CN105810522B - 断路器脱扣器之热元件结构 - Google Patents

Abstract

一种断路器脱扣器之热元件结构，属于塑壳断路器技术领域。包括流经电流时产生热量的热元件本体和检测热量的双金属片，热元件本体包括热元件本体发热部，双金属片的双金属片根部与热元件本体发热部的发热部根部相贴触，特点：双金属片的双金属片根部与所述热元件本体发热部的发热部根部相贴触的方式为插嵌贴触。避免了已有技术中因采用焊接、铆接或螺纹连接的机械连接方式而造成对双金属片的动作特性的影响；保障装配质量，防止因装配误差超出允许范围而无法重新装配所造成的报废损失；满足实际生产过程中的灵活选择性要求；防止资源浪费，体现经济性；有利于提高装配的一致性与特性检测的合格率。

Description

断路器脱扣器之热元件结构

技术领域

本发明属于塑壳断路器技术领域，具体涉及一种断路器脱扣器之热元件结构。

背景技术

如业界所知，断路器是一种既可关合、承载并开断正常回路下的电流又能关合、在规定的时间内承载并开断异常回路条件下的电流的开关装置。脱扣器的主要功能是：在过载电流超出断路器的额定电流范围后的规定的时段内触发跳闸装置而藉以自动切断故障电路，以避免用电线路及相关设备损坏甚至引发火灾危险。

在断路器脱扣器的热元件的结构体系中，之所以双金属片的应用较具典型性，是因为能够利用其固有的受热弯曲（也称“形变”）并产生推力（例如触发脱扣器脱扣的物理特性）来鉴别断路器故障电路的发热量有别于正常电路的发热量的不同，并且基于双金属片的这一物理特性，在相应断路器产品标准允许的条件下，改变双金属片与断路器回路导体的连续关系，可满足对不同保护特性的保护要求。

前述的热元件结构包括热元件本体和双金属片（也称“双金属元件”，以下同），热元件本体与前述的断路器回路导体电连结，双金属片与热元件本体相配合。双金属片和热元件本体的耦合结构主要有三种：一是直接加热式结构；二是间接加热式结构；三是复合加热式结构。在前述的三种结构中，双金属片与热元件本体的配合普遍采用焊接、铆接和螺纹连接中的任意一种。

图1所示为已有技术中的断路器脱扣器之热元件结构图，包括流经电流时产生热量的热元件本体1和检测热量的双金属片2，双金属片2以及热元件本体1的基部（图1所示的下部）与断路器回路导体3三者通过焊接方式实现物理连接（即机械连接），具体地讲，双金属片2的双金属片根部21朝向热元件本体1的一侧与热元件本体1的热元件本体根部11焊固，而双金属片2的双金属片电根部21朝向断路器回路导体3的一侧与断路器回路导体3焊固。这种形式的断路器脱扣器的热元件结构虽然能够满足申请人在上面提及的功能要求，但是由于采用了焊接，因而存在以下缺憾：其一，由于在焊接过程中双金属片会因焊接时的骤热而产生一定的物理特性变化，甚至发生局部退火情形，因而对双金属片的动作特性产生影响；其二，由于热元件本体1、双金属片2以及断路器回路导体3三者表现为永久性的连接，因而一旦发生错焊或不满足焊接质量要求的情形时，则因无法拆卸（肢解）而只能作为报废品处理，一方面造成资源浪费，另一方面增加制造成本；其三，由于焊接的质量与零部件材料的特性相关，又由于热元件本体1以及双金属片2的规格是以多样化组合的形式达到断路器所需保护特性要求的，因此焊接质量的优劣同样会影响产品质量，其四，由于采用了焊接，因而不仅效率低，而且需要消耗焊接用的辅助材料（焊料）。

图2所示为已有技术中的另一种形式的断路器脱扣器之热元件结构图，包括热元件本体1和双金属片2，双金属片2的双金属片根部21通过铆钉213与热元件本体1铆接。这种结构相对于图1采用的焊接而言可避免焊接时的骤热引发脱扣器的质量波动，但是存在以下欠缺：其一，在采用铆钉213铆接时，铆钉213、双金属片2以及热元件本体1会产生铆接压力，具体地讲，在铆接位置，铆钉213会对双金属片2产生较大的局部压力；从而影响双金属片2的受热弯曲变形的动作效果；其二，由于热元件本体1、双金属片2等受加工质量的影响，因而在铆接部位的平整性产生差异，于是双金属片2在铆接后易绕铆接支点弯曲，从而影响断路器特性检测一致性波动，也就是说影响检测精度；其三，同样存在前述焊接的第二点欠缺。

