專利名稱：熱保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱保護(hù)器，該保護(hù)器包含雙金屬或三金屬的熱響應(yīng)元件和至少一對觸點(diǎn)，該熱響應(yīng)元件具有圓盤形的彎曲部分，該彎曲部分響應(yīng)環(huán)境溫度的變化突然動作使其彎曲反向，該一對觸點(diǎn)由于熱響應(yīng)元件的突然動作而接通和斷開電路，由此防止電動馬達(dá)等電器過熱和流過過大的電流。
在日本未審定專利申請公開No.62—88232(1987年出版)中公布了上述類型的過熱保護(hù)器。參照圖5，公開的熱保護(hù)器101包括裝入開關(guān)機(jī)構(gòu)并具有開口端部的外罩113、用于密封外罩開口端部并具有通孔的金屬端板102和導(dǎo)電電極銷104，該電極銷104穿過端板102的通孔并用例如玻璃等絕緣襯103固定在該通孔中，使電極銷104與端板102彼此電絕緣。下面說明開關(guān)機(jī)構(gòu)，支承件105的一個端部固定在端板上。其上裝有固定觸點(diǎn)106的固定觸點(diǎn)支承件107的一個端部固定在電極銷104上。彈簧片108的一個端部在靠近支承件105的固定端部處固定在該支承件上。受熱形變元件或熱響應(yīng)元件109例如雙金屬件的一個端部固定在連接片110上，該連接片再固定在彈簧片108的另一個端部上。熱響應(yīng)元件109包括圓盤形的中部比較淺的彎曲部分109A，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的操作溫度時(shí)，該彎曲部分突然急速動作，使其彎曲反向。熱響應(yīng)元件109具有固定在其另一個端部上的可動觸點(diǎn)111，該可動觸點(diǎn)111隨著熱響應(yīng)元件109的突然動作而與固定觸點(diǎn)107接觸和與其分開。支承件105約在中部有一中部通孔，用于校正熱響應(yīng)元件操作溫度的螺釘112擰入該通孔中。該螺釘112也構(gòu)成第一支承區(qū)。外罩113氣密密封上述開關(guān)機(jī)構(gòu)。
熱響應(yīng)元件109的與固定可動觸點(diǎn)的端部相對的端部由彈簧片108推壓在第二支承區(qū)105A上或推在支承件105的遠(yuǎn)端部上，使得熱響應(yīng)元件109可轉(zhuǎn)動地被支承。當(dāng)熱響應(yīng)元件109處于或低于預(yù)定溫度時(shí)，該元件彎曲部分的凸側(cè)表面壓靠在作為第一支承區(qū)的螺釘112上，使熱響應(yīng)元件109受到螺釘112的推力。該推力產(chǎn)生一個使熱響應(yīng)元件109以第二支承區(qū)105A為中心進(jìn)行傾斜運(yùn)動的力。因而可動觸點(diǎn)111以預(yù)定的壓力壓靠在固定觸點(diǎn)106上。當(dāng)熱響應(yīng)元件109的溫度超過預(yù)定值時(shí)，其彎曲部分突然動作，使其彎曲反向，因而可動觸點(diǎn)111與固定觸點(diǎn)106分開。所以由熱保護(hù)器保護(hù)的裝置和設(shè)備可以在預(yù)定溫度下斷電。
在上述類型的熱保護(hù)器中，電流流過在外罩113和電極銷104之間的主電流電路，即流過與電極銷104電連接的可動觸點(diǎn)111、熱響應(yīng)元件109、連接片110、彈簧片108和電連接在外罩113上的作為一個電極的端板102。另外，電流還流過第一旁路，依次流過可動觸點(diǎn)111、一部分熱響應(yīng)元件109，第一支承區(qū)112、一部分支承件105和端板102。此外，電流還流過第二旁路，即依次流過可動觸點(diǎn)111、熱響應(yīng)元件109、連接片110、第二支承區(qū)105A。支承件105和端板102。因?yàn)榱鬟^第一和第二旁路的電流依賴于在第一和第二支承區(qū)112和105A之間的接觸電阻，所以流過每條旁路的電流變化很大。因而流過主電流電路的電流也發(fā)生很大變化。
