CN103282993A - 接触结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种装置，其中″双开(或双闭合)接触结构”中的接触件之间的接触以尽可能相同的状态在两个位置出现。在活动构件(102)和两个固定构件(110，112)的接触结构中，每个固定构件具有固定接触件(116，118)，活动构件包括与每个固定构件的固定接触件接触或分离的活动接触件(106)，活动构件整体上为条带形式，活动构件的一端被支撑为允许活动构件的所述接触和分离，并且活动构件另一端具有所述活动接触件，并且活动构件在它的两端之间具有变窄段。

Description

接触结构
技术领域
本发明涉及用在诸如继电器、断路器等之类的开关中的双开(或双闭合)接触结构，以及包括这种接触结构的电路保护装置。
背景技术
在诸如继电器等之类的开关中，使用多种类型的接触件。在这些接触件中，双开(或双闭合)接触结构被广泛地使用。如本文中使用的那样，″双开(或双闭合)接触结构″是指下述接触结构，该接触结构具有一种功能，其中设置在用作一个活动构件的一部分上的活动端子的接触件(即，活动接触件)与设置在用作两个固定构件中的每一个的固定端子的一部分上的接触件(即，固定接触件)机械地接触以形成两个电连接(即，双闭合部分)，从而闭合活动构件和固定构件之间的电路；并且该接触结构还具有一种功能，其中，从接触件的上述接触状态开始，活动构件的接触件与固定构件的接触件分开以形成非电连接(即，双开部分)，从而断开活动构件和固定构件之间的电路。也就是说，其中存在可以可逆地采取接触状态或非接触状态的两个接触件对的接触结构称为双开(或双闭合)接触结构。
注意到，如上所述的这种接触件可以是设置在用作活动构件和固定构件的端子的部分上，通常以在它们的端部上的任何合适的形式。例如，它们可以是各种形式的突出部、平板或这种平板的一部分。在一种实施例中，设置在固定构件上的接触件是凸起，例如，球体的一部分(例如，半球形凸起)，设置在活动构件上的接触件是平板。在其它实施例中，设置在固定构件上的接触件可以是平板，设置在活动构件上的接触件可以是凸起。注意到，当接触件是平板时，可行的是未设置任何单独的板，但端子本身具有用作接触件的功能。注意到，设置在活动构件上的接触件可以是通过导电材料一体地连接至活动构件的单体形式，并且特别地，该接触件可以是设置在活动构件上的细长平直条带形式。而且，该条带可以设置有凸起。
与具有单个接触件对的单开接触结构的气隙相比，在这种″双开(或双闭合)接触结构″中，它的气隙的长度加倍。因此，这种接触结构据说具有在接触件之间引起较少的熔接可能性的优点，因为在电路断开时产生的电弧的能量分散到两个气隙中。因此，这种接触结构被广泛地使用。
例如，WO2009/128535提出了采用上述″双开(或双闭合)接触结构″的电路保护装置。这种装置包括电路开关构件和PTC构件，电路开关构件具有作为电路开关元件的双金属部件和活动接触件。这种电路保护装置被构造为使得，在其中两个活动接触件中的每一个和两个固定接触件中的每一个分别地接触的状态中(即，双闭合状态)，电流流过电路，当例如由于一些异常状态的出现而导致过载电流流过电路时，双金属部件的温度超过其阈值温度，其中活动接触件通过双金属部件的变形而移位以与固定接触件分开(即，双开状态)的状态，从而断开电路以保护该电路和/或结合在该电路中的电子设备。随后，当解决该异常状态指示时，双金属部件的温度降低以恢复其初始形状，使得活动接触件和固定接触件在两个位置处接触以使电流再次流过该电路。
为了使电路保护装置充分地提供电路保护功能，需要通过双金属部件的变形允许接触件的接触和分离在两个位置处充分地和可靠地出现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2009/128535
发明内容
要解决的技术问题
在上述″双开(或双闭合)接触结构″中，活动接触件通常设置在作为活动构件的金属条的端部上，该端部用作活动端子。当希望将电路保护装置制造得更加紧凑时，希望的是固定端子(或者固定接触件)之间的距离尽可能地缩短。在该情况中，活动构件的宽度同时缩短。结果，存在接触件之间的接触未在两个位置处充分地或可靠地形成的可能性，也就是说，所谓的″部分接触(或一侧接触)″状态会出现。在该情况中，存在会在一个位置处增加接触件之间的接触电阻的问题。
