CN1114782A - 热保护器 - Google Patents

Abstract

防止电动机等过热或流过过大电流的热保护器，包括具有开口端的外罩、密封开口端的端板和外罩中的开关机构。开关机构包括固定触点、固定在端板上的金属支承件、具有预定电阻的固定在支承件上的弹簧片和响应环境温度使其弯曲部成凹陷和凸起的热响应元件。元件的一端连于弹簧片，另一端有可动触点。支承件的一端形成弹簧片自由端的安装部分，使其可反抗弹簧弹力倾斜运动。支承件上有校正元件操作温度的螺钉。热响应元件和螺钉之间插入电绝缘件上，使它们彼此电绝缘。

Description

热保护器

本发明涉及热保护器，该保护器包含双金属或三金属的热响应元件和至少一对触点，该热响应元件具有圆盘形的弯曲部分，该弯曲部分响应环境温度的变化突然动作使其弯曲反向，该一对触点由于热响应元件的突然动作而接通和断开电路，由此防止电动马达等电器过热和流过过大的电流。

在日本未审定专利申请公开No.62—88232(1987年出版)中公布了上述类型的过热保护器。参照图5，公开的热保护器101包括装入开关机构并具有开口端部的外罩113、用于密封外罩开口端部并具有通孔的金属端板102和导电电极销104，该电极销104穿过端板102的通孔并用例如玻璃等绝缘衬103固定在该通孔中，使电极销104与端板102彼此电绝缘。下面说明开关机构，支承件105的一个端部固定在端板上。其上装有固定触点106的固定触点支承件107的一个端部固定在电极销104上。弹簧片108的一个端部在靠近支承件105的固定端部处固定在该支承件上。受热形变元件或热响应元件109例如双金属件的一个端部固定在连接片110上，该连接片再固定在弹簧片108的另一个端部上。热响应元件109包括圆盘形的中部比较浅的弯曲部分109A，当达到预定的操作温度时，该弯曲部分突然急速动作，使其弯曲反向。热响应元件109具有固定在其另一个端部上的可动触点111，该可动触点111随着热响应元件109的突然动作而与固定触点107接触和与其分开。支承件105约在中部有一中部通孔，用于校正热响应元件操作温度的螺钉112拧入该通孔中。该螺钉112也构成第一支承区。外罩113气密密封上述开关机构。

热响应元件109的与固定可动触点的端部相对的端部由弹簧片108推压在第二支承区105A上或推在支承件105的远端部上，使得热响应元件109可转动地被支承。当热响应元件109处于或低于预定温度时，该元件弯曲部分的凸侧表面压靠在作为第一支承区的螺钉112上，使热响应元件109受到螺钉112的推力。该推力产生一个使热响应元件109以第二支承区105A为中心进行倾斜运动的力。因而可动触点111以预定的压力压靠在固定触点106上。当热响应元件109的温度超过预定值时，其弯曲部分突然动作，使其弯曲反向，因而可动触点111与固定触点106分开。所以由热保护器保护的装置和设备可以在预定温度下断电。

在上述类型的热保护器中，电流流过在外罩113和电极销104之间的主电流电路，即流过与电极销104电连接的可动触点111、热响应元件109、连接片110、弹簧片108和电连接在外罩113上的作为一个电极的端板102。另外，电流还流过第一旁路，依次流过可动触点111、一部分热响应元件109，第一支承区112、一部分支承件105和端板102。此外，电流还流过第二旁路，即依次流过可动触点111、热响应元件109、连接片110、第二支承区105A。支承件105和端板102。因为流过第一和第二旁路的电流依赖于在第一和第二支承区112和105A之间的接触电阻，所以流过每条旁路的电流变化很大。因而流过主电流电路的电流也发生很大变化。

当弹簧片108和热响应元件109的电阻值很低，使开关机构起温度开关的作用时，即在这种开关中热响应元件109仅响应环境温度的变化时，上述结构不会产生任何问题。但是当弹簧片和热响应元件具有相当大的电阻值，使得热响应元件109既响应环境温度又响应通过流过它的电流而操作时，产生的热量便不足，或者流过主电流电路的电流对于不同的热保护器产品而变化很大。这样便不能达到稳定的操作特性。

