[发明专利]热响应电开关

说明书

技术领域

本发明关注涉及采用诸如双金属元件的热致动器的热响应电开关的改进，尤其但不是专门地关注在电机的过热保护中所采用的热响应开关。

背景技术

已知采用双金属致动器的许多种电开关，同样已知许多不同形式的双金属开关致动器。早期的双金属开关仅采用平面双金属刀片，其响应于温度变化相对缓慢地移动，且在开关中引起了电弧(arcing)问题。快动(snap-acting)双金属致动器的开发提供了本领域中的一重大进步，所述快动双金属致动器被构造为能够在相对弯曲的配置之间以快动作移动的中凹的双金属元件。已知各种形式的快动双金属致动器，诸如例如在GB-A-600055，GB-A-657434，GB-A-1064643，GB-A-1542252和GB-A-2124429中所公开的那些。

同样，已知采用这样的双金属致动器的各种形式的电开关；例如上述的GB-A-2124429公开了在电流灵敏式开关中利用梨形快动双金属致动器，其中通过穿过其的电流的流动对双金属的加热被设计成在电流过载的情形中使开关跳闸。

在WO-A-92/20086中，描述了采用快动双金属致动器的微型电开关，开关很好地适合于自动制造和安装，且包括很小数量的部件。开关包括模制的塑料主体部，其在其中捕获了第一和第二端子导体；快动双金属致动器固定至两个导体中的一个上，且支撑一接触件，其构成了开关的活动接触件且被布置用于与两个导体中的另一个以切换操作协同操作。另外描述了提供银或银合金涂层(例如在WO-A-92/14282中所描述的银锑涂层)到端子导体上的可能性，该端子导体与通过双金属支撑的移动开关接触件共同操作，以便在不需要连接分离的接触件至导体的情况下使得能够利用另外的平面导体。为了提高开关的电流灵敏度，进一步地公开了在开关中提供串联连接的加热元件用于在开关处于关闭状态中时注入热量到双金属致动器中的可能性，在一尤其便利的布置中，这通过使加热元件形成为两个端子导体中的一个或另一个或上述两者的一部分来实现。

在GB-A-2275823中，描述了具有与WO-A-92/20086类似构造的开关，其中模制的塑料主体由聚合的PTC材料形成，使得热响应开关的断开(break)和再启动(remake)特性可以对于特定的应用进行调节。

在GB-A-2280785中，公开了热响应开关的另一种变体，其中为自动组件(一般称为铅框架)专门设计所述部件，由此由连续的金属条压印出大部分部件。焊接、铆接和塑料插件或包覆模制所有可以被以条形式进行且使一起以条形式到达最终组装机器。例如端子配置的变形可以包含在条的形式中，且剩余部分被提前切掉或在最终组装的期间被切掉。GB-A-2280785也处理减小双金属中的工作应力的问题，以增加热响应开关的寿命。

上述专利描述了目的是提供宽范围的电机应用要求的方案的连续改进组装和材料特性的方法，同时有效地使得加工和部件数量最小化。通常，上文专利公开采用使用塑料和聚合物进行最终的开关的制造、组装、电绝缘和隔离以及保护的设计，具体地塑料和聚合物的插入或包覆模制便于金属部件之间的电绝缘。

例如US-A-4476452的其它专利主要依赖于设计中的金属材料且依赖于用于电绝缘电学部件的分离的垫圈。这本身提供了确保热响应开关的分离的部件的刚性和另外使泥土和灰尘进入到热响应开关的工作部件中的问题。在热响应开关在所述设计中还包括串联连接的加热元件时，增加了这些问题。

GB-A-1526275具有形成开关外壳的部件的第一和第二金属板，在它们之间具有绝缘间隔件。双金属传感器焊接至所述板中的一个上，其还具有作用在双金属传感器上的凸出部或突出。

US-A-5268664教导了使用平坦的且薄的绝缘材料以电隔离基底板与盖板。然而，平坦且薄的绝缘材料没有为盖板提供支撑。替代地，基底板上的折部为盖板上的锁紧片提供支撑。具有这样布置的问题是在部件的装配期间通过锁紧片施加的力被传递至基底的折部上，其反过来使得基底板扭曲。基底的扭曲可能对自动调温装置的可靠操作产生不利影响，且可以使得自动调温装置刀片在其设计的操作参数之外工作。

近年来，电机的尺寸、性能和装配方法已经发生改变。在这些电机的过热保护中采用的热响应开关可能在电机的装配期间经历较高的温度，例如无铅焊料的使用已经导致加工温度的升高。

此外，电机变得更小和更轻，因此更加易于过热。另外同时热响应开关期望在电子控制电路旁边运行，其可能在故障状态时需要更长的激励时间，从而使得电子控制装置在双金属切换之前运行通过预定的逻辑序列。