CN105304416B - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过恰当地维持固定触点与可动触点的接触位置而在减小接触电阻的同时可实现进一步的小型化的小型断路器。在具有固定片(2)、可动片(3)、双金属(4)、箱体(6)的断路器中，可动片(3)具有弹性系数比第一弹性部(34)低的第二弹性部(35)，且在第一弹性部(34)与第二弹性部(35)之间的固定部(33)处通过箱体(6)得以固定。

Description

断路器

本申请为分案申请，其母案的申请号为201180011359.3(国际申请号为PCT/JP2011/051941，国际申请日为2011年1月31日)，进入中国国家阶段日期为2012年08月27日，申请人为：小松电子部品有限公司，发明名称为：断路器。

技术领域

本发明涉及一种内置于二次电池中的小型的断路器。

背景技术

一直以来，便携式电话机、笔记本电脑等中所装载的小型的镍氢电池、锂离子电池等二次电池用的安全装置使用的是PTC热敏电阻(电阻值在一定温度以上就急剧增大的导电物质)以及温度保险丝等。使用这些安全装置的保护电路分别存在着以下缺点：动作温度的带宽较宽，精密的温度设定困难，或者，因为不能多次使用，所以在制造工序中不能全面检查。因此，替代这样的现有的保护电路，而期待着可以设定精密的动作温度，并且可承受多次使用的机械动作式的安全装置，并提出了各种技术方案。

例如，在专利文献1中公开了一种小型断路器，该断路器具备：具有固定触点的固定片；在前端部具有可动触点的可动片；在规定的动作温度下使可动片动作而使得可动触点从固定触点分离开的热反应元件；与固定片相连接的PTC元件；收容上述构件的绝缘性的扁平的箱体。另外，在专利文献2中公开了小型断路器的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-129471号公报

专利文献2：JP特开2002-83523号公报

发明内容

发明要解决的问题

便携式电话机、笔记本电脑等中使用的二次电池，近年来不断地进行着小型化，二次电池中内置的小型断路器也要求更加小型化。但是，若使小型断路器这样的机械动作式制品的构件尺寸下降一定值，则仅通过单纯缩小结构构件并适用于已有的生产设备以及制法，使得充分的完成度和生产性难以并立。尤其是在对设置于小型断路器的固定片上的固定触点与设置于可动片上的可动触点进行定位的工序中，伴随着构件尺寸的缩小，与组装时的误差对应的脆弱度增加，固定触点与可动触点的接触位置容易偏移到不恰当之处。

这样的触点的位置偏移，成为对于电器制品的安全装置来说严重的、接触电阻变得不稳定的问题的原因，成为减少小型断路器的不良率的障碍。尤其是当可动片的尺寸达到亚毫米精度时，在包括热反应元件和可动片的装载、盖构件的安装的所有构件的组装工序中，上述的触点的位置偏移所引起的问题变得显著。而且，在将所完成的良品的小型断路器组装于安全装置中之际若野蛮处理，则在端子扭转时有可能对触点的接触位置带来不好的影响。

本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种断路器，通过恰当地维持固定触点与可动触点的接触位置，在减少接触电阻的同时，可实现进一步的小型化。

解决问题的方法

为实现上述目的的第一方案的发明是一种断路器，具备：固定片，其具有固定触点；可动片，其在前端部具有可动触点，将所述可动触点按压于所述固定触点上而使所述可动触点与所述固定触点接触；热反应元件，其通过伴随着温度变化而变形，使所述可动片动作而使得所述可动触点从所述固定触点分离开；箱体，其用于容置所述固定片、可动片以及热反应元件，其特征在于，所述可动片具有：向着所述箱体的外侧突出的端子；产生用于将所述可动触点按压于所述固定触点上的弹力的第一弹性部；形成于所述第一弹性部与所述端子之间且弹性系数比所述第一弹性部低的第二弹性部；所述可动片在所述第一弹性部与所述第二弹性部之间被所述箱体固定。

