電機過載保護器的製作方法

2023-09-22 20:00:10 2

專利名稱：電機過載保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及一種電機保護器，更具體來講，本實用新型涉及一種封閉式電氣斷路裝置。
背景技術：
轉讓給德州儀器公司(Texas Instruments)的第4,706,152號美國專利被結合到本申請中，該專利涉及一種封閉式斷路裝置，該裝置被稱為4TM和5TM。按照國際電工技術委員會(IEC)的60079-15標準(2001-02的第二版)，封閉式斷路裝置是指「包含有一些電氣接觸件的裝置，這些電氣接觸件可被閉合和斷開，且能耐受可能進入到裝置中的可燃氣體或蒸氣的內部爆炸而不發生損壞，且裝置不會將內部爆炸傳播給外部的可燃氣體或蒸氣」。按照上述專利制出的4TM和5TM裝置符合第一版的IEC 60079-15標準，該第一版的標準要求封閉式斷路裝置能經過三次閉合-斷路測試而不會將內部爆炸傳播給外部的可燃氣體或蒸氣。但是，這樣的裝置可能不符合第二版的IEC60079-15標準的要求，第二版的標準要求封閉式斷路裝置能通過10次閉合-斷路試驗。

發明內容
本實用新型的一個目的是提供一種4TM/5TM型裝置，其符合第二版(2001-02)的IEC 60079-15標準。
本實用新型的另一個目的是提供一種內部斷路裝置，其可經受10次閉合一斷路試驗而不會將內部爆炸傳播給外部的可燃氣體或蒸氣。
普通的4TM/5TM型裝置包括一用電絕緣材料製成的基座，在該基座上制有細長的凹陷。一第一接線端被安裝在一第一端，並設置有一接觸件安裝部分，該安裝部分被布置在凹陷中，一固定的接觸件被安裝在該部分上。一可動的細長接觸臂的第一端被固定地安裝在一個與另一接線端相連的安裝部分上。一可動的接觸件被安裝在可動接觸臂的自由端上，並被布置成可移動到與固定接觸件相接合和脫離開的狀態。在細長凹陷的兩端部中間制有一個井孔，並在該井孔中設置了一個加熱器，該加熱器與一落座在基座中且位於井孔上方的恆溫盤保持傳熱關係。恆溫盤適於在被加熱到預先選定的溫度時從一種盤形構造猛然變為相反方向的盤形構造。當恆溫盤猛然變化時，其向可動接觸臂傳遞運動，使得可動接觸件移動而脫離與固定接觸件的接合，由此中斷了經這些接觸件形成的電路通道。一個由電絕緣材料製成的罩蓋被接納在所述基座上，以將開關機構封閉起來。但是，從電接觸件到一些開口之間存在兩條通路，所述的開口位於罩蓋與基座之間的一些位置處，在這些位置處，罩蓋的側壁未與基座形成交指型，或者，未與基座上帶有凹槽的凸緣或罩蓋上類似的塊狀突起閉合起來。這些位置使得保護器殼體外部的可燃氣體能進入到殼體中，且殼體內部的電弧能引燃裝置外部的可燃氣體。圖3和圖6中的線條2a表示的是第一條通路，其從接觸件處直接延伸出，並經過第一接線端板片部分與側壁之間的槽孔/開口，其中的側壁是指基座和罩蓋上槽孔/開口的側壁。第二條通路由線條2b(見圖3)表示，該通路從接觸件處延伸過凹陷的接觸件接納端的背部處的壁。
根據本實用新型的一優選實施方式，通過制出第一、第二多壁屏擋以阻擋電弧從閉合-斷路接觸件處傳播開，而對罩蓋進行了改造。第一多壁屏擋包括一些間隔開的壁部分，它們被接納在第一接線端的安裝部分上，緊鄰著固定接觸件和可動接觸件。根據本實用新型的一個特徵，壁部分形成了一個基本為三角形的構造，該三角形構造是相對於沿與基座底壁平行方向所作的橫截面而言的。該結構還用作減小基座與罩蓋之間空間的體積，由此減少內部爆炸的燃料供應。按照罩蓋的另一種改型，在與基座上對應側壁的拐角部分相互配合的壁上制有一些垂直延伸的缺口，以便於進一步阻擋電弧的傳播。第二多壁屏擋包括另外一組間隔開的壁部分，這些壁部分沿基座的周邊設置，並位於凹陷第一端的一側，用於限制電弧從接觸件向它處傳播，並進一步減小了多餘空間的體積。在本實用新型的另一優選實施方式中，裝置殼體中形成的各種開口被環氧樹脂密封住，以防止任何內部爆炸傳播給外部的可燃氣體。可單獨採用該密封措施，或與上述的罩蓋改造措施一起應用。


