專利名稱：熱敏開關的制作方法
熱敏開關 本公開內容涉及熱敏開關。熱敏開關可用于保護連接到電源的電氣設備免受由于有缺陷的電接觸，例如開關觸點或接線端子，的過熱所導致的電氣火災的侵害。具體地，熱敏開關可接近電插頭、插座、 開關或螺絲端子等設置以檢測由有缺陷的接觸所導致的溫度的過分增加。當檢測到溫度的過分增加時，熱敏開關導致中斷電源。熱敏開關可以是包括第一導電端子和第二導電端子的裝置，第一導電端子和第二導電端子被配置成使得所述裝置在第一狀態下是非導電的，并且在第二狀態下響應于檢測到的預定的溫度而導電。預定的溫度一方面遠高于在正常操作期間出現的溫度，另一方面遠低于可導致電氣火災的溫度。熱敏開關的第一端子和第二端子可以連接到地和中性導體或者連接到地和帶電導體，以便當裝置處于導電狀態時產生故障，該故障使剩余電流檢測器發生錯誤以中斷電源。WO 2006/125996A1公開了當熱積聚發生時能夠進行檢測的熱敏開關。在一實施方式中，端子被電氣絕緣隔離物隔開，電氣絕緣隔離物由在預定的溫度下熔化的材料組成，使得當隔離物熔化時，第一端子和第二端子在偏置力的作用下彼此接觸，從而激活熱敏開關。 這樣的可熔材料由于其可精確定義的和已知的熔點在原則上非常適用于熱敏開關。然而， 包括這樣的電氣絕緣隔離物的熱敏開關需要較大的偏置力，用于確保當隔離物熔化時第一端子和第二端子彼此可靠地接觸。這么大的偏置力可以在絕緣隔離物達到其熔化溫度之前改變該絕緣隔離物的狀態，因此隨著時間推移減小了絕緣隔離物的可靠性。本公開內容的一個目的是提供一種新穎和改進的熱敏開關，這種熱敏開關具有明確定義的活化溫度(activation temperature)。因此，本公開內容提供一種熱敏開關，該熱敏開關包括第一和第二導電端子以及例如壓縮彈簧構件的可預壓的導電連接裝置。該連接裝置在壓縮狀態最多與第一端子和第二端子中的一個接觸，并且在釋放狀態電連接第一端子和第二端子。該熱敏開關還包括固位裝置(retainer device)，固位裝置使連接裝置保持在壓縮狀態下。固位裝置包括固位材料，固位材料在預定的溫度或高于預定的溫度熔化，用于將連接裝置釋放到釋放狀態。具體地，連接裝置被不可逆地釋放到釋放狀態。在連接裝置的壓縮狀態下，第一端子和第二端子通過在連接裝置和第一端子與第二端子中的至少一個之間的空腔彼此電氣絕緣。本公開內容的熱敏開關包括可預壓的連接裝置，該連接裝置通過固位材料在低于預定溫度的溫度下被固位在壓縮狀態下。在較高的溫度下，固位材料熔化并將連接裝置釋放到釋放狀態。在釋放狀態下，連接裝置被可靠地電氣連接到第一端子和第二端子。對比現有技術的熱敏開關，在熱敏開關的非導電狀態下，第一端子和第二端子之間的電氣絕緣通過空腔而不是通過可熔材料來提供。在這方面，空腔，例如空氣間隙，代替可熔材料。具體地，在熱敏開關的非導電狀態下，不存在會在預定的溫度或高于預定的溫度熔化并充當位于連接裝置和第一端子與第二端子之間的隔離物的電氣絕緣材料。因而，連接裝置需要較低的偏置力。此外，不存在剩余的固位材料保留在第一端子和第二端子之間以阻止第二狀態下的熱敏開關的導電性的風險。
一方面，固位裝置包括優選地與端子分開形成的第一鄰接構件(abutment member)和第二鄰接構件，其中，在連接裝置的壓縮狀態下，連接裝置被預壓在第一鄰接構件和第二鄰接構件之間。在壓縮狀態下，第一鄰接構件和第二鄰接構件用固位材料被固定地彼此附接。因而，固位裝置(忽略固位材料)可以是至少兩件式的裝置。另一方面，第一鄰接構件和第二鄰接構件分別包括套筒構件和銷構件。導電軸環與套筒構件整體地形成并且導電頭與銷構件整體地形成，用于連接裝置的鄰接。可選地，軸環和頭可分別固定地附接到套筒構件和銷構件。