因此，将由本发明解决的问题是提供一种装置，采用该装置，接触件之间的接触状态以与″双开(或双闭合)接触结构″中尽可能相同的状态形成在两个位置处。
技术方案
在第一方面中，本发明提供了一种接触结构(特别地，双开(或双闭合)接触结构)，包括活动构件和两个固定构件，每个固定构件包括固定接触件，活动构件包括与每个固定构件的固定接触件接触或分离的活动接触件，该接触结构的特征在于，
活动构件整体上为条带形式，活动构件的一个端部被支撑为允许活动构件如上所述的那样接触和分离，并且活动构件另一个端部具有所述活动接触件，并且
活动构件在它的两个端部之间具有变窄(收缩)段，
这种接触结构能够用在电路保护装置中。
如本文中使用的那样，用语″条带的形式”是指矩形形状，优选细长矩形形状的形式，并且厚度小于其它尺寸(长度和宽度)，通常是可忽略的。因此，在本申请的说明书中，关于本发明的描述，活动构件的厚度被忽略。虽然条带的形式例如是指细长矩形形状，但限定这种形状的边线没有必要是直线，并且足够的是它们仅必须在宏观外观上提供细长矩形形状。例如，限定该形状的边线可以是直线和曲线的组合。注意到，细长矩形形状是指其中矩形的长边的长度至少是该矩形的短边的长度的两倍。
用语″整体上为条带形式”是指当假设变窄段被忽略或变窄段不存在时，活动构件如上所述为条带形式。用语″变窄部”是指这样的部分，其垂直于在上述假设下限定该条带的长边的部分(即，条带的短边)的尺寸，即，其宽度小于长边长度。注意到，变窄段存在于条带形状的两端之间，而不是在端部处。这种变窄段优选形成为使得条带的宽度在沿条带的长度的方向的预定位置处从两个边缘(即，长边)缩回(或凹下)相同的距离。
在图1的平面图中示意性地示出构成本发明的接触结构的活动构件10的一个实施例。如图所示，在活动构件的两个端部12和14之间存在变窄段16。如果该活动构件10不具有任何变窄段16，也就是说，当假设由虚线18和20示出的部分是活动构件的外边缘部分时，活动构件10具有矩形形状，例如，活动构件10是细长矩形形状或矩形形状的形式。因此，活动构件10整体上为条带形式。
变窄段16具有垂直于条带的长边22的尺寸(即，沿条带的短边24的尺寸)，也就是说，宽度″a″。宽度“a”小于除变窄段之外的部分的宽度″b”。换句话说，变窄段是通过使条带形式的相对的长边中的每一个的一部分凹进，即，通过形成凹部26而形成的。凹部26(此处包括虚线的部分)的形状可以任何合适的形式，并且例如，如图所示，可以为矩形或方形的形式。可替换地，它可以三角形、半圆形或梯形的形式，并且构成这些形状的线可以如图所示为直线或者为曲线。而且，在其它实施例中，凹部26的形状可以为上述多种形状的组合。在本发明的一种实施例中，凹部的形状优选是矩形、梯形、三角形或半圆形。
注意到，可以根据将使用的活动构件，特别地根据构成活动构件的材料，活动构件的长度“L”，活动构件的宽度“b”等恰当地选择变窄段的形状、变窄段的位置(变窄段的中心部分相对于图1中的活动构件的长度“L”的位置)、变窄段的宽度“a”、变窄段的深度″c”(图1中的长度c1和c2，其优选是相同的)，变窄段的长度“d”(参见图2，对应于图1中的虚线的长度)等。例如，变窄段的宽度“a”优选是活动构件的宽度“b”的0.3-0.6倍，活动构件的长度“L”优选是宽度“b″的2-4倍。
在一个特别优选的实施例中，下述变窄段是优选的：
活动构件的材料：具有高强度和出色的弹性二者的材料(例如，由铍铜制成)；
活动构件的长度″L”：15mm(±10mm)；
活动构件的宽度″b”：10mm(±7mm)；
变窄段的形状：矩形或梯形；
变窄段的位置：它优选更靠近活动接触件(例如，图2中的活动接触件106)(例如，离活动构件的用作该活动构件的活动端子的一端例如0.05L-0.4L，特别地0.1L-0.3L的位置)；
变窄段的宽度″a”：它优选尽可能地小(例如，a∶b＝约0.5-2∶2-4，例如，a∶b＝约1∶3)；
凹部的深度″c”(图1中的长度“c1″(＝″c2″))：它被选择为使得变窄段位于活动构件的宽度方向的中心；
变窄段的长度d：0.5mm或更大(例如，0.5mm-15mm，优选地，2mm-12mm，且更优选地，3mm-10mm)；以及