通過結合著附圖理解下文對優選實施方式的詳細描述，可清楚地認識到本實用新型的其它目的和特徵，在所有的附圖中，相同的附圖標號所指代的部件或結構特徵都是相同的，在附圖中圖1中的軸測圖表示了4TM/5TM裝置，該視圖是從裝置的上方進行觀察而獲得的；圖2是從相同的位置對圖1所示裝置所作的軸測圖，但該裝置已在圖1的紙面方向上向上旋轉了半圈；圖3a是對裝置的基座所作的俯視圖，圖中，該基座中尚未安裝各個部件，圖3b與圖3a類似，其視角相對於圖3a的位置存在略微的角度，以便於更為清楚地表示出基座各個表面的相對高度；圖4是圖1所示裝置上罩蓋的軸測圖，這種罩蓋在本實用新型之前就已存在，該視圖總體上是沿圖2的定向視角獲得的；圖5a是圖1所示裝置的俯視圖，該裝置是本實用新型之前的裝置，且圖中該裝置的罩蓋已被去掉；圖5b與圖5a相同，但為便於表示而去掉了速動作用盤；圖5c與圖5a相同，但為了便於表示而去掉了所述盤和加熱器元件；圖6是在圖5a-圖5c所示裝置的正視圖方向所作的截斷剖面圖，該剖面經過閉合-斷路接觸件；圖7是與圖4類似的視圖，其表示了根據本實用新型一優選實施方式的罩蓋；圖8是與圖5a類似的視圖，但表示的是一罩蓋的水平剖面結構，該罩蓋採用了圖7所示的優選實施方式；圖9中的俯視圖表示了根據圖7、8所示優選實施方式的4TM和5TM裝置；圖10是沿圖9中的10-10線所作的正視剖面圖；圖11是沿圖9中的11-11線所作的正視剖面圖；圖12是沿圖9中的12-12線所作的正視剖面圖；圖13與圖8類似，但表示的是本實用新型的另一種優選實施方式；圖14是與圖1類似的軸測圖，其表示的是根據圖13中優選實施方式製得的裝置；圖15是與圖8、13類似的軸測圖，其表示的是本實用新型的另一種優選實施方式；以及圖16與圖15類似，表示了根據圖15所示實施方式製得的裝置。
具體實施方式
在下文的描述中，關於裝置的「底部」、「頂部」、「側面」等方位詞是針對圖3、5、8、9、13、15所示的定向而言的。
參見圖1-5，上述的4TM和5TM裝置包括一殼體，其具有一基本上為矩形的基座10，該基座10長度較大的方向是沿著裝置前邊的方向，小長度的方向是裝置的前後方向。在基座中形成了一個凹陷10a，一罩蓋12被接納在其上而將該凹陷封閉。在底壁中制有第一、第二定位銷孔10t、10u，分別用於接納罩蓋定位銷12d、12e(下文將對其進行討論)。具體參見圖3，在裝置的大長度方向上，凹陷10a基本上是細長的，其具有一個接觸件接納端10b、一相反的可動接觸臂安裝端10c、以及一中央加熱器接納部分10d，其中，接納部分10d位於兩端部的中間。凹陷的接觸件接納端10b是由位於前部的側壁部分10e和從位於基座左側(見圖3)的直線10g1向下錐縮的側壁10e和10e1限定的，其中，一偏移的下部凸緣10f在前側和左側與這些部分鄰接著。凹陷接觸件接納端的後側是由壁部分10e限定的，該壁部分具有一從位於其右末端(見圖3)的直線10g向下延伸的錐縮部分。如下文將要討論的那樣，沿著凹陷中接觸件接納端的後部，不存在任何的落坐凸緣。