優選地，至少在連接裝置的壓縮狀態下，銷構件被至少部分地容納在套筒構件中。套筒構件因此可充當銷構件的導引裝置。優選地， 在連接裝置的壓縮狀態下，在套筒構件和銷構件之間形成了環狀間隙。該環狀間隙至少部分地被固位材料填充。這樣的布置由于固位材料可(以液相)簡單地澆注到套筒構件中這一事實而容易制造。又一方面，第一鄰接構件和第二鄰接構件分別包括第一附接部分和第二附接部分，用于第一鄰接構件和第二鄰接構件彼此附接。至少在連接裝置的壓縮狀態下，第一附接部分和第二附接部分被容納在連接裝置中。優選地，第一附接部分和第二附接部分分別對應以上所提到的套筒構件和銷構件。另一方面，第一鄰接構件和第二鄰接構件在固位材料熔化時被連接裝置分開。又一方面，在連接裝置的釋放狀態下，連接裝置通過第一鄰接構件和第二鄰接構件電氣接觸第一端子和第二端子。因而，不需要為了確保在第二狀態下第一端子和第二端子之間的電氣連接讓連接裝置直接接觸第一端子和第二端子。優選地，分別通過以上所提到的軸環和頭建立非直接接觸。固位材料可以包括導電材料。因而，即使萬一在熱敏開關的導電狀態下，固位材料一方面進入連接裝置和固位裝置之間，并且另一方面進入第一端子和第二端子之間，這將不會構成問題，因為第一端子和第二端子之間的電通路不會被堵塞。熱敏開關可包括與連接裝置串聯連接的電阻器，具體為PTC熱敏電阻器和/或可熔電阻器。當熱敏開關連接到地和帶電導體時可以使用額外的電阻器以避免帶電導體與地的短路。優選地，電阻器被配置成使得當拉開以上所提到的第一鄰接構件和第二鄰接構件時通過連接裝置移動電阻器。其他方面，在連接裝置的壓縮狀態下，連接裝置被固位裝置約束。優選地，連接裝置和固位裝置形成熱敏開關的多部分組件，具體地為三部分組件， 其中，在連接裝置的壓縮狀態下，組件被固定地附接到第一端子和第二端子中的一個。到第一端子或第二端子的附接可通過固位材料提供。可選地，組件可以在第一端子和第二端子之間移動，具體地可沿著熱敏開關的軸自由移動。另一方面，熱敏開關包括外殼，所述外殼包圍在第一端子和第二端子之間形成的內部空間。固位裝置和連接裝置被容納在內部空間中。優選地，第一端子和第二端子分別包括第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋和第二端蓋分別封閉外殼的開放的第一前端面和與第一前端面相對的開放的第二前端面。本公開內容還涉及電氣設備，所述電氣設備至少包括接地端子和中性端子或者接地端子和帶電端子，并且還包括如以上所說明的熱敏開關，其中所述熱敏開關的第一端子連接到接地端子，所述熱敏開關的第二端子連接到中性端子或帶電端子。CN 102549698 A
根據在此提供的描述，進一步的適用性領域將變得明顯。應該理解的是，描述和具體的示例意在只為了說明的目的而不意在限制本公開內容的范圍。在此描述的附圖只為了說明目的而不意在以任何方式限制本公開內容的范圍。
圖1是根據本公開內容的熱敏開關的截面圖，其中熱敏開關的連接裝置處于壓縮狀態。圖2是圖1的熱敏開關的截面圖，其中連接裝置處于釋放狀態。下面的描述在本質上僅是示例性的且不意在限制本公開內容、應用或用途。應該理解的是，相應的參考數字在附圖中始終指示相似的或相應的部件和特征。現在參考圖1，其示出了伸長的、通常開放的熱敏開關。熱敏開關包括電氣絕緣殼體，電氣絕緣殼體包括管狀外殼12，該管狀外殼12包圍在殼體的第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16之間形成的內部空間，所述殼體的第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16被提供用于封閉外殼12的開放的第一前端面和第二前端面。例如，管狀外殼12可以由陶瓷或塑料制成。