CN208189496U - 一种热保护型控制开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热保护型控制开关，其包括线圈单元、动作单元和热保护单元；动作单元和热保护单元串联，处于一回路中；线圈单元控制动作单元的闭合或断开，处于另一单独的回路中。线圈单元利用产生的电磁力控制动作单元闭合或断开，从而控制回路的连通或切断。当控制开关触点发生故障时，触点发热，本体温度上升，产生熔焊、粘结现象，动、静触点无法脱离，利用触点故障的温度特性，热保护单元受热切断电路的物理特性，将回路切断，保证安全。本实用新型的控制开关能够很好地补充触点在出现熔焊、粘结的现象下，无法切断电路的缺陷，为触点提供安全的被动热保护，以避免电子元器件的进一步损坏和火灾的发生。

Description

一种热保护型控制开关

技术领域

本实用新型涉及一种控制开关，尤其涉及一种用于触点发生粘结时及时切断电路的热保护型控制开关。

背景技术

控制开关比如继电器通常包括线圈和动作单元，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，动作单元就会在电磁力吸引的作用下吸向铁芯，使动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，动作单元就会在弹簧或者簧片的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。触点作为控制开关的核心重要组成零件，在切断、接通负载时，负载能力对触点存在着可靠性的影响：

a.灯光负载：

由于白炽灯内钨丝的冷态电阻非常小，故接通瞬间的浪涌电流高达稳态电流的12～15倍。如此大的浪涌电流会使触点迅速烧蚀，甚至产生熔焊失效。

b.容性负载：

容性电路的充电电流、短路放电电流起始时很大，充电或短路放电时，触点可能因电流太大产生严重烧蚀或熔焊失效。

c.电机负载：

电动机静止时输入阻抗非常小，因此刚刚起动时，浪涌电流非常大。由于电动机负载大小的不同，它的启动时间有可能很短，也可能很长，因而启动浪涌电流也持续同样长的时间。另外用触点作为电动机启、闭开关，关断时必须承受电动机绕组的高感应反电压冲击产生的电弧作用，因此触点组间的绝缘抗电水平与承受过负载的能力都必须有充分的富余量。

d.感性负载：

用触点作为此类负载断、续自动开关，当控制开关关断时，线圈中所储存的能量必须通过断开触点间的电弧释放、消耗，往往会导致触点烧蚀、熔焊或绝缘零部件失效等故障。在刚刚接通这些负载时，由于输入阻抗低，如同电动机负载一样，也会产生强大的浪涌电流。

触点故障是控制开关失效的核心所在，在切断容性、电机和感性负荷时，触点两端常常会出现数百乃至数千伏电压，这会使触点寿命显著变短。另外，电感负荷产生的1A以下的电流，可导致火花放电，这个放电会使空气中有机物发生分解，触点碳化(氧化或碳化)发黑，这也将导致触点接触不良。接触电阻过大时，易使触点发热而温度升高，从而使触点产生熔焊、粘结现象，这样影响了控制开关工作的可靠性。

申请号为“201210247898.3”中国发明专利公开一种带触点过热保护的继电器，包括继电器外壳和过热保护器，所述的过热保护器在继电器外壳的内部，所述的继电器外壳内还安装有继电器线圈，所述继电器线圈与过热保护器串联连接，继电器工作时，如果触点温度升高，继电器内部温度也会随着升高，继电器内部温度达到过热保护器额定温度后，过热保护器断开，使继电器线圈断开与电源的连接。由于该方案的热保护器串联于继电器线圈中，在上述负载中无法确保触点在温度升高时及时、有效的切断线圈回路，无法避免继电器触点的熔焊、粘结，使得被控制系统一直保持接通状态。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的技术目的在于提供一种热保护型控制开关，其能够在触点负载电路中发生熔焊、粘结时及时切断回路。