活动构件的厚度：0.15mm(±0.05mm)。
在另一个实施例，上述″L″，″a”和″b”具有下述尺寸：
实施例(1)L：16.4mm，b：4.4mm，a：1.5mm
实施例(2)L：22.0mm，b：11.0mm，a：8.0mm
实施例(3)L：25.0mm，b：11.0mm，a：7.0mm。
在第二方面中，本发明提供一种电路保护装置，该电路保护装置包括前述和下述接触结构，其中所述电路保护装置包括电路开关构件和PTC部件，电路开关构件包括作为电路开关元件的双金属部件和具有所述活动接触件的活动端子，该电路保护装置的特征在于，
(1)PTC部件和活动端子并联电连接；
(2)电路开关构件能够借助于双金属部件在其致动温度(Top)处的致动移动处于电流流过位置的活动端子、使活动接触件与固定接触件分离、从而中断流过电路开关构件的电流，并且还能够借助于双金属部件在其复位温度(Tcl)处的复位移动处于电流中断位置的活动端子、使活动接触件与固定接触件接触、从而使电流通过电路开关构件；并且
(3)双金属部件设置在PTC部件和活动端子之间。
在上述电路保护装置的一个优选实施例中，(4)双金属部件的致动温度(Top)比复位温度(Tcl)高至少20℃；和/或(5)PTC部件的跳闸温度(Ttr)比双金属部件的致动温度高至少10℃。
而且，本发明还提供包括这种电路保护装置的电路(具有还包括电子电路的构思)，并且还提供包括这种电路的电气设备(具有还包括电子设备的构思)。
有益效果
在本发明的接触结构中，有利的是，由于变窄段的存在，活动构件的位于变窄段的两侧上的每一部分沿彼此相对相反的方向围绕活动构件的纵向轴线转动。结果，当出现其中一对活动接触件和固定接触件接触，且另一对活动接触件和固定接触件未接触的情况中(即，在″部分接触”状态中)，这种接触对的固定接触件挤压活动接触件，并且通过其压力，活动构件的其上定位活动接触件的部分如上所述的那样转动。结果，还未接触的活动接触件变为靠近并最终接触固定接触件。
当存在变窄段时，如上所述用于转动的作用力，即，用于移动活动接触件靠近固定接触件的作用力变小。因此，当″部分接触”状态可能出现时，可以容易地防止它的出现。结果，即使接触结构中的固定端子之间的距离减小，也能够尽可能地抑制部分接触，因此可以将电路保护装置制造得更加紧凑。
附图说明
图1作为平面图示意性地示出构成本发明的接触结构的活动构件的一个实施例。
图2作为透视图示意性地示出本发明的接触结构的一个实施例。
图3作为透视图示意性地示出本发明的包括本发明的接触结构的电路保护装置的一个实施例。
图4作为分解透视图示意性地示出本发明的在图3中示出的电路保护装置。
具体实施方式
在作为透视图的图2中示出本发明的接触结构100。活动构件102具有设置在其一端上并用作活动端子104的活动接触件106和设置在活动端子104之后的变窄段108。注意到，在该图中忽略了活动构件的厚度。
两个固定构件110和112设置在活动端子104的下面，并且固定接触件118和120分别设置在对应的固定构件的一端上，固定接触件118和120用作固定端子114和116。
通过在活动构件上施加作用力(即，施加使移动活动端子靠近固定端子的作用力)或施加与其相反的作用力，各个固定接触件118和120中的每一个可以接触与其相对的活动接触件106或还可以从这种接触状态分离。请注意，在图示的实施例中，活动接触件为单部件的形式，并且两个活动接触件设置在活动端子上使得它们分别与固定接触件相对。
特别地，图示的活动端子104以及图示的固定端子114和116被构造为使得当作用力用来使它们彼此更靠近时(例如，当向下作用力作用在活动端子104使得它靠近固定端子114和116时)，设置在所述构件上的接触件彼此充分地接触。然而，例如，由于在接触结构的制造步骤或其接下来的处理该结构的步骤期间施加的作用力，不是总能确保充分的接触。
通常，虽然在希望使电流经由活动端子104从固定端子110通向固定端子112时希望接触件彼此接触。然而，如图所示，可能出现下述情况，其中固定接触件118稍微离开活动接触件106，而固定接触件120与活动接触件106接触。在这种情况中，不可能通过电流。
