CN1218269A - 热响应开关 - Google Patents

Abstract

一种热响应开关,包括金属外壳以及顶板,外壳制成带底圆筒形并有开口端,顶板包括带通孔的金属板及导电引线端销,该端销穿过孔,电绝缘地固定在孔中,顶板密封固定在外壳的开口端,外壳和顶板形成密封腔室,热响应元件成浅盘形,通常在中心的通孔,固定触头部分安装在引线端销位于密封腔中一端上;活动片支撑件安装在顶板的金属板上位于密封腔内一侧;活动片由片簧形的导电金属片形成,一端固定在活动片支撑件上,活动触头固定在活动片的另一端。

Description

热响应开关

技术领域

本发明涉及一种密封型热响应开关，在其中，没有电流流入如双金属之类的热响应元件，并且能真实地响应环境温度。

背景技术

过去曾采用各种形式的保护开关来保护空调和冰箱的马达，防止在异常环境下过热或过电流。在传统的保护开关中，使马达工作电流流入热响应元件，使该元件对压缩机的过热状况或马达的过载电流产生响应。当环境温度或电流异常升高时，热响应元件翻转其弯曲部分从而切断电流。

逆变控马达因为能简单有效地精确控制，目前得到广泛应用。然而由于以下原因，传统的保护开关不能用来有效地保护这种逆变控马达。在传统的马达中，工作电流通常保持在预定范围内。保护开关调整成不是响应马达工作电流，而是响应如转子锁死等异常状态造成的过载电流。另一方面，逆变控马达在正常操作中，工作电流随负荷的不同而改变。这样当用于逆变控马达的保护开关设计成象传统保护开关那样，利用受马达工作电流支配的热响应元件的发热来进行保护操作时，就有可能造成保护性能精确度不够。考虑到这一问题，用于逆变控马达的保护开关应是马达工作电流基本上不流入热响应元件内的那种热响应开关。

已经提出过各种类型的热响应开关作为应用在逆变控马达上的上述类型的开关。然而在许多已提出的热响应开关中，热响应元件要求有一个由树脂之类绝缘材料制成的相当大的基座，以便驱动安装在它上面的活动触头。这种基座使得热响应开关不能制作得体积较小。

日本已审查专利公开No.56-8456(1981)披露了一种双金属热断流器，作为上述已提出的热响应开关中的一个例子。在这种披露的双金属断流器中，提供一种双金属以使活动触头与固定触头接触和脱离，这种活动触头放在一个活动触头支撑片上。双金属断流器设置成使电流不直接流入双金属中。双金属有一个中心插孔，绝缘基座上的支撑凸起装配在插孔中。作为一个金属板，双金属要求带有绝缘基座之类的相当大的绝缘体，以便将它保持在绝缘状态。

当箱体制成密封型时，大的绝缘体不应当被封闭在热响应开关的箱体中。当绝缘体由树脂制成时，长期使用热响应开关时，树脂就有可能产生一些气体。这些气体有可能改变填充在箱体内部的填充气体的成分，或者导致触头的表面发生化学变化。从而损坏触头之间的导电性。上述填充气体根据导热率而选择的。而采用陶瓷作为绝缘体时，不大可能产生气体。然而陶瓷绝缘体难于固定到金属元件上。不管是采用树脂或是采用陶瓷，绝缘体的热容都增大了，从而降低了热响应开关的响应性能。

日本未审查专利公开No.1-302628(1989)披露了一种带有小体积绝缘体的开关装置。在所公开的开关装置中，一个双金属热响应开关被封闭在一个金属容纳部分或箱体中。双金属板的一端固定在一个活动触头支撑板的固定部分上。当双金属板响应预定的温度而翻转它的弯曲部分时，带动了活动触头支撑板。然而一个绝缘板降低了装配效率，因为它插入在象固定触头之类的传导部分和金属箱体之间。此外，金属箱体被紧紧地贴合在树脂基座上，因而开关装置没有形成密封结构。该日本公开展示了一种现有技术的结构，其中箱体的开口由树脂密封，以便形成密封的开关。这种非常简单的密封结构不能使填充气体的成分长期稳定。

日本已审查专利公开No.2-21088(1990)披露了一种带有完整密封结构的热保护器。在所披露的热保护器中，一个玻璃箱体将相对放置的固定电极和可动电极密封。可动电极由一个热响应元件驱动热响应元件的可动端焊接在一条与接触器相连的金属弹性片上。当热响应元件翻转它的弯曲部分时，它的另一端被抬起。一旦热响应元件产生翻转，它带有活动触头的一端逆着金属弹性片的压力而被带动，这样可动和固定触头相互分离。因为在这种热保护器中，热响应元件焊接在金属弹性片上，这样在组装前和组装后热响应元件的翻转和回复温度是不同的。此外，采用玻璃箱体以获得较高的气体密封性能。然而当这种热保护器用于密封式马达驱动压缩机的密封腔中时，玻璃箱体易于破裂，操作时需特别小心。

此外，在上述的开关装置和热保护器中，热响应元件都是悬臂式的。在这种结构中，当接触压力升高时，热响应元件的应力也升高，所以，施加接触压力改变了热响应元件在独立装置状态下的翻转和回复温度。