本实用新型的目的通过下列技术方案实现：

一种热保护型控制开关，包括线圈单元、动作单元和热保护单元；动作单元和热保护单元串联，处于一回路中；线圈单元控制动作单元的闭合或断开，处于另一单独的回路中。线圈单元利用产生的电磁力控制动作单元闭合或断开，从而控制回路的连通或切断。当动作单元触点发生故障时，触点发热，本体温度上升，产生熔焊、粘结现象，动、静触点无法脱离，触点故障的温度传递至热保护单元，使其受热将回路切断，保证安全。常用的热保护单元均可适用与本实用新型。

进一步地，热保护单元为温度保险丝或双金属片。双金属片可一端固定在静簧片上、另一端活动地弹性接触于静簧片上。当需要保护的控制开关的触点要发生熔焊、粘结时，触点产生高温，热量通过静簧片传递到热双金属片上，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而热双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，使其作过温切断，避免触点的进一步恶化。当温度降下来时，热双金属片又重新使静簧片上下两部分形成电气连接。

进一步地，温度保险丝包括易熔合金以及包覆在易熔合金表面的助熔断剂。助熔断剂包裹的易熔合金通常封装在塑料或陶瓷的外壳内为一次性不可复位的熔断装置，广泛应用于电气设备的过温保护。在正常工作情况下，易熔合金与两端保持电气连接。当易熔合金感受到异常发热并达到预定的熔点温度时，易熔合金熔化，并在助熔断剂的张力作用力下快速断开电路。其产品涵盖额定电流1A～200A、额定动作温度76℃～221℃的各种规格，满足常规控制开关的使用性能要求范畴。

进一步地，动作单元包括设置有动触点的动簧片和设置有静触点的静簧片，动触点与静触点对应连接或断开，热保护单元连接至动簧片或静簧片上。

进一步地，动作单元包括一个动簧片、以及在所述动簧片两侧分别设置的常闭静簧片和常开静簧片。正常情况下，动簧片上的动触点与一侧的常闭静簧片上的静触点接触连接，当动簧片动作后，其弯向另一侧的常开静簧片，断开与常闭静簧片的连接，而与该常开静簧片上的静触点接触连接。

进一步地，所述常闭静簧片和所述常开静簧片都串联有热保护单元。

进一步地，邻近所述热保护单元设置加热器，所述加热器处于单独的回路中，用于加热热保护单元。当控制开关的动作单元发生熔焊、粘结，而产生的热量不足于促使热保护单元动作时，电路系统检查到线路未能及时切断，输出切断指令，加热器开始工作为热保护单元提供热源，使其快速断开电路。

进一步地，加热器串联有加热器热保护装置。加热器热保护装置的串接可以更好地防止加热器的过度滥用，其动作温度应该高于与动作单元连接的热保护单元的动作温度，保证先断开触点线路，再断开加热回路。

进一步地，加热器热保护装置为温度保险丝或双金属片。

进一步地，控制开关可为继电器，其包括外壳，该外壳中设置有轭铁、铁芯和围绕在所述铁芯周围的线圈；还设置有衔铁，该衔铁通过拉簧连接至轭铁；铁芯和线圈产生的电磁力使衔铁移动，从而带动动作单元闭合或断开。

