CN104037017B - 具有绝缘片的温控开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温控开关(10′)，具有壳体(11)，该壳体具有盖件(16)和下部件(12)，该盖件具有顶面(18)，该下部件具有深冲的、环围的壁部(22)，其中，在该下部件(12)与该盖件(16)之间设置绝缘膜(15)，该绝缘膜以其边缘区域(21)延伸到该盖件(16)的顶面(18)上，该下部件(12)的壁部(22)弯曲到该顶面(18)上且由此在中间放置绝缘膜(15)的情况下将该盖件(16)保持在该下部件(12)上，该温控开关还具有设置在该壳体(11)中的温控的接通机构(24)，该接通机构根据其温度建立或断开两个在外部设置在该壳体(11)上的接触面(32、33)之间的导电连接。该绝缘膜(15)在其边缘区域(21)中具有至少两个径向延伸的切口(46)。

Description

具有绝缘片的温控开关

技术领域

本发明涉及一种温控开关，具有壳体，该壳体具有盖件和下部件，该盖件具有顶面，该下部件具有深冲的、环围的壁部，其中，在该下部件与该盖件之间设置绝缘膜，该绝缘膜以其边缘区域延伸到该盖件的顶面上，该下部件的壁部弯曲到该顶面上且由此在中间放置绝缘膜的情况下将该盖件保持在该下部件上，该温控开关还具有设置在该壳体中的温控的接通机构，该接通机构根据其温度建立或断开两个在外部设置在该壳体上的接触面之间的导电连接。

背景技术

此类开关在DE19623570A1中公开。

公知的温控开关以被人熟知的方式被用于监控设备的温度。为此，其比如通过其外表面与受保护的设备热连接，从而使得受保护设备的温度影响开关的温度。

这种开关通过焊接到其外接触面上的连接导体串联到受保护设备的供给电路中，从而在开关的响应温度一下使得受保护设备的供给电流流过开关。

这种公知的开关具有深冲的下部件，在其中设置在内部环围的肩部，在该肩部上贴靠盖件。该盖件通过深冲且卷边的下部件边缘固定保持在肩部上。

由于盖件和下部件由导电材料制成，在其之间还设置绝缘膜，该绝缘膜平行于盖件延伸且在侧部向上深冲，从而其边缘区域延伸到盖件的顶面上。卷边的边缘、即下部件的折弯的壁部在这里在绝缘膜的中间层下方压到盖件上。

温控的接通机构在这里包括弹簧翻转片，其支承活动接触件，以及包括通过活动接触件翻转的双金属片。弹簧翻转片将活动接触件压向盖件内部的固定对接触头。

弹簧翻转片利用其边缘支撑在壳体的下部件中，从而使得电流从下部件穿过弹簧翻转片和活动接触件流到固定对接触头且从那里流到盖件中。

作为第一外端子采用的是在中央设置在盖件上的接触面。作为第二外端子采用的是设置在卷边的下部件边缘上的接触面。但还可以使得第二外端子不设置在边缘上，而是在侧部设置在引导电流的壳体上或设置在下部件的底面上。

DE19827113C2公开了，在弹簧翻转片上置入所谓的触桥，其被弹簧翻转片压向两个设置在盖件上的固定对接触头。这样，电流从一个固定对接触头穿过触桥流到另一个固定对接触头，使得弹簧翻转片本身不流过工作电流。

特别是在需要接通非常高的电流时选择这种结构设计，非常高的电流不再能够毫无问题地经过弹簧片本身传导。

在两种结构设计变型中，为温控的切换功能设置双金属片，其在其响应温度以下不受力地位于接通机构中，其中，其在几伺上设置在接触件或触桥与弹簧翻转片之间。

在本发明的范畴内，双金属件被理解为一种多层的、主动的、片状的构件，其由两个、三个或四个不可分地相互连接的、具有不同膨胀系数的部件组成。由金属或金属合金制成的各层的连接是材料配合或型面配合的且比如通过滚压实现。