在该断路器中，优选所述第二弹性部的与从该第二弹性部至所述可动触点的所述可动片的延伸方向垂直的截面面积比所述第一弹性部小。

在该断路器中，优选所述第二弹性部形成有贯通孔。

在该断路器中，优选所述第二弹性部相对于所述可动片的延伸方向对称形成。

在该断路器中，优选所述箱体具有：箱体主体，其具有用于容置所述固定片、可动片以及热反应元件的开口；盖构件，其封住所述箱体主体的开口而被安装；所述可动片由所述箱体主体与所述盖构件挟持着而被固定，所述箱体主体具有与所述可动片的端缘抵接而对该可动片进行定位用的斜面状的凸部。

在该断路器中，优选所述贯通孔为圆形。

在该断路器中，优选所述箱体具有：箱体主体，其具有用于容置所述固定片、可动片以及热反应元件的开口；盖构件，其封住所述箱体主体的开口而被安装；所述可动片由所述箱体主体与所述盖构件挟持着而被固定，所述箱体主体具有与所述可动片的贯通孔卡合的圆筒状的突起，在所述突起的上部形成有斜面状的锥部。

在该断路器中，优选所述凸部从形成于所述开口的外周的箱体主体端面突出而形成且俯视呈半圆形状。

在该断路器中，优选所述凸部在所述开口一侧具有斜面。

在该断路器中，优选所述凸部在所述可动片的第二弹性部的附近形成，所述可动片在第二弹性部具有与所述凸部的斜面对应的切口。

在该断路器中，优选在与所述可动片的延伸方向垂直的该可动片的宽度方向上，若设定所述贯通孔的宽度尺寸为X，所述第二弹性部的宽度尺寸为Y，则X:Y-X是1.5:1至1:1.5。

发明的效果

根据本发明，由于在比可动片被箱体固定的部位更靠外侧的端子侧形成有弹性系数比第一弹性部低的第二弹性部，因此在断路器的制造、运送或者对二次电池的组装工序中即使对可动片的端子施加外力或冲击，也会被第二弹性部吸收，可恰当地维持动触点的位置。其结果是，固定触点与可动触点的接触位置被恰当地维持，可稳定地抑制接触电阻，可实现断路器的进一步小型化。

另外，由于与可动片的延伸方向垂直的截面面积构成为第二弹性部比第一弹性部小，因此通过冲压加工等形成可动片，从而可容易地形成弹性系数比第一弹性部低的第二弹性部。

另外，通过贯通孔，可更加容易地形成弹性系数比第一弹性部低的第二弹性部。另外，可提高第二弹性部的弹性系数的设计自由度。

另外，由于第二弹性部相对于可动片的延伸方向对称地形成，因此即使在任意旋转方向施加拧动可动片的端子这样的外力或冲击，也可被第二弹性部同样地吸收。由此可更加恰当地维持可动触点的位置。

另外，由于贯通孔形成为圆形，因此可缓和第二弹性部产生的应力集中，可抑制可动片在第二弹性部处的破损。

另外，由于贯通孔的宽度尺寸以及第二弹性部的宽度尺寸适当，因此可进一步提高第二弹性部对冲击等的吸收效果。

另外，可通过简单的结构固定可动片。另外，在将可动片组装入箱体主体之际，通过斜面状的凸部，可容易且正确地对可动片定位。由此，在实现生产效率提高的同时，可更加恰当地维持可动触点的位置。

另外，由于凸部俯视呈半圆形状并从箱体主体端面突出形成，因此可抑制因设置凸部造成的箱体主体端面与盖构件的接触面积的减少。由此，可将箱体主体与盖构件牢固地焊接等，提高了箱体的牢固性和密封性，在第一弹性部与第二弹性部之间可使可动片的固定牢固。

另外，由于凸部在开口一侧、即可动触点一侧具有斜面，因此可对可动触点更加正确地定位。另外，由于在比凸部更靠外侧可使箱体主体端面的面积变大，因此提高了箱体的密封性，可减少水分、电解液或者其它的对断路器不好的侵入物侵入到箱体的内部的可能性。

另外，通过在可动片的第二弹性部形成与凸部对应的切口部，可容易地使第二弹性部的弹性系数降低，另外，可容易地实现断路器的小型化。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的断路器的结构的组装立体图。

