热磁脱扣器和塑壳断路器的制作方法

1.本公开的实施例总体上涉及电气领域，更具体地涉及一种热磁脱扣器和塑壳断路器。


背景技术：

2.塑壳断路器是一种低压过电流保护断路器。塑壳断路器能够在电流超过脱扣设定后自动切断电流。其脱扣单元分为：热磁脱扣器与电子脱扣器。在相关技术中，对于额定电流在800a以上，且本体和脱扣器一体式的热磁式塑壳断路器，在其整定值设定方面存在以下问题。一方面，针对具有额定电流的产品，为了实现产品较低的功耗和温升，其过载脱扣装置的双金属片应当使用旁热式且加热装置电阻应该较小。然而，这样将使得加热装置与双金属片的接触面积会随着双金属片受热弯曲变形而减小，从而导致热调时可利用的温升窗口很小，并且热磁脱扣器生产的一次通过率和过载脱扣的稳定性偏低。另一方面，由于本体和脱扣器一体式的结构，热整定需要在热磁脱扣器装配完毕之后进行，这样的热整定过程时间长，使得生产效率降低，从而增加了生成成本。


技术实现要素：

3.本公开的实施例提供了一种热磁脱扣器，旨在至少部分地能够克服现有技术中的热磁脱扣器存在的上述以及其他潜在问题。
4.本公开的第一方面的实施例涉及一种热磁脱扣器。热磁脱扣器包括：加热装置，被配置为在电流导通时温度升高；双金属片，双金属片的第一固定部固定地设置在加热装置上，并且双金属片沿远离加热装置的方向延伸，设置在双金属片的远离加热装置一端的致动部与脱扣机构耦接，其中双金属片被配置为被加热装置加热以致动脱扣机构；以及导热装置，包括：第二固定部，固定在加热装置上与第一固定部不同的位置处；和耦接部，与双金属片耦接，并且在耦接部件与双金属片之间设置有绝缘垫片，其中导热装置被配置为将加热装置的部分热量传导到双金属片上。
5.根据本公开的实施例，热磁脱扣器的加热装置连接在电路中，在电流导通并流过加热装置时加热装置温度升高。加热装置在温度升高时，便会将一部分热量传导至与加热装置连接的双金属片。同时，加热装置还与额外的导热装置连接，使得加热装置的部分热量通过导热装置也被传导至双金属片上。此时，双金属片受热偏转，当双金属片受热超过预定的阈值时便会致动脱扣机构实现脱扣。在这样的实施例中，通过设置额外的热量传导结构，能够使得双金属片获得持续的热传导，从而弥补由于双金属片偏转进而与加热装置的接触面积减小而导致的导热效率下降，并使得热调可利用的温升窗口增加。另外，通过设置绝缘垫片，能够阻止在导热装置、双金属片和加热装置之间形成电流回路，避免额外的电流对整体断路器的影响。
6.在一些实施例中，耦接部在致动部附近与双金属片耦接。在这样的实施例中，通过由导热装置将热量传导到远离加热装置的部分，提高了双金属片整体的热传导。
7.在一些实施例中，加热装置包括沿同一方向延伸的第一半部和第二半部，以及连接第一半部与第二半部的拱起部，其中拱起部包括：第一支脚，与第一半部连接并沿远离第一半部的方向延伸；和第二支脚，与第二半部连接并沿远离第二半部的方向延伸，以及其中导热装置固定在第一支脚处，双金属片固定在第二支脚处。
8.在这样的实施例中，拱起部的两个支脚沿相对于加热装置的半部倾斜的方向延伸，通过在两个支脚处分别设置导热装置以及双金属片，能够使导热装置和双金属片都具有与加热装置足够的接触面积。
9.在一些实施例中，导热装置与第一支脚的外表面接合。例如，导热装置是焊接在第一支脚上的。在一些实施例中，第一支脚的外表面是平面，导热装置于第一支脚的外表面完全贴合。
10.在这样的实施例中，通过使导热装置以面接触第一支脚，能够增加导热装置与加热装置的接触面积，从而提高导热效率。
11.在一些实施例中，导热装置还包括柔性主体，柔性主体从第二固定部沿远离加热装置的方向延伸至耦接部，并且被配置为在双金属片发生形变时，柔性主体的至少部分发生偏转。
12.在这样的实施例中，柔性主体具有一定的柔性，使得在双金属片发生形变时，导热装置能够随双金属片一起运动，使其不妨碍双金属片的偏转，避免到脱扣失败。
13.在一些实施例中，柔性主体包括：刚性部段，与固定部连接；偏转部段，可相对于刚性部段偏转地与刚性部段连接。
14.在这样的实施例中，刚性部段与固定部连接，并且在双金属片偏转时不发生偏转，而偏转部段以与刚性部段连接的部位为轴发生偏转，从而实现导热装置随双金属片的偏转。
15.在一些实施例中，偏转部段包括多个子部段，每两个相邻的子部段能够相互偏转。
16.在这样的实施例中，通过设置多个能够相互偏转的子部段，能够提供更大的自由度，更好地适配于双金属片的偏转。
17.在一些实施例中，绝缘垫片环绕双金属片并且平行于双金属片的长度方向延伸。
18.在这样的实施例中，双金属片的长度方向应被理解为双金属片远离加热装置延伸的方向，通过设置紧贴在双金属片外表面至少一周的、并具有一定宽度的绝缘垫片，增加了绝缘垫片与双金属片的接触面积，从而为导热装置的耦接部提供更大的设计空间。