限定壁的凹陷中接觸件接納端後側的外部形成了一個向下間隔開的接線端接納凸緣10h。中央加熱器接納部分10d的前側由一向下偏移的部分10k界定，後側則是由壁部分10f界定的，其中，壁部分10k的外部帶有進一步向下偏移的凸緣10m。限定了凹陷的中央加熱器接納部分10d的壁部分10f的外部是另一個接線端接納凸緣10n，其比接線端接納凸緣10h進一步向下偏移，也就是說，凸緣10n比凸緣10h更接近於基座的底壁。凹陷的可動接觸臂的安裝端10c是由側壁10e限定的，其外壁部分10f作為一落坐凸緣。
具體參照圖3和圖5a，在限定凹陷上接觸件接納端10b左側的側壁10e上制有一個槽孔10o，用於接收下文將要討論的第一接線端14。一第二接線端16具有一基部16a，其被接納到凸緣10n上，第二接線端還具有一橫向延伸的臺階部分16b，其向上延伸到一本體部分16c的更高處。一獨立的導電端片16d被接納在接線端接納凸緣10h上，其上設置有一橫向延伸的臺階部分16e，其向下延伸到中央加熱器接納凹陷部分的底部，加熱器接納凹陷部分位於一空間10r中，空間10r位於限定凹陷的中央加熱器接納部分後側的壁部分10f與凹陷的中央加熱器接納部分10d之間，且端片16d的端部16f作為加熱器20(下文將進行討論)一端20a的一個接線地點，其中的加熱器20被布置在凹陷中的一個圓形井孔10q中。第二接線端16的本體部分16c利用焊接方法固定連接到凸緣部分10h上的端片16d上，並與其實現電路連接。
第一接線端14具有一個總體上扁平的第一安裝部分14a，其被布置在凹陷10a的接觸件接納端10b上；一接觸臂14d，其向下突伸而穿過基座底壁中的一個開口10w，且其上制有一對夾緊指狀體14e，它們在穿過開口10w之後張展開，以便於將安裝部分固定。第一接線端14具有一第二部分14b，其包括一互連板片部分，其從殼體側壁中的一個開口延伸出去。
如圖5a和圖11所示，一導電的可動接觸臂安裝平臺17被接納在凹陷10a的可動接觸臂安裝端10c中，該平臺17上設置有一臂件，其分級地向下延伸到一端部17a，其位於一圓形的井孔10q處，井孔10q位於壁10f的一垂直延伸肋板10s的相反側，肋板是從帶部16d的端部16f延伸出的。平臺17臂的端部17a作為一加熱器20第二端20b的連接點。平臺17被固定連接到一細長可動接觸臂18的一端18b上，並與之實現電連接，接觸臂18在凹陷10a的大長度方向上延伸。一可動的接觸件18a被安裝在可動接觸臂18自由端的底面上，且被設置成可進行移動，從而與安裝在第一接線端的安裝部分14a上的固定接觸件14c實現電路接合或脫開電路接合。
一第三銷接納接線端24(見圖1)具有一本體部分24a，其被接納在罩蓋12的頂面上，接線端24還具有一銷接納部分24b，其與罩蓋的兩凸耳12p之間的空間對正。接線端24具有一臂24c，其延伸到第一接線端14的板片部分14b上，並例如利用焊接方法與其保持電連接。
如上所述，加熱器20(見圖5b)被布置在凹陷10a的中央加熱器接納部分10d的井孔10q中，且一恆溫速動作用盤22(見圖5a)被接納到一盤座上，該盤座被制在凹陷的這一部分10d上，從而使作用盤位於加熱器的上方，並與其保持傳熱關係。作用盤22被設計成這樣在常溫環境下，作用盤處於與可動接觸臂18脫離接合的第一盤狀構造，但是，在達到預定的啟動溫度時，作用盤突然變為一相反的第二盤狀構造，從而與可動接觸臂18的凹坑18c相接合，並移動可動接觸件18a，使其與固定接觸件14c脫離接合，由此斷開了接線端16與18之間的電流通路。