日本的未审查公开No.55-148331(1980)披露了一种热保护开关，它包括双金属按压板，作为热响应元件，还带有一个中心通孔。活动触头插过双金属按压板的中心孔，固定到弹簧按压板上。一旦双金属按压板翻转，活动触头逆着弹簧按压板的压力的方向被驱动。由于活动触头安装在热响应元件的中心上，翻转的力被分散到热响应元件的周边部分。因此，这种结构相对于悬臂式热响应元件热响应元件的应力减小了。

然而在上述热保护开关中箱体和箱盖通过卷边与夹在其中的绝缘体固定在一起。这种结构远不同于本发明所要的气体密封结构。此外，在上述热保护开关中箱盖作为固定触头。因而即使箱体的一个微小变形也改变了施加在双金属按压板上的力，导致双金属按压板的翻转和回复温度的改变。

通过前面的描述显然可知，对于没有电流流过热响应元件类型的现有的热响应开关不适宜用于如密封式马达驱动压缩机的密封腔高压气环境等中。

因而本发明的一个目的是提供一种热响应开关，它带有一个具有高气密性并具有高耐压的外壳，同时它还有高的热响应性和高生产效率。

本发明提供了一种热响应开关，它包括一个金属制成的外壳以及一个顶板，外壳形状为带底圆柱形并有一开口端，顶板上有一个带通孔的金属板和一个在电绝缘状态下插入并固定在孔中的导电引线端销，顶板通过焊接或类似方法紧密固定在外壳的开口端，这样外壳和顶板构成了一个密封腔，其特征在于，热响应元件形成浅盘形，带有一个通常位于中心的通孔，热响应元件响应于第一预定温度而翻转弯曲部分，并响应于第二预定温度而再翻转弯曲部分，引线端销位于密封腔的部分上设有固定触头部分，一个刚性活动片支撑件安装在位于密封腔中的顶板的金属板一侧，一个柔性活动片由一片簧形导电金属片制成，其一端固定在活动片支撑件上，活动片通常对另一端施加一个压力压在活动片支撑件一侧，以及一个固定在活动片相对一侧上的活动触头，当热响应元件驱动活动片时活动触头与固定触头相互接触和脱离接触。

依照上述结构，没有电流流入热响应元件。因而即使用于工作电流变化的设备上时，当环境温度达到第一预定温度时，热响应开关可以断开电路而不因电流变化产生不利的影响。此外，上述热响应开关适于用在高压环境下，例如封闭式马达驱动压缩机的密封腔中。而且组成开关装置的所有部分都装配在顶板上。各部件的位置关系以及开关装置的操作可以在外壳密封前或顶板安装在外壳上之前予以确定。所以热响应开关的安装非常容易。

在本发明的一种最佳形式中，热响应元件与活动片的所述相对端在通孔位置处联结，使二者松配合而定位。因为在正常或者闭合电路状态下，热响应元件没有受到外力作用，可以维持热响应元件在独立装置状态下的工作温度。

在本发明另一个最佳实施例中，活动片的一端焊接在活动片支撑件上。活动片的另一端上具有一个通孔。该通孔的直径小于热响应元件的通孔直径。活动触头的一端为直径较大部分，另一端为直径较小部分。在较大直径部分和较小直径部分之间制有热响应元件松配合部。松配合部的直径使得它能够插入热响应元件的孔中，但不能插入活动片的孔中。活动触头的直径较小部分插入热响应元件和活动片的孔中，穿过活动片的活动触头的直径较小部分末端变形使得活动片被松配合部的一个端面固定而定位，这样，热响应元件与活动触头的松配合部活动配合而定位。

在本发明的另一个实施例中，活动片的一端焊接在活动片支撑件上。活动片的另一端上带有一个通孔，其直径小于热响应元件上通孔的直径。活动触头带有一个触头件，以及带有松配合部的热响应元件松配合件。触头件的一端作为触头部分。热响应元件的松配合件的松配合部插过热响应元件的通孔，接着，穿过活动片孔的触头件和热响应元件松配合件焊接在一起，这样，活动触头通过活动片固定在焊接区域而定位，这样热响应元件就与活动触头的松配合部活动配合而定位。

本发明还有另一个实施例，热响应开关的特征还在于，热响应元件松配合件与活动触头是分立件。在这种结构中，热响应元件松配合件的一端是直径较大部分，另一端是插入在热响应元件的孔中的热响应元件松配合部分。活动触头直径焊接活动片上。热响应元件的松配合部分穿过热响应元件的孔。热响应元件松配合部分的末端焊接在活动片的下方，这样，热响应元件与活动片相连并松配合定位。

本发明还有一个实施例，活动片在所述的另一端有一个通孔，其直径小于热响应元件的通孔，活动触头的一端是直径较大部分，另一端是直径较小部分。在直径较大部分和直径较小部分直径之间是松配合部分。松配合部分的直径使得它能够穿过热响应元件的孔，但不能穿过活动片的孔。活动触头穿过热响应元件和活动片的孔。活动片焊接在热响应元件松配合部分的一个端面上而定位。热响应元件与热响应元件松配合部分松动装配而定位。

在本发明的另一个实施例中，热响应开关还有一个带通孔的加强片。在这种结构中，活动触头的直径较小部分在穿过热响应元件和活动片的孔时穿过加强片的通孔。穿过活动片孔的活动触头再通过加强片的孔，用压扁或类似方法固定在热响应元件松配合部分的一个端面上。此外，活动片最好包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形。耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。此外，热响应开关最好还包括插入在固定有活动片的活动片支撑件和固定触头部分之间的定位件。定位件决定了活动触头和固定触头部分之间的位置关系。