因此本发明的目的是提供一种热保护器，在这种保护器中，可以稳定对电流的响应，而且可以将因产品而易的响应时间的变化减小到最小。

为了达到上述目的，本发明提供的热保护器包括具有开口端部的外罩、气密密封外罩开口端部的端板和封在外罩的开关机构。开关机构包括固定配置在端板侧的固定触点、一个端部固定在端板侧面上的金属支承件、弹簧片、热响应元件、安装部分和金属校正部件，弹簧片具有预定的电阻值，其一个端部在靠近金属支承件固定在端板侧面上的那一端固定在该金属支承件上，热响应元件由受热形变材料制作，它包括弯曲部分，该弯曲部分响应环境温度的变化形成凹形和凸形，热响应元件的一个端部在靠近弹簧片另一端部处连接在该弹簧片上，在热响应元件的另一端部上具有可动触点，该触点可与固定触点接触和与其分开，在该金属支承件的另一端侧面上形成上述安装部分，用于安装弹簧片的自由端，使得该自由端可以在安装部分反抗弹簧片弹力的方向进行倾斜运动，热响应元件在靠近弹簧片自由端处连接在弹簧片上，上述校正部件装在金属支承件上，用于校正操作温度，热响应元件的弯曲部分在该操作温度下形成凹陷或凸起，校正部件以预定的压力压靠在热响应元件的弯曲部分上，该压力使可动触点施加在固定触点上的接触压力增加，也使弹簧片的自由端部施加在安装部分的接触压力增加。开关机构的特征在于在热响应元件和校正部件之间插入第一绝缘件，使它们彼此电绝缘。

根据上述的热保护器，电流不流过从热响应元件通过校正部件到金属支承件的第一旁路。因此通过主电流电路的电流，即顺序通过热响应元件和弹簧片的电流可以被稳定，从而可以稳定热响应元件对电流的响应。

可以在金属支承的安装部分和弹簧片的自由端部之间插入第二绝缘件，使它们之间彼此电绝缘。因为电流不流过第二旁路，即不从热响应元件通过金属支承件的安装部分流过金属支承件，因而可以进一步稳定热响应元件的响应。

金属连接件可以插放在弹簧片和热响应元件之间，以便将此二部件连接起来。第一和第二绝缘件可以用薄板形的绝缘材料整体成形，薄板形绝缘材料可以形成一个开口，连接件穿过该开口，使得薄板形绝缘材料被固定在热响应元件的侧面上。

以下参照附图说明本发明的优选实施例，这样将更加清楚本发明的其它目的、特征和优点。

图1是本发明的一个实施例的热保护器的横向截面图。

图2是热保护器的纵向截面图；

图3是用在热保护器中的绝缘部件的平面图；

图4是用在热保护器中的弹簧片、热响应元件和绝缘部件的分解透视图；

图5是先有技术热保护器的横向截面图。

现在参照图1—4说明本发明的一个实施例。图1中，本发明的热保护器1包括由圆形金属板2构成的端板5。金属板2具有通孔2A，导电电极销3穿过该孔，并且例如玻璃或陶瓷等电绝缘填料4气密固定在该孔中。支承热响应元件10的金属条或支承件6的一个端部固定在金属板2上。固定触点的支承件7的两个端部中的一个端部固定在电极销3上。固定触点8固定在固定触点支承件7的另一端部上。

条形弹簧片9的两个端部的一个端部在靠近热响应元件支承件6的固定在金属板2上的端部处固定在热响应元件支承件6上。弹簧片9大体平行于热响应元件支承件6。热响应元件10例如双金属片的两个端部中的一个端部固定在连接片11上，该连接片又固定在弹簧片9的另一个端部上。热响应元件10包括浅盘形的弯曲部分10A，如下面将要说明的那样，当该弯曲部分10A达到预定的温度时，它将突然动作，使其弯曲倒向。热响应元件10可以直接固定在弹簧片9上，而不用连接片11。热响应元件10的另一个端部上具有可动触点12，使得该可动触点12可与固定触点8接触和脱离与它的接触。热响应元件支持件6具有中部通孔6C，校准部件或螺钉13拧入该孔。螺钉13构成第一支承区。热响应元件支承件6的远端部具有安装连接片11或弹簧片9的自由端部9A的安装部分6A，使得自由端部9A可以在安装部分6A反抗弹簧片9的弹力的方向上进行倾斜运动。自由端部9A靠近弹簧片9和热响应元件10之间的连接部件。安装部分6A构成第二支承区。

在上述的结构中，弹簧片9将连接片11或热响应元件10和弹簧片9之间的连接部件压靠在安装部件6A上，并对热响应元件10施加一个力，该力使可动触点12与固定触8分开。用作第一支承区的金属螺钉13穿过在弹簧片9中央部分上的通孔(未示出)，它在正常温度下压靠在热响应元件10的凸表面上，但该螺钉不与弹簧片9接触。在热响应元件10上配置薄板形的绝缘部件14，以防止第一和第二支承区13和6A分别直接与热响应元件10和连接片11接触。绝缘部件14用耐热温度高于热响应元件10操作温度的材料制作。例如，当热响应元件10的操作温度被校准在150℃时，绝缘部件14最好用例如耐热温度为200℃或更高的材料制作，例如用芳族聚酰胺(aramid)纸制作。