图2是示出将盖构件组装入断路器主体中的状态的立体图。

图3是示出通常的充电或者放电状态下的断路器的动作的剖视图。

图4是示出过充电状态或者异常时等状态下的断路器的动作的剖视图。

图5是放大示出可动片以及箱体主体的结构的立体图。

图6是放大示出可动片以及箱体主体的变形例的结构的立体图。

图7是示出组装前的箱体主体的突起的形状的剖视图。

图8是示出组装前的箱体主体的突起以及凸部的变形例的剖视图。

具体实施方式

参照附图针对本发明的一个实施方式的断路器进行说明。图1以及图2示出断路器的结构。断路器1包括：具有固定触点21的固定片2；在前端部具有可动触点31的可动片3；伴随着温度变化而变形的热反应元件4；PTC(正温度系数)热敏电阻5；容置固定片2、可动片3、热反应元件4以及PTC热敏电阻5的箱体6等。箱体6由箱体主体61和在箱体主体61的上表面上装载的盖构件62等构成。

固定片2是通过对以磷青铜为主要成分的金属板(另外还可以是铜钛合金、镍黄铜、黄铜等金属板)进行冲压加工而形成的，通过嵌入成型或者嵌缝处理等而组装到箱体主体61中。在固定片2的一端形成有端子22，在中央部装载着PTC热敏电阻5。固定触点21是通过银、镍、镍银合金或者铜银合金、金银合金等导电性良好的材料的被覆、镀或者涂敷等而形成的，并且从形成于箱体主体61的上方的开口63的一部分露出。端子22从箱体主体61的一端向外侧突出。

可动片3是对与固定片2相同的金属板进行冲压加工而形成的。在可动片3的一端形成有端子32，并从箱体主体61向着外侧突出，在另一端形成有可动触点31。可动触点31是通过与固定触点21相同的材料以及方法而形成在可动片3的前端部。可动片3在可动触点31与端子32之间具有固定部33、第一弹性部34以及第二弹性部35。在固定部33中，由箱体主体61和盖构件62挟持而固定可动片3，通过第一弹性部34弹性变形，在其前端形成的可动触点31按压固定触点21而与固定触点21接触，固定片2和可动片3可通电。另外，第二弹性部35形成在固定部33与端子32之间。通过在固定部33与端子32之间设置圆形的贯通孔36以及切口37，从而将第二弹性部35的弹性系数设定得比第一弹性部34低。在此，所谓弹性系数是指对应于应力的翘曲的变化率，并不特别限定应力的方向。因为第二弹性部35的弹性系数低于第一弹性部34，所以当把不破坏可动片3的力量大小的外力施加在端子32上时，第二弹性部35的变形大于第一弹性部34的变形。而且在本实施方式中，由于可动片3被牢固地固定在第二弹性部35与第一弹性部34之间的固定部33处，所以在第二弹性部35产生的应力几乎不会被传递到第一弹性部34，从第一弹性部34到可动触点31不会产生变形。

固定部33的宽度尺寸(与可动片3的延伸方向垂直的方向上的尺寸)，设定得比第一弹性部34以及第二弹性部35大。另外，在第一弹性部34的下表面上，与热反应元件4相对而形成有小突起38。小突起38与热反应元件4总是处于接触状态，热反应元件4的变形被传递至第一弹性部34(参照图3以及图4)。作为可动片3的材料，优选以磷青铜为主要成分的材料。另外，也可以使用铜钛合金、镍黄铜、黄铜等导电性弹性材料。另外，可动片3在第一弹性部34处通过冲压加工而弯曲或者折曲。对于弯曲或者折曲的程度，在能够容置热反应元件4的条件下并不特别限定，在考虑了动作温度以及回复温度下的弹力、触点的按压力等的基础上适当设定即可。

热反应元件4构成为弯曲成圆弧状的形状，由双金属、三金属等复合材料构成。当由于过热而达到动作温度时，弯曲形状反转，当由于冷却而下降至回复温度时复原。热反应元件4由于通常使用双金属，所以以下只要不特别限定，都称作双金属4。双金属4的形状可通过冲压加工形成。只要能够满足在所期望的温度下通过双金属4的反转动作而使可动片3的第一弹性部34被向上推压，并且通过第一弹性部34的弹力而返回到原状的条件即可，并不特别限定双金属4的材质以及形状，但是基于生产性以及反转动作的效率性的观点，优选为矩形，而为了在小型化的同时可将第一弹性部34有效地向上推压，优选接近于正方形的长方形。另外，作为双金属4的材料，例如根据所要的条件组合使用以在高膨胀侧设置铜镍锰合金或者镍铬铁合金合金而在低膨胀侧设置铁镍合金为代表的、由镍黄铜、黄铜、不锈钢等各种合金构成的热膨胀率不同的两种材料层叠而成的材料。