19.在一些实施例中，耦接部包括耦接部件，耦接部件至少部分地围绕绝缘垫片延伸。在一些实施例中，耦接部件环绕绝缘垫片延伸。
20.在这样的实施例中，通过设置沿绝缘垫片的周向延伸的耦接部件，能够增加导热装置与绝缘垫片的接触面积，进而增加热传导接触面的面积，从而提高导热效率。
21.在一些实施例中，在靠近双金属片的致动部的附近的位置处设置有凹口，凹口被配置为接纳耦接部件和绝缘垫片。
22.在这样的实施例中，通过将耦接部件设置在凹口中，能够使耦接部与双金属片的耦接更加牢固。
23.本公开的第二方面的实施例涉及一种塑壳断路器。塑壳断路器包括根据本公开的第一方面的热磁脱扣器。针对本公开的第一方面的热磁脱扣器的描述及其优点同样适用于
本公开的第二方面的塑壳断路器。
24.根据本公开的实施例，通过设置额外的导热装置，能够补偿对双金属片的热传递效率，同时导热装置结构相对简单，成本低，易于安装。
附图说明
25.通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：
26.图1示出了根据现有技术中的塑壳断路器的示意截面图；
27.图2示出了根据本公开的一个示例性实施例的塑壳断路器的双金致动电路部分的示意图；
28.图3示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的导热装置的示意图；
29.图4示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的绝缘垫片的示意图；
30.图5示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的未受热的双金致动机构的示意图；以及
31.图6示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的受热后的双金致动机构的示意图。
具体实施方式
32.现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本公开的原理。
33.如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。
34.图1示出了根据现有技术中的热磁脱扣器的示意截面图。如图1所示，常规的热磁脱扣器包括双金致动机构1’和脱扣机构2’。双金致动机构1’被配置为在受热时致动脱扣机构2’，以实现脱扣。在图1所示的热磁脱扣器例如是旁热式的，其包括加热装置10’和双金属片20’。双金属片20’的固定部21’通过螺栓固定在加热装置10’的拱起部13’的一侧，并沿拱起部沿远离加热装置10’的方向延伸。
35.在操作中，当有电流流过加热装置10’时，加热装置10’的温度升高并加热双金属片20’。双金属片20’受热后偏转远离拱起部13’。随着双金属片20’的偏转，双金属片20’与
加热装置10’的接触面积减小，使得导热效率降低，并由此导致热调可利用的温升窗口较小，以及热调温度较高。
36.在常规上，针对热调可利用的温升窗口小的问题，可以增大双金属片附近的阻抗，并同时将动静触头的截面积增加以防止温升超过标准要求。然而，这样会增加生产成本。
37.针对热调温度高的问题，可以降低热调电流倍数，从而降低整个继电器的温度，保证继电器的安全以及脱扣时间的线性度，但这样的方法效率较低，对单个热磁脱扣器进行热调往往需要较多时间，使得时间成本增加。
38.本公开的实施例提供了一种能够补偿导热效率的热磁脱扣器以解决上述问题。根据本公开的实施例的热磁脱扣器的具有额外的导热装置，其能够将加热装置的热量补充地传导至双金属片，从而补偿由于双金属与加热装置接触面减小而导致的导热效率下降。
39.图2示出了根据本公开的一个示例性实施例的塑壳断路器的双金致动电路部分的示意图。如图2所示，断路器的热磁脱扣器中的双金致动机构1连接在一定的电路结构中，使得电流能够流过加热装置10。在加热装置10的拱起部13的两侧分别设置有双金属片20和导热装置30。导热装置30的耦接部32耦接至双金属片20上靠近致动部22处。在导热装置30和双金属片20还设置有绝缘垫片322(未示出)。导热装置30被配置为将热量从加热装置10传导到双金属片20的上部。下面将参考图3至6来详细地介绍热磁脱扣器的结构和原理。
40.图3示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的导热装置30的示意图。在此实施例中，导热装置30例如是纯铜的簧片。如图3所示，导热装置30包括适于固定在加热装置10上的第二固定部31、适于耦接至双金属片20的耦接部32以及在第二固定部31与耦接部32之间延伸的柔性主体33。柔性主体33包括与第二固定部31连接的刚性部段331，以及可相对于刚性部段331偏转地与刚性部段331连接的偏转部段332。偏转部段332还包括三个子部段3321-1、3321-2、3321-3。每两个相邻的子部段能够相对于彼此偏转。例如，柔性主体33为一体构成的，其刚性部段331与偏转部段332的连接部位被加工为能够使偏转部段332相对于刚性部段331偏转的关节。相应地，子部段之间也是通过可偏转的关节来连接的。应理解，偏转部段也可以包括其他数量的子部段，本公布对此不作限制。在图3所示的实施例中，耦接部32包括环装的耦接部件323，其能够套置在双金属片20上。