绝缘部件14形成如图3所示的薄板形状。绝缘部件14在其中心偏右一点具有长方形通孔14A，如图3所示。固定在热响应元件10上的连接片11沿图4箭头A的方向穿过绝缘部件14的通孔14A。连接件11然后再固定在弹簧片9上，使绝缘部件14固定就位。随后使弹簧片9按如上所述固定在热响应元件支承件6上，使得绝缘部分14的长片14B位于热响应元件10和螺钉13之间，而其短片14C则插在连接片11和安装部分6A之间。因而热响应元件10和螺钉13彼此电绝缘，连接片11和安装部分6A之间彼此电绝缘。

现在说明热保护器1的操作温度的校正。操作温度校正机构包括在支承件6上用冲压法加工出的细长缝6B和穿过该缝6B上的孔6C的螺钉13。在支承件6上在缝6B的两侧分别沿该缝还有两条细长缝6D和6E。由于具有缝6B、6D和6E，因而形成两个细长条部分6F和6G。

开孔6C的内径被设定为小于螺钉13的外径。当需要校正操作温度，将螺钉13拧入开孔6C时，缝6B向外扩张，在开孔6C的内圆周面上形成螺旋槽。由于缝6B的扩张而引起的每个缝6D和6E的弹力可牢固地固定螺钉13，使其不能转动，因而可防止螺钉13在校正之后又退回。另外，当螺钉13拧入开孔6C时，其远端通过绝缘部件14推压热响应元件10的正常为凸侧的表面。调节由螺钉13产生的推压力可以增加或减少可动触点12和固定触点8之间的接触压力和弹簧片9的自由端9A和支承件6的安装部分6A之间的接触压力。因此调节螺钉13的拧入量可以使热响应元件10的弯曲部的弯曲反向操作温度准确设定在要求值。按上述方式校正热响应元件10的操作温度之后，用环形凸焊法将端板5气密地固定在外罩15上。

连接在热响应元件10上以便支承该元件的弹簧片9对于沿其平面方向作用的力具有很大的刚性，而对于热响应元件10在垂直于该平面的方向作用的力则具有充足的弹性。因而，在校正操作温度期间，可以防止由螺钉13施加在热响应元件10上的力形成过度的弯曲应力。在现有技术状态下，热响应元件10的弯曲形状不可避免地有些差别。当热保护器的结构为热响应元件10的一端固定在支承件6上而不用弹簧片9时，在热响应元件10的弯曲部分具有较大的曲率时，在校正操作温度之前，便增加了可动触点12和固定触点8之间的接触压力。因而较大的弯曲应力被施加在热响应元件10的靠近其固定端部的部分。另外，当热响应元件10的弯曲曲率太小时，则要拧入螺钉13，使加在热响应元件10上的应力大于通常需要的压力，由此在可动触点12和固定触点8之间形成足够的接触压力。在这种情况下，在热响应元件10的靠近其固定端部的部分也受到较大的弯曲应力。

然而在上述实施例中，热响应元件10的支承侧端部是连接在弹簧片9上的。弹簧片9的自由端部9A靠近连接热响应部件10的连接部件，该自由端被支承在支承件6的安装部分6A上，以便在垂直于热响应元件10平面的方向上进行倾斜运动。因此即使在热响应部件10受到较大弯曲应力的情况下，弹簧片9的自由端部9A可进行倾斜运动并稍稍滑动，使得大部分弯曲应力由弹簧片9吸收。因为可以防止弯曲应力集中在热响应元件10的靠近其支承端部的部分上，所以热响应元件10不会产生永久形变，由此可以防止热保护器的操作特性发生变化。另外，还可以防止热保护器由于应力集中而导致使用寿命下降的问题。

本发明的热保护器响应于过电流以及过热状态而使电路切断。热保护器的操作特性与为此目的设置的各种部件产生的热量有关。具体地讲，使热响应元件10和弹簧片9的电阻具有各自的预定值。例如这样设计热响应元件10和弹簧片9，使得即使在环境温度低于热保护器的操作温度时，流过热保护器的电流也能使这两个部件发热。当预定值的电流或过大的电流流过热保护器时，热响应元件10的温度便升到其校正操作温度以上，由此热响应元件10便突然动作，使其弯曲反向，因而可动触点12脱离固定触点8。

