熱應力開關的製作方法
2023-09-20 11:09:25 1
專利名稱：熱應力開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱應力開關，特別是涉及一種利用雙金屬(バイメタル)片的熱應力使可動接點反轉來開關電接點的開關結構。
背景技術：
熱應力開關設有以將多片熱膨脹係數不同的金屬粘合的熱應力元件(雙金屬片)作為可動片的可動電極、和與該可動電極一起構成常閉接點形的迴路的固定電極，與電器迴路連接並對該電器進行保護。
即，與電器的迴路連接的熱應力開關，當流過該電器的電流過大、周圍溫度異常升高時，由於具有利用雙金屬片的彎曲反轉作用打開開關接點的結構，所以可切斷對電器的供電。而且，由於通過切斷對電器的供電而降低周圍的溫度，雙金屬片自動恢復，開關接點再次閉合，再次開始供電，在起到防範危險的作用的同時，可以使電器恆定地在規定的溫度範圍內工作。
這種現有的熱應力開關的結構表示在圖8和圖9中。圖8是拆下蓋體的狀態的平面圖，圖9是雙金屬片的平面圖。
作為現有的熱應力開關的結構，在由合成樹脂等絕緣材料形成的有底箱形的殼體21的內底面上，成一定間隔地對向配置由導電性金屬構成的一對固定端子22、23。在一個固定端子22上形成固定接點24，在另一個固定端子23上，在一端側呈懸臂狀固定著固定有可動接點25的雙金屬片26。
並且，前述可動接點25，以可與前述固定接點24接通、分離的方式離開一定距離地對向配置，並且，在前述雙金屬片26上，在中央形成穹頂狀的反轉部26a，該反轉部26a以可以根據溫度的變化而反轉的方式形成。另外，在通常的狀態下，前述可動接點25與前述固定接點24接觸，開關迴路形成接通狀態。
並且，前述雙金屬片26由雷射焊接的方法固定到前述固定端子23上，作為該雷射焊接的位置，經由前述反轉部形成於與前述可動接點25對向的另一端側上。並且，雖然圖中未示出，但是以覆蓋容納前述雙金屬片26的殼體21的開口部的方式安裝有板狀的蓋體。
在將前述雙金屬片26固定在前述固定端子23上的情況下，固定前述可動接點25的前述雙金屬片26，使用雙金屬吸引夾具等定位在前述殼體21的規定位置上，與重疊組裝到前述固定端子23上，在下一工序中，從殼體21的上面側利用雷射照射裝置進行雷射焊接、組裝。
在這種情況下，利用設置在前述殼體21中的限位用槽部21a、和設置在前述雙金屬片26上的限位用凸起部26b，前述雙金屬片26限制向與前述反轉部26a的反轉方向相交的方向的轉動。
在將熱應力開關安裝到電器上的情況下、或者在向裝有熱應力開關的電器安裝其它構件的情況下，存在使用超聲波熔焊的情況。在這種情況下，上述現有的熱應力開關，由於利用雷射焊接進行前述雙金屬片26的固定，在結構上焊接點小，所以存在這樣的問題，即，由於超聲波振動使前述雙金屬片26旋轉，與樹脂製成的前述殼體21的內壁接觸並利用振動能量使接觸部分熔融，從而將前述可動接點25剝離。並且，為了不因振動而旋轉，還產生了增加焊接的部位，使組裝變得複雜的問題。
發明內容
因此，本發明用以解決上述問題，其目的是提供一種在進行超聲波熔焊時可以防止雙金屬片旋轉，並且組裝容易的熱應力開關結構。
為了解決上述課題，在本發明中，作為第一個方案，其特徵為，包括有底狀的殼體；配置在該殼體內底面上的固定接點；具有可根據溫度反轉的反轉部的、在一端側固定有可與前述固定接點接觸和分離的可動接點的雙金屬片；與該雙金屬片的另一端側重合併呈懸臂狀固定、並且配置在前述殼體內底面上的固定端子；在前述殼體中，形成限制構件，所述限制構件由金屬材料製成，與前述雙金屬片的外邊緣部接觸，以限制前述雙金屬片向與前述反轉部的反轉方向相交的方向旋轉移動。
並且，作為第二個方案，其特徵為，在呈懸臂狀固定在與固定於前述雙金屬片的一端側上的前述可動接點相反的一側的前述固定端子上的另一端側的固定部附近，形成前述限制構件。