圖4是與圖1相反的視圖，其最為清楚地表示了罩蓋12，罩蓋12上制有一凹陷封閉壁12a和側壁12b，其中，側壁12b被製成基本上環繞著凹陷封閉壁12a的外周邊，並從該壁12a垂直地延伸出去，側壁12b可與基座10側壁10e的落坐凸緣部分10f對正。側壁12b中制有一槽孔或開口12c，其延伸到凹陷封閉壁12a中，並與基座上的槽孔或開口10o對正，以便於為接線端14的板條部分14b提供通道。第一、第二對位樁12d、12e分別從凹陷封閉壁12a垂直地延伸出去，並適於分別被接納到基座10中配對的孔腔10t和10u中。在前部的中央部分12f處，側壁12b的高度升高，其適於被接納到基座的落坐凸緣10m上，也就是說，落座凸緣10m延伸超過壁部分10k而與壁部分12f實現相互交指型或密閉配合，壁部分12f被接納在兩壁部分10k與10m之間的臺階中。從圖4還可看出，設置了第一、第二盤保持銷12g，它們被布置在相對的位置處，並與盤座的外周部分對正。在壁12a上制有第一、第二細長塊體12h，它們沿壁的大長度方向延伸，並與側壁12b鄰接，在一個盤保持銷的任一側，且其突伸高度超過側壁12b的高度。
儘管如圖1-5所制的保護器能非常良好地工作，且已被廣泛地應用在各個行業中，但裝置的某些方面需要進行改動，以確保裝置符合近些年國際電工委員會對「封閉式斷路裝置」所提要求的變化情況(上文已進行了討論)。具體參見圖3、5a-5c和6，從電接觸件18a、14c到一些開口之間存在兩條通路，所述的開口位於罩蓋與基座之間的一些位置處，在這些位置處，罩蓋的側壁未與基座形成交指型，或者，未與基座上帶有凹槽的落座凸緣或類似結構閉合起來。這些位置使得保護器殼體外部的可燃氣體能進入到殼體中，且殼體內部的電弧能引燃裝置外部的可燃氣體。第一條通路被表示為線條2a(圖3、圖6)，其從接觸件處直接延伸出，並在接線端板片部分14b與側壁之間經過基座的槽孔/開口10o以及罩蓋的槽孔/開口12c，其中的側壁是指基座10和罩蓋12的槽孔/開口10o、12c的側壁。第二條通路由線條2b(圖3)表示，該通路從接觸件處延伸越過凹陷10a的接觸部分端10b背部的壁10e和10e1、以及中央加熱器接納凹陷10d的壁10f。
根據本實用新型一優選實施方式的第一特徵製得的改進型罩蓋120(見圖7)包括一第一多壁屏擋122，其從凹陷封閉壁12a延伸出，該第一多壁屏擋包括一第一壁122a，其從壁12a垂直地延伸出，並被布置成能進一步與接線端接納槽孔10o的內表面平齊，當罩蓋被接納到基座上時(見圖10)，壁122a從凹陷封閉壁12a基本上延伸到接線端14水平延伸的扁平部分14b處。在槽孔10o最為靠近凸耳12p的一側，一第二壁122b與壁122a基本上垂直地延伸著，其延伸到引導銷12e處，然後，一第三壁122c在壁122a的末端與導銷樁12e之間延伸，從而基本上形成了一個三角形的屏擋壁，其從凹陷封閉壁12a垂直地延伸出，該壁不僅具有阻擋電弧傳播的作用，而且能減小罩蓋與基座之間自由空間的體積，也就是說，能減少用於支持燃燒的燃料量。優選地是，在壁122a與122c之間的交界處制有一個缺口122d(見圖8)，其沿與凹陷封閉壁12a垂直的方向延伸，該缺口適於接納基座的側壁10e，以便於進一步阻擋電弧的傳播。優選地是，屏擋122上沿著壁122c、且形成缺口122d的一個部分延伸到122e處，其延伸距離基本上等於接線端14安裝部分14a的厚度。如果罩蓋是平面，則該延伸部或突丘將被接納到與安裝部分14a相鄰的小開口空間中，而安裝部分14a則向開口10t延伸。這種三角形的結構特徵基本上封閉住了電弧傳播的第一通路2a。