附图简介

下面将参照附图描述本发明，这些描述只是示例性的。

图1是本发明第一实施例热响应开关在正常状态下的纵向截面图；

图2是热响应开关的横截面图；

图3是沿图1中直线3-3所作的截面图；

图4是热响应开关的各部件的分解立体图，其中略去了外壳；

图5是热响应元件在翻转状态下的纵向截面图；

图6是三相逆变控马达驱动的压缩机的方块简图，其上安装有第一实施例的热响应开关；

图7是本发明第二实施例热响应开关在正常状态下的纵向截面图；

图8是第二实施例的热响应开关的横截面图；

图9是沿图7中直线9-9所作的截面图；

图10A和10B是用于热响应开关的活动触头；

图11是第二个实施例的热响应开关各部件的分解立体图，其中略去了外壳；

图12是第二实施例的热响应元件在翻转状态下的纵向截面图；

图13类似于图9，显示本发明第三个实施例的热响应开关；

图14A和14B类似于图10B，显示了本发明第四和第五个实施例的热响应开关；

图15类似于图7，显示本发明第六个实施例的热响应开关；

图16类似于图9，显示本发明第七个实施例的热响应开关。

最佳实施例

下面将参照附图1-6描述本发明的第一个实施例，参看图1，它显示了本发明第一个实施例中的热响应开关1。热响应开关1包括一个金属外壳2以及由金属圆盘组成的顶板3，金属外壳2有开口端和封闭端并制成带底圆筒形。顶板3包括一个带有中心通孔3B的环形金属板3A，以及穿过通孔3B而定位的引线端销5。端销5由玻璃4之类的绝缘材料密封固定在通孔3B中，使得它在与金属板3A相互绝缘的情况下穿过通孔。顶板3的金属板3A借助在板3A的整个周边上焊接或类似方法密封，固定在外壳2的开口端上，这样，外壳2和顶板3形成一个密封的腔室。根据导热性能等特征选定一种成分气体，填充在密封腔室内。上述的密封结构可以保持该气体成分长期稳定。

大致为棱柱形的固定触头部分6可导电，安装在端销5位于密封腔室内的一端上。尽管固定触头部分6与端销5可以是这样独立的，端销5也可以是延伸出并弯成曲柄状，形成可与后面所描述的活动触头接触和脱离接触的位置，或者端销可以安装成相对于环形板3A处于偏心位置，这样末端或者末端附近的部分可作为固定触头部分。

活动片支撑件7为一个刚性大的静止件，它的一端7A安装在顶板3的板3A上。活动片支撑件7由一个金属片组成，它带有中空部分7B，用于保持必要的间隙，以便使它自身和端销5及固定触头部分6的每一个都绝缘。活动片支撑件7在端部7A处折弯，形成L形。活动片支撑件7大致上与固定触头部分6平行。弹性活动片8的一端带有装配部分8A，通过焊接或类似方法安装在活动片支撑件7上。活动片8由一个片簧式的导电金属片组成，以形成一个压力，将相对的另一末端8B按压在支撑件7上。

活动片8在靠近末端8B处形成一个通孔8C。活动触头9用压扁接合之类的方法固定在孔8C中。活动片8的末端带有减振部分8D。当冲击增加而产生的力沿图1所示箭头B的方向施加在热响应开关1上时，减振部分8D就吸收该冲击加速度。结果，装配部分8A和活动片8B靠近装配部分8A的部分就不会因过分弯曲无法回复到相应的初始状态，或产生塑性变形。

活动触头9一端形成直径较大的端头9A，另一端形成触头部分9B，可与固定触头部分6接触和脱离接触。触头部分9B由适宜与和固定触头部分6接触的银或银合金之类的材料组成。端头9A最好由比上述制造触头部分9B的材料更硬的材料制造，这样，当活动触头9通过压扁等方法固定在活动片8的孔8C中时，安装工作容易进行。

活动触头9还包括一个直径较小的柄部分。柄部分的末端变形成触头部分9B。一个热响应元件10安装在活动片8和端头9A之间，热响应元件10由一个双金属等可热变形的金属片组成，制成浅盘形，热响应元件10响应第一预定温度，急速地翻转其弯曲部分，并响应一个第二预定温度，急速地再翻转其弯曲部分。在盘形部分的中心附近热响应元件10有一个通孔10A。活动触头9的柄部分穿过孔10A。活动触头9的柄部分在穿过孔10A后，还穿过活动片8的孔8C。然后活动触头9的柄部分通过加压变形，呈图1-3所述的形状，这样就形成了触头部分9B。这样活动触头9通过压扁接合等方法就固定到活动片8上。因而热响应元件10就被安装在活动片8和活动触头9的端头9A之间了。选择活动触头9材料并设定活动触头9的尺寸，使得在对活动触头9压接合期间，能够防止穿过热响应元件10孔10A的柄部分直径在孔10A中增加。