當(dāng)彈簧片108和熱響應(yīng)元件109的電阻值很低，使開關(guān)機(jī)構(gòu)起溫度開關(guān)的作用時(shí)，即在這種開關(guān)中熱響應(yīng)元件109僅響應(yīng)環(huán)境溫度的變化時(shí)，上述結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生任何問題。但是當(dāng)彈簧片和熱響應(yīng)元件具有相當(dāng)大的電阻值，使得熱響應(yīng)元件109既響應(yīng)環(huán)境溫度又響應(yīng)通過流過它的電流而操作時(shí)，產(chǎn)生的熱量便不足，或者流過主電流電路的電流對于不同的熱保護(hù)器產(chǎn)品而變化很大。這樣便不能達(dá)到穩(wěn)定的操作特性。
因此本發(fā)明的目的是提供一種熱保護(hù)器，在這種保護(hù)器中，可以穩(wěn)定對電流的響應(yīng)，而且可以將因產(chǎn)品而易的響應(yīng)時(shí)間的變化減小到最小。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的熱保護(hù)器包括具有開口端部的外罩、氣密密封外罩開口端部的端板和封在外罩的開關(guān)機(jī)構(gòu)。開關(guān)機(jī)構(gòu)包括固定配置在端板側(cè)的固定觸點(diǎn)、一個端部固定在端板側(cè)面上的金屬支承件、彈簧片、熱響應(yīng)元件、安裝部分和金屬校正部件，彈簧片具有預(yù)定的電阻值，其一個端部在靠近金屬支承件固定在端板側(cè)面上的那一端固定在該金屬支承件上，熱響應(yīng)元件由受熱形變材料制作，它包括彎曲部分，該彎曲部分響應(yīng)環(huán)境溫度的變化形成凹形和凸形，熱響應(yīng)元件的一個端部在靠近彈簧片另一端部處連接在該彈簧片上，在熱響應(yīng)元件的另一端部上具有可動觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)可與固定觸點(diǎn)接觸和與其分開，在該金屬支承件的另一端側(cè)面上形成上述安裝部分，用于安裝彈簧片的自由端，使得該自由端可以在安裝部分反抗彈簧片彈力的方向進(jìn)行傾斜運(yùn)動，熱響應(yīng)元件在靠近彈簧片自由端處連接在彈簧片上，上述校正部件裝在金屬支承件上，用于校正操作溫度，熱響應(yīng)元件的彎曲部分在該操作溫度下形成凹陷或凸起，校正部件以預(yù)定的壓力壓靠在熱響應(yīng)元件的彎曲部分上，該壓力使可動觸點(diǎn)施加在固定觸點(diǎn)上的接觸壓力增加，也使彈簧片的自由端部施加在安裝部分的接觸壓力增加。開關(guān)機(jī)構(gòu)的特征在于在熱響應(yīng)元件和校正部件之間插入第一絕緣件，使它們彼此電絕緣。
根據(jù)上述的熱保護(hù)器，電流不流過從熱響應(yīng)元件通過校正部件到金屬支承件的第一旁路。因此通過主電流電路的電流，即順序通過熱響應(yīng)元件和彈簧片的電流可以被穩(wěn)定，從而可以穩(wěn)定熱響應(yīng)元件對電流的響應(yīng)。
可以在金屬支承的安裝部分和彈簧片的自由端部之間插入第二絕緣件，使它們之間彼此電絕緣。因?yàn)殡娏鞑涣鬟^第二旁路，即不從熱響應(yīng)元件通過金屬支承件的安裝部分流過金屬支承件，因而可以進(jìn)一步穩(wěn)定熱響應(yīng)元件的響應(yīng)。