在罩蓋上制有一第二多壁屏擋124，以使得當罩蓋被放置到基座上時，該屏擋將位於殼體上靠近接觸件14c、18a外周面的第一端處。第二屏擋增設了壁124a，它垂直於凹陷封閉壁12a延伸出，並基本上平行於側壁12b，並與其間隔開，其中，側壁12b是相對於細長基座的大長度方向而言的。壁124a從凹陷封閉壁12a延伸出的距離基本上與外壁12b的高度相同。壁124a在其遠離側壁12b(指罩蓋上小長度端處的側壁)的末端處，與位於大長度側的側壁12b通過具有相同高度的壁124b結合起來。一個塊體124c與屏擋124相鄰，並沿著縱向軸線-即大長度方向上的側壁12b延伸，該塊體優選地是用與罩蓋相同的材料製成的，該塊體在垂直方向上的延伸距離大於側壁12b的距離。在空間10r中，塊體124c起到了電弧阻擋填充的作用，其中的空間10r位於由接觸件接納凹陷的後部形成的、靠近導電條16d的止動部16e的壁部分10e和10e1與位於凹陷的中央加熱器接納部分後側的壁部分10f之間。
如圖13和14所示，根據一種備選的實施方式，接線端部分14b可被向內側移動而遠離殼體的外圓周，且側壁部分10e′、12b′是連續的，也就是說，側壁上未制有槽孔10o和12c，且第一屏擋122的壁122a基本上剛好超出槽孔10o與側壁10e平接相抵。在此情況下，如果需要的話，可將屏擋122製成不帶有缺口122d，且屏擋的壁122a剛好超出槽孔10o與側壁10e平接相抵。
根據圖15、16所示的另一種備選實施方式，通過制出從外部延伸跨過槽孔10o的側壁部分126而對圖1所示的結構進行了改造。接線端14的位置仍然可保持圖8所示的狀態，但側壁126遮擋住了基座側壁10e上的槽孔10o和罩蓋側壁12b上的槽孔12c。
參見圖1和圖2，為各種目的而在殼體上制出了多個貫通的開口，這些開口包括虛線位置3、4處的、為接線端14和16設置的開口；為定位銷12d、12e設置的開口5；基座上為夾緊元件設置的開口6；以及為接近可動接觸臂安裝部分而設置的開口7。根據本實用新型的另一實施方式，一旦裝置被組裝完成後，就可用合適的環氧樹脂將所有這些開口密封起來。該措施可根據需要而與上述的實施方式一起應用、或取代上述的實施方式。
儘管上文針對具體的實施方式對本實用新型進行了描述，但對於本領域普通技術人員來講，顯然存在多種改型和變化形式。因而，應當基於現有技術的情況儘可能寬泛地理解後附權利要求的含義，以包含所有這些改型和變化形式。
權利要求1.一種電機過載保護器，具有殼體，該殼體由基座和罩蓋構成，在基座中形成有一基本為細長形狀的凹陷，該凹陷由基座的側壁限定，凹陷具有相對的第一端和第二端，第一接線端，被安裝在一個相對的端部處，第一接線端具有基本上扁平的接觸件安裝部分，其被布置在凹陷中，第一接線端延伸穿過殼體壁中的一個開口；固定的接觸件，被安裝在第一接線端的安裝部分上，細長的可動接觸臂具有第一端和第二端，第二接線端被安裝在基座上，在凹陷的第二端處布置了一個導電可動接觸臂安裝平臺，所述平臺與第二接線端保持電連接，可動接觸臂的第二端與所述平臺電連接，在可動接觸臂的第一端上安裝了一個可動的接觸件，所述可動的接觸件被設置成可移動而與固定接觸件接合或與固定接觸件脫開；恆溫金屬元件，被布置在凹陷中，且被設置成可在預先選定的熱條件下使可動接觸臂移動，從而依次使可動接觸件移動與固定接觸件脫開；基座在靠近凹陷的第一端處形成有接線端接納凸緣，一導電部分接納於該接線端接納凸緣上，且導電部分與第二接線端保持電連接；罩蓋被接納在基座上，其特徵在於罩蓋上的側壁帶有間隔開的壁部分，這些壁部分被接納在第一接線端上，緊緊地靠近固定接觸件和可動接觸件，構成了第一多壁屏擋，以限制電弧從接觸件處傳播，罩蓋的側壁還具有另外的一些間隔開的壁部分，這些壁部分沿基座的周邊延伸，並位於凹陷的第一端處，靠近接線端接納凸緣，這些壁部分形成了第二多壁屏擋，以限制電弧從接觸件處向外傳播。