活动触头9的端头9A在其下方形成一个阶梯部分。阶梯部分的直径大于柄部分，阶梯部分的厚度大于热响应元件10。热响应元件10的孔10A的周边适于与阶梯部分活动配合。活动片8的孔8C直径小于热响应元件10的孔10A。因而在活动片8一端8B处，热响应元件10与柄部分在孔10A处活动配合。由于这种松配合，热响应元件10的工作温度或第一预定温度就不会改变。换句话说，设置在独立装置的状态中的热响应元件10的工作温度，在热响应元件10装配到开关中后，仍维持或与工作温度一致。而另一方面，在上述的传统型热响应开关中，热响应元件被施加了某种力。因而在现有技术中，热响应元件设置在独立装置的状态时的工作温度与它装配到开关中之后不同。这就要求在热响应元件装配到开关中之后，需要对元件的工作温度进行确认或校正。然而在本实施例中，对工作温度的确认和校正可以免去。

在本实施例中，尽管活动触头9的柄部分带有阶梯部分，然而该阶梯部分可以有也可以没有。本发明人曾做过一个试验，用上述的同样方式对不带阶梯部分的活动触头9进行压扁接合。因而本发明人相信穿过元件10的孔10A的活动触头9的柄部分可以防止墩厚，或者说热响应元件10可松配合。

下面将参照图1和图5描述本热响应开关的操作。热响应元件10通常是从活动片8的一侧凸起，如图1所示。在这种状况下，活动片8的压力使得活动触头9在一个预定的接触压力下靠压在固定触头部分6上。由端销5、固定触头部分6、活动触头9、活动片8、活动片支撑件7和顶板3组成的电路是封闭的。当电流流过电路时，没有电流流过热响应元件10。因而由于工作温度使元件10自身发热的不利影响可以忽略。

如图5所示，当热响应开关的环境温度升高到第一预定温度时，热响应元件10快速地翻转其弯曲部分。热响应元件10的两端10B和10C直接或通过活动片8间接地搭接在活动片支撑件上。这时，位于中间的活动触头9对抗活动片的压力从固定触头部分6上脱离，从而将电路打开或断开。

通过活动触头9与热响应元件10联结的活动片8在元件10翻转时，抬起它靠近孔8C的部分。这样，活动片8就根据热响应元件10的弯曲进行三维变形。在这种情况下，如果活动片8与热响应元件10宽度相同，那么在热响应元件10翻转时，就可能产知一个拘束力3使活动片8保持在热响应元件10的周边上。当热响应开关反复工作时，该拘束力将对热响应元件10的回复温度产生不利的影响，或者使得活动片8产生永久变形或破裂。然而在本实施例中，尽管活动片8的宽度基本上与元件10相同，如图1所示活动片8的向右凸伸部分比元件10短。因而上述的那种拘束力不会产生。此外，当活动片8中间部分的宽度小于元件10或者当活动片带有防止三维变形的槽时，也可以防止拘束力的产生。因而就减小了上述缺陷。

下面参照图6描述用热响应开关1保护马达的实例。参看图6，它示出一个三相逆变控马达驱动的压缩机，上面安装有第一实施例的热响应开关。压缩机包括一个通过整流器(未显示)将交流转换为直流而获得的电源21，以及一个将电源21的直流电转换成所需交流电的逆变电路22。逆变电路22包括一个用于控制直流电的半导体开关元件。当逆变电路22向电机23供电时，它产生一个大致三相旋转磁场，该磁场驱动马达的转子。还设置有控制电路24，用于控制逆变电路22。对如负载、环境温度等参数的各种指示信号被输入到控制电路24。控制电路24改变对逆变电路22的输出频率和电流，以控制马达23的转速，使压缩机根据这些参数在最佳状况下工作。因此压缩机就能够充分而高效地工作。

马达23上设置有转动检测装置，用于监控该处的转速和转动方向。转动检测装置根据马达的转动磁场向控制电路24传送相位序列信号。例如，当马达23在锁死状态或相紊乱时，这些信号将偏离其正常状态。通过对这种异常的信号进行检测，控制电路24确定马达23处于异常状态下，从而停止逆变电路22向马达23的电力供应。

热响应开关1联结在上面，以便打开或闭合马达23的电力供应线u、v、w中的任意一条。开关1安装在密封的马达驱动的压缩机的密封腔中，要保证安装在马达和制冷剂的温度变化能够很快感知的位置上。因而热响应开关1响应马达异常状况或者制冷剂损失所造成的过热而切断马达23的电力供应线中的一个，从而中断了马达的相应相。当从马达23传来的信号与正常状态下不同时，控制电路24停止马达23的电力供应。尽管热响应开关1结构简单，它仍然能够对温度的异常升高进行响应，而停止压缩机逆变控马达的工作，从而避免了危险的发生。

在前述实施例中，热响应开关1用于保护带有逆变控马达的封闭式马达驱动的压缩机，然而开关1也可以用于除保护逆变控马达之外的各种目的。

为了使热响应开关1体积减小，安装活动触头9的活动片8用相当薄的金属片制成，使它能够根据热响应元件10的运动而工作。如果活动片8比较薄，当活动触头9固定在活动片8上时、或活动片8焊接到导电板上时，或当在实际应用中在活动片8上施加弯曲应力时，就有可能由于塑性变形而产生应变或扭曲。一旦产生了应变，活动触头9和固定触头部分6之间的接触压力以及脱离接触时相互之间接触距离有时会超出相应的预定范围，发明人提供了下面的第二实施例的那种结构，以防止上述应变的产生。