此类双金属件在其低温状态下具有第一稳态几何构形且在其高温状态下具有第二稳态几何构形，双金属件在这两个稳态几何构形之间根据磁滞类型的不同跳转。在温度变化到超过其响应温度或低于其回弹温度时，双金属件向其另一个构形跳转。因此，双金属件常常被称作翻转片，其中，其在俯视图中可以具有长形、椭圆形或圆形的形状。

现在，如果双金属片的温度由于受保护设备的温度上升而上升到超过跳转温度，则双金属片改变其构形且如下克服弹簧翻转片工作，使得其将活动接触件从固定对接触头上抬起或将电流传输机构从两个固定对接触头上抬起，从而断开开关且关停受保护设备且不能再继续加热。

在这些结构设计中，双金属片在其跳转温度以下机械上不受力地支承，其中，双金属片也不被用于引导电流。

这里有利的是，双金属片具有较长的机械寿命，且切换点、即双金属片的跳转温度在多次切换过程之后也不会变化。

如果对机械可靠性或跳转温度的稳定性的要求不高，双金属翻转片还可以接管弹簧翻转片以及必要时甚至接管电流传输机构的功能，使得接通机构仅包括一个双金属片，其支承活动接触件，或者替代电流传输机构具有两个接触面，从而使得双金属片不仅被用于开关的闭合压力，而且还在开关的闭合状态下引导电流。

此外，公知有此类开关配有并联电阻，其与外端子并联。该并联电阻在开关断开的情况下接收一部分工作电流且将开关保持在跳转温度之上的温度上，从而使得开关在冷却之后不会自动地再次闭合。此类开关被称作自持的。

此外还公知了，此类开关配有测量电阻，其被穿流开关的工作电流流过。以这种方式，在该测量电阻中产生欧姆热，其与流过的电流的平放成正比。如果电流强度上升了一个允许的值，则该测量电阻的热量导致开关被断开。

以这种方式，当电流高到一定程度时(其还完全不能导致设备过热)，受保护设备就已经从其供给电路中断开。

所有这些不同的设计方式的变型都能够按照本发明的开关实现，特别是双金属片可以还接管弹簧翻转片的功能。

替代通常为圆形的双金属片，还可以采用单侧张紧的双金属弹簧，其支承活动接触件或触桥。

但还可以采用不具有接触盘而是具有弹簧件作为电流传输机构的温控开关，弹簧件支承两个对接触头或者在弹簧件上形成两个对接触头。弹簧件可以是双金属件，特别是双金属翻转片，其不仅负责温控的切换功能，而且还同时负责接触压力且在开关闭合时传导电流。

DE19517310A1公开了一种与前述DE19623570A1类似构建的温控开关，其中，盖件由冷导体材料制成且在没有通过下部件卷边的边缘压到肩部上的绝缘薄膜的中间层的情况下能够贴靠在下部件的内部环围的肩部上。

以这种方式使得冷导体盖子与两个外端子并联，从而使其赋予开关自持功能。

此类冷导体还被称作PTC电阻。其比如由半导体的、多晶体陶瓷(如BaTiO₃)制成。

在上述DE19827113C2中公开的具有触桥的温控开关中，盖件也是由冷导体材料制成，从而使其同样具有自持功能。在盖件上设置两个铆钉，其位于外部的头部形成了两个外端子，而其位于内部的头部作为固定对接触头与触桥配合。

在公知的开关中，外接触面和壳体的导电部分必须在焊接连接导线之后还是电绝缘。

因此，公知的开关常常作为绝缘体且作为压力保护装置置于外壳或保护罩中，其被用于机械和／或电保护且常常还同时保护壳体不受污物的损害。这些示例比如在DE9102841U1、DE9214543U1、DE3733693A1以及DE19754158中公开。