2.根據權利要求1所述的電機過載保護器，其特徵在於第一多壁屏擋的壁部分被相互結合起來而形成一中空的三角形壁屏擋。
3.根據權利要求1所述的電機過載保護器，其特徵在於在第一多壁屏擋的兩屏擋壁部分之間形成有一豎立的缺口，基座的側壁被接納在該缺口中。
4.根據權利要求3所述的電機過載保護器，其特徵在於缺口的一側在長度方向延伸一段距離，該距離基本上等於第一接線端的接觸件安裝部分的厚度，並且缺口的一側被接納在靠近接觸件安裝部分處。
5.根據權利要求1所述的電機過載保護器，其特徵在於還包括罩蓋的另一側壁部分，其靠近多壁屏擋，但被布置在第一接線端的外部。
6.根據權利要求1所述的電機過載保護器，其特徵在於第二多壁屏擋的壁部分位於各自的平面內，這些平面基本上相互平行。
7.根據權利要求1所述的電機過載保護器，其特徵在於殼體上形成有一些開口，且還包括環氧樹脂，環氧樹脂填充各個開口以實現與環境的密封。
8.一種電機過載保護器，包括基座，該基座中形成有一基本為細長的凹陷，該凹陷由基座的側壁限定，凹陷具有相對的第一端和第二端，第一接線端，在一個相對的端部處，第一接線端延伸穿過形成在基座側壁的一個貫通的槽孔，第一接線端具有一基本上扁平的接觸件安裝部分，其被布置在凹陷中；固定的接觸件，其被安裝在第一接線端的安裝部分上；細長的可動接觸臂，其具有第一端和第二端，第二接線端具有安裝平臺，其位於凹陷的第二端處，可動接觸臂的第二端被安裝在該安裝平臺上，在可動接觸臂的第一端上安裝了可動的接觸件，其被設置成可移動而與固定接觸件接合或與固定接觸件脫開；罩蓋，其被接納在基座上，其特徵在於罩蓋的一個側壁具有第一多壁屏擋和第二多壁屏擋，其中，一個屏擋與第一接線端的一個部分對正，第二屏擋包括一些間隔開的、平行延伸的壁部分，這些壁部分在凹陷的第一端處沿基座的周邊延伸，第一和第二多壁屏擋用作限制電弧從接觸件處傳播。
專利摘要本實用新型公開了一種封閉式的電機保護器，其具有一殼體，殼體是由一基座(10)和一接納在基座上的罩蓋(12)構成的，殼體封閉住了基座上制出的一凹陷(10a)。一第一接線端(14)延伸穿過殼體上的一個開口，並將一固定的接觸件(14c)安裝在凹陷中。一細長的可動接觸臂(18)的一端以懸臂梁的形式安裝在凹陷中，且在可動接觸臂的自由端上安裝了一個第二可動接觸件(18a)，其被設置成可移動而與固定接觸件接合或與固定接觸件脫離接合。一加熱器(20)被安裝在凹陷中，並與一布置在可動接觸臂附近的恆溫速動作用盤(22)保持傳熱關係，從而，在達到預先選定的溫度時，作用盤將從一種盤形構造猛然變為相反方向的盤形構造，其運動被傳遞給可動接觸臂，以移動接觸件，使它們脫離開。罩蓋上制有第一多壁屏擋(122)，在橫向截面上觀看時，該屏擋為三角形體，該屏擋封閉了第一接線端接納開口，罩蓋上還制有一第二多壁屏擋(124)，其封閉了第二接線端接納開口，兩屏擋用於阻斷電弧的傳播，並阻擋爆炸性氣體進入到封殼內。這些結構特徵還減少了封殼內的空氣供應，由此減弱了任何燃燒。
文檔編號H02H7/085GK2862462SQ200520122330
公開日2007年1月24日 申請日期2005年9月15日 優先權日2004年10月12日
發明者艾德裡安·W·林, 拉塞爾·P·布羅德 申請人:得州儀器公司