在基于双金属4的反转动作而切断固定片2与可动片3的通电时，流到PTC热敏电阻5的电流增大。PTC热敏电阻5只要是在温度上升的同时电阻值增大而限制电流的正特性热敏电阻即可，可根据动作电流、动作电压、动作温度、回复温度等的需要而选择种类，其形状只要是无损于这些各种特性即可，并不特别限定。

构成箱体6的箱体主体61以及盖构件62由难燃性的聚酰胺、耐热性优良的聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚对苯二甲酸(PBT)等树脂成型而成。在箱体主体61上形成有用于容置固定片2、可动片3、双金属4以及PTC热敏电阻5等的开口63、与可动片3卡合的圆筒状的突起64以及斜面状的凸部65等。圆筒状的突起64与圆形的贯通孔36卡合，斜面状的凸部65与切口37卡合。另外，组装在箱体主体61中的可动片3、双金属4以及PTC热敏电阻5由形成在开口63内部的框67、68、69分别抵接，在双金属4反转时进行引导。

如图2所示，盖构件62安装在箱体主体61的上表面上，以封住容置了固定片2、可动片3、双金属4以及PTC热敏电阻5等的箱体主体61的开口63。箱体主体61与盖构件62通过超声波焊接而接合在一起。此时，圆筒状的突起64以及斜面状的凸部65的顶部与盖构件62相接合。盖构件62也可以具有金属部。具有金属部的盖构件根据机械强度的观点，在小型化方面是有利的，而且，通过在金属部设置盖端子，也可向安全装置的其它部分供给预备电源。

图3示出通常的充电或者放电状态下的断路器1的动作。在通常的充电或者放电状态下，双金属4处于正转状态(反转前状态)，固定触点21与可动触点31接触，通过可动片3的第一弹性部34等而使断路器1的两端子22、32之间导通。可动片3的第一弹性部34与双金属4接触，可动片3、双金属4、PTC热敏电阻5以及固定片2作为电路而处于导通状态。但是，由于PTC热敏电阻5的电阻压倒性的大于可动片3的电阻，所以在PTC热敏电阻5中流动的电流相比于在固定触点21以及可动触点31中流动的量，为完全可忽略的程度。

图4示出过充电状态或者异常时等状态下的断路器1的动作。当由于过充电或者异常而处于高温状态时，PTC热敏电阻5过热，达到动作温度的双金属4反转，可动片3的第一弹性部34被向上推压，固定触点21与可动触点31分离开。此时，在固定触点21与可动触点31之间流动的电流被切断，仅有极少的漏电电流通过双金属4以及PTC热敏电阻5而流动。PTC热敏电阻5因这样的漏电电流的流动而持续发热，一边使双金属4维持反转状态一边使电阻值激增，所以电流不流经固定触点21与可动触点31之间的路径，仅存在上述的极少的漏电电流。该漏电电流可用于安全装置的其它功能。

当解除过充电状态，或者消除异常状态时，PTC热敏电阻5的发热也消失，双金属4返回到回复温度而回复至正转形状。从而通过可动片3的第一弹性部34的弹力而使可动触点31与固定触点21再次接触，电路解除切断状态，回复到图3所示的导通状态。

图5放大示出可动片3以及箱体主体61的结构。在本发明的可动片3上，隔着固定部33，在可动触点31一侧形成有第一弹性部34，在端子32一侧形成有第二弹性部35。而且，由于图中以斜线示出的固定部33由箱体主体61以及盖构件62上下挟持而得以牢固的固定，并且在其外侧的端子32一侧形成有弹性系数比第一弹性部34低的第二弹性部35，因此在断路器1的制造、运送或者对二次电池的组装工序中即使对可动片3的端子32施加外力或冲击，也会被第二弹性部35吸收，可恰当地维持可动触点31的位置。其结果是，固定触点21与可动触点31的接触位置被恰当地维持，可稳定地抑制接触电阻，可实现断路器1进一步的小型化。