现以双金属片与热元件本体采用间接加热的方式分析：从零件间的物理连接可靠性角度分析：焊接最优，铆接次之，螺纹连接最差。从工艺加工角度分析：螺纹联结效率最优，铆接次之，焊接最差。从零件装配效率分析：螺纹连接涉及工序最少，但是连接效率低并且与连接质量（结合强度）一致性难以保证，焊接与铆接后的部件装配效率是比较高的，但一旦铆接、焊接发生差错，报废零件而造成的损失大。另外采用这三种连接方式加工后的双金属部件中均会存在加工的残余应力，残余应力由于不好衡量测得，所以断路器的过载保护特性检验的一致性会产生差异性，增加了产品调整、检验次数，无疑对生产效率不利，变相增加了生产成本。

另外，断路器在设计过程中，由于对发热特性的设计计算与实际存在比较大的差异性。而过载长延时保护恰恰利用了电流-热量的保护特性来实现保护的。根据断路器所保护的不同电流规格，往往需要不同电阻率的热元件与不同规格的双金属片进行耦合来实现特性保护。这就需做大量的不同试验，以便来验证采用哪两种材料匹配才是合理的情况。若采用铆接或焊接的方式，这无疑会产生效率上的问题。常规批量生产的过程中，若物料用错，导致双金属件与热元件本体铆接和焊接发生错配就可能成批报废。还有，由于铆接、焊接过程中的加工使得双金属片发生了变形，造成成台产品检验合格率低，这样的问题不但造成零件损失还影响正常生产。

在公开的中国专利文献中可见诸热元件结构的技术信息，如CN204905192U推荐有“一种断路器的热保护机构”，热元件本体与双金属片采用了铆接（说明书第0019至0022段）；又如CN20405524U提供有“热元件组件”，其技术方案包括：热元件本体、热元件本体包括固定件和活动件，固定件与活动件铰接，热元件本体与双金属片抵接，活动件与双金属片滑移连接。技术要点在于：使双金属片在弯曲过程中始终与活动件铰接接触，通过活动件将热元件本体的热量传递给双金属片，以减小热元件本体与双金属片之间的温度梯高，提高动作特性的可靠性。由该专利的说明书内容可知，由于活动件与双金属片、热元件本体形成互相铰接装配的关系，因而从工程意义而言，这种结构形式存在活动件与双金属片之间卡阻以及活动件与热元件本体之间卡阻之虞。

针对上述已有技术，有必要加以合理改进，为此本申请人作了有益的设计并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于摒弃以焊接、铆接以及螺纹连接的机械连接方式将双金属片与热元件本体连接而藉以避免影响双金属片的动作特性、有利于体现双金属片与热元件本体两者之间的可拆卸性而藉以既可保障装配质量又能防止因装配不合格且无法重新装配所招致报废情形、有益于同时满足自动化装配以及手工装配要求而藉以体现生产过程中的灵活选择性的断路器脱扣器之热元件结构。

本发明的任务是这样来完成的，一种断路器脱扣器之热元件结构，包括流经电流时产生热量的热元件本体和检测热量的双金属片，热元件本体包括热元件本体发热部，双金属片的双金属片根部与热元件本体发热部的发热部根部相贴触，其特征在于：所述双金属片的双金属片根部与所述热元件本体发热部的发热部根部相贴触的方式为插嵌贴触。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述热元件本体发热部的发热部根部上并且朝向双金属片根部的一侧构成有一全包围插脚腔，双金属片根部与该全包围插脚腔插配。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的全包围插脚腔由所述热元件本体发热部一体成形。

在本发明的又一个具体的实施例中，在所述热元件本体发热部的发热部根部上并且朝向所述双金属片根部的一侧构成有一半包围插脚腔，双金属片根部与该半包围插脚腔插配。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述半包围插脚腔的形状呈C字形，并且由热元件本体发热部的两侧伸出的两翼相向折弯构成。