在上述的热保护器中，电流接连流过电极销3、固定触点支承件7、固定触点8、可动触点12、热响应元件10、连接片11、弹簧片9、部分热响应元件支承件6、端板5和外罩15。没有绝缘部件14时，如上参照图5所作的说明，将有第一和第二旁路电流，因而流过弹簧片9的电流降低了。由于此时产生的热量减少，所以不能达到预期的响应特性。

然而在本发明的热保护器中，由于安装了绝缘部件14，所以不能产生从热响应元件10经过螺钉13流到支承件6的第一旁路电流，也不能产生从热响应元件10通过连接片11流到支承件6上的第二旁路电流。因而可以防止流过弹簧片9和热响应元件10的电流量在每次保护操作时发生改变和用不同的热保护器而发生改变。由此可以对过电流保持预期的响应特性。

当用陶瓷制作绝缘部件14时，例如，为了使第一和第二支承区用一个单一的部件绝缘，该陶瓷件的构形相当复杂，因此很难用陶瓷作绝缘部件14。另外，因为陶瓷没有弹性，所以很难将陶瓷作成薄板形状。陶瓷还缺乏刚性且不耐用。

然而在本发明的热保护器中，绝缘部件14用芳族聚酰胺(aramid)纸、聚酰亚胺或聚苯撑硫膜制作。这些材料可以形成具有充分弹性和刚性的薄板形绝缘部件。因此绝缘部件14容易制作和配置。另外，因为绝缘部件14形成薄板形，所以热响应元件10和弹簧片9之间的空间可以减小到最小，因而热量可以从弹簧片9迅速传送到热响应元件10上。此外，因为绝缘部件14具有充分的弹性，所以它不影响热响应元件10和弹簧片9的操作。

在上述实施例中，绝缘部件14插放在热响应元件10和螺钉13之间，也插在连接片11和支承件6的安装部分6A之间。或者，它可以只插在热响应元件10和螺钉13之间，在这种结构中也能获得期望的效果。

上述的说明和附图仅例示说明了本发明的原理，不能认为具有限制的意义。此领域的普通技术人员可以明显看出，可以进行各种改变和更动。而所有这些改变和更动则属于本发明的精神，并包含在所附权利要求确定的范围内。

Claims (3)

1.一种热保护器，它包括一个具有一开口端部的外罩、一个气密封闭所述外罩开口端部的端板和一个封在所述外罩中的开关机构，所述开关机构包括一个固定配置在所述端板侧面的固定触点、一个其一端部固定配置在所述端板侧面的金属支承件、一个弹簧片和一个热响应元件，该弹簧片具有预先确定的电阻值，其一个端部在靠近所述金属支承件固定在所述端板侧面的那一端固定在该所述金属支承件上，该热响应元件用热变形材料制作，它包括一个弯曲部分，该弯曲部分响应环境温度的变化变成凹形和凸形，所述热响应元件的一个端部在靠近所述弹簧片的另一个端部处连接在该弹簧片上，所述热响应元件另一端的侧面上具有一个可动触点，该可动触点可与所述固定触点接触或分开，在所述金属支承件的另一端部侧提供一个安装部分，以便安装所述弹簧片的自由端部，使该自由端部可以在所述安装部分反抗所述弹簧片弹力的方向上进行倾斜运动，所述热响应元件在靠近所述弹簧片的自由端部处连接到该弹簧片上，在所述金属支承件上设置一个金属校正部件，用于校正所述热响应元件的弯曲部分形成凹陷和凸起的操作温度，所述校正部件以预定的压力压靠在所述热响应元件的弯曲部分上，压力如此作用，使得由所述可动触点加在所述固定触点上的接触压力和由所述弹簧片的自由端加在所述安装部分上的接触压力都增加，该热保护器的特征在于，在所述热响应元件和所述校正部件之间插放一个第一绝缘件，使它们彼此之间形成电绝缘。

2.一种如权利要求1所述的热保护器，其特征在于，在所述金属支承件的安装部分和所述弹簧片的自由端部之间插入一个第二绝缘件，使它们彼此之间形成电绝缘。

3.一种如权利要求2所述的热保护器，其特征在于，在所述弹簧片和所述热响应元件之间插放一个金属连接片，将它们连接在一起，所述第一和第二绝缘件由一片薄板形的绝缘材料整体成形，所述薄板形缘缘材料具有开孔，所述连接片穿过该孔，使所述薄板形绝缘材料固定在所述热响应元件的侧面上。

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