並且，作為第三個方案，其特徵為，前述限制構件與前述固定端子形成一體。
並且，作為第四個方案，其特徵為，在前述雙金屬片上形成向下彎曲的凸片，並且，在前述固定端子上形成切除一部分的開口部，通過將前述凸片配合到前述開口部中，對前述雙金屬片的旋轉移動進行限制。
並且，作為第五個方案，其特徵為，在前述固定端子的開口部上形成相互對向的一對臂部，該臂部向前述雙金屬片的凸片方向變形，利用前述臂部夾住前述凸片。
圖1是表示作為本發明的一個實施例的熱應力開關的將蓋體拆去的狀態的平面圖。
圖2表示本發明中的圖1的2-2線的剖視圖。
圖3表示本發明的圖1的3-3線的剖視圖。
圖4表示固定本發明的可動接點的狀態的雙金屬片的平面圖。
圖5表示固定本發明的可動接點的狀態的雙金屬片的正面圖。
圖6表示本發明的固定端子的平面圖。
圖7表示本發明的固定端子的正面圖。
圖8表示現有的熱應力開關的拆去蓋體的狀態的平面圖。
圖9表示固定現有的可動接點的狀態的雙金屬片的平面圖。
具體實施例方式
下面，在圖1至圖7中表示本發明的實施例。圖1是拆去熱應力開關的蓋體的狀態的平面圖，圖2是圖1的2-2線的剖視圖，圖3是圖1的3-3線的剖視圖，圖4是固定可動接點的狀態的雙金屬片的平面圖，圖5是同一情況的正面圖，圖6是固定端子的平面圖，圖7是同一情況的正面圖。
在圖中，殼體1由合成樹脂等絕緣材料形成上面開口的箱形。在該殼體1的內底部配置後面所述的各端子，各個端子的一端部從殼體1的兩側面引出到外面。並且，在前述殼體1的內底面的中央，設置從該內底面呈半球狀突出的支撐凸起部1a。
並且，在前述殼體1的一端側上形成長方形的槽部1b，後面所述的雙金屬片5的支撐片部5b配合在該槽部1b中以進行導向。
並且，在前述殼體的底部，設置從外底面側到達後面所述的各端子的裡面的導向孔1c、1d。在各端子嵌入成型到前述殼體1內的情況下，該導向孔1c、1d成為為了對各端子進行定位而設置在成型金屬模中的導向銷的軌跡。
第一端子2由黃銅等導電性金屬材料形成平板狀。在該第一端子2的一端側，設置由在前述殼體1的內底面露出的小圓形平面構成的固定接點3，在該第一端子2的另一端側，設置從前述殼體1的側面向外側導出並連接到其它電器的迴路等上的連接端子部2b上。
並且，在前述第一端子2上，在前述固定接點3和前述連接端子2b之間，於前述固定接點3附近設置寬度較寬的窗口部2c。該窗口部2c形成於前述第一端子2的長度方向的通過前述固定接點3的中心線上，並且，在前述第一端子2的寬度方向上，以前述窗口部2c的寬度比前述固定接點3的外周寬度大的方式形成。並且，前述窗口部2c以與前述固定接點3的外周重合併包圍的方式形成切口。
並且，在前述第一端子2上，在包含前述窗口部2c的部分上設置傾斜部(圖中未示出)，通過該傾斜部將前述固定接點3和前述連接端子部2b連接起來。在前述第一端子2安裝在前述殼體1上的情況下，前述傾斜部分埋設並安裝在前述殼體1的內底部中。
作為固定端子的第二端子4，同樣由黃銅等導電性金屬材料形成平板狀。在該第二端子4的一端側上，通過加壓等使壁厚不等，形成突出部4a，該突出部4a構成固定後面所述的雙金屬片5的一端部的熔焊部。並且，在該第二端子4的另一端側上，設置連接端子部4b，該連接端子部4b從前述殼體1的側面部向外側導出並連接到其它電器迴路上。
並且，在前述第二端子4上，在固定後面所述的雙金屬片5的前述突出部4a和前述連接端子部4b之間，於前述突出部4a的附近設置寬度較寬的窗口部4c。該窗口部4c形成於前述第二端子4的長度方向的通過前述突出部4a的中心線上，並且，在前述第二端子4的寬度方向上，以前述窗口部4c的寬度比前述突出部4a的寬度大的方式形成。並且，前述窗口部4c以與前述突出部4a的外周重合併大致包圍的方式切割形成。