此外，从DE4143671A1中公开，外端子被浇注单成分热固性塑料。DE102009039948公开了利用环氧树脂浇注端子引线。

但采用外壳或连接罩常常在结构设计上是耗费的且在与受保护设备的热连接方面是不令人满意的。

因此，公知的开关在焊接连接导线之后常常配有浸渍漆或保护漆。

为了防止漆渗入壳体内部，在前述开关中，为盖件配上隆起部，利用隆起部使其在下部件的壁部卷起时渗入绝缘膜。这虽然产生了更好的密封，但在很多情况下还是会将漆渗入壳体内部。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在公知的开关中以结构设计上简单且成本低廉的方式解决、至少减轻上述问题。

按照本发明，该目的对于前述开关如下实现，即绝缘膜在其边缘区域中至少具有两个径向延伸的切口。

本发明的发明人知道，公知的开关的密封性问题可以回溯到绝缘膜在环围到盖件的顶面上时成波纹形或者形成折皱，这导致了下部件的壁部不能足够远地环围到盖件的顶面上。此外，这种绝缘膜在顶面上且在盖件的圆周上的端面上形成波纹还导致产生了针对液体的渗透路径，从而在为公知的开关浸渍保护漆时可能使得保护漆渗入开关的内部。

卷边的下部件边缘相对于其他电绝缘材料也不能足够好地密封，使得在任何情况下都确保在浇注树脂时不会有液体到达开关的内部。

在将连接导线焊接到顶面或那里设置的接触面上时也不能完全避免焊剂或相应的液体到达开关的内部。

现在，通过将绝缘膜在其边缘区域中具有至少两个径向延伸的切口，该边缘区域在圆周上被分成不同的分段，这些分段被切口相互分开。在将绝缘膜放置到盖件的顶面上时，边缘区域在切口处相叠地被推移，使得绝缘膜不再形成波纹，而是平整地贴靠在端面和顶面上。

以这种方式，在卷起下部件深冲的壁部时减小绝缘膜的反压力，使得环围的壁部与形成切口的绝缘膜的中间层产生了卷边的边缘区域中较好的闭合。

本发明的目的以这种方式完美实现。

此外，优选的是，切口在圆周上均匀地分布地设置在所述边缘区域上，其中，优选在圆周上在边缘区域上分布地设置至少三个切口。

均匀地分布至少三个切口提供了三个边缘区域的分段，其负责绝缘膜在盖件的顶面上较好的平整的贴合且还出人意料地防止了绝缘膜波纹状地围绕盖件的端面放置。

特别优选的还有，设置至少十个切口。

此处的优点在于，在边缘区域中设置越多的径向切口，则越好地确保了平整地铺设绝缘膜。

通过切口数量的提高还使得边缘区域的分段的重叠区域变小，从而使得材料在那里较少地涂布。

此外优选的是，至少一个切口径向向外地V形敞开。

在该措施中有利的是，将材料从绝缘膜的边缘区域中移除，从而使得边缘区域的各分段较小地、甚至根本不再重叠。

此外优选的还有，所述至少一个切口具有至少30°的张角，其中，所述张角优选位于30°至90°之间，进一步优选位于40°至60°之间。

通过在该区域中的张角，一方面实现了没有或仅较少的绝缘膜材料在盖件的顶面上的重叠，另一方面还实现了盖件相对于下部件的卷边的边缘的足够的绝缘。

这里特别优选的是，所述切口具有深度，所述深度小于所述边缘区域的宽度。

该措施的优点在于，切口不是围绕盖件的顶面到达盖件的端面，这在必要的耐压强度方面是有利的。

壳体内部相对于渗入的液体的特别好的密封以及非常好的耐压强度如下实现：在圆周上均匀分布地设置大致20个V形的切口，其中，V形的切口具有大致50°的张角且大致在从盖件的端面突出的边缘区域的一半上延伸。