金屬連接件可以插放在彈簧片和熱響應(yīng)元件之間，以便將此二部件連接起來。第一和第二絕緣件可以用薄板形的絕緣材料整體成形，薄板形絕緣材料可以形成一個開口，連接件穿過該開口，使得薄板形絕緣材料被固定在熱響應(yīng)元件的側(cè)面上。
以下參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這樣將更加清楚本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例的熱保護(hù)器的橫向截面圖。
圖2是熱保護(hù)器的縱向截面圖；圖3是用在熱保護(hù)器中的絕緣部件的平面圖；圖4是用在熱保護(hù)器中的彈簧片、熱響應(yīng)元件和絕緣部件的分解透視圖；圖5是先有技術(shù)熱保護(hù)器的橫向截面圖。
現(xiàn)在參照圖1—4說明本發(fā)明的一個實(shí)施例。圖1中，本發(fā)明的熱保護(hù)器1包括由圓形金屬板2構(gòu)成的端板5。金屬板2具有通孔2A，導(dǎo)電電極銷3穿過該孔，并且例如玻璃或陶瓷等電絕緣填料4氣密固定在該孔中。支承熱響應(yīng)元件10的金屬條或支承件6的一個端部固定在金屬板2上。固定觸點(diǎn)的支承件7的兩個端部中的一個端部固定在電極銷3上。固定觸點(diǎn)8固定在固定觸點(diǎn)支承件7的另一端部上。
條形彈簧片9的兩個端部的一個端部在靠近熱響應(yīng)元件支承件6的固定在金屬板2上的端部處固定在熱響應(yīng)元件支承件6上。彈簧片9大體平行于熱響應(yīng)元件支承件6。熱響應(yīng)元件10例如雙金屬片的兩個端部中的一個端部固定在連接片11上，該連接片又固定在彈簧片9的另一個端部上。熱響應(yīng)元件10包括淺盤形的彎曲部分10A，如下面將要說明的那樣，當(dāng)該彎曲部分10A達(dá)到預(yù)定的溫度時(shí)，它將突然動作，使其彎曲倒向。熱響應(yīng)元件10可以直接固定在彈簧片9上，而不用連接片11。熱響應(yīng)元件10的另一個端部上具有可動觸點(diǎn)12，使得該可動觸點(diǎn)12可與固定觸點(diǎn)8接觸和脫離與它的接觸。熱響應(yīng)元件支持件6具有中部通孔6C，校準(zhǔn)部件或螺釘13擰入該孔。螺釘13構(gòu)成第一支承區(qū)。熱響應(yīng)元件支承件6的遠(yuǎn)端部具有安裝連接片11或彈簧片9的自由端部9A的安裝部分6A，使得自由端部9A可以在安裝部分6A反抗彈簧片9的彈力的方向上進(jìn)行傾斜運(yùn)動。自由端部9A靠近彈簧片9和熱響應(yīng)元件10之間的連接部件。安裝部分6A構(gòu)成第二支承區(qū)。
在上述的結(jié)構(gòu)中，彈簧片9將連接片11或熱響應(yīng)元件10和彈簧片9之間的連接部件壓靠在安裝部件6A上，并對熱響應(yīng)元件10施加一個力，該力使可動觸點(diǎn)12與固定觸8分開。用作第一支承區(qū)的金屬螺釘13穿過在彈簧片9中央部分上的通孔(未示出)，它在正常溫度下壓靠在熱響應(yīng)元件10的凸表面上，但該螺釘不與彈簧片9接觸。在熱響應(yīng)元件10上配置薄板形的絕緣部件14，以防止第一和第二支承區(qū)13和6A分別直接與熱響應(yīng)元件10和連接片11接觸。絕緣部件14用耐熱溫度高于熱響應(yīng)元件10操作溫度的材料制作。例如，當(dāng)熱響應(yīng)元件10的操作溫度被校準(zhǔn)在150℃時(shí)，絕緣部件14最好用例如耐熱溫度為200℃或更高的材料制作，例如用芳族聚酰胺(aramid)紙制作。