並且，在前述窗口部4c中，形成從前述突出部4a的外周部向前述窗口部4c內延伸的一對臂部4d、4d，在該一對臂部4d、4d之間，設置呈方形形狀切割的開口部4e。即，在前述窗口部4c內夾住前述開口部4e地對向形成前述一對臂部4d、4d。後面所述的雙金屬片5的凸片5c插入到前述開口部4e中，並且與前述一對臂部4d、4d接合併且，在前述第二端子4中，在含有前述窗口部4c的部分上設置傾斜部分4f，通過該傾斜部分4f將固定後面所述的雙金屬片5的突出部4a和前述連接端子部4b連接起來。在前述第二端子4安裝在前述殼體1上的情況下，前述傾斜部4f部分埋設安裝在前述殼體1的內底部中。
雙金屬片5，例如是將由電阻高的材料構成的高膨脹材料、和電阻低的材料構成的低膨脹材料至少兩種以上熱膨脹率不同的金屬材料層疊結合呈平板狀而構成的。在構成該雙金屬片5的自由端的一端側上，利用電焊等方法固定可以與前述固定接點3接觸和分離的、由銀和氧化錫的混合物等構成的可動接點6，另一方面，另一端側藉助雷射焊接等方法固定在設置於前述第二端子4上的前述突出部4a上。在這種情況下，前述第二端子4和前述雙金屬片5的另一端側的結合位置，由於不是與整個面而僅與前述突出部4a部分地結合，在前述雙金屬片5進行反轉的情況下，不會損害動作的特性。
並且，在前述雙金屬片5的中央部上，形成用於輔助反轉運動的隆起的穹頂狀反轉部5a，通過形成該反轉部5a，前述雙金屬片5的溫度特性、即根據溫度進行的反轉運動可以可靠地進行。
並且，在前述雙金屬片5的另一端側，在比與前述第二端子4固定的位置更靠外的位置上，形成向著與前述反轉部5a的形成位置相反的一側延伸的支撐片部5b。該支撐片部5b，沿著相對於連接前述可動接點6和與前述第二端子4的固定部的中心線正交的方向，並且分別與平面方向相對地成對延伸出來的狀態形成。
並且，在前述支撐片5b的中央，在下方形成大致呈直角彎曲的凸片5c，該凸片5c插入到設置在從前述殼體1的前述槽部1b露出的前述第二端子4的窗口部4c上的前述開口部4e中，並與一對前述臂部4d、4d接合，藉此，前述雙金屬片5定位於前述殼體1中。
並且，在前述雙金屬片5的反轉部5a和前述支撐片部5b之間，形成作為與前述第二端子4結合的部位的平坦部5d，該平坦部5d和前述第二端子4的突出部4a熔接並固定在一起。
在這種情況下，前述支撐片部5b，經由與前述第二端子4的固定部，向與前述反轉部5a的形成位置的相反側延伸設置，因此，在將前述雙金屬片5組裝到前述殼體1中時，可以防止前述雙金屬片5的反轉部5a的變形，可以容易地進行組裝。
並且，在前述支撐片部5b的中央，形成大致呈直角向下方彎曲的凸片5c，該凸片5c插入到設置在前述第二端子4的窗口部4c中的前述開口部4e中，並與一對前述臂部4d、4d接合，因此，可以有效地抑制前述雙金屬片5的旋轉方向的動作，提高定位精度。
並且，前述突片5c和與其配合的前述開口部4e和一對臂部4d、4d，形成於與固定在前述雙金屬片5的一端側上的前述可動接點6相反一側的呈懸臂(片持ち)狀固定的固定部附近，因而，在前述雙金屬片5的前述可動接點6側反轉移動的情況下，不會相互摩擦而產生操作不良，可以可靠地進行限位。
並且，進行前述雙金屬片5的旋轉方向的限位的限制部，由於與作為固定端子的前述第二端子4形成一體，所以不必設置新的限制構件，由於不增加零件數目便可以進行限位，所以可以降低成本。
另外，雖然圖中未示出，由合成樹脂等絕緣材料形成大致板狀的蓋體，安裝在前述殼體1的開口部上，防止灰塵或氣體等對配置在前述殼體1的內部的前述第一、第二端子2、4、前述雙金屬片5、以及前述可動接點6、前述固定接點3等產生影響。
下面，對上述本發明的熱應力開關的組裝進行說明。
首先，對以規定間隔形成進給孔的帶狀金屬板進行壓力成型形成前述第一、第二端子2、4，利用嵌入成型等方法將形成的前述第一、第二端子2、4成一體地埋設在前述殼體1的內底部中，多個殼體1形成呈帶狀連續形成的環帶材料。