第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16充當第一端子和第二端子，通過所述第一端子和第二端子熱敏開關可以連接到地和中性導體或者連接到地和帶電導體(未示出)。熱敏開關可以設置在接近于連接到電源的電氣設備的電氣觸點，以檢測可能由有缺陷的接觸所導致的溫度的過分增加。組件18被容納在殼體12、14、16內。組件18包括被設計成螺旋彈簧20的連接元件以及固位裝置對、26、36。螺旋彈簧20可以由不銹鋼或類似物制成。固位裝置對、26、 36包括導電的第一鄰接構件M和第二鄰接構件26。第一鄰接構件M包括套筒(或金屬箍)28以及圓周軸環30，該圓周軸環30在套筒觀面向第一金屬端蓋14的一端處與套筒 28整體地形成，并從套筒觀放射狀地向外延伸。第二鄰接構件沈包括銷32和頭34，頭34 在銷32面向第二金屬端蓋16的一端處與銷32整體地形成。銷32至少部分地容納在套筒 28內。銷32和套筒28依次容納在螺旋彈簧20內。圖1示出了螺旋彈簧20的壓縮狀態，其對應熱敏開關的非激活、非導電狀態。在螺旋彈簧20的壓縮狀態下，螺旋彈簧20被預壓在軸環30和頭34之間。充當以上所提到的鄰接構件對、26的第一附接部分和第二附接部分的套筒觀和銷32用固態的、導電的固位材料36固定地彼此附接，用于制造熱敏開關的固位材料36被澆注到在套筒觀和銷32 之間形成的環狀間隙中。理所當然地，固位材料36被加熱到高于其熔點的溫度以使得該固位材料能夠進行澆注。因而，螺旋彈簧20通過固位裝置M、26、36被約束在預壓狀態。螺旋彈簧20和固位裝置M、26、36在熱敏開關的非激活狀態下被不可分離地彼此耦合。固位材料36可以是金屬化合物或金屬合金，優選為無鉛(Pb)的金屬化合物或金屬合金，其具有范圍為50°C到200°C的共晶熔化溫度，例如，銦鉍合金具有例如72°C的熔化溫度。另外，組件18通過固位材料36被固定地附接到第一金屬端蓋14，以防止組件18 在以上提到的管狀外殼12的內部空間內移動。然而，組件18不接觸第二金屬端蓋16。相反，組件18通過在組件18和第二金屬端蓋16之間形成的空腔38與第二金屬端蓋16電氣絕緣。可選地，組件18可以在管狀外殼12內移動或者固定地附接到管狀外殼12，使得空腔 38形成在組件18的兩側。優選地，空腔38用空氣填充。優選地，空腔38具有2kV或更大的擊穿電壓，特別是3kV或更大的擊穿電壓。
固位材料36在預定的溫度或高于預定的溫度熔化。當固位材料36熔化時，固位材料36的固位屬性消失，這允許螺旋彈簧20推開組件18并不可逆地去壓縮成為在圖2中示出的釋放狀態，該釋放狀態對應熱敏開關的激活的、導電狀態。在螺旋彈簧20的釋放狀態下，鄰接構件對、26彼此分離并通過螺旋彈簧20推開彼此，使得套筒觀的軸環30和銷 32的頭34緊貼第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16。而空腔38則消失。包括以前的空腔38、被外殼12包圍、并在第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16之間形成的內部空間現在被延伸的組件18完全占據。在圖2中，在中斷電源之后再次凝固到電氣設備的固位材料36的第一部分和第二部分分別粘接到第一鄰接構件M和第二鄰接構件26。然而，在熱敏開關的激活狀態下，固位材料36的任何其他的布置或擴展是可能的。優選地，在螺旋彈簧20的釋放狀態下，螺旋彈簧20仍被預壓以確保在第一金屬端蓋14和軸環30、軸環30和螺旋彈簧20、螺旋彈簧20和頭34、以及頭34和第二金屬端蓋 16中的每一對之間的低接觸電阻。