絕緣部件14形成如圖3所示的薄板形狀。絕緣部件14在其中心偏右一點(diǎn)具有長方形通孔14A，如圖3所示。固定在熱響應(yīng)元件10上的連接片11沿圖4箭頭A的方向穿過絕緣部件14的通孔14A。連接件11然后再固定在彈簧片9上，使絕緣部件14固定就位。隨后使彈簧片9按如上所述固定在熱響應(yīng)元件支承件6上，使得絕緣部分14的長片14B位于熱響應(yīng)元件10和螺釘13之間，而其短片14C則插在連接片11和安裝部分6A之間。因而熱響應(yīng)元件10和螺釘13彼此電絕緣，連接片11和安裝部分6A之間彼此電絕緣。
現(xiàn)在說明熱保護(hù)器1的操作溫度的校正。操作溫度校正機(jī)構(gòu)包括在支承件6上用沖壓法加工出的細(xì)長縫6B和穿過該縫6B上的孔6C的螺釘13。在支承件6上在縫6B的兩側(cè)分別沿該縫還有兩條細(xì)長縫6D和6E。由于具有縫6B、6D和6E，因而形成兩個細(xì)長條部分6F和6G。
開孔6C的內(nèi)徑被設(shè)定為小于螺釘13的外徑。當(dāng)需要校正操作溫度，將螺釘13擰入開孔6C時(shí)，縫6B向外擴(kuò)張，在開孔6C的內(nèi)圓周面上形成螺旋槽。由于縫6B的擴(kuò)張而引起的每個縫6D和6E的彈力可牢固地固定螺釘13，使其不能轉(zhuǎn)動，因而可防止螺釘13在校正之后又退回。另外，當(dāng)螺釘13擰入開孔6C時(shí)，其遠(yuǎn)端通過絕緣部件14推壓熱響應(yīng)元件10的正常為凸側(cè)的表面。調(diào)節(jié)由螺釘13產(chǎn)生的推壓力可以增加或減少可動觸點(diǎn)12和固定觸點(diǎn)8之間的接觸壓力和彈簧片9的自由端9A和支承件6的安裝部分6A之間的接觸壓力。因此調(diào)節(jié)螺釘13的擰入量可以使熱響應(yīng)元件10的彎曲部的彎曲反向操作溫度準(zhǔn)確設(shè)定在要求值。按上述方式校正熱響應(yīng)元件10的操作溫度之后，用環(huán)形凸焊法將端板5氣密地固定在外罩15上。
連接在熱響應(yīng)元件10上以便支承該元件的彈簧片9對于沿其平面方向作用的力具有很大的剛性，而對于熱響應(yīng)元件10在垂直于該平面的方向作用的力則具有充足的彈性。因而，在校正操作溫度期間，可以防止由螺釘13施加在熱響應(yīng)元件10上的力形成過度的彎曲應(yīng)力。在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下，熱響應(yīng)元件10的彎曲形狀不可避免地有些差別。當(dāng)熱保護(hù)器的結(jié)構(gòu)為熱響應(yīng)元件10的一端固定在支承件6上而不用彈簧片9時(shí)，在熱響應(yīng)元件10的彎曲部分具有較大的曲率時(shí)，在校正操作溫度之前，便增加了可動觸點(diǎn)12和固定觸點(diǎn)8之間的接觸壓力。因而較大的彎曲應(yīng)力被施加在熱響應(yīng)元件10的靠近其固定端部的部分。另外，當(dāng)熱響應(yīng)元件10的彎曲曲率太小時(shí)，則要擰入螺釘13，使加在熱響應(yīng)元件10上的應(yīng)力大于通常需要的壓力，由此在可動觸點(diǎn)12和固定觸點(diǎn)8之間形成足夠的接觸壓力。在這種情況下，在熱響應(yīng)元件10的靠近其固定端部的部分也受到較大的彎曲應(yīng)力。