41.图4示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的绝缘垫片322的示意图。如图4所示，绝缘垫片322例如由绝缘薄片弯折而围成。绝缘垫片322适于紧贴在双金属片20的外周。绝缘垫片322例如被设置在如图3所示的环状的耦接部件323的空腔中。
42.图5示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的未受热的双金致动机构的示意图。如图5所示，热磁脱扣器包括加热装置10。加热装置10包括沿同一方向延伸的第一半部11和第二半部12以及连接第一半部11与第二半部12的拱起部13。拱起部13包括与第一半部11连接、并沿远离第一半部11的方向延伸的第一支脚131，和与第二半部12连接、并沿远离第二半部12的方向延伸的第二支脚132。在图5所示的实施例中，第一支脚131和第二支脚132经由“u”字型的结构连接。第一支脚131和第二支脚132沿直线延伸，因此具有平坦的外表面。
43.热磁脱扣器还包括双金属片20。双金属片20的第一固定部21例如通过螺栓固定在第二支脚132上。双金属片20沿平行于第二支脚132的外表面的方向延伸远离加热装置10，使得双金属片20以面与第二支脚132接触，从而提供较大的接触面积。在双金属片20的远离
加热装置10一端处设置有致动部22。致动部22与脱扣机构耦接，并且被配置用于致动脱扣机构。
44.热磁脱扣器还包括导热装置30。导热装置30的第二固定部31例如通过焊接固定在第一支脚131处。在图1所示的实施例中，导热装置30例如是纯铜的簧片，其柔性主体33沿平行于第一支脚131的方向延伸。柔性主体33包括与第二固定部31连接的刚性部段331，以及可相对于刚性部段331偏转地与刚性部段331连接的偏转部段332。在该实施例中，偏转部段332还包括三个子部段3321-1、3321-2、3321-3。每两个相邻的子部段能够相对于彼此偏转。柔性主体33为一体构成的，其刚性部段331与偏转部段332的连接部位被加工为能够使偏转部段332相对于刚性部段331偏转的关节。
45.在柔性主体33的远离加热装置10的一端处设置有耦接部32。耦接部32包括耦接部件323。耦接部件323完全地围绕双金属片20延伸，即耦接部件323从耦接部32的两侧开始沿双金属片20的周向延伸。
46.在双金属片20与耦接部32之间设置有绝缘垫片322。绝缘垫片322使双金属片20与导热装置30电隔离。在靠近所述双金属片的致动部22的附近的位置处设置有凹口(未示出)。凹口具有与导热装置30的耦接部件323的形状对应的形状。例如，耦接部件323具有大致矩形的横截面，那么凹口则可以具有矩形形状，以便能够恰好接纳耦接部件323和绝缘垫片322，使得耦接部件323能够紧紧地包围在绝缘垫片322外侧。
47.在此实施例中，加热装置20未受热，此时双金属片20完全紧贴在第二支脚132的外表面上。同时，偏转部段332相对于刚性部段331向远离双金属片20的方向偏转一定的角度，从而留出向双金属片20的偏转裕度。
48.图6示出了根据本公开的一个示例性实施例的热磁脱扣器中的受热后的双金致动机构的示意图。此时，加热装置10的温度升高，一部分热量会通过第一支脚131与双金属片20的接触被传导至双金属片20。同时，还有一部分热量会通过第二支脚132传导至导热装置30上，并通过导热装置30传导至双金属片20。双金属片20被加热而开始沿远离第一支脚131的方向偏转，导热装置30被带动也随双金属片20开始偏转。此时，刚性部段331不动，偏转部段332以连接部为轴，相对于刚性部段331沿与双金属片20的偏转方向相同的方向偏转。同时，子部段3321-1、3321-2、3321-3也相应地偏转以适应于双金属片20的偏转。
49.随着双金属片20的偏转，可以看出在双金属片20与第一支脚132之间产生了缝隙，导致接触面积减小，从而导热效率降低。但是导热装置30形成了新的热传导路径，从而补偿了导热效率降低。
50.根据本公开的实施例，通过使导热装置与双金属片的中上部持续接触，能够补偿双金属片受热偏转后受热面积减小带来的温度梯度变化。持续的热量从加热装置传导到双金属片上，提高了热调窗口以及热调的效率。此外，在增加导热装置的同时还可以对加热装置进行优化，例如减少用料，从而降低了生产成本。