此外，优选的是，所述绝缘膜由聚酰亚胺制成，优选由芳香聚酰亚胺(比如)制成。

由这些材料制成的绝缘膜的特点在于，其可以被拉伸，即在将盖件置入下部件时可以伸展，且还能够较好地围绕盖件的端面放置在其顶面上，其中，还达到了必要的耐压强度。

一般来说优选的是，在所述顶面上设置绝缘的保护膜，所述保护膜延伸到所述绝缘膜的边缘区域的下方，其中，所述保护膜优选在所述边缘区域下方超出所述切口延伸。

该措施的优点在于，在顶面上方还额外设置保护膜，其优选平整地贴靠在顶面上，即在将下部件的深冲的壁部环围到顶面上时不会引起不希望的反压力。如果保护膜被引导到边缘区域下方，从而使得切口在该保护膜上方才开始，则根据发明人的认知实现了在下部件与盖件之间以及向外的特别好的机械密封和电绝缘。

这里，保护膜优选由芳香聚酰亚胺制成、进一步优选由制成。

芳香聚酰亚胺的特点在于特别好的耐压强度。

这样，一般来说优选的是，至少在所述顶面上涂布保护层、优选保护漆。

该措施在焊接连接导线之后采用，用以使用完成集束的开关，这里，开关比如被卷入电机的绕组中，防止渗入的油等等。作为保护漆可以采用常用的保护漆，其还可以用于保护印制电路板。

一般来说优选的是，所述盖件以及进一步优选所述下部件由导电材料制成，其中，进一步优选接通机构支承活动接触件，所述活动接触件与固定对接触头配合，所述固定对接触头设置在所述盖件的内侧面上且与设置在顶面上的接触面配合。

这些措施导致了在机械上非常抗压且制造简单的开关，其中，在盖件的顶面上的接触面以及下部件的弯曲的边缘分别被用作开关的外端子。

此外，所述接通机构可以具有双金属件，其支承活动接触件且由此引导电流穿过开关。

双金属件在这里可以是圆的、优选圆形的双金属翻转片，其中，还可以将双金属件设计成长形的、单侧张紧的双金属弹簧。

但优选的是，所述接通机构额外地具有弹簧翻转片，其支承活动接触件且穿过闭合的开关引导电流且在闭合的状态下负责接触压力。以这种方式使得双金属件在闭合的状态下既不负责电流引导也不被加载机械负荷，这提高了开关的使用寿命且实现了长时间稳定地保持切换温度。

本发明特别适用于圆形的温控开关，其在俯视图上向下部件观察是圆形或椭圆形的，其中，本发明还可以采用其他的壳体形状，前提是绝缘膜卷边时可能会导致按照本发明应该避免的波纹。

本发明特别有利地应用于如下温控开关，其下部件和盖件由金属制成，其中，径向被切口且环围在顶面上的绝缘膜的密封效应也能够应用于其他针对下部件和／或盖件的材料上。

即使是在一定的结构设计中不需要绝缘膜的电绝缘效应，也可以利用其密封功能。

其他特征和优点在说明书和附图中得出。

不言而喻，前述的以及接下来还将说明的特征不仅可以在各个给出的组合中，也可以在其它的组合中使用或单独使用，而不会脱离本发明的范围。

附图说明

下面，在附图中示出且在下面的描述中详细阐述本发明的实施例。其中，

图1示出了第一实施例中的温控开关的示意性侧视图；

图2示出了温控开关的另一个实施例的类似于图1的视图；以及

图3示出了在绝缘膜置入图1和图2的开关之前的绝缘膜的示意性俯视图。

具体实施方式

在图1中示意性地、比例不是很精确地且在侧视图中示出了温控开关10，其具有壳体11，壳体具有导电的、罐状的下部件12。在俯视图中成圆形的下部件12中设置了在内部环围的肩部14，在通过绝缘膜15加以中间层的情况下，盘状的、导电的盖件16放置在该肩部上，该盖件封闭下部件12。