下面参照图7-12说明本发明的第二实施例。第二实施例中的热响应开关101包括一个金属外壳102以及顶板103，外壳102带有开口端和封闭端呈带底圆筒形，顶板103用来封闭外壳102的开口端。顶板103包括一个带有一个中心通孔103B的金属环形板103A，和一个导电的引线端销105，引线端销105穿过孔103B并通过玻璃之类的绝缘填充料104定位安装在孔103B中。顶板103的板103A通过焊接或类似方法封闭在板103A的整个周边，从而固定在外壳102的开口端，这样，外壳102和顶板103形成一个密封的腔室。根据导热性能等特征选定某种成分气体，填充在密封腔室内。上述的密封结构可以保持气体成分长期稳定。在第二个实施例中填充气体包括体积占75％的导热性良好的氦气和25％的氮气。氦气的百分含量最好设定在热导率上或高出10％。此外，当氦气浓度太高时，在接触断开的状态下，互相接触的耐压值降低，因而氦气的浓度最好不大于90％。

大致为棱柱形的固定触头部分106导电，安装在端销105位于密封腔室内的一端上。尽管固定触头部分106与端销105可以是分开的，端销105也可以是延伸出并弯成曲柄状，以形成与后面所描述的活动触头接触和脱离接触的位置，端销也可以安装成相对于环形板103A的偏心位置，这样，使端销末端或者末端附近的部分作为固定触头部分。

活动片支撑件107为一个刚性大的静止件，它的一端107A安装在顶板103的板103A上。活动片支撑件107由一个金属片组成，它带有中空部分107B，以保持必要的间隙，使它自身和端销105及固定触头部分106的每一个都绝缘，活动片支撑件107包括一个固定端部107A，折弯使支撑件107形成L形。活动片支撑件107大致上与固定触头部分106平行。弹性活动片108的一端带有两个装配部分108A，通过焊接或类似方法安装在活动片支撑件107上。活动片108包括一个片簧式的导电金属片，以便于产生一个压力，将相对的末端108B按压在支撑件107上。

活动片108由一个薄金属片组成，这样它将随着后面将要描述的热响应元件110的翻转操作而弹性移动，而且这样热响应开关101体积变得较小。因而当活动片108只是在装配部分108A处进行焊接时，在热响应元件110工作期间，有可能由于在装配部分108A或其附近的弯曲应力集中导致活动片108的塑性变形。一旦活动片108产生了塑性变形，它的应力就可能比初始值小。为了防止压力的减小，当活动片焊接到活动片支撑件107上时，还将一个耐磨片111焊接在活动片108的固定部分上，即装配部分108A处。结果即使在装配部分108A处弯曲应力集中，耐磨片111也阻止了活动片108的变形，从而限制了活动片压力的减小。

活动片108在靠近末端108B处形成一个通孔108C。活动触头109用压扁接合之类的方法固定在孔108C中。如图10A所示，在压扁之前，活动触头109一端形成直径较大的端头109A，另一端形成具有较小直径的圆柱部分109B。活动触头109还包括位于端头109A和较小直径部分109B之间的热响应元件松配合部109C。松配合部109C的直径小于端部109A，但大于直径较小部分109B。松配合部109C的厚度也就是介于端头109A的底面109D和端面109E之间的尺寸，比后述的热响应元件110的厚度大。活动触头109通过加压来压扁接合方法固定到活动片108上，参见图7、9和10B。此时直径较小部分109B的末端形成与固定触头部分106接触和脱离接触的触头部分109F，如图7、9和10B所示。活动触头109由适宜与和固定触头部分106接触的银或银合金之类的材料组成。端头109A和松配合部109C最好由比上述制造触头部分109B的材料更硬的材料制造，这样当活动触头109按上述压扁时，安装工作容易进行。

热响应元件110由例如双金属或叁金属等可热变形金属片组成，形成浅盘形。热响应元件110在第一预定温度时急速地翻转其弯曲部分，并在第二预定温度时，急速地再回复到以前的弯曲状态。热响应元件110在盘形部分的中心附近有通孔110A。后面将要描述活动触头109穿过孔110A。热响应元件110还带有从孔110A处径向伸展的四个槽110B之类的结构。孔110A的直径大于活动片108上孔108C。槽110B之间的部分形成臂部110C，它们的每一个都增加了元件110的周边部分的位移量，与热响应元件不带槽的情况相比，臂部110C增加了活动触头109的移动量，使得当触头相互分离时触头之间的移动距离增加。此外如果触头之间的表观距离相同，活动触头109向固定触头部分106一侧的偏置压力增大，从而增加了接触压力。

下面将描述活动触头109、活动片108和热响应元件110的装配。首先活动触头109的直径较小部分109B插入热响应元件的孔110A。孔110A的内径略大于活动触头109的松配合部109C的外径。因而热响应元件110抵接活动触头109的端部底面109D上。直径较小部分109B还穿过活动片108的孔108C。孔108C的直径小于热响应元件110的孔110A和活动触头109的松配合部109C的外径。因此活动片108抵接在松配合部109C的端面109E上。

在活动触头109穿过活动片108后还加上一个如垫圈112之类的加强片。垫圈112由金属片制成，其厚度和强度使得在活动触头109压扁接合时不会发生变形。垫圈112抵接在活动片108的孔108C四周上，以增强活动片108，这样防止了在压扁期间所加力的异常偏离而产生应变。如果活动片108的变形所产生的应变不很严重的话，垫圈112可以省去。例如当活动片108的压扁部分周围形成有槽以释放变形所产生的应变、或者是当活动片108长度增加或厚度增加而维持弹性不变时，垫圈112可以省去。