在本发明的还有一个具体的实施例中，在所述双金属片的双金属片根部的两侧并且在彼此对应的位置各延伸有一固定座插嵌凸缘，在对应于该固定座插嵌凸缘的位置各设置有一固定座，该固定座在使用状态下定位在断路器的断路器基座内，在该固定座上并且在对应于固定座插嵌凸缘的位置开设有一插嵌槽，双金属片根部在与所述热元件本体发热部的发热部根部相贴触的状态下通过所述固定座插嵌凸缘与固定座固定。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述热元件本体还包括有一第一热元件本体外连接部和一第二热元件本体外连接部，藉由该第一热元件本体外连接部以及第二热元件本体外连接部将所述热元件本体与断路器回路导体电连接，在所述双金属片的双金属片根部的底表面的居中位置延伸有一根部凸缘，而在所述的第一热元件本体外连接部上并且在对应于根部凸缘的位置开设有一根部凸缘插孔，根部凸缘与该根部凸缘插孔插配。

在本发明的更而一个具体的实施例中，在所述双金属片与所述热元件本体发热部之间保持有间距，藉由该间距构成为调整间隙。

本发明提供的技术方案的技术效果之一，由于将双金属片根部与热元件本体的热元件本体发热部的发热部根部的连接采用了非机械连接的插嵌连接，因而避免了已有技术中因采用焊接、铆接或螺纹连接的机械连接方式而造成对双金属片的动作特性的影响；之二，由于双金属片与热元件本体两者之间表现为可拆卸式的装配连接，因而既可保障装配质量，又能防止因装配误差超出允许范围而无法重新装配所造成的报废损失；之三，由于插嵌连接对于自动化装配以及手工装配的适应性强，因而能满足实际生产过程中的灵活选择性要求；之四，由于插嵌连接具有良好的可修正性，因而能避免已有技术中的焊接、铆接错误造成的批量损失，不仅可以防止资源浪费，而且能够体现经济性；之五，有利于提高装配的一致性与特性检测的合格率。

附图说明

图1为已有技术中的断路器脱扣器之热元件结构图。

图2为已有技术中的另一种形式的断路器脱扣器之热元件结构图。

图3为本发明断路器脱扣器之热元件结构的第一实施例图。

图4为本发明断路器脱扣器之热元件结构的第二实施例图。

图5为本发明断路器脱扣器之热元件结构的第三实施例图。

图6为图5的剖视图。

图7为本发明断路器脱扣器之热元件结构的第四实施例图。

图8为图7的剖视图。

具体实施方式

实施例1：

请参见图3，示出了流经电流时产生热量的一热元件本体1和用于检测热量的双金属片2（也可称双金属元件，以下同）。热元件本体1的几何形状大体上呈Z字形（也可称“之”字形），该热元件本体1包括热元件本体发热部12，该热元件本体发热部12位于热元件本体1的竖直部分，也就是说热元件本体1的高度方向的中部区域构成为热元件本体发热部12。前述的双金属片2的双金属片根部21与热元件本体发热部12的发热部根部121相贴触式连接。

作为本发明提供的技术方案的技术要点：在本实施例中，前述的双金属片2的双金属片根部21与前述热元件本体发热部12的发热部根部121的相贴触式连接的方式为以电气领域中的插座与插脚相插嵌般的效应插嵌连接，这里所讲的发热部根部121可理解为热元件本体发热部12的下部或下端（以下同）；同样，双金属片2的双金属片根部21可理解为双金属片2的下部或下端（以下同）。当双金属片根部21与发热部根部121插嵌连接后，双金属片根部21朝向发热部根部121的一侧以及发热部根部121朝向双金属片根部的一侧彼此面对面贴合而形成电气接触式连接关系，这种电气接触式连接关系的本质表现为有别于焊接、铆接以及螺纹连接的非机械连接。