在本实施方式中，在通过金属板的冲压加工而形成可动片3之际，同时进行冲裁，从而在第二弹性部35形成贯通孔36以及切口37。由此，由与从第二弹性部35至可动触点31的可动片3的延伸方向相垂直的平面(图中为ZX平面)切割而形成的第二弹性部35的截面面积，小于第一弹性部34的截面面积，可容易地形成弹性系数比第一弹性部34低的第二弹性部35。特别是在可动片3的宽度方向(图中X方向)上，若将贯通孔36的宽度尺寸(直径)设为W1，将第二弹性部35的宽度尺寸设为W2，则设定贯通孔36的直径，使得W1:W2-W1为1.5:1至1:1.5。通过这样设定贯通孔36的直径，可进一步提高第二弹性部35对冲击等的吸收效果。另外，由于贯通孔36形成为圆形，因此可缓和第二弹性部35产生的应力集中，可抑制可动片3在第二弹性部35处的破损。

另外，第二弹性部35、贯通孔36以及切口37相对于可动片的延伸方向(图中Y方向)形成为对称形状。由此，即使是向任意的旋转方向施加拧动可动片3的端子这样的外力或冲击，也可由第二弹性部35同样地吸收，可进一步恰当地维持可动触点31的位置。另外，固定部33在可动片3的宽度方向上延伸而呈翼状，由此可使固定部33的弹性系数高于第一弹性部34。

另外，因为在箱体主体61上形成有与可动片3的切口37的端缘相抵接而用于将可动片3定位的斜面状的凸部65，所以在将可动片3组装于箱体主体61上之际，通过一边使可动片3的切口37的端缘沿着凸部65的斜面落下，一边使贯通孔36卡合于突起64，从而可容易且正确地将可动片3引导组装到箱体主体61上。特别是在本实施方式中，由于以挟持插入并卡合于贯通孔36中的圆筒状的突起64的方式而形成有一对凸部65，因此可防止可动片3以突起64为轴进行旋转，故可使俯视下可动触点31相对于固定触点21的位置正确。由此，可实现生产效率的提高，并且进一步恰当地维持可动触点31的位置。

另外，斜面状的凸部65俯视呈半圆形状而从箱体主体端面66突出形成，所以在获得由凸部65带来的上述的效果的同时，可抑制由于设置凸部65而造成的箱体主体端面66与盖构件62的接触面积的减少。由此，可使箱体主体61与盖构件62牢固地焊接在一起，提高箱体6的牢固性和密封性，在第一弹性部34与第二弹性部35之间的固定部33处，可使可动片3的固定牢固。另外，俯视呈半圆形状突出的凸部65，在箱体主体61树脂成型之际，树脂的流入性也良好，不会妨害断路器1的生产性。另外，凸部65在开口63一侧、即可动触点31一侧具有斜面，所以可使可动触点31进一步正确定位。另外，在比凸部65更靠外侧(端子32一侧)可使箱体主体端面66的面积增大，所以可提高箱体6的密封性，可减少水分、电解液或者其它的对断路器来说不好的侵入物侵入到箱体6的内部的可能性。另外，由于弹性系数比第一弹性部34大的固定部33与凸部65卡合，因此可使固定部33的固定更加正确且牢固，可使可动片3的状态稳定。

另外，由于第二弹性部35在将盖构件62安装于箱体主体61上时，以被容置在箱体6的内部的方式而配置，因此可抑制可动片3在第二弹性部35处的破损。另外，由于在比被箱体主体61与盖构件62挟持固定的固定部33更靠外侧的端子32一侧，形成有第二弹性部35，因此施加于端子32的冲击由第二弹性部35吸收，可减小箱体6破损的可能性。