本实用新型的有益效果：

本实用新型能够很好地补充控制开关触点在出现熔焊、粘结的现象下，无法切断电路的缺陷，为控制开关触点提供安全的被动热保护，以避免电子元器件的进一步损坏和火灾的发生。

附图说明

参考下面附图，对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型实施例1的电路原理图；

图2是本实用新型实施例2的立体局部剖析图；

图3是本实用新型实施例2的剖面图；

图4是本实用新型实施例2的电路原理图；

图5是本实用新型实施例3的立体爆炸图；

图6是本实用新型实施例3的电路原理图；

图7是本实用新型实施例4的具有加热器的电路原理图；

图8是本实用新型实施例4的加热器保护的电路原理图。

在本文中，相同的附图标记表示相同的部件，在描述具体附图时，并非所显示的所有部件或元件都需要随相应的附图一起讨论。

具体实施方式

在下文中，将参照附图以实施例的方式对本实用新型进行更加详细的描述。其中仅示出了一些实施例，但本实用新型在实际应用中可以体现为多种不同的形式，不应该局限于本文中所提出的实施例，提供这些实施例的目的是为了更好地理解本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种热保护型控制开关，包括了动作单元100、热保护单元10和线圈单元101，其中：动作单元100包括动簧片102和静簧片14，与热保护单元10串联在一回路中，第一线圈脚104和第二线圈脚105与线圈单元101在另一回路中电连接，实现对线圈单元101的通电/断电，由此控制线圈单元101产生磁场，从而带动动簧片102上的动触点与静簧片14的静触点闭合/断开。

热保护单元10包括绝缘壳体11，其中设有表面包覆助熔断剂13的易熔合金12作为熔断主体，易熔合金11一端连接至静簧片14，一端连接至静簧脚15，并引出绝缘壳体11。形成易熔合金12与静簧片14的触点的串联关系，对连接至动簧脚103与静簧脚15的回路进行控制及自我热保护。

当动簧片102上的触点与静簧片14的触点出现过电流熔焊时，线圈单元101无法控制动簧片102上的动触点与静簧片14的静触点闭合或断开。由于触点的熔点在700℃以上，发生熔焊时，热量通过静簧片14传递给热保护单元10的易熔合金12，当热量达到助熔断剂13的软化温度时，助熔断剂13的活性可去除易熔合金12表面的氧化层，当热量达到易熔合金12的熔点时，此时，液化的助熔断剂13具有表面张力，在助熔断剂13的张力作用下，易熔合金12向两侧的静簧片14与静簧脚15收缩、熔断，切断所保护的回路。

实施例2

如图2、图3和图4所示，一种热保护型控制开关，动作单元200设置在底座201与外壳202形成的腔体内，L型轭铁206固定于底座201上，轭铁206上设有一线圈204，线圈204两引出端连接至固定在底座201上的两线圈引出脚203，在线圈204中间设有与之通过电磁配合的铁芯205。设置衔铁208与铁芯205配合联动，衔铁108中间有一线支点依靠于轭铁206上，衔铁208上端通过拉簧207张紧于轭铁206上，衔铁208上设有与之绝缘的动簧片209，在动簧片209的一活动端部设有一动触点210，另一端设置导线引出。与动触点210相对面设有固定于第一静簧片22上的常闭静触点21，该第一静簧片22固定于第一底座23与第一盖板26上，第一静簧片22的延伸端连接至包覆有第一助熔断剂25的第一易熔合金24的一端，第一易熔合金24的另一端连接至第一静簧脚27，其中，第一易熔合金24与第一助熔断剂25设于第一底座23与第一盖板26所构成的腔室内。动触点210背对面设有固定于第二静簧片32上的常开静触点31，第二静簧片32固定于第二底座33与第二盖板36上，第二静簧片32的延伸端连接至包覆有第二助熔断剂35的第二易熔合金34的一端，第二易熔合金34的另一端连接至第二静簧脚37，其中，第二易熔合金34与第二助熔断剂35设于第二底座33与第二盖板36所构成的腔室内。由此形成对常闭静触点21的第一热保护单元20，对常开静触点31的第二热保护单元30。

当动簧片209上的动触点与第一静簧片22的常闭静触点21出现过电流熔焊时，线圈204无法控制动簧片209上的动触点210与第一静簧片22的常闭静触点21断开。发生熔焊时，热量通过第一静簧片22传递给热保护单元20的第一易熔合金24，当热量达到第一助熔断剂25的软化温度时，第一助熔断剂25的活性可去除第一易熔合金24表面的氧化层，当热量达到第一易熔合金24的熔点时，此时，液化的第一助熔断剂25具有表面张力，在第一助熔断剂25的张力作用下，第一易熔合金24向两侧的第一静簧片22与第一静簧脚27收缩、熔断，切断所保护的回路。

