CN101090045A - 热响应电开关 - Google Patents

Abstract

公开了一种电动机保护器(10)，它具有细长的整体上呈杯形的金属壳体(12)，该壳体由顶壁(12a)和侧壁(12b)形成，该侧壁(12b)从顶壁的周边向下延伸，其自由端被焊接到顶盖(14)上。该盘和顶壁具有圆形结合部(12c)，校准小沟(12e)从壳体的一端且通过圆形结合部形成在顶壁上。校准小沟形成有刚性平坦底壁(12m)并且延伸到位于壳体的两个细长端的中部的校准脊(12h)中。细长恒温盘(16)具有环形盘式区域(16a)，该区域在盘的中央部分内变形。盘的第一端安装在平坦底壁(12m)的内侧表面上，其中校准脊(12h)与盘的变形区域相对准。安装在盘的另一端上的、可运动的电接触部(20)可以运动成与固定电接触部(34)相接合和脱开接合，该固定电接触部依次地安装在加热器(26)上。加热器在一端(26a)连接到第一段(26c)处的终端销(28)上，并且在远离盘的第二段(26d)处逐步减低，并且具有第三段(26e)，其中加热器安装在该第三段上。陶瓷绝缘板(32)设置在加热器和顶盖之间。

Description

热响应电开关

技术领域

本发明总的来讲涉及一种热响应电开关，更加具体地说，本发明涉及一种用于空气调节器和致冷压缩机内部的小型单相密封电动机保护器开关。

背景技术

提供这样的热响应开关是公知的，即，响应于由盘的加热和冷却所产生的、恒温盘温度的所选择的变化，通过使电接触部运动来与固定电接触部相接合或者脱开接合而形成和断开电路。这种开关被放置到空气调节和致冷系统的封闭压缩机壳体中，并且布置来保护其中的电动机和系统部件以防过热和过电流情况。这种热响应开关的例子出现在美国专利No.3959762中，该专利公开了一个销保护器，在该销保护器中，完全成形的恒温盘在一第一端通过一被焊接的棒连接到一加热器上。可运动的接触部安装在所述盘的第二相对端上，并且布置成被运动来与安装在单销上的固定接触部相接合和脱离接合，该单销延伸到开关的开关室中。借助使靠在所述盘的所述第一端上的壳体的顶部变形而校准该装置。具有完全成形的盘的这种保护器的局限性是，循环寿命受到限制，因为在棒的前面的盘中产生了应力疲劳。此外，在这种装置中限制了可运动接触部的尺寸，从而使成形盘工作特性即温度设定的不利影响最小化，因此限制了保护器的电流能力。

这种热响应开关的另一个例子是美国专利No.5015985。这个专利公开了这样的一种装置：该装置具有两个终端销，一个销连接到电阻加热器和拱顶形壳体上。另一个销连接到固定接触部上。椭圆形或者矩形的、完全成形的热响应瞬动元件使一端焊接到金属支撑板上，该支撑板依次地焊接到金属壳体上，瞬动元件的另一端具有接到其中的接触部并且可运动成与固定接触部相接合和脱开接合。如在上述3959762专利中一样，借助使处于盘的固定端的位置处的壳体变形而校准盘。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有壳体的电动机保护器，该保护器具有尺寸被减小了的外壳并且提高了电流能力和寿命。本发明的另一个目的是提供一种有用地作为空气调节和制冷系统中的电动机保护器的热响应开关，它特别能承受线电压变化。本发明的另一个目的是提供一种可以克服上述现有技术局限性的电动机保护器。