然而在上述實(shí)施例中，熱響應(yīng)元件10的支承側(cè)端部是連接在彈簧片9上的。彈簧片9的自由端部9A靠近連接熱響應(yīng)部件10的連接部件，該自由端被支承在支承件6的安裝部分6A上，以便在垂直于熱響應(yīng)元件10平面的方向上進(jìn)行傾斜運(yùn)動。因此即使在熱響應(yīng)部件10受到較大彎曲應(yīng)力的情況下，彈簧片9的自由端部9A可進(jìn)行傾斜運(yùn)動并稍稍滑動，使得大部分彎曲應(yīng)力由彈簧片9吸收。因?yàn)榭梢苑乐箯澢鷳?yīng)力集中在熱響應(yīng)元件10的靠近其支承端部的部分上，所以熱響應(yīng)元件10不會產(chǎn)生永久形變，由此可以防止熱保護(hù)器的操作特性發(fā)生變化。另外，還可以防止熱保護(hù)器由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致使用壽命下降的問題。
本發(fā)明的熱保護(hù)器響應(yīng)于過電流以及過熱狀態(tài)而使電路切斷。熱保護(hù)器的操作特性與為此目的設(shè)置的各種部件產(chǎn)生的熱量有關(guān)。具體地講，使熱響應(yīng)元件10和彈簧片9的電阻具有各自的預(yù)定值。例如這樣設(shè)計(jì)熱響應(yīng)元件10和彈簧片9，使得即使在環(huán)境溫度低于熱保護(hù)器的操作溫度時(shí)，流過熱保護(hù)器的電流也能使這兩個部件發(fā)熱。當(dāng)預(yù)定值的電流或過大的電流流過熱保護(hù)器時(shí)，熱響應(yīng)元件10的溫度便升到其校正操作溫度以上，由此熱響應(yīng)元件10便突然動作，使其彎曲反向，因而可動觸點(diǎn)12脫離固定觸點(diǎn)8。
在上述的熱保護(hù)器中，電流接連流過電極銷3、固定觸點(diǎn)支承件7、固定觸點(diǎn)8、可動觸點(diǎn)12、熱響應(yīng)元件10、連接片11、彈簧片9、部分熱響應(yīng)元件支承件6、端板5和外罩15。沒有絕緣部件14時(shí)，如上參照圖5所作的說明，將有第一和第二旁路電流，因而流過彈簧片9的電流降低了。由于此時(shí)產(chǎn)生的熱量減少，所以不能達(dá)到預(yù)期的響應(yīng)特性。
然而在本發(fā)明的熱保護(hù)器中，由于安裝了絕緣部件14，所以不能產(chǎn)生從熱響應(yīng)元件10經(jīng)過螺釘13流到支承件6的第一旁路電流，也不能產(chǎn)生從熱響應(yīng)元件10通過連接片11流到支承件6上的第二旁路電流。因而可以防止流過彈簧片9和熱響應(yīng)元件10的電流量在每次保護(hù)操作時(shí)發(fā)生改變和用不同的熱保護(hù)器而發(fā)生改變。由此可以對過電流保持預(yù)期的響應(yīng)特性。
當(dāng)用陶瓷制作絕緣部件14時(shí)，例如，為了使第一和第二支承區(qū)用一個單一的部件絕緣，該陶瓷件的構(gòu)形相當(dāng)復(fù)雜，因此很難用陶瓷作絕緣部件14。另外，因?yàn)樘沾蓻]有彈性，所以很難將陶瓷作成薄板形狀。陶瓷還缺乏剛性且不耐用。
然而在本發(fā)明的熱保護(hù)器中，絕緣部件14用芳族聚酰胺(aramid)紙、聚酰亞胺或聚苯撐硫膜制作。這些材料可以形成具有充分彈性和剛性的薄板形絕緣部件。因此絕緣部件14容易制作和配置。另外，因?yàn)榻^緣部件14形成薄板形，所以熱響應(yīng)元件10和彈簧片9之間的空間可以減小到最小，因而熱量可以從彈簧片9迅速傳送到熱響應(yīng)元件10上。此外，因?yàn)榻^緣部件14具有充分的彈性，所以它不影響熱響應(yīng)元件10和彈簧片9的操作。
在上述實(shí)施例中，絕緣部件14插放在熱響應(yīng)元件10和螺釘13之間，也插在連接片11和支承件6的安裝部分6A之間?；蛘?，它可以只插在熱響應(yīng)元件10和螺釘13之間，在這種結(jié)構(gòu)中也能獲得期望的效果。
