利要求6所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述第二绝缘外壳构件的外表面的下端部分，其圆周的直径减小，所述第一绝缘外壳构件的上端部分嵌入所述第二绝缘外壳构件的所述缩小了的下端部分中。

8、如权利要求7所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述接合装置包括一个在所述第二绝缘外壳构件缩小了的小端部分外表面上形成的槽和一个在所述第一绝缘外壳构件所述上端部分内表面上形成并嵌入所述槽中的凸出部分。

9、如权利要求8所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述槽和凸出部分沿圆周形成。

10、如权利要求1所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述穿心导体各由棒材制成。

11、如权利要求10所述的穿心式陶瓷电容器，其特征在于，所述穿心导体各通过铆接而整体连接到一紧固接线头上。

12、一种穿心式陶瓷电容器，包括：

-呈椭圆形的陶瓷介质体（32）;

-一对彼此分立的电极（36）置于所述陶瓷介质体（32）的上部表面;

-一个公共电极（38）置于所述陶瓷介质体（32）的下部表面;

-一个接地配件（40），其中心部分有一个孔（42），在其一个表面上围绕该孔（42）周边设有一定高度的凸缘（44），所述陶瓷介质体（32）通过所述公共电极（38），固定到所述凸缘（44）上;

-其上均套有绝缘管（48）的一对穿心导体（46）穿过所述陶瓷介质体并电气连接到所述分立电极（36）;

-其内充有绝缘树脂材料（60）且其上部固定在所述接地配件（40）中的绝缘筒体（56）;

-其内充有绝缘树脂材料围绕所述陶瓷介质体（32）配置的绝缘外壳;

本发明的特征在于：

所述绝缘外壳包括第一绝缘外壳构件和第二绝缘外壳构件，其中第一绝缘外壳构件由热塑性树脂制成，围绕所述陶瓷介质体配置，第二绝缘外壳构件由热固性树脂制成，整体装配在所述第一绝缘外壳构件上;

所述各穿心导体由棒材制成，藉铆接整体连接到所述紧固接线头上。

13、装有如权利要求1-12之一所述穿心式陶瓷电容器的磁控管。

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