简而言之，根据本发明的优选实施例，一种电动机保护器包括恒温盘，该恒温盘在盘的中央部分中具有凹状的环形变形，从而提供瞬动，并且在一端安装到校准小沟(rill)上，该校准小沟形成在电动机保护器的金属壳体的顶壁上。校准脊形成在小沟的纵向端处并且与环形变形对准。校准小沟延伸通过圆形表面并且具有倾斜壁，该倾斜壁向下延伸到相对较窄的、刚性平坦的底表面上。安装在盘的相对端上的、可运动的电接触部可以运动从而与固定电接触部相接合和脱开接合。保护器具有顶盖，该顶盖形成为具有通过其而限定的孔的金属板，该孔可以安装终端销，该终端销借助电绝缘材料、优选为玻璃与顶盖相电绝缘。加热器具有第一段，该第一段连接到开关室内的终端销，该终端销通常与盘的凹状环形变形区域相对准，并且在一般平行于顶盖位于其中的平面的方向上延伸，并且在第二段中继续，该第二段朝向顶盖弯曲至第三段，该第三段弯回以在一般平行于顶盖位于其中的平面的方向上延伸。陶瓷绝缘板连接到开关室内的顶盖板的顶表面并且设置在加热器与顶盖之间。固定电接触部安装在加热器的第三段上，并且平坦地设置在陶瓷绝缘板上。借助在开关室内具有所选择的气体混合物和压力的情况下把壳体侧壁的自由端焊接到顶盖上，来密封该保护器。

借助使盘的机构进行旋转枢转的校准小沟的刚性平坦底表面变形及使在小沟纵向端处的校准脊运动，及该校准脊设置在靠着盘的变形部分上的盘的环形凹状部分上且接触部分处于接合位置上，来校准电动机保护器。根据本发明的特征，电绝缘和热绝缘的层设置在校准小沟与盘的变形部分之间，以保护盘的环形凹状部分并且延伸盘的停止时间。

附图说明

合并到说明书中并且构成该说明部的一部分的附图示出了本发明的优选实施例并且与说明书一起用来解释本发明的目的、优点和原理。某些零件的尺寸大小出于图示目的本该进行改变，在说明书和权利要求书中所述的定向参照所示出的附图。在附图中：

图1是根据本发明优选实施例所形成的单相电动机保护器的透视图；

图2是包括图1保护器的壳体、恒定盘和安装于其中的相关零件的保护器的第一主组件的底平面视图；

图3是沿着线图2的3-3所截取的横剖视图；

图4是沿着图2的线4-4所截取的横剖视图；

图5是在第二主组处向下看的透视图，该第二主组件包括顶盖、陶瓷绝缘板、加热器、固定电接触部和终端销；

图6是图5组件的前部正视图；

图7是图6结构的顶部平面视图；

图8是沿着图6的线8-8所截取的横剖视图；

图9是在横截面中具有离开部分的图1电动机保护器的前正视图；

图10是图1电动机保护器的顶平面视图；及

图11是通过电接触部所截取的、从图9电动机保护器的右侧看去的横剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明优选实施例所制造的、密封的单相电动机保护器10的透视图，该保护器10包括：第一主组件，它由恒温盘16和安装在壳体12上的相关元件形成，如图2-4中所示；及第二主组件，它由顶盖14、绝缘板32、加热器26和终端销28形成，如图5-8所示。

关于图2-4，第一主组件的壳体12由合适的导电金属如钢形成，该金属被拉成细长的杯形结构，该结构具有：顶壁12a；侧壁12b，该侧壁围绕顶壁周边向下地延伸并且借助圆形接合部12c在那里连接，这些壁形成了开关室12d。优选地，壳体12合适地进行涂覆以防止腐蚀。

借助冲压，通道形校准小沟12e被形成到顶壁12a上，该顶壁12a沿着壳体的纵向轴线2从第一壳体端12f延伸到校准脊12h，该校准脊12h位于壳体端12f和12g的中间。校准小沟12e形成通过位于壳体侧12f处的圆形接合部12c，并且具有侧壁12k，该侧壁12k向下倾斜至平坦的底壁12m，该底壁12m是刚性的，因为壁12m的宽度一般较窄，尤其是倾斜侧壁的宽度更是如此。焊接凸出部12n沿着纵向轴线形成在校准小沟中，该纵向轴线一般位于侧12f和校准脊12h之间的中间，该校准脊12h向下延伸到开关室，用于焊接连接要讨论的恒温盘16。

由合适材料如双金属材料形成的细长恒温盘16在盘的一端16b处具有由合适材料如钢形成的焊接棒18，并且具有可运动的电接触部20，该电接触部20具有高导电性的面如银合金面，并且在相对端16c处安装在盘16的相同侧部上。盘16沿着顶壁12a的内侧进行设置，而端16b被焊接到校准小沟的焊接突出部12n上，如在12p处所示的那样，焊接棒18和校准小沟12e把盘夹在中间，因此盘位于通常平行于这样平面的平面上，即校准小沟12e的平坦底壁12m位于该平面内。顶壁12a可形成有用作盘的正停止的、向下延伸的凹陷部12t。如在图4中所看到的那样，在盘16和前和后侧壁12b之间设有被选择的间隙12r。