盖件16具有环围的端面17，其将顶面18与内侧面19分开。绝缘膜15沿内侧面19且沿端面17延伸且以其边缘区域21延伸到顶面18。

下部件12在这里具有成圆柱形环围的、深冲的壁部22，壁部的上部分段23环围到顶面18上且盖件16在中间夹有绝缘膜15的情况下保持在下部件12上。

因此，绝缘膜15形成了盖件16相对于下部件12的电绝缘。同时，绝缘膜15形成了盖件16与下部件12之间的机械密封。

在由下部件12与盖件16形成的开关10的壳体11中设置温控的接通机构24，其包括弹簧翻转片25，该弹簧翻转片在中央支承活动接触件26，在活动接触件上坐落有自由放置的双金属翻转片27。

弹簧翻转片25在下部件12的内部支撑在底面28上，而活动接触件26穿过绝缘膜15中的中央的开口29与固定对接触头31贴靠，固定对接触头设置在盖件16的内侧面19上。

在图1的开关10中，两个接触面32、33被用作外端子，这两个接触面一方面形成在顶面18的中央区域中以及另一方面形成在环围的壁部22的分段23上。

下部件12具有平整的下侧面34，开关10通过该下侧面与受保护设备热连接。

温控的接通机构24以这种方式在图1示出的低温状态下建立了两个外接触面32、33之间的导电连接，其中，工作电流流过固定对接触头31、活动接触件26、弹簧翻转片25和下部件12。

还可以采用下侧面34的多个区域或下部件12的圆周面35作为外接触面32。

如果在图1的开关10中通过下侧面34与受保护设备的热接触使得双金属翻转片27的温度高出其响应温度，则双金属翻转片从图1示出的凸起的状态翻转，其中，双金属翻转片克服弹簧片25的力将活动接触件26从固定对接触头31上抬开且由此断开电路。

在图2中示出了作为新的开关10’的实施例的图1的开关10的变型，其中，针对开关10、10’的相同的结构设计特征采用相同的附图标记。

弹簧翻转片25在这里以其边缘36贴靠在下部件12的肩部14上且在那里通过间隔环37保持，在该间隔环上又放置有绝缘膜15且在绝缘膜上放置盖件16。

弹簧翻转片25又支承活动接触件26，其与在盖件16内侧面19上的固定对接触头31配合。

在弹簧翻转片25下方，在活动接触件26上设置双金属翻转片27，其在图2示出的闭合的状态下不受力。

如果双金属翻转片27的温度上升到超过其响应温度，则其以其边缘38从下压向弹簧翻转片25的边缘36且同时将活动接触件26从固定对接触头31抬开。

如果双金属翻转片27的温度再次下降到其回弹温度以下，则其以其边缘38压向在内部在下部件12中环围的楔形的肩部39，从而使得弹簧翻转片25再次跳转到其第二几何稳态构形，其在图2中示出。

与图1所示的开关10相反，在图2的开关10′中，在盖件16的顶面18上设置绝缘的保护膜41(比如由制成)，其以其边缘42径向向外地延伸到绝缘膜15。该保护膜在中央留出一个区域43，使得顶面18上的接触面32能够穿过该区域从外面电接触。

图2的开关10’的状态为，下部件12的深冲的壁部22还没有完全环围到顶面18上，其中，为了清晰起见，图2中连接左侧和右侧的区域的、深冲的壁部22的边棱44和45以及绝缘膜15以虚线示出。在壁部22的分段23的进一步环围或者说弯曲中，绝缘膜15进一步向下到达顶面18上。

在绝缘膜15中(其以交叉线示出)在左侧和右侧在其边缘区域21中分别示出了切口46，其大致是边缘区域21的宽度48的一半，从而使得保护膜超出切口46径向向外延伸。这些切口46还存在于图1的开关10的绝缘膜15中，但由于截面的位置不可见。

保护膜41在图2中超出切口46的顶点延伸。

在图3中，在俯视图中示出了绝缘膜15(比如由制成)，如其在图1和图2的开关中所采用的那样。在绝缘膜15的中央可以看到开口29，活动接触件26能够穿过该开口与固定对接触头31接触。