因而，在螺旋彈簧20的釋放狀態下，螺旋彈簧20通過軸環30和頭34電氣連接到第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16。結果，第一金屬端蓋14和第二金屬端蓋16被彼此電氣連接，即熱敏開關20處于導電狀態下，可以利用該狀態使剩余電流檢測器發生錯誤以中斷電源。另外，組件18可以包括與螺旋彈簧20串聯連接的電阻器22。電阻器22可以是熱敏電阻器，特別是陶瓷PTC(正溫度系數)的熱敏電阻器，其可以限制某一時間范圍中的電流。電阻器22還可以是能夠中斷某一幅度的電流水平的正常的線性電阻器或可熔電阻器。 優選地，如果熱敏開關連接在地和帶電導體之間，使用電阻器22以將故障電流限制在預定值。如果熱敏開關連接在地和中性導體之間則可以省略電阻器22。原則上，設計與以上所描述的使用螺旋彈簧的熱敏開關類似的熱敏開關也將是可行的，然而其中，省略如以上所描述的固位裝置并且空腔用電氣絕緣隔離物填充，所述電氣絕緣隔離物由在預定的溫度熔化的材料組成。然而，這樣的設計是沒有優勢的。這是由于以下事實如果盡管隔離物已熔化但剩余的電氣絕緣隔離物保持在螺旋彈簧與第一端子和第二端子中的至少一個之間，那么這樣的開關易受故障影響。這還由于以下事實這樣的電氣絕緣隔離物在達到其預定的熔化溫度之前可以改變或減少其厚度，從而降低了元件的長期可靠性。根據前面的描述，本領域中的技術人員現在可以意識到，本公開內容的廣泛教導可以用多種形式實現。因此，雖然已經結合其具體的示例描述了本公開內容，但本公開內容的真正范圍不應該被如此限制，因為根據對附圖、說明書和以下的權利要求的研究，對熟練的實踐者來說很明顯有其他的修改。
權利要求
1.一種熱敏開關，其包括第一導電端子(14)和第二導電端子(16)以及例如壓縮彈簧構件的可預壓的導電連接裝置00)；所述連接裝置OO)在壓縮狀態下最多接觸所述第一端子(14)和所述第二端子(16)中的一個，并且在釋放狀態下電氣連接所述第一端子(14) 和所述第二端子(16)；并且所述熱敏開關還包括固位裝置(對、26、36)，所述固位裝置04、 26,36)使所述連接裝置OO)固位在所述壓縮狀態；所述固位裝置04J6、36)包括固位材料(36)，所述固位材料(36)在預定的溫度或高于預定的溫度熔化，用于優選地不可逆地將所述連接裝置OO)釋放到所述釋放狀態；其中在所述連接裝置OO)的所述壓縮狀態下，所述第一端子(14)和所述第二端子(16)通過在所述連接裝置OO)和所述第一端子(14)與所述第二端子(16)中的至少一個之間形成的空腔(38)彼此電氣絕緣。
2.根據權利要求1所述的熱敏開關，其中所述固位裝置04、沈、36)包括優選地與所述端子(14、16)分開形成的第一鄰接構件04)和第二鄰接構件06)；并且其中，在所述連接裝置OO)的所述壓縮狀態下，所述連接裝置OO)被預壓在所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06)之間；在所述壓縮狀態下，所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件 (26)用所述固位材料(36)被固定地彼此附接。
3.根據權利要求2所述的熱敏開關，其中所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06)分別包括套筒構件08)和銷構件(32)；導電軸環(30)，其與所述套筒構件08) 整體地形成；以及，導電頭(34)，其與所述銷構件(32)整體地形成，用于所述連接裝置OO) 的所述鄰接。
4.根據權利要求3所述的熱敏開關，其中，至少在所述連接裝置OO)的所述壓縮狀態下，所述銷構件(32)被至少部分地容納在所述套筒構件08)中。