在恒温盘16中、通常在它的中心处形成环形盘式变形16a，从而响应于所选择的温度条件在相对的盘式结构之间产生瞬动，从而使相对端16b、16c保持未成形。

由电绝缘且优选绝热的材料如卡普顿(Kapton)形成的层22沿着到达并且优选为稍稍超出校准脊12h的盘变形部分设置在校准小沟12e的内侧表面上。在装配焊接期间，绝缘层22使壳体12与变形部分16a相电绝缘，从而防止对盘的变形区域产生不利影响，该变形区域可以导致盘的温度设定值发生变化。此外，在电动机保护器工作期间，层22使盘16的变形区域与壳体12相绝热，从而增大了该保护器的停止时间，因此在使用时，该保护器不循环太快。

校准脊12h与环形变形16a对准并且优选地稍稍偏离环形变形的中心，从而在保护器得到最佳的盘性能，该保护器提供了盘的合适行程并且在电接触部之间提供了合适的关闭瞬动间隙。这些盘功能的最佳化延伸了该保护器的寿命。

参见图5-8，第二主组件包括顶盖14，该顶盖14包括由合适材料如钢所形成的板，该板形成有通过的孔14a以接受铜芯终端销28。借助电绝缘材料如由密封玻璃所形成的环形体30，销28与顶盖14电绝缘。优选地由陶瓷材料所形成的平坦电绝缘板32设置在顶盖14上并且与其连接，如用合适的环氧树脂连接。绝缘板32形成有孔32a，其中终端销28通过该孔伸出。顶盖14可以形成有导向突出部14b，该突出部安装在导向凹槽32b中，该导向凹槽形成在绝缘板32的底表面中。绝缘板的孔32a优先地在板的表面上膨胀，该板环绕销28安装在顶盖14上，如图9中的32c所示那样，从而允许玻璃环状体30呈新月形，因此该板均匀地位于顶盖的顶表面上。

加热器26由选择不同材料来构成，这些材料根据电动机保护器将用于其中的具体应用来选择。加热器26具有第一端26a，该第一端形成有与销圆周相一致的结构26b，从而用作位置装置。加热器在位于通常平行于这样平面的平面内的方向上沿着第一段26c从端26a延伸，即顶盖14位于该平面内；并且该加热器在第二段26d内继续，该第二段26d弯曲从而向着顶盖14延伸到第三段26e上，该第三段26e弯曲以在通常平行于顶盖14位于其中的平面的一平面内延伸。合适的电接触部如银基合金接触部34安装在第三段26e上，如借助焊接有台阶轮廓，从而允许接触部34平坦地安置在绝缘板32的所述面上，同时以接近最佳辐射传热关系把段26c保持到盘16上，如图9中所看到的那样。台阶状上部，即段26c根据应用可以被制成不同尺寸以影响辐射热量。然后，把加热器的端26a焊接到终端销28的侧部上，该销28从陶瓷绝缘板32伸出，该陶瓷绝缘板与第三段26f相接触，该第三段26f平坦地安置在绝缘板上。

如果希望的话，顶盖14可以形成有定向装置，从而有利于装配和运送，例如通过把顶盖拐角14b弄成方形来装配和运送，如图1所示那样。

参照图9-11，壳体12被放置到顶盖板14上以致接触部20、34配合，该壳体12的侧壁12b优选地在它的自由端12s处张开以有利于焊接。该组件绕着壳体的周边进行焊接，该壳体与玻璃环状体30一起形成开关室12f内的密封件。用于气体混合物和压力而控制开关室内的内部大气以使电动机保护器性能最佳。

借助可旋转地偏转校准小沟12e，例如借助使在小沟的纵向端处具有探针的壳体变形，如图1的虚线4所示那样，电动机保护器10被校准成具体的工作温度。这改变了这样的角度，即平坦的底壁12m以该角度设置，及依次地，盘组件，即盘通过校准小沟12e的刚性平坦底壁12m的变形来安装，因此该刚性平坦底壁12m位于其中的平面的角度被改变了，平坦壁在壳体的端部12f有效地绕着圆形部分12c进行旋转。应该注意到，平坦壁12m的整个长度成角度地变形，而不会改变壁12m的平面度，从而提供所需要的保护器功能。借助使具有沿着虚线4接合该壳体的具有探针的壳体进行变形，以及借助使在包括校准脊12h在内的局部区域内的校准小沟12e的纵向端上处的壳体变形，来实现校准。