另外，本发明并不限于上記实施方式的结构，只要是在至少具有固定片2、可动片3、双金属4、箱体6的断路器中，可动片3具有弹性系数比第一弹性部34低的第二弹性部35，在第一弹性部34与第二弹性部35之间的固定部33处由箱体6固定的结构即可。另外，本发明可进行各种变形，例如，图6示出可动片3的另外的方式。可动片30在从第二弹性部35上去除贯通孔36的同时，设定增大切口37在Y方向上的尺寸。在本方式中也减小了由Z-X平面切割而形成的第二弹性部35的截面面积，可使第二弹性部35的弹性系数比第一弹性部34低。另外，在冲压加工中，也可通过使第二弹性部35的厚度尺寸减小，减小由Z-X平面切割而形成的第二弹性部35的截面面积，使得第二弹性部35的弹性系数比第一弹性部34低。另外，也可以是通过使可动片3由双金属或者三金属形成而使可动片3与热反应元件4一体形成的方式。这种情况下，可使断路器的结构更加简单，并且也可实现进一步的小型化。另外，凸部65虽然最优选俯视呈半圆形状而在开口63一侧形成斜面，但是也可以是俯视呈满月状直至四分之一的扇形形状。在是四分之一的扇形形状的情况下，在维持凸部65对可动片3的引导功能的同时，可增大盖构件62与箱体主体端面66的接触面积，可提高箱体的牢固性和密封性。

图7示出了在图1所示的组装前的箱体主体61中由包含突起64的Z-X平面切断的截面。突起64具有：与盖构件62的背面接合的顶部64a；与可动片3的贯通孔36卡合的侧面64b；在顶部64a与侧面64b之间形成的斜面状的锥部64c。该锥部64c具有在将可动片3组装入箱体主体61中之际、与斜面状的凸部65一起对可动片3进行定位的功能。即，通过使可动片3的贯通孔36的端缘沿着锥部64c的斜面边滑动边落下，从而在由斜面状的凸部65进行定位的效果的基础上，可将可动片3容易且正确地引导并装载在箱体主体61上。由此，可防止断路器的组装生产线的临时停止等，可实现生产效率的提高。另外，由于突起64的顶部64a与盖构件62的背面相接合，因此在将箱体主体61与盖构件62进行超声波焊接之际可增大两者的接合面积，可使箱体6的强度更加牢固。

另外，锥部64c以及凸部65的斜面的倾斜并不限于固定，也可构成为根据高度而变化。例如，如图8所示，锥部64c以及凸部65的斜面也可形成为凸曲面状。另外，锥部64c以及凸部65的斜面也可形成为凹曲面状。如此，斜面状的锥部64c以及凸部65的倾斜并不限于固定。

附图标记的说明

1 断路器

2 固定片

3 可动片

4 热反应元件(双金属)

6 箱体

21 固定触点

22 端子

31 可动触点

32 端子

33 固定部

34 第一弹性部

35 第二弹性部

36 贯通孔

37 切口

61 箱体主体

62 盖构件

63 开口

64 突起

64c 锥部

65 凸部

Claims (4)

1.一种断路器，具备：固定片，具有固定触点；可动片，具有可动触点，将所述可动触点通过按压的方式接触于所述固定触点；热反应元件，通过伴随着温度变化而变形，使所述可动片以使所述可动触点离开所述固定触点的方式进行动作；箱体，容置所述固定片、可动片以及热反应元件，其特征在于，

所述可动片具有：形成于所述可动片的一端并向着所述箱体的外侧突出的端子、形成于所述可动片的另一端的所述可动触点、形成于所述可动触点和所述端子之间的固定部、第一弹性部及第二弹性部；

所述固定部形成于所述第一弹性部和所述第二弹性部之间，所述第二弹性部以被收容在所述箱体的内部的方式形成于所述固定部和所述端子之间；

所述可动片在所述固定部中固定于所述箱体；

所述固定部的、与从所述第二弹性部直至所述可动触点的所述可动片的延伸方向相垂直的方向上的宽度尺寸比所述第一弹性部及所述第二弹性部的各自的宽度尺寸要大；

所述第二弹性部的、与从该第二弹性部直至所述可动触点的所述可动片的延伸方向相垂直的平面上的截面面积比所述第一弹性部的截面面积要小，从而当外力施加在所述端子上时，使所述第二弹性部的变形大于所述第一弹性部的变形。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述第二弹性部形成有贯通孔。

3.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述第二弹性部形成有贯通孔及切口。

4.如权利要求2或权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述箱体具有与所述贯通孔相卡合的突起。