如图10B所示，当触头109依次穿过热响应元件110、活动片108和垫圈112之后，活动触头109直径较小部分109B的末端通过加压等方法变形成触头部分109F。触头部分109F在加压之后直径大于加压之前，从而将垫圈112定位。活动片108的孔108C的周边被固定在活动触头109的松配合部分的端面109E与垫圈112之间，从而固定了活动片108。热响应元件110位于活动触头109的松配合部分109C上。如上所述，松配合部分109C的厚度大于热响应元件110。松配合部分109C还制造成在压扁时基本上不变形。结果是，热响应元件110被松配合部分109C松动地装配在它的孔110A处，因而在该处的活动不受限制。相应地通过上述组件热响应元件110的工作温度或第一预定温度不会改变。换句话说，在独立装置状态下的热响应元件110的工作温度维持或者与热响应元件110组件装配到开关101后的工作温度一致。因而在该实施例中对元件110工作温度的确认和校正可以免去。而另一方面，在上述的传统型热响应开关中，热响应元件被施加了某种力。因此在现有技术中，在独立单元状态下的热响应元件设置的工作温度与它装配到开关中之后不同。这就要求在热响应元件装配到开关中之后对该元件的工作温度需要确认或校正。

此外，组成热响应开关101或开关装置回路的所有部件都安装在顶板103上。这些部分的相对位置和开关装置的操作可以在顶板103安装在外壳102上之前得到确认。当活动触头109和固定触头部分106之间的接触压力和距离需要在脱开状态下调整时，活动片支撑件107或者固定触头部分106适当地弯曲，在与活动片支撑件107相接的活动触头109的端面109D和固定触头部分106的接触面之间就能对该相对位置进行调整。在进行调整工作时，活动片支撑件107的末端107C竖直方向偏移，如图7所示，这样就可调整位置关系了。支撑件107的末端107A附近带有宽度较小部分107D，在末端107A处支撑件107固定在顶板103上，如图8和11所示。在上述调整中宽度较小部分107D使支撑件107易于产生变形。在这种结构中，调整工作的进行不需要活动片108的装配部分108A的末端变形。因而调整工作进行可靠，不会改变活动片108预先设定的压力。

下面将参照图7和图12描述本热响应开关101的操作。热响应元件110常态是向活动片108的一侧凸起或弯曲，如图7所示。在这种状况下，活动片108的压力使得活动触头109在一个预定的接触压力下靠压在固定触头部分106上。由端销105、固定触头部分106、活动触头部分109、活动片108、活动片支撑件107和顶板103组成的电路是封闭的。现在假设将热响应开关101安装在马达上来进行保护。当电流流过电路时，马达的工作电流基本上不流过热响应元件110。因而由于工作电流并不导致热响应元件110自身发热，在工作温度下由于马达的工作电流引起不利影响可以忽略。此外开关101的密封腔室填满包括氦气在内的导热的混合气体。当环境温度较低时，电路产生的热通过混合气体和外壳辐射掉。因而热响应元件110不会因为响应电路电阻所产生的焦耳热而翻转它的弯曲部分。

由于某种原因，当马达运转到过热状态时，热响应开关101周围的温度升高。热量通过外壳和混合气体传进外壳内部。如图12所示，当温度升高到第一预定温度时热响应元件110时弯曲部分快速地翻转。热响应元件110的两端直接或通过活动片108间接地与活动片支撑件107相连。位于元件110中间的活动触头109对抗活动片108的偏置压力向上抬起，如图12所示。结果是活动触头109的触头部分109F与固定触头部分106脱离，从而将电路打开或断开。

图13示出了本发明的第三个实施例。活动触头109用上述实施例那样的压扁接合方法固定在弹性片或活动片108上。活动触头也可以用焊接的方法固定在活动片108上。第三个实施例涉及活动触头109的焊接。在第三个实施例中与第二个实施例相同或相似的部分用相同的符号标注，这些部分的描述也省略了。

图13显示的热响应开关121中，当活动触头129穿过热响应元件110和活动片108后，活动触头129焊接在活动片108上。活动触头129的形状与上述活动触头109相同。活动触头129一端形成直径较大的端头129A，另一端形成直径较小的圆柱部分129B。活动触头129还包括位于端头129A和较小直径部分129B之间的热响应元件松配合部129C。在装配之前直径较小部分129B的末端制成接触部分的形状。因而就不必象在前述实施例中那样对活动触头109进行加压操作。

热响应元件110的通孔110A直径大于活动片108的通孔。活动触头129的柄通过孔110A，因而热响应元件110松动装配在松配合部分129上。此时，活动片108与松配合部分129C的端面129E相抵接。然后将端面129E焊接在活动片108上，使得活动片与活动触头129固定在一起。此外由于松配合部129C制造成厚度大于热响应元件110，这样热响应元件110被松动装配，它的活动不受限制。当焊接过程中变形产生的应变对活动片的操作产生不利影响时，可以将例如垫圈之类的加强片附着在焊接部分。作为一种替换方法，也可以在焊接部分周围形成一些槽，以消除应变。