然而，根据本发明的接触结构，在固定接触件120接触活动端子106的右侧之后，当向下作用力进一步作用在活动端子104上时，向上作用力起作用，以便如箭头″A″所示向上推动活动端子106的右侧。此时，由于变窄段108的存在，活动端子可以如箭头″B″所示容易围绕活动构件122的纵向轴线转动。随后，如箭头″C″所示一作用力向下推动活动端子106的左侧。结果，活动端子106的左侧接触固定接触件118。
如理解的那样，变窄段108的长度“d”越长且变窄段的宽度“a”越小，使活动端子104转动所需要的作用力越小。然而，当宽度“a”非常小和/或长度“d”非常长时，变窄段108不能将在其后的活动构件牢固地和一体地连接至活动端子104并保持它们。因此，如上所述，可以根据将使用的活动构件的材料、活动构件的长度“L”、活动构件的宽度“b”、变窄段的形状和位置、以及作用在活动端子上的作用力(例如，图2中箭头“A”所示的作用力)恰当地选择变窄段的长度“d”和宽度“a”。
在图3中示意性地示出包括本发明的接触结构的电路保护装置，即本发明的电路保护装置的一个实施例的透视图，此外，在图4中示意性地它的分解透视图。图中示出的本发明的电路保护装置200包括电路开关构件和PTC部件，电路开关构件包括作为电路开关元件的双金属部件和活动构件，该电路保护装置的特征在于，
(1)PTC部件和电路开关构件并联电连接；
(2)电路开关构件能够通过借助于双金属部件在致动温度(Top)处的致动移动处于电流流过位置的活动端子(特别地，设置在其上的活动接触件)以便它与固定端子(特别地，设置在其上的固定接触件)分开而中断流过电路开关构件的电流，并且还能够通过双金属部件在其复位温度(Tcl)处的复位从中通过电流，也就是说，能够通过移动处于电流中断位置的活动端子(特别地，设置在其上的活动接触件)使得该活动端子变为与固定端子(特别地，设置在其上的固定接触件)接触而使电流通过电路开关构件。
在图示的电路保护装置200中，下侧引线230和上侧引线232分别设置在PTC部件210的下侧和上侧。例如通过焊接电连接这些引线。进一步，固定构件221和220例如分别通过电阻焊或超声波焊电连接至这些引线230和232。固定构件220和221中的每一个的一端(图3中的右侧部分)连接至指定电子电路的端子等，使得电路保护装置与该电路串联设置。
注意到，用在该电路保护装置中的PTC部件可以为常规PTC部件，其本身用作所谓的电路保护装置，并且通常包括叠层式导电PTC元件和设置在其两侧的金属电极。导电PTC元件可以由陶瓷或聚合物材料制成。特别优选的PTC部件是所谓的聚合物PTC部件，并且可以合适地使用包括导电聚合物元件的PTC部件，其中导电填料(例如碳，镍，镍-钴填料)分散在聚合物材料(例如聚乙烯，聚偏二氟乙烯等)中。
基板238也设置在PTC部件210上。在图示的实施例中，基板238将具有向上突出的部分239；双金属部件214、间隔件240、活动构件216、和上板242以如此提及的顺序设置在该突出的部分239上。如图所示，通过用销钉244锻造将它们集成在一起。注意到，可以通过任何合适的方式进行基板238和PTC部件210之间的连接，例如，可以通过焊接连接进行所述连接。
在图示的实施例中，活动构件216整体具有条带结构。它的一端用作活动端子217，并且另一端起作用使得活动端子与其它构件集成在一起以如上所述支撑(固定)它。活动构件216在这些端部之间具有变窄段213。双金属部件214通过加热改变其形状(即，弯曲)以向上或向下改变其前端215的位置，从而活动构件216向着初始形状弯曲或变形，并且结果，活动端子217的位置向上或向下移动。
在图3中示出的实施例中，双金属部件214处于复位状态(即，电路正常地运行)。双金属部件214的前端215与活动端子216分开。注意到，在图示的实施例中，活动构件216处于试图恢复其初始形状的状态。结果，设置在活动构件的用作活动端子217的前端上的活动接触件218和219与设置在固定构件220的左侧端上并用作固定端子的接触件222和223接触。因此，当处于如此提及的状态中的电路保护装置设置在电路(未图示)中并且电流流过该电路时，电流以固定构件220→固定接触件222→活动接触件219→活动接触件218→固定接触件223→固定端子221的顺序流动。