上述的說明和附圖僅例示說明了本發(fā)明的原理，不能認(rèn)為具有限制的意義。此領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以明顯看出，可以進(jìn)行各種改變和更動。而所有這些改變和更動則屬于本發(fā)明的精神，并包含在所附權(quán)利要求確定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱保護(hù)器，它包括一個具有一開口端部的外罩、一個氣密封閉所述外罩開口端部的端板和一個封在所述外罩中的開關(guān)機(jī)構(gòu)，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)包括一個固定配置在所述端板側(cè)面的固定觸點(diǎn)、一個其一端部固定配置在所述端板側(cè)面的金屬支承件、一個彈簧片和一個熱響應(yīng)元件，該彈簧片具有預(yù)先確定的電阻值，其一個端部在靠近所述金屬支承件固定在所述端板側(cè)面的那一端固定在該所述金屬支承件上，該熱響應(yīng)元件用熱變形材料制作，它包括一個彎曲部分，該彎曲部分響應(yīng)環(huán)境溫度的變化變成凹形和凸形，所述熱響應(yīng)元件的一個端部在靠近所述彈簧片的另一個端部處連接在該彈簧片上，所述熱響應(yīng)元件另一端的側(cè)面上具有一個可動觸點(diǎn)，該可動觸點(diǎn)可與所述固定觸點(diǎn)接觸或分開，在所述金屬支承件的另一端部側(cè)提供一個安裝部分，以便安裝所述彈簧片的自由端部，使該自由端部可以在所述安裝部分反抗所述彈簧片彈力的方向上進(jìn)行傾斜運(yùn)動，所述熱響應(yīng)元件在靠近所述彈簧片的自由端部處連接到該彈簧片上，在所述金屬支承件上設(shè)置一個金屬校正部件，用于校正所述熱響應(yīng)元件的彎曲部分形成凹陷和凸起的操作溫度，所述校正部件以預(yù)定的壓力壓靠在所述熱響應(yīng)元件的彎曲部分上，壓力如此作用，使得由所述可動觸點(diǎn)加在所述固定觸點(diǎn)上的接觸壓力和由所述彈簧片的自由端加在所述安裝部分上的接觸壓力都增加，該熱保護(hù)器的特征在于，在所述熱響應(yīng)元件和所述校正部件之間插放一個第一絕緣件，使它們彼此之間形成電絕緣。
2.一種如權(quán)利要求1所述的熱保護(hù)器，其特征在于，在所述金屬支承件的安裝部分和所述彈簧片的自由端部之間插入一個第二絕緣件，使它們彼此之間形成電絕緣。
3.一種如權(quán)利要求2所述的熱保護(hù)器，其特征在于，在所述彈簧片和所述熱響應(yīng)元件之間插放一個金屬連接片，將它們連接在一起，所述第一和第二絕緣件由一片薄板形的絕緣材料整體成形，所述薄板形緣緣材料具有開孔，所述連接片穿過該孔，使所述薄板形絕緣材料固定在所述熱響應(yīng)元件的側(cè)面上。
全文摘要
防止電動機(jī)等過熱或流過過大電流的熱保護(hù)器，包括具有開口端的外罩、密封開口端的端板和外罩中的開關(guān)機(jī)構(gòu)。開關(guān)機(jī)構(gòu)包括固定觸點(diǎn)、固定在端板上的金屬支承件、具有預(yù)定電阻的固定在支承件上的彈簧片和響應(yīng)環(huán)境溫度使其彎曲部成凹陷和凸起的熱響應(yīng)元件。元件的一端連于彈簧片，另一端有可動觸點(diǎn)。支承件的一端形成彈簧片自由端的安裝部分，使其可反抗彈簧彈力傾斜運(yùn)動。支承件上有校正元件操作溫度的螺釘。熱響應(yīng)元件和螺釘之間插入電絕緣件上，使它們彼此電絕緣。
文檔編號H01H61/04GK1114782SQ9510145
公開日1996年1月10日 申請日期1995年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月1日
發(fā)明者水谷靖和, 小關(guān)秀樹 申請人:株式會社生方制作所