接著，利用雙金屬片組裝夾具吸引保持前述雙金屬片5的平坦部5d，在前述殼體1內，前述固定接點3和可動接點6對向，且以一端部與前述第二端子4的突出部4a重合的狀態組裝前述雙金屬片5。這時，在前述雙金屬片5上，在與前述可動接點6的固定方向相反側，形成沿著與長度方向正交的方向延伸的支撐片部5b，通過將該支撐片部5b配合到前述殼體1的前述槽部1b中，在前述殼體1內對前述雙金屬片5進行導向。
這時，設置在前述雙金屬片5上的前述突片5c，插入到設置在前述第二端子4的窗口部4c中的前述開口部4e中，並與一對前述臂部4d、4d接合，因而，可以有效地抑制前述雙金屬片5的旋轉方向的運動，提高定位精度。並且，由於結構簡單，所以提高了組裝和操作性能。
並且，這時，根據需要利用加壓等方法使一對前述臂部4d、4d向前述雙金屬片5的前述凸片5c的方向變形，由前述臂部4d、4d夾住前述凸片5c，藉此，可以減小相互間的間隙，可以更牢固地限制前述雙金屬片5的旋轉。
接著，在從前述殼體1的上面開口側起的前述雙金屬片5的一端部的上面，在以熔焊時與實施雙金屬片5的固定和吸熱的接觸板接觸的狀態，從形成於前述殼體1底面上的前述導向孔1c，利用雷射照射裝置對前述固定端子4的底面照射熔焊用的雷射，將前述雙金屬片5結合到前述固定端子4的突出部4a上。
接著，在前述殼體1的開口部上面側上，安裝蓋體，由環帶材料切斷成各熱應力開關並將它們分離，完成組裝。
下面，對上述本發明的熱應力開關的操作進行說明。
在常溫和通常的使用溫度下，相互對向配置的前述可動接點6和前述固定接點3，形成相互接觸並接通接點的狀態。當從該狀態起由於任何原因而使溫度上升時，設置在固定前述可動接點6的前述雙金屬片5上的前述反轉部5a，根據溫度的上升進行反轉運動。這時，與前述雙金屬片5一起驅動固定在前述雙金屬片5上的前述可動接點6，與前述固定接點3分離開，接點形成斷開狀態。在這種情況下，反轉的前述雙金屬片5的前述反轉部5a，其隆起部反轉，向著前述固定接點3的方向、即前述殼體1的內底面的方向突出。
進而，當從該狀態起溫度下降並恢復開始的常溫時，前述雙金屬片5的前述反轉部5a根據溫度的下降而反轉回復，向著與前述固定接點3的方向相反的方向突出，從而，前述可動接點6與前述固定接點3接觸，且接點形成接通狀態，恢復到初始狀態。
如上所述，在本發明的熱應力開關的結構中，前述雙金屬片5的中央部，在根據溫度進行反轉時，形成由於反轉作用而隆起的穹頂狀反轉部5a，因而，可以可靠地進行反轉動作。
並且，在前述殼體1的內底面上設置前述支撐凸起部1a。因此，在溫度下降時，萬一，在由於前述反轉部5a溫度逐漸發生變化(逐漸變冷)而不能反轉恢復的情況下，由於前述反轉部5a與該支撐凸起部1a接觸，所以前述可動接點6和前述固定接點3的接觸保持分離狀態，可以防止在溫度上升時再度反轉的情況下、可動接點6和固定接點3的接點產生振動。
採用上述實施例的結構，作為配置在前述殼體1中的固定端子的前述第二端子4的一部分，與將前述雙金屬片5的一部分彎曲而形成的前述凸片5c接觸，由於前述雙金屬片5設有用於限制向與反轉部5a的反轉方向相交的方向轉動的前述一對臂部4d、4d和開口部4e，所以通過將金屬製成的前述第二端子4和前述雙金屬片5組合在一起，以限制前述雙金屬片5的轉動的接合部的接觸部位彼此均為金屬的方式形成。
因而，在將熱應力開關安裝到電器上的情況下，在向裝有熱應力開關的電器上安裝其它構件的情況下，即使在使用超聲波焊接的情況下，也不會發生這樣的情況，即，因超聲波振動使前述雙金屬片5旋轉，與樹脂製成的前述殼體1的內部接觸並且由于振動能量而使接觸位置熔融，導致前述可動接點6剝離，並且，由于振動不會導致旋轉，不必增加與作為固定端子的前述第二端子4熔接的部位，可以容易地進行組裝。