请继续见图3，在前述热元件本体发热部12的发热部根部121上并且朝向双金属片根部21的一侧构成有一全包围插脚腔1211，双金属片根部21与该全包围插脚腔1211插配（插嵌配合）。依据专业常识，全包围插脚腔1211的宽度与双金属片根部21的厚度相适应，而全包围插脚腔1211的长度与双金属片根部21的宽度相适应，以便形成互为补偿关系，所谓的互为补偿关系是指：当双金属片根部21插入全包围插脚腔1211后不会出现松摆情形，以确保双金属片根部21与发热部根部121的一侧的贴触效果，从而使双金属片根部21与发热部根部121的相向一侧实现热传递，由于这种连接属于非机械连接，因而相对于已有技术的焊接、铆接而言，双金属片2与热元件本体发热部12之间不会产生结合应力，不会对脱扣器产生制造变形，既可降低制造成本，又能提高制造效率。

在本实施例中，前述的全包围插脚腔1211由热元件本体发热部12一体成形，也就是说全包围插脚腔1211在热元件本体发热部12上冲压构成，更确切地讲在发热部根部121的位置冲压构成。

由图3所示，前述的热元件本体1还包括有一第一热元件本体外连接部13和一第二热元件本体外连接部14，藉由该第一热元件本体外连接部13以及第二热元件本体外连接部14将前述热元件本体1与断路器回路导体电连接。

实施例2：

请参见图4，在前述热元件本体发热部12的发热部根部121上并且朝向前述双金属片根部21的一侧构成有一半包围插脚腔1212，双金属片根部21与该半包围插脚腔1212插配。由图4所示，前述半包围插脚腔1212的形状呈C字形，并且由热元件本体发热部12的两侧伸出两翼相向折弯构成（以钣金作业成形方式）。其余如同对实施例1的描述。

实施例3：

请参见图5和图6，在前述双金属片2的双金属片根部21的两侧并且在彼此对应的位置各延伸有一固定座插嵌凸缘211，在对应于该固定座插嵌凸缘211的位置各设置有一固定座4，该固定座4在使用状态下定位在断路器的断路器基座内，在该固定座4上并且在对应于固定座插嵌凸缘211的位置开设有一插嵌槽41，双金属片根部21在与前述热元件本体发热部12的发热部根部121相贴触的状态下通过所述固定座插嵌凸缘211与固定座4固定。其余如同对实施例1的描述。

由图6所示，在前述双金属片2与前述热元件本体发热部12之间保持有间距，藉由该间距构成为调整间隙5。依据专业常识，热元件本体1为主回路中的导体，当电流流经热元件本体1时，热元件本体1将热量传递给双金属片2，双金属片2可通过对调整间隙5的调节实现接受热元件本体1的热量的程度，也可以通过对调整间隙5的调节实现延时保护特性的调节。其余如同对实施例1的描述。

实施例4：

请参见图7和图8，在前述双金属片2的双金属片根部21的底表面的居中位置延伸有一根部凸缘212，而在所述的第一热元件本体外连接部13上并且在对应于根部凸缘212的位置开设有一根部凸缘插孔131，根部凸缘212与该根部凸缘插孔131插配。其余如同对实施例3的描述。

综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的欠缺，完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。

Claims (2)

1.一种断路器脱扣器之热元件结构，包括流经电流时产生热量的热元件本体(1)和检测热量的双金属片(2)，热元件本体(1)包括热元件本体发热部(12)，双金属片(2)的双金属片根部(21)与热元件本体发热部(12)的发热部根部(121)相贴触，所述双金属片(2)的双金属片根部(21)与所述热元件本体发热部(12 )的发热部根部(121)相贴触的方式为插嵌贴触，其特征在于：在所述双金属片(2)的双金属片根部(21)的两侧并且在彼此对应的位置各延伸有一固定座插嵌凸缘(211)，在对应于该固定座插嵌凸缘(211)的位置各设置有一固定座(4)，该固定座(4)在使用状态下定位在断路器的断路器基座内，在该固定座(4)上并且在对应于固定座插嵌凸缘(211)的位置开设有一插嵌槽(41)，双金属片根部(21)在与所述热元件本体发热部(12)的发热部根部(121)相贴触的状态下通过所述固定座插嵌凸缘(211)与固定座(4)固定。

2.根据权利要求1所述的断路器脱扣器之热元件结构，其特征在于在所述双金属片(2)与所述热元件本体发热部(12)之间保持有间距，藉由该间距构成为调整间隙(5)。