在本发明所提供的优点之间，单个销结构允许整体装置尺寸小于两个销结构。如本发明中所使用的，校准脊12h通过绝缘层22把力施加到盘的环形变形区域16a，该环形盘因为盘中减小的应力而具有提高循环寿命的优点，因为在盘的中心产生校准而不是绕着棒进行枢转。由于具有环形，因此较大的电接触部可以安装在盘的未成形端部上，而不会损坏盘的变形区域的温度设定，由此，具有这样的可能性，即在小装置壳体内增大电流能力。这种盘和校准方法在整个使用寿命期间也提供了极好的温度稳定性。与盘电连接到加热器和终端销上的现有技术装置相比，加热器和盘结构在低电流时允许更快的脱扣时间。在小电流时更快的脱扣时间特别有利于在较小电流时由于线电压波动而需要保护的应用。

应该知道，尽管通过阐明本发明描述了电动机保护器的特别优选实施例，但是结构改进也落入本发明的范围内。本发明包括落入修改后的权利要求的范围内的所示实施例的所有改进和等同物。

Claims (17)

1.一种单相电动机保护器，它包括：

大致上呈杯形的金属壳体，它沿着纵向轴线从第一相对端伸长到第二相对端，并且具有封闭的顶壁、具有自由端的侧壁、校准小沟、焊接突出部；所述自由端绕着顶壁的周边延伸并且与其形成圆形结合部，这些壁形成开关室，校准小沟具有刚性平坦底表面，该底表面形成在顶壁上，该顶壁沿着纵向轴线从第一端通过圆形结合部延伸到一校准脊，焊接突出部形成在位于壳体第一端的中间的校准小沟上，校准脊延伸到开关室中，刚性平坦底表面作为整体可以变形以改变刚性平坦底表面位于第一平面的角度；

细长的恒温盘，它具有第一和第二端，这些端沿着纵向轴线进行设置，盘的第一端在焊接突出部处被焊接到所述小沟上，并且通常位于平行于第一平面的一平面上，该盘在盘的中央部分具有环形变形部，变形部响应于所选择的温度变化在相对的盘构型之间可以运动，可运动的电接触部在第二端处安装在盘上，该盘沿着纵向轴线定位，使得校准脊与环形变形部对准，

导电顶盖板，导电顶盖板安装在侧壁的自由端上，并与其密封地连接，终端销通过顶盖板中的孔延伸到开关室中，终端销借助电绝缘材料与顶盖板电分离，

导电加热器，其电连接到终端销上，且固定电接触部安装在具有可运动电接触部的加热器上，该电接触部适合运动来与固定电接触部相接合和脱离接合。

2.根据权利要求1所述的单相电动机保护器，其特征在于，环形变形部具有一中心，校准脊在壳体第一端的方向上偏离环形变形部的所述中心一所选择的距离。

3.根据权利要求1所述的单相电动机保护器，其特征在于，它还包括由电绝缘且热绝缘材料所形成的层，该层置于校准小沟和恒温盘的变形的中心部分之间。

4.根据权利要求1所述的单相电动机保护器，其特征在于，加热器具有第一端，该第一端连接到终端销上，加热器延伸出通常平行于顶盖板位于其中的第二平面的第一段；加热器的第二段在第一段的端部处朝向顶盖弯曲并且连续到第三段上，该第三段被弯曲从而通常平行于第二平面进行延伸，固定接触部被安装在第三段上。

5.根据权利要求4所述的单相电动机保护器，其特征在于，它还包括电绝缘板，该电绝缘板设置在加热器和顶盖板之间，绝缘板绕着终端销在电绝缘材料上延伸。

6.根据权利要求5所述的单相电动机保护器，其特征在于，绕着终端销的绝缘材料由玻璃形成，而绝缘板由陶瓷形成。

7.根据权利要求6所述的单相电动机保护器，其特征在于，绝缘板在所有方向上横向地延伸超出加热器。

8.根据权利要求1所述的单相电动机保护器，其特征在于，校准小沟相对较窄并且形成有纵向延伸的侧壁，这些侧壁从平坦底表面的两个相对侧进行延伸从而提高平坦底表面的刚性。