在图示的实施例中，活动构件216的导电金属材料的弹性，以及使活动端子217向下移动的作用力(沿与图2中示出的箭头“A”相反的方向的作用力)起作用，其中该作用力是通过将活动构件保持在不同于其初始形状的图示形状，即如图所示保持活动构件所产生的，虽然活动构件试图恢复其初始形状。如果仅一对固定接触件和活动接触件如图2所示的那样接触，则一作用力沿图2中示出的箭头“A”的方向在这种接触位置处起作用，使得另一对接触件能够彼此接触。
在图示的实施例中，当在该电路中出现异常并且过载电流流动时，活动构件216的活动端子217附近的温度升高。随后，活动构件216的温度升高，同时热量传递至双金属部件214，使得双金属部件214启动。结果，双金属部件214颠倒，使得其前端215向上弯曲以升高活动端子217；并且活动接触件218和219与固定接触件223和222的接触状态丧失，也就是说，固定接触件222和活动接触件219之间的电连接，以及固定接触件223和活动接触件218之间的电连接断开。在这种状态中，当PTC部件210还未处于跳闸状态，并且它的电阻足够低，电流以固定构件220→上侧引线232→PTC部件210→下侧引线230→固定构件221的顺序流动，从而被转向。
当电路的异常不存在变化时，过载电流流过PTC部件210，由此PTC部件210随后跳闸。结果，流过该电路的电流基本上被中断以便保护该电路。注意到，如可以容易地从上述描述理解的那样，本发明的电路保护装置中的电路开关构件是非载流型电路开关构件，其中电流流过活动端子和/或设置在其上的活动接触件，并且电流不流过双金属部件本身。
如图3和图4所示，注意到，本发明的上述电路保护装置200通过罩壳246的开口248插入罩壳246内；该开口由绝缘树脂250和粘合剂252密封。
附图标记说明
10-构成接触结构的活动构件；12，14-端部；16-变窄段；
18，20-虚线部；22-长边；24-短边；
26-凹部；″a”-变窄段的宽度；
″b”-活动构件的宽度；″c”-变窄段的深度；
″d”-变窄段的长度；100-接触结构；
102-活动构件；104-活动端子；
106-活动接触件；108-变窄段；
110，112-固定构件；114，116-固定端子；
118，120-固定接触件；
122-活动构件的纵向轴线；
200-电路保护装置；210-PTC部件；
213-变窄段；214-双金属部件；
215-双金属部件的前端；216-活动构件；
217-活动端子；218，219-活动接触件；
220，221-固定构件；222，223-固定接触件；
230-下侧引线；232-上侧引线，238-基板；
240-间隔件；242-上板；244-销钉；246-罩壳；
248-开口；250-绝缘材料；252-粘合剂

Claims (5)

1.一种接触结构，包括活动构件和两个固定构件，每个固定构件包括固定接触件，活动构件包括与每个固定构件的固定接触件接触或分离的活动接触件，该接触结构的特征在于，
活动构件整体上为条带形式，活动构件的一端被支撑为允许活动构件的所述接触和分离，并且活动构件另一端具有所述活动接触件，并且
活动构件在它的两端之间具有变窄段。
2.根据权利要求1所述的接触结构，该接触结构是所谓的双开或双闭合接触结构。
3.一种电路保护装置，包括根据权利要求1或2所述的接触结构。
4.根据权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于，该电路保护装置包括电路开关构件和PTC部件，所述电路开关构件包括作为电路开关元件的双金属部件和具有所述活动接触件的活动端子，其中
(1)PTC部件和活动端子并联电连接；
(2)电路开关构件能够借助于双金属部件在其致动温度(Top)处的致动移动处于电流流过位置的活动端子、使活动接触件与固定接触件分离、从而中断流过电路开关构件的电流，并且还能够借助于双金属部件在其复位温度(Tcl)处的复位移动处于电流中断位置的活动端子、使活动接触件与固定接触件接触、从而使电流通过电路开关构件，
(3)双金属部件设置在PTC部件和活动端子之间。
5.一种电子设备，包括根据权利要求3或权利要求4所述的电路保护装置。
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