图14A示出了本发明的第四个实施例。在第四个实施例中，活动触头131包括两个单独构件，即触头件131A和热响应元件松配合件131B。松配合件131B的柄依次穿过活动片108和热响应元件110相应的孔108C和110A。然后，把松配合件131B的柄末端和触头件131A焊接在一起，活动片108和热响应元件110通过上述的焊接安装在活动触头131的两个构件131A和131B之间以便对活动片定位，这样热响应元件在孔110A处与松配合件131B松配合。

图14B示出本发明的第五个实施例。在第五个实施例中，活动片148没有通孔，活动触头141焊接在活动片的底面上，如图14B所示。热响应元件松配合件142带有直径较大部分和松配合部分，焊接在活动片48的下方或上方，与活动触头141对应，图14B所示。松配合件和活动触头二者焊接到活动片148上的位置可以在垂直图14B纸面的方向上偏移，例如，偏向顶板103的一侧，这样可以缩短导电距离。因而导电路径上产生的热量可以减小。

在第四和第五实施例中，热响应元件110都是在孔110A处与松配合件131B或142松配合而进行定位。热响应元件110还与活动片108的端面108B相连。对热响应元件110松动装配和定位的结构与前述的那些实施例相同。

在前述的那些实施例中，使活动片支撑件进行变形以便调整在活动触头和固定触头之间的接触压力，换句话说，是为了调整活动片支撑件和固定触头之间的位置关系。然而活动片的变形会导致回弹。上述调整工作需要考虑弹性回弹因素。这就降低了调整的效果。在制造和装配过程中需要严格控制部件的尺寸误差，因而比较困难。

图15示出本发明的第六个实施例。第六个实施例是一种改进，使上述调整工作更易进行。第六个实施例中与前述的实施例中相同或相似的部件用同样的编号标注，对这些部件不再赘述。在第六个实施例的热响应开关151中，固定触头部分156沿活动片支撑件107延伸。一个绝缘材料制成的定位件152位于固定触头部分156的末端附近。定位件152确定了固定触头部分156和活动片支撑件157之间的距离。

下面描述第六个实施例中的调整工作。固定触头部分156和活动片支撑件107先进行安装，使得它们的末端之间的距离比恰当值更小，这样接触压力就较大了。但两个构件都不会变形，因为具有预定厚度的定位件152放在二者之间，因而固定触头部分156和活动片支撑件107之间的距离就确定了。

定位件152呈楔形，插入方向如图15所示。定位件152带有相对的两个端头，它在活动片支撑件107的端面间伸展，跨过中空部分。当定位件152用这种方式插在固定触头部分156和活动片支撑件107之间时，其相对端头的上表面接触支撑件107的末端部分107C附近，而定位件152的中部下表面接触固定触头部分156的末端附近，如图15所示。这样定位件152夹在固定触头部分156和活动片支撑件107之间。当固定触头部分156或支撑件107之间的任一个带有棘爪时，定位件152就被夹持得更牢了。开始时固定触头部分156和支撑件107之间的距离比恰当值小，通过使用定位件152增大了固定触头部分156和支撑件107之间的距离，使得固定触头部分156和支撑件107之间的距离达到了预定的位置关系。在上述实施例中，调整工作只需要将定位件152插入固定触头部分156和支撑件107之间。结果就大大简化了调整工作。

尽管在前述那些实施例中，热响应开关的外壳都是圆筒形而且一端封闭，但是，外壳并不仅局限于圆筒形。外壳的截面可以不是圆的。如图16所示的第七个实施例所示的那样，热响应开关161的外壳162具有椭圆形的截面。

下面描述热响应开关161。热响应开关161和上述的开关101的相同或相似部件用相同的编号标注，对那些部件就不再赘述。安装在外壳162的开口端的顶板163的金属板163A也按照外壳162的椭圆形截面形成椭圆形。固定在金属板163A上的活动片支撑件167的固定端167A在外壳162的内周面中的高度减小了。热响应开关161的其他结构与上述开关101相同。

当外壳162为椭圆形截面时，外壳162的内周面与热响应元件110之间的距离小于前述的实施例中外壳为圆形截面时的情况。结果是元件110对周围温度的变化有更好的热响应性。此外，将热响应开关161中装配到发热元件上更加容易。而且即使在外壳162密封后，根据外壳的形状仍然可以确定热响应元件110的方向。因此热响应开关更加容易地把热响应元件110安装成朝向发热元件，因而就更加提高了热响应性能。

在前述专利中活动片和热响应元件上的通孔是圆形的。在前述专利中插进那些孔中的活动触头柄也是圆形的。然而这些孔和柄并不局限于圆形，例如那些孔和柄可以是椭圆形或多边形的。这样也能达到同样效果。

前面的描述和附图仅仅示意了本发明的原则，并不是为了对本发明进行限定。对于本领域的普通技术人员来说，各种改变和改进是显而易见的。所有的这些改进和改变都落在本发明所附的权利要求范围内。

Claims (20)

1．一种热响应开关包括外壳以及顶板，外壳由金属制成的带底圆筒开并有一开口端，顶板包括带通孔的金属板和一个导电的引线端销，该引线端销穿过通孔并以电绝缘状态固定在孔中，顶板用焊接或类似方法密封地固定在外壳的开口端，外壳和顶板形成了一个密封腔室，其特征在于：