实施例3

如图5、6所述，双金属片404的主动层404A面对静簧片403，一端焊接至静簧片403，另一端弹性接触至静簧脚405上。当需要保护的控制开关触点发生熔焊、粘结时，线圈单元401无法控制动簧片402与静簧片403脱离，发生熔焊产生的高温热量通过静簧片403传递到双金属片404上，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，主动层404A的形变要大于被动层4-4B的形变，从而双金属片404的整体就会向被动层404B一侧弯曲，使其脱离与静簧脚405的接触，进行过温切断，避免无法控制回路，而进一步恶化。当温度降下来时，热双金属片404又重新使静簧片403与静簧脚405两部分形成电气连接。

实施例4

如图7所示，静簧片54连接至热保护单元，该热保护单元包括包覆着助熔断剂53的易熔合金52，并由绝缘外壳51进行塑封。邻近易熔合金52，在另一单独的回路中设置一加热器55，实现动簧片502与静簧片54间的热保护的主动控制功能。由于控制开关本身容限要求，加热器55采用厚膜加热电阻片的形式。当需要保护的控制开关触点发生熔焊、粘结时，线圈单元501无法控制动簧片502动作，由静簧片54传递的热量不足于促使易熔合金52动作时，电路系统检查到线路未能及时切断，输出切断指令，闭合加热器55的回路。加热器55开始工作，为易熔合金52提供热源。热量传递给易熔合金52，当热量达到助熔断剂53的软化温度时，助熔断剂53的活性可去除易熔合金52表面的氧化层，当热量达到易熔合金52的熔点时，此时，液化的助熔断剂53具有表面张力，在助熔断剂53的张力作用下，易熔合金52向两侧的导体收缩、熔断，快速断开电路。

实施例5

如图8所示，为更好地防止加热器65的过度滥用，可在加热器65串联一温度保险丝66，与加热器65串联的温度保险丝66的熔点高于静簧片64上电连接的热保护单元61的易熔合金62的熔断，保证先断开控制回路，再断开加热器65的加热回路。

应当理解，本实用新型的实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所举例，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以在上述说明的基础上进行其它不同形式的变化或修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热保护型控制开关，其特征在于，所述控制开关包括线圈单元、动作单元和热保护单元；所述动作单元和所述热保护单元串联，处于一回路中；所述线圈单元控制所述动作单元闭合或断开，处于另一单独的回路中。

2.根据权利要求1所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述热保护单元为温度保险丝或双金属片。

3.根据权利要求2所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述温度保险丝包括易熔合金以及包覆在所述易熔合金表面的助熔断剂。

4.根据权利要求1所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述动作单元包括设置有动触点的动簧片和设置有静触点的静簧片，所述动触点与静触点对应连接或断开，所述热保护单元连接至所述动簧片或所述静簧片上。

5.根据权利要求4所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述动作单元包括一个动簧片、以及在所述动簧片两侧分别设置的常闭静簧片和常开静簧片。

6.根据权利要求5所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述常闭静簧片和所述常开静簧片均串联有所述热保护单元。

7.根据权利要求1所述的热保护型控制开关，其特征在于，邻近所述热保护单元设置加热器，所述加热器处于单独的回路中，用于加热热保护单元。

8.根据权利要求7所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述加热器串联有加热器热保护装置。

9.根据权利要求8所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述加热器热保护装置为温度保险丝或双金属片。

10.根据权利要求1所述的热保护型控制开关，其特征在于，所述控制开关包括外壳，所述外壳中设置有轭铁、铁芯和围绕在所述铁芯周围的线圈；还设置有衔铁，所述衔铁通过拉簧连接至所述轭铁；所述铁芯和线圈产生的电磁力使所述衔铁移动，从而带动所述动作单元闭合或断开。