5.根據權利要求4所述的熱敏開關，其中在所述連接裝置OO)的所述壓縮狀態下，在所述套筒構件08)和所述銷構件(32)之間形成環狀間隙；所述環狀間隙至少部分地被所述固位材料(36)填充。
6.根據權利要求2到5中的任一項所述的熱敏開關，其中所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06)分別包括第一附接部分08)和第二附接部分(32)，用于所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06)彼此的所述附接；并且其中，至少在所述連接裝置 (20)的所述壓縮狀態下，所述第一附接部分08)和所述第二附接部分(3 被容納在所述連接裝置00)中。
7.根據權利要求2到6中的任一項所述的熱敏開關，其中一旦所述固位材料(36)熔化，所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06)被所述連接裝置00)分開。
8.根據權利要求2到7中的任一項所述的熱敏開關，其中，在所述連接裝置00)的所述釋放狀態下，所述連接裝置OO)通過所述第一鄰接構件04)和所述第二鄰接構件06) 電氣接觸所述第一端子(14)和所述第二端子(16)。
9.根據任一項前述權利要求所述的熱敏開關，其中所述固位材料(36)包括導電材料。
10.根據任一項前述權利要求所述的熱敏開關，其中所述熱敏開關包括電阻器02)， 特別是PTC熱敏電阻器和/或可熔電阻器，所述電阻器與所述連接裝置OO)串聯連接。
11.根據任一項前述權利要求所述的熱敏開關，其中，在所述連接裝置OO)的所述壓縮狀態下，所述連接裝置OO)被所述固位裝置04、沈、36)約束。
12.根據任一項前述權利要求所述的熱敏開關，其中所述連接裝置OO)和所述固位裝置04、沈、36)形成所述熱敏開關的多部分組件(18)；并且其中，在所述連接裝置00)的所述壓縮狀態下，所述組件(18)被固定地附接到所述第一端子(14)和所述第二端子(16) 中的一個，或者可在所述第一端子(14)和所述第二端子(16)之間移動。
13.根據任一項前述權利要求所述的熱敏開關，其中所述熱敏開關包括電氣絕緣外殼 (12)，所述電氣絕緣外殼(1 包圍在所述第一端子(14)和所述第二端子(16)之間形成的內部空間；所述固位裝置04、沈、36)和所述連接裝置OO)被容納在所述內部空間中。
14.根據權利要求13所述的熱敏開關，其中所述第一端子(14)和所述第二端子(16) 分別包括第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋和所述第二端蓋分別封閉所述外殼(12)的開放的第一前端面和與所述第一前端面相對的開放的第二前端面。
全文摘要
一種熱敏開關，其包括第一和第二導電端子以及例如壓縮彈簧構件的可預壓的導電連接裝置。該連接裝置在壓縮狀態下最多與第一端子和第二端子中的一個接觸，并且在釋放狀態下電氣連接第一端子和第二端子。熱敏開關還包括固位裝置，該固位裝置使連接裝置固位在壓縮狀態。固位裝置包括固位材料，該固位材料在預定的溫度或高于預定的溫度熔化，用于將連接裝置釋放到釋放狀態。在連接裝置的壓縮狀態下，第一端子和第二端子通過在連接裝置和第一端子與第二端子中的至少一個之間形成的空腔彼此電氣絕緣。
文檔編號H01H37/76GK102549698SQ201080038377
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者布魯諾·凡貝內登 申請人:維斯海電阻器比利時有限公司