9.根据权利要求1所述的单相电动机保护器，其特征在于，该保护器在所选择的压力下以所选择的大气回填，从而提供所选择的传热特性。

10.一种单相电动机保护器，它包括：

通常呈杯形的金属壳体，它沿着纵向轴线从第一相对端伸长到第二相对端，并且具有封闭的顶壁，具有自由端的侧壁、校准小沟，以及焊接突出部；该自由端绕着顶壁的周边延伸并且与此形成圆形结合部，这些壁形成开关室，校准小沟形成在顶壁上，该顶壁沿着纵向轴线从第一端延伸到校准脊，校准小沟的底壁形成位于第一平面中的刚性平坦底表面，焊接突出部形成在小沟上，该小沟延伸到开关室中；

细长的恒温盘，它具有第一和第二端，这些端沿着纵向轴线进行设置，盘的第一端在焊接突出部处被焊接到小沟上，并且通常位于平行于第一平面的平面上，该盘在其中央部分上形成有环形盘形构型，该盘响应于所选择的温度变化在相对的盘构型之间可以运动，可运动的电接触部在第二端安装在盘上，

导电顶盖板，导电顶盖板安装在侧壁的自由端上，并且被密封地连接到其上并且位于第二平面上，终端销通过顶盖板中的孔延伸到开关室中，终端销借助电绝缘材料与顶盖板相电分离，

导电加热器，它具有第一端，该第一端固定到终端销上，及延伸出第一段，该第一段通常平行于第二平面；加热器的一第二段在第一段的端部处被弯向顶盖并且在第三段上继续，该第三段被弯曲从而通常平行于第二平面延伸，固定电接触部被安装在具有可运动的电接触部的第三段上，该可运动的电接触部适合运动来与固定电接触部相接合和脱离接合，及

电绝缘板，电绝缘板设置在顶盖板上，并且设置在加热器和顶盖板之间，绝缘板覆盖环绕终端销的电绝缘材料。

11.根据权利要求10所述的单相电动机保护器，其特征在于，它还包括由电绝缘且热绝缘材料所形成的层，该层设置在壳体的校准小沟和恒温盘之间。

12.根据权利要求11所述的单相电动机保护器，其特征在于，该层的绝缘材料包括卡普顿。

13.根据权利要求10所述的单相电动机保护器，其特征在于，环绕终端销的电绝缘材料是玻璃，形成在电绝缘中的一凹口与环绕终端销的玻璃相对准并且面对。

14.在一种单相电动机保护器中，它具有：通常呈杯形的金属壳体，它沿着纵向轴线从第一相对端延长到第二相对端，并且具有封闭的顶壁和具有自由端的侧壁，该自由端绕着顶壁的周边延伸，

该方法步骤包括这些步骤，在顶壁上形成校准小沟，该小沟具有一些纵向延伸的侧壁，这些侧壁向下延伸到平坦底表面上从而加固平坦底表面，校准小沟沿着纵向轴线从壳体的第一端延伸到校准脊；

采用具有第一端和第二端的细长恒温盘；

把盘的第一端安装到校准小沟中，该盘在盘的中央部分中具有环形变形部，该中央部分设置成邻近校准脊，该盘响应于所选择的温度变化在相对的盘变形构型之间可以运动，可运动的电接触部在其超出环形变形部的第二端处安装在盘上，并且可以运动成与固定接触部相接合和脱开接合；

借助使校准小沟的整个平坦底表面进行变形来校准保护器，其中该校准小沟使平坦表面绕着壳体的第一端进行旋转以相对于环形变形来调整校准脊，从而调整盘的性能。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，顶壁和侧壁在它们之间具有圆形结合部，及校准小沟延伸通过位于壳体第一端的该圆形结合部。

16.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，借助在包括校准脊在内的局部区域内将向下力施加到壳体上来使校准小沟的平坦壁旋转。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，环形变形部具有选择的工作特性，安装在盘上的电接触部被扩大以增大电动机保护器的电流能力，而不会对该盘的特性造成不利影响。

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