绝缘膜15被设计成圆形且总体上具有二十个在边缘区域21中径向向内延伸的切口46，其V形地径向向外以50°的张角49敞开。切口46在圆周上均匀分布地设置。

在图3以虚线示出了绝缘膜15的边缘区域21的边缘，其在图1和图2的开关10、10’安装之后放置在盖件16的顶面18上。可以看到，切口46具有深度51，其大致相当于边缘区域21的宽度48的一半。

切口46将边缘区域21在圆周上的分段52相互分开。在沿虚线放置边缘区域21时，分段52到达顶面18，在顶面上，该分段没有重叠或者说搭接地、至少没有明显重叠或者说搭接地并排放置，从而使得该分段不会对环围的、壁部22的上分段23施加明显的反压力。以这种方式可以使得分段23将绝缘膜15的边缘区域21以及必要时保护膜41的边缘区域压向顶面18，实现下部件12与盖件16之间的较好的电绝缘和机械密封，从而涂布的保护漆不会在下部件12与盖件16之间渗入壳体11。

保护漆53在图1中示出。

Claims (21)

1.一种温控开关，具有壳体(11)，所述壳体具有盖件(16)和下部件(12)，所述盖件具有顶面(18)，所述下部件具有深冲的、环围的壁部(22)，其中，在所述下部件(12)与所述盖件(16)之间设置绝缘膜(15)，所述绝缘膜以其边缘区域(21)延伸到所述盖件(16)的顶面(18)上，所述下部件(12)的壁部(22)弯曲到所述顶面(18)上且由此在中间放置绝缘膜(15)的情况下将所述盖件(16)保持在所述下部件(12)上，所述温控开关还具有设置在所述壳体(11)中的温控的接通机构(24)，所述接通机构根据其温度建立或断开两个在外部设置在所述壳体(11)上的接触面(32、33)之间的导电连接，其特征在于，所述绝缘膜(15)在其边缘区域(21)中具有至少两个径向延伸的切口(46)。

2.如权利要求1所述的温控开关，其特征在于，所述切口(46)在圆周上均匀地分布在所述边缘区域(21)上。

3.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，在圆周上在所述边缘区域(21)上分布至少三个切口(46)。

4.如权利要求3所述的温控开关，其特征在于，设置至少十个切口(46)。

5.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，至少一个切口(46)径向向外地V形敞开。

6.如权利要求5所述的温控开关，其特征在于，所述至少一个切口(46)具有至少30°的张角(49)。

7.如权利要求6所述的温控开关，其特征在于，所述张角(49)位于30°至90°之间。

8.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，所述切口(46)具有深度(51)，所述深度小于所述边缘区域(21)的宽度(48)。

9.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，所述绝缘膜(15)由聚酰亚胺制成。

10.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，在所述顶面(18)上设置绝缘的保护膜(41)，所述保护膜延伸到所述绝缘膜(15)的边缘区域(21)的下方。

11.如权利要求10所述的温控开关，其特征在于，所述保护膜(41)在所述边缘区域(21)下方超出所述切口(46)延伸。

12.如权利要求10所述的温控开关，其特征在于，所述保护膜(41)由芳香聚酰亚胺制成。

13.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，至少在所述顶面(18)上涂布保护层(52)。

14.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，所述盖件(16)由导电材料制成。

15.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，所述下部件(12)由导电材料制成。

16.如权利要求1或2所述的温控开关，其特征在于，所述接通机构(24)支承活动接触件(26)，所述活动接触件与固定对接触头(31)配合，所述固定对接触头设置在所述盖件(16)的内侧面(19)上且与设置在顶面(18)上的接触面配合。

17.如权利要求16所述的温控开关，其特征在于，所述接通机构(24)具有双金属件(27)。

18.如权利要求16所述的温控开关，其特征在于，所述接通机构(24)具有弹簧翻转片(25)。

19.如权利要求7所述的温控开关，其特征在于，所述张角(49)位于40°至60°之间。

20.如权利要求9所述的温控开关，其特征在于，所述绝缘膜(15)由芳香聚酰亚胺制成。

21.如权利要求13所述的温控开关，其特征在于，至少在所述顶面(18)上涂布保护漆。