如上所述，本發明的熱應力開關，包括一個有底狀的殼體，配置在該殼體內底面上的固定接點，具有可根據溫度反轉的反轉部的、在一端側固定有可與前述固定接點接觸和分離的可動接點的雙金屬片，與該雙金屬片的另一端側重合併呈懸臂狀固定、並且配置在前述殼體內底面上的固定端子，在前述殼體中，形成限制構件，所述限制構件由金屬材料製成，與前述雙金屬片的外邊緣部接觸，以限制前述雙金屬片向與前述反轉部的反轉方向相交的方向旋轉移動，因此，利用金屬製成的限制構件與雙金屬片的組合，由於接觸部位彼此均為金屬，所以超聲波焊接時的振動能量不會使接觸部位熔融，可以防止以與固定端子的熔焊部位為中心的雙金屬片的轉動。並且，由於不必增加熔焊部位，所以可以容易地進行組裝。
並且，在呈懸臂狀固定在與固定於前述雙金屬片的一端側上的前述可動接點相反的一側的前述固定端子上的另一端側的固定部附近，形成前述限制構件，因此，即使在雙金屬片的可動接點側反轉的情況下，也不會摩擦而導致操作不良，可以可靠地進行限位。
並且，由於前述限制構件與前述固定端子形成一體，所以可以不增加構件數目而進行限位，可以降低成本。
並且，在前述雙金屬片上形成向下彎曲的凸片，且在前述固定端子上形成切除一部分的開口部，通過將前述凸片配合到前述開口部中，前述雙金屬片對旋轉移動進行限制，因而，結構簡單，提高了組裝、操作性能。
並且，在前述固定端子的開口部上形成相互對向的一對臂部，該臂部向前述雙金屬片的凸片方向變形，利用前述臂部夾住前述凸片，因而，可以減小相互間的間隙，更牢固地限制雙金屬片的旋轉。
權利要求
1.一種熱應力開關，其特徵為，包括有底狀的殼體；配置在該殼體內底面上的固定接點；具有可根據溫度進行反轉的反轉部、在一端側固定有可與前述固定接點接觸和分離的可動接點的雙金屬片；與該雙金屬片的另一端側重合併呈懸臂狀固定、並且配置在前述殼體的內底面上的固定端子；在前述殼體中，形成限制構件，所述限制構件由金屬材料製成，與前述雙金屬片的外邊緣部接觸，以限制前述雙金屬片向與前述反轉部的反轉方向相交的方向旋轉移動。
2.如權利要求1所述的熱應力開關，其特徵為，在呈懸臂狀固定在與固定於前述雙金屬片的一端側上的前述可動接點相反的一側的前述固定端子上的另一端側的固定部附近，形成前述限制構件。
3.如權利要求2所述的熱應力開關，其特徵為，前述限制構件與前述固定端子形成一體。
4.如權利要求3所述的熱應力開關，其特徵為，在前述雙金屬片上形成向下彎曲的凸片，並且，在前述固定端子上形成切除一部分的開口部，通過將前述凸片與前述開口部接合，對前述雙金屬片的旋轉移動進行限制。
5.如權利要求4所述的熱應力開關，其特徵為，在前述固定端子的開口部上形成相互對向的一對臂部，使該臂部向前述雙金屬片的凸片方向變形，利用前述臂部夾住前述凸片。
全文摘要
本發明提供一種在進行超聲波焊接時可以防止雙金屬片的旋轉、並且組裝容易的熱應力開關結構。包括有底狀的殼體(1)；配置在該殼體(1)內底面上的固定接點(3)；具有可根據溫度反轉的反轉部(5a)、在一端側固定有可與前述固定接點(3)接觸和分離的可動接點(6)的雙金屬片(5)，與該雙金屬片(5)的另一端側重合併呈懸臂狀固定、並且配置在前述殼體(1)內底面上的固定端子(4)，在前述殼體(1)中，形成限制構件(4d)，所述限制構件由金屬材料製成，與前述雙金屬片(5)的外邊緣部接觸，以限制前述雙金屬片(5)向與前述反轉部(5a)的反轉方向相交的方向旋轉移動。
文檔編號H01H37/00GK1428805SQ0215753
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月20日 優先權日2001年12月20日
發明者三上功, 桑原秀一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社