热响应元件形成浅盘形，带有一个大致在中心的通孔，热响应元件响应第一预定温度翻转其弯曲部分，并响应第二预定温度再翻转其弯曲部分；

引线端销位于密封腔中的一端上装有固定触头部分；

刚性活动片支撑件安装在顶板的金属板位于密封腔内的一侧上；

柔性活动片由片簧形的导电金属片形成，其一端固定在活动片支撑件上，活动片施加一个偏置力，正常状态下将它的另一端压靠在活动片支撑件一侧；

活动触头固定在活动片的另一端，当热响应元件驱动活动片时，活动触头与固定触头部分接触和脱离接触。

2．一种如权利要求1所述的热响应开关，其特征在于，热响应元件与活动片所述的另一端在通孔处连接松动装配定位。

3．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征在于，活动片所述的一端焊接在活动片支撑件上，活动片在所述另一端带有一个通孔，通孔的直径小于热响应元件的通孔的直径，活动触头的一端作为直径较大部分，另一端作为直径较小部分，在直径较大和直径较小部分之间带有热响应元件松配合部分，松配合部分的直径使得它能够穿过热响应元件的孔，但不能穿过活动片的孔；活动触头的直径较小部分穿过热响应元件和活动片的孔，活动触头的直径较小部分的末端穿过活动片之后，进行变形，使活动片被松配合部分的端面定位，这样热响应元件被活动触头的松配合部分松动装配而定位。

4．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征在于，活动片所述的一端焊接在活动片支撑件上，活动片在所述另一端带有一个通孔，通孔的直径小于热响应元件的通孔的直径；活动触头包括一个触头件和一个带有松配合部分的热响应元件松配合件；触头件的一端作为触头部分；热响应元件松配合件的松配合部分插入热响应元件的孔，然后穿过活动片的孔的触头件和热响应元件松配合件被焊接在一起，于是，活动触头被活动片固定在焊接部分周围而定位，这样热响应元件就与活动触头的松配合部分松动装配而定位。

5．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征还在于，热响应元件松配合件与活动触头是分立件，热响应元件松配合件的一端是直径较大部分，另一端作为插在热响应元件的孔中的热响应元件松配合部分；活动触头直接焊接在活动片上，热响应元件松配合部分穿过热响应元件的孔，热响应元件松配合部分的末端焊接在活动片的背面，这样热响应元件与活动片连接并松动装配而定位。

6．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征在于，活动片在所述的另一端有一个通孔，其直径小于热响应元件的通孔；活动触头的一端作为直径较大部分，另一端作为直径较小部分，在直径较大和直径较小部分之间带有热响应元件松配合部分，松配合部分的直径使得它能够穿过热响应元件的孔，但不能穿过活动片的孔；活动触头穿过热响应元件和活动片的孔，活动片焊接在热响应元件松配合部分的一个端面上而定位，热响应元件与热响应元件松配合部分松动装配而定位。

7．一种如权利要求3所述的热响应开关，其特征在于，有一个带通孔的加强片，活动触头的直径较小部分在穿过热响应元件和活动片的孔时穿过加强片的通孔，活动触头穿过活动片之后通过加强片的孔固定在热响应元件松配合部分的一个端面上。

8．一种如权利要求6所述的热响应开关，其特征还在于，有一个带通孔的加强片，活动触头的直径较小部分在穿过热响应元件和活动片的孔时穿过加强片的通孔，活动触头穿过活动片之后通过加强片的孔固定在热响应元件松配合部分的一个端面上。

9．一种如权利要求1所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

10．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

11．一种如权利要求3所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

12．一种如权利要求4所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

13．一种如权利要求5所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

14．一种如权利要求6所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

15．一种如权利要求7所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

16．一种如权利要求8所述的热响应开关，其特征在于，活动片包括一个耐磨片，耐磨片焊接固定在活动片支撑件的一部分上，用于防止固定部分周围的变形，耐磨片焊接在固定部分上，将活动片固定在它自身与活动片支撑件之间。

17．一种如权利要求2所述的热响应开关，其特征还在于，定位件插入在装有活动片的活动片支撑件和固定触头部分之间，定位件决定了活动触头和固定触头部分之间的位置关系。

18．一种如权利要求3所述的热响应开关，其特征还在于，定位件插入在装有活动片的活动片支撑件和固定触头部分之间，定位件决定了活动触头和固定触头部分之间的位置关系。

19．一种热响应开关，包括外壳以及顶板，外壳由金属制成的带底圆筒形并有一开口端，顶板包括带通孔的金属板及一个引线端销，引线端销穿过通孔并以电绝缘状态固定在孔中，顶板用焊接或类似方法密封地固定在外壳的开口端，这样外壳和顶板形成了一个密封腔室，其特征在于：

引线端销位于密封腔中的部分上装有固定触头部分；

活动片支撑件安装在顶板的金属板位于密封腔内的一侧；

活动片具有弹性，它的一端固定在活动片支撑件上，另一端带有活动触头，活动片施加一个偏置力，在正常状态下将所述的另一端压靠在活动片支撑件一侧；

热响应元件响应第一预定温度翻转其弯曲部分，并响应第二预定温度再翻转其弯曲部分，热响应元件带动活动片使得活动触头与固定触头接触和脱离接触；

活动片支撑件、活动片和热响应元件一体地安装在顶板上。

20．一种如权利要求19所述的热响应开关，其特征在于，热响应元件呈浅盘形，有一个通常在中心的通孔，热响应元件与活动片的所述另一端通过孔连接，并松配合定位。

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